FR2545833A1 - Composition liquide de securite pour l'allumage de combustibles solides - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONCERNE UNE COMPOSITION LIQUIDE DE SECURITE POUR L'ALLUMAGE DE COMBUSTIBLES SOLIDES, CARACTERISEE PAR LE FAIT QU'ELLE CONTIENT AU MOINS DEUX CONSTITUANTS A ET B, DANS DES PROPORTIONS PONDERALES W, X DONNEES PAR LES DIAGRAMMES DE PHASES DE MANIERE A OBTENIR UNE SOLUTION FLUIDE STABLE NE PRESENTANT PAS DE SEPARATION DE PHASES A LA FORMULATION, LE CONSTITUANT A COMPRENANT PRINCIPALEMENT UN OU PLUSIEURS COMPOSES DE FORMULE GENERALE: (CF DESSIN DANS BOPI) AVEC N, A, B ET M EGAUX OU DIFFERENTS REPRESENTANT DES VALEURS COMPRISES ENTRE 1 ET 12; ET LE CONSTITUANT B COMPRENANT, PRINCIPALEMENT, UN OU PLUSIEURS SELS OU COMPLEXES MINERAUX DES METAUX DE TRANSITION.
Description
1. Depuis que la pratique de l'allumage des combustibles solides à l'aide
de papier journal et de brindilles de bois a été pratiquement abandonnée, le marché des allume-feux préparés a pris une large extension On peut classer les allume-feux préparés en trois catégories selon qu'ils se présentent sous forme solide, sous forme
liquide ou sous forme gélifiée.
Les allume-feux solides sont eux-mêmes séparables en deux classes selon qu'ils contiennent ou ne
contiennent pas de combustible liquide.
Lorsque les allume-feux solides contiennent des combustibles liquides, ces derniers sont absorbés sur un substrat poreux lui-même combustible, ou encore inclus dans une matrice de
substance polymère combustible.
Les substrats poreux sont le plus souvent de la cellulose, ou des agglomérats de bois, les matrices polymères des résines urée-formol ou phénol-formol Les combustibles liquides sont généralement des hydrocarbures, des alcools
de bas poids moléculaire et leurs mélanges.
Lorsque les allume-feux solides ne contiennent pas de combustibles liquides, ils sont simplement constitués par
un ou plusieurs combustibles solides à température ambiante.
C'est le cas des cubes de métaformaldéhyde ou encore des
pains de cire ou de paraffine.
Les allume-feux liquides sont le plus souvent constitués par un ou plusieurs hydrocarbures, par un ou plusieurs alcools ou encore par des mélanges d'alcools
ou d'hydrocarbures.
Les allume-feux gélifiés sont à la base
constitués généralement par un ou plusieurs composés présen-
tant une ou plusieurs fonctions alcools comme par exemple l'alcool éthylique ou le butylglycol, par un ou plusieurs hydrocarbures ou encore par des mélanges de ces deux classes de produits associés éventuellement à un solvant de nature très polaire tel que l'eau La gélification est obtenue 2. généralement grâce à l'addition de sels organo-métalliques à longue chaîne, de silice à haut pouvoir d'absorption ou de
polymères organiques efficaces en milieux très polaires.
Qu'ils soient utilisés pour l'allumage de poêles ou de cuisinières à combustible solide, de feux de cheminée, ou encore de barbecue, les allume-feux solides existants présentent de nombreux inconvénients Ces inconvénients sont liés au fait que la surface de contact flamme issue de la combustion de l'allume-feu et combustible dont on veut réaliser l'ignition est très faible et qu'il est donc souvent nécessaire de répartir dans la masse du combustible solide une grande quantité d'allumefeu pour réaliser un allumage rapide du combustible C'est le cas notamment lorsqu'il s'agit d'allumer des combustibles tels que anthracite, coke, agglomérés, ou encore de l'allumage d'un
feu de cheminée.
De plus, lorsque les allume-feux solides contiennent des combustibles liquides, ils doivent être conditionnés sous
films assurant une barrière efficace contre l'évaporation.
Cette barrière n'étant jamais parfaite, le stockage de ces types d'allumefeux n'est pas sans danger, en particulier
en périodes chaudes de l'année.
On a essayé d'améliorer l'efficacité des
allume-feux solides par l'incorporation d'additifs.
Parmi les additifs proposés, on peut citer: les métaux sous forme de leurs sels minéraux ou sous forme de leurs composés organo-métalliques (savons, naphténates, chélates, etc) ;
les peroxydes minéraux ou organiques.
Toutefois, les gains de performance réalisés grâce à ces additifs sont minimes Ceci est dû au fait que les additifs même présents en quantité suffisante ne sont pas en contact direct avec le combustible à allumer; leur action sur la rapidité d'ignition du combustible n'est donc que très
modérée.
3. Les allume-feux liquides sont le plus souvent constitués par un seul composant Ce composant est
soit un hydrocarbure, soit un alcool de bas poids molécu-
laire Toutefois, on fait souvent appel à des mélanges de combustibles liquides ou encore à des solutions d'un combus- tible solide tel que cire ou paraffine dans un combustible
jouant le rôle de solvant.
Les allume-feux liquides ne présentent pas les mêmes incon-
vénients techniques que les allume-feux solides car on peut facilement les répartir sur une grande surface du combustible solide dont on veut réaliser l'ignition Ils présentent néanmoins encore des inconvénients majeurs Tout d'abord, ils sont dangereux pour l'utilisateur en raison de points éclair souvent très bas, soumettant de plus la mise sur le marché de ces produits à un étiquetage'spécial qui est un frein
important à leur commercialisation.
Ensuite, l'incorporation d'additifs d'amélioration de la combustion pourtant particulièrement efficace et donc souhaitable dans le cas d'un allume-feu liquide est rendue difficile en raison de l'insolubilité ou de la très faible
solubilité des additifs les plus efficaces dans les composi-
tions liquides généralement utilisées C'est le cas notamment des catalyseurs de combustion à base de métaux lourds et des peroxydes principalement lorsqu'ils se présentent sous la
forme de sels minéraux.
Les allume-feux sous forme gélifiée sont habituellement conditionnés en sachets-doses ou en flacons
de manière à être versés sur le combustible solide à allumer.
Sous forme de sachets-doses, ils présentent les mêmes incon-
vénients techniques que les solides puisqu'ils ne permettent de réaliser qu'un allumage-ponctuel du combustible, tout en ne présentant pas les mêmes dangers au stockage, leurs
emballages étant généralement étanches.
Présentés en flacons, ils peuvent être répartis sur le combustible solide de la même manière que les liquides 4. mais présentent alors l'inconvénient de rester à la surface du combustible sans le pénétrer, ne permettant d'obtenir
ainsi qu'une faible efficacité.
On a maintenant trouvé que l'on pouvait d'une façon simple et efficace résoudre à la fois le problème de la sécurité des allume-feux liquides et celui de l'efficacité de la combustion grâce à l'allume-feu
liquide perfectionné objet de la présente invention.
La présente invention a donc pour objet la réalisation d'un allume-feu liquide perfectionné de
sécurité et utilisable pour l'allumage de tous les combus-
tibles solides.
Cet allume-feu est caractérisé par le fait qu'il comprend au moins deux constituants A et B tels que définis ci-après et qu'il peut en outre contenir un au moins des deux additifs C et D tels que définis également ci-après, l'ensemble constituant un liquide stable dans des conditions normales
de stockage.
A/ Le constituant A comprend un composé ou un mélange de composés ayant la formule générale R 1 -(R 2) n-R 3 R CH CH u CH R 1 a 2 a + 1 o 2 ( CH 2 CH 2)b ou ( CH 2 C) CH 3 b R 3 = Cm H 2 m+ 1 ou = H avec n, a, b et m égaux ou différents représentant des valeurs
comprises entre 1 et 12.
Les composés particulièrement utiles dans la réalisation des allume-feux selon l'invention sont les mono et di-éthers méthyliques, éthyliques, propyliques ou
butyliques des mono et polyéthylènes et mono et polypropy-
lènes glycols.
Ce constituant A peut contenir des additifs organo-métalliques 5. parmi lesquels on peut citer les savons gras de métaux et
les complexes organiques de métaux.
Il peut aussi contenir, dans la limite de leur solubilité, des composés peroxydes organiques ainsi que des additifs minéraux. Parmi les peroxydes organiques, on peut citer, sans que cette liste soit limitative, les peroxydes dérivés des aldéhydes,
cétones, esters, les hydroperoxydes d'alcoyle et analogues.
Parmi les additifs minéraux, on peut citer, sans que cette liste soit limitative, les chlorates, perchlorates et nitrates
des métaux alcalins ou alcalino-terreux.
Le constituant A peut également contenir des tensio-actifs.
Parmi les tensio-actifs, on donnera la préférence à ceux qui permettent l'obtention d'un produit final sous la forme d'une solution fluide, stable dans des conditions normales de
stockage et d'utilisation.
B/ Le constituant B comprend un ou plusieurs sels ou complexes
minéraux des métaux de transition.
Les composés particulièrement utiles dans la réalisation d'un allume-feu de l'invention sont les sels et complexes minéraux
des métaux de la colonne Ib d'après la classification périodi-
que des éléments selon Mendéléev,à savoir les sels et
complexes minéraux de cuivre, d'argent et d'or.
C/ L'additif C est principalement constitué par de l'eau.
Il peut contenir en outre un ou plusieurs sels ou complexes minéraux des métaux de transition tels que définis ci-dessus
et ce dans la limite de leur solubilité.
Cet additif peut également contenir d'autres composés minéraux tels que les chlorates, perchlorates et nitrates de métaux alcalins ou alcalinoterreux Il peut contenir aussi un ou plusieurs tensio-actifs choisis de manière à obtenir un produit final sous la forme d'une solution fluide stable dans
les conditions normales de stockage et d'utilisation.
D/ L'additif D est principalement constitué par un hydro-
carbure.
6. Parmi les hydrocarbures pouvant convenir dans la réalisation d'un allume-feu selon l'invention, on peut citer, sans que cette liste soit limitative, les hydrocarbures tels que les paraffines ou isoparaffines liquides et leurs mélanges, les fractions liquides d'hydrocarbures telles qu'elles sont
obtenues lors de la distillation du pétrole, ou leurs mélanges.
Cet additif peut en outre contenir un ou plusieurs additifs organiques ou des peroxydes organiques tels que définis sous A. Il peut aussi contenir un ou plusieurs tensio-actifs choisis pour permettre l'obtention d'un produit final sous la forme d'une solution fluide stable dans les conditions normales de
stockage et d'utilisation.
Les proportions pondérales w, x, y, z dans les différentes combinaisons A B, A B C, A B D, A B C D sont aisément déterminées dans chaque cas par l'homme de l'art en établissant le diagramme binaire, ternaire ou quaternaire correspondant
délimitant les zones de stabilité de la composition.
Une composition liquide est réputée stable lorsqu'elle ne
présente pas de séparation de phases à la formulation.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront des exemples non limitatifs donnés ci-après, de modes de réalisation spécifiques selon l'invention comparés au besoin avec des compositions ne faisant pas partie de l'invention, sous l'angle de la sécurité lors de leur utilisation en tant qu'allume-feux et sous l'angle de leur
efficacité pour l'allumage d'un combustible solide.
Mesure de degré de sécurité:
La sécurité lors de l'utilisation d'un-
allume-feu sera simplement appréciée par la mesure de son point éclair En effet, plus le point éclair sera élevé et
plus l'allume-feu sera considéré comme sûr.
Un allume-feu pouvant être utilisé dans des conditions normales d'allumage à une température supérieure à son point
éclair doit être considéré comme dangereux.
7. L'appareil AFNOR T 60-103 a été utilisé avec une coupe
Luchaire avec couvercle pour la mesure des points éclair.
Mesure de l'efficacité d'allumage: Un boulet de charbon de bois-aggloméré de forme régulière d'un poids de 39 1 g a été choisi comme combustible Il est pesé avant et après immersion de 5 minutes
dans une solution d'allume-feu On note la quantité d'allume-
feu absorbée Le boulet ainsi imprégné est alors enflammé et sa perte de poids est suivie pendant 30 minutes à compter du moment o la quantité d'allume-feu absorbée a -théoriquement brûlé. La comparaison des pertes de poids des
boulets au cours de la combustion permet de comparer directe-
ment l'efficacité des allume-feux.
Exemple 1:
On prépare un allume-feu selon la formule Monoéther butyrique du monoéthylène glycol: 90 parties en poids dit ci-après butylglycol Chlorure cuivrique(dihydrate): 10 parties en poids On compare les propriétés de cet allume-feu
à celles du butylglycol seul.
Résultats Allume-feu Point éclair Perte de poids Butylglycol seul 700 C 8, 5 g
Composition selon 70 C 14,0 g -
l'invention Les résultats montrent les excellentes performances d'allumage obtenues Le point éclair de -70 'C garantit une sécurité d'utilisation dans des conditions
normales -
8.
Exemple 2:
On prépare un allume-feu selon la formule: Butylglycol 87,5 parties en poids Eau 8,5 parties en poids Chlorure cuivrique (dihydrate) 4 parties en poids On compare les propriétés de cet allume-feu
à celles du butylglycol seul.
Résultats: Allume-feu Point éclair Perte de poids Butylglycol seul 70 C 8,5 g Composition selon Supérieur à 100 C 13,6 g l'invention Les résultats montrent les excellentes performances d'allumage obtenues ainsi que la sécurité apportée par la composition selon l'invention puisque le point éclair
du mélange est supérieur à 100 C.
Exemple 3:
On prépare un allume-feu selon la formule: "Napsol PM 2 " * 82 parties en poids Nitrate d'argent 9 parties en poids Eau 9 parties en poids * Napsol PM 2: Mono Ether méthylique du dipropylène glycol vendu sous cette dénomination par la Société Naphtachimie. On compare les propriétés de cet allume-feu
à celles du "Napsol" seul.
Résultats: Point éclair Perte de poids "Napsol PM 2 " 78 C 6 g Composition selon l'invention
> 100 C
12 g 9. Les résultats montrent les excellentes performances d'allumage obtenues avec la composition selon
l'invention de même que son haut degré de sécurité.
Exemple 4:
On prépare un allume-feu suivant la formule: Butylglycol Chlorure cuivrique (dihydrate) "Shellsol K"' * 47,5 parties en parties en 47,5 parties en * "Shellsol K": solvant aliphatique désaromatisé et désodorisé vendu sous cette dénomination
par la Société Shell.
Les propriétés de cet allume-feu sont comparées à celles du "Shellsol K" seul, du butylglycol seul
et du mélange de ces deux solvants ( 50 % / 50 %).
Résultats: Point éclair Perte de poids Butylgylcol 70 C 8,5 g "Shellsol K" 77 C 11,0 g "Shellsol"/Butylglycol ( 50/50) 64 C 5,7 g Composition selon l'invention 64 C 13,9 g Le point éclair de 64 C conserve un degré
de sécurité suffisant pour des conditions normales d'utilisa-
tion. La performance obtenue est, quant à elle, grandement améliorée par rapport aux produits utilisés seuls
et à leur mélange.
poids poids poids 10.
Exemple 5:
On prépare un allume-feu selon la formule: Butylglycol 46,1 parties en poids Chlorure cuivrique (dihydrate) 2 parties en poids Eau 5,8 parties en poids "Shellsol K" 46,1 parties en poids On compare les propriétés de cet allume-feu à celles du butylglycol seul, du Shellsol K seul et du
mélange des deux solvants ( 50 % / 50 %).
Résultats: Point éclair Perte de poids Butylglycol 70 C 8,5 g T,, "Shellsol K" 77 C 11 g "Shellsol K"/Butylglycol ( 50/50) 640 C 5,7 g Composition selon l'invention pas de point 13,3 g éclair inflammation des vapeurs à 92 C Ce tableau illustre les excellents résultats obtenus,tant sur le plan de la sécurité puisque le point éclair n'existe plus, éliminant ainsi tout danger d'explosion des vapeurs du produit lors de leur pulvérisation sur des
braises par exemple, que sur le plan de l'efficacité d'allu-
mage puisque les performances obtenues sont supérieures à
celles d'un additif classique.
11.
Exemple 6:
On prépare un allume-feu sous forme de gel selon la formule: Alcool isopropylique 80 parties en poids "Aérosil 200 " * 4 parties en poids Eau 14 parties en poids Triéthanolamine 2 parties en poids * "Aérosil 200 ": silice précipitée atomisée vendue sous
cette dénomination par la Société Degussa.
Viscosité: (viscosimètre Brookfield RVT; aiguille n 3; tours/minute)
1 200 centipoises.
Résultats: Point éclair: 12 C Perte de poids: 1 g (combustion du boulet
arrêtée après 5 minutes).
Ces résultats, comparés à ceux obtenus dans les autres exemples, montrent le danger présenté par ce produit lors de son utilisation puisqu'il sera toujours à une température supérieure à son point éclair, ainsi que son efficacité négligeable puisque le boulet n'a pas atteint le
stade d'auto-combustion.
Exemple 7:
On prépare un allume-feu selon la formule: Butylglycol 46,9 parties en poids Octoate de cuivre 0,2 partie en poids Chlorure cuivrique (dihydrate) 2 parties en poids Eau 4 parties en poids "Shellsol K" 46,9 parties en poids Les propriétés de cet allume-feu sont comparées à celles d'un mélange butylglycol/eau/"Shellsol K"
( 47,5/5/47,5) sans additif.
12. Résultats:
_________
Point éclair Perte de poids Mélange sans additifs 73 C 7,8 g Composition selon l'invention 73 C 13,3 g Les résultats montrent les excellentes
performances obtenues avec la composition selon l'invention.
Le point éclair est supérieur aux températures normales
d'utilisation d'un allume-feu.
Exemple 8:
Butylglycol Chlorure cuivri Eau Chlorate de pot "Shellsol K" Octoate de cuiv comparées à cell ( 47,5/5/47,5) sa Résultats: On prépare un allumefeu selon la formule: 46,85 parties en poids que (dihydrate) 2 parties en poids 4 parties en poids :assium 0,2 partie en poids 46,85 parties en poids re 0,1 partie en poids Les propriétés de cet allume-feu sont Les d'un mélange butylglycol/eau/"Shellsol K"
ns additifs.
Point éclair Perte en poids Mélange sans additifs 73 C 7,8 g Composition selon l'invention 73 C 13,4 g Les résultats montrent clairement l'intérêt apporté par la composition selon l'invention Le point éclair
obtenu permet d'assurer une sécurité d'utilisation dans des -
conditions normales.
13. En remplaçant dans les exemples ci-dessus le butylglycol-ou le "Napsol PM 2 " par d'autres éthers répondant à la formule générale des composés représentant le constituant A selon l'invention, on obtient des résultats analogues.
Il va du reste de soi que la présente inven-
tion n'a été décrite qu'à titre purement explicatif et nullement limitatif et que toute modification utile pourra
y être apportée sans sortir de son cadre.
Claims (4)
1 Composition liquide de sécurité pour l'allumage de combustibles solides, caractérisée par le fait qu'elle contient au moins deux constituants (A et B), dans des proportions pondérales (w, x) données par les diagrammes de phases de manière à obtenir une solution fluide stable ne présentant pas de séparation de phases à la formulation, le constituant A comprenant principalement un ou plusieurs composés de formule générale: R 1 O -(R 2 0)n R 3 1 2 n 3 R 1 = Ca H 2 a + 1 ou = H R 2 = (-CH 2 CH 2 -)b ou (-CH 2) CH 3 b R 3 = Cm H 2 m + 1 ou H avec n, a, b et m égaux ou différents représentant des valeurs comprises entre 1 et 12; et le constituant B comprenant, principalement, un ou plusieurs sels ou complexes minéraux des métaux de transition. 2 Composition selon la revendication 1, caractérisée par le fait que le constituant A est choisi parmi les mono et di-éthers méthyliques, propyliques et butyliques des mono et poly- éthylène glycols et des
mono et polypropylène glycols.
3 Composition selon la revendication'ou 2, caractérisée par le fait que le constituant A contient en outre, dans la limite de leurs solubilités, des additifs choisis parmi les organo-métalliques (de type savons gras
de métaux et complexes organiques de métaux), les composés -
peroxydes organiques(du type peroxydes dérivés des aldéhydes, cétones, esters, hydroperoxydes d'alcoyle et analogues), les additifs minéraux (du type chlorates, perchlorates et 15. nitrates des métaux alcalins ou alcalino-terreux), les
tensio-actifs et leurs mélanges compatibles.
4 Composition selon l'une quelconque des
revendications 1 à 3, caractérisée par le fait que dans le
constituant B les métaux de transition sont choisis dans la colonne Ib de la classification périodique des éléments
selon Mendéléev.
Composition selon l'une quelconque des
revendications 1 à 4, caractérisée par le fait qu'elle peut
contenir en outre au moins un des deux additifs (CD) dans des proportions pondérales (y, z) données par les diagrammes de phase (A,B,C), (A,B,D) ou (A,B,C,D) telles que w,x, y, z correspondent à une composition stable ne présentant pas de séparation de phases, l'additif C étant principalement de l'eau et l'additif D principalement au moins un hydrocarbure liquide. 6 Composition selon la revendication 5, caractérisée par le fait que l'additif C peut contenir, à l'intérieur de leurs limites de solubilité, un ou plusieurs autres additifs choisis parmi les sels ou complexes minéraux de métaux de transition choisis dans la colonne Ib de la classification périodique des éléments selon Mendéléev, les composés minéraux oxygénés, les tensio-actifs et-leurs
mélanges compatibles.
7 Composition selon la revendication 5 ou 6, caractérisée par le fait que l'additif D peut contenir, à l'intérieur de leurs limites de solubilité, un ou plusieurs autres additifs choisis parmi les dérivés organométalliques de métaux, les peroxydes organiques, les tensio-actifs et leurs mélanges compatibles;
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