FR2727688A1

FR2727688A1 - New liq. fuels with various flame colours for candle-sticks, chandeliers and lighting

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Publication number: FR2727688A1
Application number: FR9514613A
Authority: FR
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-12-04
Filing date: 1995-12-04
Publication date: 1996-06-07
Anticipated expiration: 2015-12-04
Also published as: FR2727688B1

Abstract

New liq. fuels compsns. burning with a selected flame colouration which comprises aq. solns. of polyols in which the flame colourant element is dissolved. Also claimed is the use of the fuel prods. in decorative lighting equipment such as lamps, candelabras etc.

Description

La présente invention concerne des combustibles liquides aié- liorés, dont la combustion engendre des flammes de couleurs choisies. Elle concerne aussi des dispositifs simplifiés pour la lise en oeuvre de ces combustibles,permettant de réaliser des systèmes d'éclairage décoratifs non polluants
Depuis de nombreuses années, on sait fabriquer des produits dont la combustion lumineuse est diverserent colorée. Les arts pyrotechniques utilisent dans ce but des combustions vives provoquant la volatilisation d'ions de métaux et de iétallotdes, qui colorent les flammes, de façon connue.Des techniques plus récentes, ont perdis d'obtenir des flaires stables colorées, au moyen des mê-es éléments, incorporés dans des composés solides (bougies) ou liquides (lapes, briquets, etc),combustibles
Nous avons relevé plus particulièrement dans l'art antérieur, les descriptions données dans les brevets suivants, tombés dans le dondaine public: B.Fr.nO 1.293.810 du 13/06/61 et US.P. nO 3,726,731 du 10/04/73; et, plus récemment US.P. 4,997,457 du 05/03/91, encore en vigueur.The present invention relates to improved liquid fuels, the combustion of which generates flames of selected colors. It also relates to simplified devices for the use of these fuels, making it possible to produce non-polluting decorative lighting systems.
For many years, we have known how to manufacture products whose light combustion is diverse in color. The pyrotechnic arts use for this purpose lively combustions causing the volatilization of metal ions and iétallotdes, which color the flames, in known manner. More recent techniques, have lost obtaining stable colored flares, by means of the same - elements, incorporated into solid (candles) or liquid (laps, lighters, etc.), combustible compounds
We have noted more particularly in the prior art, the descriptions given in the following patents, which have fallen into the public domain: B.Fr.nO 1,293,810 of 06/13/61 and US.P. No. 3,726,731 of 04/10/73; and more recently US.P. 4,997,457 dated 03/05/91, still in force.

Le plus ancien de ces brevets s'intéresse aux compositions pour bougies, colportant essentiellement dans le corps coibustible, des alcools solides à hauts poids ioléculaires,polyéthyléneglycol associés à des polyols liquides, éthyléneglycol,propyléneglycol, ou glycérine, auxquels on a ajouté des coaposés colorigènes connus, sous forme de sels organiques de aétaux,ou de composés du bore, et,éventuelleient des substances odorantes, encens,etc
Les produits colorant la flamine ont été décrits dans les livres de chimie analytique utilisant les colorations développées dans les flaires oxydantes ou réductrices,pour caractériser divers éléments et composés ionises à chaud; ainsi que dans les ouvrages de pyrotechnie. Le brevet US.P.n03,726,731 ,décrit plus en détail les composés colorigènes connus, et il propose de nouveaux corpo- sites de métaux et de iétallotdes, élargissant les possibilités de coloration de flaires stables.The oldest of these patents deals with compositions for candles, mainly peddling in the co-combustible body, solid alcohols with high iolecular weights, polyethylene glycol associated with liquid polyols, ethylene glycol, propylene glycol, or glycerin, to which coloragenic coaposes have been added. known, in the form of organic metal salts, or boron compounds, and, possibly, odorous substances, incense, etc.
The products coloring the flamine have been described in the books of analytical chemistry using the colors developed in the oxidizing or reducing flaries, to characterize various elements and compounds ionized hot; as well as in pyrotechnics. Patent US.P.n03,726,731 describes in more detail the known colorigenic compounds, and it proposes new corposites of metals and of metallotids, widening the possibilities of coloring of stable smears.

Ce dernier brevet indique également les bases coibustibles recommandées pour alimenter des briquets, lapes, torches,etc, en précisant qu'il faut préférer des bases coibustibles organiques ayant dans leurs molécules,au moins 2 atones d'hydrogéne pour chaque atone de carbone; pas plus de deux atones de carbone pour chaque atone d'oxygène, et pas plus de 6 et pas moins de 4 atomes d'hydrogène pour chaque atone d'oxygène. Ces produits d'après l'auteur, brulent avec des flaires peu lumineuses, ce qui permet de mieux exploiter les additifs colorigènes choisis.Ces impératifs laissent de nombreuses possibilités de coibustibles parmi lesquelles sont citées: alcools méthylique, éthylique; aldéhydes, cétones, polymères d'oxyde d'éthyléne, esters divers. Nais d'après 1 auteur, ces considérations exclueraient de nombreux alcools supérieurs, l'isopropanol, le sorbitol, etc.This latest patent also indicates the co-combustible bases recommended for supplying lighters, laps, torches, etc., by specifying that organic co-combustible bases must be preferred, having in their molecules at least 2 hydrogen atones for each carbon atone; not more than two carbon atoms for each oxygen atom, and not more than 6 and not less than 4 hydrogen atoms for each oxygen atom. According to the author, these products burn with slightly luminous phials, which allows better use of the colorigenic additives chosen. These requirements leave many possibilities for co-fuels among which are cited: methyl, ethyl alcohols; aldehydes, ketones, polymers of ethylene oxide, various esters. Born according to 1 author, these considerations would exclude many higher alcohols, isopropanol, sorbitol, etc.

Le brevet plus récent, US.P.nO 4,997,457 est axé sur la fabrication des bougies et coibustibles solides, donnant des flammes colorées. Le procédé utilise comme combustible de base une solution dans l'alcool méthylique de dibenzylidènesorbitol, polyérisable à chaud, avec addition des éléments colorigènes classiques. Divers additifs sont également préconisés: esters cellulosiques, éthylène glycol, glycérine.The more recent patent, US.P.nO 4,997,457 is focused on the manufacture of candles and solid co-fuels, giving colored flames. The process uses as base fuel a solution in methyl alcohol of dibenzylidenesorbitol, polyerisable with heat, with addition of the conventional colorigenic elements. Various additives are also recommended: cellulose esters, ethylene glycol, glycerin.

Les foriulations de combustibles liquides citées présentent quelques inconvénients. Les solvants efficaces tels que alcools méthylique et éthyliques, sont très volatils, et présentent des dangers au point de vue incendie et explosion. Les odeurs et la toxicité des produits engendrés par la combustion, ou la simple évaporation dans l'ambiance, entrainent des dispositions gênantes (étanchéités, aération des locaux).The liquid fuel formulations cited have some drawbacks. Effective solvents, such as methyl and ethyl alcohols, are very volatile, and present fire and explosion hazards. The odors and the toxicity of the products generated by the combustion, or the simple evaporation in the environment, involve troublesome arrangements (sealing, ventilation of the premises).

Par ailleurs, la solubilité des additifs colorigènes est relativement limitée, et l'homogénéité du comburant n'est pas facile à assurer dans les produits conseillés.Furthermore, the solubility of colorigenic additives is relatively limited, and the homogeneity of the oxidizer is not easy to ensure in the products recommended.

Au cours de nos recherches, nous avons été conduits à sélectionner corne combustibles de base, une famille de produits hydrophiles, les polyols de faibles sasses moléculaires, tels que l'éthylène glycol et, de préférence, le diéthylène glycol
Ces produits ont été suggérés coite adjuvants dans diverses compositions, irais pas comme constituants de base; de plus,le diéthylène glycol de formule C4 H10 03, qui possède 10 atomes d'hydrogène pour 3 atomes d'oxygène, donc moins de 4 atomes d'hydrogènes par atome d'oxygène, s'éloigne ainsi de ce qui était préconisé dans le brevet cité US.P. 3,726,731, et ialgrè tout, brule avec une flamine peu lumineuse et faiblement colorée, lorsque le produit est pur, sans additif colorigéne. During our research, we were led to select basic fuel horn, a family of hydrophilic products, polyols of low molecular weight, such as ethylene glycol and, preferably, diethylene glycol.
These products have been suggested as adjuvants in various compositions, not as base components; in addition, the diethylene glycol of formula C4 H10 03, which has 10 hydrogen atoms for 3 oxygen atoms, therefore less than 4 hydrogen atoms per oxygen atom, thus departs from what was recommended in the patent cited US.P. 3,726,731, and everything else, burns with a dim and slightly colored flamine, when the product is pure, with no color additive.

Le diéthylène glycol, produit inodore, de faible tension de vapeur présente une bonne sécurité d'emploi. De plus, nous avons obtenu des résultats assez surprenants en utilisant corse cosolvant pour les additifs colorigènes nécessaires à la coloration de la flamme, le plus suar, le plus économique , et l'un des meilleurs solvants: l'eau. Diethylene glycol, odorless product, low vapor pressure has good safety of use. In addition, we have obtained quite surprising results by using Corsican cosolvent for the colorigenic additives necessary for coloring the flame, the safest, the most economical, and one of the best solvents: water.

Dans les descriptions de préparation de combustibles pour bougies et lampes précitées,les auteurs soulignent la nécessité de sècher, de chasser les résidus d'eau produits par les réactions, et d'éviter les constituants hygroscopiques. Contrairement â ces recommandations, nous avons constaté avec surprise, que l'addition d'eau aux polyols sélectionnés, dans des proportions assez élevées, non seulement ne les empêche pas de bruler, mais permet d'obtenir des flamines de coloration plus franche, probablement du fait d'une grande homogénéité du liquide parvenant au souet de la rêche, et d'une concentration mieux adaptée des éléments colorigènes introduits en solution aqueuse
On constate évidemment, que l'allumage d'une mèche imprégnée est de plus en plus difficile à obtenir lorsque la proportion d'eau dans la solution augmente; et la flamme est alors de moins en moins stable,et crépite. Ainsi, lorsqu'on atteint 75X en poids d'eau dans la solution, l'allumage est très long à obtenir, et la flamme s'éteint rapidement. Au cours de l'allumage, l'échauffement local de la mêche imprégnée, concentre le polyol en solution par évaporation de l'eau, et lorsque la température locale de la rêche est suffisante, le polyol s'enflamme. La chaleur dégagée permet alors à la solution environnante de se concentrer et la combustion se propage, et s'entretient si la proportion de polyol est suffisante. Dans le cas du diéthyléne glycol, lorsque la concentration dans la solution aqueuse dépasse 50X, la flamme reste suffisamment chaude pour se propager et donner les couleurs de flamme choisies.In the descriptions of preparation of fuel for candles and lamps mentioned above, the authors emphasize the need to dry, to remove the water residues produced by the reactions, and to avoid hygroscopic constituents. Contrary to these recommendations, we have surprisingly found that the addition of water to the selected polyols, in fairly high proportions, not only does not prevent them from burning, but makes it possible to obtain flames with a more frank coloring, probably due to the great homogeneity of the liquid reaching the souet of the rough, and a more suitable concentration of the colorigenic elements introduced in aqueous solution
It is evidently observed that the ignition of an impregnated wick is increasingly difficult to obtain when the proportion of water in the solution increases; and the flame is then less and less stable, and crackles. Thus, when 75X by weight of water in the solution is reached, it takes a long time to ignite, and the flame is quickly extinguished. During ignition, the local heating of the impregnated wick concentrates the polyol in solution by evaporation of the water, and when the local temperature of the rough is sufficient, the polyol ignites. The heat released then allows the surrounding solution to concentrate and combustion propagates, and is maintained if the proportion of polyol is sufficient. In the case of diethylene glycol, when the concentration in the aqueous solution exceeds 50X, the flame remains hot enough to propagate and give the chosen flame colors.

Les solutions aqueuses présentent plusieurs avantages: -du fait de leur faible tension de vapeur, et leur inflarrabi- lité difficile, elles présentent une grande sécurité d'emploi. Aqueous solutions have several advantages: -because of their low vapor pressure and their difficult scalability, they offer great safety in use.

Elles peuvent être mis en oeuvre dans des lampes simplifiées, sans étanchéité. La surface du combustible peut rester à l'air libre; il suffit que la flamme reste à quelques millimeatres, du combustiblespour éviter qu'il s'enflamme en dehors de la mèche On peut recharger ces lampes en combustible, sans les éteindre.They can be used in simplified lamps, without sealing. The surface of the fuel can remain in the open air; it is enough that the flame remains a few millimeters, of fuel to prevent it from igniting outside the wick These lamps can be recharged with fuel, without turning them off.

- ces composées sont inodores,ainsi que leurs produits de combustion, ils ne polluent pas l'atmosphère.- these compounds are odorless, as well as their combustion products, they do not pollute the atmosphere.

- les additifs colorigènes sont faciles à dissoudre dans l'eau, sous forure de sels divers. On obtient des combustibles homogènes, alimentant régulièrement la mêche avec un bon rendement - les liquides ainsi préparés, par simple addition à la température ambiante, sont relativement économiques. - the colorigenic additives are easy to dissolve in water, under drilling of various salts. Homogeneous fuels are obtained, regularly feeding the wick with good yield - the liquids thus prepared, by simple addition at room temperature, are relatively economical.

Exemples
Combustible liquide pour flamme rouge: pour 100 grammes de combustible fini: dissoudre 2 grammes de Chlorure de Lithium dans 18 n d'eau ajouter 80 n de Diéthylène glycol
On obtient ainsi une solution incolore que l'on peut éventuellement colorer pour agrémenter l'aspect, au moyen d'unie trés faible quantité d'un colorant soluble dans l'eau. Examples
Liquid fuel for red flame: for 100 grams of finished fuel: dissolve 2 grams of Lithium Chloride in 18 n of water add 80 n of Diethylene glycol
A colorless solution is thus obtained which can optionally be colored to enhance the appearance, using a very small amount of a water-soluble dye.

Combustible pour flamme verte: pour 100 grammes de combustible: dissoudre 4 grammes de chlorure cuivrique (Cu C12, 2 H20) dans 25 n d'eau ajouter 71 n de Diéthylène glycol
La solution obtenue à froid, est vert clair, et produit en brulant une belle flamme verte turquoise.Fuel for green flame: per 100 grams of fuel: dissolve 4 grams of cupric chloride (Cu C12, 2 H20) in 25 n of water add 71 n of Diethylene glycol
The solution obtained when cold, is light green, and produced by burning a beautiful turquoise green flame.

D'autres glycols et polyols solubles dans l'eau peuvent être utilisés, comme l'éthylène glycol, le propylène glycol, le sorbitol; et naturellement on peut faire varier les proportions d'eau et d'éléments colorigènes, en fonction des qualités de flammes souhaitées sans sortir du cadre de l'invention.Other water-soluble glycols and polyols can be used, such as ethylene glycol, propylene glycol, sorbitol; and of course it is possible to vary the proportions of water and of coloring elements, as a function of the qualities of flame desired without departing from the scope of the invention.

Les dispositifs simplifiées pouvant mettre en oeuvre les combustibles décrits, font également partie de l'invention. The simplified devices which can use the fuels described, also form part of the invention.

Du fait de la faible tension de vapeur des combustibles préparés en solutions aqueuses, et de leur inflammabilité plus difficile, il est possible de les mettre en oeuvre dans des dispositifs particulièrement simples. L'une des formes possible de réalisation est représentée à la figure 1. Due to the low vapor pressure of fuels prepared in aqueous solutions, and their more difficult flammability, it is possible to use them in particularly simple devices. One of the possible embodiments is shown in Figure 1.

Elle est constituée: d'un simple réservoir (1) représenté cylindrique, mais qui peut avoir une forme différente, caractérisée par le fait que sa partie supérieure est ouverte à l'air libre, sans étanchéité.It consists of: a simple tank (1) shown as cylindrical, but which may have a different shape, characterized in that its upper part is open to the open air, without sealing.

Sur le fond du réservoir est fixé un porte mèche (2) vertical, perforé à la base, de façon à permettre l'ascension capillaire du liquide environnant, dans la mèche centrale (3), mèche qui est de préférence en fibres minérales incombustibles, pour ne pas modifier la couleur de la flamme.On the bottom of the tank is fixed a vertical wick holder (2), perforated at the base, so as to allow the capillary rise of the surrounding liquid, in the central wick (3), wick which is preferably made of non-combustible mineral fibers, so as not to change the color of the flame.

Ces lampes simplifiées peuvent être constituées de matériaux transparents, ou opaques ( verres, céramiques, métaux, etc.) pourvu qu'ils résistent à la chaleur, et aux liquides combustibles.These simplified lamps can be made of transparent or opaque materials (glasses, ceramics, metals, etc.) provided that they resist heat and combustible liquids.

Le réservoir (1) peut utilement possèder à la base, une partie cylindrique (4) de même diamètre que les bougies standard de façon à pouvoir se substituer aux bougies sur les bougeoirs, chandeliers et candélabres du commerce. The reservoir (1) can usefully have at the base, a cylindrical part (4) of the same diameter as the standard candles so as to be able to replace the candles on the candlesticks, candlesticks and candelabra of trade.

Claims

1) Liquid combustible products, burning with a chosen color, smelling, characterized by the fact that they consist of aqueous solutions of polyols, in which at least one known colorigenic element of the smelling has been dissolved.

2) Combustible liquid products according to claim 1 comprising from 0.10 to 50X by weight of water containing in solution a known colorigene element of the flame, in the proportion of 0.3 to 10X of the weight of the finished product.

3) Liquid fuel products according to claims 1 and 2, wherein the polyols are diethylene glycol or ethylene glycol.

4) Devices implementing the products of claims 1, 2, and 3, characterized in that they are presented as simple tanks (1) open without airtightness, and comprising a vertical wick holder (2) partially immersed in the fuel, and perforated at the base to allow the capillary rise of the liquid in the central wick (3).

5) Devices according to claim 4, comprising at the base, under the tank (1), a protuberance (4), allowing the positioning of the tank on the candlesticks, candlesticks and candelabras of the trade.