KR100663849B1

KR100663849B1 - 보존성과 연소성이 향상된 비상연료 조성물

Info

Publication number: KR100663849B1
Application number: KR1020050002235A
Authority: KR
Inventors: 김중한; 이근직
Original assignee: 김중한; 이근직
Priority date: 2005-01-10
Filing date: 2005-01-10
Publication date: 2007-01-02
Also published as: KR20060081818A

Abstract

본 발명은 보존성이 우수하고, 연소성과 발열량이 향상된 비상연료 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명의 비상연료 조성물은 보관시 고화, 액화, 기화되지 않아 장기간 보존이 가능하며, 언제 어디서나 손쉽게 비상연료로 사용될 수 있다. 또한, 연소후 잔류물질이 거의 남아있지 않고, 적은 량의 잔류물질도 수용성이기 때문에 2차적인 오염이 발생하지 않아 별도의 후처리가 필요하지 않다. 또한, 연소성이 우수하기 때문에 착화시 연기 및 그을음 발생이 없으므로 안심하고 편리하게 사용할 수 있고 발열량 또한 높다. 따라서, 등산, 낚시, 야영, 사냥 등 각종 레저 활동과 군사용의 비상연료로서 효과적으로 사용될 수 있다.

비상연료, 퍼퓨리 알코올, 폴리에틸렌옥사이드 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체

Description

보존성과 연소성이 향상된 비상연료 조성물{EMERGENCY FUEL COMPOSITION IMPROVED PRESERVATION AND COMBUSTIBILITY}

본 발명은 비상연료 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 보존성이 우수하고, 연소성과 발열량이 향상된 비상연료 조성물 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

등산, 낚시, 캠핑 등의 각종 레저 활동시 취사나 난방 등을 하기 위해서는 휴대용 취사 및 난방도구들의 사용이 필요하며, 이러한 취사, 난방도구들의 사용 연료로서 프로판이나 부탄과 같은 액화가스 연료 또는 숯이나 나무와 같은 고체 연료가 사용되고 있다.

가장 일반적으로 사용되고 있는 연료인 액화가스는 보관과 휴대가 간편하기는 하지만, 용기 내에 고압으로 충진되어 있기 때문에 야외에서 장시간 사용시 과열에 의한 폭발 위험이 있다. 따라서, 보관과 사용시 항상 주의가 필요하다. 또한, 부탄가스의 빈 용기는 사용 후 잔류가스를 방출하기 위해 용기에 구멍을 내야 하는 번거로움이 있고, 수거하는 데에도 여러 가지 문제점이 있다.

숯이나 나무와 같은 고체 연료는 이와 같은 폭발의 위험은 없으나 부피가 매우 커서 휴대 및 보관이 용이하지 못하며, 착화가 불편하다는 문제점이 있다. 또한, 숯의 경우 운반과 이동시 쉽게 부서져 이용에 많은 어려움이 있고, 사용 중 및 사용 후 불씨가 주변으로 날리거나 잔류되어 화재 발생으로 인한 재산상 손실과 인명사고의 위험이 있다. 또한, 연기가 많이 나고 냄새가 멀리 퍼지는 문제점이 있으며, 불씨를 소각하고 흔적을 은폐하기 위해 주변정리를 하는데 많은 시간이 걸려 신속히 이동하는 상황에서 많은 제약이 발생한다.

이러한 문제점을 해결하기 위하여, 휴대가 간편하고 폭발 위험이 없으며, 착화가 용이한 젤형 또는 크림타입의 비상연료가 다양하게 개발되고 있으나, 보존성이나 연소성, 발열량 등의 성능이 부탄가스나 숯과 비교하여 높지 못하다. 따라서, 이러한 비상연료는 휴대용 연료로서 범용되고 있는 액화가스나 고체 연료를 대체하기에는 아직 미흡하다는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 보관과 휴대가 용이할 뿐만 아니라, 종래 사용되고 있는 액화가스와 고체 연료를 대체하기에 충분한 성능을 갖고 있는 비상연료 조성물을 제공하는 것이다.

본 발명자는 상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위하여 연구를 거듭하던 중, 퍼퓨리 알코올과 폴리에틸렌옥사이드 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체가 첨가된 알코올 증발 방지제를 포함하고, 조성물 각 성분의 혼합비율을 조절하여 크림타입의 비상연료 조성물을 제조하였고, 이러한 크림타입 비상연료 조성물이 보존성이 높고, 연소성과 발열량 또한 우수함을 확인함으로써 본 발명을 완성하였다.

본 발명은,

알코올과 알코올 증발 방지제를 포함하는 비상연료 조성물에 있어서,

알코올 60~70부피%와 알코올 증발 방지제 30~40부피%를 포함하고,

상기 알코올 증발 방지제는, 퍼퓨리 알코올과 폴리에틸렌옥사이드 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체 혼합액 1~2부피%, 그리고 이소프로필알코올 85부피%와 에틸알코올 15부피%의 혼합액 98~99부피%로 이루어진 것을 특징으로 하는 비상연료 조성물을 제공한다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

일반적으로 비상연료 조성물은 알코올과 알코올 증발 방지제로 이루어지며, 본 발명의 조성물에는 알코올이 60~70부피%, 알코올 증발 방지제가 30~40부피% 포함되어 있는 것이 바람직하다.

한편, 비상연료의 경우 장기간 보관시 알코올이 증발되기 때문에 알코올 외에 알코올 증발 방지제가 첨가되는데, 본 발명에서는 특히, 하기 화학식 1의 퍼퓨리 알코올(Furfury alcohol)과 폴리에틸렌옥사이드 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체(Polyethyleneoxide Diethylaminoethyl methacrylate polymer) 혼합액, 그리고 이소프로필알코올 85부피%와 에틸알코올 15부피%의 혼합액이 포함된 알코올 증발 방지제를 사용하는 것이 바람직하다. 이와 같은 혼합액을 사용하게 되면, 증발 방지 효과가 증가되며, 또한 연소성 및 발열량 증대 효과도 얻을 수 있다. 상기에서 퍼퓨리 알코올과 폴리에틸렌옥사이드 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체는 이들의 혼합액 중 2:1의 비율(부피비)로 혼합되는 것이 바람직하다. 퍼퓨리 알코올과 폴리에틸렌옥사이드 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체가 2:1의 비율로 혼합된 혼합액은 전체 알코올 증발 방지제에 대하여 1~2부피%의 함량으로 혼합되는 것이 바람직한데, 함량이 1부피% 미만이면 알코올 증발 방지 효과가 저하되고, 2부피%를 초과하게 되면 증발 방지 억제 효과는 증가하나 연소시 붉은 불꽃이 발생하고 연소 냄새가 발생될 수 있다는 문제점이 있기 때문이다.

상기 폴리에틸렌옥사이드 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체는, 폴리에틸렌옥사이드 0.5~0.8중량%와 물 3~5중량%를 혼합하여 40~50℃에서 용해시킨 후, 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트 94.5~96.5중량%를 첨가하여 150~160℃의 온도하에서 2~3시간 동안 공중합시켜 제조되는 것을 특징으로 한다. 상기에서 폴리에틸렌옥사이드의 함량이 0.5중량% 미만이면 공중합체의 반응성과 점성이 약해지고, 0.8중량%를 초과하면 공중합체의 점성이 너무 높아져 고상화되는 문제점이 있 기 때문에 상기 범위로 첨가하는 것이 바람직하다. 한편, 상기에서 물의 함량과 반응온도는 본 발명의 폴리에틸렌옥사이드 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체를 제조하기 위한 최적의 함량 및 온도이다.

<화학식 1>

C₄H₃O · CH₂OH

한편, 본 발명의 비상연료 조성물에는, 조성물을 크림형태로 제조하기 위하여, 복합 흡수제를 추가로 첨가할 수 있다. 복합 흡수제는 당업계에 공지된 다양한 종류가 사용될 수 있으나, 수용성 카르복시비닐 폴리머(soluble water carboxyvinyl polymer)가 사용되는 것이 바람직하다. 수용성 카르복시비닐 폴리머는 화장품 원료로 사용되고 있는 물질로서, 무공해 물질이고 물에 용해되는 특성이 있어 2차 오염이 발생하지 않는다는 이점이 있으며, 본 발명에서는 전체 조성물에 대하여 0.3~0.7중량%로 첨가하는 것이 바람직하다. 상기에서 복합 흡수제의 함량이 0.3중량% 미만이면, 점도가 떨어지고 열량이 감소되며 연소시간이 짧아진다는 문제점이 발생한다. 또한, 함량이 0.7중량%를 초과하게 되면, 연소시 불안전한 상태가 되어 불꽃이 붉은색을 띄며 완전연소가 되지 않아 잔류물질이 많이 남게 된다는 문제점이 발생한다.

또한, 본 발명의 비상연료 조성물에는, 낮은 온도와 낮은 연료 농도에서도 연소가 가능하게 하고, 높은 연소 효율을 부여하기 위해서 연소 촉진제가 더 첨가될 수 있다. 상기에서 연소 촉진제로는 알루미늄 옥사이드(Aluminum oxide, Al₂O₃)를 단독으로 사용할 수도 있으나, 알루미늄 옥사이드 단독 사용시 900℃ 이상의 연소 온도에서는 표면적이 감소되어 기공 폐쇄, 활성점 소멸 등의 문제점이 발생하게 되고, 이에 따라 연료의 연소성이 떨어져 불안전한 연소가 이루어져서 잔류물질이 증가하게 된다. 따라서, 티타늄 디옥사이드(Titanium dioxide, TiO₂), 마그네슘 옥사이드(Magnesium oxide, MgO), 지르코늄 옥사이드(Zirconium oxide, ZrO₂), 리튬 옥사이드(Lithium oxide, Li₂O), 세륨 옥사이드(Cerium oxide, CeO₂) 및 세슘 옥사이드(Cesium oxide, Ce₂O)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상을 알루미늄 옥사이드와 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 상기 연소 촉진제는 전체 조성물에 대하여 0.01~0.04중량%로 첨가하는 것이 바람직한데, 0.01중량% 미만으로 첨가하면, 연소 촉진 효과가 감소되고, 0.04중량%를 초과하여 첨가하게 되면, 점도 및 연소성이 떨어지고 잔류물질이 증가하기 때문에, 상기 범위로 첨가하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명은,

알코올과 알코올 증발 방지제를 포함하는 비상연료 조성물 제조방법에 있어서,

알코올 60~70부피%, 그리고 퍼퓨리 알코올과 폴리에틸렌옥사이드 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체가 2:1의 부피비로 포함된 혼합액 1~2부피% 및 이소프로필알코올 85부피%와 에틸알코올 15부피%의 혼합액 98~99부피%로 이루어진 알코올 증발 방지제 30~40부피%를 혼합하는 단계;

상기 혼합물에 복합 흡수제로 수용성 카르복시비닐 폴리머를 전체 조성물에 대하여 0.3~0.7중량% 첨가하는 단계; 및

연소 촉진제를 첨가하여 교반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비상연료 조성물의 제조방법을 제공한다.

상기에서 연소 촉진제는 티타늄 디옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 지르코늄 옥사이드, 리튬 옥사이드, 세륨 옥사이드 및 세슘 옥사이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상과 알루미늄 옥사이드의 혼합물이며, 함량은 전체 조성물에 대하여 0.01~0.04중량%인 것이 바람직하다.

본 발명에서 알코올은 메탄올 60~70부피%와 에탄올 30~40부피%의 혼합용액을 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 방법으로 제조된 비상연료 조성물은 보존성이 높고, 연소성과 발열량이 우수하다는 특징이 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 상세히 설명한다.

단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐, 본 발명의 내용이 하기 실 시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

메탄올 70ml와 에탄올 30ml을 혼합한 후, 상온에서 10분 동안 교반하여 혼합 알코올을 제조하였다. 혼합 알코올 70ml에, 이소프로필알코올 85부피%와 에틸알코올 15부피%의 혼합액 98%와 퍼퓨리 알코올과 폴리에틸렌옥사이드 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체가 2:1의 부피비로 포함된 혼합물 2%로 이루어진 알코올 증발 방지제를 30ml 첨가하고, 상온에서 20분 동안 혼합하여 1차 혼합물을 얻었다. 상기 1차 혼합물 99.7ml에 복합 흡수제로 수용성 카르복시비닐 폴리머를 0.3g투입하면서 4,000~5,000rpm으로 30분 동안 교반하였다. 이후, 연소 촉진제로 알루미늄 옥사이드 100g과 티타늄 디옥사이드 80g의 혼합물을 0.01g 첨가하여 20분 동안 교반하여 크림타입 비상연료를 제조하였다.

[실시예 2]

메탄올 60ml와 에탄올 40ml을 혼합한 후, 상온에서 10분 동안 교반하여 혼합 알코올을 제조하였다. 혼합 알코올 60ml에, 이소프로필알코올 85부피%와 에틸알코올 15부피%의 혼합액 99%와 퍼퓨리 알코올과 폴리에틸렌옥사이드 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체가 2:1의 부피비로 포함된 혼합물 1%로 이루어진 알코올 증발 방지제를 40ml 첨가하고, 상온에서 20분 동안 혼합하여 1차 혼합물을 얻었다. 상기 1차 혼합물 99.3ml에 복합 흡수제로 수용성 카르복시비닐 폴리머를 0.7g투입 하면서 4,000~5,000rpm으로 30분 동안 교반하였다. 이후, 연소 촉진제로 알루미늄 옥사이드 200g과 티타늄 디옥사이드 80g의 혼합물을 0.03g 첨가하여 20분 동안 교반하여 크림타입 비상연료를 제조하였다.

[시험예 1] 보존성 평가

본 발명에 따른 비상연료 조성물의 보존성을 평가하기 위하여, 실시예 1 및 실시예 2에서 제조한 비상연료 및 종래 방법으로 제조된 비상연료 조성물(비교예 1)을 튜브 용기에 충입하고 밀봉한 후, 각각 -15℃, -30℃, 상온, 40℃에서 6개월과 1년 동안 방치하였고, 그 결과를 하기 표 1에 기재하였다.

		실시예 1		실시예 2		비교예 1
		6개월	1년	6개월	1년	6개월	1년
동결 시험	-15℃	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음
동결 시험	-30℃	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음
온상 시험	상온	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음
온상 시험	40℃	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음	이상없음

표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명에 따른 비상연료 조성물은 저온 또는 고온에서 1년이 지나도 이상이 없어 보존성이 우수하고 안정적임을 확인하였다.

[시험예 2] 연소성 및 발열량 평가

본 발명에 따른 비상연료 조성물의 연소성 및 발열량 정도를 평가하기 위하여, 실시예 1 및 실시예 2에서 제조한 비상연료 및 종래방법으로 제조한 비상연료 조성물(비교예 1)에 대해 제조 초기와 1년 후, 외관 불꽃색, 연소성, 발열량, 연소후 잔류물질량, 연소시간, 연소후 잔류물질의 물에 대한 용해성을 측정하였고, 그 결과를 하기 표 2에 기재하였다.

상기에서 외관 불꽃색은 연소시 유관을 확인하여 측정하였고, 발열량은 간이 발열량 측정기를 이용하여 측정하였다. 또한, 연소후 잔류물질량은 각각의 비상연료 조성물을 1일간 정치한 후 용해성 유관확인 방법으로 측정하였으며, 외관 불꽃색은 연소시 유관확인 방법으로 측정하였다.

	실시예 1		실시예 2		비교예 1
	초기	1년후	초기	1년후	초기	1년후
외관 불꽃색	푸른색	푸른색	푸른색	푸른색	푸른,붉은색	푸른,붉은색
연소성	있음	있음	있음	있음	있음	있음
발열량(J/g)	28,200	28,000	27,800	27,600	26,200	26,100
연소후 잔류물질량(g) (200g/1튜브)	2.5	2.2	2.6	2.1	3	4
연소시간 (캔 주입시)(50g)	40-45분	38-40분	40-45분	36-38분	40	30
연소후 잔류물질의 물에 대한 용해성	용해 분해됨(수용성)		용해 분해됨(수용성)		분해되지 않음

표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 비상연료 조성물은 1년 후에도 연소성이 우수할 뿐만 아니라, 발열량도 또한 종래방법으로 제조된 비상연료 조성물과 비교하여 높았다. 또한, 연소후 잔류물질량이 적고, 이러한 적은 량의 잔류물질도 물에 전부 용해되어 없어져 2차 오염이 없기 때문에 별도의 후처리 없이 사용될 수 있음을 확인하였다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 비상연료 조성물은 보관시 고화, 액화, 기화되지 않아 장기간 보존이 가능하며, 언제 어디서나 손쉽게 비상연료로 사용될 수 있다. 또한, 연소후 잔류물질이 거의 남아있지 않고, 적은 량의 잔류물질도 수용성이기 때문에 2차적인 오염이 발생하지 않아 별도의 후처리가 필요하지 않다. 또한, 연소성이 우수하기 때문에 착화시 연기 및 그을음 발생이 없으므로 안심하고 편리하게 사용할 수 있고 발열량 또한 높다. 따라서, 등산, 낚시, 야영, 사냥 등 각종 레저 활동과 군사용의 비상연료로서 효과적으로 사용될 수 있다.

Claims

삭제
알코올과 알코올 증발 방지제를 포함하는 비상연료 조성물에 있어서,

알코올 60~70부피%와 알코올 증발 방지제 30~40부피%를 포함하고,

상기 알코올 증발 방지제는, 퍼퓨리 알코올과 폴리에틸렌옥사이드 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체 혼합액 1~2부피%, 그리고 이소프로필알코올 85부피%와 에틸알코올 15부피%의 혼합액 98~99부피%로 이루어지고,

상기 퍼퓨리 알코올과 폴리에틸렌옥사이드 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체의 혼합비율은 2:1(부피비)인

비상연료 조성물.
제 2항에 있어서,

폴리에틸렌옥사이드 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체는, 폴리에틸렌옥사이드 0.5~0.8중량%와 물 3~5중량%를 혼합하여 40~50℃에서 용해시킨 후, 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트 94.5~96.5중량%를 첨가하여 150~160℃ 온도하에서 2~3시간 동안 공중합시켜 제조되는 것을 특징으로 하는

비상연료 조성물.
제 2항에 있어서,

복합 흡수제로서 수용성 카르복시비닐 폴리머를 전체 조성물에 대하여 0.3~0.7중량% 더 포함하는 것을 특징으로 하는

비상연료 조성물.
제 2항에 있어서,

연소 촉진제로서 티타늄 디옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 지르코늄 옥사이드, 리튬 옥사이드, 세륨 옥사이드 및 세슘 옥사이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상과 알루미늄 옥사이드의 혼합물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는

비상연료 조성물.
제 5항에 있어서,

상기 연소 촉진제의 함량은 전체 조성물에 대하여 0.01~0.04중량%인 것을 특징으로 하는

비상연료 조성물.
삭제
알코올과 알코올 증발 방지제를 포함하는 비상연료 조성물 제조방법에 있어서,

알코올 60~70부피%, 그리고 퍼퓨리 알코올과 폴리에틸렌옥사이드 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체가 2:1의 부피비로 포함된 혼합액 1~2부피% 및 이소프로필알코올 85부피%와 에틸알코올 15부피%의 혼합액 98~99부피%로 이루어진 알코올 증발 방지제 30~40부피%를 혼합하는 단계;

복합 흡수제로 수용성 카르복시비닐 폴리머를 전체 조성물에 대하여 0.3~0.7중량% 첨가하는 단계; 및

연소 촉진제를 첨가하여 교반하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 비상연료 조성물의 제조방법.
제 8항에 있어서,

상기 연소 촉진제는 티타늄 디옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 지르코늄 디옥사이드, 리튬 옥사이드, 세륨 디옥사이드 및 세슘 옥사이드로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상과 알루미늄 옥사이드의 혼합물인 것을 특징으로 하는

비상연료 조성물의 제조방법.
제 9항에 있어서,

상기 연소 촉진제의 함량은 전체 조성물에 대하여 0.01~0.04중량%인 것을 특징으로 하는

비상연료 조성물의 제조방법.
제 8항에 있어서,

상기 알코올은 메탄올 60~70부피%와 에탄올 30~40부피%가 혼합된 것을 특징으로 하는

비상연료 조성물의 제조방법.