KR101777079B1 - 착화탄의 제조방법 및 그를 통해 얻어진 착화탄 - Google Patents

Abstract

본 발명은 착화탄의 제조방법 및 그를 통해 얻어진 착화탄에 관한 것으로, 야자나무 톱밥을 10%이하의 수분함량이 되도록 건조하는 제1공정, 야자나무 톱밥 10000중량부를 기준으로 천연오일 300 ~ 500중량부와 액상 파라핀 300 ~ 500중량부를 혼합하는 제2공정, 상기 제2공정을 통해 혼합된 재료를 성형틀에 넣어 압착하여 착화탄 형상으로 성형하는 제3공정을 통해 착화탄을 제조한다. 본 발명에 따르면 종래 발화점을 낮추기 위해 사용하는 에탄올을 사용하지 않고 야자나무 톱밥에 천연오일 및 액상 파라핀을 혼합하여 착화탄을 제조함으로서 장기간 보관 후 사용하더라도 착화가 잘 이루어지며, 액상 파라핀을 착화탄의 표면에 코팅하여 착화탄 내부 천연오일의 증발을 억제하고 착화탄 내부로의 수분 침투도 최소화할 수 있어 습기에 강하고 관리 역시 용이하다.

Description

착화탄의 제조방법 및 그를 통해 얻어진 착화탄 { Manufacturing Method of Ignition Coal And Its Products }

본 발명은 착화탄의 제조방법 및 그를 통해 얻어진 착화탄에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 야자나무 톱밥에 착화제로서 천연오일과 파리핀을 사용하여 제조하여 친환경적인 착화탄의 제조방법 및 그를 통해 얻어진 착화탄에 관한 것이다.

일반적으로, 착화탄(Ignition Coal)이란 착화용 성형탄, 번개탄이라고도 불리우며 불을 붙이기 위한 것으로 기존의 톱밥성형탄, 숯가루성형탄, 톱밥숯 등을 모두 포함하여 칭하는 성형목탄(Agglomerated Wood Charcoal)의 일종으로써 구분된다.

이때, 성형목탄이란 목재, 대나무나 종실의 삭편, 대팻밥, 수피 등을 원료로 하여 일정한 형태로 성형 후 탄화한 것과, 탄화한 톱밥 숯에 점결재(밀가루, 전분)와 연소재(질산바륨, 질산나트륨) 등과 같은 보조첨가제를 첨가한 후 성형 제조한 것을 의미한다.

이와 같은 착화탄의 성형 제조 방법의 일 예로 등록특허(참고문헌) 제10-1477923호가 제안된 바 있다. 이는 (a) 바이오 원료를 제조하는 단계, (b) 상기 바이오 원료에 에틸 알콜을 혼합하여 제1 착화 혼합물을 제조하는 단계, (c) 상기 바이오 원료에 미네랄 오일은 혼합하여 제2 착화 혼합물을 제조하는 단계, (d) 상기 제1 착화 혼합물을 피함침물에 함침시킨 뒤, 상기 피함침물을 냉각하고 건조하는 단계, (e) 상기 (d) 단계 이후에 상기 피함침물에 상기 제2 착화 혼합물을 함침시킨 뒤 상기 피함침물을 냉각하고 건조하는 단계를 포함한다. 이때, 피함침물은 함침이 가능한 재료 코코넛 껍질을 탄화시킨 숯, 참나무를 탄화시킨 숯, 톱밥을 펠렛 형태로 성형한 성형물 등을 사용한다. 이에 따라 휘발성이 높은 에탄올 성분을 피함침물의 내부에 위치하도록 함침시킨 착화탄의 제조가 가능하다.

그런데, 상기 등록특허의 방법으로 제조되는 착화탄은 에탄올을 피함침물에 함침시켜 발화점을 낮추지만 에탄올의 기화 방지를 위해 착화탄을 비닐 등으로 포장하고 밀봉하여 보관해야 하며, 이와 같은 밀봉 상태를 유지하더라도 제조 후 일정기간이 경과한 후에는 에탄올이 기화되어 잔류 에탄올이 적어 착화탄의 착화에 어려움이 존재한다.

참고문헌 : 등록특허 제10-1477923호

따라서 이와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 야자나무 톱밥에 착화제로서 천연오일과 파리핀을 혼합 제조하여 착화제의 기화를 최소화하면서도 장기간 보관 후 사용하더라도 착화가 잘 되는 착화탄의 제조방법 및 그를 통해 얻어진 착화탄을 제공하는데 목적이 있다.

또한 본 발명은 천연재로만 제조됨에 따라 인체에 무해할 뿐만 아니라 화염이 착화탄에 전체적으로 감싸면서 연소되어 착화성능을 높일 뿐만 아니라 보관이 용이한 착화탄의 제조방법 및 그를 통해 얻어진 착화탄을 제공하는데에도 그 목적이 있다.

이와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명은;
야자나무 톱밥을 10%이하의 수분함량이 되도록 150 ~ 200℃의 온도조건에서 1시간 ~ 1시간 30분정도 열풍건조한 후, 상기 야자나무 톱밥을 믹싱하는 제1공정; 야자나무 톱밥 10000중량부를 기준으로 천연오일 300 ~ 500중량부와, 액상 파라핀 300 ~ 500중량부를 혼합한 후, 상기 혼합된 재료를 재 혼합하는 제2공정; 및 상기 제2공정을 통해 혼합된 재료를 성형틀에 넣어 압착하여 착화탄 형상으로 성형하는 제3공정; 상기 제3공정 이후에 상기 착화탄의 표면에 파라핀 코팅층을 형성하는 제4공정;으로 구성되며, 상기 천연오일은 야자오일(그라파사위)과 씨앗기름(솜나무)을 3 : 0.5 ~ 1.5의 중량비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 착화탄의 제조방법을 제공한다.

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또한, 본 발명은 이상의 방법으로 얻어진 착화탄도 제공한다.

본 발명에 따르면 종래 발화점을 낮추기 위해 사용하는 에탄올을 사용하지 않고 야자나무 톱밥에 천연오일 및 액상 파라핀을 혼합하여 착화탄을 제조함으로서 장기간 보관 후 사용하더라도 착화가 잘 이루어진다.

또한 본 발명은 천연오일을 야자오일(그라파사위)과 씨앗기름(솜나무)을 적절하게 혼합하여 사용함으로서 그을음 발생이 최소화됨은 물론 액상 파라핀을 착화탄의 표면에 코팅하여 착화탄 내부 천연오일의 증발을 억제하고 착화탄 내부로의 수분 침투도 최소화할 수 있어 습기에 강하고 관리 역시 용이하다.

도 1은 본 발명에 따른 착화탄의 제조 공정도이다.
도 2는 본 발명에 따른 착화탄의 제조방법을 통해 얻어진 착화탄을 촬영한 사진이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 착화탄(목재브리켓;원킬점화탄)에 대한 한국임업진흥원의 임업시험성적서이다.
도 4는 일반적인 목재브리켓의 규격 및 품질기준표이다.

이하 본 발명에 따른 착화탄의 제조방법 및 그를 통해 얻어진 착화탄을 첨부된 도면을 참고로 하여 상세히 기술되는 실시 예에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 실시 예를 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 착화탄의 제조 공정도이다.

이에 의하면 본 발명에 따른 착화탄은 천연재료인 톱밥과, 천연오일 및 파라핀을 같은 재료들을 일정비율로 혼합하여 제조되는 것으로, 착화제의 기화를 최소화하면서도 장기간 보관시 유리하며, 천연재로만 제조됨에 따라 인체에 무해할 뿐만 아니라 화염이 착화탄에 전체적으로 감싸면서 연소되어 착화성능이 높다.

이때, 착화탄 제조를 위해 사용하는 재료는 예를 들어 야자나무 톱밥 10000㎏을 기준으로 천연오일 400㎏, 파라핀 400㎏을 사용한다. 이를 중량비율로 환산하면, 톱밥 10000중량부를 기준으로 천연오일 300 ~ 500중량부와, 액상 파라핀 300 ~ 500중량부를 혼합하여 착화탄을 제조한다.

한편, 상기 천연오일은 야자오일(그라파사위) 또는 씨앗기름(솜나무)을 사용하거나 야자오일(그라파사위)과 씨앗기름(솜나무)을 적정비율로 혼합한 것을 사용할 수 있다.

그리고 상기 천연오일의 증발을 방지하고 보관이 용이하며 착화시 화염이 착화탄의 표면을 고르게 감싸도록 착화탄의 표면에 액상 파라핀을 분사하여 파라핀 코팅층을 형성한다.

이하, 본 발명에 따른 착화탄의 제조 과정을 상세히 설명한다.

(A) 톱밥 제조 공정

본 발명의 착화탄 제조에 사용되는 주재료로 야자나무를 톱밥형태로 분쇄한 야자나무 톱밥을 준비한다.

이때, 야자나무과(Palm)는 전세계에 약 220속 2500종이 있으며, 주로 열대와 아열대에서 분포하고, 몇몇 종은 온대 지방에서도 자란다. 교목·관목·덩굴식물이며, 대부분 줄기가 갈라지지 않고 대형의 잎이 줄기 끝에 무리지어 달리며 가지를 치지 않는다. 줄기의 높이는 볼펜 크기에서 60m에 달하는 것까지 다양하다. 잎은 깃꼴겹잎 또는 손바닥 모양의 겹잎이고 길이가 수 cm에서 9m에 달하는 것까지 다양하다. 잎자루에 단단한 잎집과 가시가 달리기도 한다. 경제적으로 중요한 식물로서 목재·연료·건축재·섬유·녹말·기름·술 등 많은 것을 제공한다. 과육은 당분이 많아 과자·과당·알코올 등을 만드는 데 쓰고, 코코야자의 경우엔 배젖에 많은 지방이 들어 있어 야자유를 짜내는데, 야자유는 청량음료·화장품·마가린의 원료로 쓰인다.

(B) 톱밥 건조 공정

한편 본쇄된 야자나무 톱밥은 1시간 ~ 1시간 30분정도 열풍건조를 하게 되며, 150 ~ 200℃의 온도조건을 유지하면서 수분이 없는 상태로 건조하게 된다.

이 경우 야자나무 톱밥의 열풍건조는 수분함량이 예를 들어 4%(규정치는 10%이하)에 도달하도록 건조함이 바람직하다. 물론, 상기 열풍건조 온도는 톱밥원료의 수분함량에 따라 건조시간 및 건조실 온도를 조절이 가능하다.

(C) 톱밥 믹싱 공정

건조된 야자나무 톱밥은 뭉쳐있는 상태이므로 입자가 고르게 펼쳐지도록 하기 위해 호퍼에 투입하며 믹싱을 하게 된다.

(D) 첨가물 투입 및 1차 혼합 공정

그리고 야자나무 톱밥에는 착화시 온도상승을 유도하고 연소의 지속성을 유지할 수 있도록 하기 위한 천연오일과, 발화점을 낮춰 점화가 쉽게 이루어질 수 있도록 하는 액상 파라핀을 투입한다.

이때, 야자나무 톱밥 10000중량부를 기준으로 천연오일 300 ~ 500중량부와, 액상 파라핀 300 ~ 500중량부를 혼합한다.

상기 천연오일은 야자오일(그라파사위) 또는 씨앗기름(솜나무)을 사용할 수 있다. 이 경우 야자오일(그라파사위)은 식용의 경우 그을음 발생이 적지만 고가이고, 이들 식용 야자오일의 추출 후 남은 찌꺼기를 사용하는 경우 저렴하지만 점화시 그을음의 발생 우려가 존재한다.

그리고 상기 씨앗기름(솜나무)은 원가적인 면에서는 식용 야자오일(그라파사위)에 비해 유리하며 식용 야자오일의 추출 후 남은 찌꺼기에 비해 그을음 발생의 우려가 적다.

이에 따라 상기 천연오일은 착화탄의 제조원가 및 그을음 발생 등을 고려하여 야자오일(그라파사위)과 씨앗기름(솜나무)을 3 : 0.5 ~ 1.5의 중량비율로 혼합한다.

물론 상기 야자오일(그라파사위)과 씨앗기름(솜나무)은 3 : 1의 중량비율로 혼합함이 바람직하다.

(E) 2차 혼합 공정

상기 야자나무 톱밥 10000중량부를 기준으로 천연오일 300 ~ 500중량부와, 액상 파라핀 300 ~ 500중량부를 혼합하는 경우 재료들이 고른게 혼합되지 않고 뭉글뭉글한 상태여서 이를 이용해 압착하는 경우 성형되는 착화탄이 고른 형태를 유지하지 못하고 불규칙적인 기공 발생의 우려가 있다.

이에 혼합된 재료들을 다시 믹싱하여 혼합(또는 반죽)하여 고른 입자를 가지도록 한다.

(F) 성형 공정

상기 공정(E)을 수행한 혼합 재료를 성형틀에 넣어 압착하여 착화탄 형상으로 성형한다.

이 경우 상기 착화탄은 복수의 통기공이 관통 형성되는 통상의 번개탄 형상으로 성형하거나, 원기둥이나 각기둥 등의 다양한 형상으로 성형할 수 있다. 도 2는 성형 공정을 통해 제조된 착화탄(1)을 촬영한 사진이다.

(G) 표면 코팅 공정

한편 상기 공정(F)을 수행하여 제조되는 착화탄은 내부의 천연오일 즉 유분의 증발을 방지하여 착화탄의 성능을 장시간 유지하며 착화시 화염이 착화탄의 표면에 전체적으로 빠르게 번지며 유지될 수 있도록 액상 파라핀으로 파라핀 코팅층을 형성한다.

이 경우 컨베이어를 통해 이동하는 착화탄을 향해 사방에서 분사노즐을 통해 액상 파라핀을 분사하여 착화탄의 외부면에 파라핀 코팅층을 형성한다. 이때, 상기 파라핀 코팅층은 0.05mm ~ 1mm 이내에서 다양한 두께로 형성할 수 있다. 물론 용도에 따라 액상 파라핀은 천연오일을 더 혼합한 상태의 것을 사용함도 가능하다.

(H) 포장 공정

이와 같이 착화탄의 표면에 파라핀 코팅층을 형성한 후 별도의 열풍건조 공정을 거치지 않아도 자연경화되며, 이후 제조된 착화탄의 포장을 필요에 따라 더 수행할 수 있다.

물론 착화탄의 표면에 파라핀 코팅층을 형성함으로서 착화탄의 보관시 천연오일의 증발 및 착화탄 내부로의 수분 침투도 최소화할 수 있어 습기에 강하고 관리 역시 용이하다.

이상의 공정을 통해 제조된 착화탄(목재브리켓;원킬점화탄)에 대한 한국임업진흥원의 임업시험성적서는 도 3과 같으며 이의 규격 및 품질 기준은 도 4의 표와 같다.

시험결과 본 발명의 착화탄은 직경 83mm인 것으로, 이의 함수율은 7.3%, 회분은 2.8%, 밀도 0.69g/㎤, 발열량(저위) 6,195kcal/㎏, 질소 0.1%, 황 0.049%, 염소 0.01%, 카드뮴 0.8mg/㎏, 구리 10mg/㎏, 납 5mg/㎏, 니켈 4mg/㎏, 아연 22mg/㎏이 검출되었다.

이와 같은 결과치를 분석하면 인체에 치명적인 비소와 수은은 검출되지 않았으며, 전체적으로 목재브리켓의 규격 및 품질기준을 참고하면 A1 등급을 기준으로 회분만 2.8%로 다소 높게 검출되었지만 나머지 발열량(저위), 질소, 황, 염소, 카드뮴, 구리, 납, 니켈, 아연 등은 모두 기준치를 충족하는 결과를 얻을 수 있었고, 이를 통해 양호한 상태임을 확인할 수 있었다.

아울러 불꽃의 지속시간의 경우 기존의 착화탄이 약 18분 지속되는 것에 비해 본 발명의 착화탄은 약 25분 정도 지속되는 것도 확인할 수 있었다.

이상과 같이 본 발명의 실시 예에 대하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등의 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미친다.

1: 착화탄

Claims (7)

1. 야자나무 톱밥을 10%이하의 수분함량이 되도록 150 ~ 200℃의 온도조건에서 1시간 ~ 1시간 30분정도 열풍건조한 후, 상기 야자나무 톱밥을 믹싱하는 제1공정;
   야자나무 톱밥 10000중량부를 기준으로 천연오일 300 ~ 500중량부와, 액상 파라핀 300 ~ 500중량부를 혼합한 후, 상기 혼합된 재료를 재 혼합하는 제2공정; 및
   상기 제2공정을 통해 혼합된 재료를 성형틀에 넣어 압착하여 착화탄 형상으로 성형하는 제3공정;
   상기 제3공정 이후에 상기 착화탄의 표면에 파라핀 코팅층을 형성하는 제4공정;으로 구성되며,
   상기 천연오일은 야자오일(그라파사위)과 씨앗기름(솜나무)을 3 : 0.5 ~ 1.5의 중량비율로 혼합하는 것을 특징으로 하는 착화탄의 제조방법.
   
2. 제 1항의 방법으로 얻어진 착화탄.
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