KR20170012993A

KR20170012993A - 열량 손실이 방지되는 겔상 알코올 연료 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR20170012993A
Application number: KR1020150105756A
Authority: KR
Inventors: 신동호
Original assignee: 신동호
Priority date: 2015-07-27
Filing date: 2015-07-27
Publication date: 2017-02-06

Abstract

본 발명은 열량 손실이 방지되는 겔상 알코올 연료 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 알코올 70 내지 85 중량%, 물 10 내지 20 중량%, 유화제 2 내지 5중량%, 점증제 0.5 내지 2중량%, 계면활성제 1 내지 4중량%를 포함하여 연료를 형성하여 알코올의 휘발 및 수분 생성을 방지하여 알코올이 가지고 열량의 손실이 최대한 방지되도록 하여 겨울철 콘크리트 양생을 위한 난방 연료나, 야외 활동시 불쏘시개 역활을 하는 착화 연료로 매우 적합하도록 한 것이다.

Description

열량 손실이 방지되는 겔상 알코올 연료 및 그 제조방법{GEL TYPE ALCOHOL FUEL COMPOSITION AND PROCESS FOR PREPARATION OF THE SAME}

본 발명은 열량 손실이 방지되는 겔상 알코올 연료 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 특히 겔상 연료의 휴대 사용에 따른 알코올의 휘발 및 수분 생성을 방지하여 알코올이 가지고 열량의 손실이 최대한 방지되도록 하여 겨울철 콘크리트 양생을 위한 난방 연료나, 야외 활동시 불쏘시개 역활을 하는 착화 연료로 매우 적합하도록 한 열량 손실이 방지되는 겔상 알코올 연료 및 그 제조방법에 관한 것이다.

알코올류를 겔화시켜 만든 반 고체상 겔화 연료는, 종래 알코올 연료에서 발생되고 있는 유독가스 발생 문제, 저장 안정성 문제, 연소 시간이 짧은 문제, 취급 부주의로 인한 화제 발생 위험 등 여러 가지 문제들을 감안하여 개발된 연료이다. 또, 종래 알코올 연료를 대체하기 위하여 제조된 파라핀계 고체연료를 대체하여 제조된 연료이기도 하다.

상기 겔화 연료는, 종래 알코올 연료나 파라핀계 고체연료에서 발생되는 제반 문제들을 해결하고 있고, 또 용기 파손이나 취급 부주의에 의해서도 적당한 유동을 가지고 있기 때문에 엎질러지는 문제가 없고, 엎질러진다 해도 점결성이 있어서 쉽사리 유출되는 문제가 없어 화재 위험성 등이 없어서, 보다 안전하게 사용할 수 있고, 연소시 승화됨으로 인해 직접 연소가 가능하다는 측면에서 종래 알려지고 있는 알코올이나 파라핀계 고체연료들에 비하여 진일보된 연료라고 할 수 있다.

그러나, 종래 제공되고 있는 반 고체상 겔화 연료는, 높은 발열량, 휴대 취급의 안전성 등 여러 가지 이점에도 불구하고, 휴대 사용시 알코올이 대기중에 기화되는 문제로 인해 물이 생기게 된다. 따라서, 알코올의 휘발에 따른 열량 감소가 현저하게 낮아지는 문제가 발생되고 있는 측면에서 개선이 필요하다고 할 것이다.

상기한 문제는 결국, 연료의 반복적인 사용시 열량 감소를 비롯하여 연료의 사용 수명을 현저하게 단축시키는 문제를 비롯하여 제품의 사용 신뢰도를 현저하게 떨어뜨리는 문제로 귀결된다.

1. KR 1020000017253 A

따라서, 본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 감안하여 발명한 것으로서, 본 발명의 목적은 알코올이 대기중에 기화됨으로 인한 물의 생성을 방지하여 반복 사용에 따른 열량 감소가 방지되도록 한 열량 손실이 방지되는 겔상 알코올 연료 및 그 제조방법을 제공함에 있다.

본 발명은 상기 과제를 해결하기 위하여, 알코올 70 내지 85 중량%, 물 10 내지 20 중량%, 유화제 2 내지 5중량%, 점증제 0.5 내지 2중량%, 계면활성제 1 내지 4중량%로 구성되는 열량 손실이 방지되는 겔상 알코올 연료를 제공한다.

본 발명에서 유화제는 스판, 클리세린, 로닐페롤, 트리에탄올아민(TEA) 중에서 선택되는 1종 이상일 수 있다.

또한, 본 발명은 알코올 70 내지 85 중량%, 물 10 내지 20 중량%, 유화제 2 내지 5중량%, 점증제 0.5 내지 2중량%를 혼합 교반하는 단계; 및 상기 1차 혼합물에 대하여 계면활성제 1 내지 4중량%를 투입하고 교반하는 단계;를 포함하여 이루어지는 열량 손실이 방지되는 겔상 알코올 연료 제조방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 휴대 사용시 알코올 성분이 대기중에 기화되는 문제가 해소됨으로 인해 연료에 물이 생기지 않게 되고, 그로 인해 알코올이 가지고 있는 열량을 최대로 활용하는 것이 가능하여 겨울철 콘크리트 양생 연료나, 가열 연료, 또는 야외에서 착화 연료로 사용하더라도 매우 안정되고 우수한 발열량을 제공하게 되고, 반복적인 사용에 의해서도 알코올의 발열량의 유지가 가능하게 되어 제품의 사용 수명 연장 및 신뢰도를 현저하게 향상시킬 수 있는 이점을 제공하게 된다.

도 1은 본 발명에 따른 제조 공정을 나타낸 공정도이다.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 열량 손실이 방지되는 겔상 알코올 연료는, 알코올 70 내지 85 중량%, 물 10 내지 20 중량%, 유화제 2 내지 5중량%, 점증제 0.5 내지 2중량%, 계면활성제 1 내지 4중량%를 포함하여 구성된다.

본 발명의 겔상 알코올 연료에서, 알코올은 주된 원료로서 작용을 한다. 알코올은 일반적으로 탄소수 1 내지 5의 저급 알코올 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다. 예를 들어 메탄 알코올이나 에탄 알코올, 이소프로필알코올 등이 사용되어 질 수 있다. 그 외에도 저급 알코올로는, 노르말프로필알코올, 제2아밀 알코올, 제2부틸 알코올, 제3부틸알코올, 노르말아밀알코올, 이소아밀알코올, 제2아밀알코올, 제3아밀알코올, 노르말헥실알코올 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용되어 질 수 있을 것이다.

가장 바람직하게는, 원가 절감이나 안전성 등을 감안하면 메탄 알코올을 사용하는 것이 가장 좋다. 그러나 연료의 용도에 따라서는 에탄 알코올의 사용도 가능할 것이다.

알코올의 첨가량은 겔상 알코올 연료 조성물의 전체 중량 대비, 60 내지 85중량%, 바람직하게는 65 내지 85중량%, 가장 바람직하게는 70 내지 85중량%이다.

물은 겔 형태를 형성하고, 또 유지하는 작용을 한다. 물의 함량은 연료 조성물 전체 중량 대비 15 내지 20중량%가 바람직하고, 가장 바람직하게는 10 내지 20중량%가 가장 바람직하다. 물의 량이 많으면 발열량이 감소되는 원인이 되고, 또 너무 적으면 겔 화에 상당한 영향을 초래하여 겔 형태의 유지가 어렵게 되는 문제가 있다.

본 발명에 따르면, 상기 알코올과 물의 혼합량은 연료의 용도에 따라 그 량을 달리 조절할 필요가 있다. 예를 들어 겨울철 콘크리트 양생용에 사용되는 난로 연료로 사용하는 경우에는 발열량은 다소 감소하더라도 연소시간이 오래 유지되도록 하는 것이 유리하기 때문에 알코올 대비 물을 4:1의 비율로 혼합함이 바람직하고, 또 야외에서 착화연료로 사용되는 경우에는 발열량은 높이고, 연소시간은 짧아도 되기 때문에 알코올대비 물을 5:1의 비율로 혼합되도록 함이 바람직하다.

유화제는 알코올이 대기중에 기화되는 것을 방지하여 물이 생기는 것을 방지하는 역할을 한다. 이러한 유화제의 기능을 통해 알코올이 가지고 있는 열량의 손실을 최대한으로 방지할 수 있게 된다. 이러한 점을 감안하여 본 발명에 따른 유화제의 첨가량은 전체 연료 조성물 대비 1 내지 5중량%가 바람직하고, 가장 바람직하게는 2 내지 5중량%가 가장 바람직하다. 유화제로는, 스판, 클리세린, 로닐페롤, 트리에탄올아민(TEA) 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용되어 질 수 있다.

겔상 알코올 연료에 첨가되는 점증제는 알코올과 물의 배합을 용이하게 하도록 하는 작용을 한다. 점증제는 전체 연료 조성물 대비 0.3 내지 5중량%가 바람직하고, 가장 바람직하게는 0.5 내지 5중량%가 가장 바람직하다. 점증제로는 폴리비닐카르복실레이트, 폴리부타디엔카르복실산, 카르복실메틸셀롤로스, 다가고급 지방산염 중에서 선택되어진 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용되어 질 수 있다.

또한, 본 발명은 응집제 기능을 하는 계면활성제가 첨가되어 진다. 계면활성제는 응집, 즉 점도 조정을 통해 적정한 겔상 연료 조성에 도움을 주는 기능 이외에도 알코올의 열량을 향상시키는 기능을 하고, 또 연소시 연소 여부를 쉽게 확인할 수 있도록 불꽃(파란색 등)이 나타나게 함으로써 연소중인지의 여부를 쉽게 판별할 수 있도록 하여 준다. 계면활성제는 전체 연료 조성물 대비 1 내지 4중량%가 바람직하고, 가장 바람직게는 3 내지 4중량%가 가장 바람직하다. 계면활성제의 첨가량이 3중량%이하가 되면 겔상 연료의 점도가 낮아져 너무 묽어지는 현상으로 인해 쏟아져 내리는 문제가 있고, 또 4중량% 이상으로 첨가되면 너무 굳어지게 되는 문제와 더불어 연소시 불순물이 생기는 문제로 인해 연소의 불안전성을 야기하게 된다. 또한 너무 굳어지면 용기 등에 충진시 흐름성이 불량하게 되어 충진 작업성을 매우 나쁘게 한다.

계면활성제로서는, 에틸렌성 불포화 카르본산 중합체가 이용될 수 있다. 에틸렌성 불포화 카르본산 중합체는 카르복시 비닐 폴리머일 수 있다. 더욱 구체적으로는 (메타)아크릴산, 말레인산 등과 같은 불포화 카르본산의 중합체 또는 공중합체 등이 이용될 수 있고, 바람직하게는 폴리아크릴산 및 폴리메타크릴산 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물일 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 열량 손실이 방지되는 겔상 알코올 연료는, 특히 유화제의 첨가로 인해 연료중의 알코올이 대기중으로 기화되는 문제가 방지됨에 따라 물이 생기기 않게 되어 연소 안정성을 유지하면서도, 알코올의 열량을 최대한으로 활용하는 것이 가능하게 되어 겨울철 콘크리트 양생용이나 야외 활동에 따른 착화 연료(일명, 불쏘시개)로서 전혀 손색이 없게 된다.

상기와 같은 열량 손실이 방지되는 겔상 알코올 연료는, 다음과 같은 제조 방법에 의해 제조되어 질 수 있다.

본 발명에 따른 열량 손실이 방지되는 겔상 알코올 연료는, 알코올 70 내지 85 중량%, 물 10 내지 20 중량%, 유화제 2 내지 5중량%, 점증제 0.5 내지 2중량%를 혼합 교반하는 단계; 및 상기 1차 혼합물에 대하여 계면활성제 1 내지 4중량%를 투입하고 교반하는 단계;를 포함하여 제조된다.

좀더 상술하면, 상기 알코올 70 내지 85 중량%, 물 10 내지 20 중량%, 유화제 2 내지 5중량%, 점증제 0.5 내지 2중량%를 교반 탱크에 넣은 다음 800 ~ 1,000rpm으로 약 20 ~ 30분간 혼합 교반하여 준다. 상기와 같은 교반 과정에서 알코올과 물은 점증제에 의해 고루 배합되어 진다.

다음으로, 1차 교반이 완료되면. 1차 교반물에 대하여 계면활성제 1 내지 4중량%를 투입하고 600~800rpm으로 약 30~50분간 서서히 교반하여 준다. 그러면 알코올과 물은 적정한 점도를 갖는 연료로 제조되어 진다.

따라서 상기와 같은 제조 방법을 통해 최종적으로 투명한 겔 형태의 알코올 연료가 생상되어 질 수 있는 것이며, 상기한 겔 형태의 연료는 용도에 따른 포장용기에 충진하여 사용하면 되는 것이다.

좀더 상술하면, 겨울철 콘크리트 양생용에 사용하는 경우에는 폐일캔 등의 캔 용기에 충진하고, 또 실내 뷔폐 등에서 음식물을 가열하는 사용하는 경우에는 적정한 용량을 갖는 캔 용기 중친하고, 또 야외 활동시 착화제로 사용하고자 하는 경우에는 비닐 파우치나 종이 팩 등에 용량 별로 충진하면 되는 것이다. 상기한 포장 예는 하나의 예를 들어 설명한 것으로서 용도에 따른 다양한 포장방법이 강구될 수 있음은 당연하다.

본 발명에 따른 열량 손실이 방지되는 겔상 알코올 연료는 다음과 같은 실시 예에 의해 더욱 구체화될 수 있다.

[실시 예1]

교반 탱크에 알코올로서, 메탄올 70 내지 75 중량%, 물 15 내지 20 중량%, 유화제 2 내지 5중량%, 점증제 0.5 내지 2중량%를 넣은 다음 800 ~ 1,000rpm으로 약 20 ~ 30분간 혼합 교반하고, 상기 1차 혼합물에 대하여 계면활성제 1 내지 4중량%를 투입한 다음 600~800rpm으로 약 30~50분간 서서히 교반하는 과정을 통해 투명한 형태의 겔상 연료를 얻었다. 상기와 같은 연료 조성물의 비율 및 조건에 의해 얻어진 연료는 실험 결과 메탄올 대비 물의 량이 다소 많음으로 인해 연소시간은 증가하는 반면 열량은 다소 떨어지는 결과를 얻었다.

[실시 예2]

교반 탱크에 알코올로서, 메탄올 80 내지 85 중량%, 물 5 내지 10 중량%, 유화제 2 내지 5중량%, 점증제 0.5 내지 2중량%를 넣은 다음 800 ~ 1,000rpm으로 약 20 ~ 30분간 혼합 교반하고, 상기 1차 혼합물에 대하여 계면활성제 1 내지 4중량%를 투입한 다음 600~800rpm으로 약 30~50분간 서서히 교반하는 과정을 통해 투명한 형태의 겔상 연료를 얻었다. 상기와 같은 연료 조성물의 비율 및 조건에 의해 얻어진 연료는 실험 결과, 메탄올 대비 물의 량이 다소 적음으로 인해 실시 예1과는 반대로 연소시간은 떨어지는 반면 열량을 증가하는 결과를 얻을 수 있었다.

[실시 예3]

상기 실시 예1 및 실시 예2에서 조성비 및 작업 조건을 달리하고, 2차 교반단계에서 계면활성제의 투입량만을 3중량%이하로 하고, 또 4중량% 이상으로 다르게 하여 제조한바, 계면활성제의 첨가량이 3중량%이하가 되면 겔상 연료의 점도가 낮아져 너무 묽어지는 현상으로 인해 쏟아져 내리는 문제가 있고, 또 4중량% 이상으로 첨가되면 너무 굳어지게 되는 문제가 발생되었다.

[실험 예]

실시 예1에서 제조한 겔상 연료의 발열량은 4,000cal/g이었고, 점도는 25,600cps 정도였다. 30일 이후에도 이러한 발열량 및 점도는 거의 그대로 유지함을 알 수 있었고, 연료 20리터의 경우 연소시간이 약 7~9시간 정도 유지됨을 알 수 있었다.

또한, 실시 예2에서 제조한 겔상 연료의 발열량은 6,000cal/g이었고, 점도는 25,600cps 정도였다. 30일 이후에도 이러한 발열량 및 점도는 거의 그대로 유지함을 알 수 있었고, 연료 20리터의 경우 연소시간이 약 4~5시간 정도 유지됨을 알 수 있었다.

그리고, 겔상 연료는 점화시간이 1초 이내에 착화됨을 알 수 있었고, 또 연소시 계면활성제에 의해 연소중인지의 여부를 알 수 있는 불꽃을 나타내면서 연소되었다.

본 발명에 따른 열량 손실이 방지되는 알코올 겔상 연료는 겨울철 콘크리트 양생용에 사용되는 연료나, 뷔폐 식당 등에서 음식물을 데우는데 사용하는 연료, 야외 활동시 착화제, 일명 불쏘시개 역활을 하는 연료 등에 매우 적합하게 이용될 수 있다.

Claims

알코올 70 내지 85 중량%, 물 10 내지 20 중량%, 유화제 2 내지 5중량%, 점증제 0.5 내지 2중량%, 계면활성제 1 내지 4중량%를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 열량 손실이 방지되는 겔상 알코올 연료.
제1항에 있어서,
상기 유화제는, 스판, 클리세린, 로닐페롤, 트리에탄올아민(TEA) 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용됨을 특징으로 하는 열량 손실이 방지되는 겔상 알코올 연료.
알코올 70 내지 85 중량%, 물 10 내지 20 중량%, 유화제 2 내지 5중량%, 점증제 0.5 내지 2중량%를 혼합 교반하는 단계; 및
상기 1차 혼합물에 대하여 계면활성제 1 내지 4중량%를 투입하고 교반하는 단계;를 포함하여 제조됨을 특징으로 하는 열량 손실이 방지되는 겔상 알코올 연료 제조방법.
제3항에 있어서,
상기 유화제는, 스판, 클리세린, 로닐페롤, 트리에탄올아민(TEA) 중에서 선택되는 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용됨을 특징으로 하는 열량 손실이 방지되는 겔상 알코올 연료 제조방법.