SK852022U1 - Ekologický prírodný podpaľovač - Google Patents

Abstract

Opísaný je ekologický prírodný podpaľovač vyznačujúci sa tým, že obsahuje od 3 do 90 % hmotnostných včelieho vosku. Ďalej môže obsahovať niektorú z rastlinných silíc a/alebo živíc.

Description

Oblasť techniky

Riešenie sa týka ekologických prírodných podpaľovačov na báze prírodných celulózových materiálov , ktoré sú určené na podpaľovanie dreva a uhlia, hlavne v griloch, krboch, peciach a pri zakladaní táborových ohňov.

Doterajší stav techniky

V súčasnosti sa na zakladanie ohňa popri papieri a drevených trieskach obvykle používajú tiež rôzne prípravky špeciálne určené na podpaľovanie. Tieto možno v zásade rozdeliť na podpaľovače ktoré majú výlučne syntetický charakter a podpaľovače obsahujúce tiež celulózové materiály prírodného pôvodu. Podpaľovacie prostriedky s ohľadom na ich fyzikálny charakter môžu byť kvapalné (roztoky, alebo gély), alebo tuhé - rôzne tvarované. Základom syntetických podpaľovacích prostriedkov sú uhľovodíkové zmesi (obvykle C11 až C14), alkoholov (metanol, propán-1,3-diol), aldehydov (formaldehyd) a pod. Podpaľovacie prostriedky obsahujúce celulózové materiály obvykle obsahujú rôzne tvarované drevo, obvykle vo forme drevených stružlín, drevenej vlny, alebo drevených pilín, či hoblín. Drevná hmota, obvykle vo forme tzv. drevenej vlny je vo väčšine prípadov tvarovaná do formy zvitkov, ktoré sú napustené parafínom. Známe sú tiež podpaľovače na báze celulózy prírodného pôvodu tvarované do formy tabuliek a zápaliek. Parafín používaný na pokrytie drevnej hmoty je produktom petrochemického priemyslu a preto nemožno pri jeho použití hovoriť o ekologických produktoch.

Podstata technického riešenia

Aj keď v súčasnosti vyrábané a používané prostriedky určené na podpaľovanie spoľahlivo plnia ich základnú funkciu, ich spoločným nedostatkom je, že by sa nemali označovať ako „ekologické a čisto „prírodné, aj keď výrobcovia ich za takéto často považujú.

Odhaduje sa, že ročne sa na Zemi produkuje asi 180 miliárd ton fytomasy, pričom celulóza je najrozšírenejším biopolymérom na zemskom povrchu. Chemicky sa jedná o polysacharid pozostávajúci z beta-D-glukózy. Jednotlivé glukózové jednotky sú spojené glykozidovou väzbou 3-1,4 a tvoria reťazce, ktoré sú nerozpustné vo vode. Makromolekula celulózy obsahuje viac, ako 1 000 stavebných jednotiek beta-D-glukopyranózy. Celulóza je hlavným stavebným kameňom primárnych bunkových stien rastliny a spolu s lignínom a hemicelulózami sa podieľa na výstavbe sekundárnych bunkových stien. V niektorých látkach sa tvorí čistá celulóza (bavlna), v inom prípade, napr. v dreve, je sprevádzaná inými látkami: lignínom, hemicelulózou a živicami.

Teraz sme zistili, že skutočne ekologické prírodné podpaľovače na báze prírodných celulózových materiálov, ako je napríklad drevná hmota, obilná slama, odpad vznikajúci pri spracovaní ľanu, konope, bavlny a podobne je možné pripravovať s použitím včelieho vosku. Pre podpaľovače v zmysle riešenia je charakteristické, že obsahujú minimálne tri a maximálne deväťdesiat hmotnostných percent včelieho vosku.

Včelí vosk je metabolickým produktom včiel, ktorý slúži na výstavbu včelieho diela - medových plástov. Vosk sa tvorí vo voskotvorných žľazách včiel, ktoré sa nachádzajú na 3. až 6. brušnej šupinke bruška robotníc. Včelí vosk používajú jednak na uzatváranie buniek s dospelými larvami a zrelým medom, ale hlavné na stavbu plástov. V našich podmienkach sa odhaduje produkcia vosku na včelstvo asi 250 - 300 g ročne, ale v dobrých znáškových podmienkach môže včelstvo vyprodukovať počas jedného produkčného obdobia až 1 - 2 kg vosku. Vosk sa získava z voštín určených na vytopenie.

Včelí vosk je plastická žltá až žlto-hnedá, mastná hmota, príjemnej, typickej vône, pripomínajúcej med. Bod topenia včelieho vosku je 62 - 65 °C, zatiaľ čo bod jeho tuhnutia je o 1 - 3 °C nižší, teda cca 60 - 63 °C. Vo vode je včelí vosk nerozpustný, ale je viac alebo menej rozpustný v organických rozpúšťadlách. Najlepšie sa rozpúšťa v aromatických organických rozpúšťadlách, napríklad v benzéne možno pri teplote 45 °C v 100 g benzénu rozpustiť až 100 g včelieho vosku.

Na chemické zloženie včelieho vosku nie sú úplne jednotné názory. Uvádza sa, že vosk obsahuje až 300 rôznych látok, a to najmä estery vyšších mastných kyselín s vyššími alkoholmi, voľné mastné kyseliny, uhľovodíky, steroly, aromatické látky, rôzne alkoholy, rastlinné pigmenty, živice a minerálne látky. Podstatnú časť včelieho vosku (70 - 75 %) tvoria estery (C34 až 54, najmä však C40 až 4s). Významný je hlavne obsah myricylester kyseliny palmitovej (cca 23 %) a myricylester kyseliny cerotovej (cca 12 %). Popri horľavosti vosku je tiež jeho pozoruhodnou vlastnosťou schopnosť tvoriť gély s niektorými olejmi.

SK 85-2022 U1

V záujme úpravy vlastností podpaľovačov podľa riešenia je účelné ak prírodný celulózový materiál obsahuje popri včeľom vosku i ďalšiu horľavú prírodnú látku. Uvedeným spôsobom možno ovplyvňovať teplotu topenia a mäknutia vosku, ovplyvniť zápalnosť a dĺžku horenia podpaľovača, zlepšiť priľnavosť vosku na používanom prírodnom celulózovom materiáli a tiež znížiť surovinové náklady. Ako zvlášť výhodné sa v tejto súvislosti ukázali byť zmesi obsahujúce sójový vosk, kokosový tuk, makadamový vosk, myrica vosk, alebo niektorý z rastlinných olejov. Potvrdilo sa tiež, že v niektorých prípadoch je vhodné ak podpaľovače podľa riešenia obsahujú tiež niektorú rastlinnú silicu.

Rastlinné silice sú zmesi prchavých zlúčenín produkovaných živými rastlinami v podobe sekundárnych metabolitov. Silice môžeme získať z rôznych častí (kvety, korene, listy, kôra, semená, plody, šupky), alebo z celých rastlín. Výsledným získaným produktom je aromatická olejovitá kvapalina, ktorá je väčšinou číra, ale niekedy môže byť jemne zafarbená.

Chemicky sú rastlinné silice bohatou zmesou bioaktívnych zložiek a komponentov, ako sú terpény, terpenoidy a fenoly. Takmer 90 % všetkých silíc je zložených z monoterpénov. Rastlinné silice môžu obsahovať aj viac ako 60 rozdielnych komponentov, z toho hlavné zložky silíc (napríklad karvakrol v oreganovej silici) môžu tvoriť až 85 % silice. Ostatné zložky silíc sú zastúpené v menšom množstve, ale taktiež môžu výrazne prispievať k ich biologickej aktivite alebo ovplyvňovať ich chuť. V prírode sú konkrétne aromatické a chemické vlastnosti silíc pre rastliny nenahraditeľné a plnia mnoho dôležitých funkcií, ako napríklad priťahovanie užitočného hmyzu a opeľovačov, ochrana rastlín pred určitým environmentálnym stresom (teplo, chlad atď.) alebo ochrana rastlín pred škodcami a/alebo mikroorganizmami. Napríklad geraniol (komponent silice nachádzajúci sa v citrusovej tráve - Cymbopogon spp.) interferuje s membránovými funkciami a s bunkovými signálnymi javmi rakovinových bunkových línií a inhibuje tak syntézu ich DNA.

S cieľom dosiahnuť repelentnú účinnosť voči bodavému hmyzu, najmä komárom, je vhodné ak sa ako rastlinná silica použije citronelová silica a to samotná, alebo v kombinácii s ďalšími silicami. Prídavkom rastlinných silíc sa navyše dosiahne vhodné prevoňanie prostredia.

Citronelová silica (CAS 8000-29-1, 91771-61-8) sa získava destiláciou rastlín Cymbopogon winterianus (typ Jáva) a Cymbopogon nardus (typ Cejlon). Sú to vytrvalé trávy, dosahujúce výšky meter i viac, ktoré sa okrem Jávy a Cejlónu pestujú i v juhovýchodnej Ázii, Argentíne a Guatemale. Destiláciou čerstvých, alebo polosuchých rastlín vodnou parou sa získava svetlo žltá až svetlo hnedá silica, typickej vône. Výťažnosť silice je cca 0,4 %. Silica obsahuje predovšetkým citronelal, citronelol, geraniol, citral, eugenol, geranylbutyrát, kamfén, limonén, farnesol a nerol. Viaceré z uvedených zložiek vykazujú významnú repelentnú a insekticídnu účinnosť voči hmyzu.

Ako účelné sa ukázalo, ak ekologické prírodné podpaľovače v zmysle riešenia obsahujú tiež niektorú z rastlinných - stromových živíc, alebo stromových gúm. Zvlášť vhodné je na tento účel použiť živicu z ihličnatých stromov, prípadne kolofóniu. Kolofónia je diterpenoidná živica, získavaná ako pevný zostatok po odparení terpentínovej silice zo stromovej živice - balzamu ihličnatých stromov (hlavne z čeľade borovicovitých). Mäkne pri teplote 73 - 79 °C, topí pri teplote cca 120 °C. Rozpúšťa sa v terpentínovom oleji a alkohole.

Pri výrobe ekologických prírodných podpaľovačov v zmysle riešenia je účelné ak sa tieto vybavia bavlneným knôtom, čím sa zjednoduší ich použitie. Taktiež je vhodné ak sa podpaľovače opatria vhodným úchytom (textilným, alebo dreveným), čím sa vytvoria predpoklady pre bezpečnú manipuláciu pri ich použití - zapálení. Podpaľovače podľa riešenia je možné tiež vhodne kombinovať so zápalkami, ktoré sú ich súčasťou.

Príklady uskutočnenia

V ďalšom uvádzané príklady ozrejmujú a dokumentujú predmetné riešenie, ale v žiadnom prípade neobmedzujú nároky na jeho ochranu.

Príklad 1

V záujme laboratórnej prípravy vzorky ekologického prírodného podpaľovača v zmysle riešenia sa do kadičky d objemom 250 ml navážilo 8,4 g suchých smrekových hoblín. Kadička sa umiestnila do vodného kúpeľa vyhrievaného pomocou ponorného elektrického telesa. Druhá kadička rovnakého objemu sa naplnila kúskami tuhého včelieho vosku, pričom sa v hmotnostnom pomere 1 : 1 pridal kokosový tuk. Nádobka so včelím voskom a kokosovým tukom sa rovnako umiestnila do temperačného vodného kúpeľa.

Po rozpustení vosku a tuku (pri teplote cca 60 °C) sa pripravená kvapalná zmes dôkladne premiešala. K dreveným hoblinám sa pridalo 88 g kvapalnej zmesi včelieho vosku s kokosovým tukom. Do takto pripravenej zmesi sa postupne pridalo ešte 9,5 g smrekových hoblín, pričom zmes sa následne, za stáleho

SK 85-2022 U1 temperovania, dôkladne premiešala.

Uvedeným spôsobom pripravená „zavlhnutá“ zmes sa za horúca premiestnila do silikónovej formy pologuľového tvaru, v ktorej sa nechala voľne zatuhnúť.

Konečný tvar podpaľovača sa získal zlepením dvoch vytvarovaných pologuľových medziproduktov prídavkom niekoľkých kvapiek tekutého včelieho vosku, pričom ešte pred ich zlepením sa medzi umiestnil bavlnený úchyt. Pri príprave tejto vzorky ekologického prírodného podpaľovača podľa riešenia tvoril podiel v ňom obsiahnutého včelieho vosku cca 42 hmotnostných percent.

Príklad 2

S cieľom laboratórneho overenia využitia jačmennej slamy na prípravu ekologického prírodného podpaľovača sa postupovalo tak, že do vysokej kadičky s objemom 250 ml sa najskôr predložilo 14,05 g suchej, postrihanej jačmennej slamy. Nádobka sa umiestnila vo vyhrievanom vodnom temperačnom kúpeli.

V druhej nádobke obdobného tvaru a objemu, rovnako umiestnenej vo vyhrievanom vodnom kúpeli sa rozpustil včelí vosk.

K postrihanej slame sa najskôr pridalo 71,7 g roztopeného vosku a zmes sa dôkladne premiešala pomocou sklenenej tyčinky. Ďalej sa striedavo pridávala postrihaná slama a roztopený včelí vosk v takých množstvách, aby sa dosiahlo dokonalé namočenie slamy. Celkom sa použilo 17,25 g jačmennej slamy a 143,45 g roztopeného včelieho vosku. Voskom nasiaknutá jačmenná slama sa podobne ako v príklade 1 natlačila do silikónových foriem, pričom pologuľové medziprodukty boli pomocou včelieho vosku zlepené do tvaru gule. Uvedeným postupom pripravený ekologický prírodný podpaľovač hmotnosti 121 g obsahoval 89,3 hmotnostných percent včelieho vosku.

Príklad 3

Obdobným spôsobom ako v predošlých príkladoch bola overená možnosť prípravy ekologického prírodného podpaľovača s použitím smrekových hoblín a zmesi kokosového tuku a včelieho vosku.

Roztopená zmes kokosového tuku a včelieho vosku obsahujúca 10 hmotnostných % včelieho vosku a 90 hmotnostných % kokosového tuku sa za tepla a miešania zhomogenizovala so suchými smrekovými hoblinami. Na 19,26 hmotnostných dielov smrekových hoblín sa celkom pridalo 80,74 hmotnostných dielov kvapalnej zmesi včelieho vosku a kokosového tuku.

Zmes bola vytvarovaná už uvedeným spôsobom do guľovitého tvaru. Uvedeným spôsobom bol pripravený podpaľovač v zmysle riešenia, ktorého hmotnosť bola 113,6 g. Obsah včelieho vosku v produkte odpovedal 8,1 hmotnostným percentám.

Príklad 4

V rámci tohto laboratórneho pokusu sa podobným spôsobom ako v už uvedených príkladoch postupne zmiešalo:

18,63 hmotnostných % suchých smrekových hoblín,

74,59 hmotnostných % roztopeného včelieho vosku a

6,78 hmotnostných % citronelovej silice.

Pripravený ekologický prírodný podpaľovač podľa riešenia v tvare gule vybavenej knôtom vyčnievajúcim z jej spodnej strany a bavlneným úchytom bol použitý na praktické preverenie jeho repelentnej účinnosti v exteriéri, pričom bola tiež s úspešne preverená jeho schopnosť pri zapálení táborového ohňa.

Príklad 5

Pri príprave ekologického prírodného podpaľovača podľa riešenia na báze pilín zo smrekového dreva sa použila zmes kokosového tuku so včelím voskom. Zastúpenie tuku a vosku v použitej roztopenej kvapalnej zmesi bolo identické ako v príklade 3. Zmes pozostávala z 20,64 hmotnostných % smrekových pilín a 79,36 hmotnostných % použitej voskovo-tukovej kvapalnej fázy.

Homogenizáciou pripravená zmes bola vytvarovaná pomocou silikónových foriem, čím po vytvrdnutí sa získali finálne produkty s priemernou hmotnosťou 60,5 g, v ktorých obsah včelieho vosku zodpovedal 7,93 hmotnostných % a obsah kokosového tuku bol 71,43 hmotnostných percent.

Príklad 6

V rámci overovacej výroby ekologického prírodného podpaľovača v zmysle riešenia sa použila nasledujúca receptúra:

hmotnostných dielov suchých pilín zo smrekového dreva, hmotnostných dielov kvapalnej fázy pozostávajúcej z 25 hmotnostných % včelieho vosku

SK 85-2022 U1 hmotnostných. % kokosového tuku a 3 hmotnostných % živice z ihličnatých stromov.

Do homogenizáciou pripravenej „zavlhnutej zmesi sa napokon pridali 3 hmotnostné diely zmesi rastlinných silíc (citrusovej a klinčekovej v pomere 1 : 1).

Obsah včelieho vosku v takto pripravenom prírodnom podpaľovači bol 19 hmotnostných %.

Príklad 7

Pri príprave ekologického prírodného podpaľača podľa riešenia sa postupovalo tak, že sa najskôr pripravili zvitky drevenej vlny na ktoré sa následne ich krátkodobým ponorom do zmesi roztopeného včelieho vosku, kokosového tuku a kolofónie naniesla vrstvička týchto zložiek. Používaná kvapalná zmes pozostávala z 30 hmotnostných dielov včelieho vosku, 65 hmotnostných dielov kokosového tuku a 5 hmotnostných dielov kolofónie. Uvedeným spôsobom sa dosiahlo, že podiel drevenej hmoty vo finálnom produkte predstavoval cca 50 %.

Príklad 8

Pri príprave ekologického prírodného podpaľovača v zmysle riešenia sa pracovalo podľa receptúry uvedenej príklade 4, s tým rozdielom, že produkt bol namiesto knôtu vybavený krbovou zápalkou, ktorá bola osadená do podpaľovača. Spodný, kratší koniec zápalky slúžil na zapálenie na „škrtkátku, kým dlhší - horný koniec drevenej časti zápalky slúžil ako úchyt.

Príklad 9

S cieľom prípravy ekologických prírodných podpaľovačov podľa riešenia na báze suchej obilnej slamy sa postupovalo tak, že steblá slamy sa natáčali na pomaly sa otáčajúce vreteno mierne kužeľovitého tvaru. Na vrstvy slamy sa pomocou štetca nanášala zmes roztopeného včelieho vosku, rastlinných tukov a olejov v dôsledku čoho dochádzalo k zlepeniu jednotlivých stebiel a vrstiev slamy.

Po dosiahnutí požadovanej hrúbky navíjaných materiálov sa vzniknutý zvitok z vretena odstránil.

Príklad 10

Pri príprave ekologického prírodného podpaľača podľa riešenia sa postupovalo tak, že sa najskôr pripravili zvitky drevenej vlny, na ktoré sa následne, ich krátkodobým ponorom do zmesi roztopeného včelieho vosku, sójového vosku, kokosového tuku a smrekovej živice, naniesla vrstva týchto zložiek. Používaná roztopená zmes pozostávala z 20 hmotnostných dielov včelieho vosku, 39 hmotnostných % kokosového tuku, 39 hmotnostných % sójového vosku a 2 hmotnostných % smrekovej živice. Uvedeným spôsobom sa dosiahlo, že podiel drevenej hmoty vo finálnom produkte predstavoval cca 55 hmotnostných %.

Priemyselná využiteľnosť

Pre ekologické prírodné podpaľovače v zmysle riešenia je charakteristické, že obsahujú minimálne 3 a maximálne 90 hmotnostných percent včelieho vosku. Môžu obsahovať tiež niektorú z rastlinných silíc. Proces prípravy podpaľovačov je nenáročný a jeho realizácia nevyžaduje použitie špeciálnych zariadení. Ekologické prírodné podpaľovače podľa riešenia sú určené na podpaľovanie dreva a uhlia, hlavne v griloch, krboch, peciach a pri zakladaní ohňa v prírode.

Claims (6)

1. NÁROKY NA OCHRANU

   1. Ekologický prírodný podpaľovač na báze prírodných celulózových materiálov, vyznačujúci sa tým, že obsahuje tri až deväťdesiat hmotnostných percent včelieho vosku.
2. 2. Ekologický prírodný podpaľovač na báze prírodných celulózových materiálov vyznačujúci sa tým, že obsahuje rastlinnú silicu.
3. 3. Ekologický prírodný podpaľovač na báze prírodných celulózových materiálov vyznačujúci sa tým, že obsahuje rastlinnú živicu.
4. 4. Ekologický prírodný podpaľovač na báze prírodných celulózových materiálov vyznačujúci sa tým, že obsahuje citronelovú silicu.
5. 5. Ekologický prírodný podpaľovač na báze prírodných celulózových materiálov vyznačujúci sa tým, že obsahuje živicu z ihličnatých stromov.
6. 6. Ekologický prírodný podpaľovač na báze prírodných celulózových materiálov podľa nároku 1, podľa nároku 1, podľa nároku 2, podľa nároku 3, podľa nároku 5, vyznačujúci sa tým, že obsahuje kolofóniu.