WO2001016259A1

WO2001016259A1 - Brennbare masse

Info

Publication number: WO2001016259A1
Application number: PCT/EP2000/008290
Authority: WO
Inventors: Bernd Laudi; Thorsten Frick; Michael Matthäi; Michael Morsch
Original assignee: SCHÜMANN SASOL GmbH
Priority date: 1999-08-27
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2001-03-08
Also published as: AU7413300A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine brennbare Masse, insbesondere in Form einer Anzündhilfe, wie Grillanzünder, Kaminanzünder oder Ofenanzünder, bestehend aus Paraffin mit in dem Paraffin homogen verteilt angeordneten anorganischen Partikeln. Die Partikel können aus Kieselsäure oder Silika bestehen. Weiter kann die brennbare Masse einen brennverbessernden Zusatz wie etwa Metallocen enthalten.

Description

00001 Brennbare Masse 00002 00003 Die Erfindung betrifft eine brennbare Masse. Derartige 00004 brennbare Massen sind bereits in verschiedenen Ausfüh00005 rungen bekannt. Es wird beispielsweise auf Spiritus, 00006 auch geleeartig modifizierten Spiritus verweisen. Dar00007 über hinaus auch auf brennbare Harzformulierungen, wie 00008 sie etwa unter dem Handelsnamen ESBIT bekannt sind. 00009 00010 Die Erfindung betrifft entsprechend insbesondere eine 00011 brennbare Masse in Gestalt einer Anzündhilfe, wie etwa 00012 einen Grillanzünder, einen Kaminanzünder oder einen 00013 Ofenanzünder. Darüber hinaus kann die brennbare Masse 00014 aber auch etwa für ein Fondue-Stövchen verwendet wer00015 den. Hierzu kann sie, wie die erwähnten geleeartig 00016 modifizierten Spiritusbrenner, in einem Gefäß, etwa 00017 einem Alu-Topf, aufgenommen sein. Der Topf kann in 00018 üblicher Weise aus einer Metallfolie, etwa einer Alumi00019 niumfolie oder dergleichen bestehen. 00020 00021 Bei einzelnen solcher bekannten brennbaren Massen ist 00022 beispielsweise der Brennwert nicht sonderlich hoch. 00023 Auch wird bei gewissen solcher brennbaren Massen eine 00024 Toxizität als nachteilig empfunden. Etwa im Hinblick 00025 auf die Aufbewahrung im Haushalt. 00026 00027 Die Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, 00028 eine weitere, möglichst vorteilhafte brennbare Masse 00029 zur Verfügung zu stellen. 00030 00031 Diese Aufgabe ist beim Gegenstand des Anspruches 1 00032 gelöst, der sich auf eine brennbare Masse aus Paraffin 00033 mit in dem Paraffin homogen verteilt angeordneten anor00034 ganischen Partikeln bezieht . Erfindungsgemäß ist er00035 kannt worden, daß eine feine Verteilung von anorgani-

BESTATIGUNGSKOPIE 00036 sehen Partikeln im Paraffin dieses flächenbrennbar

00037 macht. Es ist bekannt, zum Abbrennen von Paraffin,

00038 nämlich bei Kerzen, in dem Paraffin einen Docht anzuord-

00039 nen. Dieses hat sich als nicht mehr erforderlich heraus-

00040 gestellt, wenn, wie beschrieben, in dem Paraffin homo-

00041 gen verteilt anorganische Partikel angeordnet werden.

00042 Insofern ist es sogar möglich, durch Konzentration der

00043 Partikel nur auf einem dochtartig dünnen, zentralen

00044 Bereich einer Kerze, einen üblichen Docht hierdurch zu

00045 ersetzen. In dieser Konkretisierung betrifft die Erfin-

00046 düng mithin auch eine so ausgebildete Kerze. Hinsicht-

00047 lieh der Partikel sind verschiedene Möglichkeiten gege-

00048 ben. Es kann sich insbesondere um Kieselsäure-Partikel

00049 handeln, speziell um Silika. Die Größe der Partikel

00050 kann unterschiedlich sein. Bevorzugt ist jedoch eine

00051 Größe im Bereich von Bruchteilen von Millimeter, bis

00052 hin zu Nanometern. Dagegen kann die Größe nach oben

00053 auch bis in den Millimeterbereich hinein gewählt sein.

00054 Konkret kann ein Bereich bspw (angesiedelt im unteren

00055 Teil des vorgenannten Spektrums) mit 7 x 10- ³ bis 7 x

00056 10- ² μm angegeben werden. Um diesbezüglich die ange-

00057 strebte Masse zu erhalten (Paraffin-Charakter, zusammen-

00058 hängende Masse, keine Pulvercharakteristik) sollte das

00059 Gewichtsverhältnis von Paraffin zu Kieselsäure größer

00060 oder gleich als 80 (Paraffin) zu 20 (Kieselsäure) sein.

00061 "Paraffin" ist hier stellvertretend für alle weiter

00062 unten genannten Varianten gewählt. 00063

00064 Hinsichtlich der Kieselsäure sind im Einzelnen sogenann-

00065 te Fällungskieselsäuren bevorzugt. Sie werden, wie

00066 bekannt, aus einer wässrigen Alkali-Silikat-Lösung mit

00067 Mineralsäuren hergestellt. Hieraus wird dann schließ-

00068 lieh ein Kieselsäurepulver gewonnen. Weiter sind auch

00069 sogenannte pyrogene Kieselsäuren bevorzugt. Hier han-

00070 delt es sich um hochdisperse Kieselsäuren, die durch 00071 Flammenhydrolyse hergestellt werden. Pyrogene Kieselsäu¬

00072 ren besitzen eine nahezu porenfreie Oberfläche. Hieran

00073 sind deutlich weniger OH-Gruppen gebunden als bei Fäl¬

00074 lungskieselsäuren.

00075

00076 Diese synthetischen Kieselsäuren sind in der Regel

00077 hydrophil und können in dieser Eigenschaft benutzt wer¬

00078 den. Es können aber auch solche Kieselsäuren, die ggf.

00079 durch eine weitere Behandlung hydrophob eingestellt

00080 sind, verwendet werden.

00081

00082 Wesentlich ist, daß es sich bei der brennbaren Masse um

00083 eine solche mit Paraffin-Charakter handelt. In das auf

00084 flüssigen Zustand erwärmte Paraffin wird die Kieselsäu¬

00085 re eingegeben, wobei sie in an sich bekannter Weise

00086 auch thixotropierend wirkt. Es ergibt sich ein geleear¬

00087 tiger Zustand. Nach dem Abkühlen weist die brennbare

00088 Masse hinsichtlich ihrer Beschaffenheit und ihrer äußer¬

00089 lichen Eigenschaft einen paraffinartigen, kerzenmateri-

00090 alartigen Charakter auf. Kennzeichnend ist, daß beim

00091 Aufschmelzen der brennbaren Masse diese zunächst in

00092 einen geleeartigen Zustand übergeht, bzw. diesen durch¬

00093 läuft .

00094

00095 Hinsichtlich des Paraffins bietet sich zunächst solches

00096 Paraffin an, aus dem üblicherweise Kerzen hergestellt

00097 werden. Also aus Gatsch, einem Erdölrückstandsprodukt,

00098 etwa durch Schwitzentölung gewonnenes Paraffin.

00099

00100 Darüber hinaus kann aber auch synthetisches Paraffin,

00101 wie es vermittels der Fischer-Tropsch-Synthese gewonnen

00102 wird, vorteilhaft sein. FT-Paraffine bestehende vornehm¬

00103 lich nur aus Normal-Paraffinen. Mehr als 90 % sind

00104 gewöhnlich N-Alkane. Der Rest sind Iso-Alkane. Die

00105 Kettenlänge liegt bei C 30 bis etwa C 100, teilweise 00106 auch noch kleiner also etwa ab C18 bei einer Gradation

00107 (auch Erstarrungspunkt EP) von ca. 68°C bis ca. 105°C.

00108 Zu den FT-Paraffinen allgemein wird auch beispielsweise

00109 auf die Literaturstelle A. Kühnle in Fette, Anstrichmit¬

00110 tel, 1982, Seiten 156 bis 162 verwiesen.

00111

00112 Es ist natürlich auch möglich, eine Mischung aus übli¬

00113 chem, aus Gatsch gewonnenem Paraffin mit FT-Paraffin

00114 einzusetzen.

00115

00116 Es kann sich auch um einen Stoff handeln, wie er in

00117 bezug auf durchsichtige, transparente Kerzenkörper

00118 bereits bekanntgeworden ist. Hierbei handelt es sich um

00119 eine Mischung aus Weißöl mit einem Copolymer. Etwa

00120 einem Diblock, Triblock, Radialblock oder Multiblock-Co¬

00121 polymer. Insbesondere einem Polymer, das unter dem

00122 Handelsnamen "Kraton G" bekanntgeworden ist. Letzteres

00123 ist ein thermoplastisches Gummi. Ein solcher Kerzenkör¬

00124 per ist auch in der Regel nicht fest, sondern hat eine

00125 geleeartige Struktur. Diesbezüglich wird insbesondere

00126 auch auf die WO 96/34077 und WO 97/08282 verwiesen. Der

00127 Offenbarungsgehalt dieser Druckschriften wird hiermit

00128 vollinhaltlich in die Offenbarung vorliegender Anmel¬

00129 dung aufgenommen, auch zum Zwecke Merkmale dieser vorbe¬

00130 kannten Anmeldungen in Ansprüche vorliegender Anmeldung

00131 mit aufzunehmen.

00132

00133 Bei Verwendung - ausschließlich oder ganz überwiegend -

00134 eines Stoffes, wie er im vorstehenden Absatz beschrie¬

00135 ben ist, ergibt sich natürlich für die brennbare Masse

00136 ein Charakter, wie er für diesen Stoff üblich ist, also

00137 nicht mehr in jeder Hinsicht dem üblichen Kerzen- und

00138 Paraffincharakter entsprechend. Gleiches gilt für den

00139 nachstehend beschriebenen, darüber hinaus noch modifi¬

00140 zierten Ausgangsstoff . 00141 Darüber hinaus kann es sich auch um einen Stoff han¬

00142 deln, der neben dem bereits genannten Hydrocarbon-Öl,

00143 auch als Weißöl bezeichnet, synthetische Paraffine (die

00144 weiter oben bereits angesprochenen FT-Paraffine) ent¬

00145 hält. Letztere bevorzugt in einer Kettenlänge von C18 -

00146 C20. Diesbezüglich wird auch auf die PCT/EP98/07300

00147 verwiesen und auch der Offenbarungsgehalt dieser Druck¬

00148 schrift vollinhaltlich in vorliegende anmeldung aufge¬

00149 nommen, auch zum Zwecke Merkmale der genannten Druck¬

00150 schrift in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzu¬

00151 nehmen.

00152

00153 Das genannte Paraffin bzw. die weiteren genannten Ker¬

00154 zenmassen können mit unterschiedlichsten Schmelzpunkten

00155 eingesetzt werden. Es empfiehlt sich jedoch, solche

00156 Massen mit relativ hohen Schmelzpunkten einzusetzen, da

00157 dann beim Abbrennen die FestStruktur weitgehend erhal¬

00158 ten bleibt.

00159

00160 In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen,

00161 daß das Paraffin einen den Brennvorgang verbessernden

00162 Zusatz enthält . Ein solcher Zusatz kann insbesondere

00163 ein Metallocen sein. Überraschend läßt sich hierdurch

00164 erreichen, daß der Brennvorgang stark rußvermindert bis

00165 hin zu fast rußfrei abläuft. Unter den Metallocenen

00166 wiederum ist besonders Ferrocen bevorzugt .

00167

00168 Die anorganischen Partikel können in dem Paraffin mit

00169 einem Massenanteil von 1 bis hin zu etwa 30 % enthalten

00170 sein. Der brennverbessernde Zusatz ist dagegen vorzugs¬

00171 weise mit Anteilen von 10 bis hin zu 400 ppm, darüber

00172 hinaus auch bis hin zu 0,5 % Volumenprozent in der

00173 brennbaren Masse enthalten.

00174 00175 Die brennbare Masse kann als wachsartiger Block gefer¬

00176 tigt werden. Sie kann aber auch in Pulverform zur Verfü¬

00177 gung gestellt werden.

00178

00179 Die genannte homogene Verteilung der anorganischen

00180 Partikel in dem Paraffin ist bevorzugt dreidimensional

00181 vorgesehen. In Einzelfällen kann es aber auch ausrei¬

00182 chend sein, lediglich eine obere Schicht mit den fein

00183 verteilten Partikeln zu versehen. Im Zuge des Brennvor¬

00184 ganges werden diese selbst nicht verbrennenden Parti¬

00185 keln dann absinken und so immer als in der brennenden

00186 Schicht erforderliche Partikel erhalten bleiben.

00187

00188 Es wurden Beispielversuche durchgeführt, einmal mit

00189 einer brennbaren Masse gemäß vorstehender Beschreibung

00190 und zum anderen mit einem üblichen Grillanzünder, der

00191 hauptsächlich aus organischen Bestandteilen (Holzfa¬

00192 sern) mit Spuren von Silicium und Magnesium bestand.

00193 Darüber hinaus auch Vergleichsversuche bezüglich eines

00194 handelsüblichen Grillanzünders bestehend aus einer

00195 wachsartigen Masse.

00196

00197 Bezüglich der brennbaren Masse gemäß vorstehender Be¬

00198 schreibung handelt es sich um eine Masse auf Basis von

00199 üblichen, aus Gatsch gewonnenen Paraffin mit einem

00200 Schmelzpunkt bei ca. 52 - 54°C. Diesem Paraffin waren

00201 8 % (Gewichtsprozent) Fällungskieselsäure-Teilchen

00202 einer Größe von 12 Nanometern mittlerer Größe zuge¬

00203 mischt .

00204

00205 Hierbei ergab sich für die erfindungsgemäße Masse (Ein¬

00206 waage 1,9143 g) eine deutlich höhere Brenndauer (näm¬

00207 lich von 8,58 Min.) gegenüber dem handelsüblichen Grill-

00208 anzünder (Einwaage 1,7659 g, Brenndauer 4,4 Min.).

00209 00210 Von wesentlicher Bedeutung war jedoch, daß die sogenann¬

00211 ten PAK-Werte [EPA 1 bis 16] (polycyclische, aromati¬

00212 sche Kohlenwasserstoffe) bei der erfindungsgemäßen

00213 Mischung deutlich reduziert waren (37,9 mg/kg gegenüber

00214 3.271 mg/kg) .

00215

00216 Der Brennwert beider Proben war praktisch gleich.

00217

00218 Es wurde auch noch ein weiterer Versuch vorgenommen,

00219 bei welchem der erfindungsgemäßen Masse zusätzlich

00220 Ferrocen zugesetzt war (0,5 %) . Hierbei ergab sich

00221 gegenüber der erfindungsgemäßen Masse eine deutliche

00222 verringerte Brenndauer (6,5 Min.) bei allerdings etwas

00223 erhöhten PAKs (179,7) . Bei Verwendung des Ferrocen war

00224 auch der Stickstoffausstoß insgesamt am niedrigsten

00225 (9,63 mg/kg gegenüber 10,58 mg/kg der zunächst verwende¬

00226 ten erfindungsgemäßen Masse und 13 , 68 mg/kg der bekann¬

00227 ten Vergleichsmasse) .

00228

00229 Die Chlor- und Schwefelwerte waren bei der zusätzlich

00230 mit Ferrocen versetzten erfindungsgemäßen Masse gegen¬

00231 über der Masse ohne Ferrocen leicht erhöht (Chlor 99,7

00232 gegenüber 89,2 mg/kg ohne Ferrocen, Schwefel 43,1 gegen¬

00233 über 35,0 mg/kg ohne Ferrocen) , dagegen weiterhin deut¬

00234 lich niedriger als bei der Vergleichsmasse (Chlor 96,1

00235 mg/kg und Schwefel 239 mg/kg) .

00236

00237 Der Vergleichsversuch mit dem Grillanzünder in Form

00238 einer handelsüblichen wachsartigen Masse ergab, dass

00239 auch diesbezüglich die PAK-Werte deutlich geringer

00240 waren (Vergleichsmasse: 97,2), soweit kein Brennverstär¬

00241 kerzusatz wie Ferrocen verwendet wurde. Auch wurden die

00242 Chor- und Schwefelwerte merkbar bzw. deutlich unter¬

00243 schritten (bei der Vergleichsmasse Chlor: 96,4 mg/kg

00244 und Schwefel 195,7 mg/kg) . Dies auch im Vergleich zu 00245 einer brennbaren Masse wie hier beschrieben unter Zu-

00246 satz von Ferrocen. Dagegen war die Brenndauer bei der

00247 im Handel befindlichen wachsartigen Masse vergleichbar

00248 mit der weiter oben bereits angegebenen Brenndauer für

00249 die Masse auf Basis organischer Bestandteile, nämlich

00250 4,5 Minuten. Hinzu kommt aber auch, daß bei der bekann-

00251 ten Vergleichsmasse eine Nachglühzeit festzustellen

00252 war, nämlich von 5 Minuten, die bei der hier beschriebe-

00253 nen Masse praktisch nicht auftrat (Ausnahme bei Zusatz

00254 eines Brennverbessers, dort wurde 1 Minute Nachglühzeit

00255 festgestellt) . Schließlich hatte die wachsartige Ver-

00256 gleichs asse auch einen deutlich geringeren Brennwert,

00257 nämlich nur von 28.500 kJ/kg gegenüber 40.000 bis

00258 41.500 kJ/kg bei den übrigen Proben (erfindungsgemäße

00259 und weitere Vergleichsprobe) . Im Übrigen unterschieden

00260 sich die Proben gemäß der hier beschriebenen Massen von

00261 den Vergleichsproben noch deutlich im Hinblick auf den

00262 Verbrennungszustand. Dies ist natürlich zurückzuführen

00263 auf die Kieselsäurebestandteile. Spezifisch gesehen war

00264 der Verbrennungsrückstand bei den hier beschriebenen

00265 Proben etwa 2 bis 10 mal höher. 00266

00267 Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In

00268 die Offenbarung der Anmeldung wird auch der Offenba-

00269 rungsinhalt der zugehörigen Prioritätsunterlagen (Ab-

00270 schritt der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezo-

00271 gen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in

00272 Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Claims

00273 AN S P RU C H E

00274

00275 1. Brennbare Masse, insbesondere in Form einer Anzünd¬

00276 hilfe, wie Grillanzünder, Kaminanzünder oder Ofenanzün¬

00277 der bestehend aus Paraffin mit in dem Paraffin homogen

00278 verteilt angeordneten anorganischen Partikel.

00279

00280 2. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher¬

00281 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00282 gekennzeichnet, daß die Partikel aus Kieselsäure beste¬

00283 hen.

00284

00285 3. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher¬

00286 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00287 gekennzeichnet, daß die Kieselsäure Fällungskieselsäure

00288 ist.

00289

00290 4. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher¬

00291 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00292 gekennzeichnet, daß die Kieselsäure pyrogene Kieselsäu¬

00293 re ist .

00294

00295 5. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher¬

00296 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00297 gekennzeichnet, daß die Kieselsäure hydrophil ist.

00298

00299 6. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher¬

00300 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00301 gekennzeichnet , daß die Kieselsäure hydrophob ist .

00302

00303 7. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher¬

00304 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch

00305 gekennzeichnet, daß die Partikel aus Silika bestehen.

00306

00307 8. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher00308 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00309 gekennzeichnet, daß das Paraffin aus Gatsch gewonnenes 00310 Paraffin ist . 00311 00312 9. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher00313 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00314 gekennzeichnet, daß das Paraffin durch Fischer-Tropsch- 00315 Synthese gewonnenes Paraffin ist . 00316 00317 10. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher00318 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00319 gekennzeichnet, daß die brennbare Masse einen brennver00320 bessernden Zusatz enthält. 00321 00322 11. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher00323 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00324 gekennzeichnet, daß der brennverbessernde Zusatz aus 00325 einem Metallocen besteht. 00326 00327 12. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher00328 gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch 00329 gekennzeichnet, daß das Metallocen ein Ferrocen ist.