LENO PARA CHIMENEA SINTÉTICO Y MÉTODO PARA PRODUCIRLO ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN La invención es concerniente con una composición mejorada para producir composiciones inflamables sintéticas que están en forma de leños de chimenea que utilizan productos secundarios ó subproductos (serrín y ceras de petróleo) junto con materiales de desperdicios comunes generados en la formación de materiales de empaques de alimentos tratados con cera, en particular cajas de cartón corrugado. Estos materiales y otros de tales materiales utilizados provistos para desecho no son fácilmente reciclables. También se describen procesos para formar los leños artificiales.
DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN. Las chimeneas se han utilizado en los hogares durante muchos años para proporcionar calor así como también para proporcionar un ambiente deseado. En tanto que la madera y el carbón han sido los combustibles principales para quemar en las chimeneas, en el pasado reciente ha habido una demanda incrementada por leños de chimeneas sintéticos ó artificiales. Estos leños son fáciles de comprar y almacenar, proporcionan mejor de Btu/lb de la madera ó el carbón son mas fáciles de encender, más seguros de utilizar con virtualmente ningún mantenimiento durante el quemado, y pueden ser utilizados para integrar fuegos de una duración conocida, en general de dos horas a más de 4 horas. Estos troncos son fabricados usualmente al combinar un material portador, usualmente origen celulósico, tal como serrín, con un aglutinante combustible/combustible tal como una cera de petróleo. Con el paso de los años también han habido varios intentos por utilizar una variedad de productos de desperdicios agrícolas e industriales como el material portador. Así por ejemplo: la patente norteamericana No. 3,297,419 describe el uso de cascaras de arroz ó papel triturado como reemplazos parciales ó totales por el serrín. Las patentes norteamericanas Nos. 3,843,336 y 3,880,611 utilizan pulpa recuperada e inventario de molino para papel Kraft del norte como substitutos del serrín. La patente norteamericana No. 4,040,796 describe troncos compuestos de corteza molida y cascaras de maní. La patente norteamericana No. 4,043,765 describe cascaras de nuez molidas, paja, pulpa de papel y desperdicio de algodón como substitutos apropiados para al serrín. La patente norteamericana No. 4,120,666 proporciona formulaciones de leño en los cuales el serrín es substituido con papel para periódico triturado. Algunos de otros sustitutos del serrín se describen en varias patentes norteamericanas son astillas de serrín, borra de algodón y polvo de carbón vegetal (patente norteamericana 4,302,2120/ (sic), bagasa, paja cortada, papel de desperdicio en pulpa, cortada ó en forma de hojuelas, musgo espagnum, cascaras de nuez, molidos de café, residuo fibroso dejado después de la extracción de frutas ó juqos vegetales, desperdicio de algodón ó corteza (patente norteamericana No. 4,326,854), serrín verde, líquido de carbón y sorgo (patente norteamericana No. 4,333,738) y recortes de césped y hojas con ramas y ramillas cortadas y molidas (patente norteamericana No. 5,393,310). Luego el material de celulosa es combinado con cera para formar una estructura semejante a tronco. En la patente norteamericana 3,297,419 el tronce sintético comprende cera ( el material que soporta la flama y serrín (el relleno ó extensor) y aglutinante/combustible. La cera de parafina es preferida como el material de soporte de flama y e. aglutinante/combustible preferido es cera microcristalina. ?. uso de cera suelta que contiene tanto como la cera ?-parafina y la cera microcristalina también es descrito. La patente norteamericana 3,637,355 es concernient-principalmente con materia colorante pirogénica, principalmente polímeros de vinilo clorados aplicados a 7. tronco de serrín/ cera agrega al color la flama. La patent--norteamericana 4,062,655 también describe el uso de :. colorante pirogénico agregado a un tronco de serrín/cera. L patente norteamericana 4,169,709 describe el uso de un perclorato metálico para colorear la flama. En tanto que cada una de las composiciones descritas previas se pueden utilizar para preparar troncos artificiales que se desempeñan substancialmente como se espera, hay necesidad de producir estos productos a partir de materiales menos caros en tanto que al mismo tiempo se utiliza materiales de desperdicio que noten a una gran extensión en terraplenes debido a que tienen una capacidad de reciclado muy limitada.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención consiste del uso de productos de carbón ó papel encerados con un aglutinante/combustible de cera de petróleo, posiblemente combinado con serrín. El material de cartón encerado es del tipo utilizado para empacar productos alimenticios, tales como frutas y vegetales, la cera es una cera grado alimenticio, en general una cera de parafina. Materiales alternativos incluyen vasos encerados, platos papel de moldura y varios otros productos de papel tratados con cera que se ponen en contacto con los alimentos. El material, ya sea solo ó combinado con serrín, es calentado a una temperatura de 37.8°C (100°F) - 87.8°C (190°F) para licuar la cera de parafina para su mezcla con el aglutinante de cera/combustible de petróleo agregado ó posiblemente combinado a temperatura ambiente con el aglutinante/combustible de cera de petróleo agregado a una temperatura de 96.1°C (205°F) - 98.8°C (210°F). Ya sea en un caso u otro, el aglutinante/combustible de cera de petróleo agregado está en el rango de 10-70% del algutinante/combustible total en el producto. En otras palabras, el tronco artificial es formado a partir de celulosa en forma de cartón con la posible adición de serrín y una mezcla de parafina del cartón y cera de petróleo adicional (aglutinante/combustible) . El cartón tratado con cera es un producto de desperdicio significativo en terraplenes ya que no hay productos de reciclados útiles que utilicen el cartón de desperdicio. Es un objeto de esta invención producir un tronco de chimenea sintético que utilice cartón corrugado encerado, el cartón encerado es del tipo en donde las casas de cartón son tratadas ó impregnadas con una cantidad significativa de cera de parafina de grado alimenticio para embalar carnes, vegetales, frutas, etc., en camiones y carros refrigerados. La presencia de cera de parafina los vuelve no apropiados para el reciclado convencional y frecuentemente terminan en terraplenes . Otro objeto de la invención es producir troncos de chimenea sintéticos que sen compatibles ambientalmente al utilizar cartón corrugado encerado que termina actualmente en terraplenes debido a la no conveniencia para el reciclado convencional . Un objeto y ventaja adicional de la invención es reducir el costo de la fabricación al utilizar la cera de parafina ya presente en la asociación con el cartón, lo que da como resultado cantidades menores de materiales aglutinantes/combustibles agregados tales como ceras de petróleos . Ninguna de las patentes de la técnica previa indicadas anteriormente utilizan cartón corrugado como el relleno ó extensor celulósico. Solamente dos de las referencias citadas anteriormente utilizan cartón, una impregnada con materiales inflamables para uso como una tira de ignición ( patente norteamericana 4,043,765) y la otra como una envolvente de cartón relativamente no inflamable para retener el material central inflamable (patente norteamericana 4,539,011).
DESCRIPCIÓN Los objetos anteriores son obtenidos en la modalidad preferida al preparar y procesar especialmente cartón encerado junto con un aglutinante/combustible y posiblemente serrín. En particular, una composición apropiada contiene 72 partes de cartón corrugado tratado con 10-40% de cera de parafina a 28 partes de serrín y suficiente aglutinante de cera/combustible de petróleo para traer el contenido de la cera total de la composición a aproximadamente 40% a 65%. Composición - Cajas de cartón tratadas de cera de parafina son frecuente utilizadas para empacar, almacenar y embalar vegetales, frutas, carnes y otros productos alimenticios en camiones y carros de ferrocarril refrigerados. Las cajas de cartón encerados típicas son tratadas con más del 10% de cera de parafina lo que hace a aquellos recipientes no apropiados para el reciclado convencional. Las cajas de cartón preferidas contienen aproximadamente 30% de cera de parafina. Fuentes apropiadas de cartón encerado incluyen rechazo de control de calidad de producción de cajas, desperdicios y rebabas de fabricación de cajas de cartón, también como cajas de cartón desechadas después de que el producto llega a su destino, tales como los almacenes de venta de menudeo, supermercados, almacenes, restaurantes y otros usuarios a gran escala. Debido a que los bienes comestibles son empacados en estas cajas de 'cartón, la cera de parafina utilizada para tratar el cartón es en general de grado alimenticio, con un punto de fusión de 48.8°C (120ÜF) ó mayor. Para la formación de troncos artificiales, el material de cartón tratado con ceras de parafina que tienen un rango de punto de fusión -le 48.8°C (120°) - 71.1°C (160°F) son consideradas más apropiadas, puesto que aquellas ceras de parafina, cuando son combinadas con ceras de petróleo ya sea individua] mente ó mezcladas, producen una cera combinada que no es solamente no apropiada para aglutinar el cartón si no que también sirve como un combustible adicional en la formación de leños cor. propiedades de quemado deseadas . La porción de fibra de los leños es principalmente el cartón encerado, mezclado con proporciones variables ae fibra de madera. El material de cartón encerado que contiene 10 a 40% de cera de parafina puede ser utilizado par-i producir una masa moldeada ó extruible que cuando es mezcla': : con serrín forma una variedad de especie de madera - : proporciones que varían de 1% a 100% de material de cart7 encerado a 99% a 0% de fibra de madera, posiblemente con -.' aglutinante/combustible agregado; produce un tror.. artificial inflamable apropiado. Sin embargo una proporcí -de cartón encerado a fibra de madera de 72 a 28 es preferidj. El serrín de una variedad de maderas duras (tales como roble ó maderas blandas (tales como pino, cedro e incienso, etc. , podrían ser utilizados. Sin embargo el serrín que contiene r. más de 50% de partículas más finas que ó que pasan a trave. de un tamiz número 70 norteamericano es preferido.
Los materiales aglutinantes preferidos son ceras de petróleo que son predominantemente microcristalinos por naturaleza que tienen un punto de congelación que fluctúa de 32.2°C (90°F) a 82.2°C (180°F). Una masa conformable apropiada (preparada mediante extrusión, moldeo, compresión ó formada de otra manera) puede ser producida al controlar la cantidad de aglutinante/combustible total (que incluye la cera de parafina presente en el cartón) de 25% a 75% en tanto que del 58% al 65% de aglutinante/combustible total es preferido. Condiciones de procesamiento - El cartón encerado es procesado a una forma en partículas ó granular de tal manera que pueda ser mezclado efectivamente con proporciones variables de fibra de madera en forma de serrín y fragmentos de diferentes especies de madera. Luego la mezcla es calentada, ya sea sola ó junto con la fibra de madera. A una temperatura de por lo menos ll.lsC (20°F) más alta que el punto de fusión de la cera de parafina asociada con el cartón, de tal manera que la cera de parafina sea fácilmente fluida para su mezcla in situ con la cera de aglutinante/combustible . Varios cortadores fragmentadores, granuladores industriales apropiados diferentes y otro equipo de trituración están disponibles comercialmente que son aptos para una reducción de tamaño apropiada del cartón encerado.
En tanto que el material recortado se asemeja al resultado de una cortador típico es apropiado (de aproximadamente 0.1587 cm (1/16 de pulgada) a 1.27 cm ( -í de pulgada) de tamaño), el producto final preferido (granulado) pasa a través de un tamiz de 4-5 mm ó de pulgada dando como resultado un producto que tienen menos de 10% de partículas ó finos que pasan a través de un tamiz número 40 norteamericano (menor de 425 mieras) . Esto se puede llevar a cabo en una etapa utilizando granuladores industriales equipados con tamices apropiados para producir la distribución de tamaño deseada. El porcentaje total de partículas más pequeñas ó "finos" menores de 425 mieras (ya sea solos o en combinación con partículas similares en la fibra de madera) determinan las características y composición del aglutinante/combustible que es agregado de las características de dureza y desempeño del producto final . Alternativamente, el cartón encerado puede ser procesado en un molino de martillos. Esto también se lleva a cabo en dos etapas, por ejemplo, corte inicial utilizando un cortador industrial apropiado, seguido por alimentación a un molino de martillos convencional, de preferencia simultáneamente junto con algo de serrín para reducir la acumulación de la cera en las cuchillas y el tamiz. El resultado es un material pulverizado que es un tanto más esponjoso en carácter semejándose a la borra de algodón en textura . El material de cartón encerado procesado como se describe anteriormente es luego calentado junto con la fibra de madera mediante volteo en un mezclador en tamizado de vapor ó un molino continuo en tamizado de vapor. La mezcla y combinación se puede efectuar en un modo por lotes y una operación continua. De preferencia, la mezcla de cartón encerado de serrín es calentada a una temperatura mayor (por lo menos más de 11.1°C (20°F)) del punto de fusión de la cera de parafina en el cartón antes de mezclarlo con el material aglutinante/combustible adicional. Después que la mezcla de cartón encerado y serrín a llegado a la temperatura apropiada, el aglutinante/combustible adicional es agregado y la mezcla es mantenida aproximadamente 87.8°C (190°F) con mezclado. Un procedimiento alternativo es mezclar completamente el cartón encerado triturado y serrín a temperatura ambiente y luego agregar el aglutinante/combustible caliente previamente calentado a aproximadamente 96.1°C (205°F) a 98.8°C (210°F). Después de un periodo de mezclado completo, se permite que el material se enfríe a una temperatura menor de 37.8°C (100°F), la temperatura seleccionada es determinada por la naturaleza de los componentes en la masa resultante en los parámetros de operación de la técnica de procesamiento subsecuente (extrusión, moldeo, compresión, etc. , ) utilizada para formar los troncos sintéticos. Un procedimiento para agregar el aglutinante/combustible es rociar la cera de aglutinante/combustible caliente apropiada (aproximadamente 96.1°C (205°F) a 98.8°C (210°F)) sobre el cartón encerado triturado, granulado, recortado ó pulverizado con ó sin serrín agregado utilizando una bomba de engranajes y un múltiple con boquillas de rociada y luego agregar el serrín a la mezcla de cartón/cera. Esto da como resultado una mezcla mejor de la fibra y el aglutinante/combustible. Otra vez, esto podría se llevado a cabo en un mezclador por lotes ó un molino continuo. Después de un periodo de mezcla completa, el material puede ser procesado adicionalmente para formar leños . Los troncos pueden ser formados utilizando técnicas típicas utilizadas para formar ó moldear plásticos productos de papel de pulpa, tales como papel mache. Un proceso preferido es extruir la composición en formas apropiadas, tales como formas cilindricas ó similares -cortarlas a longitudes deseadas. Un segundo procedimient para elaborar el producto que ha sido la apariencia en esencia semejante a corteza burda de un tronco, posiblemente con salientes de ramas cortadas es extruir ó verter la mezcla de cartón/cera triturada caliente a un molde que tienen la forma y textura deseada. Todavía un procedimiento adicional es someter a una masa parcialmente solidificada pero conformable a compresión. Alternativamente, las técnicas de formación podrían ser combinadas (esto es, extruir un cilindro y someter a la forma cilindrica cortada a moldeo por compresión) . El experimentado en la técnica reconocerá que numerosas técnicas diferentes pueden ser usadas para formar la mezcla caliente ó fría (temperatura ambiente) a cualquier forma deseada. También, los troncos pueden ser formados ya sea en un proceso por lotes y continuos. La tabla 1 enlista varias combinaciones diferentes de materiales y condiciones de operación que se h r. encontrado apropiadas para producir troncos sintéticos ccr. varias características de desempeño diferentes. Ccr. referencia a la tabla a continuación, el cartón enceraa: ( CB) fue triturado a la forma enlistada como forma CB y 1 ¡ combinación de WCB y serrín (SD) fue ya sea precalentada y combinada con aglutinante de cera/combustible caliente (WB) el WCB y SD a temperatura ambiente fue combinado czr. aglutinante de cera/combustible caliente. La temperatura y > . tiempo son resumidos bajo la mezcla. Una indicación de que s: el procesamiento es por lotes ó continuo se resume ba proceso. Cualesquier procesamiento ó materiales adicionales agregados enseguida inmediatamente después de la etapa a>¿ mezcla son enlistados como etapas adicionales. La composición del producto final y comentarios con respecto a la naturaleza, apariencia ó desempeño del tronco artificial formado se enlista en comentarios. Por ejemplo, en el experimento 1, que es un proceso por lotes, 72 partes de un cartón encerado que contiene 28% de cera fue granulado, mezclado con 28 partes de serrín precalentado a 57.2°C (135°F) y mezclado con 55% de un aglutinante/petróleo a 87.8°C (190°F) (el WCB y SD conjuntamente constituyen el 45%) por 3-10 minutos para obtener el mezclado completo. Luego se permite que la mezcla se enfríe a una temperatura de aproximadamente 29.4°C (85°F) y es extruida a una forma apropiada. El producto final pesaría aproximadamente 2.27 Kg (5 libras) y constituiría de 64% de cera y 36% de material fibroso (cartón libre de cera y serrín) en donde aproximadamente el 67% de fibra era del carón y el 33% era del serrín. El producto resultante, después de combustión en una chimenea proporcionó una flama apropiada que dura aproximadamente 3 horas. Los otros experimentos revelan varias composiciones y condiciones de procesamiento deferentes para producir varios productos finales diferentes.
Lo anterior se propone ilustrar pero no limitar el alcance de la invención. Aquellos de experiencia ordinaria en la • técnica pueden contemplar u producir fácilmente modalidades adicionales, basadas en las enseñanzas en la presente sin experimentación indebida. La presente invención puede ser implementada en otras formas especificas sin desviarse de sus características esenciales. La modalidad escrita se considerara en todos los aspectos solo como ilustrativa y no como restrictiva. Por ejemplo, el experimentado en la técnica reconocerá que varios aditivos pueden se combinados con la cera para crear troncos de apariencias diferentes, otros materiales fibrosos pueden ser usados en el lugar de serrín y materiales de aglutinantes/combustible pueden ser utilizados con ó en lugar del aglutinante/combustible de cera de petróleo. Por consiguiente, el alcance de la invención es indicado por las reivindicaciones adjuntas en el lugar de la descripción anterior. Se considera que todos los* cambios que entren en el significado y rango de equivalencia de las reivindicaciones son abarcados en su alcance.