NO151161B - Brennbart produkt, samt fremgangsmaate for fremstilling av et slikt, og anvendelse av produktet - Google Patents

Abstract

Antennbart, brennbart produkt som omfatter en. matrise av fast harpiks som derigjennom har fordelt brennbar væske, f.eks. kerosen, og vann,og som også inneholder opp til 25 vekt% av et partikkelformet, ikke-brennbart fast stoff som omfatter perlitt med et spesi-. fikt overflateareal på 1-3 m 2/g i en mengde av 0,1-20. vekt%, fortrinnsvis 1-3 vekt%, videre en termoherdende harpiks i en mengde av 3-8 vekt%, og vann i en mengde av 14-20 vekt%. Dessuten kan produktet inneholde opp til 0,7 vekt% talk som fyllmateriale.Produktet kan også inneholde andre brennbare materialer, f.eks. voks, torv eller findelt tre, kullstøv eller frø.

Description

Oppfinnelsen vedrører et antennbart, brennbart produkt som omfatter en matrise av fast harpiks hvori er fordelt brennbar væske og vann. Oppfinnelsen vedrører også fremstilling av det brennbare produkt, samt anvendelse av det.

En meget anvendt type av brenseltennere er den såkalte "hvite brenseltenner" som først ble foreslått av Shackleton blant annet i britisk patentskrift nr. 589 594 og som konven-sjonelt er en blokk av herdet emulsjon av vandig herdbar harpiks og brennbar væske. Den herdbare harpikskomponent danner ved herding en matrise som inneholder vann og den brennbare væske. Den brennbare væske er typisk kerosen og harpiksen er en syre-herdet urinstoff/formaldehyd-harpiks. Produkter av denne type er beskrevet i vårt britiske patentskrift nr. 1 544 635,

og i britisk patentskrift nr. 1 438 944 som spesielt vedrører inkludering av brennbare partikkelformede materialer i brenseltenner-produkter.

Fransk patentskrift nr. 1 480 979 - Texaco Development Corporation - åpenbarer produkter for anvendelse som antennel-sesprodukter ved opptenning og som oppvarmere for slike anven-delser som å fordrive frost fra frukthager. Produktene er vokser eller blandinger av vokser i fast form fremstilt ved å smel-te voksen(e) og bringe et flytbart materiale til å flyte på overflaten av den smeltede voks, så som ekspandert perlitt, vermikulitt eller glass-mikrokuler, for å danne en skorpe når voksen(e) har størknet til fast tilstand, og som virker til å begrense det overflateareal hvorfra flyktige stoffer kan for-dampe og brenne under forbrenning av voksen(e) når voksoverfla-ten blir gjort flytende. Disse produkter er ikke fyrstikk-antennbare og må antennes på spesiell måte så som ved å helle ned på en utsatt skorpeoverflate en mengde av en lett brennbar væske, så som en blanding av isooktan og kerosen, som så kan antennes ved hjelp av f.eks. et vokslys .

"Hvit brenseltenner" som har en stiv struktur, hvor stiv-heten er tilveiebrakt av harpiksmatrisen, virker som en behol-der for et flytende brennstoff i form av smådråper av olje-i-vann-emulsjon, og er totalt forskjellig fra de ovennevnte voks-produkter i kjemisk konstitusjon, i fremstillingsmetode og spesielt i fysikalsk struktur, hvilket fører til en forskjell i me-kanismen ved brennstoff-brenning. Ved de tidligere kjente for-

slag er produktet ikke mer enn et veke-løst vokslys med en bred basis-flamme hvor en lokalisert skorpe av flytbart materiale anvendes som veke-erstatning. I hvite brenseltenner-produkter er det ingen veke og brennstoffet fordampes fra en emulsjon derav for å brenne. Hvite brenseltennere fremstilles ved anvendelse av emulsjons-teknologi og emulsjonen er kjent for å være sensitiv for inkorporering av partikler som har aktive steder på deres overflate hvor emulsjons-nedbrytning initieres.

Inkorporering av talk i hvite brenseltennerprodukter er kjent for å føre til langvarig brennetid for en blokk med stan-dardvekt, men det er ingen ledsagende besparelse av kerosen-utnyttingen. Videre fører et visst konsentrasjonstillegg av talk til nedbryting av brenseltenner-emulsjonen før størknin-gen av harpiksen, hvilket utelukker dannelse av en stiv blokk.

Vi har nå funnet at inkludering av ekspandert perlitt i hvite brenseltennere frembringer langvarig brennetid pr. volum-enhet av produktet med ledsagende reduksjon av anvendt volum med kerosen.

Oppfinnelsen tilveiebringer følgelig et antennbart, brennbart produkt som omfatter en matrise av fast harpiks som derigjennom har fordelt brennbar væske og vann, og produktet er karakterisert ved at det også inneholder opp til 25 vekt% ekspandert perlitt fordelt derigjennom. Dessuten kan produktet eventuelt inneholde et partikkelformet brennbart materiale og et ytterligere partikkelformet materiale med et spesifikt overflateareal på mer enn 8 m 2/g.

Det spesifikke overflateareal for ekspandert perlitt er

1 til 3 m 2/g, og det avhenger i en viss utstrekning av ekspan-sjonsgraden for perlitten. Det er fortrinnsvis relativt lite; f.eks. fra 1 til 2 m 2/g. Anvendelse av et ytterligere partik-kelf ormet materiale, altså et som har spesifikt overflateareal over 8 m 2/g, f.eks. i en mengde av opp til 1,2 vekt% og fortrinnsvis ca. 0,6 vekt%, f.eks. 0,5-0,7 vekt%, av talken (spesifikt overflateareal ca. 11 m 2/g) i tillegg til den ekspanderte perlitt, er foretrukket. Anvendelse av betydelig større mengder enn 0,6 vekt%, f.eks. mer enn 1,2 vekt%, av talke eller andre materialer som har et høyt spesifikt overflateareal, er tilbøyelig til å gi et mykt produkt, det vil si et som mangler kerosen, hvilket kan være nyttig i noen henseender, men ikke er helt egnet som brenseltenner.

Det eventuelt tilstedeværende ytterligere brennbare partikkelformede materiale, er f.eks. pulverisert eller granulert torv eller tre som er beskrevet i britisk patentskrift nr. 1.544.635, kullstøv som beskrevet i britisk patentskrift nr. 1.438.944, frø så som linfrø, rapsfrø og hirse som kan anvendes hele eller knust, eller frøbelger så som kokosnøttskall og ferskenstener, som fortrinnsvis er pulveriserte, eller blandinger derav.

Spesifikke overflatearealer kan passende måles ved den velkjente gassadsorpsjonsmetode ved anvendelse av nitrogengass (B.E.T.) utviklet av Brunauer, Emmett og Teller.

Fremgangsmåten i henhold til oppfinnelsen omfatter å blande en vandig emulsjon av brennbar, flytende, herdbar harpiks og emulgeringsmiddel samt en katalysator for herding av harpiksen, hvoretter blandingen får størkne. Fremgangsmåten er karakterisert ved at den ekspanderte perlitt blandes med den vandige emulsjon før blanding med katalysatoren.

Det er en viss fare for at tilsetning av det partikkelformede materiale, spesielt materialer så som talk som har et høyt spesifikt overflateareal, skal forårsake partiell eller total nedbryting av emulsjonen, og naturen og mengden av materialet bør velges slik at dette unngås eller slik at det er sikkerhet for at enhver emulsjonsnedbryting ikke er overdreven.

Mengden av ekspandert perlitt i produktene kan være 0,1-20 vekt%, men er fortrinnsvis 1-3 vekt%, spesielt minst 1,5 vekt%. Gode resultater er også oppnådd med minst 5 vekt% perlitt.

Den brennbare væske er fortrinnsvis en hydrokarbonolje så som kerosen. Andre brennbare væsker som kan anvendes innbefat-ter brennbare oljer av mineralsk opprinnelse, så som white spirit og destillat, av vegetabilsk opprinnelse, så som korn-olje og malt nøtteolje, eller av animalsk opprinnelse, så som fiskeoljer og okseklovefett. Disse kan også anvendes i kombinasjon med kerosen. Det brennbare produkt kan også inneholde brennbare halv-faste stoffer så som vokser, f.eks. kullstøvvoks, og disse kan være dispergert eller oppløst i den brennbare væske.

Selv om det er mulig å foreta fremstillingen av hvite brenseltennere ved svakt forhøyede temperaturer, så gjør brann-risiko og andre betraktninger denne fremgangsmåte risikabel. Mengden av fast voks eller vokslignende materiale som blir inkorporert i den brennbare væske vil derfor fortrinnsvis ikke overskride en slik grense at fluiditeten til den brennbare væske forringes.

Grovt sagt kan opptil 60 vekt%, basert på den nærværende brennbare væske, av slikt voks- eller voks-lignende materiale inkorporeres. Fortrinnsvis er det til stede fra 20 til 50 % i vekt basert på vekten av den brennbare væske.

Den brennbare væske kan utgjøre opp til 93 % i vekt av det endelige brennbare produkt, og er fortrinnsvis ikke mer enn 86 % i vekt av det endelige produkt. Verdifulle produkter kan imid-lertid dannes ved anvendelse av fra 58 til 75 % i vekt av brennbar væske når man er påpasselig ved valg av den ekspanderte perlitt og mengden av vann i produktet.

Det brennbare produkt kan fremstilles i små stykker ved støping eller ved en kombinasjon av støping og skjæring, og disse stykker er egnet for anvendelse som brenseltennere. Alternativt kan produktene være i større stykker, eller utgjøre en del av en sammensatt større struktur som er bestemt for anvendelse som brennstoff, f.eks. i form av en kunstig brenselstang.

Produktene i henhold til foreliggende oppfinnelse er vanligvis antennbare med fyrstikker, selv om slike produkter hvori vanninnholdet er høyt, er mindre lett antennbare på denne måte. Ved å justere blandeteknikken hvorved vannet og ekspandert perlitt opprinnelig blir forhåndsblandet, kan langvarig brennetid kobles med fullstendig forbrenning, og fyrstikk-antennbarheten økes.

Vektforholdet mellom ekspandert perlitt og vann kan være fra 1:84 til 1:3, fortrinnsvis 1:30 til 1:7.

Når det dreier seg om en brenselstang, er det ikke nødven-dig at hele brenselstangen er fyrstikk-antennbar, det er til-strekkelig å tilveiebringe en stang som i stor utstrekning er ikke-fyrstikk-antennbar eller vanskelig å tenne med en fyrstikk, men hvor en del er fyrstikk-antennbar og kan virke som en brenseltenner for resten. En slik stang kan fremstilles ved støping og herding av en blanding slik som beskrevet ovenfor som inneholder for mye vann til å være fyrstikk-antennbar, men som har en ønskelig lang brennetid, og så i en fordypning av stangen stø-pe en del av produktet i henhold til denne oppfinnelse.

Oppfinnelsen inkluderer derfor også anvendelse av et fyrstikk-antennbart produkt slik som beskrevet foran, som er intimt festet til et ikke-fyrstikk-antennbart, brennbart materiale i et.sammensatt brennbart produkt.

Anvendelsen av ekspandert perlitt og hvilket sorn helst ekstra anvendt vann kan muliggjøre at mengden av kerosen eller annen brennbar væske som inneholdes i en vektenhet av produktet, kan nedsettes uten den helt forventede nedsettelse av brennetid (proporsjonal med nedsettelse av kerosen-innhold), og kan endog forlenge brennetiden til tross for nedsettelsen av keroseninnhold.

Et foretrukket produkt i henhold til oppfinnelsen, som er spesielt nyttig som brenseltenner, omfatter minst 5 vekt% ekspandert perlitt, fra 5 til 25 vekt% vann, fra 65 til 85 vekt% kerosen og opp til 1,2 vekt% talk.

Produktene inneholder fortrinnsvis fra 14 til 20 vekt% vann, og mer foretrukket ca. 20 %. Vanligvis er det ønskelig å anvende så mye vann som mulig uten tap av evne til å tenne produktet be-kvemt med en fyrstikk.

Harpiksmatrisen kan være en urinstoff/formaldehyd-harpiks, en melamin/formaldehyd-harpiks, en fenol/formaldehyd-harpiks eller en fenol/furfuraldehyd-harpiks. Den mest vanlig anvendte harpiks for fremstilling av hvite brenseltenner-produkter er en syreherdet urinstoff/formaldehyd-harpiks, anvendt som et blandet prekondensat dispergert eller oppløst i vandig medium, eventuelt inneholdende, eller til å anvendes sammen med, ekstra urinstoff-eller formaldehyd-monomer og/eller andre kjente additiver.

Generelt sagt kan det anvendes enhver egnet termoherdende harpiks, som omtalt ovenfor, som er kjent på fagområdet for fremstilling av hvite brenseltenner-emulsjoner. Urensede fenoler,

så som kresoler, kan anvendes forutsatt at det ikke er av betyd-ning med et rent hvitt produkt.

Egnede katalysatorer for det spesielle harpikssystem som velges, er også velkjente og er omtalt i de publiserte patent-skrifter som det er vist til tidligere.

Andelen av harpiks-faststoffer som anvendes i de brennbare produkter i henhold til foreliggende oppfinnelse, er vanligvis innen området 3 til 8 % i vekt basert på det endelige produkt.

Dersom det anvendes en stor andel av faststoffer, så kan det være ønskelig å anvende et relativt høyt harpiksinnhold.

De brennbare produkter i henhold til foreliggende oppfinnelse blir typisk fremstilt ved å danne en emulsjon av brennbar væske i en harpiksdispersjon ved anvendelse av en passende mengde av egnet emulgeringsmiddel. En slik emulsjon kan så blandes hur-tig med den ønskede mengde av den ekspanderte perlitt og hvilke som helst andre valgte partikkelformede ikke-brennbare eller

b

brennbare faste stoffer, f.eks. i en skrueblander. Katalysator kan så tilsettes, hvoretter blandingen raskt helles inn i egnede former for å geleres. Formene kan være av slik størrel-se og form at det dannes en liten blokk for anvendelse som en brenseltenner uten ytterligere bearbeidning. Alternativt kan det støpes store blokker for anvendelse som brenselstenger, eller enda større blokker kan dannes for deretter å skjæres med kniver eller tråder for å danne blokker av en størrelse som er egnet for brenseltennere eller av større størrelser som er egnet for brennstoff.

Dersom den ekspanderte perlitt har stor partikkelstørrelse, kan det vise seg vanskelig å skjære blokker med tråder uten at det dannes spon, og likeledes kan kniver raskt bli sløvet, og slike produkter er det følgelig bedre å støpe til den passende størrelse for anvendelse.

Valgte faste brennbare materialer kan inkorporeres i emulsjonen før, samtidig med eller etter tilsetningen av den ekspanderte perlitt. Passende valgte brennbare materialer inkluderer avfall fra hvite brenseltennere eventuelt inneholdende ikke-brennbare granulære vokser som delvis erstatning for brennbar væske og lignende.

Det er tenkt at anvendelsen av den ekspanderte perlitt kan forbedre produktene ved at det inkorporeres luft i produktet.

Den ekspanderte perlitt kan også virke som et vekemiddel som forbedrer brennbarheten til produktet, og følgelig tillate at det anvendes mer vann uten tap av produktets evne til å ten-nes med en fyrstikk, slik at ekstra vann kan forlenge brennetiden.

Oppfinnelsen vil bli belyst med de følgende eksempler.

EKSEMPLER

Harpiksen, emulgeringsmidlet og katalysatoren og fremgangsmåten og rekkefølgen ved blanding som ble anvendt i de følgen-de eksempler, var lik i hvert tilfelle unntagen for eksempel 21. Den anvendte harpiks var en urinstoff/formaldehyd-harpiksdispersjon i vann inneholdende 68 % faststoffer fra Ciba-Geigy som Resin Aerolite FL2, og emulgeringsmidlet var et emulgeringsmiddel markedsført under handelsbetegnelsen

"Arylan" SBC25. Katalysatoren var 1,3 N fortynnet saltsyre anvendt i en mengde av 0,5 del fortynnet saltsyre pr. 100 deler

av endelig produkt. I eksempel 21 var den anvendte urinstoff/ formaldehyd-harpiks en vandig dispersjon med 53%

faststoffer og identifisert som "XDF 4024", og videre var den anvendte mengde katalysator 0,6 del pr. 100 deler av endelig produkt. For å forenkle er syren i tabellen inkludert i det totale vanninnhold.

Den passende mengde harpiks-dispersjon ble fortynnet med vann inneholdende emulgeringsmidlet oppløst deri, og alt sammen ble rørt mens kerosenet ble tilsatt for å danne en olje-i-vann-emulsjon på kjent måte. En passende mengde, som angitt i ta-bellene, av ekspandert perlitt og et eventuelt annet fast materiale ble rørt forsiktig inn i emulsjonen. Når blandingen var jevn, ble katalysator tilsatt under kraftig røring, og blokken ble støpt umiddelbart i en standard-form hvorfra fingre av brenseltennere ble skåret ved å dele blokken i 12 like deler.

Ekspandert perlitt med et spesifikt overflateareal kan' oppnås fra en kvalitet med en gitt ekspansjonsgrad ved passende valg av partikkelstørrelse.. Ved å gradere en prøve av ekspandert perlitt har vi funnet at partikler på mindre enn 63 ym har et spesifikt overflateareal på ca. 1,6 m 2/g og at partikler som holdes tilbake med en BS16 sil tilveiebringer et spesifikt overflateareal på 1,4 m 2/g mens mellomliggende partikkelstørrel-ser tilveiebringer et høyere spesifikt overflateareal, f.eks.

2 til 3 m^/g.

Det ble fremstilt en "hvit brenseltenner"-emulsjon med følgende sammensetning:

To porsjoner på 700 g av denne emulsjon ble tilsatt i en første serie med bare økende volumdeler vann, og i en annen serie med økende volumdeler vann og 15 g ekspandert perlitt, EUP 100/28.

Hver blanding ble katalysert med 4,2 g av 1,3 N saltsyre og støpt til en enhetsblokk som ble skåret til likeartede stykker med samme volum, innpakket i PVC-film og lagret i 24 timer før brennfester ble utført for grupper på 4 av dem.

Resultatene er oppført i tabellen nedenfor:

Av resultatene kan det forstås at produktene i henhold til foreliggende oppfinnelse med et vann-innhold på over 30 % gjen-nomgående viser en overraskende og klar forlengelse av brennetid sammenlignet med for lignende produkter som mangler ekspandert perlitt. Ved lavere vannkonsentrasjoner er det liten, om noen, forskjell i økning av brennetid, selv om tilsetningen av vann og av ekspandert perlitt resulterer i en reduksjon av total kerosen-konsentrasjon, og det er overraskende at forlengel-sen av brennetid i disse tilfeller er upåvirket. Det må iakt-tas at det blir i økende grad vanskelig å tenne blokkene med en fyrstikk når vanninnholdet nærmer seg 40 %.

I eksemplene ble brenntiden målt ved å legge en avlang fin-ger av produktet på et gitter eller et trefotstativ og antenne et hjørne med en fyrstikk. Brenntiden som ble målt var den totale tid fra antenning til selvslukning.

Det har vist seg at produkter i henhold til foreliggende oppfinnelse i form av brenseltennerblokker ikke er mindre effek-tive når det gjelder å antenne kull på et ildsted, enn de beste av de tidligere kjente brenseltennere, og i de fleste tilfeller er det til og med en tydelig forbedring.

Claims (8)

1. Antennbart, brennbart produkt som omfatter en matrise av fast harpiks som derigjennom har fordelt brennbar væske og vann, karakterisert ved at produktet også inneholder opp til 25 vekt% ekspandert perlitt fordelt derigjennom samt eventuelt et partikkelformet brennbart materiale og et ytterligere partikkelformet materiale med et spesifikt overflateareal på mer enn 8 m^/g.

2. Brennbart produkt i henhold til krav 1, karakterisert ved at den ekspanderte perlitt har et spesifikt overflateareal på fra 1 til 2 m 2/g.

3. Brennbart produkt i henhold til krav 1 eller 2, karakterisert ved at det inneholder fra 0,1 til 20 vekt% ekspandert perlitt.

4. Brennbart produkt i henhold til krav 3, karakterisert ved at det innehblder fra 10 til 20 vekt% vann.

5. Brennbart produkt i henhold til hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den brennbare væske omfatter kerosen og eventuelt petroleumdestillat som har høyere flammepunkt enn kerosen.

6. Brennbart produkt i henhold til krav 1, karakterisert ved at det omfatter minst 5 vekt% ekspandert perlitt, 5-25 vekt% vann, 65-85 vekt% kerosen og opp til 1,-2 vekt% talk. -

7. Fremgangsmåte for fremstilling av et brennbart produkt i henhold til krav 1, som omfatter å blande en vandig emulsjon av brennbar, flytende, herdbar harpiks og emulgeringsmiddel og en katalysator for herding av harpiksen, og gi blandingen anledning til å størkne, karakterisert ved at den ekspanderte perlitt blandes med den vandige emulsjon før blanding med katalysatoren.

8. Anvendelse av et fyrstikk-antennbart produkt i henhold til hvilket som helst av kravene 1 til 7, intimt festet til et ikke-fyrstikk-antennbart, brennbart materiale i et sammensatt brennbart produkt.