Description.

[0001] La présente invention se rapporte à une composition combustible produisant une flamme de couleur. Une telle composition peut tre utilisée en particulier dans un dispositif d'éclairage du type à mèche immergée lorsqu'elle est liquide ou dans un dispositif du type bougie ou bougie-gel lorsqu'elle est solide.

[0002] Plus particulièrement, l'invention concerne une telle composition liquide ou solide pour utilisation dans un dispositif d'éclairage à usage décoratif, religieux ou autre, produisant une flamme colorée. Un dispositif d'éclairage comprenant un réservoir contenant un liquide combustible, une mèche partiellement immergée dans ledit liquide et éventuellement un porte mèche est connu depuis l'antiquité.

[0003] Plus récemment, afin de satisfaire des besoins d'ordre décoratif, religieux ou autre, on s'est attaché à produire des solutions combustibles qui fournissent, lors de leur combustion, une flamme colorée. De nombreux efforts en ce sens ont été livrés sans toutefois qu'un résultat totalement satisfaisant du point de vue de la combustion, de la sécurité, de l'économie, de la conservation (stabilité) et/ou de la coloration n'ait été obtenu. Pour s'en convaincre, il suffit d'observer le marché qui ne dispose pas encore de telles solutions combustibles liquides ou solides ni de dispositifs d'éclairage satisfaisants.

[0004] La demanderesse s'est donc attachée à mettre au point une composition combustible pour un dispositif d'éclairage du type précité comprenant une composition combustible produisant une flamme de couleur lors de sa combustion. Elle a plus particulièrement cherché, dans un but décoratif, de telles compositions qui sont incolores ou faiblement colorées en l'absence de combustion.

[0005] Une composition combustible produisant une flamme de couleur par oxydo-ionisation thermique doit comprendre au moins un composant combustible et un composant colorigène. Si cette composition doit se présenter sous la forme d'un liquide, il est conventionnel d'utiliser comme composant combustible des alcools primaires ou secondaires, des polyols ou autres molécules oxygénées possédant un nombre restreint d'atome de carbone (voir à ce sujet le brevet US 3.726. 731). La combustion du mélange s'effectue en deux temps : le composant combustible liquide passe d'abord en phase gazeuse sous l'effet de la chaleur dégagée, puis les gaz ainsi obtenus se combinent avec l'oxygène atmosphérique et entrent en combustion. La chaleur dégagée par ladite combustion a pour effet, d'une part de permettre la vaporisation d'une quantité supplémentaire de composant combustible alimentant ainsi la flamme et, d'autre part, d'ioniser le composant colorigène.

[0006] Dans le cas d'une composition liquide, il est également essentiel que le composant colorigène soit réparti dans le composant combustible de manière homogène en sorte que la coloration de la flamme soit constante durant la combustion de toute la composition. En général toutefois, les agents colorigènes se présentent sous forme de solides peu solubles dans les liquides constituant le composant combustible. On a bien suggéré de former une suspension, une émulsion

ou autre, mais jamais, l'homogénéité idéale n'a été observée.

[0007] D'autres facteurs pris en compte pour l'élaboration des compositions conformes à la présente invention sont les suivants : le mélange doit tre suffisamment inflammable (point d'éclair suffisamment bas) tout en respectant les limites imposées par la sécurité. Les normes de sécurités imposent en effet un point d'éclair qui ne peut tre inférieur à 55°C. En outre, pour des raisons de conservation et de sécurité, le mélange ne doit pas tre trop volatil (pression de vapeur saturante faible à température ambiante). De plus, il doit avoir une bonne capacité de diffusion dans la mèche en sorte que celle-ci ne soit pas consommée trop rapidement. Enfin, le mélange ne peut comprendre de substances considérées comme toxiques ou étant classées comme telles par la communauté européenne telles que le méthanol en quantité supérieure ou égale à 10% en poids, voir mme nocives, comme l'éthylène glycol en quantité supérieure ou égale à 25% en poids.

[0008] L'état de la technique renseigne déjà quelques tentatives d'utilisation de propylène glycol en combinaison avec de l'eau (voir par exemple le brevet CH-A-449 555 ou la demande de brevet français FR-A-2 727 688). Aucun résultats favorable n'a été observé avec les compositions décrites dans ces documents lorsqu'on utilise le propylène glycol. Les compositions divulguées provoquent en effet assez rapidement l'étouffement de la flamme. On a également proposé (USP- A-3 107 511) d'adjoindre du propylène glycol à des compositions à base d'alcools polymérisés. De telles compositions soit ne brûlent pas, soit s'enflamment extrmement difficilement et donnent une flamme qui crépitent. Ces résultats peu encourageants ont dissuadé l'homme de l'art de poursuivre dans cette voie.

[0009] Pour répondre aux contraintes exposées ci-avant, les inventeurs ont déterminé que la composition devait contenir les constituants suivants dans des proportions pondérales assez précises qu'il n'était pas possible de prévoir au vu de l'état de la technique : de 78 à 98 % en poids d'un mélange de propylène glycol et d'eau comprenant de 2, 5 à 12 % en poids d'eau ; - jusqu'à 9 % en poids de butanol ; - jusqu'à 4 % en poids d'un agent colorigène choisi parmi les sels de sodium et/ou de lithium des acides formique et acétique ; et - jusqu'à 9 % en poids d'acide borique en tant qu'agent colorigène avec la réserve qu'au moins un des deux agents colorigènes est présent.

[0010] D'autres additifs visant à changer les propriétés rhéologiques du mélanges peuvent bien évidemment tre ajoutés pour autant que les proportions indiquées ci-avant sont respectées. Par exemple, on peut ajouter une huile (par exemple, on peut ajouter une huile de type huile de bio- masse) ou de la paraffine afin de fournir une composition huileuse (pour utilisation dans une lampe à huile par exemple). Afin de fournir une composition solide (pour utilisation en tant que bougie par exemple), on peut durcir la composition au moyen d'une composition d'un copolymère bloc de type SBS (styrène-butadiène-styrène) et d'un isocyanate mis en oeuvre à raison de 1 à 5 % en poids.

On pourrait également gélifier ces compositions par exemple au moyen d'une composition d'un copolymère tribloc de type SE/BS (styrène-éthylène/butylène-styrène) et d'un isocyanate pour

obtenir un gel de type"élastomère"ou au moyen d'un carbopol pour un gel classique.

[0011] L'utilisation du propylène glycol dans des compositions combustibles a déjà été mentionnée dans l'état de la technique comme par exemple dans le brevet US 3.790. 332, mais, en raison de son hygroscopie très élevée a été rejetée. A ce jour, on ne trouve pas sur le marché de compositions comprenant du propylène glycol.

[0012] D'une manière surprenante, la demanderesse a pu mettre en évidence que cette hygroscopie élevée du propylène glycol ne constituait pas un problème et pouvait, au contraire et pour autant que la composition comprenne certains constituants particuliers dans des rapports pondéraux bien précis, contribuer à améliorer les propriétés de la composition.

[0013] L'eau présente dans la composition combustible liquide selon l'invention a pour effet principal d'abaisser la température de combustion. Les inventeurs ont remarqué que ceci n'est pas un inconvénient si certains constituants particuliers sont présents dans des rapports pondéraux bien précis. Cette eau peut tre déjà présente dans le propylène glycol en sorte qu'il n'est nullement nécessaire de recourir à l'achat de produit anhydre particulièrement cher. L'eau peut également provenir, pour tout ou partie, de l'eau d'hydratation de l'agent colorigène. Enfin, on peut également rajouter directement de l'eau à la composition. Dès lors que la composition comprend de l'eau en quantité relativement importante et bien déterminée dès sa préparation, on ne court plus le risque de voir la composition changer du fait de l'hygroscopie de l'un de ses constituants et les compositions selon l'invention présentent une stabilité exceptionnelle par rapport aux compositions connues.

[0014] Les agents colorigènes selon l'invention sont les sels de sodium et/ou de lithium des acides formique et acétique (seuls ou en mélange) et l'acide borique. La quantité et la nature de l'agent mise en oeuvre dépendra de la couleur que l'on désire conférer à la flamme.

[0015] Les formulations liquides 1 à 6 conformes à l'invention et 7 à 10 fournies à titre de comparaison ont été testées. Les compositions testées sont reprises à la table 1.

Table I Exemples 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 Constituant (% en poids) Propylène glycol 85. 0 89. 0 85. 0 76. 0 76. 0 76. 0 17. 0 17. 0 Diéthylène glycol 80. 0 80. 0 Eau 10. 0 4. 0 10. 0 5. 0 3. 0 5. 0 18. 0 18. 0 17. 0 17. 0 Paraffine 15. 0 15. 0 15. 0 Emulsifiant 3. 0 3. 0 3. 0 1-propanol 63. 5 63. 5 1-butanol 4. 0 4. 0 4. 0 Chlorure de lithium 2. 0 Acétate de lithium 0. 5 0. 5 2. 0 2. 5 Carbonate de lithium 0. 4 Formiate de lithium 0. 5 0. 5 0. 5 0. 5 Acétate de sodium 0. 5 0. 5 Acide citrique 2. 1 Acide borique 3. 0 3. 0 Total 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0 100. 0

[0016] Les compositions des exemples 1 à 6 sont liquides et fournissent un résultat correspondant parfaitement aux attentes exprimées ci-avant : la flamme observée ne s'étouffe pas et est bien soutenue ; la couleur est bien visible et reste constante ; enfin, la mèche n'est quasiment pas consumée. On notera que les points d'éclairs de ces compositions sont tous compris entre 72 et 82°C et que celles-ci ne comprennent aucun produit toxique. Dès lors, ces compositions sont parfaitement acceptables d'un point de vue commercial. Les compositions des exemples 1 et 4 brûlent avec une couleur rouge, celles des exemples 2 et 5 avec une couleur verte et celles des exemples 3 et 6 avec une couleur orange.

[0017] La composition 7 brûle avec une flamme rouge, mais s'étouffe très rapidement en crépitant violemment. De mme la composition 8 s'étouffe assez rapidement et produit de la fumée. On soupçonne que les quantités d'eau importantes mises en oeuvre dans ces compositions sont responsables de ces phénomènes. La composition 9 n'a mme pas pu tre enflammée. La composition 10 prend extrmement difficilement et crépite violemment. On observe une flamme de couleur rouge très instable.

[0018] Exemple 11 La composition de l'exemple 2 a été gélifiée en élastomère en y incorporant 3% en poids d'un copolymère bloc de type SE/BS greffé avec environ 2% en poids d'anhydride maléique. La solution obtenue est thermo-réversible et présente une viscosité P d'environ 1000 cPs à température

ambiante. Le gel ainsi obtenu brûle avec une flamme de couleur verte. La flamme observée ne s'étouffe pas, est bien soutenue ; la couleur est bien visible et reste constante. On n'observe pas de fumées.

[0019] Exemple 12 La composition de l'exemple 5 a été gélifiée en élastomère en y incorporant 2,5 % en poids d'une composition d'un copolymère tribloc de type SE/BS et d'un iosocyanate. La solution obtenue présente une viscosité il d'environ 1000 cPs à température ambiante. Le gel ainsi obtenu est thermo-réversible et brûle avec une flamme de couleur verte. La flamme observée ne s'étouffe pas, est bien soutenue ; la couleur est bien visible et reste constante. On n'observe pas de fumées.

[0020] Exemple 13 La composition de l'exemple 4 a été mélangée à de l'huile de bio-masse à raison de 10 parts (en poids) de la composition selon l'invention pour 90 parts (en poids) d'huile. Le mélange ainsi obtenu a été versé dans une lampe à huile et a brûlé avec une flamme de couleur rouge. La flamme observée ne s'étouffe pas, est bien soutenue. Dans le cadre de cet exemple, on peut encore améliorer la visibilité de la flamme en saturant le mélange d'acétate de lithium (ajout d'environ 1 % en poids).

[0021] Exemple 14 La composition de l'exemple 6 a été durcie en y incorporant 1 % en poids d'un copolymère bloc SBS. La composition obtenue est pâteuse et peut tre mise en forme de façon à réaliser une bougie en y incorporant une mèche appropriée. La bougie ainsi préparée brûlé avec une flamme de couleur orange. La flamme observée ne s'étouffe pas, est bien soutenue.