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Title:
FLAMMABLE MASS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2001/016259
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a flammable mass, in particular, in the form of a fire-lighting aid, such as a barbecue-lighter, fire-lighter or oven-lighter. Said flammable mass consists of paraffin, containing inorganic particles which are dispersed in the paraffin in a homogenous manner. The particles can consist of silicic acid or silica. The flammable mass can also contain an additive to improve combustion, such as metallocene.

Inventors:
LAUDI BERND (DE)
FRICK THORSTEN (DE)
MATTHAEI MICHAEL (DE)
MORSCH MICHAEL (DE)
Application Number:
PCT/EP2000/008290
Publication Date:
March 08, 2001
Filing Date:
August 25, 2000
Export Citation:
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Assignee:
SCHUEMANN SASOL GMBH (DE)
LAUDI BERND (DE)
FRICK THORSTEN (DE)
MATTHAEI MICHAEL (DE)
MORSCH MICHAEL (DE)
International Classes:
C08K5/56; C08L91/08; C10L5/00; C10L11/04; C11C5/00; (IPC1-7): C10L11/04
Foreign References:
EP0015699A11980-09-17
GB2084183A1982-04-07
Other References:
DATABASE WPI Section Ch Week 199126, Derwent World Patents Index; Class H09, AN 1991-190648, XP002158708
DATABASE WPI Section Ch Week 199126, Derwent World Patents Index; Class H09, AN 1991-190645, XP002158709
Attorney, Agent or Firm:
Müller, Enno (Rieder & Partner Corneliusstrasse 45 Wuppertal, DE)
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Claims:
A N S P R U C H E
1. Brennbare Masse, insbesondere in Form einer Anzünd hilfe, wie Grillanzünder, Kaminanzünder oder Ofenanzün der bestehend aus Paraffin mit in dem Paraffin homogen verteilt angeordneten anorganischen Partikel.
2. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel aus Kieselsäure beste hen.
3. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Kieselsäure Fällungskieselsäure ist.
4. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Kieselsäure pyrogene Kieselsäu re ist.
5. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Kieselsäure hydrophil ist.
6. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Kieselsäure hydrophob ist.
7. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel aus Silika bestehen.
8. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß das Paraffin aus Gatsch gewonnenes Paraffin ist.
9. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß das Paraffin durch FischerTropsch Synthese gewonnenes Paraffin ist.
10. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß die brennbare Masse einen brennver bessernden Zusatz enthält.
11. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß der brennverbessernde Zusatz aus einem Metallocen besteht.
12. Brennbare Masse nach einem oder mehreren der vorher gehenden Ansprüche oder insbesondere danach, dadurch gekennzeichnet, daß das Metallocen ein Ferrocen ist.
Description:
Brennbare Masse Die Erfindung betrifft eine brennbare Masse. Derartige brennbare Massen sind bereits in verschiedenen Ausfüh- rungen bekannt. Es wird beispielsweise auf Spiritus, auch geleeartig modifizierten Spiritus verweisen. Dar- -aber hinaus auch auf brennbare Harzformulierungen, wie sie etwa unter dem Handelsnamen ESBIT bekannt sind.

Die Erfindung betrifft entsprechend insbesondere eine brennbare Masse in Gestalt einer Anzündhilfe, wie etwa einen Grillanzünder, einen Kaminanzünder oder einen Ofenanzünder. Darüber hinaus kann die brennbare Masse aber auch etwa für ein Fondue-Stövchen verwendet wer- den. Hierzu kann sie, wie die erwähnten geleeartig modifizierten Spiritusbrenner, in einem Gefäß, etwa einem Alu-Topf, aufgenommen sein. Der Topf kann in üblicher Weise aus einer Metallfolie, etwa einer Alumi- niumfolie oder dergleichen bestehen.

Bei einzelnen solcher bekannten brennbaren Massen ist beispielsweise der Brennwert nicht sonderlich hoch.

Auch wird bei gewissen solcher brennbaren Massen eine Toxizität als nachteilig empfunden. Etwa im Hinblick auf die Aufbewahrung im Haushalt.

Die Erfindung beschäftigt sich daher mit der Aufgabe, eine weitere, möglichst vorteilhafte brennbare Masse zur Verfügung zu stellen.

Diese Aufgabe ist beim Gegenstand des Anspruches 1 gelöst, der sich auf eine brennbare Masse aus Paraffin mit in dem Paraffin homogen verteilt angeordneten anor- ganischen Partikeln bezieht. Erfindungsgemäß ist er- kannt worden, daß eine feine Verteilung von anorgani-

schen Partikeln im Paraffin dieses flächenbrennbar macht. Es ist bekannt, zum Abbrennen von Paraffin, nämlich bei Kerzen, in dem Paraffin einen Docht anzuord- nen. Dieses hat sich als nicht mehr erforderlich heraus- gestellt, wenn, wie beschrieben, in dem Paraffin homo- gen verteilt anorganische Partikel angeordnet werden.

Insofern ist es sogar möglich, durch Konzentration der Partikel nur auf einem dochtartig dünnen, zentralen Bereich einer Kerze, einen üblichen Docht hierdurch zu ersetzen. In dieser Konkretisierung betrifft die Erfin- dung mithin auch eine so ausgebildete Kerze. Hinsicht- lich der Partikel sind verschiedene Möglichkeiten gege- ben. Es kann sich insbesondere um Kieselsäure-Partikel handeln, speziell um Silika. Die Größe der Partikel kann unterschiedlich sein. Bevorzugt ist jedoch eine Größe im Bereich von Bruchteilen von Millimeter, bis hin zu Nanometern. Dagegen kann die Größe nach oben auch bis in den Millimeterbereich hinein gewählt sein.

Konkret kann ein Bereich bspw (angesiedelt im unteren Teil des vorgenannten Spektrums) mit 7 x 10-3 bis 7 x 10-2 m angegeben werden. Um diesbezüglich die ange- strebte Masse zu erhalten (Paraffin-Charakter, zusammen- hängende Masse, keine Pulvercharakteristik) sollte das Gewichtsverhältnis von Paraffin zu Kieselsäure größer oder gleich als 80 (Paraffin) zu 20 (Kieselsäure) sein.

"Paraffin"ist hier stellvertretend für alle weiter unten genannten Varianten gewählt.

Hinsichtlich der Kieselsäure sind im Einzelnen sogenann- te Fällungskieselsäuren bevorzugt. Sie werden, wie bekannt, aus einer wässrigen Alkali-Silikat-Lösung mit Mineralsäuren hergestellt. Hieraus wird dann schließ- lich ein Kieselsäurepulver gewonnen. Weiter sind auch sogenannte pyrogene Kieselsäuren bevorzugt. Hier han- delt es sich um hochdisperse Kieselsäuren, die durch

Flammenhydrolyse hergestellt werden. Pyrogene Kieselsäu- ren besitzen eine nahezu porenfreie Oberfläche. Hieran sind deutlich weniger OH-Gruppen gebunden als bei Fäl- lungskieselsäuren.

Diese synthetischen Kieselsäuren sind in der Regel hydrophil und können in dieser Eigenschaft benutzt wer- den. Es können aber auch solche Kieselsäuren, die ggf. durch eine weitere Behandlung hydrophob eingestellt sind, verwendet werden.

Wesentlich ist, daß es sich bei der brennbaren Masse um eine solche mit Paraffin-Charakter handelt. In das auf flüssigen Zustand erwärmte Paraffin wird die Kieselsäu- re eingegeben, wobei sie in an sich bekannter Weise auch thixotropierend wirkt. Es ergibt sich ein geleear- tiger Zustand. Nach dem Abkuhlen weist die brennbare Masse hinsichtlich ihrer Beschaffenheit und ihrer äußer- lichen Eigenschaft einen paraffinartigen, kerzenmateri- alartigen Charakter auf. Kennzeichnend ist, daß beim Aufschmelzen der brennbaren Masse diese zunächst in einen geleeartigen Zustand übergeht, bzw. diesen durch- läuft.

Hinsichtlich des Paraffins bietet sich zunächst solches Paraffin an, aus dem üblicherweise Kerzen hergestellt werden. Also aus Gatsch, einem Erdölrückstandsprodukt, etwa durch Schwitzentölung gewonnenes Paraffin.

Darüber hinaus kann aber auch synthetisches Paraffin, wie es vermittels der Fischer-Tropsch-Synthese gewonnen wird, vorteilhaft sein. FT-Paraffine bestehende vornehm- lich nur aus Normal-Paraffinen. Mehr als 90 1 sind gewöhnlich N-Alkane. Der Rest sind Iso-Alkane. Die Kettenlänge liegt bei C 30 bis etwa C 100, teilweise

auch noch kleiner also etwa ab C18 bei einer Gradation (auch Erstarrungspunkt EP) von ca. 68°C bis ca. 105°C.

Zu den FT-Paraffinen allgemein wird auch beispielsweise auf die Literaturstelle A. Kühnle in Fette, Anstrichmit- tel, 1982, Seiten 156 bis 162 verwiesen.

Es ist natürlich auch möglich, eine Mischung aus übli- chem, aus Gatsch gewonnenem Paraffin mit FT-Paraffin einzusetzen.

Es kann sich auch um einen Stoff handeln, wie er in bezug auf durchsichtige, transparente Kerzenkörper bereits bekanntgeworden ist. Hierbei handelt es sich um eine Mischung aus Weißöl mit einem Copolymer. Etwa einem Diblock, Triblock, Radialblock oder Multiblock-Co- polymer. Insbesondere einem Polymer, das unter dem Handelsnamen"Kraton G"bekanntgeworden ist. Letzteres ist ein thermoplastisches Gummi. Ein solcher Kerzenkör- per ist auch in der Regel nicht fest, sondern hat eine geleeartige Struktur. Diesbezüglich wird insbesondere auch auf die WO 96/34077 und WO 97/08282 verwiesen. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschriften wird hiermit vollinhaltlich in die Offenbarung vorliegender Anmel- dung aufgenommen, auch zum Zwecke Merkmale dieser vorbe- kannten Anmeldungen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.

Bei Verwendung-ausschlieElich oder ganz überwiegend- eines Stoffes, wie er im vorstehenden Absatz beschrie- ben ist, ergibt sich natürlich für die brennbare Masse ein Charakter, wie er für diesen Stoff üblich ist, also nicht mehr in jeder Hinsicht dem üblichen Kerzen-und Paraffincharakter entsprechend. Gleiches gilt für den nachstehend beschriebenen, darüber hinaus noch modifi- zierten Ausgangsstoff.

Darüber hinaus kann es sich auch um einen Stoff han- deln, der neben dem bereits genannten Hydrocarbon-Öl, auch als Weißöl bezeichnet, synthetische Paraffine (die weiter oben bereits angesprochenen FT-Paraffine) ent- hält. Letztere bevorzugt in einer Kettenlänge von C18- C20. Diesbezüglich wird auch auf die PCT/EP98/07300 verwiesen und auch der Offenbarungsgehalt dieser Druck- schrift vollinhaltlich in vorliegende anmeldung aufge- nommen, auch zum Zwecke Merkmale der genannten Druck- schrift in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzu- nehmen.

Das genannte Paraffin bzw. die weiteren genannten Ker- zenmassen können mit unterschiedlichsten Schmelzpunkten eingesetzt werden. Es empfiehlt sich jedoch, solche Massen mit relativ hohen Schmelzpunkten einzusetzen, da dann beim Abbrennen die Feststruktur weitgehend erhal- ten bleibt.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung ist vorgesehen, daß das Paraffin einen den Brennvorgang verbessernden Zusatz enthält. Ein solcher Zusatz kann insbesondere ein Metallocen sein. Überraschend läßt sich hierdurch erreichen, daß der Brennvorgang stark rußvermindert bis hin zu fast rußfrei abläuft. Unter den Metallocenen wiederum ist besonders Ferrocen bevorzugt.

Die anorganischen Partikel können in dem Paraffin mit einem Massenanteil von 1 bis hin zu etwa 30 t enthalten sein. Der brennverbessernde Zusatz ist dagegen vorzugs- weise mit Anteilen von 10 bis hin zu 400 ppm, darüber hinaus auch bis hin zu 0,5 % Volumenprozent in der brennbaren Masse enthalten.

Die brennbare Masse kann als wachsartiger Block gefer- tigt werden. Sie kann aber auch in Pulverform zur Verfü- gung gestellt werden.

Die genannte homogene Verteilung der anorganischen Partikel in dem Paraffin ist bevorzugt dreidimensional vorgesehen. In Einzelfällen kann es aber auch ausrei- chend sein, lediglich eine obere Schicht mit den fein verteilten Partikeln zu versehen. Im Zuge des Brennvor- ganges werden diese selbst nicht verbrennenden Parti- keln dann absinken und so immer als in der brennenden Schicht erforderliche Partikel erhalten bleiben.

Es wurden Beispielversuche durchgeführt, einmal mit einer brennbaren Masse gemäß vorstehender Beschreibung und zum anderen mit einem üblichen Grillanzünder, der hauptsächlich aus organischen Bestandteilen (Holzfa- sern) mit Spuren von Silicium und Magnesium bestand.

Darüber hinaus auch Vergleichsversuche bezüglich eines handelsüblichen Grillanzünders bestehend aus einer wachsartigen Masse.

Bezüglich der brennbaren Masse gemäß vorstehender Be- schreibung handelt es sich um eine Masse auf Basis von üblichen, aus Gatsch gewonnenen Paraffin mit einem Schmelzpunkt bei ca. 52-54°C. Diesem Paraffin waren 8 % (Gewichtsprozent) Fällungskieselsäure-Teilchen einer Größe von 12 Nanometern mittlerer Größe zuge- mischt.

Hierbei ergab sich für die erfindungsgemäße Masse (Ein- waage 1,9143 g) eine deutlich höhere Brenndauer (näm- lich von 8,58 Min.) gegenüber dem handelsüblichen Grill- anzünder (Einwaage 1,7659 g, Brenndauer 4,4 Min.).

Von wesentlicher Bedeutung war jedoch, daß die sogenann- ten PAK-Werte [EPA 1 bis 16] (polycyclische, aromati- sche Kohlenwasserstoffe) bei der erfindungsgemäßen Mischung deutlich reduziert waren (37,9 mg/kg gegenüber 3.271 mg/kg).

Der Brennwert beider Proben war praktisch gleich.

Es wurde auch noch ein weiterer Versuch vorgenommen, bei welchem der erfindungsgemäßen Masse zusätzlich Ferrocen zugesetzt war (0,5 %). Hierbei ergab sich gegenüber der erfindungsgemäßen Masse eine deutliche verringerte Brenndauer (6,5 Min.) bei allerdings etwas erhöhten PAKs (179,7). Bei Verwendung des Ferrocen war auch der Stickstoffausstoß insgesamt am niedrigsten (9,63 mg/kg gegenüber 10,58 mg/kg der zunächst verwende- ten erfindungsgemäßen Masse und 13,68 mg/kg der bekann- ten Vergleichsmasse).

Die Chlor-und Schwefelwerte waren bei der zusätzlich mit Ferrocen versetzten erfindungsgemäßen Masse gegen- aber der Masse ohne Ferrocen leicht erhöht (Chlor 99,7 gegenüber 89,2 mg/kg ohne Ferrocen, Schwefel 43,1 gegen- über 35,0 mg/kg ohne Ferrocen), dagegen weiterhin deut- lich niedriger als bei der Vergleichsmasse (Chlor 96,1 mg/kg und Schwefel 239 mg/kg).

Der Vergleichsversuch mit dem Grillanzünder in Form einer handelsüblichen wachsartigen Masse ergab, dass auch diesbezüglich die PAK-Werte deutlich geringer waren (Vergleichsmasse : 97,2), soweit kein Brennverstär- kerzusatz wie Ferrocen verwendet wurde. Auch wurden die Chor-und Schwefelwerte merkbar bzw. deutlich unter- schritten (bei der Vergleichsmasse Chlor : 96,4 mg/kg und Schwefel 195,7 mg/kg). Dies auch im Vergleich zu

einer brennbaren Masse wie hier beschrieben unter Zu- satz von Ferrocen. Dagegen war die Brenndauer bei der im Handel befindlichen wachsartigen Masse vergleichbar mit der weiter oben bereits angegebenen Brenndauer für die Masse auf Basis organischer Bestandteile, nämlich 4,5 Minuten. Hinzu kommt aber auch, daß bei der bekann- ten Vergleichsmasse eine Nachglühzeit festzustellen war, nämlich von 5 Minuten, die bei der hier beschriebe- nen Masse praktisch nicht auftrat (Ausnahme bei Zusatz eines Brennverbessers, dort wurde 1 Minute Nachglühzeit festgestellt). Schließlich hatte die wachsartige Ver- gleichsmasse auch einen deutlich geringeren Brennwert, nämlich nur von 28.500 kJ/kg gegenüber 40.000 bis 41.500 kJ/kg bei den übrigen Proben (erfindungsgemäße und weitere Vergleichsprobe). Im Übrigen unterschieden sich die Proben gemaß der hier beschriebenen Massen von den Vergleichsproben noch deutlich im Hinblick auf den Verbrennungszustand. Dies ist natürlich zurückzuführen auf die Kieselsäurebestandteile. Spezifisch gesehen war der Verbrennungsrückstand bei den hier beschriebenen Proben etwa 2 bis 10 mal höher.

Alle offenbarten Merkmale sind erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird auch der Offenba- rungsinhalt der zugehörigen Prioritätsunterlagen (Ab- schrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezo- gen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen.