【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は、バイオマスと油類とを主体としたク
リーム状の複合燃料に関するものである。
最近、植物体の微粉化物と油類を複合化したコ
ロイダル燃料(例えばLOM,WOM,CCOM等を
指す)の製造に関する文献が公開されている。こ
れらコロイダル燃料は主としてボイラー用燃料と
して開発されたもので、その粘度は高いものでも
5000cp程度で、容器を傾けると流れる。一方木
質などのバイオマスを圧縮固化させたオガライ
ト、ウデツクスは、その発熱量も低く、流体燃料
に比較すると使用上不便である。一般に、レジヤ
ー用燃料としてアルコールを用いた固型(カン入
り)燃料がある。この発熱量も4800Kcal/Kg前
後で、それほど熱量は高くないが携帯用燃料とし
て市販されている。然しカンの直径の大きさで火
災の大きさがほぼ決まつてしまうという不都合が
ある。
本発明は上記の事情に鑑みなされたものであり
クリーム状(ゲル化)燃料であつて、チユーブな
どに入れ、携帯用等として使用に便利な新しいタ
イプの燃料を供給することを第1の目的とするも
のである。
また本発明は、そのままの状態では流動するこ
となく、チユーブなどに入れて軽く押し出すと流
動する性質をもたせ、使用場所に合わせて必要量
の火災を押し出した量とそれを広げた面積により
任意に設定できる特殊燃料を提供することを第2
の目的とする。
また本発明は、チユーブなどの容器のふたを完
全にしめておくだけで、流出するような危険性を
まつたくなくし、安全性の高い携帯燃料を提供す
ることを第3の目的とする。
さらに本発明は、発熱量も比較的高く、任意に
熱量の設計が可能で、着火性もよく、少々の風で
炎が消えることも無く、消火には水をかけるか足
で踏みつけるか、不燃性の布をかぶせるかするだ
けでよく、一たん消火したら、再度マツチやライ
ターで着火させない限り自己発火することがない
クリーム状燃料を提供することを第4の目的とす
るものである。
本発明はこの目的のため、バイオマスと油類と
を分散安定剤を添加して混練し、クリーム状とし
たものである。すなわち本発明は、バイオマス資
源例えば低品質澱粉と灯油を限定された範囲内の
重量比で混合するときに、あらかじめ調整された
分散安定剤を設定量添加し、乳鉢状の混練機内で
数分間連続混練することによりクリーム状燃料を
得るものである。このクリーム状燃料はチユーブ
等の携帯容易な容器に充填すると使用に便利であ
る。
本発明の重要なポイントは次のとおりである。
(1) バイオマスの種類とその粒度および粒度分布
(2) 油類の種類
(3) バイオマスと油類の重量組成比
(4) 分散安定剤の組成およびその添加量
(5) クリーム状燃料中の全水分量
(6) 粘稠度調整のための無機微粉体の添加量
(7) チユーブの材質
本発明に使用できるバイオマスとしては、低品
質澱粉、水麦粉、その他食糧とならない炭水化
物、木粉、木材化学工業副生物、農産物加工工場
副生物、種子粉、更には熱処理炭化物などである
が、その粒度はあまり微粉化する必要はない。セ
ルロース繊維、紙の微細くずなどは、細長い形状
であれば数ミリメートルの長さであつてもさしつ
かえない。
油類としては軽質油が好ましく、主として灯油
を用いる。
分散安定剤としては高分子量で水にとけやすい
ものが望ましく、天然高分子体としてはアルギン
酸ソーダ、CMC(カルボキシメチルセルロー
ス)、カラギーナン、キトサンなどが、合成高分
子体としてはポリビニルアルコール(PVA)、ポ
リエチレングリコール(PEG)、ポリアクリル酸
ナトリウムなどが適する。なお有機系の天然合成
高分子体以外にも、無機質粉体で安定な粘稠剤と
なるセピオライトも分散安定剤として使用でき
る。セピオライトは、一般に繊維性をもつたケイ
酸マグネシウムで、市販品としてはエードプラス
P、またはSP(武田薬品工業株式会社の商品
名)などである。またこれらの天然高分子体と合
成高分子体とを混合して使用することもできる。
さらにこれらの高分子体の水溶液には、安価な界
面活性剤を添加するのが好ましく、この界面活性
剤としては市販の中性界面活性剤を高分子体に対
して、20〜30重量%加えた構造粘性型の水溶液を
用いるのが好ましい。
粘稠度調整剤としては無機質粉体のほとんどが
使用できる。数ミクロンの粉体から1ミリメート
ル程度の粒径をもつ軽石の粉砕物まで使用できる
が、二酸化チタン、炭酸マグネシウム、炭酸カル
シウム、タルク、けいそう土、赤泥などは使用し
やすい。
この他に燃焼をコントロールするための燃焼推
進剤の添加とか、クリーム状燃料に色をつけるた
めの着色剤の添加、着火性を向上させるための着
火剤の添加、炎色反応等により火炎に色をつける
ための物質の添加、さらには炎の安定性を保持さ
せる物質の添加等もあるが、これらは製品の用途
に応じて添加すればよい。
次に本発明のクリーム状複合燃料の製造方法を
詳細に説明する。バイオマスは50メツシユ以下の
ものをベースとし、水分を含んでいてもよい。こ
の粉砕されたバイオマスに灯油をほぼ等量以下加
えて混練機の中に入れる。この混合物全重量に対
し、高粘稠高分子体水溶液に中性の界面活性剤を
高分子体1部に対し0.3〜0.4部添加した分散安定
剤を2〜3重量%加えた後、更に無機質粉体を5
重量%以内加え、必要な場合には燃焼推進剤とか
燃料着色剤、着火補助剤、火炎着色剤、火炎安定
剤などを加えて混練機内で混練する。この時全体
の系で水分が25重量%以内となるように徐々に加
えて設定量とする。数分間混練するとクリーム状
の燃料が得られる。この燃料の発熱量は燃料組成
中のバイオマス量と灯油量の組成比に基づいて計
算によつて求めることができる。従つてあらかじ
め発熱量を設計して製造することが可能である。
得られたクリーム状燃料は金属等で製作されたチ
ユーブなどの容器に充填する。
なお、水分量は、原料(例えば澱粉)が吸着し
ている水分および分散安定剤中に含まれている水
分の合計が燃料中の全水分量に満たない場合は、
更に水を加えて、全水分量が15〜25重量%の範囲
となるように調整しながら混練する。また必要に
応じてカラフルな燃料を製造するためには、添加
無機質に着色済のものを用いてもよいし、染料を
僅少添加してもよい。
着火性を向上させるために、低沸点のリグロイ
ン(Ligroin)などを1重量%以下添加すること
もできる。
さらに燃焼性を推進させるために、ナフテツク
ス銅、あるいはナフテツクスマグネシウムを僅少
添加したり、金属粉例えばAl,Mg等を加えても
よい。これ等の表面はクリーム状燃料により均一
に包まれているので、自己分解や自己発火等を防
止でき、金属粉の燃料利用の一方法として本発明
は新しい用途を開拓するものでもある。
クリーム状燃料を詰める容器はその材質が金属
製または金属箔をラミネートしたものが適してい
る。
本発明によるクリーム状燃料は、次のような効
果を持つものである。第一にクリーム状であるの
で、固体、液体、気体燃料と異なり外力を加えな
い状態では一定の形状を保ち、軽い力を加えると
任意の形状に流動する。従つて取扱い易い。第二
にチユーブなどの容器に充填すれば携帯に便利で
あり、特にチユーブ容器を用いた場合は、チユー
ブの側面を軽く押すだけで必要量だけを任意の形
状で取り出し使用することができ便利である。第
三に発熱量が植物体燃料やアルコール系燃料より
も高く、また組成比で熱量のコントロールができ
るので、経済的な燃料となる。なお後記実施例で
は、その熱量を5865Kcal/Kgから7100Kcal/Kg
のものを示してある。
以上のことから、本発明の複合燃料は、レジヤ
ー用携帯燃料、炎害時の非常燃料、更には遭難時
の信号等への使用に適したものになる。
以下本発明の実施例を説明する。
実施例 1
食糧にならない低品質澱粉の水分9%を含んだ
ものを429gと灯油390g、更に二酸化チタン50g
を乳鉢状混練機に入れ、別の容機にキトサン1
部、α―オレフイン系、高級アルコール系、脂肪
酸系よりなる界面活性剤0.3部、水12.7部よりな
る高粘稠性水容液を作り、乳鉢の中にこの水溶液
を20g加えた後、乳鉢の中で1分間混練後、全体
の水分量が16%となるように111gの水を加えて
更に12分間混練すると高粘稠性のクリーム状複合
燃料が1Kgできる。この燃料はすこぶる安定性に
富み、3ケ月間放置後もクリーム状態に変化はな
かつた。
この燃料の発熱量を計算上求めると、
5850Kcal/Kgであるが、カロリーメーターで実
測すると5870Kcal/Kgあつた。
この白色クリーム状(ゲル化)燃料を、材質が
金属のチユーブに100gずつ詰めると、携帯用ク
リーム(ゲル状)複合燃料が10本できた。
本実施例の仕込量、組成、発熱量を表示すれば
第1表のとおりである。
The present invention relates to a cream-like composite fuel mainly composed of biomass and oil. Recently, literature has been published regarding the production of colloidal fuel (for example, LOM, WOM, CCOM, etc.), which is a composite of pulverized plant matter and oils. These colloidal fuels were mainly developed as fuel for boilers, and even though their viscosity is high,
It is about 5000 cp and flows when the container is tilted. On the other hand, ogalite and udex, which are compressed and solidified biomass such as wood, have a low calorific value and are inconvenient to use compared to fluid fuels. Generally, solid (canned) fuel using alcohol is available as a leisure fuel. The calorific value of this fuel is around 4,800Kcal/Kg, which is not very high, but it is commercially available as a portable fuel. However, there is the disadvantage that the size of the fire is almost determined by the diameter of the can. The present invention has been made in view of the above circumstances, and its primary purpose is to provide a new type of fuel that is a creamy (gelled) fuel that is convenient for use as a portable device by putting it in a tube or the like. That is. In addition, the present invention does not flow as it is, but when placed in a tube or the like and lightly pushed out, the present invention has the property of flowing. The second step is to provide a special fuel that can be configured.
The purpose of A third object of the present invention is to provide highly safe portable fuel that completely eliminates the risk of spillage by simply keeping the lid of a container such as a tube tightly closed. Furthermore, the present invention has a relatively high calorific value, allows for arbitrary design of the calorific value, has good ignitability, does not extinguish the flame with a little wind, and can be extinguished by pouring water or stepping on it with your foot. The fourth object of the present invention is to provide a creamy fuel that can be simply covered with a sticky cloth and, once extinguished, will not self-ignite unless it is ignited again with a torch or lighter. For this purpose, the present invention kneads biomass and oil with the addition of a dispersion stabilizer to form a cream. That is, in the present invention, when mixing biomass resources such as low-quality starch and kerosene at a weight ratio within a limited range, a pre-adjusted dispersion stabilizer is added in a set amount, and the mixture is continuously mixed for several minutes in a mortar-shaped kneader. A creamy fuel is obtained by kneading. This creamy fuel is convenient to use when filled into an easily portable container such as a tube. The important points of the present invention are as follows. (1) Type of biomass, its particle size and particle size distribution (2) Type of oil (3) Weight composition ratio of biomass and oil (4) Composition of dispersion stabilizer and its addition amount (5) Total water content (6) Addition amount of inorganic fine powder for consistency adjustment (7) Tube material Biomass that can be used in the present invention includes low-quality starch, water flour, other non-food carbohydrates, wood flour, These include wood chemical industry by-products, agricultural product processing factory by-products, seed powder, and even heat-treated charcoal, but the particle size does not need to be pulverized very much. Cellulose fibers, fine paper scraps, etc. may be elongated, even if they are several millimeters long. Light oil is preferable as the oil, and kerosene is mainly used. It is desirable that the dispersion stabilizer has a high molecular weight and is easily soluble in water. Examples of natural polymers include sodium alginate, CMC (carboxymethyl cellulose), carrageenan, and chitosan, and examples of synthetic polymers include polyvinyl alcohol (PVA) and polyethylene. Glycol (PEG), sodium polyacrylate, etc. are suitable. In addition to organic natural synthetic polymers, sepiolite, which is an inorganic powder and is a stable thickening agent, can also be used as a dispersion stabilizer. Sepiolite is generally a fibrous magnesium silicate, and commercially available products include Eidoplus P and SP (trade name of Takeda Pharmaceutical Company Limited). It is also possible to use a mixture of these natural polymers and synthetic polymers.
Furthermore, it is preferable to add an inexpensive surfactant to the aqueous solution of these polymers, and as this surfactant, 20 to 30% by weight of a commercially available neutral surfactant is added to the polymer. It is preferable to use a structurally viscous aqueous solution. Most inorganic powders can be used as the viscosity modifier. Powder of several microns to crushed pumice with a particle size of about 1 millimeter can be used, but titanium dioxide, magnesium carbonate, calcium carbonate, talc, diatomaceous earth, red mud, etc. are easy to use. In addition, the addition of combustion propellants to control combustion, the addition of colorants to color creamy fuel, the addition of ignition agents to improve ignitability, and the addition of flame color reactions, etc. There are also additions of substances to attach flames and substances to maintain flame stability, but these can be added depending on the intended use of the product. Next, the method for producing the creamy composite fuel of the present invention will be explained in detail. The biomass is based on less than 50 mesh units and may contain water. Kerosene is added to the pulverized biomass in an approximately equal amount and placed in a kneader. Based on the total weight of this mixture, 2 to 3% by weight of a dispersion stabilizer prepared by adding 0.3 to 0.4 parts of a neutral surfactant per 1 part of the polymer to a highly viscous polymer aqueous solution is added, and then an inorganic 5 powder
In addition, if necessary, a combustion propellant, fuel coloring agent, ignition aid, flame coloring agent, flame stabilizer, etc. are added and kneaded in a kneading machine. At this time, gradually add water to the set amount so that the water content in the entire system is within 25% by weight. After a few minutes of kneading, a creamy fuel is obtained. The calorific value of this fuel can be determined by calculation based on the composition ratio of the amount of biomass and the amount of kerosene in the fuel composition. Therefore, it is possible to design and manufacture the heat generation amount in advance.
The obtained creamy fuel is filled into a container such as a tube made of metal or the like. In addition, when the total amount of water adsorbed by raw materials (e.g. starch) and water contained in the dispersion stabilizer is less than the total amount of water in the fuel,
Further, water is added and kneaded while adjusting the total water content to be in the range of 15 to 25% by weight. Further, in order to produce colorful fuel as required, a colored fuel may be used as the added inorganic substance, or a small amount of dye may be added. In order to improve ignitability, 1% by weight or less of low boiling point ligroin or the like may be added. In order to further improve combustibility, a small amount of naphtex copper or naphtex magnesium may be added, or metal powder such as Al, Mg, etc. may be added. Since these surfaces are uniformly covered with creamy fuel, self-decomposition, self-ignition, etc. can be prevented, and the present invention also opens up new uses as a method of utilizing metal powder as fuel. The container for filling the creamy fuel is suitably made of metal or laminated with metal foil. The creamy fuel according to the present invention has the following effects. First, because it is cream-like, unlike solid, liquid, or gaseous fuels, it maintains a constant shape when no external force is applied to it, but it flows into any shape when a light force is applied. Therefore, it is easy to handle. Second, it is convenient to carry if filled in a container such as a tube, and especially when using a tube container, it is convenient because you can take out only the required amount and use it in any shape by simply pressing the side of the tube. be. Third, it has a higher calorific value than plant fuels or alcohol-based fuels, and the calorific value can be controlled by changing the composition ratio, making it an economical fuel. In the examples described later, the amount of heat is 5865Kcal/Kg to 7100Kcal/Kg.
The following are shown. From the above, the composite fuel of the present invention is suitable for use as a portable fuel for leisure use, an emergency fuel in times of fire damage, and furthermore as a signal in times of distress. Examples of the present invention will be described below. Example 1 429g of low-quality starch containing 9% moisture that cannot be used as food, 390g of kerosene, and 50g of titanium dioxide
into a mortar-like kneader, and add 1 chitosan into another container.
Prepare a highly viscous aqueous solution consisting of 0.3 parts of α-olefin-based, higher alcohol-based, and fatty acid-based surfactants and 12.7 parts of water, and add 20 g of this aqueous solution into a mortar. After kneading for 1 minute, 111 g of water is added so that the total water content is 16%, and kneading is continued for another 12 minutes to produce 1 kg of highly viscous creamy composite fuel. This fuel was extremely stable and remained creamy even after being left for three months. Calculating the calorific value of this fuel, we get
It is 5850Kcal/Kg, but when measured with a calorie meter, it was 5870Kcal/Kg. When 100g of this white cream (gel) fuel was packed into metal tubes, 10 bottles of portable cream (gel) composite fuel were made. Table 1 shows the amount of charge, composition, and calorific value of this example.
【表】
実施例 2
食糧として不向きな低品質澱粉の水分11.5重量
%を含んだものを384gと、灯油470g、更にけい
そう土30gを乳鉢状混練機に入れ、別の容器にア
ルギン酸ソーダ0.7部、α―オレフイン系、高級
アルコール系、脂肪酸系よりなる界面活性剤を
0.3部、水19部よりなる高粘稠性水溶液を作り、
乳鉢の中にこの水溶液を20g加え、更に全体の水
分量が15%となるように87gの水を加えてから乳
鉢内で13分間混練すると高粘稠性クリーム状複合
燃料が1Kgできる。この燃料は3ケ月放置しても
安定なクリーム状を保つている。発熱量を計算上
求めると、6706Kcal/Kgであるが、重測熱量は
6730Kcal/Kgであつた。
この白色クリーム状燃料を材質が金属のチユー
ブに200gずつ詰めると携帯用クリーム状複合燃
料が5本できた。
本実施例の仕込量および組成、発熱量を表示す
れば第2表のとおりである。[Table] Example 2 384 g of low-quality starch containing 11.5% water content that is unsuitable for food, 470 g of kerosene, and 30 g of diatomaceous earth were placed in a mortar-shaped kneader, and 0.7 parts of sodium alginate was placed in a separate container. , α-olefin-based, higher alcohol-based, and fatty acid-based surfactants.
Make a highly viscous aqueous solution consisting of 0.3 parts and 19 parts of water.
Add 20g of this aqueous solution to a mortar, add 87g of water so that the total water content is 15%, and knead in the mortar for 13 minutes to produce 1kg of highly viscous creamy composite fuel. This fuel remains stable and creamy even after being left for three months. Calculated calorific value is 6706Kcal/Kg, but the measured calorific value is
It was 6730Kcal/Kg. When 200g of this white creamy fuel was packed into metal tubes, five bottles of portable creamy composite fuel were made. Table 2 shows the amount of charge, composition, and calorific value of this example.
【表】
実施例 3
食糧として不向きの低品質小麦粉の水分9%を
含んだものを389gと、灯油490g、更に炭酸カル
シウム30gを乳鉢状混練機に入れ、別の容器に
CMC(カルボキシメチールセルロース)0.7部、
α―オレフイン系、高級アルコール系、脂肪酸系
よりなる界面活性剤0.3部、水39部よりなる高粘
稠性水溶液を作り、乳鉢の中にこの水溶液を40g
加え、更に全体の水分量が12%となるよう水を42
g加えてから乳鉢内で12分間混練すると、高粘稠
性クリーム状複合燃料が1Kgできる。
この燃料の発熱量を計算上求めると、
6987Kcal/Kgであるが、実測値は6995Kcal/Kg
であつた。
この白色クリーム状燃料を材質が金属のチユー
ブに250gずつ詰めると、携帯用クリーム状複合
燃料が4本できた。
本実施例の仕込量および組成、発熱量を表示す
れば第3表のとおりである。[Table] Example 3 Put 389 g of low-quality wheat flour unsuitable for food containing 9% moisture, 490 g of kerosene, and 30 g of calcium carbonate into a mortar-shaped kneading machine, and put them in a separate container.
CMC (carboxymethyl cellulose) 0.7 parts,
Prepare a highly viscous aqueous solution consisting of 0.3 parts of α-olefin-based, higher alcohol-based, and fatty acid-based surfactants and 39 parts of water, and place 40 g of this aqueous solution in a mortar.
In addition, add 42% water to make the total moisture content 12%.
After adding g and kneading in a mortar for 12 minutes, 1 kg of highly viscous creamy composite fuel can be obtained. Calculating the calorific value of this fuel, we get
6987Kcal/Kg, but the actual value is 6995Kcal/Kg
It was hot. When 250g of this white creamy fuel was packed into metal tubes, four bottles of portable creamy composite fuel were made. Table 3 shows the amount of charge, composition, and calorific value of this example.
【表】
実施例 4
長さが5mm以下の繊維状のものを含むセルロー
ス廃棄物の水分が7.2%含んだものを366g、灯油
480g、更に水酸化マグネシウム40gを乳鉢状混
練機に入れ、別の容器にCMCとPVA(高分子ポ
リビニールアルコール)の1:1混合物を0.8
部、α―オレフイン系、高級アルコール系、脂肪
酸系よりなる界面活性剤0.4部、水23.8部よりな
る高粘稠性水溶液を作り、乳鉢の中にこの水溶液
を25g加え、更に全体の水分が13.88%となるよ
うに89gの水を加えてから乳鉢内で12分間混練す
ると高粘稠性クリーム状複合燃料が1Kgできる。
この燃料の発熱量を計算上求めると7070Kcal/
Kgであるが実測値は7085Kcal/Kgであつた。
この白色クリーム状複合燃料を材質が金属であ
るチユーブに500gずつ詰めると携帯用クリーム
状複合燃料が2本できた。
本実施例の仕込量および組成、発熱量を表示す
れば第4表のとおりである。[Table] Example 4 366 g of cellulose waste containing 7.2% water content, including fibrous waste with a length of 5 mm or less, and kerosene
Put 480 g and 40 g of magnesium hydroxide into a mortar-like kneader, and add 0.8 g of a 1:1 mixture of CMC and PVA (high molecular weight polyvinyl alcohol) in a separate container.
Prepare a highly viscous aqueous solution consisting of 0.4 parts of α-olefin-based, higher alcohol-based, and fatty acid-based surfactants and 23.8 parts of water, add 25 g of this aqueous solution in a mortar, and further reduce the total water content to 13.88 parts. % of water and knead in a mortar for 12 minutes to produce 1 kg of highly viscous creamy composite fuel.
The calorific value of this fuel is calculated to be 7070Kcal/
Kg, but the actual value was 7085Kcal/Kg. When 500g of this white creamy composite fuel was packed into tubes made of metal, two portable creamy composite fuels were created. Table 4 shows the amount of charge, composition, and calorific value of this example.
【表】
実施例 5
50メツシユ以下に粉砕した含水率11%の針葉樹
木粉450gと灯油450g、更に乾燥粉砕した赤泥30
gを乳鉢状混練機に入れ、別容器にポリエチレン
グリコール(#6000)2部、α―オレフイン系、
高級アルコール系、脂肪酸系よりなる界面活性剤
0.4部、水27.6部よりなる高粘稠性水溶液を作
り、乳鉢の中にこの水溶液を30g加え、更に全体
の水分量が10.7%となるように水を77g加えてか
ら、乳鉢内で10分間混練すると、高粘稠性クリー
ム状複合燃料ができる。
この燃料の発熱量を計算上求めると、
6640Kcal/Kgであるが、実測値は6655Kcal/Kg
であつた。
この薄茶色クリーム状複合燃料を材質が金属の
チユーブに200gずつ詰めると、携帯用クリーム
状複合燃料が5本できた。
本実施例の仕込量、組成、発熱量を表示すれば
第5表のとおりである。[Table] Example 5 450 g of softwood powder with a moisture content of 11% crushed to 50 mesh or less, 450 g of kerosene, and 30 g of red mud dried and crushed.
g into a mortar-shaped kneader, and in a separate container, add 2 parts of polyethylene glycol (#6000), α-olefin type,
Surfactants made of higher alcohols and fatty acids
Make a highly viscous aqueous solution consisting of 0.4 parts and 27.6 parts of water, add 30g of this aqueous solution into a mortar, add 77g of water so that the total moisture content is 10.7%, and then boil in the mortar for 10 minutes. When kneaded, a highly viscous creamy composite fuel is produced. Calculating the calorific value of this fuel, we get
6640Kcal/Kg, but the actual value is 6655Kcal/Kg
It was hot. When 200g of this light brown creamy composite fuel was packed into metal tubes, five portable creamy composite fuels were made. Table 5 shows the amount of charge, composition, and calorific value of this example.
【表】【table】