(57)【要約】透明な火炎とパラフィンろうそくよりも高い火炎温度を生じるろうそくが、ポリアラミド灯心とともにソルビトール、エタンジオールおよびグリセロールからなる燃料配合物から構成される。該ろうそくは宴会用および着色炎を生じさせるのに用いることができる。着色炎の場合には、着色剤灯心が、火炎内の着色剤の温度および滞留時間を最大にする火炎の部分に着色剤を送出する。燃焼時に着色剤灯心の遊離端が緩んで火炎の最高温度部分内にあるように、着色剤灯心を、成型機の周りにスパイラル状に巻き、ヒートセットし、さらに燃焼灯心と織り混ぜることができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ろうそくが
ａ）低い明度の火炎およびパラフィンの場合に得られるよりも高い火炎温度を生じることができる燃料
ｂ）燃焼灯心
ｃ）該火炎内の着色剤の温度および滞留時間を最大にする該火炎の部分に該着色剤を送出するために用いられる着色剤送出灯心からなる着色炎ろうそく。
【請求項２】
燃料が環境条件において固形状に成形可能な成分混合物からなり、その場合に該成分が
ａ）過半量のＣ−６ポリアルコール、そのエステルまたはステアレート
ｂ）半量未満のＣ−２ないしＣ−４ジオール
ｃ）および半量未満の可燃性可塑剤
であり、かつ該全成分が酸素、炭素および水素のみからなるろうそく。
【請求項３】
６０−８０％のソルビトールおよび／またはマンニトール、１０−２０％のエタンジオールおよび１０−２０％のグリセロールを含む請求項２記載のろうそく。
【請求項４】
該燃料による吸水を阻止するためにパラフィンで被覆される請求項２または３記載のろうそく。
【請求項５】
４００℃を上回る温度で分解し、１０００℃ないし１４００℃の範囲の温度で構造完全性を失わずに炭化する合成炭素系物質からなる請求項１または２記載のろうそく用の燃焼灯心。
【請求項６】
該物質がポリアラミド類から選ばれる請求項４記載の灯心。
【請求項７】
ａ）該燃焼灯心の周りにスパイラル状に巻かれた着色剤送出灯心
ｂ）該火炎内の該着色剤の温度および滞留時間を最大にする該火炎の部分に着色剤送出灯心が達するように、該火炎基部の熱で緩む物質からなる該着色剤送出灯心を含む請求項１記載のろうそく。
【請求項８】
ａ）４００℃を上回る温度で分解し、１０００℃ないし１４００℃の範囲の温度で構造完全性を失わずに炭化する合成炭素系物質からなる燃焼灯心
ｂ）該燃焼灯心の周囲にスパイラル状に巻かれた着色剤送出灯心
ｃ）該火炎内の該着色剤の温度及び滞留時間を最大にする該火炎の部分に着色剤送出灯心が達するように、該火炎基部の熱で緩む物質からなる該着色剤送出灯心を含む請求項８記載のろうそく用の燃焼灯心と着色剤灯心との組み合わせ。
【請求項９】
着色剤溶液に浸し、かつポリプロピレンまたはエチルセルロースを被覆したメタポリアラミドからなる請求項９記載の着色剤送出灯心。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は、ろうそく、とくにろうそくに用いられる燃料および灯心の改良、ならびに無煙の着色炎を生じる能力の改良に関する。
【発明の背景】
【０００２】
ろうそくは通常パラフィンワックスと木綿灯心を使用する。パラフィンは燃焼が不完全で、微粒子すなわちすすを生じるという欠点がある。火炎は概して黄色で火炎温度は通常調理または食品加温に十分な熱を与えるほど高くはない。これらの特徴がパラフィンろうそくを宴会用および着色炎製造用に不適当なものにしている。
【０００３】
宴会の場合に、通常アルコールが用いられるが、これは液体であって、こぼすと、安全性の問題を生じることがある。米国特許第５８５８０３１号はゲル化することもある水とアルコールの混合物を開示している。安全対策として火炎の見やすさをもたらすためにイソプロパノールを包含させている。キャンプのストーブ用にはヘキサミンが最上の加熱燃料と判明しているが、燃焼中に生じる窒素酸化物のために室内で用いるには不適当である。着色剤の添加によって着色炎を生じさせるには無色炎から始めるのが最もよい。
【０００４】
無色炎を生じることができる別の燃料が提案されており、米国特許第２５５１５７４号には主なろうそく本体としてマンニトール、ならびにマンニッタンモノステアレートおよびソルビタンモノステアレートを用いる実施例が挙げてある。
【０００５】
米国特許第４９９７５４７号は着色剤の添加可能なゲル化燃料を作るためにメチルアルコールとエチレングリコールとセルロースエステルを用いている。
無パラフィン燃料の場合の難点は高い火炎温度が木綿灯心に高い燃焼速度を生じさせ、したがって火炎を黄色にすることである。
【０００６】
着色炎を作る種々の提案があったけれども、広範にわたり採用されたものはなかった。
米国特許第３５８６４７３号はろうそく周縁部が火炎端部に触れるように着色剤をろうそく周縁部に含有させることを提案している。この構造は径の大きなろうそくの場合にはうまく作用しなかった。これは適用に制約があり、ろうそくが不均一に燃焼する場合には正確さを欠いて、支持ポリマーが好ましくない臭気及び有毒ガスを生じることが考えられる。
【０００７】
米国特許第４３８６９０４号は２種類の灯心の使用を提案している。着色灯心は火炎の下端に置かれ、燃焼灯心［木綿］と同一物質からなる。このろうそくの構造は着色剤との反応物を生じる燃料の場合には適当でなく、第２の灯心の存在によって火炎の形状がゆがめられ、かつ相対燃焼速度が制御しにくい。
【０００８】
本発明の目的は、高い火炎温度を維持し、同時に無色の火炎［必要ならば］ならびに低レベルのすすおよび有毒ガスを生じることができるろうそくを提供することにある。
【発明の簡単な説明】
【０００９】
この目的を達成するために、本発明は、燃料が環境温度において固形状に成形可能な成分混合物からなり、さらに該成分が
ａ）過半量のＣ−６ポリアルコールまたはそのエステル
ｂ）半量未満のＣ−２またはＣ−３ジオール
ｃ）かつ半量未満の可塑剤
であり、そして全成分が酸素、炭素及び水素のみからなるろうそくを提供する。
【００１０】
本発明は、幾分かは、ジオールおよび可塑剤の含量を変えることによって、火炎温度、火炎高さ、燃焼速度および火炎の透明度を変化させることができるという発見に基づいている。すすの生成および火炎の明度の原因となる不完全燃焼を避けるために、燃料成分に用いられる分子の炭素含量は５０％以下でなければならない。
【００１１】
マンニトールおよび、ソルビトールまたはマンニトールのエステル（たとえばステアレート）を用いることができるけれども、好ましいＣ−６ポリアルコールはソルビトールである。マンニトールはソルビトールよりも吸水率が低いという利点を有する。このものが燃料の主部分を構成し、その融点および低い火炎明度ならびに成形物に成形される能力のために選ばれる。さらに、これらの化合物は食品グレードの生成物として使用可能であるので、無毒かつ安全である。ポリアルコールはろうそく燃料の約６０ないし８０％を占める。
【００１２】
好ましいジオールはエタンジオール（エチレングリコール）であって、燃料の火炎高さ、火炎温度及び燃焼速度を調節するのに用いられる。エタンジオールは火炎温度を高め透明炎を生じて燃焼する。ジオールは燃料の最大２０％を占めることができる。ジオールの量は燃料の計画される用途によって決定される。加熱用途（たとえば、宴会およびキャンプのストーブ）の場合には、高い火炎温度が望ましく、ジオール含量を増大させる。適度の放出のために、ろうそくを室内およびテントのような密閉空間内で使用することができる。
【００１３】
可塑剤は、ジオールとポリアルコールを混合して安定で成形可能な組成物を作るのを容易ならしめるために用いられる。好ましい可塑剤はグリセロールである。可塑剤は燃料の最大２０％を占めることができる。通常グリセロール含有量はジオール含有量にポリアルコーを混合するように調整される。
【００１４】
燃料には、ろうそく本体を着色するための着色剤、香料、および殺虫剤のような生物学的に活性な分子を含むろうそくに用いられる任意の通常の助剤または添加剤が加えてあるであろう。ソルビトール／マンニトール系の溶解特性はパラフィンとは異なるので、パラフィンろうそくに用いられるすべての助剤が適当とは限らない。しかし食品着色剤のような食品に用いられる多くの助剤は本発明の燃料組成物用として適切である。望ましい場合には、火炎に明度を与えるためにパラフィンを添加することもできる。火炎の高さおよび明度を調節するためにエタノール及び高級アルコールを少量加えることができる。これらの添加剤は通常燃料の１０重量％未満を占める。
【００１５】
本発明の燃料組成物の利点はその水溶解度に由来する。燃焼しているろうそくからのテーブルクロスや衣服への燃料のこぼれは染みにもならず、容易に拭き取ることができる。その上、使い捨てろうそくは環境的に良性であって、ごみ処理場に捨てることができる。
【００１６】
別の態様では、本発明は約４００℃を上回る温度で分解し、１０００℃を上回る温度まで構造完全性を失わずに炭化する合成炭素系物質からなる灯心を有するろうそくを提供する。
【００１７】
木綿灯心は通常２５０℃で分解し、１０００℃未満で構造完全性を失う。ガラス繊維のような非炭素系灯心は消耗せず、いったん燃料が消費されると、ろうそく上部に完全に伸長する。
【００１８】
好ましい灯心材は前記の要求を満たす化合物の耐熱ポリマーから選ばれる。液晶ポリマーの部類の一員であるポリアミドがもっとも適切な部類のポリマーであり、とくにポリパラベンザミンテレフタルアミドまたはポリメタベンザミンテレフタルアミドが好ましい。これらのポリマーは通常ポリアラミドと呼ばれ、好ましい部類の１つはＫｅｖｌａｒRという商品名で市販されている。これらの灯心は宴会用ろうそくおよびまた装飾用ろうそくとして本発明の燃料とともに用いるのが最良である。ガラス繊維及び炭素繊維の灯心は比較的一定寸法のろうそくか、または燃焼中灯心放出物を制御する必要がある場合に使用することができる。
【００１９】
他の態様では、本発明は、ろうそくが
ａ）低い明度の火炎とパラフィンの場合に得られるよりも高い火炎温度を生じることができる燃料
ｂ）燃焼灯心
ｃ）火炎内の着色剤の温度及び滞留時間を最大にする火炎の部分に着色剤を送出するために用いられる着色剤送出灯心
からなる着色炎ろうそくを提供する。
【００２０】
本発明は、もっとも効果的である申し分のない火炎の色が火炎の高温部分内の火炎温度及び着色剤の滞留時間に依存するという認識を前提としている。先行特許に提案されているように、燃料に着色剤を混合することによっては、これは十分に達成させることができない。
【００２１】
送出灯心が火炎の最高温部分の下端に確実に達するように、送出灯心を、燃焼灯心から分離させてもよいし、または燃焼灯心と絡ませるか、もしくは燃焼灯心とともに成形してもよい。着色剤灯心を、着色剤物質の溶液で含浸させてもよいし、または着色剤溶液溜めに到達させてもよい。炭化デンプンは着色剤灯心として適切に機能している１つの物質である。灯心に吸収させることができる着色剤の量を最大にするために着色剤灯心として繊維性吸収材料を用いるのが好ましい。また着色剤灯心は木綿に比べて高い分解温度のみならず炭化状態における構造完全性を有する必要がある。さらにまた、繊維または織布もしくは不織布であるポリアラミドが前記性質を有する最適配合物をもたらすものとして好ましい。ＫｅｖｌａｒRという商品名で市販される表面処理したポリパラベンザミンテレフタルアミド（吸収性を改良）またはＮｏｍｅｘRという商品名で市販されるポリメタベンザミンテレフタルアミドが好ましい。
【００２２】
別の態様において本発明は、
ａ）燃焼灯心
ｂ）燃焼灯心の周りにスパイラル状に巻かれた着色剤送出灯心
ｃ）火炎内の着色剤の温度及び滞留時間を最大にする火炎の部分に着色剤送出灯心が達するように、火炎基部の熱で緩む物質からなる着色剤送出灯心
を含み、着色炎を生じて燃焼するろうそくを提供する。
【００２３】
着色剤灯心の成形において、燃焼灯心の周りに巻かれて火炎で緩むことができる物質が心材料すなわち吸収材料である必要はないが、２つの成分の１つがさらに燃焼灯心と同じ速度で燃焼し、かつその構造完全性を保持しさえすれば、該物質と組み合わせることができる。好ましくは４００℃を上回る温度で炭化する物質はさらにスパイル状にヒートセットすることもでき、ついで火炎で緩む。この物質は、吸収材料すなわち心材料を管内に通して着色剤を送出できるように、管状であることができる。好ましくは送出物質および火炎で緩むことができる物質は同一であって、吸収性ポリアラミド物質が好ましい。
【００２４】
着色剤灯心に用いられるポリアラミド物質はスパイラル状にヒートセットすることができ、さらにスパイラルの間に燃焼灯心を縫うように通すことができる。ヒートセット温度は８０℃ないし１２０℃の範囲にあって、火炎下部の外縁までスパイラル端が伸びることを緩和度が保証するように選択される。
【００２５】
健康上および職業上安全性の理由からリチウム、ストロンチウムおよび銅塩が好ましいけれども、着色剤物質は所望の色を生じ得る任意の公知の金属塩であることができる。該塩はカーボネート、ニトレート、ステアレート、アセテート、シトレート、ハリド、および有機金属化合物であることができ、クロリドが好ましい。
【発明の詳細説明】
【００２６】
図１に示すように宴会用ろうそくすなわち基本形は本発明の固体燃料でできたろうそく本体５を含む。燃焼灯心７はろうそくの本体５全体に及び、灯心７の上方に延びる火炎９の放射熱によってろうそく本体５の上面にできる熔融溜まり６の上方に突出する。
【００２７】
図２において１本以上の着色剤灯心８は火炎９の最高温部分１０中に燃焼灯心７と平行に延びる。これは着色剤の導入によって染まる部分１０である。本体５を形成する燃料が吸湿性であれば、本体５を保護するためにパラフィンのような疎水性物質の被覆１１を使用する。
【００２８】
図３には、図２のデザインの変形が示されており、この場合には燃焼灯心７の周りに着色剤灯心８Ａがスパイラル状に囲んでいる。灯心７が燃焼するにつれて、着色剤灯心８Ａが緩んで、その末端が火炎９の領域１０内にある。
【００２９】
着色剤灯心は図４に示すように形成され、この場合に灯心材料片１６が成形機１５に巻かれて、スパイラル状にヒートセットされる。成形機１５を取外し、燃焼灯心７を縫うように通して、図３に示すような結合体を得る。
燃料
本発明によって調製されるろうそくは通常ソルビトールが７５％、エタンジオールが１２．５％およびグリセロールが１２．５％の組成を有する。加熱用または着色炎用の特殊な燃料の１つはソルビトールを７５ｇ、エタンジオールを１５．４ｇ、グリセロールを１２．６ｇおよびポリプロピレンワックスを０．１ｇ含む。
【００３０】
該材料を熔融物として混合した後、型の中で結晶化させる。配合物の強力なせん断作用または核形成を促進する接種が燃料の急速な結晶化を助ける。成形は、溶融物を型に注入し、圧搾し、又は押出すことによって達成することができる。
【００３１】
燃料は吸湿性であって水分を吸収し、したがって水分吸収を阻止するためにパラフィンまたは類似のはっ水性被膜でろうそく本体を被覆する必要のあることが認められている。ろうそくには融点が４０−２００℃のパラフィンワックスをディッピング、ブラッシングまたはスプレーすることができる。いったんろうそくを使用すると、燃料が露出して、生じる吸水性がろうそくを一層再発火しにくいものにするので、この性質は、ろうそくが使い捨て用として販売可能なことを意味する。この特徴はろうそくを火の中で燃えにくくし、かつ子供の近くで安全なものにする。本発明のろうそくは、パラフィンが液状に溜まって燃焼するのと違って必要ならば水で容易に消すことができる。ろうそくを容易に再発火させる必要があれば、融点が４０−１００℃のパラフィンワックスを燃焼サイクルの終わりに熔融溜まりに加えて、灯心をパラフィンで飽和させ吸水性を制御することができる。吸湿性の少ない別の燃料はマンニトール、またはソルビトールとマンニトールの混合物を使用することである。
【００３２】
ろうそくは燃料に染料または着色剤を加えることによって着色することができ、さらに香料または香水を加えることもできる。防水材料またはパラフィン被覆を着色することもできる。パラフィンろうそくに通常用いられるほとんどの被覆を用いることができる。香水、殺虫剤、臭気防止剤、タバコ臭気抑止剤を加えることができる。これらの添加剤は通常１００−２００℃では安定であり、したがって燃料に加えることができる。
燃焼灯心
燃焼灯心はＫｅｖｌａｒR繊維で作る。吸い上げ作用を改良し、初期発火を容易にするために、灯心をソルビトールまたは実際のろうそく燃料で含浸させ、かつパラフィンで被覆して吸水を阻止させる。代替品は燃料の吸い上げ作用を妨げないポリエチレングリコールのような非水吸収性燃料スターターで灯心を含浸させることである。灯心は直径が約２ｍｍが好ましい。
【００３３】
ＫｅｖｌａｒR灯心は炭化して、灯心基部周囲のろうそく燃料から生じる熔融溜まり内に直立して安定状態を持続する。ろうそくは通常のマッチやガス炎を用い６００−１０００℃で着火させることができる。
【００３４】
これらのろうそくの燃焼速度は１時間当たり燃料が約５−７グラムで、灯心のデザインおよび燃料組成によって調整することができる。
このようにして作ったろうそくは発煙性燃料によるよごれの問題または液体燃料の安全性の問題なしに、宴会で用いることができる透明な高温炎を生じて燃焼することが認められている。ろうそくは国際室内空気品質基準に適合する。製造及び消費者の使用における他の重要な利点は、燃料が、廃棄物または漏出物を容易に洗い流すかまたは回収して、精製および再使用することができる水溶性でありかつ生分解性であるということである。
【００３５】
これらのろうそくは、火炎の高さ及び温度によって着色剤が火炎内で十分高い温度及び滞留時間を有することができるので、着色炎ろうそくとしても有用である。
着色剤送出
着色剤は着色剤溶液を含浸させたＮｏｍｅｘR紙片［不織布］のような一連のメタアラミド紙を用いて送出される。着色剤灯心の上端が火炎外面の火炎最高温部下端の周りに幾分円周状に広がるように、着色剤灯心を、湾曲し、燃焼灯心に接して位置する矩形片として切断することができる。代わりに、着色剤灯心端部が火炎外縁下部にとどまるように、ＮｏｍｅｘR紙をＫｅｖｌａｒR燃焼灯心とともにより合わせ、織り合わせまたは支えることができる。好ましい構造はワイヤマンドレルでメタポリアラミドをスパイラル状に巻き、それを約１００℃でヒートセットすることである。つぎにパラポリアラミド燃焼灯心をその間を縫うように進ませる。燃焼灯心に点火すると、メタポリアラミドのスパイラルは火炎基部近傍で緩み、着色剤を火炎の最高温端部に送出する。
【００３６】
燃料中への着色剤の漏洩を防ぐために着色剤灯心を被覆するのが好ましい。前記金属塩は燃料と反応するか、または水分を吸収することができ、したがって銅塩にはポリプロピレンもしくはエチルセルロースの被覆を用いるか、またはすべての着色剤にポリプロピレンワックスを用いることができる。被覆は予備成形フィルムまたは、より好ましくは壁厚が約５０ミクロンのポリプロピレンもしくはエチルセルロースの薄肉管であることができる。メタポリアラミドは
１）着色剤溶液中にシート状で浸せきし
２）適当な幅及び長さの灯心に切断し
３）ポリプロピレンまたはエチルセルロースの管内に入れ
４）マンドレルでスパイラル状に巻き
５）約１００℃でヒートセットし
６）さらに燃焼灯心をスパイラル内に入れる。
【００３７】
ポリアラミドの強度は無被覆灯心とほぼ同様に挙動する被覆着色剤灯心に勝る。
使用される好ましい着色剤は赤色の場合にはリチウムクロリド、青緑色の場合には銅（Ｉ）または銅（ＩＩ）クロリドである。しかしニトレート、ステアレート、有機金属化合物およびカルシウム、ストロンチウム、マグネシウム、アルミニウム、鉄、またはカリウム化合物のような他の化合物を用いることもできる。好ましい赤色炎はポリプロピレンで被覆したポリメタアラミド片上のリチウムクロリドの場合に生成する。
【００３８】
前記のことから本発明は、微粒子及び有毒ガスを減少させるように、安全であり、かつ優れた燃焼性を有するろうそく用の独特な燃料および灯心の構造体を提供することが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は本発明による宴会用のろうそくを示した説明図である。
【図２】図２は着色炎ろうそくの１つの態様を示した説明図である。
【図３】図３は着色炎ろうそくの別の態様を示した説明図である。
【図４】図４は本発明の着色剤灯心の成形法を示した説明図である。
【国際公開パンフレット】
2004530028.tif 000003
2004530028.tif 000004
2004530028.tif 000005
2004530028.tif 000006
2004530028.tif 000007
2004530028.tif 000008
2004530028.tif 000009
2004530028.tif 000010
2004530028.tif 000011
2004530028.tif 000012
2004530028.tif 000013
2004530028.tif 000014
2004530028.tif 000015
2004530028.tif 000016
【国際調査報告】
2004530028.tif 000017
2004530028.tif 000018
2004530028.tif 000019
2004530028.tif 000020
2004530028.tif 000021