Solid alcohol fuel with hydration inhibiting coating US4971597.pdf

8/17/2019 Solid alcohol fuel with hydration inhibiting coating US4971597.pdf

1/5

O

United States

Patent

[ 1 9 ] [ 1 1 ] P a t e n t N u m b e r : 4 , 9 7 1 , 5 9 7

G a r t n e r [ 4 5 ] D a t e o f P a t e n t : N o v . 2 0 , 1 9 9 0

[ 5 4 ] SOLID

ALCOHOL

FUEL WITH P r i m a r y Examiner-Peter A .

N e l s o n

HYDRATION NHIBITING COATING A t t o r n e y , A g e n t , o r F i r m - — L e i t n e r , Greene &

[ 7 5 ]

I n v e n t o r : S c o t t G a r t n e r ,

B a l t i m o r e ,

Md.

c h n s t e n s e n

[ 7 3 ] A s s i g n e e : RA n v e s t m e n t C o r p o r a t i o n , [ 5 7 ] ABSTRACT

B a l t i m o r e , Md . There

s

d i s c l o s e d a

p r o c e s s

f o r making a s o l i d a l c o h o l

[ 2 1 ] A P P L N o d 2 8 1 , 6 7 2 f u e l

w h i c h

c o m p r i s e s : ( 1 ) ‘ f o r m i n g a q u e o u s

s l u r r y

o f

a n

alcohol

w1th

a c e l l u l o s 1 c

derivative having a

hydra

[ 2 2 ]

F 1 1 e d = D e c - 9 , 1 9 8 8 t i O I l i n h i b i t i n g

c o a t i n g a n d

( 2 ) t h e n a d d i n g a n e f f e c t i v e

[ 5 1 ] I n t . C l . 5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . C10L 7/00 amount S u f f i c i e n t t o i n c r e a s e

t h e

PH e v e l above

8 ' o f

a

[ 5 2 ]

US. l .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. 44/267; 44/313

c a u s t i c m a t e r i a l 5 ° a s t o a f f e c t

hydration and

s o l i d i ? c a

[ s s ] F i e l d o f

Search

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 . 4 / 7 . 1 ,

7 . 6 , 7 . 4 , 7 . 7

t i o n -

The

p r e f e r r e d

a l c o h o l s a r e

e t h a n o l

and methanol,

[ 5 6 ] R e f e r e n c e s

C i t e d h ow e ve r a l c o h o l s

having from

one carbon

t o

t e n

c a r

bon

a t o m s m a y

be

u s e d . The

a u s t i c m a t e r i a l i s p r e f e r a

U . S . PATENT DOCUMENTS b l y

s o d i u m

h y d r o x i d e o r p o t a s s i u m h y d r o x i d e .

The

2 , 6 1 3 , 1 4 2 1 0 / 1 9 5 2

wiczer

_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 4 4 / 7 4 c e l l u l o s i c

d e r i v a t i v e

i s t y p i c a l l y

a c e l l u l o s e ether

such a s

2 , 8 3 8 , 3 8 4 6 / 1 9 5 8 S l o a n e t 3 1 4 4 / 7 4

h y d r o x y p r o p y l

m e t h y l c e l l u l o s e .

The

h y d r a t i o n

i n h i b i t

3 , 0 7 2 , 4 6 7

1 / 1 9 6 3

Wiczer

. . . . . . . . . . . . . . . . .

4 4 / 7 . 4

ing coating

o n

the

c e l l u l o s i c

d e r i v a t i v e

i s

an

a c i d

coat

Q i l d ? e t h e t

a 1 -

i n g o r a

g l y o x y l a t e d

s u r f a c e . The

c o m p o s i t i o n

f u r t h e r

3 ’ 8 2 4 ’ 0 8 5

7 / 1 9 7 4

T e a :

4 4 / 7 ' 4 c o i l l t a i n s a s m o k e

s u p p r e s s a n t s u c h a s a l u m i n i u m

o x i d e

_ _

. . . . ..

. tri

ydmte

3,964,880 6 /1 976 S 1 e g r 1 s t

. . . . . . . . . . . . . . 44/7.4

4 , 1 4 1 , 7 6 6 2/1979 C a me ron

e t

a l .

. . 149/2

4 , 5 7 5 , 3 7 9 3 / 1 9 8 6

Browning . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 4 / 7 . 4 -

38 Claims, N0 Drawings


2/5

4 , 9 7 1 , 5 9 7

1

SOLID

ALCOHOL

FUEL WITH

HYDRATION

INHIBITING COATING

TECHNICAL

FIELD

OF

THE

INVENTION

T h i s

i n v e n t i o n

r e l a t e s

t o

methods

o f

making

s o l i d

a l c o h o l

f u e l s

which p r o c e s s u s e s a c e l l u l o s e d e r i v a t i v e

h a v i n g a

h y d r a t i o n i n h i b i t i n g

c o a t i n g . T h i s i n v e n t i o n

f u r t h e r

r e l a t e s

t o improv ed methods o f

making

s o l i d

a l c o h o l f u e l s which a l l o w s f o r i n - s i t u

p r o d u c t i o n .

An

o t h e r a s p e c t o f t h e i n v e n t i o n r e l a t e s t o

s o l i d

a l c o h o l

f u e l

c o m p o s i t i o n s

which i n c o r p o r a t e a

c e l l u l o s e d e r i v a t i v e

h a v i n g a h y d r a t i o n

i n h i b i t i n g

c o a t i n g

d u r i n g t h e p r o

c e s s i n g . A u r t h e r a s p e c t o f t h e i n v e n t i o n a r e s o l i d a l c o

h o l

f u e l s

which

do n o t produce any s o o t

upon b u r n i n g

and

t h e r e f o r e ha ve m o r e appeal t o t h e consumer.

The

p r e s e n t i n v e n t i o n

f u r t h e r

r e l a t e s

t o

i n - s i t u f o r m a t i o n of

s o l i d a l c o h o l

f u e l s .

BACKGROUND OF THE INVENTION

The p r e s e n t i n v e n t i o n

r e l a t e s

g e n e r a l l y

t o c o m b u s t i

b l e f u e l c o m p o s i t i o n s and i s

p a r t i c u l a r l y

d i r e c t e d t o a

f u e l


i n t h e

form

o f a s o l i d g e l f o r u s e i n

h e a t i n g c h a ? n g

d i s h e s a n d t h e l i k e , a s ? a r e s , a n d f o r

d e c o r a t i v e l i g h t i n g

p u r p o s e s .

A w e l l - k n o w n , c o m m e r c i a l l y a v a i l a b l e g e l

f u e l

w i d e l y u s e d t o d a y

i s

b a s e d

on a lower

m o l e c u l a r weight

a l c o h o l

s u c h

a s e t h a n o l

o r

methanol

g e l l e d by s p e c i a l ,

p r o p r i e t a r y

t e c h n i q u e s

w i t h ,

e . g . ,

n i t r o c e l l u l o s e . W h i l e

m a t e r i a l s o f t h i s t y p e h a v e e n j o y e d

c o n s i d e r a b l e

c o m

m e r c i a l

s u c c e s s ,

t h e r e i s

r o o m f o r improvement over

t h e m . One

o b v i o u s

s h o r t c o m i n g

o f

t h e

p r i o r c a u s t i c i s

t h a t

t h e y

e x h i b i t s y n e r e s i s upon s t a n d i n g f o r a n

e x

t e n d e d p e r i o d o f

t i m e .

T h u s ,

a

f r e s h l y

o p e n e d

c a n o f

g e l l e d

f u e l

m ay

o n t a i n a l a y e r

o f

f r e e l i q u i d

a l c o h o l

on

i t s

s u r f a c e which

m u s t b e

d i s c a r d e d p r i o r t o

i g n i t i n g

t h e

f u e l o r a h a z a r d o u s

? a r e - u p

w i l l b e e x p e r i e n c e d .

OBJECTS

AND

SUMMARY OF THE

INVENTION

A c c o r d i n g l y , i t

i s

a n o b j e c t o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n

t o

p r o v i d e

a n i m p r o v e d f u e l f o r

h e a t i n g

a n d

c o o k i n g .

I t i s a n o t h e r

o b j e c t

o f t h e


t o p r o

v i d e

a

c o m b u s t i b l e f u e l

g e l p a r t i c u l a r l y

a d a p t e d f o r

h e a t i n g

c h a f ? n g d i s h e s .

I t i s a f u r t h e r o b j e c t o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n t o

p r o

v i d e a c o m b u s t i b l e f u e l p a r t i c u l a r l y

a d a p t e d

f o r

u s e

i n

cooking which h a s a

c o n t r o l l a b l e

burn

r a t e , and a wide

r a n g e o f

?ame

c h a r a c t e r i s t i c s .

Y e t a n o t h e r

o b j e c t o f t h e


i s

t o p r o

v i d e a c o m b u s t i b l e f u e l

which

o f f e r s minimal noxious

combustion b y - p r o d u c t s and p r o d u c e s no s o o t and

a s h e s .

A u r t h e r o b j e c t o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s t o p r o v i d e

a

low

c o s t ,

c o n v e n i e n t l y p a c k a g e d

a n d s a f e

f u e l g e l .

A

t i l l f u r t h e r

o b j e c t o f

t h e

p r e s e n t

i n v e n t i o n

i s

t o

p r o v i d e a c o m b u s t i b l e f u e l i n

s t a b l e

g e l form which

p r o v i d e s i n c r e a s e d

s a f e t y

i n s t o r a g e ,

h a n d l i n g

a n d

u s e .

Another o b j e c t

o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s t o p r o v i d e

a

h i g h a l c o h o l

c o n t e n t

c o m b u s t i b l e f u e l i n

a

s t a b l e

g e l

f o r m .

I t i s a

f u r t h e r

o b j e c t o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n t o pro

v i d e

a

f u e l


adopted

f o r

i n d o o r

u s e

which

produces n e i t h e r a s h e s nor smoke

and

i s

economical

t o

use.

The

p r e s e n t

i n v e n t i o n c o n t e m p l a t e s

a

c o m b u s t i b l e

f u e l comprised o f a l c o h o l ,

w a t e r

and

a

c e l l u l o s e

d e r i v a

t i v e

h a v i n g a h y d r a t i o n i n h i b i t i n g c o a t i n g which

s

e a s

2 5

4 5

5 0

6 5

2

i l y c o n v e r t e d

t o

g e l

f o r m .

The r e s e n t i n v e n t i o n

f u r t h e r

c o n t e m p l a t e s

a

p r o c e s s

f o r making a s o l i d

a l c o h o l

f u e l

which c o m p r i s e s m i x i n g a n a l c o h o l

s o l u t i o n

w i t h a

c e l l u l o s e d e r i v a t i v e h a v i n g a h y d r a t i o n i n h i b i t i n g

c o a t

i n g

s o

a s

t o

form

a

s l u r r y and then adding an e f f e c t i v e

amount s u f ? c i e n t t o i n c r e a s e t h e pH e v e l above

8 , o f

a

c a u s t i c m a t e r i a l s o

a s

t o e f f e c t h y d r a t i o n

and

s o l i d i f i c a

t i o n . V a r i o u s c a r b o n

a l c o h o l s

c o n t a i n i n g one c a r b o n t o

t h e c a r b o n a t o m s , and c o m b i n a t i o n s t h e r e o f ,

m a y be

employed t o

p r o v i d e a d e s i r e d

?ame c h a r a c t e r i s t i c .

V a r i o u s

s a l t s m a y be added t o

s i m i l a r l y

c o n t r o l ?ame

c o l o r .

I n

a p r e f e r r e d e m b o d i m e n t , a h y d r o x y p r o p y l

m e t h y l c e l l u l o s e h a v i n g a h y d r a t i o n i n h i b i t i n g c o a t i n g

such a s

an a c i d c o a t i n g

o r a

g l y o x y l a t e d s u r f a c e i s

u t i

l i z e d t o

provide

a low

c o s t ?a m m a b le f u e l which i s

s t a b l e

and c o n v e n i e n t l y

p a c k a g e d ,

s t o r e d

a n d

h a n d l e d .

The p r e s e n t i n v e n t i o n f u r t h e r c o n t e m p l a t e s

a

s o l i d

a l c o h o l f u e l c o m p r i s i n g : ( 1 )

a n

a l c o h o l , ( 2 )

a

c e l l u l o s i c

d e r i v a t i v e

h a v i n g a h y d r a t i o n

i n h i b i t i n g c o a t i n g ;

( 3 ) a

c a u s t i c

m a t e r i a l , and ( 4 )

a smoke

s u p p r e s s a n t

s u c h

a s

a l u m i n a t r i h y d r a t e .

The

i n h i b i t i o n a l s o p r o v i d e s

an a l c o h o l

s l u r r y con

p r i s i n g : ( 1 ) a n a l c o h o l ; ( 2 )

a

c e l l u l o s i c

d e r i v a t i v e

h a v i n g

a h y d r a t i o n i n h i b i t i n g c o a t i n g .

The i n v e n t i o n f u r t h e r p r o v i d e s a

p r o c e s s

f o r t h e i n

s i t u p r o d u c t i o n o f a

s o l i d

a l c o h o l f u e l which

c o m p r i s e s :

( 1 ) forming a n aqueous

s l u r r y o f

an a l c o h o l with

a

hy

d r o x y l p r o p y l m e t h y l c e l l u l o s e which h a s a

h y d r a t i o n

i n h i b i t i n g

c o a t i n g a n d ( 2 ) p l a c i n g t h e

s l u r r y i n t o

a

r e

c e p t a c l e h a v i n g an

e f f e c t i v e amount

o f a c a u s t i c

mate

r i a l t o

i n c r e a s e

t h e pH

f t h e

r e s u l t i n g s o l i d f u e l t o

a b o u t

8

or

above.

I n t h e p r e f e r r e d e m b o d i m e n t

o f

t h e p r e s e n t

i n v e n t i o n ,

t h e

p r e f e r r e d a l c o h o ls

a r e

methanol and

e t h a n o l o r

c o m b i n a t i o n t h e r e o f . The

p r e f e r r e d c e l l u l o s i c d e r i v a

t i v e i s

a

hydroxypropyl

methyl

c e l l u l o s e

which

h a s

a

hydration i n h i b i t i n g

c o a t i n g such

a s

an a c i d

c o a t

o r a


s u r f a c e .

The

appended c l a i m s s e t f o r t h t h o s e n o v e l

f e a t u r e s

which c h a r a c t e r i z e t h e

i n v e n t i o n .

However, t h e

i n v e n

t i o n

i t s e l f , a s

w e l l

a s

f u r t h e r

o b j e c t s

a n d a d v a n t a g e s

t h e r e o f , w i l l b e s t

b e

u n d e r s t o o d

by r e f e r e n c e

t o

t h e

f o l l o w i n g d e t a i l e d d e s c r i p t i o n o f t h e p r e f e r r e d e m b o d i

ments.

DETAILED

DESCRIPTION

OF

THE

PREFERRED EMBODIMENTS

The


i s

d i r e c t e d

t o

a

f u e l

composi

t i o n

and

method

o f p r e p a r a t i o n

t h e r e f o r . The

f u e l i s a

c o m b u s t i b l e

f u e l

p a r t i c u l a r l y

a d o p t e d

f o r u s e i n

cook

i n g ,

s p e c i ? c a l l y c h a f ? n g d i s h e s .

The

f u e l c a n a l s o

b e

used f o r

a d d i t i o n a l

purposes

such

a s h e a t i n g

and

a s

a

d e c o r a t i v e

l i g h t

s o u r c e .

The m a i n

c h e m i c a l

components

o f

t h e

p r e s e n t

i n v e n

t i o n

a r e a l c o h o l s, s u b s t i tu t e d c e l l u l o s e

d e r i v a t i v e s ,

a

c a u s t i c m a t e r i a l and

a l u m i n a t r i h y d r a t e .

The a l c o h o l s

which a r e s u i t a b le f o r c a r r y i n g o u t t h e p r e s e n t i n v e n

t i o n a r e s t r a i g h t c h a i n , s e c o n d a r y o r t e r t i a r y C1—C10

a l c o h o l s .

T y p i c a l a l c o h o l s i n c l u d e m e t h a n o l , e t h a n o l ,

p r o p a n o l , i s o p r o p a n o l , b u t a n o l , i s o b u t y l a l c o h o l , t e r t b u

t y l

a l c o h o l ,

p e n t a n o l , i s o p e n t y l

a l c o h o l ,

n e o p e n t y l

a l c o

h o l ,

h e x a n o l , h e p t a n o l ,

o c t a n o l ,

n o n a n o l ,

a n d

d e c a n o l

a s

w e l l

a s

a l l p o s s i b l e

p o s i t i o n a l

i s o m e r s o f t h e above

a l c o

h o l s .

C y c l i c

a l c o h o l s

s u c h a s c y c l o p r o p a n o l , c y c l o b u

t a n o l , c y c l o p e n t a n o l , c y c l o h e x a n o l , c y c l o h e p t a no l , c y

c l o o c t a n o l , c y c l o n o n a n o l a n d

c y c l o d e c a n o l c a n

a l s o

b e

u s e d i n t h e

p r e s e n t i n v e n t i o n .

The

p r e f e r r e d

a l c o h o l s


3/5

4 , 9 7 1 , 5 9 7

3

f o r

c a r r y i n g

o u t

t h e p r e s e n t i n v e n t i o n a r e t h e lower

c a r b o n

a l c o h o l s

s u c h a s m e t h a n o l ,

e t h a n o l ,

p r o p a n o l

a n d i s o p r o p a n o l .

The

c o m p o s i t i o n s

o f t h e p r e s e n t

i n v e n t i o n a l s o

con

t a i n a smoke s u p p r e s s a n t .

A

y p i c a l smoke

s u p p r e s s a n t

which s s u i t a b l e

f o r

c a r r y i n g o u t t h e

p r e s e n t

i n v e n t i o n

i s

a l u m i n a

t r i h y d r a t e .

O t h e r

smoke

s u p p r e s s a n t m a t e r i

a l s c a n b e

i n t e r c h a n g e d

w i t h

t h e

a l u m i n a t r i h y d r a t e and

t h e y

i n c l u d e t h e

a l k a l i m e t a l

b o r a t e s a l o n e

o r i n

combi

n a t i o n w i t h a m m o niu m

u l f a t e ,

a m m o niu m h l o r i d e and

a m m o niu m

p h o s p h a t e .

Other m a t e r i a l s

s u c h

a s t h e

a n t i

m o ny

o x i d e d e r i v a t i v e s a r e

a l s o s u i t a b l e .

Aluminium

t r i h y d r a t e s o l d

by

S o l e n e I n d u s t r i e s u n d e r t h e t r a d e

d e s i g n a t i o n s

o f

S B - 3 0 ,

Onyx

E l i t e

s e r i e s ,

FRE,

M i c r a l

9 3 2 , M i c r a l

8 5 5 ,

S B - 8 0 5 ,

S B - 3 3 l / S B - 3 3 2 ,

S B - 6 3 l / S B

6 3 2 , S B - 4 3 l / S B - 4 3 2 ,

S B - 3 3 5 / S B - 3 3 6 a n d

M i c r a l

6 3 2

c a n a l l b e

u s e d

i n t h e c o m p o s i t i o n s

a n d

method

o f t h e

p r e s e n t i n v e n t i o n .

The c e l l u l o s i c

d e r i v a t i v e s which

a r e u s e f u l

i n

c a r r y

i n g

o u t t h e

p r e s e n t i n v e n t i o n a r e c e l l u l o s i c

a l k y l

e t h e r s

a n d h y d r o x y a l k y l a l k y l e t h e r s .

The

c e l l u l o s i c d e r i v a

t i v e s

o f t h e

p r e s e n t

i n v e n t i o n h a v e a s p e c i a l c o a t i n g

p r e s e n t on

t h e i r

s u r f a c e which r e t a r d s

t h e i r

h y d r a t i o n

when

mixed w i t h t h e a l c o h o l s o l u t i o n .

A

y p i c a l c o a t

i n g on t h e

c e l l u l o s e

d e r i v a t i v e s i s

a n

a c i d c o a t i n g s u c h

a s

a p o l y a c r y l i c

a c i d

c o a t i n g .

The

c e l l u l o s i c

d e r i v a t i v e

c a n

a l s o

be

s u r f a c e

t r e a t e d w i t h g l y o x a l a s shown i n

U . S .

P a t .

N o . 3 , 0 7 2 , 6 3 5 .

T y p i c a l c e l l u l o s i c

e t h e r

d e r i v a t i v e s i n c l u d e m e t h y l

c e l l u l o s e , e t h y l

c e l l u l o s e , p r o p y l

c e l l u l o s e

a n d b u t y l

c e l l u l o s e . A m o n g

h e p r e f e r r e d

c e l l u l o s e d e r i v a t i v e s

a r e

t h e

h y d r o x y a l k y l

a l k y l

c e l l u l o s e s .

T y p i c a l


a l k y l

c e l l u l o s e s i n c l u d e h y d r o x y p r o p y l m e t h y l c e l l u

l o s e ,

h y d r o x y e t h y l

e t h y l

c e l l u l o s e ,

h y d r o x y p r o p y l

e t h y l

c e l l u l o s e , h y d r o x y e t h y l m e t h y l c e l l u l o s e , h y d r o x y p r o

p y l p r o p y l c e l l u l o s e , h y d r o x y e t h y l p r o p y l c e l l u l o s e .

The

p r e f e r r e d c e l l u l o s e

d e r i v a t i v e f o r

c a r r y i n g o u t t h e

p r e s e n t

i n v e n t i o n

i s a h y d r o x y p r o p y l m e t h y l c e l l u l o s e

s o l d by t h e

Dow

Chemical C o m p a ny

u n d e r

t h e name

Methocel J75MS. The Methocel J 7 5 M S

h a s

a

c o a t i n g

which

i n h i b i t s h y d r a t i o n . The

c o a t i n g i s o f a n

a c i d

na

t u r e o r g l y o x y l a t e d .

The

c o a t i n g which

i n h i b i t s

t h e

h y d r a t i o n a l l o w s f o r t h e

m a n u f a c t u r e

o f

a n a l l s o l i d f u e l

i n a f a s t and

e f f e c t i v e m anner .

The h y d r o x y p r o p y l

m e t h y l

c e l l u l o s e d e r i v a t i v e o f

t h e p r e s e n t i n v e n t i o n c o n t a i n s from a b o u t

5

t o 1 2 p e r

c e n t by

w e i g h t

o f

h y d r o x y p r o p o x y

g r o u p s a n d f r o m

a b o u t 2 7

t o

3 0 p e r c e n t

by

w e i g h t

o f

t h e

c e l l u l o s e e t h e r .

A d v a n t a g e o u s l y ,

t h e c e l l u l o s e

e t h e r

d e r i v a t i v e t h a t i s

employed

c o n t a i n s from a b o u t 7

t o 1 2

p e r c e n t by

w e i g h t

h y d r o x y p r o p o x y l g r o u p s a n d

f r o m

a b o u t 2 8

t o

3 0 p e r c e n t by w e i g h t o f m e t h o x y l g r o u p s . Any

v i s c o s

i t y

g r a d e

o f t h e c e l l u l o s e e t h e r t h a t

i s

a v a i l a b l e

m a y b e

u t i l i z e d

s a t i s f a c t o r i l y . The

p r e f e r r e d

d e r i v a t i v e i s

o n e

s o l d by

t h e

Dow

h e m i c a l Company u n d e r t h e

t r a d e

d e s i g n a t i o n

M e t h o c e l

J 75MS. The Methocel 7 5 M S h a s

a s p e c i a l c o a t i n g

which

i n h i b i t s t h e

h y d r a t i o n o f

t h e

c e l l u l o s i c

d e r i v a t i v e .

The p r e f e r r e d m e t h o c e l m a t e r i a l f o r c a r r y i n g o u t t h e

p r e s e n t

i n v e n t i o n

i s

p r e p a r e d b y

m e t h o d s

d e s c r i b e d i n

U S . P a t . No. 3 , 0 7 2 , 6 3 5 and

more s p e c i ? c a l l y

a s

shown

i n

Examples

6

a n d

7

o f

t h e

a f o r e m e n t i o n e d

p a t e n t .

As

shown i n t h e ’ 6 3 5 p a t e n t , t h e p r e f e r r e d m a t e r i a l s f o r

c a r r y i n g o u t t h e p r e s e n t i n v e n t i o n

a r e


w i t h

s m a l l amounts

o f g l y o x a l t o g i v e

t h e

c e l l u l o s i c

m a t e r i a l

e a s y

d i s p e n s i b i l i t y . The

t r e a t m e n t w i t h g l y o x a l a l s o

i n h i b i t s t h e h y d r a t i o n o f t h e

m a t e r i a l u n t i l

a c a u s t i c

40

45

5 5

6 0

6 5

4

m a t e r i a l

i s

added

s o

a s t o

e f f e c t

g e l a t i o n o f t h e a l c o h o l

f u e l .

The c e l l u l o s i c m a t e r i a l s can

a l s o

b e t r e a t e d

with

o t h e r C3 - C3 dialdehydes a s d e s c r i b e d a b ove or can be

c o a t e d

w i t h a n a c i d m a t e r i a l s u c h a s p o l y m e r s h a v i n g

a c i d i c

g r o u p s . P o l y m e r s h a v i n g

a c i d i c

g r o u p c a n b e

d e r i v e d

from

m o n o m e r s

such

a s a c r y l i c

o r m e t h a c r y l i c

a c i d and m a l e i c a c i d and

t h e y

c a n b e c o p o l y m e r i z e d

w i t h

o t h e r e t h y l e n i c a l l y u n s a t u r a t e d

monomers by

s t a n

d a r d

p o l y m e r i z a t i o n

p r o c e d u r e s w e l l known i n

t h e

p r i o r a r t .

A

y p i c a l a c i d c o a t i n g

p o l y m e r would

b e

p o l y a c r y l i c a c i d .

The c a u s t i c m a t e r i a l

which i s

needed t o s t a r t hydra

t i o n can be any a l k a l i n e

m a t e r i a l which i s

e f f e c t i v e t o

r a i s e t h e

pH o

a

l e v e l

o f

8

o r a b o v e . T y p i c a l

c a u s t i c

m a t e r i a l s

i n c l u d e

l i t h i u m h y d r o x i d e , s o d i u m h y d r o x i d e ,

p o t a s s i u m h y d r o x i d e ,

c e s i u m

h y d r o x i d e , l i t h i u m c a r

b o n a t e ,

s o d i u m

c a r b o n a t e , p o t a s s i u m c a r b o n a t e ,

c e s i u m

c a r b o n a t e ,

r u b i d i u m c a r b o n a t e ,

c a l c i u m h y d r o x i d e ,

m a g n e s i u m

h y d r o x i d e , s t r o n t i u m h y d r o x i d e , s t r o n t i u m

c a r b o n a t e ,

b a r i u m

h y d r o x i d e ,

b a r i u m

c a r b o n a t e , b e r i l

l i u m c a r b o n a t e

o r

a n y

o t h e r

u s e f u l

m a t e r i a l which im

p a r t s

a l k a l i n i t y t o

t h e

a l c o h o l s l u r r y .

I n t h e p r o c e s s o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n , f o r e x a m p l e ,

200 m l . o f a l c o h o l and 50

m l .

of

water

a r e mixed ? r s t

and

t h e n

1 0

grams o f

Methocel

J 7 5 M S i s added

t o ob

t a i n a

very

aqueous s l u r r y ,

which

s t a y s aqueous

f o r

a

l o n g p e r i o d b e c a u s e o f

t h e

c o a t i n g t h a t i s p r e s e n t i n t h e

M e t h o c e l .

The

c o a t i n g

m a t e r i a l on t h e Methocel i n h i b

i t s

h y d r a t i o n . To

t h e above s o l u t i o n

t h e r e i s added a n

a l k a l i n e

m a t e r i a l

t o

s t a r t

h y d r a t i o n

and

t o r a i s e t h e pH

l e v e l

t o

8

o r

a b o v e . The

u s e of

a

s p e c i a l l y t r e a t e d c e l l u

l o s e d e r i v a t i v e

a l l o w s

f o r s o l i d i ?c a t i o n o f t h e a l c o h o l i n

i n d i v i d u a l

c a n s .

While

t h e

s o l u t i o n

i s s t i l l

very aqueous

i t i s

poured i n t o

a

can c o n t a i n i n g

a

c a u s t i c m a t e r i a l and

h y d r a t i o n

and s o l i d i ? c a t i o n o c c u r s i n s t a n t a n e o u s l y .

The p r o c e s s

o f

t h e

p r e s e n t i n v e n t i o n a v o i d s t h e p r o b

l e m s

o f pumping a n d p o u r i n g which a r e a s s oc i a t e d w i t h

o t h e r c e l l u l o s i c m a t e r i a l s n o t h a v i n g a h y d r a t i o n i n h i b

i t i n g

c o a t i n g .

The a l c o h o l s o l u t i o n c o n t a i n i n g

t h e

c e l l u l o s i c

d e r i v a

t i v e h a v i n g a h y d r a t i o n

i n h i b i t i n g

c o a t i n g s o l i d i ? e s

i m m e d i a t e l y

upon

c o n t a c t

w i t h t h e c a u s t i c m a t e r i a l

which

h a s

been

p l a c e d i n

t h e c a n . No x c e s s l i q u i d

r e m a i n s

a f t e r

s o l i d i ? c a t i o n .

The p r o c e s s o f t h e p r e s e n t i n v e n t i o n i s c a r r i e d

o u t

a s

f o l l o w s : A o l u t i o n c o n t a i n i n g

200

m l .

o f

a l c o h o l and

5 0

m l . o f water s

mixed

with 1 0 grams o f Methocel

J 7 5 M S

t o f o r m a ? u i d s l u r r y a n d t h e n t h e r e s u l t i n g s l u r r y i s

p l a c e d i n t o a r e c e p t a c l e

having

a n e f f e c t i v e amount o f a

c a u s t i c

m a t e r i a l t o i n c r e a s e t h e

pH

f t h e

r e s u l t i n g

c o m

p o s i t i o n

t o

about 8 or a b o v e . The amount o f

sodium

h y d r o x i d e i s t y p i c a l l y 2 t o 4 g r a m s .

The s o l i d f u e l s o f t h e

p r e s e n t i n v e n t io n t y p i c a l l y

c o n t a i n

6 0 - 8 0 %

b y

w e i g h t

a l c o h o l ,

5 — 3 5 %

b y

w e i g h t

w a t e r , 1-4 b y

w e i g h t o f

t h e

c e l l u l o s i c

d e r i v a t i v e , a n d

up

t o 1

f a smoke s u p p r e s s a n t m a t e r i a l such a s a l u

m i n a

t r i h y d r a t e .

EXAMPLES

E x a m p l e

1

A

o l u t i o n c o n t a i n i n g 1 7 0 g r a m s o f i s o p r o p a n o l a n d

5 0 grams o f water s

mixed

with

1 0

grams o f Methocel

J75MS.

To h e r e s u l t i n g s lu r r y t h e r e i s added 3 grams o f

s o d i u m h y d r o x i d e

w h e r e i n

i m m e d i a t e g e l a t i o n

a n d

h y

d r a t i o n t a k e s p l a c e .


4/5

4 , 9 7 1 , 5 9 7

5

E x a m p l e 2

A o l u t i o n c o n t a i n i n g 1 7 0 g r a m s

o f m e t h a n o l

a n d 5 0

grams

o f

w a t e r

i s

mixed w i t h 1 0 grams o f Methocel

J 75MS.

To h e

r e s u l t i ng s l u r r y t h e r e i s a d d e d 4 grams o f 5

s o d i u m h y d r o x i d e

w h e r e i n i m m e d i a t e

h y d r a t i o n

a n d

s o l i d i ? c a t i o n t a k e s

p l a c e .

E x a m p l e 3

A o l u t i o n c o n t a i n i n g 1 7 0

grams

o f

i s o p r o p a n o l

and 1 0

5 0 grams o f water i s mixed with 1 0 grams o f Methocel

J

75MS.

To

h e

r e s u l t i n g

s l u r r y

t h e r e

i s

a d d e d

2 g r a m s

o f

s o d i u m h y d r o x i d e w h e r e i n i m m e d i a t e

h y d r a t i o n

a n d

s o l i d i ? c a t i o n o c c u r s .

1 5

Example 4

A

a s t e r b a t c h s o l u t i o n

c o n t a i n i n g 1 7 0 0 g r a m s

o f

e t h a n o l and 5 0 0 o f w a t e r i s mixed w i t h 1 0 0 grams o f

M e t h o c e l J 7 5 M S . The e s u l t i n g s l u r r y i s q u i t e ? u i d

a n d

i s e a s i l y p o u r e d i n t o i n d i v i d u a l c a n s ( a p p r o x i m a t e l y

8 - o u n c e

c o n t a i n e r s )

which

c o n t a i n

2 - 4

grams

o f

sodium

h y d r o x i d e . The s o l u t i o n h y d r a t e s a n d

g e l s

i m m e d i a t e l y

upon c o n t a c t . The c a n s a r e s e a l e d

and

t h e n ready f o r

s h i p m e n t .

Examples 5

t o

8

Examples

1

t h r o u g h 4 a r e

r e p e a t e d a s

shown above

e x c e p t a m o u n t s r a n g i n g

f r o m

0.1

t o 1 by

w e i g h t o f

a l u m i n a

t r i h y d r a t e a r e a d d e d . The r e s u l t i n g

s o l i d

a l c o

h o l f u e l s

u p o n

b u r n i n g

d o n o t

p r o d u c e

u n d e s i r a b l e

smoke o r u n p l e a s a n t

o d o r s .

The

r e s e n t i n v e n t i o n

t h u s p r o v i d e s a n improved

f u e l


a n d method o f

p r e p a r a t i o n

t h e r e f o r . The

g e l f o r m

o f

t h e

f u e l

c o m p o s i t i o n o f t h e p r e s e n t i n v e n -

3 5

t i o n

o f f e r

v a r i o u s

a d v a n t a g e s s u c h

a s

r e t a r d i n g

o f

f u e l

e v a p o r a t i o n p a r t i c u l a r l y w i t h r e s p e c t t o a l c o h o l - b a s e d

f u e l s , i n c r e a s e d

s a f e t y

d u e

t o e l i m i n a t i o n

o f

s p i l l

h a

z a r d s , and a c o n t r o l l a b l e burn r a t e a s

determined

by t h e

amount o f a l c o h o l i n t h e f u e l . Reduced amounts of 4 0

a l c o h o l w i l l r e s u l t i n lower c o m b u s t i o n

t e m p e r a t u r e s

a n d r e d u c e d b u r n r a t e s . I n a d d i t i o n ,

t h e p r e s e n t

i n v e n

t i o n p r o v i d e s a

f u e l i n g e l

f o r m h a v i n g a u n i f o r m v i s c o s

i t y

throughout

which a l s o e n s u r e s a more

uniform

burn

r a t e t h r o u g h o u t c o m b u s t i o n

o f t h e

e n t i r e f u e l

s a m p l e .

4 5

The

a d d i t i o n o f

a l u m i n a t r i h y d r a t e f u r t h e r e l i m i n a t e s

u n d e s i r a b l e

smoke a n d

u n p l e a s a n t o d o r s .

W h a t

i s c l a i m e d

and d e s i r e d

t o be s e c u r e d by t h i s

p a t e n t o f t h e

U n i t e d

S t a t e s i s :

1 . A r o c e s s

f o r p r e p a r i n g a


f u e l which

5 0

c o m p r i s e s :

m i x i n g a n

a l c o h o l s o l u t i o n

w i t h a

c e l l u l o s e

d e r i v a t i v e h a v i n g

a h y d r a t i o n

i n h i b i t i n g

c o a t i n g

t h e r e b y f o r m i n g a s l u r r y and

t h e n

a d d i n g a n e f f e c t i v e

amount

s u f f i c i e n t

t o i n c r e a s e t h e pH e v e l above

8 , o f a

c a u s t ic m a t e r i a l s o a s

t o

e f f e c t h y d r a t i o n and s o l i d i ? c a -

5 5

t i o n .

2 . A r o c e s s

a c c o r d i n g

t o

c l a i m

1 wherein t h e c e l l u

l o s i c

d e r i v a t i v e i s

a c e l l u l o s e

e t h e r .

3 . A r o c e s s a c c o r d i n g t o

c l a i m 2

wherein t h e c e l l u

l o s e e t h e r i s s e l e c t e d from t h e group c o n s i s t i n g

o f

6 0

m e t h y l c e l l u l o s e , e t h y l c e l l u l o s e a n d p r o p y l c e l l u l o s e .

4 . A

r o c e s s a c c o r d i n g

t o c l a i m 1 wherein t h e c e l l u

l o s i c d e r i v a t i v e i s a


a l k y l

c e l l u l o s e .

5 . A r o c e s s a c c o r d i n g

t o

c l a i m

4

wherein t h e c e l l u

l o s i c

d e r i v a t i v e i s h y d r o x y p r o p y l m e t h y l c e l l u l o s e . 6 5

6 . A r o c e s s

a c c o r d i n g

t o c l a i m 5 wherein t h e

hy

d r o x y p r o p y l

m e t h y l c e l l u l o s e

h a s

5 t o

1 2 p e r

c e n t

by

w e i g h t

o f h y d r o x y p r o p o x y g r o u p s a n d f r o m a b o u t 2 7 t o

- 2 0

2 5

3 0

6

3 0

p e r c e n t by

w e i g h t

o f methoxy

g r o u p s , b a s e d on t h e

w e i g h t o f t h e c e l l u l o s e e t h e r .

7 . A r o c e s s

a c c o r d i n g

t o c l a i m 1

w h e r e i n

t h e

a l c o h o l

i s s e l e c t e d

f r o m t h e

g r o u p

o f

s t r a i g h t

c h a i n C 1 — C 1 0

a l c o h o l s .

8 .

A r o c e s s a c c o r d i n g

t o

c l a i m

7 w h e r e i n t h e

a l c o h o l

i s s e l e c t e d

f r o m

t h e

g r o u p

c o n s i s t i n g

o f m e t h a n o l ,

e t h a

n o l ,

p r o p a n o l

a n d b u t a n o l .

9 . A r o c e s s

a c c o r d i n g

t o

c l a i m

1 wherein t h e a l k a

l i n e m a t e r i a l i s s e l e c t e d

from

t h e

group c o n s i s t i n g o f

s o d i u m h y d r o x i d e a n d

p o t a s s i u m h y d r o x i d e .

1 0 . A r o c e s s

a c c o r d i n g t o

c l a i m 1

w h e r e i n

t h e hy

d r a t i o n

i n h i b i t i n g

c o a t i n g o n

t h e c e l l u l o s i c d e r i v a t i v e

i s

o f an a c i d n a t u r e o r a g l y o x y l i c c o a t i n g .

1 1 . A r o c e s s a c c o r d i n g t o

c l a i m

1 w h e r e i n t h e hy

d r a t i o n i n h i b i t i n g

c o a t i n g r e a c t s

i n s t a n t a n e o u s l y

w i t h

s a i d c a u s t i c m a t e r i a l .

1 2 . A r o c e s s a c c o r d i n g t o

c l a i m

1 1

wherein

t h e

h y d r a t i o n

i n h i b i t i n g

c o a t i n g r e a c t s w i t h t h e c a u s t i c

m a t e r i a l t o i n s t a n t a n e o u s l y form a s o l i d a l c o h o l f u e l .

1 3 .

A

r o c e s s

f o r

t h e i n s t a n t an e o u s

p r o d u c t i o n

o f

a

s o l i d a l c o h o l f u e l w h i c h c o m p r i s e s :

( 1 )

f o r m i n g

s l u r r y

of

a

l i q u i d a l c o h o l

with

a

c e l l u l o s i c d e r i v a t i v e having

a

h y d r a t i o n i n h i b i t i n g c o a t i n g a n d

( 2 )

p l a c i n g

t h e

s l u r r y

i n t o a r e c e p t a c l e

having an

f f e c t i v e amount

o f

a c a u s t i c

m a t e r i a l

t o

i n c r e a s e t h e

pH f

t h e r e s u l t i n g

s o l i d f u e l t o

about 8 or above.

1 4 . A r o c e s s

f o r

t h e i n - s i t u p r o d u c t i o n o f a s o l i d

a l c o h o l f u e l which c o m p r i s e s : ( 1 ) f o r m i n g

a n a q u e o u s

s l u r r y o f a n a l c o h o l w i t h a

hydroxypropylmethyl

c e l l u

l o s e

w h i c h

h a s

a h y d r a t i o n

i n h i b i t i n g

c o a t i n g a n d ( 2 )

p l a c i n g t h e s l u r r y i n t o a r e c e p t a b l e h a v i n g a n e f f e c t i v e

amount o f a c a u s t i c m a t e r i a l t o i nc r e a s e t h e pH f t h e

r e s u l t i n g s o l i d f u e l

t o about 8

o r

a b o v e .

1 5 .

A r o c e s s a c c o r d i n g t o c l a i m 1 4

w h e r e i n

t h e

a l c o h o l i s s e l e c t e d f r o m t h e g r o u p c o n s i s t i n g o f metha

n o l a n d e t h a n o l .

1 6 .

A

r o c e s s a c c o r d i n g t o c l a i m 1 5 w h e r e i n t h e

c a u s t i c

m a t e r i a l i s s o d i u m h y d r o x i d e .

1 7 .

A

o l i d a l c o h o l f u e l c o m p r i s i n g :

( 1 )

a n

a l c o h o l ;

( 2 ) a c e l l u l o s i c d e r i v a t i v e h a v i n g a h y d r a t i o n i n h i b i t

i n g c o a t i n g ; a n d

( 3 ) a n a l k a l i n e m a t e r i a l .

1 8 . An

a l c o h o l

s l u r r y c o m p r i s i n g :

( 1 ) a n a l c o h o l ;

a n d

( 2 ) a

c e l l u l o s i c

d e r i v a t i v e h a v i n g a h y d r a t i o n

i n h i b i t

i n g c o a t i n g .

1 9 .

The s o l i d f u e l

o f c l a im 1 7 w h e r e i n

t h e a l c o h o l i s

m e t h a n o l .

2 0 . The

s o l i d

f u e l

o f

c l a i m 1 7 wherein t h e a l c o h o l

i s

e t h a n o l .

2 1 . The

s o l i d

a l c o h o l f u e l o f c l a i m 1 7 wherein t h e

c e l l u l o s e

d e r i v a t i v e

i s

h y d r o x y p r o p y l m e t h y l c e l l u l o s e .

2 2 . The s o l i d a l c o h o l f u e l o f c l a i m 1 7 w h e r e i n t h e

a l k a l i n e m a t e r i a l i s s o d i u m

h y d r o x i d e .

2 3 . The

s l u r r y o f c l a i m 1 8

w h e r e i n


m e t h a n o l .

2 4 .

The

s l u r r y o f c l a i m 1 8

wherein


e t h a n o l .

2 5 . The s l u r r y o f c l a i m 1 8 w h e r e i n t h e a l c o h o l i s

m e t h a n o l .

2 6 . The o l i d

a l c o h o l

f u e l

p r o d u c e d by t h e

method o f

c l a i m 1 .

2 7 . The


f u e l

produced by

t h e

method

o f

c l a i m 1 3 .

2 8 .

The o l i d

a l c o h o l f u e l p r o d u c e d by

t h e method o f

c l a i m

1 4 .


5/5

4 , 9 7 1 , 5 9 7

7

2 9 . The c o m p o s i t i o n

o f c l a im 1 7

p r o d u c e d t h e

method

o f

c l a i m

1 .

3 0 . The c o m p o s i t i o n o f

c l a i m

1 7

p r o d u c e d

by

t h e

method

o f c l a i m 1 3 .


c l a i m

1 7 p r o d u c e d b y t h e

method

o f c l a i m

1 4 .


c l a i m 1 7 w h e r e i n t h e h y d r a

t i o n

i n h i b i t i n g

c o a t i n g

i s a n a c i d

c o a t i n g .

3 3 .

The s l u r r y o f c l a i m 1 8 w h e r e i n t h e h y d r a t i o n

i n h i b i t i n g

c o a t i n g

i s a n a c i d c o a t i n g .

3 4 .

A

o m p o s i t i o n c o m p r i s i n g a n a l i p h a t i c

a l c o h o l

having from o ne

t o t e n

carbon atoms and

c o n t a i n i n g

an

5

1 5

20

2 5

3 5

5 0

5 5

6 5

8

e f f e c t i v e

amount

of a

c e l l u l o s e

d e r i v a t i v e

having

a hy

d r a t i o n

i n h i b i t i n g

c o a t i n g .

3 5 . A o l i d a l c o h o l f u e l c o m p r i s i n g :

( 1 )

a n

a l c o h o l ;

( 2 )

a


c e l l u l o s e d e r i v a t i v e ; a n d

( 3 ) a n a l k a li n e m a t e r i a l .

3 6 .

The

u e l

o f c l a i m 3 5

f u r t h e r

i n c l u d i n g

a n

e f f e c t i v e

amount of a s m o k e s u p p r e s s a n t .

3 7 . The f u e l o f c l a i m 36 wherein

t h e

smoke s u p p r e s

s a n t i s a l u m i n a t r i h y d r a t e .

3 8 . An a l c o h o l s l u r r y c o m p r i s i n g :

( 1 ) an a l c o h o l ; and

( 2 ) a g l y o x y l a t e d c e l l u l o s e d e r i v a t i v e .

I t I t I t I t I t

Solid alcohol fuel with hydration inhibiting coating US4971597.pdf

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