KR20140096096A - 파라핀 왁스 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄소수 9 내지 24 의 파라핀을 포함하는 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스를 제공한다. 또다른 양상에서, 본 발명은 탄소수 9 내지 24 의 파라핀을 포함하는 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스를 포함하고, 상기 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스가 15 내지 40 ℃ 범위의 융점을 갖는 열 에너지 저장 물질을 제공한다.
Description
본 발명은 피셔-트롭시 (Fischer-Tropsch) 파라핀 왁스 및 상기 파라핀 왁스를 포함하는 열 에너지 저장 물질을 제공한다. 또한, 본 발명은 열 에너지 저장 적용물에서 상 변화 물질로서 파라핀 왁스의 용도를 제공한다.
파라핀 왁스는 다양한 방법에 의해 수득될 수 있다. US 2,692,835 는 미정제 오일로부터 파라핀 왁스를 유도하는 방법을 개시한다. 또한, 파라핀 왁스는 소위 피셔-트롭시 공정을 사용하여 수득될 수 있다. 상기 방법의 예는 WO 2002/102941, EP 1 498 469 및 WO 2004/009739 에 개시되어 있다.
놀랍게도, 특정 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스가 열 에너지 저장 물질에서 유리하게 사용될 수 있음이 이제 밝혀졌다.
이를 위해, 본 발명은 탄소수 9 내지 24 의 파라핀을 포함하는 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스를 제공하고, 상기 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스는 15 내지 40 ℃ 범위의 융점을 갖는다.
본 발명의 이점은, 파라핀 왁스가 놀랍게도 높은 잠열을 갖고, 이 높은 잠열이 임의의 특정 저온 열 에너지 저장 적용물용 저장 물질에 필요한 파라핀 왁스 양의 감소를 산출한다는 것이다.
본 발명에 따른 피셔 트롭시 유래 파라핀 왁스는 피셔-트롭시 공정으로부터 유래된다. 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스는 당업계에 공지되어 있다. 용어 "피셔-트롭시 유래" 는 파라핀 왁스가 피셔-트롭시 공정의 합성 생성물이거나 이로부터 유래됨을 의미한다. 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스는 또한 GTL (가스 액화 (Gas-to-Liquids)) 파라핀 왁스로 나타내어질 수 있다. 피셔-트롭시 공정의 예는 WO 2002/102941, EP 1 498 469 및 WO 2004/009739 에 주어져 있고, 이의 교시가 참조 인용된다.
피셔-트롭시 유래 파라핀은 주로 n-파라핀이다. 바람직하게는 아래 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 피셔-트롭시 유래 왁스는 90 중량% 초과의 n-파라핀, 바람직하게는 95 중량% 초과의 n-파라핀을 포함한다.
본 발명에 따르면, 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스는 탄소수 9 내지 24 의 파라핀을 포함하고; 상기 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스는 피셔-트롭시 유래 파라핀의 총량, 바람직하게는 탄소수 9 내지 30 의 피셔-트롭시 유래 파라핀의 양을 기준으로, 바람직하게는 70 중량% 이상, 더 바람직하게는 85 중량% 이상, 더 바람직하게는 90 중량% 이상, 더 바람직하게는 95 중량% 이상, 가장 바람직하게는 98 중량% 이상의 탄소수 9 내지 24 의 피셔-트롭시 유래 파라핀을 포함한다.
적합하게는, 본 발명에 따른 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스의 40 ℃ 에서의 동점도 (ASTM D445 에 따름) 는 3.0 cSt 초과, 바람직하게는 4.0 cSt 초과, 더 바람직하게는 4.5 cSt 초과이다. 전형적으로, 본 발명에 따른 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스의 40 ℃ 에서의 동점도 (ASTM D445 에 따름) 는 20 cSt 미만, 바람직하게는 15 cSt 미만, 더 바람직하게는 10 cSt 미만이다.
또한, 파라핀 왁스의 100 ℃ 에서의 동점도 (ASTM D445 에 따름) 는 0.5 cSt 초과, 바람직하게는 1.0 cSt 초과, 더 바람직하게는 1.5 cSt 초과이다. 전형적으로, 파라핀 왁스의 100 ℃ 에서의 동점도 (ASTM D445 에 따름) 는 15 cSt 미만, 바람직하게는 10 cSt 미만, 더 바람직하게는 5 cSt 미만이다.
또한, 파라핀 왁스는 바람직하게는 40 ℃ 에서의 밀도 (ASTM D1298 에 따름) 가 0.60 내지 0.85 kg/㎥, 더 바람직하게는 0.70 내지 0.80 kg/㎥, 가장 바람직하게는 0.75 내지 0.77 kg/㎥ 이다.
바람직하게는 파라핀 왁스의 15 ℃ 에서의 밀도 (ASTM D1298 에 따름) 는 0.65 내지 0.90 kg/㎥, 더 바람직하게는 0.70 내지 0.85, 더욱 바람직하게는 0.75 내지 0.80, 가장 바람직하게는 0.77 내지 0.80 kg/㎥ 이다.
본 발명에 따른 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스의 비열 용량 (ASTM E 1269-05) 는 2.10 내지 2.40 J/g℃ 범위, 더 바람직하게는 2.15 내지 2.40 J/g℃ 범위, 더 바람직하게는 2.15 내지 2.35 J/g℃ 범위, 가장 바람직하게는 2.18 내지 2.30 J/g℃ 범위인 것이 바람직하다. 이러한 피셔-트롭시 유래 왁스의 비교적 높은 비열 용량은, 이것이 온도 ℃ 당 많은 양의 열을 흡수 및 저장할 것이므로 유리하다.
본 발명에 따른 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스는 잠열 (메틀러 톨레도 색차 주사 열량계 (DSC) 를 통한 ASTM E793 에 따름) 이 150 내지 220 J/g, 바람직하게는 160 내지 210 J/g, 더 바람직하게는 180 내지 210 J/g 인 것이 특히 바람직하다. 본 발명에 따른 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스의 잠열이 높랍게도 높으므로, 이러한 왁스는 유리하게는 하기 논의되는 바와 같이 열 에너지 저장 적용물에서 상 변화 물질로서 사용될 수 있다.
제 1 구현예에서, 본 발명에 따른 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스는 탄소수 14 내지 20, 바람직하게는 16 내지 18 의 피셔-트롭시 유래 파라핀을 주요량 (즉 > 50 중량%) 포함하고; 바람직하게는 탄소수 16 내지 18 의 피셔-트롭시 파라핀의 양은 탄소수 9 내지 24, 바람직하게는 탄소수 14 내지 20 의 피셔-트롭시 파라핀의 총량을 기준으로, 70 중량% 이상, 더 바람직하게는 75 중량% 이상, 더 바람직하게는 80 중량% 이상, 더 바람직하게는 85 중량% 이상, 더 바람직하게는 90 중량% 이상, 가장 바람직하게는 95 중량% 이상이다.
적합하게는, 탄소수 9 내지 24, 바람직하게는 14 내지 20, 더 바람직하게는 16 내지 18 의 피셔-트롭시 유래 파라핀을 포함하는 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스는 융점 (ASTM E794 에 따름) 이 10 내지 50 ℃ 범위, 바람직하게는 15 내지 40 ℃ 범위, 더 바람직하게는 15 내지 32 ℃ 범위, 더 바람직하게는 15 내지 30 ℃ 범위, 더 바람직하게는 20 내지 30 ℃ 범위, 더 바람직하게는 20 내지 25 ℃ 범위, 더 바람직하게는 20 내지 24 ℃ 범위, 가장 바람직하게는 21 내지 23 ℃ 범위이다.
바람직하게는, 본 발명의 제 1 구현예에서 탄소수 9 내지 24, 바람직하게는 탄소수 14 내지 20 의 피셔-트롭시 유래 파라핀의 총량을 기준으로, 탄소수 16 내지 18 의 파라핀을 85 중량% 이상 포함하는 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스는 21 내지 23 ℃ 범위의 융점 (ASTM E794 에 따름) 을 갖는다. 또한, 탄소수 9 내지 24, 바람직하게는 14 내지 20 의 피셔-트롭시 유래 파라핀의 총량을 기준으로, 탄소수 16 내지 18 의 파라핀을 85 중량% 이상 포함하는 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스는 잠열이 180 내지 210 J/g 이다.
제 2 구현예에서, 본 발명에 따른 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스는 탄소수 16 내지 22, 바람직하게는 18 내지 20 의 피셔-트롭시 유래 파라핀을 주요량 (즉 > 50 중량%) 포함하고; 바람직하게는 탄소수 18 내지 20 의 피셔-트롭시 유래 파라핀의 양은, 탄소수 9 내지 24, 바람직하게는 탄소수 16 내지 22 의 피셔-트롭시 유래 파라핀의 총량을 기준으로, 65 중량% 이상, 더 바람직하게는 70 중량% 이상, 더 바람직하게는 75 중량% 이상, 더 바람직하게는 80 중량% 이상, 더 바람직하게는 85 중량% 이상, 더 바람직하게는 90 중량% 이상, 가장 바람직하게는 95 중량% 이상이다.
적합하게는, 탄소수 16 내지 22, 바람직하게는 18 내지 20 의 피셔-트롭시 유래 파라핀을 포함하는 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스는 융점 (ASTM E794 에 따름) 이 10 내지 50 ℃ 범위, 바람직하게는 15 내지 40 ℃ 범위, 더 바람직하게는 15 내지 32 ℃ 범위, 더 바람직하게는 15 내지 30 ℃ 범위, 더 바람직하게는 20 내지 30 ℃ 범위, 더 바람직하게는 25 내지 30 ℃ 범위, 가장 바람직하게는 26 내지 28 ℃ 범위이다.
바람직하게는, 본 발명의 제 2 구현예에서 탄소수 9 내지 24, 바람직하게는 16 내지 22 의 피셔-트롭시 유래 파라핀의 총량을 기준으로, 탄소수 18 내지 20 의 파라핀을 80 중량% 이상 포함하는 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스는 26 내지 28 ℃ 범위의 융점을 갖는다. 또한, 탄소수 9 내지 24, 바람직하게는 16 내지 22 의 피셔-트롭시 유래 파라핀의 총량을 기준으로, 탄소수 18 내지 20 의 파라핀을 80 중량% 이상 포함하는 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스는 180 내지 210 J/g 의 잠열을 갖는다.
피셔-트롭시 공정이 수행되는 온도 및 압력은 합성 기체의 탄화수소로의 전환도에 영향을 주고 파라핀의 분지 수준 (이에 따른 이소파라핀의 양) 에 영향을 준다는 것은 당업자에게 공지되어 있다. 전형적으로, 피셔-트롭시 유래 왁스의 제조 방법은 25 bara 초과의 압력에서 수행될 수 있다. 바람직하게는, 피셔-트롭시 공정은 35 bara 초과, 더 바람직하게는 45 bara 초과, 가장 바람직하게는 55 bara 초과의 압력에서 수행된다. 피셔-트롭시 공정에 대한 실질적 상한은 200 bara 이고, 바람직하게는 공정은 120 bara 미만, 더 바람직하게는 100 bara 미만의 압력에서 수행된다.
피셔-트롭시 공정은 적합하게는 170 내지 290 ℃ 의 온도, 바람직하게는 180 내지 270 ℃ 의 온도, 더 바람직하게는 200 내지 250 ℃ 의 온도에서 수행된다.
이소파라핀의 양은 적합하게는 탄소수 9 내지 24 의 파라핀의 총량을 기준으로 20 중량% 미만, 바람직하게는 10 중량% 미만, 더 바람직하게는 7 중량% 미만, 가장 바람직하게는 4 중량% 미만이다.
적합하게는, 본 발명에 따른 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스는 90 중량% 초과의 n-파라핀, 바람직하게는 95 중량% 초과의 n-파라핀을 포함한다. 또한, 파라핀 왁스는 이소-파라핀, 시클로-알칸 및 알킬 벤젠을 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 피셔-트롭시 유래 왁스의 제조를 위한 피셔-트롭시 공정은 슬러리 피셔-트롭시 공정, 수포형 층 공정 (ebullated bed process) 또는 고정층 피셔-트롭시 공정, 특히 다관형 고정층일 수 있다. 피셔-트롭시 공정의 생성물 스트림은 일반적으로 물 스트림, 미전환 합성 기체, 이산화탄소, 불활성 기체 및 C1 내지 C3 을 포함하는 기체 스트림, 및 C4+ 스트림으로 분리된다.
완전한 피셔-트롭시 탄화수소 생성물은 적합하게는 C1 내지 C200 분획, 바람직하게는 C3 내지 C200 분획, 더 바람직하게는 C4 내지 C150 분획을 포함한다.
적합하게는, 본 발명에 따른 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스는 증류에 의해 피셔-트롭시 탄화수소 생성물로부터 수득된다. 시판되는 장치가 사용될 수 있다. 증류는 대기압에서 수행될 수 있지만, 또한 감소된 압력이 사용될 수 있다.
바람직하게는, C3 내지 C200 분획, 바람직하게는 C4 내지 C150 분획을 포함하는 피셔-트롭시 공정의 탄화수소 생성물 스트림은 증류 전에 수소화되어, 산화물 및 올레핀을 제거한다. 또한, 상기 수소화 생성물 스트림은 더 안정하고, 덜 부식성이어서, 수송 및/도는 저장을 더 쉽게 만든다.
수소화 단계는 적합하게는 150 내지 325 ℃, 바람직하게는 200 내지 275 ℃ 의 온도, 5 내지 120 bar, 바람직하게는 20 내지 70 bar 의 압력에서 수행된다.
적합하게는 C3 내지 C8 분획, 바람직하게는 C4 내지 C7 분획을 포함하는 피셔-트롭시 생성물의 경량 분획은 증류에 의해 피셔-트롭시 생성물로부터 분리되어, 적합하게는 C9 내지 C200 분획을 포함하는 제 1 피셔-트롭시 생성물을 수득한다.
이후, 적합하게는 C9 내지 C24 분획을 포함하는 제 2 피셔-트롭시 생성물은, 증류에 의한 제 1 피셔-트롭시 생성물로부터의 적합하게는 C25 내지 C200 분획, 바람직하게는 C25 내지 C150 분획을 포함하는 중질 분획의 분리에 의해 수득된다. 적합하게는, 증류는 컬럼의 상부에서 50 내지 70 mbara 의 압력 및 125 내지 145 ℃ 의 온도에서 수행된다.
이후, 적합하게는 C9 내지 C13 을 포함하는 경질 분획은 증류에 의해 제 2 피셔-트롭시 생성물로부터 분리되어, 적합하게는 C14 내지 C24 분획을 포함하는 제 3 피셔-트롭시 생성물을 수득한다. 증류는 컬럼의 하부 스트리핑 영역에서 500 내지 700 mbara 의 압력 및 230 내지 250 ℃ 의 온도에서 수행되는 것이 바람직하다.
이하에서, 본 발명에 따른 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스는 제 3 피셔-트롭시 생성물로부터 분리된다. 적합하게는, 증류는 컬럼의 스트리핑 영역에서 200 내지 250 mbara 의 압력 및 450 내지 500 mbara 의 압력 하에 컬럼의 정류 부분 (rectifying section) 에서 적합하게 수행된다. 또한, 증류는 바람직하게는 컬럼의 정류 영역에서 200 내지 250 ℃ 의 온도에서 수행된다.
바람직하게는, 제 3 피셔-트롭시 생성물로부터 탄소수 14 내지 20, 바람직하게는 16 내지 18 의 파라핀을 포함하는 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스를 얻기 위해, 증류 컬럼의 온도는 220 내지 230 ℃ 이다.
바람직하게는, 제 3 피셔-트롭시 생성물로부터 탄소수 16 내지 22, 바람직하게는 18 내지 20 의 파라핀을 포함하는 피셔-트롭시 유래 파라핀계 왁스를 수득하기 위해, 컬럼의 온도는 225 내지 240 ℃ 이다.
또다른 구현예에서, 본 발명에 따른 방법은 전체 탄화수소 생성물의 증류에 의해 수득된 더 적은 분획의 수소화를 포함한다. 증류 이후의 수소화는 다량의 피셔-트롭시 생성물을 수소화할 필요가 없다. 예를 들어, 적합하게는 C9 내지 C24 분획을 포함하는 제 2 피셔-트롭시 생성물은 하나 이상의 분리 분획에서 수소화된 후, 탄소수 14 내지 24, 바람직하게는 14 내지 20, 더 바람직하게는 16 내지 18 의 파라핀을 포함하는 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스로 증류되거나, 탄소수 16 내지 22, 바람직하게는 18 내지 20 의 파라핀을 포함하는 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스로 증류된다.
추가 양상에서, 본 발명은 본 발명에 따른 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스를 포함하는 열 에너지 저장 물질을 제공한다. 전형적으로, 열 에너지 저장 물질은 많은 영역에서, 예를 들어 유체를 수송하는 라인 또는 파이프, 빌딩 재료 및 의복용 직물의 단열제로서 사용될 수 있다. 또한, 열 에너지 저장 물질은 상 변화 물질 (PCM) 을 기반으로 할 수 있다.
PCM 은 높은 잠열을 갖는 화합물이고, 이는 특정 온도 범위에서 용융 및 고형화되고, 이에 따라 다량의 에너지 (열) 을 저장 또는 방출할 수 있다. 고체로부터 액체 상으로의 전이 (용융 방법) 는 흡열 공정이고, 이는 에너지의 흡수를 산출한다. 물질은 상 전이 온도에 도달하면 용융되기 시작한다. 이러한 용융 공정 동안에 온도는 용융이 완료될 때까지 거의 일정하게 유지된다. 용융 동안 저장된 열은 잠열이다. 동일하게, 상 변화 공정이 (액체로부터 고체 상으로) 전환될 때, 저장된 잠열은 거의 일정한 온도로 또다시 방출된다. 또한, 열 저장 장치의 물리적 크기를 최소화하기 위해, 잠열은 가능한 높아야 하고, 고체와 액체 사이의 밀도 차이는 가능한 작아야 한다.
열 에너지 저장 물질에서 PCM 으로서 파라핀 왁스의 사용의 이점은 열 에너지 저장 물질이 놀랍게도 높은 잠열을 갖는다는 것이다. 이는 열 에너지 저장에 필요한 물질의 양의 실질적 감소를 산출할 수 있다.
적합하게는, 열 에너지 저장 물질에서 PCM 으로서 본 발명에 따른 파라핀 왁스의 양은 바람직하게는 열 저장 물질의 총량을 기준으로, 100 중량% 이하, 바람직하게는 90 중량% 이상, 더 바람직하게는 95 중량% 이상, 가장 바람직하게는 98 중량% 이상이다. 또한, 열 저장 물질은 - PCM 으로서 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스에 추가로 - 편리하게는 첨가제 예컨대 조핵제, 산화 방지제 또는 항균제, 부식 방지제 또는 이의 안정성을 향상시키도록 고안된 불용성 충전제 또는 이의 점도를 조절하도록 고안된 용매 등을 포함한다.
따라서, 본 발명은 열 에너지 저장 적용물에서 상 변화 물질로서의 본 발명에 따른 파라핀 왁스의 용도를 제공한다.
당업자는 열 에너지 저장 물질이 본 발명에 따른 파라핀 왁스와 유사한 동점도, 밀도, 비열 용량, 잠열 및 융점을 가지고, 단 열 에너지 저장 물질에서 PCM 으로 사용된 파라핀 왁스의 양은 열 에너지 저장 물질의 총량을 기준으로 100 중량% 이하 및 90 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상, 가장 바람직하게는 98 중량% 이상임을 쉽게 이해할 것이다.
본 발명은 하기 실시예를 참조로 아래 기재되어 있으나, 이는 본 발명의 범주를 어떠한 방식으로도 제한하도록 의도되지 않는다.
실시예
피셔-
트롭시
유래 파라핀 왁스의 제조
피셔-트롭시 공정을 사용하여 2 개의 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스 (파라핀 왁스 1 및 파라핀 왁스 2) 를 수득하였다. 이를 위해, WO-A-9934917 의 실시예 III 의 촉매를 사용하여 실시예 VII 에 수득된 피셔-트롭시 생성물을 200 내지 275 ℃ 의 온도 및 20 내지 70 bar의 압력에서 수소화하였다. 수득된 피셔-트롭시 생성물은 C4 내지 C150 분획을 포함하였다. 수소화 이후, C4 내지 C7 분획을 포함하는 피셔-트롭시 생성물의 경질 분획을 피셔-트롭시 생성물로부터 증류에 의해 분리하고, 이에 따라 제 1 피셔-트롭시 생성물을 수득하였다.
이후, 컬럼의 상부에서 50 내지 70 mbara 의 압력 및 140 ℃ 의 온도 하에 증류에 의하여 제 1 피셔-트롭시 생성물로부터 C25 내지 C150 분획을 포함하는 중질 분획을 분리하여 제 2 피셔-트롭시 생성물을 수득하였다.
이후, 500 내지 700 mbara 의 압력 및 230 ℃ 의 온도에서 증류에 의해 제 2 피셔-트롭시 생성물로부터 C9 내지 C13 분획을 포함하는 경질 분획을 분리하여, C14 내지 C24 분획을 포함하는 제 3 피셔-트롭시 생성물을 수득하였다.
221.4 ℃ 의 온도 하에 및 증류 컬럼의 수집 부분에서 200 내지 250 mbara 의 압력 하에 및 컬럼의 스트리핑 영역에서 450 내지 500 mbara 의 압력 하에 제 3 피셔-트롭시 생성물로부터 파라핀 왁스 1 을 분리하였다. 수득된 파라핀왁스 1 의 특성을 아래 표 1 에 열거하였다.
227.9 ℃ 의 온도 하에 및 증류 컬럼의 수집 부분에서 200 내지 250 mbara 의 압력 하에 및 컬럼의 스트리핑 부분에서 450 내지 500 mbara 의 압력 하에 제 3 피셔-트롭시 생성물로부터 파라핀 왁스 2 를 분리하였다. 수득된 파라핀 왁스 2 의 특성을 아래 표 1 에 열거하였다.
| 파라핀 왁스 1 | 파라핀 왁스 2 | |
| 탄소 범위 | C14-C20 | C16-C22 |
| C16-C18 의 양 [중량%] | 92a | 45a |
| C18-C20 의 양 [중량%] | 45a | 84a |
| ASTM E794 에 따른 융점 [℃] | 22.3 | 26.7 |
| ASTM D1298 에 따른 15 ℃ 에서의 밀도 [kg/㎥] | 0.782 | 0.786 |
| ASTM D1298 에 따른 40 ℃ 에서의 밀도 [kg/㎥] | 0.769 | 0.770 |
| ASTM D445 에 따른 40 ℃ 에서의 동점도 [CSt] | 4.0 | 3.6 |
| ASTM E1269-05 에 따른 비열 용량 [J/g℃] | 데이터 없음 | 2.27 |
| a 파라핀 왁스 1 및 2 에서 [C16-C18] 및 [C18-C20] 의 양의 합은, 두 탄소 범위가 모두 파라핀 C18 의 양을 포함한다는 사실로 인해, 100 중량% 초과임. | ||
잠열의 측정
DSC
잠열 측정을 위한 샘플 제조
하기 단계를 포함하는 DSC 잠열 측정을 위해 파라핀 왁스 1 및 2 를 제조하였다:
a) 샘플이 완전히 용융될 때까지 오븐 또는 뜨거운 물 배쓰에서 파라핀 왁스의 샘플을 유지하는 단계;
b) 빈 팬을 접시 저울에 올려놓고, 0 으로 맞추는 단계;
c) 파스퇴르 피펫 (Pasteur pipette) 을 사용하여 균질화된 용융 샘플을 샘플 팬에 넣고, 0.01 mg 의 중량을 기록하는 단계;
d) 샘플 팬 위에 뚜껑을 올려, 샘플 팬을 폐쇄하는 단계;
d) 분석 전에 샘플 팬, 뚜껑 및 샘플의 총 중량을 기록하는 단계.
DSC 에 의한 잠열 측정을 위하여 ASTM E793 이 뒤따랐다. 10 ℃/분의 가열 및 냉각 속도로 Julabo intracooler FT100 냉각기가 장착된 메틀러 톨레도 DSC 를 사용하여 파라핀 왁스 1 (실시예 1) 및 파라핀 왁스 2 (실시예 2) 의 잠열을 측정하였다.
파라핀 왁스의 융점을 ASTM E794 에 따라 측정하였다.
파라핀 왁스 1 (실시예 1) 및 2 (실시예 2) 의 잠열 및 융점을 아래 표 2 에 나타냈다.
본 발명에 따른 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스의 증가된 잠열을 나타내기 위하여, 하기 시판되는 상 변화 물질이 비교예로서 포함되었다:
- Rubitherm® 20 (RT20; DuPont, Meyrin, Switzerland 시판; 비교예 A)
- Rubitherm® 27 (RT27; DuPont, Meyrin, Switzerland 시판; 비교예 B)
- Astorphase® 20B (AP20B; International Waxes Inc., Pennsylvania, United States 시판; 비교예 C)
- Astorphase® 25 (AP25; International Waxes Inc., Pennsylvania, United States 시판; 비교예 D)
| 비교예 A | 비교예 C | 실시예 1 | 비교예 B | 비교예 D | 실시예 2 | |
| 탄소 범위 | C13-C22 | 데이터 없음(n.d.) | C14-C20 | C17-C20 | 데이터 없음 | C16-C22 |
| 융점 [℃] | 23.2 | 19.7 | 22.3 | 28.5 | 23.4 | 26.7 |
| 잠열 [J/g] | 113.41 | 110.48 | 197.10 | 131.33 | 127.46 | 207.0 |
| n-파라핀 [중량%] | 98.8 | 데이터 없음 | 93.9 | 99.8 | 데이터 없음 | 94.2 |
토의
표 2 의 결과는, 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스 1 (실시예 1) 을 사용하여 RT20 (비교예 A) 및 AP20B (비교예 C) (이는 모두 파라핀 왁스 1 과 유사한 융점을 가짐) 에 비해 더 높은 잠열이 얻어졌음을 보여준다.
유사한 결과를 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스 2 (실시예 2) 를 사용해 얻었고, 이와 함께 RT27 (비교예 B) 및 AP25 (비교예 D) 의 잠열에 비해 높은 잠열을 얻었다.
이러한 관찰은, RT20, RT27, AP20B 및 AP25 의 양과 비교하였을 때, 동일한 잠열을 수득하는데 더 적은 양의 열 에너지 저장 물질에서의 파라핀 왁스 1 및 파라핀 왁스 2 가 필요하다는 것을 나타낸다.
Claims (14)
15 내지 40 ℃ 범위의 융점을 갖는, 탄소수 9 내지 24 의 파라핀을 포함하는 피셔-트롭시 유래 파라핀 왁스.
제 1 항에 있어서, 3.0 cSt 초과, 바람직하게는 4.0 cSt 초과, 더 바람직하게는 4.5 cSt 초과의 40 ℃ 에서의 동점도를 갖는 파라핀 왁스.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 100 ℃ 에서의 동점도가 0.5 cSt 초과, 바람직하게는 1.0 cSt 초과, 더 바람직하게는 1.5 cSt 초과인 파라핀 왁스.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 40 ℃ 에서의 밀도가 0.60 내지 0.85 kg/㎥, 바람직하게는 0.70 내지 0.80 kg/㎥, 더 바람직하게는 0.75 내지 0.77 kg/㎥ 인 파라핀 왁스.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 15 ℃ 에서의 밀도가 0.65 내지 0.90 kg/㎥, 바람직하게는 0.70 내지 0.85 kg/㎥, 더 바람직하게는 0.75 내지 0.80 kg/㎥, 가장 바람직하게는 0.77 내지 0.80 kg/㎥ 인 파라핀 왁스.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 비열 용량이 2.15 내지 2.35 J/g℃ 범위, 바람직하게는 2.18 내지 2.30 J/g℃ 범위인 파라핀 왁스.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 잠열이 150 내지 220 J/g, 바람직하게는 160 내지 210 J/g, 더 바람직하게는 180 내지 210 J/g 인 파라핀 왁스.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 탄소수 16 내지 18 의 피셔-트롭시 유래 파라핀의 양이 탄소수 14 내지 20 의 피셔-트롭시 파라핀의 총량을 기준으로, 85 중량% 이상, 바람직하게는 90 중량% 이상, 더 바람직하게는 95 중량% 이상인 파라핀 왁스.
제 8 항에 있어서, 융점이 20 내지 24 ℃, 바람직하게는 21 내지 23 ℃ 범위인 파라핀 왁스.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 탄소수 18 내지 20 의 피셔-트롭시 유래 파라핀의 양이 탄소수 16 내지 22 의 피셔-트롭시 유래 파라핀의 총량을 기준으로, 80 중량% 이상, 바람직하게는 85 중량% 이상, 더 바람직하게는 90 중량% 이상, 가장 바람직하게는 95 중량% 이상인 파라핀 왁스.
제 10 항에 있어서, 융점이 25 내지 30 ℃, 바람직하게는 26 내지 28 ℃ 범위인 파라핀 왁스.
제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 파라핀 왁스를 포함하는 열 에너지 저장 물질.
제 12 항에 있어서, 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 파라핀 왁스를 90 중량% 이상, 바람직하게는 95 중량% 이상, 더 바람직하게는 98 중량% 이상 포함하는 물질.
열 에너지 저장 적용물에서 상 변화 물질로서의 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 파라핀 왁스의 용도.
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