Lämpökynttilän palo-ominaisuuksiin vaikuttavien tekijöiden analytiikka: raaka-aineet, sydänlanka, rakenne ja olosuhteet
Arola, Anni (2014)
Diplomityö
2014
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2014112146497
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2014112146497
Tiivistelmä
Työn tavoitteena oli tutkia lämpökynttilän palo-ominaisuuksiin vaikuttavia tekijöitä. Työn taustalla on yhteistyö suomalaisen kynttilävalmistajan kanssa. Kynttilävalmistajan lämpökynttilöissään käyttämän raaka-aineen hinnan noustessa, on valmistaja kiinnostunut käyttämään edullisempia raaka-aineita. Palamisen kriteerit saavuttavan kynttilän valmistaminen markkinoilla olevista uusista raaka-aineista on havaittu olevan haastavaa, ja vaatii edelleen kehitystyötä.
Teoriaosassa käytiin läpi kynttilänvalmistusta yleisesti, RAL-laatustandardin asettamat kriteerit lämpökynttilälle, palamiseen vaikuttavia tekijöitä sekä työn kokeellisessa osassa käytettyjen analyysimenetelmien periaatteet. Työn kokeellisessa osassa tutkittiin erilaisten kynttiläraaka-aineiden koostumusta ja ominaisuuksia sekä sydänlankojen rakennetta. Lisäksi tutkittiin, miten sydänlangan sisältämien säikeiden määrä, eri raaka-aineiden seossuhteiden muutos sekä jäähdytyslämpötilan muutos vaikuttavat lämpökynttilän palo-ominaisuuksiin. Työssä myös selvitettiin muutaman markkinoilla olevan kynttilän raaka-ainekoostumus.
Tutkimuksissa havaittiin, että vaadittavan liekin korkeuden saavuttamiseksi viskositeetti on yksi raaka-aineen tärkeimmistä ominaisuuksista. Raaka-aineen viskositeetin kasvaessa tarvitaan paksumpi sydänlanka. Raaka-aineen viskositeetin kasvaessa liekin korkeus ei aina pienene, koska liekin korkeuteen vaikuttaa myös langalle tehty kemiallinen käsittely. Mitä korkeampi kynttilän liekki on, sitä suurempi on raaka-aineen kulutus eli palovuo ja tällöin liekin korkeus vaikuttaa myös kynttilän paloaikaan. Kokeissa havaittiin, että liekin korkeuden ollessa vakio, palovuo oli korkein steariinilla. Steariinin jälkeen tulivat palmuvaha ja parafiini. Tällöin parafiinia tarvittiin vähemmän vastaavan paloajan saavuttamiseksi. Nopean jäähdytyksen havaittiin vaikuttavan palmuvahan palovuohon alentavasti, vaikka jäähdytystavalla ei ollut vaikutusta liekin korkeuteen. The aim of this study was to research burning properties of a tealight. The thesis was done co-operate with a Finnish candle manufacturer. The price of the manufacturer's raw material is rising so they would like to use cheaper raw materials. Achieving the quality requirements with cheaper raw materials for tealight has been found challenging, and further development is still required.
In theoretical part of the thesis the basics of candles, RAL-quality standard criteria, burning properties of tealights and principles of used analysis methods are studied. Experimental part of the thesis focuses on composition analysis and property studies of different raw materials and construction of the wicks. In addition, it was studied how different wicks, raw material mixtures and cooling temperature effect on burning properties. Also raw materials compositions of selected commercial tealights were identified.
The obtained result was that viscosity was one of the most important properties of raw material which affects the height of the flame. The more viscous the raw material was, the thicker the wick was needed to produce same height of the flame. The chemical treatment of the wick affects also the height. When the flame was high the consumption of the raw material was high. This affected also the burning time of the tealight. It was experimentally revealed that the stearin materials had the highest consumption in the set conditions, when compared to palm wax and paraffin. The smallest amount to gain the set burning time was achieved with paraffins. Different cooling rate of palm wax was studied. Fast cooling of the material resulted in that height of the flame was same but consumption of raw material was smaller.
Teoriaosassa käytiin läpi kynttilänvalmistusta yleisesti, RAL-laatustandardin asettamat kriteerit lämpökynttilälle, palamiseen vaikuttavia tekijöitä sekä työn kokeellisessa osassa käytettyjen analyysimenetelmien periaatteet. Työn kokeellisessa osassa tutkittiin erilaisten kynttiläraaka-aineiden koostumusta ja ominaisuuksia sekä sydänlankojen rakennetta. Lisäksi tutkittiin, miten sydänlangan sisältämien säikeiden määrä, eri raaka-aineiden seossuhteiden muutos sekä jäähdytyslämpötilan muutos vaikuttavat lämpökynttilän palo-ominaisuuksiin. Työssä myös selvitettiin muutaman markkinoilla olevan kynttilän raaka-ainekoostumus.
Tutkimuksissa havaittiin, että vaadittavan liekin korkeuden saavuttamiseksi viskositeetti on yksi raaka-aineen tärkeimmistä ominaisuuksista. Raaka-aineen viskositeetin kasvaessa tarvitaan paksumpi sydänlanka. Raaka-aineen viskositeetin kasvaessa liekin korkeus ei aina pienene, koska liekin korkeuteen vaikuttaa myös langalle tehty kemiallinen käsittely. Mitä korkeampi kynttilän liekki on, sitä suurempi on raaka-aineen kulutus eli palovuo ja tällöin liekin korkeus vaikuttaa myös kynttilän paloaikaan. Kokeissa havaittiin, että liekin korkeuden ollessa vakio, palovuo oli korkein steariinilla. Steariinin jälkeen tulivat palmuvaha ja parafiini. Tällöin parafiinia tarvittiin vähemmän vastaavan paloajan saavuttamiseksi. Nopean jäähdytyksen havaittiin vaikuttavan palmuvahan palovuohon alentavasti, vaikka jäähdytystavalla ei ollut vaikutusta liekin korkeuteen.
In theoretical part of the thesis the basics of candles, RAL-quality standard criteria, burning properties of tealights and principles of used analysis methods are studied. Experimental part of the thesis focuses on composition analysis and property studies of different raw materials and construction of the wicks. In addition, it was studied how different wicks, raw material mixtures and cooling temperature effect on burning properties. Also raw materials compositions of selected commercial tealights were identified.
The obtained result was that viscosity was one of the most important properties of raw material which affects the height of the flame. The more viscous the raw material was, the thicker the wick was needed to produce same height of the flame. The chemical treatment of the wick affects also the height. When the flame was high the consumption of the raw material was high. This affected also the burning time of the tealight. It was experimentally revealed that the stearin materials had the highest consumption in the set conditions, when compared to palm wax and paraffin. The smallest amount to gain the set burning time was achieved with paraffins. Different cooling rate of palm wax was studied. Fast cooling of the material resulted in that height of the flame was same but consumption of raw material was smaller.