DE102004005034A1 - Stückiges Brennholz - Google Patents
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Abstract
Nach der Erfindung wird Kaminholz dadurch hergestellt, daß aus zerkleinertem Holz und Kunststoff eine Mischung erzeugt wird und die Mischung mittels eines Extruders zu einem Strang verarbeitet wird, der nach ausreichender Kühlung auf Kaminholzlänge abgelängt wird.
Description
- Die Erfindung betrifft die Herstellung von stückigem Brennholz, insbesondere Kaminholz. Stückiges Brennholz unterscheidet sich durch die größeren Abmessungen von Pellets. Pellets haben maximal eine Länge bis 100 mm. Stückiges Brennholz hat üblicherweise eine Länge von mehr als 150 mm, vorzugsweise von mehr als 200 mm. Kaminholz hat üblicherweise eine Länge von mehr als 250 mm.
- Als Kaminholz eignen sich nur bestimmte Holzsorten. Andere Holzsorten platzen mit beim Verbrennen im Kamin, so daß ein starker Funkenflug entsteht. Das ist nicht nur unangenehm, sondern auch gefährlich. Der Funkenflug wird durch Feuchtigkeit und durch die sogenannten flüchtigen Bestandteile im Holz gefördert. Die flüchtigen Bestandteile sind die Bestandteile, die bei Erwärmung des Holzes ausgasen. Je nach Art enthält das Holz mehr oder weniger flüchtige Bestandteile. Je nach Lagerzeit und Lagerart enthält das Holze mehr oder weniger Feuchtigkeit.
- Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, obige Unannehmlichkeiten bei stückigem Brennholz, insbesondere bei Kaminholz, zu reduzieren. Nach der Erfindung wird das mit den Merkmalen der Patentansprüche erreicht. Dem liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich der Funkenflug mit zunehmender Zerkleinerung des Holzes reduziert und daß eine Trocknung des zerkleinerten Holzes wirtschaftlicher ist als eine Trocknung des unzerkleinerten Holzes, weil die Trocknung unter gleichen Umgebungsbedingungen wesentlich schneller bei zerkleinertem Holz als bei unzerkleinertem Holz erfolgt. Dabei fällt der Zerkleinerungsaufwand gegenüber den Vorteilen der schnelleren Trocknung kaum ins Gewicht. Durch langsame Trocknung werden nämlich für lange Zeit Lagerplatz und Witterungsschutz erforderlich. Außerdem wird Kapital gebunden.
- Es hat sich gezeigt, daß eine extrem kurze Trocknung in einer Trocknungseinrichtung sich rechnet.
- Die Zerkleinerung und Trocknung führt jedoch noch nicht zu einem geeigneten Brennholz. Vielmehr zeigt sich, daß eine Schüttlage von fein zerkleinertem Holz nicht ohne weiteres brennt. Es ist zur Verbesserung der Verbrennung bekannt, Holzpellets herzustellen.
- Gleichwohl werden offene Feuer mit Brennholz betrieben. Traditionell wird an der Auswahl besonderer Holzsorten und deren besonderer Trocknung festgehalten.
- Die Erfindung löst sich davon und ersetzt das bekannte stückige Brennholz für offene Feuerungen, insbesondere auch das Kaminholz durch Holz nach den Merkmalen der Patentansprüche.
- Dabei wird eine wesentliche bessere Verbrennung dadurch erreicht, daß die feinen Holzpartikel durch Kunststoff miteinander verbunden werden. Besonders bietet sich dabei die Verwendung von Abfallkunststoffen an.
- Nach der Erfindung werden die Holzpartikel zu stückigem Brennholz miteinander verbunden.
- Für die erfindungsgemäße Verwendung stehen eine Vielzahl von Kunststoffen zur Verfügung, deren Verbrennung völlig unbedenklich ist. Das gilt zum Beispiel für Polyethylen, weil aus der Verbrennung von Polyethylen nur Wasser und Kohlendioxid anfällt.
- Für die erfindungsgemäße Verwendung des Polyethylens ist auch recyceltes Polyethylen geeignet. Vorteilhafterweise wird dabei kein Reinheitsgrad gefordert, der sonst das Recycling von Kunststoffen teuer macht.
- Vorzugsweise bildet der Kunststoff eine Matrix, in welche die Holzpartikel eingebettet werden. Überraschenderweise ist die notwendige Kunststoffmenge für die Matrix verhältnismäßig gering. Ausreichend können bereits 10 Vol% bis 20 Vol% Kunststoff sein, bezogen auf die Menge aus Holz und Kunststoff. Höchstens soll der Kunststoffanteil 50 Vol%, vorzugsweise höchstens 40% und noch weiter bevorzugt höchstens 30 Vol% betragen.
- Wegen der Einzelheiten des Einsatzmateriales, insbesondere der Holzpartikel und geeigneter Kunststoffe sowie des Extrudierens einer Holz-Kunststoffmischung wird auf die EP0201527A, US5997784A, US5985429A, US6003277A, US5932334A, EP0028775A, US5518677A, DE19737647 Bezug genommen.
- Weitere wesentliche Vorteile ergeben sich bei der Verwendung eines Extruders für die Mischung von Holz und Kunststoff bzw. für die Einarbeitung des Holzes in den Kunststoff.
- Vorteilhafterweise erlaubt der Extruder durch Entgasung der Holz-Kunststoffschmelze auf einfache Weise eine weitere Trocknung der Holzparikel.
- Günstig ist auch, das Holz-Kunststoffschmelze-Gemisch unter erheblichem Druck zu verarbeiten. Das intensiviert die Vernetzung noch weiter.
- Der Druck kann zugleich zum Aufschmelzen von Kunststoff genutzt werden, wenn der Kunststoff nicht schmelzflüssig sondern in Granulatform oder anderen Partikelformen fest mit dem Holz in den Extruder eingetragen wird. Die gleiche Wirkung hat die Erwärmung des Kunststoffes.
- Unter dem erfindungsgemäßen Druck lassen sich Materialdichten erzeugen, die über der natürlichen spezifischen Dichte von Holz liegen. Die höhere Dichte wird nicht allein durch den Kunststoffanteil sondern zusätzlich durch eine Verdichtung der Holzpartikel bewirkt. Mit dem Extruder lassen sich Dichten von mindestens 0,9 kg pro Kubikdezimeter, vorzugsweise mindestens 1,0 kg pro Kubikdezimeter und noch weiter bevorzugt von mindestens 1,1 kg pro Kubikdezimeter erreichen. Gegenüber üblichen Dichten 0,5 kg pro Kubikdezimeter für Holz ist das eine substantielle Erhöhung der Dichte.
- An sich brennen dichtere Holzsorten schlechter als weniger dichte Holzsorten.
- Bei der Befeuerung von offenen Kaminen ist es eine bekannte Erfahrung, daß ältere großvolumige Eichenhölzer nicht vollständig verbrennen.
- Überraschender Weise verbrennt das noch dichtere großvolumige erfindungsgemäße Kaminholz gleichwohl vollständig.
- Eine weitere überraschende Wirkung ist eine günstige Verbrennungsgeschwindigkeit. Das erfindungsgemäße Kaminholz verbrennt mit langsamer Geschwindigkeit, so daß das Kaminfeuer nicht ständig gewartet werden muß.
- Vorteilhafterweise erlaubt ein Extruder eine naturähnliche Herstellung von erfindungsgemäßen Holzscheiten. Dabei wird ein Extruder mit einer den Holzscheiten angepaßten Düse verwendet. Sogar die Jahresringe des Holzes lassen sich mit einem Extruder durch partielle (ringförmig bzw. bogenförmig verlaufenden) Druckänderung in der Düse andeuten, denn die Druckänderung führt zu einer sichtbaren Änderung des Materials.
- Damit es durch die Holzpartikel nicht zu einer Blockierung des Extruders kommt, ist zwischen den Extruderteilen vorzugsweise ein Mindestabstand vorgesehen, der größer als der übliche Abstand ist, der sich aus dem notwendigen Spiel zwischen bewegten Extruderteilen bzw. zwischen festen und bewegten Extruderteilen ergibt. Nach der Erfindung ist der Mindestabstand den Abmessungen der Holzpartikel angepaßt, so daß die Holzpartikel zwischen den Zähnen des Extruders durchwandern können, ohne den Extruder zu blockieren. Die betroffenen Extruderteile unterscheiden sich je nach Extruderbauart. Es gibt Einschneckenextruder, Doppelschneckenextruder und Planetwalzenextruder. Üblicherweise besteht jeder Extruder aus Abschnitten. Zum Beispiel gibt es den Einzugbereich, den Aufschmelzbereich, den Dispergierungsbereich, den Homogenisierungsbereich und den Kühlbereich. Die Bauarten können auch von Bereich zu Bereich wechseln.
- Beim Einschneckenextruder ist eine Schnecke vorgesehen, die in einem zylindrischen Gehäuse umläuft.
- Die Schnecke besteht üblicherweise aus einer zentrisch angeordneten Stange. Auf der Stange sitzen eine Vielzahl auswechselbarer Schneckenteile, die mit Hilfe der Stange gegeneinander verspannt werden. Durch Auswechseln der Einzelteile läßt sich der richtige Abstand der Schnecke von der umgebenden Gehäusewandung mit einigen Versuchen weitgehend optimieren.
- Beim Doppelschneckenextruder sind zwei umlaufende Schnecken in einem gemeinsamen Gehäuse so eng nebeneinander angeordnet, daß sich mit ihren Zähnen ineinander greifen. Die einzelnen Schnecken des Doppelschneckenextruders sind genauso aufgebaut wie die Schnecke des Einschneckenextruders. Durch ähnlichen Auswechselvorgang kann auch hier eine Optimierung vorgenommen werden.
- Beim Planetwalzenextruder ist eine umlaufende Zentralspindel vorgesehen. Auf der Zentralspindel laufen Planetenspindeln um. Die Planetenspindeln greifen mit ihren Zähnen zugleich in die Zähne der Zentralspindel und in die Zähne einer Innenverzahnung des umgebenden Gehäuses. Die Zentralspindel ist zumeist ebenso aufgebaut wie die Schnecken oder Doppelschnecken. Die Planetspindeln sind dagegen immer einstückig, desgleichen ist die Innenverzahnung immer einstückig. Zum Optimieren lassen sich die Planetspindeln und die Teile der Zentralspindel wechseln.
- Günstig ist es, unterschiedliche Formate miteinander zu mischen und/oder die aus dem Extruder austretenden Holzscheite vor der abschließenden Verfestigung zu verformen. Die Verformung kann durch Verbiegen und/oder Verdrehen erfolgen. Durch Steuerung der Biegung und/oder Drehung mit einem Rechner kann jedem erfindungsgemäßen Holzscheit ein mehr oder weniger individuelles Aussehen gegeben werden.
- In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
-
1 zeigt eine Extruderanlage1 mit einem Einfülltrichter1 . Darin werden Holzpartikel aus einer vorhergehenden Holzzerkleinerung und Trocknung eingefüllt. Im Ausführungsbespiel wird durch Zerkleinerung eine Partikelgröße kleiner 1 mm erreicht. Die Trocknung erfolgt in einer Wirbelschichtanlage, die mit einem inerten erwärmten Gas betrieben wird. In dem inerten Gasstrom werden die Holzpartikel mitgeführt und erwärmt. Dadurch wird die Feuchtigkeit aus den Holzpartikeln ausgetrieben. Es ist vorteilhaft, die Holzpartikel danach in einem Trockenraum zu bevorraten, bis die Holzpartikel im Extruder eingesetzt werden. - Die Holzpartikel werden zusammen mit PE-Granulat in den Extruder
1 geführt. Dort erfährt die Einsatzmischung eine starke Kompression und Erwärmung. Das PE-Granulat schmilzt und benetzt die Holzpartikel intensiv. - Der Extruder besitzt austrittsseitig eine Düse. Die Düse formt aus der Holz-Kunststoffschmelze einen Strang
5 . Der Strang tritt danach in einen Kühler mit Metallplatten3 und4 und weiteren nicht dargestellten Metallplatten. Die Metallplatten geben dem Strang durch Abkühlung eine ausreichende Festigkeit um auf einem Rollgang geführt zu werden. Der Rollgang besteht aus Rollen6 , die mit einer Mechanik7 höheneinstellbar sind. - Wahlweise sind über den Rollen
6 noch weitere Rollen8 vorgesehen, die mit einer Anstellung9 versehen sind, so daß nach Beliebigen eine Biegung in dem Strang verursacht werden kann. - Nach ausreichender weiterer Abkühlung für eine Ablängung des Stranges zu Kaminholz-Scheiten erfolgt die Ablängung mit einer Säge, die während des Schneidvorganges in nicht dargestellter Weise mit dem Strang bewegt nach dem Schneidvorgang wieder in die Ausgangsstellung zurückbewegt wird.
- Die
2 und3 zeigen den Kaminholzscheit15 in zwei Ansichten, einer Vorderansicht und einer Seitenansicht.
Claims (8)
- Verfahren zur Herstellung von Brennstoff, insbesondere Kaminholz, teilweise bestehend aus Holz, durch gekennzeichnet, daß das Holz zerkleinert wird und die Holzpartikel in eine Kunststoffinatrix eingebettet und die Holz-Kunststoffmischung in eine stückige Brennholzform, insbesondere eine Kaminholzform gebracht wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff zum Einbetten der Holzpartikel verflüssigt wird, insbesondere unter Druck und Temperatur.
- Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Holz-Kunststoffmischung mit einem Raumgewicht hergestellt wird, die mindestens 0,9 kg pro Kubikdezimeter, vorzugsweise mindestens 1,0 kg pro Kubikdezimeter und noch weiter bevorzugt mindestens 1,1 kg pro Kubikdezimeter beträgt und/oder einen Kunststoffanteil von höchstens 50 Vol%, vorzugsweise höchstens 40 Vol% und noch weiter bevorzugt höchstens 30 Vol% besitzt.
- Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung von Polyethylen als Kunststoff.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch Herstellung der Mischung in einem Extruder.
- Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzpartikel in einer Wirbelschicht getrocknet und in einem Trockenbehälter bevorratet und in einer Trockenleitung dem Extruder zugeführt werden.
- Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzpartikel durch Entgasung der Kunststoff-Holz-Schmelze nachgetrocknet werden.
- Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmelze aus dem Extruder in einen Kühler gefahren wird und der entstehende Strang danach auf Kaminholzlänge abgelängt wird.
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2004
- 2004-02-01 DE DE200410005034 patent/DE102004005034A1/de not_active Withdrawn
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