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Die
Erfindung betrifft die Herstellung von Feueranzündmasse. Feueranzündmassen
sollen leicht brennen. Unverständige
Personen benutzen immer wieder Benzin oder dergleichen als Feueranzündmassen.
Das führt
dann zu Stichflammen, die nicht nur gefährlich sind, sondern auch die
Feueranzündmasse
zum Teil nutzlos verpuffen lassen.
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Die
Erfindung hat sich deshalb die Aufgabe gestellt, eine Feueranzündmasse
zu schaffen, die zwar leicht brennt, aber keinesfalls zur Stichflammen neigt.
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Nach
der Erfindung wird das mit den Merkmalen der Patentansprüche erreicht.
Dabei geht die Erfindung von der Entwicklung eines Brennstoffes aus,
der aus einem Gemisch aus Holz und Kunststoff besteht. Aus dem Gemisch
ist stückiges
Brennholz, insbesondere Kaminholz-Scheite geformt worden. Dem lag
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.
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Es
hat sich gezeigt, daß eine
extrem kurze Trocknung in einer Trocknungseinrichtung sich rechnet.
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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.
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Gleichwohl
werden offene Feuer gleichwohl mit Brennholz betrieben. Traditionell
wird an der Auswahl besonderer Holzsorten und deren besonderer Trocknung
festgehalten.
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Die
erläuterte
Entwicklung löst
sich davon und ersetzt das bekannte stückige Brennholz für offene
Feuerungen, insbesondere auch das Kaminholz durch Holz nach den
Merkmalen der Patentansprüche.
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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.
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Nach
der erläuterten
Entwicklung werden die Holzpartikel zu stückigem Brennholz miteinander verbunden.
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Für die Mischung
aus Kunststoff und Holz 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.
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Nach
der älteren
Entwicklung bildet der Kunststoff eine Matrix, in welche die Holzpartikel
eingebettet werden. Das Verfahren wird mit erheblichem Druck ausgeführt.
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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.
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Nach
der älteren
Entwicklung entsteht ein Brennstoff mit einer Dichte von mindestens
0,9 kg/Kubikdezimeter, der einen langsamen und sicheren Abbrand
zeigt. Das deutet nicht auf die Möglichkeit zur Verwendung als
Anzündmasse
hin. Gleichwohl baut die Erfindung darauf auf. Nach der Erfindung
wird die Eignung für
Anzündmassen
dadurch erreicht, daß die
Kunststoffinatrix geschäumt
wird. Der geschäumte
Kunststoff beschleunigt den Abbrand auf das notwendige Maß, bei dem
der weitere Brennstoff entflammt wird. Vorteilhafterweise ist die Verbrennungsdauer
dabei so lange, daß auch
feuchte und/oder kalte Kohle oder Holz in Brand gesetzt wird.
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Vorzugsweise
entstehen durch das Schäumen
des Kunststoffes Raumgewichte unter 0,4 kg pro Kubikdezimeter, noch
weiter bevorzugt unter 0,2 kg pro Kubikdezimeter, bezogen auf die Holz-Kunststoffmischung.
Es können
auch Raumgewichte zwischen 0,05 und 0,15 kg pro Kubikdezimeter entstehen.
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Im übrigen ist
es von Vorteil, Wachse in die Mischung einzubringen. Dabei kann
es sich um natürliche
Wachse oder Kunststoffwachse handeln. Besonders geeignet sind Polyethylen-Wachse.
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Für das erfindungsgemäße Schäumen des Kunststoffes
ist die Herstellung der Mischung in einem Extruder von Vorteil,
weil der Mischvorgang zugleich zum Einmischen bzw. Homogenisieren
und Dispergieren von Treibmittel genutzt werden kann.
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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 und Saechtling, Kunststoff-Taschenbuch,
27. Auflage, Bezug genommen.
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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 sowie für
die Einarbeitung des Treibmittels
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Vorteilhafterweise
erlaubt der Extruder durch Entgasung der Holz-Kunststoffschmelze
auf einfache Weise eine weitere Trocknung der Holzpartikel. Die Entgasung
findet dabei vor der Zumischung von Treibmittel statt.
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Günstig ist
auch, das Holz-Kunststoffschmelze-Gemisch unter erheblichem Druck
zu verarbeiten. Das intensiviert die Vernetzung noch weiter.
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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.
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Das
Treibmittel kann ein chemisches Treibmittel sein, welches mit dem
anderen Einsatzmaterial in den Extruder aufgegeben wird.
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Zeitgemäße Treibmittel
sind jedoch physikalische Treibmittel, die nach dem Aufschmelzen
des Kunststoffes in den Extruder gedrückt werden und dort in die
Mischung eingearbeitet werden. Kohlendioxid ist ein inertes Treibmittel,
das gleichwohl der Verbrennung nicht hinderlich ist, weil es wie
andere übliche
Treibmittel aus dem entstandenen und abgekühlten Kunststoffschaum ausdiffundiert.
Anstelle des Treibmittels tritt Luft ein. Der Vorgang dauert je nach
Gas unterschiedlich lang.
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Unter
dem im Extruder vorhandenen Druck bleibt das Treibmittel in Mischung
mit dem Kunststoff. Der Druck fällt
jedoch drastisch ab, wenn die Mischung den Extruder verläßt, so daß zum Beispiel flüssiges Kohlendioxid
sich in der Schmelze in Gas verwandelt und das Gas expandiert. Dadurch
entstehen in dem Kunststoff Zellen, die für den Schaum kennzeichnend
sind. Anstelle von Kohlendioxid kommen auch verschiedene andere
Treibmittel in Betracht. Wegen der verschiedenen Treibmittel und
deren Handhabung wird auf Saechtling, Kunststoff-Taschenbuch, 27. Auflage, 5.271,532
und 768 Bezug genommen.
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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.
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Beim
Einschneckenextruder ist eine Schnecke vorgesehen, die in einem
zylindrischen Gehäuse umläuft.
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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.
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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.
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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.
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In
der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der
Erfindung dargestellt.
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1 zeigt
eine Extruderanlage 1 mit einem Einfülltrichter 1. 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.
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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.
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Nach
dem Aufschmelzen des Kunststoffes wird im Ausführungsbeispiel Kohlendioxid
in flüssiger Form
in den Extruder gepumpt. Das Kohlendioxid wird durch den Extruder
in die Kunststoffschmelze eingemischt.
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Der
Extruder besitzt austrittsseitig eine Düse. Die Düse formt aus der Holz-Kunststoffschmelze einen
Strang 5. Der Strang 5 schäumt nach Verlassen der Düse auf.
Der Strang tritt dabei in einen Kühler mit Metallplatten 3 und 4 und
weiteren nicht dargestellten Metallplatten. Die Metallplatten geben
dem Strang durch Abkühlung
eine gewünschte
Form und eine ausreichende Festigkeit um auf einem Rollgang geführt zu werden.
Der Rollgang besteht aus Rollen 6, die mit einer Mechanik 7 höheneinstellbar
sind.
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Nach
ausreichender weiterer Abkühlung
für eine
Ablängung
des Stranges auf ein gewünschtes Maß 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.