DE2619554A1

DE2619554A1 - Stueckiger kuenstlicher brennstoff

Info

Publication number: DE2619554A1
Application number: DE19762619554
Authority: DE
Inventors: David John Tanner
Original assignee: BURNCO IND
Current assignee: BURNCO IND
Priority date: 1975-05-05
Filing date: 1976-05-04
Publication date: 1976-11-25
Also published as: CA1149166A; BE841477A; GB1507206A; FR2310402B1; DE2619554C2; AU1366376A; ZA762689B; AU501168B2; FR2310402A1

Description

UEXKÜLL & STOLBERG PATENTANWÄLTE

2 HAMBURG 52

BESELERSTRASSE 4

DR. J.-D. FRHR. von UEXKÜLL

DR. ULRICH GRAF STOLBERG . DIPL.-ING. JÜRGEN SUCHANTKE

iiurnco Industries (Prio: 5. Mai 1975 und

150 Nugget Avenue ¹⁵" ^AP^{ril 1976}

Agincourt, Ontario GB 18 828/75 - 13069)

Kanada MS 3A7

Hamburg, den 3. Mai 1976

Stückiger künstlicher Brennstoff

Die Erfindung betrifft stückigen künstlichen Brennstoff zur Verwendung für häusliche Feuerstellen. Solche Brennstoff ormkörper sind bekannt. Sie werden gebräuchlicherweise aus einem Gemisch aus Zellulosematerial, wie beispielsweise Holzteilchen, und Petroleum-Brennstoff gefertigt und enthalten häufig verschiedene chemische Zusätze zur Erzeugung bestimmter Flammenfärbungen sowie Knister- und Zischeffekte.

Zwar sind solche künstlichen Brennstofformkörper in der Regel leichter zündbar als übliches Feuerholz, jedoch sind sie praktisch nicht leicht entflammbar, und häufig benötigt man zum Anmachen noch Zündhilfe, wie beispielsweise zusainmengeknülltes Zeitungspapier. Selbst mit solcher Hilfsmaßnahme benötigt man in der Regel eine

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gewisse Zeit, um den Verbrennungsvorgang über die gesamte Länge eines solchen Brennstofformkörpers in Gang zu setzen. Wenn solche Formkörper dann vollständig in Brand gesetzt sind, neigen sie dazu, unerwünscht rasch und mit unvorteilhaft hoher Flamme abzubrennen. Darüber hinaus ist der Verbrennungsvorgang während der Brenndauer des Formkörpers meist nicht gleichmäßig; er läuft im Anfangsstadium gewöhnlich schneller ab als im Endstadium. Versuche, durch Einsatz von Petroleum-Fraktionen mit niedrigerem Zündpunkt oder Zellulosematerial mit geringerem Feuchtigkeitsgehalt die Entflammbarkeit von stückigem Brennstoff zu verbessern und so die Zündfähigkeit zu erleichtern, haben nicht zum Erfolg geführt, denn dadurch wurde die Verbrennungsgeschwindigkeit der Formkörper unerwünscht und sogar in gefährlicher Weise erhöht. Versuche, den Flammpunkt und/ oder den Feuchtigkeitsgehalt zu erhöhen und sonstige Maßnahmen, die Verbrennung zu verzögern, führten lediglich dazu, daß sich ein solcher Brennstofformkörper noch schwieriger in Brand setzen läßt.

Es wurde gefunden, daß sich die Brennstofformkörper dann relativ einfach und leicht entzünden lassen, wenn man liolzteilchen mit relativ großer Abmessung einarbeitet, die einen die Zündung erleichternden Dochteffekt geben. Das hat jedoch den Nachteil, daß infolge der Anwesenheit von großen Teilchen die Formkörper schneller und leichter aufspalten und infolgedessen die freie Oberfläche so ver-

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größert wird, daß sich der Verbrennungsvorgang unerwünscht beschleunigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile zu beheben und einen stückigen künstlichen Brennstoff in Vorschlag zu bringen, der einerseits die gewünschte Verbrennungsgeschwindigkeit hat und andererseits auch leicht und rasch und ohne zusätzliche Zündhilfen, wie beispielsweise Zeitungspapier, in Brand gesetzt v/erden kann, und der in bestimmter Ausführungsform darüber hinaus einen besser gleichförmigen Abbrand gewährleistet.

Diese Aufgabe wird gelöst mit einem stückigen künstlichen Brennstoff mit länglichem, aus einem den Abbrand selbsttätig unterhaltenden Material bestehendem Korpus, der erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß längsseits an der Außenseite des Korpus ein relativ schmaler Zündstreifen damit verbunden angeordnet ist, der aus einem nach dem Zünden eine den Abbrand der daran angrenzenden Partien des Korpus initiierende Verbrennung gewährleistenden, entflammbaren, brennnbaren Material besteht.

Dadurch, daß ein aus entflammbarem Material bestehender Zündstreifen vorhanden ist, wird es möglich, den erfindungsgemäßen Brennstofformkörper rasch von einem bis zum anderen Ende in Brand zu setzen, ohne daß dazu die Verbrennungsgeschwindigkeit steigernde Maßnahmen erforderlich sind:

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Tatsächlich läßt sich die /ibbrenngeschwindigkeit des Formkörpers sogar reduzieren, und es wird beim erfindungsgemäßen Brennstofformkörper daher möglich, den Wassergehalt darin zu erhöhen. Dies hat den Vorteil, daß das für die Herstellung des erfindungsgemäßen Brennstofformkörpers verwendete Zellulosematerial eine weniger starke Trocknung benötigt, und als Folge davon lassen sich vorteilhaft die. beliebten "Knister"-Effekte erzielen.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Brennstofformkörpers ist der Zündstreifen in einer kanalförmigen Ausnehmung in der Oberfläche des Formkörper-Korpus eingeformt. Dies hat den Vorteil, daß der Zündstreifen eine relativ geschützte Lage einnimmt und daß, wie gefunden wurde, die Gleichförmigkeit des Abbrands des Brennstofformkörpers noch verbessert ist.

Es ist vorteilhaft, wenn der Zündstreifen dabei wenigstens an einem Ende des Korpus über die Ausnehmung heraus bis auf die Endfläche des Korpus reicht. Dadurch wird das InBrand-Setzen des Zündstreifens erleichtert.

Der Zündstreifen kann auf vielerlei verschiedene Art zusammengesetzt sein. In erster Linie ist darauf zu achten, daß er leicht entflammbar ist, sich gut aufbewahren läßt, ohne durch Verdampfung flüchtiger Bestandteile in seiner Leistungsfähigkeit beeinträchtigt zu werden, daß er an dem

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Material, aus dem der Korpus besteht, gut haftet, und daß seine Verbrennungswärme so ausreichend hoch ist, daß die angrenzenden Partien des Korpus-Materials sich entzünden und autogen zu verbrennen beginnen. Ein vorteilhaftes Material besteht aus einer festen Emulsion eines festen oder flüssigen Brennstoffes in einer festen Phase, in der der Brennstoff unlöslich ist.

Anhand der beigefügten Zeichnung wird die Erfindung nachstehend näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine Ausführungsform eines erfindungsgemäßen stückigen Brennstoffs, perspektivisch, wobei aus Gründen besserer Deutlichkeit die Außenumhüllung teilweise entfernt dargestellt ist; und

Figur 2 einen Querschnitt durch den Formkörper der Figur 1.

Der in den Figuren 1 und 2 dargestellte stückige künstliche Brennstoff besteht aus einem Korpus 2 aus verbrennbarem Material, einem Zündstreifen 4, ebenfalls aus einem verbrennbaren Material, das jedoch leichter entflammbar ist als das Material des Korpus 2, und einer Ummantelung 6. In dem Korpus ist eine längliche Ausnehmung 8 mit einer

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Abstufung 10 ausgespart. Der Zündstreifen ist an der Abstufung 10 nit dein Korpus verhaftet.

Das Material, aus dem der Korpus besteht, ist zerkleinertes Zellulosematerial, meistenteils Holz. Es können jedoch auch sonstige Zellulose-Materialien, wie beispielsweise zerkleinerte Nußschalen, Stroh, Papierbrei und Baumwollabfälle für sich oder mit Holz gemischt verwendet v/erden. Als Ilolzmaterial können Sägespäne oder zerkleinertes Abfallholz, sowohl Hartholz als auch Neichholz, verv/endet v/erden. Für die bisher als künstliches Feuerholz bekannten Brennstofformkörper mußte man die Mitverwendung von solchen Zellulosematerialien vermeiden, die sich nur schwierig autogen verbrennen lassen, wie beispielsweise manche Sorten von Hartholz und Materialien, deren Feuchtigkeitsgehalt 10 bis 12 % übersteigt, obwohl gerade mit solchem Material eine höhere Heizleistung und eine langsamere Verbrennung erreicht werden kann. Bei dem erfindungsgerffäßen stückigen künstlichen Brennstoff sind solche
Materialeinschränkungen nicht notwendig. Es kann Sellulosematerial mit einem Feuchtigkeitsgehalt bis zu 20 % vorhanden sein, vorausgesetzt, das Material, aus dem der Korpus besteht, hat die Fähigkeit, in einer im Vergleich zu dem Gesamtkorpus sehr schmalen Massenzone selbsttätig autogen zu
verbrennen. Vorteilhaft ist es jedoch, das Zellulosematerial und dessen Feuchtigkeitsgehalt im Hinblick auf die Eigenschaften der sonstigen Bestandteile so auszuwählen, daß die Verbrennungseigenschaften und die Abbrandgeschwindigkeit

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des Brennstofformkörpers v/ährend der Gesamtdauer der Verbrennung gleichmäßig sind und den gewünschten Erfordernissen entsprechen.

Die Teilchengröße des Zellulosematerials ist ebenfalls nicht kritisch: Allerdings ist es nicht nötig, große Teilchen einzusetzen, wie sie zur Unterstützung der Anbrennfähigkeit der bisher bekannten Brennstofformkörper häufig benötigt wurden, und die die Tendenz des Aufspaltens des Formkörpers begünstigen. Beim Aufspalten vergrößert sich der Oberflächenbereich des Brennstofformkörpers, und die Verbrennungsgeschwindigkeit wird dann unerwünscht erhöht. Zur Vermeidung des Aufspaltens sollten die Teilchen in ihrer größten Dimension vorteilhaft kleiner als 1 cm sein.

Das Material für den Korpus sollte natürlich auch so gewählt werden, daß der Formkörper während des Verbrennungsvorgangs formbeständig bleibt. Ein Brennstofformkörper, der im frühen Stadium des Abbrennens schmilzt oder auseinanderfällt, eignet sich nicht. Materialzusammensetzungen, in denen zerkleinertes Zellulosematerial in wesentlichen anteiligen Mengen vorhanden ist, bleiben in der Regel bis zu einem spaten Verbrennungsstadium des Formkörpers formstabil.

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Es ist zwar möglich, den Korpus nur aus zerkleinertem Zellulosematerial zu bilden, das heißverpreßt und extrudiert worden ist, in der Regel wird jedoch ein zweiter Hauptbestandteil in Form eines flüssigen oder verflüssigbaren Brennstoffes in dem Material, aus dem der Korpus 2 besteht, vorhanden sein. Als Brennstoff verwendet man gewöhnlich eine oder mehrere Brennpetroleum-Fraktionen, die sich mit. dem Zellulosematerial zu einer Masse kombinieren lassen, aus der sich ein sowohl bei Zimmertemperatur als auch bei Behandlungstemperatur dimensionsstabiler Brennstofformkörper bilden läßt. Bei üblichen bisher bekannten künstlichen Feuerholz-Formkörpern war es erforderlich, das Brennöl so auszuwählen, daß dessen Flammpunkt unter Berücksichtigung der Modifizierung durch das Zellulosematerial so ausreichend niedrig lag, daß man das Material mit einen Streichholz entzünden konnte. Es ist sehr schwierig, diese Erfordernisse in Einklang miteinander zu bringen, denn einerseits muß dann das Brennöl so flüchtig sein, daß die Gefahr von Verdampfungsverlusten an Brennöl oder bestimmten Fraktionen daraus während der Lagerung der Brennstofformkörper auftritt, wohingegen man andererseits beim Erhitzen des Brennstofformkörpers, wenn man diesen dreht, ein nicht allzu rasches Verdampfen aus dem Inneren heraus wünscht. Beim erfindungsgemäßen stückigen Brennstoff kommt es dagegen nur darauf an, daß das Brennöl so ausreichend flüchtig ist, daß in Kombination mit dem Zellulosematerial die selbsttätige autogene Verbrennung aufrecht erhalten wird.

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Im allgemeinen kann man in erfindungsgemäßen stückigen Brennstoffen mit gutem Erfolg ähnliche Petroleumfraktionen einsetzen, wie sie für bisher bekannte künstliche Brennstoff ormkörper benutzt worden sind.

Die meist gebräuchlich verwendete Petroleumölfraktion ist als Gatsch bekannt, ein Rohparaffin-Produkt, das man gewöhnlich aus Rohöl nach Abtrennen der flüchtigen Bestandteile und der für Schmieröle verv/endbaren Fraktionen erhält. Beim Raffinieren wird dieses Material häufig als Einsatzmaterial für die Herstellung von gereinigtem Paraffin benutzt. Je nach der Raffinerieart und der für das Raffinieren eingesetzten Rohöl-Zusammensetzung ändert sich die Zusammensetzung dieser Rohparaffine bzw. der Gatsche. Die meisten Gatsche enthalten unterschiedliche Mengen der drei Hauptbestandteile: öle, Paraffinwachse und mikrokristalline Wachse. Solche Rohparaffine bzw. Gatsche sind im allgemeinen bei Zimmertemperatur ziemlich weiche Feststoffe. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung werden vorteilhaft solche Rohparaffine eingesetzt, die bei Temperaturen von 50 bis 72°C flüssig werden. Wenn man diese Gatsche mit dem Zellulosematerial vermischt, wirkt der Anteil an mikrokristallinem Wachs und in gewissem Ausmaß auch der Anteil an Paraffinwachsen als Bindemittel für das Zellulosematerial, während die vorhandenen ölbestandteile dem künstlichen Brennstofformkörper die erforderliche Entflammbarkeit vermitteln, obgleich dies

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für die erfindungsgemäßen stückigen Brennstoffe nur untergeordnete Bedeutung hat.

In einer typischen Ausführungsform besteht der Korpus aus 30 bis 60 Gew.% Zellulosematerial und 70 bis 40 Gew.% an Brennpetroleum-Fraktionen. In dem Material für den Korpus können übliche Zusätze, wie man sie zur Gewinnung von gefärbten Flammen und für Knister- und Zischeffekte einzusetzen pflegt, eingearbeitet sein. Natürliches Scheitholz knistert und zischt durch das Verdampfen des in dem Holzmaterial eingeschlossenen Wassers. Bei den erfindungsgemäßen stückigen künstlichen Brennstofformkörpern läßt sich bis zu einem gewissen Grad ein ähnlicher Effekt dadurch erreichen, daß man Zellulosematerial mit höherem Viassergehalt einsetzt, verglichen mit dem zwecks Vermeidung einer anfänglich verminderten Entflammbarkeit niedrigen Wassergehalt in bisher bekannten künstlichen Feuerholzscheiten. Durch eine solche Erhöhung des Wassergehalts läßt sich darüber hinaus die Abbrenngeschwindigkeit der erfindungsgernäßen Brennstof forinkörper steuern.

Der Zündstreifen 4 kann aus vielerlei Materialarten bestehen. Es kommt lediglich darauf an, daß er bestimmte Grundeigenschaften hat. Zum einen muß er in geeigneter Weise entflammbar sein, d.h. er muß, v/enn man eine Flamme, z.B. eine Streichholzflamme, daran hält, leicht an-

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brennen, und die Flammen müssen sich rasch über den gesamten Streifen ausbreiten. Zun anderen muß beim Abbrennen eine so ausreichend starke Hitze abgegeben v/erden, daß die angrenzenden Teile des Korpus zu brennen anfangen, d.h. die angrenzenden Teile des Korpus müssen ausreichend heiß werden können, daß an diesen Stellen das Material selbsttätig weiterbrennt. Drittens muß der Streifen so ausreichend fest an dem Korpus haften, daß die Haftung bei üblicher Handhabung erhalten bleibt. Zum Vierten ist es notwendig, daß die Entflammbarkeit des Streifens während gebräuchlicher Lagerzeiten erhalten bleibt.

Man kann zwar für die Fertigung des Zündstreifens ein gleichförmiges, homogenes und vollständig verbrennbares Material verwenden, jedoch hat es sich als vorteilhaft erwiesen, einen solchen Stoff einzusetzen, aus den beim Verbrennen ein poröser nicht verbrennbarer oder nur schwierig verbrennbarer Rückstand verbleibt. Dieser Rückstand wirkt dochtähnlich und ermöglicht verschiedene nachstehend beschriebene Vorteile.

Bei der Herstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen stückigen Brennstoffs trägt man auf der Oberfläche des Korpus-Materials, nachdem man den Korpus ausgeformt hat und während dieser noch warm ist, verbrennbares Material in Form eines Pulvers bzw. als feste Teilchen so auf, daß dieses Material auf der Oberfläche des Formkörpers, die in

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diesem Stadium normalerweise klebrig ist, haftet. Beim Abkühlen des Formkörpers bildet sich eine feste Verhaftung des Pulvers an der Formkörper-Oberfläche aus, und es bildet sich der Zündstreifen. Das Pulver bleibt, wenn es durch die folgende Ummantelung des Formkörpers dann noch geschützt wird, an den aufgebrachten Stellen und in der vorgesehenen Konfiguration haften bis zu dem Zeitpunkt, an dem man den Brennstofformkörper bestimmungsgemäß verwendet.

Es kann eine beliebige Pulverkombination aus organischen oder anorganischen Pulvern eingesetzt werden, die die erforderliche hohe Entflammbarkeit, wie sie für den bei der Benutzung erforderlichen niedrigen Flammpunkt notwendig ist, aufweisen. Damit bei rascher Zündung des Pulvers auch eine schnelle Ausbreitung der Flammen gewährleistet ist, benutzt man vorteilhaft ein solches Pulvergemisch, das ein Oxydationsmittel enthält. Es kann sich bei dem Pulver um einen niedrigen Flammpunkt auf v/eisendes festes Material, wie beispielsweise Polyoxymethylenglykol, Triazon, Naphthalin oder Polystyrol, eine entflammbare Fettsäure oder Seife oder eine Kombination verschiedener Pulver, wie beispielsweise Kohlepulver mit geeigneten Oxydationsmitteln und gepulvertem Colophonium, Wachsen oder Schwefel handeln. Wenn man solche wie zuvor beschriebenen Pulver einsetzt, gewinnt man einen Rückstand, der auf der Oberfläche des Brennstofformkörpers wie ein Docht wirkt. Ein solcher docht-

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ähnlicher Rückstand, der weniger rasch als das in dem Formkörper vorhandene Brennpetroleum von der Flamme verbraucht wird, unterstützt den Verbrennungsbeginn an der Oberfläche des Brennstofformkörpers. Es wird angenommen, daß ein solcher dochtähnlicher Stoff dreifach wirkt:

(1) Das feste Material kann man sich in Art eines Miniatur-Windkanals v/irkend denken, durch den Sauerstoff in die Flammenfront eingesaugt wird; dadurch wird die Verbrennung verbessert;

(2) der Feststoff bringt eine große Oberfläche für den Verdanpfungsvorgang und die Verbrennung des Brennpetroleums; und

(3) der Feststoff wirkt vor der Flamme als Hitzefalle und vermag den Brennstoff solange festzuhalten, bis er auf seinen Flammpunkt erwärmt ist.

Darüber hinaus entstehen aus den Feststoff, wenn er erhitzt wird, häufig reaktive chemische Reste, die die chemische Reaktion bei der Verbrennung unterstützen. Dadurch wird die von dein Zündstreifen für die Initiierürig der selbsttätigen Verbrennung des Korpus-Materials aufzubringende Hitzemenge vermindert.

Als besonders vorteilhaft für die erfindungsgemäßen Zwecke hat sich die Verwendung eines Pulvers zum Aufbringen auf den Brennstofformkörper erwiesen, das man durch Vermählen des Verfestigungsprodukts einer festen Emulsion aus einem

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Brennstoff, wie Kerosin, und einer Emulgiesubstanz, wie nachstehend beschrieben hergestellt, gewinnt. Wenn man dieses Pulver auf die Oberfläche des Brennstofformkörpers aufbringt und zündet, erzielt man die gewünschte Zündfähigkeit und die erwartete Flammenausbreitung.

In einer bevorzugten Ausführungsform besteht der Zündstreifen aus einen einteiligen formhaltigen Streifen, der an dem länglichen Brennscheit-Formkörper haftet. Geeignete Substanzen für die Ausbildung eines solchen einteiligen Streifens sind beispielsweise Polystyrol oder dergleichen leicht brennbare feste Materialien. Besonders vorteilhaft ist es, ein einen flüssigen Brennstoff enthaltendes Band oder Gewebe vorzusehen. Ein solches Band kann man mit oder ohne einen durch die Flamme zerstörbaren Umhüllungsmantel fertigen, der dazu dient, den Streifen unbeschädigt zu halten und die Verdampfung von Brennöl zu reduzieren. Besonders vorteilhaft ist es, wenn man eine feste Lösung oder Emulsion des flüssigen Brennstoffes, wie nachstehend beschrieben, benutzt. Dazu kann man auch andere Arten von Trägermaterial einsetzen. Beispielsweise kann man ein Absorptionsmaterial, wie beispielsweise Baumwolle oder Hanf in Bandform mit dem flüssigen Brennstoff sättigen und dann auf den Brennscheit-Formkörper auflegen, bevor dieser ummantelt wird. Voraussetzung dazu ist es, daß man einen eine ausreichende Entflammbarkeit aufweisenden Streifen erhalten kann, ohne daß das Brennöl v/ährend

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der Lagerung des Brennstofformkörpers daraus allzu stark verdampft. Alternativ kann man als Trägermaterial ein geeignetes Verdickungsmittel einsetzen und dieses mit dem flüssigen Brennöl zu einer Paste vermischen. Für die Verarbeitung mit solchen absorbierenden Substanzen oder Verdi ckungsmitte In geeignete flüssige Brennöle haben, wenn sie in dem Streifen eingearbeitet sind, einen so ausrei- . chend niedrigen Flammpunkt, daß man sie mit einem einzigen Streichholz zünden kann, und ihre Flüchtigkeit ist so ausreichend niedrig, daß das Brennöl in dem Absorptionsmittel oder der Paste gehalten wird. Beispiele für geeignete Verdickungsmittel sind Zellulose-Derivate, wie Carboxymethylzellulose, Hydroxymethyl- oder -propylzellulose, Alginate und Xanthen-Gums; anorganische Verdickungsmittel, wie feinteilige Kieselerden, Montmorillonite oder Bentonite; synthetische Polymere, wie Polybutanole, Äthylen-Copolymere, Polyvinylalkohole und -acetate, Vinylzellulosen, Polyketone, Polyester, Phenoxyharze, Glykole und polymere Diole, Vinylbutyralharze, Vinylacetat-Vinylchlorid-Copolymere sowie Nitrozellulose; und natürliche organische Produkte, wie Gelatine, Gummiarabikum, Colophonium, Lignosulfonate, Caseinate, Quebracho, Mimosa, Fettseifen und -alkohole, Shellake, Tallölschnitte und Metallsalze von Fettsäuren, wie Aluminiumstearat und Aluminiumoctinoate.

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Man stellt die Pasten in üblicher Arbeitsweise her durch Zusatz des Verdickungsmittel zu den flüssigen Brennöl, bis eine Paste der gewünschten Konsistenz erhalten worden ist. Zur Unterstützung der Pastenbildung kann man Wärme, wasserlösliche Tenside und geringe Mengen an Wasser verwenden.

Das Verhältnis von Verdickungsnittel zu Brennöl ist je nach der Art des eingesetzten Verdickungsnittels unterschiedlich. Beispielsweise sind in einer Paste in allgemeinen bei Verwendung von Vinylpolymeren 1 bis 10 Gew.%, bei Benutzung von Zellulose-Derivaten 2 bis 10 Gew.%; beim Einsatz von organischen Verbindungen natürlichen Ursprungs 5 bis 15 Gew.% und bein Arbeiten mit anorganischen Tonen 5 bis 40 Gew.% enthalten.

Man kann zur Vorbeugung gegen Verdampfen von flüssigem Brennöl während der Lagerzeit aus einer mit einem festen Absorptionsmittel gebildeten Paste Holzmehl zusetzen. Dieses wirkt dochtartig und unterstützt die schnelle Ausbreitung der Flamme.

Wie zuvor angegeben, besteht bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung der Zündstreifen aus einer durch Auflösen eines geeigneten flüssigen Brennöls in einem geeigneten Trägermaterial gebildeten festen Lösung. Dabei wird das Trägermaterial, damit es mit den flüssigen Brennöl vermischt werden kann, zum flüssigen Zustand aufgeschmolzen und anschließend auf Zimmertemperatur abgekühlt, wobei

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Verfestigung erfolgt. Das flüssige Brennöl ist innerhalb der festen Lösung "gefangen". Dies hat zur Folge, daß Verdampfungsverluste während der Lagerzeit optimal niedrig gehalten werden. Dadurch verlängert sich die mögliche Aufbewahrungszeit eines künstlichen Brennscheits, das einen so ausgebildeten Zündstreifen enthält: Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß man auch eine höhere Flüchtigkeit aufweir sende Brennöle einsetzen kann; dadurch hat nan es leichter, die gewünschte und benötigte hohe Entflammbarkeit des Streifens zu erhalten.

Geeignete flüssige Brennöle können beispielsweise auf Alkohol oder Kohlenwasserstoff basierende Brennstoffe sein. Das feste Lösungsmittel wird je nach der Natur des eingesetzten flüssigen Brennöls ausgewählt.

Geeignete auf Alkohol basierende flüssige Brennöle sind Alkohole mit niedrigem Flammpunkt, wie beispielsweise Methanol, Äthanol und Butanol bis Decanol; Glykole und Ketoalkohole mit niedrigem Flammpunkt; Vinyl- und Glykoläther mit niedrigem Flammpunkt; und Ketone, Ester organischer Säuren und Hydroxysäuren mit niedrigem Flammpunkt. Im allgemeinen eignen sich solche flüssige brennbare organische Substanzen, die einen niedriger als 175 C liegenden Flammpunkt haben und in einer festen Phase löslich sind.

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Geeignete feste Lösungsmittel für flüssige Brennöle alkoholischer Art sind ganz allgemein schmelzfähige Feststoffe, in denen eine verbrennbare organische Substanz der zuvor angegebenen Art mit niedrigem Flammpunkt löslich ist. Beispiele für solche Feststoffe sind Piperazin, Phenolnaphthalamin, Fettsäuren und -alkohole mit hohem Molekulargewicht und einen Schmelzpunkt oberhalb 50 C, PoIyäthylenglykole, Methoxypolyäthylenglykole, Phenol, Resorcin, Sorbitol, Mannitol, Isopentylglykoldiacrylat, Esterdiol (Warenzeichen) 204 (ein Ätherglykol), Polyacetonpolyole, Polyketone, Vinylalkohol- und Vinylacetat-Harze, Vinylbutyrylharze und Vinyläthylätherharze.

Geeignete flüssige Brennöle der Kohlenwaserstoff-Art sind verbrennbare organische Substanzen mit einem Flammpunkt unterhalb etwa 175 C, die in festen Lösungsmitteln löslich sind. Dazu gehören beispielsweise Naphthas, Kerosin, Brennöle, Tallölschnitte, Mineralöle, Äther, Borine, benzolaromatische Lösungsmittel, Styrol, Xylole und Silikone.

Geeignete feste Lösungsmittel sind schmelzfähige Feststoffe, in denen die zuvor genannten flüssigen Brennöle löslich sind und die bei Zimmertemperatur in festem Zustand vorliegen. Beispiele dafür sind Paraffinwachse, mikrokristalline Wachse, Gatsche, Rohparaffine, Äthylen-Vinylacetat-Polymere, Naphthaline, öllösliche synthetische Harze, wie phenolische Vinyläthylätherharze, Polyxylol, Asphaltpech, Tallölpech, PoIybutylen, Polyisobutylen und Polyäthylen. Bevorzugt sind

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Wachse mit niedrigem Schmelzpunkt. Die festen, Brennöle des Kohlenwasserstofftyps enthaltenden Lösungen werden in der
gleichen Weise wie die feste Brennöle vom Alkoholtyp enthaltenden Lösungen gefertigt, und sie können die gleichen
dafür angegebenen Zusätze enthalten.

Die Mengenverhältnisse von flüssigem Brennöl zu festem Lösungsmittel sind je nach den Eigenschaften des Lösungsmittels und des Brennöls unterschiedlich. Im allgemeinen reicht schon ein so geringer Zusatz wie 10 Gew.% an flüssigem
Brennöl in der festen Lösung für eine gute Zündfähigkeit
aus. Es empfiehlt sich gewöhnlich jedoch, dem speziell zur Verwendung kommenden festen Lösungsmittel so viel an flüssigem Brennöl zuzugeben, daß man beim Abkühlen auf Zimmertemperatur noch eine feste Lösung erhält.

Eine geeignete feste Lösung kann beispielsweise aus 70 Gewichtsteilen an festem Lösungsmittel und 30 Gewichtsteilen Brennöl bestehen.

Man kann die Retentionsfähigkeit des Lösungsmittels in der festen Lösung durch Einarbeiten von Absorptionsmaterial,
wie beispielsweise Holzmehl oder Kohlepulver in die Lösung verbessern. Die Verwendung solcher Absorptionsmaterialien
verstärkt auch die Flammenausbreitung längs des Zündstreifens. Weiterhin wirken Absorptionsmaterialien, wie zuvor
erläutert, dochtähnlich.

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Durch die Benutzung von geeigneten Tonen, wie beispielsweise Montmorillonit/ wird ebenfalls die Retentionsfähigkeit des Lösungsmittels verbessert; man erhält eine Dochtwirkung, und es gelingt, die Viskosität des geschmolzenen Feststoffes infolge der der Lösung vermittelten thixotropen Eigenschaften zu steuern. Für diesen Zweck können auch Salze von Fettsäuren, wie beispielsweise Aluminiumstearat und Aluminiumoctinat eingesetzt werden.

Weitere brauchbare Zusätze zu der festen Lösung sind beispielsweie Tenside, die mit der flüssigen Phase verträglich sind und die vorhandenen Materialien zu benetzen vermögen, Oxydationsmittel und die Flamme färbende Substanzen.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eines erfindungsgemäßen stückigen Brennstoffs wird eine feste Emulsion eines Brennöls innerhalb einer festen Phase benutzt. Als Brennöl kann man dabei die zuvor aufgeführten flüssigen alkoholartigen oder kohlenwasserstoffartigen Brennstoffe verwenden. Arbeitet man mit flüssigen alkoholartigen Brennstoffen, dann lassen sich als geeignete Substanzen für die feste Phase feste Kohlenwasserstoffe mit einem Schmelzpunkt oberhalb etwa 50 C, in denen Emulgiermittel löslich sind, einsetzen, beispielsweise Paraffinwachse, mikrokristalline Wachse, Gatsche, Äthylen-Vinylacetat-Polymere, Naphthaline, öllösliche synthetische Harze, wie beispielsweise phenolische Vinyläthylätherharze, Polyxylol, Asphaltpech, Tallöl-.pech, Polybutylen, Polyisobutylen oder Polyäthylen.

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Geeignete Emulgiermittel sind Tenside, wie beispielsweise Nonylphenol, Dodecylphenol und lineare Alkohole, die in Kohlenwasserstoffen löslich sind.

Als feste Phase geeignete Substanzen sind beispielsweise Piperazin, Phenylnaphthylamin, hochmolekulare Fettsäuren und -alkohole mit Schmelzpunkten oberhalb 50 C, Polyäthylenglykole, Methoxypolyäthylenglykole, Phenol, Resorcin, Sorbitol, Mannitol, Neopentylglykoldiacrylat, Esterdiol 204, Polyacetonpolyole, Polyketone, Vinylalkohol- und Vinylacetat-Harze, Vinylbutyrol-Harze und Vinyläthylätherharze. Geeignete Emulgiermittel sind Tenside, die mit der festen Phase verträglich sind, wie beispielsweise Dodecylbenzolsulfonat und Sulfosuccinate.

Zwecks Verbesserung der Entflammbarkeit des Zündstreifens und zur Unterstützung der Flammenausbreitung können den festen Emulsionen mit alkoholartigen Brennölen als weitere Komponenten beispielsweise Holzmehl, Aktivkohle mit oxydierende Mittel zugesetzt werden.

Die Emulsion wird in der Weise zubereitet, daß man das für die feste Phase gewählte Material schmilzt und darin ein ausgewähltes Emulgiermittel auflöst. Die gewünschten Zusätze werden mit dem flüssigen Brennöl zu einer Aufschlämmung verarbeitet und dann zwecks Bildung einer heißen

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Emulsion unter hoher Scherwirkung dem geschmolzenen Feststoff zugenischt. Beim Abkühlen der heißen Emulsion auf Zimmertemperatur entsteht die feste Masse.

Man kann eine feste Emulsion eines Brennöls auch in der Weise zubereiten, daß man das Brennöl in einem flüssigen vernetzbaren Harz enulgiert und dann das Harz durch Vernetzen verfestigt- Das Brennöl ist dann von dem festen Harz umschlossen. So kann man beispielsweise ein flüssiges Brennöl des Kohlenwasserstofftyps in einem flüssigen Carbamidharz emulgieren und durch anschließendes Vernetzen des Harzes das Öl darin einschließen.

Man fertigt die Emulsion zweckmäßig durch Vermischen von 90 Gew.% (bezogen auf das Gemisch) an flüssigem Brennöl, beispielsweise Kerosin, mit dem Harz und einem geeigneten Emulgiermittel, Wasser und einem geeigneten Säurekatalysator an. Durch die Zugabe des Katalysators wird die Vernetzung des Polymers zu einer festen Emulsion, die das Kerosin emulgiert eingeschlossen enthält und so dessen Verflüchtigung verhindert, initiiert. Die Bildungsgeschwindigkeit der festen Emulsion hängt weitgehend von der Stärke und Konzentration des Säurekatalysators ab.

Die Anmelderin hat festgestellt, daß die Zugabe verschiedener Lyophobe, wie beispielsweise niedrige Alkohole und Glykole, zu der wäßrigen Phase bewirkt, daß man einen sehr

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viel stärkeren Säurekatalysator benutzen, infolgedessen eine kürzere Gelierung erreichen, als dies anderenfalls ohne unerwünschte Koagulation der Emulsion möglich wäre, und so mit der gleichen Geschwindigkeit die Fertigung vornehmen kann, wie sie bei der nachstehend beschriebenen Bildung eines erfindungsgemäßen Brennstofformkörper-Korpus durch Extrusion erzielt wird.

Wenn man darüber hinaus die Menge der zugesetzten Lyophobe von 1/4 Gew.% des Polymers, der zur Verhinderung von Koagulation erforderlichen Menge, bis auf etwa 5 Gew.% des Polymers steigert, läßt sich die Emulsion aus dem bisher bekannten mürb-zerbrechlichen Zustand in eine mehr elastische Form umwandeln, so daß man sie um eine Seele in Form einer Schnur gießen oder zu einer Folie ausformen und diese in Streifen schneiden kann, die anschließend auf das Korpus-Material aufgebracht werden.

Als Ummantelung 6 für den Brennstofformkörper verwendet man vorteilhaft z.B. Papierbogen oder Kunststoffolien, die, wenn sie von der Flamme angegriffen werden, leicht brennen, sich zersetzen oder zerfallen. Falls man eine nicht leicht brennbare oder durch Wärme wenig zerstörbare Ummantelung benutzt, muß man sie entfernen, bevor man den Brennstofformkörper zündet.

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Die Ausnehmung 8 in dem Korpus des Brennstoffkörpers dient mehreren Zwecken. Einmal ist sie mit einem Absatz ausgebildet, in dem der Zündstreifen aufgenommen werden kann, ohne daß er über die äußere Peripherie des Brennstofformkörpers herausragt und in dem der Zündstreifen gegen Zerstörung geschützt ist. Zum anderen dient sie als von der Umhüllung nicht beeinflußter Luftkanal, durch den, wenn der Zündstreifen angezündet ist, Luft durchtreten kann, die ein rasches Ausbreiten der Flamme unterstützt. Zum Dritten wird damit die Stelle lokalisiert, an der, nachdem der Brennstofformkörper voll angezündet worden ist, die anfängliche Verdampfungsgeschwindigkeit des in dem Korpus enthaltenen Brennöls vorwiegend vermindert wird. Damit kann man für eine gleichmäßige Abbrenngeschwindigkeit des Brennstofformkörpers im Verlauf der v/eiteren Verbrennung sorgen. Die Abstufung 10 in der Ausnehmung ist ein vorspringender Teil des Korpus-Materials, der durch den' Zündstreifen in geeigneter Weise in Brand gesetzt wird. Dabei wirkt die Ausnehmung für den Streifen wärmeverlust-reduzierend. Die Abstufung ermöglicht auch eine gegenüber einer glatten Oberfläche bessere Verbindungsstelle für den Zündstreifen. Wie in Figur 1 bei 12 veranschaulicht, kann sich der Streifen an den Enden des Brennstofformkörpers noch fortsetzen. Eine solche Fortsetzung 12 ermöglicht in einfacher Weise die Initialzündung des Streifens.

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Man kann den Zündstreifen auf verschiedene Arten an den Korpus befestigen. Eine Aufbringungsart des Zündstreifens in Form von pulverförmigem Material wurde zuvor bereits erläutert. Es ist jedoch auch möglich, einen vorgeformten Zündstreifen an einem vorgeformten Formkörper-Korpus anzubringen, beispielsweise mittels eines verbrennbaren Klebemittels oder Kitts. Wenn man das Korpus-Material extrudiert, ist es auch möglich, das Zündstreifen-Material gleichzeitig zu extrudieren und die kombinierte stranggepreßte Formmasse in für die Brennscheite geeigneten Maßen abzulängen.

Eine bevorzugte Methode zur Fertigung der erfindungsgemäßen Brennstofformkörper besteht jedoch darin, zunächst das Material für den Zündstreifen in flüssiger Form zuzubereiten und eine abgemessene Dosis dieses Materials in die Ausnehmung des extrudierten Formkörpers und über dessen Enden hinaus einzufüllen, so daß ein wie in Beispiel 1 dargestellter Formkörper gewonnen wird.

Nachstehend wird die Fertigung von erfindungsqemäßen Brennstof formkörpern in Form von Kaminholzscheiten als Beispiel beschrieben.

Für die Fertigung von Zündstreifen benötigte Bestandteile wurden in Einzelansätzen zusammengestellt und in einen !Mischbehälter eingebracht. Nachdem alle Bestandteile ein-

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gefüllt worden waren, wurde die resultierende Schmelze, bevor sie benutzt wurde, mindestens 30 Minuten lang bei 58 C gehalten. Die mengenmäßigen Anteile der Bestandteile und die Eigenschaften der nacheinander verarbeiteten Einzelansätze waren folgende:

Gewichtsteile
Ansatz-Hr. 12 3 4 5 6 7 8

raffiniertes Wachs

(Schmp. 52°C) 170 170 170 170 170 170 170 170 Brennöl Nr. 2 90 90 90 90 90 76 76 76 Tensid 222 2 2222

Weichholzmehl

Teilchengröße 24 24 24 24 24 24 24 24

100 Maschen

(Standard Tyler

Siebskala)

Ton (Attagel -,_ __ -,_ _j- _{nK nr}. _{ΊΚ nc}- ... . , » % r-^ /5 /5 /5 /D /b /b /b /ο (Warenzeichen))50

Proben aus jedem Ansatz wurde unterschiedliche Zeiten lang bei Zimmertemperatur aufbewahrt und danach auf ihren Gewichtsverlust geprüft.

Verlust in Gew.%
nach:

17 Tagen 0,20 0 0 0 0 0 0

75 Tagen 1,4 0,4 1,5 1,0 4,6 0,9 0,4 1,2

130 Tagen 2,7 1,3 3,1 2,9 6,0 1,7 0,8 1,8

272 Tagen 2,7 2,0 3,2 2,9 8,9 2,6 1,2 2,9

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Die gewöhnlich hohen Gewichtsverluste, die bei den Ansatz Nr. 5 ermittelt wurden, legen den Gedanken nahe, daß der Brennölgehalt in dein Gemisch möglicherweise für gleichbleibende Stabilität zu hoch war. Aus diesen Grund wurde der Brennölgehalt in den nachfolgenden Ansätzen etwas vermindert. Das Material wurde auf 35 cm lange χ 10 cm Durchmesser aufweisende Kaminscheite, die aus einer Mischung aus 37 Gew.% Ilolzchips, 60 Gew.% Rohparaffinwachs und 3 Gew.% an Flammen färbenden Zusätzen durch Extrusion gefertigt worden waren, aufgebracht, und dann wurden die Kaminscheite mit einem Wachspapier ummantelt. Die Menge an auf die Scheite aufgebrachtem Zündstreifen-Material war unterschiedlich; bei den ersten Ansätzen betrug sie 28 bis 35 g je Scheit; danach wurde sie auf 14 g je Scheit reduziert. Die Versuche zeigten, daß bereits 10 g je Scheit ausreichten.

Die Zündprüfungen wurden in der Weise durchgeführt, daß an jedem Ende des jeweiligen Scheits solange ein Streichholz gehalten wurde, bis die Umhüllung anbrannte, und dann wurden die Ergebnisse beobachtet. In den Kaminscheiten waren 14g des Zündstreifeniaaterials gemäß Ansatz 6 eingearbeitet. Auch die' Kontrollscheite waren mit einer gleichen Ausnehmung gefertigt, aber es war darin kein Zündstreifenmaterial enthalten. Es wurden die Zeiten für die Verbrennung der Scheite selbst, und nicht deren Umhüllungen, vermerkt.

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Zündergebnisse ohne Zündstreifen nit Zündstreifen

Anzahl der Scheite,
die von einem Ende
zum anderen in Flammen
standen:

(a) in weniger als 10 Min. 13 167

(b) nach einer Zeitspanne

von mehr als 10 Min. 18 31

jedoch weniger als
15 Min.

(c) nach 15 Minuten 18 14

(d) Anzündung gelang nicht 3 3

(e) durchschnittliche

Dauer für die Flammen ι r -i

von einem Ende zum ^J' '

anderen (Minuten)

Gesamtzahl der Prüfversuche 52 215

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Claims

Patentansprüche

M . Stückiger künstlicher Brennstoff nit länglichein, aus einem den Abbrand selbsttätig unterhaltenden Material bestehendem Korpus, dadurch gekennzeichnet, daß längsseits an der Außenseite des Korpus (2) ein relativ schmaler Zündstreifen (4) damit verbunden angeordnet· ist, der aus einem nach dem Zünden eine den Abbrand des Korpus (2) initiierende Verbrennung gewährleistenden, entflammbaren, brennbaren Material besteht.
2. Stückiger künstlicher Brennstoff nach Anspruch 1, dessen Korpus aus einer Kombination von Teilchen aus Zellulosematerial mit einem oder mehreren Brennpetroleum-Fraktionen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Teilchen in ihrer maximalen Ausdehnung weniger als 1 cm groß sind und bis zu 20 % Feuchtigkeit enthalten.
3. Stückiger künstlicher Brennstoff nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die darin enthaltenen Brennpetroleum-Fraktionen bei Temperaturen von 50 bis 72 C flüssig werdende Rohparaffinwachse bzw. Gatsche sind.
4. Stückiger künstlicher Brennstoff nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Korpus (2) die Form eines länglichen Zylinders mit

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einer Längsausnehmung (8) entlang der Zylinderoberfläche aufweist, und der Zündstreifen (4) in dieser Ausnehmung (8) angeordnet ist.
5. Stückiger künstlicher Brennstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausnehmung (8) eine Abstufung (10) ausgeformt ist und der Zündstreifen (4) an der Kante der Abstufung (10) anliegt.
6. Stückiger künstlicher Brennstoff nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündstreifen (4) aus einem an der Außenseite des Korpus (2) anhaftenden verbrennbaren Pulver gebildet ist.
7. Stückiger künstlicher Brennstoff nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündstreifen (4) aus einem Band aus mit einem oder mehreren Brennölen gesättigtem Absorptionsmaterial besteht und an der Außenseite des Korpus (2) anhaftet.
8. Stückiger künstlicher Brennstoff nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündstreifen (4) aus einem einen flüssigen

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Brennstoff in einer Trägersubstanz haltendem Material besteht.
9. Stückiger künstlicher Brennstoff nach Anspruch 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Zündstreifen (4) ein dochtartig wirkendes Mittel vorhanden ist.
10. Stückiger künstlicher Brennstoff nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündstreifen (4) innerhalb einer durch eine Flamme zerstörbaren Abdekkung oder Umhüllung angeordnet ist.
11. Stückiger künstlicher Brennstoff nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündstreifen (4) aus einer festen Lösung eines einen Flammpunkt unterhalb etwa 175 C aufweisenden flüssigen Brennöls in einer bei Zimmertemperatur normalerweise festen Trägersubstanz besteht.
12. Stückiger künstlicher Brennstoff nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündstreifen (4) aus einem in einem Paraffin, einem mikrokristallinen Wachs oder einem Gatsch gelösten flüssigen Brennöl vom Kohlenwasserstofftyp besteht.

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13. Stückiger künstlicher Brennstoff nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündstreifen (4) aus einer festen Emulsion eines festen oder flüssigen Brennstoffs mit einem Flammpunkt unterhalb etwa 175 C in einer festen Phase, in der der Brennstoff im wesentlichen unlöslich, besteht.
14. Stückiger künstlicher Brennstoff nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Zündstreifen (4) aus einer festen Emulsion des Brennstoffs in einer festen Phase aus einem nach der Zubereitung der Emulsion durch Vernetzung zu einer festen Matrix ausgeformtem Harz besteht.

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