DE2711082A1

DE2711082A1 - Kuenstliches brennholz

Info

Publication number: DE2711082A1
Application number: DE19772711082
Authority: DE
Inventors: Jamil Mikhael Wakim
Original assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Current assignee: Shell Internationale Research Maatschappij BV
Priority date: 1976-03-15
Filing date: 1977-03-14
Publication date: 1977-09-29
Also published as: SE7702866L; CA1079968A; NL7702704A; FR2344626A1; FR2344626B1; GB1558713A

Description

DlPL-CHEM. DR. ELISABETH JJNG βΟΟΟMÖNCHEN40.

DIPL-PHYS. DR. JÖRGEN SCHIRDEWAHN

DR.-ING. GERHARD SCH M ITT-N I LSON mfGRAMM-AORESSE: invent/iänchcn

ItUtX 5>29QBd

PATENTANWÄLTE

L 369 C (J/sei)

(K 6862) 14. März 1977

SHELL INTERNATIONALE RESEARCH MAATSCHAPPIJ B.V. Den Haag, Niederlande

"Künstliches Brennholz" . ·

Priorität^ ¹⁵· ^{März 1976}' ^Kanada' ^Nr· ^{247 89}°

Die Erfindung betrifft ein verbessertes künstliches Brennholz aus einem die Flammenbildung fördernden Material und einem Füllstoff.

Synthetisches Brennholz des vorstehend genannten Typs, bei welchem als die Flammenbildung förderndes Material oder Bindemittel beispielsweise ein Wachs und als Füllstoff beispielsweise Sägemehl verwendet wird, ist in der US-Patentschrift Nr. 3 240 573 beschrieben. Gemäß dieser Patentschrift wird als Hachskomponente vorzugsweise ein Paraffingatsch verwendet, dessen Olgehalt im Bereich von 1 bis 30 Gewichtsprozent, beispielsweise zwischen 10 und 30 Gewichtsprozent, liegen kann.

Praktische Versuche haben jedoch ergeben, daß derartiges Brennholz jinsbesondere bei höheren ölgehalten/für die praktische

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Handhabung zu welch und außerdem wärmeempfindlich ist. Darüber hinaus benötigt man zu seiner Herstellung zusätzliche Kühlkapazität.

überraschenderweise wurde nunmehr gefunden, daß es durch Mitverwendung einer bestimmten Polymerklasse in bestimmten Mengenanteilen möglich ist, ein künstliches Brennholz herzustellen, welches die vorstehend erwähnten Nachteile nicht aufweist und ausserdem ausgezeichnete Verbrennungseigenschaften zeigt.

Außerdem wurde gefunden, daß ein solcher Polymerzusatz eine günstige Wirkung auf die Eigenschaften des -künstlichen Brennholzes ganz allgemein hat und es sogar möglich macht, sogenanntes foots oil als die Flammenbildung förderndes Material zu verwenden. Dieses foots oil wird als Nebenprodukt beim Raffinieren von Paraffingatsch zwecks Herstellung eines raffinierten Hartwachses erhalten.

Das erfindungsgemäße künstliche Brennholz enthält demgemäß ein die Flammenbildung förderndes Material, einen Füllstoff und O,l bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das die Flammenbildung fördernde Material, eines festen Polyolefins sowie gegebenenfalls weitere übliche Zusatzstoffe.

Als die Flammenbildung förderndes Material kann ein Paraffingatsch eingesetzt werden, welcher vorzugsweise mehr als 7 Gewichtsprozent, beispielsweise mindestens 10 Gewichtsprozent, zweckmäßig 15 bis 30 Gewichtsprozent Ul enthält, und vorzugs-

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weise kann auch das vorstehend erwähnte foots oil als ein solches Material verwendet werden bzw. eine Mischung aus einem Paraffingatsch und foots oil. Das die Flammenbildung fördernde Material kann zusätzlich zu einem Paraffingatsch und/oder foots oil auch noch andere Bestandteile enthalten, beispielsweise voll ausraffinierte Hachse und mikrokristalline Wachse.

Geeigneterweise macht das die Flammenbildung fördernde Material (Bindemittel) 40 bis 70 Gewichtsprozent, vorzugsweise etwa 55 bis 65 Gewichtsprozent, z.B. etwa 60 Gewichtsprozent des gesamten Brennholzes aus.

Vorzugsweise wird als Füllstoff das bereits in der US-Patentschrift Nr. 3 420 573 beschriebene Sägemehl verwendet. Dieses Sägemehl kann von hartem oder von weichem Holz herstammen. Die Teilchengröße kann von einem sehr feinen Pulver bis zu Holzspänen variieren. Wenn die Größe solcher Holzspäne zu groß ist, dann können die Späne zerkleinert werden, bis ihre Teilchengröße kleiner als etwa 20 mm ist. Im allgemeinen sind Teilchengrößen im Bereich von 0,1 bis 20 mm geeignet.

Der Feuchtigkeitsgehalt kann gleichfalls in einem breiten Bereich variieren, beispielsweise im Bereich von 1 bis 50 Gewichtsprozent, bezogen auf das Sägemehl. Feuchtigkeitsgehalte von 5 bis 30 Gewichtsprozent, bezogen auf das Sägemehl, sind bevorzugt. Durch den Feuchtigkeitsgehalt wird nicht nur die Härte des Brennholzes sondern auch seine Verbrennungszeit beeinflußt. Die folgende Tabelle I bestätigt, daß eine maximale Härte der Brennholz-

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stücke erzielt wird, wenn der Feuchtigkeitsgehalt etwa 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das Sägemehl, beträgt. Eine Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes hat jedoch auch einen günstigen Einfluß auf die Verbrennungszeit. Daher muß es sich bei der Wahl des besonders bevorzugten Feuchtigkeitsgehaltes um einen Kompromiß zwischen der gewünschten Härte des Brennholzes und der Verbrennungszeit handeln.

Tabelle I

Brennholzprobe	A	B	C	. D
Zusammensetzung
Wachs, Gewichtsprozent	60	60	60	60
Sägemehl, "	40	40	40	40
Art des Sägemehls Wassergehalt des Säge mehls in Gewichtspro zent	fein teilig 0	fein- teilig 10	fein- teilig 20	fein- teilig 30
Dichte, g/cm	0,66	0,89	0,87	0,87
Härte, kg	17	57	47	36
Brenneigenschaften
Anbrand	leicht	leicht	leicht	leicht
Maximale Flammenhöhe in cm	15,24	17,78	12,70	17,78
Rauchbildung	mäßig	mäßig	reichlich	reichlih
Verbrennungszeit, Min.	12	14	14,5	17

«.Bevorzugte Füllstoffgehalte liegen im Bereich von 30 bis 60 Gewichtsprozent, beispielsweise zwischen 35 und 45 Gewichtsprozent,

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insbesondere etwa 40 Gewichtsprozent, bezogen auf die Gesamtbrennholzmasse.

Als Polyolefine eignen sich Homopolymere oder Mischpolymerisate, beispielsweise aus Äthylen und einem anderen Olefin, wie Propylen oder Butylen. Besonders bevorzugte Polyolefinkomponenten sind Polyäthylen und Polypropylen. Das Durchschnittsmolekulargewicht der betreffenden Polyolefine braucht nicht sehr hoch zu sein und kann so niedrig wie etwa 19000 gewählt werden. Zu niedrige Molekulargewichte ergeben jedoch Brennholz, welches für die praktische Handhabung zu weiche ist, insbesondere wenn als die Flanunenbildung förderndes Material das vorstehend erwähnte foots oil eingesetzt wird. Die obere Grenze für das Molekulargewicht bestimmt sich nach der Löslichkeit des speziell ausgewählten Polyolefins in dem die Flammenbildung fördernden Material (Bindemittel) . Je höher jedoch das Molekulargewicht des Polyolefins ausgewählt wird, desto geringer muß seine Konzentration sein, um ein Brennholz mit vorgegebener Härte zu erhalten.

Die eingesetzten Mengen an Polyolefin liegen vorzugsweise im Bereich von 1 bis 15 Gewichtsprozent, beispielsweise bei etwa 10 Gewichtsprozent, im Fall daß ein foots oil als Bindemittel verwendet wird. Die vorstehend genannten Gewichtsprozentsätze beziehen sich auf den Gesamtgehalt an die Flanunenbildung förderndem Material.

In dem er"'rdungsgemäßen künstlichen Brennholz können auch noch Veitere an sich bekannte Zusatzstoffe vorhanden sein , wie sie

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beispielsweise in der US-Patentschrift 3 240 573 beschrieben sind. Beispielsweise handelt es sich dabei um Bindemittel, welche bei niedriger Temperatur wirksam sind, wie microkristallines Wachs, welches üblicherweise auch in Paraffingatsch vorhanden ist. Ferner können bei hoher Temperatur wirksame Bindemittel mitverwendet werden, wie Ligninderivate, beispielsweise Ammoniumligninsulfonat, oder Harzstoffe, beispielsweise Harnstoff-Formaldehydharze. Ferner kommen für diesen Zweck Verbrennungshilfen in Betracht, beispielsweise Organometallverbindungen, wie Bleinaphthenät. Außerdem können Zusatzstoffe mitverwendet werden, welche bestimmte ästhetische Effekte hervorrufen, beispielsweise anorganische Salze, die das Brennholz zischen und prasseln lassen. Ferner können die Flammen färbende Zusatzstoffe mitverwendet werden, wie Natriumnitrat oder Natriumchlorid.

Die Erfindung wird durch die beiden nachstehenden Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

Es werden Brennholzstücke mit einem Binderanteil (die Flammenbildung förderndes Material) von 6O Gewichtsprozent und einem Füllstoffanteil von 40 Gewichtsprozent in Form von Sägemehl mit einer Teilchengröße im Bereich von 0,1 bis 5 mm und einem Wassergehalt von 10 Gewichtsprozent hergestellt. Als Bindemittel dient eine Mischung aus Paraffingatsch mit einem Erstarrungspunkt von 47°C und einem Olgehalt von 7,9 Gewichtsprozent sowie "Polyäthylen mit einem Molekulargewicht von 30 000, welches in einer Menge von 0 bzw. 1 bzw. 3 bzw. 5 Gewichtsprozent, bezogen

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auf die gesamte Mischung des Bindemittels mitverwendet wird. An einem Standard-BrennholzstUck fUr Laboratoriumsuntersuchungen mit einer Länge von etwa 6 cm und einem Durchmesser von 2,5 cm wird die Härte bestimmt, indem man in Längsrichtung mit Druck beaufschlagt bis zu einem Wert, wo Deformation eintritt. Für die vorstehend genannten Versuchsstücke wird eine Härte von 50 bzw. 55 bzw. 61 bzw. 71 kg festgestellt.

Die Verbrennungszeit der Versuchsstücke aus dem künstlichen Brennholz beträgt 14 bzw. 14 bzw. 15,5 bzw. 16 Minuten. Durch den Zusatz des Polyäthylens wurden die Härte und die Verbrennungszeit des Brennholzes wesentlich verbessert. Die Versuchsstücke wurden hergestellt, indem man das geschmolzene Bindemittel unter Rühren zu dem Sägemehl zusetzte und dann diese Mischung in eine Spritze aus Kunststoff mit einem Durchmesser von 2,5 cm und einer Länge von 13 cm überführte. Anschließend führte man den Kolben der Spritze nach vorn, bis die Hachskomponente anfing auszubluten. Dies trat üblicherweise bei einer Länge zwischen 5 bis 7 cm ein, beispielsweise bei etwa 6 cm. Anschließend wurde auf Raumtemperatur abgekühlt und dann wurde das gebildete künstliche Stück Brennholz aus der Spritze entfernt.

Die jeweils eingesetzten Mischungen aus Paraffingatsch und Polyäthylen wurden hergestellt durch Vermischen während 60 Minuten bei etwa 17O°C oder während 90 Minuten bei etwa 150°C.

^K Beispiel2 '

Gemäß der Arbeitsweise von Beispiel 1 wurde künstliches Brennholz

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mit einem Bindemittelanteil von 60 Gewichtsprozent und einem Anteil des gleichen Sägemehls von etwa 40 Gewichtsprozent hergestellt. Als Binder bzw. die Flammenbildung förderndes Material wurde foots oil allein bzw. mit einem Zusatz

des in Beispiel 1 beschriebenen Polyäthylens in einer Menge von 0,5 bzw. 10 Gewichtsprozent verwendet. Die aus diesen Mischungen hergestellten Probestücke hatten eine Härte von 15 bzw. 19 bzw. 33 kg. Selbst im Fall des Einsatzes von foots oil führt also die Mitverwendung von Polyäthylen zu einer für die Praxis ausreichenden Härte, welche vorzugsv/eise mindestens etwa 30 kg beträgt.

Die Verbrennungszeit der Probestücke betrug 15 bzw. 18 bzw. 20 Minuten. Zum Vergleich wurde auch die Härte von entsprechenden künstlichen Brennstoffstücken bestimmt, bei denen ein Paraffingatsch mit einem ölgehalt von 26 Gewichtsprozent und einem Erstarrungspunkt von 59°C verwendet wurde, welcher jedoch kein Polyäthylen enthielt. In diesem Fall betrug die Härte nur 16 kg und die Verbrennungszeit 17 Minuten. Daraus ist ersichtlich, daß schon relativ geringe Mengen an Polyäthylen zu einer Verbesserung führen, selbst wenn foots oil als Bindemittel eingesetzt wird.

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Claims

Patentansprüche ■nssassssssssaaanssssaBssssssB

1. Künstliches Brennholz, enthaltend ein die Flammenbildung förderndes Material, einen Füllstoff und 0,1 bis 20 Gewichtsprozent, bezogen auf das die Flammenbildung fördernde Material, eines festen Polyolefins sowie gegebenenfalls weitere übliche Zusatzstoffe.

2. Künstliches Brennholz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es als die Flammenbildung förderndes Material Paraffingatsch enthält.

3. Künstliches Brennholz nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Paraffingatsch einen ölanteil von mindestens 1 Gewichtsprozent aufweist.

4. Künstliches Brennholz nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es als die Flammenbildung förderndes Material ein bei der Raffinierung von Paraffingatsch anfallendes Ul (foots oil) enthält.

5. Künstliches Brennholz nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des die Flammenbildung fördernden Materials 40 bis 70 Gewichtsprozent des Brennholzes ausmacht.

6. Künstliches Brennholz nach Anspruch 1 bis 5, dadurch ge-

kennzeichnet, daß es als Füllstoff Sägemehl enthält.

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7. Künstliches Brennholz nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Sägemehls 30 Bis 60 Gewichtsprozent des Brennholzes ausmacht.

8. Künstliches Brennholz nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es als Polyolefin ein Mischpolymerisat aus zwei oder mehr Olefinen enthält.

9. Künstliches Brennholz nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es als Polyolefin Polyäthylen enthält.

10. Künstliches Brennholz nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß es als Polyolefin Polypropylen enthält.

11. Künstliches Brennholz nach Anspruch 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Polyolefin mit einem Durchschnittsmolekulargewicht von mindestens 19000 enthält.

12. Künstliches Brennholz nach Anspruch 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß es das Polyolefin in einer Menge von 1 bis 15 Gewichtsprozent, bezogen auf das die Flammenbildung fördernde Material, enthält.

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