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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.
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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.
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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.
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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 mit Brennholz betrieben. Traditionell wird an
der Auswahl besonderer Holzsorten und deren besonderer Trocknung
festgehalten.
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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.
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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 Erfindung werden die Holzpartikel zu stückigem Brennholz miteinander
verbunden.
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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.
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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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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.
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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 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.
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Vorteilhafterweise
erlaubt der Extruder durch Entgasung der Holz-Kunststoffschmelze
auf einfache Weise eine weitere Trocknung der Holzparikel.
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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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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.
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An
sich brennen dichtere Holzsorten schlechter als weniger dichte Holzsorten.
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Bei
der Befeuerung von offenen Kaminen ist es eine bekannte Erfahrung,
daß ältere großvolumige
Eichenhölzer
nicht vollständig
verbrennen.
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Überraschender
Weise verbrennt das noch dichtere großvolumige erfindungsgemäße Kaminholz gleichwohl
vollständig.
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Eine
weitere überraschende
Wirkung ist eine günstige
Verbrennungsgeschwindigkeit. Das erfindungsgemäße Kaminholz verbrennt mit
langsamer Geschwindigkeit, so daß das Kaminfeuer nicht ständig gewartet
werden muß.
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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.
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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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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.
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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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Der
Extruder besitzt austrittsseitig eine Düse. Die Düse formt aus der Holz-Kunststoffschmelze einen
Strang 5. Der Strang tritt danach in einen Kühler mit
Metallplatten 3 und 4 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 Rollen 6, die mit einer Mechanik 7 höheneinstellbar
sind.
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Wahlweise
sind über
den Rollen 6 noch weitere Rollen 8 vorgesehen,
die mit einer Anstellung 9 versehen sind, so daß nach Beliebigen
eine Biegung in dem Strang verursacht werden kann.
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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.
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Die 2 und 3 zeigen
den Kaminholzscheit 15 in zwei Ansichten, einer Vorderansicht
und einer Seitenansicht.