Autoren: Manfred Fries | Michael Stelter

Eine Urform des Recycling: Aus Abfall wird das wertvolle Augangsmaterial für die Räucherkerze

3.12.2017

Holzkohlepulver zur Räucherkerzenherstellung.
© Foto Fraunhofer IKTS

Abwiegen des benötigten Holzkohlepulvers – das Grundprodukt zur Räucherkerzenherstellung. Wir benötigen genau 12 Gramm.

Ein Räucherkerzchen glimmt und verdampft dabei die Duftstoffe. Die wichtigste Zutat für ein solches Kerzchen ist daher ein Stoff, der selbst ohne Schadstoffe verglühen kann, kostengünstig ist, leicht verfügbar und gut zu verarbeiten. Holz oder Holzkohle lag für die Erzgebirger natürlich nahe. Die ersten Räucherkerzchen wurden demensprechend auch aus Sägemehl oder Holzkohlepulver hergestellt. Diese Stoffe, insbesondere Sägemehl, waren wohl eher Abfall oder, im Falle der Holzkohle, Abrieb. Sie lagen also ohnehin pulverförmig vor.

Die Trommelmühle zur Aufbereitung keramischer Pulver.
© Foto Fraunhofer IKTS

Beispiele verschiedener Mühlen zur Pulveraufbereitung: Die Trommelmühle etwa kombiniert Nass- und Trockenmahlung in einer Maschine.

In der technischen Keramik funktioniert das leider nicht so einfach. Pulver bilden die Grundlage fast aller keramischen Prozesse. Die Partikeltechnologie – also die Technik des Mahlens, Aufbereitens und Veredelns von keramischen Pulvern – ist daher ein eigener Wissenschaftsbereich, der sich auch in Arbeitsgruppen des Fraunhofer IKTS wiederfindet.

Zur Partikeltechnologie gehört insbesondere das Charakterisieren und Vermessen von Pulvern und ihren Eigenschaften. Eine der wichtigsten Eigenschaften ist die Größe der einzelnen Partikel oder Körner. Diese sind nie ganz gleich groß. Ihre Größe unterliegt einer Verteilung – der so genannten Korngrößenverteilung.

Oftmals lassen sich Pulver mit einer sehr breiten Korngrößenverteilung – also mit vielen kleinen, mittleren und großen Körnern – nicht direkt zu Pressgranulaten, Feedstocks oder Beschichtungspulvern weiterverarbeiten. Sie müssen dann erst durch trockene oder nasse Mahlprozesse gemahlen werden. Eine übliche Korngröße liegt dabei im Bereich von 2 bis 5 Mikrometern. Das ist schon deutlich weniger als ein menschliches Haar dick ist. Häufig werden für technische Keramiken Pulver eingesetzt, die Korngrößen kleiner als 1 Mikrometer aufweisen oder sogar weit im Bereich der Nanopulver liegen.

Aus Sicht der Weiterverarbeitung sind solche feinen Pulver allerdings ungünstig. Sie aggregieren (»kleben« zusammen), fließen schlecht, stauben und lassen sich schwer dosieren. Oftmals werden deshalb aus den sehr feinen Partikeln wieder gezielt größere Partikel – zum Beispiel Kügelchen – hergestellt, so genannte Granulate, z. B. per Sprühtrocknung, Wirbelschichtgranulierung oder mechanische Granulierverfahren.

Die Rührwerkskugelmühle zur Aufbereitung keramischer Pulver.
© Foto Fraunhofer IKTS

Rührwerkskugelmühle: In ihr erfolgt die Nassmahlung.

Die Gegenstrahlmühle zur Aufbereitung keramischer Pulver.
© Foto Fraunhofer IKTS

Gegenstrahlmühle zur Trockenmahlung.

Attritor zur Aufbereitung keramischer Pulver.
© Foto Fraunhofer IKTS

Attritor: Eine weitere Maschine zur Nassmahlung.

Korngrößenverteilung des Holzkohlepulvers.
© Foto Fraunhofer IKTS

Diagramm der Korngrößenverteilung unseres Holzkohlepulvers.

Auch unser Holzkohlenpulver hat bei der Herstellung ordentlich gestaubt. Wir haben uns aber nicht abschrecken lassen und zur Demonstration einmal die Korngrößenverteilung des Pulvers ermittelt.

Zum Einsatz kam die Methode der statischen Laserbeugung unter Verwendung einer Trockendispergiereinheit bei einem Dispergierdruck von 3,5 bar. Das Holzkohlepulver weist eine relativ breite Korngrößenverteilung auf (Span ca. 5,7). Der mittlere Partikeldurchmesser d50 liegt bei 17,9 Mikrometer (µm) und bezeichnet ein feindisperses Partikelsystem. Das Pulver enthält sowohl feine (d10, ca. 4,2 µm) als auch grobe Partikel bzw. Agglomerate (d90, ca. 205,2 µm). Somit brauchten wir uns über schwarzen Staub und schwarze Hände nicht zu wundern.