<Desc/Clms Page number 1>
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von trockenem, formbeständigem Holz, bei welchem das in eine geschlossene Kammer bei Atmosphärendruck eingebrachte, feuchte Holz im wesentlichen durch Kontakt mit Heizelementen zur Verdampfung des Wassers erhitzt wird und aus dem Holz austretender Wasserdampf mit in der Kammer befindlicher Luft bei einer Kammer- druckreduzierung abgeführt wird.
Es ist bereits bekannt, Holzbretter und Holzleisten dadurch zu trocknen, dass ein Holzstapel, in welchem die einzelnen Bretter durch flache thermostatgesteuerte Heizelemente getrennt sind, durch diese Heizelemente erhitzt wird, bis im Inneren der Bretter eine Temperatur erreicht wird, die im wesentlichen der Temperatur der Heizelemente gleich ist oder ein wenig unter dieser Tempe- ratur liegt. Der Holzstapel, der sich in einer Kammer befindet, wird einem Unterdruck ausgesetzt, wobei der Betriebsdruck in der Kammer unter den des Dampfdrucks des Sattdampfs bei der erreich- ten Brettemperatur abgesenkt wird. Die Unterdruckbehandlung wird so lange fortgesetzt, wie die
Innentemperatur im Holz noch oberhalb des Taupunkts des Sattdampfs liegt (DE-OS 1779223). Dieses bekannte Verfahren erfordert ein genaues Einhalten nach Erfahrung gewonnener Betriebspara- meter.
Trotzdem lässt sich bei bestimmten Hölzern ein Splittern manchmal nicht ausschliessen.
Es ist ausserdem bekannt, frisches Holz senkrecht zur Faserrichtung einem Pressdruck von
2 bis 100 bar bei einer Temperatur von 110 bis 200 C während eines Zeitraums von 15 min bis
5 h zu unterwerfen, wobei der Wassergehalt des Holzes nach der Behandlung weniger als
5 Gew.-% betragen soll (AT-PS Nr. 247590). Obwohl bei der genannten Behandlungszeit eine relativ gute Trocknung erreicht wird, erhält man Hölzer, die nur senkrecht zur Druckrichtung ein nach- trägliches Schwinden und Quellen verhindern, nicht jedoch in Druckrichtung.
Zum Stand der Technik gehört noch ein Trocknungsverfahren für frisches Holz, bei welchem gegen das Holz Platten einer Presse mit einem Druck zwischen 14 und 70 bar gedrückt werden.
Die Platten haben eine Temperatur zwischen 160 und 280 C. Der Druck der erhitzten Platten dauert
3/4 bis 4 min an (GB-PS Nr. 624, 023). Diese Trocknung genügt nicht, um das spätere Arbeiten des Holzes zu verhindern. Ein längeres Trocknen ist jedoch nicht möglich, da sonst das Harz im
Holz zerstört würde.
Die nach den bekannten Verfahren behandelten Hölzer haben insgesamt den Nachteil, dass ihre Eigenschaften dann, wenn sie extremen Bedingungen längere Zeit ausgesetzt sind, nicht beibehalten werden.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, das Verfahren der eingangs genannten Art so auszubilden, dass sich mit ihm ein trockenes, formbeständiges Holz herstellen lässt, dessen Eigenschaftsbild bei lang andauernden extremen Umweltbedingungen unverändert bleibt.
Diese Aufgabe wird ausgehend von dem Verfahren der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, dass das Holz vor der Wärmebehandlung gegebenenfalls gebeizt, gefärbt bzw. imprägniert sowie gegebenenfalls vakuumbehandelt, gespült bzw. vorerhitzt wird und vor der Dampfbehandlung im feuchten Holz der Kammerdruck auf 2 bis 45 bar erhöht und anschliessend während eines Zeitraums von 10 bis 180 min durch Ablassen von Luft aus der Kammer auf Atmosphärendruck reduziert wird, und dass spätestens zu Beginn dieser Reduzierung des Kammerdrucks auf das Holz ein konstanter mechanischer Druck von 1 bis 150 bar wenigstens bis zum Abschluss des Schrumpfens des Holzes ausgeübt wird, und gegebenenfalls nach der Reduzierung des Kammerdrucks der mechanische Druck auf das Holz erhöht wird, sowie,
dass gegebenenfalls das Holz nachfolgend einem Vakuum ausgesetzt und anschliessend daran mit einem Gemisch aus Polymethylen, Polyphenyl und Polyisocyanat behandelt wird.
Das erfindungsgemässe Verfahren hat den Vorteil, dass sich mit ihm die verschiedensten Hölzer unter Anwendung sehr hoher Temperaturen sehr schnell trocknen lassen. Diese hohen Temperaturen ergeben einen sehr hohen Dampfdruck im Holz, der an sich zu einer sofortigen Zerstörung der Holzstruktur führen würde, wenn diesem Druck nicht in der erfindungsgemässen Weise entgegengewirkt würde. Erst dadurch ist es möglich, den Dampf aus dem Inneren des Holzes zu entfernen, ohne dass Strukturschäden am Holz auftreten.
Erfindungsgemäss lassen sich somit in äusserst günstiger Weise Hölzer in Grossproduktion, insbesondere geformte Schafthölzer für Gewehre u. dgl. herstellen, die sich in ihrem Eigenschaftsbild auch dann, wenn sie extremsten Umweltbedingungen lang-
<Desc/Clms Page number 2>
zeitig ausgesetzt werden, nicht verändern und absolut form-und massstabil bleiben. Durch die gegebenenfalls ausgeführte Erhöhung des mechanischen Drucks auf das Holz nach der Reduzierung des Kammerdrucks kann die Festigkeit, Oberflächenhärte und Elastizität des Holzes weiter verbessert werden.
Wenn das Holz nach der Behandlung einem Vakuum ausgesetzt und anschliessend daran mit dem Gemisch aus Polymethylen, Polyphenyl und Polyisocyanat behandelt wird, kann eine möglicherweise noch vorhandene Restfeuchte vollständig entfernt werden, wobei der mechanische Druck und die Kammertemperatur aufrechterhalten werden. Das vollständig getrocknete Holz kann dann mit den genannten, mit Wasser nicht verträglichen imprägnierenden Gemischen behandelt werden.
Als zusätzliches Heizmittel kann die Luft in der Kammer auf 70 bis 200 C erhitzt werden, so dass von dem Holz keine Wärme an es umgebende Luft in der Kammer abgeführt zu werden braucht.
Wenn das Holz sich auf Grund der erfindungsgemässen Behandlung in einem elastischen Zustand befindet, kann es durch den mechanischen Druck auch verformt werden.
Vorteilhafterweise wird das Holz entweder bis 600C ohne mechanische Druckbelastung oder bis 800C bei einer mechanischen Druckbelastung von 1 bis 5 bar vorerhitzt.
Das Holz kann vor dem Erhitzen auch einem Vakuum ausgesetzt werden.
Mit der Massnahme, dass unter dem Vakuum das Holz mit einer Spülflüssigkeit, wie etwa Wasser, zum Entfernen schädlicher Stoffe aus dem Holz vor dem den Prozess einleitenden, eigentlichen Erhitzen kontaktiert wird, lässt sich beispielsweise Salz aus dem Holz entfernen, das bei der späteren Verwendung des Holzes zusammen mit Stahl zu einem vorzeitigen Rosten des Stahls führen würde. Es lassen sich auch andere Stoffe, wie Säuren, aus dem Holz entziehen. Der Spülvorgang kann mehrfach durchgeführt werden.
Zweckmässigerweise wird das Holz vor dem den Prozess einleitenden, eigentlichen Erhitzen mit einem Mittel auf Alkohol-, Öl- oder Wasserbasis gebeizt, gefärbt bzw. imprägniert.
Das Holz kann auch vor dem den Prozess einleitenden, eigentlichen Erhitzen mit Polyurethan, Phenolharz, Polyester, Polyäthylen, Epoxyharz, Kupferchromarsenat oder Aluminiumchlorid behandelt werden.
Erfindungsgemäss erhält man trockene Hölzer bzw. Schichthölzer in einer gewünschten Form, wobei als Ausgangsmaterial entsprechendes Frischholz eingesetzt wird, das auch in Form von Brettern oder Schichten eingesetzt werden kann, die miteinander verleimt sind. Man erhält formstabile Hölzer, die gebeizt sind, deren Oberfläche behandelt ist, die durch Imprägnierung feuerfest und termitensicher gemacht sind und die in der vorgesehenen Gestaltung eine hohe Zugfestigkeit, eine hohe Dichte, eine hohe Oberflächenhärte und eine ausgezeichnete Elastizität aufweisen.
An Hand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen : Fig. l eine erste Ausführungsform einer Kammer zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens im
EMI2.1
eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung teilweise im Längsschnitt, Fig. 4 eine Einzelheit einer Platte der Vorrichtung von Fig. 3 und Fig. 5 eine dritte Ausführungsform einer Vorrichtung schematisch in einer Seitenansicht.
Die in Fig. l gezeigte Kammer --20-- ist mit einer Isolierung --23-- zur Reduzierung der Wärmeverluste im Kammerinneren versehen. Die Kammer ist fahrbar und hat eine Tür -21-- zum Einbringen und Entfernen des Holzes-W-. Durch die Oberseite der Kammer --20-- erstreckt sich eine Büchse --28--, in der abdichtend eine Kolbenstange-27-eines Hydraulikzylinders-P- geführt ist. An dem kammerseitigen Ende der Kolbenstange --27-- ist eine Platte -26-- befestigt, die sich im wesentlichen über den ganzen Kammerquerschnitt erstreckt und vertikal durch Bewegung der Kolbenstange --27-- verschiebbar ist. Auf dem Boden --31-- der Kammer --20-liegt eine Platte --30-- mit pyramidenstumpfförmigen Vorsprüngen --32--, deren Oberseiten --33-- in einer Ebene liegen.
Auf den Oberseiten --33-- der Vorsprünge --32-- liegt das Holz- stück--W--auf. Auf der Oberseite des Holzstücks --W-- liegen die pyramidenstumpfförmigen Vorsprünge --32-- einer weiteren Platte --30-- auf, an der die Platte --26-- anliegt.
Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, haben die Platten --30-- Heizleiter --35-- zum Erhitzen der Platten mittels elektrischer Energie, Hochfrequenzenergie oder mittels eines Fluids.
<Desc/Clms Page number 3>
In den Kammerwänden sind Sichtöffnungen --22-- und Rohranschlüsse --36-- vorgesehen, mit denen eine Verbindung mit einer Vakuumquelle, mit einer Zuführung für Heissluft oder Dampf oder mit einer Zuführung für Chemikalien hergestellt werden kann.
Durch den Hydraulikzylinder-P-kann über die Kolbenstange -27-- und die Plat- te -26-- auf das zwischen den Vorsprüngen-32-liegende Holzstück-M-ein mechanischer Druck ausgeübt werden, wobei dem Holzstück-N-durch den Kontakt mit den Vorsprün- gen-32-Wärme zugeführt wird, die in den Platten --30-- mittels der Heizleiter --35-- erzeugt wird.
Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform der Vorrichtung entspricht dem wesentlichen Aufbau der Vorrichtung von Fig. l, wobei an Stelle eines einzigen Holzstücks mehrere Holzbalken --W-in Schichten angeordnet sind. Zwischen den Schichten sind Platten --30-- angeordnet, die mittels
EMI3.1
-76-- istVentil --73- wird heisse Luft oder Dampf ins Kammerinnere eingeführt. Eine Pumpe --69-- ist über ein Ventil --71-- und einen Rohranschluss --36-- mit dem Kammerinneren verbunden, um dort einen Unterdruck zu erzeugen.
Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, haben die Platten -30-- auf beiden Seiten jeweils zueinander parallele Längskanäle-64a-und diese kreuzende, zueinander parallele Querkanäle --64b--, wobei an den Kreuzungsstellen die Platte durchsetzende Bohrungen --67-- vorgesehen sein können.
Bei der in Fig. 5 gezeigten Ausführungsform sind in der Kammer --20-- am Boden -31-- eine
EMI3.2
-97- mit Kolbenstangen --97a-- undstangen --97a-- greifen über Gelenke an einer unteren elastischen Platte-30-, die Kolbenstan- gen -98a-- über Gelenke an einer oberen elastischen Platte -26-- an, wobei die Platte --26-und die Platte --30- von einer Vielzahl von Bohrungen -67-- durchsetzt sind und in der vorher beschriebenen Weise erwärmt werden können, was nicht gezeigt ist.
Zwischen den Platten --26 und 30-- ist ein Holzschichtkörper --W-- angeordnet, der auf Grund der unterschiedlichen Betätigungen der Kolbenstangen die in Fig. 5 gezeigte Form erhält und aus dem nach der Formgebung beliebige Blöcke ausgeschnitten werden können, was durch die gestrichelten Linien --103 und 104-- angedeutet ist.
Zusätzlich zu den Platten --26 und 30-können auch den übrigen Seiten von Holzstücken zugeordnete, mit einem mechanischen Druck beaufschlagbare Platten vorgesehen werden, so dass auf das Holz von allen Seiten ein mechanischer Druck aufgebracht wird.
Wenn das feuchte Holz --W-- in die Kammer --20-- eingebracht worden ist und die Kammer luftdicht verschlossen ist, können die Platten -30-- über die Heizleiter erhitzt werden, so dass sie an das mit ihnen in Kontakt stehende Holz Wärme ableiten. Zunächst kann eine Vorerhitzung des Holzes stattfinden, wobei die Temperatur des Holzes 60 C nicht überschreiten darf, wenn über die obere Platte --26- bzw. die untere Platte --30-- ein mechanischer Druck nicht aufgebracht wird. Die Temperatur kann 800C betragen, wenn ein mechanischer Druck zwischen 1 und 5 bar ausgeübt wird.
Mittels der Pumpe -69-- kann über das Ventil-71-bei geschlossenem Ventil-73-in der Kammer ein Vakuum zwischen 1, 3 bis 530 mbar während eines Zeitraums von 3 bis 120 min angelegt werden, wodurch überschüssige Feuchte aus dem Holz entfernt wird. Anschliessend wird auf das Holz-W-- mittels des Hydraulikzylinders --P-- ein mechanischer Druck ausgeübt, der zwischen 1 und 150 bar liegen kann. Bei Holz mit einer Stärke von 15 mm genügt ein Druck von 5 bar, bei Stärken von 2 bis 8 mm genügen 15 bar. Für starkes Bauholz werden Drücke zwischen 120 und 150 bar angelegt.
EMI3.3
Temperatur eingebracht werden kann, dass alle Flächen des Holzes der gleichen Temperatur ausgesetzt sind.
Entweder gleichzeitig mit diesem Erhitzen oder kurz danach, jedoch ehe sich im Holz Dampf bildet, wird der Druck in der Kammer auf 2 bis 45 bar gesteigert, also auf einen Druck,
<Desc/Clms Page number 4>
der höher ist als der Dampfdruck im Holz. Dadurch wird verhindert, dass Dampf aus dem Holz ent- weicht. Gleichzeitig wird erreicht, dass der Druck des im Holz befindlichen Dampfs sich über dem
Holz ausgleicht. Dabei werden auch die Aussenflächen des Holzes feucht gehalten, so dass zwischen den Holzfasern hindurch Dampf von innen nach aussen aus dem Holz entweichen kann.
Mit der Sonde --76-- wird die Temperatur im Inneren des Holzes --W-- gemessen und am
Thermometer --75- angezeigt. Durch Ablassen von Luft aus der Kammer --20--, wird der Kammer- innendruck auf Atmosphärendruck reduziert, wobei das Reduzieren entsprechend langsam vor sich geht. Mit der aus der Kammer abgeführten Luft wird gleichzeitig Dampf abgeführt. Anschliessend kann zur weiteren Entfeuchtung an die Kammer noch ein Vakuum mit einem Unterdruck von 1,3 bis 530 mbar angelegt werden.
Nach dem Abschluss dieser Behandlung stellt man in der Kammer Atmosphärendruck her und lässt die Kammer abkühlen. Dabei wird der mechanische Druck auf das Holz aufrechterhalten. Nach dem Abkühlen wird der mechanische Druck aufgehoben und das Holz aus der Kammer ent- fernt.
Es zeigt sich, dass man durch diese Behandlung aus grünem Holz mit einem Feuchtegehalt von über 80% formstabiles Holz mit einer Feuchte von weniger als 8% bei einer Behandlungszeit von 20 bis 40 min und bei einer längeren Behandlungszeit mit einer noch geringeren Feuchte erhält.
Wenn vor oder nach dem Einbringen des Holzes --W-- in die Kammer --20-- ein Färbemit- tel auf Alkohol-, Öl- oder Wasserbasis zugegeben wird, dringt das Färbemittel in das feuchte un- behandelte Holz ein und ist nach der Behandlung gleichmässig im ganzen Holz verteilt. Das Färben,
Beizen oder chemische Behandeln kann auch nach einer teilweisen Trocknung des Holzes erfolgen, wobei die Kammer mit dem Mittel geflutet wird oder das Mittel in die Kammer injiziert wird und der Druck in der Kammer auf 2 bis 45 bar erhöht wird. Anschliessend wird der Überschuss des Mittels aus der Kammer entfernt und ein Vakuum angelegt, um das Holz abschliessend zu trocknen.
Zum Entfernen von Säuren oder Salzen aus Hölzern wird an die Kammer-20-, in der sich die Hölzer-W-- befinden, ein Vakuum zwischen 1, 3 bis 530 mbar angelegt. Anschliessend wird in die Kammer Flüssigkeit zum Neutralisieren der Säuren oder Salze eingebracht und der Kammerdruck auf 2 bis 45 bar erhöht. Nach der Druckreduzierung auf Atmosphärendruck wird die Flüssigkeit aus der Kammer entfernt. Diese Schritte können beliebig oft wiederholt werden.
Um die gewünschte formstabile Verformung von Holz zu ermöglichen, muss die Feuchte des Holzes auf 30 bis 35% reduziert sein.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Herstellen von trockenem, formbeständigem Holz, bei welchem das in eine geschlossene Kammer bei Atmosphärendruck eingebrachte, feuchte Holz im wesentlichen durch Kontakt mit Heizelementen zur Verdampfung des Wassers erhitzt wird und aus dem Holz austretender Wasserdampf mit in der Kammer befindlicher Luft bei einer Kammerdruckreduzierung abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Holz vor der Wärmebehandlung gegebenenfalls gebeizt, gefärbt bzw. imprägniert sowie gegebenenfalls vakuumbehandelt, gespült bzw.
vorerhitzt wird, dass vor der Dampfbehandlung im feuchten Holz der Kammerdruck auf 2 bis 45 bar erhöht und anschliessend während eines Zeitraums von 10 bis 180 min durch Ablassen von Luft aus der Kammer auf Atmosphärendruck reduziert wird, und dass spätestens zu Beginn dieser Reduzierung des Kammerdrucks auf das Holz ein konstanter mechanischer Druck von 1 bis 150 bar wenigstens bis zum Abschluss des Schrumpfens des Holzes ausgeübt wird, dass gegebenenfalls nach der Reduzierung des Kammerdrucks der mechanische Druck auf das Holz erhöht wird, sowie, dass gegebenenfalls das Holz nachfolgend einem Vakuum ausgesetzt und anschliessend daran mit einem Gemisch aus Polymethylen, Polyphenyl und Polyisocyanat behandelt wird.