Verfahren zur Druckimprägnierung von Holz Die Imprägnierung von Holz mit Teeröl führt zu einer erheblichen Verlängerung der Lebensdauer. Bis zum Anfang dieses Jahrhunderts war für die Imprägnie rung von Holz das Volltränkverfahren nach Bethell gebräuchlich. Bei diesem Verfahren wurde das Holz in einem geschlossenen, druckfesten Kessel zuerst einem Vakuum ausgesetzt. Unter Einfluss dieses Vakuums wurde darauf Teeröl in den Kessel eingelassen, das nach vollständigem Füllen des Kessels unter einem erhöhten Druck in das Holz gepresst wurde.
Bei diesem Verfahren sollen alle Zellhohlräume der durchtränkbaren Holzteile, vor allem des Splintholzes, mit Teeröl gefüllt werden. Das Holz nimmt dabei er heblich mehr Teeröl auf, als für die Schutzwirkung er forderlich ist.
Um die in das Holz einzubringende Teerölmenge herabzusetzen, wurden sogenannte Sparverfahren ent wickelt, von denen nur das Verfahren nach der deut schen Patentschrift 138 933 eine befriedigende Steue rung der Teerölaufnahmen ermöglicht und deswegen seitdem fast ausnahmslos unter dem Namen Rüping- verfahren angewandt wird.
Bei diesem Verfahren wird das zu imprägnierende Holz erst einem Luftdruck, dem Luftvordruck, ausge setzt, dessen Höhe von der einzubringenden Teeröl menge und der Holzart abhängt, und normalerweise zwischen 0,5 und 4 atü beträgt. Unter Beibehalten des Luftvordrucks wird heisses Teeröl in den Imprägnier kessel eingeführt. Das Teeröl wird vor dem Einlassen im sogenannten Vorwärmer aufgeheizt, wobei üblicher weise Temperaturen von 100 bis 1l0 C angewendet werden. Berührung mit zu heissem Teeröl, d. h. mit Temperaturen von 125 C und höher, würde dem Holz schaden, so dass der Höhe der Temperatur des Teeröls im Vorwärmer verhältnismässig niedrige Grenzen ge setzt sind.
Sobald der Imprägnierkessel mit Teeröl gefüllt ist, wird der Druck auf den sogenannten Öldruck erheblich erhöht, z. B. auf 8 atü. Dieser Druck wird je nach Holz art und Holzdimension verschieden lange aufrechterhal ten, z. B. bei Kiefer 45 Minuten bis 2 Stunden, bei Eiche mindestens 3 Stunden. Darauf wird das Teeröl wieder in den Vorwärmer zurückgeführt, der Druck im Im prägnierkessel abgelassen und das Holz einem Vakuum ausgesetzt.
Unter Einfluss der während des Luftvordrucks in das Holz eingebrachten Luft und verstärkt durch das Va kuum am Schluss des Verfahrens wird das im Holz vorhandene überschüssige Teeröl herausgedrückt.
Für Buchenholz wird eine zweimalige Rüpingim- prägnierung angewandt, wobei der Öldruck normaler weise in der ersten Stufen 60 Minuten, in der zweiten Stufe 3 Stunden aufrechterhalten wird. Nach der ersten Öldruckstufe und vor dem Luftvordruck der zweiten Stufe wird ein Zwischenvakuum eingeschaltet.
Trotz der grossen Vorteile des Rüpingverfahrens sind die Fälle, in denen nicht alle durchtränkbaren Teile des Holzes vom Teeröl erfasst werden, verhältnismässig häufig. Diese Fälle treten vor allem dort auf, wo sehr viel durchtränkbares Holz vorhanden ist, wie z. B. bei Kiefernrundholz mit breitem Splint oder bei Buchen schwellen, die mit Ausnahme des roten Kerns über ihren gesamten Querschnitt gleichmässig durchtränkt werden müssen.
Ein einwandfreier Durchtränkungsgrad ist für die Praxis ausserordentich wichtig. Die Verbesserung der Teerölverteilung z. B. bei Buchenschwellen führt dazu, dass im Gleis die Frühausfälle, die bis zum Schwellen alter von 20 Jahren 10 bis 15 % betragen können und hauptsächlich durch biologische Zerstörung des Holzes verursacht werden, eingeschränkt werden. Nicht nur, dass damit eine Verlängerung der Lebensdauer erzielt wird, sondern es werden auch die kostspieligen Einzel auswechselungen vermieden.
Da die Schwellen-Jahres- kosten etwa je nach Liegedauer in Deutschland von DM 3,80 bis 4,- pro Schwelle betragen, bedeutet eine Verbesserung der Teerölverteilung einen grossen wirt schaftlichen Fortschritt.
Es ist bekannt, dass die Eindringung des Teeröls in das Holz durch Erhöhen der Temperatur erleichtert wird, da die Viskosität des Teeröls beim Erwärmen verhältnismässig stark sinkt. Die Imprägniervorschriften der Eisenbahngesellschaften und Postverwaltungen ent halten daher auch Bestimmungen über die Temperatur des Teeröls vor und während des Tränkprozesses, die der Erkenntnis über den Einfluss der Temperatur Rech nung tragen. Die Deutsche Bundesbahn verlangt eine Temperatur des Teeröls im Vorwärmer vor dem Ein lassen des Teeröls in den Imprägnierkessel von min destens 105 C, möglichst 110 C.
Nach Füllen des Imprägnierkessels mit dem heissen Teeröl tritt durch Berührung desselben mit dem kalten Holz und dem kalten Imprägnierkessel ein starkes Absinken der Öl- temperatur auf. Die Temperatur sinkt dabei praktisch immer unter 100 C, normalerweise auf 80 bis 90 C, bei niedrigen Aussentemperaturen bis zu 70 C. Die Vorschrift verlangt ferner, dass das Teeröl im Im prägnierkessel durch Wärmezufuhr, z. B. mittels Heiz schlangen, wieder aufgeheizt wird. Normalerweise dauert es lange, bis die Öltemperatur im Imprägnierkessel die von der Bundesbahn vorgeschriebene Mindesthöhe von <B>95'</B> C erreicht hat.
Beim für Buche angewandten Dop- pel-Rüpingverfahren erreicht die Öltemperatur die vor geschriebene Mindesthöhe erst gegen das Ende der er sten öldruckstufe.
Eine wesentliche Erhöhung der Teeröltemperatur im Vorwärmer vor der Imprägnierung kommt, da dann eine Schädigung des Holzes zu befürchten ist, nicht in- frage. Unter diesen Bedingungen lag es nahe, die öl druckstufe um die Aufheizzeit - die Zeit vom Ein bringen des Teeröls in den Imprägnierkessel bis zum Erreichen einer Teeröltemperatur von mindestens 95 C - zu verlängern. Es zeigte sich aber, dass eine solche Verlängerung der Öldruckstufe nur zu ganz un bedeutenden Verbesserungen des Durchtränkungsgrades im Vergleich zum Mehraufwand an Energie führte.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass eine we sentliche Verbesserung des Durchtränkungsgrades er zielt wird, wenn der Druck nach Füllen ds Imprägnier kessels nicht sofort auf die vorgeschriebene Höhe erhöht wird, sondern das Teeröl im Imprägnierkessel unter dem Druck in Höhe des Luftvordrucks erst auf minde stens 100 C aufgeheizt und erst dann der Druck ge mäss der Vorschrift für das Rüpingverfahren erhöht wird.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist daher ein Verfahren zur Druckimprägnierung von Holz mit Teer- öl, bei welchem das zu imprägnierende Holz einem Luft druck ausgesetzt wird, unter Beibehaltung des Vor drucks heisses Teeröl aus einem Vorwärmer in den Im prägnierkessel eingefüllt wird, der Druck sodann für die öldruckstufe erhöht und aufrechterhalten wird, dann das Teeröl in den Vorwärmer abgelassen und das Holz einem Vakuum ausgesetzt wird, dadurch gekennzeich net, dass das Teeröl, nachdem es unter Beibehalten des Luftvordrucks im Holz aus dem Vorwärmer in den Imprägnierkessel eingeführt worden ist,
zuerst so lange unter dem Luftvordruck aufgeheizt wird, bis die Tem peratur über 100 C angestiegen ist, und dass erst dann der Druck auf das Teeröl auf den Druck der Öldruck stufe erhöht wird und mindestens 30 min aufrecht erhalten wird.
Vergleichsweise wurden Buchenschwellen einerseits nach dem üblichen Doppel-Rüpingverfahren, anderseits nach dem erfindungsgemässen Verfahren imprägniert. In jeder Schwelle wurde der Durchtränkungsgrad an Hand von zwei Bohrproben beurteilt. Tabelle 1 enthält die dabei gefundenen Ergebnisse. Beim Aufschneiden der Schwellen wurde das Durchtränkungsausmass in der Schwellenmitte ermittelt. Auch hierbei wurde ein über raschend grosse Verbesserung festgestellt, wie aus Ta belle 2 hervorgeht.
EMI0002.0033
<I>Tabelle <SEP> 1</I>
<tb> Durchtränkung <SEP> von <SEP> Buchenschwellen <SEP> mit <SEP> und <SEP> ohne <SEP> Aufheizen <SEP> (aus <SEP> jeder <SEP> Schwelle <SEP> 2 <SEP> Bohrproben)
<tb> Von <SEP> den <SEP> Bohrproben <SEP> sind <SEP> durchtränkt
<tb> Imprägnierung <SEP> 2 <SEP> Bohrproben <SEP> 100% <SEP> 1 <SEP> Bohrprobe <SEP> 100% <SEP> 1 <SEP> Bohrprobe <SEP> 100% <SEP> 0 <SEP> 2 <SEP> Bohrproben <SEP> unter <SEP> 100%
<tb> 1 <SEP> Bohrprobe <SEP> über <SEP> 90% <SEP> 1 <SEP> Bohrprobe <SEP> über <SEP> <B>80%</B>
<tb> 20 <SEP> Stück <SEP> 9 <SEP> Stück <SEP> 1 <SEP> Stück <SEP> 10 <SEP> Stück
<tb> mit <SEP> Aufheizen <SEP> <B><I>50%</I> <SEP> 22,5% <SEP> 2,5%</B> <SEP> 25
<tb> ohne <SEP> Aufheizen <SEP> 1 <SEP> Stück <SEP> 6 <SEP> Stück <SEP> 2 <SEP> Stück <SEP> 31 <SEP> Stück
<tb> (Normal-Verf.) <SEP> <B>2,
5% <SEP> <I>15%</I></B> <SEP> 5 <SEP> % <SEP> 77,5
EMI0002.0034
<I>Tabelle <SEP> 2</I>
<tb> Durchtränkung <SEP> von <SEP> Buchenschwellen <SEP> mit <SEP> und <SEP> ohne <SEP> Aufheizen <SEP> (Querschnitt <SEP> in <SEP> der <SEP> Schwellenmitte)
<tb> Imprägnierung <SEP> Anzahl <SEP> Schwellen <SEP> mit <SEP> Durchtränkungsgraden
<tb> <B>1000/,</B> <SEP> 95-99 <SEP> % <SEP> 90-940/, <SEP> <B>85-890/, <SEP> 80-840/, <SEP> 70-791/1,</B>
<tb> mit <SEP> Aufheizen <SEP> 0 <SEP> Stück <SEP> 14 <SEP> Stück <SEP> 5 <SEP> Stück <SEP> 0 <SEP> Stück <SEP> 0 <SEP> Stück <SEP> 1 <SEP> Stück*
<tb> 0% <SEP> 70% <SEP> 25% <SEP> 0% <SEP> 0% <SEP> 5%
<tb> ohne <SEP> Aufheizen <SEP> 1 <SEP> Stück <SEP> 8 <SEP> Stück <SEP> 4 <SEP> Stück <SEP> 2 <SEP> Stück <SEP> 2 <SEP> Stück <SEP> 3 <SEP> Stück
<tb> (Normal-Verf.)
<SEP> 5 <SEP> % <SEP> 40% <SEP> 20% <SEP> <B>10% <SEP> 10% <SEP> <I>15%</I></B>
<tb> * <SEP> verthyllt Das erfindungsgemässe Verfahren hat jedoch nicht nur für Buchenschwellen Bedeutung. Auch andere Höl zer erfahren durch Anwendung der Erfindung eine Ver besserung der Teerölverteilung im Holz.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Ver fahrens in einem Doppel-Imprägnierverfahren wird bei Buchenschwellen die zweite Druckstufe, für die bisher 3 Stunden vorgeschrieben waren, entsprechend zeitlich verkürzt, beziehungsweise sie kann ganz wegfallen, wo durch der Mehraufwand an Energie für die Verlänge rung der ersten öldruckstufe teilweise oder ganz kom pensiert wird. Bei anderen Holzarten, die nach dem be kannten, einfachen Rüpingverfahren imprägniert wer den, wie z.
B. Kiefernmasten, wird nach einer bevor zugten Ausführungsform des Verfahrens die öldruck- stufe je nach Dauer der Aufheizzeit teilweise verkürzt. Bei erfindungsgemässem Vorgehen wird also neben dem besseren Durchtränkungsgrad der imprägnierten Höl zer noch eine Energieeinsparung gegenüber dem be kannten Rüpingverfahren erzielt.
Gemäss einer besonderen Ausführungsform der Er findung wird eine weitere Verbesserung der Teeröl- verteilung im Holz, des Durchtränkungsgrades, erzielt, wenn der Druck im Imprägnierkessel auch nach Er reichen einer Temperatur von mindestens 100 C noch eine bestimmte Zeit, vorzugsweise eine halbe bis vier Stunden lang, aufrechterhalten bleibt - d. h. auf der Höhe des Luftvordrucks und bei etwa 100 bis 110 C und erst dann, je nach Holzart und Holzdimension, auf die für den Öldruck gebräuchliche Höhe gebracht wird.
Gefunden wurde, dass bei diesem Vorgehen das z. B. für Buche bisher für eine befriedigende Durchtränkung vorgeschriebene Doppel-Rüpingverfahren nicht mehr notwendig ist. Eine einfache Rüpingimprägnierung reicht dann für eine einwandfreie Durchtränkung des Holzes aus. Es entfällt damit das Entleeren des Im prägnierkessels, das Zwischenvakuum, der zweite Luft vordruck und das erneute Füllen des Imprägnierkessels zwischen den beiden Stufen des Doppelverfahrens.
Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass die Gesamt dauer der Imprägnierung abgekürzt werden kann. Aber selbst wenn die Gesamtdauer des Tränkprozesses ge genüber dem üblichen Zweistufenverfahren gleich ge halten wird, so stellt doch die durch das erfindungs gemässe einstufige Verfahren herbeigeführte starke Ver einfachung einen bedeutenden technischen Fortschritt dar.
Bei Holzarten, für die eine einfache Rüpingimpräg- nierung üblich ist, liegt der technische Fortschritt, ne ben einer eventuellen Verkürzung der Öldruckstufe, vor allem darin, dass eine bessere Teerölverteilung im Holz erzielt wird. <I>Beispiel 1</I> Kieferne Pfähle werden nach Einfahren in den Im prägnierkessel einem Luftdruck von etwa 2 atü wäh rend 15 Minuten ausgesetzt. Unter Beibehalten dieses Druckes wird etwa 105 bis 120 C heisses Teeröl in den Imprägnierkessel eingelassen.
Unter Aufrechterhalten des im Imprägnierkessel vorhandenen Druckes wird das am Holz abgekühlte Imprägnieröl auf mindestens 100 C aufgeheizt. Darauf wird der Druck auf das Im- prägnieröl wie beim bekannten einfachen Rüpingver- fahren auf etwa 8 atü erhöht und etwa 1 Stunde auf rechterhalten. Das Teeröl wird dann aus dem Impräg nierzylinder abgelassen und es folgt ein mindestens 30 Minuten langes Schlussvakuum von mindestens 60 cm Quecksilbersäule.
Das beigefügte Imprägnierdiagramm 1 veranschau licht den Temperatur- und Druckverlauf während des erfindungsgemässen Vorgehens.
In diesem bedeutet: a den Zeitpunkt, bei dem der Luftvordruck beginnt, bei b ist die Höhe des Luftvordrucks erreicht, bei c erfolgt Fluten des Imprägnierkessels. Durch das heisse Teeröl entsteht eine geringfügige Drucker höhung, bei d hat die Temperatur des Imprägnierkessels 100 C, Beginn des Öldrucks, e bezeichnet das Ende des Öldrucks, Entlüftung, und f das Ende des Schlussvakuums. <I>Beispiel 2</I> Buchenschwellen werden in den Imprägnierkessel ge fahren. Nachdem zuerst ein Luftvordruck von 1 bis 4 atü während 10 bis 15 Minuten auf das Holz eingewirkt hat, wird etwa 105 bis 120 C heisses Teeröl unter Bei behaltung des Drucks in den Imprägnierkessel einge lassen.
Dabei kühlt das Öl ab. Es wird nun unter Auf rechterhalten des im Imprägnierkessel vorhandenen Drucks bis auf mindestens 100 C aufgeheizt. Ohne Verändern des Drucks wird dann 1 bis 3 Stunden lang eine Temperatur zwischen etwa 100 und 110 C eingehalten. Anschliessend wird der Druck auf das Im- prägnieröl auf den gebräuchlichen Stand erhöht und 2 bis 4 Stunden gehalten. Dann wird, wie beim be kannten Rüpingverfahren, das Öl aus dem Imprägnier kessel abgelassen und ein Vakuum in der üblichen Höhe und Dauer angesetzt.
Das beigefügte Imprägnierdiagramm 2 veranschau licht den Temperatur- und Druckverlauf während des erfindungsgemässen Vorgehens. In diesem bedeutet: a Beginn des Luftvordrucks, b Höhe des Luftvordrucks erreicht, c Fluten des Imprägnierkessels. Durch das heisse Teeröl entsteht eine geringfügige Druckerhöhung, d Temperatur im Imprägnierkessel erreicht 100 C, d bis e Halten der Temperatur über 100 C sowie des Drucks, e Beginn des Öldrucks, f Höhe des Öldrucks erreicht, f bis g Halten der Temperatur über 100 C sowie des Öldrucks, h bis i Schlussvakuum.
<I>Beispiel 3</I> Buchenschwellen werden nach Einfahren in den Im prägnierkessel zuerst einem Luftdruck von etwa 2,5 atü während 15 Minuten ausgesetzt. Dann wird etwa 105 bis 120 C heisses Teeröl unter Beibehalten des Drucks in den Imprägnierkessel eingelassen. Unter Aufrechterhal ten des im Imprägnierkessel vorhandenen Drucks wird das Teeröl bis auf mindestens 100 C aufgeheizt und diese Temperatur zwischen etwa 100 und 110 C bis zu einer Gesamtdauer von 2 Stunden gehalten.
Anschliessend wird der Druck auf das Imprägnieröl auf etwa 8 atü erhöht und eine Stunde gehalten. Dann wird, wie beim bekannten doppelten Rüpingverfahren, das Öl aus dem Imprägnierkessel abgelassen und das Holz etwa 30 Minuten einem Vakuum von mindestens 60 cm Quecksilbersäule ausgesetzt. Das Vakuum wird dann durch einen Luftdruck von etwa 3,5 atü während 15 Minuten ersetzt. Darauf wird der Imprägnierkessel unter Beibehalten des Luftdrucks mit heissem Teeröl gefüllt, wonach der Druck auf das Imprägnieröl auf etwa 8 atü erhöht wird. Dieser Druck wird 2 Stunden aufrechterhalten. Das Teeröl wird darauf abgelassen und es folgt ein mindestens 30 Minuten langes Schlussvakuum von mindestens 60 cm Quecksilbersäule.