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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Holzbehandlungsanlage sowie
ein Verfahren zum Tränken
von frischem oder nassem Holz, insbesondere von zumindest an seiner
Oberfläche
eine Holzfeuchte von mindestens sechzig Prozent aufweisendem Holz,
mit mindestens einem insbesondere kohlenwasserstoffhaltigen Tränkmittel,
zum Beispiel mit Paraffin und/oder mit Wachs.
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Es
ist bekannt, Holz mit Kohlenwasserstoffen, zum Beispiel mit Paraffin
oder mit Wachs, zu tränken,
um die hygroskopischen Eigenschaften des Holzes zu stabilisieren.
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So
kann das Holz in Paraffin gekocht werden oder durch Erhitzen sowie
durch Überdruck-
bzw. durch Unterdruckbehandlung mit einem kohlenwasserstoffhaltigen
Imprägniermittel
getränkt
werden. Hierbei wurde beobachtet, dass beim Tränken von nassem Holz, zum Beispiel
von Holz mit einer Holzfeuchte von 160 Prozent, eine deutlich bessere
Aufnahme des Kohlenwasserstoffs durch das Holz erzielt wird (F.
Kollmann, "Technologie
des Holzes und der Holzwerkstoffe", Springer-Verlag 1955, zweiter Band, Seiten 150
bis 152).
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Auch
wenn zahlreiche Verfahren zum Tränken
von Holz mit Kohlenwasserstoffen bereits bekannt sind, so ist bislang
kein Verfahren bekannt, das eine völlige Durchtränkung des
gesamten Holzkörpers,
zum Beispiel eines Baumstamms, mit dem kohlenwasserstoffhaltigen
Tränkmittel
ermöglicht
und gleichzeitig in zuverlässiger
Weise die Bildung von Rissen im Holzkörper verhindert.
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Insbesondere
für die
Herstellung von Feueranzündern
wird in der Druckschrift
DE 23
61 119 ein Verfahren beschrieben, bei dem im wesentlichen eine
Sättigung
des gesamten Holzkörpers
mit einem Erdölprodukt,
wie etwa mit Paraffin, angestrebt wird.
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Bei
diesem bekannten Verfahren wird ein Naturholz in ein Bad aus flüssigem Erdölprodukt
eingetaucht und dieses zur Verflüchtigung
der Feuchtigkeit und zur Öffnung
der Holzporen auf ausreichende Temperatur erwärmt. Anschließend wird
das Holzprodukt in Gegenwart des heißen Kohlenwasserstoffs abgekühlt. Eine
ausreichende Durchtränkung des
gesamten Holzkörpers
nach diesem Verfahren wird jedoch nur bei Hölzern mit relativ geringen
Dimensionen, zum Beispiel mit den Maßen einer Streichholzschachtel,
erreicht.
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In ähnlicher
Weise wird auch in der Druckschrift WO 98/46403 A1 ein Verfahren
zum Imprägnieren
von Holz mit einem während
des Imprägnierens
flüssigen
Imprägniermittel
beschrieben. Dieses Imprägniermittel,
das zum Beispiel aus Paraffin gebildet sein kann, wird mit Hilfe
von Druck und/oder mit Hilfe von Erwärmung, beispielsweise mit Hilfe
einer Temperatur zwischen fünfzig
Grad Celsius und 140 Grad Celsius, in das Holz eingebracht.
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Um
beim Verfahren gemäß der Druckschrift WO
98/46403 A1 eine ausreichende Imprägnierwirkung zu erzielen, ist
es notwendig, vor dem Imprägnierverfahren
alle Gase aus dem Holz sowie aus dem Imprägniermittel zu entfernen, was
sehr aufwändig ist.
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Ein
zweistufiges Verfahren zur Behandlung von nassem Nadel- oder Laubbaumholz
in Paraffin oder Paraffinöl
enthaltenden Bädern
bei erhöhter Temperatur
wird in der Druckschrift
DE
39 35 025 A1 beschrieben, wobei dieses Verfahren in erster
Linie zur Verminderung des Wassergehalts und zur Konservierung des
Holzes dient.
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Gemäß diesem
bekannten Verfahren wird das Holz in einer ersten Stufe bei achtzig
Grad Celsius bis 180 Grad Celsius in einem Bad aus Paraffin und/oder
Paraffinöl
und/oder Siliziumdioxid zehn bis fünfzig Minuten lang behandelt,
in einer zweiten Stufe in einem Bad aus Paraffin und Harnstoff-Formaldehydharz bei
sechzig Grad Celsius bis einhundert Grad Celsius zehn bis 150 Minuten
lang behandelt und anschließend
bei Raumtemperatur 24 bis 48 Stunden lang gelagert.
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Die
Lagerung der imprägnierten
Hölzer
bei Raumtemperatur bedingt jedoch, dass die Oberfläche der
Hölzer
relativ schnell abkühlt,
was zu Rissbildungen führt.
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Ein
Verfahren der eingangs genannten Art ist zur Behandlung von Holz,
wie Färben
oder Schutzbehandlung gegen Feuchtigkeit, gegen Fäulnis und/oder
gegen Bläue,
in der Druckschrift
DE
30 43 659 A1 offenbart.
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Bei
diesem bekannten Verfahren wird unbehandeltes, das heißt nicht
imprägniertes
und ungetrocknetes (sogenanntes grünes) Holz oder mit Wasser behandeltes
Holz, das an seiner Holzoberfläche einen
Feuchtegehalt oberhalb des Fasersättigungspunktes aufweist, vorzugsweise
unter Vakuum in heißem Öl behandelt
(als Fasersättigungspunkt
wird der Feuchtezustand des Holzes bezeichnet, bei dem die Zellwände mit
gebundenem Wasser gesättigt
sind, die Zellhohlräume
jedoch kein freies Wasser enthalten; der Fasersättigungspunkt schwankt je nach Holzart,
Standort und Lage im Stamm zwischen etwa 22 Prozent und 35 Prozent).
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Das Öl kann Farben,
zum Beispiel Pigmente, Fäulnis-
und/oder Blaufäulemittel,
Wachse und/oder andere Schutzmittel enthalten. Gemäß der Druckschrift
DE 30 43 659 A1 wird
das Imprägnierverfahren
solange durchgeführt,
bis das Feuchtigkeitsverhältnis
auf zwanzig Prozent oder darunter herabgesetzt ist.
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Darstellung der Erfindung:
Aufgabe, Lösung,
Vorteile:
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Ausgehend
von den vorstehend dargelegten Nachteilen und Unzulänglichkeiten
sowie unter Würdigung
des umrissenen Standes der Technik liegt der vorliegenden Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine Holzbehandlungsanlage der eingangs genannten
Art sowie ein Verfahren der eingangs genannten Art so weiterzuentwickeln,
dass eine völlige Durchtränkung eines
Holzkörpers
beliebiger Dimension, zum Beispiel eines Baumstamms, mit insbesondere
kohlenwasserstoffhaltigem Tränkmittel
ermöglicht
und gleichzeitig in zuverlässiger
Weise die Bildung von Rissen im Holzkörper verhindert wird.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Lehre
der vorliegenden Erfindung durch eine Holzbehandlungsanlage mit
den im Anspruch 1 genannten Merkmalen, durch ein Verfahren mit den
in Anspruch 4 genannten Merkmalen sowie durch ein Tränkmittel
mit den im Anspruch 7 genannten Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
und zweckmäßige Weiterbildungen
der vorliegenden Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Erfindungsgemäß weist
das zu behandelnde Holz zumindest an seiner Oberfläche eine
Holzfeuchte von mindestens sechzig Prozent auf. Der Holzfeuchtegehalt
(Kurzzeichen: u) ist definiert als das Verhältnis der Masse des Wassers
in einem gegebenen Stück
Holz zur Masse des vollständig
getrockneten Holzes. Dieses Verhältnis
wird als prozentuale Holzfeuchte angegeben.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt nun die Idee zugrunde, frisches, feuchtes
Holz, dessen Zellverschlüsse
bzw. Zellverbindungen (sogenannte Tüpfel) noch offen sind, zu tränken oder
zu tauchen und dabei das im Holz vorhandene Wasser durch Imprägniermittel
zu ersetzen.
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Hierdurch
soll das Holz dauerhaft vor Fäulnisprozessen
und vor Verwitterung geschützt
werden. Es ist deshalb erforderlich, für die erfindungsgemäße Holzbehandlung
frisch geschlagenes Holz oder nach seinem Einschlag nass gelagertes
bzw. bewässertes
Holz zu verwenden.
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Erfindungsgemäß ist mittels
des Tränkens des
Holzes die Holzfeuchte auf zwanzig Prozent oder weniger herabsetzbar,
so dass das Holz durch die erfindungsgemäße Behandlung getrocknet wird.
Beim behandelten Holz kann daher ein Befall mit holzabbauenden oder
holzzersetzenden Pilzen, mit Ausnahme des zur Wasserleitung befähigten Hallimasches,
ausgeschlossen werden.
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Ein
weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Trocknens des Holzes liegt
darin, dass ein Schwinden des behandelten Holzes zuverlässig verhindert wird.
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Die
Holzbehandlungsanlage gemäß der vorliegenden
Erfindung weist mindestens einen insbesondere korrosionsfreien,
insbesondere thermostabilen und/oder insbesondere druckfesten Behälter zur Aufnahme
des zu tränkenden
Holzes sowie des Tränkmittels
auf.
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Mittels
einer derartigen, insbesondere druckgesteuerten und/oder insbesondere
temperaturgesteuerten Vorrichtung in Form eines Behälters wird eine
kerntiefe Holzbehandlung ermöglicht.
Durch diesen korrosionsfreien Behälter kann in zuverlässiger Weise
verhindert werden, dass die Oberfläche des getränkten Holzes
oder der getauchten (Probe-)Körper
durch vom Wannenstahl ausgeschiedenes Eisenoxid sehr stark nachdunkelt
(nachstehend wird das Holz oder der Holzkörper gelegentlich auch als Körper oder
Probekörper
bezeichnet).
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Bei
Verwendung eines nicht korrosionsfreien Behälters nimmt zwar das Nachdunkeln
mit steigender Anzahl der Tränkdurchläufe oder
der Versuche etwas ab, denn ein Teil des Eisenoxids wird bereits mit
den schon getränkten
oder getauchten Hölzern ausgetragen;
jedoch stellt dieses Nachdunkeln der Oberfläche eine optische Beeinträchtigung
der getränkten
bzw. getauchten Hölzer
dar.
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Um
ein derartiges Nachdunkeln der Oberfläche und damit eine optische
Beeinträchtigung
zu verhindern, kann bei Verwendung eines nicht korrosionsfreien
Behälters,
dieser vor Inbetriebnahme gründlich
gereinigt und entfettet werden. Gleichwohl besteht bei Verwendung
eines nicht korrosionsfreien Behälters
aufgrund der ständigen
Korrosion zwischen Wasserdampf und Stahl weiter die Gefahr von Eisenoxideintrag
in das Holz.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung
weist die Holzbehandlungsanlage, insbesondere die Versuchsanlage,
eine zum Beispiel emaillebeschichtete Elektrowanne mit mindestens
einem insbesondere korrosionsfreien, insbesondere thermostabilen
und/oder insbesondere druckfesten Deckel, zum Beispiel aus rostfreiem Edelstahl,
auf, um den Behälter
insbesondere luftdicht verschließen zu können.
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Bei
einer derartigen Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein
Eintrag von Eisenoxid in das Holz nicht feststellbar. Die Verwendung
einer emaillebeschichteten Elektrowanne bietet den Vorteil, dass
das getränkte
Holz, zum Beispiel der in der Elektrowanne getauchte Probekörper, nach
dem Tauchen eine optisch ansprechende leichte Bräunung bzw. eine leichte Verstärkung des
eigenen bräunlichen
Farbtons aufweist.
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Im
Rahmen der Entwicklung der vorliegenden Erfindung hat sich gezeigt,
dass Wannen und Deckel aus unbehandelten Stahlblechen aufgrund der
Korrosion weniger geeignet sind. Nicht korrosionsbeständige Stähle können vorteilhafterweise
mit einem mechanisch beanspruchbaren und temperaturstabilen Oberflächenschutz
versehen werden. Da solch ein Oberflächenschutz hinsichtlich seiner
Dauerhaftigkeit in der Regel begrenzt ist und regelmäßige Nacharbeiten
erfordert, ist die Verwendung von korrosionsbeständigen Stählen zu empfehlen.
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Erfindungsgemäß weist
die Holzbehandlungsanlage des weiteren mindestens eine, insbesondere
im Boden des Behälters
angeordnete Heizeinheit sowie mindestens eine Pumpeinheit, insbesondere mindestens
eine Umwälzpumpe,
zur kontinuierlichen Bewegung des Tränkmittels auf. Vorteilhafterweise
kann also das Tränkmittel
oder das Imprägniermittel
durch mindestens eine Strömungspumpe
bewegt werden, so dass eine gleichmäßige Umspülung des Holzes erfolgt.
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Im
Rahmen der Entwicklung der erfindungsgemäßen Holzbehandlungsanlage sind
auch Untersuchungen zur effektiven Beheizung maßgeblich. Zwar besteht die
grundsätzliche
Möglichkeit,
eine Ölheizung
einzusetzen, jedoch ist es nicht selbstverständlich, die Imprägniermittelfüllung der
Tauchwanne mit der Kesselheizung in Übereinstimmung zu bringen.
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Die
Möglichkeit
einer Undichtigkeit kann theoretisch zu Gefährdungen führen und damit dem Sicherheitsstandard
der Gesamtanlage nicht entsprechen. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung ist somit die Heizeinheit als Elektroheizung
ausgebildet.
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Um
eine optimale Strömung
des Tränkmittels,
insbesondere des flüssigen
Imprägniermittels, im
Behälter
und somit eine gleichmäßige Verteilung der
eingebrachten Wärme
zu erreichen, wird während
des Betriebs der Holzbehandlungsanlage vorteilhafterweise eine Umwälzpumpe
eingesetzt.
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Durch
Umwälzen
des Tränkmittels,
insbesondere der Menge des zugeführten
Tränkmittels oder
der Menge des zugeführten
Imprägniermittels, während der
Behandlung der eingetauchten Holzarten und -geometrien kann in zuverlässiger Weise
verhindert werden, dass sich Wärmenester
und/oder Wärmestaus
einstellen.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist
die Holzbehandlungsanlage
- – mindestens eine, insbesondere
beheizbare, Abtropfvorrichtung zum Lagern des mit dem Tränkmittel
behandelten Holzes und/oder
- – mindestens
eine Haltevorrichtung
- – zum
Eintauchen des Holzes in den Behälter und/oder
- – zum
Entnehmen des Holzes aus dem Behälter und/oder
- – zum
Auffangen des vom behandelten Holz abtropfenden Tränkmittels
auf.
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Unabhängig hiervon
oder in Verbindung hiermit weist die Holzbehandlungsanlage zweckmäßigerweise
mindestens eine zweite Pumpeinheit auf, insbesondere mindestens
eine Vakuum- oder Druckpumpe, zum Aufbauen von Unterdruck und/oder
von Überdruck
im Behälter.
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In
erfindungswesentlicher Weise kann eine Tränkung des Holzes, insbesondere
eine Imprägnierung
des Holzes, unter Überdruck-
und/oder unter Unterdruckverhältnissen
eine Beschleunigung oder Unterstützung
beim Ausbringen der Feuchte aus dem Holz unter definierten Temperaturverhältnissen herbeiführen.
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Allerdings
sind Überdruckverhältnisse und/oder
Unterdruckverhältnisse
nicht unbedingt erforderlich, um die Feuchte aus dem Holz zu treiben. Das
Aufbringen von Druck kann die Durchlaufmenge für das zu behandelnde Holz erhöhen.
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Durch
die Holzbehandlungsanlage sowie durch das Behandlungsverfahren mittels
des Tränkmittels
in der Behälteranlage
zur dauerhaften Nutzung von Holz ist eine dauerhafte, ökologisch
unbedenkliche Holzimprägnierung
insbesondere für
extreme klimatische Bedingungen und/oder insbesondere für extreme
mechanische Bedingungen gewährleistet.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft zudem ein Tränkmittel, zum Beispiel in Form
eines Imprägniermittels,
insbesondere zur Durchführung
des vorstehend dargelegten Behandlungsverfahrens, das heißt zum Tränken von
Holz in mindestens einer Holzbehandlungsanlage gemäß der vorstehend
dargelegten Art und/oder bei einem Verfahren gemäß der vorstehend dargelegten
Art, zum Beispiel für
heimische Holzarten.
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Dieses
Tränkmittel
ist
- – aus
mindestens einem Brandschutzmittel und/oder
- – aus
mindestens einem Farbstoff und/oder
- – aus
mindestens einem Fließmittel
und/oder
- – aus
mindestens einem Holzschutzmittel, insbesondere aus mindestens einem
Imprägniermittel, zum
Beispiel aus mindestens einem Fungizid und/oder aus mindestens einem
Insektizid, und/oder
- – aus
mindestens einer Mischung dieser Substanzen gebildet.
- In erfindungswesentlicher Weise besteht auch die Möglichkeit,
dem Tränkmittel
- – mindestens
ein Brandschutzmittel und/oder
- – mindestens
ein Farbstoff und/oder
- – mindestens
ein Fließmittel
und/oder
- – mindestens
ein Holzschutzmittel, insbesondere mindestens ein Imprägniermittel,
zum Beispiel mindestens ein Fungizid und/oder mindestens ein Insektizid,
und/oder
- – mindestens
eine Mischung dieser Substanzen zuzusetzen.
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Vorzugsweise
kann also das insbesondere frisch geschlagene oder saftfrische,
noch feuchte Holz im insbesondere druckfesten Behälter von
mindestens einem Fließmittel
umspült
werden, das zweckmäßigerweise
- – Bestandteil
des Tränkmittels
oder des Imprägniermittels
ist und/oder
- – dem
Tränkmittel
oder dem Imprägniermittel
zugegeben wird.
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Dem
Tränkmittel
oder Imprägniermittel
kann vorzugsweise mindestens ein Farbstoff zum Einfärben des
Holzes zugegeben werden. In diesem Zusammenhang kann die Farbbehandlung
des Holzes durch Einbringen eines oder mehrerer Farbstoffe in das
Imprägniermittel
realisiert werden.
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In
erfindungswesentlicher Weise kann das insbesondere frisch geschlagene,
noch feuchte Holz vorteilhafterweise im druckfesten Behälter zusätzlich von
mindestens einem Brandschutzmittel umspült werden. Vorzugsweise kann
das Brandschutzmittel gleichzeitig Fließmittel sein.
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Zweckmäßigerweise
weist das Tränkmittel
- – während des
Tränkens,
insbesondere bei einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur, zum Beispiel
bei achtzig Grad Celsius, eine flüssige Konsistenz und
- – nach
Abschluss des Tränkens,
insbesondere bei Raumtemperatur, zum Beispiel bei zwanzig Grad Celsius,
eine feste Konsistenz auf.
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Das
Verfahren zum Behandeln, insbesondere zur Imprägnierung, von Holz beruht im
Wesentlichen darauf, dass frisch geschlagenes, noch feuchtes Holz
in mindestens einem druckfesten Behälter von mindestens einem Imprägniermittel,
aufweisend mindestens ein Paraffin, umspült wird.
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Mithin
wird das frisch geschlagene Holz sofort bzw. unmittelbar einer druckfesten
Behälteranlage
(= Vorrichtung, insbesondere Behälter),
die mit dem Imprägniermittel
gefüllt
ist, zugeführt.
Hierbei wird das Holz unterschiedlicher Feuchte und/oder unterschiedlicher
Struktur bis in den Kern des Holzes bei gleichzeitiger Verdrängung der
Feuchte in dieser Behälteranlage
behandelt.
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Das
Imprägniermittel
verbindet sich sofort bzw. unmittelbar mit dem Holz, wodurch eine
hohe mechanische Belastbarkeit des Holzes nach der Behandlung in
der Behälteranlage
entsteht. Die Imprägnierung
des Holzes gemäß dem vorliegenden
Verfahren hat zur Folge, dass Insekten und Schädlinge im Holz keinen Lebensraum
mehr finden.
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Die
Behandlung des Holzes erfolgt vorzugsweise unter vorgegebener Temperatur,
das heißt
der Behälter
kann beheizt werden. Die Temperatur kann zweckmäßigerweise gemessen und/oder
gesteuert werden. Die Beheizung erfolgt vorteilhafterweise vom Boden
des Behälters
aus.
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Unabhängig hiervon
oder in Verbindung hiermit erfolgt die Behandlung des Holzes zweckmäßigerweise
unter vorgeschriebenem Unterdruck und/oder unter vorgeschriebenem Überdruck,
das heißt
im Behälter
kann Überdruck
und/oder Unterdruck herrschen. Der Überdruck bzw. Unterdruck kann
vorteilhafterweise gemessen und/oder gesteuert werden.
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Die
Zuführung
des insbesondere frisch geschlagenen Holzes ist vorteilhaft, denn
der Unterdruck ermöglicht
das Nachdrängen
des Imprägniermittels.
Die Zellen sind beim nassen oder frisch geschlagenen Holz mit Feuchtigkeit
besetzt und werden vor dem Schrumpfen des Holzes im einsetzenden
Trocknungsprozess mit dem Imprägniermittel gefüllt.
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Vorzugsweise
erfolgt das Imprägnieren
bis in den Kern des Holzes, indem die Feuchte durch das Imprägniermittel
aus den Zellen verdrängt
wird. Das zum Beispiel Paraffin sowie zum Beispiel mindestens ein
Fließmittel
aufweisende Imprägniermittel
kann derart zusammengesetzt sein, dass das Eindringen der Imprägnierlösung bzw.
des Imprägniermittels
im frisch geschlagenen Holz zweckmäßigerweise bis zur im wesentlichen
absoluten Entfeuchtung realisiert werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft ferner die Verwendung mindestens
einer Holzbehandlungsanlage, insbesondere mindestens eines Behälters, gemäß der vorstehend
dargelegten Art und/oder eines Verfahrens gemäß der vorstehend dargelegten
Art und/oder mindestens eines Imprägniermittels gemäß der vorstehend
dargelegten Art zur dauerhaften Nutzung von Holz, so dass eine dauerhafte, ökologisch unbedenkliche
Holzimprägnierung
insbesondere für extreme
klimatische Bedingungen und/oder insbesondere für extreme mechanische Bedingungen
gewährleistet
ist, zum Beispiel
- – für heimische Holzarten und/oder
- – für kerntiefe
Holzbehandlung.
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Im
Detail lässt
sich die vorliegende Erfindung wie folgt beschreiben: Der Grundgedanke
besteht darin, insbesondere heimische Holzarten mit einem neuen
Verfahren zu behandeln, um einen dauerhaften Einsatz zu erreichen;
insbesondere ist das Verfahren derart ausgelegt, dass behandelte
Holzgeometrien klimatisch und/oder mechanisch eine längere Haltbarkeit
aufweisen und/oder für
neue Verwendungsmöglichkeiten
geeignet sind, das heißt
unterschiedlich eingesetzt werden können.
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Ausgehend
vom eingangs dargelegten Stand der Technik ist neuartig, dass die
erfindungsgemäße Behandlung
der jeweiligen Holzart derart gewählt ist, dass
- – die
Imprägnierung
den Kern des Holzes erreicht,
- – die
Feuchte verdrängt
wird,
- – frisch
geschlagenes Holz eingesetzt werden kann und
- – die
Reaktionen des Holzes in einer Großanlage untersucht werden.
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Im
Hinblick auf die Entwicklung der Anlagentechnik weist die Holzbehandlungsanlage,
insbesondere die Imprägnieranlage,
in einer vorteilhaften Ausgestaltung mindestens einen insbesondere wannenförmigen Behälter auf.
Ein derartiger Behälter
bzw. eine derartige Wanne bietet den Vorteil der Einsetzbarkeit
für alle
Holzarten mit maximalen Abmessungen.
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Unabhängig hiervon
oder in Verbindung hiermit kann bei einer vorteilhaften Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung beispielsweise ein Drittel des Behälters bzw.
der Wanne abgeteilt und separat beheizt werden. Vorteilhafterweise
weist der Behälter mindestens
einen Deckel auf, insbesondere mit Sichtfenster.
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Die
Beheizung der Anlage erfolgt zweckmäßigerweise über mindestens einen mit Flüssiggas
betriebenen Dampferzeuger. Der Dampf heizt in diesem Falle die Heizplatten
des Bodens des Behälters
bzw. der Wanne auf.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Heizanlage kann die Dampfvorlaufleitung über mindestens
einen Schieber mit Stellmotor geregelt werden, wobei der Stellmotor über mindestens
einen Temperaturfühler
in der Wanne elektronisch ansteuerbar ist. Dadurch kann eine Temperaturregelung des
Tauchbads mit ± 1
Grad Celsius erreicht werden.
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Vorteilhafterweise
verfügt
die Holzbehandlungsanlage gemäß der vorliegenden
Erfindung über mindestens
einen Leistungsabnahmeregler, so dass bei Betrieb der Anlage der
Dampferzeuger
- – nicht unabhängig von
der im Behälter
bzw. in der Wanne benötigten
Temperatur und/oder
- – nicht
unabhängig
von der jeweiligen Schieberstellung
immer die volle Leistung
liefert. Mittels mindestens eines Leistungsabnahmereglers kann eine
erhebliche Menge an Flüssiggas
eingespart werden, und zudem kann der tatsächliche Energiebedarf für die Heizung
des Tauchbads bestimmt werden.
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Nicht
abgenommene Leistung, zum Beispiel in Form von Dampf, kann in die
Außenluft
geblasen oder für
die Raumheizung verwendet werden.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der Holzbehandlungsanlage
gemäß der vorliegenden
Erfindung steht zur Beschickung der Anlage mindestens ein Flaschenzug,
insbesondere mit Elektromotor, zur Verfügung, der mithilfe eines Mastes
mit Schwenkarm und Laufkatze über
die gesamte Wannenfläche
eingesetzt werden kann. An den Haken des Flaschenzugs kann zweckmäßigerweise
mindestens ein Korb, zum Beispiel aus zwei Lochblechen von je einem
Meter auf einen Meter, mit einem Abstand von 0,4 Metern zueinander
und mit jeweils sechzehn Löchern
mit einem Durchmesser von jeweils 0,15 Metern gehängt werden.
Die zu tauchenden (Probe-)Körper
werden vorteilhafterweise in die Löcher des Korbs gesteckt, der
Korb wird in die Wanne abgelassen und vom Haken gelöst, und
sodann wird der Decke! geschlossen.
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Nach
Ende des Tauchvorgangs kann der Korb herausgezogen werden, und die
(Probe-)Körper
werden in eine im nicht benutzten Teil der Wanne aufgestellte Gitterbox
zum Abtropfen gelegt.
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Bei
einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsform der vorliegenden
Erfindung ist der Behälter
als Elektrowanne, zum Beispiel mit einem Fassungsvermögen von
etwa vierzig Litern, ausgebildet. Dies ist aufgrund
- – der
Heizkosten,
- – der
Unterteilung des Behälters
bzw. der Wanne für
kleine Probemengen,
- – des
nicht unkomplizierten Handlings der Anlage mit Deckel sowie
- – der
Abdichtung für
das Anlegen von Überdruck und/oder
von Unterdruck
vorteilhaft.
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Zweckmäßigerweise
ist der Behälter
gemäß der vorliegenden
Erfindung auf Temperaturen bis etwa 250 Grad Celsius aufheizbar
bzw. ermöglicht Temperaturen
bis etwa 250 Grad Celsius.
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Auf
den Behälter
ist vorteilhafterweise ein Deckel, zum Beispiel aus Edelstahlblech,
insbesondere mit Absaugstutzen zum Anlegen von Überdruck und/oder von Unterdruck,
montiert.
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Vorteilhafterweise
weist der Behälter
eine automatische Temperaturregelung auf, denn bei manueller Temperaturregelung
kann eine große
Reaktionsträgheit
der Elektroheizung zu erheblichen Schwankungen der Tauchbadtemperatur
von bis zu etwa ± 20
Grad Celsius führen.
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Des
weiteren ist es vorteilhaft die Behältergröße so zu wählen, dass auch größere (Probe-)Körperquerschnitte
oder Stammquerschnitte getaucht werden können.
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Bei
einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der vorliegenden Erfindung
kann anhand zweier Indikatoren festgestellt werden, ob die Imprägnierung abgeschlossen
ist:
- a) Austritt von Wasserdampf ist nicht
mehr erkennbar;
- b) Der (Probe-)Körper
schwimmt, insbesondere im Lochblechkorb, nicht mehr bzw. der Auftrieb
ist so gering, dass der Körper
fast bündig
mit der Oberfläche
des Tauchbads abschließt
bzw. eine Ecke des Körpers
aus dem Tauchbad ragt.
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Das
sicherste Zeichen für
eine erfolgreiche Imprägnierung
ist das Sinken des (Probe-)Körpers auf
den Boden des Behälters
bzw. der Wanne.
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Für die Technologie
der Holzbehandlungsanlage gemäß der vorliegenden
Erfindung sowie des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung können zusammenfassend
folgende Aussagen formuliert werden, die unabhängig voneinander oder in Kombination
miteinander gelten:
- – Das Tränkmittel, insbesondere das
Imprägnierungsmittel,
wird vorteilhafterweise im flüssigen Zustand
bei etwa achtzig Grad Celsius in die Holzbehandlungsanlage eingebracht.
- – Die
Wärmezufuhr
erfolgt vorzugsweise mittels Dampfheizung und/oder wird zweckmäßigerweise
geregelt.
- – Die
Regelung der Wärmezufuhr
erfolgt vorzugsweise durch mindestens eine automatische Einrichtung,
insbesondere mit Sicherheitsvorrichtungen; eine manuelle Regelung
ist ebenfalls möglich,
sollte aber ständig
beobachtet werden.
- – Ein
Abschalten der Wärmezufuhr
kann zum Stocken des Tränkmittels,
insbesondere des Imprägniermittels,
führen,
so dass vorteilhafterweise eine Sicherheitsbeheizung vorgesehen
sein kann.
- – Die
Beheizung bzw. die Wärmezufuhr
erfolgt vorzugsweise über
die Bodenplatten.
- – Mindestens
eine Umwälzpumpe
ist bei Betrieb der Anlage vorteilhafterweise eingeschaltet.
- – Das
zu tränkende
Holz, insbesondere die einzubringenden Rohholzelemente, werden vorzugsweise
gereinigt und mit den gewünschten
Abmessungen bzw. mit den gewünschten
Geometrien eingetaucht.
- – Für das Eintauchen
ist bei einer vorteilhaften Ausgestaltungsform der vorliegenden
Erfindung mindestens eine Haltevorrichtung oder mindestens ein Korb,
bei großen
Längen
der Rohholzelemente vorzugsweise mindestens eine entsprechende Palette
vorgesehen.
- – Die
Verweilzeit für
die Holzbehandlung wird vorteilhafterweise individuell in Abhängigkeit
von der Holzart und/oder von der Abmessung oder Geometrie des zu
tränkenden
Holzes vorgegeben.
- – Nach
der Imprägnierung
kann vorteilhafterweise die Haltevorrichtung, insbesondere der Eintauchkorb,
als Abtropfeinrichtung oder als Auffangwanne unter eine vorzugsweise
beheizte Abtropfvorrichtung gebracht werden. Die Auffangwanne kann
in festgelegten Zeitabständen
vom abgetropften Tränkmittel
geleert werden, und das Tränkmittel
kann in gereinigtem Zustand dem Behälter oder der Wanne wieder
zugeführt
werden.
- – Die
Abluft wird vorteilhafterweise nach außen abgeführt, wozu zweckmäßigerweise
mindestens eine Abluftanlage in Betrieb genommen werden kann. Eine
Mindestabluftmenge kann vorgesehen sein.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Wie
bereits vorstehend erörtert,
gibt es verschiedene Möglichkeiten,
die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten
und weiterzubilden. Hierzu wird einerseits auf die den Ansprüchen 1,
4 und 7 nachgeordneten Ansprüche
verwiesen, andererseits werden weitere Ausgestaltungen, Merkmale
und Vorteile der vorliegenden Erfindung nachstehend anhand des durch
die 1 und 2 veranschaulichten Ausführungsbeispiels
näher erläutert.
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Es
zeigt:
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1 in schematischer Darstellung
ein Ausführungsbeispiel
einer Holzbehandlungsanlage gemäß der vorliegenden
Erfindung, die nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung
arbeitet; und
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2 in schematischer Darstellung
den exemplarischen Ablauf des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
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Gleiche
oder ähnliche
Ausgestaltungen, Elemente oder Merkmale sind in den 1 und 2 mit identischen
Bezugszeichen versehen.
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Bester Weg
zur Ausführung
der Erfindung
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Eine
Holzbehandlungsanlage 100 gemäß der vorliegenden Erfindung
ist in 1 in Form einer allseitig
geschlossenen, druckfesten Behälteranlage 30 mit
Deckel 32 gezeigt. Die Behälteranlage 30 ist
in Form einer Stahlwanne mit exemplarischen Außenmaßen einer Länge von 6,85 Metern, einer
Breite von 3,15 Metern und einer Höhe von 1,80 Metern ausgebildet;
die entsprechenden exemplarischen Innenmaße betragen 6,50 Meter, 2,60
Meter und 1,50 Meter (die Baugröße der Holzbehandlungsanlage 100 kann jedoch
selbstverständlich
variiert werden).
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Die
Behälteranlage 30 weist
eine erste Pumpenanlage 50, nämlich eine Umwälzpumpe
oder Strömungspumpe,
sowie eine zweite Pumpenanlage 60, nämlich eine Vakuum-/Druckpumpe,
auf. Mittels dieser Vakuum/Druckpumpe 60 wird eine Drucksteuerung
bewirkt, das heißt
im Wechsel ein Unterdruck oder ein Überdruck im Behälter 30 erzeugt,
mittels dessen ein Tränkmittel 20,
nämlich
ein Imprägniermittel
aus Paraffin, in frisches Holz 10, das heißt in Holz
mit einer Holzfeuchte von mindestens dreißig Prozent eingebracht wird.
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In
der Behälteranlage 30 befindet
sich das frisch geschlagene, sogenannte waldfrische Holz 10, das
in das aus Paraffin gebildete Imprägniermittel 20 gelegt
ist. Paraffin ist eine Gruppenbezeichnung für gesättigte aliphatische Kohlenwasserstoffe
aus Erdöl.
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In
der Behälteranlage 30 gemäß 1 erfolgt eine Temperatursteuerung,
indem die Temperatur mit einer installierten Heizungsanlage 34 eingestellt
und mittels Sensoren 42 kontrolliert wird. Strömungspumpen 50 sorgen
dafür,
dass das Holz 10 ständig
vom Imprägniermittel 20 umspült wird.
-
In 2 ist beispielhaft das erfindungsgemäße Verfahren
zum Tränken
des frischen Holzes 10 mit dem kohlenwasserstoffhaltigen
Tränkmittel 20, das
heißt
mit dem Paraffin, dargestellt.
-
Zunächst wird
das Holz 10 in den Behälter 30 mit
flüssigem
Paraffin 20 eingetaucht (= Verfahrensschritt [i]). Daraufhin
wird das Holz 10 mithilfe von Druck und von Temperatur
behandelt, so dass das sich im Holz 10 befindliche, insbesondere
freie oder ungebundene Wasser in Form von Wasserdampf austritt und
durch das Imprägniermittel 20 ersetzt wird,
wodurch im behandelten Holz 10 die Holzfeuchte auf höchstens
zwanzig Prozent herabgesetzt wird.
-
Während dieses
Verfahrensschritts [ii] wird die Temperatur des Tränkmittels 20 langsam
und kontinuierlich von achtzig Grad Celsius auf 130 Grad Celsius
angehoben.
-
Nachdem
der Wasserdampf ausgetreten ist bzw. nachdem das Holz 10 auf
den Boden 34 des Behälters 30 gesunken
ist, wird das Holz 10 aus dem Behälter 30 entnommen
(= Verfahrensschritt [iii]) und auf eine beheizte Abtropfvorrichtung
gelegt (= Verfahrensschritt [iv]). Die Abtropfvorrichtung ist beheizt, um
ein schnelles Abkühlen
der Oberfläche
des Holzes 10 und eine hierdurch bedingte Rissbildung zu verhindern.
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Das
abtropfende Tränkmittel 20 wird
aufgefangen (= Verfahrensschritt [v]), und das aufgefangene Tränkmittel 20 wird
in den Behälter 10 zurückgeführt (= Verfahrensschritt
[vi]).
-
Für ein optimales
Arbeiten der Holzbehandlungsanlage 100 gemäß 1 nach dem Verfahren gemäß 2 sind als Funktions- und
Leistungsparameter die Tauchbadtemperatur und die Druckverhältnisse
vorgesehen.
-
Hierbei
liegt die optimale Tauchbadtemperatur im Bereich zwischen 125 Grad
Celsius und 130 Grad Celsius (Temperaturen bis 160 Grad Celsius führen nicht
unbedingt zu einer Verbesserung hinsichtlich der Eindringdauer oder
der Eindringtiefe des Imprägniermittels).
-
Hierbei
kann die Ermittlung der optimalen Tauchbadtemperatur mit Temperaturen
ab achtzig Grad Celsius bei jeweils zehn Grad Celsius Steigerung
erfolgen. Im Temperaturbereich bis einhundert Grad Celsius kann
kein Eindringen des Imprägniermittels
im Holz festgestellt werden. Erst ab 110 Grad Celsius beginnt das
Eindringen des Imprägniermittels
in das Holz.
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Dies
lässt sich
damit erklären,
dass relativ niedrige Temperaturen nicht ausreichen, um das im Holz
vorhandene Wasser als Wasserdampf aus dem Holz austreten zu lassen.
Je höher
die Anlagentemperatur liegt, desto stärker ist der Austritt von Wasserdampf,
der einige Sekunden nach dem Eintauchen des Holzes in die Holzbehandlungsanlage 100 zu
erkennen ist.
-
Bei
Temperaturen ab 120 Grad Celsius werden bereits einzelne Versuchsobjekte
vollständig durchtränkt. Dabei
handelt es sich vor allem um besonders feuchte, frisch geschlagene
Versuchsgegenstände
mit kleinen Querschnitten.
-
Im
Temperaturbereich zwischen 125 Grad Celsius und 130 Grad Celsius
werden in jeder Versuchsreihe bei unterschiedlichem Feuchtegehalt
der Versuchsobjekte die besten Ergebnisse erzielt.
-
Bei
Temperaturen über
130 Grad Celsius kann keine Verbesserung mehr hinsichtlich der Eindringdauer
oder des Eindringens bei niedriger Ausgangsfeuchte festgestellt
werden.
-
Um
bei Eichenholz erhebliche Rissbildungen zu vermeiden, kann eine
allmähliche
Temperatursteigerung von etwa achtzig Grad Celsius auf 130 Grad Celsius
gefahren werden.
-
Was
nun die Druckverhältnisse
anbelangt, so das Eindringverhalten des Imprägniermittels auch unter Unterdruckbedingungen
beeinflusst werden.
-
Beim
Betrieb der Holzbehandlungsanlage 100 gemäß 1, das heißt zum Tränken bzw.
zur Imprägnierung
des Holzes nach dem Verfahren gemäß 2 können
zahlreiche Tränk-
bzw. Imprägniermittel
eingesetzt werden, so zum Beispiel die nachfolgend im Detail erläuterten
Paraffinsorten
(i) "VivaMelt
U 64-66" oder
(ii) "Paraflint C80-2":
- (i)
Die Schmelztemperatur des raffinierten Paraffins "VivaMelt U 64-66" liegt zwischen 64
Grad Celsius und 66 Grad Celsius, der Ölgehalt liegt unter einem Prozent.
Dieses Paraffin ist ein Abfallprodukt aus der Kraftstoffherstellung
und weder wassergefährdend
nach der Verwaltungsvorschrift wassergefährdender Stoffe (VwVwS) noch ein
Gefahrgut gemäß den Transportvorschriften. Der
Vorteil dieses Paraffins liegt im sehr günstigen Preis von etwa 600
EUR pro Kubikmeter.
Aufgrund der relativ niedrigen Schmelztemperatur
des raffinierten Paraffins "VivaMelt
U 64-66" kann es
bei Außenanwendungen
an sonnenexponierten und windgeschützten Stellen im Hochsommer
möglicherweise
zu Ausscheidungen an imprägnierten
Bauteilen kommen. Höhere Schmelztemperaturen
sind mit raffinierten Paraffinen jedoch nicht erreichbar.
Aufgrund
des Geruchs des Öls
und zur Vermeidung von Kopfschmerzen wird empfohlen, während des
Tauchvorgangs mit dem raffinierten Paraffin "VivaMelt U 64-66" eine Atemschutzmaske zu tragen.
- (ii) Die Schmelztemperatur des synthetischen Paraffins " Paraflint C80-2" liegt zwischen 78
Grad Celsius und 83 Grad Celsius. Dieser Temperaturbereich entspricht
der angestrebten Verwendung imprägnierter
Hölzer
für den
Innen- und Außenbereich.
Die
Vorteile dieses synthetischen Paraffins liegen in der deutlich höheren Schmelztemperatur.
Es gibt zwar synthetische Paraffine mit weitaus höheren Schmelztemperaturen,
die jedoch für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung nicht erforderlich sind und
preislich erheblich über "Paraflint C80-2" liegen.
Ein
weiterer Vorteil liegt in der Reinheit dieses synthetischen Paraffins.
Geruchsbelästigungen während der
Verarbeitung oder Verunreinigungen bzw. Verschmutzungen aufgrund
der Imprägnierung
werden bei behandelten Hölzern
nicht festgestellt.
-
Versuche
mit Tensiden in verschiedenen Temperaturbereichen erbringen nicht
notwendigerweise eine Verbesserung des Eindringens in das Holz.
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Um
die getauchten Hölzer
farblich verändern zu
können
und um das eingedrungene Paraffin im Holz besser sichtbar machen
zu können,
kann bei Versuchen mit Holzbeize festgestellt werden, dass diese
Holzbeize nur etwa ein bis zwei Millimeter tief in das Holz eindringt.
Eine farbliche Veränderung
der Oberfläche
des Holzes ist somit erreichbar, die Einfließtiefe und -wege des Paraffins
lassen sich damit jedoch nicht nachvollziehen.
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Zur
Entwicklung der Holzbehandlungsanlage 100 sowie des korrespondierenden
Holzbehandlungsverfahrens zum Tränken
von Holz können Tränkversuche
mit unterschiedliche Holzfeuchten aufweisenden Hölzern durchgeführt werden.
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Der
Feuchtegehalt der von Sägewerken
gelieferten Nadelhölzer
liegt hierbei zwischen vierzig Prozent und neunzig Prozent, der
von gelieferten Eichenhölzern
zwischen siebzig Prozent und 95 Prozent.
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Die
Feuchte der frisch gefällten
Hölzer
liegt, insbesondere im Bereich des Splints, naturgemäß zwischen
160 Prozent und 195 Prozent. Hölzer,
die bereits vor einigen Jahren gefällt worden waren und noch nicht
bearbeitet sind, haben, insbesondere im Bereich des Splints, noch
Feuchtegehalte zwischen 115 Prozent und 150 Prozent.
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In
diesem Zusammenhang wird als Splint der jüngste, physiologisch aktive
Teil des Xylems verholzter Sprossachsen bezeichnet. Das Splintholz dient
der Wasserleitung sowie der Speicherung von Reservestoffen. Die
Breite des im allgemeinen hellen Splintholzes schwankt zwischen
den Arten, zwischen den Individuen und innerhalb eines Baumes. Auch die
Zahl der wasserleitenden Jahrringe variiert: ein bis zwei Jahrringe
bei ringporigen Laubhölzern,
etwa zehn Jahrringe bei zerstreutporigen Laubhölzern, mehr als zehn Jahrringe
bei Nadelhölzern.
Mit Ausnahme der Kiefer (Pinus) beschränkt sich bei Nadelhölzern die
Wasserleitung meist auf das Frühholz (als
Frühholz
wird zu Beginn der Vegetationsperiode gebildetes Holz bezeichnet;
Frühholz
weist weitlumige, relativ dünnwandige
Leitelemente auf und dient vornehmlich der Wasserversorgung des
Holzes).
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Waldfrisches
Holz, das im Winter, also während
der Vegetationsruhe gefällt
wird, hat Feuchtegehalte zwischen vierzig Prozent und 65 Prozent.
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Bei
Tränkversuchen
bzw. bei Imprägnierungen
wird nun festgestellt, dass vorteilhafterweise der Feuchtegehalt
des zu tränkenden
Holzes nicht weniger als siebzig Prozent beträgt, wenn gute Eindringergebnisse
für das
Imprägniermittel
erreicht werden sollen. Bei Brettware kann aufgrund des dünnen Querschnitts
der Feuchtegehalt bis auf sechzig Prozent absinken.
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Ab
einem Feuchtegehalt von neunzig Prozent bis einhundert Prozent wird
keine weitere Verbesserung im Eindringverhalten des Imprägniermittels
festgestellt.
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Bei
ausreichend hohem Feuchtegehalt werden alle getauchten Holzquerschnitte
voll durchtränkt.
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Aufgrund
der stark verringerten Feuchtigkeitsaufnahme während der Vegetationspause
im Herbst oder im Winter sowie aufgrund des "Safteinschießens" im Frühjahr unterscheidet sich der Feuchtegehalt
des Holzes während
der Vegetationsperiode erheblich vom Feuchtegehalt des Holzes während der
Vegetationspause und kann, insbesondere im Bereich des Splints,
ein Verhältnis
von bis zu 10:1 aufweisen. Holz, das während der Vegetationspause
eingeschlagen wird, eignet sich in der Regel nicht für eine Imprägnierung.
-
Insbesondere
ist wichtig, dass die Oberfläche
des zu imprägnierenden
Holzes eine hohe Feuchtigkeit aufweist. So eignet sich Holz, das
zu Beginn der Vegetationsperiode gefällt wird und dessen äußerer Bereich
des Stamms daher durch eine Frühholzschicht
gebildet ist (sogenanntes Xylem), wesentlich besser für die Imprägnierung
als Holz, dessen äußerer Bereich
des Stamms durch eine Spätholzschicht
gebildet wird (als Spätholz
wird zum Ende der Vegetationsperiode gebildetes Holz bezeichnet;
Spätholz
weist englumige, relativ dickwandige Leitelemente auf und dient
vornehmlich der Festigung des Holzes).
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Im
Allgemeinen ist der Feuchtegehalte des Holzes
- – von der
Dauer der Lagerung des Holzes,
- – von
der Holzart, eventuell auch von der Holzsorte,
- – von
der Lagertemperatur,
- – von
der Länge
der Lagerzeit,
- – von
der relativen Luftfeuchte am Lagerplatz,
- – von
der Witterung und vom Niederschlag (allgemein) sowie
- – vom
Zeitpunkt, insbesondere vom Datum, des Holzeinschlags abhängig.
-
Zur
Entwicklung des speziellen Messverfahrens werden Daten und Informationen
ermittelt, die für
das Behandeln der Holzarten relevant sind, wie etwa
- – das
Datum des Holzeinschlags,
- – Wetterdaten
und -informationen,
- – der
Tag der Anlieferung des Holzes,
- – der
Feuchtegehalt (in Prozent) des Holzes,
- – die
Holzsorte,
- – das
Holzgewicht vor der Imprägnierung
(die Ermittlung des jeweiligen Holzgewichts kann zum Beispiel mittels
einer elektronischen Waage erfolgen),
- – das
Datum und die Uhrzeit zu Beginn der Tränkung sowie zum Ende der Tränkung und
- – die
Temperatur des Imprägniermittels
vor und nach der Tränkung
(am Regler ablesbar).
-
Zur
Messung der Holzfeuchte kann zum Beispiel eine sogenannte "Gann Hydromette RTU
600" mit Aktivelektrode
und mit einem Messbereich von vierzig Prozent bis zweihundert Prozent
Holzfeuchte verwendet werden. Zur Holzfeuchtebestimmung von großen Holzquerschnitten
bis 180 Millimetern und von harten Hölzern kann eine verwendet werden.
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Der
Eindringwiderstand in Holz vor und nach der Imprägnierung kann mit einem Holzprüfgerät, zum Beispiel
mit dem Modell "Pilodyn
6J" durchgeführt werden.
Hierbei wird im Regelfall im Zusammenhang mit der Imprägnierung
keine Veränderung des
Eindringwiderstands festgestellt.
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Für die Holzbehandlung
gemäß der vorliegenden
Erfindung können
zum Beispiel
- – Nadelhölzer, etwa Fichte oder Kiefer,
oder
- – Laubhölzer, etwa
Birke, Eiche oder Pappel,
verwendet werden.
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Hierbei
stellen bei den Nadelhölzern
die Holzarten Fichte und Kiefer wirtschaftlich relevante Baumarten
eine wesentliche Zielgruppe für
die Holzimprägnierung
dar.
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Bei
den Laubhölzern
können
zum Beispiel als schnellwachsende, wirtschaftlich relevante Baumarten
Birke und Pappel sowie als Hartholz Eiche eingesetzt werden.
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Zur
eigentlichen Holzbehandlung können zum
Beispiel Kanthölzer
einer exemplarischen Abmessung von 0,5 Meter × 0,08 Meter × 0,08 Meter oder
von 0,25 Meter × 0,08
Meter × 0,08
Meter oder Kiefer-Brettware einer exemplarischen Abmessung 0,5 Meter × 0,08 Meter × 0,018
Meter oder von 0,25 Meter × 0,08
Meter × 0,018
Meter verwendet bzw. getaucht werden.
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Dabei
können
Hölzer
mit sehr unterschiedlichen Querschnittdimensionen getränkt werden;
zum Beispiel können
exemplarische Kantholzquerschnitte von 0,03 Meter × 0,04 Meter
oder von 0,14 Meter × 0,12
Meter verwendet werden.
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Weiterhin
können
auch ganze Stammquerschnitte mit Rinde frisch geschlagener Bäume bzw. von
Fällarbeiten
stammende Reste von bis zu 0,15 Meter Durchmesser in Längen von
einem Meter getaucht werden.
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Die
Feuchteverteilung im Holz schwankt zum Teil erheblich. Je feuchter
das Holz ist, desto höher sind
die lokalen Schwankungen. Diese lokalen Schwankungen können bei
sehr feuchten Hölzern
bis zu zwanzig Prozent und mehr betragen. Aufgrund dessen kann die
Feuchte des jeweiligen (Probe-)Körpers
vor der Tränkung
an drei verschiedenen Stellen gemessen und der Mittelwert in das
Tauchprotokoll eingetragen werden.
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Geerntete
Hölzer
können
zum Beispiel in Wasserwannen gelagert werden, um ein Absinken der
Feuchte unter die vorgenannten Grenzen zu verhindern. Es ist jedoch
nicht empfehlenswert frisch geschlagenes Holz (zum Beispiel abgelängte Stammquerschnitte,
kein gesägtes
Profilholz) in Wasserwannen zu lagern, denn hierdurch können bereits
am Stamm bzw. im Stamm vorhandene Pilze oder dergleichen auf andere
Hölzer übertragen
werden.
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Bei
Wasserlagerung kann festgestellt werden, dass bei Kiefernholz mit
sechzig Prozent bis siebzig Prozent Feuchte der Feuchtegehalt um
bis zu fünf
Prozent steigt. Auch bei Splintholz bzw. bei Brettware kann aufgrund
der geringen Materialstärke
zum Teil ein leichter Wiederanstieg des Feuchtegehalts beobachtet
werden.
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Bei
Fichtenholz kann dieser Effekt nicht festgestellt werden. Während im
Splintbereich noch eine geringfügig
höhere
Feuchte nach der Wasserlagerung gemessen wird, wird im Kernbereich
der Fichte, im sogenannten Reifholz, keine Wasseraufnahme mehr festgestellt.
Diese Tatsache wird nach der Tränkung
auch optisch erkennbar, indem im Kernbereich – im Gegensatz zum durchtränkten Splintbereich – kaum Imprägniermittel
erkennbar ist.
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Im
Gegensatz zu Fichtenholz weist Kiefernholz besonders große Tüpfel, sogenannte
Fenstertüpfel,
auf. Tüpfel
sind dem Stoffaustausch zwischen benachbarten Zellen dienende, unverdickte
Partien der Zellwand. Aufgrund der Fenstertüpfel kann Kiefernholz leichter
wiederbefeuchtet sowie leichter imprägniert oder getränkt werden.
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Trocknungsrisse,
die sich bereits vor dem Tauchvorgang im Holz zeigen können, können nach dem
Tauchvorgang verstärkt
sein, besonders bei Eichenholz.
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Die
für eine
völlige
Durchtränkung
mit dem Imprägniermittel
erforderliche Tauchzeit ist hauptsächlich von der Holzfeuchte
und von der Tauchbadtemperatur abhängig. Der Querschnitt der zu
tränkenden
Hölzer
beeinflusst ebenfalls die Tauchzeit, jedoch in wesentlich geringerem
Maße.
So ist Brettware in der Regel in Abhängigkeit vom Feuchtegehalt bereits
nach etwa acht Stunden bis etwa zwölf Stunden durchtränkt, Stammquerschnitte
ab etwa 0,12 Meter Durchmesser benötigen hingegen mindestens etwa
achtzehn Stunden.
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Die
kürzesten
Tauchzeiten werden bei Temperaturen um 130 Grad Celsius erzielt.
Erhöhungen der
Temperaturen auf bis zu 160 Grad Celsius erbringen keine (signifikante)
Verkürzung
der Tauchzeiten.
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Bei
Temperaturen zwischen 110 Grad Celsius und 120 Grad Celsius werden
bei den verwendeten Hölzern
Tauchzeiten von mehreren Wochen festgestellt.
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Hölzer, deren
Feuchte bereits auf etwa siebzig Prozent abgesunken ist, benötigen bei
optimalen Tauchtemperaturen mindestens 24 Stunden bis 48 Stunden
für eine
Durchtränkung
mit Imprägniermittel. Eine
völlige
Imprägnierung
ist bei den eingesetzten Hölzern
jedoch nicht unbedingt gewährleistet.
Bei Hölzern
mit Feuchtigkeitsgehalten von achtzig Prozent bis 120 Prozent beträgt die Tauchzeit
zwischen zwölf
Stunden und achtzehn Stunden.
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Grundsätzlich kann
festgestellt werden, dass eine vollständige Imprägnierung umso sicherer erreicht
wird, je länger
die Hölzer
im Tauchbad verbleiben. Bei einer Verweilzeit von etwa zwei Monaten
im Tauchbad werden sogar Hölzer
mit Feuchtigkeitsgehalten um sechzig Prozent völlig durchtränkt. Diese Verweilzeiten
haben jedoch aufgrund der damit verbundenen Kosten einen nur reduzierten
praktischen Wert.
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Bei
den getauchten (Probe-)Körpern
werden Restfeuchtegehalte von zehn Prozent bis achtzehn Prozent
gemessen, auch bei völlig
durchtränkten Hölzern. Dieser
Restfeuchtegehalt entspricht dem von Bauholz.
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Dies
bedeutet, dass auch nach dem Tauchvorgang noch Wasser im Holz eingelagert
ist. Bei diesem restlichen Wasser handelt es sich hauptsächlich um
chemisch gebundenes Wasser, das erst bei Temperaturen um 250 Grad
Celsius aus dem Holz gelöst werden
kann.
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Die
Restfeuchte von zehn Prozent bis achtzehn Prozent bedeutet, dass
das Holz nach dem Tauchvorgang einen Feuchtegehalt wie mindestens zwei
Jahre gelagertes Bauholz besitzt, was erfindungsgemäß ein sehr
gutes Ergebnis darstellt.
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Im
Hinblick auf die Weiterbearbeitung nach dem Imprägnieren können frisch getauchte Hölzer zweckmäßigerweise
unmittelbar nach der Entnahme aus dem Becken so gelagert werden,
dass überschüssiges Paraffin
abtropfen und der Holzbehandlungsanlage wieder zugeführt werden
kann. Demzufolge wird der Holzbehandlungsanlage vorteilhafterweise
eine Ablaufvorrichtung mit Rost und mit Auffangwanne nachgeschaltet.
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Hölzer, die
bei Temperaturen um 130 Grad Celsius getaucht werden, kühlen naturgemäß schneller
ab als Hölzer,
die bei Temperaturen um 160 Grad Celsius getaucht werden. Diese
schneller abkühlenden
Hölzer
neigen stark zu Nasenbildung von ablaufendem Imprägniermittel
an der Unterseite und weisen wesentlich mehr Imprägniermittel
an der Oberfläche
auf.
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Bei
einer Verwendung derartiger Hölzer,
zum Beispiel im Außenbereich,
ist jedoch das überschüssige Imprägniermittel
von den Oberflächen
zu entfernen, denn diese Imprägnierreste
an den Oberflächen verfärben sich
bei Sonneneinstrahlung, weichen auf und bilden erneut Tropfnasen,
wodurch die Holzoberfläche
optisch sehr unattraktiv werden kann.
-
Um
derartige unerwünschte
Effekte zu vermeiden, kann in erfindungswesentlicher Weise zum Beispiel
mittels Heißluft
ein schnelles Abkühlen
der Oberflächen
der Hölzer
vermieden werden. Durch Abreiben der Hölzer nach dem Tauchen kann
Nasenbildung ebenfalls verhindert und überschüssiges Imprägniermittel entfernt werden.
Diese mechanische Nachbehandlung ist jedoch zeitaufwendig und bei
einer industriellen Nutzung nur mit hohem technischem Aufwand zu
realisieren.
-
Bei
den um 160 Grad Celsius getauchten Hölzern kann nach dem Abtropfen
und Abkühlen
keine Nasenbildung und kein überschüssiges Imprägniermittel
an den Oberflächen
festgestellt werden. Das Gewicht dieser bei 160 Grad Celsius getauchten Hölzer liegt
unter dem Gewicht der bei 130 Grad Celsius getauchten Hölzer. Die
höheren
Temperaturen bewirken offensichtlich das vollständige Ablaufen von überschüssigem Imprägniermittel.
-
Mit
Tauchbadtemperaturen um 160 Grad Celsius können also die Probleme der
Nachbehandlung auf einfache Weise gelöst werden, und zwar unabhängig davon,
ob dabei nur überschüssiges Imprägniermittel
oder auch für
die Imprägnierung
der Zellwände
erforderliches Imprägniermittel
abläuft.
-
Hinsichtlich
der Witterungsbeständigkeit,
der Haltbarkeit sowie der Fäulnisbeständigkeit
imprägnierter
Hölzer
oder imprägnierter
(Probe)Körper,
die an verschiedenen, besonders sonnenexponierten und/oder witterungsungeschützten Standorten
oder im Erdboden gelagert werden, können folgende Aussagen getroffen
werden:
- (i) Durch auf den Holzoberflächen befindliches
Imprägniermittel
werden diese Oberflächen
weislich verfärbt.
- (ii) Bei Verwendung raffinierter Paraffine werden nach starker
Sonneneinstrahlung Ölflecken
am Stand-/Lagerplatz des Holzes festgestellt.
- (iii) Bei (Probe-)Körpern,
bei denen überschüssiges Imprägniermittel
aufgrund der höheren Tauchbadtemperatur
bereits im Auffangbecken abgelaufen ist, werden bereits Anzeichen
beginnender Verwitterung festgestellt. Es ist deshalb zu prüfen, ob
dabei nur überschüssiges Imprägniermittel
oder auch für
die Imprägnierung
der Zellwände
erforderliches Imprägniermittel
abgelaufen ist und ob es sich dabei nur um eine oberste Verwitterungsschicht
(sogenannte Patina) handelt.
-
Durch
die Holzbehandlungsanlage gemäß der vorliegenden
Erfindung, das Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung sowie das Tränkmittel
gemäß der vorliegenden
Erfindung sind folgende Vorteile realisiert:
- – Nachweisbar
können
bestimmte Holzarten mit dem entwickelten Imprägnier-Holzbehandlungsverfahren
in die Kategorie klimatisch und mechanisch hoch belastbar eingestuft
werden.
- – Schnellwachsende
Holzarten, wie Birke, Kiefer oder Pappel, sind besonders gut für das entwickelte
Verfahren geeignet.
- – Frisch
geschlagenes Holz der genannten Holzarten ist für das Verfahren in bevorzugter
Weise einzusetzen.
-
Verschiedene
Folgerungen der Ergebnisse gemäß der vorliegenden
Erfindung sind in vorteilhafter Weise realisierbar:
- – die
Imprägnierung
mittels Druckkessel als gesonderte Verfahrenslösung;
- – die
Mobilität
des Paraffins im Holz unter Witterungseinflüssen bei Beachtung verschiedener
Paraffinsorten;
- – die
U[ltra]V[iolett]-Beständigkeit
des Paraffins im Holz unter Witterungseinflüssen bei Beachtung verschiedener
Paraffinsorten;
- – die
Zugabe von Mitteln zur Verbesserung der UV-Beständigkeit;
- – die
Möglichkeit
und das Erfordernis eines Anstrichs von erfindungsgemäß behandeltem
oder imprägniertem
Holz, insbesondere von bei höheren
Tauchbadtemperaturen behandeltem Holz, um die Verwitterung der obersten
Schichten zu verhindern und optische Attraktivität dauerhaft zu gewährleisten;
- – die
Fungizidresistenz des erfindungsgemäß behandelten oder imprägnierten
Holzes; und/oder
- – die
Entwicklung von weiteren Methoden und/oder von weiteren Mitteln
zur Verbesserung der Fungizidresistenz unter Berücksichtigung der Umweltverträglichkeit
der entwickelten Methoden bzw. Mittel.
-
Zur
Klärung
offener Fragen werden im Wesentlichen drei Theorien vertreten:
- (i) Weniger großen Zeitspanne aus dem Holz
ausgeschieden. Das Holz würde
dann ohne weitere Schutzmaßnahmen
wie unbehandeltes Holz verwittern.
- (ii) Langkettige Alkanmoleküle
an der unmittelbaren Holzoberfläche
werden durch die U[ltra]V[iolett]-Strahlung aufgespalten und treten aus.
Die oberste Holzschicht verwittert. Diese Verwitterungsschicht,
die sogenannte Patina, schützt
tiefer liegendes Paraffin vor U[ltra]V[iolett]-Strahlung. Dieses
sich tiefer befindliche Paraffin kann im Holz nicht mehr aufgespalten
werden. Eine Mobilität
des Paraffins in Richtung wärmerer Oberfläche findet
aufgrund des (möglichst
hohen) Schmelzpunktes nicht bzw. nur äußerst langsam statt, so dass
weiteres Paraffin nicht bzw. nur äußerst langsam ausgeschieden
wird. Der Kern des Holzes bleibt dauerhaft geschützt.
- (iii) Durch die U[ltra]V[iolett]-Strahlung entstehen Radikale,
die den Platz von Wasserstoffatomen einnehmen. Eine Aufspaltung
verbunden mit Paraffinaustritt erfolgt nicht bzw. in nur sehr begrenzter
Anzahl. Das Holz bleibt dauerhaft geschützt.
-
Die
bisherigen Erkenntnisse der eingesetzten Imprägniermittel werden unter strengster
Einhaltung der Umweltvorschriften durchgeführt und dokumentiert. Die auftretenden
Imprägniermitteldämpfe sind
umweltverträglich
sowohl in der Umgebung der Anlage als auch im sonstigen Umfeld.
Verstöße gegen
Umweltvorschriften werden nicht festgestellt.
-
- 100
- Holzbehandlungsanlage
- 10
- Holz
- 20
- Tränkmittel
und/oder Imprägniermittel
- 30
- Behälter
- 32
- Deckel
des Behälters 30
- 34
- Boden
des Behälters 30
- 40
- Heizeinheit
- 42
- Sensor
der Heizeinheit 40
- 50
- (erste)
Pumpeinheit, insbesondere Umwälzpumpe
- 60
- zweite
Pumpeinheit, insbesondere Vakuum- oder Druckpumpe