DE102010022498A1

DE102010022498A1 - Verfahren zur Vergütung von Splintholz

Info

Publication number: DE102010022498A1
Application number: DE201010022498
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-06-02
Filing date: 2010-06-02
Publication date: 2011-12-08

Abstract

Splintholz besitzt gegenüber dem Kernholz geringwertigere Eigenschaften, wobei besonders die helle Farbe bei der Holzbearbeitung als nachteilig in Erscheinung tritt Außerdem wird die größere Schwindung sowie die geringere Dauerhaftigkeit als Mangel angesehen. Diese Nachteile werden durch ein Verfahren beseitigt, indem trockenes Splintholz im Volltränkverfahren bei einem Anfangsvakuum zwischen 30 und 45 KPa mit maximal luftangereichertem Wasser getränkt und anschließend während 5 bis 20 Tagen unter Vermeidung einer Trocknung zwecks Reaktion zwischen Holzpolyosen und Luftbestandteilen gelagert wird. Nach anschließender Trocknung weist das Splintholz dem Kernholz ähnliche Eigenschaften wie braune Färbung, verringerte Schwindung und Wasseraufnahme auf. Durch Zusätze von Holzschutzmitteln kann es darüber hinaus aufgewertet werden. Das im natürlichen Zustand geringwertige Splintholz wird durch dieses relativ einfache Vergütungsverfahren derartig aufgewertet, dass es wie Kernholz verwendet werden kann, ohne dass mit dieser Behandlung negative Nebenwirkungen wie z. B. Festigkeitsverluste verbunden sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vergütetem Splintholz, um seine Eigenschaften denen von Kernholz anzugleichen.
Bekanntlich geschieht das Dickenwachstum von Bäumen über die Bildung von Jahrringen. Dieses junge als Splintholz bezeichnete Holzgewebe wandelt sich ab einem bestimmten Alter in reifes Gewebe, Kernholz genannt, um. Dessen Eigenschaften sind von denen des Splints verschieden hinsichtlich Dichte, Farbe, Wassergehalt, Schwindung und Quellung sowie Dauerhaftigkeit. Daher ist das Kernholz das wertvollere Material im Vergleich zum Splintholz. Diese Unterschiede kommen je nach Verwendungszweck in verschiedenem Maße zur Auswirkung.
So wurde seit jeher die ausdruckslose helle Farbe von Buchen-Splintholz durch einen Dämpfprozess veredelt. Als störend wird auch empfunden, dass sich dem Licht ausgesetztes Splintholz im Laufe der Zeit durch Nachdunkeln verfärbt, während bedeckte Stellen hell bleiben. Manche Hölzer verfärben sich während des Trocknen nur an der Oberfläche, und bei der Bearbeitung wird das ursprüngliche Innere wieder frei gelegt. Die Verfärbung des Splintholzes ist ein wichtiger Aspekt in der Holzbearbeitung. In neueren Arbeiten von Oelhafenn und Mitarbeitern (Untersuchungen zur thermischen Vergütung von Esche und Rotbuche mit dem Ziel der Farbänderung, Teil 3. Optische Eigenschaften. Holztechnologie (2006) Nr. 3, S. 19–24) wurden Versuche durchgeführt, um die Dunkelfärbung durch den Thermoholz-Prozess zur Angleichung der Farbunterschiede zwischen Splint- und Kernholz einzusetzen. Trotz entsprechender positiver Ergebnisse weist dieses Verfahren als Nachteile hohe Energiekosten und starke Festigkeitsverluste auf.
Es wurde daher vom Verfasser versucht, den natürlichen Vorgang der Verkernung in ein technisches Verfahren einzubeziehen. Ein wichtiger Parameter, der im Baum zur Verkernung führt, ist die Anwesenheit von Sauerstoff (Bosshard, H. H.: Holzkunde: Zur Biologie, Physik und Chemie des Holzes. Birkhäuser Verlag Basel und Stuttgart 1974, S. 166–184). Das Problem besteht jedoch bei der Behandlung von Schnittholz darin, Sauerstoff in der erforderlichen Menge in das frische Holz einzubringen. Es ist nicht bekannt, welche biologischen und chemischen Reaktionen wie viel Sauerstoff erfordern, um eine vollständige Verkennung zu erreichen. Es musste daher experimentell ermittelt werden, welche Parameter zum Ziel führen, gemessen an Intensität der Verfärbung und Reduzierung der Sorption des Holzes.
Aus wirtschaftlichen Gründen kommt nur eine Imprägnierung trockenen Splintholzes in Betracht, die im Kesseldruckverfahren durchgeführt werden kann; entsprechende Anlagen sind in der Holzindustrie vorhanden. Entscheidend für das Gelingen dieser speziellen Imprägnierung ist die Gestaltung des Tränkschemas. Bei der üblichen Imprägnierung mit Holzschutzmitteln im Volltränkverfahren (Merkblatt der Deutschen Gesellschaft für Holzforschung e. V., Verfahren zur Behandlung von Holz mit Holzschutzmitteln, Teil 1: Druckverfahren, 2.2 Volltrankverfahren, S. 3–4, München 2) kommt es darauf an, die Luft weitgehend aus dem Holz vor dem Fluten mit Schutzmitteln zu entfernen, um eine tiefgehende Eindringung zu erreichen.
Bei dem hier vorgestellten Vergütungsverfahren von Splintholz kommt es im Gegenteil dazu darauf an, möglichst viel Sauerstoff, gemeinsam mit Wasser, in das Holz einzubringen Im trockenen Holz befindet sich zwar viel Luft, diese wird aber während des Tränkvorganges in der Evakuierungsphase abgesaugt. Während des Flutens mit luftgesättigtem Wasser wird daraus jedoch ein Teil der Luft wieder entzogen, so dass schließlich nicht der maximal mögliche Luftgehalt in das Holz gelangt. Zudem geht die in das Holz einbringbare Menge an Tränkstoff und damit die Luftmenge mit abnehmender Höhe des Vakuums zurück.
Durch Tränkversuche mit abgestufter Höhe des Vakuums wurden daher die optimalen Bedingungen des Vorvakuums ermittelt, die sich aus den Veränderungen der Farbe und der Sorption des Holzes ergaben. Die Höhe des Vakuums für dieses Verfahren wird damit auf Werte zwischen 30 und 45 kPa festgelegt.
Dadurch werden im Splintholz Bedingungen zur Vergütung geschaffen, die offenbar denen der natürlichen Kernbildung entsprechen, nämlich ausreichend Wasser und Luft bei normaler Temperatur. Behandlung mit Sauerstoff allein erwies sich als weniger wirksam als mit Luft; anscheinend erfordert der Vorgang der Verkernung außer Sauerstoff auch die übrigen Luftbestandteile.
Die Höhe des Luftdrucks während des Tränkvorgangs hängt von der Holzart und den Dimensionen des Holzteils ab und lasst sich nicht allgemein festlegen. Nach Ende der Tränkung verbleibt das Material in einer mehrtägigen Reaktionsphase ohne Trocknung, in der biologische und chemische Reaktionen ablaufen. In etwa 5 bis 10 Tagen entwickelt sich die Färbung je nach gewünschtem Grad der Intensität. Im weiteren Zeitverlauf bis zu 20 Tagen kommt es zur Ausbildung von Thyllen, wodurch die Wasserleitbahnen (Gefäße) verschlossen und die Zellwände stabilisiert werden. Als Ergebnis sind Wasseraufnahme und Schwindung verringert.
Diese Verbesserungen der Eigenschaften von Splintholz in Richtung Kernholz bedürfen nur der gemeinsamen Einwirkung von ausreichend Wasser und Luft unter speziellen Tränkbedingungen, wodurch die im Splintholz vorhandenen Reservestoffe (Polyosen) aktiviert werden, so dass nicht nur, wie im Baum, der dem Kern angrenzende Jahrring, sondern der gesamte Splint vergütet (verkernt) wird. Dafür sind keinerlei zusätzliche Fremdstoffe erforderlich, und dieses Material bleibt somit reines Holz.
Da nicht alle Splintholzarten über ein ausreichendes Depot an Polyosen verfügen, z. B. Ahorn und Birke, ist es möglich, den Sud von anderen Holzarten, z. B. Buche oder Erle, dem belüfteten Wasser beizumischen. Zur Verstärkung des Schutzes gegen holzzerstörende Pilze und Insekten lassen sich spezielle Holzschutzmittel zusetzen, sofern sie nicht die eigentlichen Vergütungsreaktionen stören.
Grundsätzlich ist zu erwähnen, dass die Temperatur des für die Tränkung vorgesehenen Wassers möglichst niedrig sein soll, weil die Aufnahmefähigkeit für Luft mit abnehmender Temperatur zunimmt.
Das durch diese Vergütungsbehandlung geschaffene Produkt ist ein hochwertiges Material mit verbesserten Eigenschaften ohne anderweitige Nachteile. Es ist vielseitig verwendbar. Die Herstellungskosten sind relativ gering, und sie werden durch den Wertzuwachs kompensiert.
Einige Ausführungsbeispiele sind im Folgenden näher beschrieben.
Beispiel 1
Lufttrockenes Buchenschnittholz, das in einen Druckkessel eingestapelt wurde, wird 30 Minuten lang einem Anfangsvakuum von 40 kPa ausgesetzt. Zuvor wurde Leitungswasser mit einer Temperatur von 18°C im Vorratsgefäß 1 Stunde lang mit Luft durchmischt und unter Beibehaltung des Vakuums von 40 kPa in den Druckkessel eingesaugt. Nach Ende dieses Flutens wird Druck von 400 kPa für 4 Stunden im Kessel gehalten. Danach wird die Tränkflüssigkeit in das Vorratsgefäß abgelassen und für weitere Tränkungen gespeichert. Das getränkte Holz wird unter Vermeidung von Trocknung durch Abdecken 5 Tage lang gelagert und dann getrocknet, was entweder durch Freilufttrocknung oder technische Trocknung bei maximal 60°C erfolgen kann.
Beispiel 2
Aus Sägespänen von Eiche wird ein Kaltwasserextrakt mit einer Konzentration von 0,7% gewonnen; dieser Sud wird durch Zumischen von Wasser auf 0,5% eingestellt und zur Tränkung von Ahorn-Kanteln verwendet. Die weiteren Verfahrensschritte entsprechen denen von Beispiel 1.
Beispiel 3
Eine 4%ige Kupfersulfat-Lösung wird bis zur Sättigung mit Luft durchwirbelt und zur Tränkung von Birkenholz entsprechend Beispiel 1 verwendet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur

Untersuchungen zur thermischen Vergütung von Esche und Rotbuche mit dem Ziel der Farbänderung, Teil 3. Optische Eigenschaften. Holztechnologie (2006) Nr. 3, S. 19–24 [0003]
Bosshard, H. H.: Holzkunde: Zur Biologie, Physik und Chemie des Holzes. Birkhäuser Verlag Basel und Stuttgart 1974, S. 166–184 [0004]
Merkblatt der Deutschen Gesellschaft für Holzforschung e. V., Verfahren zur Behandlung von Holz mit Holzschutzmitteln, Teil 1: Druckverfahren, 2.2 Volltrankverfahren, S. 3–4, München 2 [0005]

Claims

Verfahren zur Vergütung von Splintholz durch Volltränkung trockenen, tränkreifen Holzes mit, je nach erforderlichem Vergütungsgrad, bis zur maximalen Sättigung mit Luft angereichertem Wasser, wobei das Anfangsvakuum zwischen 30 bis 45 kPa beträgt. Im Anschluss an die Tränkung folgt, je nach Vergütungsgrad, eine 5- bis 20tägige Reaktionsphase bei Temperaturen zwischen 5°C und 60°C unter Vermeidung einer Trocknung.
Verfahren nach Anspruch 1, in welchem dem zu belüfteten Wasser Sud, extrahiert aus Splint- oder Kernholz beliebiger Holzarten, sowie kompatibele Holzschutzmittel zugesetzt werden, um bestimmte Eigenschaften wie Farbe, Formbeständigkeit, Beständigkeit gegen Organismen oder Witterungseinflüsse zu verstärken.