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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Behandeln von Holzschnitzeln, insbesondere auf die Behandlung frischer, in Stößen
zu lagernder Holzschnitzel, mit Lösungen, Suspensionen oder Emulsionen, die beispielsweise
biocidale Eigenschaften besitzen.
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Während der Lagerung von Holzschnitzeln in Stößen spielen sich in
dem Holzmaterial eine Reihe von Veränderungen und Reaktionen ab. Nach kurzer Zeit
läßt sich ein beträchtlicher Temperaturanstieg im Stoß beobachten, und gleichzeitig
tritt eine ausgesprochene Verfärbung der Holzschnitzel auf. Zusätzlich zu den sichtbaren
Änderungen stellt sich noch ein laufender Holzsubstanzabbau und ein Verlust an gewissen
Extraktivstoffen ein.
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Die Ursachen des Temperaturanstieges, der Verfärbung und der verschiedenen
Holzreaktionen waren bereits Gegenstand ausgedehnter Untersuchungen an verschiedenen
Stellen. Eine ganze Reihe von Hypothesen sind aufgestellt worden, um sie zu erklären.
So wurde angenommen, daß das Leben im Holz nicht unmittelbar nach der Verarbeitung
zu Holzschnitzeln aufhört, daß vielmehr Autooxydation der Holzbestandteile, insbesondere
der Extraktivstoffe, fortbesteht und daß mikrobiologischer Abbau gewisser Holzbestandteile,
möglicherweise in Kombination mit den eingangs erwähnten Vorgängen, die Ursache
für diese Änderungen bildet. Im Augenblick besteht allerdings keine verbindliche
Erklärung dieser Dinge. Bekannt ist allerdings, daß der Holzverlust im Stoß direkt
proportional der Lagerzeit im Stoß ist, und es kann angenommen werden, daß dieser
Holzverlust durch Mikroorganismen verursacht wird. Dieser Verlust, der nach vier
Monaten Lagerzeit höchstens auf etwa 3,5 % ansteigt, ließe sich durch die übliche
Imprägnierung der Schnitzel völlig oder doch zumindest teilweise vermeiden. Die
Kosten der Imprägnierung wären allerdings weit höher als der vergleichbare geringe
Gewinn auf Grund des verringerten Holzverlustes.
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Die Situation ist jedoch völlig anders hinsichtlich der Verfärbung
der stoßgelagerten Holzschnitzel und hinsichtlich der Abnahme des Weißgehaltes des
Zellstoffes, der aus solchen Schnitzeln gewonnen wird, nachdem es scheint, daß bei
weitem die größte Verfärbung sich bereits nach zwei Monaten eingestellt hat. Da
die Verfärbung einer völlig anderen Regel folgt wie der Holzverlust, kann sie nicht
einfach als eine Wirkung von Mikroorganismen erklärt werden. Ohne eine verbindliche
Aussage über die Art der komplizierten und untereinander abhängigen Reaktionen zu
machen, die während der Stoßlagerung der Holzschnitzel eintreten, mag es sinnvoll
sein, anzunehmen, daß die Verfärbung - und folglich die Verminderung des Weißgehaltes
des Zellstoffes -durch enzymatische Reaktionen im Holz verursacht wird.
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Auf dem Gebiet des Holzschutzes ist es bekannt, Phenole und deren
Abkömmlinge als antibakterielle Zusatz- und Imprägnierstoffe zu verwenden. überraschenderweise
hat sich gezeigt, daß es möglich ist, Zellstoff von stoßgelagerten Holzschnitzeln
mit dem gleichen Weißgehalt zu erhalten wie bei Verwendung frisch gewonnener Holzschnitzel,
wenn zum Behandeln von Holzschnitzeln dienende Agenzien feinstverteilt in die zum
pneumatischen Fördern der frisch gewonnenen Holzschnitzel zum Lagerstoß dienende
Förderluft gesprüht werden, wobei sich als besonders geeignete Agenzien Penta-Chlorphenol
und o-Phenylphenol sowie deren Salze erwiesen haben. Die Lösung wird über eine Sprühdüse
in den Luftstrom gegeben, welcher zur pneumatischen Förderung der Holzschnitzel
dient, wobei der Luftstrom die Lösung atomisiert. Diese Wirkung auf den Weißgehalt
stellt sich sogar ein, wenn nur 50 % des Gewichtes der Holzschnitzel völlig von
der Penta-Chlorphenol-Lösung bedeckt werden, was eine Konzentration von 400 Teilen
je Million, bezogen auf die Basis absolut trockener Holzschnitzel, ergibt. Dies
stellt einen beträchtlichen Gewinn von Penta-Chlorphenol im Vergleich zur konventionellen
Behandlungsmethode dar.
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Eine ähnliche Wirkung bezüglich des Weißgehaltes des erzeugten Zellstoffes
wird auch dann erhalten, wenn geringe Mengen anderer an sich bekannter biocidaler
Agenzien nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
angewendet werden. Schließlich ist noch beobachtet worden, daß die Holzschnitzel,
die in der angegebenen Weise behandelt worden sind, während der Stoßlagerung nicht
verfärbten und daß kein Temperaturanstieg sich in den Stößen während der Lagerung
ausbildete und daß ferner der Gehalt an Holzsubstanz und Extraktivstoffen überhaupt
nicht oder doch nur wenig sich änderte.
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Die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
zeichnet sich dadurch aus, daß wenigstens ein Spritzapparat, der vorzugsweise eine
Düse aufweist, in der pneumatischen Förderleitung der Holzschnitzel eingebaut ist,
um eine biocidale Lösung, Emulsion oder Suspension fein zu verstäuben. Hierdurch
wird eine hochwirksame Befeuchtung und Behandlung der Holzschnitzel erreicht, da
die Agenzien nach Art eines künstlichen Nebels in der Luft verteilt werden, die
zur pneumatischen Förderung der Holzschnitzel dient.
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Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnung erläutert, die
schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung zeigt.
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An das Gebläse 1 schließt die Leitung 2 an, die Druckluft zum Holzschnitzel-Förderrohr
3 liefert. Die Holzschnitzel werden in die Förderleitung durch einen Beschicker
4 gegeben, der beispielsweise als Drehflügel-Beschicker ausgebildet sein kann. Die
Förderleitung 3 führt zu einem nicht gezeigten Stoß, nach dem die Holzschnitzel
geblasen werden.
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In die Leitung 2 mündet zwischen das Gebläse 1
und den Beschicker
4 zumindest eine Düse 5, die mit dem Rohr 6 verbunden ist. über letzteres und die
Düse 5 wird der vom Gebläse kommenden Luft eine Lösung oder Suspension, beispielsweise
mit biocidalen Substanzen, zugefügt, was zu einer im wesentlichen homogenen Nebelsuspensions-Zerstäubung
der Agenzien in der Förderluft führt.
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Obwohl nur eine Ausführungsform der Erfindung erläutert worden ist,
sind innerhalb des Erfindungsrahmens auch noch weitere Ausführungsformen denkbar.
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Das Verfahren ist an Hand nachstehender Beispiele erläutert: Beispiel
1 In einen üblichen Stoß unbehandelter Kieferschnitzel wurden an verschiedenen Stellen
in unterschiedlichen Höhen Nylonnetzbeutel, die mit Kieferschnitzeln gefüllt waren,
gebracht. In jedem Testbeutel befand sich ein Thermoelement; die einzelnen
Thermoelemente
waren an ein zentrales Anzeigegerät angeschlossen.
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Einen Tag nach Bildung des vollen Holzstoßes konnte bereits Wärmeentwicklung
beobachtet werden. Nach 12 Tagen stellte sich eine Maximaltemperatur von 57° C ein.
Nach 30 Tagen wurde der Stoß abgetragen. Zu dieser Zeit war die Maximaltemperatur
um 4° gesunken und die Minimaltemperatur lag bei 35° C.
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Bei der Kontrolle wurde eine erhebliche Verfärbung der Holzschnitzel
festgestellt, was noch bestätigt wurde, als diese Holzschnitzel für Natriumsulfid-Zellstoff
verwendet wurden. Der Weißgehalt des erzeugten Zellstoffes lag 9 SCAN-Einheiten
niedriger als der Weißgehalt von Zellstoff, der in entsprechender Weise von frisch
gewonnenen Holzschnitzeln erhalten wurde.
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Analysen der Extraktivstoffe zeigten eine beachtliche Abnahme des
Gehaltes an assoziierten Fettsäuren. Der Gesamtgehalt an Extraktivstoffen wies eine
Abnahme von 20 % auf. Eine Abnahme der Holzsubstanz konnte bei Durchführung dieses
Versuches nicht festgestellt werden.
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Beispiel 2 Um den Holzsubstanzverlust ermitteln zu können, wurde ein
ähnlicher Versuch wie im Beispiel 1 durchgeführt. Nach Lagerung von 41/2 Monaten
stellte sich ein Holzsubstanzverlust von 5 % in den unbehandelten Holzschnitzeln
ein.
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Holzschnitzel, die mit verschiedenen biocidalen Präparaten, wie nachstehend
beschrieben, behandelt wurden, zeigten keinerlei Verlust an Holzsubstanz. Beispiel
3 In derselben Weise wie im Beispiel 1 und während der gleichen Jahreszeit wurde
ein Kieferschnitzelstoß gebildet, wobei die Schnitzel mittels einer erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit einer Lösung von Penta-Chlorphenol in solchem Maße behandelt wurden,
daß die Konzentration des Penta-Chlorphenols etwa 400 Teile je Million (ppm), bezogen
auf die Basis absolut trockener Holzspäne, betrug.
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Während der Lagerung wurde eine Höchsttemperatur von 32° C festgestellt,
und die Temperatur an anderen Meßstellen überschritt nicht den Wert von 25= C. An
den Holzschnitzeln und auch an dem Natriumsulfid-Zellstoff, der aus den so gelagerten
Holzschnitzeln gewonnen wurde, war keine Verfärbung festzustellen. Die Extraktivstoffe
änderten sich während der Lagerung nicht.
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Beispiel 4 Mit unbehandelten Fichte-Schnitzeln wurde der Versuch nach
Beispiell wiederholt. Als Höchsttemperatur wurden 56° C gemessen. Im ungebleichten
Sulfitzellstoff, der von diesen Schnitzeln gewonnen wurde, war eine Abnahme des
Weißgehaltes bis 11 SCAN-Einheiten festzustellen. Auch zeigte sich eine Verringerung
des Gehaltes an assoziierten Fettsäuren.
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Beispiel s Mit Fichtenholzspänen wurde der Versuch gemäß Beispiel3
wiederholt, wobei die Holzschnitzel allerdings mit einer Lösung aus Natrium-Penta-Chlorphenolat
behandelt wurden. Die gemessene Maximaltemperatur betrug nach einer Lagerung von
45 Tagen 34° C.- Weder an den Holzschnitzeln noch- an dem aus ihnen erzeugten Kalzium-Bisulfit-Zellstoff
wurde eine Verfärbung festgestellt. Auch an den Extraktivstoffen wurden keine Änderung
beobachtet.
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Diese Beispiele zeigen die außerordentliche Wirkung, die durch die
Behandlung mit geringen Mengen von Penta-Chlorphenol erreicht wird, wenn die Behandlung
nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt.
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Weitere Versuche haben ergeben, daß bei Anwendung des erfindungsgemäßen
Verfahrens auch andere an sich bekannte biocidale Präparate verwendet werden können,
um eine Abnahme des Weißgehaltes des aus stoßgelagerten Holzschnitzeln erzeugten
Zellstoffes zu verhindern. Bei Durchführung solcher Versuche wurden Testbeutel mit
Schnitzeln, die mit verschiedenen Präparaten behandelt worden waren, in einen Stoß
unbehandelter Schnitzel gelegt. Die Lagerversuche wurden hierdurch bei einer etwas
höheren Temperatur durchgeführt. Zwischen diesen Experimenten und Versuchen mit
Schnitzeln eines Stoßes, der zur Gänze mit Penta-Chlorphenol behandelt worden war,
ergab sich eine gute Übereinstimmung.
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Beispiel 6 Während der nachfolgend beschriebenen Versuche wurden Testbeutel
mit Fichten- und Kiefernholzschnitzeln mit verschiedenen Mengen unterschiedlicher
biocidaler Präparate behandelt und in einen Stoß unbehandelter Kieferschnitzel auf
einer Höhe eingelegt, bei der die Temperatur 25 bis 60° C betrug. Zur gleichen Zeit
wurden Beutel mit unbehandelten Holzschnitzeln auf derselben Höhe eingelegt. Die
nachfolgend genannten Substanzen und Gruppen von Substanzen wurden bei den angegebenen
Konzentrationen getestet: Chlorphenole 50 bis 700 Teile je Million, fünf verschiedene
handelsübliche organische Quecksilberpräparate 10 bis 100 Teile je Million, drei
verschiedene organische Zinnverbindungen 50 bis 1000 Teilchen je Million, bis-(1,4-bromo-acetoxi)-2-butene
10 bis 100 Teilchen pro Million, Kupfer 8-Oxiquinolinate 500 bis 1000 Teilchen pro
Million, o-Phenylphenol (Natriumsalz) 200 bis 1000 Teilchen pro Million.
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Alle diese Beutel, die mit den biocidalen Komponenten behandelt worden
waren, zeigten dieselben positiven Ergebnisse, wie sie zuvor erwähnt worden sind.
Die untere Konzentrationsgrenze, die in dem Beispiel angegeben worden ist, gilt
für eine Abnahme des Weißgehaltes von 20%, während die obere Konzentrationsgrenze
diejenige Konzentration angibt, die benötigt wird, um jegliche Abnahme des Weißgehaltes
zu verhindern.