DE1947053C3 - Kesseldruckverfahren zum Imprägnieren von feuchtem Holz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kesseldruckverfahren zum Imprägnieren von feuchtem Holz, insbesondere von Holz mit einem über dem Fasersättigungspunkt liegenden Feuchtigkeitsgehalt unter Anwendung von Druck und Unterdruck mit einem öligen Imprägniermittel.

Es ist bekannt, z. B. beim Rüpingverfahren, beim Imprägnieren von Hölzern mit einem Luftvordruck zu arbeiten. Dadurch wird eine sogenannte Spartränkung erreicht, da durch den Luftvordruck ein Teil des vom Holz aufgenommenen öligen Imprägniermittels wieder aus den Zellumen verdrängt wird. Gemäß diesem Verfahren muß das zu imprägnierende Holz lufttrocken sein, also eine Holzfeuchte unter 30% aufweisen. Das Holz wird vor dem Einbringen des als Imprägniermittel dienenden Teeröles in den Kessel unter einen Luftüberdruck von z. B. 4 atü gesetzt, der beim folgenden Fluten mit Teeröl zunächst aufrechterhalten und dann auf z. B. 8 atü erhöht wird, wobei die in den Zellhohlräumen befindliche Druckluft weiter zusammengepreßt wird. Beim anschließenden Entleeren des Kessels dehnt sich die im Holz befindliche Druckluft aus und befördert dadurch den Teerölüberschuß aus dem Holz, ein Vorgang, der durch Anlegen eines Vakuums am Ende des Verfahrens noch verstärkt wird, so daß am Schuß die Zeiträume frei vonTeeröl sind, das also die Zellwände lediglich benetzt.

Nach einem anderen mit Luftdruck arbeitenden Verfahren, dem sogenannten Rütgersverfahren, wird das in das Holz durch den Luftdruck eingebrachte Öl aus den oberen Schichten des Holzes in größere Tiefe gedruckt.

Nach anderen bekannten Verfahren zum Imprägnieren von Holz höheren Feuchtigkeitsgehaltes erfolgt das Trocknen des Holzes in einem Mittel, das nicht zum Imprägnieren angewendet werden soll. Der Vorteil besteht darin, daß das aus dem Holz verdampfte Wasser nicht in das Imprägniermittel gelangen kann. Der Nachteil liegt jedoch in dem großen Zeitaufwand, der ungenügenden Kapazitätsausnutzung der Anlagen und der umständlichen Arbeitsweise. Andere Verfahren zum Imprägnieren feuchten Holzes vctt wenden das Imprägniermittel gleichzeitig als Wärmeenergieträger, also zum Trocknen. Der Vorteil liegt darin, daß nur ein Mittel benötigt wird. Der Nachteil ist darin zu sehen, daß ein Teil des Wassers aus ίο dem Holz direkt in das Imprägniermittel, und zwar das fmprägnieröl, gelangt und dessen Wassergehalt über die zulässige Grenze hinaus erhöht, obwohl während des Verfahrens Wasser aus dem öl entfernt wird, indem es in einem Vorwärmer durch intensive Erhitzung ausgeschieden wird. Das ist zeitraubend und bedingt einen erheblichen Energieverbrauch. Der Wassergehalt des Öles wird zwar herabgesetzt, jedoch die maximal zulässige Grenze nicht erreicht. Das Öl wird beim weiteren Tränkzyklus mit zu hohem Wassergehalt wieder in das Holz hineingedrückt. Durch den schwankenden Wassergehalt des Öles wird die ölaufnahme durch das Holz verändert, was auch dann zu Schwierigkeiten führt, wenn nach der Tränkung des feuchten Holzes in der nächsten Charge trockenes Holz imprägniert werden soll, weil die ölaufnahme hier über die durch den Wassergehalt des Öles verfälschte Gewichtszunahme des Holzes bestimmt wird. Ein weiterer Nachteil der bisher bekannten Kesseldruckverfahren besteht darin, daß nach Beendigung der Druckperiode, d. h. Aufhebung des auf das öl ausgeübten Druckes, die Druckverminderung über dem Holz und in ihm von der Ausflußgeschwindigkeit des Öles aus dem Imprägnierkesse! abhängt, was längere Zeit beansprucht und durch die von der Viskosität des Öles abhängige Fließgeschwindigkeit beeinflußt wird.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bisher bekannten Tränkverfahren zum imprägnieren feuchten Holzes unter Zusammenfassung ihrer Vorteile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Kesseldruckverfahren zum Imprägnieren feuchter Hölzer mit einem öligen Imprägniermittel unter Anwendung von Druck und Vakuum derart auszubilden, daß eine dosierte Tränkung und ein schneller und weitgehender Entzug des Wassers bzw. der Feuchtigkeit bei nur geringer Abgabe des vorher vom Holz aufgenommenen öligen Imprägniermittels aus dem Holz gewährleistet ist.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß das im Imprägnierkessel befindliche Holz zuerst einen Unterdruck von mindestens 1,1 · 10^aTorr. gemessen an der Vakuumpumpe, während eines Zeitraumes von 10 bis 30 Minuten ausgesetzt, dann unter Aufrechterhaltung des Vakuums der Kessel mit heißem Öl gefüllt und anschließend der Kcsselinhalt einem überdruck von 8 bis 10 atü während eines Zeit-

■ raumcs von 30 bis 120 Minuten unterworfen wird, worauf der nicht vom Holz aufgenommene Teil des Imprägniermittels unter Aufrechterhaltung bzw. Steigerung des Überdruckes aus dem Kessel abgelassen wird und anschließend der Kesselinhalt während 20 bis 60 Minuten erneut einem Unterdruck von 1,1 · 10² Torr ausgesetzt und der gesamte Imprägniervorgang daraufhin mindestens zweimal wicderholt wird.

Der Vorteil dieses Verfahrens besteht vor allen Dingen -darin, daß eine Durchtränkung sehr nassen Holzes mit Teeröl erreicht und ferner die Haupt-

menge des Tccrölcs trotz der hohen Holzfeuchte im trockenen Zustand zurückgewonnen wird. Das mit Tccröl und Wasser durchsetzte erhitzte Holz gibt während des Ablassens des Teeröles praktisch trokkenes Teeröl ab, weil das Wasser wegen des hohen Druckes und der damit verbundenen Siedepunktcrhöhung nicht verdampfen kann.

Das Verfahren geht gemäß dem auf der Zeichnung dargestellten Diagramm grundsätzlich folgendermaßen vor sich.

. Das zu imprägnierende Holz wird in den Kessel eingebracht. Dann wird im Kessel ein Unterdruck erzeugt, der — gemessen an der Vakuumpumpe — mindestens 1,1 · 10²Torr betragen soll. Dieser Unterdruck wird während eines Zeitraumes T₁-T., von 10 bis 30 Minuten aufrechterhalten. Diese Zeit richtet sich nach der Füll- bzw. Zulaufgeschwindigkeit des öligen Imprägniermittels, z. B. Steinkohlenteeröl, zum Kessel, das eine Temperatur von über H)O''C hat. Infolge des im Kessel herrschenden Unterdruckes strömt es schneller ein, so daß an Zeit gespart wird.

Nach der Füllung wird der Kessel verschlossen. Anschließend wird ein Überdruck von 8 bis lOatü im Kessel erzeugt und, je nach Holzart, Holzabmessungen, Kesseltemperatur sowie Feuchtigkeitsgehalt des Holzes, während eines Zeitraumes von 30 bis 120 Minuten, entsprechend Τ.^-Τ_Λ im Diagramm, aufrechterhalten. Nach Beendigung dieser Druckperiode, während der das ölige Imprägniermittel in das Holz gedrückt worden ist, wird der Kesselauslaß geöffnet, um den Teil des Imprägniermittels zu entfernen, der nicht vom Holz aufgenommen worden ist. Dabei wird erfindungsgemäß dafür Sorge getragen, daß während der Ablaßperiode T₄-T_r> der Druck im Kessel dem Imprägnierdruck entspricht oder darüber hinaus noch erhöht wird. Das Aufrechterhalten des Imprägnierduckes bzw. das Erhöhen des Druckes erfolgt durch Zuführen von Kalt- oder Warmluft mittels einer Druckpumpe. Nach vollständigem Ablassen des öligen Imprägniermittels wird der Kesselauslaß geschlossen und im Kessel ein Unterdruck erzeugt, der gemessen an der Vakuumpumpe 1,1 · 10²Torr betragen soll. Dieser Unterdruck wird je nach Holzart, Holzabmessungen, Temperatur und Feuchtigkeitsgehalt des Holzes während eines Zeitraumes T_n-T₇ von 20 bis 60 Minuten aufrechterhalten. Dadurch wird das Wasser aus dem Holz in Form von Wasserdampf herausbefördert, wobei ein geringer Teil des vom Holz aufgenommenen öligen Imprägniermittels mitgerissen wird. Das aus Wasserdampf und öligem Imprägniermittel bestehende Gemisch wird dann laufend während der Unlerdruckpcriode bei Aufrechterhaltung des Unterdruckes aus dem Kessel abgesaugt.

Dieses Gemisch wird einem Abscheider zugeführt, um das ölige Imprägniermittel möglichst wasserfrei zu machen. Das nach der Druckperiode aus dem Kessel unter Aufrechtcrhaltung des Überdruckes im Kessel herausbeförderte, beim Imprägnieren nicht verbrauchte ölige Imprägniermittel wird einem Vorwärmer zugeführt, um es für den nächsten Tränkzyklus wieder aufzuheizen.

Das Verfahren wird, je nach dem Feuchtigkeitsgehalt der Hölzer, ihren Abmessungen, der Holzart, der Temperatur im Kessel und damit des öligen Imprägniermittels sowie der gewünschten Imprägnicrungstiefe zwei oder mehrere Male wiederholt, wobei die Zeitdauer der Druckperiode entsprechend bemessen wird.

Die Vorteile der Erfindung sind: Durch angepaßte zeitliche Einwirkung von Überdruck und Unterdruck auf das Holz und das ölige Imprägniermittel im Kessel wird ein dynamischer Effekt erzeugt, der sich auf die Flüssigkeit in den Leitwegen der Mikrostruktur des Holzes auswirkt. Außerdem wird das Trennen des zum Imprägnieren benutzten nicht verbrauchten

ίο öligen Imprägniermittels von dem Gemisch aus Wasserdampf und öligem Imprägniermittel erreicht, das während der Unterdruckperiode aus dem Holz herausgedrückt worden ist. Dadurch, daß der Überdruck im Kessel während der ganzen ölabflußperiode aufrechterhalten bzw. sogar eventuell noch erhöht wird, wird verhindert, daß öl aus dem Holz beim Ölablassen in erheblichem Maße wieder mitgerissen wird. Es wird, obwohl das gleiche Material, nämlich Öl, als Imprägnierungsmittel und als Wärmeträger benutzt wird, infolge der erfindungsgemäßen Kombination von Druck und Unterdruck verhindert, daß der Wassergehalt des nicht verbrauchten Imprägniermittels sich erhöht. Besondere Bedeutung hat die dynamische Druckminderung im Holz, da dadurch erreicht wird, daß der erhöhte Luftdruck sehr schnell auf einen Unterdruck herabgesetzt wird. Diese schnelle erhebliche Druckminderung ist bei einer öligen Flüssigkeit wegen ihrer ungünstigen Ausflußgeschwindigkeit gegen den Druck der Außenluft sonst nicht erreichbar. Der erzielte Effekt durch die schnelle und erhebliche Druckminderung ist für die mechanische Freimachung der Leitwege des Holzes von erheblicher Bedeutung. Bei Laubhölzern mit großem Tracheenanteil werden vor allen Dingen die Primärleitwege frei gemacht, was hauptsächlich durch Aufreißen der Trennwände zwischen den Gefäßen geschieht. Bei Nadelhölzern tritt die mechanische Verschiebung bzw. das Abreißen der Holztüpfelmembranen ein, wodurch die Leitwege für das Entweichen von Dampf und Wasser aus dem Holz und das Eindringen des öligen Imprägniermittels in das Holz frei gemacht werden. Die Imprägniermittelqualität wird verbessert und die Imprägnierzeit verkürzt. Es kann sowohl Holz hohen Feuchtigkeitsgehaltes als auch solches mit einem beim Fasersättigungspunkt liegendem imprägniert werden.

Die folgenden Beispiele zeigen die Vorgänge bei den verschiedenen Holzarten.

Beispiel 1

Es soll Buchen- oder Eichenholz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 60 bis 90 %> mit einem öligen Imprägniermittel getränkt werden. Nach dem Beschicken des Kessels mit der betreffenden Holzart wird gemäß Diagramm im Kessel ein Unterdruck erzeugt, der, gemessen an der Vakuumpumpe, 1,1 · 10-Torr beträgt. Dann wird das ölige Imprägniermittel mit 11O°C Temperatur eingelassen. Das Vakuum wird dabei etwa 10 bis 30 Minuten aufrechterhalten. Anschließend wird der Kessel unter Überdruck von 8 bis 10 atü gesetzt. Dieser Überdruck wirkt während der sogenannten Druckperiode so lange, bis die Kcsscltemperatur auf unter 90° C gesunken ist. Die Druckperiode soll aber in diesem Falle, d. h. also be:

Buchen- oder Eichenholz, nicht länger als höchstens 90 Minuten aufrechterhalten werden. Dann wird der ölabfluß des Kessels geöffnet, an den ein Vorwärmer angeschlossen ist, in den das nicht verbrauchte ölige

Imprägniermittel gelangt. Während des Abflicßens des öligen Imprägniermittels in den Vorwärmer wird der Überdruck im Kessel aufrechterhalten bzw. sogar noch erhöht, was mittels einer Druckluftpumpe geschehen kann. Nach dem Entleeren wird der Auslaß des Kessels geschlossen und im Kessel Unterdruck erzeugt, der, gemessen an der Vakuumpumpe, etwa 1,1 · 10² Torr betragen soll. Dieser Unterdruck wird, je nach den Bedingungen, 20 bis 60 Minuten aufrechterhalten. Dadurch verdampft das bzw. ein Teil des im Holz enthaltenen Wassers und reißt geringe Mengen des öligen Imprägniermittels beim Austreten aus dem Holz mit, so daß sich dann im Kessel ein Gemisch aus Wasserdampf und öligem Imprägniermittel befindet, das in einen Abscheider gesaugt wird. Nach dem Abschalten des Abscheiders vom Kessel wird das beschriebene Verfahren zwei- bis fünfmal wiederholt, je nach dem gewünschten Ergebnis. Dabei werden die Druckperioden, je nach den Erfordernissen, auf 60 bis 180 Minuten ausgedehnt.

Beispiel 2

Es soll Nadelholz, z. B. Kiefernholz, mit dem öligen Imprägniermittel getränkt werden. Angenommen wird, daß das Splintholz, wie beim 1. Beispiel, 60 bis

ίο 9O°/o Feuchtigkeit enthält. Das Verfahren geht im wesentlichen so, wie beim I.Beispiel beschrieben, vor sich, nur daß die Öldruckperioden maximal 60 Minuten betragen und die Unterdruckperioden, wegen des durch die Holzstruktur bedingten langsanieren Entweichens der Feuchtigkeit aus dem Nadelholz, bis auf 120 Minuten verlängert werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kcsseldruckverfahren zum Imprägnieren von feuchtem Holz, insbesondere von Holz mit einem über dem Fascrsättigungspimkt liegenden Feuchtigkeitsgehalt, unter Anwendung von Druck und Unterdruck mit einem öligen Imprägniermittel, dadurch gekennzeichnet, daß das im Imprägnierkessel befindliche Holz zuerst einem Unterdruck von. mindestens 1,1 · K)-'Torr, gemessen an der Vakuumpumpe, während eines Zeitraumes von 10 bis 30 Minuten ausgesetzt, dann unter Aufrechterhaltung des Vakuums mit heißem öl gefüllt und der Kesselinhalt anschließend einem Überdruck von 8 bis 10 atü während eines Zeitraumes von 30 bis 120 Minuten unterworfen wird, worauf der nicht vom Holz aufgenommene Teil des Imprägniermittels unter Aufrcchterhaltung bzw. Steigerung des Überdruckes aus dem Kessel abgelassen wird und anschließend der Kesselinhalt während 20 bis 60 Minuten erneut einem Unterdruck von 1.1 · 10-Torr ausgesetzt und der gesamte Imprägniervorgang daraufhin mindestens zweimal wiederholt wird.