DE202004021063U1

DE202004021063U1 - Anlage und Tränkmittel zum Behandeln von Holz, insbesondere zum Imprägnieren von Holz

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Publication number: DE202004021063U1
Application number: DE202004021063U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-05-05
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2006-11-23
Anticipated expiration: 2014-04-29

Abstract

Holzbehandlungsanlage (100) zum Tränken von frischem oder nassem Holz (10), insbesondere von zumindest an seiner Oberfläche eine Holzfeuchte von mindestens sechzig Prozent aufweisendem Holz, mit mindestens einem insbesondere kohlenwasserstoffhaltigen Tränkmittel (20), zum Beispiel mit Paraffin und/oder mit Wachs, wobei mittels des Tränkens des Holzes (10) die Holzfeuchte auf zwanzig Prozent oder weniger herabsetzbar ist,
gekennzeichnet durch
– mindestens einen insbesondere korrosionsfreien, insbesondere thermostabilen und/oder insbesondere druckfesten Behälter (30) zur Aufnahme des zu tränkenden Holzes (10) und des Tränkmittels (20),
– mindestens eine, insbesondere im Boden (34) des Behälters (30) angeordnete Heizeinheit (40) zum Erhitzen des Tränkmittels (20) sowie
– mindestens eine Pumpeinheit (50), insbesondere mindestens eine Umwälzpumpe, zum kontinuierlichen Bewegen des Tränkmittels (20).

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Holzbehandlungsanlage 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.
Stand der Technik
Es ist bekannt, Holz mit Kohlenwasserstoffen, zum Beispiel mit Paraffin oder mit Wachs, zu tränken, um die hygroskopischen Eigenschaften des Holzes zu stabilisieren.
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).
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.
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.
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 Koh lenwasserstoffs 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.
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.
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.
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.
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.
Die Lagerung der imprägnierten Hölzer bei Raumtemperatur bedingt jedoch, dass die Oberfläche der Hölzer relativ schnell abkühlt, was zu Rissbildungen führt.
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.
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).
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.
Darstellung der Erfindung: Aufgabe, Lösung, Vorteile:
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 Durchträn kung 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.
Diese Aufgabe wird gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung durch eine Holzbehandlungsanlage mit den im Anspruch 1 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.
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.
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.
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.
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 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.
Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Trocknens des Holzes liegt darin, dass ein Schwinden des behandelten Holzes zuverlässig verhindert wird.
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.
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).
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.
Um ein derartiges Nachdunkeln der Oberfläche und damit eine optische Beeinträchtigung zu verhindern, kann bei Verwendung eines nicht korrosi onsfreien 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.
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.
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.
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.
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. Vorteil hafterweise kann also das Tränkmittel oder das Imprägniermittel durch mindestens eine Strömungspumpe bewegt werden, so dass eine gleichmäßige Umspülung des Holzes erfolgt.
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.
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.
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.
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.
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.

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.
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.
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.
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.
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.
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.

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.

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.
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.
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

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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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 Holzimprägnie rung insbesondere für extreme klimatische Bedingungen und/oder insbesondere für extreme mechanische Bedingungen gewährleistet ist, zum Beispiel

– für heimische Holzarten und/oder
– für kerntiefe Holzbehandlung.

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.
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.

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.
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. Vor teilhafterweise weist der Behälter mindestens einen Deckel auf, insbesondere mit Sichtfenster.
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.
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.
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

Nicht abgenommene Leistung, zum Beispiel in Form von Dampf, kann in die Außenluft geblasen oder für die Raumheizung verwendet werden.
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 Fla schenzugs 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 Deckel geschlossen.
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.
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

Zweckmäßigerweise ist der Behälter gemäß der vorliegenden Erfindung auf Temperaturen bis etwa 250 Grad Celsius aufheizbar bzw. ermöglicht Temperaturen bis etwa 250 Grad Celsius.
Auf den Behälter ist vorteilhafterweise ein Deckel, zum Beispiel aus Edelstahlblech, insbesondere mit Absaugstutzen zum Anlegen von Überdruck und/oder von Unterdruck, montiert.
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.
Des weiteren ist es vorteilhaft die Behältergröße so zu wählen, dass auch größere (Probe-)Körperquerschnitte oder Stammquerschnitte getaucht werden können.
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.

Das sicherste Zeichen für eine erfolgreiche Imprägnierung ist das Sinken des (Probe-)Körpers auf den Boden des Behälters bzw. der Wanne.
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 Sicherheitsvorrichtun gen; 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.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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.
Es zeigt:
1 in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Holzbehandlungsanlage gemäß der vorliegenden Erfindung, die nach dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet; und
2 in schematischer Darstellung den exemplarischen Ablauf des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
Gleiche oder ähnliche Ausgestaltungen, Elemente oder Merkmale sind in den 1 und 2 mit identischen Bezugszeichen versehen.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung
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).
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Zur Entwicklung der Holzbehandlungsanlage 100 sowie des korrespondierenden Holzbehandlungsverfahrens zum Tränken von Holz können Tränkversuche mit unterschiedliche Holzfeuchten aufweisenden Hölzern durchgeführt werden.
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.
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.
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).
Waldfrisches Holz, das im Winter, also während der Vegetationsruhe gefällt wird, hat Feuchtegehalte zwischen vierzig Prozent und 65 Prozent.
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.
Ab einem Feuchtegehalt von neunzig Prozent bis einhundert Prozent wird keine weitere Verbesserung im Eindringverhalten des Imprägniermittels festgestellt.
Bei ausreichend hohem Feuchtegehalt werden alle getauchten Holzquerschnitte voll durchtränkt.
Aufgrund der stark verringerten Feuchtigkeitsaufnahme während der Vegetationspause im Herbst oder im Winter sowie aufgrund des "Saftein schießens" 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).
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

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 Rammelektrode verwendet werden.
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.
Für die Holzbehandlung gemäß der vorliegenden Erfindung können zum Beispiel

– Nadelhölzer, etwa Fichte oder Kiefer, oder
– Laubhölzer, etwa Birke, Eiche oder Pappel,

Hierbei stellen bei den Nadelhölzern die Holzarten Fichte und Kiefer als wirtschaftlich relevante Baumarten eine wesentliche Zielgruppe für die Holzimprägnierung dar.
Bei den Laubhölzern können zum Beispiel als schnellwachsende, wirtschaftlich relevante Baumarten Birke und Pappel sowie als Hartholz Eiche eingesetzt werden.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Trocknungsrisse, die sich bereits vor dem Tauchvorgang im Holz zeigen können, können nach dem Tauchvorgang verstärkt sein, besonders bei Eichenholz.
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.
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.
Bei Temperaturen zwischen 110 Grad Celsius und 120 Grad Celsius werden bei den verwendeten Hölzern Tauchzeiten von mehreren Wochen festgestellt.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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

Claims

Holzbehandlungsanlage (100) zum Tränken von frischem oder nassem Holz (10), insbesondere von zumindest an seiner Oberfläche eine Holzfeuchte von mindestens sechzig Prozent aufweisendem Holz, mit mindestens einem insbesondere kohlenwasserstoffhaltigen Tränkmittel (20), zum Beispiel mit Paraffin und/oder mit Wachs, wobei mittels des Tränkens des Holzes (10) die Holzfeuchte auf zwanzig Prozent oder weniger herabsetzbar ist, gekennzeichnet durch – mindestens einen insbesondere korrosionsfreien, insbesondere thermostabilen und/oder insbesondere druckfesten Behälter (30) zur Aufnahme des zu tränkenden Holzes (10) und des Tränkmittels (20), – mindestens eine, insbesondere im Boden (34) des Behälters (30) angeordnete Heizeinheit (40) zum Erhitzen des Tränkmittels (20) sowie – mindestens eine Pumpeinheit (50), insbesondere mindestens eine Umwälzpumpe, zum kontinuierlichen Bewegen des Tränkmittels (20).
Holzbehandlungsanlage gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch – mindestens eine, insbesondere beheizbare, Abtropfvorrichtung zum Lagern des mit dem Tränkmittel (20) behandelten Holzes (10) und/oder – mindestens eine Haltevorrichtung – zum Eintauchen des Holzes (10) in den Behälter (30) und/oder – zum Entnehmen des Holzes (10) aus dem Behälter (30) und/oder – zum Auffangen des vom behandelten Holz (10) abtropfenden Tränkmittels (20).
Holzbehandlungsanlage gemäß Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch – mindestens einen insbesondere korrosionsfreien, insbesondere thermostabilen und/oder insbesondere druckfesten Deckel (32) zum insbesondere luftdichten Verschließen des Behälters (30) und/oder – mindestens eine zweite Pumpeinheit (60), insbesondere mindestens eine Vakuum- oder Druckpumpe, zum Aufbauen von Unterdruck und/oder von Überdruck im Behälter (30).
Tränkmittel (20), vorgesehen für die Verwendung – in mindestens einer Holzbehandlungsanlage (100) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, – dass das Tränkmittel (20) – 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 ist oder – dass dem Tränkmittel (20) – 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 zugesetzt ist.
Tränkmittel gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Tränkmittel (20) – während des Tränkens, insbesondere bei einer Temperatur oberhalb der Raumtemperatur, zum Beispiel bei achtzig Grad Celsius, eine flüssige Konsistenz aufweist und – nach Abschluss des Tränkens, insbesondere bei Raumtemperatur, zum Beispiel bei zwanzig Grad Celsius, eine feste Konsistenz aufweist.
Möbelstück und/oder Laden, gebildet aus – mittels mindestens einer Holzbehandlungsanlage (100) gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3 und/oder – nach einem Verfahren gemäß mindestens einem der Ansprüche 4 bis 6 und/oder – in einem Tränkmittel (20) gemäß Anspruch 7 oder 8 getränktem Holz (10).