DE2132702A1 - Verfahren zum impraegnieren von holz und holzwerkstoffen - Google Patents

Description

■ Anlage zur Patentanmeldung
vom 26. 6. I97I
Sei/Cl

Verfahren zum Imprägnieren von Holz und Holzwerkstoffen

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Imprägnieren von Rundholz, Schnittholz und aus Purnieren, Schnitzeln, Spänen oder Fasern bestehenden Holzwerkstoffen sowie porösen Stoffen aus anderen Materialien im Kesseldruckverfahren mit wasserlöslichen Holzschutzmitteln unter Verwendung eines schwenkbaren Imprägnierzylinders. Insbesondere dient es zur Imprägnierung von Holzmasten sowie Holzsortimenten ähnlicher Dimensionierung und Ausformung (z.B. Hopfensäulen), und zwar sowohl zur Grundimprägnierung dieser Hölzer in ganzer Länge als auch zur Teilimprägnierung besonders gefährdeter Bereiche (z_tB. Mastfüße) in einem kombinierten Imprägnierprozeß. Im gesamten Imprägnierverfahren wird nur mit einem einzigen wasserlöslichen Holzschutzmittel in vorgegebener Lösungskonzentration gearbeitet, wobei zuerst die Grundimprägnierung im liegenden Zylinder mittels anfänglichem Luftvordruck und anschließendem Flüssigkeitstränkdruck derart durchgeführt wird, daß der Luftvordruck zum Flüssigkeitstränkdruek in einem bestimmten Verhältnis steht, und unmittelbar anschließend die Zusatzimprägnierung der Mastfüße bei senkrechter oder nahezu senkrechter Stellung des Imprägnierzylinders mittels Eingangsvakuum und nachfolgendem Plüssigkeitstränkdruck vorgenommen wird.

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Nach dem bisherigen Stand der Technik werden zur Mastenimprägnierung mit zusätzlichem Fußsehutz stets zwei verschiedene Schutzmitteltypen eingesetzt. Die Grundimprägnierung geschieht im Vo 11tränkverfahren mit wäßrigen Lösungen von Holzschutzmitteln verschiedener Zusammensetzungen, wobei eine weitgehende Sättigung, d.h. maximale Lösungsaufnahme angestrebt wird; daher Volltränkung. Die Fußimprägnierung wird mit heißen Steinkohlenteeröl vorgenommen; eine Salzimprägnierung w:^:.rde in diesem Fall bislang nicht durchge-. führt.

Praktisch ist es nicht möglich, einen frisch mit Salzlösung vollgetränkten Mast unmittelbar hernach auch mit Steinkohlenteeröl zu tränken, weil hierzu im Mastfuß einmal kein freier Porenraum im Holz zur Verfügung steht, und zum anderen eine stärkere Vermischung von Salzlösung und Steinkohlenteer*"¹ . also eine Verunreinigung der Imprägnierflüssigkeiten, unvermeidbar ist. Diese Arbeitsweise verlangt daher, daß die Masten nach der Grundimprägnierung mehrere Wochen zur Abtrocknung und zur Ausfixierung des Holzschutzmittels zwischengelagert werden müssen, bevor in einem Anschluß-Imprägni"erverfahr<.""\ im schwenkbaren Tränkzylinder die Fußimprägnierung mit heißem Steinkohlenteeröl vorgenommen werden kann (Poulainverfahren, "Schwenkkesselverfahren").

Um diese Nachteile zu verringern, imprägniert man vielfach zunächst den Mastfuß mit heißem Steinkohlenteeröl, wartet sodann eine gewisse Zelt (ca. 1 Tag) bis zur Abkühlung der erwärmten

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Mastfüße und führt dann die Grundimprägnierung der Masten im Volltränkverfahren mit wäßriger Salzlösung durch. Auch hierbei ist die Gefahr einer Verunreinigung der Imprägnierlö.sung nicht vollkommen ausgeschlossen; zudem besteht nicht die Gewähr, daß im Fußbereich nach der Teeröltränkung auch noch eine zufriedenstellende Grundimprägnierung mit Salzlösung erzielt wird.

Neben der kombinierten Schutzbehandlung von Masten mit Grund- und Fußschutz ist die allgemeine Grundimprägnierung mit Steinkohlente^r-öl oder wasserlöslichen Salzen bekannt, wobei im ersten Fall die Imprägnierung nach dem RUping-Verfahren, im zweiten wieder nach dem Volltränkverfahren erfolgt. Werden Masten im Winter mit Salzen in klimatisierten Anlagen und mit klimatisierten Lösungen imprägniert und hernach im offenen Mastenlager eingestapelt, so kann es in stärkeren längeren Kälteperioden mit Temperaturen unter -5°C zu Frostschäden am Holz kommen aufgrund der Sprengwirkung der im Holz gefrierenden Imprägnierlösung. Vielfach wird darum in der Frostperiode nach erfolgter Volltränkung mit Salzen eine künstliche Trockung nachgeschaltet, die wegen der großen zu verdunstenden Wassermengen mehrere Tage dauert. Die alleinige Teerölimprägnierung ganzer Masten ist einerseits vornehmlich beschränkt auf leicht imprägnierbare Holzmasten (Kiefern und LSrchen); andererseits ergeben sich vielerorts Verwen" '■ngsschwierigkeiten, und zwar a) auf Grund der Neigung des Tteröls zum Ausschwitzen und der damit verbundenen Oberflächenverunreinigung sowie b) auch aus dem intensiven Eigengeruch des Sj-einkohlenteeröls. Während bei der Steinkohlenteerölimprägnierung die

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Regulierung der Schutzmittelaufnahme über den anfänglichen Luftvordruck des Rüping-Verfahrens erfolgt, wird bei der Salzimprägnierung im Volltränkverfahren die Aufnahme an festem Salz über die entsprechende Wahl der Lösungskonzentration erreicht.

Ziel und Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die vorgeschilderten Nachteile zu vermeiden und durch Anwendung eines einheitlichen Konservierungsmittels insbesondere die Verunreinigung des Imprägniermittels sowie die Verschmutzung der Imprägnieranlage zu verhindern und die erforderlichen Zwischenlagerungszeiten auszuschalten; dabei war gleichzeitig eine ausreichende Grund- und Zusatzimprägnierung in einem zeit- und materialsparenden Imprägnierzyklus zu gewährleisten.

Erfindungsgemäß wurde festgestellt, daß diese Ziele und Aufgaben unter Verwendung eines kombinierten Verfahrens zum Imprägnieren von Holzmasten in einer Kesseldruckanlage mit schwenkbarer Imprägnierzylinder gelöst werden, wobei zuerst eine Grundimprägnierung der Holzmaste, vorzugsweise in waagerechter oder nahezu waagerechter Stellung des Imprägnierzylinders, und anschließend die Zusatzimprägnierung der Mastfüße in senkrechter bis nahezu senkrechterStellung des ImprägnierZylinders erfolgt. Erfindungsgemäß wird in beiden Verfahrensstufen, d.h. sowohl bei der Grundais auch bei der Zusatzimprägnierung, dasselbe wasserlösliche Holzschutzmittel in einer vorgegebenen Lösungskonzentration

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eingesetzt. Die Grundimprägnierung der Holzmaste beginnt mit einem anfänglichen Luftvordruck PLl, daran schließt

sich die Druckphase mit einem Plüssigkeitstränkdruck PS 1 an. Luftvordruck und FlUsslgkeitstränkdruck PS 1 stehen dabei im Verhältnis PL 1 = f χ PS I₁ wobei f Werte von 0,01 bis 0,3, vorzugsweise 0,05 bis 0,25 aufweist. Anschließend erfolgt die Belüftung des Inprägnierzylinders, die Imprägnierlösung wird ins Vorratsgefäß zurückgefordert; sodann wird der Imprägnierzylinder mit einem End-vakuum VElbeaufschlagt. Sowohl beim Belüften als auch beim Endvakuum w: rd ein Teil der Imprägnierlösung aus dem Holz herausgedrückt und somit freier Porenraum für die zweite Tränkphase geschaffen. In der Übergangsphase, die entweder eine Portführung des Endvakuums VE 1 der Grundimprägnierung oder nach Belüftung Normaldruck beinhaltet, wird der Imprägnierzylinder für die Zusatzimprägnierung aufgerichtet. Diese beginnt mit einem Eingangsvakuum VA 2, welches Werte von 0 bis 90$ des maximal möglichen Vakuums umfaßt. Daran schließt sich die zweite Flüssigkeitstränkphase PS 2 und erforderlichenfalls ein Endvakuum VE 2 an.

Nach einer vorzugsweisen Ausführungsform ergibt sich foldender Prozeßablauf:

Nach dem Einfahren der Masten - Fuß auf Fuß liegend - und Schließen des Tränkzylinders wird der Luftvordruck PL 1 erzeugt, der über eine bestimmte Zeit aufrecht zu erhalten ist, vorzugsweise 10 bis 20 Minuten. Die Höhe des Luftvor-

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druckes ist abhängig vom später vorgesehenen Tränkdruck PS 1. Am Ende der Luftvordruckperiode PL 1 wird der Imprägnierzylinder unter Beibehalten von PL 1 mit Schutzmittel-Lösung gefüllt.

Durch Zupumpen weiterer Lösung oder durch Beaufschlagen mit Druckluft wird der Tränkdruck PS 1 erzeugt. Gefordert wird dabei eine enge Verknüpfung zwischen PL 1 und PS 1 derart, daß das Verhältnis bzw. die Beziehung PL 1 = f χ PS 1 gilt, wobei f Werte von 0,01 bis 0,5, vorzugsweise 0,05 bis 0,25 aufweist, um bei verschiedenen, von der jeweiligen Tränklage abhängigen (zulässigen) Tränkdrücken stets die. der jeweils u tränkenden Holzart entsprechenden Tränkbedingungen schaffen zu können. Der Tränkdruck PS ■" sollte ca. 4 bis 16 atü, vorzugsweise 8 bis 12 atü betragen. Je nach Holzart, Dimension und Holzschutzmitteltyp ist die Druckdauer so lange zu bemessen, bis die vorgesehene Bruttoaufnahme erreicht ist.

Anschließend wird der Tränkzylinder, gegebenenfalls auch über das Vorratsgefäß,belüftet, wodurch sich die während der Luftvordruckperiode PL 1 im Holz erzeugte Druckluft ausdehnt und somit einen Teil der ins Holz eingebrachten Lösungsmenge wieder aus diesem herausdrückt ^rrMckstoß R 1). Die Tränklösung wird gleichzeitig oder anschließend ins Vorratsgefäß zurückgefördert. Zur Unterstützung des Rückstoßes R 1 wird im Imprägnierzylinder ein möglichst hohes Endvakuum VE 1 erzeugt, wodurch weitere Lösungsmengen aus dem

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Holz zurückgewonnen werden (Rückstoß R 2). Aus Bruttoaufnahme abzüglich Rückstoß (R 1 + R 2) bzw. aus den Flüssigkeitsständen vor und nach der Imprägnierung im Vorrats-(Meß) gefäß resultiert die effektive oder Nettoaufnahme an Lösung, aus der mittels der bekannten Lösungskonzentration die Salzaufnahme en echnet werden kann.

Für die Übergangsphase wird der Imprägnierzylinder senkrecht oder nahezu senkrecht gestellt. Je nach Anlagentyp kann dies entweder unter Beibehaltung des Endvakuums VE der Grundimprägnierung oder nach Zwischenbelüften auf Norrnalluftdruck vorgenommen werden. Die Mastfüße kommen dabei auf dem Zylinderboden zu stehen. Je nach gegebenem Druck in der Überga^ssphase wird zu Beginn der unmittelbar anschließenden Pußimprägnierung das vorbestimrate -Eingangsvakuum VA 2 durch Evakuieren ab Normalluftdruck oder durch Belüften ab noch gegebenem Endvakuum VE 1 einreguliert, wobei als Bedingung gestellt wird, daß VA 2 = O bis 90$ des maximalen Vakuums ( = O Torr ) sein und mindestens J>0 Minuten gehalten werden soll. Unter Beibehalten von VA 2 wird der Tränkzylinder so weit mit Imprägnierlösung gefüllt, daß die Mastfüße in vorgegebener Höhe in die Imprägnierlösung eintauchen; danach wird der Tränkzylinder belüftet.

Zur Erzeugung des Tränkdruckes PS 2 von ca. 4 bis 16 atü, vorzugsweise 8 bis 12 atü wird der Tränkzylinder mit Druckluft beaufschlagt. PS 2 ist je nach Holzart, Holzdimension und Holzmitteltyp so lange aufrecht zu erhalten, bis die

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geforderte Bruttoaufnahme im Mastfuß erreicht ist. Die ins Holz eindringende Schutzmittellösung durchdringt und erfüllt dabei jenen Porenraum der Zellen, der bei dem beträchtlichen Rückstoß (R 1 + R 2) am Ende der Grundimprägnierung freigelegt wurde. Am Ende von PS 2 wird der Imprägnierzylinder belüftet und die Tränklösung zum Vorratsgefäß zurückgefördert. Der sich ergebende geringe Rückstoß R 3 kann durch ein kurzes Endvakuum VE 2 unterstützt werden, wobei dieses dann aber gleich oder stärker als das Eingangs vakuum VA 2 (VE 2t_VA 2) bemessen werden muß. Der Tränkzylinder wird anschließend belüftet, die Rückstoßlösung zum Vorratsgefäß zurückgefördert und sodann der Tränkzylinder in seine waagerechte Ausgangsstellung zurückgedreht, damit das Tränkgut ausgeladen werden kann.

Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich gegenüber bekannten Imprägnierverfahren z.B. dem Rüping-Verfahren, zahlreiche Vorteile. Während nach der Erfindung ein niedrigr¹ Luftvordruck vorgesehen wird (vorzugsweise PL 1 = (0,01.. .0,25) · PS 1), verwendet man nach DRP 1J8 933 einen starken Luftdruck. Dieser starke Luftvordruck würde bei der Salztränkung zu so hohen Rückstößen am Ende des Verfahrens führen, daß die Restaufnahme (Nettoaufnahme) nicht die erforderliche Salzaufnahme bietet. Im Rahmen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird daher auch bevorzugt im Bereich bis max 0,25 .....0,30 · PS 1 gearbeitet.

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Im Rahmen der zweiten Stufe des Verfahrens wird bewußt auf das maximal mögliche Vakuum verzichtet. Erwünscht ist sogar, insbesondere in den Wintermonaten, ein nur mittleres Vakuum z.B. j5O bis 50$, um beim anschließenden jetzt maximalen Endvakuum noch soviel Lösung aus dem Holz zurückzugewinnen, daß die Holzporen nicht mehr voll gesättigt sind, also bei etwaigem Gefrieren der Lösungen auch keine schweren Frostschäden im Fußbereich mehr entstehen können. Bei dem Verfahren können in der zweiten Stufe weiterhin die gleichen Salzlösungen und Lösungs- ,

konzentration«! Einsatz finden wie sie für die erste Phase, also für die Grundimprägnierung, angewendet würden. Die Lösungskonzentration ist mithin als feststehend zu betrachten und braucht also nicht zur Aufnahmesteuerung verändert zu werden.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform können sowohl in der Grund- als auch in der Fußtränkung mehrere kürzere Druckperioden hintereinander geschaltet werden, wobei der Druck jedoch in beiden Fällen nicht unter den ™ Eingangsluftdruck PL 1 . und das Eingangsvakuum VA 2 abgesenkt werden darf. Nach einer weiteren AusfUhrungsform kann die Einschaltung der Übergangsphase auch dazu benutzt werden, das Verfahren zu unterbrechen, um in getrennten Imprägnierzylindern die Grund- und Zusatzimprägnierung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen. Nach dieser Ausführungsform muß von den beiden eingesetzten Imprägnierzylindern mindestens einer schwenkbar

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gelagert sein. Das beanspruchte Verfahren kann für alle Mastenholzarten angewendet werden, z.B. Kiefer, Fichte, Tanne, Douglasie. Bei leicht tränkbaren Hölzern, z.B. Kiefer, ist wegen der guten Aufnahmefähigkeit mit entsprechend verminderten Lösungskonzentrationen zu arbeiten.

In einem Versuchsbeispiel mit 'n der Fußzone perforierten Fichtenmasten wurde das Verfahren wie folgt durchgeführt (vgl. Abb. 1, in der die geschlossene Linie das gem. folgendem Beispiel gefahrene Diagramm wiedergibt. Die punktierten Linien weisen den gesamten Diagrammbereich des erfindungsgemäßen Verfahrens im Hinblick auf die möglichen Druckhöhen aus. Die Zeiten sind nicht begrenzt, sie können z.B. je nach zu tränkender Holzart kürzer oder langer bemessen werden)·

Stufe 1: Grundimprägnierung der Masten

a. Erzeugen eines Luftvordruckes von ca. 1,5 atü während 10 bis 20 Min.

b. Füllen des Imprägnierzylinders mit 8^iger Tränklösung unter Beibehaltung des Luftvordruckes.

c. Übergang zur Druckperiode mit 9 atü durch Zupumpen weiterer Lösung in den Tränkzylinder.

d. Beibehalten der Druckperiode während 360 min

bis zur optimalen Lösungsaufnahme, gemäß Meßgefäß = 200 l/m·⁵.

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e. Belüften des Tränkzylinders auf Normalluftdruck und. Rückführung der Salzlösung ins Vorratsgefäß.

f. Herstellen eines Endvakuums von 100 Torr, welches eine Stunde gehalten wird.

g. Belüften des Imprägnierzylinders und Abziehen der zurückgewonnenen Imprägnierlösung ins Vorratsgefäß.

Übergangsphase (ü) : Der Imprägnierzylinder wird im belüfteten Zustand, d.h. bei Normalluftdruck, senkrecht gestellt.

Stufe 2: Zusatzimprägnierung des Mastes

a. Herstellen eines Unterdruckes von 200 Torr, a der 90 Min. gehalten wird.

b. Füllen des Zylinders mit Imprägnierlösung unter Beibehaltung des Eingangsvakuums bis zur Püllstandhöhe I80 cm.

c. Belüften des ImprägnierZylinders auf Normalluftdruck.

d. ^TTersteilen des Tränkdruckes von 8 atü, der 2 Stunden aufrechterhalten wird. Der Flüssigkeitsstand im Zylinder wird während der Druck-Periode durch Zuputrpen konstant gehalten. (Zugepumpte Menge bezogen auf Kubikinhalt der behandelten Mastfüße - 250 l/m⁵).

e. Belüften des Zylinders und Rückführung der Lösung ins Vorratsgefäß.

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f. Erzeugen eines kurzen Endvakuums von 110 Torr während JO MIn. zum Abtrocknen der Mastoberfläche.

g. Belüften des Zylinders, Zurückbringen der wiedergewonnenen Lösung ins Vorratsgefäß und Zurückdrehen des Zylinders in die waagerechte Ausgangsstellung.

Tränkergebnis;

1. Grundimprägnierung.

a. Bruttoaufnahme It. Meßgefäß in der Druckperiode 200 l/m⁵

b. Nettoaufnahme It. Füllstandanzeige im Meßgefäß aus.der Differenz zwischen Füllstand vor und nach der Grundimprägnierung: 60 l/nr

c. Rückstoßmenge mithin (a-b) : l4o l/m⁵

70 % von a

d. Erzielte Aufnahme :

60 1 · 8 <?o =4,8 kg/m⁵

2. Fußimprägnierung.

' a. Bruttoaufnahme It. Meßgefäß bis Ende der Druckperiode bz. auf Inhalt der Mastfüße: I50 l/m⁵

b. Nettoaufnahme It. Füllstandsanzeige im Meßgefäß aus der Differenz zwischen Füllstand vor und nach der Tränkung: 105 l/m⁵

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c. Rückstoßmenge mithin (a-b) = 45 \/x?

d. Erzielte Aufnahme :

105 1 · 8# =8,4 kg/nr⁵

Während also die Masten insgesamt zunächst einen Grund-■schutz mit 4,8 kg Salz /nr Holz erhielten, wurden im Fußbereich zusätzlich 8,4 kg/nr eingebracht und damit besonders nachhaltig imprägniert.

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   Verfahren zum Imprägnieren von Holzmasten im Kesseldruckverfahren unter Verwendung eines schwenkbaren Imprägnierzylinders und unter kombinierter Imprägnierung der gesamten Holzmasten und Mastfüße, wobei zuerst eine Grundimprägnierung der Holzmasten, vorzugsweise in waagerechter oder nahezu waagerechter Stellung des Imprägnierzylinders und anschließend eine Zusatzimprägnierung der Mastfüße in senkrechter oder nahezu senkrechter Stellung des Imprägnierzylinders erfi&gt, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl bei der Grundimprägnierung als auch bei der Zusatzimprägnierung das gleiche wasserlösliche Holzschutz-bzw. Holzkonservierungsmittel eingesetzt wird, daß die Grundimprägnierung der Holzmasten nach einem anfänglichen Luftvordruck PL₁ und anschließendem Flüssigkeitstränkdruck PS. der Tränklösung derart durchgeführt wird, daß der Luftvordruck und der Flüssigkeitstränkdruck im Verhältnis PL₁ = f . PS 1 stehen, wobei f Werte von 0,01 »»•0,3» vorzugsweise 0,05 ...0,25 aufweist, so danach ein Vakuum VE 1 erzeugt wird, wodurch ein Teil der in den Zellhohlräumen nicht festhaftenden HolzsehutzsaIzlösungen mit herausgedrückt wird, wobei während dieses Vorganges oder darauffolgend die Tränklösung in ein Vorratsgefäß zurückgeführt wird und die Zusatzimprägnierung, ggf. nach Einschaltung einer Übergangsphase, innerhalb der eine Belüftung oder die Anlegung eines Vakuums durchgeführt wird, unter Einregulierung auf ein vorbestimmtes Eingcngsvakuum VA 2, wobei VA 2 Werte zwischen 0 bis 90$ des maximal möglichen Vakuums umfaßt.

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2. 2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzimprägnierung bei einem FlUssigkeitstränkdruck: PS 2 der Tränklösung von ca. 4 bis l6 atü, vorzugsweise 8-12 atü erfolgt und nach deren Beendigung unter Belüftung des. ImprägnierZylinders und/oder Anlegen eines Endvakuums VE 2, wobei VE 2 gleich oder größer als das Eingangsvakuum VA 2 ist, die Tränklösung zum Vorratsgefäß zurückgefördert wird.
3. 3) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl bei der Grundimprägnierung der Holzmaste I als auch bei der Zusatzimprägnierung der Mastfüße mehrere kürzere Druckperioden hintereinander geschaltet sind, wobei der angewandte Druck nicht den Eingangsluftdruck PL, bzw. das Eingangsvakuum VA 2 unterschreiten darf.
4. 4) Verfahren nach Ansprüchen 1 bis J5» dadurch gekennzeichnet, daß die Grundimprägnierung der Holzmasten und die Zusatzimprägnierung der Mastfüße in getrennten Imprägnierzylindern erfolgt, von denen mindestens einer schwenk- d bar gelagert ist.

   Desowag - Bayer Holzschutz GmbH

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