DE2308314A1

DE2308314A1 - Verfahren zur trocknung von holz

Info

Publication number: DE2308314A1
Application number: DE19732308314
Authority: DE
Inventors: Bror Olof Haeger
Original assignee: Hager AB
Current assignee: Hager System Sandarne Se AB
Priority date: 1972-02-22
Filing date: 1973-02-20
Publication date: 1973-09-06
Also published as: DE2308314C3; NO136057C; CA992307A; FI58212B; US3811200A; NO136057B; FI58212C; AT344616B; CH558923A; DE2308314B2; SE393676B; AU5236373A; GB1402191A; ATA152073A

Description

Verfahren zur Trocknung von Holz

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur sehr raschen und milden bzw. schonenden Trocknung von Holz.

Zur schnellen Trocknung wird nicht nur eine gute Wärmezufuhr zur Verdampfung des Wassers benötigt, sondern vor allem ist es erforderlich, daß das Erhitzen des Holzes in mehrfacher Hinsicht so mild durchgeführt wird, daß dem Holz kein Schaden zugefügt wird. Es hat sich erwiesen, daß diese Probleme sehr schwierig zu steuern sind.

Bei der Lufttrocknung in üblichen Vorrichtungen muß man sehr vorsichtig vorgehen, um das Holz nicht zu schädigen. Besonders wichtig ist es, daß die Oberfläche des Holzes im Verhältnis zu den inneren Teilen des Holzes nicht zu rasch getrocknet wird, da in diesem Falle Verkrümmungen, Risse und Verfärbungen auftreten. Die Temperatur des Luft-Trocknungsmediums muß daher niedrig gehalten werden. Außerdem sollte es etwas Feuchtigkeit, aufweisen. Dies führt zu einer langsamen Trocknung. Selbst falls diese Probleme der Lufttrocknung besser steuerbar werden sollten, was nicht möglich erscheint, so bleiben die Probleme der Hitzeübertragung bestehen. Die für eine rasche Trocknung

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erforderliche Wärmeübertragung kann wahrscheinlich nicht erfolgen, wenn das Trocknungsmedium Luft ist. Die für diesen Zweck benötigten Temperaturunterschiede zwischen dem Trocknungsmedium und dem Holz sind entschieden zu groß.

Beim Trocknen mit einigen von Luft unterschiedlichen Gasen können technische Vorteile erzielt werden. Diese Gase machen einen Teil des atmosphärischen Luftdrucks frei für den Wasserdampf, der das Holz verläßt. Es wird sozusagen ein Vakuum gebildet, wobei der Siedepunkt des zu verdampfenden Wassers vermindert wird, so daß das Wasser in Dampfform rascher entweicht. In der Regel wurden solche Gase verwendet, die nach der Trocknung durch Kondensation wiedergewonnen werden konnten.

Die Trocknung kann in diesem Falle prinzipiell rascher urd bei einer niedrigeren Temperatur erfolgen, als dies bei der Verwendung von Luft möglich ist. Die zur Verdampfung des Wassers in dem Holz benötigte Wärmemenge wird natürlich nicht vermindert, die Verdampfungswäre ist selbstverständlich in beiden Fällen gleich. Selbst hier besteht die Gefahr einer zu raschen Trocknung der Oberfläche mit anschließenden Schädigungen des Holzes. Darüber hinaus besitzt das Gas wie die Luft eine geringe Erwärmungskapazität. Es ist daher kein wirkungsvoller Wärmeträger. Die Trocknung mit Gas ist komplizierter als die mit Luft. Insgesamt bietet die Trocknung mit Gas keine deutlicheren Vorteile.

Mit Hilfe einiger elektrischer Verfahren ist es möglich, die inneren Teile des Holzes· direkt zu erwärmen. Auf solche V/eise ist es möglich, eine rasche und ziemlich gleichmäßige Trocknung ohne Beschädigungen zu erzielen. Diese Methoden sind jedoch schwierig auf größere Nutzholzmengen anzuwenden, darüber hinaus sind die Methoden in ihrer Anwendung sehr kostspielig.

Trocknungsverfahren, bei denen das Holz in verschiedenen flüssigen Medien erhitzt wird, wurden vorgeschlagen, sie hanen jedoch aus verschiedenen Gründen und vor allem wegen ihres Einflusses auf die Qualität des Holzes keine weitere Anwendung gefunden.

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In Verbindung mit der Druckkonservierung, Trocknung und Färbung von Holz nach dem "Hager-Prozess" (schwedische Patentschrift 301 870) hat es sich in den letzten Jahren erwiesen, daß eine Holztrocknung mit hochsiedendem Öl überraschend schnell und unschädlich durchzuführen ist. Bei dem Verfahren absorbiert das Holz etwas Trocknungsöl. Durch spezielle Maßnahmen wird der absorbierte Anteil so gering wie möglich gehalten. Er kann auf eine Menge herabgedrückt v/erden, die diejenige nicht überschreitet, die zur Erzielung einiger der durch den Hager-Prozeß erwünschten Effekte erwünscht ist. Bei normaler Trocknung ist es nicht erwünscht, diese ölmengen in das Holz einzuarbeiten.

Das Verfahren der vorliegenden Erfindung hat eine gewisse Ähnlichkeit mit dem Hager-Verfahren. Kurz beschrieben wird es folgendermaßen durchgeführt.

Das feuchte Holz, das getrocknet werden soll, wird in einen Eisenzylinder eingebracht, der verschlossen wird. In den Zylinder wird auch ein Erdöl- bzw. Petroleum-Produkt (Trocknungsmedium) eingebracht, mit dem die Trocknung durchgeführt wird. Es siedet bei etwa 200⁰C. Es wird Wärme in einem Maße zugeführt, daß das Erdöl-Produkt bei 80°C gehalten wird. Darüber hinaus wird ein. Hochvakuum angelegt, so daß das Wasser in dem Holz wegsiedet.

Der Wasserstrom, der das Holz verläßt, und das mitgeführte verdampfende Trocknungsmedium werden zu einem Kühler zur Kondensation geleitet. Das Kondensat wird anschließend zu einem Sammelgefäß geleitet. Aus diesem wird das Trocknungsmedium sorgfältig zur kontinuierlichen Verwendung abgetrennt.

Ist das Holz bis zu dem erwünschten Ausmaß getrocknet, so wird das Trocknungsmedium aus dem Zylinder entnommen. Dies wird unter Beibehaltung des Vakuums durchgeführt. Das Vakuum in dem Zylinder wird auch für einige Zeit nach dem Zeitpunkt, zu dem das Trocknungsmedium entfernt wurde, aufrechterhalten. In der Holzoberfläche zurückbleibendes Trocknungsmedium wird während dieses Zeitraums aus dem heißen Holz verdampft. Das Holz ist anschliessend fertigbehandelt.

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Die einzelnen Teile dieser vereinfachten Beschreibung werden im folgenden im Detail diskutiert.

Eine geeignete Vorrichtung besteht aus einem Eisenzylinder mit einer Giebelwand, die geöffnet und geschlossen werden kann. An dem Zylinder ist ein Heizmantel so angebracht, daß der Zylinder und sein Inhalt erwärmt werden können. Die Erwärmung kann beispielsweise auch durch Heizröhren in dem Zylinder usw. erfolgen. Als Wärmeüberträger kann beispielsweise Wasser, eine von öl unterschiedliche Flüssigkeit oder Dampf verwendet werden. Der Zylinder sollte eine thermische Isolierung aufweisen. Zu dem Zylinder führt ein Rohr zu einem Behälter für das Trocknungsmedium, durch welches das Medium zu oder von dem Zylinder transportiert werden kann. Das Trocknungsmedium muß wegtransportiert werden können, wenn sich der Zylinder unter Vakuum befindet, beispielsweise über eine geeignete Flüssigkeitspumpe oder durch eigenes Abfließen zu einem darunter liegenden evakuierten Behälter. Von dem Zylinder führt ferner ein Rohr zum Entlassen von Dämpfen zu einem Kühler, wo die Dämpfe zu Wasser und flüssigem Trocknungsmedium kondensiert werden. Von dem Kühler werden die Kondensate zu einem Behälter geleitet, wo das Wasser und das Trocknungsmedium voneinander getrennt werden. Das Trocknungsmedium wird sorgfältig entnommen; dabei ist es von geringer Bedeutung, wenn ein Teil des Wassers mitgenommen wird; im Gegensatz dazu sollte das abgeschiedene Wasser kein Trocknungsmedium enthalten. Die erforderliche Vakuumpumpe, die den Zylinder, Kühler und Abscheide-Behälter evakuiert, wird in geeigneter Weise mit dem Kühler oder dem Behälter verbunden. Weitere zweckmäßige Meß- und Steuerungsvorrichtungen sollten vorhanden sein. Einzelheiten dieser Vorrichtung können variieren und müssen daher nicht näher diskutiert werden.

Wenn das feuchte Holz in den Zylinder eingebracht wird, wird es so befestigt, daß es während der Trocknungsperiode nicht gegen den oberen Teil des Zylinders treiben kann. Das Trocknungsmedium wird gewöhnlich in einer derartigen Menge eingebracht, daß es unter Schäumungsbedingungen, d.h. wenn es während des Trocknungsvorgangs mit austretenden Dampfblasen vermischt wird das Holz bedeckt,jedoch

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nicht darüber. Das Trocknungsmedium sollte auf diese Weise den Zylinder nicht vollständig ausfüllen, jedoch bildet das Medium eine frei schäumende Oberfläche' über dem Holz, aus der Wasser und Trocknungsmedium in Form von Dämpfen in das Rohr zu dem Kühler austreten. Nachfolgende Einfüllungen von Trocknungsmedium während der Trocknungsperiode sind gewöhnlich notwendig.

Als Trocknungsmedium werden Flüssigkeiten verwendet, die nicht mit Wasser mischbar sind und die in einem gewissen Bereich (mit einer geeigneten Dampfdruckkurve) sieden. Der Siedepunkt ist nach unten hin durch die Tatsache begrenzt, daß es möglich sein soll, das Holz im Vakuum zu erhitzen, ohne daß das Trocknungsmedium zu heftig siedet oder schäumt, was zu einer raschen Verdampfung führt. Dies würde das Verfahren unnötig belasten. Die Trocknung würde verzögert werden, andauernde Nachfüllungen des Trocknungsmediums wären notwendig, der Wärmeverbrauch würde ansteigen, und es wäre notwendig, größere Mengen des Trocknungsmediums wiederzugewinnen.

Es ist möglich, die Trocknung mit ziemlich niedrig-siedenden Medien durchzuführen. Medien, die bei 150 - 16O°C und selbst darunter sieden, können verwendet werden. Die Trocknungsmedien werden erst praktischer verwendbar, wenn der Siedepunkt auf 18O°C ansteigt. Das Trocknungsverfahren ist leichter durchzuführen, wenn die Medien einen hohen Siedepunkt besitzen. Der Siedepunkt darf jedoch nicht zu hoch sein, so daß die Medien nach dem Trocknen in dem Holz zurückbleiben. Es muß im Gegenteil möglich sein, sie aus dem Holz zu verdampfen. Die obere Grenze für den Siedepunkt scheint bei 25O°C oder gerade darunter zu liegen. Von verschiedenen Gesichtspunkten her gesehen eignen sich am besten Medien, die zwischen 200 und 250⁰C, vorzugsweise zwischen 200 und 220°C, sieden, d.h. in der Gegend von 20O⁰C oder ein wenig darüber.

Das Trocknungsmedium kann beispielsweise aus Erdöl- bzw. Petroleumprodukten zusammengesetzt sein. Selbst verschiedene organische Lösungsmittel können verwendet werden, z.B. solche, die

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Chlor enthalten. In der Regel sind die Erdöl- bzw. Petroleumprodukte zu bevorzugen, da sie billig sind. Darüber hinaus sollten Produkte verwendet werden, die geruchlos oder jedenfalls frei von einem unangenehmen Geruch sind. Dies ist besonders dann bedeutungsvoll, wenn die Gefahr besteht, daß geringe Mengen der hoch-siedenden Teile des Mediums in dem Holz zurückbleiben können. Der Flammpunkt sollte so hoch wie möglich sein. Unter den organischen Lösungsmitteln besitzen die chlorierten Produkte den Vorteil, daß sie ziemlich feuerbeständig sind. Sie sind entschieden teurer als die Erdöl- bzw. Petroleumprodukte. Es ist daher auch sehr wichtig, sie so vollständig wie möglich wiederzugewinnen. Es können Substanzen mit einem etwas geringeren Siedepunkt gewählt werden, um die Wiedergewinnung zu erleichtern. Selbst wenn die Trocknung in einem geschlossenen Behälter durchgeführt wird, ist das Gesundheitsrisiko, das möglicherweise durch die chlorierten Produkte verursacht wird, in Betracht zu ziehen. Werden Erdöl- bzw. Petroleumprodukte verwendet, so können chlorierte Substanzen als Zusatzstoffe verwendet werden, um den Flammpunkt anzuheben.

Erdölprodukte mit einem hohen Gehalt an Aromaten und andere speziellere Lösungsmittel laugen in der Regel Einlagerungen (Harze) aus dem Holz aus. Die Medien werden in diesem Falle stark gelb gefärbt. Nach der Behandlung von einigen Nutzholz-Beladungen wird in der Regel ein Gleichgewicht (Sättigung) gebildet, so daß das Medium in dem Holz genauso viele Einlagerungen zurückläßt, wie aus dem Holz ausgelaugt werden. Trotzdem auf diese V/eise die Auslaugung nicht so schwerwiegend ist, wie dies scheinen mag, so sollten diese Medien nicht an erster Stelle gewählt v/erden.

Erdölprodukte mit einem niedrigen Gehalt an aromatiscnen Ver-

bindungen haben sich bisher am geeignetsten erwiesen, zumal sie in der Regel auch keinen unangenehmen Gerucn besitzen.

Einige Erdölprodukte dieser Art sind empfindlich gegen Luftoxidation. Durch Oxidation kann ein größerer Anteil an hoch-siedenden Produkten und Ausfällungen gebildet werden. Es haben

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sich jedoch beim erfindungsgemäßen Trocknungsverfahren keine durch Luftoxidation bedingten Probleme ergeben. Dies hängt wahrscheinlich dam.it zusammen, daß die Trocknung im Vakuum durchgeführt wird, d. h. daß oxidierende Luft insgesamt nicht mit dem Trocknungsmedium in Berührung kommt.

Ein Erdölprodukt, das zwischen I87 und 212⁰C siedet, hat sich als sehr geeignet erwiesen. Es war farblos, frei von aromatischen Verbindungen und in beträchtlichem Grade geruchlos. Der Flammpunkt betrug 55°C. Mit diesem Produkt war es möglich, das Holz rasch unter Beibehaltung einer frischen Farbe und mit einer ausgezeichneten Wiedergewinnung des Mediums zu trocknen. Der Handelsname des Produktes ist "Shellsol T". Ein anderes ähnliches Produkt siedet zwischen I9I und 257°C. Die obere Grenze des Siedepunktes scheint in diesem Falle ein wenig zu hoch zu liegen und das Siedeintervall ein wenig zu breit zu sein. Der Flammpunkt betrug 66⁰C. Sein Handelsname ist "Shellsol K".

Andere untersuchte Trocknungsmedien, die jedoch nicht in gleicher Weise zur Verwendung geeignet waren, waren Dichlorbenzol, Dichlorpentan, Tetralin und viele andere.

Dem Medium können weitere Substanzen zugesetzt werden, um dem Holz verschiedene Eigenschaften zu verleihen. Solche sind beispielsweise Wachs, das eine wasserabstoßende Oberfläche erzeugt, Bleichmittel, die ein helleres Holz ergeben, Substanzen, die eine harte Oberfläche ergeben, wie Harze und Leinsamenöl, Substanzen zum Schutz gegen Zerfall, Blaufäule oder Feuer; es kann auch Farbe zugesetzt werden. Diese Zusätze oder ihre Auswirkungen verbleiben in der Holzoberfläche.

Um ans Schäumen während der Trocknungsperiode zu vermindern, können, falls dies notwendig erscheint, Antischaummittel dem Medium zugesetzt werden; ein gutes derartiges Mittel ist Octylalkohol.

Die Trocknungstemperatur betrug im vorstehenden Beispiel

80° C . ' Diese Temperatur scheint sich in den meisten Fällen als am zweckmäßigsten erwiesen zu haben. Selbstverständlich

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kann die Trocknung auch bei anderen Temperaturen durchgeführt werden. Für leicht beschädigtes Holz können Temperaturen von 50 oder 60°C oder selbst darunter angewendet werden. Die Trocknung erfordert dann eine wesentlich längere Zeit. Sie ist jedoch immer noch sehr schnell, insbesondere im Vergleich mit den sehr begrenzten Möglichkeiten, die sich in solchen Fällen für die Trocknung nach üblichen Verfahren ergeben. Es scheint nicht notwendig zu sein, Temperaturen über 90⁰C anzuwenden.

Das Vakuum sollte so hoch sein, daß das Wasser siedet, jedoch nicht so hoch, daß das Trocknungsmedium zu rasch verdampft. Die Trocknung schreitet am besten voran, wenn das Vakuum so hoch ist, wie dies hinsicntlich des Trooknungsmediums möglich ist. Je höher der Siedepunkt des Mediums ist, desto höher kann und sollte das Vakuum sein. Die Druckdifferenz zwischen dem angelegten Vakuum und dem dem Siedepunkt des Wassers entsprechenden Vakuum ist ein sehr wichtiger Faktor. Durch diese Druckdifferenz müssen mehrere Widerstände überwunden werden. Sie muß nicht nur die Verdampfung des Wassers und die Entfernung des Dampfes unterstützen. Sie muß auch über eine kurze Entfernung in dem Holz wirken. Innerhalb des Holzes wird das Vakuum offensichtlich nicht so hoch sein wie außerhalb des Holzes in dem Zylinder. Das Holz ist selbstverständlich nicht völlig durchdringbar. Auch innerhalb des Holzes sollte das Vakuum ausreichend sein, um das Wasser darin siedend zu halten. Das Vakuum muß auch ausreichen, um den Dampf zu zwingen, aus dem Holz zu entweichen. Die Bedeutung eines hohen Vakuums wird weiterhin klar durch die Tatsache, daß die Temperatur in dem Holz fortlaufend abnimmt. Als Folge hiervon ergibt sich, daß, je größer die Dimensionen des zu behandelnden Holzes sind, ein umso höheres Vakuum und eine umso höhere Temperatur erwünscht ist.

Eine andere Eigenheit sollte vielleicht auch noch erwähnt werden. Um das Holz zu erreichen, das in einiger Entfernung unter der Oberfläche des Trocknungsmediums liegt, insbesondere das Holz, das am Boden des Zylinders liegt, muß das Vakuum den Druck des Trocknungsmediums überwinden. Dieser Druck ist jedoch ziemlich niedrig, da das Trocknungsmedium mit einer großen Anzahl von

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Dampfblasen vermischt ist. Das spezifische Gewicht dieser FlUssigkeits-Dampf-Mischung ist verhältnismäßig gering. Selbst wenn die Trocknungsbedingungen im wesentlichen am Boden des Zylinders nicht so gut sind wie weiter oben, so sind die Unterschiede so gering, daß sie in der Regel keine praktische Bedeutung haben.

Die Grenzen für die geeignetsten Siedepunkte des Trocknungsmediums, die Trocknungstemperatur und das Vakuum hängen so von diesen Umständen ab. Spezielle andere Bedingungen können auch einen Einfluß besitzen. Bei einem billigeren Trocknungsmedium können einige Schwierigkeiten mit der Abdestillation in Kauf genommen werden, wenn das Medium leicht verdampfbar sein sollte, oder können gewisse Verluste an in dem Holz zurückbleibendem Medium in Kauf genommen werden, wenn das Medium schwer verdampfbar ist. Dies gehört jedoch zu den Ausnahmefällen.

In der Regel ist es leicht, Bedingungen für die rationellste Verfahrensweise unter Verwendung eines bestimmten Trocknungsmediums anzugeben. Um dies zu verdeutlichen, kann die folgende Tabelle eine. Anleitung für einige der vorstehend erwähnten, verbindenden Fragen und Tatsachen geben.

Dampfdruck bei 80 und 6o°C für Wasser und organische Flüssigkeiten, die zwischen 120 und 220°C sieden.

Siedepunkt	00"C	60^vC
1OO°C (Wasser)	355 mm Hg	149 mm Hg
120	200	90
160	50	20
180	20	5
200	10	3
220	5	2

Es sei betont, daß die Tabelle einen Überblick geben soll. Die" für die organischen Substanzen angegebenen Werte sind schematisch. Dampfdruckkurven für verschiedene Substanzen mit den gleichen Siedepunkten sind bekanntlich nicht identisch, selbst wenn die Unterschiede in der Regel gering sind.

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Im folgenden sind die Dampfdruckwerte für" Shellsol T" angegeben:

Temperatur	Druck
25⁰C	1,4 mm Hg
50	4,2
75	10,6
100	46,0

Aus dem Vorstehenden ist ersichtlich, daß Substanzen, die bei etwa 12O°C sieden, bei den erwähnten Trocknungstemperaturen einen vergleichsweise hohen Dampfdruck haben. Der Dampfdruck ist wesentlich niedriger für Substanzen, die bei 16O°C sieden. · Eine weitere beträchtliche Verminderung des Dampfdruckes wird für Substanzen beobachtet, die bei 18O°C sieden; diese können. zur Trocknung bei 6o°C, gegebenenfalls auch bei 8o°C, verwendet werden. Für den letzteren Fall sind jedoch höher siedende Medien erwünscht. Für Substanzen mit Siedepunkten bei 200⁰C ist der Druck zur Trocknung bei 80°C auf einen vernünftigen Wert erniedrigt.

,Bei 8o°C beträgt der Druck von Wasserdampf 355 mm. Um das Wasser bei dieser Temperatur siedend zu halten, muß der Druck unter diesem Druckwert liegen, ein Wert, der bei 6o°C auf 149 mm absinkt. Es bestehen auf diese Weise entschieden bessere Möglichkeiten, die benötigten Druckdifferenzen durch ein Vakuum bei 80°C als bei 6o°C zu erzielen. Der Dampf benötigt diese Unterschiede, um den inneren Widerstand des Holzes, den Druck des Mediums und den Druckverlust auf dem Weg in den Kühler usw. zu überwinden. Dies bedeutet, daß die Trocknungsbedingungen bei 8o°C wesentlich besser sind als bei 60°C.

Vorstehend wurde erwähnt, daß das Vakuum so hoch sein sollte, wie dies hinsichtlich des Trocknungsmediums möglich ist. Wie hoch ist jedoch ein Vakuum, dem das Trocknungsmedium widersteht? Dies ist teilweise eine Frage darüber, welche Menge an Medium Uberdestillieren darf. Vernünftig erscheint es, den Druck (das

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Vakuum) nicht unter dem Zwei- bis Vierfachen des Dampfdruckes des Mediums bei Trocknungstemperatur zu halten. Im allgemeinen wird zwischen 8o und 98 % Vakuum gearbeitet, d. h. unter einem Druck zwischen 15 und I50 mm; ein höheres Vakuum für höher siedende Medien und ein geringeres Vakuum für niedriger siedende Medien. Bei 6o°C ist es wünschenswerter, mit einem höheren Vakuum, zu arbeiten als bei 8O°C, da die Grenzen niedriger liegen. Beim Arbeiten mit "Shellsol T" bei einer Trocknungstemperatur von 80⁰C wird in der Regel ein Druck zwischen 20 und 120 mm Hg verwendet.

Um ein hohes Vakuum erhalten zu können und eine gute Trocknung zu erzielen, ist es notwendig, eine wirksame Kühlung durchzuführen. Bei einer weniger wirksamen Kühlen treten Verluste des Erwärmungsmediums durch die Vakuumpumpe auf, und die Pumpe wird stark belastet, um Dämpfe wegzuführen. Ist die Kühlung wirksam, so treten keine Verluste auf, und die Belastung der Vakuumpumpe ist sehr gering (im allgemeinen liegt keine Belastung vor).

Eine Besonderheit liegt in diesem Zusammenhang darin, daß das Vakuum zu Beginn der Trocknungsperiode geringer sein kann. Anschließend wird es nach und nach auf den gewünschten Wert angehoben. Zu Beginn werden große Wassermengen von den äußeren Schichten des Holzes verdampft. Es tritt eine heftige Schaumbildung auf. Dieser Schaum kann durch ein geringeres Anfangsvakuum verhindert werden. Eine heftige Schaumbildung steigert gewöhnlich die Verdampfung des Trocknungsmediums sehr stark.

Andererseits scheint kein Grund dafür zu bestehen, am Anfang eine niedrige Temperatur anzuwenden. Hier liegt ein Unterschied im Vergleich mit üblichen Trocknungsverfahren. Wird die Temperatur von Beginn an hoch gehalten, so wird dem Holz die größtmögliche V/ärme vermittelt; diese Wärme wird anschließend ausgenützt, wenn das Vakuum gesteigert wird. Eine andere Präge liegt darin, daß die zur Verfügung stehende Wärmekapazität in der Regel nicht ausreicht, um die höchste Temperatur von Beginn an zu erreichen. Die Starttemperatur wird dann aus diesem Grunde geringer sein. In einem derartigen Fall wird die niedrigere

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Temperatur zu einem verminderten Schäumen zu Beginn der Trocknungsperiode beitragen.

Nach der Trocknung wird das Trocknungsmedium aus dem Zylinder weggeführt, wobei das Vakuum, wie vorstehend ausgeführt wurde, beibehalten wird. Wird das Vakuum unterbrochen, während das Trocknungsmedium in dem Zylinder zurückbleibt, so drückt der äußere Luftdruck das Trocknungsmedium in großen Mengen in das evakuierte Holz. Nach der Entfernung des Mediums läßt man das Holz in dem Zylinder unter Aufrechterhaltung des Vakuums oder falls möglich unter erhöhtem Vakuum. Während dieser Zeit verdampft das in dem Holz zurückgebliebene Trocknungsmedium gleichzeitig mit dem Abfall der Temperatur des Holzes. Bei dieser Durchführung der Trocknung bleiben lediglich geringe Mengen des Mediums in dem Holz zurück. Dieses Medium ist in den Oberflächenschichten des Holzes vorhanden. Während der Trocknungsperiode nahm das Holz eine beträchtliche Wärmemenge auf. Diese reicht zur hauptsächlichen oder vollständigen Verdampfung aus. Es sei hier festgestellt, daß die große Wärmemenge in dem Holz gut isoliert ist. Der Zylinder ist wärmeisoliert und darüber hinaus besteht ein thermisch-isolierendes Vakuum. Darüber hinaus weist das Holz eine geringe thermische Leitfähigkeit (gute Isolation) auf, wodurch die Wärme von einer Stelle des Holzes lediglich langsam abgeführt wird. Die große Wärmemenge in dem Holz kann so praktisch vollständig zur Verdampfung des in dem Holz zurückgebliebenen Trocknungsmediums ausgenützt werden.

Es sei hier auf einige Unterschiede im Vergleich zur Situation bei Anwendung der üblichen Lufttrocknung hingewiesen. Bei der Lufttrocknung ist es wichtig, einen guten Zwischenraum zwischen den verschiedenen Holzstücken zu haben und eine kräftige Luftzirkulation zu allen Stellen des Zylinders zu richten. Im Gegensatz hierzu besitzt die vorliegende Trocknung eine gewisse Ähnlichkeit zu den Bedingungen bei der Dampferhitzung. Der Dampf geht von selbst zu kalten Stellen und läßt dort seinen Wärmeinhalt durch Kondensation zurück, wo die Wärme benötigt wird. Darüber hinaus wird durch die Kondensation ein Vakuum gebildet, neuer Dampf strömt ein, solange Wärme benötigt wird, selbst

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wenn die Zwischenräume eng sind. Sobald das Trocknungsmedium durch die lokale Wärmemenge verdampft, bedeutet dies, daß ein Überdruck in "bezug auf die Umgebung gebildet wird. Der Dampf verläßt so das Holz, selbst wenn die Zwischenräume eng sind.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung liegt darin, daß das Medium eine geringe Verdampfungswärme besitzt. In der Regel beträgt sie lediglich ein Fünftel der Verdampfungswäre des Wassers. Da die Verdampfung aus dem Holz während dieses Zeitraums abnimmt, ist es leicht, das Vakuum sukzessive anzuheben, wobei die Möglichkeit für das Medium, das Holz zu verlassen, gesteigert wird. Selbst wenn die Behandlung auf diese Weise sehr wirkungsvoll ist, darf diese Zeitspanne nicht zu sehr abgekürzt werden. Es ist vorteilhaft u. a. hinsichtlich Regen, Feuchtigkeit usw., wenn das Holz abkühlen kann, bevor es aus dem Trocknungszylinder entnommen wird.

Um die sehr guten Verdampfungsbedingungen für das in dem Holz zurückgebliebene Medium zu erleichtern, können,falls dies gewünscht wird, verschiedene Maßnahmen getroffen werden. Neben dem Vakuum kann auch die Temperatur am Ende der Trocknungsperiode gesteigert werden. Weiterhin kann Heißluft in einer begrenzten Menge eingebracht werden. Durch diese Luft kann zeitweise das Vakuum ein wenig abfallen. Die damit verbundenen Risiken sind in dieser Situation gering. Vorhandene Mengen an Trocknungsmedium sind jetzt so gering, daß sie nicht in das Holz durch einengesteigerten äußeren Druck eingebracht werden können. Sie werden durch die Zellwand absorbiert und können mechanisch nicht bewegt werden. Anstelle von Luft kann Dampf eingebracht werden. Eine geeignete Maßnahme für einen derartigen Fall ist das Einbringen einer Menge von Heißwasser in den Boden des Zylinders. Die Hitzezufuhr wird aufrechterhalten. Das Wasser verdampft nach und nach und unterwirft das Holz einer Dampfbehandlung. Eine derartige Dampfbehandlung bedeutet eine Wasserdampfdestillation des Mediums. Eine Behandlung dieser Art verdampft leicht Substanzen mit Vergleichs- , weise hohen Siedepunkten. Die geringen Mengen des Mediums, die eventuell in dem Holz zurückbleiben, sind vergleichsweise hochsiedend. Sie haben kaum irgendeinen schädigenden Einfluß auf das Holz.

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Zur Information kann gesagt werden, daß ein Milliliter (ml) "Shellsol T^M auf einem Uhrglas bei 8O⁰C in 80 Minuten verdampft, bei 6o°C in 210 Minuten und bei 20⁰C in etwas weniger als einem Tag (24 Stunden). Entsprechende Zahlen für "Shellsol K" sind 200 Minuten, 12 Stunden und 10 Tage. Die hoch-siedenden Teile in dem letztgenannten Produkt verzögern die vollständige Verdampfung beträchtlich. Es wurde kein Vakuum angelegt.

In der Regel ist es nicht nötig, zwischen die Holzstücke Kreuzstücke zu plazieren. Während der Trocknung wird das Holz von dem Medium umgeben. Das Medium hat eine große Hitzekapazität, es wird durch die das Holz verlassenden Dampfblasen intensiv gerührt; diese Blasen haben auf Grund des hohen Vakuums zusätzlich ein sehr großes Volumen. Darüber hinaus haben das Holz und das Trocknungsmedium etwa dasselbe Gewicht pro Volumeneinheit, wodurch kein oder lediglich ein geringer Druck zwischen den verschiedenen Holzstücken vorliegt, denen indessen eine gewisse Bewegung in dem Medium vermittelt wird.

Zu Beginn der Trocknungsperiode ist das feuchte Holz in der Regel schwerer als die Mischung von Trocknungsmedium'und Dampfblasen. Mit der Zeit trocknet das Holz und wird leichter, jedoch wird die Menge der Dampfblasen in dem Troclmungsmedium geringer mit der Konsequenz, daß die Mischung von Medium und Blasen immer schwerer wird. Die ziemlich gleichen Gewichte der Volumeneinheiten von Holz und der Medium-Blasen-Mischung nähern sich so einander. Sie werden für einen" beträchtlichen Teil der Trocknungsperiode identisch.

Eine eventuelle Anordnung mit Kreuzstücken ist in der Regel interessanter für die abschließende Verdampfung des Trocknungsmediums als für die eigentliche Trocknung des Holzes. Wie jedoch vorstehend ausgeführt wurde, bestehen für die abschließende Verdampfung des Trocknungsmediums eine Anzahl von günstigen Faktoren. Darüber hinaus ist es möglich, verschiedene Handlungen vorzunehmen, um immer bessere Ergebnisse zu erreichen.

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Es besteht jedoch kein Hindernis ^ Kreuzstücke zu verwenden. Falls sie verwendet werden, können sie dünn ausgeführt sein und sparsam verwendet werden; sie erfordern keinen großen Raum.

Es ist sehr schxiierig, exakte Angaben darüber zu machen, welche Menge des Mediums während der Trocknungsperiode abdestilliert. Die Menge hängt zu einem großen Ausmaß von dem Siedepunkt des Mediums, dem angelegten Vakuum und der Trocknungszeit ab. Bei rationellem Arbeiten verdampft etwa die gleiche oder eine gering größere Menge an Medium wie an Wasser. Wird jedoch ein Medium mit einem geringen Siedepunkt verwendet oder ein zu großes Vakuum angelegt, so steigt die Menge an verdampftem Medium sehr rasch an. Die Menge kann verzehnfacht werden. Selbst wenn das Medium durch Abscheidung leicht wiedergewonnen werden kann, so sollte die Menge des abdestillierten Mediums aus den vorstehend angegebenen Gründen niedrig gehalten werden.

Die Menge des in dem Holz zurückbleibenden Trocknungsmediums hängt ebenfalls von dem Siedepunkt des Mediums und den getroffenen Maßnahmen ab. Die zurückbleibende Menge hängt natürlich mehr mit der Oberfläche des Holzes als mit dem Volumen des Holzes zusammen. Da die Wärmemenge hauptsächlich mit dem Volumen des Holzes zusammenhängt, ist es leichter, die Reste des Trocknungsmediums aus Holz mit großen Dimensionen zu entfernen. Die zurückbleibende Menge an Trocknungsmedium liegt in der Regel unter 5 kg pro cbm, wenn Trocknungsmedien verwendet werden, die bei 200⁰C sieden,und eine Trocknungstemperatur von etwa 8o°C verwendet wird. Es ist sehr schwierig, die Mengen genau abzuschätzen. Es hat den Anschein, als ob die Verluste an Trocknungsmedium 2 kg pro cbm Holz nicht überschreiten müßten. Die Kosten hierfür sind sehr gering.

Die Trocknung von Holz mit 25 mm Dicke kann unter Anwendung eines rationellen Verfahrens - ein Trocknungsmedium, das bei etwa 200⁰C bis 220⁰C siedet und eine Trocknungstemperatur von 80°C - in vier bis sechs Stunden durchgeführt werden. Wird die Dicke des Holzes verdoppelt - 50 mm -,so steigt die Trocknungszeit auf 6 bis 8 Stunden an. Dies bedeutet, daß die Trocknung 25-bis 50-mal schneller erfolgt als in üblichen Vorrichtungen mit Luft als Trocknungs-

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medium. Die Dauer der Verdampfung des Trocknungsmediums kann als eine bis ein paar Stunden angegeben werden, jedoch ist es, wie vorstehend ausgeführt wurde, ein Vorteil, falls sie verlängert werden kann. Vorteilhaft wird die eigentliche Trocknung unter Tags ausgeführt, und das Holz wird anschließend über Nacht bis zum nächsten Tag in dem Zylinder gelassen, um das dampfförmige Trocknungsmedium abzugeben und abzukühlen.

Gemäß der Erfindung \vird ein Trocknungsmedium in Form einer Flüssigkeit bei der Trocknungstemperatur verwendet. Dies bringt wirkliche Vorteile mit sich. Wird das Holz von einem flüssigen Medium während der Trocknung umgeben, so sind die Gefahren verschiedener Oberflächenbeschädigungen sehr gering. Wahrscheinlich rührt dies daher, daß das Medium zu einem Teil das V/asser in der Oberfläche des Holzes während der Trocknungsperiode ersetzt und auf diese Weise die Bildung von erhärteten Stellen und verschiedenen Beschädigungen vermieden wird. Das Trocknungsmedium kann auch einen gewissen vergleichsweise "verzögernden" Effekt auf das Entweichen des Wasserdampfes aus der äußersten Oberfläche bewirken, so daß das Holz trotz einer raschen V/asserdarnpf verflüchtigung gleichmäßig getrocknet wird. Mit anderen Worten ist der Unterschied der Feuchtigkeitsgehalte zwischen den inneren und äußeren Teilen des Holzes nicht so groß wie bei der Lufttrocknung. Ein anderer Vorteil liegt darin, daß das Trocknungsmedium eine ausreichende Wärmekapazität besitzt. Das Gewicht pro Volumeneinheit ist bei einem flüssigen Medium etwa tausendmal größer als das eines Gases bei den hier in Frage kommenden Temperaturen. Die Wärmekapazität ist zu einem hohen Ausmaß mit der Masse des Mediums verbunden. Mit dieser großen Wärmekapazität ist es möglich, leicht auch im Vakuum zu arbeiten, was beim Arbeiten mit Luft unmöglich ist.

Die rascheste Art, Holz zu trocknen, ist zweifelsohne das Anheben der Temperatur, so daß das Wasser absiedet. Andererseits kann trotz des Schutzeffekts des Mediums die niedrigstmögliche Temperatur angewendet werden, um eine ungleichmäßige Trocknung mit sich daraus ergebenden Schädigungen zu vermeiden. Diese beiden

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Gesichtspunkte werden bei Durchführung der Trocknung mit einem flüssigen Medium im Vakuum in Betracht gezogen. Eine derartige Trocknung kann gemäß der Erfindung mit einer guten Wirkung durchgeführt werden, ohne daß sich dabei Nachteile durch die Durchführung spezieller Stufen ergeben würden. In diesem Zusammenhang ist festzustellen, daß das Trocknungsmedium nicht in das Holz eindringt, sondern lediglich die Oberfläche berührt. Nach Beendigung der eigentlichen Trocknung wird das Medium von der Holzoberfläche entfernt.

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Claims

Patentansprüche

ΓΐA Verfahren zur Trocknung von Holz und anderen Faserprodukten, dadurch gekennzeichnet, daß das Produkt in einem geschlossenen Behälter unter vermindertem Druck in einem Trocknungsmedium erhitzt wird, das mit Wasser nicht mischbar ist und bei etwa 20O⁰C siedet, und daß das Medium nach dem Trocknen aus dem geschlossenen Behälter entnommen wird, wobei der verminderte Druck beibehalten wird.

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2.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Trocknungsmedium verwendet, das zwiscnen 150 und 250 C, vorzugsweise zwischen I8o und 250°C, siedet.
3.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Trocknungsmedium verwendet, das zwischen 200 und 250⁰C, vorzugsweise zwischen 200 und 220⁰C, siedet.
4.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man ein Medium verwendet, das aus einem Erdölprodukt besteht.
5.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Medium gänzlich oder teilweise, gegebenenfalls zu einem geringeren Teil, aus chlorierten, flammwidrigen Lösungsmitteln besteht.
6.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

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zwischen 6o und 8o°C, liegt.

die Trocknungstemperatur zwischen 50 und 90 C, vorzugsweise
7.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, die Trocknungstemperatur etwa 8o°C beträgt.
8.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trocknungsverfahren unter einem so eingestellten Vakuum

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durchgeführt wird, daß das Wasser aus dem Produkt siedend gehalten wird, während die Verdampfung des Mediums so gering wie möglich ist.
9.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuum zu Beginn der Trocknungsperiode begrenzt wird, um die Menge des Mediums, die abdestilliert, zu vermindern.
10.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man das Produkt unter Vakuum in dem geschlossenen Behälter beläßt, um das Trocknungsmedium, das in der Oberfläche des Produktes vorhanden ist, zu verdampfen.
11.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vakuum nach Entfernung des Mediums aus dem Behälter erhöht wird.
12.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur am Ende der Trocknungsperiode erhöht wird.
15.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ' Heißluft, Dampf oder Wasser nach der eigentlichen Trocknung eingebracht wird, um die Entfernung des Trocknungsmediums, das in der Oberfläche des Produktes zurückgeblieben ist, zu erleichtern.
14.) Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Wachs, Bleichmittel, Harze, Leinsamenöl, feuerwidrige Chemikalien oder Farbpigmente usw. dem Trocknungsmedium zugesetzt werden.

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