DE2714010A1

DE2714010A1 - Einrichtung zur mechanischen vorbehandlung von bauholz fuer die anwendung von traenkverfahren

Info

Publication number: DE2714010A1
Application number: DE19772714010
Authority: DE
Inventors: Thorwald Dipl Ing Kipp
Original assignee: Eisenwerk Weserhuette AG
Current assignee: Kipp Thorwald Dipl-Ing 4970 Bad Oeynhausen D
Priority date: 1977-03-30
Filing date: 1977-03-30
Publication date: 1978-10-12
Also published as: DE2936415A1; DE2714010C2

Description

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Einrichtung zur mechanischen Vorbehandlung von Bauholz für die Anwendung von Tränkverfahren

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur mechanischen Vorbehandlung von Bauholz u.dgl. für die Anwendung von Tränkverfahren.

Es ist eine große Anzahl von sog. Perforationsverfahren bekannt, welche das Ziel verfolgen, durch Bohrungen, Schlitze oder Einstiche in der Holzoberfläche die Effizienz der Holzschutzimprägnierung zu erhöhen. Bekannt ist auch die unmittelbare Verbindung des Einstechens mit dem Tränken, z.B. durch Verwendung von Hohlnadeln, über welche das Tränkmittel in das Holz gespritzt werden soll (Impfstichverfahren), und insbesondere durch hydraulische Perforationsverfahren (Druckstrahl-Incising), wobei das Tränkmittel selbst in Form eines scharfgebündelten Hochgeschwindigkeits-Strahles Löcher in die Holzoberfläche bohrt.

Die bekannten Perforationsverfahren haben sich bei der mechanischen Vorbehandlung schwer tränkbarer Holzarten aus verschiedenen Gründen praktisch nicht bewährt bzw. keine befriedigenden Ergebnisse erbracht. Die wesentliche Ursache ist die geringe Ausbreitung der Tränkmittel quer zur Faserrichtung, aus der die Forderung nach tiefen und im Querschnitt eng angeordneten Bohrungen o.dgl. resultiert. Damit ist aber die Forderung nach möglichst geringer Schwächung des Holzquerschnittes schwer vereinbar, so daß bei den bekannten Verfahren mehr oder weniger ungünstige Kompromisse hinsichtlich der Festigkeitsminderung und/oder einer wirksamen Tränkvorbereitung geschlossen wurden. Hinzu kommen Standfestigkeitsprobleme mit den Werkzeugen bzw. die Gefahr des Spaltens, insbesondere beim Druckstrahl-Incising.

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Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur mechanischen Vorbehandlung von Bauholz zu entwickeln, welche die Einbringung beliebig tiefer und im engen Abstand angeordneter Löcher mit sehr kleinem Durchmesser in die Holzoberfläche bei hoher Standfestigkeit der Werkzeuge und vernachlässigbarer Festigkeitsminderung des Holzquerschnittes ermöglicht.

Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß als Einstichwerkzeuge dünne, elastische, mit hoher Drehzahl um die eigene Symmetrieachse rotierende Nadeln mit vollem, rundem Querschnitt, glatter Oberfläche und konischer Spitze verwendet werden.

Diese Lösung beruht auf der sinnvollen Kombination mehrerer, an sich bekannter Effekte. So ist bekannt, daß bei Verwendung dUnner, glatter Nadeln die Faserstruktur des Holzes beim Einstechen nur wenig deformiert, d.h. zur Seite geschoben und kaum beschädigt wird, so daß auch viele quer zur Faserrichtung eng angeordnete und tiefe Einstiche keine nennenswerte Festigkeitsminderung des Holzquerschnittes bewirken. Weiterhin ist bekannt, daß der im wesentlichen durch die Wandreibung bedingte hohe Einstechdruck schon bei geringer Eindringtiefe zum Ausknicken der dUnnen Nadeln fuhrt. Hierzu sind Lösungsvorschläge für die Verwendung von Hohlnadeln bekannt, den Einstechdruck durch Rotation oder Vibration zu vermindern. Während jedoch einerseits die Absicht, das Tränkmittel durch die Hohlnadel hindurch ins Holz zu pressen, wegen der großen Drosselwirkung enger und lange Bohrungen sowie wegen der Verstopfung mit Holzspänen beim Bohren nicht befriedigend verwirklicht werden konnte, ist andererseits sowohl die Knick- als auch die Biegewechselfestigkeit von dünnwandigen Hohlnadeln erheblich geringer als die von

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Nadeln mit Vollquerschnitt und gleichem Durchmesser. Daher können nur Hohlnadeln mit relativ großem Durchmesser und entsprechender Wandstärke verwendet werden und das fuhrt wiederum zu einer erheblichen Schwächung des Holzquerschnittes, da die Hohlnadel die Holzfasern nicht zur Seite schiebt, sondern durchschneidet.

Es ist aber sinnvoll, die Vorteile der spitzen Nadel, welche beim Einstechen im Holz die Fasern beiseiteschiebt, und die eines Bohrers, welcher "schraubend" in das Holz eindringt, miteinander zu verbinden, während die jeweiligen Nachteile durch geeignete Maßnahmen vermieden werden.

Die erfindungsgemäße Lösung vermeidet die aufgezeigten Nachteile im wesentlichen durch Verwendung von Nadeln mit rundem Vollquerschnitt und konischer Spitze, um einerseits eine für den zweckentsprechend kleinen Durchmesser (0,5 bis 1,5 mm) optimale Festigkeit der Nadeln zu erhalten, andererseits die Festigkeit und die Oberflächenstruktur des Holzes selbst bei dichtem Einstichmuster nur unwesentlich zu beeinträchtigen. Aufgrund des kleinen Durchmessers und einer glatten Oberfläche der Nadel werden der Einstechdruck und das Drehmoment beim Bohren sehr klein. Dieser günstige Effekt wird durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene hohe Drehzahl noch entscheidend verbessert. Versuche haben ergeben, daß ein bestimmtes Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit zur Einstichgeschwindigkeit ein Optimum ergeben, welches etwa bei rr = 3 ... 4 liegt. Der Einstechdruck ist naturgemäß sehr stark von der Härte des Holzes abhängig, so daß die Nadeln vor Überlastung geschützt werden müssen. Das geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß die in einer gemeinsamen Vorrichtung angeordneten Nadeln mit gleicher Geschwindigkeit gegen das Holz bewegt werden, während einzelne

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Nadeln bei Überschreitung einer über vorgespannte, federnde Widerlager oder Dämpfungszylinder einstellbare Höchstlast zurückbleiben, wenn sie auf entsprechend härtere Holzbereiche treffen.

Eine weitere Überlastungsgefahr ist durch "Schrägbohren" gegeben, d.h. Verlaufen der Nadelspitzen aus der Bohrachse. Das kann einmal durch nicht fluchtende Einspannung bzw. asymmetrische und verbogene Nadeln, zum anderen durch die Inhomogenität des Holzwerkstoffes bedingt sein und tritt besonders dann auf, wenn der Einstich etwa tangential zu den Jahresringen erfolgt. Naturgemäß lassen sich nur die ersteren Ursachen verhindern. Dafür wird erfindungsgemäß insbesondere eine Schablone mit Zentrierbohrungen vorgesehen, in welchen die Nadelspitzen oberhalb der Holzoberfläche ständig geführt werden. Da die Inhomogenität des Holzes unvermeidlich bei vielen Einstichen zum Verbiegen der Nadeln führt, werden erfindungsgemäß vier Maßnahmen vorgesehen, um ein Abbrechen der rotierenden Nadeln aufgrund der Biegewechselbeanspruchung zu verhindern.

Zunächst wird ein zäher, elastischer Nadelwerkstoff mit hoher Biegewechselfestigkeit gewählt. Außerdem wird durch den runden Vollquerschnitt und eine glatte Oberfläche (z.B. poliert) die Kerbempfindlichkeit weiter vermindert. Zwecks Optimierung der Biegelinie wird eine Bohrschablone aus abriebfestem, elastischem Kunststoff oder alternativ elastische Zentriereinsätze vorgesehen. Im gleichen Sinne wirkt die elastische Einspannung der Nadeln z.B. über Metallfedern, Gummi- oder Kunststoffhülsen, welche gleichzeitig die Kantenpressung an der Einspannstelle verhindern. Alternativ wird auch eine gelenkige Einspannung vorgesehen.

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Eine günstige Form der Biegelinie wird auch durch ein bestimmtes Verhältnis der Nadellänge L (des nicht eingespannten Teiles) zur

Einstichtiefe T erreicht, welche durch Versuche mit L/T = 2

ermittelt wurde.

Der Antrieb der Nadeln erfolgt in an sich bekannter Weise kollektiv Über Zahn- bzw. Reibradgetriebe, Ketten-, Zahnriemen- oder andere Riementriebe. Alternativ können die Nadeln auch in je einen in der Längsachse verschieblichen Rotor eingespannt sein und einzeln elektrisch angetrieben werden.

Um die Bearbeitung bewegter Holzbauteile zu ermöglichen,kann die erfindungsgemäße Incising-Einrichtung insbesondere auch als verfahrbare oder verschiebliche Einheit gebaut werden, welche im Bearbeitungstakt hin- und zurUckbewegt wird.

Die erfindungsgemäße Incising-Einrichtung eignet sich zum Einstechen von Löchern in jede Art von Holzprofilen wie Rundhölzer, Schnitthölzer, Schwellen u.dgl. und zwar nicht nur senkrecht, sondern auch schräg zur Oberfläche.

Von besonderem Vorteil ist dies bei Sonderprofilen, z.B. Schnittholz mit Nuten, Holzteile mit schrägen Anschnitten u.dgl.

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Claims

Patentansprüche

1. Einrichtung zur mechanischen Vorbehandlung von Bauholz u.dgl. fUr die Anwendung von Tränkverfahren, dadurch gekennzeichnet, daß als Einstichwerkzeuge dUnne, elastische, mit hoher Drehzahl um die eigene Symmetrieachse rotierende Nadeln mit vollem, rundem Querschnitt, glatter Oberfläche und konischer Spitze verwendet werden.

2. Einrichtung zur mechanischen Vorbehandlung von Bauholz u.dgl. nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spitzen der als Einstichwerkzeuge verwendeten Nadeln in einer elastischen Schablone mit Zentrierbohrungen oder in einer starren Schablone mit elastischen Zentriereinsätzen kurz oberhalb der Holzoberfläche geführt werden.

3. Einrichtung zur mechanischen Vorbehandlung von Bauholz u.dgl. nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die als Einstichwerkzeuge verwendeten Nadeln einzeln elastisch oder gelenkig eingespannt werden und durch federnde Lagerung des Einspannmittels in der Vorrichtung bei Überlastung in Richtung der Bohrachse verschiebbar sind.

4. Einrichtung zur mechanischen Vorbehandlung von Bauholz u.dgl. nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit(U)der Nadeln zur Einstechgeschwindigkeit (V) bei w = 3 ...4 liegt.

5. Einrichtung zur mechanischen Vorbehandlung von Bauholz u.dgl. nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Nadellänge (L) des nicht eingespannten Teiles) zur Einstichtiefe (T) bei = = 2 .. 3 liegt.

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6. Einrichtung zur mechanischen Vorbehandlung von Bauholz u.dgl. nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die als Einstichwerkzeuge verwendeten Nadeln einen Durch- t messer von 0,5 bis 1,5 mm haben.

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