DE2716157B1 - Verfahren zum Herstellen von trockenem formbestaendigen Holz - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von trockenem formbeständigen Holz gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Es ist bereits bekannt, Holz mittels Heißluft zu trocknen. Dabei wird das Holz so gestapelt, daß Kanäle für den Durchstrom der Trocknungsluft freibleiben. Der Holzstapel wird in einer Kammer angeordnet, in der die für das Trocknen erhitzte Luft zugeführt wird, durch die Kanäle im Stapel strömt, dabei das Holz erwärmt und aus dem Holz entweichende Feuchte zu einer Entfeuchtungseinrichtung abtransportiert, der eine Einrichtung zum Aufheizen der Luft nachgeschaltet ist (US-PS 39 40 860).

Bei diesem Verfahren werden zunächst die äußeren Holzschichten getrocknet. Anschließend muß dann der weiter im Inneren des Holzes gebildete Dampf durch die bereits getrockneten äußeren Bereiche hindurchgehen, was zu einer Rißbildung, zum Splittern und zu einer Formveränderung des Holzes führt. Zur Herstellung von formbeständigem Holz ist es bekannt, das Holz, das einen Feuchtegehalt von 15 bis 30% hat, in einem Autoklaven bei einem Überdruck von bis zu 6,5 bar 15 Stunden lang einer Temperatur von 160⁰C auszusetzen (DT-AS 22 63 758). Die erforderte eine sehr lange Behandlungszeit des Holzes unter

Zuhilfenahme einer aufwendigen Vorrichtung.

Bei einem anderen bekannten Verfahren zum gleichzeitigen Stabilisieren und Trocknen von Holz in einer Warmpresse wird das Holz, das einen Wassergehalt von 15 bis 30% hat, in einem Zeitraum von 15 Minuten bis 5 Stunden senkrecht zur Faserrichtung einem Preßdruck von 2 bis 100 bar bei einer Temperatur von 110 bis 200⁰C ausgesetzt. Dabei soll das Holz soweit getrocknet werden, daß der Wassergehalt nach der Behandlung weniger als 12% beträgt (OE-PS 2 47 590).

Mit dieser Preßtrocknung wird die Bildung von Flecken

am Holz vermieden. Das Holz wird dabei nur senkrecht zur Preßrichtung, nicht jedoch in der Preßrichtung stabilisiert.

Zum Stand der Technik gehört schließlich noch ein

Verfahren zum Trocknen von Holzbrettern und Holzleisten, die in einem Stapel angeordnet werden, in welchem die Bretter durch flache thermostatgeregelte Heizelemente getrennt sind. Mittels der Heizelemente wird die Temperatur im Inneren der Bretter auf den gewünschten Wert gebracht. Dabei wird das Holz einem Unterdruck ausgesetzt, der kleiner ist als der Dampfdruck des Sattdampfs in dem erhitzten Holz (DT-OS 17 79 223). Dieses Verfahren erfordert ein genaues Einhalten nach Erfahrung gewonnener Be striebsparameter. Trotzdem läßt sich bei bestimmten Hölzern ein Splittern manchmal nicht ausschließen.

Alle bekannten Verfahren haben insgesamt den Nachteil, daß die in der beschriebenen Weise behandelten Hölzer ihre Eigenschaften dann, wenn sie extremen Bedingungen über längere Zeit ausgesetzt sind, nicht beibenalten.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, das Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 so auszubilden, daß sich mit ihm ein trockenes formbeständiges Holz herstellen läßt, dessen Eigenschaftsbild bei lang andauernden extremen Umweltbedingungen unverändert bleibt.

Die Lösungsmittel dieser Aufgabe sind im Kennzeichen des Patentanspruchs 1 zusammengefaßt.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, daß sich mit ihm die verschiedensten Hölzer unter Anwendung sehr hoher Temperaturen sehr schnell trocknen lassen. Diese hohen Temperaturen ergeben einen sehr hohen Dampfdruck im Holz, der an sich zu einer sofortigen Zerstörung der Holzstruktur führen würde, wenn diesem Druck nicht in der erfindungsgemäßen Weise entgegengewirkt würde. Erst dadurch ist es möglich, den Dampf aus dem Inneren des Holzes zu

ORIGINAL INSPECTED

entfernen, ohne daß Strukturschäden am Holz auftreten. Erfindungsgemäß lassen sich somit in äußerst günstiger Weise Hölzer in Großproduktion, insbesondere geformte Schafthölzer für Gewehre und dergleichen herstellen, die sich in ihrem Eigenschaftsbild auch dann, *> wenn sie extremsten Umweltbedingungen langzeitig ausgesetzt werden, nicht verändern und absolut form- und maßstabil bleiben.

Mit der Maßnahme nach Unteranspruch 2 wird dafür gesorgt, daß von dem Holz keine Wärme an es ι υ umgebende Luft in der Kammer abgeführt wird.

Da sich das Holz bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem elastischen Zustand befindet, kann es gemäß Unteranspruch 3 verformt werden.

Mit der Maßnahme nach Unteranspruch 4 können die Dichte des Holzes und somit seine Festigkeit, Oberflächenhärte und Elastizität verbessert werden.

Mit der Maßnahme nach Unteranspruch 5 kann eine ggfs. noch vorhandene Restfeuchte vollständig entfernt werden, wobei der mechanische Druck und die Kammertemperatur aufrechterhalten werden können. Das vollständig getrocknete Holz kann dann mit den im Unteranspruch 5 genannten, mit Wasser nicht verträglichen imprägnierenden Gemischen behandelt werden.

Mit den Maßnahmen der Unteransprüche 6 und 7 kann eine Vortrocknung des Holzes erreicht werden.

Mit der Maßnahme nach Unteranspruch 8 kann beispielsweise Salz aus dem Holz entfernt werden, das bei der späteren Verwendung des Holzes zusammen mit Stahl zu einem vorzeitigen Rosten des Stahls führen würde. Es lassen sich auch andere Stoffe, wie Säuren aus dem Holz entziehen. Der Spülvorgang kann mehrfach ausgeführt werden.

Aufgrund der Vorbehandlung mit den in den J5 Unteransprüchen 9 und 10 genannten Substanzen können dem Endprodukt spezielle Eigenschaften gegeben werden.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können trockene Hölzer bzw. Schichthölzer in der gewünschten Form hergestellt werden, wobei als Ausgangsmaterial entsprechendes Frischholz verwendet wird, das auch in Form von Brettern oder Schichten eingesetzt werden kann, die miteinander verleimt sind. Man erhält formstabile Hölzer, die gebeizt sind, deren Oberfläche behandelt ist, die durch Imprägnierung feuerfest und termitensicher gemacht sind und die in der gewünschten Form eine hohe Zugfestigkeit, eine hohe Dichte, eine hohe Oberflächenhärte und eine ausgezeichnete Elastizität aufweisen.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine erste Ausführungsform einer Kammer zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens im lotrechten Längsschnitt,

F i g. 2 eine Draufsicht auf einen Teil einer Platte der Vorrichtung von F i g. 1,

F i g. 3 eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung teilweise im lotrechten Längsschnitt,

Fig.4 eine Einzelheit einer Platte der Vorrichtung von F i g. 3 und

F i g. 5 eine dritte Ausführungsform einer Vorrichtung schematisch in einer Seitenansicht.

Die in F i g. 1 gezeigte Kammer 20 ist mit einer Isolierung 23 zur Reduzierung der Wärmeverluste im Kammerinneren versehen. Die Kammer ist fahrbar und hat eine Tür 21 zum Einbringen und Entfernen des Holzes W. Durch die Oberseite der Kammer 20 erstreckt sich ein Büchse 28, in der abdichtend eine Kolbenstange 27 eines Hydraulikzylinders /> geführt ist. An dem kammerseitigen Ende der Kolbenstange 27 ist eine Platte 26 befestigt, die sich im wesentlichen über den ganzen Kammerquerschnitt erstreckt und vertikal durch Bewegung der Kolbenstange 27 verschiebbar ist. Auf dem Boden 31 der Kammer 20 liegt eine Platte 30 mit pyramidenstumpfformigen Vorsprüngen 32, deren Oberseiten 33 in einer Ebene liegen. Auf den Oberseiten 33 der Vorsprünge 32 liegt das Holzstück Wauf. Auf der Oberseite des Holzstückes W liegen die pyramidenstumpfformigen Vorsprünge 32 einer weiteren Platte 30 auf, an der die Platte 26 anliegt.

Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist, haben die Platten 30 Heizleiter 35 zum Erhitzen der Platten mittels elektrischer Energie, Hochfrequenzenergie oder mittels eines Fluids.

In den Kammerwänden sind Sichtöffnungen 22 und Rohranschlüsse 36 vorgesehen, mit denen eine Verbindung mit einer Vakuumquelle, mit einer Zuführung für Heißluft oder Dampf oder mit einer Zuführung für Chemikalien hergestellt werden kann.

Durch den Hydraulikzylinder P kann über die Kolbenstange 27 und die Platte 26 auf das zwischen den Vorsprüngen 32 liegende Holzstück W ein mechanischer Druck ausgeübt werden, wobei dem Holzstück W durch den Kontakt mit den Vorsprüngen 32 Wärme zugeführt wird, die in den Platten 30 mittels der Heizleiter 35 erzeugt wird.

Die in F i g. 3 gezeigte Ausführungsform entspricht dem wesentlichen Aufbau der Vorrichtung von Fig. 1, wobei anstelle eines einzigen Holzstücks mehrere Holzbalken W in Schichten angeordnet sind. Zwischen den Schichten sind Platten 30 angeordnet, die mittels Heizleitern 35 erwärmt werden und die Wärme durch Kontakt an das aufliegende Holz abgeben. Eine im Holz befindliche Sonde 76 ist mit einem außerhalb der Kammer vorgesehenen Meßgerät 75 verbunden, das die Temperatur des Holzes anzeigt. Mit einem Meßgerät 74, das mit dem Kammerinneren verbunden ist, wird der Kammerdruck angezeigt. Über ein Ventil 73 wird heiße Luft oder Dampf ins Kammerinnere eingeführt. Eine Pumpe 69 ist über ein Ventil 71 und einen Rohranschluß 36 mit dem Kammerinneren verbunden, um dort einen Unterdruck zu erzeugen.

Wie aus F i g. 4 zu ersehen ist, haben die Platten 30 auf beiden Seiten jeweils zueinander parallele Längskanäle 64a und diese kreuzende zueinander parallele Querkanäle 646, wobei an den Kreuzungsstellen die Platte durchsetzende Bohrungen 67 vorgesehen sein können.

Bei der in F i g. 5 gezeigten Ausführungsform sind in der Kammer 20 am Boden 31 eine Vielzahl von Hydraulikzylindern 97 mit Kolbenstangen 97a und auf der Kammeroberseite eine Vielzahl von Hydraulikzylindern 98 mit Kolbenstangen 98a vorgesehen. Die Kolbenstangen 97a greifen über Gelenke an einer unteren elastischen Platte 30, die Kolbenstangen 98a über Gelenke an einer oberen elastischen Platte 26 an, wobei die Platte 26 und die Platte 30 von einer Vielzahl von Bohrungen 67 durchsetzt sind und in der vorher beschriebenen Weise erwärmt werden können, was nicht gezeigt ist. Zwischen den Platten 26 und 30 ist ein Holzschichtkörper W angeordnet, der aufgrund der unterschiedlichen Betätigungen der Kolbenstangen die in F i g. 5 gezeigte Form erhält und aus dem nach der Formgebung beliebige Blöcke ausgeschnitten werden können, was durch die gestrichelten Linien 103 und 104 angedeutet ist.

Zusätzlich zu den Platten 26 und 30 können auch den übrigen Seiten von Holzstücken zugeordnete mit einem mechanischen Druck beaufschlagbare Platten vorgesehen werden, so daß auf das Hoiz von allen Seiten ein mechanischer Druck aufgebracht wird.

Wenn das feuchte Holz W in die Kammer 20 eingebracht worden ist und die Kammer luftdicht verschlossen ist, können die Platten 30 über die Heizleiter erhitzt werden, so daß sie an das mit ihnen in Kontakt stehende Holz Wärme ableiten. Zunächst kann eine Vorerhitzung des Holzes stattfinden, wobei die Temperatur des Holzes 60⁰C nicht überschreiten darf, wenn über die obere Platte 26 bzw. die untere Platte 30 ein mechanischer Druck nicht aufgebracht wird. Die Temperatur kann 80° C betragen, wenn ein mechani scher Druck zwischen 1 und 5 bar ausgeübt wird. Mittels der Pumpe 69 kann über das Ventil 71 bei geschlossenem Ventil 73 in der Kammer ein Vakuum zwischen 1 und 400 Torr während eines Zeitraums von 3 bis 120 Minuten angelegt werden, wodurch überschüssige Feuchte aus dem Holz entfernt wird. Anschließend wird auf das Holz W mittels des Hydraulikzylinders P ein mechanischer Druck ausgeübt, der zwischen 1 und ISO bar liegen kann. Bei Holz mit einer Stärke von 15 mm genügt ein Druck von 5 bar, bei Stärken von 2 bis 8 mm genügen 15 bar. Für starkes Bauholz werden Drücke zwischen 120 und 150 bar angelegt.

Das Holz wird auf eine Temperatur zwischen 70 und 200⁰C mittels der Platten 30 aufgeheizt, wobei über das Ventil 73 ins Kammerinnere Heißluft oder Dampf mit einer solchen Temperatur eingebracht werden kann, daß alle Flächen des Holzes der gleichen Temperatur ausgesetzt sind. Entweder gleichzeitig mit diesem Erhitzen oder kurz danach, jedoch ehe sich im Holz Dampf bildet, wird der Druck in der Kammer auf 2 bis 45 bar gesteigert, also auf einen Druck, der höher ist als der Dampfdruck im Holz. Dadurch wird verhindert, daß Dampf aus dem Holz entweicht. Gleichzeitig wird erreicht, daß der Druck des im Holz befindlichen Dampfes sich über dem Holz ausgleicht. Dabei werden auch die Außenflächen des Holzes feucht gehalten, so daß zwischen den Holzfasern hindurch Dampf von innen nach außen aus dem Holz entweichen kann.

Mit der Sonde 76 wird die Temperatur im Inneren des Holzes Wgemessen und am Thermometer 75 angezeigt.

Durch Ablassen von Luft aus der Kammer 20, wird der Kammerinnendruck auf Atmosphärendruck reduziert, wobei das Reduzieren entsprechend langsam vor sich geht. Mit der aus der Kammer abgeführten Luft wird gleichzeitig Dampf abgeführt. Anschließend kann zur weiteren Entfernung an die Kammer noch ein Vakuum mit einem Unterdruck von 1 bis 400 Torr angelegt werden.

Nach dem Abschluß dieser Behandlung stellt man in der Kammer Atmosphärendruck her und läßt die Kammer abkühlen. Dabei wird der mechanische Druck auf das Holz aufrechterhalten. Nach dem Abkühlen wird der mechanische Druck aufgehoben und das Holz aus der Kammer entfernt.

Es zeigt sich, daß man durch diese Behandlung aus grünem Holz mit einem Feuchtgehalt von über 80% formstabiles Holz mit einer Feuchte von weniger als 8% bei einer Behandlungszeit von 20 bis 40 Minuten und bei einer längeren Behandlungszeit mit einer noch geringeren Feuchte erhält.

Wenn vor oder nach dem Einbringen des Holzes Win die Kammer 20 ein Färbemittel auf Alkohol-, öl- oder Wasserbasis zugegeben wird, dringt das Färbemittel in das feuchte unbehandelte Holz ein und ist nach der Behandlung gleichmäßig im ganzen Holz verteilt. Das Färben, Beizen oder chemische Behandeln kann auch nach einer teilweisen Trocknung des Holzes erfolgen, wobei die Kammer mit dem Mittel geflutet wird oder das Mittel in die Kammer injiziert wird und der Druck in der Kammer auf 2 bis 45 bar erhöht wird. Anschließend wird der Überschuß des Mittels aus der Kammer entfernt und ein Vakuum angelegt, um das Holz abschließend zu trocknen.

Zum Entfernen von Säuren oder Salzen aus Hölzern wird an die Kammer 20, in der sich die Hölzer W befinden, ein Vakuum zwischen 1 und 400 Torr angelegt Anschließend wird in die Kammer Flüssigkeit zum Neutralisieren der Säuren oder Salze eingebracht und der Kammerdruck auf 2 bis 45 bar erhöht Nach der Druckreduzierung auf Atmosphärendruck wird die Flüssigkeit aus der Kammer entfernt. Diese Schritte können beliebig oft wiederholt werden.

Um die gewünschte formstabile Verformung von Holz zu ermöglichen, muß die Feuchte des Holzes auf 30 bis 35% reduziert sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Herstellen von trockenem formbeständigem Holz, bei welchem das in eine geschlossene Kammer bei Atmosphärendruck eingebrachte feuchte Holz im wesentlichen durch Kontakt mit Heizelementen zur Verdampfung des Wasser erhitzt wird und aus dem Holz austretender Wasserdampf mit in der Kammer befindlicher Luft bei einer Kammerdruckreduzierung abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Dampfbildung im feuchten Holz der Kammerdruck auf 2 bis 45 bar erhöht und anschließend während eines Zeitraumes von 10 bis 180 Minuten durch Ablassen von Luft aus der Kammer auf Atmosphärendruck reduziert wird und daß spätestens zu Beginn dieser Reduzierung des Kammerdruckes auf das Holz ein konstanter mechanischer Druck von 1 bis 150 bar wenigstens bis zum Abschluß des Schnimpfens des Holzes ausgeübt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als zusätzliches Heizmittel die Luft in der Kammer auf 70 bis 200° C erhitzt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Holz durch den mechanischen Druck verformt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Anspräche, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Reduzierung des Kammerdrucks der mechanische Druck auf das Holz erhöht wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Holz nachfolgend einem Vakuum ausgesetzt und anschließend daran mit einem Gemisch aus Polymethylen, Polyphenyl und Polyisocyanat behandelt wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Holz entweder bis 60⁰C ohne mechanische Druckbelastung oder bis 80⁰C bei einer mechanischen Druckbelastung von 1 bis 5 bar vorerhitzt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Erhitzen das Holz einem Vakuum ausgesetzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß unter dem Vakuum das Holz mit einer Spulflüssigkeit zum Entfernen schädlicher Stoffe aus dem Holz kontaktiert wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Holz vor der Behandlung bzw. vor dem Erhitzen einer Beize, einem Farbe- oder Imprägniermittel, die Mittel auf Alkohol-, öl- oder Wasserbasis sein können, ausgesetzt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Holz mit Polyurethan, Phenolharz, Polyester, Polyäthylen, Epoxyharz, Kupferchromarsenat oder Ammoniumchlorid behandelt wird.