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Verfahren zum Imprägnieren von Holz
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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Imprägnieren von Holz, bestehend
aus einem mechanischen Verarbeiten von Holz beliebiger Feuchtigkeit für das Imprägnieren,
dem Trocknen des Holzes in einem Schutzmedium, und als Schlußphase, dem Holzimprägnieren
durch ein Schutzmittel.
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Derzeit bekannte Imprägnierverfahren fordern üblicherweise, daß das
Holz vor dem Imprägnieren eine Feuchtigkeit nahe dem Sättigungspunkt der Fasern
besitzt. Für das Holzimprägnieren werden dann übliche Verfahren gemäß Rüping, Lowry,
Brosse von Groenen, Bethel oder dergleichen angewendet. Gemäß diesen Verfahren werden
üblicherweise ein oder mehrere aufeinander folgende Zyklen mit Luftdruck und Öldruck
angewendet, wobei der Luftdruck einen Einsparungszyklus darstellt und nach Aufhören
des Öldruckes das überschüssige Öl aus dem Holz verdränat wird. Das Erzeugen des
imprägnierten Holzes wird nicht kontinuierlich ausgeführt, sondern ist eine Saisonarbeit.
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Ein weiterer Nachteil der bekannten Verfahren ist der Umstand, daß
das Holz während des Vorganges des natürlichen Trocknens einem teilweisen Entwerten
unterliegt als Folge
der Wirkungen von Holzschädlingen, bzw. aufgrund
physiologischer Degradationsvorgänge, z.B. an Buchenschwellen.
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Eine andere Gruppe bekannter Imprägnierverfahren, die für das Imprägnieren
Holz hoher Feuchtigkeit verwenden und wobei das Holz in einem Medium getrocknet
und in einem anderen Medium imprägniert wird, bilden die Verfahren gemäß den folgenden
Patentschriften: DE-PS 898 803, 965 765 und US-PS 945 693. Ein Nachteil dieser Verfahren
ist die Langwierigkeit und komplizierte Manipulation. Die letzte Gruppe bekannter
Verfahren bilden tschechoslowakische Erfindungen gemäß den Patentschriften 94 367
und 101 587, wo ein einziges Imprägniermaterial angewendet wird, das gleichzeitig
einen Träger der Wärmeenergie bildet. Ein Nachteil dieser Imprägnierverfahren ist,
daß das Entweichen der Feuchtigkeit aus imprägnierten Schwellen manchmal unzulänglich
ist, z.B. beim Imprägnieren roher Buchenschwellen. Außerdem entweicht die in den
mittleren Holzteilen eingeschlossene Feuchtigkeit aus dem Holz nur sehr langsam.
Eine teilweise Verbesserung der Verfahren gemäß der zuletzt genannten Gruppe von
Patentschriften bringt das Verfahren gemäß der tschechoslowakischen Patentschrift
144 399, das die Möglichkeit eines schnelleren Beseitigens von Wasser aus der Tmprägniermischung
Öl/Wasser löst. In der Praxis wurde jedoch festgestellt, daß auch dieses Verfahren
aufgrund von Nachteilen, wie sie für früher beschriebene Verfahren genannt sind,
nicht befriedigt.
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Die erwähnten Nachteile werden durch das erfindungsgemäße Verfahren
zum Imprägnieren von Holz und ähnlichem Material behoben, wobei das Material, bevorzugt
Rohholz, vor dem Imprägnieren von Sägespänen, Spänen und ähnlichem Material mechanisch
gereinigt und dann mit 3 bis 30 Öffnungen einer Tiefe von 0,5 bis 25 cm und einem
Durchmesser von 1 bis 30 mm versehen wird, anschließend das Material auf eine
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bis 60 %ige auf Gewicht bezogene Feuchtigkeit bei fortwährendem Zirkulieren eines
Trocknungsmediums, vorteilhafterweise von Destillaten bei primärem Verarbeiten von
Rohöl und/oder rohem Steinkohlenteer, getrocknet wird, worauf es mit einem Imprägniermittel
derart imprägniert wird, daß in das Material Luft bei einem Druck von 0,1 bis 0,6
MPa über 10 bis 40 Minuten gepreßt wird, worauf in das Holz das Imprägniermittel
gepreßt wird, das bei einem Druck von 0,5 bis 1,3 MPa über eine Zeit von 60 bis
300 Minuten bei einer Temperatur von 100 bis 1500C zirkuliert und das überschüssige
Imprägniermaterial aus dem Holz durch Wirkung von Luft bei einem Druck von 1 bis
40 kPa zurückgewonnen wird Die Vorteile der Erfindung beruhen darin, daß Holz beliebiger
Feuchtigkeit sofort nach dessen Gewinnen verarbeitet werden kann, z.B. zu Schnittholz,
zu Halbfabrikaten, sowie zu anderen Erzeugnissen, die später mittels ölhaltiges
Imprägniermittel imprägniert werden sollen. Das Holz wird gleichzeitig von Sägespänen
gereinigt, die am Holz haften geblieben sind, und wird mit einer maximal möglichen
Zahl von Bohrungen bzw. Öffnungen versehen, die später ein schnelleres Entfernen
von Wasser aus dem Holz bzw. dessen besseres Imprägnieren ermöglichen. Die Vorteile
des vorgeschlagenen Imprägnierverfahrens beruhen vor allem darin, daß für das Imprägnieren
jedes Holz verwendet.werden kann, vorteilhafterweise Buchenholz und Fichtenholz.
Es ist möglich, das Holz auf die geforderte Feuchtigkeit zu trocknen, bevorzugt
auf Feuchtigkeitswerte nahe dem Sättigungspunkt der Fasern, wobei das während des
Trocknens aus dem Holz entfernte Wasser überwiegend in flüssiger Form ist. Während
des Trocknungsvorganges wird das Holz auf relativ hohe Temperaturwerte von 60 bis
900C erwärmt und zwar im ganzen Querschnitt, wodurch die Entwicklung von biologischen
Schädlichen bzw. physikalische Vorgänge vollkommen einge-
stellt
werden, und zwar auch in Zonen, wohin das Imprägniermittel nicht gelangen konnte.
Beim vorgeschlagenen Imprägniervorgang wird ein geforderter Ohmscher Widerstand
des imprägnierten Materials erzielt. Bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann das Holz in den meisten Fällen nach dem Imprägnieren sofort vom Betrieb verschickt
werden. Ein weiterer Vorteil liegt in dem vollkommenen Durchimprägnieren der Holzmasse,
wodurch eine höhere Lebensdauer erzielt wird. Das Imprägniermittel enthält nach
dem Imprägnieren maximal 1 % (nach dem Gewicht) Wasser und es ist so möglich, unmittelbar
nach dem technologischen Vorgang das Imprägnieren einer neuen Schicht zu beginnen.
Das Holzimprägnieren kann laufend während des ganzen Jahres ausgeführt werden.
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Im Imprägnierkessel wird das Holz während der ersten Etappe von seiner
Feuchtigkeit befreit, indem es bei niedrigeren Druckwerten des Imprägniermittels
erwärmt wird und nach Umpumpen dieses Mittels in einem Wärmevermittler der Wirkung
eines maximal niedrigen absoluten Luftdruckes ausgesetzt wird. Das Holz wird den
niedrigen Luftdruckwerten so lange ausgesetzt, bis dessen erwünschte Feuchtigkeit
erzielt wird und gleichzeitig aus dem Schutzmittel im Wärmevermittler Wasser verdampft
wird.
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Der größte Teil der Feuchtigkeit, der aus dem Holz entfernt wird,
liegt in flüssiger Form vor Dieser Trocknungszyklus wird mehrmals wiederholt. Während
des Erwärmungsvorganges muß das Imprägniermittel im Kessel zirkulieren und dessen
Temperatur muß stets steigen. In der zweiten Etappe wird das auf den geforderten
Feuchtigkeitsgrad - z.B. nahe dem Sättigungspunkt - getrocknete Holz mittels eines
ölhaltigen Imprägniermittels vollständig oder nach dem Sparverfahren bei Temperaturen
von 80 bis 1400C des Imprägniermittels und bei dessen Druckwerten von 0,5 bis 1,3
MPa imprägniert. Das Imprägniermittel
zirkuliert während des Imprägnierens
und wird gleichzeitig erwärmt.
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Beispiel 1 Aus Buchenholz mit einer absoluten Feuchtigkeit von 85
% werden sofort nach dem Gewinnen rohe Buchenschwellen gefertigt. Diese werden von
Sägespänen befreit und danach mit 8 oberen Bohrungen, welche für ein Befestigen
der Schwelle am Eisenbahnoberbau dienen,sowie mit 8 unteren Bohrungen versehen.
Die Schwellen werden in einen Imprägnierkessel gebracht und Imprägnieröl einer Temperatur
über 1100C eingelassen. Darauf wird das Öl einem Druck von 0,2 MPa ausgesetzt. Die
Schwellen werden bei gleichzeitiger Ölzirkulation während des kontinuierlichen und
intensiven Erwärmens auf die gewünschte Temperatur gebracht, z.B. werden 40.000
Liter Öl während einer Stunde um 15°C erwärmt.
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Die Erwärmung wird nach drei Stunden beendet und Öl wird dann in einen
Wärmevermittler umgepumpt. Danach wird im Kessel ein absoluter Luftdruckwert von
10 kPa eingestellt.
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Dieser Wert wird über 30 Minuten beibehalten, währenddessen im Wärmevermittler
Wasser aus dem Öl verdampft wird.
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Dieser Zyklus wird dann mehrmals wiederholt, wobei die Erwärmungszeit
wenig geändert und der Luftdruckintervall zwischen den Erwärmungsphasen wenig verlängert
wird. Während der zweiten Etappe setzt man die Schwellen einem Luftdruck von 0,3
MPa aus, der über zwanzig Minuten aufrechterhalten wird. Dann wird in den Kessel
Öl bei bldruckwerten, die höher als 0,3 MPa betragen, gedrückt. Nach Füllen des
Kessels mit Öl erhöht man den Druck auf 1,0 MPa. Das Öl zirkuliert intensiv, und
falls dies nötig ist, wird es auch intensiv erwärmt. Nach vier Stunden verringert
man den Öldruck und pumpt das Öl in den Wärmevermittler über,
wo
es von Wasser intensiv befreit wird. Die Buchenschwellen werden daraufhin einem
niedrigen Luftdruck eines absoluten Druckwertes von 10 kPa ausgesetzt.
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Nach 30 Minuten hebt man den niedrigen Luftdruck auf und öffnet den
Kessel. Sofort nach dem Entfernen der Schwellen aus dem Kessel kann ein weiteres
Imprägnieren beginnen, da das Öl im Wärmevermittler praktisch kein Wasser enthält.
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Beispiel 2 Aus Kieferrundholz eines absoluten Feuchtigkeitsgrades
von 100 % werden sofort nach dem Gewinnen rohe Fernmeldemasten erzeugt, die mechanisch
von Sägespänen befreit werden. Die Masten werden in einen Imprägnierkessel eingeschoben
und Imprägnieröl einer Temperatur von 140 OC eingelassen. Danach wirkt man auf das
Öl mit einem Druck von 0,1 MPa ein. Die Masten werden im Kessel unter gleichzeitiger
Zirkulation und intensiver Erwärmung des Öles behandelt. Das Erwärmen wird nach
5 Stunden beendet und das Öl wird in einen Wärmevermittler umgepumpt. Danach wird
im Kessel ein absoluter Luftdruckwert von 12 kPa erzeugt, wobei dieser Wert über
60 Minuten beibehalten wird, währenddessen Wasser aus dem Öl im Wärmevermittler
intensiv verdampft wird. Dieser Trocknungszyklus wird noch einmal wiederholt. Während
der zweiten Etappe setzt man die Kiefermasteneinem Luftüberdruck von 0,2 MPa über
20 Minuaten aus. Danach preßt man in den Kessel Öl unter Öldrücken, die höher als
0,2 MPa sind. Nach Füllen des Kessels mit Öl erhöht man. den Druck auf 0,8 MPa.
Das Öl zirkuliert intensiv und wird, falls nötig, auch intensiv erwärmt. Nach 3
Stunden wird der Öldruck nachgelassen. Öl wird in den Wärmevermittler umgepumpt,
wo es von Wasser befreit wird. Die Kiefermasten werden zuletzt einem niedrigen Luftdruck
eines absoluten Wertes von 12 kPa ausge-
setzt. Nach 30 Minuten
setzt man den Luftdruck herab und öffnet den Kessel.
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Beispiel 3 Aus Fichtenholz eines absoluten Feuchtigkeitsgrades von
100 % erzeugt man sofort nach dem Gewinnen rohe Fernmeldemasten. Diese befreit man
mechanisch von Sägespänen und versieht sie in der Zone Erde-Luft mit Zehnern mechanischer
Bohrungen einer Tiefe von 3 cm und einem Durchmesser von 4 mm. Die Fichtenmasten
werden in einen Imprägnierkessel eingeschoben, in welchen das Imprägniermittel Pentor
eingelassen wird. Danach wird auf das Imprägniermittel Pentor ein Druck von 0,2
MPa ausgeübt. Die Masten werden unter gleichzeitigem Zirkulieren von Pentor bei
dessen ständigem und intensiven Erwärmen behandelt.
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Die Erwärmung wird nach 4 Stunden beendet und das Pentor wird in den
Wärmevermittler umgepumpt. Danach wird im Kessel ein absoluter Luftdruckwert von
20 kPa erzeugt, der über 45 Minuten aufrechterhalten wird. Währenddessen wird Wasser
aus dem Pentor im Wärmevermittler verdampft.
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Dieser Trocknungszyklus wird noch einmal wiederholt. In der zweiten
Etappe läßt man Pentor auf die Fichtenmasten einwirken und bildet einen Druck von
1,0 MPa. Der Öldruck wird nach 120 Minuten herabgesetzt, Pentor wird in den Wärmevermittler
umgepumpt; auf die Masten läßt man über 30 Minuten einen Luftdruck von 30 kPa einwirken.
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Das erfindungsgemäße Holzimprägnierverfahren wird vorteilhafterweise
vor allem beim Erzeugen imprägnierter Schwellen, Masten und Pfähle, die in die Erde
eingesetzt werden, angewendet. Alle hier erwähnten Druckwerte sind absolute Druckwerte.