DE548015C - Verfahren zur Herstellung von verkieseltem Bauholz aller Art - Google Patents

Description

• Verfahren zur Herstellung von verkieseltem Bauholz aller Art Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines fäulnisfreien Bauholzes von hoher Festigkeit. Das Verfahren beruht darauf, daß durch Imprägnierung eines beliebigen Natur- oder Kunstholzes mit Kieselsäurehydrat in mehr oder weniger kolloidaler Verteilung und bei genügender Konzentration ein verkieseltes oder versteinertes Holz entsteht.
• Die Reaktion zwischen Holz und Kieselsäurehydrat dauert je nach der Holzart und Temperatur mehrere Tage bis Monate. Die Reaktion kann beschleunigt werden t. durch Erhitzen des zu verkieselnden Holzes mittels heißen Dampfes oder Gase, a. durch Einwirkung von erhöhtem Druck und 3. durch Einwirkung von Druck und Wärme sowie q.. durch chemische Zusätze.
• Es wurde ferner gefunden, daß zur Imprägnierung des Holzes außer reinen Kieselsäurehydraten auch wäßrige Dispersionen aus Kieselsäurehydraten und den sich bei deren Herstellung bildenden wasserlöslichen Salzen verwendet werden können. Man wählt dazu ein wasserlösliches Wasserglas, wobei durch Umsetzung des Wasserglases mit Säuren flüssiger oder gasförmiger Natur Kieselsäurehydrat ausgefällt wird, das dann den Verkieselungsprozeß ermöglicht. Man kann ferner die Farbe des Holzes beliebig verändern, wenn statt Säuren mit Kieselsäure farbige Produkte bildende Metallsalze als Umsetzungsprodukt angewendet werden. Selbstverständlich kann man auch umgekehrt . verfahren, indem man zu den die Kieselsäure aus der Wasserglaslösung ausscheidenden Mitteln die Wasserglaslösung zufügt.
• Es sind wohl Versuche bekannt, eine Verkieselung und ein Feuerfestmachen von Holz zu erzielen, aber eine Anwendung von Kieselsäure - frei von anderen Säuren - für obige Zwecke in kolloidaler Verteilung ist nicht bekannt. Ferner ist bekannt, daß man die sogenannte, in Säuren gelöste Monokieselsäure, die allmählich durch stufenweise Kondensation in Oligokieselsäure und dann in Polykieselsäure und endlich in Hydrosole und in Kieselsäuregel übergeht, verwendet. Bei allen diesen Verfahren verwendet man niedrig molekulare Kieselsäure, die aus Wasserglas mit Salzsäure oder mit anderen flüssigen Säuren gebildet wird, und zwar bei Anwesenheit eines überschusses an Säuren. Die niedrig molekulare Kieselsäure dringt wohl bei Anwesenheit von freien Säuren in das Holz ein, aber der Säureüberschuß wirkt bekanntlich auf das Holz verzuckernd, wodurch die Festigkeit des Holzes leidet.
• Laut vorliegender Erfindung wird nicht eine niedrig molekulare Kieselsäure verwendet, sondern eine hydratisierte Kieselsäure in Gelform, die nach der Bildung in der Kolloidmühle unter Zusatz von Dispergiermitteln in den kolloidalen oder nahezu kolloidalen Zustand in Abwesenheit anderer freier Säuren übergeführt wird.
• Dadurch ist es möglich, Holz unmittelbar mit Kieselsäure unter Druck @u imprägnieren ohne die Verzuckerungsgefahr durch Anwesenheit freier Säure. Derartige kolloidale Kieselsäure greift das Holz nicht an, sondern ist sogar fähig, bei der Lagerung mit dem Lignin des Holzes sich chemisch zu binden und je nach dem Kieselsäuregehalt mehr oder weniger das Holz zu versteinern. Dadurch ist erst die Imprägnierung von Bauholz beliebiger Form ohne Veränderung der Struktur zu erzielen und das versteinerte Holz verschiedener Härte herzustellen.
• Dadurch, daß schwache gasförmige Säuren zur Gewinnung des Ni.eselsäurehydrates aus Wasserglas verwendet werden, bildet die Säure in der Flüssigkeit keine Gefahr für das Holz, da bekanntlich die gasförmigen Säuren leicht aus dem Wasser durch Erhitzen oder Durchblasen von Luft entfernt werden können, während bei den bekannten Verfahren eine Entfernung der flüssigen starken Säuren, z. B. Salzsäure, Salpetersäure, Schwefelsäure usw., auf dem genannten Wege nicht leicht möglich ist. Durch vorliegende Erfindung ist also ein großer technischer Vorzug und eine sichere Ausführungsart erzielt worden.
• Die Verwendung eines so verkieselten Holzes ist sehr umfangreich. Es dient als Bauholz für Türen und Fenster und kann zur Herstellung von Luftschiffpropellern usw. verwendet werden. Es bietet bei normalex Verkieselung außer hoher Druckwiderstandsfähigkeit eine glatte, elastische Masse und ist als wetterfest zu bezeichnen. Ferner kann dieses verkieselte Holz zur Herstellung von Eisenbahnschwellen, Schiffen, Waggons, Grubenholz usw. verwendet werden. Verkieselte Holzstämme können beim Brückenbau als unverwüstliches Material dienen. Das Holz läßt sich im ersten Stadium der Verkieselung zu Gegenständen, wie Fässern, Krügen, Eimern usw., verarbeiten, zu denen man bisher gewöhnliches Holz verwandte. Die mit verkieseltem Holz hergestellten Fässer können den Wettbewerb mit Metallfässern aufnehmen.
• Der Verkieselungsgrad kann verschieden sein; man kann vollkommen versteinertes, Holz erzielen und solches, das man mit dem Nagel ritzen kann.
• Durch folgende Beispiele wird das Verfahren näher erläutert: Beispiel i iookg Buchen-, Birken- oder Lindenholz in Form von Brettern, Bohlen usw. werden in einer Trommel einem Vakuum oder/und einer Temperatur von 105'C unterworfen. Nachdem das Holz die Luft und Feuchtigkeit mehr oder weniger abgegeben hat, wird der Raum mit einer wäßrigen kolloidalen Dispersion von Kieselsäurehydrat (mit 5 bis io% Kieselsäurehydrat) gefüllt und die Trommel einem überdruck von io bis aoAtm. ausgesetzt. Das Holz saugt die Flüssigkeit auf, bis es vollkommen durchtränkt ist. Dies dauert, je nach dem angewandten Druck, i/2 bis 3 Stunden. Nach Ablassen des überflüssigen Kieselsäurehydrats wird nun das Holz in trockner Luft mehr oder weniger lange Zeit reihen lassen, d. h. dem natürlichen Verkieselungsprozeß unterworfen. Man kann das Holz aber auch nach der Tränkung künstlich verdichten durch Walzen in Kalandern, die aus zwei übereinanderliegenden Walzen bestehen, von denen die eine eine bretterbreite und -tiefe Rille hat, während die andere einen dementsprechenden Vorsprung besitzt. Durch. mehrmaliges stufenweises Walzen in diesem Walzenpaar wird das Holz nach der Imprägnierung verdichtet und ergibt nach der Verkieselung auch bei sehr weichen Holzarten (Linde, Pappel, Buche usw.) ein Bauholz von äußerst hoher Festigkeit. Die Reifezeit, d. h. die Verkieselungszeit, ist für verschiedene Holzarten und die verschiedenen Bedingungen des Verkieselungsprozesses sehr verschieden.
• Sie beansprucht eine Zeitspanne von einigen Tagen bis 3 bis 6 Monaten und mehr. Zur Herstellung verkieselten Bauholzes, das finit Hobel und Säge bearbeitet wird, ist es ratsam, den Verkieselungsprozeß langsam vor sich gegen zu lassen, um eine leichte Verarbeitung des Holzes zu ermöglichen. Der normale Gehalt an Kieselsäurehydrat liegt zwischen i bis io % Trockengewicht des Holzes. Bei Hartholz beträgt derselbe io bis 2o %, bei Steinholz 2o bis 3o%. Der zuletzt angeführte Kieselsäurehydratgehalt ist nur bei sehr porösen Holzarten möglich. Die Verkieselung gemäß obigem Beispiel kann auch durch Hitze, ferner durch Anwendung erhöhten Druckes (Luftdruck am einfachsten) oder durch Hitze und Druck zusammen beschleunigt werden. In letztem Falle kann der Verkieselungsprozeß schon in einigen Stunden ausgeführt werden.
• Durch Zusatz von gerbend wirkenden Stoffen, Gerbsäuren, Aluminiumsulfat, Alaunen, Chromverbindungen, ferner sauerstoffreichen Salzen, organischen Säureanhydriden usw. kann die Verkieselung auch bei gewöhnlicher Temperatur beschleunigt werden, während bei Anwendung dieser Stoffe und erhöhter Temperatur oft gleichzeitig verschiedene Farbwirkungen erzielt werden. Dem Kieselsäuregel in kolloidaler Form können organische Farben oder farbige kolloidale Kieselsäure-Metallverbindungen zugefügt werden, um auch eine farbige Imprägnierung des Holzes zu erzielen. Es kann das Holz aber auch vorher gefärbt und dann erst mit der Kieselsäurehydratdispersion imprägniert werden.
• Beispiel z An einem Ende von gefällten Stämmen, z. B. Rotbuchen, wird in bekannter Weise ein eiserner druckfester Mantel aufgestemmt oder durch Anbringen anziehbarer Eisenringe der druckfeste Raum geschaffen. Die Mitte des Baumstammes wird durch eine kleine Rohröffnung mit einem Kompressor für Flüssigkeiten verbunden und dann kolloidales Kieselsäurehydrat (i bis z %) bei erhöhtem Druck (2o bis iooAtm.) eingefüllt, das die im Baumstamm enthaltenen Säfte zum anderen Stammende hinausdrückt und selbst alle Zellen ausfüllt. Der Verkieselungsprozeß erfolgt dann wie im Beispiel i durch Verkieselung an der Luft, durch Einwirkung von Wärme oder Druck oder Druck und erhöhter Temperatur. Die Verkieselung kann auch am lebenden Stamm ausgeführt werden, wenn die Druckmanschette am Stamm angebracht und nach Beispiel 2 gearbeitet wird. Beispiel 3 An Stelle von reinem Kieselsäurehydrat kann man als Imprägnierungsmittel auch eine Mischung aus Kieselsäurehydrat und einem Salz verwenden und das Beisalz zu Kieselsäurehydrat erst nach der Imprägnierung oder teilweisen Verkieselung mittels Wasser auslaugen.
• i oo Teile Wasserglas werden in i o- bis 2oo;'oiger Lösung so lange mit Kohlensäure behandelt, bis die gesamte Kieselsäure ausgeschieden ist und kohlensaures Natrium sich gebildet hat. Diese Mischung wird nach einem der vorhergehenden Beispiele nach dem Neutralisieren und der Behandlung in der Kolloidmühle als Imprägnierungsflüssigkeif direkt oder unter Zusatz von Schutzkolloiden verwendet und das Beisalz nach der Imprägnierung und teilweisen Verkieselung des Holzes durch Wasser ausgelaugt.
• Besonders hervorzuheben ist die Verwendung von Salzen mit komplexen Anionen, wie Ferrocyaniden, Rhodaniden usw., als Ausscheidungssalz zur Bildung von Kieselsäurehydrat, da diese eine sehr gute Wirkung auf die natürliche Verkieselung ausüben.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Herstellung von verkieseltem Bauholz aller Art, dadurch gekennzeichnet, daß Bauholz beliebiger Form unter Druck und/oder erhöhter Temperatur mit kolloidalem Kieselsäurehydrat und wäßrigem Dispergiernüttel mit oder ohne Zusatz von eine Färbung hervorrufenden oder die Versteinerung beschleunigenden Mitteln imprägniert und dann durch Lagern an der Luft oder durch Druck und/oder erhöhte Temperatur versteinert wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch Einwirkung von gasförmigen Säuren aus der Wasserglaslösung in neutraler und kolloidaler Verteilung ausgeschiedene Kieselsäure nebst den genannten Zusätzen verwendet wird, worauf die wasserlöslichen Salze sofort nach der Imprägnierung oder Vorverkieselung durch Auslaugen mit Wasser entfernt werden.
3. 3. Verfahren nach Anspruch i und a, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierung sowie Verkieselung lebender oder gefällter Holzstämme durch auf die Holzstämme aufmontierte Stahlklammern und unter Anwendung von erhöhtem Druck ausgeführt wird.