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Verfahren zur Herstellung verdichteter Holzblöcke, insbesondere aus
Buchenholz Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung verdichteter Holzblöcke,
insbesondere aus Buchenholz. Es sind bereits derartige Verfahren bekannt, bei denen
die Verdichtung durch Komprimieren zugeschnittener Holzblöcke in einer Preßform
erreicht wird, wobei der angewandte Kompressionsdruck verhältnismäßig gering war.
Bei den vorbekannten Verfahren erfolgt die Imprägnierung des Holzblockes entweder
vor der Kompression, oder aber der Holzblock wurde nach dem Zusammenpressen und
nachdem er aus der zur Durchführung dieser Kompression dienenden Form herausgenommen
`vor im-Prägniert.
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Die Grenze, bis zu der ein Holz * durch Druck verdichtet werden kann,
ist bedingt durch seinen Feuchtigkeitsgehalt, d. h. der anwendbare Druck ist eine
Funktion der in den Zellen des Holzes stets noch vorhandenen Flüssigkeitsmenge.
So ergibt beispielsweise ein Holz von io
% Wassergehalt an der Druckgrenze,
da Flüssigkeit praktisch nicht komprimierbar ist, ein Produkt vom spezifischen Gewicht
1,45, wie aus folgender Gleichung hervorgeht:
| 9o % Cellulose (S-1,5) o,9 X 1,5 --1.35 |
| io °/o Wasser (S-i) o,i X i -o,1o |
| 1,45. |
Da Holz eine verhältnismäßig große Elastizität besitzt, so hat es das Bestreben,
sein Volumen wieder zu vergrößern, wenn es von dem Kompressionsdruck entlastet wird,
und zwar beträgt diese Wiederzunahme des Volumens je nach der Schnelligkeit des
Wachstums und der Holzart im allgemeinen % bis % des -durch den Maximaldruck erzielbaren
geringsten Volumens.
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Die vorbekannten Verfahren haben den Nachteil, daß sich mit ihnen
zwar das Holz komprimieren und vor oder nach der Kompression imprägnieren läßt,
daß jedoch das erzielte Produkt nicht in allen seinen Querschnitten von absolut
gleichmäßiger Dichte ist, da die obenerwähnte Wiederzunahme des Volumens an verschiedenen
Stellen des Holzes verschieden ist. Außerdem erfordern die vorbekannten Verfahren
eine große Anzahl von Arbeitsvorgängen und entsprechend umfangreiche und kostspielige
maschinelle Einrichtungen, auch dauert die Durchführung dieser Verfahren erhebliche
Zeit, da insbesondere die der Kompression vorangehende Imprägnierung sehr lange
Zeit in Anspruch nimmt.
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Das Verfahren gemäß der Erfindung vermeidet die Nachteile der vorbekannten
Verfahren und bietet gegenüber diesen wesentliche Vorteile. Abgesehen von der Vereinfachung
der Arbeitsvorgänge und der damit verbundenen sehr erheblichen Kosten- und Arbeitsersparnis
hat die Behandlung nach dem Verfahren. gemäß der Erfindung auch einen Einfluß auf
die Güte des Holzes, weil dieses nach der Behandlung von absolut
gleichmäßiger
Dichte ist und für eine gegebene Abmessung eines zu behandelnden Holzblockes stets
dasselbe Gewicht erreicht wird, was von ausschlaggebender Bedeutung für die Verwendungsmöglichkeiten
des behandelten Holzes ist, z. B. für die Fabrikation von Schiffchen für die Seide-
und Baumwollweberei, da zur einwandfreien Durchführung dieser Fabrikation die Schiffchen
stets genau gleiche Gewichte haben müssen.
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Gemäß der Erfindung wird dem Holzblock nach völliger Verdichtung auf
das durch seinen Feuchtigkeitsgehalt bedingte, erreichbare spezifische Gewicht eine
geringe Volumenzunahme unter Zuführung einer Imprägnierungsflüssigkeit gestattet,
worauf der durch die Volumenzunahme unter gleichzeitiger Imprägnierung erreichte
Zustand durch Einwirkung von Hitze stabilisiert und der Holzblock nach erfolgter
Abkühlung und erneuter leichter Kompression zum Ausgleich etwaigen Verdampfungsverlustes
aus der Preßform entfernt wird. Die Imprägnierungsflüssigkeit wird dabei vom Holzblock
bei seiner Volumenzunahme innerhalb der Form absorbiert; es wird dadurch erreicht,
daß sie sich vollständig gleichmäßig im Holzblock verteilt. Die den Holzblock enthaltende
Form wird den verschiedenen zur Durchführung des Verfahrens nötigen Behandlungsstufen
selbsttätig fortschreitend zugeführt.
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Als Vorrichtung zür Durchführung des Verfahrens gemäß .der Erfindung
dient eine an den Stirnwänden offene Preßform von U-förmigem Querschnitt, wobei
gemäß der Erfindung im oberen Teil der inneren Längsseiten der Form Längsnuten angeordnet
sind, die nach vollendeter völliger Kompression des Holzblockes mit entsprechenden
Längsnuten des mit dem Deckel verbundenen Druckstempels zur Deckung kommen, um durch
Einlegen von Längsschienen den Druckstempel so in seiner Preßlage zu halten, daß
nur die zur Imprägnierung des Holzblockes nötige geringeVolumenzunahme stattfinden
kann, während- der überkragende Teil des Deckels zur Verhütung des Aufspreizens
die Seitenwände der Form umfaßt, deren Stirnseiten durch in senkrechte Nuten der
Seitenwände eingesetzte Stirnplatten abgeschlossen und zum Angriff der selbsttätigen
Fördervorrichtung mit Tragzapfen versehen sind: Zur Zuführung des Imprägnierungsmittels
während der Volumenzunahme bei verschlossener Form sind vorzugsweise im Druckstempel
und in- dem mit ihm verbundenen Deckel Kanäle angeordnet.
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Als Ausgangsmaterial dienen vorzugsweise getrocknete und vom technischen
Standpunkt als trocken zu betrachtende Buchenblöcke, deren Wassergehalt etwa 8 bis
io % beträgt und die in Platten geschnitten werden. Die durch Druck zu erreichende
Dichte beträgt somit i,45.
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Die Platten haben rechteckige Gestalt, und ihre Länge und Breite ist
etwas geringer als die Innenabmessungen der Preßform, in der sie komprimiert werden
sollen. Die Höhe der Blöcke hängt von der zu erzielenden Dichte ab und wird so bemessen,
daß die Dichte der fertigen Blöcke .sich nicht merkbar voneinander unterscheidet.
Die Höhe jedes Blockes muß daher-so bemessen sein, daß für eine bestimmte Länge
und Breite das Gewicht des Blockes konstant ist und dem Produkt der zu erreichenden
Dichte, multipliziert mit dem Volumen des Blockes, nach der geringen Wiederzunahme
des Volumens in der Form entspricht.
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Die zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung dienenden
Preßformen müssen eine hohe Festigkeit besitzen und werden daher vorzugsweise aus
Stahl hergestellt und mit großen Wandstärken ausgeführt, da der zur Erzielung der
maximalen Dichte erforderliche Druck etwa 2ooo bis 25oo kg/cm0 der gepreßten Oberfläche
beträgt.
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In den Zeichnungen ist eine Ausführungsform der zur Durchführung des
Verfahrens gemäß der Erfindung dienenden Vorrichtung beispielsweise dargestellt,
und zwar zeigen Fig. i eine Stirnansicht der Preßform nach Entfernung der vorderen
Absc'hlußplatte, Fig. 2 die gleiche Ansicht wie Fig. i nach Erreichung des Höchstdruckes
und nach Einlegen der parallelen Schienen vor Beginn der Wiederzunahme des Volumens,
Fig. 3 eine Ansicht wie Fig. i und 2 nach vollendeter Wiederzunahme des Volumens,
die durch die Parallelschienen begrenzt wird, Fig. ¢ eine Ansicht der Form mit Abschlußplatten
von oben, Fig. 5 den rechten und Fig. 6 den linken Teil der gesamten Vorrichtung,
mittels welcher die Preßformen den verschiedenen Behandlungsstufen des Verfahrens
zugeführt werden. , Gemäß Fig. i bis 3 hat die an den Stirnwänden offene Preßform
von U-förmigem Querschnitt im oberen Teil ihrer inneren Längsseiten zwei Längsnuten
b und c zur Aufnahme von zwei Parallelschienen d und e, deren Dicke die Wiederzunahme
des Volumens nach beendeter Kompression bedingt. Zu diesem Zweck hat der Druckstempel
f entsprechende Nuten g und- h, die mit den Längsnuten b und c zur Decung kommen,
worauf die Parallelschienen d und e eingesetzt werden.
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Im Verlauf des Einbringens des Druckstempels f in die Preßform umfaßt
der Dekkel j, sobald der Druck einen erheblichen
Wert erreicht,
die zu diesem Zweck abgesetzten freien Schenkel der U-förmigen Preßform a. Der Druck
kann sich dann nur innerhalb der Form a auswirken, da diese mit ihrem Deckel j ein
Ganzes bildet, wodurch ein Aufspreizen der Form a verhütet wird.
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Vor Beginn der Kompression werden die Stirnseiten der Preßform durch
Verschlußplatten k und l abgeschlossen, die in Nuten in
und ia .mit
Reibung gleiten (Fig.4). Die Stirnseiten der Fqrm sind mit Tragzapfen o;
p, iu und r versehen, an denen die selbsttätige Fördervorrichtung der Gesamtanlage,
z. B. eine Transportkette, angreift.
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Zur Imprägnierung des Holzblockes wird diesem die Imprägnierungsflüssigkeit
zugeführt, sobald der Enddruck erreicht ist, und zwar entweder durch Eintauchen
der Form in die Sättigungsflüssigkeit oder durch Zuführung der Flüssigkeit -mittels
Kanälen, die vorzugsweise in dem Druckstempel f und dem mit ihm verbundenen Deckel
j angeordnet sind.
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Sobald die Sättigung des Holzblockes mit der Imprägnierungsflüssigkeit
erreicht ist, werden die Formen in Behälter mit etwa auf iao bis 15o° C erhitztem
Mineralöl eingetaucht, um die Holzblöcke innerhalb der Form für einige Minuten auf
dieser Temperatur zu halten. Die Eintauchzeit hängt von den Abmessungen der Holzblöcke,
der Stahlmasse der Formen a und der zur Erhitzung dienenden Ölmenge ab. Die Stabilisation
der Blöcke durch Hitze muß jedoch schnell erfolgen, um eine Verdampfung des etwa
8 bis to °/o betragenden Feuchtigkeitsgehalts zu verhüten, da es wichtig ist, daß
dieser Prozentsatz im Endprodukt mit dem des Ausgangsproduktes übereinstimmt. Andernfalls
erhält man ein zerbrechliches, zu leicht bröckelndes und zu wenig elastisches Material,
dessen industrielle Verwertung beschränkt ist. Beispielsweise darf für Buchenblöcke
von Abmessungen roo X ioo X iooo mm, die von Stahlformen mit 7o mm Wandstärke umschlossen
werden und die durch die beschränkte Wiederzunahme des Volumens z °/o Sättigungsflüssigkeit
aufnehmen, die Stabilisation, d. h. die Zeit des Eintauchens in das auf 14o bis
r 5 o° erhitzte Mineralöl, ? Stunden nicht überschreiten.
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Bei einer derartigen Behandlung bildet sich an der Oberfläche der
Blöcke eine undurchdringliche Zone, die das eingeschlossene Was-, ser während der
zur Stabilisierung nötigen Zeit zurückhält.
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Um eine zu lange Einwirkung der Hitze zu vermeiden, darf die Abkühlung
der Formen a nicht zu lange dauern. Das wird erreicht, indem man die Formen a mit
Kühlplatten, in denen Wasser zirkuliert, in Berührung bringt und die Abkühlung nötigenfalls
durch einen Kaltluftstrom unterstützt. Sofort nach der Abkühlung und solange die
Formen a noch eine Temperatur von .4o bis 5o° C haben, gelangen sie unter eine Presse,
die die Blöcke erneut leicht komprimiert, um den Verlust infolge schwacher Verdampfung
der Flüssigkeit oder der verdunstenden Teile der Sättigungsflüssigkeit auszugleichen.
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Während der Ausübung dieses Enddruckes sind die Parallelschienen d,
e entfernt, ebenso die Verschlußplatten k und 1. Nach Abheben des Stempels
f und des Deckels j, die zusammen aus einem Stück bestehen, wird der Block i entfernt,
indem er durch die durch Entfernung der Abschlußplatten k, 1 frei liegenden
Öffnungen herausgetrieben wird. Die Form wird sodann mit einem neuen Block i beschickt.