DE60003460T2

DE60003460T2 - Impregnierungsverfahren

Info

Publication number: DE60003460T2
Application number: DE60003460T
Authority: DE
Inventors: Mikkel Selder
Original assignee: Linotech AB
Current assignee: Linotech Jarl Se AB
Priority date: 1999-10-07
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2004-03-18
Anticipated expiration: 2020-09-27
Also published as: EP1237687A1; MXPA02003442A; SE9903622D0; NZ518171A; EE05058B1; AU7976600A; CZ297778B6; CA2386503A1; WO2001024982A1; ATE243096T1; CZ20021109A3; EP1237687B1; JP2003511258A; DE60003460D1; NO20021635L; CN1158169C; SE516982C2; NO20021635D0; DK1237687T3; CN1377307A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Imprägnieren von Produkten auf Cellulosebasis, insbesondere von Holz, beispielsweise von Nutzholz bzw. Schnittholz, von anderen Holzprodukten und dgl., mit Leinöl. Das Verfahren umfasst die Behandlung des Produkts mit Leinöl bei einer erhöhten Temperatur unter Druck in einem Autoklaven.
Auch wenn die vorliegende Erfindung auch auf andere Produkte auf Cellulosebasis als Holz anwendbar ist, wird die Erfindung nachstehend beschrieben in Verbindung mit Holz in Form von unterschiedlichen Typen von Nutzholz bzw. Schnittholz. Die Zersetzung bzw. der Abbau von Holz wird nahezu ausschließlich verursacht durch Pilze und Bakterien. Die Voraussetzung für das Wachstum solcher Mikroorganismen ist die Anwesenheit von Wasser. Außerdem sind eine geeignete Temperatur und Zutritt von Nährstoffen und Sauerstoff erforderlich. Die Verhinderung einer Zersetzung bzw. eines Abbaus kann basieren auf der Beseitigung einer oder mehrerer dieser Bedingungen, die für das Wachstum der Mikroorganismen erforderlich sind. Als ein Beispiel dafür kann genannt werden, dass dann, wenn der Feuchtigkeitsgehalt auf einen Wert von weniger als etwa 20% herabgesetzt wird, ein biologischer Abbau (Zersetzung) im Wesentlichen verhindert wird.
Es sind bereits eine Reihe von verschiedenen Imprägnierungsverfahren zum Schützen von Holz bekannt und diese Verfahren können im Prinzip eingeteilt werden in Verfahren, die auf der Einführung einer Substanz basieren, die für das Wachstum der Mikroorganismen giftig (toxisch) ist, und in Verfahren, bei denen dem Holz hydrophobe Eigenschaften verliehen werden, beispielsweise durch Imprägnieren mit einer Öl-Sorte. Im zuletzt genannten Fall ist ein Imprägnierungsmittel rohes Leinöl, bei dem es sich um ein solches vom heißgepressten oder kaltgepressten Typ handeln kann, die beide durch eine geeignete Wärmebehandlung in gekochte Leinöle überführt werden.
Die meisten der bekannten Verfahren für die Imprägnierung von Nutz- bzw. Schnittholz mit Öl basieren auf dem Prinzip der Anwendung eines Überdrucks während des Imprägnierungsvorganges. Darüber hinaus sind Imprägnierungsvertahren bekannt, die auf dem so genannten Prinzip der "Heiß-und Kalt-Behandlung" basieren, d. h. das Nutz- bzw. Schnittholz wird zuerst in heißem Öl behandelt und dann in kaltes Öl eingeführt, wodurch ein bestimmtes verbessertes Imprägnierungsergebnis erzielt wird. Die bekannten Verfahren sind jedoch unbefriedigend in Bezug auf die Erzielung des Imprägnierungsgrades, der zu einem längeren Schutz gegen Angriff durch Mikroorganismen, die in der Natur vorkommen, wie z. B. die Mikroorganismenflora von aggressiver Braunfäule, erzielt wird.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zum Imprägnieren von Produkten auf Cellulosebasis, insbesondere von Holz, mit Leinöl anzugeben, wobei das neue Verfahren zu einer wesentlich verbesserten Schutzwirkung führt, insbesondere im Hinblick auf den Umstand, dass das Verfahren einen höheren Grad der Aufnahme ermöglicht.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Mehrstufenverfahren anzugeben, bei dem eine anfängliche Erhitzungsstufe angewendet wird, in der Wasser in Form von Wasserdampf und eingeschlossene Luft aus dem Produkt freigesetzt werden, und bei dem eine nachfolgende Stufe angewendet wird, in der das Ergebnis der Wasser- und Luftfreisetzung dazu ausgenutzt wird, um die Aufnahme des Öls zu verbessern.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren anzugeben, bei dem abwechselnd Vakuum in Kombination mit hoher Temperatur und danach eine Abkühlung in Kombination mit einem Überdruck angewendet werden.
Ein spezielles Ziel der Erfindung besteht darin, in dem Verfahren sicherzustellen, dass der Übergang von der Vakuumerhitzungsstufe in die Druck-Abkühlungsstufe kontinuierlich erfolgt, sodass ein maximaler Vorteil durch diesen Übergang erzielt wird.
Diese und weitere Ziele, die aus der nachfolgenden Beschreibung der Erfindung hervorgehen, werden erreicht mit einem Verfahren zum Imprägnieren von Produkten auf Cellulosebasis, insbesondere von Holz, mit Leinöl, bei dem die Produkte bei einer erhöhten Temperatur und unter Druck in einem Autoklauen mit Leinöl behandelt werden. Die Erfindung ist durch die folgendem Stufen gekennzeichet:

a) der Autoklav wird mit dem zu behandelnden Produkt gefüllt,
b) Leinöl, das auf eine Temperatur erhitzt worden ist, die den Siedepunkt von Wasser übersteigt, wird in den Autoklauen eingeführt, sodass das Produkt von Leinöl umgeben ist,
c) während die Temperatur bei einem konstanten Wert gehalten wird, wird der Autoklav unter Vakuum gesetzt, wobei Wasser in Form von Wasserdampf und die Luft, die in dem Produkt eingeschlossen sind, aus dem Produkt freigesetzt werden,
d) das Leinöl wird aus dem Autoklauen ausgetragen unter gleichzeitiger Zufuhr von Leinöl, das eine Temperatur aufweist, die niedriger ist als der Siedepunkt von Wasser, und der Autoklav wird vorzugsweise unter Überdruck gesetzt, und
e) das kalte Öl wird aus dem Autoklauen ausgetragen, der gegebenenfalls zur Entfernung von überschüssigem Öl aus dem Produkt erneut unter Vakuum gesetzt wird, wobei das imprägnierte Produkt dann aus dem Autoklauen entnommen wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren basiert im Prinzip auf dem neuen Konzept, wonach die Umschaltung des Autoklauen von heißem Leinöl unter Vakuum kontinuierlich erfolgt durch Einführen von kaltem Leinöl unter gleichzeitigem Austrag des heißen Leinöls aus dem Autoklauen, wobei der Autoklan zunehmend unter einen Überdruck gesetzt wird. Durch diese Arbeitsweise werden das Vakuum in dem Produkt, das unter Erhitzen erzeugt worden ist, und der unter Vakuum stehende Autoklan maximal ausgenutzt, sodass eine optimale Aufnahme von Leinöl in Verbindung mit der Einführung von kaltem Leinöl und dem Setzen des Autoklauen unter einen Überdruck erzielt wird.
In der vorliegenden Anmeldung geben die Ausdrücke "heißes Leinöl" und "kaltes Leinöl" an, dass die Temperatur des Öls im ersten Fall den Siedepunkt von Wasser übersteigt und im letztgenannten Fall niedriger ist als der Siedepunkt von Wasser.
In der Stufe (b) ist es zweckmäßig, das Leinöl auf eine Temperatur von etwa 140 bis 180°C zu erhitzen, während in der zuletzt genannten Stufe (d) es bevorzugt ist, den Autoklauen unter einen Überdruck von bis zu etwa 15 bar, beispielsweise von etwa 5 bis etwa 12 bar, zu setzen.
In der Abkühlungsstufe (d) wird die Temperatur des kalten Leinöls zweckmäßig innerhalb des Bereiches von etwa +75 bis etwa +85°C gehalten.
In dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es insbesondere bevorzugt, für die Imprägnierung ein behandeltes Leinöl, das im Wesentlichen aus Linolensäure, Linolsäure und Ölsäure, hauptsächlich in Form von Triglyceriden, besteht, zu verwenden, in dem der Gehalt an freiem Tocopherol des Leinöls weniger als etwa 100 ppm beträgt. Der Gehalt an freiem Tocopherol des Leinöls beträgt zweckmäßig weniger als etwa 75 ppm und insbesondere weniger als etwa 50 ppm. Einzelheiten bezüglich dieses behandelten Leinöls und des Verfahrens zur Herstellung desselben sind in der gleichzeitig mit der vorliegenden Anmel dung vom gleichen Anmelden und gleichen Erfinder eingereichten schwedischen Patentanmeldung Nr. SE 99 03 621-2 zu finden.
Schließlich kann das Verfahren in einer weiteren Schlussstufe in einem Luftstrom von Umgebungstemperatur getrocknet werden.
Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit die Erfindung nicht einschränkenden Beispielen näher erläutert, wobei die angegebenen Prozentsätze sich auf das Gewicht beziehen, wenn nichts anderes angegeben ist.
Beispiel 1
Imprägnierungsverfahren
In Verbindung mit dem Imprägnierungsverfahren wird ein schwedisches kaltgepresstes Leinöl aus der Ernte von 1998 verwendet.
In einen Autoklauen wird Schnittholz, das behandelt werden soll, eingeführt, im vorliegenden Fall Stäbe, die verteilt und verankert worden sind. Der Autoklav wird mit Leinöl gefüllt, das auf eine Temperatur innerhalb des Bereiches von etwa 140 bis etwa 180°C, beispielsweise von etwa 160°C, erhitzt worden ist, und der Autoklav wird so damit beladen, dass das Schnittholz von dem Leinöl vollständig umgeben ist. Die Temperatur wird bei einem konstanten Wert gehalten, während der Autoklav unter Vakuum gesetzt wird. Im Hinblick auf die hohe Temperatur, auf die das Schnittholz erhitzt wird, und unter dem Einfluss des Vakuums verdampft das Wasser und der Wasserdampf verlässt zusammen mit der Luft das Porensystem des Schnittholzes.
Am Ende der Wärmebehandlung, die für einen Zeitraum von etwa 1 h durchgeführt wird, wird das heiße Öl kontinuierlich durch kaltes Öl ersetzt durch Abpumpen des heißen Öls aus dem Autoklauen bei gleichzeitigem Einpumpen von kaltem Öl in den Bodenabschnitt des Autoklauen. Gleichzeitig mit diesem Ersatz von heißem Öl durch kaltes Öl wird der Druck in dem Autoklaven zunehmend erhöht von einem Vakuum bis auf einen Überdruck von etwa 10 bar. Die Temperatur des kalten Öls wird innerhalb des Bereiches von etwa +75 bis etwa +85°C gehalten. Beim Abkühlen des Schnittholzes entsteht in dem Porensystem desselben ein Unterdruck, wodurch das Imprägnierungsöl in das Schnittholz leichter eindringen kann unter Imprägnierung desselben, um so den Grad der Aufnahme zu erhöhen.
Am Ende der Behandlung in dem Autoklaven lässt man das Schnittholz in einem kühlen Luftstrom bei einer Temperatur von etwa 20°C oder niedriger trocknen, wodurch überschüssiges Öl in das Bauholz weiter eindringt. Diese Schlussstufe hat die Aufgabe, zu verhindern, dass Öl durch späteres Ausschwitzen aus dem imprägnierten Schnittholz austritt.
Beispiel 2
Ergebnis der Imprägnierung
Das der Imprägnierung unterworfene Schnittholz kann ein solches eines beliebigen Typs sein. In Schweden gibt es derzeit einen Trend zu üblichen Nadelbäumen, nämlich Kiefern und Fichten (Tannen). Das Schnittholz kann frisch sein oder in unterschiedlichem Ausmaß getrocknet sein, d. h. unterschiedliche Mengen Feuchtigkeit enthalten.
Die Behandlungszeiten in den verschiedenen Verfahrensstufen müssen an die Parameter des Schnittholzes (die Dimension, den Feuchtigkeitsgehalt, den Holztyp, das Kern- und/oder Splintholz) und an den gewünschten Aufnahmegrad angepasst werden. Der Aufnahmegrad kann in der Menge Leinöl pro m³ oder Prozent der Trockendichte des Schnittholzes, die etwa 450 kg/m³ beträgt, und außerdem im Hinblick auf den vorgesehenen Verwendungszweck für das imprägnierte Schnittholz, angegeben werden. Je höher der erzielte Aufnahmegrad ist, umso besser ist die Beständigkeit des Schnittholzes und umso härter sind die Bedingungen, denen das Schnittholz bei seiner praktischen Verwendung standhält.
Es wurden unterschiedliche Typen von Schnittholz einer Testimprägnierung gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren unterzogen und in der folgenden Tabelle sind diese Schnittholz-Typen und die erzielten Aufnahmegrade angegeben.
Tabelle
Schnittholz, das mit hohen Aufnahmewerten imprägniert worden ist, d. h. von bis zu 100%, können nach noch andauernden Tests über lange Zeiträume hinweg ganz strengen Bedingungen, d. h. im Freien im Erdboden oder im Kontakt mit Erdboden, standhalten.
Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend beispielhaft erläuterten spezifischen Ausführungsformen beschränkt ist. Es können Modifikationen und Änderung innerhalb des Rahmens des vorliegenden Erfindung durchgeführt werden und diese Änderungen und Modifikationen sind für den Fachmann auf diesem Gebiet leicht ersichtlich.

Claims

Verfahren zum Imprägnieren von Produkten auf Cellulosebasis, insbesondere von Holz, bei dem das Produkt mit Leinöl bei erhöhter Temperatur unter Druck in einem Autoklauen behandelt wird, wobei das Verfahren die Stufen umfasst: a) Einführen des zu behandelnden Produkts in einen Autoklauen, b) Einführen von Leinöl, das auf eine Temperatur erhitzt ist, die den Siedepunkt von Wasser übersteigt, in den Autoklauen, sodass das Produkt von Leinöl umgeben ist, c) Anlegen eines Vakuums an den Autoklauen, während die Temperatur konstant gehalten wird, wobei Wasser in Form von Wasserdampf und Luft, die in dem Produkt eingeschlossen ist, aus dem Produkt freigesetzt werden, d) Austragen des Leinöls aus dem Autoklauen unter gleichzeitiger Zufuhr von Leinöl mit einer Temperatur unterhalb des Siedepunkts von Wasser und vorzugsweise unter Anlegen eines Überdrucks an den Autoklauen und e) Austragen des kalten Öls aus dem Autoklauen, der gegebenenfalls zur Entfernung von überschüssigem Öl aus dem Produkt erneut unter Vakuum gesetzt wird, wonach das imprägnierte Produkt aus denn Autoklauen entnommen wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stufe (b) das Leinöl auf eine Temperatur von etwa 140 bis 180°C erhitzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stufe (d) der Autoklav unter einen Überdruck von bis zu etwa 15 bar gesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stufe (d) die Temperatur des kalten Leinöls innerhalb des Bereiches von etwa 75 bis 85°C gehalten wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stufe (d) der Überdruck etwa 5 bis etwa 12 bar beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägnierung mit einem behandelten Leinöl durchgeführt wird, das im Wesentlichen aus Linolensäure, Linolsäure und Ölsäure, hauptsächlich in Form der Triglyceride, besteht, wobei der Gehalt des Öls an freiem Tocopherol weniger als etwa 100 ppm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt des Leinöls an freiem Tocopherol weniger als etwa 75 ppm beträgt.
Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Gehalt des Leinöls an freiem Tocopherol weniger als etwa 50 ppm beträgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt in einer weiteren Schlussstufe in einem Luftstrom von Umgebungstemperatur getrocknet wird.