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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung
zur Wärmebehandlung und
Imprägnierung,
im wesentlichen durch Eintauchen, von Holz oder ähnlichen holzartigen Materialien.
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Es
gibt zahlreiche Verfahren zur Konservierung von Holz, um dessen
Widerstandsfähigkeit
gegen Angriffe durch biologische Faktoren, wie Termiten oder andere
holzfressende Insekten oder (Raum-, Faser- oder Weich-) Fäule zu verbessern. Sie
unterscheiden sich einerseits durch das verwendete Imprägnierungsmittel
oder die verwendete Imprägnierungslösung und
andererseits durch das Verfahren, welches ermöglicht, dieses Mittel (oder
die Imprägnierungslösung) in
die zu behandelnden Holzteile oder -strukturen einzubringen und
darin zu fixieren.
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Die
Patentanmeldung EP-A-956 934 beschreibt ein Verfahren zum Imprägnieren
von Holz mit einem Mittel zum Schutz gegen Termiten und Pilze vom
Typ Arylpyrazol, bei dem das Holz, um ihm Feuchtigkeit und Öle zu entziehen,
auf 350°C
erhitzt wird, indem es in einem Ofen für 5 Minuten unter Inertgasatmosphäre gebracht
wird; das Holz wird anschließend
bis auf 20°C
abgekühlt
und für
eine Stunde in eine wäßrige Lösung eingetaucht,
welche das Schutzmittel enthält.
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Ein
weiteres Verfahren zum Imprägnieren von
Holz ist in der Patentanmeldung CA-A-976 813 erwähnt.
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Die
Imprägnierung
von Holz mit Schutzmitteln hängt
von dessen Zusammensetzung und Struktur ab. Die Imprägnierfähigkeit
ist von einer Art zur anderen sehr veränderlich; Buche, Ahorn und
Weißbuche
werden in der Gesamtheit imprägniert,
während
der Kern anderer Arten schwer zugänglich ist, und einzig und
allein das Splintholz wesentlich mit Schutzmitteln imprägniert werden
kann. Schließlich können einige
Arten, wie beispielsweise die Tanne, die Fichte oder die Douglasie,
sehr schwer imprägniert
werden.
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Die
Wirksamkeit einer Imprägnierbehandlung
kann sowohl durch die Menge als auch durch die Eindringtiefe des
in dem Holzteil aufgenommenen Schutzmittels beurteilt werden. Unter
den Verfahren, die eine geringe Eindringtiefe gewährleisten,
seien insbesondere folgende genannt: Die äußere Anwendung des Konservierungsmittels
mit Hilfe eines Pinsels, durch Besprühen oder Zersträuben, durch
direktes Eintauchen in die Behandlungslösung, welche das Schutzmittel
enthält.
Die Erhöhung
der Eindringtiefe und der imprägnierten
Mengen wird im Allgemeinen mittels einer Behandlung im Autoklaven
erzielt, wie beispielsweise des Verfahrens, das in dem Dokument „Guide
de la préservation
du bois" („Holzschutz-Führer"), Michel RAYZAL,
März 1998,
Centre technique du bois et de l'ameublement
(CTBA) (Technisches Zentrum für
Holz und Möbel") – 75012 PARIS,
Seiten 62–67
beschrieben ist.
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Der
hauptsächliche
Nachteil dieser Behandlungen liegt in der Verwendung eines Raumes
und von Pumpen, welche die Realisierung von Vakuum-Druck-Zyklen
ermöglichen,
deren Investitions- und Betriebskosten (im Wesentlichen Energie)
hoch sind. Des Weiteren erfordert die Realisierung einer gegebenen
Imprägnierungsqualität ein vorheriges Trocknen
des Holzes, das hinsichtlich Energie kostspielig und langwierig
ist, sowie ein schwieriges Steuern und Kontrollieren der Druck-
und Vakuum-Zyklen.
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Die
Behandlungszeiten im Autoklaven sind außerdem lang (mehrere Stunden)
und erfordern ein langes Stillegen der Einrichtungen.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es, ein verbessertes Verfahren zur
Behandlung von Holz sowie eine Vorrichtung vorzuschlagen, die dessen Durchführung ermöglicht.
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Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es auch, die Nachteile der vorbekannten
Verfahren – wenigstens
zum Teil – zu
beheben.
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Bei
einem Verfahren zur Behandlung eines Holzteils gemäß der Erfindung
wird das genannte Teil erhitzt, um ein intensives Verdampfen eines
Teils des in dem Material enthaltenen Wassers zu erzielen. Bevor
der Wassergehalt im Kern des Teils unter dem Sättigungspunkt der Fasern liegt
(d.h. in einem Bereich zwischen 20 % und 60 %, insbesondere zwischen
30 % und 40 % Masse/Trockenmasse liegt), wird das Teil durch In-Kontakt-Bringen
mit einem „kalten" flüssigen Medium
(dessen Temperatur weit unter der Siedetemperatur von Wasser bei
Arbeitsdruck liegt), welches das oder die Schutzmittel enthält, plötzlich abgekühlt. Dieser
letzte Schritt erfolgt vorzugsweise durch Eintauchen in ein (flüssiges)
Bad aus der Lösung,
mit der das Teil imprägniert
werden soll.
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Es
wurde experimentell festgestellt, daß während dieses Abkühlens die
Behandlungsflüssigkeit
bis zu einer bedeutenden Tiefe in das Holzteil eindringt. Dieses
Eindringen ergibt sich aus dem hohen Unterdruck, welcher durch die
starke Kondensation des zuvor erzeugten Restdampfes erzeugt wird. Die
auf diese Weise geschaffene Saugfähigkeit (oder Ansaugfähigkeit)
ermöglicht
die hohe Imprägnierung der
anfänglichen
oder durch den Austritt des Wassers während des ersten Schritts verbliebenen
Lücken.
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Mit
anderen Worten gesagt beruht die Erfindung auf der Erzeugung eines
(durch das intensive Verdampfen bewirkten) hohen Druckverlustes
in den Geweben des Holzes in Anwesenheit hoher Wärmeflußdichten und einer Temperatur
des Materials, die über
der Siedetemperatur von Wasser bei Arbeitsdruck liegt oder gleich
dieser ist. Dieser erste Schritt ist gefolgt von einem schnellstmöglichen
In-Kontakt-Bringen mit der Behandlungslösung bei einer Temperatur,
die weit unter der Siedetemperatur des Wassers liegt. Auf den inneren Überdruck
des ersten Schritts folgt ein Unterdruck während des zweiten Schritts,
der eingesetzt wird, um die Poren und Gefäße des Holzteils durch kapillare
Strömung
der mit seiner Außenseite
in Kontakt befindlichen Behandlungslösung zu imprägnieren.
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Zu
diesem Zweck ist es notwendig, das ausgedehnte In-Kontakt-Bringen
des erhitzten Teils während
dessen Überführen in
das das oder die Schutzmittel enthaltende Abkühlungsbad mit einer nicht behandelnden
Zwischenphase (gasförmig,
insbesondere mit der Umgebungsluft) zu vermeiden, die anstelle des
Behandlungsproduktes die Gefäße des Holzes „füllen" könnte. Dieses Überführen soll
vorzugsweise in weniger als 30 Sekunden, insbesondere in weniger als
10 Sekunden, beispielsweise in weniger als 3 oder 5 Sekunden erfolgen.
Diese Folge kann, falls erforderlich, dadurch begrenzt, ja sogar
vermieden werden, daß die
Enden des zu behandelnden Teils, an denen die Längsfasern des Holzes glatt
abschließen
und die Gasen und Flüssigkeiten
geringe Druckverluste bieten, undurchlässig gemacht oder überzogen
werden; dies begünstigt
außerdem
das Erzeugen eines Überdrucks
in dem Holzteil durch das Erhitzen. Ebenso ermöglicht die Tatsache, daß die Temperatur
der von dem Material bei dessen Überführen durchlaufenen
Umgebung, durch Zerstäuben von
Flüssigkeit,
Heißluft,
Dampf oder durch ein ergänzendes
Erhitzen (durch Infrarot, hohe Frequenzen, Mikrowellen) auf einer
Temperatur gehalten wird, die über
der Siedetemperatur des Wassers (bei Arbeitsdruck) liegt, eine vorzeitige
Kondensation des in der porösen
Matrix eingeschlossenen Dampfes zu vermeiden. Letzterer kann schließlich dadurch
vorgebeugt werden, daß das
Material mit der während
des ersten Schrittes verwendeten Umgebung mittels einer Gondel,
einer Schleuse oder jedweder anderen geeigneten Vorrichtung überführt wird.
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Im
Gegensatz zu den Verfahren im Autoklaven, die während der Vakuum-Druck-Zyklen
die Schwankung des spezifischen Volumens der anfangs in dem Material
vorhandenen Gase und folglich eine vorherige Trocknung einsetzen,
ist es bei einem erfindungsgemäßen Verfahren
notwendig, daß die
zu behandelnden Teile nicht trocken sind; es ist unerläßlich, daß die zu
behandelnden Teile eine Feuchtigkeit von mehr als 25 %, insbesondere
in der Größenordnung
von 40 % bis 80 % (Masse/Trockenmasse) aufweisen; zu diesem Zweck
können
die Teile vor der Behandlung durch ausgedehntes Eintauchen in einen
Behälter
mit flüssigem
Wasser bei Umgebungstemperatur gegebenenfalls erneut befeuchtet
werden.
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Um
eine schnelle Abkühlung
zu erzielen, wird diese in flüssigem
Medium in der Behandlungslösung
bei einer Temperatur vollzogen, die weit unter der Temperatur der
Oberfläche
des erhitzten Holzteils liegt. Der Unterschied zwischen diesen beiden letztgenannten
Temperaturen wird im Allgemeinen größer 40°C, insbesondere größer 60°C gewählt. Beim
ersten Schritt wird zu diesem Zweck das Holzteil bis zu einer Temperatur
erhitzt, die über
der Siedetemperatur des Wassers an der Oberfläche liegt (in der Größenordnung
von 110 bis 180°C,
wenn der Vorgang bei atmosphärischem
Druck erfolgt) und bis zu einer Kerntemperatur, die nahe der Siedetemperatur
des Wassers liegt (die vom Arbeitsdruck und dem inneren Überdruck
abhängt).
Beim zweiten Schritt wird die Temperatur des Bades mittels einer Abkühlungseinheit
auf einer Temperatur gehalten, die im Allgemeinen unter 90°C bei atmosphärischem Druck,
genauer gesagt im Bereich zwischen 10°C und 70°C liegt. Diese Arbeitsschritte,
insbesondere der Schritt des Abkühlens,
werden vorzugsweise bei atomsphärischem
Druck oder bei einem Druck nahe des atmosphärischen Drucks vollzogen. In
dem Arbeitsschritte, insbesondere der Schritt des Abkühlens, werden
vorzugsweise bei atomsphärischem Druck
oder bei einem Druck nahe des atmosphärischen Drucks vollzogen. In
dem besonderen Fall, in dem das Erhitzen in einem geschlossenen
Raum erfolgt, kann der aus dem Holzteil entweichende Wasserdampf
verwendet werden, um eine Erhöhung
des Arbeitsdrucks in dem Raum zu bewirken und somit die Erhitzung
in dem zu behandelnden Teil zu verstärken; die Kondensation des
Dampfs während
des zweiten Schritts ergibt sich nun aus dem gleichzeitigen Vorgang
des Abkühlens
und des Zurückführens auf
atmosphärischen
Druck (isenthalpische Kondensation des Dampfes in diesem letzten
Fall).
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Das
Behandlungsbad, in dem das schnelle Abkühlen der eingetauchten, zu
behandelnden Teile vollzogen wird, kann im wesentlichen aus einer
wäßrigen Phase,
welcher hydrophile Schutzmittel (wie Kupfer – Chrom – Arsen) zugesetzt sind, aus
in Erdöl gelöstem Kreosot,
aus einer Emulsion oder Dispersion eben dieser Mittel in wäßrigen oder
hydrophoben Phasen oder aus einer Mischung aus organischen Lösungsmitteln
bestehen. Jedoch wird die Verwendung eines Bades aus Öl(en) (mineralischen Ölen, pflanzlichen Ölen oder
tierischen Fetten), dem hydrophobe Schutzmittel zugesetzt sind,
bevorzugt (beispielsweise Pyrethrum und Pyrethrinoide). Die Abkühlung in
einem Bad aus Öl(en)
ermöglicht,
die Kosten der Behandlungslösung
erheblich zu senken und ein schnelles Abkühlen, um etwa 50 Grad in weniger als
30 Minuten, insbesondere in weniger als 10 Minuten, unter Bedingungen
natürlicher
Konvektion (Öle sind
Fluide, die höchst
wärmedehnbar
sind) zu gewährleisten.
Um die Zirkulation der Lösung
zu erleichtern und um die Behandlung unter den Holzteilen zu vergleichmäßigen (mengenweise
Behandlung), wird eine Tangentialbewegung des behandelnden kalten
Mediums gegenüber
den Teilen bewirkt, entweder durch Bewegen der Teile oder durch
Strömung
des Bades oder durch eine Kombination dieser Mittel (Bewegen der
Holzteile auf Schienen oder Teppichen, das mit einer Rezirkulation
der Behandlungslösung
in dem Abkühlungsbehälter kombiniert
wird).
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Nach
einem Merkmal der Erfindung dauert die Behandlung insgesamt nicht
länger
als vier Stunden; beispielsweise liegt die Dauer in der Größenordnung
von 30 mn bis 1 Stunde (in Abhängigkeit
von den Abmessungen und dem Anfangswassergehalt der zu behandelnden
Teile). Jedoch ist es entsprechend dem gewünschten Qualitätsziel (imprägnierte Menge
und/oder Eindringtiefe) möglich,
die Folge aus Erhitzung und Abkühlung
mehrere Male zu wiederholen. Nach der Anisotropie des behandelten
Holzes und dem beabsichtigten Ziel (eine Imprägnierung über ein oder die Ende(n), lediglich
oberflächliche
Imprägnierung)
können
auch eventuell die Enden des Holzteils (auf chemischem, physikalischem
oder mechanischem Weg) teilweise oder vollkommen undurchlässig gemacht
werden.
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Nach
einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Erhitzung in Anwesenheit
von hohen Flußdichten
vollzogen und soll diese zu einem Sieden des Wassers in dem Material
führen
(d.h. Verdampfen des Wassers im Kern des Materials unter der Wirkung
eines hohen Wärmeflusses);
die Flußdichten betragen
im Allgemeinen wenigstens gleich 10 kW/m2 oder
gleich 2 MW/m3 und liegen insbesondere im
Bereich zwischen 10 kW/m2 und 300 kW/m2 (Leistung bezogen auf die Außenfläche der
behandelten Teile), und/oder im Bereich zwischen 2 MW/m3 und 20
MW/m3 (Leistung bezogen auf das Volumen
der behandelten Teile). Das Erhitzen kann durch unterschiedliche
Verfahren erzielt werden, die gegebenenfalls kombiniert werden können, diese
sind: Strahlung (Infrarot-, Hochfrequenz-, Ultrahochfrequenz-), sehr
heißer
Luft (beispielsweise Verbrennungsgas) oder überhitztem Wasserdampf aussetzen,
Eintauchen in ein Fluid mit hoher Temperatur (zwischen 110 und 300°C bei atmosphärischem
Druck), dessen Siedetemperatur weit über derjenigen von flüssigem Wasser
liegt; in letzterem Fall werden die Teile vorzugsweise in ein Bad
eingetaucht, das ähnlicher
Art ist wie das, welches für
die Abkühlung
verwendet wird, insbesondere ein Ölbad, das auf einer Temperatur
zwischen 110 und 250°C
bei atmosphärischem Druck
gehalten wird.
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Für das erhitzende Ölbad kann
ein Öl
(oder eine Ölmischung)
tierischen, pflanzlichen oder mineralischen Ursprungs verwendet
werden, insbesondere gebrauchte Pflanzenöle, Abfallprodukte aus der Lebensmittelindustrie,
wie beispielsweise gebrauchte Bratöle. Diese günstigen Produkte werden durch Wärme abgebaut
und sind folglich reich an Tensiden (freien Fettsäuren); sie
ermöglichen,
hydrophile oder hydrophobe Schutzprodukte in gleicher Weise in dem Abkühlungsbad
zu verwenden.
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Ebenso
ermöglicht
die Verwendung eines Öls
oder einer die gleiche hydrophobe Eigenschaft aufweisenden Behandlungslösung für den Abkühlungsschritt,
die Kosten der Imprägnierungslösung erheblich
zu senken und das behandelte Holz vor einer späteren erneuten Befeuchtung
und deren Folgen bei einem Einsatz draußen zu schützen (Trocknungs-Wiederbefeuchtungs-Zyklen).
Diese Folgen sind für
das Auftreten und Ausbreiten von Schlitzen am Umfang des behandelten
Holzes verantwortlich und bilden bevorzugte Wege für das Eindringen
von biologischen, holzschädigenden
Faktoren.
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Öl wird wegen
seiner ausgezeichneten Eigenschaften als Wärmeübertragungsmittel in zweiphasigem
Medium (d.h. in Anwesenheit von Dampf) während des ersten Schritts verwendet.
Bei hoher Temperatur kann dieser erste Schritt von der starken Fixierung
der Fettsäuren
des Bades an den Zellulosen und Hemizellulosen des Holzes begleitet
sein, eine Reaktion, die für
den Schutz des Holzes sehr günstig
ist. Während
des Abkühlungsschrittes
vermindert die Imprägnierung
des Materials mit durch Wärme
abgebauten Substanzen, wie Bratölen,
erheblich die biologische Verfügbarkeit
des Holzsubstrats für
Mikroorganismen und Insekten. Außerdem bietet die Verwendung
von Ölen
Absatzmärkte
für wenig
verwertete Abfallprodukte der Lebensmittelindustrie und ermöglicht,
das Material mit biologisch abbaubaren Substanzen zu imprägnieren,
die eine bessere Verträglichkeit
der Materialien mit der Umwelt bei deren Verwendung oder Recycling
ermöglichen
werden.
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Der
Einsatz eines „Brat"-Schrittes des Holzes
(der aufgrund der Ähnlichkeit
mit der Verwendung der Öle
im Lebensmittelbereich so benannt ist), an den sich schnell ein
Eintauchen in das Medium (die Lösung)
anschließt,
mit dem bzw. der das Material (Holz) imprägniert werden soll, ermöglicht,
gleichzeitig folgendes zu vollziehen:
- – ein Trocknen,
gar ein ergänzendes
Trocknen des Materials,
- – eine
leichte Wärmebehandlung,
die zu einer Entspannung der mechanischen Spannungen in dem Material
sowie zu einem leichten Rösten
des Holzes führt
(wodurch es möglich
ist, eine teilweise Reduzierung der Nahrungsreserven zu erzielen,
nach denen die für
die Zerstörung
des holzartigen Materials verantwortlichen Organismen suchen),
- – eine
Tiefenimprägnierung,
welche nicht die Anwendung eines Druckänderungszyklus des das zu behandelnde
Teil umgebenden Mediums erfordert, wie dies in einem Autoklaven
der Fall ist.
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Verglichen
mit den anderen Arten des flächenbezogenen
Erhitzens (Infrarot, überhitzter
Wasserdampf) oder des volumenbezogenen Erhitzens (Mikrowellen, Hochfrequenzen),
ist der Schritt des Eintauchens in ein Bad, das auf eine Temperatur über der
Siedetemperatur des Wassers gebracht wird, für das vorgeschlagene Imprägnierungsverfahren
interessant, da er folgendes ermöglicht:
- – hohe,
von dem Material aufgenommene Wärmeflüsse (die
hohe Verdunstungsleistungen sowie einen (vorübergehenden) hohen Überdruck
in dem Material ermöglichen),
- – eine
schnelle Behandlung (zwischen einigen Minuten und mehreren zehn
Minuten),
- – eine
leichte Durchführung,
- – die
direkte Behandlung von frischen Hölzern (d.h. feuchten und nach
dem Stande durch die zuvor beschriebenen Verfahren nicht imprägnierbaren
Hölzern),
- – die
Wärmebehandlung
und die erzeugten Spannungen sind in der Lage, die Imprägnierbarkeit des
Materials durch kontinuierliches Öffnen des Zellnetzes (Deckelöffnung...)
zu verbessern,
- – geringe
Investitions- und Betriebskosten.
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Der
Schritt des Eintauchens in die Behandlungslösung nach dem teilweisen Verdampfen
des in dem Material enthaltenen Wassers ermöglicht:
- – die Verwendung
eines dynamischen Unterdrucks aufgrund der Änderung des Flüssigkeits-Dampfgleichgewichts
während
des Abkühlens,
- – eine
Tiefenimprägnierung
in Anwesenheit hoher Druckgradienten, die durch die herkömmlichen Verfahren
schwer zu erzeugen sind,
- – eine
Verkürzung
der Behandlungsdauer,
- – ein
verringerte Investition, eine leichte Durchführung,
- – die
Verwendung einer großen
Mannigfaltigkeit von (wäßrigen oder
hydrophoben) Imprägnierungslösungen,
wozu Öle
und Alkohole gehören, die
bei den herkömmlichen
Vakuum-Druck-Verfahren im Autoklaven schwer einsetzbar sind (im Falle
der Verwendung von Alkohol, dem Schutzmittel zugesetzt sind, kann
das Vektor-Lösungsmittel
sekundär
durch Lufttrocknung entfernt werden).
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Nach
einem weiteren Aspekt beruht die Erfindung auf einer Vorrichtung
zur Behandlung von Holz, welche folgendes aufweist:
- – Mittel
zum Erhitzen von Holzteilen in Anwesenheit hoher Wärmeflußdichten
in einem ersten Raum oder Behälter,
- – Mittel
zum schnellen Abkühlen
von Holzteilen, das in einem (zweiten) Raum oder Behälter, der sich
vorzugsweise von dem ersten Raum oder Behälter unterscheidet, durchgeführt wird,
- – Mittel
zum schnellen Überführen (Bewegen)
der Holzteile von dem Raum (oder Behälter), in dem das Erhitzen
erfolgt, in den Raum (oder Behälter), in
dem das Abkühlen
vollzogen wird.
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In
dem Fall, in dem das Erhitzen und/oder Abkühlen durch Eintauchen der Holzteile
in ein Bad erfolgen, weist jeder das Bad aufnehmende Behälter Mittel
auf, um die Holzteile vollständig
eingetaucht zu halten (wobei die Schwimmfähigkeit des Materials von der
Zusammensetzung des Materials und vor allem von seinem Wassergehalt
abhängt).
Diese Vorrichtungen können
fest oder beweglich sein; in letzterem Fall dienen sie auch zum
Bewegen der Teile in dem Bad. Die beiden Behälter (oder Gefäße) sollen vorzugsweise
angrenzend sein; sie können
dadurch erhalten werden, daß ein
Behälter
mit einer Trennwand ausgestattet wird, die das Erhitzungsbad physikalisch
und wärmetechnisch
von dem Abkühlungsbad
isoliert. Diese Trennung kann vollständig oder teilweise sein. In
letzterem Fall kann das Überführen der
Teile von dem ersten in das zweite Bad ohne Kontakt mit der oberhalb
der Bäder
vorhandenen Gasatmosphäre
erfolgen; zu diesem Zweck kann die Vorrichtung eine Schleusenkammer
(oder „Schleuse") aufweisen, die
mit Vorrichtungen ausgestattet ist, um die Teile während ihrer Überführung eingetaucht
zu halten. Die Behälter
sind vorzugsweise, wenigstens zum Teil, durch eine Abdeckhaube bedeckt, die
ermöglicht,
erneut einen Einschließungsraum
in leichtem Überdruck
auszubilden. Dieser ermöglicht
i) die Imprägnierung
während
des Abkühlungsschrittes zu
maximieren, ii) die Risiken eines Spritzens zu begrenzen, iii) die
Temperatur der von dem Material während seiner Überführung (wenn
sie in Gasphase erfolgt) durchlaufenen Atmosphäre zu erhöhen und die Luftzirkulation
zu begrenzen, die eine vorzeitige Kondensation des in dem Material
vorhandenen Dampfes bewirken könnten,
iv) eine eventuelle Besprengung des Materials mit überhitztem
Wasserdampf, sehr heißer
Luft, Hochtemperaturöl
zu vollziehen. In allen Fällen
sollen die Vorrichtungen und deren Bedienung ermöglichen, den Überdruck
in dem Holzmaterial aufrechtzuerhalten und auf diese Weise das Füllen der
Gefäße durch
eine Gasphase während
des Überführens zu
begrenzen.
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Nach
einem weiteren Aspekt beruht die Erfindung auf einem Holzteil, das
direkt oder indirekt durch ein erfindungsgemäßes Verfahren erhalten werden
kann, wovon wenigstens ein Teil (oder Umfangsschicht) mit einem
Konservierungsmittel imprägniert
ist; der genannte Teil oder die Schicht ist mit einem Imprägnierungsvektor
imprägniert,
welcher aus mineralischen Ölen,
tierischen Ölen,
pflanzlichen Ölen,
Lösungsmitteln
(Kreosot, Teer, mineralischen Ölen,
die aus der Fraktionierung von Erdölerzeugnissen stammen, Pflanzenextrakten
in mineralischen oder nicht mineralischen Lösungsmitteln) ausgewählt ist;
darüber
hinaus kann eine) Oberflächenteil (-schicht)
infolge einer flächenbezogenen
Erhitzung, insbesondere in einem Ölbad mit hoher Temperatur (zwischen
110 und 250°C
bei atmosphärischem Druck)
geröstet
werden (Teilkarbonisation). Im Allgemeinen liegt der durchschnittliche
Wassergehalt des Teils (insbesondere der teilweisen Umfangsschicht) unter
0,3 kg oder 0,4 kg Wasser pro kg nicht ölhaltiger. Trockenmasse, insbesondere
ist er geringer als 0,1 kg/kg. Der durchschnittliche Gehalt an Imprägnierungslösung (insbesondere Öl) der genannten
imprägnierten
Schicht wird im Allgemeinen in der Größenordnung von 0,05 bis 2 kg Öl pro kg
nicht ölhaltiger Trockenmasse
liegen. Die Dicke der imprägnierten Schicht
liegt in der Größenordnung
von 1 bis 100 mm entlang der Schnittrichtung der Holzteile in bezug
auf die Ausrichtung der zellförmigen
Elemente des Holzes, insbesondere in der Größenordnung von 5 bis 50 mm
für ein
Rundholz mit einem Durchmesser von 200 mm. Die durchschnittliche
Dicke der gerösteten Oberflächenschicht,
die gekennzeichnet ist durch eine Veränderung der Hemizellulosemoleküle und Moleküle amorpher
Zellulose (signifikante Verringerung der Anzahl von Hydroxylgruppen
verbunden mit einer Teilvernetzung) sowie durch das Auftreten von Pyrolyseprodukten,
kann in der Größenordnung
von 0,5 bis 2 cm liegen (sie hängt
sehr stark von den Behandlungszeiten und -temperaturen ab).
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Weitere
Vorteile sowie Merkmale der Erfindung werden anhand der folgenden
Beschreibung verstanden, welche sich auf die beiliegenden Zeichnungen
bezieht, die in keiner Weise einschränkend bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung darstellen.
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Die 1 bis 6 zeigen
schematisch 6 Ausführungsbeispiele
des Verfahrens gemäß der vorgeschlagenen
Erfindung, 7 zeigt einen schematischen
Querschnitt eines nach der Erfindung behandelten Holzteils.
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Eine
jede der Vorrichtungen 1 weist einen Behälter 2 auf,
welcher das Bad 3 zum Erhitzen der Holzteile 4 enthält, sowie
einen Behälter 5,
welcher das Bad 6 zum Abkühlen und Behandeln eben dieser Teile
enthält.
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Zu
diesem Zweck ist der Behälter 2 mit
einem Wärmetauscher 7 ausgestattet,
der über
Leitungen 50 an eine (nicht dargestellte) Vorrichtung zum Erhitzen
eines in dem Austauscher 7 und den Leitungen 50 zirkulierenden
Wärmeübertragungsmittels angeschlossen
ist.
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In ähnlicher
Weise ist der Behälter 5 mit
einem Wärmetauscher 8 ausgestattet,
der über
Leitungen 51 an eine (nicht dargestellte) Einheit zum Abkühlen eines
in dem Austauscher 8 und den Leitungen 51 zirkulierenden
Kälteträgers angeschlossen ist.
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Um
die Holzteile (wie Bretter, Balken, Pfähle oder Pfosten) in jedem
Bad 3, 6 eingetaucht zu halten, ist jeder Behälter 2, 5 jeweils
mit einem Organ 10, 12 ausgestattet, welches das
Eintauchen sicherstellt.
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Dieses
Organ 10, 12 kann fest sein und in Form einer
Schiene vorliegen, die an der Oberfläche des Bades glatt abschließt oder
in dieses eingetaucht ist; alternativ hierzu kann dieses Organ beweglich sein
und in Form eines Förderbands,
eines Ketten- oder Seilförderers
vorliegen; in diesem Fall kann es mit vorspringenden Elementen versehen
sein, die Finger bilden, welche geeignet sind, die Teile 4 in
den Bädern
in Bewegung zu bringen, wie dies durch die Pfeile 11, 13 schematisch
dargestellt ist.
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Ein
oder zwei Förderer 14a, 14b, 14c (1 und 3) ähnlicher
Struktur kann bzw. können
eingesetzt werden, um die Teile 4 schnell von Bad 3 in Bad 6 zu überführen; ein
jeder dieser Förderer
enthält
ein Seil 52, das mit Fingern 53 zum Antreiben
der Teile 4 versehen ist; in herkömmlicher Weise erstreckt sich
jedes als geschlossene Schleife ausgebildetes Seil zwischen zwei
Scheiben oder Rollen, die durch ein Betätigungsgerät entlang von Achsen, welche
zu der Ebene der Figuren senkrecht verlaufen, drehangetrieben werden.
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Bei
der in 1 veranschaulichten Ausführungsform wird ein solcher
teilweise in das Bad 3 eingetauchter Förderer 14a eingesetzt,
um die Teile 4 entlang einer geneigten Wand 54 des
Behälters 2 derart
zu bewegen (Pfeil 55), daß sie in das Bad 6 hineinfallen
(Pfeil 56).
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Bei
der in 3 dargestellten Ausführungsform überführen zwei Förderer 14b, 14c die
Teile 4 von Behälter 2 in
Behälter 5 auf ähnliche
Weise durch Gleiten und/oder Rollen auf den geneigten Wänden 54, 57 (ansteigend
bzw. abfallend) dieser beiden Behälter; die Behälter sind
durch den gemeinsamen oberen Rand der zwei Wände 54, 57 aneinandergefügt.
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In
der in 4 dargestellten Variante erfüllt ein einziger Förderer 14,
dessen Mittelteil des Längsprofils
gekrümmt
ist, um sich im wesentlichen parallel zu den geneigten Wänden 54, 57 zu
erstrecken, über welche
die Behälter
verbunden sind, gleichzeitig die Aufgabe, die Teile 4 in
den Bädern 3, 6 in
Bewegung zu versetzen, diese Teile in diesen Bädern eingetaucht zu halten
und die Teile vom ersten Bad in das zweite Bad zu überführen.
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Gemäß einer
nicht dargestellten Variante können
eine oder mehrere Pumpen und/oder Rührgeräte zur Relativbewegung der
Holzteile mit der Behandlungslösung
beitragen.
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Wie
insbesondere in den 1 bis 4 dargestellt,
bedeckt eine Abdeckhaube 16, die mit einer Düse 18 zum
Einspritzen (Pfeil 58) eines heißen Gases ausgestattet ist,
den Transferbereich 9 zwischen den Behältern.
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Das
Erhitzen der Teile 4 kann durch Einwirken einer Vorrichtung,
wie beispielsweise die das Bezugszeichen 17 tragende Vorrichtung,
die in den durch die Abdeckhaube 16 und die Behälter 2, 5 begrenzten
Behandlungsraum 59 Mikrowellen oder Infrarotstrahlung aussendet,
erzielt und/oder vervollständigt
werden.
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In
der in 2 dargestellten Variante wird das Überführen von
einem Behälter
in den anderen durch Verschwenken 60 eines am Ende eines
Arms 63 angebrachten Korbes 62 entlang der Achse 61 (welche
zu der Ebene der Figur senkrecht verläuft) erzielt.
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In
der in 5 dargestellten Variante erfolgt dieser Transfer
durch ein ähnliches
Verschwenken einer teilweise eingetauchten Schleusenkammer, die vier
Flügel 64 aufweist,
deren Querprofile ein Kreuz bilden; die Enden der beiden am unteren
Teil befindlichen Flügel
gleiten bei Verschwenken der Schleusenkammer entlang einer Wand 65 in
Form eines Zylinderabschnitts mit horizontaler Achse, wobei sich die
genannte Wand am oberen Ende einer die Behälter 2, 5 trennenden
Trennwand 66 erstreckt; der Raum 67, welcher durch
die zwei unteren Flügel
und die Wand 65 begrenzt ist, eignet sich für die Aufnahme
von einem oder mehreren Teilen) 4; die Rotation der Flügel der
Schleusenkammer entlang des Pfeils (entgegen dem Uhrzeigersinn)
bewirkt, daß die
Teile ohne hervorzutauchen von dem Bad 3 in das Bad 6 überführt werden.
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Die
in 6 gezeigte Vorrichtung enthält zwei Gefüge, die demjenigen der 3 ähnlich sind, die
aneinander angeordnet und durch eine zusätzliche, mit einem Schutzaufbau 16, 18 bedeckte
Transfervorrichtung verbunden sind; diese Vorrichtung ermöglicht eine
Behandlung mit nacheinander einem ersten Erhitzen, einer ersten
Abkühlung,
einem zweiten Erhitzen und einem zweiten Abkühlen.
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Der
Querschnitt eines behandelten Pfostens mit der Achse 4b,
welcher in 7 dargestellt ist, zeigt die
imprägnierte
Schicht 4c der Dicke 4d, wozu der geröstete Umfangsteil 4e der
Dicke 4f gehört.
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Beispiel 1:
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Um
einen Satz von 3 entrindeten Douglasien-Pfählen mit einem Durchmesser
von 0,15 m und einer Länge
von 1,5 m zu behandeln, deren anfänglicher Wassergehalt nahe
100 % (kg/kg Trockenmasse) lag, wurden zwei Rapsölbäder verwendet, die auf 180°C bzw. 35°C bei atmosphärischem
Druck gehalten wurden. Die Pfähle,
deren Enden durch Eintauchen in Teer zuvor undurchlässig gemacht
worden sind, wurden für
60 Minuten in das Erhitzungsbad eingetaucht, wobei darauf geachtet
wurde, daß durch natürliche Konvektion
eine leichte Zirkulation des Öls zwischen
den Pfosten ermöglicht
und eine wirkungsvolle Kompensation des Temperaturabfalls des Bades
sichergestellt wurde. Die Pfähle,
die an ihren Enden durch Metallrahmen eingefaßt waren, wurden mit Hilfe
von Ketten in das Bad eingetaucht gehalten und durch die gleiche
Vorrichtung aus dem Bad herausgezogen. Das Überführen in das Abkühlungsbad erfolgte
mit einem Übergang
in der Luft in der Größenordnung
von 5 Sekunden. Das Material blieb etwa dreißig Minuten in die Behandlungslösung eingetaucht,
wobei darauf geachtet wurde, daß die
Erhitzung des Abkühlungsbades
diesseits von 50°C
begrenzt wurde. Dieses rot bis Sudanrot gefärbte Bad enthielt als Schutzmittel
Pyrethrum.
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Nach
Verlassen des Bades und Abtropfen (ohne Trocknen) wurde in einem
Querschnitt des Pfahls eine Imprägnierung
des Holzes durch das gefärbte Öl und das
Schutzmittel über
eine Tiefe von 3 bis 6 cm (in allen Fällen ist das Splintholz vollständig mit
gefärbtem Öl imprägniert),
je nach Zustand der Außenfläche, sowie
eine leichte Röstung über eine Tiefe
von maximal 5 mm festgestellt.
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Beispiel 2:
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Beispiel
1 wurde mit folgenden Unterschieden wiederholt:
- – ein Abkühlungsbad
enthaltend eine mit Methylenblau gefärbte wäßrige Lösung aus Chrom, Kupfer, Arsen,
- – ein
auf 20°C
gehaltenes Abkühlungsbad.
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In
diesem Fall wurde eine Tiefe der Imprägnierung mit Schutzlösung in
der Größenordnung
von 2 bis 6 cm sowie eine Oberflächenröstung über eine Dicke
gleicher Größe festgestellt.