DE69023762T2

DE69023762T2 - Verfahren und vorrichtung zum behandeln von holz.

Info

Publication number: DE69023762T2
Application number: DE69023762T
Authority: DE
Inventors: Syuzo Uji-Shi Kyoto 611 Fukada; Masafumi Nara-Shi Nara 630 Inoue; Senji Yamatokoriyama-Shi Nara 639-11 Kimoto; Chikayoshi 3-14 Juso-Motoimazato 3-Chome Osaka-Shi Osaka 532 Ota; Mitsuhiko 3-8 Daidokasiwadai 1-Chome Gifu 501-31 Tanahashi
Original assignee: Hisaka Works Ltd
Current assignee: Hisaka Works Ltd
Priority date: 1989-12-25
Filing date: 1990-12-21
Publication date: 1996-05-23
Anticipated expiration: 2010-12-22
Also published as: EP0460235A1; CA2047215A1; US5247975A; EP0460235B1; CA2047215C; WO1991009713A1; DK0460235T3; DE69023762D1; EP0460235A4; US5343913A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Holz und eine Vorrichtung zur Behandlung von Hölzern, die dünn oder gekrümmt sind, z. B. Weichhölzer, wie Japanische Zeder, Japanische Lärche, Pappeln und Albizien, oder Hölzer vom Ausdünnen, wie beispielsweise Japanische Zedern und Japanische Zypressen. die während des Wachstums herausgenommen wurden, um diese zu verfestigen, zu richten und frei zu formen, um einen höheren zusätzlichen Wert und eine effektive Nutzung der Hölzer zu erreichen.
Weichhölzer, wie die Japanische Zeder, werden zwar als Baustoffe genutzt, ihre Anwendungsmöglichkeiten aber sind auf Grund ihrer geringen Festigkeit begrenzt. Außerdem sind ungenutzte Hölzer, wie die Japanische Lärche, Pappeln und Albizien, sowie Hölzer vom Ausdünnen, wie die Japanische Zeder und die Japanische Zypresse, die während des Wachstums herausgenommen werden, Hölzer von geringem Durchmesser und außerdem gekrümmt und außerordentlich weich; folglich bleiben sie entweder ungenutzt oder werden weggeworfen.
Es war daher bisher die übliche Praxis, ein Harz, beispielsweise ein Phenolharz, in die Hölzer zu injizieren, um diese durch Aushärten des Harzes zu festigen. Da jedoch eine große Menge des Harzes in das Holz injiziert werden muß, sind die Harzkosten und damit die Kosten für die Behandlung hoch. Außerdem sind eine spezielle Injiziervorrichtung, eine bestimmte Zeit (etwa ein Tag) und erheblicher Arbeitsaufwand erforderlich, um das Harz gleichmäßig in das Holz zu injizieren. Gegenwärtig ist das Injizieren des Harzes in das Holz sehr schwierig. Da das Harz zu Zwecken der Verfestigung in das Holz injiziert wird, geht außerdem die Eigenschaft der Wasserabsorption verloren, die charakteristisch für Holz ist, was dazu führt, daß das Holz die Eigenschaften von Plast annimmt, während sein Verhalten, seine Funktionen und Eigenschaften verlorengehen. Außerdem ergibt sich, wenn so behandeltes Holz als Abfallmaterial weggeworfen wird, das Problem der Verunreinigung durch das Harz während der Veraschung (Rauch von schädlichen Stoffen, Auswirkungen der hohen Temperatur auf den Veraschungsofen usw.).
Es wurden Untersuchungen durchgeführt, um Holz ohne den Einsatz eines Harzes zu verfestigen; so wurde beispielsweise eine Studie zu einem Verdichtungsverfahren auf der Grundlage einer Wärmebehandlung unter Anwendung von Mikrowellen durchgeführt. Bisher wurde jedoch noch kein wirksames Verfahren gefunden, um eine Verformung zu fixieren, die durch das Verdichten erreicht wird. Das heißt, sobald das Holz eine bestimmte Menge an Wasser aufnimmt, die der Verdichtung entspricht, nimmt es wieder seine ursprüngliche Form an. Außerdem haben Mikrowellen eine begrenzte Eindringtiefe, so daß es schwierig ist, starkes Holz zu behandeln, und die Kosten sind hoch.
US-A-2218897 legt ein Verfahren zur Behandlung von Holz offen, das die Schritte der Einbringung eines Holzes in eine Hochtemperatur- Wasserdampf-Atmosphäre und damit das Erweichen des Holzes und anschließend des Formpressens des Holzes umfaßt.

ZUSAMMENFASSENDE DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Vorliegende Erfindung ist das Ergebnis einer intensiven Untersuchung zur Lösung der oben genannten Probleme.
So ist es ein Ziel der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Behandlung von Holz zu schaffen, die auf dem Erweichen des Holzes in einer Hochtemperatur-Hochdruck-Wasserdampf-Atmosphäre und dessen Formpressen in eine gewünschte Form und dessen Fixierung in diesem Zustand beruhen, wodurch das Holz verfestigt wird und die Holzaufbereitung wegfällt.
Nach einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Behandlung von Holz geschaffen, das die folgenden Schritte umfaßt: Bringen des Holzes in eine Hochtemperatur-Wasserdampf-Atmosphäre und dadurch Erweichen des Holzes und anschließendes Formpressen des Holzes, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdampf-Atmosphäre während des Erweichens einen hohen Druck und eine hohe Temperatur aufweist, und durch einen weiteren Schritt des Fixierens des formgepreßten Holzes durch Verweilen des formgepreßten Holzes in der Wasserdampf-Atmosphäre, die eine hohe Temperatur und einen hohen Druck aufweist, über eine festgelegte Zeitspanne.
Wenn Holz in eine Hochtemperatur-Hochdruck-Wasserdampf-Atmosphäre gebracht wird, führt das dazu, daß das Holz den Wasserdampf absorbiert, um die Temperatur des Holzes zu erhöhen (wenn man das Holz über mehrere Sekunden bis zu einigen zehn Minuten verweilen läßt, erhöht sich die Temperatur des Holzes auf 130º bis 200ºC), wodurch das Holz weich wird. In diesem Zustand werden auf das Holz mechanische Druckkräfte ausgeübt, um dieses dadurch zu pressen, bis es auf etwa 1/2 bis 1/3 in Begriffen des Verhältnisses der Querschnittsflächen reduziert ist, während das absorbierte Wasser herausgequetscht wird, was zur Folge hat, daß die Größe der Hohlräume, die im Holz gebildet werden, verringert wird und das Holz gehärtet und verfestigt wird; auf diese Weise wird gekrümmtes Holz gerichtet oder kann Holz ohne Aufbereitung frei behandelt werden. Im Ergebnis dessen wird der Einsatz von Harz überflüssig, wodurch die Behandlungskosten im starken Maße gesenkt werden, der Vorgang der Verfestigung leicht und effektiv in kurzer Zeit ausgeführt werden kann, die Holzaufbereitung entfällt, so daß die Produktion von Holzresten vermieden wird, und selbst dann keine Gefahr der Verschmutzung besteht, wenn das Holz als Abfall weggeworfen wird.
Gleichzeitig werden die Acetylgruppen in der Hemicellulose, die im Holzmaterial enthalten ist, isoliert, und mit der resultierenden Essigsäure, die als Katalysator wirkt, werden die Hemicellulose und das Lignin teilweise depolymerisiert, was zur Bildung solcher chemischer Substanzen wie Phenolverbindungen und Furfuralverbindungen führt, in deren Natur es liegt, das Wachstum von fäulniserregenden Bakterien im Holz (Basidiomyceten und ähnliche) zu unterbinden. Damit werden die der Zersetzung entgegenwirkenden Eigenschaften zur Bekämpfung der fäulniserregenden Bakterien im Holz verbessert.
Im Gegensatz zur Erhitzung mit anderen Wärmequellen (Mikrowellen und ähnlichen) als Wasserdampf nimmt das Holz, selbst wenn es Wasser absorbiert oder erhitzt wird, niemals wieder seine ursprüngliche Form an.
Nach einem anderen Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Vorrichtung zur Behandlung von Holz geschaffen, die folgende Elemente umfaßt:
einen Behandlungsbehälter, der mit Wasserdampf von hoher Temperatur und hohem Druck gespeist werden kann, eine Form, die in dem Behandlungsbehälter angeordnet ist, einen Auflageblock, der in dem Behandlungsbehälter angeordnet ist und ein zu behandelndes Holz aufnehmen kann, einen Fixierkasten in geteilter Konstruktion, der in dem Behandlungsbehälter angeordnet ist, und einen Druckzylinder, der an der Seite des Behandlungsbehälters befestigt ist, um die Bewegung des Auflageblocks im Verhältnis zu der Form und zum Fixierkasten zu bewirken, um so zu veranlassen, daß das Holz, das vom Auflageblock getragen wird, durch die Form in den Fixierkasten eintritt.
Es werden nun Beispiele des Verfahrens nach der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Ein Probestück, das aus einer Japanischen Zypresse geschnitten wurde und eine volumenbezogene Dichte von 0,3 hat, wurde für die Dauer von 15 min in eine Wasserdampf-Atmosphäre von 15 kp/cm² gebracht und dann auf 1/3 seiner ursprünglichen Größe zusammengepreßt. Die volumenbezogene Dichte dieses Probestücks betrug dann 0,9, und die Farbe war hellbraun. Das Probestück wurde pulverisiert und dann Abschnitten von Kulturboden für Shiitake-Pilze, Hiratake-Pilze (Agarics) und Kawaratake-Pilze zugesetzt, urid in diesen Kulturboden-Abschnitten wurden Basidomyceten gezüchtet. Es wurde festgestellt, daß die Länge der Hyphen 1/2 bis 1/5 derjenigen betrug, die in Kulturboden-Abschnitten gezüchtet worden waren, denen das Probestück nicht zugesetzt worden war, womit nachgewiesen wird, daß die der Zersetzung entgegenwirkenden Eigenschaften verbessert wurden.
Bei dem oben beschriebenen Beispiel wurde die Behandlung mit Kresolflüssigkeit durchgeführt, die dem Behandlungsbehälter zugesetzt wurde, so daß deren Konzentration etwa 10% betrug, und es wurde festgestellt, daß das Probestück mit Kresol imprägniert war. Folglich kann man chemisch geschütztes Holz erhalten, wenn man mit dem Wasserdampf Kresol oder eine andere chemische Flüssigkeit mischt.
Außerdem wurde eine 22 Jahre alte Japanische Zypresse (10,05 cm Durchmesser × 7,5 cm Länge) vom Ausdünnen 15 min lang in einer Wasserdampf-Atmosphäre von 15 kp/cm² behandelt, anschließend wurde er in dieser Atmosphäre mit Hilfe von zwei gegenüberliegenden V-förmigen Spannvorrichtungen in eine quadratische Pfostenform mit 7 cm Kantenlänge formgepreßt. Auf diese Weise kann Holz vom Ausdünnen in Pfostenform formgepreßt werden, ohne es zu schneiden. Bei dem Holz, das im Wasserdampf geformt wird, wird im Gegensatz zum Fall unter Anwendung von Mikrowellen die Verformung fixiert, und die Verformung ist selbst dann bleibend, wenn das Holz später wieder Wasser absorbiert.
Aus der unten gezeigten Tabelle geht hervor, daß Holz, das nach dem oben beschriebenen Verfahren verformt wird, durch die Absorption von Wasser auch nach dem Pressen nicht wieder in seine ursprüngliche Form zurückgeht, wobei die Daten im Vergleich zu Daten von Holz in der allgemeinen Anwendung gezeigt werden. Japanische Zeder, übliches Material Material, das mit Mikrowellen einer Formpreßbehandlung unterzogen wurde, nicht fixiert Formgepreßtes Material vom Ausdünnen Bemerkungen Volumenbezogene Dichte Härte Elastizitätsmodul beim Biegen Zusammenpreßwert Wasserabsorption, Prozentsatz Größenveränderung nach Wasserabsorption faches
(Das formgepreßte Material: hergestellt durch Zusammenpressen von Holz vom Ausdünnen auf 1/3)
In der obenstehenden Tabelle bedeutet (1) kp/cm², bedeutet (2) kp/cm², bedeutet (3) kp/cm, in der Faserrichtung, (4) bedeutet, daß das ursprüngliche Gewicht als 100 angesetzt wird, wobei der Wassergehalt 15% beträgt, und (5) bedeutet, daß die Richtung im rechten Winkel zu den Fasern verläuft.
Aus der obenstehenden Tabelle wird ersichtlich, daß das Holz, das nach dem Verfahren der vorliegenden Erfindung formgepreßt wurde, selbst dann seine ursprüngliche Form nicht wieder annehmen karn, wenn es nach dem Formpressen Wasser absorbiert. Es hat den Anschein, daß der Grund dafür darin liegt, daß das Holz auf Grund des Wasserdampfdrucks eine chemische Veränderung durchläuft.
Außerdem wurde festgestellt, daß diese chemische Veränderung nicht eintritt. wenn der Druck des Wasserdampfs weniger als 5 kp/cm² beträgt, während bei einem Druck von mehr als 25 kp/cm² die Zersetzung der Holzkomponenten weitergeht, wodurch sich die physikalischen Eigenschaften des Holzes verschlechtern.
Es werden nun Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Ansicht im Längsschnitt, die ein erstes Ausführungsbeispiel der Vorrichtung zeigt, die ein Ausführungsbeispiel für das Verfahren zur Behandlung von Holz nach der Erfindung ist;
Fig. 2 und Fig. 3 sind Schnittansichten auf der Linie A-A in Fig. 1, wobei Fig. 2 den Zustand zeigt, der vor dem Zusammenpressen besteht, und Fig. 3 den Zustand zeigt, der während des Zusammenpressens besteht;
Fig. 4 und Fig. 5 sind Schnittansichten, die eine Modifikation der Preßvorrichtung zeigen;
Fig. 6 und Fig. 7 sind vergrößerte Ansichten, die eine Spannhilfs vorrichtung der Presse zeigen;
Fig. 8 ist eine Schnittansicht, die eine Modifikation einer Preßvorrichtung zeigt, die ohne die Spannhilfsvorrichtung arbeitet;
Fig. 9 bis einschließlich Fig. 13 sind Schnittansichten, die Beispiele für die Formung des Holzes entsprechend seiner Verwendung zeigen;
Fig. 14 ist eine schematische Ansicht im Längsschnitt, die ein zweites Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Behandlung von Holz nach der Erfindung zeigt;
Fig. 15 ist eine detaillierte perspektivische Ansicht eines Auflageblocks im zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 16 ist eine detaillierte perspektivische Ansicht einer Walzenform im zweiten Ausführungsbeispiel;
Fig. 17 ist eine perspektivische Ansicht derselben, bei welcher der Rahmen abgenommen wurde;
Fig. 18 ist eine detaillierte perspektivische Ansicht eines fixierten Kastens im zweiten Ausführungsbeispiel:
Fig. 19 ist eine schematische Ansicht im Längsschnitt, die eine Modifikation des zweiten Ausführungsbeispiels zeigt;
Fig. 20 und Fig. 21 sind perspektivische Ansichten, die Modifikationen der Form zeigen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens zur Behandlung von Holz nach der Erfindung. Die Zahl 1 bezeichnet einen Behandlungsbehälter, und die Zahl 2 bezeichnet eine Preßvorrichtung.
Der Behandlungsbehälter 1 weist einen zylindrischen Behälterkörper 1a, der aus einem hochfesten Stahl hergestellt wurde, und eine Tür 1b auf, die an der Öffnung in dem Körper befestigt wird, so daß dieser geöffnet und geschlossen werden kann. Wasserdampf mit einer hohen Temperatur (100º bis 230ºC) und einem hohen Druck (5 bis 25 kp/cm²) wird dem Behälterkörper über eine Rohrleitung 4 zuqeführt, während durch eine Rohrleitung 3 ein Gas, mit dem je nach Notwendigkeit und Zweck eine chemische Flüssigkeit, beispielsweise Creosote (ein Holzschutzmittel), gemischt wurde, in den Behälterkörper injiziert wird.
Die Preßvorrichtung 2 weist ein Paar Preßformen 5, die jeweils im rechten Winkel in V-Form gebogen sind und innerhalb des Behandlungsbehälters 1 in Längsrichtung einander gegenüber angeordnet sind, eine Vielzahl von Preßzylindern 6 zum Anheben und Absenken der Preßformen und ein Paar gegenüberliegender Preß-Spannhilfsvorrichtungen 8 auf, die jeweils im rechten Winkel in V-Form gebogen sind und gleitend zwischen den gegenüberliegenden Stirnkanten der Preßformen 5 befestigt sind, um mit den Preßformem bei der Bildung eines erweiterungsfähigen Raumes 7 zusammenzuwirken. Folglich wird das Holz W in diesem Raum durch die Preßformen 5 und die Preß-Spannhilfsvorrichtungen 8 formgepreßt, wenn die Preßformen 5 durch die Preßzylinder 6 zueinander hin bewegt werden.
Weiterhin bezeichnet die Zahl 9 eine Rohrleitung zur Ableitung des Wasserdampf-Abflußes aus dem Behandlungsbehälter 1, und 10 bezeichnet eine Rohrleitung zur Öffnung des Behandlungsbehälters zur freien Luft hin, um diesen zu entleeren.
Es wird nun der Vorgang der Behandlung von Holz mit der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung in der oben beschriebenen Anordnung beschrieben.
Zuerst wird ein zu behandelndes Holz W in den Behälterkörper 1a des Behandlungsbehälters 1 eingeführt und auf der unteren Preßform 5 innerhalb des Raums 7 angebracht, der durch die Preßformen 5 und die Preß- Spannhilfsvorrichtungen 8 der Preßvorrichtung 2 gebildet wird, oder es wird, wie das in Fig. 2 gezeigt wird, über die Preß- Spannhilfsvorrichtungen 8 vorsichtig durch die Preßformen 5 eingeklemmt.
Danach wird an der Öffnung im Behälterkörper 1a des Behandlungsbehälters 1 die Tür 1b angebracht, um den Behandlungsbehälter 1 zu schließen, worauf Wasserdampf mit einer hohen Temperatur (100º bis 230ºC) und einem hohen Druck (5 bis 25 kp/cm²) durch eine Rohrleitung 4 in den Behälterkörper eingeführt wird, während ein Gas, das je nach Notwendigkeit und Zweck mit einer chemischen Flüssigkeit, beispielsweise Creosote, gemischt wird, durch eine Rohrleitung 3 in den Behälterkörper injiziert wird. In diesem Zustand läßt man das Holz W über eine festgelegte Zeit (mehrere Sekunden bis zu einigen zehn Minuten) verweilen, um es zu erweichen, worauf die Preßformen 5 der Preßvorrichtung 2 durch die Preßzylinder 6 zueinander hin bewegt werden und das Holz W, das im Raum 7 des Behandlungsbehälters gehalten wird, über die Preß- Spannhilfsvorrichtungen 8 durch die Preßformen 5 zusammengepreßt wird, bis es auf 1/2 bis 1/3 in Begriffen des Verhältnisses der Querschnittsflächen reduziert wurde, wie das in Fig. 3 gezeigt wird. In diesem Zustand läßt man das Holz W über eine festgelegte Zeit (mehrere Sekunden bis zu einigen zehn Minuten) verweilen, um das Holz W zu fixieren.
Wenn das Holz W auf diese Weise fixiert worden ist, wird, sobald das Einspritzen des Wasserdampfs und des mit der Chemikalie gemischten Gases in den Behandlungsbehälter 1 beendet ist, der Wasserdampf-Abfluß im Behandlungsbehälter 1 durch die Rohrleitung 9 abgeleitet, während der Behandlungsbehälter 1 durch die Rohrleitung 10 allmählich in die freie Luft entleert wird. Anschließend wird die Tür 1b von der Öffnung im Behälterkörper 1a des Behandlungsbehälters 1 abgenommen, um den Behandlungsbehälter 1 zu öffnen, und die Preßformen 5 der Preßvorrichtung 2 werden durch die Preßzylinder 6 voneinander weg bewegt, worauf das formgepreßte Holz W aus dem Behandlungsbehälter 1 entnommen wird, womit die Behandlung abgeschlossen ist.
Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel werden Druckkräfte in zwei Richtungen, nach oben und nach unten, auf das Holz W ausgeübt, um das Holz W formzupressen; wie jedoch in Fig. 4 gezeigt wird, können in dem Behandlungsbehälter 1 auch flache Preßplatten 5a in der oberen und unteren und in der rechten und linken Position einander gegenüberliegend angeordnet werden, so daß sie durch Preßzylinder 6 mit Preß- Spannhilfsvorrichtungen 8a, die im rechten Winkel in L-Form gebogen und zwischen nebeneinanderliegenden Preßplatten 5a zur Gleitbewegung im Verhältnis zu diesen Preßformen 5a angeordnet sind, senkrecht und waagerecht zueinander hin oder voneinander weg bewegt werden. Auf diese Weise werden auf das Holz W Druckkräfte in vier Richtungen, nach oben, nach unten, nach rechts und nach links, ausgeübt, um so das Holz W formzupressen. Außerdem können, wie in Fig. 5 gezeigt wird, Preßplatten 5b, die im rechten Winkel in L-Form gebogen sind und durch Preßzylinder 6 zueinander hin oder voneinander weg bewegt werden können, auf einem feststehenden Block 1c im Behandlungsbehälter 1 angeordnet werden, während eine flache Preßplatte 5c, die durch einen Preßzylinder 6 nach oben und nach unten bewegt werden kann, oberhalb und in einer Zwischenstellung zwischen den Preßplatten 5b angeordnet ist. Außerdem sind eine flache Preß-Spannhilfsvorrichtung 8b und L-förmige Preß-Spannhilfsvorrichtungen 8c die im rechten Winkel gebogen sind, zwischen den waagerechten Abschnitten der Preßplatten 5b und zwischen den senkrechten Abschnitten der Preßplatten 5b und der Preßplatte 5c angeordnet, so daß sie im Verhältnis zu den Preßplatten 5b und 5c gleiten können; auf diese Weise werden auf das Holz W Druckkräfte in drei Richtungen, nach oben, nach rechts und nach links, ausgeübt, um dieses formzupressen.
Die gegenüberliegenden Preßformen 5 und Preßplatten 5a und 5b sind so angeordnet, daß sie durch die Preßzylinder 6 zueinander hin und voneinander weg bewegt werden. Es kann aber auch eines der beiden Elemente fest angeordnet und nur das andere allein bewegt werden, um das Holz W auf diese Weise formzupressen.
Die Preß-Spannhilfsvorrichtungen 8, 8a, 8b, 8c sind so angeordnet worden, daß sie gleitend im Kontakt mit den Druckflächen (den inneren Flächen, die an das Holz anstoßen) der Preßformen 5 und der Preßplatten 5a, 5b, 5c befestigt sind. Wie in Fig. 6 gezeigt wird, können die Preß- Spannhilfsvorrichtungen 8d aber auch gleitend im Kontakt mit den keinen Druck ausübenden Flächen der Preßplatten 5d (den Außenflächen, die nicht an das Holz W anstoßen) angeordnet werden. Außerdem kann eine Preß- Spannhilfsvorrichtung 8e, wie in Fig. 7 gezeigt wird, gleitend zwischen den Druckplatten 5a angeordnet werden, wobei deren Seiten 8e' gleitend in Schlitzen 5e' aufgenommen werden, die in den angrenzenden Preßplatten 5e gebildet werden.
Bei der vorstehenden Beschreibung wurden Preß-Spannhilfsvorrichtungen verwendet, um das Holz W formzupressen; wie jedoch in Fig. 8 gezeigt wird, kann das Formpressen des Holzes W auch ausschließlich mit den Preßplatten 5 ausgeführt werden.
Außerdem wurde bei der vorstehenden Beschreibung ein rundes Holzmaterial in eine rechteckige Pfostenform formgepreßt; in Abhängigkeit von der Anwendung können jedoch durch Auswechseln der Preßformen 5 der Preßvorrichtung 2 verschiedene Formen formgepreßt werden.
Wenn beispielsweise ein gebogenes Produkt geformt werden soll, wie der Fuß eines buddhistischen Hausaltars, wie das in Fig. 9 gezeigt wird, wird Holz W, das in einer Hochtemperatur-Hochdruck-Wasserdampf-Atmosphäre erweicht wurde, durch obere und untere Preßformen 11 und 12, deren gegenüberliegende Flächen gebogen sind, formgepreßt und fixiert.
Wenn Material für ein Blockhaus hergestellt werden soll, wie das in Fig. 10 gezeigt wird, wird das in einer Hochtemperatur-Hochdruck- Wasserdampf-Atmosphäre erweichte Holz W durch eine obere Preßform 13, die einen schwalbenschwanzartigen Gang 13b am oberen Abschluß eines Hohlraumes 13a, dessen gegenüberliegende seitliche Flächen gebogen sind, hat, und durch eine untere Preßform 14, die einen schwalbenschwanzartigen Gang 14b in der unteren Seite eines Hohlraums 14a, dessen gegenüberliegende seitliche Flächen gebogen sind, hat, formgepreßt und fixiert. Speziell in dem Fall, daß Material für ein Holzhaus geformt wird, dessen Oberflächen, die in das Innere des Raumes gerichtet sind, gerade sind, wie das in Fig. 11 gezeigt wird, wird das in einer Hochtemperatur-Hochdruck-Wasserdampf Atmosphäre erweichte Holz W durch eine obere Preßform 15, die einen schwalbenschwanzartigen Gang 15a auf der oberen Fläche hat, eine untere Preßform 16, die einen schwalbenschwanzartigen Gang 16a in der oberen Fläche hat, eine feststehende quergerichtete Preßform 17, die so angeordnet ist, daß ihre innere Seitenfläche 17a mit einer der jeweiligen seitlichen Stirnflächen der oberen und der unteren Preßform 15 und 16 in Kontakt kommt, und eine bewegliche quergerichtete Preßform 18, deren innere Seitenfläche 18a gekrümmt ist, formgepreßt und fixiert.
Bei der Formung von Plattenmaterial für Fußbodenplatten, Tischelemente oder Möbel, wie das in Fig. 12 gezeigt wird, wird das Holz W, das in einer Hochtemperatur-Hochdruck-Wasserdampf-Atmosphäre erweicht worden ist, durch eine Preßform 19 mit einem U-förmigen Querschnitt und eine Preßform 20, die in diese Preßform 19 eingeführt werden kann, formgepreßt und fixiert.
Beim Formen eines Bauteils. das als Alkoven-Profilpfosten genutzt wird, wie das in Fig. 13(A) gezeigt wird, wird das Holz W, das in einer Hochtemperatur-Hochdruck-Wasserdampf-Atmosphäre erweicht wurde, durch eine Preßform 21 mit einem U-förmigen Querschnitt und eine Preßform 22, die in die Preßform 21 eingeführt werden kann und deren Formpreß-Oberfläche 22a gewellt ist, formgepreßt und fixiert. Wenn ein rechteckiger Pfosten geformt wird, bei dem die Maserung des Holzes sichtbar ist, da die Wachstumsringe nahe der Oberfläche des Holzes W zusammengepreßt und durch die Formpreß-Oberfläche der Preßform 22 wellig gemacht werden, wie das in Fig. 13(B) gezeigt wird, wird das Holz an einer Stelle geschnitten, die durch die Linie B-B in Fig. 13(B) gezeigt wird (die Stelle, an der die Wachstumsringe zusammengepreßt und wellig gemacht werden), was dazu führt, daß die Wachstumsringe in einer gewünschten Form an der geschnittenen Oberfläche in Erscheinung treten.
Selbst Holz, das sich während des Trocknens nach dem Sägen verzieht, kann leicht gerichtet werden. wenn man es in einer Hochtemperatur- Hochdruck-Wasserdampf-Atmosphäre erweicht und anschließend korrigiert und fixiert.
Fig. 14 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Vorrichtung, mit der das Verfahren der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird. Die Zahl 31 bezeichnet einen Behandlungsbehälter; 32 bezeichnet eine Auflageblock; 34 bezeichnet eine Walzenform; 33 bezeichnet einen Druckzylinder; 34 bezeichnet eine Form, z. B. eine Walzenform, und 35 bezeichnet einen Fixierkasten.
Der Behandlungsbehälter 31 ist ein hermetisch verschlossener Hochdruck-Hochtemperatur-Behälter, der den Auflageblock 32, die Walzenform 34 und den Fixierkasten 35 aufnehmen kann und mit Boden versehene zylindrische Hülsen 31a und 31b umfaßt, die horizontal voneinander getrennt werden können, wie aus der Abbildung ersichtlich ist, wobei die beiden Hülsen 31a und 31b durch geeignete Befestigungsmittel zusammengefügt werden; folglich weist der Behandlungsbehälter eine zweiteilige Bauweise auf. Wasserdampf mit hoher Temperatur (100º bis 230ºC) und hohem Druck (5 bis 25 kp/cm²) wird durch eine Rohrleitung 37 in den Behandlungsbehälter 31 eingeführt, und je nach Notwendigkeit und Zweck wird ein Gas, dem eine Chemikahe beigemischt wurde, beispielsweise Creosote (ein Holzschutzmittel), durch eine Rohrleitung 36 ebenfalls in den Behandlungsbehälter eingespritzt. Weiterhin bezeichnet die Zahl 38 ene Rohrleitung zur Ableitung des Wasserdampf-Abflußes aus dem Behandlungsbehälter 31, und 39 bezeichnet eine Rohrleitung, um den Behandlungsbehälter 31 zur Entleerung gegenüber der Atmosphäre zu öffnen.
Der Auflageblock 32 wird an einer festgelegten Position waagerecht im Behandlungsbehälter 31 installiert, wozu Ständer 40 verwendet werden, deren obere Fläche mit einer V-förmigen Nut 41 versehen ist, um das zu behandelnde Holz W waagerecht auflegen zu können, wie das in Fig. 15 gezeigt wird.
Der Druckzylinder 33 ist an der Außenseite der Seitenwand 31c des Behandlungsbehälters 31 durch geeignete Mittel im Verhältnis zum Holz W, das auf dem Auflageblock 32 aufliegt, befestigt und hat eine Kolbenstange 33a, die hermetisch abgedichtet durch die Seitenwand 31c in den Behandlungsbehälter 31 hineinreicht, wobei am vorderen Ende der Kolbenstange 33a ein Drückelement 42 befestigt ist.
Die Walzenform 34 wird durch geeignete Mittel zwischen dem Auflageblock 32 und dem Fixierkasten 35 im Behandlungsbehälter 31 angebracht und setzt sich, wie in Fig. 16 und 17 gezeigt wird, aus einer Vielzahl (gerade Zahl) von Walzenformeinheiten 43 zusammen. Jede Walzenformeinheit 43 weist zwei drehbar gelagerte Walzen 45 mit gleichem Durchmesser auf, die parallel zum Rahmen 44 verlaufen, wobei benachbarte Walzenformeinheiten 43 in der Phase um 90º gegeneinander versetzt sind, so daß sie die Figur von # bilden, wobei die nacheinander in Juxtaposition angeordneten Walzenformeinheiten 43 integriert werden, um die Walzenform 34 zu bilden. Außerdem weist die Walzenform 34 bei diesem Ausführungsbeispiel vier Walzenformeinheiten 43 auf, von denen zwei einen Satz bilden; folglich sind insgesamt zwei Sätze vorhanden, von denen derjenige, der sich näher am Auflageblock 32 befindet, als der erste Satz bezeichnet wird, während der andere der zweite Satz ist. Der Abstand L zwischen den Walzen 45 in jedem der ersten und zweiten Sätze von Walzenformeinheiten 43 verringert sich nacheinander, so daß das Verhältnis der Querschnittsflächen des Holzes etwa 1/2 bis 1/3 beträgt.
Der Fixierkasten 35 wird an einer festgelegten Position mit Hilfe paralleler Ständer 46 im ßehandlungsbehälter installiert und weist, wie in Fig. 18 gezeigt wird, U-förmige obere und untere Kastenteile 35a und 35b auf, die voneinander getrennt werden können, wobei die oberen und unteren Kastenteile 35a und 35b durch Haken 47 zusammengehalten und integriert werden, um ein vierseitiges Prisma zu bilden; folglich handelt es sich um eine zweiteilige Bauweise.
Es wird nun die Behandlung des Holzes W nach dem zweiten Ausführungsbeispiel der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung, die nach der oben beschriebenen Weise konstruiert wurde, beschrieben. Zuerst wird der Behandlungsbehälter 31 geöffnet, und das zu behandelnde Holz W wird in diesen eingeführt und auf den Auflageblock 32 gebracht.
Nachdem dann der Behandlungsbehälter 31 geschlossen worden ist, wird Wasserdampf von hoher Temperatur und hohem Druck durch die Rohrleitung 37 in den Behandlungsbehälter 31 eingeführt und, je nach Notwendigkeit und Zweck, wird auch ein mit einer Chemikahe gemischtes Gas, mit dem eine Chemikahe, beispielsweise Creosote (ein Holzschutzmittel), gemischt worden ist, durch eine Rohrleitung 36 in den Behandlungsbehälter eingespritzt. In diesem Zustand läßt man das Holz W über eine bestimmte Zeitspanne (mehrere Sekunden bis zu einigen zehn Minuten) verweilen, um es zu erweichen, worauf die Kolbenstange 33a des Druckzylinders 33 ausgefahren wird, so daß das Holz, das auf dem Auflageblock 32 aufliegt, durch das Drückelement 42, das an der vorderen Stimseite der Kolbenstange 33a befestigt ist, in die Walzenform 34 geschoben wird. In der Walzenform 34 wird das Holz W zum Formpressen nacheinander durch die Walzen 45 der Walzenformeinheiten 43 gezogen, bis es auf etwa 1/2 bis 1/3 in Begriffen des Verhältnisses der Querschnittsflächen reduziert worden ist; anschließend wird es in diesem Zustand in den Fixierkasten 35 geschoben.
In diesem Zustand läßt man das Holz W über eine bestimmte Zeitspanne (mehrere Sekunden bis zu einigen zehn Minuten) im Fixierkasten 35 zum Fixieren verweilen, worauf das Einspritzen und die Zufuhr von Wasserdampf und mit der Chemikahe gemischtem Gas in den Behandlungsbehälter 31 gestoppt werden und gleichzeitig der Wasserdampf-Abfluß und ähnliches im Behandlungsbehälter 31 durch die Rohrleitung 38 abgeleitet werden, während der Behandlungsbehälter 31 über die Rohrleitung 39 allmählich gegenüber der Atmosphäre geöffnet wird. Anschließend wird der Behandlungsbehälter 31 geöffnet, und die Haken 47 werden gelöst, um das oberen Kastenteil 35a des Fixierkastens 35 vom unteren Kastenteil 35b zu trennen, worauf das formgepreßte Holz W aus dem unteren Kastenteil 35b des Fixierkastens 35 entnommen wird, womit die Behandlung abgeschlossen ist.
Bei dem oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel wird das Holz W, das auf dem Auflageblock 32 befestigt ist, in die Walzenform 34 und den Fixierkasten 35 geschoben, wodurch das Holz W formgepreßt wird; wie jedoch in Fig. 19 gezeigt wird, ist es auch möglich, daß Holz W dadurch formzupressen, daß die Walzenform 34 und der Fixierkasten 35 durch einen Druckzylinder 33 über das Holz W, das auf dem Auflageblock 32 befestigt ist, geschoben werden. Das heißt, der Druckzylinder 33 wird durch geeignete Mittel an der anderen Seitenwand 31d des Behandlungsbehälters 31 befestigt und hat eine Kolbenstange 33a, die in den Behandlungsbehälter 31 hineinreicht, wobei an der vorderen Stimseite der Kolbenstange 33a ein Drückelement 42 befestigt ist, während das hintere Ende der Kolbenstange 33a integral mit dem vorderen Ende eines Fixierkastens 35 verbunden ist. An dem Fixierkasten 35 ist eine Walzenform 34 integral befestigt, während ein Anschlag 48, der an seinem vorderen Ende an das Holz W anstößt, an der Innenseite der Seitenwand 31c des Behandlungsbehälters 31 befestigt ist. Der Auflageblock 32 ist durch Walzen 49 beweglich auf einem Führungsblock 50 montiert. Wenn die Kolbenstange 33a des Druckzylinders 33 ausgezogen wird, um die Walzenform 34 und den Fixierkasten 35 über das Holz W zu schieben, das auf dem Auflageblock 32 angebracht ist, wird das Holz W formgepreßt, bis es in Begriffen des Verhältnisses der Querschnittsflächen auf etwa 1/2 bis 1/3 reduziert ist. Anschließend wird es in diesem Zustand in den Fixierkasten 35 geschoben. Zu diesem Zeitpunkt bleibt die Position des Holzes W durch den Anschlag 48 fixiert, und da sich der Auflageblock 32 durch die Walzen 49 nach rechts bewegt, wie das in der Abbildung gezeigt wird, wenn er von der Walzenform 34 geschoben wird, ist es möglich, die Walzenform 34 und den Fixierkasten 35 über das Holz W zu bringen.
Bei dem oben beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel wurde das Holz W aus einem runden Querschnitt durch die Walzenform 34 in einen quadratischen Querschnitt verformt; in Abhängigkeit von der Anwendung ist es aber auch möglich, runde, rechteckige, hexagonale und andere polygonale Querschnitte zu formen. Beispielsweise kann, wie in Fig. 20 gezeigt wird, anstelle der Walzenform 34 von Fig. 14 zwischen dem Auflageblock 32 und dem Fixierkasten 35 eine Kegelform 51 installiert werden; in diesem Fall wird das Holz W durch das Ende 51a mit dem größeren Durchmesser der Kegelform 51 in diese hinein geschoben und tritt durch das Ende 51b mit dem kleineren Durchmesser aus, wodurch das Holz W in einen runden Querschnitt formgepreßt werden kann. Wenn dagegen eine Formkonfiguration 52 benutzt wird, wie sie in Fig. 21 gezeigt wird, kann das Formpressen aus einem runden Querschnitt in einen quadratischen erfolgen.

Claims

1. Verfahren zur Behandlung von Holz, das die folgenden Schritte umfaßt: Einbringen des Holzes in eine Hochtemperatur-Wasserdampf- Atmosphäre und dadurch Erweichen des Holzes und anschließendes Formpressen des Holzes, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdampf-Atmosphäre während des Erweichens hohen Druck und hohe Temperatur aufweist, und gekennzeichnet durch den weiteren Schritt des Fixierens des formgepreßten Holzes durch Verweilen des formgepreßten Holzes über eine festgelegte Zeitspanne in der Wasserdampf-Atmosphäre, wenn diese eine hohe Temperatur und einen hohen Druck aufweist.

2. Verfahren zur Behandlung von Holz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wasserdampf-Atmosphäre ein chemisches Agens enthält.

3. Verfahren zur Behandlung von Holz nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Holz auf etwa die Hälfte oder etwa ein Drittel seiner ursprünglichen Querschnittsfläche gepreßt wird.

4. Verfahren zur Behandlung von Holz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hohe Druck im Bereich von 5 bis 25 kgf/cm² liegt.

5. Verfahren zur Behandlung von Holz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Atmosphäre, in der sich das Holz befindet, nach der festgelegten Zeitspanne in eine Atmosphäre verändert wird, die keinen Wasserdampf enthält.

6. Vorrichtung zur Behandlung von Holz, die folgende Komponenten aufweist:

einen Behandlungsbehälter (31), der mit Hochtemperatur-Hochdruck- Wasserdampf gespeist werden kann, eine Form (34), die in dem Behandlungsbehälter (31) angeordnet ist, einen Auflageblock (32), der in dem Behandlungsbehälter (31) angeordnet ist und ein Holz (W) aufnehmen kann, das behandelt werden soll, einen Fixierkasten (35) von geteilter Bauweise, der in dem Behandlungsbehälter (31) angeordnet ist, und einen Druckzylinder (33), der an der Seite des Behandlungsbehälters (31) angebracht ist, um die Bewegung des Auflageblocks (32) im Verhältnis zur Form (34) und zum Fixierkasten (35) zu bewirken, um so den Eintritt des Holzes (W), das auf dem Auflageblock (32) aufliegt, durch die Form (34) in den Fixierkasten (35) zu veranlassen.

7. Vorrichtung zur Behandlung von Holz nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Auflageblock (32) in dem Behandlungsbehälter (31) an einem Ende desselben angeordnet ist, daß der Fixierkasten (35) in dem Behandlungsbehälter (31) an dessen anderem Ende angeordnet ist und daß der Kolben (33a) des Druckzylinders (33) so positioniert ist, daß er auf das Holz (W) auf dem Auflageblock (32) wirkt.

8. Vorrichtung zur Behandlung von Holz nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Fixierkasten (35) an einem Ende der Kolbenstange (33a) des Druckzylinders (33) befestigt ist, daß die Form (34) am anderen Ende des Fixierkastens (35) befestigt ist und daß der Auflageblock (32) so positioniert ist, daß das Holz (W) durch die Form (34) in den Fixierkasten (35) eintritt, wenn die Kolbenstange (33a) des Druckzylinders (33) herausgezogen wird.