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Verfahren zum Trocknen, Vergüten, insbesondere Quellvergüten und Durchfärben
von Holz Es sind viele Verfahren in Anwendung und vorgeschlagen worden,, um Massivholz,
insbesondere in Form von, Brettern, Kanteln, Formleisten u. dgl., zu trocknen, zu
vergüten und durchzufärben. Dabei werden die einzelnen Veredlungsvorgänge jeweils
in besonderem Verfahren, welche verschiedenartige Maschinen und Vorrichtungen erfordern,
durchgeführt.
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So ist z. B. bei Laubhölzern das am häufigsten angewandte Verfahren,
das frisch eingeschnittene Holzhalbzeug dicht zusammenzulegen und mehrere Tage lang
in besonderen Dämpfkammern zu kochen oder zu dämpfen. Durch gleichzeitiges- Zusetzen
von Chemikalien erfolgt dabei ein Auslaugen oder Anreichern bestimmter Stoffe. Es
wird dadurch eine Verringerung der Quellfähigkeit und eine Durchfärhung des Holzes
erreicht. Allerdings wird trotz der Länge der Behandlungsdauer nur eine Quellvergütung
auf etwa 5o o% der ursprünglichen Qwellung, d. h. von, i o auf 5 % quer zur Faser,
und eine nur schwache Färbung erreicht.
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Anschließend wird das nunmehr vollständig nasse Holz in besonderen
Trockenkammern gestapelt, wobei eine Anzahl Stapelhölzer unter jedem Brett erforderlich
ist. Die Trocknung dauert dann wiederum mehrere Tage.
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Die Trockenrtemperaturen, welche bei 6o bis 8o° lagen, sind bei den
neuerdings eingeführten Hochtemperaturtrockenvorrichtungen bis auf etwa
150'
heraufgesetzt worden. Außer der Beschleunigung
des Trockenvorganges
wird dabei ,auch schon eine geringe Vergütung der Quelleigenschaften erzielt, wie
sie bei Temperaturen von 18o bis Sao' durch chemische Veränderung des Holzes fast
ioo%ig unter gleichzeitiger Verfärbung eintritt. Wenn diese Tatsache auch bekannt
ist, so kann aber davon in Hochtemperaturtrockenkammern und sonstigen bekannten
Einrichtungen kein Gebrauch gemacht werden, weil das Trockengut durch seine Stapelung
und die Empfindlichkeit an den Stirnholzseiten, sowie wegen der Unmöglichkeit, die
im Innern gestapelten Bretter mit Heißluft direkt zu beaufschlagen, ungleichen Bedingungen
unterliegt. Das Trockengut verfärbt sich unregelmäßig, wobei die Brettenden und
außenliegenden Stücke verkohlen und unbrauchbar werden.
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Es wurde deshalb die Vergütung zwischen heißen Plattem. vorgeschlagen,
wie z. B. das Verfahren zum Farbbrennen von Holzfurnieren. Diese Verfahren setzen
aber erstens vollkommen trockenes Holz voraus, da sonst der entstehende Wasserdampf
unter den Platten nicht entweichen kann, zweitens können die gasförmigen Umsetzungsprodukte
nicht bzw. nur an den Randzonen entweichen, drittens werden die Randzonen des Holzes,
welche von den Platten nicht bedeckt sind, schneller Wärme aufnehmen oder abgeben.
Solche Verfahren gehen deshalb nur für Furniere, bei denen wegen der geringen Holzdicke
und der beim Schälen stark aufgelockerten Faserstruktur die geringe Abgasmenge noch
nicht stört. Dias Temperaturgefälle zwischen der Wärmequelle und dem Vergütungsgut
darf nur gering sein, womit eine lange Vergütungsdauer verbunden ist.
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Es ist ferner vorgeschlagen worden, das Holz während der Hitzevergütung
vollständig so dicht einzuschließen, daß die gebildeten Dämpfe und Gase nicht entweichen
können. Diabei muß das Holz dicht anliegend umschlossen werden, sonst treten wiederum
an den Auflagestellen. Abweichungen ein.
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Weiterhin sind Verfahren bekannt, bei denen die Hitzevergütung durch
Tauchen des Holzes in ein bei bestimmter Temperatur schmelzendes Metallbad erzielt
werden soll.
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Es ist auch bekannt, eine Vergütung der Quelleigenschaften durch Imprägnieren
mit Kunstharzen, welche die Poren ausfüllen, zu ,erreichen.
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Alle bekannten Verfahren sind in ihrem Vorrichtungsaufwand sehr kostspielig
oder langwierig, wodurch die industrielle Anwendung unwirtschaftlich wird.
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Die Erfindung ermöglicht eine technisch einfache und wirtschaftliche
Arbeitsweise. Dabei wird in einer Behandlungsstufe von nur 1/g bis q. Stunden Dauer,
je nach Ausgangsfeuchte und Dicke des Holzes, erreicht: i. die vollständige Trocknung;
a. die Vergütung besonders in bezug auf a) die Verringerung der Quelleigenschaften
bei Feuchteän.derungen auf etwa 5 aio der ursprünglichen Quellung quer zur Faser,
d: h. daß die absoluten Werte der Quellung von etwa 1o auf o,5 % sinken; b) eine
Steigerung der Druck- und Verschleißfestigkeit, bei Buchenholz auf das etwa i,5fache
der Festigkeit von trockenem unvergütetem Holz; da beim Dämpfen infolge der Faseraufschwemmung
ein Druckfestigkeits:abfall eintritt, ist der Festigkeitszuwachs gegenüber gedämpfter
Buche sogar das 2,5- 'bis 3fache, wie ein Prüfergebnis der T. H. München
bestätigt; 3. eine wahlweise Durchfärbung von hellen bis zu dunkelstem. Brauntönen.
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Dias neue Verfahren besteht nun darin, daß das Holz in Form von Rundholz,
Brettern, Halbzeugen und Fertigteilen in einer Vergütungskammer nach Art der an
sich bekannten Holztrockenkammern oder Trockentrommeln gestapelt bzw. eingebracht
und direkt oder indirekt erhitzt wird.
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Die Erhitzung kann durch heiße Luft oder andere heiße Gase, durch
Hochfrequenz, Ultraschall und andere Energlestrahlungen oder bei Trockentrommeln
durch Wärmeaustausch über die Kammerwände erfolgen.
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Die Wärmezufuhr bewirkt, solange das Holz noch Wassergehalt hat, die
Verdampfung des Wassers. Die Temperatur im Holz kann. dabei nicht wesentlich über
die Verdampfungstemperatur, welche bei normalem Druck etwa ioo° beträgt, steigen.
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Nach vollständiger Trocknung wird nunmehr die Holztemperatur durch
weitere Wärmezufuhr gesteigert und je nach gewünschter Vergütung auf ißo bis Sao`
gebracht. Dadurch tritt im Holz :eine lebhafte Umsetzung durch Oxydation, Destillation
oder ähnliche Vorgänge ein. Für die wirtschaftliche schnelle Durchführung des Verfahrens
ist eine Erhitzung sauf Temperaturen, die sehr viel höher liegen als die Endvergütungstemperatur,
notwendig. Eine regelmäßige Temperaturverteilung im ganzen Vergütungsgut läßt sich
dabei praktisch nicht erreichen..
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Das Holz wird außen heißer als innen. Holzteile, die von Stapelhölzern
abgedeckt sind, die längere Zeit übereinanderliegenoder sich im Strömungsschatten
der beispielsweise heißen Luft befinden, bleiben kälter. Das Holz wird dadurch ungleichmäßig
getrocknet, vergütet und gefärbt und würde unbrauchbar.
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Dias Verfahren benutzt nunmehr die Feststellung, daß im Holz auch
ohne weitere fremde Wärmezufuhr, allein durch die exotherme chemische Umsetzung
bei Temperaturen, die etwa über Co' liegen, eine ständige Temperatursteigerung eintritt.
Die Wärmezufuhr wird deshalb nunmehr !eine bestimmte Zeit, etwa; i/4 bis i Stunde,
je nach Holzdicke und Temperaturspitze, vor Beendigung der Behandlung vermindert
und dann ganz abgeschaltet. Die Eigenerhitzung des Holzes bewirkt einen Ausgleich
der Temperaturunterschiede im Arbeitsgut und insbesondere bei starken Hölzern einen
Temperaturanstieg von innen heraus.
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Durch die Menge und Konzentration der Abgase läßt sich feststellen,
wie weit die Vergütung fortgeschritten ist. Mit Erreichung des gewünschten Vergütungsgrades
muß nunmehr die Eigenerhitzung unterbrochen werden, und zwar durch Wärmeentzug,
sei es .durch Einblasen von Luft, Dampf oder
Wasser. Die Temperatur
des Holzes muß dabei bis unter i3o° gekühlt werden, um den selbsttätigen Fortgang
der Vergütung zuverlässig abzubrechen.
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Das Holz muß nunmehr auf das Neue durch die Strukturänderung herabgesetzte
hygroskopische Gleichgewicht klimatisiert werden. Dies kann in der Vergütungskammer
oder Trommel durch anschließendes Dämpfen oder durch Wasserberieselung erfolgen,
auch ein längeres mindestens i q. Tage langes "Lagern, in der freien Luft bewirkt
die genügende Klimatisierung.
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Die notwendigen Regelvorgänge für die Abschaltung der Wärmezufuhr
und Einschaltung der Rückkühlung des Arbeitsgutes können durch die jeweilige Zusammensetzung
und Konzentration der Abgase aus dem Vergütungsgut selbständig gesteuert werden,
z. B. durch die geringere Lichtdurchlässigkeit der dichteren Abgase in Wirkung auf
eine Fotozelle oder in anderer Weise.
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Es kann auch die Energiezufuhr bzw. Heißluftbeaufschlagung u. dgl.
durch Blenden, Verteilungsorgane und ähnlichen Vorrichtungen teilweise ausgesetzt
bzw. auf bestimmte Zonen. des Arbeitsgutes konzentriert werden. Wird dann die Rückkühlung
des Arbeitsgutes ohne Zwischenpause an die Wärmezufuhrperiode angeschlossen, so
bleibt die an den stärker erhitzten Stellen dunklere Färbung erhalten, wodurch eine
Musterung des Arbeitsgutes erzielt werden kann.