EP0318528B1 - Verfahren zur behandlung von frischholz - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a method for treating fresh wood, in the course of which the wood prepared for drying, e.g. Lumber, is dried in a drying room in a known manner at a temperature between 40 ° C and 100 ° C to at least 30% moisture content.
- the aim of the process according to the invention is to remedy the deficiencies mentioned and to create a drying process which, in comparison with the previous drying methods, reduces the wood deformations, shape and dimension deviations, the tensions remaining therein and the duration of the drying process to an acceptable minimum.
- Part of the gases in the air combine in the course of a reaction to form oxide, which converts to acid in the water and is able to release the alkaline earth metal built in during the growth of the wood, if we add a salt thereof with a distilled aqueous one Use the solution as a catalyst to accelerate the effect of this acid.
- the process is therefore a "laboratory" imitation of the natural drying process, i.e. an artificial maximum acceleration of all known environmental effects.
- the essence of the invention is that a nitric acid is mixed into the distilled aqueous solution of the alkali metal salt and the mixture thus obtained is injected into the drying room at least once. With this spray, the hard pectin is loosened, which is in the fibers of the wood and hinders the removal of moisture, whereby the alkali earth metal builds up between the wood fibers.
- the composition of the mixture to be injected is as follows: nitric acid (HNO3) 42-48% by weight, distilled water (H2O) 42-48% by weight, alkali metal salt, e.g. Calcium chloride (CaCl2) 4-16% by weight.
- concentration of the nitric acid can be between 65-96%.
- This process enables the dry wood obtained in the course of the artificial drying process carried out in a few days to have the same properties as the wood naturally dried in a few years.
- This method also enables the material to be made plasticizable and machinable without cutting (e.g. bendable, rotatable, compressible, stretchable, can be broken down into fibers, etc.) by reinforcing the natural chemical process, with relatively low wood moisture, and thus it can during growth be shaped almost like a living tree within the known limits or while maintaining most of its value.
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Description
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Frischholz, im Laufe dessen das zur Trocknung vorbereitete Holz, z.B. Schnittholz, in einem Trockenraum auf an sich bekannte Weise bei einer Temperatur zwischen 40°C und 100°C bis auf mindestens 30% Feuchtigkeitsgehalt getrocknet wird.
- Wie bekannt, werden die in der Holzindustrie zwecks Weiteranwendung hergestellten Primärprodukte (verschiedene Schnittmaterialien, Furniere und Holzspäne) zur Zeit in jedem Fall mit einem Feuchtigkeitsgehalt über der Fasersättigungsgrenze produziert. In diesem Zustand ist das Holz zur Weiterverarbeitung bzw. zur Formung nicht geeignet, deswegen ist es nötig, auf natürlichem oder künstlichem Wege den Feuchtigkeitsgehalt unter die Fasersättigungsgrenze, auf lufttrockenen (12-18%) oder auf zimmertrockenen (6-12%) Zustand zu senken.
- Infolge des raschen Anstiegs der industriellen Anwendung bzw. der Notwendigkeit der Herstellung von zimmertrockenen Bestandteilen wurde es unerlässlich, das natürliche Trockenverfahren, welches mindestens 2-5 Jahre lang dauert, künstlich zu beschleunigen, d.h. verschiedene künstliche Trocknungsprozesse anzuwenden.
- Da die Beschleunigung der natürlichen Vorgänge in unveränderter Form (Temperatur, Wind, Feuchtigkeitsgehalt) zu keinem Ergebnis führte, wurden verschiedene Methoden zur möglichst schnelleren und schonenderen Extraktion der Holzfeuchtigkeit angewendet, die fast ausnahmslos auf die Aenderung der Eigenschaften und Parameter der Umweltluft (Temperatur, Bewegungsgeschwindigkeit, Druck, Feuchtigkeitsgehalt) beruhten (eine Ausnahme ist die Hochfrequenz-Trocknung, wo der Prozess der Feuchtigkeitsströmung von innen beginnt).
- Die zur Zeit bekannten Methoden bzw. Verfahren sind die folgenden:
- Konvektionsverfahren,
- Kondensationsverfahren,
- Vakuumverfahren,
- Hochfrequenzverfahren und
- Trocknung in heissem Öl.
- In der Praxis werden die drei zuerst genannten Methoden angewendet. Mit diesen drei Methoden kann der gewünschte Holzfeuchtigkeitsgehalt mittels zeitlicher und räumlicher Änderung der verschiedenen Parameter erreicht werden. Im Vergleich mit der natürlichen Trocknung besteht die schnellere sog.Trockenholzherstellung (Trocknung) im allgemeinen aus folgenden drei Hauptphasen:
- Anheizung (bzw. Anwärmung)
- Trocknung
- Ausgleichung (und Abstehenlassen, Kühlung).
- Der Feuchtigkeitsgehalt des mit den zur Zeit bekannten Methoden getrockneten Holzmaterials kann zwar auf das gewünschte Niveau eingestellt werden, aber
- die makroskopischen Eigenschaften und Fehler des Holzmaterials führen zur Ungenauigkeit des erreichten Wertes (in allgemeinen in einer Grössenordnung zwischen 1-5%).
- das Holz wird in Laufe des Trocknungsprozesses wegen des "erzwungenen" Feuchtigkeitsentzuges verschiedenartig deformiert (Krümmung, Verwerfung, Rissbildung, usw.)
- während der Trocknung entstehen im Holzmaterial Spannungen verschiedener Art und verschiedenen Maßes und diese bleiben auch während der Verarbeitungszeit weiter bestehen, wobei sich wieder neue Krümmungen und Verwerfungen ausbilden.
- das getrocknete Material ändert seine Form und Grösse in wesentlich grösserem Maße ― infolge der Änderungen der Umweltfeuchtigkeit während der Erreichung des Holzfeuchtigkeits-Gleichgewichtes und infolge anderer Feuchtigkeitsmodifizierungen (z.B. Befeuchtung) ― als das auf natürlichem Wege getrocknete Holzmaterial.
- Das Ziel des erfindungsgemässen Verfahrens besteht in der Behebung der erwähnten Mängel und in der Schaffung eines Trocknungsverfahrens, das im Vergleich mit den bisherigen Trocknungsmethoden die Holzdeformationen, Form- und Abmessungsabweichungen, die darin zurückbleibenden Spannungen sowie die Zeitdauer des Trocknungsprozesses auf ein akzeptierbares Minimum vermindert.
- Bei der Ausarbeitung des erfindungsgemässen Verfahrens haben wir uns auf die bisherigen Erfahrungen und auf die bereits praktizierten Methoden gestützt und haben diese mit den bisher nicht beachteten chemischen Prozessen ergänzt, die im Laufe der natürlichen Trocknung auch bisher einen bedeutenden Einfluss ausgeübt haben. So kann jede Trocknungstechnologie (Konvektions- Kondensations- und Vakuumtechnologie) auf Grund des folgenden Grundprizipes ergänzt bzw. modifiziert werden:
- Ein Teil der in der Luft befindlichen Stoffe baut sich während des Wachsens in das Material des Holzes ein, der andere Teil beeinflusst die Entwicklung und die natürliche Widerstandsfähigkeit. Wird nun dieser natür liche Vorgang während der künstlichen Trocknung in entgegengesetzter Richtung und beschleunigt angewendet, kann der effektiven und beschleunigten Imitation der natürlichen Trocknung ― mit der wesentlich bessere Ergebnisse erzielt werden können ― näher gekommen werden.
- In den Phasen des Verfahrens, wo die bisherigen Methoden die verschiedenen feuchteren und trockeneren Zeitperioden imitierend die Gleichgewichtsfeuchtigkeit des Holzmaterials beeinflussen und den erwünschten Trocknungsgrad sichern, wird im Laufe der dabei angewendeten Befeuchtung (Brüdenzuführung, Besprühung, Bespritzung) erfindungsgemäss ein chemisches Präparat in solcher Zusammensetzung und Konzentration angewendet, dessen Wirkung auch während der Naturvorgänge zur Geltung kommt.
- Ein Teil der in der Luft befindlichen Gase vereinigt sich im Laufe einer Reaktion zu Oxyd, das sich im Wasser in Säure umwandelt und imstande ist, das während des Wachsens des Holzes eingebaute Alkali-Erdmetall auszulösen, falls wir ein Salz desselben zusammen mit einer destillierten wässrigen Lösung als Katalisator verwenden, um die Wirkung dieser erwähnten Säure zu beschleunigen.
- Unser Verfahren imitiert also neben den bisher bekannten beeinflussenden Faktoren (Temperatur, Feuchtigkeitsgehalt, Druck, Luftgeschwindigkeit) die chemische Wirkung der Umwelt. Damit wird die molekularstruktur des Holzes in dem kritischen Zeitpunkt von dem verhärteten Zustand des Pektins aufgelockert, wodurch ermöglicht wird, dass der innere Feuchtigkeitsgehalt störungslos an die Oberfläche gelangt und sich von dort entfernt, danach baut sich das Alkali-Erdmetall mit Hilfe des Katalysators in die natürliche Substanz ein.
- Das Verfahren ist also eine "Labor"-Nachahmung des natürlichen Trocknungspruzesses, d.h. eine künstliche Maximalbeschleunigung aller heute bekannten Wirkungen der Umwelt.
- Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass der destillierten wässrigen Lösung des Alkalimetall-Salzes eine Salpetersäure zugemischt wird und die so gewonnene Mischung wenigstens einmal in den Trockenraum eingespritzt wird. Mit diesem Spritzmittel wird das Hartpektin aufgelockert, das sich in den Fasern des Holzes befindet und die Entfernung der Feuchtigkeit behindert, dabei baut sich das Alkali- Erdmetall zwischen die Holzfasern ein.
- Gemäss einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist die Zusammensetzung der einzuspritzenden Mischung wie folgt: Salpetersäure (HNO₃) 42-48 Gew.%, destilliertes Wasser (H₂O) 42-48 Gew.%, Alkalimetall-Salz, z.B. Kalziumchlorid (CaCl₂) 4-16 Gew.%. Gemäss einem Ausführungsbeispiel kann die Konzentration der Salpetersäure zwischen 65-96% liegen.
- Das erfindungsgemässe Verfahren wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.
- Nach Anwendung der bisherigen Erfahrungsdaten sind die wichtigsten Parameter des in der Erfindung angegebenen Trocknungsverfahrens die folgenden:
- Anwendung von Chemikalien während der Brüdenzuführung in den verschiedenen Phasen der Anheizung, Trocknung und Ausgleichung zwischen 30-8% Gleichgewicht- Holzfeuchtig- keitsgehalt, das Einspritzen ― abhängig von der Holzart ― während einer Zeitdauer von 2 bis 15 Minuten vorzunehmen, während die Zahl der Einspritzungszyklen ― abhängig von der Holzart ― zwischen 1 und 10 gewählt wird.
- Dieses Verfahren ermöglicht, dass das im Laufe des in einigen Tagen durchgeführten künstlichen Trocknungsprozesses gewonnene Trockenholz dieselben Eigenschaften hat, wie das in einigen Jahren auf natürlichem Wege getrocknete Holz. Dieses Verfahren ermöglicht ebenfalls, dass durch Verstärkung des natürlichen chemischen Prozesses, bei verhältnissmässig niedriger Holzfeuchtigkeit das Material plastizierbar und spanlos bearbeitbar gemacht werden kann (z.B. biegbar, drehbar, zusammendrückbar, dehnbar, in Fasern zerlegbar, usw.) und somit kann es während des Wachstums innerhalb der bekannten Grenzen bzw. unter Beibehaltung des grössten Teils seines Wertes beinahe wie ein lebender Baum geformt werden.
- Die angeführten Nachteile, die bei den bekannten Verfahren auftreten, vermindern sich bei der Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens auf das Minimum, wie
- a) im Laufe der Trocknung vermindern sich die aufgrund der makroskopischen Eigenschaften des Holzes entstehenden Form- und Massveränderungen auf das Minimum, weil eine künstliche Alterung hervorgerufen wird
- b) es entstehen keine solchen Formänderungen, die nach den bekannten Trocknungsverfahren registriert werden können, d.h. Krümmung, Verwerfung und Risse schädigen das aufzuarbeitende Holzmaterial nicht
- c) das getrocknete Holz ist spannungsfrei, deswegen entsteht während der Verarbeitung keine neue Wertveminderung, das Material kann vollwertig verbraucht werden
- d) auch auf andere, bisher nicht ausgenützte Gebiete kann die Anwendung erweitert werden, z.B. ermöglicht es die spanlose Formung von bisher als unbiegsam vermuteten Holzmaterialien und die gestaltungsfähige Formung ohne durch Temperatur verursachte Beschädigung
- e) die wegen der Beschleunigung der Umlaufgeschwindigkeit des Verbrauchs (Verhältnis des Wachstums zum Verbrauch) entstandenen Probleme, dass die aus Holz hergestellten Bestandteile mit grösserer Holzfeuchtigkeit als zugelassen eingebau werden un die spätere Änderung derselben (Form-, Massänderung-, usw.) weitere Beschädigungen verursacht, werden eliminiert.
Claims (6)
1. Verfahren zur Behandlung von Frischholz, im Laufe dessen das zur Trocknung vorbereitete Rohholz, z.B. Schnittholz in einem Trockenraum auf an sich bekannte Weise, bei einer Temperatur zwischen 40°C und 100°C bis zum Erreichen eines Feuchtigkeitsgehalt von mindestens 30% getrocknet wird, dadurch gekennzeichnet, dass einer destillierten wässrigen Lösung eines Erdalkalimetall-Salzes Salpetersäure zugemischt wird und die auf diese Weise gewonnene Mischung mindestens einmal in den Trockenraum eingespritzt wird, wobei mit diesem Spritzmittel, das sich in den Fasern des Holzes befindliche und die Entweichung der Feuchtigkeit behindernde Hartpektin aufgelockert wird und sich dabei das Alkali-Erdmetall zwischen die Holzfasern einbaut.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung der einzuspritzenden Mischung wie folgt gewählt wird: Salpetersäure (HNO₃) 42-48 Gew.%, destilliertes Wasser (H₂O) 42-48 Gew.%, Erdalkalimetall-Salz, z.B. Kalziumchlorid (CaCl₂) 4-16 Gew.%.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration der Salpetersäure zwischen 65% und 96% ausgebildet wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Einspritzen die Holzfeuchtigkeit ― abhängig von der Holzart ― zwischen 18% und 30% eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Innentemperatur im Trockenraum nach dem Einspritzen, während der Trocknung auf einem Wert zwischen 40°C und 100°C gehalten wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Einspritzen ― abhängig von der Holzart ― während einer Zeitdauer von 2 bis 15 Minuten vorgenommen wird, während die Zahl der Einspritzungszyklen ― abhängig von der Holzart ― zwischen 1 und 10 gewählt wird.
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