NL1020280C2 - Werkwijze voor het behandelen van hout, houtpoeder en dergelijke, inrichting voor het behandelen van hout, uit het gemodificeerde hout vervaardigde voortbrengselen en uit het behandelde houtpoeder vervaardigde voortbrengselen. - Google Patents

Description

WERKWIJZE VOOR HET BEHANDELEN VAN HOUT, HOUTPOEDER EN DERGELIJKE. INRICHTING VOOR HET BEHANDELEN VAN HOUT. UIT HET GEMODIFICEERDE HOUT VERVAARDIGDE VOORTBRENGSELEN EN UIT HET BEHANDELDE HOUTPOEDER VERVAARDIGDE VOORTBRENGSELEN 5

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het behandelen van hout door benatting van het hout, houtpoeder e.d. met een waterige oplossing die één of meer bifluoriden bevat en op uit het behandelde hout 10 vervaardigde voortbrengselen en het behandelde hout zelf, en uit voortbrengselen bestaande uit het behandelde houtpoeder.

In verband met het voorgaande is uit Nederlands octrooi 1004556 een houtbehandeling bekend, waarbij de bifluoride oplossing 8-32 gew.% van beide kalium-ammoniumbifluoride in een gewichtsverhouding van het kalium tot het 15 ammoniumzout tussen 13:7 en 2:3 bevat. De uit Nederlands octrooi 1004556 bekende behandeling heeft tot doelstelling het verbeteren van de vochtregulerende eigenschappen van het hout of de daaruit vervaardigde voortbrengselen.

Een probleem met zogenaamd groen hout is dat dit bij te snel drogen 20 barst, waardoor hiervan per volume-eenheid minder nuttige producten kunnen worden vervaardigd.

Uit John H. Perry, Chemical Engineers' Handbook Second Edition, MacGraw Hill Book Company, New York, biz. 1509, is voor de oplossing van dit probleem een houtdroger bekend, waarin hout bij verhoogde temperatuur onder 25 gecontroleerde relatieve vochtigheid met verwarmde lucht wordt gedroogd.

De betreffende droger wordt aangeduid als "Tiemann lumber dryer" en. een doorsnede van deze droger wordt getoond als Figuur 9 op blz. 1509 van de eerder vermelde publicatie.

Vanzelfsprekend is drogen met warme lucht onder gecontroleerde 30 relatieve vochtigheid vrij kostbaar vooral vanwege de benodigde warmte.

1020280 2

Uit JP-A-07/314409 (Chem. Abs. 124:149094v) is een andere werkwijze bekend voor impregneren van hout zonder de noodzaak van voordrogen hiervan, waarbij barsten van het hout wordt voorkomen.

Het "groene" hout wordt eerst geïmpregneerd met een organisch 5 oplosmiddel verenigbaar met hout en mengbaar met water. Na extractie en vervanging van het meeste water door organisch oplosmiddel wordt het hout vervolgens geïmpregneerd met conserveringsmiddelen, die oplosbaar zijn in het organische oplosmiddel.

Vanzelfsprekend is deze impregnering kostbaar en is het de vraag of de 10 toegepaste organische impregneermiddelen voldoende onschadelijk zijn voor het milieu.

De onderhavige uitvinding beoogt in de eerste plaats het vochtreguleren van hout, meer in het bijzonder van groen hout (wat dus vrij veel water bevat) op een efficiënte wijze te bevorderen.

15 Volgens de uitvinding wordt het hout alzijdig gedurende ten minste 3 minuten gedompeld of besproeid met een bifluoride oplossing.

Bij de behandeling volgens de uitvinding is men niet beperkt tot het mengsel van kalium en ammoniumbifluoride uit Nederlands octrooi 1004556, maar kunnen eventueel ook andere goed in water oplosbare bifluoriden worden 20 gebruikt.

Ontdekt is namelijk dat gedurende de zeer korte alzijdige benatting van het hout, het bifluoride voldoende diep in de buitenlagen van het hout binnendringt om het droogproces dusdanig te verbeteren dat warm drogen met gevaar van barsten overbodig wordt.

25 De benatting van het hout moet hierbij echter wel alzijdig plaatsvinden.

Gedurende een benatting van het hout dringt het bifluoride ion (FHP) uit de gemengde bifluoride oplossing zeer snel in de buitenlagen van het hout door.,

De uitvinding berust als eerder vermeld op de ontdekking dat als de hoeveelheid waterinhoud groter is dan de hoeveelheid water aanwezig in volledig 30 droog hout, de chemisorptie van FHF' aan cellulose als het ware wordt gekatalyseerd en daarbij een blijvende binding met cellulose aangaat.

'020280 3

Volgens de uitvinding kan men naast het in Nederlands octrooi 1004556 genoemde mengsel van kalium en ammoniumbifluoride ook een ander alkalibifluoride, zoals bijvoorbeeld natriumbifluoride, toepassen en kan men de bifluoriden eveneens afzonderlijk gebruiken, mits bij hout voldaan wordt aan de 5 concentratie van 8-32 gew.%.

Een voorkeurs benattingsoplossing is de Nederlands octrooi 1004556 genoemde oplossing van kalium en ammoniumbifluoride, waarbij de gewichtsverhouding tussen de beide bifluoriden ligt tussen 13:7 en 2:3.

Naast de eerder genoemde alkalibifluoriden is het eveneens mogelijk om 10 één of meer andere bifluoriden, die redelijk oplosbaar zijn, toe te passen in de benattingsoplossing, waarbij bijvoorbeeld is te denken aan zinkbifluoride.

Vanzelfsprekend kan de benattingsoplossing naast één of meer alkalibifluoriden en/of zinkbifluoride ook andere oplosbare metaalzouten bevatten.

Arbitrair in de zin van de uitvinding kan men stellen dat groen hout of 15 onvolledig droog hout, hout is met een vochtgehalte boven 8 gew.%.

Ten gevolge van de behandeling door alzijdig benatten met bifluoride oplossing volgens de uitvinding neemt het vochtgehalte in de buitenlagen van het hout gedurende korte tijd met enige procenten toe. Bij drogen daalt het vochtgehalte in de buitenlagen van het behandelde hout vrij snel weer terug tot 20 iets onder het aanvangsvochtgehalte voorafgaande aan de dompelbehandeling.

Het gevolg van de houtbehandeling is dat de buitenlagen met gechemisorbeerd bifluoride beter drogen met behoud van de vochthuishoudingseigenschappen van het hout.

Het alzijdig benatten van het hout kan bij voorkeur geschieden door dit 25 op lat te dompelen.

Opgemerkt wordt dat in Nederlands octrooi 1004556 op blz. 5 regels 26 en 27, vermeld wordt dat eventueel houten onderdelen bij het dompelen eventueel reeds op lat zijn geplaatst gedurende het dompelen in de oplossing van de gecombineerde bifluoriden.

30 Componenten zijn echter houten onderdelen die in de regel zijn vervaardigd uit in de houtproductielanden reeds voorgedroogd hout.

'020280 4

De werkwijze volgens de uitvinding kan op gunstige wijze nu worden toegepast op "groen" hout of onvolledig droog hout.

Zoals eerder vermeld, is ontdekt dat hoeveelheden water groter dan de evenwichtswaterconcentratie in droog hout het indringen van het FHF' sterk 5 versnelt.

Onder “groen" hout zijn te verstaan boomstammen van pas gevelde bomen, al dan niet ontdaan van schors of korte tijd na het vellen daaruit gezaagde planken of balken en dergelijke.

Vanzelfsprekend heeft dit grote gevolgen voor de houtindustrie, hout kan 10 thans namelijk vrijwel gelijktijdig worden behandeld met bifluoride oplossing en gedroogd.

De werkwijze volgens de uitvinding kan op gunstige wijze als volgt worden toegepast.

Een bifluoride oplossing met een gewichtsconcentratie tussen 8 en 15 15 gew.% past men toe bij hout met een vochtgehalte tussen 10 en 35%; bij meer vochtig hout past men een bifluoride oplossing toe met een hogere gewichtsconcentratie. Daarom wordt een bifluoride oplossing met een gewichtsconcentratie tussen 15 en 32 gew.% toegepast bij hout met een vochtgehalte tussen 35 en 60%.

20 Volgens een voorkeurswerkwijze en inrichting, waarmee groen hout of onvolledig droog hout kan worden behandeld, wordt, zoals in de bekende drooginrichting hout dusdanig op transportwagens opgestapeld, dat warme drooglucht door en langs de te drogen stammen heen kan stromen, bouwt men min of meer voort op de hiervoor vermelde "Tiemann's 25 lumber dryer".

Bij de werkwijze en inrichting wordt nu volgens de uitvinding het hout eerst op lat gestapeld in een transporthouder.

De inrichting omvat naast de transporthouder een dompelbak met agitatiemiddelen voor verbetering van het alzijdig omspoelen van het hout met 30 bifluoride oplossing en middelen voor in- en uitbrengen van de transporthouder in de dompelbak.

1 0 20280 5

Na dompelen van het hout in de dompelbak, wordt het hout uit het bifluoridebad geheven en laat men het uitlekken in de dompelbak.

Na uitlekken is het hout gereed voor transport in de transporthouder en droogt door de verbeterde vochthuishoudingseigenschappen reeds tijdens het 5 transport.

De dompelbak is hierbij voorzien van doseermiddelen voor toevoer van bifluoride oplossing.

De uitvinding heeft, zoals vermeld in de beschrijvingsinleiding, eveneens betrekking op een werkwijze voor het verkrijgen van voorbehandeld houtpoeder 10 of houtpulp, of andere gedesintegreerde producten uit materialen met hoog cellulosegehalte, zoals textiel, door behandeling met de bifluoride oplossing.

Het product verkregen door middel van de voorbehandeling is daardoor beter geschikt voor de vervaardiging van gevormde voorwerpen en/of de gevormde voorwerpen bezitten betere eigenschappen.

15 De uitvinding heeft eveneens betrekking op voorwerpen verkregen uit het voorbehandelde product of welke gedeeltelijk daaruit bestaan.

In verband met het voorafgaande is uit JP-A-07/178727 (Chem. Abs.

123:202600q) een cellulosepoeder bekend verkregen uit hout, bagasse of stro dat besproeid is met een antibacterieel middel en gebruikt als vulmiddel voor 20 plastic gietstukken (zoals panelen) en als deklagen.

De uitvinding heeft nu eveneens betrekking op verbetering van de vochtregulerende eigenschappen van met bifluoride behandelde cellulose en/of gevormde voorwerpen hieruit.

Onder behandelde cellulose in de zin van de uitvinding wordt eveneens 25 begrepen houtslijp, katoenen linters, vlas fluffy.en soortgelijke materialen als al dan niet vermalen stro of bagasse.

De uitvinding gedachte om de uitvinding uit te breiden naar houtpoeder e.d. bouwt voort op modelproeven, verricht om de uitwerking van betrekkelijk geringe hoeveelheden bifluoride op de goede vochtregulering van een met 30 kalium- en ammoniumbifluoride behandeld hout na \e bootsen en de vermoedelijke oorzaak daarvan te achterhalen.

•020280 6

Hoogst waarschijnlijk is de verbetering van de eigenschappen te wijten aan chemisorptie van FHF ionen aan cellulose, waarop volledige modificatie volgt.

Voortbouwend op de verkregen verbeterde eigenschappen van de 5 behandelde cellulose wordt thans voorgesteld om houtslijp en andere fijnverdeelde materialen en eventueel andere redelijk fijne producten, zoals naast fijne producten als katoenlinters en vlas fluffy, voor te behandelen met bifluoride oplossing, waarna het de bedoeling is om het behandelde materiaal verder te verwerken tot nuttige producten.

10 Andere redelijk fijne producten zijn stro, bagasse, gebroken vlasstengels en katoenvezel.

De uitvinding heeft eveneens betrekking op met bifluoride oplossing gemodificeerd hout of daaruit vervaardigde houten voortbrengselen.

15 Zoals eerder vermeld, bezit het behandelde hout sterk verbeterde vochthuishoudingseigenschappen.

De uitvinding heeft als eerder vermeld eveneens betrekking op verbetering van de eigenschappen van met bifluoride behandelde cellulose en/of gevormde voorwerpen hieruit.

20 Onder behandelde cellulose in de zin van de uitvinding wordt eveneens begrepen houtslijp, katoenen linters, vlas fluffy en soortgelijke materialen als al dan niet vermalen stro of bagasse.

De uitvinding bouwt voort op modelproeven naar aanleiding van Nederlands octrooi 1004556, verricht om de uitwerking van betrekkelijk geringe 25 hoeveelheden bifluoride op de goede vochtregulering van een met kalium- en ammoniumbifluoride behandeld hout na te bootsen en de vermoedelijke oorzaak daarvan te achterhalen.

Hoogst waarschijnlijk is de verbetering van de eigenschappen, zoals eerder genoemd* te wijten aan chemisorptie van FHF' ionen aan cellulose.

1020280 7

Naast gemodificeerd hout en daaruit vervaardigde voortbrengselen heeft de uitvinding eveneens betrekking op het uit het behandelde houtpoeder e.d. vervaardigde voortbrengselen.

De uitvinding wordt thans toegelicht met vier voorbeelden en een grafiek 5 met betrekking tot de indringingsdiepte in hout, en een grafiek met betrekking tot het vochthuishoudingsgedrag van behandelde cellulose.

In verband met de voorbeelden en de grafiek van de indringing in hout, wordt eerst opgemerkt dat het vochtgehalte van hout wordt bepaald met de formule

AX~B

10 - x 100%, waarin

Aoo

Ax gewicht hout met een zeker vochtgehalte, A100 gewicht hout wat volledig vochtig is, B gewicht hout wat volledig droog is.

Het gewicht B van volledig droog hout wordt bepaald door dit gedurende 15 24 uur te drogen bij 110°C.

Ax is het gewicht van hout met een vochtgehalte tussen 0 en 100%.

Verder wordt met betrekking tot de indringdiepte van de bifluoriden in hout opgemerkt dat deze wordt bepaald met zirkoon-alizarine S reagens. (J.H. de Boer, Chemisch Weekblad 21,404 (1924).

20 Het met bifluoride oplossing behandelde hout wordt eerst dwars over de indringdiepte afgezaagd en vervolgens dun besproeid met zirkoon-alizarine reagens. Op de plaats, ofwel indringdiepte waar gechemisorbeerd bifluoride aanwezig is, reageert dit met het roodviolette zirkoon-alizarine S. Bij de reactie van het bifluoride wordt de roodviolette kleur veranderd in lichtgeel (die van het 25 vrijgekomen alizarine sulfonzuur) vanwege de vorming van het kleurloze zirkoonbifluoride ion ZrF6".

In verband met de indringdiepte van een bifluoride oplossing in hout volgen hieronder eerst vier voorbeelden met twee verschillende concentraties van de bifluoride oplossing en twee verschillende vochtigheden van het hout.

'20280 8

De dompeltijden van het hout in de bifluoride oplossing waren in alle gevallen 10 minuten.

Voorbeeld 1 5 Concentratie bifluoride oplossing: 7-17 gew.%

Vochtigheid hout 13%

Indringing 12 mm.

Voorbeeld 2 10 Concentratie bifluoride oplossing: 8-35% gew.%

Vochtigheid hout 60%

Indringing 40 mm.

Voorbeeld 3 15 Concentratie bifluoride oplossing: 7-17 gew.%

Vochtigheid hout 13%

Indringing 18 mm

Voorbeeld 4 20 Concentratie bifluoride oplossing: 8-35 gew.%

Vochtigheid hout 60%

Indringdiepte 70 mm

In de bijbehorende figuren is Fig. 1 een grafiek die bij gelijke dompeltijden 25 (10 min.) van hout met verschillende vochtigheden het verband aangeeft tussen de indringdiepte van de bifluoride oplossing en houtvochtigheid voor verschillende concentraties van een bifluoride oplossing.

10 20280 9

Fig. 2 is een grafiek die het vochthuishoudingsgedrag aangeeft van cellulose behandeld met verschillende concentraties bifluoride en cellulose alleen behandeld met demi water.

5 Fig. 1 geeft, zoals boven vermeld, het verband weer tussen indringdiepte van een bifluoride oplossing en de houtvochtigheid.

Langs de X-as is weergegeven de houtvochtigheid in procent, beginnend bij 8,0%, wat het percentage weergeeft bij verhitten van het hout gedurende 24 uur bij 110°C.

10 Langs de Y-as is weergegeven de indringingsdiepte bepaald met zirkoon- alizarine S reagens las hiervoor vermeld. De indringingsdiepte is aangegeven in cm.

In de grafiek van Fig. 1 zijn de krommen weergegeven van bifluoride oplossingen met concentraties van 17,15,13,11,10 en 8,5% respectievelijk als 15 1,2, 3,4, 5 en 6.

Fig. 2 heeft als eerder vermeld betrekking op het vochthuishoudingsgedrag van cellulose respectievelijk behandeld met een 10% gemengde bifluoride oplossing demi water.

Omdat cellulose het voornaamste houtbestanddeel is, werden de nu 20 volgende proeven met cellulose verricht om veranderingen in het absorptiegedrag van hout aan te tonen.

Bij de proeven met cellulose werden zes A4 vellen van gebleekte naaldhout cellulosepulp 10 seconden gedompeld respectievelijk in gemengde bifluoride oplossing en in demi water, elk drie stuks.

25 De cellulosepulpvellen wogen elk omstreeks 50 gram.

De 10 seconden dompeltijd is vooraf vastgesteld als de maximale dompeltijd voordat het proefstuk door inwerking van vocht uit elkaar valt.

Na dompelen werd het proefstuk gedurende 1 minuut aan de lucht gedroogd en vervolgens aan een balans in een klimaatkamer bevestigd.

a 10

Vervolgens werd het cellulosevel gedurende 8 uur, bij 23°C bij 50% RV (relatieve vochtigheid) in evenwicht gebracht met de omgeving alvorens de proef te starten.

Bij de drie proeven van cellulose behandeld met bifluoride en de drie proeven behandeld met demi water werd het vel cellulose eerst gedurende 5 omstreeks 8 uur blootgesteld aan een luchtatmosfeer van 23°C met een RV van 85% en vervolgens aan een luchtatmosfeer van 23°C met een RV van 35% gedurende omstreeks 7 uur.

Langs de Y-as is nu het gewicht van de zes proefvellen aangegeven in grammen, de X-as geeft de tijd aan in respectievelijk uren, minuten en seconden.

10 De gewichten van alle zes proefstukken bij het begin van de afzonderlijke proeven zijn omstreeks 50 gram, de gewichten van de drie met bifluoride behandelde cellulosevellen nemen in een atmosfeer met 85% RV langzamerhand ongeveer 8 gram water op, bij verlagen van de RV tot 35% verdwijnt het geabsorbeerde water vrij abrupt weer tot op ongeveer 2 gram na.

15 Bij een cellulosevel dat alleen behandeld is met demi water, neemt het gewicht veel minder toe dan bij een met bifluoride voorbehandeld proefstuk. De gewichtstoename is hierbij slechts ongeveer 1,5 gram en keert bij RV vermindering veel minder abrupt weer terug tot ongeveer het gewicht bij het begin van de proef.

20 In Fig. 2, waarin de proefresultaten van zes verschillende proeven zijn aangegeven, zijn de drie verschillende proeven met bifluoride respectievelijk aangeduid met BF1, BF2, en BF3.

De proeven met demi water zijn aangeduid respectievelijk met DW1, DW2 en DW3.

25 Opgemerkt wordt dat in Fig. 2 de krommen van de wateropname en afgifte van met bifluoride behandelde proefstukken in zekere zin boven die van de met demi water behandelde proefstukken liggen.

Langdurige ervaring van met bifluoride oplossing behandeld hout heeft aangetoond dat dit door het veranderde waterabsorptiegedrag wat ondersteund 30 wordt door de snelle opname en afgifte van water bij verandering in RV van ’π 202 80 «

V

/ 11 cellulose, verbeterde eigenschappen met betrekking tot houtvocht regulering bezit.

Het door de bifluoride oplossing behandeling gewijzigde vochtabsorptiegedrag van hout strekt zich eveneens uit tot houtpoeder, houtpulp 5 of andere gedesintegreerde producten uit materialen met hoog cellulosegehalte.

Behalve het bovengenoemde begrip van de verbeterde vochthuishouding van hout of gedesintegreerde cellulosebevattende materialen, heeft de uitvinding, zoals eerder vermeld, betrekking op de ontdekking dat de penetratie van waterige bifluoride oplossing als het ware wordt gekatalyseerd door vocht.

10 Hierdoor ontstaat het voordeel dat men geen houtconserveringsoplossing in hout of gedesintegreerde celluioseproducten onder druk of vacuüm hoeft te impregneren om een voldoende indringdiepte te verkrijgen.

'020280

Claims (12)

1. Werkwijze voor het behandelen van hout, houtpoeder e.d. door benatting met een waterige oplossing van één of meer bifluoriden, met het 5 kenmerk, meer speciaal met het doel om het drogen, dat men het hout of het houtpoeder e.d. alzijdig gedurende ten minste 3 minuten dompelt of besproeit.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men het hout op lat dompelt.

3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat men het hout 10 alzijdig besproeit.

4. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 -3, met het kenmerk, dat men bij de benatting een waterige oplossing toepast die één of meer alkalibifluoriden bevat.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de bifluoride 15 oplossing kalium en ammoniumbifluoride bevat, waarbij de gewichtsverhouding tussen beide bifluoriden ligt tussen 13:7 en 2:3.

6. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 -5, met het kenmerk, dat de bifluoride oplossing één of meer andere bifluoriden als bijvoorbeeld zinkbifluoride bevat, en eventueel andere oplosbare metaalzouten.

7. Werkwijze volgens één van de conclusies 1 -6, met het kenmerk, dat men de werkwijze toepast op "groen" hout of onvolledig droog hout.

8. Werkwijze volgens conclusie 7, mei het kenmerk, dat men een gemengde bifluoride oplossing me ee n gewichtsconceritratie tussen 8 en 15 gew.% toepast bij hout met een vochtgehalte tussen 10 en 35% en een 25 gemengde bifluoride oplossing met een gewichtsconcentratie tussen 15 en 32 gew.% bij hout met een vochtgehalte tussen 35 en 60%.

9. Werkwijze volgens conclusie 1,2,4, 5, 6, 7 of 8, waarbij luchtig gestapeld hout wordt aangebracht op een transporthouder, met het kenmerk, dat het hout op lat op de transporthouder wordt gestapeld en vervolgens alzijdig 30 gedompeld in waterige bifluoride oplossing en na uitlekken na desgewenst drogen getransporteerd. 10 20280 #

10. Inrichting voor toepassen van de werkwijze volgens elk van de conclusies 1,2,4,5, 6, 7, 8 of 9, omvattend een transporthouder voor hout, waarin hout luchtig kan worden gestapeld, met het kenmerk, dat de inrichting verder omvat een dompelbak waarin de transporthouder past, voorzien van 5 agitatieorganen en transporteermiddelen voor inbrengen en uitbrengen van de transporthouder en doseermiddelen voor toevoer van bifluoride oplossing.

11. Gemodificeerd hout of houten voortbrengselen volgens elk van de conclusies 1 tot en met 9, met het kenmerk, dat dit in buitenlagen ongeveer 15% vocht bevat.

12. Uit het met bifluoride oplossing volgens conclusies 1 tot en met 9 behandelde houtpoeder e.d. vervaardigde voortbrengselen. '020280