AT410070B

AT410070B - Verfahren und vorrichtung zur hochtemperaturbehandlung von holz

Info

Publication number: AT410070B
Application number: AT18502000A
Authority: AT
Original assignee: Muehlboeck Kurt
Priority date: 2000-11-02
Filing date: 2000-11-02
Publication date: 2003-01-27
Also published as: ATA18502000A

Description

AT 410 070 B

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Hochtemperaturbehandlung von Holz, das in einer abgeschlossenen Kammer mit Hilfe eines gasförmigen Mediums unter Druck erwärmt wird, wobei der Druck in der Kammer entsprechend der jeweiligen Prozeßphase geregelt wird, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.

Bei einer Hochtemperaturbehandlung wird ein Holz auf Temperaturen von deutlich über 100 °C auf bis zu ca. 230 °C erwärmt, wobei das Holz eine wesentliche Veränderung seiner Eigenschaften erfährt, und zwar kommt es dabei zu Farbänderungen, zur Erhöhung der Dauerhaftigkeit des Holzes, zur Verringerung des feuchtigkeitsbedingten Schwindmaßes und zur Verringerung der Rohdichte aufgrund des Masseverlustes während der Wärmebehandlung. Der Masseverlust des Holzes entspricht im wesentlichen der Masse der entwichenen Gase bzw. des entwichenen Wasserdampfes.

Zur Holztemperaturbehandlung von Holz ist es außerdem bekannt, das Holz unter Schutzgas in einer geschlossenen Druckkammer einem vorgegebenen Temperaturverlauf auszusetzen (JP 106 309 A2). Zu Beginn der Wärmebehandlung herrscht leichter Überdruck in der Kammer vor, der im Laufe des Verfahrens durch Einbringen von Wasserdampf gesteigert wird. Dieses Verfahren ist wegen der benötigten Druckkammer allerdings technisch und im Betrieb sehr aufwendig und kostenintensiv.

Abgase einer Holzverbrennung werden ebenfalls bereits zur Wärmebehandlung von Holz verwendet (US 5 752 328 A, JP 9 327 804 A2), was allerdings erhebliche Temperaturschwankungen mit sich bringt und keine ausreichende Wiederholgenauigkeit der Temperaturbehandlung gestattet.

Zur Hochtemperaturbehandlung von Holz werden derzeit meist Verfahren eingesetzt, bei denen das Holz in einem abgeschlossenen Raum bei Umgebungsdruck durchgeführt und gezielt innerhalb der Kammer eine Schutzatmosphäre erzeugt wird. So ist es aus der US 5 678 234 A der AU 2410695 A, der Fl 104285 A und der Fl 104286 A bekannt, das Holz in Anwesenheit von Wasserdampf zu behandeln, dessen Zustand während der Behandlung unter kontrollierten Bedingungen gehalten wird. Dabei muß laufend oder zumindest stufenweise Gas oder Dampf in die Kammer eingebracht werden, was zusätzliche Apparaturen zur Erzeugung und Einbringung des Schutzgases erfordert. Das Aufrechterhalten dieser Schutzatmosphäre während der gesamten Hochtemperaturbehandlung hat einen nicht unerheblichen Energieverbrauch und Materialeinsatz (Gas) zur Folge, wodurch sich die Behandlungskosten wesentlich erhöhen. Ein Gasverlust ist überdies unerwünscht, da das austretende Gas geruchs- und schadstoffbelastet ist und gereinigt werden muß. Durch das fallweise Einbringen von Gas unterliegt die Kammer Temperaturschwankungen, worunter die Wiederholgenauigkeit eines derartigen Verfahrens wiederum leidet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und ein Verfahren der eingangs geschilderten Art anzugeben, das sich durch seine Wiederholgenauigkeit und seinen hohen Wirkungsgrad auszeichnet. Außerdem soll eine Vorrichtung zur rationellen Durchführung dieses Verfahrens geschaffen werden.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der für die Behandlung erforderliche Druck und das benötigte Schutzgas in der Kammer durch die aus dem Holz während der Wärmebehandlung entweichenden Gase erzeugt werden, wobei der Druck in der Kammer entsprechend der Holzart und/oder der Holzdichte sowie der jeweiligen Prozeßphase in einem Bereich zwischen 2000Pa unter bzw. über dem Umgebungsluftdruck geregelt wird.

Auf eine Einbringung von Schutzgas vor bzw. während der Behandlung kann verzichtet werden, da das während der Behandlung entstehende Gas von der chemischen Zusammensetzung her eine optimale inerte Schutzatmosphäre darstellt. Da das erfindungsgemäße Verfahren bei kontrolliertem Innendruck abläuft, muß die Kammer nicht hochdruckfest ausgeführt sein, sondern es reicht, diese hermetisch dicht auszugestalten und mit einer für den gewünschten Innendruck notwendigen Druckstabilität zu versehen. Gegenüber den bisherigen Verfahren wird kein externer Druck aufgebaut, sondern das durch die Umwandlungsprozesse im Holz sich entwickelnde Gas zum Druckaufbau genutzt. Der Druck in der Kammer wird in Abhängigkeit der jeweiligen Prozeßphase geregelt, wobei ein Überdruck in der Kammer zu Prozeßbeginn eine gedrosselt ablaufende Ausgasung aus dem Holz und somit eine Umwandlung des Holzes unter verstärkter Anwesenheit von Abbauprodukten erfolgt, wodurch die im Holz stattfindenden Umwandlungsprozesse gleichmäßiger ablaufen. Eine Druckabsenkung am Ende des Behandlungsprozesses bewirkt eine rasche Ausgasung und eine beschleunigte Beendigung der Behandlung. Wird der Druck in der Kammer 2

AT 410 070 B während der Behandlung unter den außerhalb der Kammer herrschenden Umgebungsluftdruck abgesenkt, so ist ein beschleunigtes, vollständiges Ausgasen des Holzes am Ende der Hochtemperaturbehandlung sichergestellt.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt eine abgeschlossene Kammer mit einer Heiz- und Gasumwälzeinrichtung sowie eine aus der Kammer führende Ableitung und zeichnet sich dadurch aus, daß in der Ableitung ein Rechner- und Steuereinheit druckgeregeltes Ventil vorgesehen ist. Der Druck in der Kammer läßt sich damit auf einfache Weise regeln, wozu die Rechner- und Steuereinheit den jeweiligen Druck in der Kammer mittels eines Drucksensors aufnimmt und den Druck in der Kammer in Abhängigkeit von der jeweiligen Prozeßphase über das Ventil einstellt. Übersteigt der Druck in der Kammer einen für die momentane Prozeßphase vorgesehenen Sollwert, wird das Ventil so weit bzw. so lange geöffnet, bis der gewünschte Sollwert erreicht ist. Die aus der Kammer dabei entweichenden Gase werden entweder ins Freie entlassen oder einer Abgasreinigung zugeführt.

Zur Druckabsenkung unter den außerhalb der Kammer herrschenden Umgebungsluftdruck ist in der Ableitung eine Pumpe angeordnet. Diese Pumpe ist vorzugsweise als druckgesteuerte Vakuumpumpe ausgeführt und saugt gegebenenfalls Gas aus der Kammer, um den für ein vollständiges Ausgasen des Holzes erforderlichen Unterdrück erreichen zu können.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Qualität des Wärmebehandlungsprozesses erhöht, da während des Prozesses in der Kammer gleichmäßige Temperatur- und Atmosphärenbedingungen herrschen. Während der Hochtemperaturbehandlung entweichen lediglich die im Holz enthaltenen Gase, weshalb es geringere Anforderungen an den Durchsatz allfälliger Gasreinigungseinrichtungen gibt und eine Erwärmung sowie ein Verlust eines zusätzlichen Schutzgases entfällt. Dies erhöht den Gesamtwirkungsgrad der Anlage. Zudem kann die Vorrichtung einfach und kostengünstig gestaltet werden, da keine Druckkesselausführung erforderlich ist. Besonders gute Resultate ergeben sich, wenn das zu behandelnde Holz eine Mindestanfangsfeuchte von 5% aufweist und das Holz vor dem Behandlungsprozeß bei Temperaturen unter 100 °C gedämpft wird, was zu einer Entspannung und Vergleichmäßigung des Holzes führt.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise schematisch dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 eine Vorrichtung zur Hochtemperaturbehandlung in teilgeschnittener Seitenansicht, und

Fig. 2 ein Zeitabhängiger Temperatur- und Druckverlauf eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Eine Vorrichtung zur Hochtemperaturbehandlung 1 von Holz 2 besteht aus einer abgeschlossenen Kammer 3 mit einer Heizeinrichtung 4 und einer Gasumwälzeinrichtung 5 sowie einer aus der Kammer 3 führenden Ableitung 6. In der Ableitung 6 sind ein druckgeregeltes Ventil 7 und eine Pumpe 8 vorgesehen, wobei dem Ventil 7 eine Rechner- und Steuereinheit 9 zugeordnet ist. Der Druck in der Kammer wird mit einem an die Rechner- und Steuereinheit 9 angeschlossenen Drucksensor 10 gemessen.

Bei der Hochtemperaturbehandlung wird das Holz 2 in der Kammer 3 mittels der Heizeinrichtung 4 erwärmt. Die Gasumwälzeinrichtung 5 sorgt dabei für eine annähernd gleichmäßige Temperatur in der gesamten Kammer 3. Dabei entweichen dem Holz 2 Gase und es baut sich ein Überdruck in der Kammer 3 auf. Dieser Druck wird vom Drucksensor 10 gemessen und an die Rechnerund Steuereinheit 9 weitergeleitet. Übersteigt der Druck in der Kammer 3 einen in der Rechnerund Steuereinheit 9 für die momentante Behandlungszeit abgelegten Sollwert, wird das Ventil 7 soweit bzw. solange geöffnet, bis der gewünschte Sollwert wieder erreicht ist. Die Pumpe 8 saugt gegebenenfalls Gas aus der Kammer 3, um einen für ein vollständiges Ausgasen des Holzes 2 erforderlichen Unterdrück erreichen zu können.

Die während einer erfindungsgemäßen Hochtemperaturbehandlung in der Kammer 3 vorherrschenden Drücke und Temperaturen sind der Fig. 2 zusammen mit der Behandlungsdauer für Fichtenbretter mit einer Brettdicke von 20 mm sind Fig. 2 zu entnehmen, Zu Prozeßbeginn bewirkt ein Überdruck in der Kammer 3 eine gedrosselt ablaufende Ausgasung aus dem Holz 2, wodurch die im Holz 2 stattfindenden Umwandlungsprozesse gleichmäßiger ablaufen. Die Druckabsenkung am Ende des Behandlungsprozesses bewirkt die rasche Ausgasung und beschleunigte Beendigung der Behandlung. 3

Claims

AT 410 070 B PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zur Hochtemperaturbehandlung von Holz, das in einer abgeschlossenen Kammer mit Hilfe eines gasförmigen Mediums unter Druck erwärmt wird, wobei der Druck in der Kammer entsprechend der jeweiligen Prozeßphase geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der für die Behandlung erforderliche Druck und das benötigte Schutzgas in der Kammer durch die aus dem Holz während der Wärmebehandlung entweichenden Gase erzeugt werden, wobei der Druck in der Kammer entsprechend der Holzart und/oder der Holzdichte sowie der jeweiligen Prozeßphase in einem Bereich zwischen 2000Pa unter bzw. über dem Umgebungsluftdruck geregelt wird.
2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einer abgeschlossenen, eine Heiz- und Gasumwälzeinrichtung aufweisenden Kammer und einer aus der Kammer führenden Ableitung, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ableitung ein einer Rechner- und Steuereinheit druckgeregeltes Ventil vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ableitung eine Pumpe angeordnet ist. HIEZU 2 BLATT ZEICHNUNGEN 4