DE2263029B2

DE2263029B2 - Verfahren zum Trocknen und Veredeln von Nutzholz

Info

Publication number: DE2263029B2
Application number: DE19722263029
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: MEGUMI NAOMITSU FUNABASHI CHIBA; Tokyo Plywood Kk Tokio
Current assignee: MEGUMI NAOMITSU FUNABASHI CHIBA; Tokyo Plywood Kk Tokio
Priority date: 1971-12-29
Filing date: 1972-12-22
Publication date: 1975-04-30
Also published as: DE2263029A1; JPS4872302A; BR7209033D0; JPS5016842B2; DE2263029C3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Trocknen und Veredeln von Nutzholz, bei dem die zu trocknenden Holzzuschnitte in einem flüssigkeitsgefüllten Gefäß einer Behandlung durch in dieses eingeleiteten Dampf mit einer Temperatur von 100 bis 110 C über 30 Minuten bis 2 Stunden unterworfen und anschließend mehr als 3 Tage luftgetrocknet werden.

Das Trocknen von Holz im Wasserbad ist z. B. aus der US-PS 17 57 892 bekannt, während das Imprägnieren von Holz mit Dämpfen organischer oder anorganischer Art z. B. der DT-PS 9 65 765, der US-PS 26 33 429 und einem Artikel auf S. 186 der Zeitschrift »Holz«, August 1954, zu entnehmen ist.

Gemeinsam ist diesem Stand der Technik, daß die Behandlung des Holzes sich im wesentlichen nur auf dessen Oberfläche erstreckt, so daß infolge nicht vermeidbarer Feuchtigkeits- und Temperaturgradienten von der Oberfläche zum Holzinneren innere Spannungen entstehen, die das Auftreten von Verwerfungen, Verformungen und Rissen praktisch nicht vermeiden lassen. Bekannt ist auch die künstliche Trocknung von Nutzholz mittels Heißluft, Vakuum oder Hochfrequenz. Beim Heißluftverfahren kommt es *uf Grund der Reaktion des Holzes mit dem Verbrennungsgas zu einer Holzverfärbung neben den obengenannten mechanischen Beeinträchtigungen. Beim Vakuumverfahren wird das Holz in einem geschlossenen Gefäß durch Einspritzen einer Chemikalie behandelt, etwa 10 Stunden lang einer Dampfbehandlung unterzogen und danach der Siedepunkt von Wasser durch Herabsetzung des Druckes gesenkt. Abgesehen davon, daß für die Ableitung der im Inneren des Holzes befindlichen Feuchtigkeit das Vakuum nur gering wirksam ist, muß bei diesem Verfahren infolge der ständigen Dampfabscheidung aus den Oberflächenbereichen des Holzes in relativ komplizierter Weise die Beibehaltung des Vakuums im Laufe des Holzbehandlungsprozesses sichergestellt werden. Beim Hochfrequenzverfahren erzielt man zwar eine erhebliche Verkürzung der Behandlungszeit, doch ist mit diesem Verfahren kaum eine gleichmäßige Temperaturverteilung über den Querschnitt des Holzes erreichbar, so daß in der Regel feine Haarrisse im Holz verbleiben. Darüber hinaus ist der Wirkungsgrad dieses Verfahrens relativ gering, so daß es insbesondere in Verbindung mit den zur Vermeidung von Störungen notwendigen Ergänzungsmaßnahmen erhebliche Betriebskosten erfordert.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, das Verfahren der eingangs erwähnten Gattung dergestalt zu verbessern, daß insbesondere die Bildung von Verwerfungen, Verformungen, Rissen u. dgl. vermieden wird und sich gleichzeitig eine insektenvernichtende und sterilisierende Holzbehandlung vornehmen läßt

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in die ungetrockneten Holzzuschnittc eine Vielzahl von Löchern gebohrt wird und die Flüssigkeit im Gefäß eine wäßrige Lösung mit 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Akrylatemulsion ist.

Durch die Löcher in den Holzzuschnitten beschränkt sich die Holzbehandlung nicht nur auf die Oberfläche, da die wäßrige Akrylatemulsion auch ins Holzinnere hineindringen kann. Dies führt zu einer Egalisierung des Nutzholzes, so daß die bislang mit bekannten Verfahren verbundene Entstehung von inneren Spannungen und damit Rissen und Verwerfungen weitestgehend vermieden wird, da die Abführung von Feuchtigkeit aus dem Inneren der Holzzuschnitte beschleunigt erfolgt und somit eine im wesentlichen gleichförmige Feuchtigkeitsverteilung vorliegt. Es wird hierdurch jedoch nicht nur eine auf den erwähnten Umfang bezogene Qualitätsverbesserung des Holzes erreicht, sondern gleichzeitig damit das Holz infolge der insektenvertilgenden und sterilisierenden Eigenschaft der Akrylatemulsion witterungsbeständig gemacht. Die Verwendung der erfindungsgemäßen Emulsion hat weiter den Vorteil, daß sich die Holzfärbung auf Grund von Ausscheidungen ätzender Flüssigkeiten nicht ändert. Insgesamt läßt sich somit durch die erfindungsgemäße Verbesserung der bekannten Vorgehensweise eine bislang nicht erreichte Qualität für künstlich getrocknete Nutzhölzer erreichen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung nachfolgend näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß präparierten Holzzuschnittes,

F i g. 2 eine perspektivische Ansicht des Holzzuschnittes nach F i g. 2,

F i g. 3 eine teilweise weggeworfene Draufsicht auf ein Gefäß zur Dampfbehandlung,

F i g. 4 einen Lotrechtschnitt durch das Gefäß nach F i g. 3 und

F i g. 5 eine Draufsicht auf einen für das Gefäß nach F i g. 3 verwendbaren Deckel aus Drahtgeflecht.

Der Wassergehalt von Holz setzt sich aus ungebundenem und gebundenem Wasser zusammen, wobei das ungebundene Wasser in Hohlräumen und Poren vorkommt und das gebundene Wasser in den Zellen enthalten ist. Der Trocknungsvorgang bei Holz ist abhängig von der Verdunstung an der Holzoberfläche und von der inneren Dispersion des Wassers im Holz. Der Koeffizient der Feuchtigkeitsdispersion im Holz nimmt im allgemeinen proportional zur Dicke des Holzes zu. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt unter den Fasersättigungspunkt sinkt (bei dem nur das Wasser aus den Zellzwischenräumen herausgetrieben wird, während die Zellen wassergesättigt sind, d. h. nur das ungebundene Wasser ausgestoßen wird und das ausgestoßene Wasser gegenüber dem gebundenen eine Grenzschicht bildet), schrumpft das Holz, wobei oft Risse, Verformungen u. dgl. entstehen. Wenn das Holz getrocknet wird, verdunstet die Feuchtigkeit an der Holzoberfläche zuerst, so daß unmittelbar unter der Oberflächenschicht verhältnismäßig schnell eine ungleichmäßige Feuchtigkeitsverteilung auftritt, wodurch die Holzoberfläche auf

Grund der ungleichmäßigen Verteilung zu Schrumpfungserscheinungen neigt Da jedoch das Innere noch einen hohen Feuchtigkeitsgehalt aufweist und nicht schrumpft, entsteht in der Oberfläche eine Zugspannung und als Folge davon eine Druckspannung im Inneren des Holzteils. Im Verlauf des weiteren Trocknungsprozesses kehren sich die Verhältnisse um, und es bilden sich auch Risse im Inneren des Holzteils.

Mit dei Erfindung wird die bei der Dispersion der Feuchtigkeit zurückgelegte Wegstrecke verkürzt und die Oberfläche des Holzteils vergrößert, indem man Löcher in das Hokteil einbohrt; dadurch erhöht sich die Geschwindigkeit der Oberflächenverdunstung, und weiter wird auch die Temperaturerhöhung im Inneren des Holzteils bei der Dampfbehandlung beschleu- v igt. Ferner wird die Wanderungsgeschwindigkeit der Feuchtigkeit im Holz durch den Druck des durch die Löcher geschickten Dampfes vergrößert und dem Holzteil unmittelbar nach der Dampfbehandlung an der Oberfläche Wärme enizogen. Da aber das Innere des Holzteils noch ziemlich heiß ist, kommt es im Bereich der durchgehenden Löcher zu einer anderen Druck- und Feuchtigkeitsverteilung als an der Oberflächenschicht, insbesondere wird die Abführung der Feuchtigkeit im Inneren des Holzteils beschleunigt, die Trockengeschwindigkeit wesentlich heraufgesetzt und eine ungleichmäßige Feuchtigkeitsverieilung im Innern des Holzteils beim Alterungsvorgang vermindert, wodurch die Neigung, Risse, Verwerfungen usw. zu bilden, ausgeschaltet wird. Nach den herkömmlichen Trocknungsverfahren ist es üblich, das Holz allmählich während 7 bis 10 Tagen in einer Trocknungskammer zu lagern. Nach der Erfindung aber erreicht das Holz etwa den Feuchtigkeitsgehalt, der beim Trocknen an der Luft erreicht wird (Gleichgewicht im Feuchtigkeitsgehalt) durch einen an die 30 Minuten bis 3 Stunden dauernde Dampfbehandlung anschließenden Lufttrocknungsvorgang von mindestens 3, vorzugsweise 5 bis 10 Tagen.

Im allgemeinen liegt die Hauptursache der Verwitterung im Insektenbefall und Befall von fäulniserregenden Bakterien. Holz enthält stabile Zellulose, Halbzellulose und Lignin als Bindemittel. Die bei Holz fäulniserregenden Bakterien werden eingeteilt in zdlulose- und ligninzersetzende Bakterien. Bei den meisten dieser fäulniserregenden Bakterien beginnt die Ausbreitung des Pilzgeflechtes bei 5 bis 10^cC und hört bei 30 bis 40 C auf. Die für die Ausbreitung der Bakterien günstigsten Bedingungen sind hoher Feuchtigkeitsgehalt und ein pH-Wert von 3 bis 8. Insekten und Bakterien werden jedoch getötet, wenn sie 20 Minuten einer Temperatur von 70° C ausgesetzt werden. Demnach kann bei einer Temperatur über 70' C und unter Berücksichtigung obiger Bedingungen die Verwitterung von Holz verhindert werden, indem man diejenigen Bestandteile des Holzes, die den Nährboden für die Bakterien darstellen, stabilisiert. Darüber hinaus läßt sich die Verfärbung des Holzes verhindern, indem die bei der Dampfbehandlung ausgeschiedenen Bestandteile des Holzes, die zu dessen Verfärbung (tief purpur) führen, kondensiert werden. Dies erfolgt durch Zusatz kleiner Mengen einer Akrylatemulsion zu der Verdampfungsflüssigkeit. Als Akrylatemulsion werden Akrylatsäure oder deren Derivate in einer emulgierten und polymerisierten Form und in einfachem oder gemischtem Zustand verwendet — einem Zustand, bei dem andere Zusätze, soweit erforderlich, enthalten sind — wobei für die Akrylatsäure die allgemeine Formel

R₁C = CH- COOR,

gilt, in der R₁ Wasserstoff oder eine CH₃-Gruppe und R₂ eine gerade Kette oder eine verzweigte Alkylgruppe von 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellt. Für das emulgierte Polymer besonders geeignet sind monomere Alkylmethylester, Akryläthylester und Akrylhexylester und ihre Mischungen.

Die Emulsion durchdringt die Holzfasern, verbindet sich bei der Dampfbehandlung mit der Halbzellulose des Holzes und wandelt diese in eine stabile hoch-

»5 molekulare Verbindung um, wodurch das Holz nach der Lufttrocknung den erforderlichen Feuchtigkeitsgehalt beibehält. Da die Emulsion Brücken bildet, befindet sie sich im Holz in einem fixierten Zustand, wodurch dem Holz eine halbpermanente Verwitterungsbeständigkeit sowie eine insekten- und bakterienvertilgende Eigenschaft verliehen wird. Das mit der Emulsion behandelte Holz ist nicht nur schwer verfärbbar, sondern neigt auch nicht zur Bildung von Verwerfungen, Verformungen, Verspannungen usw.

Die für die Erfindung geeigneten Holzarten umfassen alle Nadel- und Laubhölzer sowie das auf Südseeinseln wachsende Lauan usw.

Im folgenden werden nun einige bevorzugte Beispiele der Erfindung beschrieben.

Beispiel 1

Ein Holzbrett 2 gemäß Fig. 1 und 2 mit den Abmessungen a = 450 mm, b = 150 mm, t = 40 mm, aus »rotem Lauan« (Holz der Gattung »melanti genus der Dipterocarpaceae ozeanischer Hölzer«) wird in Längs- und Querrichtung mit einer zweckmäßigen Anzahl Löcher 3 und 4 mit einem Durchmesser von 12 mm versehen, welche das Brett horizontal und in etwa gleichem Abstand voneinander durchdringen.

Das mit den Löchern 3 und 4 versehene Brett wird als Prüfstück 1 bezeichnet.

Fig. 3 und 4 zeigen ein zylindrisches Gefäß 10 für die Dampfbehandlung des Prüfstückes mit einer Kapazität von 400 1. Das Gefäß weist in der Mitte seines unteren Endes 11 eine an eine Leitung 15 angeschlossene Dampfeinlaßdüse 14 und ein Ein- und Auslaßrohr 16 für die wäßrige Lösung auf. Das Gefäß kann etwa 100 bis 120 1 Wasser aufnehmen. Zunächst werden 30 bis 40 Prüfstücke 1 in das Gefäß gelegt, wobei zwischen den einzelnen Prüfstücken Distanzstücke 12 zur Verringerung der Auflagefläche angeordnet werden. Danach wird der in F i g. 5 dargestellte Deckel 13 aus einem Drahtgeflecht auf das oberste Prüfstück gelegt. Am oberen Ende des Gefäßes ist ein Druckteil 18 an einem Haltebolzen 17 und ein Verriegelungsteil 19 vorgesehen. Dann wird durch das Rohr 16 Wasser ins Gefäß eingeführt. Bei einem Volumenverhältnis des Wassers zu den Brettern von 1 : 1 liegen alle Bretter unter Wasser, wobei die Bretter durch den Deckel 13 daran gehindert werden, aus dem Gefäß auszutreten. Danach wird durch die Leitung 15 der Düse 14 Dampf mit einer Temperatur von 110⁰C zugeführt, und nach Erreichen einer Temperatur im Innern des Gefäßes von 100° C werden die Bretter über eine Zeitdauer von 2 Stunden bei einer Temperatur zwischen 100 und 110⁰C der Dampfbehandlung unterzogen. Nach zwei Stunden Dampfbehandlung werden Hip Prüfctüft·«» 1 0.1c

dem Gefäß genommen und in herkömmlicher Weise an der Luft getrocknet. Der Feuchtigkeitsgehalt zum Zeitpunkt der Entfernung der Prüfstücke aus dem Gefäß beträgt 50 bis 60°/». Fünf Tage nach dem Lufttrocknen beträgt der Feuchtigkeitsgehalt 25%. Die Prüfstücke zeigen zu diesem Zeitpunkt auch bei Weiterbearbeitung keine Neigung, Risse oder Verwerfungen zu bilden und bleiben auch in ihren äußeren Abmessungen stabil. Man erhält nach fünf bis zehn Tagen Lufttrocknung ein Holzbrett A mit einem ausgeglichenen Feuchtigkeitsgehalt von 12 bis 13°/o. Die Daten der nachfolgenden Versuchstabelle basieren auf den klimatischen Lufttrocknungsverhältnissen der Präfektur Chiba von Oktober bis Dezember.

Beispiel 2

Eine wäßrige Lösung mit 8«/oiger Akrylesteremulsion (10 bis 50 Gewichtsprozent fester Substanz) wird in das Gefäß 10 für die Dampfbehandlung eingegeben. Die sonstigen Verfahrensschritte und Bedingungen entsprechen denen nach Beispiel 1. An Stelle des in Beispiel 1 verwendeten Wassers werden jedoch 1001 der wäßrigen Lösung verwendet. Das so behandelte Prüfstück ist in der Tabelle als Holzbrett B bezeichnet. Es entspricht in Qualität und Größe dem Holzbrett A nach Beispiel 1.

Versuch a

Versuch b

Genauso wie in Versuche wurden hier 10 Prüfstücke 1 b verwendet, die aus demselben Holzstück gefertigt wurden wie die Holzbretter A und B. Sie wurden in demselben Verfahrensschritt wie in Beispiel 1 der Dampfbehandlung unterzogen und danach getrocknet.

Die in den obigen Beispielen und Versuchen verwendeten Bretter und Prüfstücke waren entsprechend den in den japanischen Industrienormen festgelegten Prüfungsbestimmungen für Holz astfrei und wiesen keine vermorschten Teile, Risse oder Sprünge auf. Sie hatten auf allen Seiten eine glatte und maßgetreu gefertigte Oberfläche. Dieselben Normen wurden auch in anderer Hinsicht angewandt. Bei der Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts wurden Bruchteile auf- bzw. abgerundet. Die verschiedenen Werte in der Tabelle beziehen sich auf jeweils zwei repräsentative Stücke und auf ein Stück der nach Beispiel 2 behandelten Holzbretter B. Da die Prüfstücke 1 α in der Versuchstabelle keiner Dampfbehandlung unterzogen wurden, sind die Prüfstücke in Beispiel 1 und 2 und in Versuch b in bezug auf den Zeitpunkt der Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts aufeinander abgestimmt. Der Feuchtigkeitsgehalt wurde durch folgende Gleichung berechnet:

Im Versuch a wurden Prüfstücke aus demselben Holzstück verwendet wie die in Beispiel 1 und 2 erwähnten Holzbretter A und B, jedoch ohne Durchgangslöcher. Zehn solcher Prüfstücke 1 α wurden direkt an der Luft getrocknet. Die klimatischen Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen sind dieselben wie in Beispiel 1.

Feuchtigkeitsgehalt in Vo =

100 (°/o)

wobei W₁ das Gewicht (g) zum Zeitpunkt der Bestimmung und W₂ das Gewicht (g) nach der Trocknung ist. Die Ergebnisse der Versuche sind in folgendei Tabelle aufgeschlüsselt.

Prüfstück

Holzbrett A

A-X A-2

Holzbrett B Prüfstück (1 a)
B Xa-X ln-2

Prüfstück (I b)
Xb-X Xb-Z

Feuchtigkeitsgehalt vor der Bearbeitung	54	40	50	50,0	64,5	54	40
Feuchtigkeitsgehalt un mittelbar nach der Dampfbehandlung	52	42	45			52	42
Ein Tag nach der Dampfbehandlung	40	31	39	48,9	63,0	47	36
Zwei Tage nach der Dampfbehandlung	34	27	34	45,6	60,4	44	32
Drei Tage nach der Dampfbehandlung	32	24	30	39,5	58,6	41	30
Vier Tage nach der Dampfbehandlung	30	22	28	88,7	56,2	39	29
Fünf Tage nach der Dampfbehandlung	28	20	26	37,8	54,2	36	28
Sechs Tage nach der Dampfbehandlung	26	19	23	35,0	53,6	34	28
Sieben Tage nach der Dampfbehandlung	25	18	20	33,6	52£	32	28
Acht Tage nach der Dampfbehandlung	24	17	18	32,9	51,5	31	27
Nenn Tage nach der Dampfbehandlung	24	16	17	32,1	50,7	30	26
Zehn Tage nach der Dampfbehandlung	. 23	15	16	31,4	49,4	30	25

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zum Trocknen und Veredeln von Nutzholz, bei dem die zu trocknenden Holzzuschnitte in einem flüssigkeitsgefüllten Gefäß einer Behandlung durch in dieses eingeleiteten Dampf mit einer Temperatur von 100 bis HO⁰C über 30 Minuten bis 2 Stunden unterworfen und anschließend mehr als 3 Tage luftgetrocknet werden, dadurch gekennzeichnet, daß in die ungetrockneten Holzzuschnitte eine Vielzahl von Löchern gebohrt wird und die Flüssigkeit im Gefäß eine wäßrige Lösung mit 0,5 bis 5 Gewichtsprozent Akrylatemulsion ist.

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