DE2263758A1

DE2263758A1 - Verfahren zur herstellung von formbestaendigem holz und holzwerkstoffen

Info

Publication number: DE2263758A1
Application number: DE19722263758
Authority: DE
Inventors: Arno Dr Rer Nat Burmester
Original assignee: Bundesrepublik Deutschland
Current assignee: Bundesrepublik Deutschland
Priority date: 1972-12-28
Filing date: 1972-12-28
Publication date: 1974-09-26
Also published as: DE2263758C3; DE2263758B2

Description

Verfahren zur Herstellung von formbeständigem Holz ========================================= und Holzwerkstoffen Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von formbeständigem Holz und Holzwerkstoffen durch Wärmeeinwirkung.
Holz verändert seine Abmessungen je nach Holzart unter dem Einfluß wechselnder Feuchtigkeit in unterschiedlich großem Maße. Dieses Quellen und Schwinden (Feuchteverformung) führt in der Holzverwendung zu den allgemein bekannten Schwierigkeiten, insbesondere bei Fenstern Muren, Fußböden usw.
Das Problem der Verminderung der Feuchteverformung ist schon Gegenstand zahlreicher Versuche.in Wissenschaft und Praxis gewesen. Eine Übersicht darüber enthält der von A. Burmester verfaßte BAM-Bericht Ifr. 4 "Formbeständigkeit von Holz gegenüber Feuchtigkeit, Grundlagen und Vergütungsverfahren", Berlin 1970. Vergütungsverfahren, die auf der Einführung von bestimmten Stoffen in das Holz beruhen, scheitern in der praktischen AmJendung u. a. an den hohen Material- und Verfahrenskosten. Außerdem lassen sich auf diese Weise nur wenige trsnkbare Holzarten behandeln. Günstiger in dieser Hinsicht ist die Einwirkung vnn Wärme, die infolge der dadurch hervorgerufenen chemischen Veränderungen im Holz zur Verminderung der Sorption und damit des Quellens führt. Das in der Holsindustrie übliche Dämpfen von Buchenholz bewirkt jedoch keine nennenswerte Einschränkung der Feuchteverformung, wie E. Kubinsky in einer kritischen Literaturübersicht seiner Arbeit "Der Einfluß des Dämpfens auf die Holzeigenschaften", erschienen in der Zeitschrift "Eolzforschung - Holzverwertung" Bd. 23 (1971) R. 1, S. 1 - 11, feststellte. Nur die Erwärmung völlig trockenen Holzes bei Luftabschluß unterhalb einer Metallschmelze ergibt nach Untersuchungen von A. J. Stamm, H. K. Burr und A. A. Kline (Heat stabilized wood "Staybwood", U.S.-Departm. of Agric., For. Serv., For. Prod. Laib. Madison, Wisc., Rep.-Nr. R 1621, June 1946) ein Material, dessen Feuchteverformung bis zu 60 ,§ verringert ist. Die bei diesem Verfahren angewendeten Temperaturen liegen zwischen 1600 und 3200 C. Ein Vergütungsausnaß von mehr als 50 °,; wird jedoch erst ab 2400 C erreicht.
Das Holz erleidet dabei einen erheblichen Gewichtsverlust von ca. 18 °,ó und verliert den größten Teil seiner Zähigkeit, Härte und Biegefestigkeit. Die Verwendung dieses Materials ist daher nur beschränkt möglich.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verbesserung der Pormbeständigkeit von Holz zu entwickeln, das unter Beachtung von wirtschaftlichen Gesichtspunkten ohne äußere Zuführung von Vergitungsstoffen arbeitet und die Holzfestigkeit möglichst wenig schädigt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Holz in haibtrockenem Zustand einer Wärmebehandlung unterworfen wird, die in einem geschlossenen System erfolgt. Dadurch kommt es gegenüber einer Wärmebehandlung in trockenem Zustand zu einer entscheidenden Steigerung des Vergütungsausmaßes. Wie aus Bild 1 hervorgeht, hat die Wärmebehandlung von Holz nit einer Beuchtigkeit zwischen etwa 15 Fó und 25 %, d. h. im halbtrockenen Zustand, die größte Quellungsverflngerung zur Folge.
In einem Vergleichsversuch wurde festgestellt, daß die Verminderung der Feuchteverformung bei 15stündiger Erwärmung halbtrockenen Holzes im Autoklaven auf 1400 C bei Eichenholz doppelt und bei Kiefern- und Buchenholz vier- bis achtmal so groß ist wie bei Erwärmung trockenen Holzes. Zur Erzielung des maximalen Vergutungseffektes müssen Holzfeuchtigkeit, Temperatur und Dauer der Wärmeeinwirkung aufeinander abgestimmt werden. Für die einzelnen Holzarten können sich, je nach Struktur und chemischer Zusammensetzung, unterschiedliche Optimalbedingungen ergeben. Als ungefähre Grenzen lassen sich folgende Werte angeben: Holzfeuchtigkeit zwischen 10 und 50 ¢fi, Temperatur zwischen 1000 und 1800 C, Dauer der Wärneeinwirkung zwischen 1 und 25 h, bei großen Holzteilen auch länger. Bei Furnieren, Holz spänen und Holzfasern sind sowohl höhere Temperaturen als auch kürzere Einwirkungszeiten möglich. Ihre Grenzen werden durch die zulässigen Veränderungen anderer Holz eigenschaften gezogen. Gleichzeitig mit der Wärmeeinwirkung können reaktive Stoffe in Gasforn in das Holz eindringen, wodurch zusätzliche Effekte erzielt werden, wie z.B.
Holz- oder Feuerschutz.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß 4. die Feuchteverformung des Holzes um 50 bis 80 % vermindert wird, 2. alle Holzarten vergütet werden können, 3. dem Holz keine Stoffe von außen zugeführt werden müssen, aber andererseits zur Erzielung besonderer zusätzlicher Wirkungen zugeführt werden können, 4. das Verfahren infolge der relativ einfachen Behandlungsvorrichtung und der kurzen Behandlungsdauer billig ist, 5 ein nur geringer Gewichtsverlust und kein wesentlicher Festigkeitsverlust des Holzes eintritt, 6. die Widerstandsfähigkeit des vergüteten Holzes gegen Befall durch holzverfärbende Pilze sowie holzzerstörende Insekten vergrößert wird.
Die folgenden Beispiele erläutern die Durchführung und Wirksamkeit des Verfahrens.
Beispiel 1. Eanteln aus Eichen-Kernholz mit einem Querschnitt von 45 =1 x 60 mm und einem Feuchtigkeitsgehalt von 22 Vo wurden in einem Autoklaven, der zusätzlich etwas Wasser enthielt, 15 h lang bei 140° C erwärmt. Die Zugabe von Wasser ist zweckmäßig, um eine Verschalung der Außenschichten des Holzes zu verhindern. Der Druck im Autoklaven erreichte ca. 5 atü. Nach der Behandlung hatte das Holz einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 3 %. Die IIessung der Feuchteverformung nach Darrung und Wassertränkung des Holzes ergab eine Verminderung um 75 %.
Die verbleibende Feuchteverformung beträgt in tangentialer Richtung 2,2 % und in radialer Richtung 1,0 %. Die Prüfung der nechanischen Holzeigenschaften ergab, daß Druckfestigkeit, Härte und Schlagbiegefestigkeit unverändert sind.
Beispiel 2. 2 mm dicke Furniere aus Rotbuchenholz mit einer Feuchtigkeit von 20 % wurden in einem Autoklaven unter Zugabe von Wasser 15 h bei 1600 C erwärmt. Im Kessel herrschte ein Druck von 6,5 atü. Die Feuchteverformung der vergüteten Furniere betrug im Mittel 5.1 Ojol und ist damit um 58 % geringer als im natürlichen Zustand. Durch eine 15stündige Behandlung bei 1700 C ging die Feuchteverformung auf 4,2 % zurück. Die mit der Wärmebehandlung verbundene Farbänderung des Buchenholzes in dunkelbraun bei Hervortreten der Jahrringe verleiht dem vergüteten Buchenholz ein dekoratives Aussehen.
Beispiel 3. Kanten aus Kiefernholz mit einem Querschnitt von 45 mm x 60 mm, die einen Feuchtigkeitsgehalt von 20 % hatten, wurden in einem Autoklaven unter Zusatz von etwas Wasser 15 h bei 1500 C erwärmt. Der Druck im Kessel betrug 5,7 atü. Die Messung der Feuchteverformung des vergüteten Kiefernholzes ergab eine Verminderung um 55 ovo auf tangential 3,6 r und radial 1,3 %. Das Kiefernsplintholz erwies sich in einem Bläueversuch als bläueresistent.
Beispiel 4. In Abänderung des Beispiels 3 wurde anstelle von Wasser Formalinlösung in den Kessel gegeben. Die Verminderung der Feuchteverformung betrug dadurch über 60 c,S, da die Formaldehydeinlagerung zu einer höheren Blockierung führte. Dieses Holz erwies sich im Kolleschalenversuch als beständig gegen den Angriff holzzerstörender Pilze wie Merulius lacrimans, Coniophora cerebella und Lentinus lepideus.
BeisDiel 5. Holzspäne verschiedener Holzarten mit einer Anfangsfeuchtigkeit von 25 0/3' wurden im Autoklaven bei einer Temperatur von 1600 a 15 h lang erwärmt. Danach wurden die Späne in üblicher Weise zu Spanplatten verpreßt. Die Dickenquellung nach 24 h betrug bei Verleimung mit Phenolformaldehydharz 4,5 %.

Claims

Patentansrüche

1. Verfahren zur Herstellung von formbeständigem Holz und Holzwerkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß a) Holz oder weiterbearbeitete Holzprodukte, z. B. Furniere, Späne, in halbtrockenem Zustand mit einer zwischen etwa 10 und 50 % liegenden Feuchtigkeit in einem geschlossenen System unter Druck wärmebehandelt werden, b) die Wärmebehandlung je nach Holzart bei Temperaturen zwischen 1000 und 1800 C, entl. auch höher, vorgenormen wird, c) die Behandlungsdauer entsprechend dem beabsichtigten Vergütungsgrad und dem Holzvolumen zwischen etwa 1 und 25 h liegt.

2. Verfähren zur Herstellung von formbeständigem Holz und Holzwerkstoffen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich andere Stoffe auf das Holz einwirken, wodurch zusätzliche Wirkungen erzielt werden.