DE4112643C2 - Verfahren zur Holzimprägnierung - Google Patents
Verfahren zur HolzimprägnierungInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Holzimprä
gnierung mit ölartigen Imprägniermitteln, bei dem das Holz
in einen Imprägnierkessel eingebracht wird, in dem es
zunächst ggfs. einem erhöhten Luftvordruck ausgesetzt wird
und nach dem Füllen des Imprägnierkessels mit dem auf eine
Temperatur von oberhalb 100°C vorgeheizten Imprägniermittel
unter Beibehaltung des Luftvordrucks anschließend durch
ein- oder mehrmalige Druckerhöhung auf einen den Vordruck
übersteigenden Imprägnierdruck imprägniert wird und wobei
nach dem Ablassen des Imprägniermittel s überschüssiges Im
prägniermittel durch Erzeugung eines Unterdrucks im Imprä
gnierkessel aus dem Holz abgesaugt wird.
Bei der Holzimprägnierung, beispielsweise der Imprägnie
rung von Eisenbahnschwellen, ergeben sich immer wieder Pro
bleme mit der vollständigen durchgehenden Imprägnierung. Es
besteht einerseits immer wieder die Gefahr, daß die Kernbe
reiche nicht oder nicht ausreichend durchimprägniert werden
und umgekehrt ergibt sich die Schwierigkeit, daß in den
Außenbereichen zu viel Imprägniermittel zurückbleibt, wel
ches später im Betrieb austritt und dabei zu erheblichen
Umweltbelastungen führen kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah
ren zur Holzimprägnierung zu schaffen, welches ein gleich
mäßiges durchgehendes Imprägnieren des Holzes einerseits
und eine vollständige Rückgewinnung überschüssigen Imprä
gniermittels andererseits sicherstellt, so daß ein nach
trägliches Austreten von Imprägniermittel im Gebrauch und
die daraus resultierende Umweltgefährdung sicher vermie
den ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen,
daß vor der Erhöhung des Drucks im Imprägnierkessel auf den
Imprägnierdruck das Holz durchgehend auf eine zwischen ca.
40°C und ca. 150°C, vorzugsweise zwischen 60°C und 80°C,
liegende Mindesttemperatur vorgewärmt wird, bei der das Im
prägniermittel ein homogenes flüssiges Gemisch mit einer
Viskosität zwischen ca. 0,9 und ca. 2,0°E, vorzugsweise
zwischen 1,1 und 1,4°E, bildet.
In der deutschen Glutinindustrie wird hauptsächlich das
Viskosimeter nach Engler benutzt, bei dem die Auslaufzeit
eines Leimes unter genormten Temperaturbedingungen mit der
von destilliertem Wasser verglichen wird. Das Verhältnis
beider Zeiten wird als Englergrad (E°) bezeichnet.
Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß trotz
des Einfüllens von heißem Imprägniermittel in den Imprä
gnierkessel und des ständigen Nachheizens das Holz zumin
dest in den inneren Bereichen beim Einsetzen des Imprä
gnierdrucks zur Überwindung des Gegendrucks der Luft in den
Poren des Holzes noch so kalt ist, daß eindringendes Imprä
gniermittel zum teilweisen Auskristallisieren der Bestand
teile und damit zu einer Verstopfung der Holzporen führt,
die wiederum ein weiteres und damit vollständiges durchge
hendes Imprägnieren verhindert. Obgleich man teilweise ein
bis zwei Stunden das Öl vorgeheizt hat, ehe durch Drucker
höhung der eigentliche Imprägniervorgang erfolgen sollte,
war bei den gängigen bisherigen Imprägnierverfahren die
Zeitspanne nicht ausreichend, um auch das Holz ganz innen
auf die erfindungsgemäß geforderte Mindesttemperatur zu
bringen, die der Temperatur entspricht, bei der das verwen
dete Imprägniermittel noch vollständig homogen und flüssig
ist und eine ausreichend kleine Viskosität besitzt, so daß
der Fließvorgang zum Eindringen auch in feine Poren statt
finden kann.
Dabei kommt es für die vorliegende Erfindung nicht ent
scheidend darauf an, daß das Holz bereits vor dem Einfüllen
des Imprägniermittels einem erhöhten Luftvordruck ausge
setzt ist, da dieser erhöhte Luftvordruck in erster Linie
dazu dient, um nach dem Imprägnieren bei Anlegen des Endva
kuums einen zusätzlichen Gegendruck zu bilden, um über
schüssiges Imprägniermittel aus den Poren wieder herauszu
drücken. Für die erfindungsgemäß angestrebte durchgehende
Erwärmung des Holzes auf Temperaturen, bei denen das Imprä
gniermittel noch ausreichend flüssig ist und auch noch kein
Ausfällen kristalliner Stoffe stattfinden kann, ist der
Luftvordruck nicht von entscheidender Bedeutung, da ja in
der Erwärmungsphase vor Einsetzen des Imprägnierdrucks der
Druck des Imprägniermittels im Imprägnierkessel im wesent
lichen dem Luftvordruck in den Poren des Holzes entspricht
und es somit zur Verhinderung eines vorzeitigen Eindringens
von untergeordneter Bedeutung ist, wie hoch absolut gesehen
diese Drucke sind.
Obgleich es selbstverständlich auch möglich wäre, die er
findungsgemäße Vorwärmung des Holzes extern und beispiels
weise auch in entsprechend warmer Luft vorzunehmen, hat es
sich in der Praxis doch als zweckmäßig und vor allen Dingen
wesentlich wirtschaftlicher erwiesen, wenn man die Vorwär
mung in Verbindung mit dem Aufheizen des Imprägniermittel s
beim Einfüllen in den mit Holz beschickten Imprägnierkessel
vornimmt. Um die erfindungsgemäße durchgängige Erwärmung
auf eine bestimmte Mindesttemperatur des Holzes tatsächlich
erreichen zu können, um abschließend das überschüssige
Imprägniermittel auch wieder aus den Poren herauszubekom
men, hat es sich dabei als besonders zweckmäßig erwiesen,
wenn das Holz im Imprägnierkessel so mit Lattung verlegt
ist, der wenigstens 60 bis 70% seiner Oberfläche für das
Imprägniermittel frei zugänglich sind. Bei zu dichter Pac
kung oder bei Vorsehen zu dünner Spalte zwischen aufeinan
derliegenden Holzteilen kann das gegenüber der erfindungs
gemäß angestrebten Holzmindesttemperatur stets erheblich
heißere Öl nicht genügend an das Holz herantreten, so daß
auch bei langer Zeitdauer eine ausreichende Erwärmung des
Kerninneren angesichts der schlechten Wärmeleitfähigkeit
von Holz nicht stattfindet. Außerdem sind bei zu geringem
Abstand der übereinanderliegenden Holzbalken od. dgl. die
Zutrittsflächen zu klein, so daß beim Absaugen nach Anlegen
des Endvakuums infolge der dabei stattfindenden Erkaltung
des Imprägniermittel s dieses in den dünnen Spalten hängen
bleibt und letztendlich wiederum der angestrebte Austritt
überschüssigen Imprägniermittels gar nicht statt finden
kann.
In Verbindung mit der Freilegung des größten Teils der
Oberfläche der zu imprägnierenden Holzteile hat es sich da
bei als zweckmäßig erwiesen, wenn das Imprägniermittel
während er Vorwärmphase im Imprägnierkessel zirkuliert und
somit ein besserer Austausch von am Holz abgekühltem Imprä
gniermittel gegen nachgeheiztes heißes Imprägniermittel
stattfindet.
Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Verfahrensschritte läßt
sich eine Holzvorwärmung derart durchführen, daß es dabei
nur zu einer minimalen Aufnahme von Imprägniermittel zwi
schen ca. 1 kg/m³ bis max. ca. 10 kg/m³ kommt, verglichen
mit einer üblichen Imprägniermittelaufnahme bei der Imprä
gnierung von Eisenbahnschwellen von beispielsweise etwa
145 kg/m³.
Diese geringfügige Menge an Imprägniermittel, welches be
reits während der Vorwärmphase in das Holz eindringt, kann
noch zu keiner nennenswertes Porenverstopfung führen. Zum
einen dringt das Imprägniermittel nur in die äußersten
Schichten ein, die bereits über die Mindesttemperatur, bei
der das Imprägniermittel noch homogen flüssig ist, vorge
wärmt sind. Zum anderen sind diejenigen Anteile, die in Po
renbereiche vordringen, die noch kälter sind, so daß also
eine Auskristallisierung stattfinden könnte, so gering, daß
auch die auskristallisierten Mengen derart gering bleiben,
daß sie eine Porenverstopfung nicht bewirken können und
letztendlich wird diese Verstopfung ja nach dem endgültigen
durchgängigen Aufheizen des Holzes über die erfindungsgemäß
angestrebte Mindesttemperatur wieder rückgängig gemacht.
Auch beim erfindungsgemäßen Holzimprägnierverfahren können
wie bei herkömmlichen Verfahren, beispielsweise dem sog.
Doppel-Rüping-Verfahren, mehrere Imprägnierphasen vorgese
hen sein, wobei es sich dabei in Ausgestaltung der Erfin
dung als zweckmäßig erwiesen hat, wenn man zwischen aufein
anderfolgenden Imprägnierphasen nicht lediglich eine Imprä
gnierkesselentleerung und -belüftung einschaltet, sondern
jeweils eine Vakuumabsaugphase, gefolgt selbstverständlich
von einer erneuten Vorwärmung für den Fall, daß das Holz
sich in dieser Zwischenphase auf Temperaturen unterhalb der
Mindesttemperatur abkühlen kann. Durch die Zwischenordnung
weiterer Vakuumabsaugphasen zwischen aufeinanderfolgende
Imprägnierphasen erreicht man ein vollständigeres Zu
rücksaugen des Imprägniermittels, was insbesondere bei der
Imprägnierung von Buchenholz mit langen, nur stirnseitig
zugänglichen Holzporen die hinderlichen Luftpuffer in der
Mitte besser beseitigen kann, so daß beim darauffolgenden
Imprägniervorgang das Imprägniermittel weiter nach innen
vordringen kann, als es bei Aufrechterhaltung dieser Luft
puffer möglich gewesen wäre.
In Ausgestaltung der Erfindung soll der Druck im Imprä
gnierkessel während der Vakuumabsaugphasen zwischen
0,05 MPa und 0,005 MPa, vorzugsweise zwischen 0,02 MPa und
0,005 MPa, liegen, wobei die Dauer der abschließenden Vaku
umabsaugphase zwischen 60 und 600 Minuten, vorzugsweise
zwischen 180 und 360 Minuten, liegen sollte.
Schließlich liegt es auch noch im Rahmen der Erfindung, daß
die Lufttemperatur im Imprägnierkessel bei Abschluß der Va
kuumabsaugphase unter der Mindestvorwärmtemperatur liegt,
so daß beim Wiederbelüften und dem Herausfahren des Holzes
aus dem Imprägnierkessel letzte Imprägniermittelreste nicht
mehr homogen flüssig sind und damit nicht an die Umwelt ab
gegeben werden können.
Im nachfolgenden soll das erfindungsgemäße Imprägnierver
fahren noch weiter an zwei Ausführungsbeispielen beschrie
ben werden.
Zur Imprägnierung von Kiefernschwellen wird als Imprägnier
mittel das gegenüber den biologischen Schädlingen sehr
wirksame und gegenüber negativen Witterungseinflüssen resi
stente Imprägnieröl Typ A des Westeuropäischen Instituts
(WEI-A-Öl) verwendet. In der erfindungsgemäßen Erwärmungs
phase wird das gesamte System, d. h. das WEI-A-Öl, die Kie
fernschwellen, wie auch die technologischen Anlagen (insbe
sondere die innere Oberfläche des Imprägnierkessels), auf
die minimale Temperatur t = 60°C erwärmt. Die Schwellen
sind auf dem Imprägnierwagen mit Lattung verlegt und in der
Erwärmungsetappe zirkuliert das Öl im Kessel ständig. Die
Imprägnierphase wird so gewählt, daß die Öl- wie auch Kie
fernschwellentemperatur den Wert von 60°C nicht unter
schreitet. Die Endvakuumdauer beträgt 240 Minuten, wobei
sich der Endvakuumwert in der Höhe von 0,02 bis 0,05 MPa
bewegt. Unter diesen Bedingungen werden aus den imprägnier
ten Kiefernschwellen ca. 25 kg/m³ des WEI-A-Öls in flüssi
gem Zustand zurückgewonnen.
Für die Imprägnierung von Buchenschwellen mit Hilfe eines
Teerimprägnieröls aus der Destillationsspanne 300 bis 400°C
(sog. GX-Öl, wie es beispielsweise in der Deutschen Patent
schrift DE 35 22 655 C2 beschrieben ist) wird das gesamte
System, d. h. das GX-Öl, die Buchenschwellen und die techno
logische Anlage (insbesondere die innere Oberfläche des Im
prägnierkessels), auf die minimale Temperatur t = 70°C in
der Erwärmungsphase erwärmt. Die Schwellen sind wiederum
auf dem Imprägnierwagen mit Lattung verlegt, so daß minde
stens 70% ihrer Oberfläche freiliegen und von dem in der
Erwärmungsphase zirkulierenden Öl erreicht werden können.
Die Imprägnierphase wird so gewählt, daß die Öl- wie auch
die Buchenschwellentemperatur den Wert von 70°C nicht un
terschreitet. Die Endvakuumdauer beträgt 210 Minuten, wo
bei sich der Endvakuumwert in der Höhe von 0,02 bis
0,05 MPa bewegt. Unter diesen Bedingungen lassen sich aus
den imprägnierten Buchenschwellen ca. 40 kg/m³ des GX-Öls
in flüssigem Zustand zurückgewinnen.
Claims (10)
1. Verfahren zur Holzimprägnierung mit ölartigen Imprä
gniermitteln, bei dem das Holz in einen Imprägnier
kessel eingebracht wird, in dem es zunächst ggfs. ei
nem erhöhten Luftvordruck ausgesetzt wird und nach
dem Füllen des Imprägnierkessels mit dem auf eine
Temperatur von oberhalb 100°C vorgeheizten Imprä
gniermittel unter Beibehaltung des Luftvordrucks an
schließend durch ein- oder mehrmalige Druckerhöhung
auf einen den Vordruck übersteigenden Imprägnierdruck
imprägniert wird und wobei nach dem Ablassen des Im
prägniermittels überschüssiges Imprägniermittel durch
Erzeugung eines Unterdrucks im Imprägnierkessel aus
dem Holz abgesaugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß
vor der Erhöhung des Drucks im Imprägnierkessel auf
den Imprägnierdruck das Holz durchgehend auf eine
zwischen ca. 40°C und ca. 150°C, vorzugsweise zwi
schen 60°C und 80°C, liegende Mindesttemperatur vor
gewärmt wird, bei der das Imprägniermittel ein homo
genes flüssiges Gemisch mit einer Viskosität zwischen
ca. 0,9 und ca. 2,0°E bildet.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Mindest-Vorwärmtemperatur des Holzes so ge
wählt ist, daß das Imprägniermittel bei dieser Tempe
ratur eine Viskosität zwischen 1,1 und 1,4°E auf
weist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Erwärmung im Imprägnierkessel durch
das Imprägniermittel selbst vor der Imprägnierphase
erfolgt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Holzvorwärmung derart erfolgt, daß es dabei
nur zu einer minimalen Aufnahme von Imprägniermittel
zwischen ca. 1 kg/m³ bis max. ca. 10 kg/m³ kommt.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß das Holz im Imprägnierkessel so
mit Lattung verlegt ist, daß wenigstens 60 bis 70%
seiner Oberfläche für das Imprägniermittel frei zu
gänglich sind.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen mehreren Imprägnierpha
sen jeweils eine Vakuumabsaugphase mit erneuter Im
prägniermittel-Füllung und ggfs. Vorwärmung einge
schaltet ist.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß der Druck im Imprägnierkessel
während der Vakuum-Absaugphase zwischen 0,05 MPa und
0,005 MPa, vorzugsweise zwischen 0,02 MPa und
0,005 MPa liegt.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Dauer der abschließenden Va
kuumabsaugphase zwischen 60 und 600 Minuten, vorzugs
weise zwischen 180 und 360 Minuten, liegt.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch
gekennzeichnet, daß das Imprägniermittel zumindest
während der Vorwärmphase im Imprägnierkessel zirku
liert.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß die Lufttemperatur im Imprägnier
kessel bei Abschluß der Vakuumabsaugphase unter der
Mindestvorwärmtemperatur liegt.
Priority Applications (4)
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