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Verfahren zur Konservierung von Holz durch Erhitzung in einem geschlossenen,
wärmeisolierten Gefäß auf eine Temperatur zwischen 115 und 160° in Verbindung mit
einer Wasserdampfbehandlung Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Konservierung
von Holz, und zwar derart, daß die Hölzer während eines möglichst langen Zeitraumes
den Angriffen von Mikroorganismen widerstehen und trotzdem die guten mechanischen
Ei@genschaften beibehalten.
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Es ist bekannt, das zu behandelnde Holz durch Erhitzung in einem geschlossenen
wärmeisolierten Gefäß auf eine Temperatur zwischen 115 und 16o° in Verbindung mit
Wasserdampf zu behandeln. Insbesondere ist vorgeschlagen, daß das zu konservierende
Holz längere Zeit dieser Behandlung ausgesetzt wird. Auch ist es bekannt, dabei
gesättigten oder hochgespannten Dampf zu verwenden.
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Die bekannten Verfahren haben nicht zu einem restlos befriedigenden
Ergebnis geführt. Erst wenn erfindungsgemäß das Holz zunächst kurze Zeit, d. h.
nur so lange mit Wasserdampf unter Druck behandelt wird, als es bis zur Erreichung
des zwischen 115 und 16o° liegenden Temperaturbereichs nötig ist, und anschließend.,
nach Abstellung der I1 risohdampfzufuhr, längere Zeit
(3 bis .I
Stunden für Hölzer, die eine Dicke von etwa 1o cm haben) durch indirekte Heizung
des Gefäßes auf die gleiche Temperatur erhitzt wird, wird es ermöglicht, die flüchtigen
und leioht lösbaren Stoffe während der kurzen Zeit der Behandlung mit Wasserdampf
unter Druck so, weit auszuscheiden, daß sie im Holz nicht mehr schädlich wirken.
Es handelt sich dabei hauptsächlich um Fette, Alkohole, Acetone und Säuren, die
an sich n.i,dht der Schädlingsbekämpfung dienen können, aber die Konservierung des
Holzes benachteiligen. Andererseits werden die Stoffe mit starkem Giftgehalt, wie
vornehmlich Phenola, Teer u. dgl., die sich im Holz durch Heizwirkung entwickelt
haben und die s,cihwgmmig und genügend insektentötend, also für die Konservierung
des Holzes äußerst günstig sind, erhalten.. Die indirekte Beiheizung des Gefäßes
kann in an sich bekannter Weise durch Heizdampfschlangen, elektrisaheEinrichtungen,
wie Heizstäbe, Infrarotstrahler od, dgl., erfolgen,.
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Dabei wird durch die lange Dauer der Hitzeeinwirkung das Holz genügend
trocken.
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Auf diese Weise weist das nach Öffnung des Autoklav aus dem Verfahren
herwo,rgehende Holz hervorragende Konservierungseigenschaften auf, während bei allen
bisher bekannten Verfahren niemals davon die Rede gewesen ist, daß man die Behandlung
des Holzes unter Druck mit Wasserdampf nur kurze Zeit-ausüben darf, und zwar nur
so lange, bis eine Temperatur erreicht ist, die zwischen 115 und 16o° liegt, und
daß dann, weil die schädlichen Stoffe genügend destilliert sind, die Trockenbehandlung
unter Aufrechterhaltung des Druckes längere Zeit, d. h. stundenlang, durchzuführen
ist.
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Es ist mit den erfindungsgemäß konservierten Hölzern eine Reihe von
mechanischen und mikrobiologischen Versuchen im Vergleich zu entsprechenden Versuchen
mit Hölzern nach dem bekannten Verfahren durchgeführt worden.
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Die Hölzer sind in einem isolierten beheizten Autoklax behandelt -worden,
der mit einer Einrichtung für pneumatischen Druck versehen und außerdem mit einer
Heizschlange ausgerüstet ist, durch die man Dampf hindurchleiten kann, und mit einem
Rohr zum Einlassen von Frischdampf.
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1. Bei dem ersten, dem Verfahren entsprechenden Versuch hat man in
den Autoklav Hölzer eingebracht, und nach Verschließen des Autoklavs ist Dampf eingelassen
worden, während unter Druck stehender Dampf in die Heizschlange eingeführt wurde.
In 1o Minuten wurde der Druck auf 4,9 kg und die Temperatur- auf 1.I3° gebracht.
Es wurde der Zutritt von Frischdampf in denn Autoklav unterbrochen und . mit Hilfe
der. Heizschlange während d. Stunden eine Temperatur von etwa 143 bis 1.I7° und
'bruck von etwa 3,8 b-is. 4,5 kg aufrechterhalten. Die Hölzer wiesen .sich als nur
ganz leicht rissig und von brauner Farbe mit einer glatten Oberfläche aus.
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2. Beim zweiten - Versuch wurden dieselben Knüppelhölzer wie- .beim
ersten Versuch in den Autoklav bei Zimmertemperatur eingebracht. Nach Verschließen
des Autoklavs hat man einen Druck auf 3 Atmosphären mit Hilfe komprimierter Luft
erzeugt. Darauf wurde die Trockenbeireizung mit Hilfe .der Heizschlange während
q. Stunden durchgeführt, wobei die Feuchti'g'keit mit Hilfe von Zinkchlorid absorbiert
wurde. Trotz eines Druckes von 8 Atmosphären bei der Erhitzung war es nicht möglich,
über 1o8° hinaus zu gelangen. Um zu derselben Temperatur wie bei dem ersten Versuch
zu kommen, also auf 1¢5°, hätte eine viel größere Apparatur An`vendung finden müssen.
Nach Stunden Erwärmung ist der Druck auf 2 Atmosphären reduziert worden, und man
hat gesättigten Wasserdampf unter 4 Atmosphären Druck eingeblasen mit einer Temperatur
von 1.I5°. Dann hat man die Erhitzung abgebrochen und den Autoklav einer Abkühlung
unterworfen. Die Hölzer erwiesen sich als stark geborsten und sehr rissig, ohne
daß sich eine merkliche Veränderung der Färbung zeigte.
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3. Bei einem dritten Versuch hat man in dem Autoklav ein Gefäß, enthaltend
5o 1 Wasser, aufgestellt, um die Luft zu saturieren. Dann hat man Knüppelhölzer,
wie bei Versuch 1, eingebracht. Die Erhitzung wurde mit Hilfe der Heizschlange allein
durchgeführt. Während 4. Stunden ist ein Druck von .I,2 bis 5 kg und eine Temperatur
von 144 bis 146° aufrechterhalten worden. Dann hat man die Erhitzung abgebrochen
und die Abkühlung herbeigeführt. Die Knüppelhölzer zeigten eine äußerliche Beschaffenheit
entsprechend den Knüppelhölzern nach dem ersten Versuch.
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Die aus den Versuchen hervorgegangenen Knüppelhölzer sind darauf folgenden
Proben unterworfen worden: a) den üblichen mechansichen Beanspruchungen, wobei sich
übereinstimmende Ergebnisse zeigten; die verschiedenen Behandlungen haben anscheinend
die mechanischem Eigenschaften der Hölzer im Vergleich mit rohen Knüppelhölzern
nicht fühlbar beei.nfluß t ; b) den biologischen Beanspruchungen, die sich im wesentlichen
darauf erstrecktem, von dem Umfang bis zur Mitte jedes Knüppelholzes eine Reihe
von gleichen Brettehen herauszuschneiden und diese Brettehen nach Imprägnierung
mit destilliertem Wasser mit Pilzkulturen (Lenzites saepiaria) zu versetzen und
in eine Kammer von 25' einzusetzen.
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Es ist vorausgesetzt, daß die biologische Wi.derstandsfähigk eit dann
vollkommen ist, wenn die Pilzkultur auf keinem Brettehen (in der nachfolgenden Tabelle
ist als Maximalwert die Ziffer 36 angenommen) angegangen ist und da.ß die Widerstandskraft
gleich Null ist, wenn die Pilzkultur auf allen Brettehen (in der nachfolgenden Tabelle
ist als Minimal-,vert die Ziffer o angenommen) angegangen ist. Für die Zwischenwerte,
z. B. den Zwischenwert 16, gilt also, daß von 36 Brettehen die Pilzkulturen auf
16 Brettehen negativ und auf 2o Brettehen. positiv gediehen sind.
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Die steril gebliebenen Brettehen wurden getrennt einer Auswaschung
mit 1o Teilen destilliertem Wasser bei iio° während einer Dauer von
io
Minuten ausgesetzt und dann von neuem mit Pilzkultur besetzt. In dieser Weise hat
man die Behandlung mehrere Male hintereinander durchgeführt. Die Ergebnisse sind,
vor der Auswaschung sowie nach der ersten und zweiten Auswaschung die folgenden
gewesen:
| - Biologische Widerstandsfähigkeit |
| Bezeichnung der Knüppelhölzer vor nach der ersten nach der
zweiten |
| der Auswaschung |
| Auswaschung Auswaschung |
| Knüppelholz |
| Versuch Nr. i |
| (gemäß der Erfindung) ..... 36 22 16 |
| Versuch Nr. 2 ............... 0 0 0 |
| Versuch Nr.3 ... .. .......... 30 13 0 |
Aus diesen Versuchen geht also eine ganz eindeutige Überlegenheit des erfindungsgemäßen
Verfahrens über den bekannten Verfahren hervor. Diese Überlegenheit wird noch dadurch
begründet, wenn man berücksichtigt, daß bei den erfindungsgemäßen Verfahren hauptsächlich
die am Umfang der Hölzer liegenden Schichten geschützt werden; die äußeren Schichten
verhindern, daß die darunterliegenden Schichten angegriffen werden können.
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Es wird angenommen, daß man die Wirkung des Verfahrens wie folgt erklären
kann: Die biologische Immunität ergibt sich wahrscheinlich daraus, daß unter der
Einwirkung der Hitze antiseptische Stoffe entstehen (die nach den gemachten Analysen
P'henolch:arakter aufweisen). Diese Stoffe, die sich in den Hölzern bilden, werden
in die Umfangszonen in dem Maße verdrängt, als die Temperatur im Inneren des Holzes
anwächst. In dem Falle, wo eine trockene Erhitzung bzw. eine Vulkanisation (Versuch
Nr. 2) stattfindet, bilden sich diese Stoffe nicht, weil die Erhitzung nicht in
genügend stark-cm Maße auftritt. Wenn tnan auch an sich imstande ist, die Erhitzung
zu erhöhen, so bedarf man dazu aber einer verwickelten und kostspieligen Apparatur
und eines so hohen Energieaufwandes, daß die Rentabilität des Verfahrens in Frage
gestellt wird und nebenbei auch die Hölzer an Festigkeit einbüßen.
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Bei dem Verfahren, bei dem das Holz im übersättigten Wasserdampf erhitzt
wird, entstehen wohl immunisierend wirkende Stoffe, aber sie werden ausgewas.cIien,
und zwar im besonderen in den äußeren Schichten, und zwar durch die überreichlichen
Wassertröpfchen, während bei dem erfindungsgemäßen Verfahren keine oder fast keine
Auswaschung stattfindet, weil anfangs nur Frischdampf und im beschränkten Maße zugelassen
wird.
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Es ist überdies festgestellt worden, daß es vorteilhaft ist, bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren einen antiseptischen Stoff, wie z. B. Kreosot (dessen
Verwendung bei der Holzkonservierung an und für sich bekannt ist), in Verbindung
mit Dampfbehandlung zuzusetzen. Dadurch entstehen mit Kreosot geschwängerte Dämpfe.
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Ausführungsbeispiele i. Etwa i m lange gesunde und geschälte Knüppelhölzer
aus Weißtanne von 15 cm Durchmesser werden in einen waagerechten Autoklav, der einen
Druck von io Atmosphären aushalten kann und mit einem Thermometer, einem Manometer
und einer Dampfheizschlange ausgerüstet ist, eingebracht. Nach hermetischem Abschluß
des Apparates wird schnell Wasserdampf eingelassen, während die Dampfschlange unter
Druck gesetzt wird, um ein schnelles Ansteigen der Temperatur zu erzeugen.
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Nach io Minuten erreicht die Temperatur i43°, und es wird die Frischdampfzufuhr
abgestellt sowie die Speisung der Heizschlange so geregelt, da,ß man während eines
Zeitraumes von 4 Stunden eine Temperatur von 143 bis i47° und einen Druck von
3,8 bis 4,5 kg aufrechterhält.
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Dann wird die Speisung der Heizschlange abgestellt und allmählich
ein Schützen geöffnet, bis der normale Druck hergestellt ist, wobei die Temperatur
durch Einblasen kalter Luft gesenkt wird. Im Großbetrieb wird das Einblasen kalter
Luft zweckmäßig nicht angewendet, weil es nur zum Nachweis einer etwaigen Rißbild.ung
dient.
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Nach 15 Minuten, wenn eine Abkühlung auf 4o° unter normalem Druck
eingetreten ist, wird der Autoklav geöffnet, und die Hölzer werden herausgenommen.
Beim Messen und Wiegen zeigt es sich, daß sie ein wenig eingegangen sind mit einem
Gewichtsverlust von etwa 5 %. Die Hölzer sind braungefärbt und weisen geringe Längsrisse
auf.
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2. Knüppelhölzer gleicher Art werden in den Autoklav eingebracht,
während die Heizschlange unter Druck gesetzt wird, um die- Erhitzung zu beschleunigen.
Dabei wird während einer Dauer von 2o Minuten mit Kreosot geschwängerter Wasserdampf
eingelassen. Wenn die Temperatur auf i43° gestiegen ist, wird der Dampfzulaß abgestellt
und die Temperatur während einer Dauer von 4 Stunden auf 143 bis i47° aufrechterhalten,
und zwar mit Hilfe der Heizschlange. Dabei fällt der Druck auf 5 bis 4 kg. Weiter
verfährt man dann wie beim ersten Beispiel. Die aus dem Autoklav entnommenen Hölzer
sind ein wenig mehr gefärbt als die Hölzer des ersten Beispiels.
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Die biologische Untersuchungen ergeben in, beiden Fällen eine Übereinstimmung
bis zu der zweiten Auswaschung, während sich die Immunität bei der drittem und jeder
folgendenAu:swaschung erhöht.
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Die verbrauchte Menge an Kreosot ist sehr gering (io bis 15 kg auf
den m3 Holz) und dennoch
ist die Wirksamkeit, wie die Vergleichsversuche
mixt Hölzern ergeben haben, die unter Druck in Kreosotbädern (bei denen So bis ioo
kg Kreosot auf den ms Halz verwendet wurde) behandelt wurden, zum mindesten gleichwertig,
und zwar selbst nach drei bis vier Auswasthunge@n.