DE69426563T2

DE69426563T2 - Verfahren zur verbesserung des widerstands von cellulosehaltigen produkten gegen schimmel und fäulnis

Info

Publication number: DE69426563T2
Application number: DE69426563T
Authority: DE
Inventors: Pentti Ek; Saila Jaemsae; Hannu Viitanen; Pertti Viitaniemi
Original assignee: VTT Technical Research Centre of Finland Ltd
Current assignee: VTT Technical Research Centre of Finland Ltd
Priority date: 1993-05-12
Filing date: 1994-05-13
Publication date: 2001-08-23
Anticipated expiration: 2014-05-14
Also published as: EP0695408B1; CA2162374C; GR3035701T3; JP3585492B2; CA2162374A1; AU6651694A; ES2154676T3; EP0695408A1; JPH09502508A; US5678324A; DE69426563D1; DK0695408T3; ATE198661T1; WO1994027102A1; PT695408E

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß der Präambel von Anspruch 1 zur Verbesserung der Beständigkeit von cellulosehaltigen Produkten gegen Schimmel und Fäulnis sowie zur Verbesserung der dreidimensionalen Stabilität der Produkte.[0001]
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Celluloseprodukt auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 15% getrocknet und dann einer Wärmebehandlung unterworfen, die bei erhöhter Temperatur durchgeführt wird.[0002]
Im Fachgebiet ist bekannt, dass die dreidimensionale Stabilität von Holz durch Wärmebehandlungen verbessert werden kann. Im Hinblick auf den Stand der Technik wird beispielsweise auf die finnische Patentbeschreibung Nr. 68,122 verwiesen, die ein Verfahren zur Behandlung von Holzprodukten bei Temperaturen von 160 bis 240ºC und bei Drücken von 3 bis 15 bar offenbart. Infolge der Behandlung wird die Fähigkeit des Holzes, Wasser zu absorbieren und daher sich auszudehnen, erheblich verringert. Die Wirkung von Wärmebehandlungen auf die Fäulnisbeständigkeit von Holz ist ebenfalls untersucht worden. Mailun, N. P., und Arenas, C. V., beschreiben in ihrem Artikel "Effect of heat on natural decay resistance of Philippinean woods" (Philippinen Lumberman, Bd. 20, Nr. 10 (1974), S. 18-19., 22-24) die Behandlung von asiatischen Holzarten im trockenen Zustand bei Temperaturen von 90, 110, 130, 150 und 175ºC für 240 Stunden. Infolge der Behandlung ändert sich die Farbe des Holzes zu schokoladenbraun. Eine längere Behandlung bei 130, 150 und 175ºC erhöhte die Beständigkeit der Holzproben gegen zwei Braunfäule-Pilze. Sie machte jedoch gleichzeitig das Holz schwächer.[0003]
Da nicht alle Holzarten für die herkömmlichen Druckimprägnierungsverfahren unter Verwendung von Substanzen, die das Wachstum und die Ausbreitung von Pilzen verhindern, geeignet sind, ist die Wärmebehandlung eine interessante Alternative zum Schützen von Holz gegen Fäulnis.[0004]
Die früheren Wärmebehandlungsverfahren, welche die Verwendung von Druck und längeren Behandlungszeiten erfordern, sind für eine industrielle Anwendbarkeit zu kompliziert. Es wurde auch bestätigt, dass das Holz unter dem Einfluss hoher Drücke und erhöhter Temperaturen spröde wird und geschwächt wird. Zudem entzündet sich Holz leicht bei hohen Temperaturen.[0005]
Die vorliegende Erfindung; betrifft die Beseitigung der mit dem Stand der Technik einhergehenden Probleme und die Bereitstellung einer vollständig neuen Lösung zur Verbesserung der Dimensionsbeständigkeit und der Widerstandsfähigkeit gegen Fäulnis und Schimmel (d. h. Beständigkeit gegen biologischen Abbau) von cellulosehaltigen Produkten. Die Erfindung basiert auf dem Konzept der Durchführung einer Wärmebehandlung des cellulosehaltigen Produkts in zwei Schritten: zunächst wird das Produkt auf den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt, gewöhnlich unter 15% getrocknet. Dann wird die Temperatur schnell auf über 150ºC (in der Regel auf etwa 180 bis 250ºC) erhöht, und die Behandlung wird bei dieser Temperatur so lange fortgesetzt, bis im Produkt ein Gewichtsverlust von mindestens 5% stattgefunden hat. Die Produkte werden im Wesentlichen bei Atmosphärendruck in einem Feuchtofen gehalten, in den Wasserdampf eingeleitet wird. Dagegen schlägt das vorstehend erwähnte DE-A-22 63 758 das Arbeiten bei Drücken von 5 und 6,5 vor, und der durch das bekannte Verfahren erzielte Gewichtsverlust ist klein. Eine Aufgabe der WO-A-90/06840 ist ebenfalls, den durch Erwärmen bei erhöhten Temperaturen verursachten Gewichtsverlust von Holz zu vermeiden. Das erfindungsgemäße Verfahren ist hauptsächlich insbesondere durch den Wortlaut des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 charakterisiert.[0006]
Wie vorstehend erwähnt, werden ungelagertes Rohholz oder ähnliche Celluloseprodukte als Ausgangsmaterialien für das erfindungsgemäße Verfahren verwendet. Das Produkt kann unter allen geeigneten Bedingungen (sogar im Freien bei Umgebungstemperatur) auf den gewünschten Feuchtigkeitsgehalt von unter 15% getrocknet werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Produkt jedoch bei erhöhten Temperaturen getrocknet. Die Farbe des Holzproduktes wird während dieses Trocknens dunkler. In Zusammenhang mit dem Trocknen lässt man angemessene Sorgfalt walten, damit das Reißen des Produkts vermieden wird. Dieses Ziel wird vorteilhafterweise erreicht, indem die Temperaturen im Inneren bzw. an der Oberfläche des Holzes ständig bestimmt werden und die Temperaturdifferenz bei einem vernünftigerweise kleinen Wert gehalten wird. Vorzugsweise beträgt die Differenz etwa 10 bis 30ºC. Dieses Verfahren wird sowohl bei einer Temperaturerhöhung als auch bei einer Temperatursenkung eingehalten. Überraschenderweise wurde gefunden, dass diese Lösung sogar die Bildung von Rissen (in den inneren Abschnitten) im Holzmaterial vollständig verhindert. Wenn größere Mengen Holz getrocknet werden sollen, sollten mehrere Proben mit Sensoren ausgestattet werden. Im industriellen Maßstab umfasst das bevorzugte Verfahren für jede Art von Rohholz die Bestimmung eines eigenen Heizprogrammes, das den Einfluss des Feuchtigkeitsgehaltes zu Beginn des Verfahrens berücksichtigt.[0007]
Zum Schützen des Holzes und zur Verbesserung der Wärmeübertragung während des Trocknens ist bevorzugt, während des Trocknens Dampf zu verwenden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform umfasst das erfindungsgemäße Trocknungsverfahren die nachstehenden Schritte:[0008]
a) Zunächst wird die Temperatur des Trockenofens auf mindestens etwa 90ºC, vorzugsweise mindestens 100ºC, erhöht, und dann wird diese Temperatur beibehalten, bis das Holz mindestens etwa die gleiche Temperatur erreicht hat,
b) anschließend wird die Temperatur des Ofens allmählich erhöht, so dass der Unterschied zwischen der Innentemperatur des Holzes und der Ofentemperatur 30ºC nicht übersteigt, bis der gewünschte Feuchtigkeitsgehalt des Holzes erreicht worden ist, und
c) schließlich wird die Ofentemperatur allmählich gesenkt, während sichergestellt wird, dass der Unterschied zwischen der Temperatur in inneren Abschnitten des Holzes und der Ofentemperatur 30ºC nicht übersteigt, bis die Innentemperatur des Holzes den gewünschten Wert erreicht hat.
[0009] Wenn nötig, kann Schritt c weggelassen werden. Die Wärmebehandlung, die nachstehend detaillierter beschrieben wird, wird dann unmittelbar nach Schritt b durchgeführt.
[0010] Während des ersten erfindungsgemäßen Schrittes (Schritt a) wird die Temperatur des Trockenofens vorzugsweise auf einen Wert von etwa 100 bis 150ºC, vorzugsweise 100 bis 120ºC eingestellt. Im zweiten Schritt (Schritt b) wird das Erwärmen beendet, wenn die Feuchtigkeit des Holzes weniger als 15%, z. B. 1 bis 15% beträgt. Während Schritt b und Schritt c, wenn dieser durchgeführt wird, wird der Unterschied zwischen der Außentemperatur und der Innentemperatur des Celluloseprodukts bei einem Wert von 10 bis 30ºC gehalten. Eine zu kleine Temperaturdifferenz verlängert das Trocknungsverfahren, wohingegen eine zu große Differenz das Risiko von innerem Reißen erhöht. Während Schritt c wird die Temperatur des Ofens gesenkt, bis die Innentemperatur des Holzes auf unter 100ºC abgenommen hat.
[0011] Während der Schritte a, b und c wird Wasserdampf in den Ofen geleitet, um die Feuchttemperatur bei etwa 80 bis 120ºC, vorzugsweise bei etwa 100ºC zu halten. Es ist bevorzugt, gesättigten Wasserdampf zu verwenden.
[0012] Wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Produkts infolge des Trocknens auf unter 15% gefallen ist, wird die Behandlung bei erhöhter Temperatur fortgesetzt.
[0013] Während des zweiten Verfahrensschrittes wird die Temperatur höher gehalten als während des ersten Verfahrensschrittes. Es ist bevorzugt, das Verfahren bei etwa 180 bis 250ºC in einer gesättigten Dampfatmosphäre durchzuführen. Die Temperatur kann auch während des zweiten Schrittes erhöht werden, wie aus Beispiel 2 ersichtlich ist. Die Dauer und die Temperatur der Behandlung hängen voneinander ab, wie in Zusammenhang mit Beispiel 1 erläutert ist. Gewöhnlich dauert die Wärmebehandlung des zweiten Schrittes mindestens etwa 0,5 Stunden, vorzugsweise 1 bis 20 Stunden und insbesondere 2 bis 10 Stunden. Der Gewichtsverlust des Produkts kann eingestellt werden, indem die Wärmebehandlung variiert wird. Dies ermöglicht es, die Festigkeits- und Fäulnisbeständigkeitseigenschaften des Produkts wie gewünscht zu verändern. Daher wird die Wärmebehandlung fortgesetzt, bis ein Gewichtsverlust von mindestens 5% (bezogen auf die Trockensubstanz) erhalten worden ist. Eindeutige Verbesserungen der Dimensionsstabilität des Produkts werden bereits bei diesem Wert erhalten. Die Schimmel- und Fäulnisbeständigkeit wird ebenfalls verbessert, und weitere Verbesserungen dieser Eigenschaften können erhalten werden, indem das Erwärmen fortgesetzt wird, bis ein Gewichtsverlust von mindestens etwa 6 oder sogar 8% in Produkt stattgefunden hat.
[0014] Zusammengefasst werden durch die vorliegende Erfindung die Merkmale erhalten:
- Verbesserung der Fäulnisbeständigkeit (verglichen mit Holz, das natürlicherweise eine gute Fäulnisbeständigkeit hat)
- Verbesserung der Schimmelbeständigkeit
- Verbesserung der Dimensionsbeständigkeit
- Entfernung von Naturharz
- Wärmeleitfähigkeit um 25-40% vermindert
- Verbesserung der Farbenhaftung
[0015] Gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform wird die Wärmebehandlung des zweiten Schrittes zumindest im Wesentlichen nicht unter Druck, d. h. bei Atmosphärendruck durchgeführt.
[0016] Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich zur Behandlung von Massivholzgütern, wie Stammabschnitten und Pfeilern. Zusätzlich kann das Verfahren auf Furnier, Späne, Sägemehl, Holzfasern und andere Celluloseprodukte, wie beispielsweise Lattenkisten, angewendet werden.
Die erzielbare holzkonservierende Wirkung ist im Beispiel 2 eingehender untersucht. In diesem Zusammenhang soll jedoch darauf hingewiesen werden, dass eine guter Schutz gegen Fäulnis erfordert, dass getrocknetes, gesägtes Rohholz vorzugsweise etwa 2 bis 8 Stunden bei 200 bis 250ºC gehalten wird. Die gleichen Bedingungen werden für Birken und Lärchen verwendet, wohingegen für Fichte ein guter Schutz gegen Fäulnis bei etwas niedrigeren Temperaturen erhalten werden kann. So kann Fichte beispielsweise bei etwa 175 bis 210ºC behandelt werden. Das Verfahren ist zur Behandlung von Espe gut geeignet.
[0017] Beispiel 3 erläutert im Detail die Abnahme der Wärmeleitfähigkeit infolge der erfindungsgemäß durchgeführten Behandlung.
[0018] Die Erfindung liefert erhebliche Vorteile. Sie stellt daher eine Verkürzung der zum Trocknen von Holz erforderlichen Zeit bereit. Die während des Trocknens auftretenden Farbänderungen können ausgenutzt und gleichzeitig kann die Beständigkeit des Holzes gegen Fäulnis und Schimmel sowie die Dimensionsstabilität verbessert werden. Nachteiliges Naturharz kann durch die Behandlung aus Proben von Nadelholz entfernt werden. Als Beispiele für Produkte, die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt werden können, lassen sich die nachstehenden nennen: Außenverkleidung, Fensterrahmen, Außenmöbel und Bretter für Saunaplattformen.
[0019] Nach der erfindungsgemäßen Behandlung wird die Dimensionsinstabilität unter dem Einfluss von Feuchtigkeit um 50 bis 70% reduziert. Die Beständigkeit der Produkte gegen Fäulnis wird verbessert. Im besten Fall ist die Beständigkeit genauso hoch wie die durch Druckimprägnierung erhaltene oder sogar noch besser, ohne dass die Festigkeitseigenschaften im Wesentlichen verschlechtert werden. Das behandelte Holz stellt eine gute Oberfläche für Anstriche bereit.
[0020] Das Herstellungsverfahren ist einfach und schnell (kurze Behandlungszeiten), und es muss kein Druck angewendet werden. Hinsichtlich seiner Verwitterungsbeständigkeit, Beständigkeit gegen Fäulnis und Schimmel sowie Festigkeitseigenschaften kann das Produkt durch das Verfahren auf kontrollierte Weise modifiziert werden. Das Verfahren eignet sich für alle Arten von Holz. Mit der Wärmebehandlung ist es möglich, auch die Eigenschaften von Kernholz zu verbessern, was nicht durch Druckimprägnierung erfolgen kann. Die Beständigkeit von Holzarten, die schwierig zu imprägnieren sind, kann verbessert werden. Die Verbesserung der Durchlässigkeit von Holz ermöglicht es, das Holz mit anderen Farbstoffen zu imprägnieren.
[0021] Nachstehend wird die Erfindung mittels der beigefügten Zeichnungen und einiger Arbeitsbeispiele detailliert untersucht.
Fig. 1 ist eine vereinfachte schematische Darstellung der Bauweise einer Vorrichtung, die zur Durchführung der vorliegenden Erfindung verwendet werden kann,
Fig. 2 zeigt den Einfluss der Temperatur und der Behandlungsdauer auf den Gewichtsverlust des Produkts,
Fig. 3 zeigt die Verringerung der tangentialen Quellung der Holzprobe als Funktion des Gewichtsverlustes,
Fig. 4 zeigt die Verringerung der radialen Quellung der Holzprobe als Funktion des Gewichtsverlustes,
Fig. 5 zeigt die Verringerung der von der Holzprobe aufgenommenen Feuchtigkeit als Funktion des Gewichtsverlustes,
Fig. 6 zeigt die durch die Wärmebehandlung hervorgerufene Veränderung der Biegefestigkeit,
Fig. 7 zeigt die Feuchtigkeitsgehalte von Proben für den Biegetest nach einer Konditionierung von 4 Wochen,
Fig. 8 zeigt die Gewichtsverluste von wärmebehandelten bzw. von Kontroll-Proben nach dem Fäulnistest,
Fig. 9 zeigt das Trocknen von ungelagerter Fichte gemäß einer bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform,
Fig. 10 zeigt die Gewichtsverluste von Furnier als Funktion der Dauer der Wärmebehandlung,
Fig. 11 zeigt die Verringerung der Dickenquellung von Sperrholz infolge einer Wärmebehandlung und
Fig. 12 zeigt die Verringerung des Feuchtigkeitsgehaltes von Sperrholz unter dem Einfluss einer Wärmebehandlung.
[0022] Bei der vorliegenden Erfindung wird beispielsweise die in Fig. 1 gezeigte Vorrichtung verwendet. Die Vorrichtung umfasst einen Ofen 2, der von einem Ofenmantel 1 umgeben ist. Die Proben 3 werden in den Ofen eingebracht, der mit einen Einlasskanal 4 und einem Auslasskanal 5 für die Luft 5 ausgestattet ist, um die feuchte Luft durch den Ofen zu leiten. Der Auslasskanal 5 ist mit einem Dampfzuleitungsrohr 6 ausgestattet, durch das mehr Wasserdampf in die aus dem Ofen austretende Auslassluft geleitet wird. Zur Bildung eines geschlossenen Kreislaufs, sind die Einlass- und Auslasskanäle jeweils an ihrem Ende mit einem Satz von Leitungen 7 verbunden, die mit einem Ventilator 9 und mit Heizvorrichtungen 8 ausgestattet sind. Die durch diese Leitungen strömende Luft wird durch elektrische Widerstände 8 auf die eingestellte Temperatur erwärmt und über den Ventilator 9 zum Einlasskanal 4 des Ofens geleitet. Die Umlaufrichtung der Luft in der Vorrichtung ist durch einen Pfeil angedeutet.
[0023] Unter Verwendung der vorliegenden Vorrichtung kann gewährleistet werden, dass die in den Ofen eingebrachten Proben durch feuchte Luft auf die gewünschte Temperatur erwärmt werden. Durch Änderung der eingeleiteten Dampfmenge kann der Feuchtigkeitsgehalt der Luft verändert werden. Gewöhnlich ist die Luft des Ofens mit Wasserdampf gesättigt.

Beispiel 1

Wärmebehandlung von Holz

[0024] Feuchtes Holz wird in der vorstehend beschriebenen Vorrichtung bei 120 bis 140ºC entweder mit oder ohne Dampf getrocknet. Infolge der Behandlung verdunkelt sich die Farbe der Holzprobe leicht, aber es treten keine Risse auf. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt des Holzes kleiner als 15% ist, wird die Temperatur auf mindestens 175ºC, vorzugsweise 180 bis 250ºC erhöht. Die Behandlung wird 2 bis 10 Stunden fortgesetzt. Gesättigter Dampf wird in die Vorrichtung eingeleitet. Durch Variieren der Temperatur und der Zeit kann das gewünschte Ergebnis erhalten werden. Die Farbe des Holzes verdunkelt sich weiter.
[0025] Die Fig. 2 zeigt den Einfluss der Temperatur und der Zeit auf die Verringerung des Holzgewichts.
[0026] Durch Einstellen der Gewichtsverluste können die Eigenschaften des Holzes wie gewünscht verändert werden. Die Fig. 3, 4 und 5 zeigen die Verringerung der tangentialen Quellung des Holzes, die Verringerung der radialen Quellung des Holzes sowie die Verringerung der durch das Holz absorbierten Wassermenge (Feuchtigkeitsgehalt des Holzes) verglichen mit den Kontrollproben. Die Graphen der Fig. 4 und 5 entsprechen dem Graphmodell der Fig. 1.
[0027] Die Wärmebehandlung schwächt die Biegefestigkeit von Holz nach einem bestimmten Gewichtsverlust. Dagegen zeigen die Experimente, dass die Biegefestigkeitseigenschaften einiger unserer Proben sogar noch besser waren als die entsprechenden Eigenschaften der Kontrollproben (Fig. 6). Dies ist darauf zurückzuführen, dass je nach der umgebenden Feuchtigkeit einige der wärmebehandelten Proben eindeutig weniger Wasser absorbieren als die Kontrollproben (Fig. 7).

Beispiel 2

Fäulnistest

[0028] Der Fäulnistest erfolgte gemäß dem europäischen Standard EN 113, der wie nachstehend modifiziert wurde: Die Anzahl der parallelen Probestücke betrug vier, die Größen der Probestücke war 5 · 20 · 35 mm und sie wurden vor dem Test nicht abgespült. Die Proben wurden dem Test-Fäulnispilz, Kellerschwamm (Coniophora puteana), 2, 4, 8, und 12 Wochen lang ausgesetzt.
[0029] Die Probestücke wurden von Kiefern-, Birken-, Lärchen- und Fichtenbohlen gesägt und gemäß Beispiel 1 behandelt. Die Tabelle 1 enthält eine Zusammenfassung der während der Behandlung herrschenden Bedingungen. Tabelle 1
[0030] Nach der Wärmebehandlung wurde die Trockensubstanz der Holzprobestücke bestimmt. Die Probestücke wurden durch Bestrahlung (Co-60) sterilisiert, die sterilisierten Probestücke wurde in Kolle-Schalen auf eine Pilzkultur, die auf Malzagarmedium wuchs, überführt. In jede Schale wurden mindestens ein wärmebehandeltes Probestück und eine unbehandelte Kontrollprobe überführt.
[0031] Zum Abschluss des Fäulnistests wurden die Probestücke bei 103ºC getrocknet, und die Gewichtsverluste der Probestücke wurden gemäß EN 113 bestimmt. Für Kiefernholz wurde durch die Wärmebehandlung ein Gewichtsverlust von weniger als 10% erzielt; die Gewichtsverluste von unbehandeltem Holz betrugen mehr als 30%. Die kleinsten Gewichtsverluste für wärmebehandelte Birke, Lärche und Fichte waren nahezu Null.
[0032] Die Ergebnisse des Fäulnistests sind in der Fig. 8 dargestellt. Aus der Figur ist ersichtlich, dass eine leichte Wärmebehandlung (160ºC) die Fäulnisbeständigkeit von Rohholz noch nicht signifikant verbessert.

Beispiel 3

Trocknen von ungetrocknetem Fichtenholz

[0033] Wenn ein Probestück von feuchtem Fichtenholz (50 · 100 · 1500 mm), anfänglicher Feuchtigkeitsgehalt etwa 40%, gemäß der bevorzugten erfindungsgemäßen Ausführungsform für das Trocknen 24 Stunden erwärmt wurde, indem das Trocknungssystem so betrieben wurde, dass der Unterschied zwischen den inneren und äußeren Temperaturen 10 bis 20 Grad betrug, wurden keine Risse in den Probestücken gefunden (Fig. 9). Der endgültige Feuchtigkeitsgehalt des trockenen Probestücks betrug weniger 5%.

Beispiel 4

Verringerung der Wärmeleitfähigkeit

[0034] Die Tabelle 2 zeigt die Wärmeleitfähigkeiten von wärmebehandelten Fichten-, Kiefern- und Espenproben. Die Tabelle zeigt auch die Bedingungen der Wärmebehandlung. Tabelle 2

Beispiel 5

[0035] Birkenfurnier, Dicke 1,5 mm, wurde in einem Ofen des in Fig. 1 gezeigten Typs wärmebehandelt. Die Temperatur der Behandlung betrug 200ºC und die Zeit 2 bis 7 Stunden.
[0036] Die Probestücke wurden ausgewählt, indem das Furnier in zwei Teile geteilt wurden und eine Hälfte des Furniers als Kontrolle gewählt wurde. Die andere Hälfte wurde wärmebehandelt. Aus dem Furnier wurde ein dreilagiges Sperrholz hergestellt. Die Verklebung bestand aus FF-Glue, das auf die Oberflächen des Furniers mit einer Bürste aufgetragen wurde. Die Furniere wurden 6 Minuten bei 130ºC aufeinander gepresst. Der Pressdruck betrug 1,7 MPa. Das Kontroll-Sperrholz und das aus den wärmebehandelten Furnieren hergestellte Sperrholz wurden auf die gleiche Weise gepresst.
[0037] Zur Bestimmung der Dickenquellung wurden die Probestücke in einem Ofen bei 102ºC getrocknet. Dann wurden sie 2, 6, 26 und 168 Stunden in 20ºC warmes Wasser getaucht. Die Probestücke wurden für den Festigkeitstest vorbereitet, indem sie bei einer relativen Feuchtigkeit von 65% konditioniert wurden, und anschließend bezüglich Holzbruch, Zugfestigkeit und Biegefestigkeit getestet. Die Tests umfassten zwei parallele Probestücke.
[0038] Der Gewichtsverlust des Holzes (bezogen auf die Trockensubstanz berechnet), der durch die Wärmebehandlung hervorgerufen wird, ist in der Fig. 10 dargestellt. Infolge der Behandlung verringerte sich das Gewicht des Holzes um 3, 4 bis 8,4%.
[0039] Die Dickenquellung des Sperrholzes ist in der Fig. 3 dargestellt. Tabelle 3
[0040] Die Dickenquellung der Kontrollproben variierte in einem hohen Ausmaß. Aus diesem Grund wurden die in der Fig. 11 dargestellten Ergebnisse für die Verringerung der Quellung in Bezug auf die Kontrollproben jeder Testreihe berechnet. Die Fig. 12 zeigt die Verringerung der von den Holzproben absorbierten Wassermengen verglichen mit den unbehandelten Proben.
[0041] Hinsichtlich der Dickenquellung wurden die besten Ergebnisse durch die Behandlung mit der längsten Dauer, d. h. durch eine 7stündige Wärmebehandlung erhalten. Nach Eintauchen für 2 Stunden war dann die Dickenquellung 80% kleiner als die der Kontrollproben. Ein fast gleich gutes Ergebnis wurde durch eine 4stündige Behandlung erreicht. Wärmebehandlungen für 2 und 3 Stunden verringerten die Dickenquellung nach Eintauchen für 2 Stunden auf 50 oder 70%. Nach Eintauchen für 24 Stunden war die Dickenquellung von Sperrholz, das 7 und 4 Stunden behandelt worden war, 50% kleiner als die der Kontrollproben.
[0042] Die Wärmebehandlung verringert die von der Holzprobe absorbierte Wassermenge (= Feuchtigkeitsgehalt des Holzes). Nach Eintauchen in Wasser für 24 Stunden war der Feuchtigkeitsgehalt von Sperrholz, das 7 Stunden behandelt worden war, etwa 38% kleiner als der des Kontroll-Sperrholzes.
[0043] Die Tabelle 4 zeigt die Festigkeitseigenschaften der Sperrholzgegenstände. Tabelle 4
[0044] Anforderungen an dreilagiges Sperrholz:
- Scherfestigkeit an der Klebstofflinie, Festigkeit = 2,1 N/mm². Ist die Festigkeit kleiner, dann sollte der Holzbruch-Prozentsatz größer oder gleich 50% sein.
- Zugfestigkeit 54 N/mm²
- Biegefestigkeit 72 N/mm²
[0045] Die Zugfestigkeit von Sperrholz, das aus wärmebehandeltem Furnier hergestellt wurde, war fast immer geringer als der erforderliche Wert von 2,1, da aber der Holzbruch höher als 50% war, sollte beachtet werden, dass die Anforderungen hinsichtlich der Scherfestigkeit dennoch erfüllt wurden.
[0046] Die Biegefestigkeit des aus wärmebehandeltem Furnier hergestellten Sperrholzes war kleiner als die des Kontroll-Sperrholzes, erfüllte aber trotzdem die Anforderungen. Die erforderliche Biegefestigkeit wurde mit wärmebehandeltem Furnier, das 5 oder 6 Stunden wärmebehandelt worden war, nicht erreicht.

Beispiel 6

Feldversuche

[0047] Probestücke (50 · 25 · 500 mm) wurden 4 Stunden bei 220ºC behandelt. Die Proben wurden in Kontakt mit Erde auf einem Testfeld ausgebracht. Nach einer Dauer von einem Jahr wurden die Probestücke übeprüft und bewertet.
[0048] Die Ergebnisse wurden anhand der nachstehenden Skala ausgewertet: 1 = etwas beginnende Fäulnis (25%), 2 = .50%, 3 = 75%, 4 = das Probestück bricht unter einem Gewicht. Mittelwerte der Ergebnisse:
Kiefer, Kontrolle = 0,3. Wärmebehandelte Kiefer = 0.
Fichte, Kontrolle = 1. Wärmebehandelte Fichte = 0,2.
Birke, Kontrolle = 3,6. Wärmebehandelte Birke = 2,5.

Claims

1. Verfahren zur Erhöhung der Beständigkeit von Celluloseprodukten gegenüber Schimmel und Fäulnis und zur Verbesserung der Formbeständigkeit des Produkts, wobei gemäß diesem Verfahren:

- die Celluloseprodukte auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 15% getrocknet werden,

- sie einer Wärmebehandlung unterworfen werden, die bei erhöhter Temperatur durchgeführt wird,

dadurch gekennzeichnet, dass:

- die Produkte nach dem Trocknen im Wesentlichen bei Atmosphärendruck und einer Temperatur über 150ºC in einem Feuchtofen, der mit Wasserdampf beschickt wird, gehalten werden, und

- die Behandlung so lange fortgesetzt wird, bis im Produkt ein Gewichtsverlust von mindestens 5% stattgefunden hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Celluloseprodukte bei erhöhter Temperatur getrocknet werden, dadurch gekennzeichnet, dass beim Trocknen des feuchten Produkts der Unterschied zwischen Innen- und Außentemperatur des Produkts bei etwa 10 bis 30ºC gehalten wird, so dass ein Reißen verhindert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Produkt in Anwesenheit von Dampf getrocknet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trocknen des Produkts die Schritte umfasst:

a) Einbringen des Produkts in einen Trockenofen, dessen Temperatur auf mindestens 90ºC, vorzugsweise mindestens 100ºC, erhöht wird, und der Ofen bei dieser Temperatur gehalten wird, bis das Celluloseprodukt mindestens ungefähr die gleiche Temperatur erreicht hat,

b) anschließend allmähliches Erhöhen der Temperatur des Ofens, wobei der Unterschied zwischen der Innentemperatur der Produkte und der Ofentemperatur bei weniger als 30ºC gehalten wird, bis der gewünschte Feuchtigkeitsgehalt des Holzes erreicht worden ist, und schließlich

c) gegebenenfalls allmähliches Senken der Ofentemperatur, wobei der Unterschied zwischen der Innentemperatur des Holzes und der Ofentemperatur bei weniger als 30ºC gehalten wird, bis die Innentemperatur des Holzes den gewünschten Wert erreicht hat.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das auf einen Feuchtigkeitsgehalt von weniger als 15% getrocknete Celluloseprodukt 1 bis 20 Std., vorzugsweise 2 bis 10 Std., bei 180 bis 250ºC behandelt wird.

6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dem Verfahren gesättigter Wasserdampf zugeführt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Holz, Pfosten, Holzstämme, Schnittholz, Furnier, Sperrholz, Späne, Sägemehl oder Fasern behandelt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Kiefernschnittholz behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das getrocknete Schnittholz 2 bis 8 Std. bei einer Temperatur von 200 bis 250ºC gehalten wird, so dass ein guter Schutz gegen Fäulnis erzielt wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Fichtenschnittholz behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das getrocknete Schnittholz 2 bis 8 Std. bei einer Temperatur von 175 bis 210ºC gehalten wird, so dass ein guter Schutz gegen Fäulnis erzielt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Birkenholz behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das getrocknete Schnittholz 2 bis 8 Std. bei einer Temperatur von 200 bis 250ºC gehalten wird, so dass ein guter Schutz gegen Fäulnis erzielt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, wobei Lärchenholz behandelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass das getrocknete Schnittholz 2 bis 8 Std. bei einer Temperatur von 200 bis 250ºC gehalten wird, so dass ein guter Schutz gegen Fäulnis erzielt wird.