DE4112643C2 - Verfahren zur Holzimprägnierung - Google Patents

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.

Beispiel 1

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.

Beispiel 2

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.