NL2000405C2 - Werkwijze voor het verduurzamen van hout, houtproduct en inrichting daarvoor. - Google Patents

Werkwijze voor het verduurzamen van hout, houtproduct en inrichting daarvoor. Download PDF

Info

Publication number
NL2000405C2
NL2000405C2 NL2000405A NL2000405A NL2000405C2 NL 2000405 C2 NL2000405 C2 NL 2000405C2 NL 2000405 A NL2000405 A NL 2000405A NL 2000405 A NL2000405 A NL 2000405A NL 2000405 C2 NL2000405 C2 NL 2000405C2
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
wood
temperature
steam
degrees celsius
treatment room
Prior art date
Application number
NL2000405A
Other languages
English (en)
Inventor
Wilhelmus Petrus Marti Willems
Original Assignee
Willems Holding B V W
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Willems Holding B V W filed Critical Willems Holding B V W
Priority to NL2000405A priority Critical patent/NL2000405C2/nl
Priority to US12/520,770 priority patent/US8465845B2/en
Priority to JP2009542677A priority patent/JP2010513085A/ja
Priority to DK07851938.6T priority patent/DK2125309T3/en
Priority to EP07851938.6A priority patent/EP2125309B1/en
Priority to PCT/NL2007/050678 priority patent/WO2008079000A1/en
Priority to CA2672599A priority patent/CA2672599C/en
Application granted granted Critical
Publication of NL2000405C2 publication Critical patent/NL2000405C2/nl

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27KPROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K1/00Damping wood
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27KPROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K5/00Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00
    • B27K5/0085Thermal treatments, i.e. involving chemical modification of wood at temperatures well over 100°C
    • B27K5/009Thermal treatments, i.e. involving chemical modification of wood at temperatures well over 100°C using a well-defined temperature schedule
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27KPROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K5/00Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00
    • B27K5/04Combined bleaching or impregnating and drying of wood
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08LCOMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L97/00Compositions of lignin-containing materials
    • C08L97/02Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27KPROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/02Processes; Apparatus
    • B27K3/025Controlling the process
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31971Of carbohydrate
    • Y10T428/31975Of cellulosic next to another carbohydrate
    • Y10T428/31978Cellulosic next to another cellulosic
    • Y10T428/31986Regenerated or modified
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/31504Composite [nonstructural laminate]
    • Y10T428/31971Of carbohydrate
    • Y10T428/31989Of wood
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/4935Impregnated naturally solid product [e.g., leather, stone, etc.]
    • Y10T428/662Wood timber product [e.g., piling, post, veneer, etc.]

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)

Description

Werkwijze voor het verduurzamen van hout, houtproduct en inrichting daarvoor
De uitvinding betreft een werkwijze voor het verduurzamen van hout. De uitvinding betreft voorts een houtproduct. De uitvinding betreft bovendien een inrichting voor het 5 uitvoeren van de werkwijze volgens de uitvinding.
Het veredelen van hout door hydrothermolyse is bekend. Bij een hydrothermo lyse wordt hout met verzadigde stoom behandeld bij een temperatuur tussen 130-220 °C, waarbij een hemicellulose en lignine reactief worden. In een vervolgstap wordt het hout 10 afgekoeld en gedroogd uitgehard, waarbij het reactieve hemicellulose en lignine crosslinks vormen. Het uiteindelijke product is hout dat een grotere duurzaamheid en schimmelwerendheid verkregen dan het onbehandelde hout. Aangezien voor de reactie slechts water in de vorm van stoom nodig is, is hydrothermolyse in het bijzonder voordelig in vergelijking met verduurzamingsmethoden waarbij het hout met veelal 15 milieubelastende impregneermiddelen wordt veredeld.
Nadelen van bekende hy dro thermo lysemethoden zijn dat deze bijzonder tijdrovend zijn. Het hout wordt behandeld in meerdere afzonderlijke stappen met tussentijdse afkoeling en opwarming van het hout. Hierbij gaat tijd verloren en wordt het hout onder grote 20 inwendige spanningen gebracht als gevolg van krimp en uitzetting die tot scheuren en vervorming leiden. Dit geeft hoge kosten door langere productietijden enerzijds en het verlagen van de economische waarde van het hout anderzijds.
r· - «sr-
Snellere methoden van thermische verduurzaming zijn bekend, waarbij gedroogd hout 25 wordt verwarmd tot zeer hoge temperaturen boven 220 graden Celsius. Het nadeel van deze snelle methoden is echter dat de mechanische sterkte van het product zeer sterk afheemt in vergelijking met het uitgangsproducten. Bij snelle thermische behandelingsmethoden met minder hoge temperaturen ontstaan producten met een verminderde duurzaamheid in vergelijking met de producten bij hogere temperaturen.
30 De bekende, relatief snelle methoden geven eveneens een hoog percentage producten met een laagwaardige kwaliteit door scheuren en vervorming.
Het is het doel van de uitvinding een snelle verduurzaming van hout mogelijk te maken met relatief weinig verlies in mechanische sterkte.
2
De uitvinding verschaft daartoe een werkwijze voor het verduurzamen van hout, omvattende de bewerkingsstappen: A) het in een behandelingsruimte brengen van te behandelen hout, B) het verwijderen van lucht, in het bijzonder zuurstof, uit de 5 behandelingsruimte, C) het toevoeren van stoom aan de behandelingsruimte, waarbij tegelijkertijd de temperatuur van het hout wordt verhoogd, waarbij vanaf een temperatuur van 70 graden Celsius de temperatuur verhoogd wordt met een temperatuurgradient van ten hoogste 40 graden Celsius per uur, bij voorkeur tussen 20-40 graden Celsius per uur; tot een temperatuur van ten minste 150 graden Celsius; 10 waarbij het hout gedurende een reactietijd ten minste 10 minuten bij een temperatuur hoger dan 150 graden Celsius wordt verwarmd; en D) het polymeriseren van in stap C) thermisch geactiveerde houtbestanddelen door afVoeren van vocht van het hout tot een vochtigheidsgehalte tussen 3 en 5% bij een temperatuur van ten minste 130 graden Celsius, en 15 E) het afkoelen van het hout, waarbij in het temperatuurtraject onder 140 graden tegelijkertijd het vochtgehalte van het hout wordt verhoogd tot ten minste 7 gewichts%, bij voorkeur tussen 7-8%..
De begintemperatuur van het hout in stap A is normaal gesproken de 20 omgevingstemperatuur, normaliter tussen 15 en 25 graden Celsius. Het hout heeft in de uitgangssituatie doorgaans een vochtgehalte tussen 10-18 gewichts%.
¥ ' | ... i· ' . , -r. V ^ "-Tï' fy
Het verwijderen van lucht, in het bijzonder zuurstof, uit de behandelingsruimte in stap B kan bijvoorbeeld gebeuren door verdringing van lucht door een inert gas zoals stikstof 25 of argon, of door stoom. Indien lucht niet verwijderd wordt kan zuurstof uit de lucht ongewenste reacties geven tijdens het verduurzamingsproces. De beste resultaten worden bereikt indien de zuurstof wordt verwijderd door het vacuüm zuigen van de behandelingsruimte.
30 In stap C wordt stoom toegevoerd aan de behandelingsruimte. Indien in stap B de behandelingsmimte vacuüm was gezogen kan de stoom worden gebruikt om het vacuüm aan te vullen. Tegelijkertijd wordt de temperatuur van het hout verhoogd met een snelheid tussen 20-40 graden Celsius per uur tot een temperatuur van ten minste 150 graden Celcius. Door het geleidelijke opvoeren van de temperatuur worden 3 vervormingen en beschadigingen aan het hout voorkomen. Overigens kan tot een temperatuur van 70 graden Celsius de verwarmingssnelheid hoger liggen dan 40 graden Celsius per uur. Echter, boven de 70 graden kunnen verwarmingssnelheden hoger dan 40 graden per uur schadelijk zijn voor het hout. Boven de 150 graden vinden in het hout 5 activatiereacties van houtbestanddelen plaats met een voldoende hoge snelheid, waarbij een reactietijd van ten minste 10 minuten vereist is om uiteindelijk tot een goede verduurzaming van het hout te komen. Bij voorkeur is de reactietijd ten minste 30 graden Celsius. Bij temperaturen boven 220 graden Celsius kunnen ongewenste reacties in het hout plaatsvinden: Bij voorkeur wordt de temperatuur gedurende de reactietijd 10 tussen 150-220 graden Celsius gehouden. Bij hogere temperaturen verlopen reacties doorgaans sneller, zodat de reactietijd verkort kan worden: echter een minimale reactietijd van 10 minuten verzekert een goed resultaat.
Aansluitend wordt in stap D) het in stap C) door de verwarming met stoom geactiveerde hout gepolymeriseerd door afvoeren van vocht van het hout tot een vochtigheidsgehalte 15 lager dan 5 gewichts%, bij voorkeur tussen 3 en 5 gewichts% bij een temperatuur van ten minste 130 graden Celsius. Dit kan bijvoorbeeld door geleidelijk de dampdruk te verlagen en/of de wandtemperatuur van het behandelingsruimte te verhogen, om een combinatie van dampdruk en -temperatuur te bereiken waarmee hout met een vochtgehalte van 3 a 5 gewichts% in hygroscopisch evenwicht is.
20
In stap E) wordt de polymerisatiereactie van stap D) gestopt door de temperatuur te verlagen tot onder 140 graden Celsius, bij voorkeur tot onder 100 graden Celsius, en_ t: ' ‘ ‘φ* daarna verder tot kamertemperatuur. Tegelijkertijd wordt de vochtigheidsgraad van het hout verhoogd tot ten minste 7 gewichtsprocent, bij voorkeur 7 tot 8 gewichtsprocent.
25 Hierdoor worden vervormingen tijdens het continu afkoelen voorkomen. Tijdens het afkoelen wordt de dampdruk van water in de behandelingsruimte aangepast op de waarde waarbij hout met een vochtgehalte van 7% a 8% in hygroscopisch evenwicht is. Het hout wordt dan geconditioneerd voor eindverwerking.
30 Het blijkt dat na deze behandeling het hout een goede verhoogde weerstand tegen schimmelaantasting heeft, terwijl de mechanische sterkte gemiddeld met slechts 10% tot 15% afneemt, hetgeen veel lager is dan de bekende snelle methoden bij hoge temperaturen. Ook is uitval van houtdelen door beschadiging door bijvoorbeeld scheuren bijzonder laag.
4
In een voorkeursuitvoering van de werkwijze wordt tussen stap C en D een stap F wordt uitgevoerd: het comprimeren van het verhitte hout. Het comprimeren levert een houtproduct op met een grotere dichtheid.
5
Het is voordelig indien de stoom gedurende stap C) een verzadigingsgraad heeft van ten hoogste 95 %. De verzadigingsgraad is het percentage ten opzichte van 100% verzadigde stoom bij dezelfde druk en temperatuur. Dit geeft een beter houtproduct, en in het bijzonder minder scheuren, dan een vergelijkbaar proces waarbij verzadigde 10 stoom wordt gebruikt. Een belangrijke factor hierbij is waarschijnlijk dat condensatie van water grotendeels wordt voorkomen.
Bij voorkeur wordt in stap B) ten minste een deel van de zuurstof verwijderd door het onder gereduceerde druk brengen van de behandelingsruimte. Het onder gereduceerde 15 druk brengen (vacuüm zuigen) van de behandelingsruimte blijkt een snellere en effectievere methode te zijn om zuurstof dan andere methoden zoals het verdrijven van lucht door stikstof of stoom. Bovendien maakt het vacuüm zuigen controle van het proces eenvoudiger: de mate van drukverlaging kan met een eenvoudige drukmeter bepaald worden en is een betrouwbare maat voor de hoeveelheid verwijderde lucht en 20 daarmee zuurstof.
In een voorkeursuitvoering is de gereduceerde druk kleiner dan 13 kPa. Dit geeft een goede verwijdering van zuurstof uit de behandelingsruimte. Eventueel kan tijdens de gereduceerde druk de wandtemperatuur van de behandelingsruimte verhoogd worden 25 tot 50-70 graden Celsius voor een nog betere verwijdering van zuurstof. Bovendien wordt de benodigde tijd voor het proces korter, omdat alvast een aanvang wordt gemaakt met voorverwarmen voor de volgende processtap C).
Bij voorkeur wordt gedurende stap C de pH van de stoom verhoogd tot een waarde 30 tussen 3,0 en 6,0 door het toevoegen van een base. Hierdoor worden zuren die bij het verhitten met stoom ontstaan (in het bijzonder azijnzuur) geneutraliseerd, en dit blijkt een verbeterd product op te leveren, waarbij tevens corrosie aan metalen onderdelen van de gebruikte inrichting minder is dan bij een pH lager dan 3,0. Bovendien worden bij een pH lager dan 3,0 de reacties dusdanig versneld dat deze moeilijk onder controle te 5 houden zijn. Bij een pH hoger dan 6,0 verloopt de gewenste zure hydrolysereactie te langzaam. Bij een basische pH (groter dan 7,0) treedt geen zure hydrolyse op, maar basische hydrolyse, welke ongewenste producten geeft. De pH van de stoom wordt bepaald door een condensaat van de stoom af te vangen en te bemeten met een pH-5 meter: dergelijke inrichtingen zijn in de handel te koop. Afhankelijk van de gemeten waarde kan een gedoseerde hoeveelheid base worden toegevoerd. Bij voorkeur wordt een vluchtige base gebruikt.
De beste balans tussen reactiesnelheid en controleerbaarheid wordt verkregen indien 10 tijdens de reactietijd de pH tussen 4,2 en 4,7 wordt gehouden.
Het heeft de voorkeur indien de toegevoegde base ammoniak omvat. Ammoniak (NH3) is een vluchtige base, die als gas eenvoudig weer verwijderd kan worden zonder residu op het hout achter te laten. Basische zouten zoals natriumhydroxide laten een residu op 15 het hout achter.
Bij voorkeur wordt de reactietemperatuur in stap C tussen 160 en 190 graden Celsius gehouden. Bij deze temperatuur wordt een goede verduurzaming gerealiseerd in combinatie met een minimaal verlies aan mechanische sterkte.
20
In een voorkeursuitvoering heeft het hout tijdens stap C tussen 10 tot 60 minuten een temperatuur hoger dan 150 graden Celsius. Bij de reactietemperatuur boven 150 graden Celsius gedurende een dergelijke tijd treedt een thermische activatie van de houtbestanddelen lignine en hemicellulose op, maar door beperking van de reactietijd 25 wordt overmatige depolymerisatie van houtbestanddelen vermeden.
Bij voorkeur heeft tijdens stap C de stoom een druk heeft van ten minste 4 bar. Bij een dergelijke druk wordt warmte en water snel aan het hout overgedragen. Bij voorkeur wordt stap C uitgevoerd bij een stoomdruk tussen 4 en 12 bar.
30
De uitvinding verschaft tevens een houtproduct verkrijgbaar volgens de werkwijze volgens één der voorgaande conclusies. Een dergelijk houtproduct heeft een goede duurzaamheid gecombineerd met een mechanische sterkte die ten hoogste slechts ΙΟΙ 5% lager is dan het hout voor de behandeling.
6
De uitvinding verschaft verder een inrichting geschikt voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, omvattende een mediumdicht afsluitbare behandelingsruimte, een op de behandelingsruimte aangesloten 5 vacuümpomp, een op de behandelingsruimte aangesloten stoombron, een verwarmingsinrichting welke in thermisch contact staat met de behandelingsruimte, en meet- en regelapparatuur ingericht voor het meten van ten minste de temperatuur en druk binnen de behandelingsruimte en het aansturen van de vacuümpomp, de stoombron en de warmtebron. Met een dergelijke inrichtring kan de werkwijze volgens 10 de uitvinding eenvoudig worden uitgevoerd. Hierbij kan de inrichting optimaal geprogrammeerd worden voor de behandeling van bepaalde soorten hout.
Het is voordelig indien de inrichting tevens een inrichting omvat voor het toedienen van een base, waarbij de meet- en regelapparatuur tevens is ingericht voor het meten van de 15 pH van een condensaat in de behandelingsruimte. Hierdoor is tijdens de behandeling volgens de methode eenvoudig de pH te meten en bij verzuring eenvoudig te verhogen door het toevoegen van base. Deze base is bijvoorbeeld ammoniak, dat als een waterige oplossing of als gas toegevoegd kan worden, gedoseerd middels een doseerinrichting.
20 In een voorkeursinrichting is de behandelingsruimte begrensd door een dubbele wand voorzien van thermisch geleidende olie. Hierdoor is de temperatuur binnen de behandelingsruimte goed te controleren en homogeen te houden. De thermische olie * l'·· & 6 b -J* & & bevindt zich tussen de twee wanden van de dubbele wand.
25 Bij voorkeur is de inrichting volgens de uitvinding geprogrammeerd voor het uitvoeren van een werkwijze volgens de uitvinding. Hiertoe kan de inrichting voorzien zijn van een computer waarmee de meet- en regelapparatuur uitgelezen en de vacuümpomp, de stoombron en de warmtebron en eventuele andere onderdelen aangestuurd worden.
30 De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van de volgende niet-limitatieve voorbeelden.
Figuur 1 toont een inrichting volgens de uitvinding.
Figuur 2 toont de werkwijze volgens de uitvinding.
7
Figuur 1 toont een behandelingsruimte (1) gevuld met houtdelen (4). De behandelingsruimte (1) is voorzien van een dubbele wand (1) waarin thermisch geleidende olie (2) is aangebracht. Op de behandelingsruimte is een vacuümpomp (5) 5 aangesloten, waarmee de luchtdruk in de afgesloten behandelingsruimte kan worden teruggebracht tot 10 kPa(abs), om lucht uit de ruimte (1) te verwijderen en daardoor ongewenste chemische reacties van zuurstof met houtcomponenten te reduceren, die tot blijvend verlies van mechanische sterkte van het hout (4) kunnen leiden. Aan de vacuüm gezogen behandelingsruimte (1) kan vervolgens stoom uit een stoomgenerator 10 8 worden toegevoerd via een regelklep (7), waarbij de temperatuur en druk in de behandelingsruimte (1) dusdanig wordt aangepast dat deze onverzadigd is, met een verzadigingsgraad van ten hoogste 95%. De wandtemperatuur wordt door een thermostaat en verwarmingsinrichting minimaal enkele graden Celsius hoger dan de actuele damptemperatuur gehouden, om condensatie aan de wand te vermijden. De 15 stijging van de temperatuur wordt begrensd op 20 tot 40 graden Celsius per uur om de vereiste gelijkmatigheid van temperatuur over het gehele volume te bereiken.
Gedurende de gehele opwarmfase blijft de stoom in de behandelingsruimte (1) lager dan 95% verzadiging ten opzichte van de verzadiging bij die temperatuur. De meet- en regelapparatuur (6) omvat thermometers voor damptemperatuur en wandtemperatuur, 20 een drukmeter en een pH-meter. Condensatie van water uit de stoom kan tot ongewenste variatie van watergehaltes in de behandelingsruimte (1) leiden: om dit te voorkomen wordt de wandtemperatuur boven de temperatuur van stoom binnen de ketel i ' ê V '-·"*« %r· /p (1) gehouden.
25 Bij toenemende temperatuur, in het bijzonder vanaf 130 °C, en in het bijzonder vanaf 150 °C spelen zich degradatiereacties van hemicelluloses en lignine in het hout af met een voldoende kritische snelheid. Daarbij ontstaan onder anderen organische zuren (bijv azijnzuur), aldehyden (bijv furural) en losse suikers (bijv xylose). Vervolgens zal lignine zich deels depolymeriseren. De mate waarin de degradatiereacties zich afspelen 30 wordt onder andere bepaald door de chemische samenstelling van het hout en verder de controleerbare procescondities de hoogst bereikte temperatuur (typische waarden zijn respectievelijk 160 tot 190 °C), de reactietijd bij deze temperatuur (10 tot 60 minuten), 8 de druk (4 tot 12 bar), de pH (3,0 tot 6,0)
De procescondities worden geoptimaliseerd voor iedere houtsoort en zijn deels 5 afhankelijk van elkaar. De pH kan worden geregeld door toevoeging van een base ter neutralisatie van vrijkomende organische zuren. In de getoonde voorkeursuitvoering is de base ammoniak, die als gas uit een drukcilinder 8 wordt toegevoerd, waarbij de pH wordt gemeten in een pH-meter (6) die de pH van een condensaat van de stoom meet.
10 Na het verstrijken van de reactietijd verblijven de meeste degradatieproducten zich nog in het hout. Het hout bevindt zich dan in een weke toestand op of boven de glastemperatuur. Optioneel kan het hout in deze fase gecomprimeerd worden om het te verdichten middels hier niet afgebeelde drukmiddelen.
15 In het vervolg van het proces worden de reactieproducten onder droge condities weer met elkaar verbonden. De wandtemperatuur blijft daarbij gehandhaafd dan wel neemt licht toe, terwijl de relatieve vochtigheid geleidelijk afneemt door het aflaten van gas uit de ketel. Het evenwichtsvochtgehalte neemt gecontroleerd af, zodanig dat het hout geleidelijk en gelijkmatig droogt tot een vochtgehalte van 3 tot 5%. Naarmate deze 20 droging vordert komt de polymerisatie van de degradatieproducten tot stand, waarbij de materiaalsterkte wordt hersteld. Tot slot moet het hout gecontroleerd afgekoeld worden, waarbij het evenwichtsvochtgehalte vanaf 100C (of een andere temperatuur, ruim ‘ii -* · i. qjgt . *' */; beneden 140C) weer wordt verhoogd tot 7 - 8 gewichts%, om het hout te conditioneren voor latere eindverwerking.
25
Het blijkt dat na deze behandeling het hout een verhoogde weerstand tegen schimmelaantasting heeft, terwijl de mechanische sterkte maximaal met 10% tot 15% afneemt.
30 Figuur 2 toont een schematisch voorbeeld van het verloop van diverse reactieparameters tijdens het verduurzamen van hout volgens de uitvinding. De getoonde reactie is geoptimaliseerd voor vurenhout (Picea Abies), maar kan worden aangepast voor gebruik met andere houtsoorten zoals grenenhout (Pinus Sylvestrus). Het hout is in houtdelen (planken) met een dikte van ongeveer 25 mm in een behandelingsruimte 9 gebracht zoals getoond in fig. 1. De methode kan eventueel met aanpassingen van reactietijden worden aangepast aan andere dikten van de houtdelen, waarbij de tijden voor dikkere houtdelen doorgaans langer zullen zijn. De temperatuur en dampdruk van stoom worden gereguleerd door een geprogrammeerd, en zonodig aangepast aan de 5 hand van de gemeten waarden. De parameters (temperatuur in graden Celsius, druk in bar) zijn uitgezet tegen de tijd in uren. Tevens is de verzadigingsdruk van stoom bij de temperatuur aangegeven, waarbij uit de grafiek blijkt dat de dampdruk van de stoom in de behandelingsruimte gedurende de behandeling onder 100% verzadiging wordt gehouden. Hiermee wordt condensatie van water in de behandelingsruimte voorkomen.
10
In stap A) wordt het te behandelen hout in de behandelingsruimte gebracht, en vervolgens in stap B) vacuüm gezogen. Tijdens het vacuüm zuigen kan voor extra tijdwinst de ketel al voorverwarmd worden tot 70 graden Celsius. Daarna wordt in stap C) stoom toegevoerd en tegelijkertijd de temperatuur opgevoerd van 20 tot 180 graden 15 in een periode van 4 uur (40 graden per uur), waarbij het hout zich gedurende een reactietijd van ongeveer 15 minuten bij een temperatuur hoger dan 150 graden bevindt. De druk loopt hierbij op tot ongeveer 9 bar, waarbij de stoom steeds onder de verzadigingsdruk wordt gehouden. Daarna wordt in stap D) de druk verlaagd en dus stoom afgevoerd door bij 180 graden stoom af te voeren, waardoor water wordt 20 afgevoerd en de in stap C) geactiveerde houtbestanddelen worden gepolymeriseerd waarbij kruisverbindingen ontstaan tussen bijvoorbeeld lignine en hemicellulose. Bij de getoonde combinatie van temperatuur en dampdruk wordt een hygroscopisch evenwicht tussen het hout en de damp bereikt waarbij het vochtgehalte van het hout lager dan 5 gewichtsprocent is. Vervolgens wordt in stap E) door afkoelen de polymerisatie gestopt, 25 en wordt weer stoom toegevoerd waarbij het hygroscopisch evenwicht dusdanig dat het vochtgehalte van het hout tussen 7 en 8 gewichtsprocent is. Hierdoor wordt het hout geconditioneerd voor verdere bewerking. Het geproduceerde hout is bijzonder duurzaam en bestand tegen schimmels, en heeft tevens een mechanische sterkte die hooguit 10-15% lager is dan het uitgangsmateriaal. Bovendien is het totale proces 30 binnen 10 uur gereed. De bekende langzame processen voor verduurzaming duren ten minste een dag, en zijn wat betreft duurzaamheid vergelijkbaar, maar vertonen meer beschadigingen zoals scheuren, waardoor de mechanische sterkte tot minder dan 80% kan teruglopen. De bekende snelle verduurzamingsprocessen met temperaturen van 240 graden Celsius leveren eveneens een inferieur product vanwege broosheid en een sterk 10 verminderde mechanische sterkte.
V Λβΐ r * Ί - 'ï*· i“'4iw.vu' .«r--..·:-· - * «5^ «5P*

Claims (16)

1. Werkwijze voor het verduurzamen van hout, omvattende de bewerkingsstappen: A) het in een behandelingsruimte brengen van te behandelen hout; B) het verwijderen van lucht, in het bijzonder zuurstof, uit de behandelingsruimte;
5 C) het toevoeren van stoom aan de behandelingsruimte, waarbij tegelijkertijd de temperatuur van het hout wordt verhoogd, waarbij vanaf een temperatuur van 70 graden Celsius de temperatuur verhoogd wordt met een temperatuurgradient van ten hoogste 40 graden Celsius per uur, bij voorkeur tussen 20-40 graden Celsius per uur; tot een temperatuur van ten minste 150 graden Celsius; waarbij het hout gedurende een 10 reactietijd ten minste 10 minuten bij een temperatuur hoger dan 150 graden Celsius wordt verwarmd; D) het polymeriseren van in stap C) thermisch geactiveerde houtbestanddelen door afvoeren van vocht van het hout tot een vochtigheidsgehalte lager dan 5 gewichts% bij een temperatuur van ten minste 130 graden Celsius, en 15 E) het afkoelen van het hout, waarbij in het temperatuurtraject onder 140 graden tegelijkertijd het vochtgehalte van het hout wordt verhoogd tot ten minste 7 gewichts%, bij voorkeur tussen 7-8 gewichts%.
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk dat 20 tussen stap C en D een stap F wordt uitgevoerd: het comprimeren van het verhitte hout. 3^ Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de stoom gedurende stap C) een verzadigingsgraad heeft van ten hoogste 95%.
4. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in stap B) ten minste een deel van de zuurstof wordt verwijderd door het onder gereduceerde druk brengen van de behandelingsruimte.
5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat 30 de gereduceerde druk kleiner is dan 13 kPa.
6. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat ten minste gedurende stap C de pH van de stoom te verhogen tot een waarde van tussen 3,0 en 6,0 door het toevoegen van een base. 1 Λ 1L·
7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de pH wordt verhoogd tot een pH tussen 4,2 en 4,7.
8. Werkwijze volgens conclusie 6 of 7, met het kenmerk, dat de toegevoegde base ammoniak omvat.
9. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de reactietemperatuur in stap C tussen 160 en 190 graden Celsius is. 10
10. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat tijdens stap C het hout tussen 10 tot 60 minuten een temperatuur hoger dan 150 graden Celsius.
11. Werkwijze volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk dat tijdens stap C de stoom een druk heeft van ten minste 4 bar.
12. Verduurzaamd houtproduct verkrijgbaar volgens de werkwijze volgens één der voorgaande conclusies. 20
13. Inrichting geschikt voor het uitvoeren van de werkwijze volgens één der ‘ te·** voorgaande conclusies, omvattende - een mediumdicht afsluitbare behandelingsruimte, - een op de behandelingsruimte aangesloten vacuümpomp, 25. een op de behandelingsruimte aangesloten stoombron, - een verwarmingsinrichting welke in thermisch contact staat met de behandelingsruimte, en - meet- en regelapparatuur ingericht voor het meten van ten minste de temperatuur en druk binnen de behandelingsruimte en het aansturen van de vacuümpomp, de 30 stoombron en de warmtebron.
14. Inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat de inrichting tevens een inrichting omvat voor het toedienen van een base, waarbij de meet- en regelapparatuur tevens is ingericht voor het meten van de pH van een condensaat in de behandelingsruimte.
15. Inrichting volgens conclusie 13 of 14, met het kenmerk dat de behandelingsruimte is begrensd door een dubbele wand voorzien van thermisch geleidende olie.
16. Inrichting volgens één der conclusies 13-15, geprogrammeerd voor het uitvoeren 10 van een werkwijze volgens één der conclusies 1-11. ƒ· ·} J5F*
NL2000405A 2006-12-22 2006-12-22 Werkwijze voor het verduurzamen van hout, houtproduct en inrichting daarvoor. NL2000405C2 (nl)

Priority Applications (7)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2000405A NL2000405C2 (nl) 2006-12-22 2006-12-22 Werkwijze voor het verduurzamen van hout, houtproduct en inrichting daarvoor.
US12/520,770 US8465845B2 (en) 2006-12-22 2007-12-20 Method and apparatus for preserving wood, and wood product
JP2009542677A JP2010513085A (ja) 2006-12-22 2007-12-20 木材および木材製品の保存方法と装置
DK07851938.6T DK2125309T3 (en) 2006-12-22 2007-12-20 METHOD AND APPARATUS FOR PRESERVING WOOD AND wood product
EP07851938.6A EP2125309B1 (en) 2006-12-22 2007-12-20 Method and apparatus for preserving wood, and wood product
PCT/NL2007/050678 WO2008079000A1 (en) 2006-12-22 2007-12-20 Method and apparatus for preserving wood, and wood product
CA2672599A CA2672599C (en) 2006-12-22 2007-12-20 Method and apparatus for preserving wood, and wood product

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
NL2000405A NL2000405C2 (nl) 2006-12-22 2006-12-22 Werkwijze voor het verduurzamen van hout, houtproduct en inrichting daarvoor.
NL2000405 2006-12-22

Publications (1)

Publication Number Publication Date
NL2000405C2 true NL2000405C2 (nl) 2008-06-24

Family

ID=38229973

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL2000405A NL2000405C2 (nl) 2006-12-22 2006-12-22 Werkwijze voor het verduurzamen van hout, houtproduct en inrichting daarvoor.

Country Status (7)

Country Link
US (1) US8465845B2 (nl)
EP (1) EP2125309B1 (nl)
JP (1) JP2010513085A (nl)
CA (1) CA2672599C (nl)
DK (1) DK2125309T3 (nl)
NL (1) NL2000405C2 (nl)
WO (1) WO2008079000A1 (nl)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105583925A (zh) * 2014-10-22 2016-05-18 贾超 双层罐体木材改性装置

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006034532A1 (en) * 2004-09-27 2006-04-06 Andrew Karl Knorr Improved timber processing.
WO2008118036A1 (en) * 2007-03-28 2008-10-02 Igor Aleksandrovich Danchenko Method for wood heat treatment and a device for carrying out said method
JP4626713B2 (ja) * 2008-10-20 2011-02-09 株式会社高瀬文夫商店 木製食品容器の脱臭・脱色の処理方法
US20110259761A1 (en) * 2010-04-23 2011-10-27 Mcguire Dennis Precipitation of hardness salt in flow back and produced water
ITRM20110314A1 (it) * 2011-06-16 2012-12-17 Dott Ing Ernesto Pagnozzi Procedimento per la modificazione termica di legname ad alta temperatura all interno di un autoclave a vuoto d ora in avanti per brevita denominato termovuoto
US20130233340A1 (en) * 2012-03-07 2013-09-12 Paul Sapan Flavored Function Specific Toothpicks
DK179238B1 (en) * 2016-07-15 2018-02-26 Wtt Holding Aps A thermo treatment process for wood
CN108098956B (zh) * 2017-12-18 2021-01-05 北川羌族自治县和谐旅游开发有限公司 一种棕榈叶的处理方法
CN113843869A (zh) * 2021-10-21 2021-12-28 西南林业大学 一种导电木材气凝胶制备方法及其应用
US20250381704A1 (en) * 2022-06-29 2025-12-18 Alpha Holding Brande Aps Elevated pressure hybrid wood modification

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3646687A (en) * 1969-05-12 1972-03-07 Yan Petrovich Junga Process for packing and drying solid wood and a plant for accomplishing same
EP0623433A1 (en) * 1993-04-29 1994-11-09 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Process for upgrading low-quality wood
EP0936038A2 (en) * 1998-02-10 1999-08-18 Nisshinbo Industries, Inc. Wood molding process
US20020178608A1 (en) * 2001-05-04 2002-12-05 Aleksandrs Leonovs Method and apparatus for the production of lumber identical to natural Bog oak
US20050006004A1 (en) * 2003-02-05 2005-01-13 Kamke Frederick A. Viscoelastic thermal compression of wood

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5818205B2 (ja) * 1980-03-26 1983-04-12 宮城県 木材を埋木状に加工する方法
DE69426563T2 (de) * 1993-05-12 2001-08-23 Valtion Teknillinen Tutkimuskeskus, Espoo Verfahren zur verbesserung des widerstands von cellulosehaltigen produkten gegen schimmel und fäulnis
JP3892531B2 (ja) * 1997-06-19 2007-03-14 永大産業株式会社 木質材の寸法安定化方法
FR2770441B1 (fr) * 1997-10-30 2000-02-11 Bernard Dedieu Procede de sechage des bois de sciage et dispositif permettant la mise en oeuvre du procede
JP3992441B2 (ja) * 2001-02-02 2007-10-17 独立行政法人科学技術振興機構 圧縮木材の製造方法
JP3656963B2 (ja) * 2003-01-17 2005-06-08 三重県 木質解繊物およびその製造方法、ならびに微生物資材

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3646687A (en) * 1969-05-12 1972-03-07 Yan Petrovich Junga Process for packing and drying solid wood and a plant for accomplishing same
EP0623433A1 (en) * 1993-04-29 1994-11-09 Shell Internationale Researchmaatschappij B.V. Process for upgrading low-quality wood
EP0936038A2 (en) * 1998-02-10 1999-08-18 Nisshinbo Industries, Inc. Wood molding process
US20020178608A1 (en) * 2001-05-04 2002-12-05 Aleksandrs Leonovs Method and apparatus for the production of lumber identical to natural Bog oak
US20050006004A1 (en) * 2003-02-05 2005-01-13 Kamke Frederick A. Viscoelastic thermal compression of wood

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105583925A (zh) * 2014-10-22 2016-05-18 贾超 双层罐体木材改性装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO2008079000A1 (en) 2008-07-03
DK2125309T3 (en) 2016-02-22
JP2010513085A (ja) 2010-04-30
CA2672599C (en) 2016-10-04
US8465845B2 (en) 2013-06-18
CA2672599A1 (en) 2008-07-03
US20100143739A1 (en) 2010-06-10
EP2125309A1 (en) 2009-12-02
EP2125309B1 (en) 2015-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2125309B1 (en) Method and apparatus for preserving wood, and wood product
US9156185B2 (en) Apparatus and operating systems for manufacturing impregnated wood
Altgen et al. Wood degradation affected by process conditions during thermal modification of European beech in a high-pressure reactor system
AU2004202262B2 (en) Methods for esterifying hydroxyl groups in wood
US2140981A (en) Process of impregnating wood and the like
RU2056602C1 (ru) Способ сушки древесины
WO2011096812A1 (en) Method and apparatus for modifying wood, and wood product
NZ528033A (en) Method for treating and drying of wood
CN107599089A (zh) 一种竹/木材低温热改性方法
JP3957452B2 (ja) 木材の改質化方法
US1328658A (en) Process of drying lumber
KR102322516B1 (ko) 고강도 목재 제조를 위한 목재 건조 및 고열처리 방법
JP3268683B2 (ja) 木材の処理方法及びその装置
FI118139B (fi) Menetelmä massiivipuuta käsittävän puukappaleen käsittelemiseksi
GB2178149A (en) Method and apparatus for drying timber
US1010122A (en) Preserved wood and process of making same.
GB2077784A (en) Timber pretreated for seasoning and a method of pretreating timber for seasoning
CN110171042A (zh) 一种环保稳定型表层浸渍木材及其制备方法
RU2637288C1 (ru) Способ импульсной сушки
SU1021893A1 (ru) Способ обезвоживани древесины
SU670434A1 (ru) Способ обработки древесины
RU2006765C1 (ru) Способ сушки пиломатериалов
RU2367863C1 (ru) Способ удаления влаги в вакууме
LV12494B (lv) Ozola koksnes iekrāsošanas paņēmiens

Legal Events

Date Code Title Description
PD2B A search report has been drawn up
MM Lapsed because of non-payment of the annual fee

Effective date: 20170101