DE69416300T2 - Verfahren zur herstellung von hart gepresstem holz - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Holz, das zumindest eine hartgepreßte Oberfläche besitzt, wobei bei dem Verfahren ein Holzstück auf ein Volumen kleiner als sein ursprüngliches Volumen komprimiert wird, um die Dichte und Härte des Holzstückes zu erhöhen.
• Es wurden Versuche unternommen, Holz durch Komprimieren härter und somit geeigneter für viele Zwecke zu machen, die Festigkeit und Abriebfestigkeit erfordern, so daß in dem Holz befindliche Poren blockiert oder kleiner werden, während das Volumen des Holzes abnimmt. Auch wurden Versuche zum Herstellen von hartem Holz unternommen, indem das Holz mit verschiedenen Kunststoffmaterialien oder Adhäsiven getränkt wird. Ferner wurden Anstrengungen unternommen, Holz in verschiedene vorbestimmte Formen zu pressen, um z. B. verschiedenartige Produkte oder Produktrohlinge zu fabrizieren.
• Um Holz in einen kompressiblen Zustand zu bringen, wurde es durch Eindampfung, Mikrowellenstrahlung oder in einer anderen Art und Weise erwärmt, und anschließend wurde versucht, das erwärmte Holz zu komprimieren. Ebenfalls wurden Versuche unternommen, das Holz durch unterschiedliche Chemikalien, wie z. B. Ammoniak, kompressibel zu machen. Derartige Lösungen sind z. B. aus dem finnischen Patent Nr. 10 001, dem britischen Patent 1 426 555 und dem US-Patent 4, 606, 388 bekannt.
• Bei der in dem finnischen Patent 10 011 offenbarten Lösung wird feuchtes oder erwärmtes Holz komprimiert, und dann wird das komprimierte Holz in einer Form angeordnet und in feuchtem, heißen Dampf ausgehärtet, was dazu führt, daß das Holzmaterial aufquillt. In einem anschließenden Trocknungsschritt schrumpft das Holz jeweils, wenn die Feuchtigkeit das Holz verläßt.
• Das britische Patent 1 426 555 offenbart eine Lösung, bei der Holzstreifen oder -blöcke und ein Haftmittel in einer Form angeordnet werden, um das Haftmittel zur gleichen Zeit, wenn es zwischen den Blöcken oder Streifen verbleibt, in das Holzmaterial zu pressen und die Blöcke und Streifen aneinanderzukleben. Durch diese Lösung werden in Form gepreßte Holzmaterialien und Holzrohlinge geschaffen, jedoch wird mittels dieses Verfahrens kein wirklich hartes Holz oder ein Holz, das eine harte Oberfläche besitzt, hergestellt, was zusätzlich ein extra Adhäsionsmittel erfordert und die Anwendung des Verfahrens schwierig macht und die Kosten erhöht.
• Das US-Patent 4,606,388 beschreibt eine Lösung zum Komprimieren von Holz zu einem harten Holzmaterial, indem das Holz zuerst mit Ammoniak imprägniert wird, um es zu plastifizieren. Danach wird das Holz verschiedene aufeinanderfolgende Male komprimiert, um eine Kompression zu schaffen. Zusätzlich muß das Holz bei einer Temperatur von weniger als 100ºC separat getrocknet werden, um das verbleibende Wasser zu entfernen, was eine Anwendung schwieriger macht und die Kosten erhöht. Auch ist es bei dieser Lösung erforderlich, ein extra Additiv, d. h. Ammoniak, zu verwenden.
• Darüber hinaus offenbart das US-Patent 4,469,156 eine Lösung, bei der mit Wasser getränktes Holz durch Mikrowellenstrahlung erwärmt und in eine gewünschte Form gebogen oder geformt wird, während das Material noch heiß ist. Nach dem Formen findet eine separate Trocknung statt, bei der die Feuchtigkeit von dem Holz entfernt wird. Es ist nicht die Absicht dieser Lösung, hartes Holz herzustellen, sondern lediglich, das Holz zu formen. Deshalb hat diese Erfindung einen anderen Zweck und eine andere Lösung für ein von dem technischen Problem der vorliegenden Erfindung unterschiedliches Problem.
• Eine Schwäche aller bekannten Lösungen ist, daß es nicht möglich ist, ein ausreichend hartes Holz herzustellen, entweder, weil der Kern des hergestellten Holzes nicht hart genug wird, oder, weil die Härte und Dichte der Oberflächenabschnitte des Holzmaterials nicht ausreichend oder nicht tief genug sind. Durch Anwendung der bekannten Lösungen ist es ferner nicht möglich, Holzmaterial von gleicher Qualität herzustellen, bei dem die Holzhärte an der Oberfläche ausreichend wäre, als daß gleichzeitig Profile oder Holzprodukte, die eine komplizierte Querschnittsform besitzen und zum Zweck der Verwendung fertig vorgeformt sind, geschaffen werden könnten. Mittels der bekannten technischen Lösungen ist es auch nicht möglich, zum Zweck der Verwendung bereits fertig kalibrierte Körper bereitzustellen, die in verschiedenartige Gestalten geformte Oberflächen besitzen, weil es bei Anwendung dieser Lösungen unmöglich ist, eine hinreichend gleichmäßige Plastifikation des Holzmaterials vor dem Kompressionsschritt zu schaffen.
• Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, solch ein Verfahren zum Herstellen von gepreßtem Holz zu schaffen, durch das, falls erforderlich, eine gewünschte Härte des Holzkerns erzielt wird, so daß das Holz entlang seines gesamten Querschnitts gleichermaßen haltbar und hart ist. Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, solch ein Verfahren zum Herstellen von gepreßtem Holz zu schaffen, mit dessen Hilfe eine gewünschte Kompression des Holzes und ein gepreßtes Holz erzielt werden kann, das zur Anwendung als solche geeignet ist, soweit es die äußeren Abmessungen und den Querschnitt des gepreßten Holzes anbelangt, und das an seinen Oberflächenabschnitten dicht und hart genug ist.
• Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
• In dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist der Stand der Technik gemäß der Zeitschrift "The Nikkei Weekly", Vol. 30, Nr. 1, Juni 1992, gewürdigt.
• Ein ausreichend feuchtes Holzstück, das vorzugsweise mit einer Flüssigkeit getränkt ist, wird auf ein gewünschtes Kompressionsverhältnis komprimiert, was vorzugsweise in einem relativ raschen Kompressionsschritt stattfindet, wodurch im wesentlichen die gesamte Flüssigkeit über die Enden des Holzstücks aus dem Holzstück entfernt werden kann. Gleichzeitig schafft die in dem Holz enthaltene Flüssigkeit einen gleichmäßigen Druck in dem gesamten Holzstück, was einen Zustand darstellt, bei dem die Kompression gleichmäßig durch das gesamte Holzstück bis zu dem Kern des Holzstückes erreicht werden kann. Die Kompression wird vorzugsweise ausgeführt, wenn das Holzstück eine normale Umgebungstemperatur besitzt, und derart, daß das Holzstück nach der Kompression, wenn es sich noch unter dem Einfluß der Kompression befindet, im wesentlichen vollständig auf eine hohe Temperatur erwärmt wird, so daß Lignine, Harze und andere wärme-plastifizierende Materialien, die in dem Holzmaterial enthalten sind, die Fasern des Holzstückes fest und dicht aneinander binden. Anschließend wird die Temperatur abgesenkt und das Holzstück solange nicht von der Kompression freigegeben, bis die Temperatur auf solch einen niedrigen Wert gesunken ist, daß die Bindemittel des Holzes ausgehärtet sind und somit das Holzstück permanent in seiner komprimierten Form ausgehärtet haben. Ein Holzstück wird in eine Gestalt komprimiert, die einen vorbestimmten Querschnitt und vorbestimmte Abmessungen besitzt, wodurch eine Oberflächenschicht des Holzstückes so dicht und hart wie gewünscht verdichtet wird, während der Kern entweder durch und durch hart ausgebildet oder in einer gewünschten Art und Weise weicher als die Oberflächenschicht geformt werden kann, und zwar in Abhängigkeit des Verwendungszweckes. Gemäß der Erfindung wird ein Holzstück vor der Kompression z. B. dadurch erwärmt, daß ein elektrischer Strom durch das Holzstück geleitet wird, wodurch das Holzmaterial sicher und gleichmäßig erwärmt werden kann, während es auf 500 bis 600ºC oder sogar noch höher erwärmt werden kann.
• Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens wird, falls gewünscht, ein Vorwärmen des Holzmaterials vermieden, weil eine Kompression, wenn sie schnell genug ausgeführt wird, unter Verwendung eines Holzes bei einer Umgebungstemperatur über null Grad ausgeführt werden kann. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist, daß Holz bis zu einer Komprssionsrate von 1 : 2,5 oder mehr zusammengepreßt werden kann, wodurch es wirklich kompakt und dicht wird, während seine Festigkeit und Glattheit beträchtlich besser als bei den bekannten Lösungen ist. Darüber hinaus kann das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von Holzprodukten für verschiedene Zwecke und sowohl mit verschiedenen Härten und Dichten als auch Formen angewendet werden, wobei beliebige Baumarten, einschließlich Erle, Espe und andere Baumarten, die als weich gelten, zur Herstellung verwendet werden können. Bei dem Verfahren kann rundes Holzmaterial oder ein Holzmaterial, das grob auf verschiedene Formen kalibriert ist, als das zu komprimierende Holzstück verwendet werden. Gleichermaßen können durch dieses Verfahren rechteckige, oktogonale oder runde komprimierte Hartholzstücke oder Hartholzstücke von nahezu beliebiger Form produziert werden. Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist, daß das gewonnene Holz durch und durch unbeschädigt und frei von Farbdefekten ist, was insbesondere für sichtbares Oberflächenmaterial eine absolute Voraussetzung ist. Wenn das Holzstück vorgewärmt wird, kann das Holz durch und durch gleichmäßig erweicht und somit leicht kompressibel gemacht werden, und das kompressible Holzstück kann, wenn es komprimiert wird, ohne zu zerreißen oder zu zerbrechen gekrümmt oder gebogen werden, weil es infolge seiner Weichheit elastisch genug ist. Ein zusätzlicher Vorteil der Erfindung ist, daß nahezu 100% des Holzmaterials für verschiedene Zwecke verwendet werden kann, während man ein Endprodukt erhält, das eine Abmessung und eine Form besitzt, die gerade für den Verwendungszweck geeignet ist. Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß durch auf geeignete Weise geformte Klemmbacken einer Kompressionseinrichtung verschiedene Aussparungen und Vertiefungen in dem Endprodukt geschaffen werden können, z. B. zum Befestigen von Beschlägen oder anderen Ausrüstungsteilen, wodurch extra Formgebungen oder andere Bearbeitungsmaßnahmen nicht immer notwendig sind. Besonders für Zwecke, bei denen eine kompakte integrale Oberflächenschicht aber ein weicherer Kern mit geringerer Dichte entweder aus Befestigungs- oder Isolierungsgründen benötigt wird, ist es möglich, durch das erfindungsgemäße Verfahren sowohl Holzstücke von verschiedenen Arten und Formen als auch mit verschiedenen Dichten des Kernabschnittes herzustellen. Ein Holzstück, das gemäß der Erfindung hergestellt ist, kann auch auf verschiedene an sich bekannte Arten beschichtet oder oberflächenbehandelt werden, um ein gewünschtes Erscheinungsbild zu erzielen.
• Eine Ausführungsform der Erfindung wird unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben werden.
• Fig. 1 zeigt schematisch eine Kompressionseinrichtung, die zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist,
• Fig. 2 zeigt schematisch durch das erfindungsgemäße Verfahren erzielte Härten von Baumarten im Vergleich mit den ursprünglichen Härtewerten dieser Baumarten,
• Fig. 3 zeigt schematisch Härten von Holz, das durch das erfindungsgemäße Verfahren komprimiert wurde, im Vergleich zu natürlichen Baumarten, die als hart bekannt sind,
• Fig. 4 zeigt schematisch Biegefestigkeiten von Holzmaterialien, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens komprimiert wurden, im Vergleich zu den natürlichen Werten dieser Holzmaterialien,
• Fig. 5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm zur schrittweisen Durchführung einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens,
• Fig. 6 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer anderen Kompressionseinrichtung, die zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist, und
• Fig. 7 zeigt schematisch eine Erwärmungseinrichtung, mit der jeweils ein kompressibles Holzstück vorgewärmt und ein komprimiertes Holzstück erwärmt werden kann.
• Fig. 1 zeigt schematisch eine Kompressionseinrichtung, die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem Holz auch ohne Vorwärmen des Holzes kontinuierlich komprimiert werden kann, geeignet ist. Die Kompressionseinrichtung umfaßt einen Kompressionstisch 1, über dem sich ein Abdeckungsteil 2 befindet. Diese Teile bilden zwischen sich einen Behandlungskanal 3 aus, durch den ein komprimiertes Holzstück nach der Kompression hindurchgeleitet wird, um erwärmt und gekühlt zu werden. Die Kompressionseinrichtung umfaßt ferner Kompressionszylinder 4 und 5, die im wesentlichen rechtwinklig zueinander befestigt sind, wobei der Kompressionszylinder 4 parallel zu dem Kompressionstisch 1 und der Kompressionszylinder 5 rechtwinklig dazu ist. An Kolbenstangen der Kompressionszylinder 4 und 5 sind Kompressionsplatten 6 und 7 befestigt, mit denen das Holzstück komprimiert wird. Darüber hinaus umfaßt die Kompressionseinrichtung Zwischenträger 8; 8a, 8b, die in einer kontinuierlich arbeitenden Kompressionseinrichtung notwendig sind, um die komprimierten Holzstücke während der Behandlungsdauer nach der Kompression in ihrer komprimierten Form zu halten. Zum Zuführen von Holzstücken umfaßt die Kompressionseinrichtung des weiteren einen Proportionierungstisch 9 und eine Führungsplatte 10 für Rohholz.
• Gemäß der Erfindung wird ein rohes, unkomprimiertes Holzstück 11, das eine Feuchtigkeit von zumindest etwa 12% besitzt, in bestimmten Situationen jedoch vorzugsweise mit Wasser gesättigt ist, zwischen dem Proportionierungstisch 9 und der Führungsplatte 10 auf den Kompressionstisch 1 gegeben, wobei die Kolben des Zylinders 4 zurückgezogen sind, wodurch das Holzstück 11 vor den Zylinder 4 fällt. Dann wird das Holzstück 11 zu der rechten Seite in der Figur geschoben, bis es sich unter dem Zylinder 5 befindet. Anschließend wird ein Zwischenträger 8a zwischen das Holzstück 11 und die Kompressionsplatte 6 des Zylinders 4 positioniert. In diesem Stadium hat das Holzstück 11 vorzugsweise eine normale Raumtemperatur, d. h. eine Umgebungstemperatur, und es besteht keine Notwendigkeit, das Holzstück zu erwärmen oder zu erhitzen. Dann wird das Holzstück 11 mittels der Zylinder 4 und 5 komprimiert, wodurch die in dem Holzstück 11 enthaltene Flüssigkeit, hauptsächlich Wasser, aus den Enden des Holzstücks herausgequetscht wird, während sich im wesentlichen der gleiche Druck durch das gesamte Holzstück 11 ausbreitet. Auf diese Art und Weise ist es möglich, die in dem Holzstück enthaltene Flüssigkeit zu entfernen und die Holzfasern gegenseitig bewegbar zu machen, so daß es sogar möglich ist, das Kompressionsverhältnis 1 : 2,5 zu erreichen, und folglich kann das im wesentlichen von Wasser entleerte Holzmaterial in eine dichte, kompakte und homogene Form gebracht werden. Nach der Kompression werden die nachfolgenden Zwischenträger 8a und 8b aneinandergekoppelt, so daß das komprimierte Holzstück 11 nach dem Beenden der Kompression nicht im wesentlichen in der Richtung zwischen den Trägern expandieren kann. Wenn sich die Zwischenträger 8a und 8b in der Figur nach rechts bewegen, bewegt sich das komprimierte Holzstück 11a mit ihnen in den Behandlungskanal 3 zwischen dem Kompressionstisch 1 und dem Abdeckungsteil 2 und wird in diesem Kanal zu der gleichen Zeit, zu der es das Volumen, auf das es ursprünglich komprimiert wurde, beibehält, erwärmt. Das Erwärmen kann auf verschiedene Arten stattfinden, z. B. in einer später noch beschriebenen Art und Weise, bei der ein elektrischer Strom durch das Holz geleitet wird, wobei die Temperatur vorzugsweise etwa 500 bis 600ºC beträgt. Dann wird es dem komprimierten und erwärmten Holzstück gestattet, sich abzukühlen, z. B. durch schrittweises Absenken der Temperatur des Kompressionstisches und des Abdeckungsteils in der Fortbewegungsrichtung des Holzstückes, und anschließend wird ein abschließendes Kühlen durchgeführt, z. B. mittels eines Kühlteils, das mit kaltem Wasser gekühlt ist und an dem Ende des Kompressionstisches 1 und des Abdeckungsteils 2 angeordnet ist. Dies ist in der Fig. 1 schematisch durch Zonen 1d und 2a bis 2d dargestellt, die auf dem Kompressionstisch 1 und dem Abdeckungsteil 2 angedeutet sind. Die Zone 1a/2a ist die heißeste, und die Temperatur der Zone 1b/2b und 1c/2c sinkt im Vergleich zu der vorangegangenen Zone vorzugsweise um z. B. etwa 200ºC. Die Zone 1d/2d wiederum ist eine Kühlzone, die z. B. mit Wasser gekühlt werden kann. Nachdem das komprimierte Holzstück durch den Behandlungskanal 3 hindurchgetreten ist, wird der Zwischenträger auf der rechten Seite des komprimierten Holzstückes von der Kupplung mit dem Zwischenträger auf der linken Seite des komprimierten Holzstückes freigegeben, und der Zwischenträger wird entlang einer durch gestrichelte Linien angedeuteten Förderstrecke 12 zu dem Kompressionsende zurückgeführt. Entsprechend fällt das in seiner endgültigen Form befindliche komprimierte Holzstück in einen Aufnahmespalt 13 oder wird auf irgendeine andere, an sich bekannte Art und Weise zur weiteren Bearbeitung befördert.
• Der Behandlungskanal kann z. B. mittels eines einstellbaren Abdeckungsteils einstellbar sein, was bedeutet, daß für jede Höhe des Behandlungskanals 3 Zwischenträger mit gleicher Höhe verwendet werden müssen, um das komprimierte Holzstück, wie gewünscht, während der gesamten Behandlung zu halten. Die Zwischenträger 8 können von dem Ende der Kompressionseinrichtung zu deren Anfang auf viele verschiedene Arten verschoben werden, indem an sich bekannte Ausrüstungen und Verfahren verwendet werden. Die nachfolgenden Zwischenträger können nach dem Kompressionsschritt unter Verwendung von geeigneten Kupplungsmitteln aneinandergekoppelt werden. Die Kompressionszylinder 4 und 5 sind vorzugsweise in solch einer Art und Weise befestigt, daß sie in einer Richtung quer zu ihrer Kompressionsrichtung verschoben werden können. Der Kompressionspunkt der Zylinder kann dann so eingestellt werden, daß er sich entsprechend dem Mittelpunkt des Holzstückes 11 bewegt, so daß die Kompression, wenn das Holzstück komprimiert wird und sich der Mittelpunkt sowohl horizontal als auch vertikal bewegt, die gesamte Zeit von beiden Richtungen direkt zu dem Mittelpunkt stattfindet. Das komprimierte Holzstück 11a kann auch auf verschiedene Arten erwärmt werden, z. B. durch Verwendung eines erwärmten Kompressionstisches und Abdeckungsteils, welche das Holzstück beginnend von der Oberfläche erwärmen. Dies ist jedoch eine langsame Prozedur und kann auch Farbdefekte an dem Oberflächenabschnitt des Holzstückes verursachen, was nicht für alle Zwecke geeignet ist.
• Gemessene Härtewerte für Holzstücke, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurden, sind für verschiedene Baumarten im Vergleich mit den ursprünglichen Härtewerten dieser Baumarten beispielhaft in Fig. 2 dargestellt. Die in der Figur gezeigte Härte ist einerseits quer zur Maserung und andererseits entlang der Maserung gemessen. Die durch Kompression erzielte Härte der Holzstücke quer zur Maserung stieg für alle Holzarten beträchtlich an und beträgt im besten Fall nahezu das 3,5-Fache. Die Härte entlang der Maserung stieg für alle Baumarten ebenfalls auf mehr als das Doppelte an.
• Fig. 3 zeigt schematisch mittels der Erfindung erzielte Baum- Härten im Vergleich zu natürlichen Baumarten, die als hart bekannt sind. Wie aus der Figur ersichtlich ist, sind die Härten von Fichte und Kiefer, die mittels des Verfahrens komprimiert wurden, quer zur Maserung beträchlich größer als die jeweiligen Festigkeiten von Natureiche, Naturrosenholz, etc. Mittels des Verfahrens erhaltenes Kiefer- und Fichtenmaterial kann deshalb für Zwecke verwendet werden, die ein sehr hartes Oberflächenmaterial erfordern, z. B. für Fußbodenabdeckungen und dergleichen. Wenn die Härtewerte quer zur Maserung von Erle bzw. Espe, die mittels des Verfahrens komprimiert wurden und in Fig. 2 gezeigt sind, verglichen werden, zeigt es sich, daß sie Festigkeitswerte zeigen, die denen von Naturbirke und Naturteak entsprechen.
• Fig. 4 vergleich die Biegefestigkeit von Holzstücken, die durch Kompression mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens hergestellt wurden, mit der natürlichen Biegefestigkeit dieser Holzstücke. Die Figur zeigt deutlich, daß die Biegefestigkeit von Fichte im besten Fall auf mehr als das 2,5-Fache und im schlechtesten Fall auf mehr als das 1,5-Fache anstieg.
• Wie aus den Fig. 2 bis 4 ersichtlich wird, können mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens sogar weiche Baumarten zu sehr harten Materialien verarbeitet werden, die härter als die bekannten harten Baumarten sind; und diese Materialien können für verschiedene Zwecke verwendet werden, die Festigkeit und Härte z. B. sowohl als Beschichtungsmaterial als auch als Komponenten für Möbel und für die Bauindustrie erfordern. Dank der Dichte und Härte, ist ein gleichzeitiger Effekt, daß das durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellte Holz eine beträchtlich bessere Feuerfestigkeit als konventionelles Holz besitzt, und ein auf diese Art und Weise hergestelltes Material kann an Orten verwendet werden, wo Feuerfestigkeit von sehr großer Bedeutung ist, wie z. B. in öffentlichen Räumlichkeiten oder bei lastabtragenden Strukturen. Das erfindungsgemäße Verfahren kann am effektivsten durchgeführt werden, wenn eine relativ schnelle Kompression verwendet wird, wodurch am schnellsten eine gleichmäßige Druckwirkung durch das Holzstück hindurch geschaffen wird, wodurch folglich das Holzstück am effizientesten geformt wird. Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens ist das Endresultat des Holzstückes ein gepreßtes Stück Holz, das eine durch und durch gleichmäßige Festigkeit und Härte besitzt, was nicht durch die bekannten Lösungen geschaffen werden konnte. Auch Holzmaterial, das an einigen Stellen ein wenig vermodert ist, und auch nicht astfreies Holzmaterial, kann gut zur Durchführung des Verfahrens verwendet werden, da diese Schwächen mittels des Verfahrens eliminiert werden, weil die Astknorren und das Harzmaterial, oder ein anderes um die Astknorren herum befindliches Material, anschließend in einer entsprechenden Art und Weise komprimiert werden und dicht und hart werden und unlösbar an dem verbleibenden Holzmaterial anhaften. Mit Hilfe des Verfahrens kann sogenanntes unerwünschtes Baummaterial effizient für einen nützlichen Zweck verwendet werden, was bisher Holzmaterial von erster Wahl erforderte. Gleichzeitig verbessert sich die Rohholzqualität und Trocknungseffekte, die durch das Trocknen von normalem Holz verursacht werden, werden vermieden. Durch Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann rohes Holzmaterial effizient verwertet werden, da es vor der Kompression nur wenige Arbeitsstufen gibt, und folglich wird nur sehr wenig Rohholzmaterial verschwendet. Gleichermaßen erfordert das Verfahren eine wesentlich geringe Menge an Arbeit zum Erreichen des Endergebnisses, als dies bei konventionellen Sägetechniken der Fall ist. Wenn Rohholz in eine geeignete Form gepreßt wird, erhält man von rundem Holzmaterial fertige rechteckige oder quadratische Produkte, wodurch eine Endbearbeitung absolut nicht erforderlich ist, was dazu führt, daß sowohl die Arbeitsmenge als auch der Materialverlust weiter gesenkt werden kann.
• Fig. 5 zeigt ein schematisches Blockdiagramm eines anderen erfindungsgemäßen Verfahrens, wobei in der Figur jeder sich auf die Verarbeitung beziehende Schritt als ein separater Block angedeutet ist. Bei einem Erwärmungsschritt 14 werden die Enden eines kompressiblen Holzstückes mit Elektroden versehen, und anschließend wird ein elektrischer Strom durch das Holzstück geleitet, so daß die in dem Holz enthaltene Flüssigkeit, und somit durch die Flüssigkeit das gesamte Holzmaterial, auf eine geeignete Weichheit erwärmt wird. Das Holzstück besitzt entlang seiner gesamten Länge vorzugsweise den gleichen Querschnitt, d. h. sein Materialvolumen ist an jedem Querschnittspunkt im wesentlichen gleich. Das Holzstück kann gekrümmt oder gebogen werden, weil es nicht bricht, wenn es in einem erwärmten Zustand komprimiert wird. Das kompressible Holzstück ist feucht oder möglicherweise mit einer Flüssigkeit getränkt. Das Holz kann dann von einem nahezu frisch geschnittenen Baum stammen, der noch keine Zeit zum Trocknen hatte, und der folglich mit seinen Wachstumsflüssigkeiten getränkt ist. Das Holzstück kann auch nachträglich mit Wasser getränkt werden, wobei eine Tränkung vorzugsweise dadurch eintritt, daß das Holzstück stehend in einem Wasserbassin positioniert wird, so daß sich ein Ende des Holzstückes auf dem Wasserniveau und das andere darüber befinden. Die Tränkung findet dann sehr rasch und sicher unter dem Einfluß des Kapillareffektes statt.
• Nach dem Erwärmen 14 wird das Holzstück in der Richtung quer zu den Fasern langsam in eine gewünschte Form gepreßt, wodurch das Holzstück gerade wird, oder es kann auch gekrümmt oder möglicherweise sogar in einer gewünschten Art und Weise gebogen werden. Durch Wahl der Form von Kompressionsbacken · kann gleichzeitig ein gewünschter Querschnitt geschaffen werden, wodurch es z. B. möglich ist, von einem runden Holzstück ein rechteckiges Holzstück oder ein Holzstück, das mit Aussparungen versehen ist, wie z. B. einen Türrahmen oder ein anderes entsprechendes Holzstück, das einen mehrfach geformten Querschnitt besitzt, zu pressen. Bei einer Kompression 15 wird die Oberfläche des Holzstückes verdichtet und wird dicht und hart. Wenn ein geeignetes Kompressionsverhältnis vorhanden ist, bleibt der Kernabschnitt des Holzes weicher als die Oberfläche. Bei der Herstellung von Türrahmen oder Fensterrahmen zum Beispiel wird dann das Isolationsvermögen des Holzes teilweise beibehalten, während der Oberflächenabschnitt einerseits in einer gewünschten Art und Weise zum Befestigen von Beschlägen haltbar und dicht und andererseits aufgrund seiner Dichte wetterfest gemacht werden kann. Falls gewünscht, kann das Kompressionsverhältnis größer gehalten werden, wodurch eine durchgehende Dichte und harte Stücke von gewünschter Form erzielt werden, die als solche für verschiedenste Zwecke verwendet werden können. Der Kompression folgt ein Erwärmen 16, ein kontrollierter Temperatursturz 17 und ein Abkühlen 18.
• Fig. 6 zeigt schematisch eine Seitenansicht einer anderen Kompressionseinrichtung, die zum Durchführen des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignet ist. Eine Kompressionseinheit 19 wird durch Kompressionsbacken 6 und 7 und einen Kompressionszylinder 5 ausgebildet, der auf die Kompressionsbacke 7 drückt. Ein Holzstück 11 wird zwischen die Kompressionsbacken 6 und 7 positioniert, wo z. B. auch ein separtes Formteil 6a positioniert sein kann, um einen Absatz an dem komprimierten Stück 11a zu schaffen. Während sich das Holzstück 11 zwischen den Kompressionsbacken 6 und 7 befindet, wird die Backe 7 mittels des Zylinders 15 in der Figur nach unten gedrückt, wodurch das erwärmte Holzstück 11 entsprechend dem durch die Backen abgegrenzten Freiraum in ein komprimiertes Holzstück 11a geformt wird. Um die Eigenschaften von komprimierten Holzstücken, die für den gleichen Zweck verwendet werden, gegenseitig ähnlich auszugestalten, ist es bevorzugt, die Querschnitte der kompressiblen Holzstücke 11 in solch einer Weise grob zu kalibrieren, daß die Querschnittsfläche entlang der gesamten Länge im wesentlichen die gleiche ist. Wenn das komprimierte Holzstück 11a gemäß Fig. 6, das durch Zusammenpressen der Backen 6 und 7 und des Formteils 6a komprimiert wurde, eine gewünschte Form besitzt, finden das Erwärmen und der Temperatursturz und das Abkühlen in der in Verbindung mit Fig. 5 dargestellten Art und Weise statt. Um das Holzstück in der komprimierten Form zu halten, können separate Kompressionsbacken 6 und 7 verwendet werden, die nach der Kompression in solch einer Art und Weise aneinandergekoppelt werden, daß das Holzstück 11a zwischen diesen Teilen verbleibt, und die abschließenden Maßnahmen können durchgeführt werden, indem die zusammengekoppelten Kompressionsbacken 6 und 7 zu dem folgenden Schritt verschoben werden, während neue separate Kompressionsbacken für das nächste kompressible Holzstück in der Kompressionseinrichtung positioniert werden. Eine andere Alternative ist, sowohl das Erwärmen und den kontrollierten Temperatursturz, als auch das Abkühlen in der Kompressionseinrichtung durchzuführen, indem feststehende stationäre Kompressionsbacken 6 und 7 verwendet werden. Dies ist in Anbetracht eines größeren Produktionsvolumens jedoch eine relativ langsame Prozedur und erfordert eine Vielzahl von separaten Kompressionseinrichtungen zum Bereitstellen einer ausreichenden Kapazität.
• Fig. 7 zeigt schematisch eine Erwärmungsvorrichtung, mit der ein kompressibles Holzstück 11 vor der Kompression vorgewärmt werden kann, und diese Vorrichtung kann jeweils zum Erwärmen des komprimierten Holzstückes 11a nach der Kompression verwendet werden. Das Holzstück kann in solch einer Art und Weise zwischen zwei Elektroden 20 und 21 positioniert werden, daß, wenn es erwärmt wird, die Elektroden an den Stirnflächen des Holzstückes 11 anliegen. Die Elektroden 20 und 21 sind mittels Leitern 22 und 23 mit einer Stromquelle 24 verbunden, welche eine Spannung zwischen den Elektroden 20 und 21 erzeugt, so daß zwischen den Elektroden ein Strom durch das Holzstück 11 fließt. Die Stromquelle kann entweder Gleichstrom oder Wechselstrom einspeisen, wenn nur ein geeigneter Strom durch das Holzstück 11 hindurch erzeugt wird, so daß das gesamte Holzstück 11 gleichmäßig erwärmt wird.
• Die Erfindung ist in der obigen Beschreibung und in den Zeichnungen rein beispielhaft erläutert und nicht auf diese Beispiele beschränkt. Die Kompressionseinrichtung kann recht verschiedene Konstruktionen aufweisen, und die Struktur und Arbeitsweise ihrer Backen kann relativ frei ausgeführt werden. Das Wesentliche ist, daß ein kompressibles Holzstück einer ähnlichen Kompression entlang seiner gesamten Länge unterworfen werden wird. Das komprimierte Holzstück kann, wie oben beschrieben, entweder dadurch erwärmt werden, daß ein elektrischer Strom in der Längsachse des Holzstücks, oder sogar in Querrichtung, durch das Holzstück hindurchgeleitet wird, oder durch Erwärmen der Kompressionsbacken durch elektromagnetische Strahlung oder in irgendeiner anderen praktikablen Art und Weise. Entsprechend kann das Holzstück nach dem Erwärmen dadurch gekühlt werden, daß es entweder dem Holzstück gestattet wird, nach dem Abschluß des Erwärmens selbst abzukühlen, oder z. B. durch Kühlen der Kompressionsbacken in einer kontrollierten Art und Weise entweder mit Dampf oder Wasser oder auf eine andere geeignete Weise.

Claims (16)

1. Verfahren zum Herstellen von hartem, gepreßtem Holz, worin

- ein Holzstück zum Erhöhen seiner Dichte und Härte auf ein Volumen kleiner als sein Originalvolumen komprimiert wird,

- das Holzstück auf eine Temperatur über 100ºC erwärmt wird, so daß die in dem Holzstück plastifizierenden Materialien unter dem Einfluß der Wärme erweicht und zu einem Anhaften an das verbleibende Holzmaterial gebracht werden können, und

- die Temperatur des komprimierten und erwärmten Holzstücks erniedrigt wird, um die weichen Materialien fest werden zu lassen und das Holzstück in seiner komprimierten Form permanent zu fixieren,

dadurch gekennzeichnet, daß

- das Erwärmen des Holzstücks durch Hindurchleiten eines elektrischen Stroms durch das Holzstück erfolgt, so daß in dem Holz enthaltene Flüssigkeit, und somit durch die Flüssigkeit das gesamte Holzmaterial, erwärmt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen des Holzstücks vor dem Komprimieren des Holzstücks erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Komprimieren des Holzstücks ein zusätzliches Erwärmen des Holzstücks erfolgt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Erwärmen des Holzstücks durch Hindurchleiten eines elektrischen Stroms durch das Holzstück erfolgt.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Erwärmen des Holzstücks nach oder während der Kompression des Holzstücks stattfindet.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem Komprimieren des Holzstücks ein Vorwärmen des Holzstücks erfolgt.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorwärmen des Holzstücks durch Hindurchleiten eines elektrischen Stroms durch das Holzstück erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Holzstück im wesentlichen bei Raumtemperatur komprimiert wird.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektrische Strom in Richtung der Holzfasern durch das Holzstück geleitet wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Holzstück in einer Richtung quer zu seinen Holzfasern und gleichmäßig entlang seines gesamten Querschnitts komprimiert wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Holzstück auf eine vorbestimmte Querschnittsform komprimiert wird, und daß das Holzstück in seiner komprimierten Form auf eine Temperatur abgekühlt wird, bei der die während des Erwärmens plastifizierenden Materialien fest werden und das komprimierte Holzstück in seiner komprimierten Form permanent fixieren.

12. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur des Holzstücks auf etwa 100ºC gesenkt und das Holzstück danach rasch abgekühlt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Holzstück nach dem Komprimieren auf eine Temperatur von über 500ºC erwärmt wird.

14. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Holzstück komprimiert wird, wenn sein Feuchtigkeitsgehalt mindestens 12% beträgt.

15. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Holzstück komprimiert wird, wenn es im wesentlichen mit Wasser gesättigt ist.

16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Holzstück komprimiert wird, wenn es im wesentlichen mit seinen eigenen Wachstumsflüssigkeiten, ohne extra Wasser, gesättigt ist.