Verfahren zur Aufbereitung von Altholz

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufbereitung von Altholz gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Der Einsatz von Altholz als Werkstoff ist insbesondere aufgrund verschiedener Belastungen des Holzes sehr oft problematisch. Das Holz ist meistens duch organische und anorganische Holzschutzmittel, die in der Regel durch Tränk¬ oder Tauchverfahren auf die Holzoberfläche vor oder nach dem Verbauen aufgebracht worden sind, belastet. Diese Holzschutzmittel sind aufgrund dieser Einbringweise und aufgrund der Holzstruktur nur auf der Holzoberfläche, d.h. auf den obersten Millimetern direkt an die Holzstruktur fixiert. Femer weist Altholz mineralisch-anorganische Belastungen durch Baustoffe, wie z.B. Zement, Gips, Beton und Teerpappe auf. Auch diese Belastungen sind aufgrund der Verwendungsweise des Holzes, z.B. als Schalungsmaterial oder Deckenbalken nur oberflächlich. Bei Bauholz, Abbruchholz und Paletten findet man darüber hinaus auch Nägel, Schrauben und Krampen aus Eisen und Eisenmetallen. Diese werden in den meisten Verfahren nach Reinigung des Holzes aus den Hackschnitzeln mittels Magnetabscheidern und Windsichte m abgeschieden. Zusammen mit den oben aufgeführten Belastungsarten tritt häufig eine Verwitterung des Holzes auf, die durch Witterungseinflüsse auch bei geschütztem Holz auftritt und in der Regel durch eine Versprödung und Vergrauung der Holzoberfläche deutlich wird. In allen diesen beschriebenen Fällen ist es so, daß lediglich eine gewisse Oberfiächenschicht des Holzwerkstoffstückes entfernt werden muß und der verbleibende Kern als gutes, unbehandeltes und nicht geschädigtes Holzmaterial weiter verwendet werden kann. Ein mechanisches Aufbereiten von Altholz durch Abhobeln der Oberfläche ist als möglich erkannt worden. Dies ist bedingt durch die unterschiedlichen und unregelmäßigen Formen von Altholz und die unterschiedlichen Größen, jedoch sehr aufwendig und kostenintensiv. Die dazu verwendeten Maschinen wurden darüber hinaus durch mineralische Anhaftungen oder Metallteile beschädigt.

Eine wirtschaftliche Aufbereitung von Altholz ist daher bisher nicht möglich, wenn die Oberflächen entfernt werden müssen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren anzugeben, das es ermöglicht, die Oberflächenschicht bei Holzstücken aus Altholz, unabhängig von deren Größe und Beschaffenheit, einfach zu entfernen und das restliche Holz soweit unbehandelt zu lassen bzw. so zu erhalten, daß es weiter verarbeitet bzw. eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabe ist durch ein chemo-thermisches Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Danach werden die Oberflächen von Altholzwerkstoffen in einem ersten Schritt mechanisch durch Stachel- oder Messerwalzen und/oder durch eine Behandlung in einem Trommelrotor allseitig aufgerauht. Durch diese mechanische Vorbehandlung des Altholzes werden stark versprödete Oberflächen und Kanten, grobe Zement- oder Betonverunreinigungen sowie stark pilz- oder insektenbefallene Holzteile vom noch verwendbaren Holzkem bereits abgespalten. Wird z.B. ein Abscheiden von Belastungen in einer rotierenden Trommel, ähnlich wie sie z.B. zum Entrinden von Frischholz eingesetzt wird, durchgeführt, so ist ein Aufrauhen bzw. Aufbrechen oder Aufreißen der Oberflächen vor und/oder nach dieser Rotorbehandlung durch ein Incising oder durch Stachelwalzen zur vollständigen Dekontamination sehr wirksam. Der Anteil der abgelösten Verunreinigungen wird bis zu einem gewissen Maß erhöht. Nach der mechanischen Vorbehandlung wird das grob vorgereinigte Altholz in Wasser oder einer Lösung aus Wasser und Chemikalien gewässert. Wasser und die darin gelösten Chemikalien können in die aufgerauhte Oberfläche leichter eindringen. Die Oberfläche weicht dadurch auf und quillt an. Durch dem Wasser zugesetzte Chemikalien oder Erwärmung des Wassers kann dieser Prozeß begünstigt werden. Das Eindringen der Lösung kann durch Teπside beschleunigt werden. Auch durch das Anlegen von Vakuum vor dem Wässern durch Einbringen des Altholzes in einen Unterdruckbehälter kann dieser Prozeß beschleunigt werden. Durch den Zusatz von Säure kann das Anlösen der Holzoberfläche mit den darin enthaltenen Verunreinigungen noch verstärkt werden, so daß sie sich später in den folgenden Verfahrensschritten noch leichter als bei einer Wässerung mit reinem Wasser ablösen läßt. Hierzu sind besonders Salpeter- oder Schwefelsäure geeignet.

Durch Komplexbildner oder andere fixierende Chemikalien kann ein Auslösen von Holzschutzmitteln verhindert werden. Durch den Säurezusatz sowie durch den Zusatz anderer Chemikalien können bestimmte Holzschutzmittel bereits in diesem Verfahrenschritt zerstört werden. Die Wässerung und Oberflächenanlösung kann auch durch Temperaturerhöhung beschleunigt werden. Im Anschluß an diese Wässerungsbehandlung kann das Altholz einem Dämpfungsprozeß unterworfen werden. Durch die Temperatureinwirkung des Dampfes, der optimalerweise eine Temperatur von 120 bis 160°C hat, wird der Anlösungseffekt der Holzoberflächen aus der Wässerung verstärkt. Durch die Temperatureinwirkung während des Dämpfens werden auch Mycelien und Sporen, sowie Insekten und Insektenlarven im Holz abgetötet, so daß das Holz nach der Aufbereitung gefahrlos wieder eingesetzt werden kann. Nach dem Dämpfen wird das Altholz im noch heißen Zustand speziell angeordneten Hochdruckwasserstrahldüsen zugeführt, die senkrecht oder in einem Winkel bis 85° allseitig auf die aufgeweichten und angelösten Holzoberflächen des Altholzkörpers zielen. Durch die Hochdruckwasserstrahlen wird die Oberfläche mit den daran anhaftenden Verunreinigungen abgelöst. Bei geschickter Steuerung des Wasserkreislaufes und genauer Kontrolle des Verfahrens, durch die ein Auswaschen von Holzschutzmitteln verhindert wird, kann das Wasser im Kreislauf geführt werden.

Nach Beendigung des Verfahrens liegt ein Holzmaterial vor, das Eigenschaften aufweist, die diesen des frischen Waldholzes sehr ähnlich oder vorteilhafter sind. Durch die Dampfbehandlung und die Erhöhung des Feuchtigkeitsgehaltes gewinnt das Holz eine gewisse Elastizität wieder, die sich auf die Zerspanung oder Zerfaserung positiv auswirkt. Gleichzeitig hat das aufbereitete Material aufgrund des Alterungsprozesses weniger Holzinhaltsstoffe. Auch ist das Wasseraufnahme- und Quellverhalten des aufbereiteten Holzes geringer als das von Frischholz. Damit lassen sich Holzwerkstoffplatten mit nachweislich besserer Dimensionsstabilität und Stehvermögen herstellen.

Je nach Belastung und Feuchtigkeitsgehalt des Holzes kann auf die Wässerung des Altholzes auch verzichtet werden. Falls das Holz z.B. durch längere Lagerung im Freien bereits sehr feucht ist, braucht es möglicherweise nicht mehr gewässert zu werden. Bei geringen Belastungen und hohen

Wässerungstemperaturen kann auch auf das Dämpfen verzichtet werden. Wenn die Temperatur des Wassers oder der Lösung z.B. 90 oder 100°C beträgt, erreicht man damit auch eine gewisse thermische "Plastifizierung" der Holzoberflächen, die ein anschließendes Ablösen durch Hochdruckwasserstrahlen.Sandstrahlung oder rotierende Drahtbrüsten vereinfacht.

Mehrstufige Chemo-Thermo-Mechanische Aufbereitung von Altholz - Darstellung des Verfahrensablaufs 0\ t*>

CΛ -4

Mechanisches Auflockern bzw. Aufrauhen der Holzoberflächen z. B. durch Incising, Stachelwalzen oder in rotierenden Trommeln

Wässern in Lösung bei 10°C bis 100°C, in reinem Wasser oder in Lösungen mit Zusätzen zur Beschleunigung des Aufweichens m

33 W

Dämpfen bei 100°C bis 160°C bei Normal- oder Überdruck mit oder ä ra ohne Zusatz aggresiver Substanzen

I

§ tn i

3 Entfernen der angelösten Oberflächen in noch heißem Zustand m Ω durch Hochdruckwasserstrahlen, rotierende Drahtwalzen o. ä. m

Hacken des von Kontaminationen befreiten Holzkerns zu Hackschnitzeln, Abscheiden von Metallteilen π

Weiterverarbeitung der Hackschnitzel zu Spänen H θ oder Fasern für die Span- und Faserplattenindustrie M v<5

3

O -J

©

Beispiel 1 :

Altholzteile unterschiedlicher Abmessungen mit mineralischen Anhaftungen und einem oberflächigen durch Tauchung aufgebrachten Holzschutzmittel aus einem Gebäuderückbau werden allseitig druch Stachelwalzen bis zu einer Tiefe von ca. 3mm angerauht. Durch dieses Aufrauhen werden erste grobe Verunreinigungen abgelöst. Die Zugänglichkeit der Oberflächen für eine wässrige Lösung wird verbessert. Die Holzteile werden sodann in eine wässrige Lösung getaucht, die durch Zusatz von Schwefelsäure auf einen pH-Wert von 1 ,5 eingestellt wurde. Die Temperatur dieser Lösung beträgt 50°C. Durch die Temperierung der Lösung wird ihr Eindringen in die Holzoberfläche beschleunigt. Nach 10 Minuten werden die Holzteile aus der Lösung genommen. Die Holzoberflächen sind nun aufgeweicht. Der Holzkem wird nicht beeinträchtigt. Nachdem die Holzteile über dem Tauchbecken abgetropft sind, werden sie bei einer Temperatur von 120°C für 10 Minuten gedämpft. Die Oberflächen der Holzteile werden durch die Dampfbehandlung weiter aufgeweicht und plastifiziert. Durch die Temperaturbehandlung werden außerdem Insekten- und Pilzbefälle zerstört. Die Plastifizierung der Oberflächen ermöglicht nun im noch heißem Zustand ein leichtes Entfernen derselben durch Hochdruckwasserstrahlen, Sandstrahlung, Drahtwalzen oder Ähnliches. Der von organischen und anorganischen Verunreinigungen befreite Holzkem kann nun zu Hackschnitzeln verarbeitet werden, wobei eine Abscheidung von eventuell vorhandenen Metallteilen erfolgen kann. Die abgetrennten Oberflächen, die nur einen geringen Anteil der gesamten Holzmasse haben, können in geeigneten Anlagen verbrannt werden. Die Hackschnittel können zur Herstellung von Span- und Faserplatten oder andern Faserstoffen verwendet werden.

Beispiel 1 - Tabelle

Es wurden Spanplatten (19mm) aus Altholz ohne Aufbereitung und aus aufbereitetem Altholz untersucht. Bei dem verwendeten Altholz handelte es sich um Bauabbruchholz eines Hauses aus den sechziger Jahren.

Spanplatte aus Spanplatte aus

Altholz eines aufbereitetem Altholz

Bauabbruchs ohne (Oberflächen wurden

Aufbereitung nach Wässerung in

(Oberflachen Schwefel- wurden nicht saureiosung [pH entfernt) <1 ,5, 20°C,20 Min.] und anschließender

Dampfbehandlung

[bei 120°C 10 Min] abgelöst)

Rohdichte g/cm ³ 0,683 0,679

E-Modul N/mm ² 3100 3430

Biegefestigkeit N/mm ² 18,51 21 ,67

Querzugfestigkeit N/mm ² 0,34 0,41

Abhebefestigkeit N/mm ² 1 ,02 1 ,27

Scherfestigkeit N/mm ² 1 ,21 1 ,22

Feuchte bei 20/65 % 9,3 9,8

Quelluπg nach 2h % 2,51 2,35

Queilung nach 24h % 1 1 ,99 10,49

Wasser-Aufnahme nach 2h % 10,42 9,74

Wasser-Aufnahme nach 24h % 50,87 48,42

Perforator-Wert mg/100g 6,4 6,5

Sandgehalt g/kg 3,6 0,4

PCP-Gehalt ppm 2 π. b.