Wärmebehandlung von Holz, Prozessmerkmale

Holz, wie es in der Natur vorkommt, kann im Alltag nicht verwendet werden: Seine Struktur bietet keine Sicherheit hinsichtlich der Dauerhaftigkeit, da es sowohl durch verholzende Organismen (Pilze, Insekten, Bakterien und andere Mikroorganismen verschiedener Art) als auch durch übermäßige Wasser- und Feuchtigkeitsaufnahme geschädigt werden kann (Holz ist ein hygroskopisches Material, d. h. es nimmt je nach den Umgebungsbedingungen, in denen es sich befindet, Feuchtigkeit auf oder verliert sie).

Damit es vom Menschen genutzt werden kann, muss die Festigkeit dieses Materials erhöht werden, wodurch die natürlichen Schwächen der Holzarten beseitigt werden. Wie? Durch die Wärmebehandlung, ein Verfahren, das auf die Molekularstruktur des Holzes einwirkt und seine Eigenschaften (Farbe, Dichte, Dimensionsstabilität) und biologische Haltbarkeit dauerhaft verändert.

Wärmebehandeltes Holz: die Schritte des Hochtemperaturprozesses 

Die Wärmebehandlung wirkt auf ganz natürliche Weise auf die Molekularstruktur des Holzes (bestehend aus Zellulose, Hemizellulose und Lignin) ein, um seine chemisch-physikalischen Eigenschaften dauerhaft zu verändern und seine biologische Haltbarkeit zu erhöhen. Zu diesem Zweck werden Temperaturen von 90° bis 250° verwendet, die in drei Stufen innerhalb spezieller Trocknungszellen unterteilt sind:

1. Trocknung. Dies ist die Grundvoraussetzung für das eigentliche Hochtemperaturverfahren, denn Trocknung ist, kurz gesagt, der Prozess, durch den das in einem Feststoff enthaltene Wasser und die Feuchtigkeit entfernt werden. Im Falle von Holz läuft es folgendermaßen ab: Die Temperatur des Trockners wird durch die Einwirkung von Dampf und Wärme schnell auf etwa 100° erhöht, dann verlangsamt sich die thermische Entwicklung und setzt sich allmählich bis etwa 130° fort. In dieser Zeit wird das Holz getrocknet und gibt fast die gesamte Feuchtigkeit ab, die es enthält;
2. Wärmebehandlung. Es ist die wichtigste Phase des Prozesses, in der der thermische Abbau der Hemizellulosen des Holzes (einer der Hauptverursacher für die dauerhafte Veränderung der Materialeigenschaften) stattfindet. Die Temperatur steigt weiter an und wenn sie 200° leicht überschreitet, wird sie einige Stunden lang konstant gehalten (die tatsächliche Dauer hängt von der Verwendung des Holzes ab): In dieser Zeit findet die endgültige strukturelle Veränderung des Holzes statt;
3. Kühlung und Feuchtigkeitssanierung. Der letzte Schritt besteht in der Absenkung der Temperatur. Bei 80/90° findet der Prozess statt, der dem Holz die Mindestfeuchtigkeit (zwischen 8 und 9 %) zurückgibt, die es für seine Verwendung benötigt.

Wie man Holz mit Holztrocknern behandelt

Die im vorangegangenen Abschnitt gemachten Angaben zur Trocknungsphase sind allgemeiner Natur. Wenn wir uns jedoch mit den Einzelheiten befassen, stellen wir fest, dass sowohl die Temperaturen als auch der tatsächliche Ablauf des Prozesses je nach der Art des zu trocknenden Holzes variieren können. Unabhängig von der Holzart, mit der ein Trockner zu tun hat, gibt es jedoch einen Eckpfeiler, der in keinem Zusammenhang außer Acht gelassen werden darf: Die Trocknung muss so erfolgen, dass keine abnormalen Spannungen im Holz entstehen, die zu gefährlichen Verformungen und Rissen führen können. Um dies zu vermeiden, müssen alle Aspekte des Prozesses perfekt beherrscht werden: die Temperatur im Inneren der Kammer (je höher sie ist, desto schneller verlässt die Feuchtigkeit die Oberfläche des Holzes), die Feuchtigkeitsschwankungen, denen das Holz ausgesetzt ist, und die Luftumwälzung, die durch Wärme auf das Material einwirkt und Wasser entzieht.

Nur eine kalibrierte Kontrolle der oben genannten Faktoren ermöglicht ein effizientes Ergebnis, und zu diesem Zweck gibt es verschiedene Arten der Trocknung:

1. Im Kammer. Die Holzstapel werden in isolierten Kammern gelagert, in denen die Trocknung durch die Regulierung von Temperatur, Feuchtigkeit und Luftstrom forciert werden kann. Incomac schlägt in dieser Hinsicht drei Alternativen vor (Icd, Tag und Idv);
2. Durch Kondensation. Sie ist für empfindliches Holz geeignet und wird bei niedrigen Temperaturen durchgeführt, wobei die Feuchtigkeit ständig überwacht wird. Es gibt zwei Incomac-Maschinen, die diese Art der Trocknung durchführen (Mac und Mac_Hybrid-Systeme);
3. Hohe Frequenz. Es handelt sich um die schnellste Behandlung, bei der das Holz durch ein elektrisches Hochfrequenzfeld überhitzt wird. Die Incomac-Lösungen, die bei diesen hohen Temperaturen funktionieren, sind die Systeme Vap, Iht und Pal;
4. Vakuum. In speziellen luftdichten Kammern wird der atmosphärische Druck abgesenkt, so dass der Trocknungsprozess auch bei Temperaturen unter 90° beschleunigt wird.

Die Bedeutung der Holzfeuchte und das Gleichgewicht, das durch die Trocknung entsteh.

Feuchtigkeit ist eines der wichtigsten Elemente, wenn es um die thermische Behandlung von Holz geht, vor allem, weil dieses Material, wie bereits erwähnt, hygroskopisch ist, d.h. es ist in der Lage, in jeder Phase seines Lebenszyklus Feuchtigkeit aufzunehmen, um ein Gleichgewicht mit seiner Umgebung zu erreichen, wobei es in Größe und Festigkeitseigenschaften variiert. Ziel der Trocknung ist es, für jede Holzart das ideale Umfeld zu schaffen, um die notwendige Wassermenge abzugeben, damit der thermische Modifizierungsprozess fortgesetzt werden kann, ohne dass es zu Schluckauf oder gar zum Abblättern der Struktur kommt.

Nach den sengenden Temperaturen der zweiten Prozessstufe kehrt die Feuchtigkeit in der abschließenden Abkühlungsphase zurück: Auch wärmebehandeltes Holz muss einen – wenn auch nicht so hohen – Feuchtigkeitsgehalt aufweisen, um im Alltag verwendet werden zu können. Gleichzeitig werden die neu erworbenen Eigenschaften wie Stabilität, Witterungsbeständigkeit und Langlebigkeit gewährleistet.