Heißdampftrocknung

Bei der Heißdampftrocknung besteht das Trocknungsprinzip darin, dass durch Wasserdampf das Holz trocknet. Wobei die Dampftemperatur oberhalb der Sättigungstemperatur (Rückkondensationspunkt) liegt. Bei Wasserdampf ist es bei einem Druck von 1,013 bar und einer Temperatur über dem atmosphärischen Siedepunkt, also über 100 °C sein. Diesen Dampf nennt man überhitzten Dampf, Heißdampf oder Frischdampf, er ist ungesättigt und kann daher Wasserdampf aufnehmen.

Heißdampftrocknung von Holz findet also unter Normaldruck bei Temperaturen über 100°C statt. Wobei eine Heißdampftrocknung auch unterhalb der 100°C möglich ist. Dazu muss an dem Abluftstutzen ein entsprechender Unterdruck erzeugt werden. Umgekehrt ist ein Überdruck an der Abluftklappe auch möglich, was Heißdampftrocknung von über 100°C ermöglicht. Dieses kann unter Umständen als regelnde Maßnahme nützlich sein bei der Trocknung von Holz.

Arbeitsweise von der Heißdampftrocknung

Der Heißdampf gibt seine Wärme an das Trockengut, was dazu führt das die Feuchtigkeit im Holz verdampft. Wobei der Siedepunkt des Holzes durch die Temperatur des Holzes nicht überschritten wird. Wobei das Volumen einer flüssigen Substanz ist kleiner als das Volumen der gleichen Substanz in gasförmigem Zustand. Wird also das flüssige, hygroskopisch gebundene Wasser im Holz überführt in Dampf, so drückt die Volumenvergrößerung die Feuchtigkeit im Holz heraus. Über die Abluftklappen der Heißdampftrocknung entweicht diese Feuchtigkeit. Bei der Heißdampftrocknung ist keine Kontrolle oder Steuerung der Luftfeuchte oder eine Erwärmung von Luft erforderlich. Die Trocknung bis zum Fasersättigungsbereich erfolgt in konstant hoher Geschwindigkeit. An der Holzoberfläche siedet das Wasser, was die Wärme an das Holz überträgt, worauf bis zum Fasersättigungsbereich die Außenschicht getrocknet wird. Die verdampfende freie Holzfeuchtigkeit wird durch freiem Wasser aus tiefer liegenden Holzschichten ersetzt.

Der Dampfstrom transportiert das gedrückte Wasser an der Holzoberfläche ab. Die Holzoberfläche wird demnach zuerst getrocknet und dann der gesamte Holzquerschnitt bis unter den Fasersättigungsbereich bei der Heißdampftrocknung. Je weniger freies Wasser vorhanden ist umso mehr nimmt die Temperatur der Holzoberfläche zu. Was zur Folge hat das der Temperaturunterschied zwischen Dampf und dem Holz sich verringert. Was zur Folge hat das die Trocknungsgeschwindigkeit abnimmt, da dadurch das Holz weniger Wärme übertragen kann. Nachfolgend trocknet das Trockengut auf eine Gleichgewichtsfeuchte in Abhängigkeit von der Temperatur des Dampfes. Somit gleicht sich die Temperatur der Holzoberfläche der des Dampfes an und die Trocknung reduziert sich. Der Vorteil liegt in der schnellen Trocknung.

Überlegungen zur Heißdampftrocknung

K. Egner ging von folgender Beobachtung aus: "Die im Holz enthaltene Feuchtigkeit wird so rasch zu den Oberflächenschichten geführt, dass diese Oberflächenschicht, besonders wenn verhältnismäßig niedrige Sättigungsgehalt der Luftdampfgemische vorliege, im Allgemeinen nicht die zugehörigen niedrigen Ausgleichsfeuchtigkeitsgehalte annehmen, sondern während den Hauptteile der Trocknung wesentlich feuchter bleiben. Vorrausetzung ist dazu, dass im Innern des Tockengutes überall rund 100°C Temperatur vorliegen. Vermutlich spielen dabei bisher weniger in Erscheinung getretene Grenzschichtvorgänge unter dem Einfluss der stärkeren Verdunstung bzw. Verdampfung an der Oberfläche eine Rolle." (Holz als Roh- und Werkstoff Bd. 9 (1951) S. 84)

Daraus folgt, dass im eigentlichen Trocknungsabschnitt oberhalb der 100°C wesentlich geringeren Sättigung der Luft-Dampfgemisch angewendet werden können als bei niedrigeren Temperaturen, ohne das sich Trocknungsschäden einstellen. (Kollmann, Technologie des Holzes und Holzwerkstoffes, 2Auflage, Volume I (1955) S. 353)

Bei der Trocknung von Holz ab 100°C entsteht Essig- und Ameisensäure, sie befindet sich im Dampf und kann an kalten Stellen der Heißdampftrockner niederschlagen. Wodurch alle im Trockner befindlichen Stellen korrodieren könne, die nicht aus Edelstahl oder Aluminium bestehen. Der Korrosion entgegen wirkt eine gute Wärmeisolation, wobei aber der Kondensationsvorgang in der Endphase des Trocknungsvorgangs, nicht vollständig vermeiden werden kann.