Holz als Roh- und Werkstoff

, Volume 18, Issue 6, pp 193–200 | Cite as

Zur Frage des Auftretens exothermer Reaktionen bei Holz

  • Franz Kollmann
Article

Zusammenfassung

Zusammenfassend ist zu sagen, daß das Auftreten exothermer Vorgänge bei der Erhitzung von Holz von seiner chemischen Zusammensetzung und weit mehr noch von besonderen Bedingungen der Erhitzung abhängt, wobei die geometrischen Verhältnisse in erster Linie zu neunen sind. Für Laubhölzer dürften, wegen ihres hohen Gehalts an Pentosanen die sich zuerst thermisch zersetzen, die Temperaturen, bei denen exotherme Vorgänge einsetzen, niedriger liegen als für Nadelhölzer. In normalen Fällen des täglichen Gebrauchs von Holz als Baustoff und Werkstoff liegen die Temperaturen für den Brennpunkt, von dem ab die Pyrolyse exotherm verläuft, etwa zwischen 220 und 280°C, also in dem Bereich, der sich in die Zahlen der neueren Literatur einfügt, allerdings mit der Bemerkung, daß die untere Temperatur tiefer liegt, als oft angenommen wurde. Unter ungünstigen Verhältnissen, vor allem wenn die Energiedichte in bezug auf die Masse und die Oberfläche des erhitzten Holzes groß und die Zeitdauer der Erhitzung langist, setzen, wie Vorversuche erwiesen, exotherme Vorgänge schon bei 150 bis 160°C ein, freilich sehr langsam, da offenbar der Überschuß der negativen Bildungswärmen nur auf die zunächst sehr zögernde spurenweise Bildung entsprechender flüchtiger Bestandteile zurückzuführen ist. Für den Beginn dieser Erscheinungen wurde deshalb die Bezeichnung “mikroexothermer Punkt” gewählt. Die Hauptversuche zeigten, daß sich die Temperaturen, die bei den exothermen Reaktionen deutlich meßbar werden, mit steigendem Inertgas-Anteil der umgebenden Atmosphäre erhöhen, womit sich auch die Heizdauern verlängern. In reiner Sauerstoff-Atmosphäre bewirkt die Intensivierung der Oxydationsvorgänge eine erhebliche Senkung des exothermen Punkts. Da die oxydierten Pyrolyse-Produkte mit negativen Bildungswärmen aber kennzeichnend sind für die langsame Pyrolyse, wird auch die Erhitzungsdauer bis zu diesem Punkt verhältnismäßig lang. In reiner Kohlensäureatmosphäre liegen die exothermen Punkte niedriger als in reiner Stickstoffatmosphäre; das erstgenannte Gas bietet also gegen vorzeitige Verbrennung eine bessere Schutzwirkung als das zweitgenannte.

Occurrence of exothermic reactions with wood

Summary

When wood is heated the occurrence of exothermic reactions depends on its chemical constituents and even more on special conditions of the heating, where of the geometrical proportions have to be mentioned first. Hardwoods have a relative higher percentage of pentosans, which primarily show a thermal decomposition during the heating. Due to this fact, temperatures that cause exothermic reactions are lower than those of coniferous wood. Normally, when wood is used as building material, temperatures of the ignition-point, from which on the pyrolysis starts to become exothermic, are between 430° F to 536° F, a range which fits in well with the figures of the latest literature, but with a special note that the lower temperature is below the point that generally is expected. As proved by preliminary tests, exothermic reactions may already occur under unfavorable conditions at 302° to 320° F, but very slowly. Especially if, with reference to mass and surface of the heated wood, the density of energy is high and if the heating time lasts long enough. Obviously the excess of negative heat of formation can be traced back on a hesitating formation of volatile constituents. For the beginning of these symptoms the term “Microexothermic Point” has been chosen. The main tests proved that temperatures which become measurable at exothermic reactions rise with an increasing percentage of inert gas in the surrounding atmosphere, through which also the duration of heating is extended. In a pure oxygen atmosphere the intensity of oxydation processes effects a considerable decrease of the exothermic point. But as the oxydized pyrolysis products with negative heat of formation are characteristic for a slow pyrolysis, the heating period up to this point grows comparatively long. In a pure carbon dioxyde atmosphere the exothermic points are lower than in a pure nitrogen atmosphere; consequently the former gas guarantees a better protective effect against an early combustion than the latter.

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Schrifttum

  1. 1.
    McLean, J. D.: Rate of Disintegration of Wood under Different Heating Conditions. Proc. Am. Wood Pres. Ass. Bd. 47 (1951) S. 155/168.Google Scholar
  2. 2.
    Stamm, A. J.: Thermal Degradation of Wood and Cellulose. Ind. Eng. Chem. Bd. 48 (1956) S. 413/417.CrossRefGoogle Scholar
  3. 3.
    Browne, F. L.: Series of the Combustion of Wood and its Control. US. For. Prod. Lab. Rev. No 2136. Madison/Wis. 1958.Google Scholar
  4. 4.
    —: National Fire Protection Ass., USA: zitiert nach L. Metz: Holzschutz gegen Feuer. 2. Aufl. Berlin 1942: VDI-Verlag.Google Scholar
  5. 5.
    van Kleeck, A.: A Premilinary Study of Ignition Temperatures of Finally Chipped Wood. Unpublished Report of US for. Prod. Laboratory, Project L-179, Madison/Wisc., 1936, zitiert bei F. L. Browne [3].Google Scholar
  6. 6.
    Graf, S. H.: Ignition Temperatures of Various Papers, Woods and Fabrics. Eng. Exp. Station, Oregon State Coll. Bull. No 26 (1949).Google Scholar
  7. 7.
    Brown, C. R.: Determination of the Ignition Temperature of Solid Materials. Fuel Bd.14 (1935) S. 14/18, 56/59, 80/85, 112/116, 149/152 und 173/179.Google Scholar
  8. 8.
    Fire Research Board: Prolonged heating of wood. Report, London 1948, S. 8/10.Google Scholar
  9. 9.
    Kaufmann, F.: Bautenschutz Bd.3 (1932) S. 89.Google Scholar
  10. 10.
    Schäfer, K.: Schiffsbau Bd.32 (1931), S. 3.Google Scholar
  11. 11.
    Fons, W.: Heating and Ignition of Small Wood Cylinders. Ind. Eng. Chem. Bd.42 (1950) S. 2130/2133.CrossRefGoogle Scholar
  12. 12.
    Martin, S.: The Mechanisms of Ignition of Cellulosic Materials by Intense Radiation. Res. and Developm. Technical Rep. USNR, D. L.-T. R.-102-N. S. 081-001, 1956.Google Scholar
  13. 13.
    Zehr, J.: Untersuchungen über die Verbrennungsintentisät von Holzstaub-Luftgemischen bei variierendem Sauerstoffgehalt der Luft. Staub Bd.18, (1958) S. 77/80.Google Scholar
  14. 14.
    Schwalbe, C. G., u. E. Becker: Z. angew. Chem. Bd.32 (1919) S. 229.Google Scholar

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© Springer-Verlag 1960

Authors and Affiliations

  • Franz Kollmann

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