BRPI0611604A2 - método para o tratamento de madeira ou produtos de madeira - Google Patents
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Abstract
MéTODO PARA O TRATAMENTO DE MADEIRA OU PRODUTOS DE MADEIRA. Um método para o tratamento de madeira ou produtos de madeira, no qual madeira ou produtos de madeira úmidos (1) são secos primeiro por prensagem e depois por aquecimento, de modo que um grau desejado de secura seja atingido, a madeira ou produtos de madeira (1) arranjados entre elementos de tratamento (2) sendo pressionados entre os elementos de tratamento (2) sendo pressionados entre os elementos de tratamento (2) de modo que o líquido seja removido da madeira em tratamento, onde, no método, como resultado do efeito combinado da pressão, a substância líquida e/ou gasosa liberada para o espaço da câmara do material de madeira em tratamento e, possivelmente, também circulação de ar arranjada na câmara de tratamento, uma mudança de temperatura na câmara de tratamento de uma temperatura mais baixa (T1) para uma temperatura mais alta (T2) é obtida sem suprimento de calor adiciona à câmara.
Description
"MÉTODO PARA O TRATAMENTO DE MADEIRA OU PRODUTOS DEMADEIRA"
Fundamentos da invenção
A presente invenção refere-se a um método definido nopreâmbulo da reivindicação 1 para o tratamento de madeira ou produtos demadeira, em cujo método madeira ou produtos de madeira úmidos são secospor prensagem entre elementos de tratamento.
Métodos para o tratamento de madeira ou produtos demadeira, especialmente troncos, são conhecidos, nos quais a madeira é secapor prensagem e aquecimento simultâneo da madeira. Tipicamente, secagempor prensagem é efetuada usando uma prensa arranjada em uma câmara desecagem. Um método deste tipo está revelado no relatório WO 94/26.485.
Outros arranjos de secagem por prensagem são também conhecidos, porexemplo, pelo relatório FI 97.961B. Todos estes têm, tipicamente, acaracterística comum da prensagem de tronco e sua secagem por calor seremefetuadas na mesma câmara. Isto requer uma resistência a calor consideráveldo aproximadamente, de prensar usado, especialmente devido às temperaturaspoderem subir durante o estágio de secagem até um nível muito alto, ou seja,consideravelmente acima do ponto de ebulição da água. Por outro lado, aquantidade de energia exigida no estágio de secagem é grande uma vez que ameta é secar grandes quantidades de troncos de uma vez. Isto,conseqüentemente, exige aparelho de prensagem de grande potência uma vezque a meta é secar grandes quantidades de troncos de uma vez. Há tambémprocessos de secagem por prensagem da técnica anterior, por exemplo, comorevelado no relatório WO 2005/049.291, que tornaram possível evitaralgumas das citadas desvantagens. Todos os métodos de secagem aquireferidos envolvem o uso de quantidades consideráveis de energia terma pararealçar o processo de secagem.
O objetivo da presente invenção é criar um tipo de soluçãocompletamente novo para secar por prensagem madeira e produtos demadeira, projetada para evitar as desvantagens da técnica anterior. Outroobjetivo da invenção é obter a energia termal necessária na secagem. Outroobjetivo ainda da invenção é obter uma solução eficaz e flexível para asecagem de troncos, especialmente troncos de eucalipto.
Descrição resumida da invenção
A invenção está baseada em um conceito de acordo com oqual, como resultado do efeito simultâneo de uma substância líquida e/ougasosa liberada devido à pressão do material de madeira sendo tratado, amencionada substância contendo, de preferência, compostos químicos, epossível circulação eficaz de ar, a temperatura na câmara de tratamento podeser elevada sem qualquer suprimento termal adiciona, e o calor assim geradoé utilizado no processo de secagem.
O método da invenção é principalmente caracterizado pelofato de, como resultado do efeito combinado da pressão, a substância líquidae/ou gasosa liberada para o espaço de câmara proveniente do material demadeira sendo tratado e possivelmente circulação de ar arranjada na câmarade tratamento, uma mudança de temperatura na câmara de tratamento de umatemperatura mais baixa para uma temperatura mais elevada é produzida semsuprimento de calor adicional para a câmara.
O método da invenção é adicionalmente caracterizado peloque está afirmado nas reivindicações 2-10.
A solução da invenção tem numerosas vantagenssignificativas. Pela aplicação do método da invenção, uma economia muitosignificativa em energia de aquecimento é obtida. Pela utilização da reação dasubstância liberada da madeira de eucalipto como resultado da pressão e aelevação de temperatura na câmara de tratamento, o tratamento pode serexecutado sem energia termal adicional. Foi estabelecido que o método dainvenção é funcional, em particular, no caso de madeira de eucalipto, mas elepode funcionar no caso de algumas outras espécies de madeira também. Emcomparação com a secagem tradicional de madeira de eucalipto produzindoum resultado da ordem de apenas cerca de 30%, que é devido, entre outrascoisas, ao craqueamento e torsão do tronco, o método da invenção é capazmesmo de 90% de produção sem qualquer custo adicional de energia termalsignificativo.
A remoção de uma proporção da água do material de madeirapor pressão é mais econômica do que a sua secagem simplesmente poraquecimento. Quando a temperatura sobe acima do ponto de ebulição da águadurante o estágio de secagem real, uma proporção considerável da umidade játerá sido removida pela pressão do material de madeira a ser tratado, de modoque uma quantidade consideravelmente menor de calor é necessária paraferver a quantidade de água remanescente no material de madeira. Diversascâmaras de secagem e resfriamento podem ser providas para uma prensa. Aquantidade de material de madeira a ser tratado em um momento pode, assim,ser menor para atingir a mesma capacidade do que quando apenas umacâmara de secagem é usada. As estruturas do aparelho de prensar usado noestágio de secagem podem ser correspondentemente projetadas paradimensões menores. Em adição, uma vez que a câmara de prensagem e acâmara de secagem podem ser separadas uma da outra, é possível mantercondições mutuamente diferentes nas mesmas, economizando, desse modo,,tempo e energia, em comparação com uma solução na qual a prensagem esecagem são efetuadas no mesmo espaço. A câmara de secagem pode ser feitapequena quando as exigências da prensa não tiverem de ser consideradas e,adicionalmente os ventiladores usados na câmara de secagem podem serposicionados otimamente. Pelo uso de pelo menos dois ventiladoresarranjados sobre lados opostos da câmara de secagem e controle da correntede ar de tal modo que a corrente de ar produzida por um ventilador sejapassada para o lado de sucção de outro ventilador, uma circulação de ar muitoeficaz na câmara de secagem é obtida. Isto melhora ainda mais a eficácia doestágio de secagem. A recuperação de calor de diferentes estágios do métodoreduz ainda mais a exigência energética. Pelo uso de elementos de tratamentotraváveis, uma solução é ainda obtida, na qual o material de madeira sendotratado pode ser mantido sob pressão mesmo durante o estágio de secagem.
Descrição resumida das figuras
A seguir, a invenção será descrita em detalhe com referência aum exemplo e ao desenho anexo, no qual:
A Fig. 1 representa uma seção transversal simplificada de ummodo de realização da câmara de tratamento da invenção,
A Fig. 2 apresenta uma vista em seção transversal de umaparte de um aparelho usado no método da invenção,
A Fig. 3 apresenta um modo de realização da câmara desecagem usada no método de acordo com a invenção.
Descrição detalhada da invenção No método da invenção, amadeira ou produtos de madeira, como o tronco 1 é, primeiro, levado a umaestação de empilhamento (não mostrada nas figuras). Na estação deempilhamento, o tronco 1 é empilhado (tipicamente, automaticamente emgeral) entre os elementos de tratamento 2. O tronco assim empilhado formaum lote.
O lote é suprido à câmara de tratamento. A Fig. 1 apresentauma vista simplificada de uma câmara de tratamento usada no método dainvenção. A combinação consistindo dos elementos de tratamento 2 colocadosum sobre o outro e o tronco 1 arranjado nos espaços entre eles fica na câmara,onde a combinação é prensada por elementos de prensa 3, 4 de modo que otronco seja comprimido entre os elementos de tratamento 2. A viga de esforço3 dos elementos de prensa 3, 4 é, tipicamente, movida por meio de pelomenos uma combinação de cilindro-pistão 4. No caso ilustrado na figura, umapressão é aplicada pelos elementos de prensa 3, 4 à superfície superior doelemento de tratamento mais elevado 2, fazendo com que o tronco emtratamento seja comprimido entre os elementos de tratamento. O elementomais inferior dos elementos de tratamento 2 pode ser arranjado, por exemplo,sobre uma base 7 substancialmente imóvel na direção de prensagem.
Na câmara de tratamento, a combinação de madeira ouprodutos de madeira 1 e elementos de tratamento 2 é comprimida até atingiros batentes 5 definindo a altura dos espaços de prensagem e, assim, acompressão desejada da madeira ou produtos de madeira é obtida e líquidolivre é espremido para fora da madeira em uma quantidade que pode ser decerca de 50% do conteúdo líquido. Tipicamente, cerca de 20-50% doconteúdo líquido é removido por compressão. A pressão de compressão usadadepende do tipo de madeira sendo tratado e da espessura do tronco, sendo,tipicamente, de 5-20kp/cm.
Durante o estágio de prensagem, a madeira pode ser tambémaquecida, em cujo caso, dependendo das propriedades da espécie da madeirasendo tratada, o material de madeira é amolecido e a água removida maisprontamente. Durante o estágio de prensagem, a meta é manter a temperaturade tratamento abaixo do ponto de ebulição da água. A temperatura pode seraumentada durante o estágio de prensagem, por exemplo, 40-60C. Quando amadeira estiver amolecida, a prensagem se torna mais fácil e uma menorpressão de compressão pode se usada, caso desejável. Pela manutenção datemperatura abaixo do ponto de ebulição da água, energia termal éeconomizada.
Deve ser notado que o material de madeira sendo tratado étambém aquecido em conseqüência da compressão. Dependendo da espéciede madeira ou da qualidade da madeira etc., há variações na elevação datemperatura do material de madeira causada pela compressão. Em algumasespécies de madeira, uma considerável elevação de temperatura ocorre comoresultado da prensagem e, por conseguinte, nenhum calor adicional pode sernecessário de todo ou apenas calor adicional muito pequeno pode sernecessário durante o estágio de prensagem.
Foi verificado de modo inesperado que a compressão de certasespécies de madeira, por exemplo, madeira de eucalipto, entre os elementosde tratamento e ar circulando simultaneamente na câmara de prensagemproduz um efeito de aumento considerável de temperatura na câmara detratamento sem fontes adicionais de calor. O método da invenção é baseadoneste fenômeno.
O método da invenção refere-se a tratamento de madeira ouprodutos de madeira, em cujo método madeira ou produtos de madeiraúmidos 1 são, primeiro, secados pela prensagem e, depois, por aquecimentoaté um grau desejado de secura ser obtido. No primeiro estágio, a madeira ouprodutos de madeira 1 arranjado entre os elementos de tratamento 2 sãoprensados entre os elementos de tratamento 2 de modo que o líquido sejaremovido da madeira em tratamento. NO método, como resultado do efeitocombinado da pressão, a substância líquida e/ou gasosa removida do materialde madeira sendo tratado e possivelmente também circulação de ar arranjadana câmara de tratamento, uma mudança de temperatura na câmara detratamento de uma temperatura mais baixa (Tl) até uma temperatura maior(T2) é obtida sem suprimento de calor adicional à câmara.
No método, pelo menos uma proporção da madeira a sertratada consiste de madeira de eucalipto ou madeira similar< quando asubstância, como líquido e/ou gás, liberada da madeira de eucalipto no espaçoda câmara como resultado da pressão e, tipicamente, contendo óleo deeucalipto se expande ao ser liberado da madeira comprimida e épossivelmente vaporizado e pode, adicionalmente reagir com outrassubstâncias presentes na câmara, como oxigênio, um aumento de temperaturaé produzido.
O processo de auto-aquecimento de acordo com a invenção foiusado com sucesso com os seguintes elementos:
1. Uma pressão é necessária para fazer com que a substânciaseja liberada da madeira.
2. Circulação de ar intensiva é necessária na câmara detratamento, tipicamente, acima de 5m/s, de preferência, acima de lOm/s.
3. Elementos de tratamento, ou seja, células, feitas de alumíniosão usados.
A substância é liberada da madeira e misturada com ar nascondições pressurizadas entre os elementos de tratamento. Quando a mistura éliberada de entre os elementos de tratamento para o espaço de câmara fora doselementos de tratamento, a pressão cai e a temperatura sobe.
Na secagem por pressão, a quantidade de energia normalmentenecessária para aquecer é, em um caso, de cercade 180-190kW/m . No processo da invenção, a energia termal necessária na secagem da madeira deeucalipto é de OkW/m. Desse modo, uma economia de custo muito elevada éobtida.
De acordo com o método,a temperatura na câmara detratamento sobe cerca de 1-5°C por hora sem qualquer calor adiciona.
Caso necessário, a câmara de tratamento é aquecida por meiosde aquecimento para uma primeira temperatura TI. Tipicamente, atemperatura de partida usada pode mesmo ser bem baixa, em cujo caso, emum modo de realização, a temperatura de partida Tl é da ordem de 15-25°C.
Em um modo de realização do método da invenção, a segundatemperatura T2 é 50-200°C, de preferência, 80-170°C, mais preferidamente90-150°C. A segunda temperatura pode mesmo ser consideravelmente maiselevada do que o valor dado acima.
Foi estabelecido que o processo inicie mesmo com umaquantidade bem pequena e madeira a ser tratada. Em um exemplo no qualmadeira de eucalipto foi tratada, a quantidade de madeira era de 0,2m3,enquanto a quantidade típica de madeira tratada em uma câmara detratamento é 7m. Mesmo com esta quantidade relativamente pequena demadeira, o início do processo e um aumento de temperatura suficiente foramobtidos.
Os elementos de tratamento usados para pressionar a madeiracompreendem superfícies planas feitas de metal, tipicamente, metal leve, porexemplo, alumínio. Os elementos de tratamento são providos de aberturase/ou ranhuras para permitir que a umidade liberada da madeira saia para oespaço da câmara.
De acordo com um modo de realização preferido, a velocidadede circulação de ar na câmara é, de preferência, acima de 5m/s, maispreferidamente acima de lOm/s, o ar sendo circulado por meio de pelo menosum ventilador.
O líquido liberado do material de madeira contém óleo, emparticular, óleo de eucalipto ou óleo similar.
No método, a pressão faz com que as substâncias líquidas e/ougasosas sejam liberadas da madeira. Estas são vaporizadas na câmara ereagem com substâncias presentes na câmara, como oxigênio, de modo que atemperatura da câmara sobe.
No estágio de prensagem, a compressão pode ser efetuada deuma maneira desejada, uniformemente com pressão constante ou também, porexemplo, pela variação da pressão de compressão, fazendo com que aumidade seja eqüalizada no material de madeira sendo tratado. O líquidoescoa para fora durante o estágio de prensagem através das aberturas (nãomostradas) formadas nos elementos de tratamento 2. As aberturas podem serde tamanhos ou formas diferentes, e sua quantidade pode variar de acordocom o modo de realização. Em um modo de realização, os elementos detratamento 2 podem ser adicionalmente providos de dutos, por exemplo, paraconduzir um meio de aquecimento através deles.A combinação de elementos de tratamento 2 e madeira ouprodutos de madeira pode ser travada de modo que a madeira ou produtos demadeira colocados nos espaços de prensagem permaneçam sob compressãoentre os elementos de tratamento 2. Na posição travada, os elementos detratamento 2 foram movidos, tipicamente, contra a espessura definindobatentes 5. A Fig. 1 mostra uma representação diagramática de umacombinação de elementos de tratamento e tronco aplicada em um método deacordo com a invenção, na posição travada. Os elementos de tratamentoforam travados por meio de dispositivos de travamento 6 no lugar, permitindocombinação de elementos de tratamento de tronco ser movida para umacâmara, por exemplo, uma câmara de secagem. Os dispositivos de travamento6 são tipicamente dispositivos de travamento mecânicos.
Na câmara de tratamento, a madeira a ser tratada é aquecidaacima do ponto de ebulição de água de modo que o vapor torne a câmara umespaço substancialmente inerte, de modo que a cor da madeira sendo tratadanão mude. A madeira é, de preferência, aquecida até uma temperatura acimade 120°C para assegurar que a madeira morra, ou seja, que haja uma mudançade estrutura e o material de madeira tratado não sofre deformações oucraqueamento. O ajuste de temperatura durante o processo de secagem éimplementado de acordo com um programa aplicável a cada material demadeira a ser tratado. A meta é secar o material de madeira a ser tratado nacâmara de secagem até um teor de umidade de, tipicamente, 8-10%.
Circulação eficaz do meio foi arranjada na câmara de secagem. Comoilustrado na Fig. 3, a câmara de tratamento é provida de ventiladores 10dispostos sobre lados opostos da câmara de secagem. O fluxo produzido pelosventiladores foi ajustado para ser direcionado para o lado de sucção doventilador colocado sobre o lado oposto da câmara de secagem. Desse modo,o fluxo produzido pelo ventilador 10 supre o ventilador oposto, o que realça acirculação de ar e o estágio de secagem como um todo. De acordo com afigura, o fluxo de ar é controlado por uma parede guia 11, que tem o efeito decriar uma circulação muito eficaz de fluxo de ar na câmara de secagem. Acâmara de secagem pode, adicionalmente compreender elementos de trocadorde calor (não mostrados) conhecidos de per si para suprir calor à câmara desecagem. Caso necessário, é possível borrifar água na câmara de secagempara produzir vapor de água. Neste caso, um espaço inerte é formado nacâmara de secagem, pelo menos na vizinhança do material de madeira sendotratado.
Uma vez que o resultado de secagem desejado tenha sidoatingido, o lote é movido da câmara de secagem para uma câmara deresfriamento. Na câmara de resfriamento, o material de madeira é resfriadolentamente de acordo com um programa dado.
O arranjo pode compreender uma pluralidade de câmaras detratamento, como câmaras de secagem e câmaras de resfriamento, para umaprensa. Neste caso, a madeira ou produtos de madeira 1 sendo tratados sãotransferidos de modo seletivo do primeiro estágio para uma de umapluralidade de câmaras de secagem.
Da câmara de resfriamento, o lote é transferido para umaestação de descarga (não mostrada). Nesta estação, o lote é descarregado e ostroncos são empilhados e embalados para despacho.
O método e aparelho da invenção podem ser usados para secartroncos e, caso desejável, podem ser usados para a produção de madeiracompensada.
E óbvio para alguém experiente na técnica que a invenção nãoestá limitada aos modos de realização descritos acima, mas que pode servariada dentro do escopo das reivindicações apresentadas abaixo.Características que possam ter sido apresentadas juntamente com outrascaracterísticas na descrição também podem ser usadas separadamente uma daoutra, caso necessário.
Claims (10)
1. Método para o tratamento de madeira ou produtos demadeira, em que madeira ou produtos de madeira úmidos (1) são secosprimeiro por prensagem e depois por aquecimento, de modo que um graudesejado de secura seja atingido, a madeira ou produtos de madeira (1)arranjados entre elementos de tratamento (2) sendo pressionados entre oselementos de tratamento (2) de modo que o líquido seja removido da madeiraem tratamento, caracterizado pelo fato de que, no método, como resultado doefeito combinado da pressão, a substância líquida e/ou gasosa liberada para oespaço da câmara do material de madeira em tratamento e, possivelmente,também circulação de ar arranjada na câmara de tratamento, uma mudança detemperatura na câmara de tratamento de uma temperatura mais baixa (Tl)para uma temperatura mais alta (T2) é obtida sem suprimento de caloradiciona à câmara.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelofato de pelo menos uma proporção da madeira a ser tratada consiste demadeira de eucalipto ou madeira similar.
3. Método de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizadopelo fato da temperatura subir 1-5°C por hora sem calor adiciona.
4. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1--3, caracterizado pelo fato de, caso necessário, a câmara ser aquecida pormeios de aquecimento para uma primeira temperatura (TI).
5. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1--4, caracterizado pelo fato de, no método, a segunda temperatura (T2) ser de-50-200°C, de preferência, 80-170°C, mais preferidamente 90-150°C.
6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1--5, caracterizado pelo fato da madeira a ser tratada ter sido trabalhada antes desecar, por exemplo, serrada.
7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1--6, caracterizado pelo fato da madeira ser prensada por meio de elementos detratamento (2) compreendendo superfícies de prensagem, e pelo fato doselementos de tratamento serem pelo menos parcialmente feitos de metal,tipicamente, metal leve, por exemplo, alumínio.
8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1--7, caracterizado pelo fato da velocidade de circulação de ar na câmara ser, depreferência, de 5m/s, mais preferidamente acima de lOm/s.
9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1--8, caracterizado pelo fato do líquido liberado do material de madeira conteróleo, especialmente óleo de eucalipto ou óleo similar.
10. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1--7, caracterizado pelo fato de, no método, como resultado da pressão,substâncias líquidas e/ou gasosas serem liberadas da madeira, estas seremvaporizadas na câmara e reagirem, por exemplo, com oxigênio de modo que atemperatura da câmara suba.
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