CZ308315B6 - Způsob plastifikace a následného lisování dřevěných dílců, lis pro lisování dřevěných dílců a zařízení pro lisování dřevěných dílců - Google Patents

Abstract

Způsob plastifikace a následného lisování dřevěných dílců v lisu, kdy se dřevěné dílce (18) nejprve kontinuálně provádějí prostorem mikrovlnné plastifikační komory (12) a dále se podrobí působení mikrovlnného záření o výkonu 1 až 5 kW. Následně se dřevěný dílec (18) lisem následně slisuje o 10 až 65 % z nominální výšky dřevěného dílce a o 10 až 80 % původní hustoty na hustotu dřevní substance maximálně 1530 kg/m. Po lisování se lisovací přípravek (16) s dřevěným dílcem vytáhne z lisu vytažením z drážky (9) pracovní desky (1) lisu. Lis pro lisován dřevěných dílců zahrnuje přítlačný prvek napojený na hydraulický píst (7),pracovní desku (1), alespoň dva pracovní prostory (4) pro uložení dřevěného dílce (18) umístěné v etážích (5, 6) nad sebou, napojené na hydraulický píst (7). Zařízení pro plastifikaci a následné lisování dřevěných dílců (18) zahrnuje dopravníkový pás (13) se vstupem (14) pro příjem dřevěných dílců (18) a s výstupem (15) vedoucího k lisu. Střední částí dopravníkového pásu (13) prostupuje mikrovlnnou plastifikační komorou (12) spojenou vlnovodem (11) s mikrovlnným generátorem (10).

Description

Způsob plastifikace a následného lisování dřevěných dílců, lis pro lisování dřevěných dílců a zařízení pro lisování dřevěných dílců

Oblast techniky

Vynález se týká oblasti technologie modifikace vlastností dřeva a konkrétně je zaměřen na technologické řešení procesu lisování plastifikováného masivního dřeva.

Dosavadní stav techniky

Plastifikace neboli změkčování struktury dřeva je v oblasti technologie dřeva využíváno především v nábytkářském průmyslu, zejména k ohýbání nábytkových dílců, například opěrek, podniček apod., nebo při loupání dýh. V současné době je pro plastifikaci dřeva stále využíváno především konvenčních metod za využití vodní páry v nábytkářském průmyslu, vaření a paření při výrobě dýh, dielektického ohřevu při tvarování, výjimečně čpavkování amoniakem. Vlastní proces plastifikace probíhá v pařících autoklávech nebo jamách (dýhy) a je časově a energeticky náročný. V závislosti na typu a vlastnostech (hustota dřeva, rozměry dílce, požadovaná vlhkost atd.) vstupního materiálu je nutná plastifikační doba v desítkách minut až hodin.

Lisování masivního dřeva není v současné době průmyslově využíváno. Proces známý pod obchodním názvem Lignamon byl vytvořen v 60. letech a využíval plastifikaci bukového dřeva plynným amoniakem a mechanického slisování. Proces výroby tzv. VTC (Viscoelastic Thermal Compression) dřeva vyvinutý v USA a popsaný v patentovém dokumentu US 7404422 B2 využívá kombinace vodní páry, vysoké teploty a slisování. Lisování je v oblasti technologie dřeva využíváno především při výrobě velkoplošných materiálů (aglomerované materiály) a to pomocí více etážových lisů, popř. válcování, a to v závislosti na typu technologie, způsobu výroby atd.

Výše uvedené metody plastifikace a lisování dřeva jsou považovány za konvenční metody a využití pro masivní dřevo je značně omezeno, a to především z pohledu časové a energetické náročnosti (doba plastifikace, energetické nároky na výrobu páry atd.).

Mikrovlnné (MW) záření je v oblasti technologie dřeva využíváno především pro sušení dřeva (pilařský sortiment), jak například popisuje patentový dokument US 7089685 B2, a sterilizaci dřeva (likvidace biologických škůdců dřeva), která je například popsána v dokumentu CN 205279623 U. Vlastní zařízení využívají frekvence 2.45 GHz (v rámci povolení na území ČR) a výkonu MW generátoru od 0,9-1 kW. Zařízení jsou používána jako stacionární a neumožňují kontinuální průchod materiálu.

Při plastifikaci, tedy změkčení struktury dřeva, založené na principu mikrovlnného ohřevu dochází k interakci elektromagnetického záření s polárními látkami, které obsahují asymetrické molekuly (např. voda, celulóza, hemicelulózy). V elektromagnetickém poli dochází k orientaci molekul dle polarity (kladná část molekuly k zápornému pólu a záporná část ke kladnému pólu). U mikrovlnného záření s frekvencí 2,45 GHz se polarita mění 2.45/ I O⁹ za sekundu, což má za následek vibraci až rotaci molekul a jejich vzájemné tření mezi sebou. Tímto se mikrovlnná energie přeměňuje na plastifikační teplo v objemu plastifikovaného vzorku. Plastifikace tak probíhá díky změně polarity polárních molekul a jejich vzájemného tření.

Mez hygroskopicity je takovou rovnovážnou vlhkostí dřeva, kterou dosáhne dřevo dlouhodobě vystavené prostředí vzduchu, jehož relativní vlhkost je blízká nasycení (relativní vlhkost = 99,5 %). Průměrná hodnota meze hygroskopicity dřeva se pohybuje okolo 30 %.

- 1 CZ 308315 B6

Vlhkost dřeva se vztahuje k hmotnosti dřeva a vody v něm obsažené. Vody může být ve dřevě až 200 % hmota., tedy i více než je hmotnost suchého dřeva samotného. Například vlhkost vody v čerstvě pokáceném dřevě se obvykle pohybuje v rozmezí 50 až 200 % hmota, suchého dřeva.

V českém patentu č. CZ 305493 Bóje popsán přípravek (forma) pro lisování zejména v radiálním nebo tangenciálním směru a fixaci slisovaného dřeva, zejména masivního přechodně plastifikovaného, který sestává ze dvou rovnoběžných desek opatřených vodícími nástavci s průchozími otvory, kterými jsou obě desky propojeny prostřednictvím zasouvatelné tyče, kde tento přípravek umožňuje dosáhnout potřebného vysušení slisovaného plastifikovaného dřeva, aniž by dřevo muselo zůstat po slisování v klasickém lisu, sušení probíhá na jiném místě a činnost lisu nemusí být blokována zdlouhavým sušením mezi deskami lisu. Mezi rovnoběžné desky se vkládají hranoly přechodně plastifikovaného masivního dřeva, přípravek se vloží do lisu, po slisování se zasunou pojistné tyče do průchozích otvorů vodicích nástavců a přípravek se vyjme z lisu. Patent se týká manuálního procesu, tzn. plastifikovaný vzorek je vložen na spodní část formy ručně, následně je přiložena horní část, lisovací přípravek je vložen do lisu, zalisován a zajištěn manuálně pojistnými tyčemi, jednotlivé konstrukční provedení neumožňuje automatizaci výroby. Nevýhodou zasouvatelných tyčí je jejich prohýbání a po té nemožnost jejich vytažení. Nevýhodou výsledného výrobku je, že při lisování dochází k jeho rozlisování do stran, čehož důsledkem je nepřesný tvar a nerovnoměrné rozložení hustoty, což má za následek nižší výsledné pevnosti výrobku.

Podstata vynálezu

Cílem vynálezu je zabezpečit kontinuální plynulý přechod plastifikovaného dřevěného dílce z mikrovlnné plastifikační komory do prostoru lisu a automatizovaně zajistit kontinuální průběh lisování u velkého množství zpracovávaných dřevěných dílců bez časových prodlev tak, aby nedocházelo mezi dobou plastifikace a lisování ke změnám v plastifikačních vlastnostech. Související problém, který bylo nutné vyřešit, byla potřeba uvolnění a odsunu již plastifikovaných dílců z lisu a jejich fixaci v lisovacím přípravku, kde by dosušování dřevěných dílců v lisovacích přípravcích probíhalo již mimo lis, a zároveň zajistit rychlé upevnění forem a přípravu lisovacích přípravků pro příjem následujícího plastifikovaného dřevěného dílce.

Uvedený cíl naplňuje způsob lisování dřevěných dílců, jehož podstata spočívá v tom, že nejprve dřevěné dílce kontinuálně prochází prostorem mikrovlnné plastifikační komory, kde na ně působí mikrovlnné záření o výkonu 1 až 5 kW, a dále jsou dopravovány do pracovní roviny lisu, přičemž v lisu jsou alespoň dva pracovní prostory střídavě vertikálně posunovány do pracovní roviny lisu pro přijetí dřevěného dílce, který je lisem následně slisován. Plastifikován je dřevěný dílec z čerstvého masivního dřeva jehličnatého či listnatého stromu bez výrazných růstových vad (odklon vláken, suky apod.) o vlhkosti 50 až 100 % hmota., vztaženo na hmotnost suchého dřeva, nebo dřeva po máčení ve vodě na hodnota vstupní vlhkosti alespoň nad mezí hygroskopicity, která se v závislosti na typu dřeva liší, pro různé typy dřeva se pohybuje v hodnotách 25 až 50 % vlhkosti dřeva. Při vlhkosti nad mezí hygroskopicity a díky zvýšení teploty dřeva mikrovlnným zářením dřevo vykazuje optimální plastifikační vlastnosti. Na vstup dopravníkového pásu jsou vkládány dřevěné dílce a kontinuálně dopravovány rychlostí zpravidla v intervalu 0,001 až 1,0 m.min¹ dopravníkovým pásem do lisu, přičemž prochází prostorem mikrovlnné plastifikační komory. Rychlost dopravníkového pásu a výkon mikrovlnného záření je volen s ohledem na vstupní parametry materiálu, jako je druh dřeva, jeho rozdílná hustota a počáteční vlhkost. Díky kontinuálnímu průchodu plastifikovaného dřevěného dílce z mikrovlnné plastifikační komory do prostoru lisu nedochází k časovým prodlevám a změnám ve vlastnostech plastifikovaného dřeva, zejména plasticity. Pomocí mikrovlnného záření o výkonu 1 až 5 kW dochází k plastifikaci, tedy ke změkčení struktury dřeva. Nízký výkon mikrovlnného záření 0 až 1 kW nemá dostatečný efekt na plasticitu dřeva. Při výkonu mikrovlnného záření vyšším než 5 kW dochází k porušení struktury dřeva, například roztrhání, a snížení pevnosti dřeva. Tyto hodnoty použitého výkonu mikrovlnného záření také v závislosti na rychlosti dopravníkového pásu a vlastnostech dřeva

-2 CZ 308315 B6 způsobí ohřev materiálu pouze na hodnoty v rozmezí 70 až 100 °C. S cílem zabezpečení kontinuity výroby slisovaných prvků je ekonomicky i časově výhodné využití jediného lisu, který je vybaven více, alespoň dvěma etážemi lisu, polohovatelného mezi alespoň dvěma pracovními pozicemi. Po lisování je etáž lisu posunuta k výstupu dopravníkového pásu do pracovní roviny lisu, a následně je do této etáže lisu z mikrovlnné plastifikační komory dopraven dopravníkovým pásem následující plastifikovaný dřevěný dílec v pořadí k slisování. Výsledkem jsou dřevěné dílce zejména z masivního dřeva, jejichž výroba se vyznačuje nízkými provozními náklady, velkým objemem produkce za krátký časový interval a menší energetickou náročností.

Linka pro lisování s krokem plastifikace je navržena jako jeden technologický uzel s možností plynulé výroby slisovaných dílců. Důsledkem popsaného způsobu je rovnoměrné zhuštění materiálu a zvýšení pevnosti v celém objemu dřevěného dílce. Rovnoměrného zhuštění materiálu je dosaženo díky rovnoměrnému ohřevu dílce v celém jeho objemu. Lisování je prováděno v jednom směru, nejlépe příčném. Pevnost dřeva je úměrná hustotě, proto zvýšením hustoty dřeva lisováním je zvýšena jeho pevnost v tlaku, ohybu i jeho tvrdost. Způsob lisování dle tohoto vynálezu je určen především pro zefektivnění časové a energetické náročnosti procesu a zvýšení užitných vlastností dřeva s malou využitelností, např. topol, buk atd.

Předmětem vynálezu k dosažení uvedeného cíle je i lis pro lisování dřevěných dílců zahrnující přítlačný prvek napojený na hydraulický píst, pracovní desku, pracovní prostor pro uložení dřevěného dílce shora vymezený přítlačným prvkem a zdola pracovní deskou, kde lis zahrnuje alespoň dva pracovní prostory umístěné v etážích nad sebou, napojené na hydraulický píst a vymezené každý vlastním přítlačným prvkem a vlastní pracovní deskou, a polohovací prostředek pro vertikální vyměňování poloh jednotlivých pracovních prostorů tak, aby se vždy pracovní deska jednoho z pracovních prostorů dostala do polohy pracovní roviny lisu a ostatní pracovní prostory mimo tuto polohu.

Ve výhodném provedení je přítlačným prvkem přítlačná deska, která je v případě sousedství s vyšší etáží buď zároveň pracovní deskou této vyšší etáže nebo je na tuto pracovní desku napojená.

Ve výhodném provedení jsou polohovacím prostředkem hydraulické zvedací nůžky umístěné pod pracovní deskou nejníže umístěné etáže.

Dále lis zahrnuje rozebíratelné a odnímatelné lisovací přípravky, kde každý lisovací přípravek obsahuje formu pro vložení dřevěného dílce, která má v příčném řezu tvar U profilu a je upevnitelná na pracovní desku s drážkou, kde šířka drážky odpovídá vnější šířce spodní části formy pro její nasunutí či vysunutí, dále lisovací přípravek obsahuje odnímatelný beran, který má tvar spodní části shora částečně zapadající do vnitřního obrysu formy, a odnímatelný fixační prostředek pro fixaci beranu se slisovaným dřevěným dílcem ve formě. Tvar U profilu formy umožňuje upevnění formy v pracovní desce lisu a zároveň zabraňuje rozšiřování dřevěných dílců do stran kolmo k lisovacímu směru, a zabraňuje tak nerovnoměrnému slisování dřeva.

Spodní část beranu tvoří vyměnitelná dilatační vložka, kdy volbou tloušťky dilatační vložky lze nastavit lisovací tloušťku. V alternativním provedení lze lisovací tloušťku volit výběrem z různě vysokých jednodílných beranů, jednodušší variantou je však použití dvoudílného beranu s volbou lisovací tloušťky různě vysokou vyměnitelnou dilatační vložkou, přičemž dilatační vložka může být k beranu upevněna například pomocí šroubových spojů. Na spodní část beranu navazují boční výstupy beranu, které umožňují přesné nastavení dilatační tloušťky tím, že zabraňují většímu zanoření spodní části beranu do formy, než je požadovaná lisovací tloušťka.

Ve výhodném provedení jsou fixačním prostředkem dvě fixační svěrky U profilu, nasunutelné na formu s beranem z protilehlých bočních stran, s výhodou jsou tyto svorky zaraženy o spodní hranu formy a horní plochu výstupů beranu.

-3 CZ 308315 B6

Konstrukce lisovacího přípravku je dimenzována s ohledem na tlak lisu a odpor dřeva při lisování. Konstrukce beranu, resp. dilatační vložky je upravena dle požadavku na míru slisování, tj. požadovanou lisovací tloušťku, popř. může mít tvarovaný povrch pro lisování drážek, polodrážek, profilů apod. Velikost a tvar lisovacího přípravku a jeho částí je možné měnit dle požadavků na výsledný výrobek.

Ve výhodném provedení je přední a zadní strana formy otevřená či samostatně odnímatelná, což umožňuje dosušení v zafixovaném lisovacím přípravku.

Lis je s výhodou automatizovaný a dále obsahuje prvky zajišťující automatizaci, například automatické vkládací zařízení umístěné nad vstupem dopravníkového pásu, automatické prvky zajišťující polohování etáží, překládání dřevěných dílců, lisování, fixaci lisovacího přípravku, vše je napojeno na a řízeno přes řídicí jednotku. Vynález umožňuje plnou automatizaci procesu, tzn. zasunutí dřevěného dílce do formy, vlastní zalisování i fixace pomocí bočních svěrek. Vytahování lisovacího přípravku a vložení nového je variantně zajištěno manuálně nebo automatizovaně.

Ve výhodném provedení působí v mikrovlnné plastifikační komoře na dřevěný dílec mikrovlnné záření o výkonu 2 až 3 kW, při kterém je dosaženo nejlepších plastifikačních vlastností dřeva.

Ve výhodném provedení jsou forma, fixační svěrky a beran upevněny jako jednotlivé části lisovacího přípravku v pracovním prostoru lisu před posunutím pracovní desky tohoto pracovního prostoru do pracovní roviny lisu pro přijetí dřevěného dílce, přičemž pracovní prostory jsou střídavě vertikálně posunovány pomocí hydraulických zvedacích nůžek a dále při lisování je beran s dilatační vložkou vtlačen do formy tak, že dilatační vložka dosedne a tlačí na dřevěný dílec a po lisování je lisovací přípravek se slisovaným dřevěným dílcem a s beranem zajištěn hydraulickým přitlačením a nasunutím bočních fixačních svěrek proti otevření lisovacího přípravku, a takto zafixovaný uvolněn a vytažen z pracovního prostoru lisu a dopraven do místa dosušení, kde je dřevěný dílec v lisovacím přípravku sušen, kde je dřevěný dílec dosušen např. na provozní vlhkost.

Forma je upevněna v pracovním prostoru nasunutím formy do drážky v pracovní desce lisu a po lisování je lisovací přípravek vytažen z lisu vytažením z drážky pracovní desky lisu.

Lisovací tloušťka je nastavena dle požadovaného stupně slisování o 10 až 65 % z nominální výšky dřevěného dílce pomocí zvolené tloušťky dilatační vložky, která je jako spodní část beranu přišroubována k horní části beranu tak, aby při lisování dosedla na dřevěný dílec a byla vtlačena do formy s lisovaným dřevěným dílcem a beran takto zafixován k formě pomocí fixačního prvku. Stupeň slisování o 10 až 65 % z nominální výšky dřevěného dílce je zvolen s ohledem na požadavky kladené na konečný materiál, jako je hustota, tvrdost atd. Uvedené rozpětí slisování o procenta z nominální výšky odpovídá přibližně hustotě slisování 10 až 80 % původní hustoty dřevěného dílce. S ohledem na přirozenou variabilitu dřeva a jeho vlastnosti nemá lisování pod 10 % původní hustoty dřevěného dílce významný vliv na změnu vlastností dřeva. Uisováním dřeva s nízkou počáteční hustotou, např. 400 kg/m³ lze dosáhnou stupně slisování i více než 100 % původní hustoty. Uisování dřeva s vyšší počáteční hustotou, např. 800 kg/m³ je limitováno maximální hustotou dřevní substance, která je 153 kg/m³. Vyšší hustoty dřeva nelze dosáhnout, což souvisí s hlavními složkami dřeva, kterými jsou celulóza, hemicelulóza a lignin.

Ve výhodném provedení je lis cyklicky doplňován formami a různé úkony probíhají střídavě v různých etážích tak, že v jedné etáži probíhá úprava do formy a lisování, v jiné etáži probíhá příprava pro příjem následujícího plastifikovaného dřevěného dílce. V jedné z etáží vždy také probíhá vytažení lisovacího přípravku se zalisovaným dřevěným dílcem.

Uisovací sílaje rovněž upravena dle parametrů procesu lisování, tj. hustoty materiálu (buk, topol aj.), požadovaného stupně slisování atd.

-4 CZ 308315 B6

Dalším předmětem vynálezu je zařízení pro lisování dřevěných dílců uvedeným způsobem, které zahrnuje dopravníkový pás se vstupem dopravníkového pásu pro příjem dřevěných dílců, se střední částí dopravníkového pásu, která prostupuje plastifikační komorou, a s výstupem dopravníkového pásu, dále zahrnuje výše popsaný lis pro lisování dřevěných dílců, jehož pracovní rovina je umístěná u výstupu dopravníkového pásu, a mikrovlnnou plastifikační komoru spojenou vlnovodem s mikrovlnným generátorem a prvky zajišťující automatizaci řízené řídicí jednotkou.

Parketové prvky vyrobené výše uvedeným způsobem se vyznačují rovnoměrnou hustotou dřeva a vysokou pevností.

Objasnění výkresů

Podstata vynálezu je dále objasněna na příkladech jeho uskutečnění, které jsou popsány s využitím připojených výkresů, kde na:

obr. 1 je schematicky znázorněn čelní pohled na výrobní linku pro lisování dřevěných dílců obr. 2 je schematicky znázorněn boční pohled na výrobní linku pro lisování dřevěných dílců obr. 3 je znázorněn boční pohled na plastifikační část linky s dopravníkovým pásem obr. 4 je znázorněn detail lisu obr. 5 znázorňuje polohování lisu, konkrétně a) spodní etáž v pracovní pozici, b) horní etáž v pracovní pozici obr. 6 je znázorněn detail složeného lisovacího přípravku a jeho umístění v drážce pracovní desky obr. 7 je znázorněn detail rozloženého lisovacího přípravku obr. 8 prezentuje rovnoměrné rozložení hustoty v lisovaném výrobku a v kontrolním nelisovaném vzorku

Příklady uskutečnění vynálezu

V prvním příkladném provedení byly vyrobeny parketové prvky o velikosti 60x20x300 mm³ z čerstvého topolového dřeva o vstupní vlhkosti 90 %, vztaženo na hmotnost suchého dřeva. Části rozloženého lisovacího přípravku 16. tedy forma 17. beran 19 s dilatační vložkou 20 vysokou 20 mm a dvě boční fixační svěrky 21 byly vždy v rámci střídání poloh lisu nachystány do volné etáže 6 právě umístěné mimo pracovní rovinu lisu na k tomu určená místa v pracovním prostoru této etáže 6 lisu a takto připraveny pro přijetí dřevěného dílce 18. Beran 19 byl spolu s dilatační vložkou 20 našroubovanou ve spodní části beranu 19 přichycen k přítlačné desce 3, fixační svěrky 21 byly připraveny vedle formy 17 k nasunutí na její boční strany a forma 17 lisovacího přípravku 16 byla upevněna v pracovní desce 1 této etáže 6 lisu nasunutím do drážky 9 v pracovní desce 1. Následně byla pracovní deska 1 této etáže 6 lisu mimo pracovní rovinu posunuta do pracovní roviny 2 lisu v úrovni výstupu 15 dopravníkového pásu, čímž se změnila na etáž 5 lisu v pracovní rovině. Výchozí dřevěný dílec 18 tvaru kvádru o rozměrech 60x40x300 mm³ byl vložen na kontinuální dopravníkový pás 13 a dopravován rychlostí 1 m.min¹ do prostoru mikrovlnné plastifikační komory 12, kde byl za kontinuálního průchodu mikrovlnnou plastifikační komorou 12 plastifikován mikrovlnným zářením o výkonu 5 kW,

-5 CZ 308315 B6 vyvolávajícím plastifikační teplo a přehřívání dřevěného dílce 18 v celém jeho objemu. Plastifikovaný dřevěný dílec 18 byl dále dopraven a automatizovaně uložen do formy 17 lisovacího přípravku 16 připravené v etáži 5 lisu v pracovní rovině a lisován mezi dnem formy 17 a přitlačovaným beranem 19 s dilatační vložkou 20 pomocí tlaku přítlačné desky 3 lisu na beran 19 směrem kolmo na pracovní desku 1 etáže 5 lisu v pracovní rovině, přičemž zvolením výšky dilatační vložky 20 byla nastavena lisovací tloušťka 20 mm. Po slisování na požadovaný stupeň zhuštění v jednom směru ze 40 mm na 20 mm, tj. o 50 % z nominálního rozměru dřevěného dílce byla forma 17 spolu s beranem 19 automatizovaně zajištěna pomocí dvou hydraulicky přitlačených bočních fixačních svěrek 21 nasunutých z bočních stran formy 17. přičemž beran 19 byl uvolněn z uchycení na přítlačné desce. Takto zafixovaný složený lisovací přípravek 16 se slisovaným dřevěným dílcem 18 byl vysunut z drážky 9 pracovní desky 1 lisu a vytažen z prostoru lisu, druhá etáž 6 lisu právě v poloze mimo pracovní rovinu s připravenými částmi lisovacího přípravku 16 pro přijetí dřevěného dílce 18 byla automaticky přesunuta do pracovní roviny lisu 2 pro lisování následujícího plastifikovaného dřevěného dílce 18 dopraveného dopravníkovým pásem 13 z mikrovlnné plastifikační komory 12. zatímco lisovací přípravek 16 se slisovaným dřevěným dílcem 18 byl dopraven manuálně z prostoru lisu do místa dosušení kde byl dosušen v zafixovaném lisovacím přípravku 16 na provozní vlhkost 12 % a po dosušení vyjmut z lisovacího přípravku. Z toho důvodu bylo pro lis vyrobeno dostatečné množství lisovacích přípravků 16. aby mohl kontinuální proces pokračovat nezávisle na fázi sušení. Na části rozložený lisovací přípravek 16 byl následně vrácen do lisu pro opětovné použití pro lisování dalších dřevěných dílců 18 a proces probíhal opakovaně pro další dřevěné dílce 18. Lis se pohyboval vertikálně mezi dvěma pracovními pozicemi pomocí zdvihu či poklesu prostřednictvím hydraulických nůžek 8 umístěných pod spodní etáží lisu, kdy v jedné etáži 5 lisu v pracovní rovině vždy probíhala úprava dřevěného dílce 18 do formy 17, lisování a vytažení lisovaného dřevěného dílce 18 s lisovacím přípravkem 16. zatímco ve druhé etáži 6 lisu mimo pracovní rovinu probíhalo vždy vložení a upevnění částí lisovacího přípravku 16 pro příjem následujícího plastifikovaného dřevěného dílce 18. Výsledkem procesu byl podlahový parketový dílec vyrobený s nízkými náklady z topolového dřeva o původní hustotě 485 kg.m^-3, slisovaný o 50 % z nominálního rozměru dřevěného dílce a na výslednou hustotu 920 kg.m^-3, která byla rovnoměrná v celém objemu dřevěného dílce 18, tedy s požadovanými kvalitativními vlastnostmi na hustotu, tvrdost a pevnost. Za 1 hodinu bylo slisováno 120 dřevěných dílců. Mez pevnosti v ohybu byla lisováním zvýšena z 65 MPa na 125 MPa. Tvrdost byla zvýšena z 1200 N na 1900 N. Hustota slisování se změnila ze 485 kg.m^-3 na 950 kg.m^-3.

Ve druhém příkladném provedení byly obdobně, avšak s rozdíly uvedenými níže, vyrobeny parketové prvky o velikosti 60x14x300 mm³ zmáčeného topolového dřeva, které bylo máčeno ve vodě po dobu 5 dnů, k dosažení odpovídající vstupní rovnoměrné vlhkosti dřeva 40 %, vztaženo na hmotnost suchého dřeva. Na rozdíl od předchozího příkladného provedení byla použita dilatační vložka 20 o výšce 26 mm. Výchozí dřevěný dílec 18 s požadovanou vstupní vlhkostí a tvaru kvádru o vstupních rozměrech 60x40 x300 mm³ byl dopravován kontinuálním dopravníkovým pásem 13 rychlostí 0,1 m.min¹ do prostoru mikrovlnné plastifikační komory 12, kde byl za kontinuálního průchodu mikrovlnnou plastifikační komorou 12 plastifikován mikrovlnným zářením o výkonu 1 kW. Slisování proběhlo na požadovaný stupeň zhuštění v jednom směru ze 40 mm na 14 mm, tj. o 65 % nominálního rozměru dřeva. Lisovací přípravky byly dopravovány z lisu pomocí dopravníkového pásu do místa dosušení. Dosušení bylo provedeno na provozní vlhkost 8 % a trvalo 3 dny v konvenční sušárně při 103 °C. Výsledkem procesu byl podlahový parketový dílec vyrobený s nízkými náklady z topolového dřeva o původní hustotě 350 kg.m^-3, slisovaný o 65 % původního rozměru ze 40 mm na 14 mm a na výslednou hustotu 1000 kg.m^-3, která byla rovnoměrná v celém objemu dřevěného dílce 18, s vysokou pevností a tvrdostí. Za 1 hodinu bylo slisováno 20 dřevěných dílců 18.

Lisovací síla je vždy upravena dle parametrů procesu lisování, tj. hustoty materiálu, požadovaného stupně slisování atd. Tlak potřebný pro lisování parketového dílce dle velikosti lisovacích forem se pohybuje například okolo 14 MPa. Čas zalisování jednoho dílce, včetně

-6 CZ 308315 B6 zafixování lisovacího přípravku pohybuje například sekundách do 20 vteřin. Rychlost dopravníkového pásu může být dle potřeby upravena až na 0,001 m.min¹.

V dalším příkladném provedení bylo použito mikrovlnného záření 3 kW a smrkové dřevo. Stlačení dřevěného dílce bylo provedeno pouze o 10 % z jeho nominálního rozměru. V jiném příkladném provedení bylo použito dřevo bukové, smrkové, borovicové, modřínové. Byly použity dřevěné dílce 18 bez výrazných růstových vad dřeva.

Následující tabulka 1 prezentuje výsledné a vstupní hustoty dřeva u topolového a bukového dřeva při použití stupně slisování 48 % nominální hodnoty výšky dřevěného dílce.

Tabulka 1: Počáteční a výsledná hustota pro dřevo Topolu (Populus sp.) a Buk Lesní (Fagus sylvatica L.)

	Hustota [kg-m-3]
	Topol Poplar	Buk lesní
Hustota před zalisováním	433	648
Hustota po zalisování (48 %)	714	960

Prezentace výsledků hustotního profilu dřevěného dílce z bukového dřeva s původní hustotou 780kg.m^-3 o rozměrech 50^8x290 mm, který byl slisován na 50x4x290 mm lisováním v příčném směru na konečnou tloušťku dřevěného dílce 4 mm, je patrná z obr. 8, kde lisovaný dřevěný dílec měl v celém profilu 4 mm stejnou hustotu, což mělo za následek i vysokou pevnost dřevěného dílce 18. kdy pevnost v ohybu byla zvýšena ze 109 MPa na 158 Pa, tvrdost byla zvýšena ze 30 MPa na 62 MPa.

Pro výrobu dřevěných dílců 18 uvedeným způsobem lisování bylo použito zařízení dle vynálezu, jak je znázorněno na obr. 1 a 2, jehož součástí je dopravníkový pás 13 se vstupem 14 dopravníkového pásu pro příjem dřevěných dílců 18, se střední částí dopravníkového pásu 13, která prostupuje mikrovlnnou plastifikační komorou 12. a s výstupem 15 dopravníkového pásu situovaným ve výšce pracovní roviny 2 lisu. Dále toto zařízení zahrnuje speciální automatizovaný lis dle vynálezu pro lisování dřevěných dílců 18 umístěný bezprostředně za výstupem 15 dopravníkového pásu a mikrovlnnou plastifikační komoru 12 spojenou vlnovodem 11 s mikrovlnným generátorem 10. jak je znázorněna na obr. 3. Součástí zařízení jsou také prvky zajišťující automatizaci, tedy automatické vkládací zařízení umístěné nad dopravníkovým pásem mikrovlnné linky, řídicí jednotka ovládající lis, například posuv etáží a fixaci lisovacího přípravku.

Lis pro lisování dřevěných dílců 18, znázorněný na obr. 4, zahrnuje dvě přítlačné desky 3 umístěné ve dvou etážích 5, 6 nad sebou a napojené na hydraulický píst 7, které jsou polohovatelné ve vertikálním směru do a mimo pracovní rovinu 2 lisu prostřednictvím hydraulických zvedacích nůžek 8 umístěných pod spodní etáží lisu, jak je znázorněno na obr. 5. Každá etáž obsahuje pracovní prostor 4 shora vymezený přítlačnou deskou 3 a zdola pracovní deskou 1 pro uložení dřevěného dílce 18. Pracovní deska 1 horní etáže je zároveň přítlačnou deskou 3 spodní etáže. V pracovní rovině 2 lisu je vždy jedna z obou pracovních desek 1 držena hydraulikou v této poloze. Součástí lisu jsou i odnímatelně a rozebíratelné lisovací přípravky 16, znázorněné na obr. 6 a 7, tvořené formou 17. dvěma bočními svěrkami 21. beranem 19 s dilatační vložkou 20. Beran 19 má ve své horní části úchyt, kterým je přichycen k přítlačné desce 3. Dilatační vložka 20 o zvolené tloušťce je vyměnitelná a připevnitelná šroubovým spojem k horní části beranu 19 a před lisováním je beran 19 uchycen k přítlačné desce 3 dané etáže. Forma 17 má přibližně tvar koryta nebo i písmene U s ostrými hranami, přičemž spodní část formy 17 je úžeji vyprofilována tak, aby ji bylo možné nasunout do drážky 9 vytvořené v pracovní desce 1, která má rovněž tvar písmene U s ostrými hranami, jak je znázorněno na obr. 6. Přední a zadní část formy 17 je otevřená pro usnadnění sušení, případně mohou být ve stěnách formy 17

-7 CZ 308315 B6 vytvořeny otvory pro odvádění vlhkosti. Fixační svěrky 21 jsou profilu písmene U s ostrými hranami, otočeného o 90°, a nasouvají se na formu 21 se slisovaným dřevěným dílcem 18 přiklopenou beranem 19 za pomoci tlaku. Dle požadavku může být dno formy 17 či spodní část dilatační vložky 20 s tvarovaným povrchem či profilem. Výhodné je, když lis obsahuje tolik lisovacích přípravků 16. aby nemusel být přerušen provoz v závislosti na době sušení a rychlosti lisování. Části lisovacího přípravku 16 byly vyrobeny z nerez oceli.

V dalším příkladném provedení byl použit tříetážový lis s hydraulickými zvedacími nůžkami 8 a etážemi umístěnými nad sebou.

Průmyslová využitelnost

Lisování dřeva způsobem dle vynálezu na zařízení s lisem dle vynálezu je vhodné pro výrobu podlahových dílců, například podlahových parket, obkladových dílců, a všude, kde je vyžadován tvrdý a odolný povrch dřeva především pro interiérové použití, ale i exteriérové použití, v případě vysoké vzdušné vlhkosti s dalším tepelným ošetřením. Využití tohoto řešení je především určeno pro průmyslové využití za použití levného a dostupného materiálu, např. rychle rostoucího topolového dřeva, s požadavkem na maximalizaci užitné hodnoty konečného výrobku za snížené časové a energetické náročnosti výroby a s ohledem na ekonomické zhodnocení.

Claims (7)

1. PATENTOVÉ NÁROKY

   1. Způsob plastifikace a následného lisování dřevěných dílců v lisu vyznačující se tím, že dřevěné dílce (18) se nejprve kontinuálně provádějí prostorem mikrovlnné plastifikační komory (12), kde se podrobí působení mikrovlnného záření o výkonu 1 až 5 kW, a dále se dopravují do pracovního prostoru (4) v pracovní rovině (2) lisu, kde se dřevěný dílec (18) vloží do formy (17) lisovacího přípravku (16), která se upevní v pracovním prostoru nasunutím formy (17) do drážky (9) v pracovní desce (1) lisu, dřevěný dílec se lisem následně slisuje o 10 až 65 % z nominální výšky dřevěného dílce a o 10 až 80 % původní hustoty na hustotu dřevní substance maximálně 1530 kg/m³, a po lisování se lisovací přípravek (16) s dřevěným dílcem vytáhne z lisu vytažením z drážky (9) pracovní desky (1) lisu.
2. 2. Lis pro lisování dřevěných dílců způsobem podle nároku 1, zahrnující přítlačný prvek napojený na hydraulický píst, (7), pracovní desku (1), alespoň dva pracovní prostory (4), pro uložení dřevěného dílce (18), umístěné v etážích (5, 6) nad sebou, napojené na hydraulický píst (7) a vymezené každý vlastním přítlačným prvkem a vlastní pracovní deskou (1), a polohovací prostředek pro vertikální vyměňování poloh jednotlivých pracovních prostorů (4), vyznačující se tím, že zahrnuje rozebíratelné a odnímatelné lisovací přípravky (16), kde každý lisovací přípravek (16) obsahuje formu (17) pro vložení dřevěného dílce (18), která má v příčném řezu tvar U profilu a je upevnitelná na pracovní desku (1) s drážkou (9), kde šířka drážky (9) odpovídá vnější šířce spodní části formy (17) pro její nasunutí či vysunutí, dále lisovací přípravek (16) obsahuje odnímatelný beran (19), který má tvar spodní části shora částečně zapadající do vnitřního obrysu formy (17), a odnímatelný fixační prostředek pro fixaci beranu (19) se slisovaným dřevěným dílcem (18) ve formě (17), přičemž spodní část beranu (19) tvoří vyměnitelná dilatační vložka (20) volená dle požadované lisovací tloušťky a na spodní část beranu (19) navazují boční výstupy beranu (19).
3. 3. Lis podle nároku 2, vyznačující se tím, že přítlačným prvkem je přítlačná deska (3), která je v případě sousedství s vyšší etáží buď zároveň pracovní deskou (1) této vyšší etáže nebo je na tuto pracovní desku (1) napojená.

   -8 CZ 308315 B6
4. 4. Lis podle kteréhokoliv z nároků 2 nebo 3, vyznačující se tím, že jeho polohovacím prostředkem jsou hydraulické zvedací nůžky (8).
5. 5. Lis podle kteréhokoliv z nároků 2 až 4, vyznačující se tím, že fixačním prostředkem jsou 5 dvě fixační svěrky (21) U profilu, nasunutelné na formu (17) s beranem (19) z protilehlých bočních stran.
6. 6. Lis podle kteréhokoliv z nároků 2 až 5, vyznačující se tím, že přední a zadní strana formy (17) je otevřená či samostatně odnímatelná.
7. 7. Zařízení pro plastifikaci a následné lisování dřevěných dílců způsobem podle nároku 1, obsahující lis pro lisování dřevěných dílců podle nároků 2 až 6, vyznačující se tím, že zahrnuje dopravníkový pás (13) se vstupem (14) dopravníkového pásu pro příjem dřevěných dílců (18), se střední částí dopravníkového pásu (13), která prostupuje mikrovlnnou plastifikační komorou (12)

   15 spojenou vlnovodem (11) s mikrovlnným generátorem (10), a s výstupem (15) dopravníkového pásu, vedoucího k lisu pro lisování dřevěných dílců, jehož pracovní rovina (2) je umístěna u výstupu (15) dopravníkového pásu.