FI118139B - Menetelmä massiivipuuta käsittävän puukappaleen käsittelemiseksi - Google Patents

Description

118139

Menetelmä massiivipuuta käsittävän puukappaleen käsittelemiseksi

Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista menetelmää massiivipuuta käsittävän puukappaleen käsittelemiseksi korotetussa lämpötilassa.

5 Tällaisen menetelmän mukaan puukappale, jonka kosteuspitoisuus on ainakin 25 %, tyypillisesti ainakin 30 %, laitetaan uuniin, jossa sitä lämmitetään, kunnes puukappaleen sisälämpötila on noussut ennalta valittuun lämpötilaan. Lämmittäminen suoritetaan vesihöyryn läsnä ollessa.

10 Lämpökäsittelyllä voidaan puun mittapysyvyyttä tunnetusti parantaa. Tunnetun tekniikan osalta viitattakoon esim. FI-patenttijulkaisuun 68122, jossa on kuvattu menetelmä puutavaran käsittelemiseksi 160 - 240 °C:n lämpötilassa ja 3 - 15 baarin paineessa, jolloin puun kyky imeä vettä itseensä ja siten paisua väheni huomattavasti.

15 *

Muita lämpökäsittelymenetelmiä on esitetty US-patenttijulkaisussa 1 366 225, DE- f hakemusjulkaisussa 2 263 758 sekä Stamm, A, J. ja Baechler, R.H. artikkelissa ’’Decay Resistance and Dimensional Stability of Five Modified Woods” Forest Products Journal,

January 1960.

20 ,·ι·ί Yksikään näistä ratkaisuista ei sovellu teolliseen käyttöön. Niinpä Fl-patenttijulkai- • * * .···. sussa 68122 sekä DE-hakemusjulkaisussa 2 263 758 kuvatut menetelmät edellyttävät • t · : autoklaavin käyttämistä. FI-patentissa 68122 todetaan US-patenttijulkaisuun 1 366 225 .***. viitaten, ettei kyseinen vanha ratkaisu taijoa mahdollisuuksia puun stabilointiin. Stammin • · · : 25 julkaisussa ei liioin ole mitään viittausta teollisesti toimivaan menetelmään; heidän * · · * :***; käyttämässä koejärjestelyssä pieniä puukappaleita kuumennetaan kahden kuuman * * * pronssilevyn välissä, mikä johtaa puun syttymisvaaraan.

»•tl' • * * • · * * * * »

Ensimmäinen teollisesti käyttökelpoinen menetelmä onkin esitetty aikaisemmassa FI- 30 patenttijulkaisussamme 104285, jossa on kuvattu kaksivaiheinen menetelmä puun biohajoamiskestävyyden ja mittapysyvyyden parantamiseksi. Menetelmässä puu ensin . kuivatetaan alle 15 %:n kosteuteen ja sitten sitä lämpökäsitellään 180-250 asteessa, ; jolloin lämpökäsittely tapahtuu normaali-ilmanpaineessa kosteassa uunissa, johon · · '> • · syötetään höyryä ja jolloin lämpökäsittelyä jatketaan, kunnes saavutetaan ainakin 5 %:n 2 118139 painohäviö. Höyryn merkitys tunnetussa menetelmässä on mm. siinä, että sen ansiosta lämpökäsittely voidaan suorittaa normaalipaineessa ja samalla voidaan lämpötila nostaa jopa yli 200 asteen, ilman sitä vaaraa, että puu syttyisi palamaan.

5 Kosteasta puusta höyrystyy lämpökäsittelyn yhteydessä vesihöyryä. Aikaisemman keksintömme yhteydessä todettiin, ettei puussa oleva kosteus riitä puun suojaamiseen, vaan kosteaan uuniin on syötettävä vesihöyryä jatkuvasti.

Kehittämällämme prosessilla on saatu aikaan hyvälaatuista lämpökäsiteltyä puutavaraa ja 10 menetelmä on otettu käyttöön useassa teollisuuslaitoksessa. Keksinnön avulla voidaan samanaikaisesti parantaa sekä lahonkestävyyttä että dimensiostabilisuutta ilman, että taivutuslujuutta heikennettäisiin. Kokeittemme perusteella 10 - 14 prosentin painohäviöllä voidaan parantaa puun dimensiostabiliutta jopa 85 prosentilla, jolloin lahottajasienten aiheuttama painohäviö on lähes nolla ja taivutuslujuus heikkenee vähemmän kuin 20 %.

15

Kun lämpötilaa nostetaan lämpökäsittelyuunissa, on edullista valvoa ja rajoittaa uunin sisälämpötilan ja puun välistä lämpötilaeroa; liian suuren lämpötilaeron seurauksena puutavara pääsee halkeilemaan. Sama koskee tilannetta, jossa lämpökäsittely aloitetaan liian kostealle puulle. FI-patenttijulkaisussamme 104286 on kuvattu menetelmä puun ,··,·, 20 sisähalkeamien muodostumisen vähentämiseksi yli 90 °C;n lämpötilassa tapahtuvan • · · • i .··♦. lämpökäsittelyn yhteydessä. Menetelmälle on ominaista, että puun sisäosa saatetaan alle 10 * · : %:n kosteuteen, minkä jälkeen ympäristön lämpötilaa korotetaan vähitellen siten, että puun * * .·**. sisältä ja vastaavasti sen ulkopinnalta mitattujen lämpötilojen välinen ero on korkeintaan • · · • :*; 30 °C, tyypillisesti 10 - 30 °C.

• · * * 25 * * ·

Rinnakkainen ratkaisu puu kuivattamiseksi on esitetty FI-patenttijulkaisussamme : 103834.

• · · · • · · • · • « • · * :\i Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on saada aikaan uusi vaihtoehtoinen menetelmä • · 30 puun käsittelemiseksi korotetussa lämpötilassa.

* * * * · • * · * * · : Keksintömme perustuu siihen ajatukseen, että massiivipuukappalettä, kuten sahatavaraa, • · · • · lämmitettäessä sisähalkeamien muodostumista voidaan tehokkaasti vähentää - tai se voidaan jopa kokonaan välttää - pitämällä lämpötilaero lämmitysuunin sisälämpötilan ja '·£ 3 118139 ; vastaavasti puun sisälämpötilan välillä mahdollisimman pienenä sen jälkeen, kun puukappale on saavuttanut kosteustasoltaan puun syiden kyllästymispisteen. Tällaista pientä lämpötilaeroa on pidettävä yllä lämpötilaa edelleen nostettaessa, kunnes saavutetaan kosteusaste, jossa puukappaleella on parhaat lujuusominaisuudet.

5

Keksinnön edullisen sovellutusmuodon mukaan toimitaan puun syiden kyllästymispisteen yläpuolella siten, että uunin sisälämpötilan ja sahatavaran sisälämpötilan välinen ero asetetaan arvoon, joka on korkeintaan 10 °C, ja lämmitystä jatketaan ylläpitämällä sanottua korkeintaan 10 °C:n lämpötilaeroa, kunnes puun lämpötila on noussut ainakin 108 °C:een, 10 sisähalkcamien muodostumisen estämiseksi. Käytännössä tämä tarkoittaa sitä, että normaali-ilmanpaineessa puutavaran (puukappaleen) lämpötila on noin 102 astetta alueen alarajalla janoin 108 astetta alueen ylärajalla.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti 15 tunnusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

Keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä keksinnön avulla saadaan aikaan menetelmä, jolla tuore puu voidaan nopeasti ja tehokkaasti kuivata puunsepänkuivaksi ilman, että massiivipuusta koostuvaan puukappaleeseen muodostuu sisähalkeamia.

. , 20 Menetelmässä ei kuivatusvaiheen alussa tarvitse noudattaa aikaisemmin ehdotettua puun « · · 4Σ sisä- ja vastaavasti ulkolämpötilojen välistä eroa, vaan puusta voidaan nopeasti poistaa • · . ·. *; vapaa vesi, j olioin samalla vältetään pitkitetystä kuivatuksesta potentiaalisesti seuraava • · · • · « puun värin muuttuminen.

• » * * * * · • * · • · · * * · « .*··. 25 Edellä esitetyn mukaisesti kuivatettu puu sopii hyvin lämpökäsittelyyn, jolla puun * · · dimensiostabiliutta ja lahonkestoa voidaan parantaa. Lämpökäsittelyssä lämpötila voidaan • nostaa nopeammin, kun puu on ensin kuivatettu varovasti keksinnön mukaisesti sille * · · · kosteustasolle, jolla puulla on maksimaalinen lujuus. Puutuotteen pinta pysyy ehjänä, * * * .·) · koska puun sisältä äkillisesti ei pääse purkautumaan vesihöyryä.

* * * .···. 30 * · * · · .* . Höyryn käytön ansiosta kuivatusvaiheessa lämpö saadaan tehokkaasti tuotua puuhun.

• · » • ·· ‘ l Höyryn käyttöön liittyy myös se etu, että höyry plastisoi puun pintaa (tekee sen siis · · pehmeäksi). Plastisoinnin ansiosta puu pysyy ehjänä sekä kuivatuksen että lämpökäsittelyn 4 118139 aikana ja keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan siksi käsitellä normaalimittaisia puukappaleita, ilman että ne vääntyilevät tai halkeavat.

• j+l

Korostettakoon vielä, että lämpökäsittely voidaan suorittaa normaalipaineessa ja samalla 5 lämpötila nostaa jopa yli 200 asteen, ilman että puu syttyisi palamaan. Höyry toimii näet suojakaasuna ja sillä voidaan minimoida uunissa läsnä olevan hapen määrä.

Normaali-ilmanpaineessa toimimisen ansiosta saadaan aikaan teollisesti käyttökelpoinen menetelmä, jolla voidaan käsitellä massiivipuuta, kuten sahatavaraa, hirsiä ja pylväitä, 10 koska lämmitysuunia ei tarvitse rakentaa paineenkestäväksi. Keksinnössä käytettävään uuniin sopivat normaalimittainen sahatavara, hirret ja pylväät, eivät pelkästään ohuet viilut ja 30 cm:n kappaleet, joita alussa mainituissa viitejulkaisuissa käsitellään autoklaavissa.

Laitteiston kustannukset ovat ainakin kertaluokkaa pienemmät kuin autoklaaviratkaisujen.

15 Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan yksityiskohtaisen selityksen avulla.

Keksinnön ensimmäisessä sovelluksessa massiivipuuta käsittävä puukappale käsitellään korotetussa lämpötilassa sen kuivattamiseksi puusepänkuivaksi (pikakuivatusmenetelmä).

. , 20 Tämä kosteustaso vastaa korkeintaan 10-15 %:n tai 10-13 %:n keskikosteutta. * • * * • · * » · • · · * · • · ,·, · Keksinnön toisessa sovelluksessa massiivipuuta käsittävä puukappale käsitellään yli 150 I M • * ,···, asteen, sopivimmin ainakin 180 asteen lämpötilassa dimensiostabiilin ja lahonkestävän • · ·«· : .·. tuotteen valmistamiseksi (lämpökäsittelymenetelmä).

··« « 25 • ♦ ♦

Molemmissa sovelluksissa lähdetään tällöin liikkeelle tyypillisesti tuoreesta puusta.

• j*. Menetelmän mukaan massiivipuukappale, jonka kosteuspitoisuus on ainakin 30 %, • · · · ♦***· laitetaan uuniin, jonka sisälämpötila on aseteltavissa vähintään noin 120 °C:een.

• φ · .·* · Tyypillisesti kuivatuskin suoritetaan uunissa, joka sopii käytettäväksi lämpökäsittelyssä, • ·· ♦ · ^ .**·. 30 jolloin lämpötila uunin sisällä on nostettavissa 180-250 asteeseen. Keksinnössä ei ole • ·

»M

.· , tarkoitus paahtaa puuta (eli muodostaa puun pintaan hiiltynyt pintakerros), mistä syystä • * · • · · I * lämpötilaa uunissa ei yleensä tarvitse nostaa tätä lämpötila-aluetta korkeammaksi.

• · · · • «· • « 5 118139

Keksinnön mukaisessa menetelmässä voidaan käyttää esim. FI-patenttijulkaisussa 104285 kuvattua laitetta. Yleensä laitteessa on vaipan ympäröimä uuni, johon puukappaleet on tuotavissa. Uuniin on yhdistetty höyryn syöttöputki, jolla uuniin voidaan syöttää vesihöyryä. Uunin sisällä kierrätetään puhaltimella ilmaa, jota kuumennetaan 5 sähkövastuksilla haluttuun, ennalta määrättyyn lämpötilaan. Laitteistolla voidaan puukappaleet kuumentaa haluttuun lämpötilaan kostealla, sopivimmin kylläisellä höyryllä.

Ilma pidetään kosteana, tavallisesti uunin ilma on kylläinen tai lähes kylläinen vesihöyryn suhteen. Tällöin uunista saadaan tehokkaasti alennetuksi hapen pitoisuutta.

10 Puukappale lämmitetään uunissa, kunnes puukappaleen sisälämpötila on noussut ennalta asetettua kosteustasoa vastaavaan lämpötilaan. Tähdättäessä puusepänkuivaan tuotteeseen lämpötila nostetaan tyypillisesti ainakin 105 °C:een, etenkin ainakin 108 °C:een, kuivatusvaiheen aikana.

15 Kuivatusvaihe suoritetaan höyryn läsnä ollessa. Kuivatuksessa on näet pyrittävä pitämään puun pinta kosteana mahdollisimman pitkään. Erään edullisen sovellutusmuodon mukaan käytetään heti alusta lähtien kylläistä vesihöyryä kuivatusuunissa. Uunitilassa olevan höyryn märkälämpötila voi olla lähellä 100 °C, sopivimmin keskimäärin noin 99,8 °C.

. . 20 Höyryä syötetään uuniin etenkin jatkuvasti. Olemme todenneet, että höyryn jatkuvalla • · · syötöllä säästetään höyryä verrattuna tilanteeseen, jossa ensin suoritetaan alkuhöyrytys ja • * .♦/; sitten kuivatuksen lopussa loppuhöyrytys. Perinteisen tekniikan mukaisesti höyryä ♦ ·* • · .···. puhalletaan uuniin suuria määriä, koska lämpötila halutaan ensin saada tehokkaasti • * * • · · : nostetuksi, ja kuivatuksen lopussa puutavaran kosteus halutaan taas saada tasatuksi.

* · ♦ «*· · .··, 25 Keksinnön mukaan jatkuvalla höyrytyksellä höyryn määrää voidaan pitää pienenä. Riittää ··· että uuniin tuodaan höyryä sitä mukaa, kun kuivatus edistyy.

* · Ί • · · * * · ·*· · :***; Karkeasti ottaen voidaan arvioida, että perinteisessä kuumakuivatuksessa kuluu jo ·«» . alkuhöyrytyksessä saman verran höyryä kuin esillä olevassa keksinnössä koko prosessin * · .···. 30 aikana. Jatkuvalla höyryn syötöllä saavutetaan lisäksi se etu, ettei kuivatuksen lopussa • · • · · ,· # tarvita erillistä loppuhöyrytystä.

• · · * ·· • ♦ • * • ♦ · * ♦ ♦

Puun sisälämpötila alkaa kohota 100 °C:sta, heti kun ns. vapaa vesi on poistunut.

6 118139

Sisähalkeamien estämiseksi puun pintaosan ja keskiosan lämpötilojen on oltava mahdollisimman lähellä toisiaan, kun puun syiden kyllästymispiste (”psk”) on saavutettu. Mitä paksumpi dimensio sitä pienempi on lämpötilaeron oltava (ks. alla). ”Psk”:lla tarkoitetaan kosteutta, jossa puussa oleva vesi on sitoutunut pelkästään solujen seinämiin ja 5 vapaa vesi on poistunut puun syyn soluontelosta. Käytännössä tämä merkitsee puulajin mukaan noin 25 - 30 %:n kosteustasoa.

Seuraavassa on yhteenvedon omaisesti kuvattu esillä olevan menetelmän, puun kuivatukseen tarkoitettu sovellutusmuoto, jonka käytännön kokeissa on todettu antavan 10 sisähalkeamatonta tuotteita aina 50 mm:n ja jopa 75 mm:n paksuuteen saakka.

Todettakoon, että paksuisilla dimensioilla on kuivausvoimaa pienennettävä kuivausajan kustannuksella:

Uunin aloituslämpötila asetetaan noin 80 - 95 °C:een, esim. noin 85 °C:een. Kun puun 15 lämpötila saavuttaa tämän arvon, uunin lämpötilaa nostetaan 10 asteella. Kun puun sisälämpötila saavuttaa 100 °C, asetetaan uunin lämpötilaksi 120 °C. Uunin lämpötilan annetaan olla tässä lämpötilassa, kunnes puun sisälämpötila kohoa 1-2 °C:lla. Tällöin puu on keksinnön mielessä saavuttanut puusyiden kyllästymispisteen ja uunin lämpötila alennetaan siten, että ero uunin ja puun lämpötilan välillä on korkeintaan 10 °C. Kun puun . 20 sisälämpötila on noussut 106 - 108 °C:een, etenkin noin 108 °C:een, katsotaan puun ( · · kuivuneen.

• · • · ♦ · · • · • · · • · * • · .···, Tämän jälkeen lämpötila voidaan ajaa alas, mikäli menetelmän ensimmäistä vaihetta * · • * · : käytetään puun kuivatukseen.

i · · • » · · 25 • · *··

Kuivatusaika vaihtelee dimensioiden mukaan 12 tunnista 36 tuntiin.

• * • · · • · ? • * · .

;**'· Toisen edullisen sovellutusmuodon mukaan uunin aloituslämpötila asetetaan heti noin 120 *·« ,·[ ; °C:een, jossa sitä pidetään, kunnes puun lämpötila alkaa nousta yli 100 °C:n. Tämän • 4 · • · .···, 30 jälkeen lämpötila uunissa lasketaan siten, että lämpötilaero uunin ja puun välillä on • · » · · / , korkeinaan noin 10 °C.

* · * • M ♦ · • · • · ♦ ··♦

Molemmissa sovelluksissa uunin lämpötila lasketaan - kun puu on saavuttanut puun syiden kyllästymispisteen - noin 120 °C:sta ensin noin 110 °C:een, minkä jälkeen sitä 7 118139 vähitellen nostetaan noin 115 °C:een, jossa se on, kun puu on saavuttanut halutun kuivuusasteen.

Edellä esitetyn perusteella keksinnön mukainen menetelmä tuoretta sahatavaraa käsittävän 5 massivipuukappaleen kuivattamiseksi uunissa ennalta määrättyyn keskikosteusasteeseen, joka tyypillisesti on noin 10 - 15 %, käsittää seuraavat vaiheet: - sahatavara saatetaan lämpökäsittelyyn höyryn läsnä ollessa, - höyryä syötetään uuniin sopivimmin jatkuvasti, - sahatavaraan sisältyvä vapaa vesi keitetään puusta yli 100 °C:n lämpötilassa, jolloin 10 uunissa käytetään kuivatuksen aikana kylläistä vesihöyryä, ja - sisähalkeamien estämiseksi puun pintaosan ja keskiosan lämpötilan välistä lämpötilaeroa pidetään 10 °C:n suuruisena, tai sitä pienempänä, kun puun syiden kyllästymispiste on saavutettu, ja sanottua lämpötilaeroa pidetään yllä, kunnes ollaan saavutettu ennalta määrätty keskikosteusaste.

15

Kyseinen ennalta määrätty keskikosteusaste voidaan valita noin 5 - 18 %:n väliltä.

Tavallisesti pyritään noin 10 - 15 tai 10 - 13 %:iin.

Esitetyllä kuivatusmenetelmällä voidaan etenkin valmistaa puusepänkuivaa puuta, joka 20 sopii tavanomaiseen käyttöön, kuten huonekalujen ja soitinten valmistukseen. Sitä voidaan * · « • · .···. myös käyttää lähtömateriaalina valmistettaessa lämpöpuuta. Jälkimmäisessä tapauksessa * 1 2 ·1. : puukappale saatetaan ainakin 180 °C:ssa, sopivimmin 180 - 250 °C:ssa, suoritettavaan • · ·3. lämpökäsittelyyn.

♦·1.

• · * · · *·1 * · « 25 Sisähalkeamien estämiseksi tällainen lämpökäsittelyproscssi voidaan käynnistää, kun puu on kuivunut noin 10 - 15 %:n kosteuspitoisuuteen. Lämpökäsittely suoritetaan säädellysti • 1 j.· : nostamalla uunin sisälämpötilaa vaiheittain. Puun pintaosan ja keskiosan välinen * · 1 ϊ,,,ί lämpötilaero on sopivimmin korkeintaan 20 °C lämmittämisen aikana. Puun pinta- ja • sisäosan välinen lämpötilaero valitaan esim. puun pienimmän dimension mukaan * · :1'1· 30 seuraavaan taulukon mukaisesti: • · « • · '' • 1 · * ♦· « · 2 • ·· 3 • · 8 118139

Puukappaleen pienin Lämpötilaero dimensio (mm) (°C) korkeintaan *25 2Ö ~5Ö Ϊ0 __ _ Lämpökäsittelyn aikana uuniin syötetään jatkuvasti höyryä, esim. kyllästettyä höyryä.

5 Periaatteessa toimitaan normaali-ilmanpaineessa (eli ’’paineettomissa” olosuhteissa), mutta käytännössä on edullista yllä pitää niin korkeata höyryn painetta, että kaasufaasissa oleva vesi kykenee estämään puukappaleen syttymisen. Tällöin uuniin muodostuu lievä ylipaine, joka estää hapen tai ilman kulkeutumisen uunin sisälle.

10 Kuten FI-patenttijulkaisussamme 104285 on selostettu, puukappaleen lämpökäsittelyä jatketaan noin 180-250 °C:n lämpötilassa, kunnes puun painohäviö on ainakin 5 %, sopivimmin ainakin 8 %. Hyvän lahonsuojan aikaansaamiseksi kuivatettua mänty- sahatavaraa pidetään sopivimmin noin 2-8 tuntia 200 - 250 °C:n lämpötilassa (ks. myös alla). Koivun ja lehtikuusen kohdalla noudatetaan samoja olosuhteita kun taas kuusen koh- ·*.*· 15 dalla päästään hyvään lahonsuojaan hieman alhaisemmassa lämpötilassa, esim. noin 175 - • · ;***: 210 °C:n lämpötilassa. Menetelmä sopii hyvin myös haavan käsittelyyn.

*· · *·'..··· ··· ♦ «· ♦ ♦ :oi! Havupuilla lämpökäsittely tapahtuu etenkin noin 190-230 °C:n välillä käsittelyajan • · * kyseisessä lämpötilassa ollessa 2 - 3 tuntia.

·«· 20

Sen jälkeen, kun on saavutettu haluttu käsittelytaso, uunin lämpötilaa alennetaan M: sopivimmin vaiheittain, jotta vältettäisiin liian suuresta lämpötilaerosta mahdollisesti • · · • ♦ *♦··’ aiheutuvat mekaaniset muutokset puussa.

* · • · · • ·* • · • m · ϊ.,.ϊ 25 Uunin lämpötila voidaan ajaa alas käyttämällä hyväksi vesisumutusta. Alasajossa * lämpötilaero voi olla 40-50 °C. Vasta kun sahatavara on jäähtynyt alle 70 °C:een, minin • · ovi avataan.

« * 9 118139

Hemisellulooosien ja ligniinin hajoamistuotteina syntyvät orgaaniset hapot edellyttävät laitteiston rakentamista haponkestävästä materiaalista. Päästöjen eliminoimiseksi haihtuvat aineet on suodatettava ja neutraloitava.

5 Yhteenvedon omaisesti voidaan todeta, että keksinnön edullisen sovelluksen mukaan menetelmä tuoretta sahatavaraa käsittävän massiivipuukappaleen käsittelemiseksi yli 180 °C:n lämpötilassa dimensiostabiilin ja hyvän lahonkestävyyden omaavan puutuotteen valmistamiseksi, käsittää seuraavat vaiheet: - puukappaleesta määritetään puun syiden kyllästymispiste sekä se keskikosteusaste, 10 jolla puukappaleella on parhaimmat lujuusominaisuudet, - sisähalkeamien muodostumisen estämiseksi puun pintaosan ja keskiosan lämpötilan välistä lämpötilaeroa pidetään 10 °C:n suuruisena, tai sitä pienempänä, kun puun syiden kyllästymispiste on saavutettu, - sanottua lämpötilaeroa pidetään yllä, kunnes ollaan saavutettu puukappaleen 15 parhaita lujuusominaisuuksia vastaava keskikosteusaste, ja - lämpökäsittely suoritetaan uunissa vesihöyryn läsnä ollessa ainakin oleellisesti normaali-ilmanpaineessa, jolloin vesihöyryä syötetään uuniin sopivimmin jatkuvasti.

.*.*· 20 Koetulostemme perusteella on todettu, että puun lämpötilan nosto 100 °C:een voi tapahtua * · nopeasti. Kun puun kosteus saavuttaa puun syiden kyllästymispisteen, alkaa puun ··* :*·.· sisälämpötila nousta. Tällöin on kuivausvoimaa piencnettävä sisähalkeamien estämiseksi.

• · :***; Puun kuivuttua riittävästi (noin 13 - 15 %:iin), voidaan lämpötila nostaa esimerkiksi ; :käyttämällä eri dimensioille sopivaa askelta.

• · · - : ; 25

Keksinnön mukainen prosessi soveltuu massiivipuulle, kuten sahatavaralle, hirsille ja • « ·,· · pylväille. Tämän lisäksi menetelmää voidaan käyttää viiluille, vanereille, lastuille, sahan- • · · purulle, kuiduille ym. selluloosapohjaisille tuotteille, kuten esim. pakkauslaatikot.

• · • · ♦ ♦ ♦· * « ;***; 30 Käyttökohteita mm. ulkoverhouslaudat, ikkunapuitteet ja ulkokalusteet ja saunanlauteet.

»·* • · • · · « ·· « · : Keksinnön mukaisen käsittelyn jälkeen puutuotteiden kosteuseläminen pienenee 50-70 * * · • * %:lla. Tuotteiden lahonkesto paranee parhaimmillaan painekyllästyksen tasolle tai jopa 118139 ίο paremmaksi ilman, että niiden lujuusominaisuudet olennaisesti heikkenisivät. Samalla puusta tulee hyvä maalausalusta.

Lämpökäsittelyllä voidaan myös sydänpuun kestävyysominaisuuksia parantaa, mikä ei 5 painekyllästyksessä onnistu. Voidaan lisätä vaikeasti kyllästettävien puulajien kestävyyttä.

Puun permeabiliteetin (läpäisevyyden) lisääntyminen mahdollistaa muiden väriaineiden imeyttämisen puuhun.

Puun ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa valitsemalla se lämpötila, jossa puuta pidetään 10 lämpökäsittelyssä (ns. pitoaika). Niinpä kuusen kohdalla saadaan 2-3 tunnin pitoajalla 180 asteessa turpoamista alennetuksi noin 40 %:lla, 205 asteessa noin 65 %:lla ja 230 asteessa jopa 80 %:lla. >

Puu voidaan menetelmän avulla saattaa ominaisuuksiltaan, esim. lahonkestoltaan, 15 vastaamaan muita puulajeja. Esimerkkinä mainittakoon, että männyn pintapuut vastaa 2 -3 tunnin lämpökäsittelyn jälkeen tilkkiä, mikäli lämpökäsittelyn lämpötila on ollut 230 astetta. Vastaavasti 220 asteessa suoritetun käsittelyn jälkeen saadaan tammea vastaava tuote ja männyn sydänpuuta tai Siperian lehtikuusta noin 208 asteen käsittelyn jälkeen.

Luontaista lahonkeston luokkaa III vastaa 2-3 tunnin pitoaika 190 asteessa +/- 3 astetta.

20 luokkaa II puolestaan 2 - 3 tunnin pitoaika 212 +/- 3 astetta.

i · · * · • · 1 * · • ♦ , «·· • · • · 1 • · 1 • · ... . ; *·1.· • · · · • · 1 * · « · • · · • · * · · * · · ··1 » ? • · · • · • 1 ··1 • « ···.

• · · • 1 ··· * 1 • · * » · · • Φ f «··· ♦ · * « • · 1 • 1 · ♦ · π 118139

Esimerkki 1

Uuniin, jonka rakenne on kuvattu tarkemmin Fl-patenttijulkaisussa 104285, laitettiin täyteen 50 x 150 mm:n puutavaraa.

5

Puun lämpötila nostettiin 100 °C:een käyttämällä 130 °C:eista höyryä. Tämän jälkeen uunin lämpötila asetettiin 110 °C:een. Kuivaus lopetettiin, kun puun lämpötila oli 108 °C.

Kappaleissa ei ollut sisähalkeamia.

10

Esimerkki 2 Tässä kokeessa lämpökäsiteltiin tuoretta sahatavaraa. Kuivausvaihe oli vastaava kuin esimerkissä 1. Kun puun lämpötila oli 108 °C, aloitettiin uunin lämpötilan nosto käyttäen 15 askeleena 5 °C:tta. Lämpökäsittelyssä lämpötila oli 220 °C ja aika 2 tuntia.

Kappaleissa ei ollut sisähalkeamia.

Esimerkki 3 ..... 20 • · · i 1 .···, Kuivausvaihe toteutettiin kaikissa koesarjoissa samalla tavalla syöttämällä uuniin lämmintä • i * 1 · ; höyryä, että puun lämpötila saadaan halutuksi. Kun puun sisälämpötila saavutti 100 °C, • 1 · .1·1. asetettiin uunin lämpötilaksi 120 °C. Uunin lämpötilan annettiin olla tässä lämpötilassa *·2 • kunnes puun sisälämpötila kohosi 1 - 2 °C. Tällöin uunin lämpötila alennettiin 110 °C:een.

·» · ;3. 25 Kun puun sisälämpötila oli noussut 108 °C:een, katsottiin puun kuivuneen. Tämän jälkeen • ·

lämpötilaa alettiin nostamaan aina 220 °C:een. I

• · • · 1 * · · ··· · Σ...: Toimimalla edellä kuvatulla tavalla pystyttiin 50 nim:n paksuinen sahatavara käsittelemään > ,1, : ilman sisähalkeamia.

.···.1 30 • 1 - I ♦ · • ·· 2 • · 3 ♦ · • ♦ · • 1 · • ·

Claims (16)

12 118139

1. Menetelmä massiivipuuta käsittävän puukappaleen käsittelemiseksi korotetussa lämpötilassa, jonka menetelmän mukaan 5. massiivipuukappale, jonka kosteuspitoisuus on ainakin 30 %, laitetaan uuniin, jonka sisälämpötila on aseteltavissa vähintään noin 120 °C:een, - puukappale lämmitetään sanotussa uunissa, kunnes puukappaleen sisälämpötila on noussut ainakin 108 °C:een, ja - lämmittäminen suoritetaan vesihöyryn läsnä ollessa, 10 tunnettu siitä,että - puukappaletta lämmitettäessä uunin sisälämpötilan ja sahatavaran sisälämpötilan välinen ero pidetään arvossa, joka on suurempi kuin 10 °C, kunnes puu kosteuspitoisuudeltaan on saavuttanut puunsyiden kyllästymispisteen, ja - tämän jälkeen uunin sisälämpötilan ja sahatavaran sisälämpötilan välinen ero 15 asetetaan arvoon, joka on korkeintaan 10 °C, sekä - lämmitystä jatketaan ylläpitämällä sanottua korkeintaan 10 °C:n lämpötilaeroa, kunnes puun lämpötila on noussut ainakin 108 °C:een, sisähalkeamien muodostumisen estämiseksi. :Y: 20 2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, t u n n e 11 u siitä, että ylläpidetään • · » i : sanottua, korkeintaan 10 °C:n lämpötilaeroa nostettaessa puun lämpötilaa, kunnes puun • ♦ ! kosteus on laskenut alle 15 %:n, edullisesti alle 13 %:n. • · ’ τ ··· • · • · »·· ♦ · ·.: · 3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ylläpidetään ··· 25 noin 2 - 8 °C:n lämpötilaeroa uunin sisälämpötilan ja vastaavasti puun sisälämpötilan välillä, kun nostetaan puun lämpötilaa puunsyiden kyllästymispistettä vastaavasta • · • · · : lämpötilasta sellaiseen lämpötilaan, joka puukappaleessa vastaa korkeintaan 15 %:n, * * » • · *··* edullisesti alle 10 %:n, keskikosteutta. ' • « • · · • · · * * • * ·

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, t u n n e 11 u siitä, että lähtömateriaalina toimiva massiivipuukappale tuodaan uuniin oleellisesti ympäristön * « lämpöisenä. • « 118139

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lähtöaineena toimivaa massiivipuukappaletta lämmitetään, kunnes puu on kosteustasoltaan saavuttanut puunsyiden kyllästymispisteen, jolloin läsnä olevan höyryn märkälämpötila on noin 98 - 99,9 °C. 5

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uunin sisälämpötila asetetaan puukappaleen lämmitystä aloitettaessa 80-120 °C:een.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uunin 10 sisälämpötila nostetaan 80 °C:sta 120 °C:een vaiheittain pitämällä uunin sisälämpötilan ja puukappaleen sisälämpötilan välinen lämpötilaero korkeintaan 20 °C:ssa.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uunin sisälämpötila pidetään noin 115 - 120 °C:ssa, kunnes puukappaleen lämpötila on noussut 15 korkeintaan noin 102 °C:een, minkä jälkeen se alennetaan noin 110 °C:een.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puukappaletta kuivatettaessa puusepänkuivan puutuotteen valmistamiseksi lämmittäminen lopetetaan, kun puun keskikosteus on laskenut alle 15 %, edullisesti alle 10 %. 20 • · · • · .1··. 10. Jonkin patenttivaatimuksen 1-8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puun ···

2. J keskikosteus alennetaan 10 - 15 %:iin, tai sen alle, edellisestä 10 %:iin tai sen alle, minkä • « :3· jälkeen puukappale saatetaan yli 180 °C:ssa suoritettavaan lämpökäsittelyyn. • « · - • · • · ♦ * · · • · · · ;3: 25 11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, t u n n e 11 u siitä, että lämpökäsittely suoritetaan 180 - 250 °C:ssa. ♦ · * 1 « • 2 · *** · ♦ · · *,.#t 12. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että | lämpökäsittely suoritetaan säädellysti nostamalla uunin sisälämpötilaa vaiheittain siten, • · :3: 30 että puun pintaosanja keskiosan välinen lämpötilaero on korkeintaan 20 °C lämmittämisen • φ · ·1 . aikana. ··· • ♦· • 1 · • ♦ · 2 • ♦· 3 * » 14 118139

13. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puun pinta- ja sisäosan välinen lämpötilaero valitaan puun pienimmän dimension mukaan seuraavaan taulukon mukaisesti: Puukappaleen pienin Lämpötilaero dimensio (mm) (°C) korkeintaan ~25 2Ö ~5Ö iö ~75 5 5

14. Jonkin patenttivaatimuksen 10-13 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpökäsittelyn aikana uunissa ylläpidetään niin korkeata höyryn painetta, että kaasufaasissa oleva vesi kykenee estämään puukappaleen syttymisen.

15. Jonkin patenttivaatimuksen 10-14 mukainen menetelmä, t unn e 11 u siitä, että puukappaleen lämpökäsittelyä jatketaan yli 180 °C:n lämpötilassa, kunnes puun painohäviö on ainakin 5 %, sopivimmin ainakin 8 %.

16. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, t u n n e 11 u siitä, että 15 massivipuukappale koostuu sahatavarasta, jonka pienin dimensio on korkeintaan 75 mm. • · • M • · • · * · 1 • · • « · • · 1 • 1 ··· • · • · • · · • · * · · • · · *** » ·1♦ • · • » ··· • · · • · ♦ • · ♦ • · · • · • · • · 1 • · * · • · » *····. ♦ · • · · » · · • · · · 1 * « * « * 1 1 ,5 118139