FI57548B - Foerfarande foer impregnering av traemaster medelst panntryckfoerfarande - Google Patents

Description

R5F71 [b1 (11)KUULUTUSjULKAISU G 7 ft A ft

Wa l J V ' UTLÄGG N I NGSSKRI FT ^ f D 4 Ö ffeSj C (45) Paten Ot: y ty 10 50 ::50 ^ (51) Kv.ik.3/intci.3 B 2? K 3/08 SUOMI —FINLAND (21) P««»ttlhtk«wii-P«etnt«^lwln* 1776/72 (22) Htk«ml»plWt — Aiwftknlngfdtg 21.06.72 ^ ^ (23) Alkupiivl—Glkl(h«t*d«| 21.06.72 (41) Tullut jutktMksI — BIWIt eff«ntl<| Q2 qj MMM· J. nMtMritalllM /4Λ NHitavUdlpmn |a h01il4.lli«(wn pvm—

Patent- och regitteretyrelaen ' An*ekan uthgd och utUkrtften publicond 30.05.80 (32)(33)(31) Pjry4ettjr otuolkoui—Begird prioritet oi. 07.71

Saksan Liittotas avalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) P 2132702.6 (71) Desowag-Bayer Holzschutz GmbH, Ross-Strasse 76, 1» Diisseldorf 32,

Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (72) Heinz Bellmann, Diisseldorf-Oberkassel, Wolfgang Metzner, Krefeld-Bockum, Saksan Liittotasavalta-Förbundsrepubliken Tyskland(DE) (7**) Oy Borenius & Co Ab (5^+) Menetelmä puumastojen kyllästämiseksi kattilapainemenetelmällä - Förfarande för impregnering av trämaster medelst panntryckförfarande

Esillä oleva keksintö koskee menetelmää pyöreän puutavaran, sahatavaran ja vaneria, haketta, lastua tai kuitua olevan puuaineksen sekä muuta ainetta olevien huokoisten aineiden kyllästämiseksi kattilapainomene- telmällä vesiliukoisten puunsuoja-aineiden avulla käyttämällä kääntyvää kyllästyslieriötä. Erityisesti se toimii puumastojen kyllästyksessä, samoin samat mitat ja muodon omaavan puutavaralajin (esim. humala- salkojen), vieläpä yhtä hyvin näiden puiden pohjakyllästyksessä koko pituudelta kuin myös erikoisesti vaaralle alttiiden osien osakylläs- tyksessä (esim. mastontyvien) yhdistetyssä kyllästysprosessissa. Koko kyllästysmenetelmässä käytetään vain yhtä ainoata puunsuoja-ainetta tietyn väkevyisenä liuoksena, jolloin ensin suoritetaan pohjakyllästys makaavassa lieriössä alkuilmanpaineessa ja sen jälkeen nesteen kyllästys- paineella sillä tavoin, että ilman esipaine ja senjälkeinen nesteen kyllästyspaine ovat tietyssä suhteessa toisiinsa, ja välittömästi sen jälkeen suoritetaan mastontyvien lisäkyllästys kyllästyslieriön ollessa pystysuorassa tai lähes pystysuorassa asennossa kertatyhjön ja senjälkeisen nesteelläkyllästyspaineen avulla.

Tähänastisen tekniikan tason mukaan käytetään mastonkyllästykseen, johon kuuluu tyvien lisäsuojaus, aina kahta erilaista suoja-ainetyyppiä. Pohjakyllästys tapahtuu täysikyllästysmenetelmällä erilaisten puunsuoja- 2 57548 ainekokoomusten vesiliuoksilla, jolloin pyritään laajamittaiseen kyllästykseen, t.s. liuoksen maksimaaliseen imeytymiseen; siitä syystä täysikyllästys. Tyvenkyllästys suoritetaan kuumalla kivihiiliterva-öljyllä; suolakyllästystä ei tähän mennessä ole tähän tarkoitukseen käytetty.

Käytännössä ei ole mahdollista kyllästää suolaliuoksella juuri täys-kyllästettyä mastoa välittömästi sen jälkeen kivihiilivervaöljyllä, koska mastontyven puussa ei ole enää jäljellä vapaata huokostilaa ja toisekseen koska ei voida välttää suolaliuoksen ja kivihiiliterva-öljyn vahvaa sekoittumista ja siten kyllästysliuosten epäpuhtaaksi tulemista. Tämä työskentelytapa vaatii siten, että mastoja täytyy peruskyllästyksen jälkeen välivarastoida useampien viikkojen ajan kuivumisen ja suoja-aineiden kiinnittymisen vuoksi, ennen kuin tyvien kyllästys lisäkyllästysmenetelmällä kääntyvässä kyllästyslieriössä kuumalla kivihiilitervaöljyllä voidaan suorittaa (Poulain-menetelmä, "kääntyväkattilamenetelmä").

Näiden haittojen vähentämiseksi kyllästetään usein ensin mastontyvet kuumalla kivihiilitervaöljyllä, odotetaan sitten tietty aika (noin 1 päivä) lämmenneiden mastontyvien jäähdyttämiseksi ja suoritetaan sen jälkeen mastojen peruskyllästys täyskyllästysmenetelmällä suolan vesiliuoksen avulla. Myöskään tässä ei kyllästysliuoksen likaantumista voida täydellisesti välttää; lisäksi ei ole mitään takuuta siitä, että tyven alueella saadaan aikaan tervaöljykyllästyksen jälkeen tyydyttävä peruskyllästys suolaliuoksella.

Mastojen yhdistetyn suojakäsittelyn perus- ja tyvisuojauksella on yleinen peruskyllästys kivihiilitervaöljyllä tai vesiliukoisilla suoloilla tunnettua, jolloin kyllästys ensimmäisessä tapauksessa suoritetaan RUping-menetelmällä ja toisessa jälleen täyskyllästysmenetelmällä. Jos mastot kyllästetään talvella suoloilla ilmastoiduissa laitoksissa ja ilmastoiduilla liuoksilla ja pinotaan sen jälkeen avoimeen mastovaras-toon, voi voimakkaampien pitempien pakkaskausien aikana, jolloin lämpötila on alle -5 °C, puuhun tulla pakkasvaurioita puun sisällä jäätyneen kyllästysliuoksen räjähdysvaikutuksen vuoksi. Siksi usein pakkaskautena seuraa suoloilla täyskyllästyksen jälkeen keinotekoinen kuivaus, joka kestää suurten haihdutettavien vesimäärien vuoksi useita päiviä.

Koko mastojen kyllästys pelkästään tervaöljyllä on toisaalta rajoittunut 3 57548 helposti kyllästettäviin puumastoihin (mäntyihin ja lehtikuusiin); toisaalta ilmenee monin paikoin käyttövaikeuksia, jotka johtuvat a) tervaöljyn taipumuksesta tihkua ulos ja siitä aiheutuvasta pinnan likaantumisesta ja b) kivihiilitervaöljyn voimakkaasta ominaistuoksusta. Kun kivihiilitervaöljykyllästyksessä puuhun imeytyvän suoja-aineen määrää säädellään Rtiping-menetelmän mukaisesti alkuilmanpaineen avulla, tapahtuu suoloillakyllästyksessä täyskyllästysmenetelmällä puuhun sisältyvien kiinteiden suolojen määrän säätö valitsemalla vastaavasti liuos-väkevyyksiä.

Esillä olevan keksinnön päämääränä ja tehtävänä oli välttää edellä kuvattuja epäkohtia ja estää kyllästysaineen samoin kuin kyllästys-laitteen likaantuminen käyttämällä yhtenäistä säilytysainetta sekä tehdä tarpeettomiksi välivarastoimisajat; samalla oli aikaansaatava riittävä perus- ja lisäkyllästys aikaa ja aineita säästävässä kyllästys-kierrossa .

Keksinnön mukaan todettiin, että nämä päämäärät ja tehtävät voidaan ratkaista käyttämällä puumastojen kyllästykseen yhdistettyä menetelmää kattilapainelaitoksessa, jossa on kääntyvä kyllästyslieriö, jolloin puumastot ensin peruskyllästetään lieriön ollessa mieluimmin vaakasuorassa tai likimain vaakasuorassa asennossa ja sen jälkeen lisä-kyllästetään maston tyvet lieriön ollessa pystysuorassa tai lähes pystysuorassa asennossa. Keksinnön mukaan käytetään molemmissa mene-telmävaiheissa ts. peruskyllästyksessä että myös lisäkyllästyksessä samaa vesiliukoista puunsuoja-ainetta, jolla on sopiva liuosväkevyys. Puumastojen peruskyllästys alkaa ilman esipaineessa PL 1, siihen liittyy painevaihe, jossa kyllästysnesteen paine on PS 1. Ilman esipaineen ja kyllästysnesteen paineen PS 1 suhde noudattaa kaavaa PL 1 » f x PS 1, jossa f:llä on arvo 0,01...0,8, edullisesti 0,05...0,25. Sen jälkeen seuraa kyllästyslieriön ilmastus, kyllästysliuos viedään takaisin varastosäiliöön; sitten saatetaan kyllästyslieriö lopputyhjön VE 1 alaiseksi. Sekä ilmastuksen että lopputyhjön aikana tulee osa kyllästysliuoksesta painetuksi ulos puusta ja siten aikaansaadaan vapaata huokostilaa toista kyllästysvaihetta varten. Välivaiheessa, joko peruskyllästyksen lopputyhjöön VE 1 saattamisen aikana tai normaalipaineen palauttamisen aikana, kohotetaan kyllästyslieriö pystyasentoon lisäkyllästystä varten. Tämä alkaa alkutyhjöllä VA 2, jonka suuruus voi olla 0.-.90% maksimaalisesta tyhjöstä. Sitä seuraa toinen nestekyllästysvaihe PS 2 ja tarvittaessa lopputyhjö VE 2.

57548

Eräässä edullisessa sovellutusmuodossa on prosessinkulku seuraava:

Sen jälkeen, kun mastot on sijoitettu kyllästyslieriöön tyvi tyvessä kiinni ja lieriö suljettu, johdetaan säiliöön alkuilmanpaine PL 1, jota on ylläpidettävä tietty aika, edullisesti 10...20 minuuttia.

Ilman esipaineen korkeus on riippuvainen myöhemmin käytettävästä kyllästyspaineesta PS 1. Alkupainevaiheen PL 1 loppu täytetään kyllästyslieriö suoja-aineliuoksella ylläpitämällä painetta PL 1.

Pumppaamalla lisää liuosta tai kytkemällä paineilmalähteeseen aikaansaadaan kyllästyspaine PS 1 . Tällöin vaaditaan, että PL 1 ja PS 1 sovitetaan läheisesti yhteen siten, että niiden välillä on suhde: PL 1 = f x PS 1, missä F:n arvo on välillä 0,01...0,3, edullisesti 0,05...0,25, että voitaisiin aikaansaada kulloinkin kyllästettävää puulaatua vastaavat kyllästysedellytykset kulloinkin kyllästysolo-suhteista riippuvissa (sallituissa) kyllästyspaineissa. Kyllästys-ylipaineen PS 1 tulisi olla noin 0,4 ...1,6 MPa, edullisesti 0,8...

1,2 MPa. Puulajin, mittojen ja puunsuoja-ainetyypin mukaan on painevai-he mitoitettava niin pitkäksi, että saavutetaan haluttu bruttosisältö.

Seuraavaksi saatetaan kyllästyslieriö ulkoilmanpaineeseen, jolloin esipainevaiheen PL 1 aikana puuhun joutunut paineilma laajenee ja painaa siten osan puuhun viedystä liuosmäärästä jälleen ulos (palaute R 1). Kyllästysliuos viedään samanaikaisesti tai sen jälkeen takaisin varastosäiliöön. Takaisintyönnön R 1 auttamiseksi aikaansaadaan kyllästyslieriöön mahdollisimman korkea lopputyhjö VE 1, minkä avulla puusta saadaan lisää liuosta takaisin (palaute R 2). Brutto-otosta vähennettynä palautemäärillä (R 1 + R 2) tai varasto(mitta)säiliön nesteenkorkeuksien erosta ennen ja jälkeen kyllästyksen saadaan tulokseksi liuoksen tehollinen eli netto-otto, mistä voidaan tunnettujen liuosväkevyyksien avulla laskea suolanottomäärä.

Välivaihetta varten asetetaan kyllästyslieriö pystysuoraan tai lähes pystysuoraan asentoon. Laitteen tyypistä riippuen voidaan tämä tehdä joko säilyttämällä peruskyllästyksen lopputyhjö VE 1 tai väli-ilmastoinnin jälkeen normaali-ilmanpaineessa. Mastontyvet joutuvat silloin seisomaan lieriön pohjalla. Väliaiheesta olleesta paineesta riippuen säädetään välittömästi seuraavan tyvikyllästyksen alussa haluttu alkutyhjö VA 2 evakuoimalla normaalipaineesta lähtien tai lopputyhjön VE 1 vielä vallitessa päästämällä sisään ilmaa, jolloin asetetaan 5 57548 ehdoksi, että VA 2 = 0...90% maksimityhjöstä (= 0 Pa) ja sitä ylläpidetään vähintään 30 minuuttia. Tyhjön VA 2 alaisena täytetään kyllästyslieriö siinä määrin kyllästysliuoksella, että mastontyvet ovat uponneina haluttuun korkeuteen saakka kyllästysliuokseen; sen jälkeen päästetään kyllästyslieriöön ilmaa.

Kyllästysylipaineen PS 2, 0,4...1,6 MPa, edullisesti 0,8...1,2 MPa, aikaansaamiseksi kytketään kyllästyslieriö paineilmajohtoon. PS 2:ta ylläpidetään puulajin, puunmittojen ja suoja-ainetyypin mukaan niin kauan, kunnes mastontyveen saadaan vaadittu bruttosisältö. Puuhun-tunkeutuva suoja-aineliuos läpäisee ja täyttää tällöin niiden solujen huokostilat, jotka vapautuvat peruskyllästyksen loppuvaiheen huomattavissa palautuksissa (R 1 + R 2). PS 2:n lopussa päästetään kyllästys-lieriöstä ilmaa ja kyllästysliuos viedään takaisin varastoastiaan. Tuloksena olevaa vähäistä palautusta R 3 voidaan tehostaa lyhyen loppu-tyhjön avulla, jonka kuitenkin tulee olla yhtä suuri tai voimakkaampi kuin alkutyhjö VA 2 (VE 2 = VA 2). Kyllästyslieriöön päästetään sitten ilmaa, palautusliuos johdetaan varastosäiliöön ja sitten kyllästys-lieriö käännetään vaakasuoraan alkuasentoonsa, jolloin kyllästetty tavara voidaan purkaa pois.

Keksinnön mukaisen menetelmän käytöstä on verrattuna tunnettuihin kyllästysmenetelmiin esim. Rtiping-menetelmään tuloksena monia etuja.

Kun keksinnön mukaan käytetään matalaa alkuilmanpainetta (edullisesti PL 1 = (0,01...0,25) x PS 1), käytetään saksalaisen patentin 138 933 mukaan korkeata ilmanpainetta. Tämä korkea alkupaine johtaisi suola-kyllästyksessä niin korkeisiin palautuksiin menetelmän lopussa, että loppusisältö (nettosisältö) ei sisällä tarpeellista suolamäärää. Keksinnön mukaisen menetelmän puitteissa työskennelläänkin siksi mieluimmin korkeintaan 0,25...0,30 x PS 1 painealueella.

Menetelmän toisessa vaiheessa luovutaan tietoisesti käyttämästä korkeinta mahdollista tyhjöä. Toivottua on jopa, varsinkin talvikuukausina, käyttää vain keskinkertaista tyhjöä esim. 30...50%, että seuraavassa nyt maksimaalisessa lopputyhjössä saataisiin vielä puusta ulos niin paljon liuosta, että puunhuokoset eivät enää olisi täysin kyllästettyjä, siten että liuosten mahdollisen jäätymisen vuoksi ei enää pääsisi-kään syntymään vaikeita pakkasvaurioita tyvialueilla. Menetelmän mukaan voidaan edelleen toisessa vaiheessa käyttää samoja suolaliuok- 6 57548 siä ja liuosväkevyyksiä kuin ensimmäisessä vaiheessa, siis perus-kyllästyksessä. Liuosväkevyyttä voidaan siten pitää vakiona, eikä sitä siten tarvitse muuttaa ottomäärien säätämiseksi.

Edullisessa sovellutusmuodossa voidaan sekä perus- että tyvikyllästyk-sessä järjestää useampia lyhyitä painejaksoja peräkkäin, jolloin painetta kuitenkin kummassakaan tapauksessa ei saa päästää alkupaineen PL 1 ja alkutyhjön VA 2 alapuolelle. Erään toisen sovellutusmuodon mukaan voidaan välivaihetta käyttää myös prosessin keskeyttämiseen, jolloin perus- ja lisäkyllästys voidaan suorittaa erillisissä kyllästyslieri-öissä keksinnön mukaan. Tämän sovellutusmuodon mukaan täytyy ainakin toisen kyllästyslieriöistä olla kääntyväksi laakeroitu. Hakemuksen-mukaista menetelmää voidaan käyttää kaikkiin mastopuulaatuihin, esim. mäntyyn, kuuseen, jalokuuseen ja douglaskuuseen. Helposti kyllästyviä puita, esim. mäntyä, on niiden hyvän imukyvyn vuoksi käsiteltävä vastaavasti laimeammilla liuoksilla.

Koe-esimerkissä, jossa käytettiin tyviosasta lävistettyjä mäntymastoja, toteutettiin menetelmää seuraavasti (vrt. kuv. 1, jossa ehjä viiva osoittaa seuraavassa esimerkissä ajetun diagrammin. Katkoviivat näyttävät keksinnönmukaisen menetelmän koko diagrammialueen kaikkien mahdollisten painekorkeuksien suhteen. Aikoja ei ole rajoitettu; ne voidaan mitoittaa lyhyemmiksi tai pitemmiksi aina kyllästettävän puulaj in mukaan.):

Vaihe 1 Mastojen peruskyllästys a. Ilman alkuylipaineen, noin 0,15 MPa aikaansaaminen 10...20 minuutiksi.

b. Kyllästyslieriön täyttäminen 8 %:isella kyllästysliuoksella alkupaineen alaisena.

c. Siirtyminen 0,9 MPa ylipainejaksoon pumppaamalla lisää liuosta kyllästyslieriöön.

d. Painevaiheen ylläpitäminen 360 minuuttia liuoksen optimaalisen 3 oton saavuttamiseksi, mitta-astian mukaan 200 1/m .

e. Normaali-ilmanpaineen päästäminen kyllästyslieriöön ja suolaliuoksen palauttaminen varastoastiaan.

f. Lopputyhjön 10 kPa aikaansaaminen ja sen ylläpitäminen tunnin ajan.

g. Kyllästyslieriön saattaminen normaali-ilmanpaineeseen ja takaisin-saadun kyllästysliuoksen poistaminen varastosäiliöön.

7 57548 Välivaihe (tl): Kyllästyslieriö käännetään normaalipaineessa pystysuoraan.

Vaihe 2: Mastojen lisäkyllästys a. 20 kPa alipaineen aikaansaaminen ja sen ylläpitäminen 90 min.

b. Lieriön täyttö kyllästysliuoksella alkutyhjön säilyessä täyttö-korkeuteen 180 cm.

c. Kyllästyslieriön palauttaminen normaalipaineeseen.

d. 0,8 MPa:n kyllästysylipaineen aikaansaaminen ja sen ylläpitäminen 2 tunnin ajan. Nesteenkorkeus lieriössä pidetään vakiona paine-vaiheen aikana lisäpumppauksen avulla. Lisääpumpatun määrän suhde käsiteltyjen mastontyvien tilavuuteen = 250 1/m .

e. Ilman päästäminen lieriöstä ja liuoksen palauttaminen varasto-säiliöön .

f. 11 kPa lyhyen lopputyhjön aikaansaaminen 30 min. ajaksi mastojen pinnan kuivaamiseksi.

g. Lieriön saattaminen normaalipaineeseen, takaisinsaadun liuoksen palauttaminen varastosäiliöön ja sylinterin kääntäminen takaisin vaakasuoraan alkuasentoon.

Kyllästystulos: 1. Peruskyllästys 3 a. Brutto-otto. Mitta-astia painevaiheen aikana 200 1/m b. Netto-otto. Mitta-astian ilmoittama täyttömäärä erotuksena täyttömääristä ennen ja jälkeen 3 peruskyllästyksen 60 1/m c. Palautettu määrä (a-b) 140 1/m^ = 70%:ista d. Saavutettu otto 60 1 x 8%

Claims (4)

8 57548 c. Palautettu määrä (a-b) 45 1/m^ d. Saavutettu otto: 105 1 x 8% _8*jf-jSgZoL·- 3 Kun mastot siten saivat aluksi perussuojaksi kaikkiaan 4,8 kg suolaa/m , tuli tyviosiin lisätyksi vielä 8,4 kg/m ja siten kyllästys saatiin erikoisen vahvaksi.

1. Menetelmä puumastojen kyllästämiseksi kattilapainemenetelmällä käyttämällä kääntyvää kyllästyslieriötä ja käyttämällä koko mastojen ja mastontyvien yhdistettyä kyllästystä, jolloin puumastot ensin peruskyllästetään kyllästyslieriön ollessa mieluimmin vaakasuorassa tai likimain vaakasuorassa asennossa ja sen jälkeen lisäkyllästetään mastontyvet kyllästyslieriön ollessa pystysuorassa tai lähes pystysuorassa asennossa, tunnettu siitä, että sekä peruskyllästyk-sessä että lisäkyllästyksessä käytetään samaa vesiliukoista puunsuoja-tai puunsäilöntäainetta, että puumastojen peruskyllästys suoritetaan ilman alkupaineessa PL 1 ja sitä seuraavassa nestekyllästyspaineessa PS 1 ja siten, että ilman esipaineen ja nestepaineen suhde ilmenee yhtälöstä PL 1 = f x PS 1, jolloin f:n arvo on 0,01...0,3, edullisesti 0,05...0,25, ja sen jälkeen imetään tyhjö VE 1, jolloin osa huokosissa olevasta kiinnittymättömänä olevasta kyllästysliuoksesta puristuu ulos ja kyllästysliuos johdetaan samalla tai sen jälkeen varastoastiaan takaisin ja siitä, että lisäkyllästys, mahdollisen välivaiheen jälkeen, joka suoritetaan saattamalla normaalipaineeseen tai tyhjöön, aloitetaan säätämällä alkupaineeseen VA 2, jolloin VA 2 käsittää arvot 0:sta 90%:iin korkeimmasta mahdollisesta tyhjöstä.

2. Vaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lisäkyllästys tapahtuu nestekyllästysylipaineessa PS 2, joka on noin 0,4...1,6 MPa, edullisesti 0,8...1,2 MPa, ja sen jälkeen kyllästysliuos johdetaan takaisin varastosäiliöön samalla kun kyllästyslieriö saatetaan normaalipaineeseen ja/tai imetään lopputyhjö VE 2, joka on yhtä suuri tai suurempi kuin alkutyhjö VA 2.

3. Vaatimusten 1 ja 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sekä puumastojen peruskyllästyksessä että mastontyvien lisä-kyllästyksessä järjestetään useampia lyhyitä painejaksoja peräkkäin, 9 57548 jolloin käytetty paine ei saa alittaa alkuilmanpainetta PL 1 eikä alkutyhjöä VA 2.

4. Vaatimusten 1...3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puumastojen peruskyllästys ja mastontyvien lisäkyllästys tapahtuvat erillisissä kyllästyslieriöissä, joista ainakin toinen on laakeroitu kääntyväksi.