FI71259C

FI71259C - Saett att torka impregnerat virke och andra impregnerade cellulosabaserade material

Info

Publication number: FI71259C
Application number: FI803650A
Authority: FI
Inventors: Magnus Estberg
Original assignee: Kenogard Ab
Priority date: 1980-10-17
Filing date: 1980-11-24
Publication date: 1986-12-19
Also published as: NO803193L; AU7575181A; CA1177243A; NO160393C; GB2090392B; DE3141204C2; US4407076A; DK158498B; FI71687B; FI71259B; US4464848A; NO159002B; SE8007297L; ZA816846B; FR2492512B1; DK158498C; FI71687C; FI813152L; FI803650L; NO813509L

Description

71259

Menetelmä kyllästetyn puutavaran ja muiden kyllästettyjen selluloosaperustaisten aineiden kuivaamiseksi - Sätt att tor-ka impregnerat virke och andra impregnerade cellulosabasera-de material 5 Tämä keksintö koskee menetelmää kyllästetyn puutavaran ja muiden kyllästettyjen selluloosaperustaisten aineiden kuivaamiseksi käsittelemällä niitä nestemäisissä korkeassa lämpötilassa kiehuvissa kuivatusaineissa alennetussa paineessa.

On tunnettua kuivata puutavaraa ja muita orgaanisia ai-10 neita, jotka on kyllästetty erilaisilla konservoivilla aineilla, käsittelemällä ainetta korkeissa lämpötiloissa kiehuvissa öljyissä ja sentapaisissa nesteissä tyhjön alaisena. Eräs tällainen menetelmä selostetaan amerikkalaisessa patentissa 3,560,251. Tätä menetelmää käytetään kaupallisesti puutava-15 ran kuivaamiseksi, mutta sillä on kuitenkin se haittapuoli, ettei sitä käytetäessä voida säätää aineen imemää öljymäärää ja että sen avulla saadaan käytännössä hyväksyttävä tulos öljyn imeytymiseen nähden vain erikoisesti soveltuvaa puutavaraa käsiteltäessä.

20 Vastaavanlainen menetelmä on esitetty myös SE-kuulutus- julkaisussa 393 676. Tämän julkaisun mukaisessa menetelmässä käytetään määrätyn kiehumispisteen omaavaa kuivatusväliainet-ta ja alennettu paine kuivatuksen yhteydessä säädetään kui-vatusväliaineen höyrynpainetta vastaavaksi.

25 On toivottavaa että käsitellyn puutavaran pintakerrok sessa on tietty öljypitoisuus, koska öljyllä on positiivinen vaikutus mitä puutavaran vettähylkiviin ominaisuuksiin ja sen muodon pysyvyyteen tulee. Tämän vuoksi on tarpeen voida säätää imeytymistä niin, että kuivausmenetelmää voidaan so-30 veltaa alkuperältään vaihtelevaa ja laadultaan erilaista puutavaraa varten, sekä estää liika imeytyminen, josta seuraa että puutavara pitkän aikaa käsittelyn jälkeen voi luovuttaa öljyä, jolloin se on täysin kelvotonta tiettyjä tarkoituksia varten. Aikaisemmat yritykset modifioida öljyn imeytymistä 35 säätämällä kyllästysliuoksen tunkeutumissyvyyttä kuivatusta edeltävässä kyllästysvaiheessa on johtanut ala-arvoiseen kyl- 2 71259 lästämiseen tai liian suureen öljyn imeytymiseen.

Nyt on osoittautunut että on mahdollista modifioida kui-vatusaineen imeytymistä kyllästettyyn puutavaraan ja muihin kyllästettyihin aineisiin kun niitä käsitellään kuivatusai-5 neessa, jona on korkeassa lämpötilassa kiehuva neste, siten että aineet käsitellään autoklaavissa, joka on täytetty nestemäisellä kuivatusaineella sellaiseen korkeuteen, että nestepinnan yläpuolelle jää riittävä vapaa tila käsiteltäviä aineita varten ja että aineet kuivatuksen aikana useita ker-10 toja poistetaan suorasta kosketuksesta kuivatusaineen kanssa nostamalla ne ylös vapaaseen tilaan ylläpitäen muutoin kuivatusolosuhteet.

Erottamalla nopeasti ja useita kertoja kuivauksen kuluessa kuivausaine ja käsiteltävä aine toisistaan, voidaan imey-15 tyrnistä aineeseen säätää siten, että alkuperältään ja laadultaan erilaisia aineita voidaan kuivata hyvin tuloksin, estää liiallinen imeytyminen, eikä imeytymistä tarvitse tehdä riippuvaiseksi kyllästysliuoksen tunkeutumissyvyydestä.

Saataa olla hämmästyttävää ettei puutavara halkeile tai 20 väänny kuivauksen sen vaiheen aikana, jolloin se ei ole yhteydessä kuivatusaineen kanssa. On kuitenkin osoittautunut että nämä haitat voidaan kokonaan välttää valitsemalla sopiva tyhjö tämän olotilan aikana, ts. kuivatusnopeutta sopeutetaan oikealla tavalla.

25 Tämän menetelmän eräänä etuna on se, että kuivatusaineen kierrättäminen, jota tavallisesti vaaditaan homogeenisen lämmön jakautuman saamiseksi, voidaan kokonaan tai osittain jättää pois, koska käsitellyn aineen ja kuivatusaineen toisistaan erottaminen sekoittaa kuivatusainetta. Eräs lisäetu on 30 siinä että vaahtoamista, jota normaalisti ilmenee öljyssä kuivattaessa, voidaan säätää.

Seuraavassa keksintö selitetään lähemmin puutavaran käsittelyn yhteydessä, mutta selitys pätee myös muiden sellu-loosaperustaisten aineiden ja tuotteiden, kuten valmiiden 35 puuseppätöiden, puukuitulaattojen jne. ollessa kysymyksssä.

Tämän menetelmän mukaan kuivattava aine on kyllästettyä, ts. käsitelty konservoivilla aineliuoksilla. Tällöin käyte- 3 71259 tyllä kyllästysmenetelmällä ei ole suurtakaan merkitystä, tavallisimmin käytetään kuitenkin jotakin säästömenetelmää, kuten Lowry- tai Rupingmenetelmää, jotta liuottimen imeytyminen olisi suhteellisen vähäistä ja seuraavaa kuivaaminen 5 sen vuoksi helpompaa. Kyllästysliuokset voivat olla vesitä! liuotinperustaisia.

Kuten alussa mainittiin on tunnettua kuivata kyllästettyä ainetta alennetussa paineessa nestemäisissä, korkeissa lämpötiloissa kiehuvissa aineissa. Näitä aineita kutsutaan 10 seuraavassa kuivatusaineiksi ja ne ovat yleensä jonkin tyyppisiä öljyjä. Kuivatusaineen tulee olla korkeissa lämpötiloissa kiehuvaa, ts. sillä tulee olla kiehumispiste, joka huomattavasti eroaa veden tai kyllästysliuoksen liuottimen kiehumispisteestä siinä tyhjössä, joka vallitsee kuivattaes-15 sa. Kuivattaessa on kuivatuslämpötila, ts. kuivatusaineen lämpötila pidettävä likimain rajoissa 60-110°C, eikä lämpötilan tule tavallisesti olla yli 90°C, koska korkeammat lämpötilat saattavat aiheuttaa vahinkoja puutavarassa. Kuiva-tusaineella tulee normaalisti olla kiehumispiste, joka on 20 yli 250°C, ja sopivimmin yli 300°C, ja se valitaan tunnetulla tavalla käytetyn kyllästysliuoksen huomioon ottaen, jolloin huolehditaan siitä ettei kyllästysliuoksessa oleva konservoiva aine hajoita tai värjää kuivatusainetta ja että sillä on sopiva kiehumispiste kyllästysliuoksen liuottimeen 25 tai veteen nähden. Esimerkkinä sopivista kuivatusaineista mainittakoon kuivuvat öljyt, kuten pellavaöljy, mäntyöljy, soijaöljy, rapsiöljy, ei-kuivuvat öljyt, kuten mineraaliöljyt jne. sekä tällaisten öljyjen seokset. Usein kuivatusai-neeseen sekoitetaan myös pigmenttejä niin että valmiiksikä-30 sitelty aine tulee väristabiilisti pigmentoiduksi.

Kuivatusprosessin aikana toimitaan alennetussa paineessa ja tavallisesti yli 75%:n tyhjössä, ts. paineessa joka on alle 25 kPa. Tyhjö valitaan huomioonottaen kuivatusaineen kiehumispisteen, eikä se tavallisesti saa ylittää 98%:a.

4 71259

Nykyisin tapahtuvassa kuivatuksessa käsitellään kyllästetty puutavara kuivatusaineella tarvittavan ajan ja se on koko tämän ajan kosketuksessa kuivatusaineen kanssa ja kehittää vaahtoa. Nyt ko. menetelmässä poistetaan kuivattava ai-5 ne sitävastoin useita kertoja suorasta kosketuksesta kuivatusaineen kanssa, jonka kautta öljyn imeytymistä säädetään. Ensisilmäykseltä katsottuna tämän ei pitäisi vaikuttaa öljyn imeytymiseen, koska lämmön siirtoa puutavaraan tapahtuu koko ajan kuivatusöljyn kautta. Käytännössä on kuitenkin osoittau-10 tunut että useat puutavaran ja kuivatusaineen toisistaan erottamiset vähentävät öljyn imeytymistä.

Puutavaran ja kuivatusaineen erottaminen toisistaan tämän keksinnön mukaisesti suoritetaan nostamalla aine ylös nestemäisestä aineesta ja upottamalla se jälleen 15 siihen. Sinänsä on ajateltavissa aikaansaada erottaminen muilla menetelmillä, esimerkiksi pumppaamalla kuivatusaine sisään ja imemällä se pois autoklaavista, josta ilma on poistettu. Näin ei voida kuitenkaan tehdä, koska pumpuilla, jotka toimivat tyhjöä vastaan, ei voi olla sellaista kapasiteet-20 tia että suurien öljymäärien pumppaaminen tyhjöä vastaan tapahtuisi tarpeeksi nopeasti, ts. noin 5-10 minuutissa.

Erottamalla kuivatusaine ja käsiteltävä aine keskinäisestä kosketuksesta tämän keksinnön mukaisesti jakaantuu kui-vausvaiheisiin ja nämä riippuvat sellaisista tekijöistä 25 kuin öljyn imeytymisominaisuuksista ja puutavaran ominaisuuksista. Niiden ajanjaksojen pituus ja lukumäärä, joina aine ei ole kosketuksessa kuivatusaineen kanssa, vaihtelee myös käytetyn tyhjön mukaan. Käyttämällä voimakkaampaa tyhjöä näinä ajanjaksoina voidaan erilleen siirtämiset suorittaa 30 harvemmin tai vaihtoehtoisesti pitää ajanjaksot lyhyempinä. Sopivimmin on käsiteltävän aineen oltava erillään kosketuksessa kuivatusaineen kanssa vähintäin 5 % kokonaiskuivatus-ajasta ja mieluimmin 10 % tästä ajasta. On edullista käyttää ainakin 3 ajanjaksoa ilman suoraa kosketusta.

5 71259

Erään edullisen suoritusmuodon mukaan tehostetaan näitä ajanjaksoja sinä aikana kun käsitellyn aineen kosteuspitoisuus on 30 - 50 %. On myös ajateltavissa tehdä kaikki erilleen siirtämiset tänä aikana.

5 Nyt ko. menetelmä voidaan suorittaa ilman että normaalin pituista kuivatusaikaa tarvitsee mainittavammin pidentää. Tavalliseen tapaan kuivatus keskeytetään kun likimain yhtä paljon vettä tai liuotinta on poistunut kuin mitä on lisätty kyllästysliuoksen kanssa, minkä jälkeen aine sopivimmin 10 käsitellään lyhytaikaisessa jälkityhjössä ilman lämmittämistä. Nostamalla aine ylös sekoittuu kuivatusaine tehokkaasti, minkä vuoksi kierrättäminen, joka tavallisesti on välttämätöntä, voidaan jättää kokonaan tai osittain pois nyt ko. menetelmää käytettäessä, öljyssä kuivattaessa kuivatusaine 15 vaahtoaa useimmiten hyvin voimakkaasti pitkän aikaa. Nyt ko. menetelmän avulla on mahdollista sopeuttaa kuivatusaineen kanssa kosketukseen tuleva puutavaramäärä niin, että tämä vaahtoaa halutussa määrin. On myös ajateltavissa sijoittaa liuottimen koko aktiivinen poiskiehuminen niihin vaiheisiin 20 kun kuivatusaine ja puutavara pidetään erillään toisistaan ja näin välttää vaahtoaminen melkein kokonaan.

Keksinnön mukainen kuivaaminen suoritetaan säiliössä, joka on varustettu sopivilla elimillä kyllästetyn aineen nostamiseksi ja laskemiseksi. Tavanomaisissa kyllästys-kui-25 vatusmenetelämissä käytetään tavallisesti samaa säiliötä (autoklaavia) kyllästämistä ja kuivaamista varten, eikä mikään estä menettelemästä näin myös nyt ko. menetelmän yhteydessä. On kuitenkin useista syistä edullista käyttää erillistä säiliötä keksinnön mukaista menetelmää varten. Kyllästys-30 kuivatusprosessissa vie kuivatus eniten aikaa ja käyttämällä useita erillisiä kuivatussäiliöitä voidaan kapasiteettia olennaisesti lisätä. Käyttämällä erillistä kuivatusauto-klaavia pienenevät myös vaarat että kyllästysliuos ja öljy sekoittuvat. Koska kuivatusautoklaavin mitoitus, jossa aine 35 siirretään erilleen tämän keksinnön mukaan, on valittava 6 71259 niin että nestepinnan yläpuolella on riittävän suuri vapaa tila, voidaan erillistä autoklaavia tässä tapauksessa myös käyttää kuivatusaineen varastotankkina ilman että tarvitaan kiinteitä väliseinämiä, eikä näin tarvita myöskään ulkopuo-5 lista varastotankkia.

Keksinnön mukaisen menetelmän eräässä edullisessa suoritusmuodossa käsitellään kyllästetyt ja sopivimmin vesipe-rustaisilla kyllästysaineilla käsitellyt aineet nestemäisessä korkeassa lämpötilassa kiehuvassa kuivatusaineessa kyl-10 lästysautoklaavista erillisessä autoklaavissa, joka soimalla toimii varastotankkina kuivatusainetta varten.

Tämän keksinnön mukainen kuivatus suoritetaan kyllästys-kuivatussäiliössä tai erillisessä kuivatussäiliössä, joka tavalliseen tapaan on varustettu tavaran syöttö- ja poisto-15 aukoilla, liitännöillä ulkopuoliseen tyhjölähteeseen ja mahdolliseen painelähteeseen, liitäntäjohdoilla nestettä varten, johdoilla poistuvaa kondenssivettä tai kyllästysliuoksen . liuotinta varten mahdollisella ylijuoksulla muodostunutta vaahtoa varten jne. Autoklaavi on lisäksi varustettu eli-20 millä, jotka tekevät mahdolliseksi käsitellyn aineen nostamisen ja laskemisen kuivatusaineeseen. Tällöin voidaan esimerkiksi käyttää nostettavia ja laskettavia häkkejä, joihin tavara pannaan. Erikoisen edullista on kuitenkin järjestää autoklaaviin nostettava ja laskettava pöytä, joka on sopi-25 vimmin reijitetty niin että negatiiviset vaikutukset lämmönsiirtoon vältetään. Käyttämällä tällaista pöytää saavutetaan se etu, että mitoiltaan vaihtelevaa puutavaraa voidaan käsitellä samassa säiliössä. Vaikkakin autoklaaveja, joiden poik-kileikkus on ympyrämäinen, voidaan käyttää tässä menetelmäs-30 sä, on kuitenkin eduksi, jotta autoklaavia voitaisiin mahdollisimman tehokkaasti käyttää hyväksi, että sillä on sisäpuolinen suorakaidemainen poikkileikkaus. Tällöin pöytä voi ulottua suurimmalle osalle poikkileikkauspinnasta ja kuivatusaineen tilavuus voidaan pitää mahdollisimman piene-35 nä.

7 71259

Keksinnön mukaista menetelmää varten sopivassa säiliössä on tavanomaisten aukkojen ja liitäntöjen lisäksi nostettava ja laskettava pöytä, joka sopivimmin on rei'itetty. Si-säpuoletaan sopivimmin suunnikasmaisen säiliön mitat on so-5 peutettu mm. käsiteltävän aineen mittojen mukaan sekä siihen nähden, että aineella tulee olla riittävästi vapaata tilaa kuivatusaineen pinnan yläpuolella niin, että suora kosketus sen kanssa voidaan välttää. Kuten edellä on mainittu, voidaan säiliötä myös käyttää varastosäiliönä kuivatusainetta 10 varten. Esimerkkinä voidaan mainita että standardi-mittaisel-le puutavaralle on autoklaavin sisäpuolinen kokonaiskorkeus sopivasti 3 metriä ja tästä on aukko puutavaraa varten 1,7 m ja alaosa 1,3 m varastotankkia varten. Autoklaavin sisäpuolinen leveys on esimerkiksi 1-2 m.

15 Seuraavat esimerkit havainnollistavat keksintöä.

Esimerkit la ja Ib: Tässä esimerkissä kyllästettyä puutavaraa (Pinus sil-vestris) kuivataan osaksi keksinnön mukaisesti siten, että kuivatus on jaettu jaksoihin joiden välillä puutavara pois-20 tetaan kuivatusaineesta (la) ja osaksi aikaisemmin tunnetun menetelmän mukaisesti ilman poistoja (Ib).

Kokeet suoritettiin laboratoriomittakaavassa jolloin puutavara täysisolumenetelmän mukaisesti oli kyllästetty 2-prosenttisella CCA-liuoksella. Kyllästetyn puutavaran kos-25 teussuhde oli 120 %.

Kooltaan 220 x 80 x 16 mm puutavaran palasia sijoitettiin kuivatuslaitteeseen hakemuksen mukaisia laboratoriokokeita varten. Autoklaavissa oleva kuivatusaine oli hapettumista kestävien öljyjen yhdistelmä.

30 .la) Kuivatus jaettiin tässä seitsemään eri jaksoon joiden välillä puutavara poistettiin kuivatusainesta jolloin puutavara nostettiin ylös aineesta. Seuraavassa kyseisessä kuivatus jaksossa aika ilmoitetaan minuuteissa, lämpötila °C:ssa ja tyhjö %:ssa. Kyseisessä jaksossa jonka aikana puutavara 35 oli erillään kuivatusaineesta, aika ilmoitetaan minuuteissa ja tyhjö %:ssa.

8 71259

Kuivatus jakso 1: 25, 40-80, 70 Erotus 1: 20, 90 Kuivatus jakso 2: 30, 80-85, 90 Erotus 2: 20, 90 5 Kuivatus jakso 3: 30, 80-85, 90

Erotus 3: 45, 90 Kuivatus jakso 4: 30, 70-85, 90 Erotus 4: 30, 90 Kuivatus jakso 5: 35, 70-80, 90 10 Erotus 5: 30, 95

Kuivatus jakso 6: 30, 70-80, 90

Erotus 6: 30, 95

Kuivatus jakso 7: 35, 80, 95 Käsittely lopetettiin erottamalla puutavara kuivatus-15 aineesta ja pitämällä sitä 30 minuutin ajan 95 %:n tyhjössä.

Mukaanluettuna 30 minuutin mittainen alkulämmitys koko käsittely kesti siis 7,5 tuntia, josta puutavara 215 minuutin aikana oli kosketuksessa kuivatusaineen kanssa.

Valmiiksi käsitellyn puutavaran kosteussuhde oli 30 % 20 ja öljypitoisuus 10 kg/m^.

Ib) Tässä kokeessa puutavaraa käsiteltiin kuivatusaineessa 7.5 tunnin kokonaisjakson aikana. Alkulämmitys kesti noin 30 minuuttia ja puutavaraa pidettiin sitten kuivatusaineessa 6.5 tunnin ajan 80-85°C:n lämpötilassa ja 80-95 %:n tyhjös-25 sä. Käsittely lopetettiin poistamalla puutavara kuivatusai- neesta ja pitämällä sitä 30 minuutin ajan 95 %:n tyhjössä.

Valmiiksi käsitellyn puutavaran kosteussuhde oli 40 % ja sen öljypitoisuus oli 80 kg/m^.

Esimerkki 2: 30 Tässä kokeessa kyllästettyä puutavaraa kuivattiin kek sinnön mukaisesti siten, että kuivatus jaettiin viiteen jaksoon. Puutavara oli kyllästetty 2-prosenttisella CCA-liuok-sella ja sen kosteussuhde oli 163 %. Käsittely suoritettiin vastaavalla tavalla kuin esimerkissä 1.

35 Kyseisessä kuivatusjaksossa aika ilmoitetaan minuuteis sa, lämpötila °C:ssa ja tyhjö %:ssa. Kyseisessä jaksossa, 71259 9 jonka aikana puutavara on erillään kuivatusaineesta, aika ilmoitetaan minuuteissa ja tyhjö %:ssa.

Kuivatusjakso 1: 35, 40-80, 70 Erotus 1: 20, 90 5 Kuivatusjakso 2: 50, 70-80, 80

Erotus 2: 20, 90

Kuivatusjakso 3: 65, 70-85, 85

Erotus 3: 20, 90 Kuivatusjakso 4: 60, 85, 85 10 Erotus 4: 30, 95

Kuivatusjakso 5: 60, 85, 95 Käsittely lopetettiin poistamalla puutavara kuivatus-aineesta ja pitämällä sitä 95 %:n tyhjössä 30 minuutin ajan. Kokonaiskäsittely kesti siis 6,5 tuntia, josta ajasta puuta-15 vara oli kosketuksessa kuivatusaineen kanssa 4,5 tuntia.

Käsitellyn puutavaran kosteussuhde oli 40 % ja sen öl-jypitoisuus 36 kg/m^.

Claims

7 1 9 R Q Patenttivaatimukset: ' ' 0 -7

1. Menetelmä kyllästetyn puutavaran ja muiden kyllästettyjen selluloosaperustaisten aineiden kuivaamiseksi käsittelemällä niitä nestemäisissä korkeassa lämpötilassa kiehu- 5 vissa kuivatusaineissa alennetussa paineessa, tunnet-t u siitä, että aineet käsitellään autoklaavissa, joka on täytetty nestemäisellä kuivatusaineella sellaiseen korkeuteen, että nestepinnan yläpuolelle jää riittävä vapaa tila käsiteltäviä aineita varten ja että aineet kuivatuksen aika- 10 na useita kertoja poistetaan suorasta kosketuksesta kuivatus-aineen kanssa nostamalla ne ylös vapaaseen tilaan ylläpitäen muutoin kuivatusolosuhteet.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnet-t u siitä, että niiden kertojen lukumäärää, jolloin käsitel- 15 tävä aine ja kuivatusaine saatetaan erilleen toisistaan, lisätään sinä aikana kun käsiteltävän aineen kosteuspitoisuus on rajoissa 30-50 %.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että se aika, jona kosketusta käsi- 20 teltävän aineen ja kuivatusaineen välillä vältetään, on ainakin 5 % kokonaiskuivausajasta.

4. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että painetta alennetaan edelleen niiden ajanjaksojen aikana kun kosketusta käsitel- 25 tävän aineen ja kuivatusaineen välillä ei tapahdu.

5. Jonkin edellisistä patenttivaatimuksista mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että korkeassa lämpötilassa kiehuvan kuivatusaineen kiehumispiste on yli 300 °c.