HU221030B1 - Eljárás faelem kezelésére - Google Patents

Description

A találmány tárgya eljárás faelem kezelésére izosztatikus nyomással, ahol a faelemet egy szorítóközegbe helyezik, majd ezt a közeget nyomás alá helyezik, és a nyomást a közeg adja át a faelemnek.

Az eljárás jól alkalmazható nagy nedvességtartalmú faelemek szárítására. Különösen jól használható az eljárás ott, ahol a faelemet szárítás után impregnálni kell, és maga a faelem egyébként nehezen impregnálható, mint például a lucfenyő.

Ismert, hogy a fából készült termékek tulajdonságai nyomással történő kezeléssel változtathatók. Nyomással történő kezelés alkalmazható például a fa tömörítésére és keményítősére. Ebben a tekintetben különösen jó eredmény érhető el izosztatikus nyomás segítségével. Az eddig ismert eljárásoknál a faelemeket az impregnáláshoz egy szorítóközeggel vették körül egy nyomás alatt álló térben. Ez a szorítóközeg nagy mennyiségben tartalmaz megfelelő formában kialakított gumielemeket. A gumielemek lehetnek gömb, elnyújtott csík vagy kocka alakúak. A nyomás alá helyezett térben a szorítóközeg egy elasztikus membránnal el van választva a munkafolyadéktól, például a hidraulikaolajtól. Hidraulikus szivattyú segítségével nyomást gyakorolnak a munkafolyadékra, és a növekvő nyomást a szorítóközeg veszi át. A szorítóközeg körülöleli a faelemeket, ennélfogva egyenletes nyomást gyakorol ezekre. Ez a faelemek folyamatos összeszorítását és keményedését eredményezi.

A korábbi nyomásos eljárások hátránya a technika mai állása szerint az, hogy a faelemek nedvesség- és folyadéktartalmát egy, a nyomásos eljáráshoz elfogadható szintre kell csökkenteni. Ugyanis a faelemek nem nyomhatok össze, ha a nyomásos eljárás folyamán összenyomhatatlan folyadékot tartalmaznak. Frissen vágott vagy nagy nedvességtartalmú fa ezért ezzel az eljárással nem kezelhető.

Az eddig ismert eljárásoknál probléma az is, hogy kizárólagosan a faelemek szárításának céljára nem használható. Faelemek nedvességtartalmának csökkentésére mostanáig szükséges volt a hagyományos szárítási eljárást alkalmazni, mely ventilátor segítségével melegítve és/vagy levegőn történt. Ez az eljárás azonban meglehetősen időigényes, és nagyon költséges is.

Egy másik talán még súlyosabb probléma, ami a hagyományos szárítás következménye, a szárított fa későbbi impregnálására vonatkozik. A hagyományos szárítás után nagyon nehéz elérni, hogy az impregnáló anyag a fába megfelelő mélységbe hatoljon be. A faelemek és termékek impregnálása, így például a fűrészelt faáruké, gyakran kívánatos. Az impregnálás célja, hogy megnövelje a fából készült termékek ellenálló képességét, bizonyos folyamatokkal, mint például a bakteriális vagy a gombatámadásokkal szemben, ami a fa elmállásához vezethet. A hatóanyag általában folyadékban van feloldva, és különböző módszerek segítségével itatják át ezzel a folyadékkal a fát. Az átitatás történhet például a fa beáztatásával vagy az impregnálószer nagy nyomáson történő behajtásával. Az utóbbi eljárásnál az impregnálást általában megelőzi a fából készült termék vákuumos kezelése.

A fa impregnáló folyadékkal való átitatása történhet diffúzióval vagy áramoltatással. Diffúzió esetében a folyadék lassan szívódik fel a fába az impregnáló anyag koncentrációja miatt. Az áramoltatással történő impregnálás esetében a folyadéknak igen gyorsan kell a fába felszívódnia, kihasználva a fában levő rostokat és hézagokat. Az impregnáláshoz előnyösebb az áramoltatással történő eljárás, mint a diffúzió, a nagyobb átitatási arány miatt.

A tűlevelű fák esetében a fa 90%-a farostból, úgynevezett tracheidákból áll. Az élő fa esetében, többek között, a cél a víz elvezetése. A tracheidák körülbelül 3 mm hosszú elnyújtott, üreges rostok. Alapvetően a fa hosszirányú tengelyével és egymással párhuzamosan helyezkednek el, és egymáshoz képest tengelyirányban el vannak tolva. A folyadék egyik tracheidától a szomszédosig úgynevezett pórusokon keresztül jut el. A pórusok, melyek különbözőek lehetnek, gyűrűs vagy fonal alakúak, a tracheidák falában nyílást képeznek. A pórusok gyakran tartalmaznak zárórészeket, úgynevezett pórusmembránokat. Mivel a pórusmembránok adott esetben kinyitnak vagy becsuknak egy pórust, a folyadék számára az átjutás egyik tracheidából a másikba vagy megengedett, vagy gátolt.

Fűrészelt fa impregnálása esetén a folyadék felszívódása a fa felszínén igen gyors. A függőleges tracheidák le vannak vágva, így a folyadék gyorsan bekerül. Ahhoz, hogy a folyadék az egyik tracheidából átkerüljön a másikba, a pórusnak nyitva kell lennie. Előbb vagy utóbb a folyadék elér egy olyan tracheidát, ahol a pórus zárva van, és az átitatás megáll.

Bizonyított, hogy a tűlevelű fák esetében a hagyományos szárítás bezárja a pórusokat. A fa száradása során a pórusmembrán a központi helyéről elmozdul, és bezárja a nyitott pórust. Ami a membrán elmozdulását okozza, nem más, mint a kiszárított víz által létrehozott kapilláris erő. Ha a membrán meggátolta a pórus kinyílását, lehetetlen elmozdítani, még ha a fát magas nyomásnak is teszik ki. Ez feltehetően a membránnak a pórus falához való tapadásának a következménye és annak, hogy az elektronkötés hidrogénhidak formájában ennek következtében növekszik. A fentiek csupán következtetés eredményei, mivel a hagyományosan szárított puhafák esetében nagyon nehéz elérni, hogy az impregnáló folyadék a kívánt mélységig behatoljon a fába. Régóta ismert továbbá, hogy a lucfenyőt nehezebb impregnálni, mint a fenyőt.

Többek között ez annak is köszönhető, hogy a lucfenyő szárítása során nagyobb számban tömődnek el a pórusok, mint a fenyőben, továbbá a fenyőben kevesebb és kisebb pórusok találhatók.

Az eddig ismert összes szárítási eljárás jellemző problémája, hogy a későbbi szárítást jelentősen bonyolulttá teszi. Ez különösen a fák egy csoportjára igaz, mint például a lucfenyőkre.

A találmányunk célja olyan eljárás kidolgozása fa kezelésére, mely eljárás lehetővé teszi a faelem szárítását nyomás alatti eljárással úgy, hogy a szárított faelem impregnálását jelentősen megkönnyíti.

A találmány tehát eljárás faelem nyomással történő kezelésére, ahol a faelemet egy szorítóközegbe helyez2

HU 221 030 Bl zük, a szorítóközegben a faelemet összeszorítva növeljük a nyomást, majd a szorítóközegben csökkentve a nyomást, a faelemet nyomásmentesítjük.

Az eljárás lényege, hogy a faelemet közbenső szabad térrel elválasztott nyomásátvivő szilárd testeket tartalmazó szorítóközegbe helyezzük, majd nyomásnöveléssel a szorítóközeg szilárd testjeivel a folyadékot a faelemből a közbenső szabad térbe kihajtó nyomáskülönbséget hozunk létre, majd ezt követően nyomáscsökkentéssel, a faelem kiindulási alakját helyreállítandó, a nyomáskülönbséget megszüntetjük.

Előnyös, ha a nyomáskülönbség létrehozásakor keletkezett megnövelt nyomást adott ideig fenntartjuk.

Előnyös továbbá, ha a faelemben a pórusaikat elhagyó pórusmembránok arányát a nyomáskülönbség létrehozásakor a nyomásnövelési sebesség, a maximális nyomás és ezen maximálisra megnövelt nyomás fenntartási idejének szabályozásával állítjuk be.

A nyomás növelése során a nyomáskülönbség hatására a víz a faelemből a közbenső szabad térbe távozik, a nyomáscsökkenés során pedig a faelem felveszi az eredeti formáját.

Mivel a szorítóközeg szilárd testeket tartalmaz, biztosítva van, hogy a testek közötti közbenső szabad tér megmarad a szorítóközeg nyomás alá helyezése alatt is. Ez teszi lehetővé, hogy a faelem összenyomása során a folyadék kihajtásához szükséges nyomáskülönbség kialakuljon.

Az eljárás a találmány értelmében lehetővé teszi faelemek szárítását nyomással való kezelés útján. Az ilyen nyomással történő eljárás jelentősen gyorsabb a technika mai állása szerint alkalmazott szárítási eljárásoknál. Míg a frissen fűrészelt faelem, melynek nedvességtartalom aránya 30% körüli, kemencében való szárítása 24 óráig tartott, a találmány eljárás szerint kevesebb mint 2 percig tart.

A közbenső szabad térből a folyadékot adott esetben vákuumszivattyúzással elvezetjük.

Célszerű, ha a nyomáscsökkentéskor impregnáló folyadékot juttatunk a faelembe.

Célszerű, ha az impregnáló folyadékkal a szorítóközegben lévő közbenső szabad teret töltjük ki, amikor azt nyomás alá helyezzük.

Előnyös továbbá az is, ha a szorítóközeg szilárd testjeit granulátumok képezik, amelyeknek átlagos átmérője vagy rácsmérete kisebb mint 10 mm, előnyösen 0,1 és 5 mm közötti érték, a szilárd testek polimer anyagok, homok, üveg, acél, bronz vagy alumínium-oxid.

Az eljárás során a faelemet 4 χ 10⁷ és 1,5 χ 10⁸ Pa közötti, előnyösen pedig 7xl0⁷ és 1,1 xlO⁸ Pa közötti nyomással nyomjuk, a nyomásnövelési sebességet pedig 2 χ 10⁵ és 4χ 10⁶ Pa/s közötti, de előnyösen 1 χ 10⁶ és 2,5 χ 10⁶ Pa/s közötti értékre választjuk meg.

A szorítóközegben lévő szilárd testek keménysége az IHR A skálán célszerűen nagyobb mint a 95°, előnyösen pedig nagyobb mint 80°. Azokban az eljárásokban, ahol csak alacsony nyomást alkalmazunk, a szilárd test keménységének a nemzetközi IHR A skálán el kell érnie, vagy meg kell haladnia a 95°-ot. Ha magasabb nyomást használunk, a keménységnek legalább a 80°ot kell elérnie. Ebben az összefüggésben meg kell jegyezni, hogy az IHR D skála beosztása a keményebb intervallumot képviseli, mint az A osztás.

A szorítóközegben levő szilárd testek keménysége attól függően, hogy milyen maximális nyomás alatt használjuk őket. Néhány különösen alkalmas erre, mint a polimerek, a homok, az üveg, a rozsdamentes acél, a bronz és az alumínium-oxid.

A szilárd testeknek végtelen számú geometriai formája lehet. Lehetnek teljesen aszimmetrikusak és kölcsönösen különbözők, ami például a homokszemcse esete, de lehetnek szimmetrikusak és azonosak, mint az acélgömb esetében. A szilárd test méretének fontos szerepe van az eredmény szempontjából. A túl nagy szilárd testek a fa felületén látható lenyomatot hoznak létre, míg a túl kicsi szilárd testek vagy szemcsék megnehezítik a folyadék eltávozását a közbenső szabad tér és a faelemek közül. Kísérletek szerint a 10 mm vagy ennél kisebb átmérőjű vagy rácshálójú szemcsék megfelelőek. Különösen kedvező eredményt lehet elérni, ha a szemcse mérete 0,1 és 5 mm között van.

Azzal a ténnyel kapcsolatban, hogy a faelemek a nyomáscsökkentés szakaszában visszanyerik eredeti alakjukat, sok előny származik. Elsősorban sok szempontból a faelemek ugyanolyan tulajdonságokat érnek el, mint a hagyományosan szárított elemek. Például a találmány szerint szárított fa nem különbözik sem szilárdságában, sem egyéb felhasználási szempont szerint más fáktól, és ez lehetővé teszi a felhasználását ugyanúgy, mint a megszokott fákét minden további átalakítás nélkül. A faelemek tágulása a nyomáscsökkenési fázisban elősegíti a faelemek impregnálásának jóval egyszerűbb módját.

Az eljárás alkalmazása során, a nyomásnövelés fázisában, a faelemben jelen lévő pórusmembránok egy jelentős része elhagyja a pórust. A pórusmembránok a faelemekben eleve megtalálható viszonylag gyors áramlással mozgó folyadék segítségével a nyomásnövelés során kisodródnak. A fenteikből adódik, hogy a pórusmembránok jelentik az egyik legfőbb okát annak, hogy a hagyományosan szárított fát olyan nehéz impregnálni. Mivel a találmány szerinti eljárás során a membránok jelentős része eltávozik a pórusokból, a nyomással történő kezelés után a tracheidák jelentős hányada nyitva áll az impregnáló folyadék számára. Ily módon az áramoltatott folyadékkal való impregnálással szembeni ellenállás jelentősen csökkent. Ez eredményezi, hogy az impregnáló folyadék egyszerűbb és gyorsabb módon és jelentős arányban mélyebbre jut a fába, mint ahogy az korábban lehetséges volt. Az eljárás ilyen megvalósítása lehetővé teszi az impregnálásnak egy olyan hatásfokát, ami a múltban lehetetlen volt.

A nyomásnövelés sebessége és a maximális nyomás, továbbá a maximális nyomáson való tartás beállítható úgy, hogy ezzel szabályozzuk azoknak a pórusmembránoknak az arányát, melyek elhagyják a pórusokat. Ez a szabályozás lehetővé teszi például, hogy a pórusmembránokat optimális arányban távolítsuk el anélkül, hogy más szempontok szerint roncsolódnak a faelem. A nyomás maximális értéke, csakúgy, mint a nyo3

HU 221 030 Bl másnövelés sebessége függ a fa fajtájától és méretétől. Kísérletek azt mutatják, hogy 4χ 10⁷ Pa és 1,5 χ 10⁸ Pa közötti nyomás általában megfelelő. Döntően jó eredmény 7 χ 10⁷ Pa és 1,1 χ IO⁸ Pa közötti nyomásértékekkel érhető el.

Fontos továbbá az is, hogy megfelelően kiegyensúlyozott legyen a nyomásváltozás sebessége, amivel a nyomást a faelemben növeljük azért, hogy a pórusmembránok kifújása létrejöjjön. Minél gyorsabban nő a nyomás, annál nagyobb lesz a folyadék kifolyása, és nagyobb az eltávozott pórusmembránok aránya. A nyomás túl gyors növekedése azonban károsíthatja a tracheidákat, vagy a fa más összetevőit. Kísérleteink alatt a nyomás növekedésének a sebessége átlagosan 2 χ 10⁵ és 4 χ 10⁶ Pa/s között van, de inkább 1 χ 10⁶ és 2,5 χ 10⁶ Pa/s közötti értékek bizonyultak megfelelőnek.

A találmány egyik foganatosítási módja szerint az impregnáló folyadékot a nyomás csökkentésekor juttatjuk a faelembe. Ez olyan szárítást és impregnálást tesz lehetővé, amelyik jelentősen gyorsabb és sokkal hatásosabb a technika mai állásának megfelelő módszereknél. A szárítás és imprgnálás, amelyik a tudomány mai állása szerint néhány órától néhány napig is eltart, a szabadalom szerinti eljárás használata esetén már néhány perc alatt is elvégezhető. Ha a folyadék eltávolítása során a pórusmembránok nagy százaléka távozik, a találmány szerint jelentősen nagyobb impregnálási mélységet és hatékonyságot ér el, mint az eddig valaha is lehetséges volt.

Az impregnáló folyadéknak el kell jutnia a szorítóközegben lévő közbenső szabad térbe, mialatt a szorítóközeget nyomjuk. Ezen eljárás szerint az impregnálás az impregnáló folyadék behajtása során jön létre, a nyomás csökkenése folyamán, azon nyomáskülönbséggel, ami a közbenső szabad tér és a faelemek között keletkezik a kitágulás alatt. Ebben az esetben egyszerű és hatásos kezelés érhető el megszakítás vagy újraindítás nélkül. Ráadásul az az energia, amelyik a folyadék nyomással történő kihajtására fordítódik, felhasználódik az impregnáláshoz is. Az eljárást ez teszi a technika mai állása szerint ismert eljárásokénál sokkal hatékonyabbá, ahol a szárításra fordított energiát még a nyomásos impregnálásnál sem használják fel.

A találmány szerinti eljárást a továbbiakban az eljárás foganatosítására alkalmas berendezés segítségével ismertetjük. Az

1. ábra annak a sajtológépnek a vázlatos keresztmetszetét mutatja, amelynek segítségével az eljárás során alkalmazott nyomást létrehozzuk, a

2. ábra a faelem egy részének nagyított hosszmetszetét mutatja a szorítóközegbe beágyazva, ahol a kezelés a találmány szerinti eljárásnak megfelelően megy végbe.

Az 1. ábrán bemutatott sajtológép tartalmaz egy 1 nyomókamrát, amely 2 felső részből és 3 alsó részből áll. A 2 felső rész és a 3 alsó rész szétválasztásával az 1 nyomókamra kinyitható a kezelendő 4 faelemek behelyezéséhez és eltávolításához. A nyomás alatt álló 1 nyomókamrában gumi 5 diafragma van elhelyezve.

A gumi 5 diafragma a 2 felső részhez van rögzítve azért, hogy a 2 felső rész és 3 alsó rész között rögzítve legyen, amikor a nyomás alá helyezett 1 nyomókamrát becsukják, és azért, hogy a nyomás alá helyezett 1 nyomókamra alsó része hozzáférhető legyen, amikor az 1 nyomókamrát kinyitják. Amikor a nyomás alá helyezett 1 nyomókamrát becsukják, a gumi 5 diafragma egy la elsődleges és egy lb másodlagos rekeszt vesz körül. Az 1 nyomókamra la elsődleges rekesze egy 6 csatornán keresztül tartja a kapcsolatot egy 7 hidraulikus egységgel, ami egy nagynyomású szivattyú.

A nyomás alá helyezett 1 nyomókamra lb másodlagos rekeszébe két hosszúkás 4 faelem van behelyezve. Ez van a 8 szorítóközegbe ágyazva, amelyik tökéletesen körülveszi a 4 faelemeket. Látható még egy 9 nyomótartály, amely az impregnáló folyadék tárolására és összenyomására szolgál, és amely a sajtológépen kívül van elhelyezve, és az impregnáló anyagot továbbító 10 szelepen keresztül van 11 elvezető csövekhez csatlakoztatva, amely egy 8 szorítóközegben, a 4 faelemek szomszédságában van elhelyezve. A 9 nyomótartály az ábrán nem szereplő szivattyúhoz van csatlakoztatva az impregnáló folyadék nyomás alá helyezésére. A 11 elvezető csövek a 4 faelem mindkét oldalánál el vannak látva kis porlasztó lyukakkal (nincs ábrázolva), lényegében a 4 faelem teljes hosszában. Az lb másodlagos rekeszben és a 4 faelemek környékén számos 12 szárítócső van elhelyezve (csak egy van ábrázolva). A 12 szárítócsövek nyílásokkal vannak ellátva (nincs jelölve), és 13 elvezető szelepen keresztül vannak a sajtológépen kívülre csatlakoztatva. A10 szelep és a 13 elvezető szelep vezérlése a nyitásra és zárásra kívülről történik.

A 4 faelemek a 2. ábrán bemutatott hosszirányú nézet szerint számos hosszanti 14 tracheidát tartalmaz. A 14 tracheida 15 falakból, 16 belső üregből és a 15 falakban levő nyílásokból, azaz 17 pórusokból áll. Két 17 pórusnál egy-egy 18 pórusmembrán helyezkedik el. Az ábra bal oldalán jelölve van, hogy számos 14 tracheida a 4 faelem vége felé el van vágva, vagy hiányzik a 15 fal vége. A 4 faelem mindkét oldala a 8 szorítóközeggel van körülvéve. Ez nagyszámú 8a szilárd testből, amelyek itt üveggolyók, és 8b közbenső szabad térből álló ágy. Az üveggolyók átmérője 1 mm körüli.

Az alábbiakban a találmány szerinti eljárást egy példával, két 4 faelem kezelésének bemutatásával ismertetjük. Amikor a nyomás alá helyezett kamra 2 felső részét kinyitjuk, a 4 faelemeket beemeljük az 1 nyomókamra lb alsó rekeszébe. A 4 faelemek a lucfenyő szijácsából deszkaszálakat tartalmaznak, és 30%-ot meghaladó a nedvességtartalom-arányuk. Normálisan a frissen vágott lucfenyő szijács nedvességtartalom-aránya 100% és 150% közötti. A nedvességtartalom-arány alatt a következőket értjük:

nedvességtartalom-arány: (nedvességtömege-száraz tömeg)/száraz tömeg

Természetesen a nedvességtartalom-arány igen különböző lehet a fa fajtájától és a korábbi kezelésektől függően, de általában a nedvességtartalom-aránynak a kezelés előtt nem kell alacsonynak lennie. A nedvességtartalom-arány, ami a folyadék eltávolítása során csök4

HU 221 030 Bl folyásolja a fa keménységét. Túl alacsony nedvességtartalom-arány keménnyé teszi a fát, ami megakadályozza, hogy a fa a nyomás csökkentésekor visszavegye eredeti alakját. A túl alacsony nedvességtartalom-arány együtt járhat a nyomás állandósulásával és a fa keményedésével, ami ebben a vonatkozásban nem kívánatos.

A 4 faelemek üveggolyóból kialakított ágyba vannak fektetve, amire további üveggolyókat öntenek, így ezek minden oldalról körülveszik a 4 faelemeket. A 11 elvezető csövek szintén az ágyban vannak elhelyezve, így a porlasztó lyukak egyenletesen oszlanak el a 4 faelemek mentén, megfelelően megválasztott távolságban. A 4 faelemek alatt 12 szárítócsövek nyílásokkal vannak ellátva 8 szorítóközegben keletkező víz elvezetésére. A 12 szárítócsövek lehetőleg úgy legyenek elrendezve, hogy a legtöbb nyílása arra a környékére koncentrálódjon, ahol a nyomás során a legtöbb folyadék távozik el, például a 4 faelemek rövid oldalán.

Amikor a 8 szorítóközeg el van rendezve, a nyomás alá helyezett 1 nyomókamrát légmentesen lezárjuk azáltal, hogy a 2 felső részt a gumi 5 diafragmával a 3 alsó részére engedjük le. A megfelelő tömítést a gumi 5 diafragmával biztosítjuk. Ezután a 7 hidraulikus egységet indítjuk, aminek során hidraulikus olajat pumpálunk a 6 csatornán keresztül a nyomás alá helyezett 1 nyomókamra la elsődleges rekeszébe. Amikor az la elsődleges rekesz megtelt a hidraulikus olajjal, a nyomást további olaj pumpálásával növeljük. A nyomás növekedése a gumi 5 diafragmán és a 8 szorítóközegen keresztül jut át az lb másodlagos rekeszben lévő 4 faelemekhez. Mivel az üveggolyók közötti felületi súrlódás alacsony, egy izosztatikus, minden oldalról egyforma nyomás alakul ki az lb másodlagos rekeszben. Ezzel egy időben az üveggolyók közötti közbenső szabad tér megtartott. A nyomás, ami a gumi 5 diafragmán keresztül továbbítódik, az üveggolyók között, melyek egymással mechanikai kölcsönhatásba vannak, erőegyensúlyt eredményez. Ily módon a nyomás izosztatikusan továbbítódik az üveggolyókon keresztül a 4 faelemek összes felületére. A 8b közbenső szabad térben az üveggolyók közötti nyomás a nyomás növelésekor nem nő jelentős mértékben. Az atmoszferikus nyomás, amelyik a 7 hidraulikus egység indítását megelőzően áll fenn, az egész szorítás során gyakorlatilag megmarad.

Amikor az üveggolyókból álló ágy nyomja a 4 faelemek felületét, ugyanaz a nagy nyomás hat a 4 faelemekre és a 8 szorítóközegre. Ily módon a 14 tracheidák 16 belső üregeiben lévő szabad folyadék erre a magasabb nyomásra préselődik. A nyomáskülönbség a 4 faelemben lévő folyadék és a 8b közbenső szabad térköz között van. Ez a nyomáskülönbség kihajtja a 4 faelemből a folyadékot a 8b közbenső szabad térközbe. A folyadék először azokon a lehetséges kijáratokon hagyja el a 4 faelemet, ahol a legkisebb az áramlási ellenállás. A folyadéknak ez a része azokon a 14 tracheidákon keresztül távozik, melyek a 4 faelem végén helyezkednek el, és le vannak vágva. A folyadék egy másik része a 4 faelem felületi pórusain keresztül, míg egy harmadik része a 14 tracheidák falán átdiffundálva folyik ki, és a 4 faelem belsejéből a felülete felé való áramlása során pórusmembránokat szakít le a 14 tracheida 15 falában lévő 17 pórusoknál. A leszakított 18 pórusmembránok a folyadékkal 14 tracheidáktól tracheidákig jutnak, és így követve a folyadékot, kijutnak a 4 faelemből.

A nyomás alatt a 13 elvezető szelep nyitva van. A folyadéknak az a része, amely elhagyja a 4 faelemet, a 8b közbenső szabad téren és a 12 szárítócsöveken kiképzett elvezető nyílásokon keresztül van elvezetve. A kiszorított folyadék a 12 szárítócsövön és a 13 elvezető szelepen keresztül hagyja el a nyomás alá helyezett 1 nyomókamrát. A 8b közbenső szabad térből a folyadék elvezetését meg lehet gyorsítani vákuumszivattyú alkalmazásával, amely a 13 elvezető szelephez csatlakoztatható.

Azért, hogy a nyomásnövelés során megfelelő számú 18 pórusmembránt hajtsunk ki, a nyomásnövekedés sebességét, a maximális nyomást és a nyomáson tartási időt szóban forgó 4 faelemhez megfelelően kell kiválasztani. Lucfenyő szijács kezelése alatt, melynek a kiinduló nedvességtartalma túllépi a 100%-ot, a nyomást a légköri nyomásról körülbelül 5 χ 10⁵ Pa/s sebességgel 9 χ 10⁷ Pa értékig növeljük. A nyomást a 8 szorítóközegnek is megfelelően kell megválasztani. így például, ha a 8a szilárd testek anyaga acél vagy alumínium-oxid, azok 10⁸ Pa nyomásig ellenállóak, míg ha a 8a szilárd testek például polimerek, akkor a nyomás 5xl0⁷ Pa alatt kell maradjon.

A nagy nyomást, amit a nyomásnövelés fázisában elértünk, előre meghatározott ideig fenntartjuk. Ezt annak érdekében tesszük, hogy a folyadék egy előre megtervezett mennyiségének időt adjunk a 4 faelemből való eltávozásra. A fenntartási idő, a nyomásnövelés sebessége, valamint a maximális nyomás esetenként eltérő, és többek között függ a 4 faelem fajtájától, nedvességtartalmától. Hosszabb fenntartási idő választása esetén csökkenteni lehet a nyomásnövelés sebességét, és a maximális nyomás is alacsonyabb lehet. Ez egy olyan kezelést eredményez, amely megengedetten kicsit lassabb ugyan, de kíméletes a fa rostanyagára nézve.

Az összenyomás fázisa előtt és alatt és a nyomáson tartás ideje alatt az impregnáló folyadék a 9 nyomótartályban nyomás alatt van, mégpedig olyan nyomáson, amelyik jelentősen nagyobb, mint a 8 szorítóközegben és a 4 faelemben lévő nyomás. Amikor a nyomás és a nyomáson tartás szakasza befejeződik, a 13 elvezető szelepet bezárjuk. Ezt követően az impregnáló 10 szelepet kinyitjuk. így a nyomás alatt lévő impregnáló folyadék kiáramlik all elvezető csöveken és a porlasztófejeken keresztül a 8b közbenső szabad térközbe, a 4 faelemek közelébe. Mivel az impregnáló folyadék nyomása a 8b közbenső szabad térközben nagyobb, mint a 4 faelemekben, az impregnáló folyadék behatol a 4 faelemekbe. Annak érdekében, hogy megfelelő mennyiségű impregnáló folyadék megfelelő mélységbe hatoljon be, a 8b közbenső szabad térközben levő impregnáló folyadék és a 4 faelemek közötti nyomást adott ideig fenntartják. Mikor ez a fenntartási idő letelt, az lb másodlagos rekeszt nyomásmentesítjük a hidraulikaolaj la elsődleges rekeszből való leengedésével. A nyomáscsökkenés szakaszában a 4 faelemek ismét visszanyerik eredeti alakjukat. Ez arra

HU 221 030 Bl a járulékos nyomásra vezethető vissza, amely a 4 faelemek belseje és az impregnáló folyadékkal kitöltött 8b közbenső szabad térköz között lép fel. Ez a nyomáskülönbség kiegészítő impregnáló folyadékot juttat még a 4 faelemekbe. Mivel a 18 pórusmembránok jelentős része már kimosódott, az impregnáló folyadék akadály nélkül messze bejut a 4 faelemekbe. Már egy kis nyomáskülönbség fenntartása is elegendő a 4 faelem belsejében a kiváló impregnálás elérésére. A nyomáscsökkentés viszonylag gyorsan elvégezhető. A nyomást 2-5xlO⁶ Pa/s sebességgel lehet csökkenteni.

Ha a nyomáscsökkentés befejeződött, és a nyomás az la elsődleges és az lb másodlagos rekeszben, valamint a 4 faelemben ismét 1 χ 10⁵ Pa körüli, a nyomás alá helyezett 1 nyomókamra 2 felső része kinyitható, és a 4 faelemeket el lehet távolítani.

Az impregnálás során a 4 faelem nedvességtartalma ismét megnő. A nedvességtartalom-arány elfogadható értéke mind a hagyományos, mind a fent említett eljárással 35-125% körüli. Ha az impergnált termék kisebb nedvességtartalom-aránnyal kívánatos, a 4 faelemet a hagyományos eljárással kell szárítani. Lehetséges azonban a 4 faelemet az impregnáló folyadék aktív elemeinek a fával való kölcsönhatása után ismét a nyomásos eljárással szárítani. A felesleges impregnáló folyadék ily módon a nyomásnövelés szakaszában eltávozik, miután nem adalékolunk folyadékot a nyomáscsökkentés szakaszában.

A fent leírt eljárás csak egy példa fa kezelésére a szabadalom szerint. Az eljárás egyéb módon is elvégezhető.

Az eljárással különféle fajta fák kezelhetők, mint például fenyőfa, tölgyfa, nyírfa, rezgőnyárfa és égerfa. Szijácson kívül a kezelt fa lehet bélfa vagy ezek variációja.

A kezelés nem szükségszerűen foglalja magában az impregnálást is, ekkor a 4 faelem megmunkálása impregnáló folyadék nélkül történik. Az eljárás a 4 faelemek egy igen gyors és hatékony szárítását eredményezi.

Az eljárás, ahogyan a 8b közbenső szabad térben impregnáló folyadékot használnak, mialatt a 4 faelemet nyomás alá helyezik, többféle módon valósítható meg. Az impregnáló folyadékot be lehet pumpálni a 12 szárítócsöveken keresztül. Az is lehetséges, hogy ahelyett, hogy az impregnáló folyadékot egy külső, nyomás alá helyezett tartályból nyerjük, egy flexibilis tartályt helyezünk az 1 nyomókamrába. Ezt a flexibilis tartályt még a nyomásnövelés megkezdése előtt megtöltjük az impregnáló folyadékkal. A nyomásnövelés fázisában az impregnáló folyadék nem juthat be a 8 szorítóközegbe, azaz az impregnáló 10 szelep zárva van. A tartályban levő impregnáló folyadék nyomása ugyanaz lesz, mint ami a 4 faelemben van. Amikor a nyomásnövelés, majd az azt követő fenntartás befejeződött, az impregnáló 10 szelepet kinyitjuk, aminek következtében az impregnáló folyadék szétáramlik a 8 szorítóközeg 8b közbenső szabad terében. Amikor a folyadék szétáramlik, a 4 faelemek tehermentesítődnek, aminek következtében visszanyerik eredeti alakjukat. Ez a nyomáskülönbség a 8b közbenső szabad tér és a 4 faelemek között az impregnáló szert a 4 faelembe hajtja.

Nem szükséges az sem, hogy azt a folyadékot, mely a nyomás hatására a 4 faelemből távozik, elvezessük. Lehetséges az is, hogy újból felhasználjuk koncentrált impregnáló folyadék hozzáadásával, miután a folyadék eltávozott a 4 faelemből, azonnal a beágyazásba keverve. Ezután a nyomáscsökkenés alatt a folyadék az impregnáló folyadékkal visszakerül a 4 faelembe.

Az eljárás, mely során a 4 faelemből a vizet kihajtjuk, legjobban az úgynevezett szabad vízre alkalmazható. Ez az a víz, amelyik elsődleges a szárításnál, a fa rostjaiban szabadon van, és nem kötött a 4 faelem celláinak falához.

Claims (11)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Eljárás faelem (4) nyomással történő kezelésére, ahol a faelemet (4) egy szorítóközegbe (8) helyezzük, a szorítóközegben (8) a faelemet (4) összeszorítva növel- 45 jük a nyomást, majd a szorítóközegben (8) csökkentve a nyomást, a faelemet (4) nyomásmentesítjük, azzal jellemezve, hogy a faelemet (4) közbenső szabad térrel (8b) elválasztott nyomásátvivő szilárd testeket (8a) tartalmazó szorítóközegbe (8) helyezzük, majd nyomásnöve- 50 léssel a szorítóközeg (8) szilárd testjeivel (8a) a folyadékot a faelemből (4) a közbenső szabad terekbe (8b) kihajtó nyomáskülönbséget hozunk létre, majd ezt követően nyomáscsökkentéssel, a faelem (4) kiindulási alakját helyreállítandó, a nyomáskülönbséget megszüntetjük.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a nyomásnövelés során keletkezett megnövelt nyomást adott ideig fenntartjuk.
3. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a faelemben (4) a pórusaikat (17) elha- 60 gyó pórusmembránok (18) arányát a nyomáskülönbség létrehozásakor a nyomásnövelési sebesség, a maximális nyomás és ezen maximálisra megnövelt nyomásfenntartási idő szabályozásával állítjuk be.
4. 4. Az 1-3. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a közbenső szabad térből (8b) a folyadékot, adott esetben vákuumszivattyúzással elvezetjük.
5. 5. Az 1-4. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy nyomáscsökkentéskor impregnáló folyadékot juttatunk a faelembe (4).
6. 6. Az 5. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy az impregnáló folyadékkal a szorítóközegben (8) lévő közbenső szabad teret (8b) akkor töltjük ki, ami55 kor azt nyomás alá helyezzük.
7. 7. Az 1-6. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szorítóközeg (8) szilárd testjeit (8a) granulátumok képezik, amelyeknek átlagos átmérője vagy rácsmérete kisebb mint 10 mm, előnyösen 0,1 és 5 mm közötti érték.

   HU 221 030 Bl
8. 8. Az 1-7. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szorítóközeg (8) szilárd testjei (8a) polimer anyagok, homok, üveg, acél, bronz vagy alumínium-oxid.
9. 9. Az 1-8. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, 5 azzal jellemezve, hogy a faelemet (4) 4 χ 10⁷ és 1,5 χ 10⁸

   Pa közötti, előnyösen pedig 7 χ 10⁷ és 1,1 χ 10⁸ Pa közötti nyomással nyomjuk.
10. 10. Az 1-9. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a nyomásnövelési sebességet 2 χ 10⁵ és 4 χ 10⁶ Pa/s közötti, de előnyösen 1 χ 10⁶ és 2,5 χ 10⁶ Pa/s közötti értékre választjuk meg.
11. 11. Az 1-10. igénypontok bármelyike szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a szilárd testek (8a) keménysége az IHR A skálán nagyobb, mint a 95°, előnyösen pedig nagyobb mint 80°.