PL182345B1 - Sposób obróbki technika cisnieniowania drewnianego elementu PL PL PL - Google Patents

Abstract

1. Sposób obróbki technika cisnienio- wania drewnianego elementu o duzej wilgotno- sci, korzystnie wiekszej od 30%, zwlaszcza wynoszacej od 100 do 150%, w którym wklada sie drewniany element w czynnik cisnieniowy, zwieksza sie cisnienie w czynniku cisnienio- wym, i spreza sie drewniany element przeno- szac na niego cisnienie za posrednictwem czynnika cisnieniowego, oraz zmniejszajac cisnienie w czynniku cisnieniowym odpreza sie drewniany element, znamienny tym, ze stosuje sie czynnik cisnieniowy (8) zawierajacy wiele litych elementów (8a) z posrednimi przestrze- niami (8b) pomiedzy nimi, i przenosi sie za pomoca litych elementów (8a) cisnienie na drewniany element (4) oraz powoduje sie po sprezeniu czynnika cisnieniowego powstanie pomiedzy drewnianym elementem (4) a po- srednimi przestrzeniami (8b) róznice cisnien, wytlaczajacej ciecz z drewnianego elementu (4) do tych przestrzeni (8b), oraz podczas odpreza- nia rozszerza sie drewniany element (4) w za- sadzie do pierwotnego ksztaltu. Fig. 1 PL PL PL

Description

Sposób ten znakomicie nadaje się do suszenia drewna o wysokiej wilgotności. Sposób ten nadaje się zwłaszcza do suszenia, po którym następuje impregnacja, gatunków drewna trudnych do impregnacji innymi sposobami, na przykład drewna świerkowego.

Znane jest zmienianie właściwości wyrobów drewnianych za pomocą ciśnienia. Obróbkę ciśnieniową stosuje się, na przykład, do prasowania i utwardzania drewna. W tym aspekcie, szczególnie dobre wyniki uzyskuje się obrabiając drewniane elementy techniką ciśnieniowania izostatycznego. W znanym dotychczas sposobie, przeznaczone do obróbki drewniane elementy umieszcza się w otoczeniu czynnika ciśnieniowego w komorze ciśnieniowej. Czynnik ciśnieniowy składa się z wielu odpowiednio przystosowanych elementów gumowych, mających kształt, na przykład, kulek, podłużnych pasków lub sześcianów. Czynnik ciśnieniowy jest oddzielony w komorze ciśnieniowej od płynu roboczego, na przykład oleju hydraulicznego, za pomocą elastycznej membrany. Podnosząc ciśnienie płynu roboczego za pomocą pompy hydraulicznej, przenosi się ciśnienie do czynnika ciśnieniowego. Czynnik ciśnieniowy układa się wokół drewnianych elementów i działa na nie równomiernym ciśnieniem. Rezultatem jest trwałe sprasowanie i utwardzenie drewnianych elementów.

Wadą obecnego stanu techniki jest konieczność zmniejszenia, przed obróbką ciśnieniową, zawartości cieczy i wilgoci w drewnianych elementach do poziomu, jaki jest dopuszczalny z punktu widzenia obróbki ciśnieniowej. Wynika to z tego, że podczas ciśnieniowania w drewnianym elemencie znajduje się ciecz nieściśliwa, w wyniku czego nie jest możliwe jego sprasowanie. Zatem nie można obrabiać tą techniką świeżo ściętej tarcicy ani innych wyrobów drewnianych o za wysokiej wilgotności.

Ściśle z tym związany, o ile chodzi o znaną technikę, jest problem niemożliwości zastosowania obróbki ciśnieniowej dokładnie do takiego celu, jakim jest suszenie drewnianych elementów. W celu zmniejszenia wilgotności wyrobów drewnianych trzeba było dotychczas stosować metody tradycyjne, które bazują na ogrzewaniu i/lub suszeniu powietrznym za pomocą wentylatorów

Jednakże metody te są stosunkowo czasochłonne i dlatego drogie.

Inny, i być może nawet poważniejszy problem, który jest konsekwencją tradycyjnych metod suszenia, wiąże się z następną impregnacją suchych wyrobów drewnianych. Stanowi to często źródło poważnych problemów, ponieważ trudno jest zmusić środek impregnujący do dostatecznie głębokiego wniknięcia w drewno. Często pożądana jest impregnacja wyrobów drewnianych, takich jak tarcica. Celem impregnacji jest zwiększenie odporności wyrobów drewnianych na pewne procesy, na przykład na bakterie lub grzyby, powodujące rozkład drewna. Zazwyczaj środek konserwujący rozpuszcza się w cieczy, którą różnymi sposobami zmusza się do wniknięcia w drewno. Takie wnikanie można uzyskać, na przykład, zanurzając drewniane wyroby w cieczy impregnującej lub wtłaczając ciecz impregnującą pod ciśnieniem. W tym drugim przypadku impregnację poprzedza zazwyczaj obróbka podciśnieniowa wyrobów z drewna.

Wnikanie cieczy w drewno może następować w wyniku dyfuzji albo jej wpływania. W przypadku dyfuzji, ciecz wnika w drewno bardzo powoli na zasadzie stężenia roztworu impregnującego. Z drugiej strony, w przypadku wnikania na zasadzie wpływania, ciecz może wniknąć w drewno bardzo szybko przez znajdujące się w nim włókna i pory. Podczas procesu impregnacji, preferuje się, ze względu na szybkość, wnikanie na zasadzie wpływania a nie na zasadzie dyfuzji.

W drewnie z drzew iglastych ponad 90% stanowi włókno drzewne, tak zwane cewki. W żywym drzewie, ich zadaniem, oprócz innych, jest przewodzenie cieczy. Cewki te składają się z podłużnych, pustych w środku włókien o długości około 3 mm. Na ogół biegną one równolegle do wzdłużnego kierunku drzewa i do siebie, i są przesunięte względem siebie wzdłuż osi. Ciecz może przepływać z jednej cewki do sąsiedniej poprzez tak zwane pory. Pory te, które mogą być porami różnego typu, na przykład pierścieniowymi lub zwykłymi, są otworami w ściankach cewek. W skład porów wchodzi zazwyczaj pewien typ elementu za4

182 345 mykającego, tak zwana membrana porowa. Membrana ta otwiera i zamyka pory, odpowiednio umożliwiając i uniemożliwiając przepływ cieczy z jednej cewki do drugiej.

Podczas procesu impregnowania tarcicy ciecz wnika bardzo szybko z powierzchni końcowych elementów drewnianych. W tych miejscach podłużne cewki są przecięte i ciecz wpływa z łatwością. Dla umożliwienia wpłynięcia cieczy w drewno, z jednej cewki do drugiej, pory muszą być otwarte. Wcześniej czy później ciecz wpływa do cewki, w której wszystkie pory są zamknięte, co powoduje zatrzymanie dalszego wnikania.

Stwierdzono, że tradycyjne suszenie drewna z drzew iglastych powoduje zamykanie porów. Podczas wysychania drewna, membrana porowa przesuwa się z położenia środkowego i zamyka otwór pora. Membrana przemieszcza się pod działaniem sił kapilarnych w wysychającej wodzie. Po zatkaniu pora przez membranę, nie można jej przesunąć nawet jeżeli drewno poddaje się działaniu bardzo wysokiego ciśnienia. Wynika to prawdopodobnie z tego, że membrana przywiera do ścianki pora, oraz z tego, że powstaje pomiędzy nimi wiązanie w postaci mostków wodorowych.

Powyższe uzasadnienie wyjaśnia przyczyny, dla których, po tradycyjnym suszeniu drewna miękkiego, tak trudno jest zmusić ciecz impregnującą do odpowiednio głębokiego wniknięcia w drewno. Ponadto od dłuższego już czasu wiadomo, że impregnacja drewna świerkowego jest znacznie trudniejsza niż drewna sosnowego. Wynika to, między innymi, z tego, że podczas suszenia drewna świerkowego zamyka się większa liczba porów niż podczas suszenia drewna sosnowego, oraz z tego, że w drewnie sosnowym jest mniej porów i są one mniejsze.

Szczególnym problemem występującym w znanych dotychczas sposobach suszenia drewna jest to, że w miarę schnięcia drewna dalsze wysychanie jest coraz trudniejsze. Jest to zwłaszcza słuszne dla pewnych gatunków drewna, takich jak drewno świerkowe.

Zadaniem wynalazku jest uzyskanie sposobu obróbki drewna umożliwiającego jego suszenie techniką ciśnieniową oraz znacznie upraszczającego impregnację wysuszonego drewna.

Sposób obróbki techniką ciśnieniowania drewnianego elementu o dużej wilgotności, korzystnie większej od 30% zwłaszcza wynoszącej od 100 do 150%, w którym wkłada się drewniany element w czynnik ciśnieniowy zwiększa się ciśnienie w czynniku ciśnieniowym, i spręża się drewniany element przenosząc na niego ciśnienie za pośrednictwem czynnika ciśnieniowego, oraz zmniejszając ciśnienie w czynniku ciśnieniowym, odpręża się drewniany element, charakteryzuje się według wynalazku tym, że stosuje się czynnik ciśnieniowy zawierający wiele litych elementów z pośrednimi przestrzeniami pomiędzy nimi, i przenosi się za pomocą litych elementów ciśnienie na drewniany element oraz powoduje się po sprężeniu czynnika ciśnieniowego, powstanie pomiędzy drewnianym elementem a pośrednimi przestrzeniami różnicy ciśnień, wytłaczającej ciecz z drewnianego elementu do tych przestrzeni, oraz podczas odprężania rozszerza się drewniany element w zasadzie do pierwotnego kształtu.

Korzystnie uzyskane podczas sprężania zwiększone ciśnienie utrzymuje się podczas z góry zadanego czasu utrzymywania.

Korzystnie podczas sprężania i ewentualnie w ciągu czasu utrzymywania wymusza się opuszczenie przez znaczną część membran porowych, znajdujących się w drewnianym elemencie porów.

Korzystnie kontroluje się szybkość wzrostu ciśnienia, maksymalną wartość ciśnienia i ewentualnie czas utrzymywania sterując ilością membran porowych, zmuszanych do opuszczania porów.

Korzystnie podczas odprężania wprowadza się w drewniany element ciecz impregnującą.

Korzystnie ciecz impregnującą spręża się i wprowadza do pośrednich przestrzeni w czynniku ciśnieniowym.

Korzystnie w skład czynnika ciśnieniowego wchodzi granulat, w którym średnia średnica lub wielkość sitowa litych elementów jest mniejsza niż 10 mm, korzystnie wynosi od 0,1 do 5 mm.

Korzystnie w skład czynnika ciśnieniowego wchodzą elementy lite z materiału polimerowego, piasku, szkła, stali, brązu lub tlenku glinu.

Korzystnie spręża się drewniany element do ciśnienia od 40 MPa do 150 MPa, korzystnie od 70 MPa do 110 MPa.

182 345

Korzystnie ciśnienie zwiększa się ze średnią szybkością od 2 · 10⁵ Pa do 40 · 10 Pa na sekundę, korzystnie od 10 · 10⁵do 25 · 10⁵Pa na sekundę.

Korzystnie twardość litych elementów jest większa niż 95° IRH w skali A Shore'a, korzystnie, powyżej 80° w skali D Shore'a.

Korzystnie odprowadza się ciecz wytłoczoną z drewnianego elementu.

Korzystnie odprowadza się ciecz podczas sprężania i następnie wprowadza się w drewniany element ciecz impregnującą..

Korzystnie ciecz impregnującą spręża się.

Zadanie wynalazku osiągnięto za pomocą sposobu odznaczającego się tym, że stosuje się czynnik ciśnieniowy zawierający wiele elementów litych z przestrzeniami wewnętrznymi, w wyniku czego elementy te przenoszą ciśnienie na element drewniany tak, że podczas ciśnieniowania czynnika ciśnieniowego, pomiędzy tym elementem drewnianym a przestrzeniami powoduje się powstanie różnicy ciśnień, która wytłacza ciecz z drewnianego elementu do tych przestrzeni, oraz drewniany element, po spadku ciśnienia, rozszerza się w zasadzie do jego kształtu pierwotnego.

W skład czynnika ciśnieniowego wchodzą elementy stałe, co gwarantuje utrzymywanie przestrzeni pomiędzy nimi również podczas ciśnieniowania czynnika ciśnieniowego. Umożliwia to istnienie różnic ciśnień, niezbędnej do wytłaczania cieczy podczas ściskania drewnianego elementu. Zatem sposób według wynalazku umożliwia suszenie drewnianych elementów za pomocą obróbki ciśnieniowej. Takie suszenie pod ciśnieniem jest znacznie szybsze niż znane dotychczas sposoby suszenia. Suszenie świeżo ściętej tarcicy do wskaźnika wilgotności około 30%, które dotychczas, na przykład w piecu suszącym, zajmowało do 24 godzin, można przeprowadzić sposobem według wynalazku w czasie poniżej 2 minut.

Podwyższone ciśnienie, które uzyskuje się podczas fazy sprężania, utrzymuje się w czynniku ciśnieniowym i w drewnianym elemencie podczas pewnego, z góry określonego czasu utrzymywania, zanim rozpocznie się faza spadku ciśnienia. W ten sposób zapewnia się czas na wniknięcie wymaganej ilości cieczy w drewniany element.

Elementy lite znajdujące się w czynniku ciśnieniowym mogą być wykonane z dużej liczby różnych materiałów i mogą mieć różne twardości w zależności od tego, do jakiego maksymalnego ciśnienia mają być używane. Materiałami, które okazały się szczególnie przydatne do tego celu są polimery, piasek, szkło, stal nierdzewna, brąz i tlenek glinu. W tych dziedzinach zastosowania tego sposobu, w których stosuje się tylko niższe ciśnienia, twardość litych elementów może wynosić według międzynarodowej skali IRH Shore'a A 95° lub więcej. W przypadku stosowania większych ciśnień, twardość tę trzeba, korzystnie, zwiększyć powyżej iRH według Shore'a D 80°. W związku z tym należy zauważyć, że skala IRH D według Shore'a stanowi wyższy przedział twardości niż skala iRh A według Shore'a.

Ponadto te lite elementy mogą mieć nieskończoną liczbę kształtów geometrycznych. Mogą one być zupełnie asymetryczne i różne od siebie, co odnosi się do sytuacji, na przykład, ziaren piasku, ale mogą również być symetryczne i identyczne, na przykład w przypadku kulek stalowych. Istotne znaczenie dla uzyskiwanych wyników mają wymiary tych litych elementów. Za duże elementy wywołują widoczne odciski w powierzchni drewnianego elementu, natomiast elementy lub ziarna zbyt małe utrudniają ucieczkę i usuwanie cieczy pomiędzy przestrzeniami oraz z drewnianego elementu. Przeprowadzone próby wykazały, że najlepsze są lite elementy o średnicy lub wielkości oczek sita poniżej 10 mm. Najbardziej korzystne wyniki uzyskuje się dla ziarna o wymiarach pomiędzy 0,1 a 5 mm.

Z faktem odzyskiwania przez drewniane elementy ich pierwotnych kształtów podczas fazy zmniejszania ciśnienia wiąże się kilka zalet. Przede wszystkim, z wielu względów, drewniane elementy uzyskują takie same właściwości jak drewno suszone tradycyjnie. Przykładowo, drewno suszone według wynalazku nie różni się pod względem wytrzymałościowym, ani żadnym innym z konstrukcyjnego punktu widzenia, od drewna suszonego innymi sposobami, dzięki czemu można je stosować jak zwykłe drewno bez dalszych zabiegów adaptacyjnych. Ponadto rozszerzanie się drewnianego elementu podczas fazy zmniejszania ciśnienia przyczynia się do umożliwienia znacznego uproszczenia impregnacji drewnianego elementu.

182 345

Podczas stosowania tego sposobu, w trakcie ściskania, można zmusić znaczną ilość membran porowych znajdujących się w drewnianym elemencie do opuszczenia porów. Membrany porowe są wypłukiwane przez stosunkowo szybko płynącą ciecz, obecną w drewnianym elemencie od początku i wytłaczaną na zewnątrz podczas ściskania. Jak wynika w oczywisty sposób z powyższego opisu, membrany porowe stanowią jedną z najpoważniejszych przyczyn trudności z impregnacją drewna suszonego metodami tradycyjnymi. Ponieważ według wynalazku usuwa się z porów znaczną część membran porowych, to po ciśnieniowaniu znaczna część cewek otwiera się dla cieczy impregnujęcej. W ten sposób znacznie zmniejsza się odporność elementu na impregnację za pomocą płynącej cieczy. Dlatego ciecz impregnująca może, w prostszy i szybszy sposób, wnikać znacznie głębiej w drewno niż było to możliwe dotychczas. Sposób według tego przykładu realizacji umożliwia uzyskanie takiej skuteczności impregnacji, która dotychczas nie była możliwa.

Ponadto można regulować szybkość wzrostu ciśnienia oraz ciśnienie maksymalne, kontrolując w ten sposób udział membran porowych, zmuszanych do opuszczenia porów. Taka kontrola umożliwia, na przykład, usuwanie optymalnej ilości membran porowych bez niszczenia drewna pod innymi względami. Maksymalne ciśnienie jak również szybkość wzrostu ciśnienia dobiera się w zależności od gatunku drewna oraz wymiarów drewnianego elementu. Przeprowadzone próby wykazały, że najbardziej przydatne są ciśnienia w zakresie od 40 MPa do 150 MPa. Szczególnie korzystne wyniki uzyskiwano przy ciśnieniach od 70 MPa do 110 MPa.

Jeszcze ważniejszym czynnikiem dla uzyskiwania odpowiednio zrównoważonego wytłaczania lub wypłukiwania membran porowych jest szybkość, z jaką rośnie ciśnienie w czynniku ciśnieniowym i w drewnianym elemencie. Im szybszy wzrost ciśnienia, tym większe natężenie przepływu cieczy i większa ilość usuwanych membran porowych. Natomiast zbyt duża szybkość wzrostu ciśnienia może uszkodzić cewki i inne elementy składowe drewna. W trakcie testów stwierdzono, że odpowiednie szybkości wzrostu ciśnienia wynoszą, przeciętnie, od 2 · 10⁵ do 40 · 10⁵ Pa na sekundę, a korzystnie od 10 · 10⁵ do 25 · 10’ Pa na sekundę.

Według jednego z przykładów realizacji wynalazku, ciecz impregnująca może mieć możliwość wpływania w drewniany element podczas zmniejszania ciśnienia. Uzyskuje się w ten sposób metodę suszenia i impregnowania, która jest znacznie szybsza i bardziej skuteczna niż metody znane dotychczas. Suszenie i impregnacja, które według dotychczasowego stanu techniki zajmowały od kilku godzin do kilku dni, przeprowadza się obecnie sposobem według wynalazku w kilka minut. Jeżeli podczas fazy usuwania cieczy zostanie usunięta wystarczająco duża ilość membran porowych, to konsekwencją tego jest również znacznie większa głębokość impregnacji oraz jej skuteczność, niż było to możliwe dotychczas.

Ponadto ciecz impregnującą można doprowadzać do pustych przestrzeni w czynniku ciśnieniowym kiedy zwiększa się w nim ciśnienie. Impregnacja według wynalazku odbywa się poprzez wtłaczanie cieczy impregnującej w drewniany element, podczas zmniejszania ciśnienia na niego, wskutek różnicy ciśnień powstającej pomiędzy pustymi przestrzeniami, a drewnianym elementem podczas jego rozszerzania się. W ten sposób uzyskano prosty i skuteczny cykl obróbki bez przerywania ani ponownego obciążania. Ponadto energię potrzebną do zwiększania ciśnienia cieczy używa się również do impregnacji. Dzięki temu proces ten jest znacznie skuteczniejszy w porównaniu ze znanymi dotychczas, w których energii potrzebnej do suszenia nie można użyć w żaden inny sposób podczas impregnacji ciśnieniowej.

Przedmiot wynalazku jest bliżej objaśniony w przykładzie realizacji na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia prasę do realizacji sposobu według wynalazku, w przekroju poprzecznym, schematycznie, a fig. 2 - część drewnianego elementu, otoczonego czynnikiem ciśnieniowym, podczas obróbki sposobem według wynalazku, w przekroju podłużnym, schematycznie.

W skład widocznej na fig. 1 prasy wchodzi komora ciśnieniowa 1, złożona z górnej części 2 i dolnej części 3. Dzięki rozdzieleniu obu części 2 i 3, komorę ciśnieniową można otwierać, umożliwiając w ten sposób wkładanie do niej i wyjmowanie z niej przeznaczonych do obróbki drewnianych elementów 4. W komorze ciśnieniowej 1 znajduje się elastyczna prze182 345 pona 5. Przepona 5 jest przymocowana do górnej części 2 w taki sposób, że kiedy komora ciśnieniowa 1 jest zamknięta, to przepona jest zamocowana pomiędzy górną częścią 2 a dolną częścią 3, natomiast kiedy komora jest otwarta, to dolna część komory ciśnieniowej jest odsłonięta. Kiedy komora ciśnieniowa 1 jest zamknięta, to przepona 5 wyznacza główną komorę la i pomocniczą komorę 1b. Główna komora la komory ciśnieniowej łączy się, kanałem 6, z urządzeniem hydraulicznym 7 w postaci pompy wysokociśnieniowej.

Ponadto w pomocniczej komorze 1b komory ciśnieniowej 1 znajdują się dwa podłużne elementy drewniane 4. Są one osadzone w czynniku ciśnieniowym 8, który całkowicie je otacza. Na zewnątrz prasy znajduje się zbiornik ciśnieniowy 9 do magazynowania i ciśnieniowania cieczy impregnującej, który łączy się, za pomocą zaworu 10 cieczy impregnującej, z przewodami rozprowadzającymi 11 znajdującym się w czynniku ciśnieniowym, w sąsiedztwie drewnianych elementów. Zbiornik ciśnieniowy 9 jest również połączony z pompą (nie pokazaną) do ciśnieniowania cieczy impregnującej. W przewodach rozprowadzających 11 są małe otwory natryskowe (nie pokazane); przewody te biegną z obu stron każdego drewnianego elementu, w przybliżeniu na jego całej długości. Podobnie, w pomocniczej komorze 1b i w sąsiedztwie drewnianych elementów 4, znajduje się kilka rur spustowych 12 (pokazano tylko jedną). W rurach spustowych 12 znajdują się otwory (nie pokazane) i rury te łączą się za pośrednictwem zaworu spustowego 13 z obszarem na zewnątrz prasy. Zarówno zawór 10 cieczy impregnującej jak i zawór spustowy 13 można otwierać i zamykać z zewnątrz prasy.

W części podłużnego przekroju drewnianego elementu 4, schematycznie pokazanego na fig. 2, znajdują się liczne podłużne cewki 14. W każdej cewce są ścianki 15, wewnętrzna pusta przestrzeń 16 i otwory czyli pory 17 w ściankach. W dwóch z tych otworów lub porów 17, znajduje się membrana porowa. Z lewej strony figury widać, że kilka cewek, znajdujących się najbliżej końca drewnianego elementu, jest uciętych i nie ma ścianki końcowej.

Drewniany element 4 jest otoczony, z dwóch widocznych stron, czynnikiem ciśnieniowym 8. Zawiera on dużą ilość litych elementów 8a w postaci kulek szklanych, ze znajdującymi się pomiędzy nimi pustymi przestrzeniami 8b. Średnica szklanych kulek wynosi około 1 mm.

Poniżej opisano sposób obróbki dwóch drewnianych elementów 4 według jednego z przykładów wykonania wynalazku. Po zdjęciu górnej części 2 komory ciśnieniowej 1, opuszcza się drewniane elementy 4 do dolnej części komory ciśnieniowej 1. Drewnianymi elementami 4 są deski ze świerkowego drewna bielu o wilgotności powyżej 30%. Zazwyczaj wilgotność świeżo ściętej tarcicy świerkowej z drewna bielu wynosi od 100 do 150%. Oczywiście, wilgotność może zmieniać się w zależności od gatunku drewna i obróbki poprzedzającej, ale generalnie, wilgotność przed obróbką nie powinna być za niska. Wilgotność, która zmniejsza się podczas usuwania cieczy, wpływa na sztywność drewna. Skutkiem za małej ilości wilgoci jest sztywnienie drewna, co przeciwdziała przywróceniu pierwotnego kształtu drewnianym elementom podczas zmniejszania ciśnienia. Zatem za niska wilgotność może pozostawiać trwałe naprężenia ściskające i utwardzać drewniane elementy, co w tym przypadku nie jest pożądane.

Drewniane elementy 4 kładzie się na warstwie litych elementów 8a w postaci szklanych kulek, po czym przykrywa się je kolejnymi szklanymi kulkami tak, żeby kulki te otaczały je ze wszystkich stron. W warstwie tej znajdują się również rury rozprowadzające 11 tak, że otworki natryskowe są równomiernie rozmieszczone wzdłuż drewnianych elementów 4 i w odpowiedniej od nich odległości. Pod drewnianymi elementami znajdują się rury spustowe 12, z otworkami do drenowania pośrednich przestrzeni 8b w czynniku ciśnieniowym 8. Rury spustowe L2 można skonstruować w taki sposób, żeby większość otworów koncentrowała się w pobliżu tych miejsc drewnianych elementów 4, które podczas sprężania wydzielają więcej cieczy, na przykład krótszych boków drewnianych elementów.

Po przygotowaniu warstwy czynnika ciśnieniowego, zamyka się komorę ciśnieniową 1 opuszczając górną część 2 z przeponą 5 na dolną część 3 i mocując ją do niej. Następnie uruchamia się urządzenie hydrauliczne 7 pompujące olej hydrauliczny kanałem 6 do głównej komory la komory ciśnieniowej 1. Po napełnieniu głównej komory olejem hydraulicznym, zwiększa się ciśnienie wpompowując dodatkowy olej. Podwyższone ciśnienie jest przenoszone za pośrednictwem przepony 5 i czynnika ciśnieniowego 8 do komory pomocniczej 1b i na

182 345 drewniane elementy 4. Ponieważ tarcie pomiędzy szklanymi kulkami jest stosunkowo małe, więc w komorze pomocniczej powstaje ciśnienie izostatyczne. Ciśnienie przenoszone za pośrednictwem przepony wyrównuje siły pomiędzy wszystkimi kulkami, które stykają się mechanicznie ze sobą. W ten sposób ciśnienie przenosi się izostatycznie z przepony za pośrednictwem kulek na. wszystkie powierzchnie drewnianego elementu 4. Ciśnienie gazu w przestrzeniach 8b pomiędzy litymi elementami 8a w postaci kulek szklanych nie zmienia się w jakimś znaczącym stopniu podczas fazy zwiększania ciśnienia. Ciśnienie atmosferyczne, które istniało przed uruchomieniem urządzenia hydraulicznego 7, utrzymuje się we wszystkich istotnych miejscach podczas fazy sprężania.

Kiedy teraz kulki szklane naciskają na powierzchnie drewnianych elementów 4, to w drewnianych elementach 4 powstaje takie samo wysokie ciśnienie jak w czynniku ciśnieniowym 8. W ten sposób ciecz, która swobodnie wpływa w puste przestrzenie 16 w cewkach 15, jest sprężana do tego wysokiego ciśnienia. Zatem pomiędzy cieczą w drewnianych elementach 4 a pośrednimi przestrzeniami 8b pomiędzy litymi elementami 8a w postaci kulek szklanych w czynniku ciśnieniowym 8 powstaje różnica ciśnień. Ta różnica ciśnień wytłacza ciecz z drewnianego elementu 4 do przestrzeni 8b w czynniku ciśnieniowym 8. Ciecz ta wypływa głównie z drewnianych elementów 4 przez te wyloty, w których napotyka na najmniejszy opór. Zatem część cieczy wypływa cewkami 14, które są ucięte na końcu drewnianych elementów. Część cieczy wypływa porami 17 w powierzchni drewnianych 20 elementów, a część dyfunduje przez ścianki 15 cewek. Podczas swojego wypływu z wnętrza drewnianych elementów na ich powierzchnie, ciecz rozrywa membrany porowe 18 od ścianek 15 cewek przy porach 17. Oderwane membrany 18 porów płyną wraz z cieczą z jednej cewki 14 do następnej, wypływają zatem wraz z nią z drewnianych elementów 4.

Podczas sprężania zawór spustowy 13 jest otwarty. Część cieczy, która wypływa z drewnianych elementów 4 jest transportowana poprzez pośrednie przestrzenie 8b z drewnianych elementów i jest zbierana za pomocą rur spustowych 12 ze znajdującymi się w nich otworami spustowymi. Spuszczona ciecz wypływa rurami spustowymi 12 i przez zawór 13 z komory ciśnieniowej 1. Opróżnianie przestrzeni 8b z cieczy można ewentualnie przyspieszyć odsysając zawartość tych przestrzeni za pomocą pompy próżniowej (nie pokazanej), którą można podłączyć do zaworu spustowego 13.

W celu uzyskania dobrego wyniku podczas wytłaczania cieczy i membran porowych podczas fazy sprężania, dobiera się szybkość sprężania i ciśnienie maksymalne, dopasowując je do danych drewnianych elementów·. Podczas obróbki drewna bielu z drzewa świerkowego o początkowej wilgotności powyżej 100%, podnosi się ciśnienie od ciśnienia atmosferycznego z szybkością około 5 · 105 Pa na sekundę do około 90 MPa. Również parametry sprężania dobiera się w zależności od dostępnego czynnika ciśnieniowego. Zatem, na przykład, kulki stalowe lub z tlenku glinu wytrzymują ciśnienia powyżej 10 MPa, natomiast elementów litych, na przykład z polimerów, nie używa się do ciśnień powyżej około 50 MPa.

Wysokie ciśnienie powstające podczas fazy sprężania jest obecnie utrzymywane przez pewien z góry określony czas. Robi się tak w celu dania cieczy odpowiedniego czasu na wypłynięcie z drewnianych elementów. Wielkość czasu utrzymywania zmienia się w zależności od konkretnego przypadku i określa się ją na podstawie, między innymi, gatunku drewna, wilgotności, a także szybkości zwiększania ciśnienia i ciśnienia maksymalnego. Ustalając dłuższy czas utrzymywania, można podnosić szybkość zwiększania ciśnienia oraz obniżać wielkość ciśnienia maksymalnego. W rezultacie uzyskuje się obróbkę, która, trzeba przyznać, jest nieco wolniejsza, ale która jest również bardziej łagodna dla struktury włókien w drewnie.

Przed albo podczas fazy sprężania i czasem utrzymywania podwyższa się ciśnienie cieczy impregnującej w zbiorniku 9 do wartości znacznie wyższej niż ciśnienie dominujące w czynniku ciśnieniowym 8 i w drewnianych elementach 4. Po zakończeniu fazy sprężania i upłynięciu czasu utrzymywania, zamyka się zawór spustowy 13. Następnie otwiera się zawór 10 cieczy impregnującej. Zatem sprężona ciecz impregnująca wypływa rurami rozprowadzającymi 11 i jest rozprowadzana za pomocą dysz natryskowych do pośrednich przestrzeni 8b w pobliżu drewnianych elementów 4. Ponieważ ciśnienie cieczy impregnującej w przestrzeniach 8b jest teraz wyższe niż ciśnienie w drewnianych elementach, więc ciecz impregnująca 10

182 345 wnika w nie. Dla zapewnienia, że w drewno wnika na odpowiednią głębokość wystarczająca ilość cieczy impregnującej, utrzymuje się przez pewien czas utrzymywania różnicę ciśnień pomiędzy cieczą impregnującą w przestrzeniach a drewnianymi elementami. Po upłynięciu tego czasu utrzymywania, opróżnia się komorę pomocniczą 1b odprowadzając z komory głównej olej hydrauliczny. Podczas fazy obniżania ciśnienia, drewniane elementy 4 ponownie rozszerzają się do początkowego kształtu. W wyniku tego powstaje dodatkowa różnica ciśnień pomiędzy wnętrzem drewnianych elementów a pośrednimi przestrzeniami 8b wypełnionymi cieczą impregnującą. Ta różnica ciśnień wtłacza dodatkową ilość cieczy impregnującej w drewniane elementy. Ponieważ znaczna część membran porowych została wypłukana, ciecz impregnująca może bez trudności głęboko wnikać w drewniane elementy. Dla uzyskania zadowalającej impregnacji, w której ciecz wnika w środek drewnianych elementów, potrzebna jest stosunkowo mała różnica ciśnień. Zmniejszanie ciśnienia może być stosunkowo szybkie, co pozwala na jego zmniejszanie w tempie około 20-50 · 10⁵ Pa na sekundę.

Po całkowitym odprężeniu, kiedy ciśnienie w głównej komorze la i pomocniczej komorze 1b oraz w drewnianym elemencie jest ponownie równe 1 · 10⁵ Pa, zdejmuje się górną część 2 komory ciśnieniowej, po czym można wyjąć drewniane elementy.

Podczas impregnacji, wilgotność drewna ponownie rośnie. Normalne wartości wilgotności, zarówno podczas impregnowania tradycyjnego jak i impregnowania sposobem opisanym powyżej, wynoszą około 35-125%. Jeżeli potrzebny jest impregnowany wyrób o mniejszej wilgotności, drewniane elementy można suszyć w sposób tradycyjny. Jest jednak również możliwość, po przereagowaniu aktywnych składników cieczy impregnującej z drewnem, ponownego suszenia drewnianych elementów za pomocą obróbki ciśnieniowej. Zatem zapasowa ciecz impregnująca wypływa podczas fazy sprężania, po czym podczas fazy odprężania nie dodaje się żadnej cieczy.

Opisany powyżej, sposób jest tylko jednym z przykładów obróbki drewna według wynalazku. Można go zmieniać na różne sposoby.

Przykładowo, można obrabiać drewniane elementy z wielu innych gatunków drewna takich jak sosnowe, dębowe, brzozowe, modrzewiowe, bukowe, osikowe i olchowe. Oprócz tego, że drewniane elementy pochodziły z drewna bielu, to mogą one również pochodzić z drewna twardego , albo też shrnowić ich kombinccję.

W skład obróbki nie powinna wchodzić faza impregnowania, ale drewniane elementy można odprężyć bez żadnego doprowadzania cieczy impregnującej. W rezultacie uzyskuje się bardzo szybkie i skuteczne suszenie drewnianych elementów.

Można również zmieniać na wiele sposobów sposób doprowadzania cieczy impregnującej do pustych przestrzeni podczas sprężania drewnianych elementów. Ciecz impregnującą można, na przykład, wpompowywać rurami spustowymi. Możliwe jest również, zamiast doprowadzania cieczy z zewnętrznego pojemnika pod ciśnieniem, umieszczanie giętkiego pojemnika w warstwie czynnika ciśnieniowego. Taki giętki pojemnik napełnia się cieczą impregnującą przed fazą sprężania. Podczas fazy sprężania uniemożliwia się wnikanie cieczy w warstwę w ten sposób, że zamyka się zawór cieczy impregnującej. Zatem w ten sposób zwiększa się ciśnienie w giętkim pojemniku do, z pewnym przybliżeniem, takiej samej wartości jaka dominuje w drewnianych elementach. Po zakończeniu fazy sprężania i upłynięciu, występującego po niej, czasu utrzymywania, otwiera się zawór cieczy impregnującej, w wyniku czego ciecz impregnująca rozpływa się w pośrednie przestrzenie czynnika ciśnieniowego. Podczas rozpływania się cieczy, drewniane elementy są rozprężane, w wyniku czego rozszerzają się do pierwotnego kształtu. W wyniku tego powstaje różnica ciśnień pomiędzy pustymi przestrzeniami a drewnianymi elementami, która wtłacza w nie ciecz impregnującą.

Ponadto, nie jest konieczne odprowadzanie na zewnątrz ‘cieczy, która wypłynęła z drewnianych elementów podczas sprężania. Możliwe jest również ponowne użycie tej cieczy, mieszając ją w warstwie, po odprowadzeniu cieczy, ze stężoną cieczą impregnującą. Następnie ciecz ze środkiem impregnującym zawraca się do drewnianych elementów podczas odprężania.

182 345

Sposób wytłaczania cieczy z drewnianego elementu najlepiej nadaje się do wytłaczania tak zwanej wody swobodnej. Jest to woda, która, przed suszeniem, swobodnie wypływa z włókien drewna, i nie jest związana ze ściankami komórki drzewa.

Claims (14)

1. Sposób obróbki techniką ciśnieniowania drewnianego elementu o dużej wilgotności, korzystnie większej od 30%, zwłaszcza wynoszącej od 100 do 150%, w którym wkłada się drewniany element w czynnik ciśnieniowy, zwiększa się ciśnienie w czynniku ciśnieniowym, i spręża się drewniany element przenosząc na niego ciśnienie za pośrednictwem czynnika ciśnieniowego, oraz zmniejszając ciśnienie w czynniku ciśnieniowym odpręża się drewniany element, znamienny tym, że stosuje się czynnik ciśnieniowy (8) zawierający wiele litych elementów (8a) z pośrednimi przestrzeniami (8b) pomiędzy nimi, i przenosi się za pomocą litych elementów (8a) ciśnienie na drewniany element (4) oraz powoduje się po sprężeniu czynnika ciśnieniowego powstanie pomiędzy drewnianym elementem (4) a pośrednimi przestrzeniami (8b) różnicę ciśnień, wytłaczającej ciecz z drewnianego elementu (4) do tych przestrzeni (8b), oraz podczas odprężania rozszerza się drewniany element (4) w zasadzie do pierwotnego kształtu.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że uzyskane podczas sprężania zwiększone ciśnienie utrzymuje się podczas z góry zadanego czasu utrzymywania.

3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że podczas sprężania i ewentualnie w ciągu czasu utrzymywania wymusza się opuszczenie przez znaczną część membran porowych (18), znajdujących się w drewnianym elemencie (4), porów (17).

4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że kontroluje się szybkość wzrostu ciśnienia, maksymalną wartość ciśnienia i ewentualnie czas utrzymywania sterując ilością membran porowych (18), zmuszanych do opuszczania porów (17).

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że podczas odprężania wprowadza się w drewniany element (4) ciecz impregnującą.

6. Sposób według zastrz. 5, znamienny tym, że ciecz impregnującą spręża się i wprowadza do pośrednich przestrzeni (8b) w czynniku ciśnieniowym (8).

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w skład czynnika ciśnieniowego (8) wchodzi granulat, w którym średnia średnica lub wielkość sitowa litych elementów (8a) jest mniejsza niż 10 mm, korzystnie wynosi od 0,1 do 5 mm.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w skład czynnika ciśnieniowego (8) wchodzą elementy lite (8a) z materiału polimerowego, piasku, szkła, stali, brązu lub tlenku glinu.

9. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że spręża się drewniany element (4) do ciśnienia od 40 MPa do 150 MPa, korzystnie od 70 MPa do 110 MPa.

10. Sposób według zastrz. 1 albo 4, znamienny tym, że ciśnienie zwiększa się ze średnią szybkością od 2 · 10⁵ Pa do 40 · 10⁵ Pa na sekundę, korzystnie od 10 · 10⁵ do 25 · 10⁵ Pa na sekundę.

11. Sposób według zastrz. 1 albo 7, albo 8, znamienny tym, że twardość litych elementów (8a) jest większa niż 95° IRH w skali A Shore'a, korzystnie, powyżej 80° w skali D Shore'a.

12. Sposób według zastrz. 1 albo 5, albo 6, znamienny tym, że odprowadza się ciecz wytłoczoną z drewnianego elementu (4).

13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że odprowadza się ciecz podczas sprężania i następnie wprowadza się w drewniany element (4) ciecz impregnującą.

14. Sposób według zastrz. 13, znamienny tym, że ciecz impregnującą spręża się.

Wynalazek dotyczy sposobu obróbki techniką ciśnieniowania drewnianego elementu. Technika ciśnieniowania izostatycznego polega na tym, że drewniany element umieszcza się

182 345 w warstwie czynnika ciśnieniowego i podnosi ciśnienie w tym czynniku, przenosząc za jego pomocą ciśnienie na drewniany element.