PL223071B1 - Sposób impregnowania drewnianych ramiaków okien i układ do impregnowania drewnianych ramiaków okien - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu impregnowania drewnianych ramiaków okien.

Główne elementy drewniane okien drewnianych to ramy ościeżnicy i skrzydła okna, które to ramy złożone są z drewnianych ramiaków: nadproża, słupki, ślemiona, progi, szprosy i parapety. Ramy okien w całym okresie eksploatacji są poddawane zmiennym i wyniszczającym warunkom atmosferycznym, takim jak wysoka i niska temperatura, długotrwałe zawilgocenie czy naprężenia mechanic zne. Trwałość okna zależy od jakości i sposobu przygotowania surowca drzewnego, z którego okno zostało wykonane.

Podstawową metodą zabezpieczania drewna jest jego impregnowanie, które polega na nasycaniu drewna substancjami chemicznymi, których działanie zmniejsza absorpcję wilgoci poprzez utworzenie powłoki hydrofobowej w strukturach drewna w okresie jego użytkowania co przekłada się na następujące korzyści: skuteczna ochrona przeciwko gniciu i siniźnie, redukcja zmian wymiarowych drewna oraz zmniejszone ryzyko rozszczepień i wypaczeń, oraz ogranicza możliwość zasiedlenia się szkodników, przykładowo owadów czy różnego typu grzybów i pleśni.

Skuteczność zabezpieczenia drewna na drodze impregnacji determinuje metoda impregnacji, która wpływa na: wielkość nasycenia materiału, głębokość wniknięcia preparatu do impregnowanego elementu oraz zawartość impregnatu w jednostce masy lub objętości drewna, tzw. wchłonięcie.

Znane sposoby impregnacji drewna dzielą się zasadniczo według dwóch kryteriów.

Ze względu na głębokość nasycenia (głębokość wniknięcia impregnatu) wyróżnia się: impregnację powierzchniową obejmującą metody przy których preparat wnika na głębokość od 4 pm do 2 mm oraz impregnację głęboką polegającą na przesycaniu drewna impregnatem na głębokość powyżej 8 mm, przy czym impregnacja drewnianych ramiaków obejmuje nasycanie powierzchniowe.

Ze względu na sposób prowadzenia procesu wyróżniamy:

- impregnację ciśnieniową, w której stosuje się różne formy wymuszone ciśnienia w celu wprowadzenia impregnatu do drewna, przy czym zaletą tej metody jest możliwość uzyskania wysokiego stopnia nasycenia drewna, natomiast wadami są: kosztowna aparatura, długi czas impregnacji od 4 do 6 h oraz wysoka energochłonność procesu, przy czym stosując tę metodę impregnacji można osiągnąć głębokość zaimpregnowania od 6 do 20 mm,

- impregnację bezciśnieniową, przebiegającą w warunkach normalnych przy ciśnieniu atmosferycznym, do której zaliczamy kąpiele w temperaturze pokojowej, opryskiwanie czy smarowanie, a której zaletą jest prosta aparatura i niewielki, w porównaniu z metodą ciśnieniową, nakład energetyczny.

Nasycanie metodą opryskową polega na co najmniej dwukrotnym naniesieniu preparatu za pomocą urządzenia natryskowego, przy czym pomimo, że nanoszenie preparatu odbywa się pod ciśni eniem, to sam proces wchłaniania jest procesem bezciśnieniowym, przy czym w tej metodzie można osiągnąć stopień nasycenia od 4 pm do 1 mm, w zależności od krotności naniesienia preparatu. Nasycanie metodą kąpieli polega na zanurzaniu drewna w środku impregnującym, przy czym czas kąpieli wynosi standardowo 20-180 min, w którym osiąga się nasycenie na głębokość od 4 pm do 4 mm w zależności od gęstości drewna i czasu zanurzenia.

Środki impregnujące zasadniczo dzielą się na środki oleiste, środki rozpuszczalnikowe i środki solne. Jednak ze względu na zaostrzone wymagania sanitarne i ekologiczne, obecnie coraz częściej stosuje się impregnaty rozpuszczalnikowe (wodnorozpuszczalne) przy czym nawet te wywierają negatywny wpływ na środowisko naturalne i dąży się do ich ograniczania. Impregnaty rozpuszczalnikowe standardowo zawierają substancje czynne: biocydy i insekcydy w roztworach wodnych o stężeniu 0,5-2[%] do których należą: sulfamidy, triazole, jednoorganiczne pochodne izotrianolu i benzotiazolu, związki jodoorganiczne, przykładowo: permetryna, endosulfan, propikonazol, tebukonazol, cyflutryna,

3-jodo-2-propynylobutylokarbaminian, a ponadto środki modyfikujące różnego typu. Literatura patentowa opisuje wiele sposobów impregnacji okien.

Z europejskiego zgłoszenia patentowego EP1033176 znany jest sposób malowania drewnianych ram okiennych, w którym podłużne elementy składowe ramy okiennej są poddawane impregnacji/malowaniu opryskowemu, przy czym każdy element ramy jest impregnowany/malowany oddzielnie - przed złożeniem ramy w całość. Proces impregnowania składa się z etapów: szlifowania, impregnacji opryskowej, malowania opryskowego i suszenia. Według ujawnionego sposobu element jest podwieszony do podajnika za pomocą dwóch niewielkich haków mocowanych do impregnowanych elePL 223 071 B1 mentów w punktach niewidocznych po złożeniu okna, po czym elementy przesuwa się podajnikiem wzdłuż dłuższej osi elementu, jeden za drugim, przy czym wszystkie boki elementu opryskiwane są jednocześnie co umożliwia skrócenie czasu operacji natrysku i polepsza jakość wykonania wyrobu, przy czym konstrukcja urządzenia impregnującego umożliwia wyłącznie impregnacje poprzez opryskiwanie.

Z europejskiego opisu patentowego EP146821 znany jest sposób malowania/impregnowania elementów drewnianych o dużych gabarytach w którym, elementy są podwieszone do podajnika prostopadle, tak że tor ruchu elementów drewnianych jest prostopadły względem ich najdłuższego boku, przy czym konstrukcja podajnika dodatkowo umożliwia pionowy ruch przemieszczanych elementów, co pozwala na pionowe wprowadzenie impregnowanego elementu pomiędzy dysze opryskujące, gdzie zachodzi właściwy etap malowania/impregnowania opryskowego. Dysze opryskujące są rozmieszczone tak aby, farba/impregnat został równomiernie rozprowadzony na całej pokrywanej powierzchni, przy czym konstrukcja urządzenia nie umożliwia zastosowania dodatkowego etapu impregnacji kąpielowej.

Z amerykańskiego zgłoszenia patentowego US4686121 znane jest urządzenie do impregnacji oraz suszenia drewnianych elementów w procesie ciągłym. Urządzenie składa się z dwóch obracających się kół z łopatkami, służącymi do transportu podłużnych drewnianych elementów podczas kąpieli impregnacyjnej i suszenia. Zaletą urządzenia jest to, że umożliwia impregnację dużej ilości podłużnych elementów drewnianych w krótkim czasie.

Z amerykańskiego zgłoszenia patentowego US3801360 znany jest sposób impregnacji próżniowo-ciśnieniowej w którym, drewno w celu zaimpregnowania wprowadza się do szczelnej komory ciśnieniowej wypełnionej roztworem impregnacyjnym. Konstrukcja komory umożliwia prowadzenie procesu dla zmiennych w czasie parametrów ciśnienia, za pomocą zespołu pomp odpowiednio: próżniowych i ciśnieniowych połączonych z komorą ciśnieniową. W procesie impregnacji ciśnienie jest naprzemiennie obniżane i podwyższane co umożliwia uzyskanie lepszego nasycenia drewna impregnatem. Metoda ze względu na konieczność stosowania zmiennego ciśnienia jest wysoce energochłonna, ponadto zastosowanie urządzeń ciśnieniowych zawsze wiąże się z wyższymi kosztami utrzymania, spowodowanymi min. większą awaryjnością, w porównaniu do urządzeń bezciśnieniowych oraz koniecznością przeprowadzania częstszych przeglądów maszyn.

Z opisanych powyżej publikacji wynika, że technologia impregnacji drewna podlega ciągłym udoskonaleniom, mającym na celu zwiększenie stopnia nasycenia drewna impregnatem oraz uzyskania większej jednorodności rozkładu impregnatu. W znanych sposobach impregnuje się zwykle całą ramę ościeżnicy lub skrzydła, stosując pojedynczą technologię impregnacji.

Celowym byłoby dalsze udoskonalenie procesu impregnacji elementów drewnianych okien, które zapewni uzyskanie wysokiego stopnia nasycenia drewna i równomiernego rozkładu impregnatu przy jednoczesnym ograniczeniu zużycia stosowanej substancji impregnującej i skróceniu czasu trwania impregnacji.

Przedmiotem wynalazku jest sposób impregnowania drewnianych ramiaków okien za pomocą wodnych roztworów impregnujących, charakteryzujący się tym, że w pierwszym etapie ramiaki poddaje się impregnacji kąpielowej pod ciśnieniem atmosferycznym przez okres od 30 do 120 sekund, a następnie w drugim etapie ramiaki poddaje się impregnacji natryskowej przy ciśnieniu natrysku 1,5 bar w czasie od 60 do 120 sekund, przy czym stężenie impregnatu który stosuje się w kąpieli impregnacyjnej wynosi 60% stężenia impregnatu który stosuje się do natrysku.

Korzystnie, impregnację kąpielową przeprowadza się na stanowisku kąpielowym zawierającym wannę, w której pierwszej części zamontowany jest poziomy podajnik łopatkowy do podawania ramiaków i prowadzenia ich wzdłuż dna pierwszej części wanny w kierunku drugiej części wanny, której dno oddzielone jest uskokiem od dna pierwszej części wanny i w której zamontowany jest pochyły podajnik łopatkowy, którego początek znajduje się poniżej końca poziomego podajnika łopatkowego, a koniec znajduje się ponad linią wyznaczającą górną powierzchnię kąpieli.

Korzystnie, impregnację natryskową prowadzi się na stanowisku natryskowym zawierającym co najmniej cztery dysze zraszające do opryskiwania ramiaków z różnych stron, zasilane za pomocą pompy odciekiem z natryskiwanych ramiaków.

Przedmiotem wynalazku jest ponadto układ do impregnowania drewnianych ramiaków okien za pomocą wodnych roztworów impregnujących, charakteryzujący się tym że zawiera stanowisko kąpielowe zawierające wannę, w której pierwszej części zamontowany jest poziomy podajnik łopatkowy do podawania ramiaków i prowadzenia ich wzdłuż dna pierwszej części wanny w kierunku drugiej części

PL 223 071 B1 wanny, której dno oddzielone jest uskokiem od dna pierwszej części wanny i w której zamontowany jest pochyły podajnik łopatkowy, którego początek znajduje się poniżej końca poziomego podajnika łopatkowego, a koniec znajduje się ponad linią wyznaczającą górną powierzchnię kąpieli, oraz stanowisko natryskowe zawierające co najmniej cztery dysze zraszające do opryskiwania ramiaków z różnych stron, zasilane za pomocą pompy odciekiem impregnatu z natryskiwanych ramiaków.

Korzystnie, kąpiel w pierwszym stanowisku kąpielowym zawiera roztwór impregnujący o stężeniu impregnatu równym 60% stężenia impregnatu natryskiwanego na drugim stanowisku natr yskowym.

Przedmiot wynalazku został przedstawiony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia schemat linii technologicznej do prowadzenia sposobu według wynalazku.

W pierwszym etapie drewniane ramiaki 1 wprowadza się ułożone równolegle względem najdłuższej osi symetrii każdego elementu, jeden za drugim, poziomym podajnikiem łopatkowym 23 do stanowiska kąpielowego 20 zawierającego wannę 22 ze stali nierdzewnej z kąpielą impregnacyjną 21 o temperaturze pokojowej, pod ciśnieniem atmosferycznym. Kąpiel impregnacyjną stanowi 60% ro ztwór koncentratu impregnującego na bazie wody (przykładowo, jako koncentrat impregnujący można wykorzystać środek Aquawood TIM 51202 firmy ADLER-Werk Lackfabrik, Austria), zawierający 1,2% substancji czynnej, w tym propikanozol w ilości 0,9%, 3-jodo-2-propynylobutylokarbaminian w ilości 0,3% i permetrynę w ilości 0,001%.

Drewniane ramiaki 1 poddaje się impregnacji kąpielowej w 60% wodnym roztworze koncentratu impregnującego, tzn. o zawartości substancji czynnej w roztworze 0,72% poprzez całkowite zanurzenie elementu 1 w kąpieli 21. Siłą napędową procesu impregnacji jest różnica stężeń impregnatu w drewnie i w kąpieli, która umożliwia wnikanie cząsteczek impregnatu do drewna, przy czym w etapie początkowym siła ta jest największa i maleje wykładniczo ze wzrostem stężenia impregnatu w drewnie, co powoduje że po określonym czasie, zależnym od stężenia impregnatu w drewnie i w kąpieli, wydłużanie etapu namaczania elementów 1 w kąpieli 21 stałoby się nieekonomiczne i nieuzasadnione.

Wanna 22 ma pierwszą część, w której elementy są przemieszczane po dnie pierwszej części za pomocą poziomego podajnika łopatkowego 23 i drugą część, oddzieloną uskokiem 24 w dół od pierwszej części, przy czym w drugiej części zamontowany jest pochyły podajnik łopatkowy 25. Elementy przemieszczane są po dnie pierwszej części za pomocą poziomego podajnika łopatkowego 23, po czym opadają wzdłuż uskoku 24 na początek podajnika pochyłego 25, korzystnie pod kątem 30 stopni do poziomu, którym wynoszone są ku górze ponad powierzchnię pierwszej kąpieli 21. Pozwala to na skuteczne odsączenie nadmiaru kąpieli z elementu 21. W sposobie według wynalazku czas przebywania elementów drewnianych 1 w pierwszej kąpieli impregnacyjnej 21 wynosi od 30 do 120 s i jest regulowany wartością prędkości liniowej poziomego podajnika łopatkowego 23 i pochyłego podajnika łopatkowego 24.

Odsączone elementy 1 przenoszone są na stół odbierający 26 z ruchomym blatem rolkowym, korzystnie zawierającym układ wulkanizowanych i ułożyskowanych rolek opartych na wannie o przekroju prostokątnym ze stali nierdzewnej, pozwalającej na dalszy odciek kąpieli, skąd elementy dre wniane 1 przenosi się do stanowiska opryskiwania 30, gdzie rozpoczyna się drugi etap procesu impregnacji. Stanowisko opryskiwania 30 zawiera co najmniej cztery dysze zraszające 32 do opryskiwania elementu z różnych stron, korzystnie naprzeciwlegle w kierunkach góra-dół i lewo-prawo, rozmieszczone tak aby opryskiwanie każdej płaszczyzny elementu 1 było równomierne. W bardziej rozbudowanym systemie stanowisko opryskiwania może zwierać 12 dysz zraszających 32. Dysze zraszające 32 zasilane są za pomocą pompy wirowej 33. Na stanowisku opryskiwania 30 elementy opryskiwane są koncentratem impregnującym 31 o takim samym składzie chemicznym co roztwór impregnatu 21 na stanowisku kąpieli 20, lecz o stężeniu równym wyjściowemu stężeniu koncentratu tzn. o zawartości substancji czynnej w ilości 2%. Korzystnie, drugi roztwór jest dozowany z dysz 71 pod ciśnieniem 1,5 bar. Elementy 1 są opryskiwane przez czas od 60 do 120 sekund, w tym czasie mogą być przesuwane na podajniku 33, którego konstrukcja umożliwia odprowadzanie nadmiaru impregnatu do k oryta wanny 34, skąd jest pobierany i dostarczany do dysz 32. Ze stanowiska opryskiwania 30 elementy 1 przenosi się do stanowiska suszenia 40, gdzie zaimpregnowane elementy 1 są suszone. Stanowisko suszenia 40 zawiera dysze suszące 41 rozmieszczone tak, aby proces suszenia elementu 1 zachodził równomierne, na całej powierzchni i w głąb elementu 1, korzystnie dysze 41 rozmieszczone są naprzeciwlegle, przykładowo stanowisko suszenia może zwierać 10 dysz 41 usytuowanych na rurkach przegubowych zasilanych za pomocą dmuchawy 42 o ciśnieniu 1,2 bara. Elementy 1 suszy się do osiągnięcia suchości dotykowej.

PL 223 071 B1

Nieoczekiwanie okazało się że zastosowanie w procesie impregnacji elementów okiennych kąpieli w impregnacie o mniejszym stężeniu i następnie opryskiwania elementów impregnatem o wyższym stężeniu, czyli dwukrotne wykorzystanie zjawiska dyfuzji, przy czym wyjściowy gradient stężeń w etapie pierwszym jest różny od wyjściowego gradientu stężeń w etapie drugim impregnacji, co polepsza nasycenie włókien. Sposobem według wynalazku otrzymuje się ramiaki o dużej głębokości nasycenia i równomiernym rozkładzie impregnatu w krótkim czasie. Sposób umożliwia impregnację na głębokość dochodzącą do 4 mm drewna o średnim ciężarze od 400 do 600 kg/m w bardzo krótkim czasie, od 90 do 180 sekund.

Zastosowanie dwóch różnych metod w procesie impregnacji, umożliwiło skrócenie czasu kąpieli do 1 minuty, zmniejszenie ilości operacji natryskiwania do jednej oraz wyeliminowanie problemów nierównomiernej impregnacji, obecnych w przypadku stosowania tylko metod kąpielowych w których obecne jest zjawisko sedymentacji substancji czynnych impregnatu.

Zastosowanie specjalnej konstrukcji stanowiska kąpieli, dwuczęściowego z podajnikiem poziomym i skośnym, stanowi istotne usprawnienie dotychczas stosowanych prowadników w kształcie w ycinka okręgu, dzięki czemu elementy impregnowane mogą względnie długo przemieszczać się w kąpieli impregnacyjnej, a następnie są skutecznie odsączane.

Dodatkowo zastosowanie w pierwszym etapie - kąpieli, obniżonego stężenia impregnatu pozwoliło na obniżenie ilości zużywanego koncentratu impregnującego ze względu na fakt, iż kąpiele wymienia się okresowo, co ponadto wpłynęło na zmniejszenie zawartości toksycznych związków chemicznych w odpadach produkcyjnych, dzięki czemu proces stał się mniej szkodliwy dla środowiska.

Ponadto, impregnacja poszczególnych ramiaków, przed złożeniem ich w ramę, zapewnia lepszą odporność okna na warunki atmosferyczne w porównaniu ze standardowo stosowanymi technologiami, gdzie impregnuje się całe ramy, a więc impregnat nie dociera w głąb miejsca łączeń ramiaków.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób impregnowania drewnianych ramiaków okien za pomocą wodnych roztworów impregnujących, znamienny tym, że w pierwszym etapie ramiaki poddaje się impregnacji kąpielowej pod ciśnieniem atmosferycznym przez okres od 30 do 120 sekund, a następnie w drugim etapie ramiaki poddaje się impregnacji natryskowej przy ciśnieniu natrysku 1,5 bar w czasie od 60 do 120 sekund, przy czym stężenie impregnatu który stosuje się w kąpieli impregnacyjnej wynosi 60% stężenia impregnatu który stosuje się do natrysku
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że impregnację kąpielową przeprowadza się na stanowisku kąpielowym (20) zawierającym wannę (22), w której pierwszej części zamontowany jest poziomy podajnik łopatkowy (23) do podawania ramiaków (1) i prowadzenia ich wzdłuż dna pierwszej części wanny (22) w kierunku drugiej części wanny, której dno oddzielone jest uskokiem (24) od dna pierwszej części wanny i w której zamontowany jest pochyły podajnik łopatkowy (25), którego początek znajduje się poniżej końca poziomego podajnika łopatkowego (23), a koniec znajduje się ponad linią wyznaczającą górną powierzchnię kąpieli (21).
3. 3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że impregnację natryskową prowadzi się na stanowisku natryskowym (30) zawierającym co najmniej cztery dysze zraszające (32) do opryskiwania ramiaków (1) z różnych stron, zasilane za pomocą pompy (33) odciekiem z natryskiwanych ramiaków (1).
4. 4. Układ do impregnowania drewnianych ramiaków okien za pomocą wodnych roztworów impregnujących, zawierający

   - stanowisko kąpielowe (20) zawierające wannę (22), w której pierwszej części zamontowany jest poziomy podajnik łopatkowy (23) do podawania ramiaków (1) i prowadzenia ich wzdłuż dna pierwszej części wanny (22) w kierunku drugiej części wanny, której dno oddzielone jest uskokiem (24) od dna pierwszej części wanny i w której zamontowany jest pochyły podajnik łopatkowy (25), którego początek znajduje się poniżej końca poziomego podajnika łopatkowego (23), a koniec znajduje się ponad linią wyznaczającą górną powierzchnię kąpieli (21), znamienny tym, że zawiera ponadto:

   - stanowisko natryskowe (30) zawierające co najmniej cztery dysze zraszające (32) do opryskiwania ramiaków (1) z różnych stron, zasilane za pomocą pompy (33) odciekiem impregnatu z natryskiwanych ramiaków (1).

   PL 223 071 B1

   4. Układ według zastrz. 4, znamienny tym, że kąpiel w pierwszym stanowisku kąpielowym (20) zawiera roztwór impregnujący o stężeniu impregnatu równym 60% stężenia impregnatu natryskiwanego na drugim stanowisku natryskowym (30).