PL232133B1 - Sposób wytwarzania kompozytu drzewnego i kompozyt drzewny uzyskany tym sposobem - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wielowarstwowego kompozytu drzewnego i wielowarstwowy kompozyt drzewny uzyskany tym sposobem. Dziedzinę techniki stanowią wielowarstwowe kompozyty drzewne wykorzystywane w budownictwie, w szczególności w stolarce okiennej i stolarce drzwiowej, jak również sposoby wykonania tych kompozytów.

Znane są ze stanu techniki są wielowarstwowe kompozyty drzewne, jak np. kantówki, które składają się z kilku warstw, najczęściej trzech warstw. Proces wytwarzania wielowarstwowych kompozytów drewnianych polega na łączeniu desek z drewna jednego gatunku na ogół z drewna sosny, albo z drewna buku, albo z drewna świerku, albo z drewna moranti. Nie są znane przykłady rozwiązań, które wskazywałyby na to, że w procesie produkcji kompozytów drzewnych znanych ze stanu techniki, surowiec drzewny poddaje się modyfikacjom, które poprawiłyby właściwości cieplne czy wytrzymałościowe kompozytu.

Przedstawione rozwiązanie wg wynalazku eliminuje powyższe wady i niedogodności.

Istota wynalazku, którym jest sposób wytwarzania kompozytu drzewnego, polega na tym, że dostarczony do tartaku surowiec drzewny pochodzący z co najmniej dwóch gatunków drewna o różnym współczynniku przenikania ciepła, rozcina się wzdłużnie na deski, po czym tak powstałe deski sortuje się pod względem jakości i układu słojów przyrostów rocznych, a następnie posortowane deski suszy się celem zmniejszenia wilgotności do poziomu równego w przybliżeniu 10%, w dalszej kolejności wysuszone deski weryfikuje się pod względem niepożądanych wad materiałowych i w przypadku zidentyfikowania wady, wadliwe deski oznakowuje się je i odkłada, a w dalszej kolejności deski pozbawione wad układa się warstwowo, przy czym deski powstałe w procesie obróbki surowców drzewnych o mniejszej przenikalności cieplnej, poddaje się procesowi wysokotemperaturowego wygrzewania w środowisku beztlenowym, a następnie deski z tak modyfikowanego drewna układa się naprzemiennie z deskami z drewna niemodyfikowanego, po czym łączy się je za pomocą kleju nakładanego na większą powierzchnię deski, przylegającą do krawędzi jej dłuższego boku.

Korzystnym jest, gdy surowcem drzewnym jest drewno żywotnika olbrzymiego, jak również korzystnym jest gdy surowcem drzewnym jest drewno balsy.

Także korzystnym jest gdy surowcem drzewnym jest drewno topoli.

Ponadto korzystnym jest gdy surowiec drzewny rozcina się wzdłużnie na pilarkach.

Równie korzystnym jest, gdy deski suszy się w temperaturze zawierającej się w przedziale 55°C do 75°C, korzystnie 65°C.

Dodatkowo korzystnym jest, gdy deski suszy się przez okres od 7 do 14 dni, najkorzystniej przez 9 dni. Również korzystnym jest gdy deski suszy się w komputerowo sterowanych komorach wyposażonych w odpowiednie czujniki pomiarowe, nagrzewnice, wentylatory i kominki wylotowe.

Szczególnie korzystnym jest, gdy deski powstałe w procesie obróbki drewna o mniejszym współczynniku przenikalności cieplnej poddaje się procesowi suszenia celem zmniejszenia wilgotności do poziomu równego w przybliżeniu 8%, po czym deski w celu zmniejszenia gęstości poddaje się procesowi termomodyfikacji w atmosferze przegrzanej pary wodnej, przebiegającemu w temperaturze zawierającej się w przedziale od 195°C do 205°C, najkorzystniej 200°C, w czasie równym w przybliżeniu 3 godziny, przy czym w pierwszej kolejności, w czasie równym w przybliżeniu 4 godziny, nagrzewa się komorę i wsad do temperatury równej w przybliżeniu 100°C, po czym w czasie równym w przybliżeniu 16 godzin, w atmosferze pary wodnej, komorę i wsad nagrzewa się z prędkością równą w przybliżeniu 2,5°C/h do temperatury w przybliżeniu równej 140°C, a następnie zwiększa się intensywność nagrzewania komory i wsadu, które nagrzewa się przez 8 godzin w atmosferze pary wodnej z prędkością równą w przybliżeniu 7,5°C/h do temperatury równej w przybliżeniu 200°C, następnie przebiega proces termomodyfikacji wsadu, który przebiega w temp. 200°C w atmosferze pary wodnej przez 3 godziny, po czym komorę i wsad schładza się w pierwszym etapie do temperatury równej w przybliżeniu 120°C, w atmosferze pary wodnej, w czasie równym w przybliżeniu 11 godzin a następnie w czasie równym w przybliżeniu 2 godziny zwiększa się prędkość schładzania komory i wsadu do 10°C/h, które w atmosferze pary wodnej schładza się do temperatury równej w przybliżeniu 100°C, po czym komorę i wsad schładza się z prędkością około 14°C/h do temperatury równej w przybliżeniu 30°C, w czasie równym w przybliżeniu 5 godzin, jednakże na około 1 godzinę przed zakończeniem procesu, przy temperaturze komory i wsadu zawierającej się w przedziale 50-40°C, do komory wprowadza się parę wodną.

PL 232 133 B1

Dodatkowo korzystnym jest gdy wady w deskach identyfikuje się za pomocą skanera, po czym wadliwe deski, za pomocą optymalizerki tnie się poprzecznie na krótkie elementy, po czym krótkie elementy pozbawione wad materiałowych, łączy się nierozłącznie i wyrównuje, a następnie tak uzyskane elementy egalizuje się pod względem uzyskania pożądanej szerokości, grubości i gładkości powierzchni.

Również korzystnym jest gdy w krótkich elementach wycina się wpusty i wypusty, na które nakłada się klej, po czym tak przygotowanie elementy zazębia się ze sobą i dociska się do siebie w kierunku osi wzdłużnej.

Korzystnym także jest, gdy elementy łączy się ze sobą na linii do łączenia na złącza wieloklinowe, po czym elementy dociska się do siebie na prasie wzdłużnego działania egalizuje się je na czterostronnej strugarce z mechanizacją załadowczą i odbiorczą.

Dodatkowo korzystnym jest gdy deski łączy się naprzemiennie z połączonymi wzdłużenie elementami.

Tym sposobem wytwarza się kompozyt drzewny składający się z desek połączonych ze sobą klejowo, którego istota polega na tym, że deski z termomodyfikowanego drewna połączone są naprzemiennie z deskami z drewna niemodyfikowanego.

Korzystnym jest gdy termomodyfikowane deski z drewna żywotnika olbrzymiego połączone są naprzemiennie z deskami z drewna balsy.

Także korzystnym jest gdy termomodyfikowane deski z drewna żywotnika olbrzymiego połączone są naprzemiennie z deskami z drewna balsy oraz z deskami z termomodyfikowanej topoli.

Dzięki zastosowaniu rozwiązania wg wynalazku osiągnięto następujące efekty technicznoużytkowe:

- poprawa właściwości termoizolacyjnych kompozytu drzewnego,

- poprawa właściwości wytrzymałościowych kompozytu drzewnego,

- zwiększenie odporności kompozytu drzewnego na czynniki atmosferyczne,

- możliwość zastosowania kompozytu drzewnego w budownictwie pasywnym,

- ograniczenie ilości odpadów.

Przedmiot wynalazku przedstawiono w schemacie na rysunku, gdzie na Fig. 1 przedstawiono w schemat blokowy procesu wytwarzania kompozytu warstwowego wg wynalazku, na Fig. 2 przedstawiono w perspektywie kompozyt warstwowy, składający się z pięciu warstw.

W przykładowym lecz nie ograniczającym wykonaniu, sposób wytwarzania kompozytu drzewnego, polega na tym, że w pierwszej kolejności dostarczony do tartaku surowiec drzewny 1 w postaci tarcicy bądź okrąglaków, pochodzący z dwóch gatunków drewna o różnym współczynniku przenikania ciepła, rozcina się wzdłużnie na deski 2. Proces cięcia realizowany jest na pilarkach.

Surowcem drzewnym 1 wykorzystywanym do produkcji, w zależności od wariantu może być:

1. Drewno żywotnika olbrzymiego i drewno balsy.

2. Drewno żywotnika olbrzymiego, drewno balsy i drewno topoli.

Powstałe deski 2 sortuje się pod względem jakości i układu słojów przyrostów rocznych, a następnie posortowane deski 2 suszy się celem zmniejszenia wilgotności do poziomu równego w przybliżeniu 10%. Proces suszenia trwa 10 dni a realizowany jest w temperaturze 65°C utrzymywanej w specjalistycznej, komputerowo sterowanej komorze, wyposażonej w czujniki pomiarowe, nagrzewnice, wentylatory i kominki wylotowe.

W kolejnym etapie wysuszone deski 2 za pomocą specjalistycznego skanera, weryfikuje się pod względem niepożądanych wad materiałowych. W przypadku zidentyfikowania wady, wadliwe deski 3 oznakowuje się i odkłada się na pole odkładcze.

Następnie wyselekcjonowane deski 2 pozbawione wad układa się warstwowo, przy czym deski powstałe wykonane z drewna żywotnika olbrzymiego i topoli, poddaje się procesowi wysokotemperaturowego wygrzewania w środowisku beztlenowym.

Przed termomodyfikacją deski są suszone w celu zmniejszenia wilgotności do poziomu 8%±2%. Sam proces termomodyfikacji odbywa się w komorze przemysłowej, w atmosferze przegrzanej pary wodnej, przy temperaturze 200°C±5°C, i trwa 3 godziny, niemniej jednak całkowity czas procesu modyfikacji wynosi 48 godzin. Poniżej przedstawiono wszystkie fazy termomodyfikacji:

1) FAZA 1: nagrzewanie komory i wsadu od temp. otoczenia 20°C do 100°C około 4 h,

2) FAZA 2: dalsze powolne (2,5°C/h) nagrzewanie komory i wsadu do temp. 140°C w atmosferze pary wodnej, około 16 h,

PL232 133 Β1

3) FAZA 3: dalsze intensywne (7,5°C/h) nagrzewanie komory i wsadu do temp. 200°C w atmosferze pary wodnej, około 8 h,

4) FAZA 4: termomodyfikacja wsadu w temp. 200°C w atmosferze pary wodnej, około 3 h,

5) FAZA 5: powolne (7,5°C/h) schładzanie komory i wsadu do temp. 120°C w atmosferze pary wodnej, około 11 h,

6) FAZA 6: szybkie (10°C/h) schładzanie komory i wsadu do temp. 100°C w atmosferze pary wodnej, około 2 h,

7) FAZA 7: szybkie (14°C/h) schładzanie komory i wsadu do temp. 30°C, około 5 h, pod koniec fazy 7 (50-40°C) wprowadzenie na około 1 h parę wodną.

Harmonogram zastosowanej termomodyfikacji do drewna żywotnika olbrzymiego oznaczono również na poniższym wykresie.

Deski z tak modyfikowanego drewna układa się naprzemiennie z deskami z drewna niemodyfikowanego, po czym łączy się je za pomocą kleju nakładanego na większą powierzchnię deski, przylegającą do krawędzi jej dłuższego boku.

Ponadto, wadliwe deski 3, wcześniej odłożone na pole odkładcze, za pomocą optymalizerki tnie się poprzecznie na krótkie elementy 4, po czym krótkie elementy 4 pozbawione wad materiałowych, łączy się nierozłącznie i wyrównuje, a następnie tak uzyskane elementy egalizuje się pod względem uzyskania pożądanej szerokości, grubości i gładkości powierzchni.

Następnie w krótkich elementach 4 wycina się wpusty i wypusty, na które nakłada się klej, po czym tak przygotowanie elementy zazębia się ze sobą i dociska się do siebie w kierunku osi wzdłużnej. Elementy te łączy się ze sobą na linii do łączenia na złącza wieloklinowe, natomiast dociska się je z wykorzystaniem prasy wzdłużnego działania.

Następnie elementy 4 egalizuje się na czterostronnej strugarce z mechanizacją załadowczą i odbiorczą.

Połączone wzdłużenie elementy mogą być łączone naprzemiennie z deskami 2.

Tym sposobem uzyskuje się kompozyt drzewny, który w przykładowym wykonaniu składa się z 5 warstw desek (2’, 2”), przy czym deski 2’ z termomodyfikowanego drewna połączone są naprzemiennie z deskami 2” z drewna niemodyfikowanego.

W pierwszym przykładzie wykonania termomodyfikowane deski z drewna żywotnika olbrzymiego połączone są naprzemiennie z deskami wykonanymi z drewna balsy, w taki sposób, że kompozyt składa się z następujących warstw:

1)	Żywotnik olbrzymi termomodyfikowany
2)	Balsa
3)	Żywotnik olbrzymi termomodyfikowany
4)	Balsa
5)	Żywotnik olbrzymi termomodyfikowany

PL232 133 Β1

W innym przykładzie wykonania termomodyfikowane deski2’ z drewna żywotnika olbrzymiego połączone są naprzemiennie z deskami 2” wykonanymi z drewna balsy i drewna topoli termomodyfikowanej, w taki sposób, że układ warstw kompozytu drzewnego wg wynalazku jest następujący:

1)	Żywotnik olbrzymi termomodyfikowany
2)	Balsa
3)	Topola termomodyfikowana
4)	Balsa
5)	Żywotnik olbrzymi termomodyfikowany

Zastrzeżenia patentowe

Claims (20)

1. Sposób wytwarzania kompozytu drzewnego, polegający na obróbce surowca drzewnego, znamienny tym, że dostarczony do tartaku surowiec drzewny (1) pochodzący z co najmniej dwóch gatunków drewna o różnym współczynniku przenikania ciepła, rozcina się wzdłużnie na deski (2), po czym tak powstałe deski (2) sortuje się pod względem jakości i układu słojów przyrostów rocznych, a następnie posortowane deski (2) suszy się celem zmniejszenia wilgotności do poziomu równego w przybliżeniu 10%, w dalszej kolejności wysuszone deski (2) weryfikuje się pod względem niepożądanych wad materiałowych i w przypadku zidentyfikowania wady, wadliwe deski (3) oznakowuje się je i odkłada, a w dalszej kolejności deski (2) pozbawione wad układa się warstwowo, przy czym deski (2’) powstałe w procesie obróbki surowców drzewnych o mniejszej przenikalności cieplnej, poddaje się procesowi wysokotemperaturowego wygrzewania w środowisku beztlenowym, a następnie deski z tak modyfikowanego drewna układa się naprzemiennie z deskami (2”) z drewna niemodyfikowanego, po czym łączy się je za pomocą kleju nakładanego na większą powierzchnię deski, przylegającą do krawędzi jej dłuższego boku.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że surowcem drzewnym (1) jest drewno żywotnika olbrzymiego.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że surowcem drzewnym (1) jest drewno balsy.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że surowcem drzewnym (1) jest drewno topoli.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że surowiec drzewny rozcina się wzdłużnie na pilarkach.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że deski (2) suszy się w temperaturze zawierającej się w przedziale 55°C do 75°C, korzystnie 65°C.

7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że deski (2) suszy się przez okres od 7 do 14 dni, korzystnie 9 dni.

8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że deski (2) suszysię w komputerowo sterowanych komorach wyposażonych w odpowiednie czujniki pomiarowe, nagrzewnice, wentylatory i kominki wylotowe.

9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że deski (2’) powstałe w procesie obróbki drewna o mniejszym współczynniku przenikalności cieplnej poddaje się procesowi suszenia celem zmniejszenia wilgotności do poziomu równego w przybliżeniu 8%, po czym deski (2”) w celu zmniejszenia gęstości poddaje się procesowi termomodyfikacji w atmosferze przegrzanej pary wodnej, przebiegającemu w temperaturze zawierającej się w przedziale od 195°C do 205°C, korzystnie 200°C, w czasie równym w przybliżeniu trzy godziny, przy czym w pierwszej kolejności, w czasie równym w przybliżeniu cztery godziny, nagrzewa się komorę i wsad do temperatury równej w przybliżeniu 100°C, po czym w czasie równym w przybliżeniu szesnaście godzin, w atmosferze pary wodnej, komorę i wsad nagrzewa się z prędkością równą w przybliżeniu 2,5°C/h do temperatury w przybliżeniu równej 140°C, a następnie zwiększa się intensywność nagrzewania komory i wsadu, które nagrzewa się przez osiem godzin w atmosferze pary wodnej z prędkością równą w przybliżeniu 7,5°C/h do temperatury równej w przybliżeniu

PL 232 133 B1

200°C, następnie przebiega proces termomodyfikacji wsadu, który przebiega w temp. 200°C w atmosferze pary wodnej przez trzy godziny, po czym komorę i wsadu schładza się w pierwszym etapie do temperatury równej w przybliżeniu 120°C, w atmosferze pary wodnej, w czasie równym w przybliżeniu jedenaście godzin a następnie w czasie równym w przybliżeniu dwie godziny zwiększa się prędkość schładzania komory i wsadu do 10°C/h, które w atmosferze pary wodnej schładza się do temperatury równej w przybliżeniu 100°C, po czym komorę i wsad schładza się z prędkością około 14°C/h do temperatury równej w przybliżeniu 30°C, w czasie równym w przybliżeniu pięć godzin, jednakże na około jedną godzinę przed zakończeniem procesu, przy temperaturze komory i wsadu zawierającej się w przedziale 50-40°C, do komory wprowadza się parę wodną.

10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wady w deskach (2) identyfikuje się za pomocą skanera.

11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wadliwe deski (3) tnie się poprzecznie na krótkie elementy (4), po czym krótkie elementy (4) pozbawione wad materiałowych, łączy się nierozłącznie i wyrównuje, a następnie tak uzyskane elementy (4) egalizuje się pod względem uzyskania pożądanej szerokości, grubości i gładkości powierzchni.

12. Sposób według zastrz. 1 albo zastrz. 16, znamienny tym, że wadliwe deski (3) tnie się za pomocą optymalizerki.

13. Sposób według zastrz. 1 albo zastrz. 16, znamienny tym, że w krótkich elementach (4) wycina się wpusty i wypusty, na które nakłada się klej, po czym tak przygotowanie elementy zazębia się ze sobą i dociska się do siebie w kierunku osi wzdłużnej.

14. Sposób według zastrz. 1 albo zastrz. 16, znamienny tym, że elementy (4) łączy się ze sobą na linii do łączenia na złącza wieloklinowe.

15. Sposób według zastrz. 1 albo zastrz. 16, znamienny tym, że elementy (4) dociska się do siebie na prasie wzdłużnego działania.

16. Sposób według zastrz. 1 albo zastrz. 16, znamienny tym, że elementy (4) egalizuje się na czterostronnej strugarce z mechanizacją załadowczą i odbiorczą.

17. Sposób według zastrz. 1 albo zastrz. 16, znamienny tym, że deski (2) łączy się naprzemiennie z połączonymi wzdłużenie elementami (4).

18. Kompozyt drzewny składający się desek połączonych ze sobą klejowo, znamienny tym, że deski (2') z termomodyfikowanego drewna połączone są naprzemiennie z deskami (2”) z drewna niemodyfikowanego.

19. Kompozyt drzewny według zastrz. 18, znamienny tym, że termomodyfikowane deski (2') wykonane z drewna żywotnika olbrzymiego połączone są naprzemiennie z deskami (2”) wykonanymi z drewna balsy.

20. Kompozyt drzewny według zastrz. 18 albo 19, znamienny tym, że termomodyfikowane deski wykonane z drewna żywotnika olbrzymiego połączone są naprzemiennie z deskami wykonanymi z drewna balsy oraz z deskami wykonanymi z termomodyfikowanej topoli.