PL232702B1 - Sposób przebarwiania listew drewnianych - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób przebarwiania listew drewnianych, zwłaszcza listew przeznaczonych do formowania górnych warstw parkietów warstwowych, zgodnie z którym materiał drzewny poddaje się obróbce termicznej i działa się na niego amoniakiem.

Zmianę naturalnej barwy drewna uzyskuje się metodą barwienia, w której substancje barwiące nanosi się na powierzchnię drewna lub wprowadza w głąb materiału drzewnego, albo metodami przebarwiania drewna, w których na materiał drzewny działa się związkami chemicznymi wywołującymi zmiany w składzie chemicznym drewna, na skutek czego drewno zmienia barwę z zachowaniem naturalnego rysunku i usłojenia.

Znane jest poddawanie drewna działaniu amoniaku, który wchodzi w reakcję z zawartym w drewnie garbnikiem, na skutek czego drewno zmienia barwę i przybiera kolor ciemnoszary lub brązowy. Wybarwienia uzyskiwane poprzez działanie amoniakiem na materiał drzewny są bardzo trwałe, odporne na działanie światła oraz czynników atmosferycznych.

Znane i stosowane są metody przebarwiania drewna poprzez jego zanurzanie lub gotowanie w roztworze wody amoniakalnej, a także poddawanie drewna działaniu amoniaku w postaci gazowej w gazoszczelnej komorze w warunkach podciśnienia. Z opisu patentowego PL 195348 znany jest sposób przebarwiania drewna, między innymi desz-czułek drewnianych, które są umieszczane w gazoszczelnej komorze i przez układanie na przekładkach tworzą ażurowy stos. Deszczułki te poddaje się obróbce termicznej, a także w obiegu zamkniętym poddaje się oddziaływaniu podgrzanej, parogazowej mieszaniny pary wodnej oraz amoniaku i/lub polarnego lotnego związku chemicznego o temperaturze od 120°C do 240°C, korzystnie od 130°C do 190°C przez czas od 6 do 96 godzin, korzystnie 24 do 48 godzin, przy czym stężenie amoniaku w medium paroga-zowym jest nie niższe niż 1%, korzystnie 5 do 10%.

Przebarwianie drewna uzyskuje się także w trakcie procesów jego termicznej modyfikacji. Jak wynika z opisów patentowych US 4377040, EP 0612595, EP 0622163, EP 623433 i EP 0759137, które dotyczą termicznej modyfikacji drewna, efektem ubocznym tych znanych procesów jest ciemnienie drewna pod wpływem podwyższonej temperatury albo w następstwie działania na przykład pary wodnej lub gazu obojętnego na materiał drzewny.

Metoda regulowania i kontrolowania barwy drewna znana jest z chińskiego opisu patentowego CN 1449900. Polega ona na działaniu na drewno nasyconą parą wodną o temperaturze 200°C w zamkniętym pojemniku i jest przeznaczona do przebarwiania gatunków drzew szybko rosnących.

Pomimo korzystnych właściwości barwiących amoniaku jego stosowanie w warunkach przemysłowych z użyciem wymienionych metod jest trudne ze względu na długotrwałość procesów obróbki, zapach amoniaku utrzymujący się w przebarwianym drewnie, a także zmianę struktury drewna wywołaną działaniem wysokich temperatur. Ponadto stosowanie amoniaku wiąże się z trudnościami w kontroli dynamiki wzrostu temperatury drewna ogrzewanego w temperaturach powyżej 160°C, co znacząco podnosi ryzyko zapłonu drewna i łatwopalnego amoniaku w postaci gazowej, który charakteryzuje się dużą toksycznością dla organizmów żywych i stwarza niebezpieczeństwo skażenia środowiska. W wyniku badań nieoczekiwanie okazało się, że zadowalający rezultat przebarwiania deszczułek drewnianych można osiągnąć, ogrzewając je do stosunkowo niskiej temperatury w granicach 120°C, jednak kosztem wydłużenia czasu obróbki za pomocą parogazowej mieszaniny wody amoniakalnej. W rozwiązaniu według wynalazku wykorzystano opisane właściwości amoniaku w zakresie jego wpływu na przebarwienie drewna, a także znany wpływ podwyższonej temperatury na przebieg dyfuzji w celu stworzenia takiego sposobu przebarwiania drewna w gamie różnych odcieni, który pozwala uzyskać trwałe kolory półfabrykatów.

Sposób przebarwiania listew drewnianych zgodnie z wynalazkiem polega na tym, że umieszczone w gazoszczelnej komorze, ułożone na przekładkach oraz tworzące ażurowy stos listwy poddaje się obróbce termicznej, a ponadto w obiegu zamkniętym poddaje się oddziaływaniu podgrzanej, paro-gazowej mieszaniny pary wodnej i amoniaku. Sposób według wynalazku charakteryzuje się tym, że listwy drewniane o wilgotności w zakresie od 8% do 12% podgrzewa się wstępnie do temperatury od 50 do 100°C, zaś po osiągnięciu wyznaczonej, stabilnej temperatury podgrzewa się je dalej do temperatury od 100 do 120°C z jednoczesnym oddziaływaniem mieszaniny parogazowej o temperaturze od 120 do 350°C w czasie od 48 do 150 godzin, przy czym stężenie amoniaku w mieszaninie parogazowej wynosi od 1 do 25%. W drugim etapie podgrzewania listew, powiązanym z działaniem mieszaniny parogazowej, ogrzewa się je korzystnie do temperatury od 50 do 100°C, przy czym czas obróbki listew za pomocą podgrzanej mieszaniny parogazowej wynosi korzystnie od 110 do 120 godzin. Mieszanina pa-rogazowa ma korzystnie temperaturę od 120 do 250 °C. Stężenie amoniaku w mieszaninie parogazowej wynosi korzystnie od 15 do 20%. Ażurowy stos listew formuje się na platformie wsporczej, która ma wzdłużne i poprzeczne kanały wentylacyjne, przy czym stos listew dzieli się na co najmniej dwa oddalone od siebie zestawy listew, między którymi tworzy się kanał wentylacyjny. Grubość pojedynczej listwy wynosi od 2 do 6 mm, korzystnie od 3,5 do 4,5 mm, a grubość pojedynczej przekładki wynosi od 2 do 10 mm, korzystnie od 6 do 8 mm. Kanały wentylacyjne platformy wsporczej i kanał między dwoma zestawami listew zapewniają kontrolowany przepływ mieszaniny parogazowej w wymuszonym obiegu, co korzystnie wpływa na sterowanie procesem obróbki oraz jego przebieg, a także polepsza jednorodność przebarwiania drewna.

Proces przebarwiania można prowadzić w stałej temperaturze albo okresowo podnosząc i obniżając temperaturę listew, przy zachowaniu stałej temperatury mieszaniny parogazowej w wybranym zakresie temperatur, co polepsza dyfuzję mieszaniny zmieniającej barwę drewna. Przy realizacji sposobu według wynalazku kontrolowany proces przebarwiania drewna można łączyć z procesem jego modyfikacji termicznej. Drewno poddawane modyfikacji termochemicznej uzyskuje barwę od jasno brązowej do ciemno brązowo-czarnej w całym przekroju listwy, z zachowaniem naturalnego rysunku oraz struktury, co ma decydujący wpływ na przydatność drewna do dalszego przerobu, na przykład sklejania, wykańczania czy obróbki mechanicznej.

Sposób przebarwiania listew drewnianych według wynalazku jest przedstawiony szczegółowo w dwóch opisowych przykładach realizacji, a ponadto na rysunku, na którym Fig. 1 przedstawia w widoku perspektywicznym ażurowy stos listew, utworzony na platformie wsporczej, Fig. 2 - stos listew według Fig. 1 w widoku z góry, Fig. 3 - perspektywiczny widok pojedynczej listwy, a Fig. 4 - perspektywiczny widok pojedynczej przekładki.

P r z y k ł a d I

Listwy 1 z drewna dębu o wilgotności 8% umieszcza się w nie ukazanej na rysunku, gazoszczelnej komorze obróbczej. Listwy 1 układa się na przekładkach 2 tworząc ażurowy stos 3, który jest formowany na platformie wsporczej 4 ze wzdłużnymi i poprzecznymi kanałami wentylacyjnymi 5, 6. Stos 3 listew 1 dzieli się na dwa oddalone od siebie zestawy 7, 8 listew, pomiędzy którymi tworzy się dodatkowy kanał wentylacyjny 9. Grubość A pojedynczej listwy 1 wynosi 2 mm, a grubość B pojedynczej przekładki 2 wynosi również 2 mm. Stos 3 listew 1 podgrzewa się wstępnie do temperatury 50°C, kontrolując tę temperaturę za pomocą nie ukazanych na rysunku czujników. Po ustabilizowaniu się wyznaczonej temperatury listew 1 do komory obróbczej doprowadza się z nie ukazanej wytwornicy podgrzaną, paroga-zową mieszaninę wody amoniakalnej o temperaturze 120°C i stężeniu amoniaku 25%, dalej podgrzewając listwy 1 do temperatury 100°C. Podgrzana mieszanina parogazowa przepływa w obiegu zamkniętym przez kanały wentylacyjne 5, 6 platformy 4 oraz kanał 9 wewnątrz stosu 3 listew 1. Czas oddziaływania tej mieszaniny na listwy 1 wynosi około 150 godzin. Komora obróbcza jest wyposażona w nie ukazany na rysunku sprzęt do kontroli panujących w niej temperatur oraz ilości doprowadzanej mieszaniny parogazowej, a także do sterowania przebiegiem procesu. Ilość doprowadzanej mieszaniny parogazowej jest zależna od stopnia wypełnienia komory i oczekiwanej barwy drewna po modyfikacji. W wyniku obróbki dębowe listwy 1 uzyskują barwę brązowo - czarną przy jednoczesnym zachowaniu naturalnego rysunku oraz struktury.

P r z y k ł a d II

Listwy 1 z drewna dębu czerwonego o wilgotności 10% umieszcza się w nie ukazanej na rysunku komorze obróbczej, układając je na przekładkach 2 raz tworząc z nich ażurowy stos 3 na platformie wsporczej 4 z układem kanałów wentylacyjnych 5, 6 i 9, jak w przykładzie I. Grubość A pojedynczej listwy 1 wynosi 4 mm, a grubość B pojedynczej przekładki 2 wynosi 7 mm. Stos 3 listew 1 jest podgrzewany wstępnie do temperatury 70°C, a po jej ustabilizowaniu do komory obróbczej doprowadza się podgrzaną, parogazową mieszaninę wody amoniakalnej o temperaturze 200°C i stężeniu amoniaku 20%, dalej podgrzewając listwy 1 do temperatury 110°C, przy czym czas oddziaływania tej mieszaniny na listwy 1 wynosi około 100 godzin. W wyniku obróbki listwy 1 z dębu czerwonego uzyskują barwę jasnobrązową przy jednoczesnym zachowaniu naturalnego rysunku oraz struktury.

P r z y k ł a d III

Listwy 1 z drewna bukowego o wilgotności 12% umieszcza się w nie ukazanej na rysunku komorze obróbczej, układając je na przekładkach 2 i formując z nich ażurowy stos 3 na platformie wsporczej 4 z układem kanałów wentylacyjnych 5, 6 i 9, jak w przykładzie I. Grubość A pojedynczej listwy 1 wynosi 6 mm, a grubość B pojedynczej przekładki 2 wynosi 10 mm. Stos 3 listew 1 podgrzewa się wstępnie do temperatury 100°C, a po jej ustabilizowaniu do komory obróbczej doprowadza się podgrzaną, paroga-zową mieszaninę wody amoniakalnej o temperaturze 350°C i stężeniu amoniaku 15%, dalej podgrzewając listwy 1 do temperatury 120°C, przy czym czas oddziaływania tej mieszaniny na listwy 1 wynosi około 50 godzin. W wyniku procesu obróbki bukowe listwy 1 uzyskują barwę jasnobrązową przy jednoczesnym zachowaniu naturalnego rysunku oraz struktury.

Claims (8)

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób przebarwiania listew drewnianych, zgodnie z którym umieszczone w gazoszczelnej komorze, ułożone na przekładkach i tworzące ażurowy stos listwy poddaje się obróbce termicznej, a także w obiegu zamkniętym poddaje się oddziaływaniu podgrzanej, parogazowej mieszaniny pary wodnej oraz amoniaku, znamienny tym, że listwy o wilgotności od 8 do 12% podgrzewa się wstępnie do temperatury od 50 do 100°C, a po osiągnięciu wyznaczonego, stabilnego poziomu temperatury podgrzewa się je dalej do temperatury od 100 do 120°C z jednoczesnym oddziaływaniem mieszaniny parogazowej o temperaturze od 120 do 350°C w czasie od 48 do 150 godzin, przy czym stężenie amoniaku w mieszaninie parogazowej wynosi od 1 do 25%.

2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w drugim etapie podgrzewania listew, powiązanym z działaniem mieszaniny parogazowej, ogrzewa się je korzystnie do temperatury od 50 do 100°C.

3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że czas obróbki listew za pomocą podgrzanej mieszaniny parogazowej wynosi korzystnie od 110 do 120 godzin.

4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że mieszanina parogazowa ma najlepiej temperaturę od 120 do 250°C.

5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stężenie amoniaku w mieszaninie parogazowej wynosi korzystnie od 15 do 20%.

6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że ażurowy stos (3) listew (1) formuje się na wsporczej platformie (4), która ma wzdłużne i poprzeczne kanały wentylacyjne (5, 6), przy czym stos (3) listew (1) dzieli się na co najmniej dwa oddalone od siebie zestawy (7, 8) listew, między którymi tworzy się kanał wentylacyjny (9).

7. Sposób według zastrz. 1 albo 6, znamienny tym, że grubość (A) pojedynczej listwy (1) wynosi od 2 do 6 mm, natomiast grubość (B) pojedynczej przekładki (2) wynosi od 2 do 10 mm.

8. Sposób według zastrz. 7, znamienny tym, że grubość (A) pojedynczej listwy (1) wynosi korzystnie od 3,5 do 4,5 mm, a grubość (B) pojedynczej przekładki (2) wynosi korzystnie od 6 do 8 mm.