SK19022001A3

SK19022001A3 - Spôsob impregnácie dreva

Info

Publication number: SK19022001A3
Application number: SK1902-2001A
Authority: SK
Inventors: Michael Marmetschke
Original assignee: Michael Marmetschke
Priority date: 2000-12-21
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2002-07-02
Also published as: EP1216801A2; HUP0105386A2; HU0105386D0; HRP20010938B1; DE10064381A1; CZ299043B6; HU224931B1; EP1216801B1; EP1216801A3; CZ20014429A3; DK1216801T3; PL193159B1; PL351180A1; HRP20010938A2; ATE297303T1; SI1216801T1; DE50106443D1; DE10064381C2

Description

SPÔSOB IMPREGNÁCIE DREVA

Oblasť techniky

Vynález sa týka spôsobu na impregnáciu dreva v impregnačnom kotli, prostredníctvom impregnačného prostriedku, ktorý obsahuje impregnačný olej a aspoň vo vode rozpustné polyméry ako zahusťovadlo, a zariadenia na uskutočňovanie tohto spôsobu.

Doterajší stav techniky

Podľa obvyklých metód na impregnáciu dreva sa v prípravnej fáze impregnačný olej zohrieva pred impregnáciou na teplotu vyššiu ako 100 °C a udržuje sa na tejto teplote, aby sa vyparila voda, ktorá sa nachádza v dreve. Vyparovaná voda sa odvádza z impregnačného kotla ako kondenzát. Takouto metódou je napríklad takzvaný vylepšený Rijpingov spôsob, ktorý je v súčasnosti predpísaným a používaným spôsobom na spolkových železniciach a v spolkovej pošte. Táto metóda je popísaná o. i. v „Holzlexikon,, (encyklopédia o dreve), 3. Auflage, Bánd 1, DRW-Verlag, Stuttgart, strana č. 636, odsek b). Nevýhodou je, že pri tejto metóde neexistuje možnosť využitia odvedeného kondenzátu a ten treba zlikvidovať, pričom vznikajú aj vysoké tepelné straty.

Z US 5 098 472 je tiež známy spôsob, pri ktorom sa vyrába v impregnačnej nádrži impregnačná emulzia z impregnačného oleja, pigmentov a vo vode rozpustných polymérov pridávaním vody. Na impregnáciu dreva sa privádza impregnačná emulzia do impregnačného kotla. Nevýhodou je pritom, že na výrobu stabilnej, t.j. skladovateľnej emulzie treba pridávať cudzie látky, ktoré obmedzujú penetračnú schopnosť oleja. Celkovo je táto výroba emulzie nákladná a zdĺhavá. A okrem toho vodná fáza, ktorá je obsiahnutá v hotovej impregnačnej emulzii, je veľmi citlivá na teplotu a môže počas impregnácie pri teplotách od okolo 90 stupňov rýchlo vyvrieť, takže v priebehu impregnácie a po

836/B impregnácii vznikajú nevhodné usadeniny pigmentov. Okrem toho táto impregnačná emulzia nie je vhodná na impregnáciu vlhkého alebo mokrého dreva, pretože by sa narušila rovnováha oleja a vody v emulzii a čím by sa táto emulzia porušila. Pri tejto metóde spravidla treba drevo pred impregnáciou v prípravnej fáze nákladné vysušovať.

Z DE 198 12 407 A1 je tiež známy spôsob, pri ktorom sa vopred vyrába impregnačná emulzia z impregnačného oleja, z pigmentov a z vo vode rozpustných pigmentov, za pridávania vody. Tu sa pridáva prídavná látka za pôsobenia šmykových síl vo vodnej alebo olejovej fáze, prípadne sa najprv vyrobí emulzia spojením vodnej a olejovej fázy a následne sa pridáva prídavná látka pri súčasnom pôsobení šmykových síl emulzie. Podľa popísaného spôsobu sa umožňuje pri výrobe impregnačných prostriedkov jednoduché, málo nákladné a flexibilné pridávanie prídavných látok.

Vynález si kladie za úlohu poskytnúť spôsob, ktorý by umožňoval impregnáciu aj vlhkého alebo dokonca aj mokrého dreva, bez toho, že by bolo potrebné predchádzajúce sušenie dreva a odvádzanie kondenzátu.

Podstata vynálezu

Táto úlohu je vyriešená spôsobom podľa nároku 1, ako aj zariadením podľa nároku 12. Ďalšie výhodné uskutočnenia vynálezu vyplývajú zo závislých patentových nárokov.

Tým, že sa do disperznej nádrže pridáva impregnačný olej, pigmenty a vo vode rozpustné polyméry, vyrobí sa tam disperzia, táto disperzia sa zohrieva a následne sa privádza pri teplote aspoň 100 °C do impregnačného kotla, kde sa nachádza drevo, ktoré treba impregnovať a disperzia sa zohrieva, a za stáleho obehu sa udržiava na teplote medzi 100°C až 130°C, pričom sa z dreva vyťahuje voda a tá sa čiastočne viaže na polyméry a disperzia sa vystavuje pôsobeniu šmykovej sily, pričom sa polyméry štiepia na základe pôsobenia šmykovej sily, to znamená, že sa zväčšuje ich povrch kvôli zvýšenému príjmu vody, a že sa impregnačný prostriedok prostredníctvom

836/B jedného alebo viacerých tlakových cyklov dostáva do dreva, umožní sa teraz vyťahovať vodu z dreva jedným jediným krokom spôsobu, pričom sa voda zapracuje do impregnačného prostriedku a impregnačný prostriedok prenikne do dreva. Z efektu, že z pórov vystupujúca bunková voda sa viaže pôsobením šmykovej sily na polyméry, vyplýva veľká výhoda, že viazaná bunková voda > t môže vniknúť do dreva a tam zaberá v rovnakom množstve impregnačného prostriedku objem vyparovanej vody. Bunková voda sa využíva bez žiadneho spracovania ideálnym spôsobom na impregnáciu tým, že vnáša pigmenty v najjemnejšom rozdelení spolu s impregnačným olejom do dreva. Okrem toho sa využívajú anatomické vlastnosti dreva tým spôsobom, že drevo samočinne poskytuje potrebné množstvo bunkovej vody, ktoré sa rovná množstvu impregnačného prostriedku, ktoré treba zapracovať dovnútra. Tak napríklad vystupuje pri dehydratácií viac vody z beľového (splintového) a dozretého dreva ako z jadrových druhov dreva. Použitím spôsobu podľa predloženého vynálezu je výhodným spôsobom možné, že táto bunková voda vniká pri impregnácii do dreva v rovnakom množstve.

Výhodné pritom je, ak sa odmeriava podiel vody v disperzii a keď sa najneskôr pri dosiahnutí podielu vody od 20% do 30 % objemových disperzia vystavuje šmykovej sile.

Spravidla sa do impregnačného prostriedku pridávajú pigmenty ako prostriedok na uzatvorenie pórov v dreve. Pridávanie sa realizuje prednostne v disperznej nádrži. Alternatívne je však možné, že sa pigmenty pridávajú do impregnačného kotla.

Podľa ďalšieho uskutočnenia vynálezu sa k impregnačnému prostriedku v impregnačnom kotli dodatočne pridávajú polyméry, ktoré sú rozpustné vo vode, a/alebo voda. Tým sa aj počas impregnácie umožní prispôsobenie spôsobu podľa príslušného obsahu bunkovej vody dreva, ktoré je ponorené v impregnačnom kotli. Pridávanie polymérov, ktoré sú rozpustné vo vode, môže byť výhodou vtedy, keď sa ukazuje, že obsah vody v bunkách dreva je vyšší, ako sa pôvodne očakávalo. Pridávanie vody môže byť výhodné vtedy, keď sa impregnuje drevo, ktoré je vysušené viacej, ako sa očakávalo.

836/B

Predovšetkým pri dobre nasiakavých drevách, ako je napríklad buk, breza atď. môže byť výhodné, ak sa kvôli optimálnej nasiakavosti vyrába impregnačná emulzia v impregnačnom kotli prostredníctvom šmykovej sily. Nato je potrebné vystaviť impregnačnú disperziu, ktorá sa nachádza v impregnačnom kotle, pôsobeniu zvýšenej šmykovej sily prostredníctvom zariadenia na aplikovanie šmykovej sily.

Podľa ďalšieho uskutočnenia vynálezu sa k impregnačnému prostriedku ako polymér, ktorý je rozpustný vo vode, pridá polyakrylová kyselina alebo polysacharid s podielom 0,03 až 0,5 % hmotn. Tu používané polyméry, ktoré sú rozpustné vo vode, prednostne polyakrylová kyselina, pôsobia ako dehydratujúce komponenty a viazaním vody podporujú výstup bunkovej vody z dreva. Čim viac bunkovej vody sa viaže chemicky, tým rýchlejšie a bez problémov môže bunková voda uniknúť z dreva do impregnačného prostriedku, bez tvorenia voľnej vody. Impregnačný prostriedok sa môže rýchlejšie zohrievať a dostať sa na impregnačnú teplotu ako pri doterajších impregnačných procesoch, pretože odvádzanie nepotrebného kondenzátu nespôsobuje tepelné straty. Kondenzát spôsobuje, že karboxylové skupiny polyakrylových kyselín sa uložia na základe dipólového pôsobenia medzi skupinami a dipólmi vody. Voda sa ukladá dipólovou väzbou.

Pokiaľ má byť impregnované suché drevo, z ktorého vystupuje počas procesu impregnovania málo vody, môže byť výhodné, keď sa ku impregnačnému prostriedku pridáva na neutralizáciu polyakrylovej kyseliny trietanolamin alebo látky s podobným účinkom. Trietanolamin spôsobuje, že sa štruktúra polymérov, ktorá je nosným prvkom pigmentu, ako napríklad polyakrylovej kyseliny, takisto postaví. Alternatívne sa však môže primiešať aj voda.

Ďalším znakom vynálezu je, že sa redukuje pôsobenie šmykovej sily počas pôsobenia impregnačného prostriedku na drevo, tak, že sa rozpadá impregnačná emulzia a že na vytvrdnutie sa pridávajú hydrofóbne látky, ktoré pôsobia počas konečnej úpravy dreva na konečné utesnenie povrchu. Jemný pigment, ktorý bol vložený do disperzie, sa potom ukladá prednostne na

836/B povrchu dreva alebo na vonkajších otvoroch pórov dreva. Prednostne sa pritom pridávajú vosky, silikóny alebo polyméry, ktoré zafixujú jemné pigmenty resp. zároveň zapečatia povrch dreva.

Výhodou je tiež, keď sa po ukončení impregnácie disperzia odvádza z impregnačného kotla do disperznej nádrže, aby bola použiteľná na ďalšie impregnačné procesy. Disperzia sa s výhodou v disperznej nádrži upravuje, pričom sa pridávajú a dispergujú podľa potreby impregnačný olej, vo vode rozpustné polyméry a/alebo pigmenty. Alternatívne je možná aj úprava disperzie v impregnačnom kotle.

Podľa ďalšieho znaku vynálezu v zariadení na vykonávanie uvedeného spôsobu je usporiadaná disperzná nádrž s dispergujúcim zariadením, a impregnačný kotol, do ktorého sa dá napúšťať disperzia impregnačného prostriedku, predtým upravená v disperznej nádrží, je vybavený aspoň jedným zariadením na vyvíjanie šmykovej sily. Prednostne bude šmyková sila zo zariadenia na vyvíjanie šmykovej sily, ktoré je priradené impregnačnému kotlu, nastaviteľná. Poskytuje sa tak možnosť voľby, v impregnačnom kotli disperziu buď udržovať a stabilizovať, alebo aj vyrobiť a stabilizovať emulziu. Tým je možné prispôsobovať impregnačný proces konkrétnym požiadavkám a potrebám.

Výhodou je, keď je zariadenie na vyvíjanie šmykovej sily opatrené aspoň jedným prívodným potrubím na privádzanie prídavných látok, ako sú pigmenty alebo napr. vosky a silikóny.

Podľa prednostného príkladu uskutočnenia je zariadenie na vyvíjanie šmykovej sily na jednom prívode vedúcom k impregnačnému kotlu usporiadané vo forme „Bypassu,,. Výhodou okrem toho je, keď šmyková sila zariadenia na jej vyvíjania, ktoré je priradené k impregnačnému kotlu, je nastaviteľná.

836/B

Prehľad obrázkov na výkrese

V ďalšom bude vynález podrobnejšie vysvetlený na základe príkladu uskutočnenia. Priložený výkres schematicky zobrazuje zariadenie na impregnáciu dreva v impregnačnom kotli podľa vynálezu.

Príklad uskutočnenia

Ako je zobrazené na výkrese, zariadenie pozostáva z disperznej nádrže 1, ktorá je spojená prostredníctvom potrubí 2 a 3 s výmenníkom 4 tepla. V potrubí 2 je umiestnené dopravné čerpadlo 5. Potrubie 2 je uzatvárateľné prostredníctvom ventilov 6 a 7. Potrubie 3 je vedené ako potrubie na spätný prúd do disperznej nádrže 1. Pred nápustným otvorom 8 do disperznej nádrže 1 je osadený ventil 9.

V potrubí 3 je pred výmenníkom 4 tepla osadený ventil 10 na uzatvorenie potrubia 3. Z výmenníka 4 tepla vedie potrubie 11, v ktorom je uložené čerpadlo 12, do impregnačného kotla 13. V tomto potrubí 11 sú umiestnené ventily 14, 15 a 16. Na potrubie 11 nadväzujú v impregnačnom kotli 13 rozdeľovacie potrubia 17 so vystrekovacími dýzami 18, ktoré sú vedené po celej dĺžke impregnačného kotla 13.

Z impregnačného kotla 13 vedie ďalej odsávacie potrubie 19, v ktorom je uložené čerpadlo 20, k výmenníku 4 tepla. V impregnačnom kotli 13 je na odsávacie potrubie 19 napojené rozdeľovacie potrubie 21, na ktorom sa nachádzajú odsávacie dýzy 22. Dva ventily 23 a 24, umiestnené na odsávacom potrubí 19, umožňujú jeho uzavretie.

Od potrubia 1_1_, ktoré vedie z impregnačného kotla 1_3, odbočuje ako bypass potrubie 25, v ktorom sa nachádza zariadenie 26 na vyvíjanie šmykovej sily. V potrubí 25 sa nachádzajú po oboch stranách zariadenia 26 na vyvíjanie šmykovej sily ventily 27 a 28. Ak je to potrebné, môže tam byť usporiadaných aj viac zariadení 26 na vyvíjanie šmykovej sily. Do zariadenia 26 na vyvíjanie šmykovej sily ústia dve prívodné potrubia 29 na privádzanie prídavných látok, ako sú pigmenty alebo napr. vosky a silikóny.

836/B

Na uskutočňovanie spôsobu podľa vynálezu sa zariadenie podľa príkladu uskutočnenia zobrazeného na výkresoch môže používať napr. tak, že do disperznej nádrže 1 sa zavedie impregnačný prostriedok, t.j. impregnačný olej, pigmenty a vo vode rozpustné polyméry, ako zahusťovadlo bez prídavku vody a tam sa aktivovaním dispergujúceho zariadenia 1a vyrába disperzia. Disperzia sa zohrieva a po otvorení ventilov 7, 6 a 10 a po zapnutí dopravného čerpadla 5 sa disperzia prepravuje cez potrubia 2 a 3 do výmenníka 4 tepla. Po otvorení ventilov 14, 15 a 16 sa disperzia, ktorá je zohriata na aspoň 100 °C, privádza cez potrubie 11 do impregnačného kotla 13. V impregnačnom kotli 13 nasleduje rozdelenie disperzie rozdeľovacími potrubiami 17 s vstrekovacími dýzami 18. Do impregnačného kotla 13 bolo pred napustením disperzie vložené drevo, ktoré nie je na výkrese zobrazené.

Predhrievaním disperzie sa zabraňuje kryštalizácii impregnačného oleja v prívodných potrubiach a ventiloch na ceste do impregnačného kotla 13 a ich zaneseniu. V následnej zohrievacej fáze sa po otvorení ventilov 24 a 23 odsávacieho potrubia 19 pomocou čerpadla 20 disperzia prečerpáva v kolobehu cez výmenník 4 tepla na zohriatie a cez potrubie 11 späť do impregnačného kotla 13. Predtým sa zatvoril ventil 10 potrubia 3 nad výmenníkom 4 tepla. V tejto zohrievacej fáze sa teplota zvýšila a udržovala na úrovni 100°C až 130 °C.

Počas zohrievacej fázy vystupuje z dreva voda do disperzie. Najneskôr pri dosiahnutí podielu vody v disperzii v hodnote 30 % objemových sa po uzatvorení ventilu 15 a otvorení ventilov 27 a 28 otvára potrubie 25, ktoré vedie k zariadeniu 26 na vyvíjanie šmykovej sily a toto zariadenie 26 na vyvíjanie šmykovej sily sa uvedie do činnosti. Prostredníctvom zariadenia 26 na vyvíjanie šmykovej sily sa zapracuje voda do disperzie, disperzia sa navyše stabilizuje, pretože aj pigmenty a vo vode rozpustné polyméry sa udržujú v jemnom rozdelení. Prostredníctvom zariadenia 26 na vyvíjanie šmykovej sily sa dá spracovať emulzia, ktorá umožňuje hĺbkové vniknutie pigmentov do dreva predovšetkým pri takých drevách, ktoré sa dajú dobre impregnovať, ako buk a breza. Okrem toho vzniká efekt, že dodávaná šmyková energia sa môže

836/B využívať navyše v procese na riadenie teploty. Ak treba impregnovať také drevá, ktoré ťažko nasiakajú, ako napr. dub, často postačí impregnovať pomocou disperzie. Napokon nasleduje na konci zohrievacej fázy dreva zvýšenie tlaku, aby disperzia, ktorá sa upravila v impregnačnom kotli resp. emulzia vnikla do dreva.

Pokiaľ sa emulzia upravila v impregnačnom kotli 13, vzniká tým aj možnosť redukcie pôsobenia šmykovej sily šmykového zariadenia 26 a emulzia sa môže počas procesu impregnácie rozpadnúť na disperziu. Tým sa môže počas konečnej úpravy dreva za súčasného opakovaného pôsobenia tlaku dosiahnuť hydrofobizácia dreva pridávaním napríklad vytvrdzovateľných voskov, silikónov alebo polymérov do šmykového zariadenia.

Po ukončení impregnácie sa po otvorení príslušných ventilov 24, 23, 10 a 9 disperzia vráti cez potrubia 19, 3 späť do disperznej nádrže. Tam je potom možná úprava disperzie takou formou, že sa do nej podľa potreby dopĺňajú a dispergujú impregnačný olej, vo vode rozpustné polyméry a pigmenty.

Spôsob podľa vynálezu sa vyznačuje tým, že sa ním dosiahne permanentné viazanie vody do disperzie resp. do emulzie počas dehydratácie a impregnácie dreva. Voda už nemôže vyvrieť a na základe jej naviazania sa do impregnačného prostriedku slúži ako vo veľkej miere zlepšujúci impregnačný prostriedok na optimálne rozdelenie pigmentov ako aj neskoršej vlhkostnej rovnováhy v dreve. Voda môže po impregnácii a tým aj konzervácii pomaly vyschnúť, pričom však vniknuté oleje a pigmenty naďalej hĺbkovo pôsobia ako pečatná vrstva v dreve.

Prostredníctvom spôsobu podľa vynálezu sa dá na základe vysokého podielu vody dosiahnuť úsporná impregnácia. Vysoký podiel vody umožňuje redukciu toxických podielov a ich správne a rovnomerné rozdelenie v dreve. Voda môže vystupovať neskôr, pričom zostáva v pomere k objemu dreva nízky podiel toxických látok v dreve, ktorý je chránený proti vymytiu.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

1. Spôsob na impregnáciu dreva v impregnačnom kotle (13), prostredníctvom impregnačného prostriedku, ktorý obsahuje impregnačný olej a aspoň vo vode rozpustné polyméry ako zahusťovadlo, vyznačujúci sa tým, že impregnačný olej a vo vode rozpustné polyméry sa zavedú do disperznej nádrže (1) a tam sa pripraví disperzia, táto disperzia sa zahrieva a v zohriatom stave, pri teplote aspoň 100 °C, sa zavádza do impregnačného kotla (13) s vloženým drevom, ktoré sa má impregnovať, a tam sa udržuje v zahriatom stave za stálej cirkulácie pri teplote 100 až 130 °C, pričom sa vyťahuje z dreva voda a tá sa čiastočne viaže na polyméry.

disperzia sa vystavuje šmykovej sile, pričom pôsobením šmykovej sily sa polyméry rozštiepia, t.j. ich povrch sa zväčšuje na zvýšený príjem vody, impregnačný prostriedok sa pôsobením jedného alebo viacerých tlakových cyklov dopraví do dreva.
2. Spôsob podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že sa odmeriava podiel vody v disperzii a najneskôr pri dosiahnutí podielu vody v hodnote 20 až 30 objemových % sa disperzia vystavuje pôsobeniu šmykovej sily.
3. Spôsob podľa aspoň jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa k impregnačnému prostriedku pridávajú pigmenty.
4. Spôsob podľa aspoň jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa k impregnačnému prostriedku v impregnačnom kotle (13) prídavné pridávajú vo vode rozpustné polyméry a/alebo voda.

31 836/B
5. Spôsob podľa aspoň jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa impregnačná emulzia pripravuje v impregnačnom kotle (13) prostredníctvom zariadenia na vyvíjanie šmykovej sily.
6. Spôsob podľa aspoň jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že sa k impregnačnému prostriedku ako vo vode rozpustný polymér pridáva polyakrylová kyselina alebo polysacharid v množstve 0,03 až 0,5 % hmotn.
7. Spôsob podľa aspoň jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že ako neutralizátor polyakrylovej kyseliny sa pridáva trietanolamin.
8. Spôsob podľa aspoň jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že pôsobenie šmykovej sily počas pôsobenia impregnačného prostriedku na drevo sa redukuje, tak, že sa emulzia impregnačného prostriedku rozpadne a že sa na vytvrdnutie pridávajú hydrofóbne látky, ktoré pôsobia počas konečného spracovania dreva na zapečatenie povrchu.
9. Spôsob podľa nároku 8, vyznačujúci sa tým, že ako vytvrdzovacie hydrofóbne látky sa pridávajú vosky, silikóny alebo polyméry.
10. Spôsob podľa aspoň jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúci sa tým, že disperzia sa po ukončení impregnácie odvádza z impregnačného kotla (13) do disperznej nádrže (1) a je potom použiteľná na ďalšie procesy impregnácie.
11. Spôsob podľa nároku 9, vyznačujúci sa tým, že sa vykonáva úprava disperzie, pričom sa podľa potreby pridávajú, doplňujú a dispergujú impregnačný olej, vo vode rozpustné polyméry a/alebo pigmenty.

31 836/B
12. Zariadenie na uskutočňovanie spôsobu podľa aspoň jedného z predchádzajúcich nárokov, vyznačujúce sa tým, že je tvorené disperznou nádržou (1) s dispergujúcim zariadením (1a), a že k impregnačnému kotlu (13), do ktorého je dopraviteľná disperzia impregnačného prostriedku upravená v disperznej nádrži (1), je priradené zariadenie (26) na vyvíjanie šmykovej sily.
13. Zariadenie podľa nároku 12, vyznačujúce sa tým, že zariadenie (26) na vyvíjanie šmykovej sily je opatrené aspoň jedným prívodom (29).
14. Zariadenie podľa nároku 12, vyznačujúce sa tým, že šmyková sila zo zariadenia (26) na vyvíjanie šmykovej sily, ktoré je priradené k impregnačnému kotlu (13), je nastaviteľná.
15. Zariadenie podľa nároku 12, vyznačujúce sa tým, že zariadenie (26) na vyvíjanie šmykovej sily je usporiadané ako Bypass na prívodnom potrubí (25) k impregnačnému kotlu (13).