FI103834B - Menetelmä puun kuivaamiseksi - Google Patents

Description

Menetelmä puun kuivaamiseksi 103834

Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon mukaista menetelmää 5 puun kuivaamiseksi.

Tällaisen menetelmän mukaan puu laitetaan kuivatusuuniin, jossa sitä kuivatetaan korotetussa lämpötilassa ja höyryn läsnäollessa.

10 Perinteiset puun kuivatusratkaisut ovat perustuneet puun "hellävaraiseen" kuivaamiseen vaativiksi puusepän tuotteiksi. Sanottuja kuivatusmenetelmiä edustavat mm. vientikuiva-tus, alipainekuivatus, kondenssikuivatus. Puun kuivatustekniikoissa on pyritty hallitsemaan puun kuivatustapahtumaa mm. seuraamalla kuivan ja märän lämpötilan eroa. Kuivauksen nopeuttamiseksi ei lämpötiloja ole voitu nostaa kovinkaan paljon yli 100 15 °C:seen sisähalkeamien pelossa.

Nopeampien kuivaustekniikoiden aikaansaamiseksi on kehitetty menetelmiä, jossa ediste tään veden höyrystymistä alemmissa lämpötiloissa tai käytetään hyväksi muunlaista tekniikkaa, esim. edellä mainittu kondenssikuivausta. Sensijaan lämmön nopeampaan : ': 20 siirtymiseen puuhun sekä puupinnan pitämiseen mahdollisimman pitkään kosteana ei ole : : kiinnitetty huomiota.

. · i · el» · 1: Tunnettuihin ratkaisuihin liittyy huomattavia epäkohtia, johtuen mm. niissä tarvittavista • · pitkistä kuivatusajoista (tyypillisesti kuusen normaalikuivatus kestää 5-7 vrk) ja suures- • · · · · 25 ta kokonaisenergiantarpeesta.

• · · • · · · • · · « · · *·1 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettuun tekniikkaan liittyvät epäkoh dat ja saada aikaan aivan uudenlainen ratkaisu puun nopeaksi kuivattamiseksi.

• · 1+ · *· · 1 Φ · · · ♦ ·1··♦· ··«♦1· .30 Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että puusepän tuotteita lukuunottamatta useimmissa : ·'· : käytännön puusovelluksissa, esim. käytettäessä puuta rakennusmateriaalina, voidaan ’ '· ’ kuivatussa puutavarassa sallia värinmuutokset ja pihkavuodot. Näissäkin käyttökohteissa ': : on kuitenkin vältettävä sisäiset halkeamat puussa. Niinpä keksinnön tarkoituksena on 103834 2 saada aikaan nopea kuivatusmenetelmä, jolla puu saadaan tehokkaasti ja nopeasti kuivatuksi, jolloin menetelmässä huolehditaan ainoastaan kuivatushalkeamien estämisestä.

Keksinnössä on yllättäen todettu, että haluttuun tavoitteeseen päästään käyttämällä kuiva-5 tuksessa puuta suojaavaa ja sen lämpenemistä edistävää höyryä sekä hallitsemalla puun pinta- ja sisälämpötilan ero.

Keksintö perustuu siksi seuraavien kolmen vaiheen yhdistelmään: 10 a) ensin kuivatusuunin lämpötila nostetaan ainakin noin 90 °C:seen, edullisesti ainakin 100 °C:seen, ja pidetään tässä arvossa kunnes puun lämpötila ainakin likimain saavuttaa saman lämpötilan, b) tämän jälkeen uunin lämpötilaa nostetaan vähitellen siten, ettei puun sisälämpötilan ja uunin lämpötilan ero ylitä 30 °C, kunnes puun haluttu kosteustila saavutetaan, ja 15 c) lopuksi uunin lämpötila lasketaan vähitellen siten, ettei puun sisälämpötilan ja uunin lämpötilan ero ylitä 30 °C, kunnes puun sisälämpötila saavuttaa halutun lämpötilan.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle ratkaisulle on pääasiallisesti tunnus-'... ‘ omaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa.

!!! ! 20 ’·'·'·’ Keksinnön mukaisen menetelmän ensimmäisessä vaiheessa (a-vaiheessa) kuivatusuunin 4 4··· t / · lämpötila asetetaan edullisesti noin 100 - 150 °C:seen, sopivimmin 100 - 120 °C:seen.

• 44« • 4 1* ····*· 4 4 *· 4

Toisessa vaiheessa (b-vaiheessa) lämmittäminen lopetetaan, kun puun kosteus on riittä- • · · 25 vän alhainen halutun käytön kannalta. Yleensä pyritään noin 1-20 %:n kosteuteen, • · « edullisesti alle noin 15 %:n kosteuteen, tyypillisesti noin 10-15 %:n kosteuteen. B-vaiheessa voidaan puun sisäosan ja vastaavasti puun ulkopinnan lämpötilat määrittää • · ·· •4 ♦ · · jatkuvasti esim. puukappaleeseen sijoitettujen anturien avulla, jolloin sanottujen lämpöti- • · . , lojen erotus voidaan pitää jatkuvasti kohtuullisen pienenä mittaustulosten pohjalta.

30 Käytännössä lämpötilan ohjaus kuivatusuunissa voidaan toteuttaa alustavien anturimit- tausten perusteella määritetyn lämmitysohjelman avulla.

ί • 4 4 4 3 103834 Lämpötilojen erotusta valvotaan sekä kuumennusvaiheessa b, jossa puun lämpötilaa nostetaan puun kuivattamiseksi, että jäähdytysvaiheessa (c-vaihe), jossa puu jäähdytetään takaisin peruslämpötilaan. Sopivimmin sanottu lämpötilaerotus pidetään korkeintaan noin 30 °C:ssa, sopivimmin se on noin 10-30 °C. Liian pieni lämpötilaero pitkittää kuiva-5 tusprosessia, kun taas suuri ero kasvattaa sisähalkeamien muodostumisen vaaraa. On yllättäen todettu, että esitetyllä ratkaisulla (eli ero < 30 °C) voidaan jopa täysin estää halkeamien muodostuminen puuainekseen.

Puun "sisälämpötila" tarkoittaa sitä lämpötilaa, joka vallitsee puussa jonkin matkan 10 päässä puun ulkopinnoista. Puukappaleen muodon mukaan "sisälämpötila" mitataan tyypillisesti kappaleen keskeltä tai ainakin noin 2-5 cm:n syvyydessä. "Ulkolämpötila" tarkoittaa puolestaan lämpötilaa puun pinnalla tai hieman (tyypillisesti korkeintaan 1 - 2 cm) sen alta. "Ulkolämpötila" vastaa siten monissa tapauksissa oleellisesti ympäristön lämpötilaa.

15

Vaiheessa c uunin lämpötilaa alennetaan kunnes puun sisälämpötila on laskenut alle 100 °C:n. Kuten edellä todettiin kannattaa jäähdytysvaiheessakin puun sisä- ja ulkolämpötilo-jen välinen ero pitää 30 °C pienempänä, jotta vältettäisiin sisähalkeamien muodostumi- : nen.

• I I

20 • I I « : · Vaiheiden a, b ja c ajan uuniin syötetään vesihöyryä, jonka avulla ns. märkälämpötila

I < I

‘;1; pidetään n. 80 - 120 °C:ssa, edullisesti noin 100 °C:ssa. Sopivimmin käytetään kylläistä : ·.'!1 ‘ vesihöyryä.

• · ·« ·····> * » 1 • · · ···] 25 Keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja, joista tärkein on kustannusten säästö nopean • · · *·1 1 kuivatuksen muodossa. Lisäksi säätöjä saavutetaan siinä, että valmistetaan kuivaa puuta- .... varaa, joka vastaa loppukäytön sanelemia vaatimuksia eikä ole ylilaatuistaa.

• « · « I

-· · ·· • · · i · ·♦·» * # # • · # 'Λ < Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten piirustusten ja

< I I

30 muutaman sovellutusesimerkin avulla.

« «

Kuviossa 1 on esitetty puun eri kohdista mitatut lämpötilat ajan funktiona kuivatettaessa 4 103834 tuoretta kuusta tuntia tunnetun tekniikan mukaisesti, kuviossa 2 on esitetty vastaavat lämpötilamittaukset tuoreesta kuusesta, joka on kuivatettu keksinnön mukaisesti, kuviossa 3 on esitetty kuviota 1 vastaava (perinteisellä tavalla saatu) mittaustulos haaval-5 le ja kuviossa 4 on esitetty keksinnön mukaisella menetelmällä saadut lämpötilamittaustulok-set haavalle.

Esimerkki 1 10 Tuoreen kuusen kuivatus

Kun märkää kuusta (50 x 100 x 1500 mm), lähtökosteus noin 40 %, kuumennettiin 5 tuntia oheisen kuvion 1 mukaisesti ilman, että sisä- ja ulkopintojen välistä lämpötilaeroa olisi mitenkään rajoitettu, havaittiin koekappaleen halkaisussa pieniä sisähalkeamia.

15 Kuivatuksen jälkeen koekappaleen kosteus oli alle 5 %.

Kun vastaavankokoinen koekappale märkää kuusta sensijaan kuumennettiin keksinnön mukaisesti 24 tuntia käyttämällä lämmityksessä apuna säätöjärjestelmää siten, että sisä-ja pintalämpötilan välinen ero oli 10 - 20 astetta, ei koekappaleessa ollut halkeamia ;'" .20 (kuvio 2). Tässäkin tapauksessa loppukosteus oli alle 5 %.

Esimerkki 2 * :1'·: Haavan (15 %:n kosteus) kuivatus • · · • · · • · · · » < · * • · · • · · · 25 Kun kuivaa haapaa (38 x 100 x 1500 mm) kuivattiin 4 tuntia käyttäen keksinnön mu- » ♦ · kaista kuivatusratkaisua, oli tuloksena nopea ja hallittu kuivatus, eikä sahatavarassa ollut halkeamia (kuvio 4). Kun vastaava kuivaus tehtiin ilman, että puutavaran sisä- ja uiko- • · · _ lämpötilojen väliseen eroon kiinnitettiin huomiota (kuvio 3), havaittiin kappaleiden

* * V

';;; sisäosissa pieniä sisähalkeamia.

.30 · '· : Molemmissa tapauksissa koekappaleiden loppukosteudet olivat alle 5 %.

* *. · ·· ···· f

Claims (5)

5 103834

1. Menetelmä puu kuivaamiseksi, jonka menetelmän mukaan puu laitetaan kuivatusuuniin, jossa se kuivatetaan korotetussa lämpötilassa, jolloin 5. kuivatusuunin lämpötila ensin nostetaan ainakin 100 °C:seen, ja pidetään tässä arvossa kunnes puun lämpötila ainakin likimain saavuttaa saman lämpötilan, - sen jälkeen, kun puun lämpötila on ainakin likimain saavuttanut kuivatusuunin lämpötilan, uunin lämpötilaa nostetaan vähitellen siten, ettei puun sisälämpötilan ja uunin lämpötilan ero ylitä 30 °C, kunnes puun haluttu kosteustila saavutetaan, 10. tämän jälkeen uunin lämpötila lasketaan vähitellen siten, ettei puun sisälämpötilan ja uimin lämpötilan ero ylitä 30 °C, kunnes puun sisälämpötila saavuttaa halutun lämpötilan, tunnettu siitä, että puu kuivatetaan höyryn läsnäollessa syöttämällä uuniin höyryä, jonka avulla märkälämpötila pidetään n. 80- 120 °C:ssa. 15

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uuniin syötetään kyllästettyä vesihöyryä, jolla märkälämpötila pidetään noin 100 °C:ssa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ' · ·' 20 lämmittäminen lopetetaan, kun puun kosteus on 1 - 20 %.

« · · ’;4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että uunin • %*· * • * · * \ : lämpötilaa alennetaan kunnes puun sisälämpötila on laskenut alle 100 °C:n. «*·«· .· · • · · · • · V *1 · f I* «t • ·· · ·

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että • · · · _.·;··*: sanottu lämpötilaero pidetään 10-30 °C:ssa. • ·· · • · · • · · • · · • · t < < II· I I « « · ; V. i 6 103834