FI104286B - Menetelmä puun sisähalkeamisen estämiseksi - Google Patents

Description

104286

Menetelmä puun sisähalkeamisen estämiseksi

Esillä oleva keksintö koskee patenttivaatimuksen 1 johdannon menetelmää puun sisähal-5 keamisen estämiseksi korkeissa lämpötiloissa.

Puun kuivatuksessa, lämpömodifioinnissa ja yleensä eri valmistusprosesseissa tarvitaan lämpöä. Lämmitettäessä puuta se laajenee. Yleensä puun lämpölaajenemista on pidetty pienenä, eikä siihen ole kiinnitetty huomioita lämpökäsittelyissä. Tosiasiassa kuitenkin 10 ainoastaan puun pituuden suuntainen lämpölaajeneminen on pientä; kohtisuoraan syitä vasten se on jopa suurempi kuin alumiinin. Puun poikittaissuunnassa tapahtuva suuri lämpölaajeneminen saa helposti aikaan sisäisiä halkeamia, ellei sitä oteta huomioon kehitettäessä erityyppisiä prosesseja.

15 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa tunnettuun tekniikkaan liittyvät ongel mat ja saada aikaan ratkaisu puun lämpölaajenemiseen liittyvien ilmiöiden hallitsemiseksi, etenkin puun sisähalkeamien estämiseksi, sellaisissa tapauksissa, joissa puuta lämmitetään yli 90 °C, tyypillisesti yli 100 °C.

20 Keksintö perustuu siihen ajatukseen, että sellaisissa prosesseissa, joissa puuta pidetään korotetussa lämpötilassa, puun sisäosan ja vastaavasti puun ulkopinnan lämpötilat määritetään jatkuvasti ja niiden erotus pidetään samoin jatkuvasti kohtuullisen pienenä. Näin : menetellään sekä kuumennusvaiheessa, jossa puun lämpötilaa nostetaan esim. puun kuivattamiseksi, että jäähdytysvaiheessa, jossa puu jäähdytetään takaisin peruslämpöti-25 laan. Sopivimmin sanottu lämpötilaerotus on korkeintaan noin 30 °C. On yllättäen todettu, että esitetyllä ratkaisulla voidaan jopa täysin estää halkeamien muodostuminen puuainekseen.

Täsmällisemmin sanottuna keksinnön mukaiselle menetelmälle on pääasiallisesti tun-30 nusomaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkki osassa.

Puun "sisälämpötila" tarkoittaa esillä olevassa keksinnössä sitä lämpötilaa, joka vallitsee puussa jonkin matkan päässä puun ulkopinnoista. Puukappaleen muodon mukaan "sisä- 2 104286 lämpötila" mitataan tyypillisesti ainakin noin 2-5 cm:n syvyydessä.

"Ulkolämpötila" tarkoittaa lämpötilaa puun pinnalla tai hieman sen alla. "Ulkolämpöti-la" vastaa siten monissa tapauksissa oleellisesti ympäristön lämpötilaa.

5

Kun tunnetun tekniikan mukaisesti kuumennetaan esim. puuusepänkuivuusastetta vastaavaa puuta noin 200 °C:ssa lämpenee se pinnaltaan nopeasti samaan lämpötilaan, eli noin 200 °C:seen. Puun sisäosien lämpeneminen pysähtyy kuitenkin noin 100 °C:ssa, kunnes puun sisäosan kosteus on laskenut alle 5 %. Vasta tämän jälkeen sisäosan läm-10 pötila alkaa nopeasti kohota. Lämpenemistapahtuman seurauksena lämpötilaerot yhdis tettynä puun kuivuusasteeseen saavat aikaan sisähalkeamia, jotka eivät näy päällepäin mutta jotka kuitenkin tekevät puusta käyttökelvottoman. Keksinnössä korotetaan lämpötilaa vähitellen siten, ettei lämpötilaero puun pinnan ja sisäosan välillä pääse kasvamaan 30 °C suuremmaksi. Edullisesti lämpötilaero pidetään 10 - 30 °C:n suuruisena.

15

Keksinnön mukainen ratkaisu voidaan toteuttaa siten, että koekappaleeseen sovitetaan ainakin kaksi anturia, joista toinen mittaa puun sisälämpötilan ja toinen pintalämpötilan. Suurempia puutavaramääriä kuivatettaessa on syytä varustaa useampi koekappale antureilla. Teollismittakaavassa toimitaan edullisesti siten, että mittaustulosten perusteella 20 määritetään kullekin puutavaralle sopiva lämmitysohjelma, jossa otetaan huomioon lähtökosteuden vaikutus prosessiin.

Erään vaihtoehtoisen sovellutusmuodon mukaan varsinainen keksinnön mukainen lämpökäsittely aloitetaan vasta, kun puun sisäosan kosteus on laskenut alle 10 %:n, joissain 25 tapauksissa jopa alle yllä mainitun 5 %:n rajan. Niinpä tämän vaihtoehdon ensi vaihees sa huoneen tai tehtaan lämpötilassa oleva puukappale laitetaan kuivatusuuniin noin 110 -140 °C:n lämpötilaan veden pääosan poistamiseksi. Tämän jälkeen, kun puun sisälämpötila on noussut ainakin likimain tuohon arvoon, ympäristön, eli kuivatusuunin lämpötilaa ruvetaan korottamaan vähitellen pitäen puun sisä- ja ulkolämpötilojen välistä eroa 30 noin 30 °C pienempänä.

Keksinnön mukaista ratkaisua voidaan etenkin soveltaa puutavaran kuumakuivatukseen 3 104286 ja lämpökäsittelyyn. Kuumakuivatuksessa puutavara kuivatetaan esim. alle 15 % :n kosteuteen, eräissä tapauksissa edullisesti alle 10 %:n kosteuteen.

Esillä olevalla keksinnöllä saavutetaan huomattavia etuja. Niinpä keksinnöllä pystytään 5 nopeuttamaan normaalikuivausta, hallitsemaan erikoiskuivauksia yli 100 °C lämpötilois sa ja kehittämään puristuskuivaussovellutuksia.

Keksintöä ryhdytään seuraavassa lähemmin tarkastelemaan oheisten piirustusten ja muutaman sovellutusesimerkin avulla.

10

Kuviossa 1 on esitetty puun eri kohdista mitatut lämpötilat ajan funktiona kuumennettaessa tuoretta kuusta 220 °C:ssa 5 tuntia tunnetun tekniikan mukaisesti, kuviossa 2 on esitetty vastaavat lämpötilamittaukset tuoreesta kuusesta, jota on kuumennettu samaan lämpötilaan 24 tuntia, jolloin puun sisä- ja ulkopintojen välisten lämpötilo-15 jen erotus kuumennuksen aikana on keksinnön mukaisesti pidetty 30 °C pienempänä, kuviossa 3 on esitetty kuviota 1 vastaava (perinteisellä tavalla saatu) mittaustulos haavalle ja kuviossa 4 on esitetty keksinnön mukaisella menetelmällä saadut lämpötilamittaustulok-set haavalle.

20

Esimerkki 1 : Kuusen käsittely korotetussa lämpötilassa

Kun märkää kuusta (50 x 100 x 1500 mm), jonka kosteus oli noin 40 %, kuumennettiin 25 5 tuntia oheisen kuvion 1 mukaisesti ilman, että sisä- ja ulkopintojen välistä lämpötila eroa olisi mitenkään rajoitettu, havaittiin koekappaleen halkaisussa pieniä sisähalkeamia. Käsittelyn tuloksena kappale saatiin kuivatuksi alle noin 5 %:n loppukosteuteen.

Kun vastaavankokoinen koekappale märkää kuusta sensijaan kuumennettiin keksinnön 30 mukaisesti 24 tuntia käyttämällä lämmityksessä apuna keksinnön mukaista ratkaisua siten, että sisä- ja pintalämpötilan välinen ero oli 30 °C, ei koekappaleessa ollut halkeamia (kuvio 2). Kuivan koekappaleen loppukosteus oli alle noin 5 %.

, 104286 4

Esimerkki 2

Haavan käsittely korotetussa lämpötilassa 5 Kun kuivaa haapaa (38 x 100 x 1500 mm) kuumennettiin 7 tuntia käyttämällä keksinnön mukaista ratkaisua, oli tuloksena nopea ja hallittu lopputulos, eikä sahatavarassa ollut halkeamia. Kun vastaava lämpökäsittely tehtiin 3 tunnin ajan ilman, että sisä- ja ulkopintojen välistä lämpötilaeroa olisi mitenkään rajoitettu, havaittiin kappaleiden sisäosissa pieniä sisähalkeamia, jotka tekevät puusta käytännössä käyttökelvottoman.

10

Molemmissa tapauksissa puun loppukosteus oli alle 5 %.

Claims (4)

5 104286

1. Menetelmä puun sisähalkeamien muodostumisen vähentämiseksi yli 90 °C:n lämpötilassa tapahtuvan lämpökäsittelyn yhteydessä, tunnettu siitä, että puun sisäosa 5 saatetaan alle 10 % :n kosteuteen, minkä jälkeen ympäristön lämpötilaa korotetaan vähitellen siten, että puun sisältä ja vastaavasti sen ulkopinnalta mitattujen lämpötilojen välinen ero on korkeintaan 30 °C.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että sanottu 10 lämpötilaero pidetään 10 - 30 °C:n suuruisena.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puutavaralle suoritetaan ennen lämpökäsittelyä kuivatus kuivatusuunissa noin 110 - 140 °C:n lämpötilassa puun kosteuden alentamiseksi. 15

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että lämpötilaero pidetään 10 - 30 °C:ssa puuta jäähdytettäessä. • * 6 104286