Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák

Az előadások a következő témára: "Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák"— Előadás másolata:

1 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Faanyagok hidrotermikus kezelése A faanyag fizikai és mechanikai tulajdonságainak megváltoztatása. Eljárások: Szárítás Gőzölés Főzés Tömörítéssel kiegészített lágyítás Egyidejű vegyszeradagolással kiegészített lágyítás Magas hőfokú hőkezelés

2 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Szárítás Általában minden fűrészipari technológia része. Célja: A nedvességtartalom beállítása a várharó egyensúlyi nedvességtartalomnak megfelelően, Belső feszültségektől mentes, „nyugodt”, méretstabil faanyag biztosítása, Az utólagos méret- és alakváltózás kiküszöbölése. A repedésre való hajlam csökkentése.

3 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Szárítás Általában minden fűrészipari technológia része. Célja: A további megmunkálási műveletek előkészítése (pl.: ragasztás). A biotikus károsítók életfeltételeinek csökkentése vagy megszüntetése.

4 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Szárítás Szárítási eljárások: Természetes szárítás „Féltechnikai” szárítás Mesterséges szárítás egy máglyán belül egyenletes szárítás (Szerkezeti faanyag: ± 2 %) kíméletes szárítás kiegyenlítés

5 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Szárítás A szárítás ált. színváltozással is jár (Nem mindig előny!) A szilárdság növekszik  u RTH

6 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Gőzölés Célja: Csírátlanítás Szárítás elősegítése A megmunkálhatóság elősegítése Színváltozás A mechanikai tulajdonságok megváltoztatása Egyes fafajok (pl. bükk) esetében mindig megtörténik.

7 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Gőzölés A gőzölés hatása: A lignin oxidálódik A cellulóz, hemicellulózok és a lignin közti kapcsolat fellazul Bizonyos vegyületek kimosódnak A nedvességfelvétel csökken A faanyag színe változik (különösen magas csersavtartalmú anyagok esetében)

8 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Gőzölés A gőzölés hatása: A mechanikai tulajdonságok enyhén romlanak A megmunkálhatóság javul

9 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Gőzölés Gőzölési eljárások: Atmoszférikus nyomáson Túlnyomáson Közvetlen gőzölés Közvetett gőzölés

10 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Gőzölés Gőzölés atmoszférikus nyomáson: Hagyományos gőzölő kamrák Max. 1 bar túlnyomás Telített gőz 100 ºC körüli hőmérséklet

11 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Gőzölés Túlnyomásos gőzölés: 3-4 bar túlnyomás  megfelelő tartály Hőmérséklet: ºC Pontos hőmérséklet és nyomás mérés, szabályozás Gőzmozgás: 2 m/s sebességig Korrózióálló belső felület (korrózióálló anyag vagy bevonat  sérülékeny!)

12 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Gőzölés A gőzölési folyamat: Felfűtés Gőzölés Kiegyenlítés (hűtés) A gőzölési paramétereket az elérni kívánt célnak megfelelően kell megválasztani. Fontos: a faanyag teljes keresztmetszetében

13 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Főzés Fűrészipari alkalmazása ritka Szárított anyagok visszanedvesítése megoldható

14 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Tömörítéssel kiegészített hidrotermikus kezelés Cél: a faanyag sűrűségének növelése A sűrűség növelésével javulnak a mechanikai tulajdonságok

15 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák

16 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Tömörítéssel kiegészített hidrotermikus kezelés Cél: a faanyag sűrűségének növelése A sűrűség növelésével javulnak a mechanikai tulajdonságok Két fő alkalmazási terület: Nagy szilárdságú fafajokból igen nagy szilárdságú alapanyag létrehozása Kis sűrűségű fafajok (pl. nyár) mechanikai tulajdonságainak javítása

17 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Tömörítéssel kiegészített hidrotermikus kezelés Különlegesen nagy szilárdságú faanyag („Lignoston”): Jó minőségű bükk faanyagból 15-16 % nedvességtartalom ºC-ra felfűtött hőprésben 20-40 N/mm2 nyomáson A fémhez hasonló szilárdsági tulajdonságok

18 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Tömörítéssel kiegészített hidrotermikus kezelés Kis sűrűségű faanyagok szilárdságának növelése: Általában fűrészáru vagy félkész választékok kezelése Tömörítés és kontakt szárítás egy menetben 5-10 %-os tömörödés könnyen megvalósítható 50 %-ig is felmehet.

19 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Tömörítéssel kiegészített hidrotermikus kezelés A tömörítési eljárás: A faanyag előszárítása ~20 % nedvességtartalomra Ha nagy a nedvességtartalmi eltérés, a szijácsot és a gesztet külön kell kezelni.

20 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Tömörítéssel kiegészített hidrotermikus kezelés A tömörítési eljárás: A préselési vastagság megállapítása: a kezdeti vastagság (v0) a faanyag nedvességtartalma a faanyag zsugorodási tényezője v0

21 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Tömörítéssel kiegészített hidrotermikus kezelés A tömörítési eljárás: A préselési vastagság megállapítása: a kezdeti vastagság (v0) a faanyag nedvességtartalma a faanyag zsugorodási tényezője v1 v0 v1 ha csak szárítanánk az anyagot

22 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Tömörítéssel kiegészített hidrotermikus kezelés A tömörítési eljárás: A préselési vastagság megállapítása: a kezdeti vastagság (v0) a faanyag nedvességtartalma a faanyag zsugorodási tényezője v1 v0 v1 vt szárítás + tömörítés

23 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Tömörítéssel kiegészített hidrotermikus kezelés A tömörítési eljárás: A préselési vastagság megállapítása: a kezdeti vastagság (v0) a faanyag nedvességtartalma a faanyag zsugorodási tényezője a tömörödés számítása: v1

24 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Tömörítéssel kiegészített hidrotermikus kezelés A tömörítési eljárás: A préselési vastagság megállapítása: a kezdeti vastagság (v0) a faanyag nedvességtartalma a faanyag zsugorodási tényezője a tömörödés számítása a számított végleges vastagságot nyomásszabályozók segítségével állítják be v1 ügyelni kell arra, hogy a préshőmérséklet ne ingadozzon

25 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Tömörítéssel kiegészített hidrotermikus kezelés A tömörített faanyag tulajdonságai: mechanikai tulajdonságok javulnak a szilárdsági növekedés nagyobb mértékű, mint a kihozatal csökkenése csökken a nedvességtartalom nő a sűrűség nedves, vizes környezetben a méretváltózások fokozott mértékűek

26 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Tömörítéssel kiegészített hidrotermikus kezelés A tömörített faanyag tulajdonságai: jók a megmunkálhatósági tulajdonságok (beleértve a ragaszthatóságot is ) ~170º C préslap-hőmérsékletnél a faanyag felülete megbarnul. a fa felülete tömör, sima, fényes, a fa felülete a vizet csak nehezen veszi fel. A tömörített felületek forgácsolásakor a tömörítetlen faanyagnál simább felületet kapunk.

27 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Egyidejű vegyszeradagolással kiegészített hidrotermikus kezelés Lehetőségek: A faanyag részekre bontása, telítése, majd újbóli összeragasztása - ld. rétegeltlemez gyártás A faanyag tulajdonságainak modifikálása (a vegyszer beépülése nélkül) Cél: a faanyag színének megváltoztatása a faanyag plasztifikációja Új anyag létrehozása a vegyszer beépítésével

28 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Egyidejű vegyszeradagolással kiegészített hidrotermikus kezelés A faanyag modifikációja: Polietilén-glikolos kezelés a faanyag megduzzad a zsugorodás-dagadás csökken a faanyag színét nem befolyásolja

29 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Egyidejű vegyszeradagolással kiegészített hidrotermikus kezelés A faanyag modifikációja: Ammóniás kezelés történhet ammónia vizes oldatával, folyékony ammóniával, vagy ammónia gázzal

30 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Egyidejű vegyszeradagolással kiegészített hidrotermikus kezelés A faanyag modifikációja: Ammóniás kezelés történhet ammónia vizes oldatával, folyékony ammóniával, vagy ammónia gázzal a faanyag színe megváltozik plasztifikáció - a faanyag jobban alakítható, mint gőzölés után a felhasznált ammóniát visszanyerik, újrahasznosítják

31 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Egyidejű vegyszeradagolással kiegészített hidrotermikus kezelés Műanyagokkal történő telítés : Általában a faanyag felületét telítik Monomerek bejuttatása, polimerizálása A fában hosszú láncmolekulákból álló szintetikus polimerek képződnek, melyek egymással és a faanyaggal keresztkötéseket alkotnak

32 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Egyidejű vegyszeradagolással kiegészített hidrotermikus kezelés Műanyagokkal történő telítés : A műanyagokkal telített faanyag tulajdonságai: csökkent nedvességfelvétel, zsugorodás, dagadás, vetemedés Javított szilárdsági tulajdonságok

33 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Magas hőfokú hőkezelés Kezelés: 200 °C felett, oxigénszegény környezetben A magas hőfokú kezelés bontja a cellulózt és a hemicellulózokat

34 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Magas hőfokú hőkezelés Kezelés: 200 °C felett, oxigénszegény környezetben A magas hőfokú kezelés bontja a cellulózt és a hemicellulózokat Az elkészült anyag méretstabil, kisebb a vízfelvétele, és általában sötétebb a színe A sűrűség és emiatt a szilárdság is kis mértékben csökken.

35 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Magas hőfokú hőkezelés A hőkezelési eljárás lépései: első felmelegítési szakasz (kb. 100 °C) szárítás magas hőfokon második felmelegítési szakasz ( °C) hőkezelés fokozatos hűtés, kiegyenlítés

36 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Magas hőfokú hőkezelés Az egyes szakaszok hossza a fafajtól, a vastagságtól és a hőkezelés céljától függ. A hőkezelés teljes időtartama h

37 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Magas hőfokú hőkezelés ThermoWood®:

38 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Magas hőfokú hőkezelés MIRAKO-ThermoHolz®:

39 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Magas hőfokú hőkezelés A hőkezelt faanyag tulajdonságai: Sötétebb szín Méretstabilítás Növelt tartósság Alacsonyabb kibocsátási értékek Alacsonyabb hővezetési tényező Alacsonyabb egyensúlyi nedvességtartalom

40 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Magas hőfokú hőkezelés A hőkezelt faanyag tulajdonságai: Fény hatására a kezeletlen faanyaghoz hasonlóan elszürkül A kékülést okozó gombákkal szemben nem ellenálló Csökkent sűrűség Gyengébb mechanikai tulajdonságok

41 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások A védőszeres kezelés lehetőségei: Felületi kezelés Mártás, merítés Fürösztés, áztatás Telítés

42 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Felületi vődőszer felhordás: Kis vastagságú felületi átitatás Modern védőszerek: megfelelően fixálódnak Probléma: a sérülésekre (repedések, mechanikai behatások) nagyon érzékeny  fertőzési kapu Szerkezeti elemek: max. 4 cm. vastagságig elsősorban beltéri alkalmazás kültéri alkalmazás: valamilyen felületi védőréteggel

43 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Felületi vődőszer felhordás - eljárások: Ecsetelés Szórás

44 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Felületi vődőszer felhordás - eljárások:

45 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Felületi vődőszer felhordás - eljárások: Ecsetelés Szórás Locsolás

46 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Felületi vődőszer felhordás - eljárások:

47 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Felületi vődőszer felhordás - eljárások: Ecsetelés Szórás Locsolás Csak zárt rendszerben A kezelés után az anyagot csepegtető tálcákra helyezve szikkasztják  a lecsurgó védőszer összegyűjtése, visszanyerése

48 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Felületi vődőszer felhordás: Felhordandó mennyiség: az alkalmazott védőszertől függ. Sokszor csak több rétegben megoldható Perforáló hengerek

49 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Felületi vődőszer felhordás - hátrányok: kis behatolási mélység élőmunka igényes bonyolultabb berendezések  meghibásodás-veszélyes

50 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Felületi vődőszer felhordás - előnyök: kis mennyiségű védőszerrel kell feltölteni  könnyebb az átállás Mobil berendezések

51 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Merítés, áztatás: Mártás/merítés: rövid időtartamú, felületi védettséget biztosító bemerítés Áztatás: hosszú ideig (néhány órától néhány napig) tartó átitatási folyamat Átmenet a telítés és a felületi kezelés között Áztatás: jó beszívódás - akár 1 cm-es mélységig.

52 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Áztatás: Az időtartam függ: fafaj méretek védőszer/oldószer típusa felhordandó mennyiség

53 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Áztatás: Nedvességtartalmi értékek: 25 % alatt: a sejtek elvonják a vizet - alacsony koncentrációjú oldatok, vagy olajos oldószer 25-30 % között: a legjobb (vizes + olajos oldatokhoz) 30 % felett: kis felvétel  tömény oldatok (Igaz a felületi felhordásnál is!)

54 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Áztatás: Berendezések: Tartály vagy medence (acéllemez, esetleg vasbeton). Általában duplafalú (előrás)

55 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Áztatás:

56 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Áztatás: Berendezések: Tartály vagy medence (acéllemez, esetleg vasbeton). Általában duplafalú (előrás) Anyagmozgató eszközök (emelő, targonca, daru). Keverő-berendezés (leülepedés meggátlása). Oldat-fűtő berendezés (max. 25°C).

57 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Áztatás:

58 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Telítés: A leghatékonyabb védelem Fajtái: forró-hideg eljárás vákuum eljárás vákuum és túlnyomás kombinációján alapuló eljárások egyéb megoldások

59 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Telítés: Forró-hideg eljárás: melegítés  csökken a sejtekben a nyomás, a lehűtés során a távozó levegő és víz helyére védőszer áramlik (normál légköri nyomáson) max. hőmérséklet: vizes oldatok: melegítés °C / fürdő: 15 °C olajban melegítés 120 °C / fürdő: °C

60 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Telítés: Vákuum eljárás: A forró-hideg eljáráshoz hasonló Melegítés helyett vákuummal hozzák létre a sejtüregekben az alacsony nyomást Kombinálható a forró-hideg eljárással (a faanyag szárítása is megtörténik).

61 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Telítés: Vákuum-túlnyomás eljárás: A leghatékonyabb eljárás A folyamat lépései: töltés elővákuum folyadékfeltöltsés - túlnyomás utóvákuum - az extra védőszer eltávolítása ürítés

62 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák

63 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Telítés: Vákuum-túlnyomás eljárás: Olajos oldószer: elővákum elmaradhat Az utóvákum is elmaradhat (régebbi eljárás) A nyomás-vákuum ciklus többször ismétlődhet

64 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Védőszeres kezelési eljárások Telítés:

65 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Hulladék feldolgozás Függ az üzemben keletkező hulladék fafaj-összetételétől és frakció-arányaitól Hulladék-féleségek: kéreg fűrészpor faforgács darabos hulladék

66 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Hulladék feldolgozás Hasznosítási lehetőségek: Apríték-képzés Brikettálás Apróbb termékek darabos hulladékból (szerszám-, kefenyelek, játékok, háztartási cikkek, cipősarok, stb.) Komposztálás, „gombaalom” előállítása Közvetlen energetikai célú hasznosítás (hő- és áram-fejlesztés).

67 Továbbfeldolgozási eljárások és technológiák
Termékek