II.4 A HIDROTERMIKUS KEZELÉS TECHNOLÓGIÁJA
II.4.1 G ŐZÖLÉS
Gőzöléssel végrehajtott hőkezelést alkalmaznak a furnér- és lemezgyártásban, hajlított fa alkatrészek előállításánál, farostlemez-gyártásban és bizonyos fafajok nemesítésére. A gőzölés leggyakoribb formája a fűrészáru (és egyéb fűrészelt félkészgyártmány, pl. fríz) gőzölése és a rönkgőzölés.
A faanyag a gőzben hőt vesz fel és azt a belső rétegekbe vezeti. Ennek során többé-kevésbé képlékennyé válik. A kémiai átalakulás miatt egyes fafajoknál színváltozás lép fel, és a fa ellenállása csökken a gombafertőzéssel szemben. A túlzott gőzölés károsodáshoz vezet, ezért nagy gondot kell fordítani a fafajtól függő hőmérséklet és gőzölési időtartam helyes megválasztására és betartására.
A fűrészáru gőzölése általában a faanyag nemesítését, ill. fizikai-mechanikai tulajdonságainak kedvező megváltoztatását szolgálja. A rönkök ill. prizmák gőzölését rendszerint a furnér- és lemezgyártásban alkalmazzák azért, hogy a faanyag állapota a késelés és hámozás útján történő megmunkáláshoz megfelelőbb, kedvezőbb legyen.
A faanyag gőzölésének egyik legérzékelhetőbb hatása a színváltozás (4. táblázat).
Fafaj Természetes szín Gőzölés utáni szín
Akác zöldes sárgától aranybarnáig világossárgától sötétbarnáig Tölgy szürkés sárga, világostól sötétbarnáig szürkésbarna, barna Bükk világos szürkétől halvány sárgáig és
halvány vörösig
vörös, mahagónihoz hasonló
Juhar sárgás-fehér vöröses-sárga
Éger halvány vöröses sárga barna
A felhasznált gőz hőmérséklete és nyomása szerint a gőzölés történhet:
•
100 °C alatti hőmérsékleten, atmoszférikus nyomás mellett,•
100 °C feletti hőmérsékleten, túlnyomásos gőztérben.Rönkök gőzölésére, valamint a hazai gyakorlatban fűrészáru gőzölésére általában 100 °C alatti hőmérsékletet alkalmaznak. A gőzölési hőmérséklet megválasztása elsősorban fafajfüggő, de befolyásolja még a faanyag szerkezeti felépítése és a gőzölési cél (furnérgyártás, hajlítás, színezése stb.) is. A 100 °C feletti gőzölésnek – az erős hatás miatt – rostosításnál és különleges fanemesítési eljárásoknál van jelentősége.
A gyakorlatban kétféle gőzölési eljárást különböztetünk meg:
•
közvetlen és•
közvetett gőzölési eljárást.Közvetlen gőzölés
4. táblázat Néhány fafaj gőzölés előtti és gőzölés utáni színe. Forrás: Faipari kézikönyv I.
A gőzbefúvás a gőzölő kamra alján, ill. oldalán elhelyezett csőkígyókból történhet. A gőzt ún.
terelő-, elosztó lemezek fogják fel a fűrészáru előtt, mivel a szóráspontban erős elszíneződés illetve „elszenesedés” léphet fel.
Az eljárás előnyei:
•
a gőzvezeték rendszer rendkívül egyszerű,•
a faanyag nemesítéséhez alacsony nyomású vízgőz (1,08-1,1 bar) elegendő,•
egyszerű a kamra, ill. gőzölő harang felépítése,•
a faanyag alacsonyabb végső nedvességtartalommal rendelkezik.Hátrányai:
•
rendkívül gyors, ezért a faanyag károsodás veszélye fennáll,•
csak tiszta, olajtalanított gőz alkalmazható,•
külön gőzkazán szükséges,•
a faanyag nedvességtartalma jóval a rosttelítettségi határ felett kell legyen,•
a kondenzvíz elvezetésére elfolyó beszerelését igényli,•
érzékeny fafajok gőzölésére nem ajánlott.Közvetett gőzölés
A közvetett gőzölés a faanyag gőzölés szempontjából kíméletesebb és egyenletesebb kezelést biztosít. Hőgazdálkodás szempontjából szintén előnyösebb.
A közvetett gőzölés esetében a gőzölőtér alján lévő vízréteg melegítésével biztosítjuk a technológiához szükséges gőzt. A berendezés kialakításától függően a hőátadásnak több módja is ismert: történhet fűtőszálakkal elektromos úton, a vízrétegben elhelyezett csőrendszerben fűtőközeget áramoltatva (ez lehet fáradt gőz vagy olaj), de léteznek olyan berendezések is, melyek dupla falú köpenyében forró olaj áramoltatható. Bármely fűtési módot választjuk is, a közvetett gőzölés az alábbi előnyökkel jár:
•
egyenletes és kíméletes faanyag felmelegítést, ill. kezelést biztosít,•
üzemeltetése gazdaságos a kondenzvíz visszanyerése miatt,•
alacsony olajtartalmú használt gőz is alkalmazható,•
nincs szükség nagynyomású forró víz vagy gőz előállítására (kazán),•
a kondenzvíz folyamatos elvezetéséről nem kell gondoskodni.II.4.1.1 Gőzölő berendezések
A faanyagok gőzölésére használatos legelterjedtebb berendezések a következők:
a) Gőzölő kamrák b) Gőzölő harangok
c) Gőzölő tartályok (autoklávok) d) kombinált berendezések
a) Gőzölő kamrák
Földbe helyezett, vasbeton falazattal vagy saválló klinker felhasználásával készültek korábban, a felszíntől minimum 1 m szintmagasságig (balesetveszély). A falazatot, a daruval történő be- és kirakodás miatt függőleges irányban elhelyezett pallókkal védték a károsodástól. A kamra fedelét alumínium borítású vörösfenyőből vagy vasbetonból alakították ki és a hőveszteségek csökkentése érdekében körbefutó un. vízzárral látták el.
Ma már a konvekciós szárító berendezésekhez hasonlóan panelos, szendvics-szerkezettel épülnek. Így a gőzölő kamrák telepítése történhet beton alapzatra is, melyben a gőz és villamos csatlakozásokat előre kialakítják. Az előregyártott kamrák az erős korrózióveszély miatt alumínium-magnézium-mangán ötvözetből is készülhetnek, így nem igényelnek állandó felületi védelmet. Különösen a kamraajtó kialakítása nagyon fontos a jó tömítettség biztosítása érdekében.
A gőzölő kamra közvetett, vagy közvetlen fűtésmódjától függetlenül a csőrendszer csak alumíniumból, vagy rézből készülhet.
A gőzölő kamrák nagysága az üzem kapacitásához, ill. a fafajhoz igazodik. Nagy figyelmet kell fordítani arra, hogy a gőzölő kamrák kihasználtsága fűrészáru gőzölése esetén lehetőleg 85-90%-os legyen.
b) Gőzölő harangok
A gőzölő harang abban különbözik a kamrától, hogy a faanyagot egy függőleges irányba mozgatható fém búrával fedjük le, melynek pereme „U” alakú vízzáró betonhoronyban helyezkedik el. Merevségét idomacél váz biztosítja, ami üzemeltetés szempontjából igen előnyös. A belső felületeket, amelyek erős korróziónak vannak kitéve (szerves savak stb.), 3 mm vastagságú alumíniumlemezzel borítják. A szigetelés külső oldalát védő borítóréteg 2 mm vastagságú időjárásálló bevonattal ellátott (pl. festett, színterezett) acéllemez. Szigetelés céljára kőgyapotot vagy izolitot használnak.
A gőzölő harangok kialakításuktól függően 2500-3500 kg tömeggel rendelkeznek, így darus mozgatásuk viszonylag könnyen megoldható. Telepítéskor mindig egy fogadóalappal többet készítenek, így a folyamatos üzemelés biztosított. Befogadó képességük 30-40 m3 űrtérfogat, ezáltal a targoncás anyagmozgatás lehetséges.
c) Gőzölő tartályok (autoklávok)
A gőznyomás növelhetősége céljából hengeres kivitelben készülnek 1,2 – 2,5 m átmérővel 30 m hosszúságig. A biztonság fokozása érdekében az ajtókat domború felülettel, csavarzárakkal rögzítik a hengerpalásthoz.
Az acélból készült tartály belső részét korrózióálló alumíniumborítással látják el, külső részére a hőveszteség csökkentése érdekében vastag szigetelő réteget helyeznek. A szigetelésre faborítást és/vagy alumíniumborítást helyeznek.
A faanyagot a gőzölő tartályokba rendszerint íves oldalhatároló elemekkel ellátott pályakocsik segítségével juttatják be. Az autoklávok 1-3 bar túlnyomás mellett üzemelnek, ezáltal a gőzölési idő jelentősen lecsökkenthető.
Előnye:
•
megnövelt túlnyomás esetén rövidebb gőzölési idő (3 – 6 óra),•
egyenletes minőség a gőzölt fűrészárunál,•
helyváltoztatás lehetősége üzemátépítés esetén.d) Kombinált berendezések
A legújabb kutatások keretében olyan kombinált berendezéseket fejlesztettek ki, melyek segítségével lehetőség van egy technológiai lépésben a faanyag szárítására és gőzölésére. E berendezések a vákuumszárítás gyorsaságát egyesítik a túlhevített gőz előnyeivel (Richter et al. 2000)