BRPI0616681A2 - sistema e método para tratamento de materiais de madeira - Google Patents

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Abstract

SISTEMA E MéTODO PARA TRATAMENTO DE MATERIAIS DE MADEIRA. A presente invenção refere-se a um método para tratamento de um material de madeira que inclui aplicação de vapor e vácuo ao material de madeira.

Description

Relatório Descritivo da Patente de Invenção para "SISTEMA EMÉTODO PARA TRATAMENTO DE MATERIAIS DE MADEIRA".
CAMPO TÉCNICO
A presente invenção refere-se a métodos e sistemas para trata-mento de materiais de madeira.
ANTECEDENTES
Materiais dé madeira, incluindo painéis de madeira, engradados,estrados e calços de estiva, são comumente usados para transporte e em-pacotamento. Materiais de madeira podem ser tratados para sanitarizar a madeira e eliminar bactérias, mofo, fungos, levedo, esporos, insetos e outrosorganismos biológicos que possam estar presentes na madeira. Os presen-tes métodos de tratamento, contudo, podem consumir energia excessiva etambém podem secar os materiais de madeira.SUMÁRIO
Em geral, um material de madeira pode ser tratado para sanitari-zar e de outro modo eliminar pestes, incluindo bactérias, mofo, fungos, leve-do, esporos, insetos e outros organismos biológicos, através de tratamentotérmico dos materiais de madeira sob pressão reduzida.
Em um aspecto, um método de tratamento de um material demadeira inclui aplicação de vapor e vácuo ao material de madeira duranteum período de tempo eficaz para aquecer o material de madeira para umtemperatura de pelo menos 56QC. A temperatura do material de madeira po-de ser mantida a 56-C durante um período de contenção. O período de con-tenção pode ser pelo menos 30 minutos.
Em determinadas circunstâncias, o método pode incluir reduçãode pressão em um vaso contendo o material de madeira. Em outras circuns-tâncias, o método pode incluir aquecimento do material de madeira em umaprimeira temperatura durante um primeiro período de tempo e aplicação devapor e vácuo inclui aquecimento do material de madeira em uma segundatemperatura. As primeira e segunda temperaturas podem ser substancial-mente diferentes. Por exemplo, a primeira temperatura pode ser substanci-almente menor do que a segunda temperatura ou o período de tempo eficazpode ser substancialmente mais longo do que o primeiro período de tempo.O método pode incluir aplicação de uma quantidade eficaz de ozônio ao ma-terial de madeira. O método pode incluir aquecimento do material de madei-ra durante um período de tempo predeterminado em um vaso em uma tem-peratura predeterminada. O período de tempo eficaz pode ser pelo menos20 minutos e menos do que 240 minutos. Um período de tempo eficaz tam-bém pode ser 60 minutos e menos do que 200 minutos. Determinadas cir-cunstâncias, o período de tempo eficaz pode ser pelo menos 150 minutos emenos de 180 minutos. O vapor pode ter uma temperatura de menos de 100graus e menos de 90 graus. Em determinadas circunstâncias, o vapor podeter uma temperatura de mais de 60 graus.
Em outro aspecto, um método de fabricação de um sistema detratamento de madeira inclui obtenção de um vaso, conexão do vaso a umgerador de vapor e conexão do vaso a um controlador configurado para apli-car vapor e vácuo a um material de madeira.
Em outro aspecto, um sistema de tratamento de madeira incluium vaso e um controlador configurado para aplicar vapor e vácuo a um ma-terial de madeira.
O controlador pode ser configurado para aplicar vapor e vácuo aum material de madeira. O controlador pode ser configurado para reduzir apressão no vaso. O controlador pode ser configurado para manter a tempe-ratura do material de madeira a 569C durante um período de contenção. Operíodo de contenção pode ser pelo menos 30 minutos. O controlador podeser configurado para aplicar vapor em uma temperatura de menos de IOO9C1menos de 90-C ou mais do que 60QC ou combinações dos mesmos. A pres-são no sistema pode oscilar de pelo menos 5 Kpa (50 mBar) e menos de 70Kpa (700 mBar) durante tratamento. Em um vácuo, uma pressão de pelomenos 5 Kpa (50 mBar) e menos de 25 Kpa (250 mBar) pode ser produzidae, durante vaporização, a pressão pode ser pelo menos 20 Kpa (200 mBar)e menos de 70 Kpa (700 mBar).
O material de madeira pode ser um painel de madeira, estruturade madeira, engradado, calços de estiva ou outro objeto de madeira.Detalhes são apresentados nos desenhos em anexo e na des-crição abaixo. Outras características, objetivos e vantagens serão evidentesa partir da descrição e desenhos e das reivindicações.
DESCRIÇÃO DOS DESENHOS
A figura 1 é um diagrama esquemático representando um siste-ma de tratamento de madeira.
A figura 2 é um gráfico representando curvas de temperaturadurante tratamento de madeira com vapor.
A figura 3 é um gráfico representando curvas de temperaturadurante tratamento de madeira com vapor e ozônio.
A figura 4 é um esquema representando as curvas de tempera-tura de vapor e um material de madeira.
DESCRIÇÃO DETALHADA
Um método de tratamento de materiais de madeira pode incluiraplicação de vapor e vácuo a um material de madeira. Um sistema de trata-mento de madeira pode incluir um vaso para contenção da madeira, um ge-rador de vapor e um controlador configurado para aplicar vapor e vácuo aomaterial de madeira. Aplicação de vapor e vácuo pode ser conduzida duran-te um período de tempo eficaz, de modo que a temperatura interna do mate-rial de madeira atinge pelo menos 56 ÇC. A temperatura pode ser mantida a56QC durante um período de contenção. Um período de contenção pode serpelo menos 30 minutos. O tratamento térmico dos materiais de madeira po-de proteger os materiais de madeira propensos à degradação por bactérias,mofos, fungos, levedo, esporos, insetos e outros organismos biológicos. Aduração total de tratamento pode ser pelo menos 20 minutos e menos decerca de 240 minutos. O período de tempo eficaz pode também ser pelomenos 60 minutos e menos de 200 minutos. Um período de tempo eficaztambém pode ser pelo menos 150 minutos e menos de 180 minutos. A faixapode incluir um período de tempo eficaz requerido para aquecer o materialde madeira para 569C e o tempo de contenção para manter a temperaturado material de madeira a 56-C. Materiais de madeira podem incluir por e-xemplo, painéis de madeira, engradados, estrados e calços de estiva, taiscomo aqueles que podem ser usados para fins de comércio, transporte eempacotamento. Painéis de madeira, engradados, estrados e calços de esti-va são, freqüentemente, escolhidos como materiais de empacotamento paratrânsito internacional porque eles têm um custo mais eficaz do que outrosmateriais de não madeira, mesmo quando o custo do tratamento da madeiraé considerado.
A United States and the International Plant Protection Conventi-on (IPPC) estabeleceu restrições para cessar a introdução de pestes estra-nhas em virtude de surtos de peste trazidas por empacotamento de transpor-te. Vários países também estabeleceram restrições para materiais de empa-cotamento de madeira. A norma da IPPC (ISPM 15) e as regulamentaçõesnorte-americanas requerem tratamento de madeira através de tratamentotérmico ou fumigação com brometo de metila. Tratamento térmico pode serpreferido em virtude das preocupações ambientais causadas pelo brometode metila usado para fumigar o material de empacotamento. Para tratamentotérmico, o material de madeira deve ser aquecido, no núcleo, para 569C du-rante 30 minutos. No momento, a maioria dos métodos, incluindo ar aqueci-do e vapor superaquecido, tendem a secar a madeira, reduzindo sua quali-dade ou falhando em aquecer o núcleo do material de madeira eficazmente.Além disso, os presentes métodos de secagem de madeira consomem e-nergia desnecessária em virtude das altas temperaturas de operação oulongos tempos de operação. Assim, há uma necessidade de um método efi-caz, energia-eficiente para tratamento de materiais de madeira, particular-mente estrados de madeira e painéis de madeira, ao núcleo sem secar ex-cessivamente a madeira, diminuindo sua qualidade.
Um processo de tratamento térmico para materiais de madeirapode incluir a sujeição de um material de madeira em um vaso a uma pres-são reduzida, seguido pela introdução de vapor, o qual aquece o material demadeira. O interior do vaso pode, por fim, atingir uma temperatura de cercade 80°C, condições as quais sanitarizam o material de madeira. Pressão re-duzida na faixa de pelo menos 5 Kpa (50 mbar) e menos de 70 Kpa (700mBar) pode ser empregada. Um período de tempo eficaz pode ser pelo me-nos cerca de 20 minutos e menos do que 240 minutos. Um período de tem-po eficaz pode também ser pelo menos 60 minutos e menos do que 200 mi-nutos. Além disso, um período de tempo eficaz pode ser pelo menos 150minutos e menos de 180 minutos.
Em geral, aquecimento do material de madeira pode incluir colo-cação do material de madeira em um vaso ou outro recipiente e evacuaçãodo vaso para uma pressão reduzida na faixa de cerca de 5 Kpa a 25 Kpa (50a 250 mBar). Vapor é, então, introduzido e o calor é deixado permear o ma-terial de madeira durante um período de tratamento tipicamente entre 20 e240 minutos durante o qual, na etapa de vaporização, a temperatura internado material de madeira aumenta para aproximadamente entre 40 e 80-C.Um período de tempo eficaz também pode ser pelo menos 60 minutos emenos do que 200 minutos. Um período de tempo eficaz também pode serpelo menos 150 minutos e menos de 180 minutos. O vaso pode, então, serevacuado, o vapor restante sendo simultaneamente extraído e condensadoexterior ao recipiente. O procedimento pode ser repetido. Ao final do trata-mento, o material de madeira é removido. Após um período de esfriamentoapropriado, tempo durante o qual uma pequena quantidade de umidade re-sidual evapora, o material de madeira pode ser preparado para embarque.
Cada etapa de tratamento com vapor pode ser de uma duraçãoescolhida, a qual pode permitir que o interior do material de madeira atinjaentre 40e e 80-C, com a temperatura do material de madeira aumentandocom cada ciclo de vaporização. Uma temperatura interior final de pelo me-nos 56-C assegura conformidade com as normas IPPC (ISPM 15) e normasnorte-americanas. Monitoramento de temperatura do material de madeirapode ser conduzido usando sondas sensoras de temperatura, com o tempoda etapa de tratamento sendo orientado pela temperatura interior desejadado material de madeira. Alternativamente, a transferência de calor para omaterial de madeira pode ser julgada pela temperatura do vaso, sem a ne-cessidade de sensores de temperatura. Em outras circunstâncias, o trata-mento térmico também pode ser durante um período de tempo pré-calculado, o qual pode ser descoberto experimentalmente, para aumentar atemperatura interna do material de madeira para mais do que 56eC, massem exceder a 60QC. O cálculo pode resultar em conservação de energia eeconomia de custos, ao mesmo tempo em que ainda se conforma às normasda ISPM. O vácuo empregado pode estar em níveis de entre cerca de 5 e 25 Kpa (50 e 250 mbar), com o maior vácuo sendo, tipicamente, aplicado naetapa inicial de tratamento. Vácuos de 5, 10, 20, 50 Kpa (50, 100, 200, 500mBar) para um processo com cinco ciclos podem ser aceitáveis, o vácuoservindo primariamente para facilitar a transferência de calor entra o vapor eo material de madeira. O tempo global de processo, incluindo etapas de tra- tamento e o tempo necessário para reevacuar a câmara entre as etapas detratamento, pode ser da ordem de 20 a 240 minutos. Um período de tempoeficaz pode ser pelo menos 20 minutos e menos de 240 minutos. Um perío-do de tempo eficaz também pode ser pelo menos 60 minutos e menos de200 minutos. Um período de tempo eficaz também pode ser pelo menos 150 minutos e menos de 180 minutos.
O tratamento térmico pode ser aplicado ao material de madeiraatravés de aumento sucessivo das temperaturas da fase vapor a partir deuma primeira temperatura durante um primeiro período de tempo para pelomenos um tratamento térmico subseqüente durante um período de tempo eficaz.Se mais de um período de tempo está envolvido, uma temperatura defase vapor de entre 40 e 809C pode ser estabelecida em um primeiro perío-do de tempo e entre 60 e 100QC em um outro ciclo durante um período detempo eficaz. Aumentando o tempo de contenção em uma temperaturaconstante durante tratamentos térmicos subseqüentes, os resultados tam- bém podem ser aperfeiçoados.
Quando de aplicação de vapor, a quantidade de água necessá-ria para tratamento da madeira pode também ser reduzida em uma ordemde magnitude através de recirculação do líquido. O tratamento térmico e osresultados obtidos podem ser ainda aperfeiçoados de uma maneira simplesrepetindo um ciclo de vácuo e vapor pelo menos uma vez.
Água ou outros produtos químicos para tratamento de madeirapodem ser fornecidos de recipientes dimensionados de acordo com o volu-me do banho de líquido no vaporizador e os quais, junto com o vaporizador,formam um sistema no qual apenas líquido perdido é realimentado de fora, olíquido perdido sendo em virtude de umidade residual no material vaporizadoe da evacuação.
A invenção ainda proporciona um sistema para realização dométodo acima também pode incluir um vaso, incluindo um vaporizador a-quecido conectado a um suprimento de água e/ou produto químico e umabomba a vácuo via controladores ou válvulas. Em pelo menos um recipiente,uma bomba e pelo menos duas válvulas são proporcionadas para o supri-mento de líquido e/ou produto químico, as válvulas controlado a admissãode líquido e a descarga de líquido do vaporizador.
Uma variedade de sistemas de aquecimento podem ser usados.
Um sistema pode ser fechado ou aberto. Sistemas de aquecimento de vaporincluindo um acumulador de vapor também podem ser usados.
Aplicação de vapor em uma pressão reduzida pode melhorar ataxa de transferência de calor para o material de madeira, permitindo que atemperatura interna do material de madeira eleve de modo relativamenterápido porque o vapor tem uma maior capacidade térmica do que o ar.
Transferência de calor está teoricamente completa quando atinge uma tem-peratura de 80QC. Transferência de calor pode ser acelerada através de re-dução de pressão para aproximadamente 10 Kpa (100 mBar) (vide figuras 2e 3) e, então, aumento da temperatura tão rapidamente quanto possível paraum valor predeterminado de aproximadamente 80SC após atingir um vácuode 10 Kpa (100 mbar). Uma vez que o vapor tem uma pressão de saturaçãode vapor de cerca de 45 Kpa (450 mbar) a 809C, o diferencial de pressão é,então, 45-10=35 Kpa (450-100 = 350 mbar), o que ajuda a forçar o calor pa-ra o material de madeira mais eficaz e rapidamente. Transferência de caloraperfeiçoada resulta em um aumento mais rápido na temperatura interna domaterial de madeira, desse modo, reduzindo o tempo necessário para trata-mento do material de madeira. A pressão reduzida também assegura queenergia é conservada porque o sistema pode operar em uma menor tempe-ratura, desse modo, reduzindo a quantidade de energia que seria, de outromodo, consumida.
Fazendo referência à figura 1, um sistema para realização dotratamento de madeira pode incluir um vaso 3, o qual é configurado paraconter o material de madeira, uma bomba a vácuo 9, uma válvula de vácuo18 e um gerador de vapor 11 com um controlador 20. Um acumulador devapor pode ser usado em conjunto com, ou em lugar de, um gerador de va-por. Um acumulador de vapor proporciona um método de armazenamentode vapor, de modo que ele pode ser liberado quando requerido e, dessemodo, pode diminuir a energia de conexão, combustível e custo de manu-tenção. O controlador pode incluir uma válvula. Um controlador pode trocar aválvula de vácuo para abrir, de modo que um vácuo pode ser aplicado aovaso. Da mesma forma, a válvula de vácuo pode permanecer fechada atéque uma unidade de controle faça com que a válvula abra e um vácuo podeser introduzido no vaso.
Os materiais de madeira podem ser colocados em um vaso emuma disposição que maximiza a exposição ao tratamento com vapor e vá-cuo. Por exemplo, os materiais de madeira podem estar soltos. Os materiaisde madeira também podem estar suspensos. Os materiais podem ser depo-sitados deitados ou ser dispostos sobre uma configuração de correia trans-portadora ou de rotação.
A entrada de vapor no vaso pode ser determinada por um dispo-sitivo controlador, tais como válvulas ou aberturas de acesso de vapor, con-forme descrito na Patente U.S. No. 5.291.757 e Patente U.S. No. 5.299.415,as quais são incorporadas aqui por referência.
Fazendo referência à figura 2, um método de tratamento de ummaterial de madeira pode incluir o desenvolvimento de temperatura (em 9C)e pressão (em Kpa (em mBar)) versus o tempo (em minutos) durante o tra-tamento. Em uma fase inicial, um primeiro vácuo de entre 5-25 Kpa (50 -250 mBar) é produzido no vaso através de abertura da válvula de vácuo.
Desse modo, o ar inicialmente retido no vaso é removido tanto quanto possí-vel.
Em uma fase de vaporização, um ou mais ciclos de vaporizaçãodurante o tempo podem ser realizados. Durante esse tempo, a válvula devaporização pode ser aberta para encher o vaso com vapor. Após atingir atemperatura definida, a válvula de vapor pode ser fechada e a válvula devácuo pode ser aberta para reduzir a pressão novamente para cerca de 20Kpa (200 mBar) ou menos. Durante os períodos de vaporização, a pressãono vaso pode ser de aproximadamente 50 Kpa (500 mBar) e a temperaturapode ser de aproximadamente 80 9C. A pressão pode ser determinada pelapressão de vapor da água em uma temperatura de vaporização selecionada,a qual pode ser 80 sC. Assim, em geral, no processo de vapor e vácuo,pressão pode estar em uma faixa de 5 a 7 Kpa (50 a 700 mBar). Uma vezque a temperatura de vaporização é atingida, o período de tempo eficaz paraaquecer o material de madeira pode oscilar entre 20 e 240 minutos. Um pe-ríodo de tempo eficaz também pode ser pelo menos 60 minutos e menos de200 minutos. Um período de tempo eficaz também pode ser pelo menos 150minutos e menos de 180 minutos. Um período de tempo eficaz pode ser otempo necessário para aquecer o núcleo do material de madeira para pelomenos 56 graus C. Um tempo de contenção pode ser o tempo no qual umatemperatura específica é mantida.
Os ciclos de vaporização podem ser repetidos tão freqüente-mente quanto necessário para aquecer o núcleo dos materiais de madeira ea proporção de duração de vaporização e extração de vapor através de vá-cuo pode variar. A duração de um ciclo de vaporização pode ser determina-da experimentalmente para manter a temperatura de um material de madeiraem uma temperatura desejada com energia mínima. Por exemplo, após, ovapor ser aplicado sob pressão reduzida durante um período definido detempo, o vapor pode ser desligado permitindo que a temperatura do vasoesfrie para atingir 60QC. Enquanto a temperatura do vaso se aproxima de60°C, a temperatura do material de madeira se aproxima ou permanece em569C. Aquecendo os materiais de madeira dessa maneira, energia mínima éusada. A temperatura necessária do vaso e a duração de vaporização po-dem ser calculadas e aplicadas para aquecer o material de madeira comenergia mínima. A temperatura e o período de tempo podem variar, depen-dendo das características térmicas do sistema, tais como isolamento, temponecessário para estabelecimento da pressão reduzida e taxa de evaporação,por exemplo.
Fazendo referência à figura 3, um processo generalizado émostrado, com uma fase de ozonização opcional. A fase de vaporização po-de ser seguida pela fase de ozonização, a qual pode levar aproximadamente5 minutos e durante a qual a pressão no vaso pode atingir a pressão ambi-ente (100 Kpa (1 Bar)). O vaso pode ser enchido com um gás contendo ozô-nio a partir do reservatório de ozônio através de abertura de uma válvula desuprimento de ozônio. Um gerador de ozônio pode ser usado para suprir oreservatório de ozônio com um gás contendo ozônio. Um período de tempoeficaz pode ser escolhido para fornecer uma quantidade eficaz de ozônio. Operíodo de tempo pode ser escolhido entre cerca de 3 minutos a cerca de 24horas. Se geradores de ozônio de um tamanho razoável não são capazes deproporcionar os volumes necessários de ozônio em apenas uns poucos mi-nutos com esforços razoáveis, o tempo entre as fases de ozonização podeser usado para enchimento do reservatório de ozônio usando um gerador deozônio com uma taxa de produção inferior. À medida que a pressão no vasose aproxima de aproximadamente 50 Kpa (500 mBar) ou menos, o ozôniopode ser extraído para o material de madeira. Ozônio pode ser fornecido poruma fonte de gás ou um gerador de ozônio. Um gerador de ozônio pode tersua própria fonte de gás ou pode usar uma descarga de barreira dielétrica.
Uma fonte de gás pode produzir uma corrente de gás com elevada concen-tração de ozônio para o reservatório de ozônio. O ozônio pode ser purgadocom um gás de purgação e de composto. Uma fonte de gás de purgaçãopode ser incluída no sistema.
Ciclos de vaporização podem também ser realizados após umciclo de ozonização. Especificamente, etapas de ozonização podem ser pre-cedidas por um período de pressão reduzida durante o qual a pressão den-tro do vaso é diminuída para uma pressão de pelo menos 5 Kpa (50 mBar) emenos de 5 Kpa (700 mBar).
A fase de ozonização pode ser seguida por uma fase de purga-ção. A válvula de purgação pode ser aberta e uma gás de purgação, tal co-mo ar purificado ou oxigênio, por exemplo, pode ser fornecido pela fonte degás até que um sensor de ozônio indique que o vaso pode ser seguramenteaberto. Após o ciclo de ozonização, a fase de vapor e vácuo pode tambémser repetida.
Fazendo referência à figura 4, o gráfico representa as curvas detemperatura de sensores de temperatura em um material de madeira plota-das junto com a temperatura do vapor usado para o tratamento. Nesse e-xemplo, a temperatura de vapor pode ser menos do que 1009C. A tempera-tura de vapor também pode ser menos do que 90QC. A temperatura de vaporpode ser maior do que 60eC. Aplicação de vapor e vácuo pode ser realizadadurante um período de tempo eficaz entre 20 e 240 minutos. Um período detempo eficaz também pode ser pelo menos 60 minutos e menos de 200 mi-nutos. Um período de tempo eficaz pode também ser pelo menos 150 minu-tos e menos de 180 minutos.
Aplicação de vapor e vácuo a um material de madeira obtémuma série de vantagens surpreendentes. Primeiro, a despeito da naturezarelativamente compacta dos materiais de madeira, tais como ripas ou estra-dos de madeira, o vapor realiza uma transferência eficiente de calor para omaterial de madeira. A maior capacidade térmica do vapor, comparado comaquela do ar aquecido, permite um processo de transferência de calor maisrápido e mais eficiente quanto à energia, o qual proporciona benefícios eco-nômicos e ambientais. No contexto de um vácuo e pressão reduzida, essebenefício é ainda enfatizado porque uma menor temperatura de vapor podeser usada, desse modo, usando menos calor e melhorando a eficiência deenergia. Geralmente, a duração de aplicação de vapor e vácuo pode ser a-daptada ao requisito real, tal como o tipo, densidade e espessura do materiala ser tratado, por exemplo. Aplicação de vapor em uma pressão reduzidapode melhorar a taxa de transferência de calor para o material de madeira,permitindo que a temperatura interna do material de madeira eleve de modorelativamente rápido porque o vapor tem uma maior capacidade térmica doque o ar. A transferência de calor está teoricamente completa quanto atingeuma temperatura de 80-C. A transferência de calor pode ser acelerada atra-vés de redução da pressão para aproximadamente 10 Kpa (100 mBar) (videfiguras 2 e 3) e, então, aumento da temperatura tão rapidamente quantopossível para um valor predeterminado de aproximadamente 80-C após a-tingir um vácuo de 10 Kpa (100 mbar). Uma vez que o vapor tem uma pres-são de saturação de vapor de cerca de 45 Kpa (450 mbar) a 80-C, o diferen-cial de pressão é, então, 45-10=35 Kpa (450-100 = 350 mbar), o que ajuda aforçar a energia do vapor no material de madeira mais eficaz e rapidamente.
Aplicação de vapor e vácuo no contexto de pressão reduzidatem a vantagem surpreendente de sanitarização, ao mesmo tempo em quemantém a qualidade dos materiais de madeira. Por exemplo, em uma pres-são reduzida de pelo menos 50 mBar e menos de 70 Kpa (700 mBar), tem-peraturas de vapor de menos de 100 -C podem ser aplicadas. Conforme asFiguras 2-5 indicam, a pressão reduzida do sistema permite uma temperatu-ra de vapor de menos de 100-C dentro do vaso. Além disso, sob pressãoreduzida, uma temperatura de vapor de menos 90-C também pode ser apli-cada. A pressão reduzida também permite que uma temperatura de vapor deaproximadamente 80-C seja aplicada. Surpreendentemente, quando de co-locação de sensores de temperatura no material de madeira, a temperaturainterna do material de madeira pode ser levada a atingir pelo menos 56-C,enquanto que a temperatura do vaso permanece em menos de 100-C. Apressão reduzida, portanto, permite que a temperatura interna do material demadeira atinja pelo menos 569C, em conformidade com os requisitos impos-tos pelas Regulamentações de Empacotamento Norte Americanas e a nor-ma de fitossanitarização da ISPM, por exemplo, sem exceder a 100-C. Co-mo um resultado, o material de madeira pode ser sanitarizado e tratado semsecagem excessiva e diminuição da qualidade do material de madeira.
O material de madeira pode estar solto e submetido à pressãoreduzida no vaso, de modo que uma diferença de pressão é formada entre ointerior do material de madeira e o vaso circundante. A diferença de pressãofaz com que o calor seja transferido para o material de madeira, acionadapela diferença de pressão entre o núcleo do material de madeira e o exteriordo material de madeira.
O vapor pode ter uma temperatura de mais de 60QC. O vaportambém pode ter uma temperatura de menos de 100QC ou menos de 90QC.
O vapor também pode ter uma temperatura de aproximadamente 80gC. Ovapor pode ser aplicado em uma pressão igual à pressão de vapor da águana temperatura de vaporização, a qual é cerca de 50 Kpa (0,5 Bar). Umapressão na faixa de pelo menos 50 mBar e menos de 70 Kpa (700 mBar)também pode ser usada.
A aplicação de vapor e vácuo pode permitir que a temperaturainterna do material de madeira obtenha uma temperatura de aquecimento depelo menos 569C. Com tratamento suficiente, a temperatura interna do mate-rial de madeira pode atingir entre 60-80QC. Nessa temperatura, a maioria daspestes biológicas, incluindo bactérias, mofo, esporos, insetos e fungos, po-dem ser eliminadas.
O material de madeira também pode ser tratado com vapor evácuo durante pelo menos um período de tempo. Se mais de um período detempo está envolvido, uma temperatura da fase vapor de entre 40 e 80-Cpode ser estabelecida em um primeiro período de tempo e entre 60 e 100 eCem um outro ciclo durante um período de tempo eficaz.
Por exemplo, em um primeiro período de tempo, o material demadeira pode ser aquecido em uma primeira temperatura e, em um segundoperíodo de tempo, o material de madeira pode ser aquecido em uma segun-da temperatura. As primeira e segunda temperaturas podem ser substanci-almente diferentes.
O processo de aplicação de vapor e vácuo ao material de madei-ra pode ser realizado em um vaso, o qual pode estar conectado a um gera-dor de vapor. Um gerador de vapor pode incluir um vaporizador. Um geradorde vapor pode incluir um acumulador de vapor. Vaporizadores adequadossão conhecidos na técnica. Por exemplo, um vaporizador pode ser projetadopara utilizar recirculação forçada, conforme ensinado na Patente U.S. No.6.904.903, a qual é aqui incorporada por referência. Vaporizadores podemincluir uma caldeira cilíndrica passível de fechamento por uma cobertura empivô. Dentro do vaporizador, um banho de água pode gerar vapor por meiode um dispositivo de aquecimento e o tratamento térmico apropriado do ma-terial introduzido. Em outras circunstâncias, um vácuo pode ser gerado parapermitir que o calor acesse melhor o material, tal como através de elimina-ção de bolsas de ar, para assegurar uma atmosfera de vapor ótima.
Um acumulador de vapor pode ser incluído em um método e sis-tema de tratamento de madeira. Um acumulador de vapor proporciona ummétodo de armazenamento de energia, de modo que ela pode ser liberadacomo vapor conforme requerido e, desse modo, pode diminuir os custos comenergia de conexão, combustível e manutenção.
Em um exemplo, ar pode ser evacuado durante uma fase de a-quecimento inicial. Energia, a qual pode ser aplicada como energia elétrica,pode aquecer a água, por exemplo, para aproximadamente 1809C, a 1000Kpa (10 bar), em um sistema fechado de energia armazenada. Sob pressãoreduzida, a água pode entrar em ebulição e energia é armazenada na formade vapor. O vapor pode, em si, acionar o ar para fora do acumulador. Umsistema de tratamento de madeira pode incluir um controlador. O controladorpode incluir um deculador. Um deculador pode ser proporcionado para forçarqualquer ar no acumulador de vapor para fora. O deculador pode incluir umaválvula, a qual é configurada para abrir à medida em que ar está sendo for-çado para fora do acumulador e fechar quando apenas vapor permanece. Odeculador pode ser configurado para ser à prova de vazamentos.
Em outro exemplo, um vácuo pode ser aplicado para removerqualquer ar restante no acumulador. Um controlador pode assegurar que ovaso não se abra ou vaze durante uma fase de vaporização ou vácuo.
Um acumulador de vapor pode ser usado em lugar de ou emconjunto com um banho de água. Um acumulador de vapor proporciona ummétodo de armazenamento de energia de modo que ele pode ser liberadocomo vapor quando requerido e, desse modo, pode diminuir os custos deenergia de conexão, combustível e manutenção. Acúmulo de vapor é o pro-cesso de armazenamento de energia excedente produzida nos momentosde baixa demanda para subseqüente liberação para ir de encontro aos re-quisitos do consumidor em momentos de alta demanda. Quando a demandade vapor de um sistema è baixa e o acumulador é capaz de gerar mais va-por do que é requerido, a energia excedente pode emitir uma massa de á-gua armazenada sob pressão, resultando em transferência de energia. A água armazenada pode aumentar de temperatura até que finalmente obte-nha a temperatura de saturação para a pressão na qual o acumulado estáoperando. O vaso pode sér configurado para ter um suprimento uniforme devapor saturado. Quanto maior a queda na pressão, menor o vaso requerido,o que pode diminuir os custos do sistema, ao mesmo tempo em que propor-ciona uma maior capacidade de armazenamento. O acumulador de vaporpode ser aplicado em várias temperaturas. Por exemplo, o acumulador devapor pode ser aquecido para 1802C a 1000 Kpa (10 bar) antes que o mate-rial de madeira seja aquecido. Quando o material de madeira é aquecido, atemperatura e pressão no vaso podem ser reduzidas para 809 C e 47 Kpa (470 mbar). A diferença na entalpia pode promover transferência de calorpara o material de madeira. Vários tamanhos e designs de acumuladores devapor asseguram que uma taxa de fluxo desejada é obtida. Acumuladoresde vapor estão disponíveis, por exemplo, da David Oakland Associates noReino Unido.
Em um exemplo, o vaporizador pode ser carregado com o mate-rial a ser tratado. Na próxima etapa, uma bomba a vácuo pode ser ligada atéque um vácuo de pelo menos 10 Kpa (100 mbar) tenha sido gerado no vapo-rizador. A bomba pode, então, ser desligada. A válvula de alimentação paraágua ou um suprimento químico pode, então, ser aberta e um volume prede- terminado de líquido é admitido no vaporizador para formar um banho delíquido. O banho de líquido e a fase vapor podem ser formados quando a-quecidos para uma temperatura predeterminada. Após o material de madeiraa ser tratado ter sido mantido durante um tempo predeterminado na fase devapor saturado, o líquido é bombeado do vaporizador em um recipiente. Abomba a vácuo pode, então, ser reativada. Após um período de evacuação,resfriamento e secagem pré-selecionado, a bomba a vácuo pode ser desli-gada e ar ambiente pode ser admitido no vaporizador e o material de madei-ra pode ser removido.
Um período de tempo eficaz para tratamento térmico pode serpelo menos 20 e menos de 240 minutos para permitir que o material de ma-deira atinja uma temperatura de pelos menos 56QC. Um período de tempoeficaz pode também ser pelo menos 60 minutos e menos de 200 minutos.
Um período de tempo eficaz também pode ser 150 minutos e menos de 180minutos. Uma vez aquecida, a temperatura do material de madeira pode sermantida em aproximadamente 56 graus c durante um tempo de contenção.
O tempo de contenção pode ser pelo menos 30 minutos. Durante o períodode tempo eficaz e o tempo de contenção, bactérias, mofos, fungos, levedo,esporos, insetos e outros organismos biológicos podem ser eliminados. Op-cionalmente, os materiais de madeira podem ser submetidos a um tratamen-to com ozônio. Um período de tempo eficaz pode ser escolhido para forneceruma quantidade eficaz de ozônio. O período de tempo pode ser escolhidoentre cerca de 3 minutos a cerca de 24 horas. As etapas podem ser repeti-das durante fases e ciclos adicionais de tratamento, dependendo do resulta-do desejado. Por exemplo, um período de vaporização adicional pode serrealizado para reduzir a quantidade de ar no vaso. Ciclos repetidos de vapo-rização de materiais têxteis são descritos nas Patentes U.S. Nos. 6.557.267e 6.094.840, as quais são aqui incorporadas por referência.
Outras modalidades estão dentro do escopo das reivindicaçõesa seguir.

Claims (23)

1. Método de tratamento de um material de madeira compreen-dendo aplicação de vapor e vácuo ao material de madeira durante um perío-do de tempo eficaz para aquecer o material de madeira para uma temperatu-ra de pelo menos 56eC.
2. Método de acordo com a reivindicação 1, em que a aplicaçãode vapor inclui redução de pressão em um vaso contendo o material de ma-deira.
3. Método de acordo com a reivindicação 1, em que o materialde madeira é um painel de madeira, engradados, estrados e calços de esti-va.
4. Método de acordo com a reivindicação 1, ainda compreen-dendo aquecimento do material de madeira durante o período de tempo pre-determinado em uma vaso em uma temperatura predeterminada.
5. Método de acordo com a reivindicação 1, em que a tempera-tura do material de madeira é mantida a 56eC durante um período de con-tenção.
6. Método de acordo com a reivindicação 5, em que o período decontenção é pelo menos 30 minutos.
7. Método de acordo com a reivindicação 1, em que o vapor temuma temperatura de menos de 100 graus C.
8. Método de acordo com a reivindicação 1, em que o vapor temuma temperatura de menos de 909C.
9. Método de acordo com a reivindicação 8, em que o vapor deuma temperatura de mais do que 609C.
10. Método de acordo com a reivindicação 1, ainda compreen-dendo aquecimento do material de madeira para uma primeira temperaturadurante um primeiro período de tempo e aplicação de vapor e vácuo incluiaquecimento do material de madeira em uma segunda temperatura, em queas primeira temperatura e segunda temperatura são substancialmente dife-rentes.
11. Método de acordo com a reivindicação 10, em que a primeiratemperatura é substancialmente menor do que a segunda temperatura.
12. Método de acordo com a reivindicação 10, em que o períodode tempo eficaz é substancialmente menor do que o primeiro período detempo.
13. Método de acordo com a reivindicação 1, ainda compreen-dendo aplicação de uma quantidade eficaz de ozônio ao material de madeira.
14. Método de fabricação de um sistema de tratamento de ma-deira compreendendo obtenção de um vaso, conexão do vaso a um geradorde vapor e conexão do vaso a um controlador configurado para aplicar vapore vácuo a um material de madeira.
15. Método de acordo com a reivindicação 14, em que o contro-lador é configurado para reduzir a pressão no vaso.
16. Método de acordo com a reivindicação 14, em que o contro-Iador é configurado para aplicar vapor em uma temperatura abaixo de 100'C.
17. Método de acordo com a reivindicação 14, em que o contro-lador é configurado para aplicar vapor em uma temperatura abaixo de 90QC.
18. Método de acordo com a reivindicação 16, em que o contro-Iador é configurado para aplicar vapor em uma temperatura abaixo de mais de 60SC.
19. Sistema de tratamento de madeira compreendendo um vasoe um controlador configurado para aplicar vapor e vácuo ao material de ma-deira.
20. Sistema de acordo com a reivindicação 19, em que o contro-lador é configurado para reduzir a pressão no vaso.
21. Sistema de acordo com a reivindicação 19, em que o contro-lador é configurado para aplicar vapor em uma temperatura abaixo de 100SC.
22. Sistema de acordo com a reivindicação 19, em que o contro-lador é configurado para aplicar vapor em uma temperatura abaixo de 90QC.
23. Sistema de acordo com a reivindicação 19, em que o contro-lador é configurado para aplicar vapor em uma temperatura abaixo de 60-C.
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