EP0481179A1 - Process for the accentuation in contrast of the natural grain of a light-coloured wood by means of infra red radiation - Google Patents
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- EP0481179A1 EP0481179A1 EP91113083A EP91113083A EP0481179A1 EP 0481179 A1 EP0481179 A1 EP 0481179A1 EP 91113083 A EP91113083 A EP 91113083A EP 91113083 A EP91113083 A EP 91113083A EP 0481179 A1 EP0481179 A1 EP 0481179A1
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Definitions
- the invention relates to a method for the near-surface, high-contrast emergence of the early wood portion compared to the late wood portion in the grain pattern of a low-contrast in the original state, preferably an approximately uniformly light-colored wooden part according to the preamble of claim 1, as is known, for example, from the so-called flaming of wood in wood technology .
- the wood is first charred close to the surface and then the charred layer is brushed off again, with the softer early wood portion being removed more by brushing and appearing bright again, whereas the harder late wood portion is less strong is removed and thus not only stands out plastically, but also in terms of color contrast with the early wood.
- This type of wood treatment is useful for a rustic appearance of wooden objects, where very strong color contrasts and a very strong surface modeling of the grain pattern are important. This tanning technique is not possible for objects for which a smooth surface is desired.
- Touching tanning processes for emphasizing a high-contrast grain on pale wooden objects are also known, but mostly hot stamping is used here.
- a new and stereotypical grain pattern is hot-embossed into a uniformly light and superficially structured wood, whereby due to a targeted non-uniformity of the temperature distribution and / or the surface pressure during the embossing process, not only a surface structuring but also a different heat input and, accordingly, a more or less strong browning is achieved.
- the disadvantage here is that only a stereotypical grain pattern corresponding to the embossing stamp can be produced, but that the natural grain of the wood itself cannot be emphasized.
- Another touching tanning process works with heated rollers, between which the veneer sheet is let through, whereby the softer early wood parts are browned more than the harder late wood parts.
- a disadvantage of this method is that the grain pattern appears locally unevenly strong, which may be attributed not only to locally different thicknesses of the veneer sheet, but also to local differences in moisture within the veneer sheet.
- original light and initially invisible traces of sanding of the wood appear clearly in the browned grain. It can be used to treat veneer sheets that are very uniformly thick and have a very fine finish on the surface. Despite all this, only a very low color contrast can be achieved.
- a veneer sheet 1 can be moved past in the conveying direction 2 relative to a stationary laser optics 12.
- a monochromatic high-energy laser basic beam 10 of a carbon dioxide laser resonator is fed to the laser optics 12, which has a relatively long wavelength of 10.6 ⁇ m in the infrared light range and thus represents infrared light.
- the basic laser beam 10 extends as far as the laser optics 12 in a tube 11 surrounding it.
- the laser optics produce a focused laser beam 7 with a focus 8, the focused laser beam 7 extending beyond the focus 8 as which fans out into a divergent beam 9.
- the laser optics 13 are arranged at such a large distance from the surface of the veneer sheet 1 that the focused laser beam only strikes the veneer sheet 1 with its relatively large focal spot 5 with its diverging beam portion 9.
- this focal spot 5 can be moved back and forth over the veneer sheet with a high-frequency pendulum movement 6 oriented transversely to the conveying direction 2, so that the thermal energy can be fed practically to the entire veneer sheet width at the height of the laser optics 12.
- the laser optics 12 do not need to be pivoted themselves, but the laser basic beam 10 is already supplied to the laser optics 12 in a corresponding pendulum movement by means of a rapidly oscillating deflecting mirror, so that the focused beam emerging from the laser optics in the desired manner even when the lens is stationary commutes. Thanks to the large distance between the focal spot 5 and the laser optics 12, it is also possible to achieve relatively large oscillation distances, ie working distances. In order to avoid a distance-related and oblique angle-related drop in energy towards the edge despite the oscillation of the beam 9, it is conceivable to clamp the veneer sheet in a concentric manner to the pendulum movement in a channel-shaped cylindrical manner.
- Another possibility of ensuring an equally high beam intensity in the edge region despite the beam oscillation is to reduce the pendulum speed towards the edge or to increase the beam power depending on the pendulum-related beam deflection towards the edge.
- the process parameters are correctly coordinated, which will be discussed in more detail below, the intrinsic grain of the veneer sheet can be emphasized in high contrast with a single pass, as is indicated in the figure.
- the part 3 of the veneer sheet that has already run past the laser optics 12 is clearly drawn in its grain, whereas the untreated part 4 of the veneer sheet that has not yet passed is still pale and uniformly bright.
- the browning is achieved in the softer early wood parts, whereas the harder late wood parts are not browned at all or at most only very little.
- a veneer sheet made of ash wood with the external dimensions of 115 x 66 cm was treated.
- a defocused, diverging laser beam from a carbon dioxide laser with a focal spot diameter of 11 cm was directed onto the surface.
- the wavelength of the monochronmatic beam was 10.6 ⁇ m.
- the laser beam had an output of 1700 watts; it was not mode-free, but had an uneven distribution of energy with three concentric circular maxima of its energy density across the beam cross-section.
- the laser beam was not oscillated transversely to the feed direction, but was moved parallel to itself in the feed direction, whereas the veneer sheet was held stationary.
- the infrared light range includes rays with wavelengths from 0.78 to 1000 ⁇ m.
- a normal infrared emitter with a narrow band spectrum of the wavelength of 1 to 2.5 ⁇ m and the laser beam of a neodymium YAG laser with monochromatic infrared light and a wavelength of 1.06 ⁇ m were also tried out for tanning. It has been found that the longer wavelength the infrared light is, the better the contrasts are. The best contrasts were achieved with the carbon dioxide laser, which is relatively expensive to buy and in operating costs due to the poor efficiency. It therefore makes sense to run a mixed operation by preheating the wood with a conventional infrared heater that is inexpensive to buy and maintain, and performing the actual contrasting with less laser energy expenditure using a less powerful carbon dioxide laser.
- beam integrators which allow the beam cross section to be changed to a rectangular or square shape; with such beam integrators it may be possible the energy density of the beam can also be changed in a suitable manner, for example to constant energy density in the entire beam cross section or to an increased energy density in the edge region.
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum kontrastreichen Hervortretenlassen der Eigenmaserung eines an sich blassen Holzes durch möglichst langwellige Infrarotbestrahlung. Diese Infrarotbestrahlung kann seitens eines konventionellen Infrarotstrahlers oder - besser - seitens eines Kohlendioxid-Lasers herrühren. Dank der berührungsfreien und bei stagnierender Umgebungsatmosphäre wirksamen, oberflächennahen Erwärmung wird der Frühholzanteil der Maserung gebräunt, wogegen der härtere Spätholzanteil im wesentlichen ungebräunt bleibt. Dadurch tritt die Eigenmaserung des Holzes kontrastreich hervor. Dank der berührungsfreien und turbulenzfreien Arbeitsweise der Erwärmung ist das erzeugte Maserungsbild gleichmäßig; etwaige Kratzer oder Schleifriefen im Holz werden ohne weiteres überspielt und bleiben unsichtbar. Bestimmte Verfahrensparameter für die Wärmeeinwirkung werden erwähnt. <IMAGE>The invention relates to a method for allowing the intrinsic grain of an inherently pale wood to emerge in contrast by long-wave infrared radiation. This infrared radiation can come from a conventional infrared radiator or - better - from a carbon dioxide laser. Thanks to the non-contact and effective heating close to the surface when the ambient atmosphere is stagnant, the early wood portion of the grain is browned, whereas the harder late wood portion remains essentially untanned. This gives the wood its own grain of high contrast. Thanks to the non-contact and turbulence-free method of heating, the grain pattern is even; Any scratches or scratches in the wood are easily dubbed and remain invisible. Certain process parameters for the action of heat are mentioned. <IMAGE>
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum oberflächennahen kontrastreichen Hervortreten-lassen des Frühholzanteiles gegenüber dem Spätholzanteil im Maserungsbild eines im Originalzustand kontrastarmen, vorzugsweise eines annähernd gleichmäßig hellen Holzteiles nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie es beispielsweise durch das sogenannte Flämmen von Holz in der Holztechnik bekannt ist.The invention relates to a method for the near-surface, high-contrast emergence of the early wood portion compared to the late wood portion in the grain pattern of a low-contrast in the original state, preferably an approximately uniformly light-colored wooden part according to the preamble of claim 1, as is known, for example, from the so-called flaming of wood in wood technology .
Allerdings wird bei den vorbeschriebenen Verfahren des Holzflämmens zweistufig vorgegangen, und zwar wird das Holz zunächst oberflächennah angekohlt und anschließend die verkohlte Schicht wieder abgebürstet, wobei der weichere Frühholzanteil stärker durch das Bürsten abgetragen wird und wieder hell in Erscheinung tritt, wogegen der härtere Spätholzanteil weniger stark abgetragen wird und dadurch nicht nur plastisch, sondern auch farblich kontrastreich gegenüber dem Frühholzanteil hervortritt. Diese Art der Holzbehandlung ist für ein rustikales Erscheinungsbild von Holzgegenständen zweckmäßig, wo es auf sehr starke Farbkontraste und auch eine sehr starke Oberflächenmodelierung des Maserungsbildes ankommt. Bei Gegenständen, bei denen eine glatte Oberfläche erwünscht ist, ist diese Bräunungstechnik nicht möglich.However, in the above-described methods of wood burning, the wood is first charred close to the surface and then the charred layer is brushed off again, with the softer early wood portion being removed more by brushing and appearing bright again, whereas the harder late wood portion is less strong is removed and thus not only stands out plastically, but also in terms of color contrast with the early wood. This type of wood treatment is useful for a rustic appearance of wooden objects, where very strong color contrasts and a very strong surface modeling of the grain pattern are important. This tanning technique is not possible for objects for which a smooth surface is desired.
Zwar ist es auch denkbar, das Flämmen mit einer geringeren Wärmeintensität durchzuführen, so daß eine Bräunung sich auf die weichen Frühholzanteile beschränkt, wogegen die härteren Spätholzanteile noch blaß bleiben. Nachteilig an diesem Verfahren ist jedoch, daß aufgrund einer mit der Flammenausbildung verbundenen ungleichmäßigen Konvektion, die unter Umständen durch ein Welligwerden eines solcherart behandelten Furnierblattes noch verstärkt werden kann, das Bräunungsbild sehr ungleichmäßig wird.It is also conceivable to carry out the flaming with a lower heat intensity, so that tanning is restricted to the soft early wood components, whereas the harder late wood components remain pale. A disadvantage of this method, however, is that the uneven convection associated with the formation of flames, which can be intensified under certain circumstances by curling of a veneer sheet treated in this way, makes the tanning appearance very uneven.
Bekannt sind auch berührend arbeitende Bräunungsverfahren zur Hervorhebung einer kontrastreichen Maserung auf an sich blassen Holzgegenständen, wobei hier jedoch meist ein Heißprägen zur Anwendung kommt. Dadurch wird ein neues und stereotypes Maserungsbild heiß in ein gleichmäßig helles und oberflächlich wenig strukturiertes Holz eingeprägt, wobei aufgrund einer gezielten Ungleichmäßigkeit der Temperaturverteilung und/oder der Flächenpressung beim Prägevorgang nicht nur eine Oberflächenstrukturierung sondern auch ein unterschiedlicher Wärmeeintrag und dementsprechend eine mehr oder weniger starke Bräunung erzielt wird. Nachteilig hierbei ist, daß nur ein stereotypes, dem Prägestempel entsprechendes Maserungsbild erzeugt werden kann, daß aber die natürliche Maserung des Holzes selber nicht damit hervorgehoben werden kann.Touching tanning processes for emphasizing a high-contrast grain on pale wooden objects are also known, but mostly hot stamping is used here. As a result, a new and stereotypical grain pattern is hot-embossed into a uniformly light and superficially structured wood, whereby due to a targeted non-uniformity of the temperature distribution and / or the surface pressure during the embossing process, not only a surface structuring but also a different heat input and, accordingly, a more or less strong browning is achieved. The disadvantage here is that only a stereotypical grain pattern corresponding to the embossing stamp can be produced, but that the natural grain of the wood itself cannot be emphasized.
Ein anderes berührend arbeitendes Bräunungsverfahren arbeitet mit beheizten Walzen, zwischen denen das Furnierblatt hindurchgelassen wird, wobei die weicheren Frühholzanteile stärker gebräunt werden als die härteren Spätholzanteile. Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß das Maserungsbild örtlich ungleichmäßig kräftig hervortritt, was nicht nur auf örtlich unterschiedliche Dicken des Furnierblattes, sondern auch auf örtliche Feuchtigkeitsunterschiede innerhalb des Furnierblattes zurückgeführt werden mag. Außerdem treten in dem gebräunten Maserungsbild ursprüngliche leichte und zunächst unsichtbar bleibende Schleifspuren des Holzes optisch deutlich hervor. Es können damit allenfalls sehr gleichmäßig dicke und oberflächig sehr fein bearbeitete Furnierblätter behandelt werden. Trotz alledem ist nur ein sehr geringer Farbkontrast erzielbar.Another touching tanning process works with heated rollers, between which the veneer sheet is let through, whereby the softer early wood parts are browned more than the harder late wood parts. A disadvantage of this method is that the grain pattern appears locally unevenly strong, which may be attributed not only to locally different thicknesses of the veneer sheet, but also to local differences in moisture within the veneer sheet. In addition, original light and initially invisible traces of sanding of the wood appear clearly in the browned grain. It can be used to treat veneer sheets that are very uniformly thick and have a very fine finish on the surface. Despite all this, only a very low color contrast can be achieved.
Es ist demgemäß Aufgabe der Erfindung, das gattungsgemäß zugrundegelegte Verfahren dahingehend weiterzubilden, daß trotz etwaiger Welligkeiten des Furnierblattes, Dickenschwankungen, Feuchtigkeitsschwankungen oder leichter Schleifriefen gleichwohl ein gleichmäßiger und intensiver Farbkontrast der Eigenmaserung in einem einzigen Arbeitsgang bei glatter Endoberfläche des Holzteiles erzielt werden kann.It is therefore an object of the invention to further develop the generic method that despite any ripples in the veneer sheet, fluctuations in thickness, fluctuations in moisture or slight sanding marks, a uniform and intense color contrast of the grain can be achieved in a single operation with a smooth end surface of the wooden part.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Dank der berührungsfrei arbeitenden Infrarotbestrahlung können auch bei Dickenschwankungen gleichmäßige Maserungbilder erzielt werden; eine die Gleichmäßigkeit des gebräunten Maserungsbildes störende Turbulenz oder Konvektion wird durch die Wärmestrahlung nicht erzeugt. Aufgrund der vorsichtigen aber doch intensiven Wärmeeinwirkung kann auch ein intensiver Farbkontrast erzeugt werden.This object is achieved according to the invention by the characterizing features of claim 1. Thanks to the non-contact infrared radiation, even grain variations can be achieved even with fluctuations in thickness; A turbulence or convection which disturbs the uniformity of the browned grain pattern is not generated by the heat radiation. Due to the careful but intense heat effect, an intense color contrast can also be created.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden. Im übrigen ist die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles nachfolgend noch erläutert; dabei zeigt die einzige Figur in perspektivischer Darstellung schematisch die Wärmeeinwirkung auf ein Furnierblatt mittels eines Laserstrahles.Appropriate embodiments of the invention can be found in the subclaims. Otherwise, the invention is explained below using an exemplary embodiment shown in the drawing; the single figure schematically shows the effect of heat on a veneer sheet by means of a laser beam.
Bei dem in der Figur angedeuteten Verfahrensschema zur Ausübung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist ein Furnierblatt 1 relativ zu einer ortsfesten Laseroptik 12 in Förderrichtung 2 vorbei bewegbar. Der Laseroptik 12 wird ein monochromatischer energiereicher Laser-Grundstrahl 10 eines Kohlendioxid-Laserresonators zugeführt, der eine relativ große Wellenlänge mit 10,6 um weit im Infrarotlichtbereich hat und somit Infrarotlicht darstellt. Der Laser-Grundstrahl 10 verläuft bis zur Laseroptik 12 in einem ihn umgebenden Tubus 11. Durch die Laseroptik wird ein fokussierter Laserstrahl 7 mit einem Fokus 8 erzeugt, wobei sich der fokussierte Laserstrahl 7 jenseits des Fokus 8 wieder zu einem divergierenden Strahl 9 auffächert. Im unmittelbaren Anschluß an die Laseroptik 12 ist noch ein Schutzkonus 13 zum Schutz der Laseroptik gegen Schmutzzutritt angeordnet. Die Laseroptik 13 ist in einem so großen Abstand von der Oberfläche des Furnierblattes 1 angeordnet, daß der fokussierte Laserstrahl erst mit seinem divergierenden Strahlanteil 9 auf das Furnierblatt 1 mit einem relativ großen Brennfleck 5 auftrifft. Nachdem jedoch der defokussierte Brennfleck 5 trotz seiner Größe im Durchmesser kleiner ist, als die Breite des zu behandelnden Furnierblattes, kann dieser Brennfleck 5 mit einer hochfrequenten, quer zur Förderrichtung 2 ausgerichteten Pendelbewegung 6 über das Furnierblatt hin und her bewegt werden, so daß die Wärmeenergie praktisch auf die gesamte Furnierblattbreite auf der Höhe der Laseroptik 12 zugeführt werden kann. Hierbei braucht nicht die Laseroptik 12 selber verschwenkt zu werden, sondern es wird mittels eines rasch oszillierenden Umlenkspiegels der Lasergrundstrahl 10 bereits in einer entsprechenden Pendelbewegung der Laseroptik 12 zugeführt, so daß der fokussierte, aus der Laseroptik austretende Strahl auch bei feststehendem Objektiv in der gewünschten Weise pendelt. Hierbei können dank des großen Abstandes des Brennflecks 5 von der Laseroptik 12 auch relativ große Schwingweiten, d. h. Arbeitsweiten erzielt werden. Um trotz des Pendelns des Strahles 9 einen entfernungsbedingten und schrägwinkelbedingten Energieabfall zum Rand hin zu vermeiden, ist es denkbar, das Furnierblatt konzentrisch zur Pendelbewegung rinnenförmig zylindrisch aufzuspannen. Eine andere Möglichkeit, trotz des Strahlpendelns für eine gleichhohe Strahlintensität im Randbereich zu sorgen, besteht darin, die Pendelgeschwindigkeit zum Rand hin zu reduzieren oder die Strahlleistung in Abhängigkeit von der pendelbedingten Strahlauslenkung zum Rand hin anzuheben. Bei richtiger Abstimmung der Verfahrensparameter, worauf weiter unten noch näher eingegangen werden soll, kann mit einem einzigen Durchgang die Eigenmaserung des Furnierblattes kontrastreich hervorgehoben werden, wie dies in der Figur angedeutet ist. Dort ist der bereits an der Laseroptik 12 vorbeigelaufene Teil 3 des Furnierblattes in seiner Maserung deutlich gezeichnet, wogegen der noch nicht vorbeigelaufene, unbehandelte Teil 4 des Furnierblattes noch blaß und gleichmäßig hell ist. Die Bräunung wird in den weicheren Frühholzanteilen erzielt, wogegen die härteren Spätholzanteile überhaupt nicht oder allenfalls nur sehr wenig gebräunt werden. Dadurch kommt die Eigenmaserung des im Originalzustand annähernd gleichmäßig hellen, also blassn Holzes kontrastreich zum Vorschein und erhält ein sehr schönes und ansprechendes Aussehen. Aufgrund der berührungsfreien und turbulenzfreien Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Bräunungsverfahrens können sich Dickenschwankungen oder Feuchteschwankungen innerhalb des Furnierblattes nicht störend auf ein gleichmäßiges Erscheinungsbild der Maserung auswirken; etwaige Schwankungen werden nur vom geübten Auge wahrgenommen. Auch kleine Schleifriefen oder sonstige kleine Kratzer, die im unbehandelten Holz nicht wahrgenommen werden, bleiben auch nach der Behandlung praktisch unsichtbar; sie gehen im erzeugten, gebräunten Maserungsbild völlig unter.In the method scheme indicated in the figure for carrying out the method according to the invention, a veneer sheet 1 can be moved past in the conveying direction 2 relative to a
Nachfolgend seien noch die Bearbeitungsparameter eines labormäßig ausgeführten Bearbeitungsbeispieles genannt: und zwar wurde ein Furnierblatt aus Eschenholz mit den Außenabmessungen 115 x 66 cm behandelt. Es wurde ein defokussierter, divergierender Laserstrahl eines Kohlendioxid-Lasers mit einem Brennfleckdurchmesser von 11 cm auf die Oberfläche gerichtet. Die Wellenlänge des monochronmatischen Strahles betrug 10,6 um. Der Laserstrahl hatte eine Leistung von 1700 Watt; er war nicht modenfrei, sondern hatte eine ungleiche Energievertreilung mit drei konzentrischen kreisförmigen Maxima seiner Energiedichte über den Strahlquerschnitt hinweg. Abweichend von dem in der Zeichnung dargestellten Verfahrensschema wurde bei diesem Beispiel jedoch der Laserstrahl nicht quer zur Vorschubrichtung gependelt, sondern wurde parallel zu sich in Vorschubrichtung verfahren, wogegen das Furnierblatt ortsfest gehalten wurde. Es wurde zeilenweise parallel zur Maserungsrichtung des Furnierblattes gebräunt. Und zwar wurde bei einem Brennfleckdurchmesser von 11 cm ein Zeilenabstand von 7 cm gewählt, weil trotz eines Brennfleckdurchmessers von 11 cm sich lediglich eine 7 cm breite gebräunte Spur ergab. Dies ist im wesentlichen auf die Kreiskontur des Brennfleckes und auf eine zum Rand hin abnehmender Energiedichte zurückzuführen. Die Verfahrgeschwindigkeit des Laserstrahles gegenüber dem ortsfesten Furnierblatt betrug 6 m/min. Es konnte dank einer solchen Vorbehandlung und nach einer rot/bräunlichen Patinierung ein dem tropischen Zebrano-Holz täuschend ähnlich aussehendes Maserungsbild an heimischen Eschenholz erzeugt werden, so daß mit dem Verfahren die Verwendung von Tropenholz vermieden werden kann.The processing parameters of a processing example carried out in the laboratory are mentioned below: a veneer sheet made of ash wood with the external dimensions of 115 x 66 cm was treated. A defocused, diverging laser beam from a carbon dioxide laser with a focal spot diameter of 11 cm was directed onto the surface. The wavelength of the monochronmatic beam was 10.6 µm. The laser beam had an output of 1700 watts; it was not mode-free, but had an uneven distribution of energy with three concentric circular maxima of its energy density across the beam cross-section. Deviating from the process diagram shown in the drawing, in this example, however, the laser beam was not oscillated transversely to the feed direction, but was moved parallel to itself in the feed direction, whereas the veneer sheet was held stationary. It was browned line by line parallel to the grain direction of the veneer sheet. With a focal spot diameter of 11 cm, a line spacing of 7 cm was chosen because, despite a focal spot diameter of 11 cm, there was only a 7 cm wide tanned trace. This is essentially due to the circular contour of the focal spot and a decreasing energy density towards the edge. The speed of the laser beam compared to the stationary veneer sheet was 6 m / min. Thanks to such a pretreatment and after a red / brown patination, a grain pattern on domestic ash wood that looks deceptively similar to tropical zebrano wood could be generated, so that the process can avoid the use of tropical wood.
Zwar ist bei dem zeichnerisch dargestellten Verfahrensschema und auch bei dem eben erwähnten Verfahrensbeispiel die Strahlung von einem Kohlendioxid-Laser verwendet worden, jedoch lassen die gewonnenen Erfahrungen vermuten, daß ähnliche Ergebnisse auch bei einem gemischten Betrieb unter Vorwärmung, mit herkömmlichen Infrarotstrahlern erzeugt werden können, wobei lediglich sichergestellt werden muß, daß die Strahlintensitäten und die Einwirkungszeiten vergleichbar sind. Es versteht sich, daß eine Feinabstimmung der Verfahrensparameter fallweise vorgenommen werden muß, weil jede Holzart und möglicherweise auch jede Holzcharge wieder unterschiedlich reagiert. Außerdem hängen die Verfahrensparameter selbstverständlich auch davon ab, wie intensiv das Holz gebräunt werden soll. Derartige Verfahrensoptimierungen lassen sich mit einer Laseranlage am saubersten durchführen, weil hier die Leistungsdaten auf einfachste Weise variiert werden können.Although the radiation from a carbon dioxide laser has been used in the process scheme shown in the drawing and also in the process example just mentioned, the experience gained suggests that similar results can also be produced with conventional infrared radiators, even when mixed operation under preheating it only has to be ensured that the beam intensities and the exposure times are comparable are. It goes without saying that the process parameters have to be fine-tuned on a case-by-case basis because every type of wood and possibly also every batch of wood reacts differently. In addition, the process parameters naturally also depend on how intensively the wood is to be browned. Such process optimizations can be carried out most cleanly with a laser system, because the performance data can be varied in the simplest way.
Aufgrund der bisher gewonnen Erfahrungen kann gesagt werden, daß bei der Wärmeeinwirkung eine spezifische Energiemenge von 15 bis 60 Ws/cm2, vorzugsweise etwa 20 bis 25 Ws/cm2 aufgewandt werden muß, um eine intensive und kontrastreiche Bräunung des Frühholzanteiles in der Maserung gegenüber dem Spätholzanteil zu erzielen. Daß heißt, es muß je Flächenelement eine gewisse beschränkte Wärmemenge eingetragen werden. Hierbei ist jedoch darauf zu achten, daß die Wärmeeinwirkung je Flächenelement sich auf eine relativ kurze Zeitspanne von einer halben bis etwa zwei Sekunden, vorzugsweise auf eine etwa eine Sekunde beschränkt, d. h. es handelt sich im wesentlichen um eine Kurzzeiterwärmung bei relativ hoher Energiedichte, damit ein intensives und kontrastreiches und gleichmäßiges Bräunungsergebnis von einer gewißen Einwirkungstiefe erzielt werden kann. Bei sehr hohen Energiedichten und kurzen Einwirkungszeiten könnte unter Umständen der Farbkontrast zwischen Frühholz- und Spätholzanteil geringer werden, weil bei sehr hohen Energiedichten auch der härtere Spätholzanteil gebräunt wird. Bei sehr geringen Energiedichten und langen Einwirkungszeiten könnte es sein, daß eine Bräunung kaum eintritt und daß dementsprechend auch kaum Kontraste in der Maserung erzeugt werden.On the basis of the experience gained so far, it can be said that a specific amount of energy of 15 to 60 Ws / cm 2 , preferably about 20 to 25 Ws / cm 2 , must be expended when exposed to heat in order to provide an intensive and high-contrast browning of the early wood content in the grain to achieve the late wood content. That means that a certain limited amount of heat must be entered for each surface element. However, it is important to ensure that the heat effect per surface element is limited to a relatively short period of time from half a second to approximately two seconds, preferably to approximately one second, that is, it is essentially a short-term heating with a relatively high energy density intensive and high-contrast and even tanning results can be achieved from a certain depth of action. With very high energy densities and short exposure times, the color contrast between early wood and late wood content could be lower, because with very high energy densities, the harder late wood content is also browned. With very low energy densities and long exposure times, it could be that browning hardly occurs and, accordingly, that hardly any contrast is generated in the grain.
Der Infrarotlichtbereich umfaßt Strahlen mit Wellenlängen von 0,78 bis 1000 um. Es wurde auch ein normaler Infrarotstrahler mit einem Schmalbandspektrum der Wellenlänge von 1 bis 2,5 um sowie der Laserstrahl eines Neodym-YAG-Laser mit monochromatischem Infrarotlicht und einer Wellenlänge von 1,06 um zum Bräunen ausprobiert. Dabei hat sich herausgestellt, daß die Kontraste umso besser sind, je längerwellig das Infrarotlicht ist. Die besten Kontraste wurden mit dem Kohlendioxid-Laser erzielt, der jedoch in der Anschaffung und in den Betriebskosten wegen des schlechten Wirkungsgrades relativ teuer ist. Es erscheint daher sinnvoll, einen Gemischtbetrieb zu fahren, indem man mit einem üblichen, in Anschaffung und Unterhalt kostengünstigen Infrarotstrahler das Holz vorwärmt und die eigentliche Kontrastierung bei geringerem Laserenergie-Aufwand mit einem weniger leistungsstarken Kohlendioxid-Laser durchführt.The infrared light range includes rays with wavelengths from 0.78 to 1000 µm. A normal infrared emitter with a narrow band spectrum of the wavelength of 1 to 2.5 µm and the laser beam of a neodymium YAG laser with monochromatic infrared light and a wavelength of 1.06 µm were also tried out for tanning. It has been found that the longer wavelength the infrared light is, the better the contrasts are. The best contrasts were achieved with the carbon dioxide laser, which is relatively expensive to buy and in operating costs due to the poor efficiency. It therefore makes sense to run a mixed operation by preheating the wood with a conventional infrared heater that is inexpensive to buy and maintain, and performing the actual contrasting with less laser energy expenditure using a less powerful carbon dioxide laser.
Bei der Verwendung von Laserlicht erscheint es zweckmäßig, sogenannte Strahlintegratoren einzusetzen, die es erlauben, den Strahlquerschnitt zu einer rechteckigen oder quadratischen Form zu verändern; mit solchen Strahlintegratoren kann u.U. auch die Energiedichte des Strahles in geeigneter Weise verändert werden, beispielsweise auf konstante Energiedichte im Gesamten Strahlquerschnitt oder auf eine erhöhte Energiedichte im Randbereich.When using laser light, it appears expedient to use so-called beam integrators, which allow the beam cross section to be changed to a rectangular or square shape; with such beam integrators it may be possible the energy density of the beam can also be changed in a suitable manner, for example to constant energy density in the entire beam cross section or to an increased energy density in the edge region.
Claims (11)
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmeeinwirkung berührungsfrei und bei stagnierender Umgebungsatmosphäre durch Infrarotstrahlung erfolgt.1.Procedure for near-surface high-contrast highlighting of the early wood portion compared to the late wood portion in the grain pattern of a low-contrast in the original condition, preferably an approximately uniformly light-colored wooden part in the form of a solid wood part, a veneered component or a veneer sheet, whereby on the visible side of the wooden part briefly and close to the surface as well as covering and evenly is intensively exposed to heat,
characterized,
that the heat is contact-free and in a stagnant ambient atmosphere by infrared radiation.
dadurch gekennzeichnet,
daß bei der Wärmeeinwirkung eine spezifische Energiemenge von 15 bis 60 Ws/cm2, vorzugsweise etwa 22 bis 25 Ws/cm2 aufgewendet wird.2. The method according to claim 1,
characterized,
that a specific amount of energy of 15 to 60 Ws / cm 2 , preferably about 22 to 25 Ws / cm 2 is expended when exposed to heat.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmeeinwirkung je Flächenelement sich auf eine Zeitspanne von einer halben bis zwei Sekunden, vorzugsweise auf etwa eine Sekunde beschränkt.3. The method according to claim 1 or 2,
characterized,
that the heat effect per surface element is limited to a period of half a second to two seconds, preferably to about one second.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wärmeeinwirkung wenigstens teilweise durch einen Infrarotstrahler erfolgt.4. The method according to claim 1, 2 or 3,
characterized,
that the heat is at least partially carried out by an infrared radiator.
daß die Infrarotstrahlung überwiegend Wellenlängen von über 2 um enthält.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in
that the infrared radiation mainly contains wavelengths of over 2 µm.
daß die Wärmeeinwirkung zumindest teilweise durch einen Kohlendioxid-Laser erfolgt.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that
that the heat is at least partially carried out by a carbon dioxide laser.
dadurch gekennzeichnet,
daß der divergierende Teil eines fokussierten Laserstrahles auf die Oberfläche des Holzteiles einwirken gelassen wird.7. The method according to claim 6,
characterized,
that the diverging part of a focused laser beam is allowed to act on the surface of the wooden part.
daß die Wärmeeinwirkung bei einer Relativverschiebung zwischen Holzteil und Wärmequelle bei konstantem, in Strahlrichtung gemessenem Abstand zwischen beiden erfolgt.8. The method according to any one of claims 1 to 7, characterized in
that the heat is caused by a relative displacement between the wooden part and the heat source at a constant distance between the two, measured in the direction of the beam.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Relativgeschwindigkeit etwa 3 bis 10 m/min, vorzugsweise etwa 6 m/min beträgt.9. The method according to claim 8,
characterized,
that the relative speed is about 3 to 10 m / min, preferably about 6 m / min.
daß die durch Infrarotstrahlung kontrastierte Maserung durch Auftragen eines Klarlackes fixiert und gegen Anschmutzungen oder Verwischungen bei der Weiterverarbeitung geschützt wird.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in
that the grain contrasted by infrared radiation is fixed by applying a clear lacquer and is protected against soiling or smudging during further processing.
daß damit Eschenholz behandelt wird.11. The method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that
that it is used to treat ash wood.
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