EP2119539A1 - Formkörper mit Balsahölzern und Verfahren zu deren Herstellung - Google Patents

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EP2119539A1
EP2119539A1 EP20080405135 EP08405135A EP2119539A1 EP 2119539 A1 EP2119539 A1 EP 2119539A1 EP 20080405135 EP20080405135 EP 20080405135 EP 08405135 A EP08405135 A EP 08405135A EP 2119539 A1 EP2119539 A1 EP 2119539A1
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balsa wood
adhesive
balsa
chips
fiber
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3A Technology and Management AG
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    • Y10T428/31989—Of wood

Definitions

  • the invention relates to moldings containing balsa wood and process for their preparation.
  • Balsa wood is a very light and easy to work type of wood. In addition to its use as a raft construction and as a cork replacement, balsa wood is used by model builders for aircraft and ship models. Balsa wood, however, has the greatest importance as a core material of composite materials in sandwich construction, for example in boat, ship and yacht construction, in aviation, such as in sailing and light aircraft construction, in space travel and as a core or core material of rotor blades of e.g. Wind turbines. The good insulating properties of balsa wood are also used for insulation against heat and cold, for example, from fuel tanks. In the technical field of application, the low volume weight and the unusually high compressive strength in relation to the low raw weight are exploited parallel to the fiber direction.
  • the basic component produced for this purpose is the so-called end grain board.
  • end grain board For this purpose, four-sided processed balsa, also called Kantelhölzern or Balsakanteln, into large blocks, for example in cross-section about 600 x 1200 mm, glued and then sawed transversely to the fiber direction into plates of any thickness, for example about 5 to 50 mm, and then to the exact Dickenmass ground.
  • This light end grain board can absorb very strong compressive forces over the surface, but is very unstable in itself.
  • transverse to the fiber direction of plastic plates, reinforced with glass, plastic or carbon fibers plastic sheets or layers, metal plates or sheets, wood panels, veneers, fabrics, films, etc. on the middle layer material or a end grain, you get heavy duty Composites.
  • the end grain board is glued on one side with a thin fiber fleece, knitted fabric or fabric and carved from the opposite side cuboid or cube-shaped to a thin web.
  • the prepared plate can be made in any concave or convex shape and can be a curved shape, such as a boat or buoyancy body or a ball tank, adapted.
  • Balsa wood is a natural product. Therefore, the characteristics of the balsa wood within the woods of a crop can change to sections of a tree trunk. This applies, for example, to bulk density, shrinkage, compressive strength, tensile strength, etc., and the proportion of pores may vary. Deficiencies in the trunks, such as internal cracks, so-called red-core or water-heart, fibrous tangles or mineral spots, unless removed prematurely with loss of wood, can influence the regularity of the properties of a end grain board.
  • the invention has for its object to better use the wood and molded body containing balsa wood with at least approximately the same or better properties than the natural Balsahölzer to describe and a To propose methods for their rational production.
  • the balsa wood chips, balsa wood strands or balsa wood strips are aligned in particular according to their fiber direction or fiber orientation and the fiber profile of the individual chips can deviate from 0 ° to 30 °, advantageously 0 ° to 10 ° and preferably from 0 ° to 3 °, from a general direction of the fiber flow .
  • the deviation of the fiber profile of the individual balsa wood chips, balsa wood strands or balsa wood strips is as close as possible to 0 ° (angular degree) from a general or ideal direction of the fiber path.
  • the fiber profile of all balsa wood chips, balsa wood strands or balsa wood strips in the molded body should be as parallel as possible and should not deviate more than 30 ° from the axis in the direction of the fiber path.
  • balsa wood chips may also be present in the moldings according to the invention.
  • the chips, strands or strips of balsa wood are obtained from logs whose wood, for example, have a density of 0.07 to 0.25 g / cm 3 .
  • Soft balsa wood has a density of 0.07 to 0.125 g / cm 3 , medium hard balsa wood of 0.125 to 0.175 g / cm 3 and hard balsa wood of 0.175 to 0.25 g / cm 3 .
  • the size of the individual shavings can be, for example, from 40 to 400 mm in length, 4 to 40 mm in width and 0.3 to 2 mm in thickness for longitudinal shavings.
  • Waste chips from the processing of, for example, balsa wood panels, also end grain wood panels, may have a length of, for example 10 to 50 mm, have a width of 10 to 30 mm and 1 to 4 mm in thickness.
  • the chips are produced by peeling machining of logs or trunk sections.
  • the logs or trunk sections are processed, for example, in a ring chipper or knife ring chipper.
  • the logs are transported via a loading station in the cutting room. Swords placed in the cutting room hold the logs in position during the cutting stroke.
  • the wood is machined parallel to the fiber, creating rectangular chips with a smooth surface and a very low proportion of fines.
  • the shavings which are preferably used in the present invention also include the long thin flat shavings called "strands" which are peeled or cut tangentially to the stem diameter.
  • Elongated strands have, for example, a length of 10 to 15 cm, a width of 2 to 3 cm and a thickness of 0.5 to 0.8 mm.
  • the chips, resp. Strands are usually produced from fresh logs and, after machining, the chips are dried, preferably in a drum dryer. Subsequently, the shavings can be graded by sifting and sieving according to size and density, sifted and sieved and stored on a case by case basis.
  • the chips are glued in particular. For this purpose, the chips are coated uniformly with the intended amount of adhesive by pre-coating or direct coating, eg in a gluing drum, by spraying, sprinkling or dusting and mixing or by dipping.
  • the glued shavings can be - occasionally mixed from fractions of different density and / or size - processed into shaped bodies.
  • the glued chips are sprinkled or poured onto a forming line and aligned as needed by measures such as vibration, shaking, sifting in the air stream, etc. in as parallel a fiber path.
  • the bedding can is carried out batchwise on a table, but is preferably carried out on a continuously moving belt.
  • the edges can be trimmed and a preliminary thickness determined by doctoring or between rollers.
  • the fill on the belt can then pass through a pressing device, such as roller pairs, a belt press, etc., wherein a pre-compression of the heaped chips takes place.
  • planks of mutually bonded chips or strands There are planks of mutually bonded chips or strands.
  • the one side edge of these planks depends on the apparatus conditions and their extent may be, for example, 10 cm, preferably 50 cm, up to 300 cm.
  • the second side edge may extend, for example, from 1 cm, advantageously from 50 cm, to 300 cm, with 10 cm to 15 cm being particularly preferred.
  • the planks can be fabricated with exactly determinable side edges and any length, ie the planks can be massively manufactured with gleich Sugardem fiber flow, stacked into stacks and glued to each other.
  • the moldings according to the invention such as end grain boards, can be cut off from the stacks of concurrent fiber flow transversely to the fiber path, as sawed off or cut off.
  • the stems can be processed by tangential cutting, for example in a veneer peeling machine into thin layers of wood, so-called veneers.
  • the wood layers can be cut into balsa wood strips.
  • the length of each strip can for example, from 50 mm to 1000 mm, suitably up to 500 mm and advantageously be up to 300 mm.
  • the width of the individual strips can be from 10 mm to 1000 mm and the thickness from 0.3 mm to 10 mm.
  • the strips are further processed like the chips, ie the strips are glued in particular. For this purpose, the chips, for example coated with the intended amount of adhesive on all sides by spraying, brushing or dusting.
  • the glued strips can - if necessary mixed from fractions of different density and / or wood quality - be processed into shaped bodies.
  • the glued strips are layered on a forming line and aligned as needed by measures such as vibration, shaking, etc. in as parallel a fiber path on a table and preferably continuously running belt.
  • the adhesive is activated, according to the adhesive this foams, melts, chemically reacts, etc. and the strips to one another Moldings are bonded in a plate shape separating.
  • the width of the plates depends on the circumstances of the apparatus and can be, for example, from 50 cm to 300 cm.
  • the plates can be manufactured continuously, their length is freely adjustable. For practical reasons, the length is from 100 cm to 500 cm.
  • the plates for example, a thickness of 2 cm to 30 cm, can be stacked one above the other with the same direction of grain and bonded together, whereby a block, for example, from 2 to 20 plates stacked on top of each other is produced. From this block, the desired shaped bodies, such as end-grain wood panels, for example of a thickness of 0.5 to 5 cm, can be cut off, as sawn off or cut off, transversely to the fiber direction.
  • the applied pressure should be chosen such that the cell resp. Fiber structure of balsa wood is not changed or damaged, in particular, that the density of the balsa wood is not or only slightly changed by compression.
  • the pressing pressure should be set low because too high pressing pressure and the wood structure is compressed in total.
  • the applied pressure between two rollers and / or belts can be up to 50 bar, suitably 0.5 to 5 bar.
  • adhesives such as physical bonding adhesives or chemically curing adhesives can be used.
  • adhesives such as physical bonding adhesives or chemically curing adhesives
  • examples are one- or two-component polyurethane adhesives, one- or two-component epoxy resin adhesives, phenoplasts, such as phenol-formaldehyde adhesive, melamine-urea-phenol-formaldehyde adhesive, isocyanate adhesive, polyisocyanates, such as polymeric diphenylmethane diisocyanate, cyanoacrylate adhesive, acrylic resin adhesive, methyl methacrylate adhesive, hot-melt adhesive, rosin, etc.
  • Foaming adhesives or foam adhesives and, in particular, foaming or foamed polyurethane-containing adhesives are preferably used.
  • the adhesive in the interstices or adhesive joints between the chips or on the mutual bearing surfaces resp. Adhesive joints, the strip pass and fill in between pores, gaps or gaps partially and advantageously completely and create a release bond.
  • the novel moldings may contain adhesives in amounts of from 1 to 15% by volume, advantageously from 2 to 10% by volume and preferably from 3 to 5% by volume, based on the volume of the molding.
  • the fully reacted, such as foamed or set etc., adhesive the same or almost the same density as the density of the surrounding balsa wood.
  • the reacted adhesive based on the density of the balsa wood surrounding the adhesive, may, for example, have a 0 to 20% by weight higher or 0 to 20% by weight lower density.
  • Adhesives with densities of the reacted adhesive that are 0 to 10 wt% over or 0 to 10 wt% below the density of the surrounding balsa wood are preferred.
  • Foamed polyurethane adhesives are particularly suitable as adhesives with densities in the stated range.
  • the density of foamed adhesives refers to their density.
  • the present invention also relates to a method for producing the shaped bodies of Balsaholzs Georgnen, Balsaholzstrands, Balsaholzst Shape etc. mixed with adhesive, aligned with respect to the fiber direction concurrently, the fiber profile of the individual chips from 0 ° to 30 °, preferably 0 ° to 10 ° and preferably from 0 ° to 3 °, deviates from the axis of the general fiber path, the adhesive is activated and solidified to form adhesive force by heat and / or pressure.
  • the balsa wood chips, balsa wood strips, balsa wood strips etc. are solidified in a double belt press. Preference is given to a process for the production of the shaped bodies in which adhesive is used in amounts of from 1 to 15% by volume, expediently from 2 to 10% by volume and preferably from 3 to 5% by volume, based on the volume of the shaped body.
  • the moldings are, for example, beams, planks or plates, which can now be divided transversely to the fiber path in, for example, end grain boards.
  • Beams or planks usually have a rectangular cross-section and can be further stacked into blocks with the same fiber direction or the same fiber path, mutually glued and split across the grain in end grain boards, such as sawed. If the process is carried out in such a way that, instead of beams or planks, the moldings are obtained as plates, the plates can be stacked into blocks and glued to one another. The grain or fiber direction in the plate block is rectified and across the grain, the end grain plates can be separated from the block.
  • the shaped bodies obtained according to the invention can be used in the same way as the plates produced so far.
  • end grain boards can be used in the same way as the plates produced so far.
  • the moldings according to the invention in particular end grain boards, can be glued to one side with nonwoven fabric, knitted fabrics, knits or fabrics and can be cut into cubes or cubes from the other side to a small residual thickness in the direction of the fiber flow.
  • the thus processed plate is thereby in bendable and can be brought into concave or convex shape.
  • balsa wood With the present method, it is possible to use the balsa wood to a much greater extent for shaped bodies, such as end-grain wood panels, than was previously possible.
  • a yield of only 24% can be achieved with conventional methods.
  • a yield of 60 to 70% is achieved.
  • almost all parts of the Balsaholzstammes at least as long as the parts are still aligned after the fiber orientation, be recycled or it can be peeled without waste or very low waste and peeling products are fully utilized.
  • Balsa wood can be glued very well and permanently.
  • the strength of the glue joint may be, may be lower or exceed the strength of the surrounding wood fabric.
  • the properties of end grain or balsa wood parts can be changed.
  • the adhesive in the adhesive joints can also be an actual one Support structure or form a supporting network, which lead to even pressure and / or tear-resistant materials or the adhesive can reduce or increase the elasticity of Balsaholzteils.
  • the adhesive joints may also contain reinforcing materials such as fibers, for example as part of the adhesive.
  • the novel moldings can be used in many ways. For example, they are starting materials or finished products in the field of laminates, sandwich materials or the so-called composites. In the field of energy production, the moldings can form parts of propellers and wind blades for windmills or wind-driven generators or turbines.
  • the moldings can be used, for example, as core material or laminate in means of transport, such as ceilings, floors, shelves, wall coverings, covers, etc. in boats, ships, buses, trucks, railway vehicles, etc. Due to the low density of the molded body, these can serve as a replacement for conventional lightweight and core materials, such as honeycomb body, foams, etc.
  • FIGS. 1 to 4 Based on FIGS. 1 to 4
  • the present invention is illustrated by way of example.
  • FIG. 1 represents a screed or a section of a Balsaholzstamm (2).
  • the arrow (L) points in the longitudinal direction, which corresponds to the growth direction and thus the general fiber flow.
  • Q represents the cross-sectional area, ie the cross-section of the fiber.
  • Arrow (R) points in the direction of the radial section surface.
  • Arrow (T) points towards the tangential interface.
  • FIG. 2 a section of a balsa wood trunk (2) is shown.
  • the arrow (L) points in the longitudinal direction, which corresponds to the growth direction and thus the general fiber profile.
  • arrow (L) also represents the axis of the general fiber flow.
  • Q represents the cross-sectional area.
  • a chip (3) is sketchily taken from the trunk (2). The fiber course in the chip (3) also runs in the direction of the arrow (L).
  • FIG. 3 shows an example of a shaped body in the form of screed (4) of mutually bonded chips (3).
  • the screed has a side edge of a length S 1 and a second side edge S 2 .
  • the fiber course of all chips (3) lies in the direction of the arrow (L).
  • arrow (L) also represents the axis of the general fiber flow.
  • only two chips (3) have been designated. It is clear that the chips (3) are mutually tight as possible.
  • the grain of the chips is as parallel as possible, resp. deviating at most at an angle, as indicated above, in an axis in the direction of the arrow (L).
  • the spaces inevitably formed between the irregularly shaped chips are filled with adhesive.
  • the adhesive forms a separable connection of the chips with each other.
  • Q 1 denotes the cross-sectional area or brain sectional area of the screed.
  • the balsa fibers are cut transversely across this surface.
  • FIG. 4 shows a block (5) of a plurality of moldings in the form of plates (4) in the stack.
  • the plates (4) correspond in principle to the screed (4) FIG. 3 , Only the side edge S 1 is considerably enlarged relative to the second side edge S 2 , so that is to speak of a plate.
  • the stacked plates (4) are connected to each other with adhesive separation. Conveniently, the same adhesive is used, which is used to produce the screed or plate.
  • Q 2 denotes the cross sectional area or brain sectional area of the block (5).
  • the Balsaholzmaschinen are severed across the surface Q 2 across.
  • the dashed lines (6) indicate cutting or sawing lines.
  • the cutting lines (6) can have any desired distance from one another and the distance depends, for example, on the intended use of the end grain board to be cut off.
  • the block (5) is thus processed into a number of moldings, here to end grain wood boards.

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Abstract

Formkörper aus Balsaholzspänen, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen, die nach deren allgemeinen Faserrichtung ausgerichtet sind und die Faserrichtung der einzelnen Späne von 0° bis 30° von der allgemeinen Faserrichtung abweicht. Die Zwischenräume der einander anliegenden Balsaholzspäne, -strands oder-streifen sind mit einem, beispielsweise geschäumten, Klebstoff gefüllt, dessen Dichte gleich oder annähernd der Dichte des umgebenden Balsaholzes entspricht.

Description

  • Die Erfindung betrifft Formkörper enthaltend Balsahölzer und Verfahren zu deren Herstellung.
  • Balsaholz ist eine sehr leichte und einfach zu bearbeitende Holzart. Nebst der Verwendung zum Flossbau und als Korkersatz wird Balsaholz bei Modellbauern für Flugzeug und Schiffsmodelle verwendet. Grösste Bedeutung hat Balsaholz jedoch als Kernwerkstoff von Verbundwerkstoffen in Sandwichbauweise, beispielsweise im Boots-, Schiff- und Yachtbau, in der Luftfahrt, wie im Segel- und Kleinflugzeugbau, in der Raumfahrt und als Kern oder Kernmaterial von Rotorblättern von z.B. Windkraftanlagen. Die guten Dämmeigenschaften des Balsaholzes werden auch zur Isolation gegen Wärme und Kälte, beispielsweise von Brennstofftanks, genutzt. Im technischen Anwendungsbereich macht man sich das geringe Volumengewicht und die im Verhältnis zur geringen Rohwichte aussergewöhnlich hohe Druckfestigkeit parallel zur Faserrichtung zunutze.
  • Für die genannten Anwendungen wird sog. Mittellagenmaterial hergestellt. Die dafür hergestellte Grundkomponente ist die sog. Hirnholzplatte. Dazu werden vierseitig bearbeitete Balsabohlen, auch Kantelhölzern oder Balsakanteln genannt, zu grossen Blöcken, beispielsweise im Querschnitt etwa 600 x 1200 mm, verleimt und dann quer zur Faserrichtung zu Platten beliebiger Dicke, beispielsweise etwa 5 bis 50 mm, aufgesägt und anschliessend auf das genaue Dickenmass geschliffen. Diese leichte Hirnholzplatte kann über die Fläche sehr starke Druckkräfte aufnehmen, ist aber in sich sehr labil. Beispielsweise durch ein- oder beidseitiges Aufbringen, quer zur Faserrichtung, von Kunststoffplatten, von mit Glas-, Kunststoff- oder Carbonfasern verstärkten Kunststoffplatten oder -schichten, Metallplatten oder Blechen, Holzplatten, Furnieren, Geweben, Folien usw. auf das Mittellagenmaterial oder eine Hirnholzplatte, erhält man hochbelastbare Verbundwerkstoffe.
  • Zur Konstruktion von stark gewölbten Bauteilen, wie z.B. bei der Herstellung von Rümpfen für Boote oder Segelyachten, wird die Hirnholzplatte einseitig mit einem dünnen Faservlies, Gewirke oder Gewebe beklebt und von der Gegenseite quader- oder würfelförmig bis auf einen dünnen Steg eingeritzt. Die so vorbereitete Platte lässt sich in beliebige konkave oder konvexe Form bringen und kann einer gewölbten Form, wie eines Boots- oder Auftriebskörpers oder eines Kugeltanks, angepasst werden.
  • Balsaholz ist ein Naturprodukt. Deshalb können die Eigenschaften des Balsaholzes innerhalb der Hölzer einer Ernte bis hin zu Abschnitten aus einem Baumstamm sich ändern. Es betrifft dies beispielsweise die Rohdichte, der Schwund, die Druckfestigkeit, die Zugfestigkeit etc. und der Porenanteil kann schwanken. Fehlstellen in den Stämmen, wie Innenrisse, sog. Rotkern oder Wasserherz, Faserverknäuelungen oder Mineralflecken, sofern nicht frühzeitig unter Holzverlust entfernt, können die Regelmässigkeit der Eigenschaften einer Hirnholzplatte beeinflussen.
  • Da ein Balsaholzstamm rund ist, die daraus herzustellende Hirnholzplatte jedoch aus einer Vielzahl von rechteckigen Bohlen erzeugt wird, muss der Stamm in Faserrichtung und quer dazu zersägt werden. Die ausgesägten Bohlen werden dicht gestapelt, über die gegenseitigen Berührungsflächen verpresst und verklebt und danach quer zur Faserrichtung wieder zersägt werden. Durch das Abschälen der Baumrinde, das Absägen der Rundungen durch Sehnen- oder Tangentialschnitt und das Sägen in Platten oder Bohlen werden nur ca. 25% des verfügbaren Holzes für den technischen Einsatz genutzt. Der Rest fällt als Späne, Abschnitte und Sägemehl an.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Holz besser zu nutzen und Formkörper enthaltend Balsaholz mit zumindest annähernd den gleichen oder besseren Eigenschaften als die natürlichen Balsahölzer zu beschreiben und ein Verfahren zu deren rationellen Herstellung vorzuschlagen.
  • Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass der Formkörper bezüglich der Faserrichtung gleichgerichtete Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen und Klebstoffe zwischen den Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen enthält.
  • Die Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen sind insbesondere nach deren Faserrichtung oder Faserverlauf ausgerichtet und der Faserverlauf der einzelnen Späne kann von 0° bis 30°, zweckmässig 0° bis 10° und vorzugsweise von 0° bis 3°, von einer allgemeinen Richtung des Faserverlaufs abweichen. Idealerweise liegt die Abweichung des Faserverlaufs der einzelnen Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen möglichst nah bei 0° (Winkelgrad) von einer allgemeinen oder idealen Richtung des Faserverlaufs. Mit anderen Worten, der Faserverlauf aller Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen im Formkörper soll möglichst parallel sein und von der Achse in Richtung des Faserverlaufs nicht mehr als 30° abweichen.
  • Fallweise können auch Mischungen von Balsaholzspänen, Balsaholzstrands und/oder Balsaholzstreifen in den erfindungsgemässen Formkörpern gleichzeitig enthalten sein.
  • Die Späne, Strands oder Streifen aus Balsaholz werden aus Stämmen gewonnen, deren Holz beispielsweise eine Dichte von 0,07 bis 0,25 g/cm3 aufweisen. Weiches Balsaholz weist eine Dichte von 0,07 bis 0,125 g/cm3, mittelhartes Balsaholz von 0,125 bis 0,175 g/cm3 und hartes Balsaholz von 0,175 bis 0,25 g/cm3 auf.
  • Die Grösse der einzelnen Späne kann für Längsspäne beispielsweise von 40 bis 400 mm in deren Länge, 4 bis 40 mm in deren Breite und 0,3 bis 2 mm in deren Dicke betragen. Abfallende Späne aus der Verarbeitung von beispielsweise Balsaholzplatten, auch Hirnholzplatten, können eine Länge von beispielsweise 10 bis 50 mm, eine Breite vom 10 bis 30 mm und 1 bis 4 mm in der Dicke aufweisen.
  • Als Späne kommen beispielsweise die bei der Verarbeitung der Stämme zu Bohlen anfallenden Balsaholzreste zur Anwendung, ferner Reste, die beim Zersägen oder Ablängen der Stämme oder Bohlen anfallen. Bevorzugt werden jedoch die Späne durch Schälbearbeitung von Stämmen oder Stammabschnitten erzeugt. Dazu werden die Stämme oder Stammabschnitte beispielsweise in einem Ring-Zerspaner oder Messerringzerspaner bearbeitet. Die Stämme werden über eine Beladestation in den Schneide-Raum befördert. Im Schneide-raum angeordnete Schwerter halten die Stämme während des Spanhubes in Position. Das Holz wird parallel zur Faser zerspant, wodurch rechteckige Späne mit einer glatten Oberfläche bei sehr geringem Feingutanteil entstehen. Zu den in vorliegender Erfindung bevorzugt eingesetzten Späne gehören auch die als "Strands" bezeichneten langen dünnen Flachspäne, die tangential zum Stammdurchmesser geschält oder gemessert werden. Längliche Strands weisen beispielsweise eine Länge von 10 bis 15 cm, eine Breite von 2 bis 3 cm und eine Dicke von 0,5 bis 0,8 mm auf.
  • Die Späne, resp. Strands, werden in der Regel aus frischem Rundholz erzeugt und nach dem Zerspanen werden die Späne, vorteilhaft in einem Trommeltrockner, getrocknet. Anschliessend können die Späne durch Sichten und Sieben nach Grösse und Dichte klassiert, gesichtet und gesiebt und fallweise gelagert werden. Die Späne werden insbesondere beleimt. Dazu werden die Späne mit der vorgesehenen Menge an Klebstoff durch Vorbeschichtung oder Direktbeschichtung, z.B. in einer Beleimungstrommel, durch Aufsprühen, Einstreuen oder Bestäuben und Mischen oder durch Eintauchen gleichmässig beschichtet. Die beleimten Späne können -- fallweise aus Fraktionen verschiedener Dichte und/oder Grösse gemischt - zu Formkörpern verarbeitet werden. In der Regel werden die beleimten Späne auf eine Formstrasse aufgestreut oder geschüttet und nach Bedarf durch Massnahmen, wie Vibration, Rütteln, Sichten im Luftstrom etc. in möglichst parallelen Faserverlauf ausgerichtet. Die Schüttung kann diskontinuierlich auf einem Tisch durchgeführt werden, wird jedoch vorzugsweise auf einem kontinuierlich laufenden Band ausgeführt. Es können die Ränder besäumt werden und durch Rakeln oder zwischen Rollen eine vorläufige Dicke bestimmt werden. Die Schüttung auf dem Band kann danach durch eine Pressvorrichtung, wie Walzenpaare, eine Bandpresse etc. laufen, wobei eine Vorverdichtung der aufgeschütteten Späne stattfindet. Anschliessend wird beispielsweise in einem Durchlaufofen und/oder einer Doppelbandpresse oder einer beheizten Durchlaufpresse der Klebstoff aktiviert, wobei entsprechend dem Klebstoff dieser aufschäumt, schmilzt, chemisch reagiert etc. und die Späne gegenseitig trennfest verklebt werden. Durch viskoses Verhalten des Klebstoffes oder durch den Schäumprozess kann der Klebstoff in die Zwischenräume zwischen den Spänen gelangen und die Zwischenräume oder Klebefugen teilweise und vorteilhaft vollständig ausfüllen. Es entstehen Bohlen aus gegenseitig verklebten Spänen oder Strands. Die eine Seitenkante dieser Bohlen richtet sich nach den apparativen Gegebenheiten und deren Ausdehnung kann beispielsweise von 10 cm, vorteilhaft von 50 cm, bis zu 300 cm betragen. Die zweite Seitenkante kann sich beispielsweise von 1 cm, vorteilhaft von 50 cm, bis zu 300 cm erstrecken, wobei 10 cm bis 15 cm besonders bevorzugt sind. Da die Bohlen kontinuierlich gefertigt werden können, ist deren Länge beliebig einstellbar. Aus praktischen Gründen der Weiterverarbeitung beträgt die Länge in der Regel von 100 cm bis 300 cm. Die Bohlen können mit exakt bestimmbaren Seitenkanten und beliebiger Länge fabriziert werden, d.h. die Bohlen können masshaltig mit gleichlaufendem Faserverlauf gefertigt, zu Stapeln geschichtet und gegenseitig verklebt werden. Aus den Stapeln mit gleichlaufendem Faserverlauf lassen sich quer zum Faserverlauf die erfindungsgemässen Formkörper, wie Hirnholzplatten, abtrennen, wie absägen oder abschneiden.
  • In ähnlicher Verfahrensweise können die Stämme durch Tangentialschnitt, beispielsweise in einer Furnierschälmaschine zu dünnen Holzlagen, sog. Veneers, verarbeitet werden. Nach einem Trocknungsschritt können die Holzlagen in Balsaholzstreifen geschnitten werden. Die Länge der einzelnen Streifen kann beispielsweise von 50 mm bis 1000 mm, zweckmässig bis 500 mm und vorteilhaft bis 300 mm betragen. Die Breite der einzelnen Streifen kann von 10 mm bis 1000 mm und die Dicke von 0,3 mm bis 10 mm betragen. Die Streifen werden wie die Späne weiter verarbeitet, d.h. die Streifen werden insbesondere beleimt. Dazu werden die Späne, z.B. mit der vorgesehenen Menge an Klebstoff allseitig durch aufsprühen, aufstreichen oder bestäuben beschichtet. Die beleimten Streifen können -- fallweise aus Fraktionen verschiedener Dichte und/oder Holzqualität gemischt - zu Formkörpern verarbeitet werden. In der Regel werden die beleimten Streifen auf eine Formstrasse geschichtet und nach Bedarf durch Massnahmen, wie Vibration, Rütteln etc. in möglichst parallelem Faserverlauf auf einem Tisch und bevorzugt kontinuierlich laufenden Band ausgerichtet. Durch seitlichen Druck durch Rollen oder Wangen und gegebenenfalls vertikalen Druck durch ein Rakel, Band, Doppelband oder Rollen, gegebenenfalls bei gleichzeitiger Beheizung, wird der Klebstoff aktiviert, wobei entsprechend dem Klebstoff dieser aufschäumt, schmilzt, chemisch reagiert etc. und die Streifen gegenseitig zu einem Formkörper in Plattenform trennfest verklebt werden. Die Breite der Platten richtet sich nach den apparativen Gegebenheiten und kann z.B. von 50 cm bis 300 cm betragen. Da die Platten kontinuierlich gefertigt werden können, ist deren Länge beliebig einstellbar. Aus praktischen Gründen beträgt die Länge von 100 cm bis 500 cm. Die Platten, beispielsweise einer Dicke von 2 cm bis 30 cm, können mit gleichgerichtetem Faserverlauf übereinander geschichtet und gegenseitig verklebt werden, wobei ein Block, beispielsweise aus 2 bis 20 übereinander geschichteten Platten erzeugt wird. Von diesem Block können quer zur Faserrichtung die gesuchten Formkörper, wie Hirnholzplatten, beispielsweise einer Dicke von 0,5 bis 5 cm abgetrennt, wie abgesägt oder abgeschnitten, werden.
  • Bei der Verarbeitung, durch seitlichen Druck durch Rollen oder Wangen und vertikalen Druck durch ein Band, Doppelband oder Rollen, soll der angewendete Druck derart gewählt werden, dass das Zell- resp. Fasergefüge des Balsaholzes nicht verändert oder beschädigt wird, insbesondere, dass durch Kompression die Dichte des Balsaholzes nicht oder nur geringfügig verändert wird.
  • Der Pressdruck soll niedrig eingestellt sein, da bei zu hohem Pressdruck auch das Holzgefüge insgesamt zusammengepresst wird. Der angewendete Druck zwischen zwei Rollen und/oder Bändern kann bis 50 bar, zweckmässig 0,5 bis 5 bar betragen.
  • Als Klebstoff können beispielsweise Klebstoffe, wie physikalisch abbindende Klebstoffe oder chemisch härtende Klebstoffe angewendet werden. Beispiele sind Ein- oder Zweikomponenten-Polyurethankleber, Ein- oder Zweikomponenten-Epoxidharzkleber, Phenoplaste, wie Phenol-Formaldehydkleber, Melamin-Harnstoff-Phenol-Formaldehydkleber, Isocyanatkleber, Polyisocyanate, wie polymeres Diphenylmethandiisocyanat, Cyanacrylatkleber, Acrylharzkleber, Methylmetacrylatkleber, Heisskleber, Kolophonium etc. Bevorzugt werden aufschäumende Kleber oder Schaumkleber und dabei insbesondere schäumende oder geschäumte polyurethanhaltige Kleber eingesetzt. Wie vorstehend erwähnt, kann durch viskoses Verhalten des Klebstoffes oder durch den Schäumprozess der Klebstoff in die Zwischenräume oder Klebefugen zwischen den Spänen oder an die gegenseitigen Auflageflächen, resp. Klebefugen, der Streifen gelangen und dazwischen liegende Poren, Lücken oder Spalten teilweise und vorteilhaft vollständig ausfüllen und eine trennfeste Verbindung schaffen.
  • Die erfindungsgemässen Formkörper können Klebstoffe in Mengen von 1 bis 15 Vol.-%, zweckmässig 2 bis 10 Vol.-% und vorzugsweise 3 bis 5 Vol.-%, bezogen auf das Volumen des Formkörpers, enthalten.
  • Vorteilhaft weist der ausreagierte, wie aufgeschäumte oder abgebundene etc., Klebstoff die gleiche oder nahezu gleiche Dichte wie die Dichte des umgebenden Balsaholzes auf. Der ausreagierte Klebstoff kann, bezogen die Dichte des den Klebstoff umgebenden Balsaholzes, beispielsweise eine 0 bis zu 20 Gew.-% höhere oder 0 bis zu 20 Gew.-% niedrigere Dichte aufweisen. Klebstoffe mit Dichten des ausreagierten Klebstoffes, die 0 bis 10 Gew.-% über oder 0 bis 10 Gew.-% unter der Dichte des umgebenden Balsaholzes liegen, werden bevorzugt. Als Klebstoffe mit Dichten im angegebenen Bereich sind aufgeschäumte Polyurethankleber besonders geeignet. Mit der Dichte ist bei geschäumten Klebern deren Raumgewicht gemeint. Damit kann die vorteilhafte niedrige Dichte des Balsaholzes auch mit den erfindungsgemässen Formkörpern erreicht werden.
  • Vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der Formkörpern aus Balsaholzspänen, Balsaholzstrands, Balsaholzstreifen etc. die mit Klebstoff vermengt, bezüglich der Faserrichtung gleichlaufend ausgerichtet, wobei der Faserverlauf der einzelnen Späne von 0° bis 30°, zweckmässig 0° bis 10° und vorzugsweise von 0° bis 3°, von der Achse des allgemeinen Faserverlaufes abweicht, der Klebstoff aktiviert und unter Ausbildung von Haftkraft durch Wärme und/oder Druck verfestigt werden. In zweckmässiger Ausführungsform zur Herstellung der erfindungsgemässen Formkörper, werden die Balsaholzspäne, Balsaholzstrands, Balsaholzstreifen etc., in einer Doppelbandpresse verfestigt. Bevorzugt ist ein Verfahren zur Herstellung der Formkörper, bei dem Klebstoff in Mengen von 1 bis 15 Vol.-%, zweckmässig 2 bis 10 Vol.-% und vorzugsweise 3 bis 5 Vol.-%, bezogen auf das Volumen des Formkörpers eingesetzt werden.
  • Bei den Formkörpern handelt es sich um beispielsweise um Balken, Bohlen oder Platten, die nun quer zum Faserverlauf in z.B. Hirnholzplatten geteilt werden können. Balken oder Bohlen weisen üblicherweise einen rechteckigen Querschnitt auf und können weiter zu Blöcken mit gleicher Faserrichtung oder gleichem Faserverlauf gestapelt, gegenseitig verklebt und quer zum Faserverlauf in Hirnholzplatten aufgeteilt, wie zersägt, werden. Wird das Verfahren derart geführt, dass anstelle von Balken oder Bohlen die Formkörper als Platten anfallen, können die Platten zu Blöcken gestapelt werden und gegenseitig verklebt werden. Der Faserverlauf oder Faserrichtung im Plattenblock ist gleichgerichtet und quer zum Faserverlauf können die Hirnholzplatten vom Block abgetrennt werden.
  • Die erfindungsgemäss gewonnen Formkörper, wie Hirnholzplatten, können auf gleiche Art und Weise eingesetzt werden, wie die bis anhin gefertigten Platten. Beispielsweise durch ein- oder beidseitiges Aufbringen, quer zur Faserrichtung, von Kunststoffplatten, von mit Glas-, Kunststoff- oder Carbonfasern verstärkten Kunststoffplatten oder -schichten, Metallplatten oder Blechen, Holzplatten, Furnieren, Geweben, Gewirken, Gestricken, Vliesen, Folien usw. auf das Mittellagenmaterial oder eine Hirnholzplatte, erhält man hochbelastbare Verbundwerkstoffe. Die erfindungsgemässen Formkörper, insbesondere Hirnholzplatten, können einseitig mit Faservlies, Gewirken, Gestricken oder Geweben beklebt werden und können von der anderen Seite her würfel- oder quaderförmig bis auf eine kleine Restdicke in Richtung des Faserverlaufes eingeschnitten werden. Die so verarbeitete Platte wird dadurch in biegbare und lässt sich in konkave oder konvexe Form bringen.
  • Mit vorliegendem Verfahren gelingt es das Balsaholz in viel grösserem Masse für Formkörper, wie Hirnholzplatten, zu verwerten, als es bis anhin möglich war. Ausgehend vom geernteten Balsaholz, bis zu einer Hirnholzplatte ist bei konventionellen Methoden eine Ausbeute von lediglich 24% erzielbar. Es treten Verluste in den Sägewerken bei der Herstellung der Balsabohlen oder Kantelhölzer, beim nachfolgenden Trocknen, beim Schichten und Kleben zu Blöcken, und schliesslich beim Zersägen, auf. Mit vorliegendem Verfahren wird eine Ausbeute von 60 bis 70% erreicht. Insbesondere können nahezu alle Teile des Balsaholzstammes, zumindest solange die Teile noch nach dem Faserverlauf ausrichtbar sind, verwertet werden oder es können die Stämme abfallfrei oder äusserst abfallarm geschält und die Schälprodukte vollständig verwertet werden.
  • Balsaholz lässt sich sehr gut und dauerhaft verleimen. Die Festigkeit der Klebefuge kann die Festigkeit des umgebenden Holzgewebes darstellen, kann geringer sein oder diese übertreffen. Je nach Wahl des Klebstoffes können die Eigenschaften der Hirnholzplatte oder von Balsaholzteilen verändert werden. Der Klebstoff in den Klebefugen kann beispielsweise auch eine eigentliche Stützstruktur oder ein stützendes Netzwerk herausbilden, welche zu noch druck- und/oder reissfesteren Materialien führen oder der Klebstoff kann die Elastizität eines Balsaholzteils vermindern oder erhöhen. Die Klebefugen können auch verstärkende Materialien, wie Fasern, beispielsweise als Bestandteil des Klebstoffes, enthalten.
  • Die erfindungsgemässen Formkörper können in vielfacher Weise verwendet werden. Beispielsweise stellen sie Ausgangsprodukte oder Fertigprodukte im Bereich der Schichtstoffe, Sandwichmaterialien oder der sog. Composites dar. Im Bereich der Energieerzeugung können die Formkörper Teile von Propellern und Windflügeln für Windmühlen oder windbetriebenen Generatoren oder Turbinen bilden. Die Formkörper können, beispielsweise als Kernmaterial oder Schichtstoff in Transportmitteln, wie Decken, Böden, Zwischenböden, Wandverkleidungen, Abdeckungen usw. in Booten, Schiffen, Bussen, Lastkraftwagen, Eisenbahnfahrzeugen usw. eingesetzt werden. Durch die geringe Dichte der Formkörper können diese als Ersatz für herkömmliche Leichtbau- und Kernmaterialien, wie Wabenkörper, Schaumstoffe usw., dienen.
  • Anhand der Figuren 1 bis 4 ist vorliegende Erfindung beispielhaft illustriert.
  • Figur 1 stellt eine Bohle oder ein Ausschnitt aus einem Balsaholzstamm (2) dar. Der Pfeil (L) zeigt in die Längsrichtung, die der Wachstumsrichtung und damit dem allgemeinen Faserverlauf entspricht. Q stellt die Querschnittfläche, d.h. den Schnitt quer zum Faserverlauf, dar. Pfeil (R) weist in Richtung der Radialschnittfläche. Pfeil (T) weist in Richtung der Tangentialschnittfläche.
  • In Figur 2 ist ein Abschnitt eines Balsaholzstammes (2) gezeigt. Der Pfeil (L) weist in Längsrichtung, die der Wachstumsrichtung und damit dem allgemeinen Faserverlauf entspricht. Somit stellt Pfeil (L) auch die Achse des allgemeinen Faserverlaufs dar. Q stellt die Querschnittfläche dar. Ein Span (3) ist skizzenhaft dem Stamm (2) entnommen. Der Faserverlauf im Span (3) verläuft entsprechend ebenfalls in Richtung des Pfeils (L).
  • Figur 3 stellt ein Beispiel eines Formkörpers in Form Bohle (4) aus gegenseitig verklebten Spänen (3) dar. Die Bohle hat eine Seitenkante einer Länge S1 und eine zweite Seitenkante S2. Der Faserverlauf aller Späne (3) liegt in Richtung des Pfeils (L). Somit stellt Pfeil (L) auch die Achse des allgemeinen Faserverlaufs dar. Beispielhaft wurden nur zwei Späne (3) bezeichnet. Es wird deutlich, dass die Späne (3) gegenseitig dichtmöglichst einander anliegen. Der Faserverlauf der Späne liegt möglichst parallel, resp. höchstens in einem Winkel abweichend, wie oben stehend angegeben, in einer Achse in Richtung des Pfeils (L). Die sich unvermeidlich zwischen den unregelmässig geformten Spänen bildenden Zwischenräume sind mit Klebstoff gefüllt. Der Klebstoff bildet eine trennfeste Verbindung der Späne untereinander. Mit Q1 ist die Querschnittsfläche oder Hirnschnittfläche der Bohle bezeichnet. Die Balsaholzfasern sind an dieser Fläche quer durchtrennt.
  • Figur 4 zeigt einen Block (5) aus einer Mehrzahl von Formkörpern in Form von Platten (4) im Stapel. Die Platten (4) entsprechen im Prinzip der Bohle (4) aus Figur 3, lediglich ist die Seitenkante S1 gegenüber der zweiten Seitenkante S2 erheblich vergrössert, so dass von einer Platte zu sprechen ist. Die gestapelten Platten (4) sind untereinander mit Klebstoff trennfest verbunden. Zweckmässig wird derselbe Klebstoff verwendet, der zur Erzeugung der Bohle oder Platte eingesetzt wird. In allen Platten (4) ist der allgemeine Faserverlauf entlang, resp. im wesentlichen parallel, dem Pfeil (L) ausgerichtet. Mit Q2 ist die Querschnittsfläche oder Hirnschnittfläche des Blockes (5) bezeichnet. Die Balsaholzfasern sind an der Fläche Q2 quer durchtrennt. Die gestrichelten Linien (6) deuten Schnitt- oder Sägelinien an. Die Schnittlinien (6) können einen beliebigen Abstand zueinander aufweisen und der Abstand richtet sich beispielsweise nach dem Verwendungszweck der abzutrennenden Hirnholzplatte. Der Block (5) wird demnach zu einer Anzahl von Formkörpern, hier zu Hirnholzplatten, verarbeitet.

Claims (8)

  1. Formkörper enthaltend Balsahölzer,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    dieser bezüglich der Faserrichtung gleichgerichtete Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen und Klebstoffe zwischen den Balsaholzspänen, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen enthält.
  2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen nach deren allgemeinen Faserrichtung ausgerichtet sind und sich die Faserrichtung der einzelnen Späne von 0° bis 30°, zweckmässig 0° bis 10° und vorzugsweise von 0° bis 3°, von einer allgemeinen Faserrichtung abweicht.
  3. Formkörper nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffe polyurethanhaltige Klebstoffe, vorzugsweise geschäumte polyurethanhaltige Kleber, sind.
  4. Formkörper nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffe in Mengen von 1 bis 15 Vol.-%, zweckmässig 2 bis 10 Vol.-% und vorzugsweise 3 bis 5 Vol.-%, bezogen auf das Volumen des Formkörpers, enthalten sind.
  5. Formkörper nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der ausreagierte Klebstoff die Dichte des umgebenden Balsaholzes oder eine 0 bis zu 20 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis zu 10 Gew.-%, höhere oder niedrigere Dichte, als die des umgebenden Balsaholzes aufweist.
  6. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern gemäss Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen mit Klebstoff vermengt, bezüglich der Faserrichtung gleichlaufend ausgerichtet, wobei der allgemeine Faserverlauf der einzelnen Späne von 0° bis 30°, zweckmässig 0° bis 10° und vorzugsweise von 0° bis 3°, von der Achse des allgemeinen Faserverlaufes abweicht, der Klebstoff aktiviert und unter Ausbildung von Haftkraft durch Wärme und/oder Druck zum Formkörper verfestigt werden.
  7. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen mit dem Klebstoff vermengt, bezüglich der Faserrichtung gerichtet, wobei der Faserverlauf der einzelnen Späne 0° bis 30°, zweckmässig 0° bis 10° und vorzugsweise von 0° bis 3°, von der Achse des allgemeinen Faserverlaufes abweicht, der Klebstoff aktiviert und unter Ausbildung von Haftkraft durch Wärme und/oder Druck in einer Doppelbandpresse zum Formkörper verfestigt werden.
  8. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern gemäss Ansprüchen 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen mit Klebstoff in Mengen von 1 bis 15 Vol.-%, zweckmässig 2 bis 10 Vol.-% und vorzugsweise 3 bis 5 Vol.-%, bezogen auf das Volumen des Formkörpers, vermengt, die beleimten Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen bezüglich der Faserrichtung gleichlaufend ausgerichtet, wobei der Faserverlauf der einzelnen Späne von 0° bis 30°, zweckmässig 0° bis 10° und vorzugsweise von 0° bis 3°, von der Achse des allgemeinen Faserverlaufes abweicht, der Klebstoff aktiviert und unter Ausbildung von Haftkraft durch Wärme und/oder Druck zum Formkörper verfestigt werden.
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