FI71387B - Armerad balkprofil och saett foer dess framstaellning - Google Patents

Description

1 71387

Vahvistettu palkkiprofiili ja sen valmistusmenetelmä

Esillä olevan keksinnön kohteena on vahvistettu palkkiprofiili, joka on muotoiltu taivuttamalla ja/tai puristamalla levymäistä aihiota. Keksintö koskee myös menetelmää yllämainitun tyyppisen vahvistetun palkkiprofiilin valmistamiseksi.

Esillä olevan keksinnön sovellutukseen ensisijaisesti ajatellut palkkiprofiilit ovat kevyet rakennuspalkkirakenteet, joilla on esim. L-, U-, Z- tai V-profiili. Tunnetun tekniikan mukaan valmistetaan tällaiset palkkiprofiilit tavallisesti metallilevystä, joka on taivutettu tai puristettu haluttuun profiilimuötoon. Valssattuja tai vedettyjä alumiinipro-fiileja on myös saatavissa. Vaikka tällaisilla metallipalk-kirakenteilla on tyydyttävät lujuusominaisuudet, niillä on tiettyjä epäkohtia, esimerkiksi korroosionherkkyys ja suuri lämmönjohtokyky, joka voi johtaa ns. "kylmäsiltoihin" erityisesti ulkoseinissä käytettäessä.

Kevyiden metallipalkkiprofiilien yhä suurentunut käyttö rakennusteollisuudessa on ensisijaisesti aiheutunut siitä, että sellaisen umpinaisen, ensiluokkaisen puun hinnat, joka on tähän asti ollut yleisimpänä materiaalina seinäpalkeissa, välipohjan palkistoissa, kattoruoteissa esim. talorakenteissa, ovat kohonneet suuresti. Yllä mainittujen metallipalkki-rakenteisiin liittyvien ongelmien välttämiseksi pitäen painoja kustannustaso alhaisena on tehty yrityksiä valmistaa yksinkertaistettuja kevytpalkkirakenteita puusta. Esimerkkeinä näistä rakenteista voidaan mainita I-palkit, joissa on uuma, joka on tehty puukuitulevystä ja kiinnitetty kahden puulis-tan väliin. On myös olemassa rakenteita, joissa kaksi ohutta puukuitulevyä on varustettu välissä sijaitsevalla vaahtomuovia tai muuta eristysainetta olevalla täytteellä ja kiinnitetty reunoja pitkin välissä sijaitsevia välikepuulistoja vasten. Näiden yhdistelmäpuupalkkien valmistuksessa vaaditut 2 71387 työstö- ja kokoonpanovaiheet pienentävät jossain määrin materiaalin säästöä ja suurentavat niin ollen kustannuksia, joita on verrattava umpipalkkien tai sentapaisten käytöstä aiheutuviin kustannuksiin. Myös esimerkiksi patenttijulkaisusta DE-2 360 866 tunnetaan massiivinen palkki, jossa kuitenkaan ei ole vahvistavaa armeerausta, ja joka ei ole profiilin muotoinen. Patenttijulkaisuista DE-1 653 161 ja DE-1 653 162 tunnetaan levymäisiä puumassalevyjä. Näissä ei kuitenkaan ole esitetty profiilien valmistamista levymäisistä aihioista.

Eräänä perusajatuksena esillä olevan keksinnön toteutuksessa on ollut se, että kevytmetallilevyrakenteiden valmistuksessa on muottipuristus jo sinänsä miellyttävä valmistusmenetelmä. Jos metallilevvaine voitaisiin korvata puumassa-aineella, paljon voitaisiin voittaa työstön ja käytön kannalta. Toisin sanoen puumateriaalista muottipuristettu palkki olisi huokeasti valmistettavissa, kevyt ja korroosionkestävä ja niin ollen hyvin sopiva käytettäväksi rakennuksessa, jossa käytetään kevyitä rakennuspalkkeja, välipohjan palkkeja ja sentapaisia.

Muottipuristus on jo sinänsä tunnettu puuntyöstöstä. Niin ollen sellaisia tuotteita kuten tuolin istuimia ja alustoja valmistetaan muottipuristamalla (sijoittamalla tietynmuotoi-nen tuote paineen ja lämmön alaiseksi) vanerista, laminoi-dusta puusta jne. Puumassalevyjä voidaan samalla tavalla työstää muottipuristamalla. Ongelmana tätä tekniikkaa käytettäessä puumassalevyjen valmistuksessa on ensisijaisesti miten saada valmiiseen palkkiin tarvittava ainelujuus. Erotuksena levyaineisiin ja laminoituihin tuotteisiin, jotka on valmistettu muottipuristamalla kohdistuu palkkiprofiilirakentei-siin hyvin suuria keskitettyjä piste- ja leikkauskuormituk-sia, jotka on tarkoitettu otettaviksi vastaan ja siirrettäviksi kulloiseenkin tarkoitukseen sopivalla profiilimuodol-la. Tällöin on perusajatuksena, että eri palkkielementit on liitettävä yhteen siten, että niihin vaikuttavat kuormitus- 3 71387 voimat vaikuttavat pääasiassa palkkielimen pituussuunnassa kääntöpistettä kohti, jossa profiili yhtyy oleellisen suorassa kulmassa toiseen palkkielimcen. Yllä mainittujen seikkojen tuloksena aincrasitukset ovat suurimmat palkkiprofiilin kulmavyöhykkeissä. Nämä rasitukset ovat suuruudeltaan sellaisia, että tavanomaisesti puukuitulevystä muottipuristettu palkki ei kestäisi esiintyviä kuormituksia, vaan taipuisi jo suhteellisen vaatimattomista taivutus- ja leikkauskuormituk-sista alkaen profiilin kulmavyöhykkcistä.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada ratkaisu, jolla ei ole tunnettujen ratkaisujen haittoja. Keksinnön mukainen palkkiprofiili aikaansaadaan siten, että levymäinen aihio on sinänsä tunnettu puumassalevy, jossa on vahvistuslankoja, edullisesti lasikuitulankoja, jotka on upotettu levyaihioon ainakin sen edeltäkäsin määrättyihin vyöhykkeisiin, jotka vyöhykkeet valmiiksi muotoillussa palkkiprofiilissa muodostavat profiilin taivutusvyöhykkeitä, vahvistuslankojen muodostuessa jatkuvista langoista, jotka risteävät profiilin taivutuskohtia useammassa kohdassa taipeiden pituussuunnassa katsottuna. Keksinnön mukainen menetelmä on tunnettu siitä, että palkkiprofiili muotoillaan taivuttamalla ja/tai puristamalla sinänsä tunnettua puumassalevyä, johon levynvalmis-tusprosessin yhteydessä upotetaan edullisimmin lasikuitua olevia vahvistuslankoja, jotka sovitetaan edeltäkäsin määrättyihin vyöhykkeisiin jatkuvina lankoina, jotka taivuttamisen jälkeen risteävät profiilin taipeita useammassa kohdassa taipeiden pituussuunnassa katsottuna, joihin vyöhykkeisiin palkkiprofiilin taipeet sen jälkeen muodostetaan profiilin muotoiluvaiheen aikana.

Keksintöä ryhdytään nyt selittämään viitaten oheisiin piirustuksiin, joissa kuvio 1 esittää keksinnön mukaista U-profiilia, kuvio 2 esittää katon yhteydessä käytettyä rimaa, 4 71387 kuvio 3 esittää filamentilla ja langalla vahvistettua puu-kuitulevyä kyseisen riman valmistusta varten, ja kuvio 4 havainnollistaa kaaviollisesta tuotantolinjan osaa, jossa keksintöä sovelletaan puukuitulevyjen valmistuksessa .

Kuviossa 1 esitetyssä U-profiilissa on vahvistuslankoja 4,5,6 sijoitettu uuman 1 ja laippojen 2, 3 välisiin vyöhykkeisiin. Tässä tapauksessa vahvistuslangat ovat lasikuitua, jolloin yksi lanka 4 on sijoitettu sik-sak-maisesti ja kaksi lankaa 5, 6 on sijoitettu suoraan kuitumassan liikkeen suunnassa valmistuksen aikana sik-sak-langan ollessa sopivasti sijoitettu siten, että sen ympäröi kahta muuta lankaa köysitikkaiden tapaisen vahvistuksen muodostamiseksi. Miten vahvistuslangat sijoitetaan levyyn selitetään kuvioon 4 liittyvän selityksen yhteydessä.

Keksinnön mukainen rima on esitetty kuviossa 2, jolloin riman profiili on oleellisen samanlainen kuin samaan tarkoitukseen käytetyissä tunnetuissa metallilevyrakenteissa. Tässä tapauksessa kuormitukset ovat suurimmat profiilin uumasta ja vapaista laipoista pois ulkonevien sivujen 23, 24 välisessä kulmassa. Vahvistusta 25 on sen tähden sovitettu osien 21, 23 ja 22, 24 yhtymäkohdissa sijaitseviin vyöhykkeisiin. Tässä tapauksessa on myös havaittu sopivaksi vahvistaa itse laipat, joita käytetään kiinnittämään rima alarakenteeseen naulaamalla tai niittaamalla. Näin ollen vahvistusvyöhyke on sovitettu peittämään laippojen pääosan.

5 71387

Litteitä puumassalevyjä, jotka on määrätyillä alueilla varustettu vahvistavilla lasikuitulangoilla mainittujen levyjen valmistusprosessin aikana, on käytetty, kuten edellä mainittiin, puolivalmiina tuotteena keksinnön mukaisten palkkipro-fiilien valmistuksessa. Tällainen levy, jota käytetään kuvion 2 mukaisten rimojen valmistukseen, on esitetty kuviossa 2. Tässä levyssä 21 vahvistuslankoja 32 on sijoitettu vyöhykkeisiin 33, 34, jossa sama kulmataivutus laipan ja uumasta ulkonevan sivun väliin tehdään valmiin profiilin muovauksen aikana. Levyt valmistetaan sopivasti sellaisena leveytenä, että useita rima-aihioita saadaan levyjen pituussuuntaisen erotuksen 35 jälkeen.

Kuvio 4 havainnollistaa kaaviollisesti sopivaa menetelmää keksinnöllisen vahvistuksen aikaansaamiseksi levyjen valmistuksen aikana samoin kuin tarvittavaa laitteistoa. Jatkuvan levyn valmistusprosessin yhtenä ensimmäisistä vaiheista syötetään puukuitumassa-astiasta 42 puukuitumassaa, joka muodostaa levyn pohjakerroksen 41. Tätä kerrosta syötetään eteenpäin nuolen 43 suunnassa, ja vahvistuslankoja 44 levitetään pohjakerroksen pinnalle, niin että vahvistus peittää ennalta määrätyn vyöhykkeen 45 tulevalla levyllä. Tämän periaatteessa hahmotetun jatkuvan valmistusprosessin seuraa-vassa vaiheessa massa-astiasta 47 levitetään levyn pintapuu-massakerros 46. Sopiva menetelmä, jolla jatkuvasti muodostetaan vahvistuslankaverkko, on esitetty kuviossa kahden kiinteän puolan tai kelan 49, 50 avulla ja kela 51 on sovitettu pyörimään kelojen 49, 50 ympäri. Lankojen valmistus liimalla ennen pohjakerrokselle levitystä on esitetty kaaviollisesti liiman sisältämän astian 52 avulla. Esitetyn tyyppinen val-mistuslaitteisto, kun sitä käytetään tuotantoon sopivassa toteutusmuodossa, on tietysti varustettava useilla osilla ja välineillä, joita ei esitetty tässä, valmistusprosessin eri vaiheiden käyttämiseksi, syöttämiseksi, ohjaamiseksi ja säätämiseksi. Oletetaan myös, että käytännön tuotannossa on edullista sovittaa useita rinnakkaisia yksiköitä, jotka antavat vyöhykekohtaista vahvistusta levyn leveyden yli kussakin levyn valmistuslinjassa. Kuviossa ei myöskään ole esitetty muuta 6 71 38 7 levyn valmistuksessa tarvittavaa laitteistoa, kuten vedenpoistoa, kuivausta ja kovetusta.

Sopivaksi vahvistuslankatyypiksi on todettu lasikuitulanka, joka on ns. "roovityyppiä", jolloin yhden langan muodostaa lasikuitufilamenttinippu- tai kimppu, jolloin siinä on 2000-4000 lasikuitufibrilliä paksuuden ollessa 0,010-0,040 mm.

Sopiva liima, jota käytetään vahvistuslankojen valmistelemiseen ennen niiden sijoittamista puukuitlimassaan, on poly-meeriliima, esim. veteen emulgoitu polyvinyyliasetaatti-(PVA)-liima, jonka vesipitoisuus on 40-60 %. Sopivan liiman levityksen langoille on todettu olevan erityisen tärkeää tyydyttävän sidoksen aikaansaamiseksi vahvistuslankojen ja puu-massaseoksen välille samoin lankoihin sisältyvien erillisten lasikuitufilamenttien välille. Levyn valmistusprosessin kannalta tulisi käyttää vesipohjaista liimaa, jonka viskositeetti säädetään siten, että saavutetaan nopea langan kyllästys, ts. eri filamenttien oikea päällystys. Viskositeetin ei kuitenkaan tulisi olla niin pieni, että vaarana on, että valuminen puukuitumassaan on liian suurta, ja tähän tarkoitukseen on Liimaemulsion vesipitoisuus noin 40-60 % todettu sopivaksi.

Claims (5)

7 71387

1. Vahvistettu palkkiprofiili, joka on muotoiltu taivuttamalla ja/tai puristamalla levymäistä aihiota (31), tunnettu siitä', että levymäinen aihio (31.) on sinänsä tunnettu puumassalevy, jossa on vahvistuslankoja (32), edullisesti lasikuitulankoja, jotka on upotettu levyaihioon (31) ainakin sen edeltäkäsin määrättyihin vyöhykkeisiin (33, 34), jotka vyöhykkeet (33, 34) valmiiksi muotoillussa palkkipro-fiilissa muodostavat profiilin taivutusvyöhykkeitä, vahvistuslanko jen (32) muodostuessa jatkuvista langoista, jotka risteävät profiilin taivutuskohtia useammassa kohdassa taipeiden pituussuunnassa katsottuna.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen palkkiprofiili, tunnettu siitä, että vahvistuslangat ovat lasikuitu-lankoja, jotka muodostuvat lasikuitunipuista, joissa on 2000-4000 kuitua paksuudeltaan 10-40 ^um.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen palkkiprofiili, tunnettu siitä, että vahvistuslangat on kiinnitetty puumassaan vesipohjaista polymeeri liimaa olevan liima-aineen avulla.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen palkkiprofiili, tunnettu siitä, että liima-aine on polyvinyyliase-taatti1iimaa, joka emulsiomuodossa on impregnoitu vahvistus-lankoihin, emulsion vesipitoisuuden ollessa 40-60 %.

5· Menetelmä patenttivaatimuksen 1 mukaisen vahvistetun palkkiprofiilin valmistamiseksi, tunnettu siitä, että palkkiprofiili muotoillaan taivuttamalla ja/tai puristamalla sinänsä tunnettua puumassa levyä (31), johon levynvalmistus-prosessin yhteydessä upotetaan edullisimmin lasikuitua olevia vahvistuslankoja (32), jotka sovitetaan edeltäkäsin määrättyihin vyöhykkeisiin (33, 34) jatkuvina lankoina, jotka taivuttamisen jälkeen risteävät profiilin taipeita useammassa 8 71387 kohdassa taipeiden pituussuunnassa katsottuna, joihin vyöhykkeisiin palkkiprofiilin taipeet sen jälkeen muodostetaan profiilin muotoiluvaiheen aikana.