FI78253B - Skivkonstruktion. - Google Patents

Description

1 78253

Levyrakenne

Vaneriteollisuus on kaikkialla maailmassa joutunut viime vuosien aikana toteamaan, että laadultaan sopivan 5 puun saanti on huomattavasti vaikeutunut. Koivupuun saanti puuviiluja varten on siinä määrin vaikeutunut, että vanerin perinteellisesti hyvän laadun ylläpitäminen nyt on hankalaa. Koivu nimittäin sopii erinomaisesti viilujen valmistukseen. Se on tiivis ja omaa hyvää sekä työstö- et-10 tä käyttölujuutta. Saannin vähentyessä on yhä enemmän jouduttu siirtymään korvaaviin laatuihin, esimerkiksi havupuuhun. Tästä tehty puuviilu aiheuttaa pulmia sekä vanerin valmistajalle että sen käyttäjälle. Havupuuviilut ovat pinnaltaan rosoisemmat kuin koivuviilut. Ne halkeavat hel-15 pommin ja oksien kohdalla oksaydin ei pysy kunnolla paikallaan. Vaneriteollisuus pystyy käyttämään vain n. 25 % saamastaan raaka-aineesta perinteellisen valmistuksensa mukaisesti. Loppuosan suhteen sen on ryhdyttävä uusiin erikoistoimenpiteisiin siedettävän laadun ylläpitämiseksi. 20 Vanerin laadun huononeminen on tuonut palautetta kaikkialta maailmassa. Esimerkiksi Ruotsin, Neuvostoliiton ja Ranskan vaneriteollisuudelta on tullut vakavia vetoomuksia asian korjaamiseksi. On esimerkiksi todettu, että tämän päivän vaneri rikkoutuu helpommin kuin aikaisem-25 min. Se ei myöskään sovellu eri tarkoituksiin yhtä hyvin kuin ennen. Muun muassa betonivalun muoteissa vaneri tänään aiheuttaa pulmia. Se ei kestä valuvan betonin ja sen täryttämisen aiheuttamia rasituksia, vaan halkeilee, jolloin halkeamiin hakeutuu jäätyvää vettä, ja tapahtuu mur-30 tumisia. Se ei myöskään ime itseensä vettä, jolloin betonin ja muotin väliin jää vettä, jonka ilmakuplat jättävät jälkiä kovettuneeseen betoniin. On myös todettu, että vanerin iskunkestävyys on huonompi kuin aikaisemmin. Iskuun nähden uloimmat viilut usein halkeavat.

35 Pulmia on yritetty vähentää monella tavalla. Uiko- 2 78253 näköön vaikuttavat pintavirheet kuten syvennykset ja halkeamat on täytetty tasoitteella. Tämä saattaa olla hyväksyttävä keino, jos virheet ovat pienet ja vähäiset. Kuitenkin virhe ympäröivään puupintaan verrattuna edustaa 5 aluetta, jossa homogeenisuus katkeaa, sillä seurauksella, että tämä alue, käytöstä riippuen, voi olla pulmien alkupiste. Tasoite ei eliminoi virheen synnyttämää murtovaiku-tetta, ja usein se myös osaksi tai kokonaan poistuu, jolloin kosteus pääsee tunkeutumaan viilujen väliin ja irro-10 tusprosessi alkaa. Oksien tuottamat virheet on korjattu homogeenisella puuviilupyörylällä, joka tarkasti sovitetaan oksan ympärille tehtyyn reikään, ja joka vanerilevyn kertapuristuksessa kiinnittyy alla olevaan puuviiluun. Puristuksen jälkeen levy hiotaan. Tämä korjaus on murtovai-15 kutteiden osalta parempi, koska virhe rajoitetaan pehmeästi kaarenevilla ääriviivoilla. Pyörylä ei kuitenkaan aina pysy paikallaan. Viilujen ollessa erillään ennen puristusta, pyörylä on liimattu viiluun vain reunoistaan. Viilua käsiteltäessä pyörylä usein siirtyy tai kokonaan ir-20 toaa. Eräs vaikeus on myös siinä, että pyörylän ja ympäröivän puuviilun saattaminen samanarvoisiksi kutistumiseen ja paisumiseen nähden, vaatii turhan tarkkaa valvontaa. Sattuu usein, että pyörylä suuremman paisuntansa takia on käyristynyt ja haljennut tai, että se suuremman kutistumi-25 sensa takia on irronnut reunoistaan. Yleensä kaikki korjaukset ovat suurimmaksi osaksi käsityötä. Valmistuskustannuksien kannalta tämä on epäedullista. Korjaukset eivät sanottavasti paranna vanerin käyttölujuutta, eikä vanerin säänkestävyyskään juuri parane korjatuissa pisteissä. 30 Ulkonäkökään ei pistekorjauksen ansiosta merkittävästi parane. On siis varsin ymmärrettävää, että tähän liittyvät pulmat yhä korostuvat viilujen puulaadun nyt kaikkialla yhä huonontuessa.

Sellaisten vanerituotteiden osalta, jossa vanerin 35 ulkopinnan luonnollisen puukuvion säilyttäminen on ensisi- 3 78253 jäinen, vanerin ulkopinta peitetään läpinäkyvällä kalvolla, joka kiinnitetään puupintaan jollakin hartsilla ja kuumapuristuksella. Kalvo on etukäteen puristamalla valmistettu ohut filmi, joka puristuu paikalleen vanerilevyn 5 kertapuristuksen yhteydessä. Se peittää puupinnassa esiintyvät virheet ainakin siinä mielessä, että ne mahdollisine pistekorjsuksineen eivät helposti erotu. Puupinta voi tällöin olla melko rosoinen ja huono laadultaan. Tämänkaltaista tekniikkaa edustaa patenttijulkaisu US 4 084 996, 10 jonka mukaan vanerin ulkopintaan kuumapuristetaan ohut valmis selluloosakalvo kertapuristuksella, fenolihartsi sideaineena. Julkaisun voidaan katsoa edustavan tänään markkinoilla olevien pinnoitettujen vanerilevyjen tunnettua valmistustekniikkaa, riippumatta siitä, onko kalvo lä-15 plnäkyvä vai ei. Esimerkkeinä tässä tarkoitetuista vaneri-levyistä voidaan mainita muun muassa nk. maalauspohjapape-rilla tai nk. betonointikalvolla päällystettyjä vanerilevyjä. Olennaista on siis se, että valmistuksessa käytetään kalvoa, joka esivalmistuksessa jo on saatettu kuituraken-20 teeltaan lopulliseen muotoonsa. Kalvon kuidut eivät siis kiinnityspuristuksessa enää pysty mukautumaan puupinnan virheiden ääriviivojen mukaan.

On myös tunnettua tavalla tai toisella peittää puupinta esimerkiksi laslkuitukerroksella, joka sidotaan jol-25 lakin hartsilla, esimerkiksi polyesterillä. Tavallisesti pinnoite rakennetaan käsin kerros kerrokselta. Puupinta voi olla melko rosoinen ja huono laadultaan. Pinnoite tarttuu hyvin puun pintaan, jos tämä on puhdas, ja antaa hyvän suojan ympäristön haitallista vaikutusta vastaan. Se 30 myös huomattavasti parantaa koko rakenteen lujuutta. Menetelmä ei kuitenkaan hitautensa takia sovellu vanerilevyjen koneelliseen valmistukseen, jossa lopullinen ja tavoitettu ominaisuus on saavutettava kertapuristuksella.

Yhteinen haittapuoli tunnetuille pinnoltusmenetel-35 mille on kuitenkin se, että tartunta pinnoitteen ja puun 4 78253 pinnan välillä ei ole riittävä kaikissa sovellutuksissa. Mainitun julkaisun edustamissa tapauksissa syy on valmistuksessa käytetyn kalvon riittämätön muokattavuus. Vaikka se onkin elastinen ja taipuisa se ei kuitenkaan hakeudu 5 virhesyvennyksien jokaiseen nurkkaan. Kuidut ovat kalvon esivalmistustavan takia siksi orientoituneet kalvon tason suunnassa, että ne puristuessaan puupintaa vastaan taipuvat terävien syvennysnurkkien yli, jättäen allensa tyhjän tilan. Virhesyvennykset eivät rajoitu vain makroskooppi-10 siin syvennyksiin, vaan puun pinnassa on myös lukuisia mikroskooppisia teräviä syvennyksiä, varsinkin mäntyvll-luissa. Tiheä kaivorakenne ei ulotu näihin syvennyksiin. Näin ollen pinnoitteen ja puun pinnan välinen ohut kerros-alue ei ole homogeeninen. Leikkausjännitykset joutuvat 15 tällöin siirtymään paikallisesti myös sellaisten alueiden kautta, missä ei ole kuituvahvikkeita. Tämä luonnollisesti vaikuttaa heikentävästi pinnoitetun vanerilevyn lujuuteen kokonaisuudessaan, verrattuna siihen mikä se voisi olla jos tartuntakerros on homogeeninen. Sellaisessa pinnoit-20 teessä mitä el puristeta puun pintaan, mainittu tarttu-vuushaitta luonnollisesti on vielä suurempi.

Nyt ajankohtaisen keksinnön tavoitteena on poistaa edellä mainitut haitat.

Keksinnön kohteena on siis levyrakenne, joka käsit-25 tää vähintään kaksi, edullisesti useampia yhteenliitettyjä kerroksia ainakin yleisesti ottaen vanerin tapaan, ja sille on pääasiallisesti ominaista se, mikä on esitetty patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Edullisia suoritusmuotoja on yksityiskohtaisemmin esitetty patenttivaa-30 timuksissa 2-9.

Keksinnön mukaisesti vanerilevy varustetaan synteettisellä viilukorvlkkeella, joka jonkin hartsin avulla on kiinnitetty puuviiluun tai puuviiluihin kuuma- ja ker-tapuristuksella levyrakenteen valmistuksessa. Tekniikan 35 tasosta poiketen keksinnön mukainen synteettinen viilukor- 5 78253 vike ei kuitenkaan rakenteeltaan ole samassa tilassa ennen paikalleen puristusta ja sen jälkeen. Keksinnön mukaan käytettävällä synteettisellä viilukorvikkeella on alkutilassaan pieni tiheys ja suurehko paksuus. Tässä tilassa 5 voidaan puhua synteettisestä viilukorvikeaihiosta. Tämä viilukorvikeaihio on toisin sanoen ainakin olennaisesti puristamattomasta kuitumateriaalista ja sideaineesta sekä mahdollisista lisä- ja/tai täyteaineista koostuva kevytrakenteinen ja kimmoisa kuitukomposiitti, joka valmiste-10 taan etukäteen, ja joka sellaisenaan sijoitetaan ennen levyrakenteen puristusta sen ulkopinnaksi tai puuviilujen väliin. Levyrakenteen puristusvaiheessa viilukorvikeaihio puristuu synteettiseksi viilukorvikkeeksi samassa kuuma-ja kertapuristuksessa, ja muodostaa näin ollen valmiissa 15 levyrakenteessa paksuudeltaan ja toiminnaltaan puuviilujen kaltaisen rakenneosan. Koska viilukorvikeaihlon kuidut ovat umpimähkäisesti orientoidut, ne hakeutuvat virhesy-vennyksien jokaiseen nurkkaan. Pinnoite on läpikotaisin homogeeninen, ja näin ollen myös koko levyrakenteen kes-20 tävyys parempi kuin ohuella valmiilla kuitufilmillä pinnoitettu rakenteen kestävyys. Homogeenisuuden takia myös murtovaikutteiden määrä huomattavasti supistuu suhteellisesti, vaikka puuviilujen pintavirheiden määrä voikin olla paljon suurempi, ts. puuviilun laatu paljon huonompi, kuin 25 tunnetuissa pinnoitesovellutuksissa. Paremman tarttuvuuden ansiosta keksinnön mukainen pinnoite on myös siinä suhteessa parempi, että levyrakenne on vähemmän altis sään vaikutukselle. Jo sinänsä paksumpi ja puuviilujen paksuus-luokkaa oleva synteettinen viilukorvike takaa sen, että 30 pinnan vastustuskyky on suurempi. Mutta vaikka se mekaanisessa rasituksessa murtuisikin niin, että murtokohdasta pääsee tunkeutumaan vettä levyrakenteeseen, veden rikkou-tumisprosessi ei pääse etenemään varsin nopeasti, koska homogeenisuus ja tarttuvuus on suuri murtokohtaa ympäröi-35 väliä alueella.

6 78253

Viilukorvikeaihio käsitellään kunkin tavoitteeseen soveltuvasti. Sen keksinnönmukainen perusrakenne on kuitumateriaalin, edullisesti mineraalivillan (lasi-, kivi-, kuona-, keraaminen kuitu) ja jonkin hartsin yhdistelmä.

5 Erikoissovellutuksissa mineraalivilla voidaan tarpeen vaatiessa korvata selluloosakuidulla tai muulla orgaanisella kuidulla tai yleensä kuidulla, joka työstämällä voidaan avata niin, että syntyy luja verkko toisiinsa tarttuvista kuiduista. Sideaineeksi valitaan jokin hartsi, joka palon-10 kestävyydeltään voidaan katsoa muita tunnettuja hartseja paremmaksi. Erikoissovellutuksissa viilukorvikeaihio käsitellään kutakin erikoistavoitetta vastaavalla tavalla. Sellaisia erikoissovellutuksia voi olla esimerkiksi korostettu palonkestävyys, määrätty hygroskooppisuus, jälki-15 kaiunnan määrätty vaimennuskyky, alhainen ominalsvärähte-lyspektri jne. Ensisijainen tavoite on kuitenkin sellaisen tasaisen, yhtenäisen ja jatkuvan synteettisen viilukorvik-keen aikaansaaminen, joka ainakin ylläpitää levyrakenteen perinteisesti tunnettuja hyviä ominaisuuksia siitä huoli-20 matta, että puuviilujen laatu huomattavastikin laskisi. Tämä päätavoite voidaan saavuttaa ainakin mineraalivillasta ja hartsista koostuvan perusrakenteen viilukorvike-aihiolla.

Suomalaisessa patenttihakemuksessa 842695 on esi-25 tetty yhdistelmäkalvo, joka perustuu mineraalikatkokuitui-hin, jotka on sidottu toisiinsa jollakin polymeroidulla sideaineella ja joka on tarkoitettu mm. rakennuslevyihin. Tämä yhdistelmäkalvo kuituineen on kuitenkin ennalta kuu-mapuristettu ja kuidut sidotut hartsilla. Yhdistelmäkalvon 30 soveltaminen merkitsee kaksi erillistä kuumapuristusvai-hetta, toinen silloin kun se valmistetaan ja toinen kun se kiinnitetään. Ennalta kuumapuristettu kuituaihio siis ei sovellu käytettäväksi vaneriin, samasta syystä kuin aikaisemmin mainitun US-patenttijulkaisun 4 084 996 mukai-35 nen kalvo.

7 78253

Seuraavassa selitetään keksintöä lähemmin viitaten oheiseen kaaviolliseen piirustukseen.

Kuvio 1 esittää ylikorostettuna tunnetulla tekniikalla valmistetun vanerilevyn läpileikkausta.

5 Kuvio 2 esittää läpileikkausta keksinnön mukaisesta levyrakenteesta.

Kuviossa 1 viitenumerot 1, 2 ja 3 tarkoittavat kolmea puuviilua, jotka päällekkäin liimattuina muodostavat vanerilevyn. Puuviiluissa esiintyy virhesyvennyksiä 4 ja 10 6, jotka tekniikan tason mukaisesti on peitetty hartsilla kiinnitetyllä kalvolla 5. Kalvon riittämättömän joustavuuden takia se ei mukaudu virhesyvennyksiin, vaan taipuu niiden yli, kuten esimerkiksi kohdassa 7. Se voi myös paisua kuumapuristuksen aikana kehittyvien vesihöyryjen tai 15 kaasujen aiheuttaman paineen takia, kuten esimerkiksi kohdassa 8. Pinnoite siis ei ole homogeeninen. Hauras pinnoite saattaa rikkoutua ontelon kohdalla ja virhesyvennykset saattavat edelleenkin edustaa murtovaikutteita. Väliviilu-jen pintoja kylläkin korjataan edellisessä selostetun mu-20 kalsesti esimerkiksi pyörylällä 9 oksan 10 kohdalla, tai tasoitteella 11, mutta näiltä ei luonnollisestikaan vaadita samaa laatua kuin pintavlllujen korjauksilta.

Kuvion 2 eli keksinnön mukaisessa ratkaisussa pinnoitteen 14 kuidut hakeutuvat virhesyvennyksien pohjaan 25 saakka. Kuitukerros, joka edullisesti on mineraalivillaa, on läpikotaisin homogeeninen. Mikäli levyrakenteelta vaaditaan tavanmukaisuudesta poikkeavaa suurempaa lujuutta, yksi tai useampi puuviiluista korvataan keksinnön mukaisella synteettisellä viilukorvikkeella. Tämän havainnol-30 listaa periaatteessa kuvion 2 synteettinen viilukorvike 15.

Synteettisen viilukorvikeaihion mineraalivilla on laadultaan periaatteessa sen villan kaltainen, joka saadaan välittömästi tavanmukaisen mineraalivillavalmistus-35 linjan villakammion jälkeen. Sen tiheys on siis pieni.

e 78253

Vlilukorvikeaihion tiheydeksi on alue 50-200 kg/m3 edullinen. Mikäli raskaita täyteaineita käytetään, voi tiheys olla suurempikin. Viilukorvikeaihio voi myös sisältää alkuperäistä sideainetta, mutta näin ei välttämättä tarvitse 5 olla. Tarpeen vaatiessa viilukorvikeaihio kevyesti puristetaan edulliseen lähtöpaksuuteen. Tärkeätä on kuitenkin se, että kuitujen lähtöpituus $100 mm, edullisesti <10 mm mineraalivillalle, ei muutu, eikä myöskään näiden umpimähkäinen orientoituminen. Lopputilassaan, ts. ollessaan pu-10 rlstettuna vanerilevyn synteettiseksi viilukorvikkeeksi, sen tiheys on 100-5000 kg/m3 ja kuitujen pituus <10 mm, mineraalivillalle edullisesti $300 pm. Yleensä pyritään viilukorvikeaihiossa käyttämään ns. teknistä villaa, joka ei ole erikoisesti tarkoitettu lämmöneristyssovellutuksia 15 varten. Ennen kuumapuristusta viilukorvikeaihio on siten ns. raakakuituviilukorvikeaihio.

Viilukorvikeaihiossa käytettävä edullinen sideaine on sellainen, joka aktivoituu levyrakenteen puristuslämpö-tilassa, siis alueella 50-350°C. Mikäli määrätyn tavoit-20 teen saavuttamiseksi on valittava sideaine, joka vaatii tavanmukaista suuremman lämpömäärän siirtämistä puristettavan rakenteen läpi, lämpötila pyritään pitämään vakiona mainitulla alueella, mutta sen sijaan pidennetään puris-tusaikaa. Ellei erikoisvaatimuksia ole, sideaineeksi va-25 Iitaan palonkestävyyden kannalta PVC-tyyppistä tai yleensä klooripitoista hartsia. Yleensä kestohartsit ovat keksinnön mukaiselle vlilukorvikeaihiolle edulliset, koska ne lämpötilan kohtuullisesti noustessa sulavat ja palautuvat lähtötilaansa jälleen jäätyessään. Kertahartsit menettävät 30 sidontakykynsä lämpötilan liiallisesti noustessa. Ne ovat kuitenkin siinä mielessä myös edullisia, että ne sietävät korkeimpia lämpötiloja kuin kestohartsit. Ne myös suuremman kimmoisuutensa takia paremmin soveltuvat sandwich-rakenteissa syntyvien leikkausvoimien siirtämiseen. Niillä 35 on myös suurempi vetolujuus. Edullisen hartsin osalta on 9 78253 siis tehtävä kompromissi, ja valitaan se hartsi, mikä parhaiten vastaa synteettisen viilukorvikkeen päätarkoitusta.

Mikäli erikoissovellutuksena on valittu orgaaninen kuitu tai yleensä sellainen kuitu, joka työstämällä voi-5 daan avata, edullinen avausaste on 10-30°SR. Sellaisia kuituja ovat esimerkiksi selluloosakuidut, animaaliset turkikset, asbestin kaltaiset kuidut jne., eli yleensä sellaiset kuidut, jotka työstämällä saadaan tarttumaan toisiinsa, jotta muodostuisi luja kuituverkko.

10 Edellä mainittu hygroskooppisuus ja jälkikalunnan vaimennuskyky säädetään synteettisen viilukorvikkeen edullisella huokoisuudella, joka on löydettävissä alueelta 10-80 tilavuusprosenttia. Huokoisuudella tarkoitetaan tässä se osuus synteettisen viilukorvikkeen tilavuudesta, jossa 15 ei ole kiintoainetta. Tämä on saavutettavissa esimerkiksi sillä, että sideaineena käytetään jotakin polykondensaa-tiohartsia, kuten esimerkiksi fenoliformaldehydihartsia. Levyrakenteen ominaisvärähtelyspektri on siirrettävissä matalemmille taajuuksille lisäämällä viilukorvikeaihloon 20 edullinen määrä raskasta täyteainetta kuten esimerkiksi kivijauhetta tai bariumin-, wolframin- ja/tai lyijynpoh-jaisia komponentteja.

Korostettu palonkestävyys saavutetaan lisäämällä vlllukorvikeaihioon esimerkiksi antimonitrioksiidia tai 25 dihydraattikipsiä.

Edellisessä on vain rajoitetusti osoitettu miten keksinnön mukaisella viilukorvikeaihiolla voidaan antaa levyrakenteelle toivottuja ominaisuuksia. Tässä ei luonnollisestikaan voi kuvata kaikkia tarjottavissa olevia 30 mahdollisuuksia. Ensisijaisena tarkoituksena on saattaa erittäin huonoihin puuviilulaatuihin perustuvat vanerilevyt käyttökelpoisiksi ja odotusta vastaaviksi. Tämä saavutetaan keksinnön mukaisesti siten, että edullinen määrä vanerilevyn puuviiluista korvataan synteettisellä viilu-35 korvikkeella, joka koostuu kuitu/sideainekomposiitista ja 10 782 5 3 siihen mahdollisesti lisätyistä lisä- ja täyteaineista, ja joka alkutilassaan valmiina aihiona sijoitetaan levyksi puristettavien puuviilujen joukkoon ja saatetaan lopulliseksi ja vanerilevyn erääksi synteettiseksi viilukorvik-5 keeksi samassa kuuma- ja kertapuristuksessa jolloin itse levyrakenne syntyy. Tällöin on pidettävä itsestään selvänä, että keksintö koskee myös kaikkia niitä lukuisia erikoisominaisuuksia, jotka vaaditaan vanerilta ja jotka ovat täytettävissä viilukorvikeaihion edullisella koostumukselle la.

Seuraavassa osoitetaan muutamalla esimerkillä mitä keksinnön mukaisella menetelmällä on saavutettavissa. Ver-tailukriteeriksi on valittu levyjen lujuus, koska tämä on levyrakenteen käyttökelpoisuuden tärkein kriteeri.

15 Esimerkki 1

Suoritettiin lujuuskoe, jossa verrattiin erikseen geometrisesti Identtisten puuviilujen ja keksinnön mukaisten ja tavanmukaisin puristuspainein valmistettujen synteettisten viilukorvikepalojen lujuusarvoja identtisten 20 olo- ja kuormitustilojen vallitessa.

Synteettisen viilukorvikkeen kuitumateriaalina oli lasivilla, jonka tiheys oli 1500 kg/m3, ja sideaineena £e-noliformaldehydihartsi, jonka pitoisuus oli 30 painoprosenttia. Synteettisen viilukorvikkeen huokoisuus oli 25 25 tilavuusprosenttia. Saatiin seuraavat tulokset:

Murtojännitys _Puuviilu _ Synt. viilu- N/mm2__Koivu Mänty Kuusi__korvike_

Veto__11,5 10,6 11,0__70_ 30 Puristus__5,9__6,4 3,5__160_

Taivutus__13,6 11,8__8,3__160_

Esimerkki 2

Kolme koivuviilua, joiden paksuus oli 1,3 mm käsiteltiin tavanomaisen vaneri valmistuksen mukaisesti, ja si-35 joitettiin päällekkäin kuumapuristimeen. Ylimmän puuvii- u 78253 lun päälle ja alimman puuviilun alle sijoitettiin keksinnön mukainen synteettinen viilukorvikeaihio, jonka paksuus oli n. 15 mm ja tiheys 100 kg/m3. Viilukorvikeaihio koostui vuorivillasta ja fenoliformaldehydihartsista, jonka 5 pitoisuus oli 35 painoprosenttia aihion painosta. Koko pakkaus puristettiin 4 min. ajan 130°C lämpötilassa ja 1,6 MPa paineella.

Puristuksen jälkeen synteettisten viilukorvikkeiden paksuus oli 1 mm, tiheys 1400 kg/m3 ja huokoisuus 25 tila-10 vuusprosenttia, ja koko pinnoitetun levyrakenteen paksuus 6 mm.

Lujuusvertailua varten valmistettiin samoista vii-lukorvikkeista myös samanlainen levy, jossa ulkopinnat peitettiin vain ohuella hartsikerroksella, sekä kolmas ta-15 vanmukainen vanerilevy, jonka ulkopintoja siis ei käsitelty. Viilukorvikkeett valittiin tarkasti niin, että koele-vyjen viilukorvikkeiden virhekuviot olivat mahdollisimman identtiset sekä sijoitukseltaan että geometrialtaan. Kaikille kolmelle koelevylle suoritettiin identtiset taivu-20 tuskokeet, niistä identtisesti leikatuilla useilla liuskoilla. Saatiin seuraavia tuloksia:

Koelevy Taivutusjännitys __N/mm2_ 25 Vanerilevy + synteettinen pinta- viilukorvike__36,3-48,7_

Vanerilevy + pelkkä hartsi__10,8-11,2_

Pelkkä vanerilevy_ 9,2-9,8_

Kuten edellä on käynyt ilmi, ns. synteettinen vii-30 lukorvike, ja sen lähtömuoto, viilukorvikeaihio, on olennaisin osa keksinnön mukaisessa levyrakenteessa. Sen ytimenä on ensisijaisesti mineraalivilla, joka voi olla joko lasi-, kivi- tai kuonavillaa, ja vaneri muodostetaan edullisimmin kertapuristuksella.

35 Kertapuristuksella on neljä toisistaan poikkeavaa i2 78253 etua. Ensinnäkin kertapurlstus pienentää luonnollisesti kustannuksia poistamalla toisen puristuksen. Toisaalta kertapuristuksella on se etu, että rakenteessa olevia ker-tamuovityyppisiä sidoksia rasitetaan vain kerran. Kolman-5 neksi rakenne joutuu levyrakenteen valmistuksessa jopa puusyiden murtumisrajaa lähellä olevan paineen alaiseksi. Varsinkin tavanomaisessa kahden purlstuskerran menetelmässä puumateriaali saattaa tällöin heiketä. Keksinnön mukaisella menetelmällä tämä haitta olennaisesti pienenee. Nel-10 jänneksi puuviilujen välissä olevaa fenolihartsiliimaker-rosta ei rasiteta polymeroituna kertaakaan, koska se muodostuu juuri kertapuristuksen aikana.

Pinnoittamiskyvyiltään mineraalivillaplnnoite on peittokyvyltään muihin kuituihin nähden täysin ylivoimai-15 nen, jolloin pinnoitteen alle ei voi syntyä ominaisuuksia heikentävää delaminoitumista. Pinnoite kykenee estämään puuviiluista mahdollisesti erkautuvien aineiden aikaansaamat kuplat ja rikkoutumat pinnassa. Perinteisesti on tunnettua fenolihartslen erinomainen kyky tarttua sekä puu-20 hun että mineraalikuituihin, jota ominaisuutta voidaan täysipainoisesti hyödyntää.

Sopivaa puristustekniikkaa käyttämällä mineraali-vlllapinnoitteen avulla voidaan aikaansaada täysin mitta-tarkka levy, joka ei nykyisellä vanerinvalmistustekniikal-25 la ole mahdollista johtuen laminoitavien kerrosten olemattomasta deformoitumiskyvystä.

Mineraalivlllaviilun ominaisuudet ovat puuvilluihin nähden ylivoimaiset eli tämä viilukorvikeaihio lujittaa puuviilurakennetta ja näin voidaan aikaisemmat lujuus-30 luokat saavuttaa heikompllaatuisella puuaineksella. Mine-raaliviilukorvikeaihion kyky sopeutua alustapinnan epätasaisuuksiin ja kyky kuitenkin muodostaa tasalaatuinen pinnoite mahdollistaa aikaisempaa heikompilaatuisen viilu-aineksen käytön ja samalla poistaa käsityönä tehtävän vii-35 lukorvikkelden ja etenkin pintaviilukorvikkeiden korjauk- i3 78253 sen. Keksinnön mukainen viilukorvikeaines on aina lujuudeltaan parempi kuin oksainen ja/tai korjattu puuviilu.

Keksinnön mukaisen synteettisen viilukorvikeaihion ominaisuuksia voidaan varioida hyvin laajalla alueella 5 muuttamalla synteettisen viilukorvikeaihion komponentteja ja komponenttien määräsuhteita. Tämä voidaan tehdä aivan samalla tavalla kuin esim. katkokuitulujitettujen ja seostettujen muovikomposiittien tapauksissa.

Seuraavassa on koottu joitakin synteettisellä vii-10 lukorvikeaihlolla sopivilla raaka-aineyhdistelmillä saavutettavia erikoisetuja, jotka laajentavat keksinnön mukaisella pinnoitteella pinnoitettujen levyjen käyttöä olennaisesti. Synteettisen viilukorvikeen perusrakenteen muodostaa ensisijaisesti mineraalivilla, jolla on aikaisemmin 15 kuvattu pilkkoutumis- Ja uudelleenorientoitumiskyky lopullisen laminaattikerroksen puristusvaiheen aikana.

Laminaattikerroksen rakenteeseen ja peittävyyteen voidaan vaikuttaa puristuksen aikana tapahtuvien erilaisten puristusparametrien muutosten (puristusnopeus, syk-20 laus) avulla.

Laminaattikerroksen eristysominaisuuksiin (ääni, lämpö) voidaan vaikuttaa olennaisesti vaikuttamalla pinnan huokoisuuteen. Huokoinen laminaattikerros voidaan aikaansaada sopivalla polykondensaatiohartsilla tai erilais-25 ten ponneaineiden avulla tai käyttämällä liian niukkaa sideaineen annostusta.

Laminaattikerroksen pinnoitettavuuteen voidaan vaikuttaa esim. juuri huokoisuuden avulla, koska huokoinen pinta on helpompi pinnoittaa kuin täysin tiivis pinta.

30 Pinnoitteen, joka sinänsä suuren epäorgaanisen ma- teriaalipitoisuutensa ansiosta pienentää puulevyn palo-kuormaa, palo-ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa seuraavil-la tavoilla - pienentämällä sideaineen määrää, 35 - käyttämällä heikommin palavia sideaineita, i4 78253 - käyttämällö palonestokemikaaleja, - käyttämällä epäorgaanisia sideaineita, - lisäämällä epäorgaanisia täyteaineita sideaineeseen, 5 - lisäämällä vettä Ja vaahtoa erittäviä lisäaineita sideaineeseen.

Metalli- Ja hiilikuitujen avulla voidaan modifioida laminaatin sähköisiä, magneettisia Ja termisiä ominaisuuksia.

10 Perinteisten teksti!Ilkuitupohjaleten pinnoitteiden käyttö paranee entisestään, sillä tarttuvuus keksinnön mukaiseen pintaan on erittäin hyvä.

Pinnoite on mahdollista läpivärjätä.

Keksinnön mukaisesti pinnoitettu levyrakenne on 15 mittastabiili Ja kaikissa suunnissa tasalaatuinen.

Erilaisten muotokappaleiden valmistus keksinnön mukaisesta pinnoitteesta on täysin mahdollista, samoin kuin pinnoitteen profilointi esim. kitkan parantamiseksi.

Keksinnön mukaisella pinnoitteella voidaan aikaan-20 saada aikaisempaa huomattavasti kovempi Ja kulutustakestä-vämpi pinta.

Pinnoite on täysin inertti kosteuden suhteen.

Periaatteessa keksinnön mukainen levyrakenne kilpailee kaikkialla siellä, missä nykyisinkin käytetään pin-25 noitettuja vanereita. Tapauksissa, Joissa vaaditaan puu-pinnan JälJelleJäämlstä, voidaan täydellä syyllä harkita puuviilulla pinnoitettua synteettistä viilukorvikeaihiota. Hinnaltaan keksinnön mukainen synteettisellä viilukorvik-keella pinnoitettu levyrakenne on täysin kilpailukykyinen 30 nykyisten vanerien kanssa Ja saattaa ominaisuuksillaan Jopa löytää uusia käyttökohteita perinteisten lisäksi.

Konkreettisina käyttökohteina voidaan tälle synteettisellä viilukorvikkeella pinnoitetulle materiaalille nähdä ainakin seuraavia 35 - auto- ja kuljetusvälineteollisuus 15 78253 - rakennusteollisuuden pintalevyt - valumuottimateriaali - vene- ja laivanrakennus (väliseinät) - elementtiteollisuus 5 - maatilarakentaminen - pakkausmateriaali.

Claims (9)

1. Levyrakenne, joka käsittää vähintään kaksi, edullisesti useampia yhteenliitettyjä kerroksia ainakin 5 yleisesti ottaen vanerin tapaan, tunnettu siitä, että rakenteen ainakin yhtenä kerroksena on kolmiulotteisesti umpimähkään orientoitua kuitumateriaalia sekä side-, lisä- ja täyteaineita käsittävästä viilukorvikeaihi-osta levyrakenteen valmistuksen yhteydessä yhdellä ainoal-10 la kuumapuristuksella aikaansaatu yhtenäinen viilukorvike (14, 15), joka kuumapuristuksessa tapahtuneen kuituraken-teen osittaisen pilkkoutumisen ja siitä johtuvan uudel-leenorientoitumisen ansiosta täyttää viereisen puukerrok-sen (1) pintaepätasaisuudet ja muodostaa tiiviinä synteet-15 tisenä vlllukorvikkeena erään kerroksen levyrakenteessa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen levyrakenne, tunnettu siitä, että kuitumateriaalina on mineraalivilla eli mm. lasi-, kivi-, kuona- tai keraamikuitu-pohjäinen villa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen levyraken ne, tunnettu siitä, että puuviilun kaltaisesti puuviilujen väliin ennen puristusta sijoitetun viilukor-vikeaihion lähtötiheys on 50-2500 kg/m3 sekä kuitujen läh-töpituus < 100 mm, mineraalivillalle edullisesti < 10 mm, 25 ja että puristuksessa syntyneen viilukorvikkeen tiheys on 100 - 5000 kg/dm3 ja kuidun pituus keskimäärin < 10 mm, mineraalivillalle edullisesti < 1000 pm, kuitujen halkaisijan ollessa 0,5 - 50 pm.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen levyrakenne, 30 tunnettu siitä, että kuitumateriaalina on asbestikuitu tms., joka on työstämällä avattavissa ainakin avausasteeseen 10-30°SR.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen levy-rakenne, tunnettu siitä, että sideaineen määrä 35 on 5-70 painoprosenttia kuitumateriaalista, ja että se 17 78253 aktivoituu lämpötilassa 50-350°.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen levy-rakenne, tunnettu siitä, että vain jonkin (joidenkin) puuviilupari(e)n (1, 3) väliin on sovitettu syn- 5 teettinen viilu (15).

7. Patenttivaatimuksen 3 mukainen levyrakenne, tarkoitettu erikoisesti hygroskooppisuutta vaativiin ja/ tai akustista jälkikaikua pienentäviin tarkoituksiin, tunnettu siitä, että synteettisen viilukorvikkeen (14, 10 15) huokoisuus on 0-80 tilavuusprosenttia, ja että tämä aikaansaadaan käyttämällä sideaineena jotakin polykonden-saatiohartsia, esimerkiksi fenoliformaldehydihartsia, tai jotakin termoplastista muovia.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen 15 levyrakenne, tarkoitettu erikoisesti palonkestävyyttä vaa tiviin sovellutuksiin, tunnettu siitä, että sideaineena käytetään yleensä klooripitoista polymeeriä Ja/ tai että lisäaineena käytetään vaahtoa muodostavia aineita ja/tai lämpöä sitovia aineita kuiten kidevedellisiä suo- 20 loja tai kemiallisesti sidottua vettä sisältäviä yhdistei tä, kuten esimerkiksi alumiinihydroksidia.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen levyrakenne, tunnettu siitä, että se käsittää vain yhden kokopuukerroksen tai puuosasista valmistetun 25 kerroksen. ia 78253