FI93088C - Monikerroksinen puutuote - Google Patents

Description

93088

Monikerroksinen puutuote Tämän keksinnön kohteena on monikerroksinen puutuote. Sanonta "monikerroksinen puutuote" on tässä pää-5 asiassa tarkoitettu käsittämään vaneria ja kertopuuta.

Tarkemmin sanottuna keksinnön kohteena on oheistetun patenttivaatimuksen 1 johdannon mukainen puutuote.

Vaneriteollisuus on kaikkialla maailmassa joutunut viime vuosien aikana toteamaan, että laadultaan so-10 pivan 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-15 että 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-20 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.

" 25 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 aikai-30 semmin. Se ei myöskään sovellu eri tarkoituksiin yhtä hy-vin 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 35 murtumisia. Se ei myöskään ime itseensä vettä, jolloin betonin ja muotin väliin jää vettä, jonka ilmakuplat jät- 93088 2 tävät jälkiä kovettuneeseen betoniin. On myös todettu, että vanerin iskunkestävyys on huonompi kuin aikaisemmin.

Iskuun nähden uloimmat viilut usein halkeavat.

Pulmia on yritetty vähentää monella tavalla. Ul-5 konäköön 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 aluetta, jossa homogeenisuus katkeaa, sillä seurauk-10 sella, että tämä alue, käytöstä riippuen, voi olla pulmien alkupiste. Tasoite ei eliminoi virheen synnyttämää murtovaikutetta, ja usein se myös osaksi tai kokonaan poistuu, jolloin kosteus pääsee tunkeutumaan viilujen väliin ja irrotusprosessi alkaa. Oksien tuottamat virheet on 15 korjattu homogeenisella puuviilupyörylällä, joka tarkasti sovitetaan oksan ympärille tehtyyn reikään, ja joka vanerilevyn kertapuristuksessa kiinnittyy alla olevaan puuvii-luun. Puristuksen jälkeen levy hiotaan. Tämä korjaus on murtovaikutteiden osalta parempi, koska virhe rajoitetaan 20 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 irtoaa. Eräs vaikeus on myös siinä, että pyörylän ja ympä-• ; 25 röivän 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-sensa takia on irronnut reunoistaan. Yleensä kaikki kor-30 jaukset ovat suurimmaksi osaksi käsityötä. Valmistuskustannuksien kannalta tämä on epäedullista. Korjaukset eivät sanottavasti paranna vanerin käyttölujuutta, eikä vanerin säänkestävyyskään juuri parane korjatuissa pisteissä. Ulkonäkökään ei pis-tekorjauksen ansiosta merkittävästi pa-35 rane. On siis varsin ymmärrettävää, että tähän liittyvät i l 3 93088 pulmat yhä korostuvat viilujen puulaadun nyt kaikkialla yhä huonontuessa.

Sellaisten vanerituotteiden osalta, jossa vanerin ulkopinnan luonnollisen puukuvion säilyttäminen on ensi-5 sijainen, vanerin ulkopinta peitetään läpinäkyvällä kalvolla, joka kiinnitetään puupintaan jollakin hartsilla ja kuumapuristuksella. Kalvo on etukäteen puristamalla valmistettu ohut filmi, joka puristuu paikalleen vanerilevyn kertapuristuksen yhteydessä. Se peittää puupinnassa esiin-10 tyvät virheet ainakin siinä mielessä, että ne mahdollisine pistekorjauksineen eivät helposti erotu. Puupinta voi tällöin olla melko rosoinen ja huono laadultaan. Tämänkaltaista tekniikkaa edustaa patenttijulkaisu US 4 084 996, jonka mukaan vanerin ulkopintaan kuumapuriste-15 taan ohut valmis selluloosakalvo kertapuristuksella, feno-lihartsi sideaineena. Julkaisun voidaan katsoa edustavan tänään markkinoilla olevien pinnoitettujen vanerilevyjen tunnettua valmistustekniikkaa, riippumatta siitä, onko kalvo läpinäkyvä vai ei. Esimerkkeinä tässä tarkoitetuis-20 ta vanerilevyistä voidaan mainita muun muassa nk. maalaus-pohjapaperilla tai nk. betonointikalvolla päällystettyjä vanerilevyjä. Olennaista on se, että valmistuksessa käytetään kalvoa, joka esivalmistuksessa jo on saatettu kuitu-rakenteeltaan lopulliseen muotoonsa. Kalvon kuidut eivät • 25 siis kiinnityspuristuksessa enää pysty mukautumaan puupin- « nan virheiden ääriviivojen mukaan.

On myös tunnettua tavalla tai toisella peittää puu-pinta esimerkiksi lasikuitukerroksella, joka sidotaan jollakin hartsilla, esimerkiksi polyesterillä. Tavallisesti 30 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 myös huomattavasti parantaa koko rakenteen lujuutta. Mene-35 telmä ei kuitenkaan hitautensa takia sovellu vanerilevy- 93088 4 jen koneelliseen valmistukseen, jossa lopullinen ja tavoitettu ominaisuus on saavutettava kertapuristuksella.

Yhteinen haittapuoli tunnetuille pinnoitusmenetelmille on se, että tartunta pinnoitteen ja puun pinnan vä-5 Iillä 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 vir-hesyvennyksien jokaiseen nurkkaan. Kuidut ovat kalvon esi-10 valmistustavan takia siksi orientoituneet kalvon tason suunnassa, että ne puristuessaan puupintaa vastaan taipuvat terävien syvennysnurkkien yli, jättäen allensa tyhjän tilan. Virhesyvennykset eivät rajoitu vain makroskooppisiin syvennyksiin, vaan puun pinnassa on myös lukuisia 15 mikroskooppisia teräviä syvennyksiä, varsinkin mäntyvii-luissa. Tiheä kaivorakenne ei ulotu näihin syvennyksiin. Näin ollen pinnoitteen ja puun pinnan välinen ohut ker-rosalue ei ole homogeeninen. Leikkausjännitykset joutuvat tällöin siirtymään paikallisesti myös sellaisten alueiden 20 kautta, missä ei ole kuituvahvikkeita. Tämä luonnollisesti vaikuttaa heikentävästi pinnoitetun vanerilevyn lujuuteen kokonaisuudessaan, verrattuna vanerilevyyn, jossa on homogeeninen tartuntakerros. Sellaisessa pinnoitteessa mitä ei puristeta puun pintaan, mainittu tarttuvuushaitta luon-• 25 nollisesti on vielä suurempi.

Tämän keksinnön tavoitteena on poistaa edellä mainitut haitat.

Keksinnön kohteena on siten monikerroksinen puutuote, jolle on pääasiallisesti ominaista se, mikä on esi-30 tetty oheistetun patenttivaatimuksen 1 tunnusmerkkiosassa. Edullisia suoritusmuotoja on yksityiskohtaisemmin esitetty patenttivaatimuksissa 2 - 11.

Keksinnön mukaisesti monikerroksinen puutuote varustetaan synteettisellä viilulla, joka jonkin hartsin 35 avulla on kiinnitetty puuviiluun tai puuviiluihin yhdel- 5 93088 lä kuumapuristuksella monikerroksisen puutuotteen valmistuksessa. Tekniikan tasosta poiketen keksinnön mukainen synteettinen viilu muuttuu rakenteeltaan puristettaessa sitä lopulliseen paikkaansa. Synteettisellä viilulla on 5 alkutilassaan alhainen tiheys ja se on suhteellisen paksu. Tässä tilassa viilua sanotaan viiluaihioksi. Tämä vii-luaihio on toisin sanoen ainakin olennaisesti puristamat-tomasta kuitumateriaalista ja sideaineesta sekä mahdollisista lisä- ja/tai täyteaineista koostuva kevytrakentei-10 nen ja kimmoisa kuitukomposiitti. Aihio valmistetaan etukäteen ja sijoitetaan joko sellaisenaan monikerroksisen puutuotteen ulkopinnaksi tai puuviilujen väliin ennen tuotteen puristusta. Monikerroksisen puutuotteen puristusvaiheessa viiluaihio puristuu synteettiseksi viiluksi 15 yhdessä kuumapuristuksessa niin, että se valmiissa puutuotteessa muodostaa paksuudeltaan ja toiminnaltaan puu-viilujen kaltaisen rakenneosan. Koska viiluaihion kuidut ovat umpimähkäisesti orientoidut, ne hakeutuvat syvennyksien jokaiseen nurkkaan. Pinnoite on homogeeninen, ja näin 20 ollen myös koko monikerroksisen puutuotteen kestävyys on parempi kuin ohuella ennalta muodostetulla kuitufilmillä pinnoitettu rakenteen kestävyys. Homogeenisuuden takia myös murtovaikutteiden määrä on huomattavasti pienempi, vaikka puuviilujen pintavirheiden määrä voikin olla pal-•25 jon suurempi, ts. puuviilun laatu paljon huonompi kuin tunnetuissa pinnoitesovellutuksissa. Paremman tarttuvuuden ansiosta keksinnön mukainen pinnoite on myös siinä suhteessa parempi, että puutuote on vähemmän altis sään vaikutukselle. Jo sinänsä paksumpi ja puuviilujen paksuus-30 luokkaa oleva synteettinen viilu takaa sen, että pinnan vastustuskyky on suurempi. Mutta vaikka se mekaanisessa rasituksessa murtuisikin, mahdollinen vesivahinko hidastuu ratkaisevasti suuren homogeenisuuden ja tarttuvuuden ansiosta murtokohtaa ympäröivällä alueella.

35 Viiluaihio käsitellään kunkin tavoitteeseen sovel tuvasti. Sen perusrakenne on kuitumateriaalin, edullises- 93088 6 ti mineraalivillan (lasi-, kivi-, kuona-, keraaminen kuitu) ja hartsin yhdistelmä. Erikoissovellutuksissa mineraalivilla voidaan tarpeen vaatiessa korvata selluloosa-kuidulla tai muulla orgaanisella kuidulla tai yleensä kui-5 dulla, joka työstämällä voidaan avata niin, että syntyy luja verkko toisiinsa tarttuvista kuiduista. Sideaineeksi valitaan hartsi, jolla on suuri palonkestävyys. Erikoissovellutuksissa viiluaihio käsitellään kutakin erikoistavoi-tetta vastaavalla tavalla. Sellaisia erikoissovellutuksia 10 voi olla esimerkiksi korostettu palonkestävyys, määrätty hygroskooppisuus, jälkikaiunnan määrätty vaimennuskyky, alhainen ominaisvärähtelyspektri jne. Ensisijainen tavoite on kuitenkin sellaisen tasaisen, yhtenäisen ja jatkuvan synteettisen viilun aikaansaaminen, joka ainakin ylläpitää 15 vanerilevyn perinteisesti tunnettuja hyviä ominaisuuksia siitä huolimatta, että puuviilujen laatu huomattavastikin laskisi. Tämä päätavoite saavutetaan ainakin mineraalivillasta ja hartsista koostuvan perusrakenteen viiluaihiol-la.

20 Edellä mainitut vaneriin liittyvät näkökohdat kos kevat olennaisesti myös kertopuuta. Periaatteessa kertopuu poikkeaa vanerista siinä, että se on paksumpi, ts. siinä on enemmän viiluja, 60 - 160 mm asti, ja siinä, että puuviilujen syyt ovat ainakin olennaisesti yhdensuuntai-• 25 set, pituussuunnassa. Kertopuuta käytetään esim. palkkei hin rakennuksissa. US-patentti 3 908 725 edustaa tekniikan tasoa tällä alalla.

Suomalaisessa patenttihakemuksessa 842695 on esitetty yhdistelmäkalvo, joka koostuu mineraalikatkokuiduis-30 ta, jotka on sidottu toisiinsa polymeroidulla sideaineel-la ja joka on tarkoitettu esim. rakennuslevyihin. Tämä yhdistelmäkalvo kuituineen on kuitenkin ennalta kuumapuris-tettu ja kuidut sidotut hartsilla. Yhdistelmäkalvon käyttö vaatii kaksi erillistä kuumapuristusvaihetta: toinen, 35 kun kalvo valmistetaan ja toinen, kun se kiinnitetään.

[ 7 93088

Seuraavassa selitetään keksintöä yksityiskohtaisemmin viitaten oheiseen kaaviolliseen piirustukseen.

Kuvio 1 esittää ylikorostettuna tunnetulla tekniikalla valmistetun vanerilevyn läpileikkausta.

5 Kuvio 2 esittää läpileikkausta keksinnön mukaises ta monikerroksisesta puutuotteesta (vanerista).

Kuvio 3 esittää kertopuun edullista suoritusmuotoa.

Kuviossa 1 viitenumerot 1, 2 ja 3 tarkoittavat kol-10 mea puuviilua, jotka päällekkäin liimattuina muodostavat vanerilevyn. Puuviilujen virheet, kuten syvennykset 4 ja 6, on peitetty hartsilla kiinnitetyllä kalvolla 5. Kalvon riittämättömän joustavuuden takia se ei mukaudu syvennyksiin, vaan taipuu niiden yli, kuten esimerkiksi kohdassa 15 7. Kalvo voi myös paisua kuumapuristuksen aikana kehitty vien vesihöyryjen tai kaasujen aiheuttaman paineen takia, kuten esimerkiksi kohdassa 8. Pinnoite siis ei ole homogeeninen. Hauras pinnoite saattaa rikkoutua ontelon kohdalla ja syvennykset saattavat edelleenkin edistää murto-20 vaikutteita. Väliviilujen pintoja voidaan korjata edellisessä selostetun mukaisesti esimerkiksi pyörylällä 9 oksan 10 kohdalla, tai tasoitteella 11; tulos on kuitenkin tuskin tyydyttävä. Kuvion 2 eli keksinnön mukaisessa ratkaisussa pinnoitteen 14 kuidut hakeutuvat syvennyksien • 25 pohjaan saakka. Kuitukerros, joka edullisesti on mineraalivillaa, on läpikotoisin homogeeninen. Mikäli vaaditaan tavanmukaisuudesta poikkeavaa suurempaa lujuutta, yksi tai useampi puuviiluista korvataan synteettisellä viilulla. Tämän havainnollistaa yleisesti kuvion 2 synteettinen vii-30 lu 15.

Synteettisen viiluaihion mineraalivilla on laadul-taan periaatteessa sen villan kaltainen, joka saadaan välittömästi tavanmukaisen mineraalivillavalmistuslinjan villakammion jälkeen. Sen tiheys on siis pieni. Viiluai-35 hion tiheydeksi on alue 50 - 200 kg/m3 edullinen. Mikäli 93088 8 raskaita täyteaineita käytetään, voi tiheys olla suurempi.

Viiluaihio voi myös sisältää alkuperäistä sideainetta, mutta näin ei välttämättä tarvitse olla. Tarpeen vaatiessa viiluaihio kevyesti puristetaan edulliseen lähtöpak-5 suuteen. Tärkeätä on kuitenkin se, että kuitujen lähtöpi-tuus < 100 mm, edullisesti < 10 mm mineraalivillalle, ei muutu, eikä myöskään näiden umpimähkäinen orientoituminen. Lopputilassaan, ts. ollessaan puristettuna vanerilevyn synteettiseksi viiluksi, sen tiheys on 100 - 5000 kg/m3 ja 10 kuitujen pituus < 10 mm, mineraalivillalle edullisesti < 300 pm. Voidaan hyvin käyttää ns. teknistä villaa, joka ei ole erikoisesti tarkoitettu lämmöneristyssovellutuksia varten. Sanonta "raakakuituviiluaihio" tarkoittaa tässä tilaa ennen kuumapuristusvaihetta.

15 Tässä tarkoitetuissa viiluaihioissa käytettävä edullinen sideaine on sellainen, joka aktivoituu vaaditussa puristuslämpötilassa, siis alueella 50 - 350 °C.

Mikäli määrätyn tavoitteen saavuttamiseksi on valittava sideaine, joka vaatii tavanmukaista suuremman lämpömäärän 20 siirtämistä puristettavan rakenteen läpi, lämpötila pidetään olennaisesti vakiona mainitulla alueella, mutta sen sijaan pidennetään puristusaikaa. Ellei erikoisvaatimuksia ole, sideaineeksi valitaan palonkestävyyden kannalta PVC-tyyppistä tai yleensä klooripitoista hartsia. Yleensä kes- • 25 tohartsit ovat keksinnön mukaiselle viiluaihiolle edulli set, koska ne lämpötilan kohtuullisesti noustessa sulavat ja palautuvat lähtötilaansa jälleen jäähtyessään. Kerta-hartsit menettävät sidontakykynsä lämpötilan liiallisesti noustessa. Ne ovat kuitenkin siinä mielessä myös edulli-30 siä, että ne sietävät korkeampia lämpötiloja kuin kesto- • # hartsit. Suuremman kimmoisuutensa takia he myös soveltuvat paremmin sandwichrakenteissa syntyvien leikkausvoimien siirtämiseen. Niillä on myös suurempi vetolujuus. Edullisen hartsin osalta on siis tehtävä kompromissi, ja vali-35 taan se hartsi, mikä parhaiten vastaa synteettisen viilun päätarkoitusta.

9 93088

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

Edellä mainittu hygroskooppisuus ja jälkikaiunnan vaimennuskyky voidaan säätää synteettisen viilun edulli-10 sella huokoisuudella, joka on löydettävissä alueelta 10-80 tilavuusprosenttia. Huokoisuudella tarkoitetaan tässä sitä osuutta synteettisen viilun tilavuudesta, jossa ei ole kiintoainetta. Tämä on saavutettavissa esimerkiksi sillä, että sideaineena käytetään jotakin polykondensaa-15 tiohartsia, kuten esimerkiksi fenoliformaldehydihartsia. Vanerilevyn ominaisvärähtelyspektri on siirrettävissä ma-talemmille taajuuksille lisäämällä viiluaihioon edullinen määrä raskasta täyteainetta kuten esimerkiksi kivi-jauhetta tai bariumin-, wolfrämin- ja/tai lyijynpohjai-20 siä komponentteja.

Korostettu palonkestävyys saavutetaan lisäämällä viiluaihioon esimerkiksi antimonitrioksiidia tai dihyd-raattikipsiä.

Edellisessä on vain rajoitetusti osoitettu miten • 25 viiluaihiolla voidaan antaa monikerroksiselle puutuotteelle toivottuja ominaisuuksia. Tässä ei luonnollisestikaan voi kuvata kaikkia tarjottavissa olevia mahdollisuuksia. Ensisijaisena tarkoituksena on saattaa erittäin huonoihin puuviilulaatuihin perustuvat vanerilevyt käyttökelpoisik-30 si ja odotusta vastaaviksi. Tämä saavutetaan keksinnön mukaisesti siten, että edullinen määrä vanerilevyn puuvii-luista korvataan synteettisellä viilulla, joka koostuu kuitu/sideainekomposiitista ja siihen mahdollisesti lisätyistä lisä- ja täyteaineista, ja joka alkutilassaan val-35 miina aihiona sijoitetaan levyksi puristettavien puuvii- lujen joukkoon ja saatetaan lopulliseksi ja vanerilevyn 93088 10 erääksi synteettiseksi viiluksi samassa kuuma- ja kerta-puristuksessa, jolloin itse vanerilevy syntyy. Tällöin on pidettävä itsestään selvänä, että keksintö koskee myös kaikkia niitä lukuisia erikoisominaisuuksia, jotka vaadi-5 taan vanerilta ja jotka ovat täytettävissä viiluaihion edullisella koostumuksella.

Seuraavassa osoitetaan muutamalla esimerkillä, mitä keksinnön mukaisella menetelmällä on saavutettavissa. Vertailukriteeriksi on valittu levyjen lujuus, koska tä-10 mä on vanerin käyttökelpoisuuden tärkein kriteeri.

Esimerkki 1

Suoritettiin lujuuskoe, jossa verrattiin erikseen geometrisesti identtisten puuviilujen ja keksinnön mukaisten ja tavanmukaisin puristuspainein valmistettujen syn-15 teettisten viilupalojen lujuusarvoja identtisten olo- ja kuormitustilojen vallitessa.

Synteettisen viilun kuitumateriaalina oli lasivilla, jonka tiheys oli 1500 kg/m3, ja sideaineena fenoliform-aldehydihartsi, jonka pitoisuus oli 30 painoprosenttia.

20 Synteettisen viilun huokoisuus oli 25 tilavuusprosenttia.

Saatiin seuraavat tulokset:

Murtojännitys Puuviilu Synt. viilu N/mm2 Koivu Mänty Kuusi • 25 _

Veto 11,5 10,6 11,0 70

Puristus 5,9 6,4 3,5 160

Taivutus 13,6 11,8 8,3 160 30 Esimerkki 2 . Kolme koivuviilua, joiden paksuus oli 1,3 mm kä- siteltiin tavanomaisen vanerivalmistuksen mukaisesti, ja sijoitettiin päällekkäin kuumapuristimeen. Ylimmän puu-viilun päälle ja alimman puuviilun alle sijoitettiin kek-35 sinnön mukainen synteettinen viiluaihio, jonka paksuus oli n. 15 mm ja tiheys 100 kg/m3. Viiluaihio koostui vuorivil-

• T

fr i

I

11 93088 lasta ja fenoliformaldehydihartsista, jonka pitoisuus oli 35 painoprosenttia aihion painosta. Koko pakkaus puristettiin 4 min. ajan 130°C lämpötilassa ja 1,6 MPa paineella.

Puristuksen jälkeen synteettisten viilujen paksuus 5 oli 1 mm, tiheys 1400 kg/m3 ja huokoisuus 25 tilavuusprosenttia, ja koko pinnoitetun vanerilevyn paksuus 6 mm.

Lujuusvertailua varten valmistettiin samoista viiluista myös samanlainen levy, jossa ulkopinnat peitettiin vain ohuella hartsikerroksella, sekä kolmas tavanmukainen 10 vanerilevy, jonka ulkopintoja siis ei käsitelty. Viilut valittiin tarkasti niin, että koelevyjen viilujen virheku-viot olivat mahdollisimman identtiset sekä sijoitukseltaan että geometrialtaan. Kaikille kolmelle koelevylle suoritettiin identtiset taivutuskokeet, niistä identtisesti 15 leikatuilla useilla liuskoilla. Saatiin seuraavia tuloksia:

Koelevy Taivutusjännitys N/mm2 20 _

Vanerilevy + synteettinen pintaviilu 36,3-48,7

Vanerilevy + pelkkä hartsi 10,8-11,2

Pelkkä vanerilevy 9,2-9,8 : 25 Kuten edellä on käynyt ilmi, ns. synteettinen vii lu, ja sen lähtömuoto, viiluaihio, on olennaisin osa keksinnön mukaisessa vanerissa. Sen ytimenä on ensisijaisesti mineraalivilla, joka voi olla joko lasi-, kivi- tai kuonavillaa, ja vaneri muodostetaan edullisimmin kertapu-30 ristuksella.

Kertapuristuksella on neljä toisistaan poikkeavaa etua. Ensinnäkin kertapuristus pienentää luonnollisesti kustannuksia poistamalla toisen puristuksen. Toisaalta kertapuristuksella on se etu, että puurakenteessa olevia 35 kertamuovityyppisiä sidoksia rasitetaan vain kerran. Kol manneksi puurakenne joutuu vanerin valmistuksessa jopa 93088 12 puusyiden murtumisrajaa lähellä olevan paineen alaiseksi.

Varsinkin tavanomaisessa kahden puristuskerran menetelmässä puumateriaali saattaa tällöin heiketä. Keksinnön mukaisella menetelmällä tämä haitta olennaisesti piene-5 nee. Neljänneksi puuviilujen välissä olevaa fenolihartsi-liimakerrosta ei rasiteta polymeroituna kertaakaan, koska se muodostuu juuri kertapuristuksen aikana.

Ominaisuuksiltaan mineraalivillapinnoite on muihin kuituihin nähden ylivoimainen; pinnoitteen alle ei 10 synny ominaisuuksia heikentävää delaminoitumista. Pinnoite kykenee estämään puuviiluista mahdollisesti erkautuvien aineiden aikaansaamat kuplat ja rikkoutumat pinnassa. Perinteisesti on tunnettua fenolihartsien erinomainen kyky tarttua sekä puuhun että mineraalikuituihin, jota ominai-15 suutta voidaan täysipainoisesti hyödyntää.

Sopivaa puristustekniikkaa käyttämällä mineraali-villapinnoitteen avulla voidaan aikaansaada täysin mit-tatarkka levy, joka ei aikaisemmalla vanerinvalmistustekniikalla ole mahdollista johtuen laminoitavien kerrosten 20 olemattomasta deformoitumiskyvystä.

Mineraalivillaviilun ominaisuudet ovat puuviilui-hin nähden ylivoimaiset eli tämä viiluaihio lujittaa puu-viilurakennetta ja näin voidaan aikaisemmat lujuusluokat saavuttaa heikompilaatuisella puuaineksella. Mineraali-• 25 viiluaihion kyky sopeutua alustapinnan epätasaisuuksiin ja kyky kuitenkin muodostaa tasalaatuinen pinnoite mahdollistaa aikaisempaa heikompilaatuisen viiluaineksen käytön ja samalla poistaa käsityönä tehtävän viilujen ja etenkin pintaviilujen korjauksen. Keksinnön mukainen viiluaines on 30 aina lujuudeltaan parempi kuin oksainen ja/tai korjattu . puuviilu.

Keksinnön mukaisen synteettisen viiluaihion ominaisuuksia voidaan varioida hyvin laajalla alueella muuttamalla synteettisen viiluaihion komponentteja ja kompo-35 nenttien määräsuhteita. Tämä voidaan tehdä aivan samalla i 95088 13 tavalla kuin esim. katkokuitulujitettujen ja seostettujen muovikomposiittien tapauksissa.

Seuraavassa on koottu joitakin synteettisellä vii-luaihiolla sopivilla raaka-aineyhdistelmillä saavutettavia 5 erikoisetuja, jotka laajentavat keksinnön mukaisella pin noitteella pinnoitettujen levyjen käyttöä olennaisesti. Synteettisen viilun perusrakenteen muodostaa ensisijaisesti mineraalivilla, jolla on aikaisemmin kuvattu pilkkou-tumis- ja uudelleenorientoitumiskyky lopullisen laminaat-10 tikerroksen puristusvaiheen aikana.

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

15 Laminaattikerroksen eristysominaisuuksiin (ääni, lämpö) voidaan vaikuttaa olennaisesti vaikuttamalla pinnan huokoisuuteen. Huokoinen laminaattikerros voidaan aikaansaada sopivalla polykondensaatiohartsilla tai erilaisten ponneaineiden avulla tai käyttämällä liian niukkaa 20 sideaineen annostusta.

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

Pinnoitteen, joka sinänsä suuren epäorgaanisen ma- 25 teriaalipitoisuutensa ansiosta pienentää puulevyn palo- kuormaa, palo-ominaisuuksiin voidaan vaikuttaa seuraavilla tavoilla: - pienentämällä sideaineen määrää, - käyttämällä heikommin palavia sideaineita, 30 - käyttämällä palonestokemikaaleja, - käyttämällä epäorgaanisia sideaineita, - lisäämällä epäorgaanisia täyteaineita sideaineeseen, - lisäämällä vettä ja vaahtoa erittäviä lisäaineita sideaineeseen.

35 Metalli- ja hiilikuitujen avulla voidaan modifi oida laminaatin sähköisiä, magneettisia ja termisiä ominaisuuksia.

93088 14

Perinteisten tekstiilikuitupohjaisten pinnoitteiden käyttö paranee entisestään, sillä tarttuvuus keksinnön mukaiseen pintaan on erittäin hyvä.

Pinnoite on mahdollista läpivärjätä.

5 Keksinnön mukaisesti pinnoitettu levy on mittasta- biili ja kaikissa suunnissa tasalaatuinen.

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

10 Keksinnön mukaisella pinnoitteella voidaan aikaan saada aikaisempaa huomattavasti kovempi ja kulutustakestä-vämpi pinta.

Pinnoite on täysin inertti kosteuden suhteen.

Periaatteessa keksinnön mukainen vaneri kilpailee 15 kaikkialla siellä, missä nykyisinkin käytetään pinnoitettuja vanereita. Tapauksissa, joissa vaaditaan puupinnan jäljellejäämistä, voidaan täydellä syyllä harkita puuvii-lulla pinnoitettua synteettistä viiluaihiota. Hinnaltaan keksinnön mukainen synteettisellä viilulla pinnoitettu 20 vaneri on täysin kilpailukykyinen nykyisten vanerien kanssa ja saattaa ominaisuuksiltaan jopa löytää uusia käyttökohteita perinteisten lisäksi.

Konkreettisina käyttökohteina voidaan tälle synteettisellä viilulla pinnoitetulle materiaalille nähdä • 25 ainakin seuraavia: - auto- ja kuljetusvälineteollisuus - rakennusteollisuuden pintalevyt - valumuottimateriaali - vene- ja laivanrakennus (väliseinät) 30 - elementtiteollisuus . - maatilarakentaminen - pakkausmateriaali.

Kuvio 3 esittää keksinnön erästä toteutusta sovellettuna kertopuuhun. Viitenumero 20 osoittaa puuviiluja, 35 21 osoittaa aukkoa, joka tekniikan tason mukaan vaatisi erillistä täyttökappaletta, 23 osoittaa puuviilussa olevaa

J

15 93088 syvennystä, 24 ja 25 osoittavat liitoksia, jotka ovat toistensa suhteen siirrettyjä pituussuunnassa kertopuun taivutuslujuuden parantamiseksi. Puuviilujen 20 ja syn-teettiviilujen 21 liitokset voivat kulkea viistoon, kuten 5 viitenumerot 26 ja 27 osoittavat.

Claims (11)

16 93088

1. Monikerroksinen puutuote, joka on valmistettu yhdessä vaiheessa kuumapuristamalla ja joka käsittää aina- 5 kin yhden puisen viilun (1 - 3) ja ainakin yhden kuituma-teriaaliviilun, joka sisältää sidosainetta, lisäaineita ja täytemateriaalia ja jonka kuidut ovat umpimähkäisesti orientoituneina kolmessa dimensiossa, tunnettu siitä, että kuitumateriaali sisältää mineraalivillaa ja 10 kuitumateriaali levitetään puun päälle esivalmistettuna pienitiheyksisenä raakakuituviiluaihiona, joka sen johdosta, että sen kuiturakenne pilkkoutuu ja siten uudelleen-orientautuu kuumapuristusvaiheessa, täyttää vierekkäisen puukerroksen (1, 3) pintaepäsäännöllisyydet ja muodostaa 15 siten monikerroksisen puutuotteen kompaktin synteettisen kerroksen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen monikerroksinen puutuote, tunnettu siitä, että kompakti synteettinen kerros muodostaa ulkoisen pintakerroksen (14).

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen monikerroksinen puutuote, tunnettu siitä, että kuitumateriaalina on mineraalivilla, esim. lasi-, kivi-, kuona- tai keraami-kuitupohjäinen villa.

4. Patenttivaatimuksen 1, 2 tai 3 mukainen moniker-•-25 roksinen puutuote, tunnettu siitä, että raakakui- tuviiluaihion lähtötiheys on 50 - 2500 kg/m3 ja lopputiheys 100 - 5000 kg/m3 sekä kuitujen lähtöpituus £ 100 mm, mineraalivillalle edullisesti < 10 mm, ja loppupituus keskimäärin n. <10 mm, mineraalivillalle edullisesti < 1000 30 ura, kuitujen halkaisijan ollessa 0,5 - 50 pm.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen moni-kerroksinen puutuote, tunnettu siitä, että kuitumateriaalina on kuituja, jotka on työstämällä avattavissa ainakin avausasteeseen 10 - 30 °SR.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 1-5 mukainen moni kerroksinen puutuote, tunnettu siitä, että side- li i 17 93088 aineen määrä on 5 - 70 painoprosenttia kuitumateriaalista, ja että se aktivoituu lämpötilassa 50 - 350 °C.

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen monikerroksinen puutuote, tunnettu siitä, että vain 5 jonkin (joidenkin) puuviilupari(e)n (1, 3) väliin on sovitettu synteettinen viilu (15).

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen monikerroksinen puutuote, tarkoitettu erikoisesti hygroskooppisuutta vaativiin ja/tai akustista jälkikaskua pie- 10 nentäviin tarkoituksiin, tunnettu siitä, että synteettisen viilun (14, 15) huokoisuus on 0 - 80 tilavuusprosenttia, ja että tämä aikaansaadaan käyttämällä sideaineena polykondensaatiohartsia, esimerkiksi fenoliformaldehydihartsia, tai termoplastista muovia.

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen monikerroksinen puutuote, tarkoitettu erikoisesti palon-kestävyyttä vaativiin sovellutuksiin, tunnettu siitä, että sideaineena käytetään klooripitoista polymeeriä ja/tai että lisäaineena käytetään vaahtoa muodostavia 20 aineita ja/tai lämpöä sitovia aineita kuten kidevedellisiä suoloja tai kemiallisesti sidottua vettä sisältäviä yhdisteitä, kuten esimerkiksi alumiinihydroksidia.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen monikerroksinen puutuote, tunnettu siitä, että se •25 käsittää vain yhden puusta tai puuosasista valmistetun kerroksen.

11. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen monikerroksinen puutuote, kertopuun muodossa, tunnettu siitä, että joka toinen viilu on tiivis syn- 30 teettinen viilu ja joka toinen viilu on puuviilu. 18 95088