NO782449L - Trematerialer fremstilt av treflis. - Google Patents

Description

Trematerialer fremstilt av treflis.

Foreliggende oppfinnelse vedrører, "falsk" tømmer eller trevirke (i det følgende betegnet trevirke), og mer spesielt angår oppfinnelsen avlange plater eller planker av trevirke og som har en styrke som kan sammenlignes med den til vanlig tømmer.

Det er velkjent, at plater av trevirke kan fremstilles

•ved sammenpressing av en blanding av trefibre og klebemiddel under temperatur og trykk for dannelse av presseplater og lignende. Et problem med slikt platemateriale er at det har relativt svak styrke.'

I et forsøk på å øke styrken til platematerialet inn-førte man langsgående forsterkende elementer, slik som glassfibre i platen. Eksempler på slikt forsterket trevirke er beskrevet i US-patenter nr. 3.890.077 og 2.847.733.

Et problem med forsterket tremateriale er at det er kostbart å fremstille samtidig som forsterkningsmaterialet i seg selv er kostbart.

For å minimalisere mengden av harpikser og klebemidler som er nødvendig for å holde trepartiklene sammen ved dannelse

av sponplater, har man i visse tilfeller hittil først anbragt et limende harpiksmateriale på trepartiklene. Eksempler på dette

er beskrevet i US-patenter nr. 3.287.479 og 3.958.467.

Eksempler på andre typer av sponplater er beskrevet i US-patenter nr. 3.202.743, 3.245.867 og 3.493.527.

Foreliggende oppfinnelse angår plate- eller plankemateriale av trevirke og fremgangsmåte til dets fremstilling.

Et plate- eller plankemateriale ifølge oppfinnelsen har en lengde som er større enn bredden og tykkelsen. En blanding av uregelmessig formede avlange trespon er vesentlig lengdeinnrettet langs platens lengde. En vesentlig del av sponene har en lengde på fra ca. 5 til 25 cm. Fibrene som utgjør sponmaterialet er parallelt beliggende i sponets lengderetning som et resultat av at de er skåret fra en stokk med en skjærekniv som er beveget perpendikulært på stokkens lengde ved skjæreoperasjonen. Sponene tørkes og et tetningsmiddel anbringes på deres overflate for derved å minimalisere impregneringen av et klebemiddel i sponene ved en etterfølgende påføring av et slikt klebemiddel. Det klebende bindemiddel anbringes på de uregelmessige formede, tetningsmiddelbehandlede spon og sponene sammenpresses til en tett sammenknyttet struktur hvor det klebende belegg danner herdede lag av kontinuerlig forsterkende linjer som løper langs platens lengde. Som et resultat av at sponene har et tverrsnitt med en bredde på opptil 19 mm, danner de herdede lag av klebemiddel en "honeycomb"-struktur som strekker seg i platens lengde. - Det klebende lag kan herdes på en hvilken som helst passende måte, slik som ved oppvarming. Som et resultat av sammenpressing av platematerialet, den tette sammenknytning av sponene og de forsterkende klebende lag, dannes et platemateriale som har en styrke i likhet med den til plater av furu eller Douglas-gran.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe en plate av trevirke med høy styrke og har bearbeidelsesegen-skaper i likhet med de til naturlig tømmer.

Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte til fremstilling av trevirke av enhver dimensjon og med en styrke i likhet med den til vanlig tremateriale, slik som furu eller Douglas-gran.

Ytterligere et formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe et platemateriale og en fremgangsmåte til dens fremstilling, hvilket materiale lett kan behandles for å gjøre det brannhemmende og motstandsdyktig mot forråtning.

Disse og andre formål ved oppfinnelsen fremgår fra det

følgende og under henvisning til tegningen, hvor:

figur 1 er et perspektivriss som viser et planke- eller

platemateriale ifølge oppfinnelsen,

figur 2 er et enderiss av materialet som vist i figur 1, figur 3 er et perspektivisk riss som viser skjæring av avlange spon fra en stokk hvorved skjærekniven beveges perpendikulært på stokkens lengde, og

figur 4 er et perspektivisk riss som viser en typisk opp-

hopning av spon og deres størrelse slik de anvendes i platematerialet som vist på figur 1.

På figur 3 illustreres et roterende skjærehode 10 som skjærer spon 12 fra en furustokk 14. Det bemerkes at skjære-hodet beveges i. en retning perpendikulært på stokkens lengde, slik at sponene 12 får en lengde på opptil 25 eller 30 cm og har et tverrsnitt på opptil ca. 19 mm.

Ved å skjære sponene fra stokken perpendikulært på dens lengde, vil sponene bli uregelmessig formet, idet deres fibre er innrettet langs sponmaterialets lengde.

Figur 4 illustrerer typiske spon skåret fra en stokk.

I en foretrukken utførelse skjæres 60-70% av sponene i en lengde på fra 5 til 20 cm. De resterende 30-40% av sponene er normalt mindre enn 5 cm og virker som fyllstoff ved pressing for dannelse

- av platematerialet.

Etter at sponene er skåret fra stokken, blir de tørket til et fuktighetsinnhold på ca. 10% og et tetningsmiddel sprøytes på sponene. Sponene tumles slik at de får et jevnt belegg av tetningsmidlet..

I en spesiell utførelse anvendes natriummetasilikat for belegging av sponene. Et kommersielt tilgjengelig natriummetasilikat betegnet "natriumsilikat nr. 16", fortynnes til omtrent et faststoffinnhold på 20%. Denne fortynning foretas for å kunne oppnå en oppløsning som lett kan sprøytes med tilgjengelig utstyr.

Normalt blir natriummetasilikatet påført på sponene i et forhold på 3-5 vekt-% av trematerialet. Man kan naturligvis an-vende andre egnede konvensjonelle limstoffer for sponmaterialet.

Etter at tetningsmidlet er påført på sponene og sponene er tumlet og tørket for derved å danne et stivnende overflate-belegg på sponene, påføres et klebemiddel på sponmaterialet. Siden sponene er tetningsmiddelbehandlet med natriummetasilikat, kleber klebestoffet til sponenes overflate snarere enn å trenge inn i trematerialet. Et hvilket som helst egnet-konvensjonelt klebestoff og katalysator som vanligvis anvendes ved fremstilling av sponplater, kan anvendes.

I en spesiell utførelse er klebemidlet en modifisert og sulfonert fenol-fbrmaldehydharpiks med en herdningskatalysator. En typisk harpiks betegnes "GP-5103". Ved normal .belegging blir 49,5 kg lim basert på 100% faststoff benyttet for belegging av 990 kg furuspori for fremstilling av 305 m platemateriale. Det følgende representerer en typisk blanding av tremateriale, klebemiddel, fyllstoff og katalysator for fremstilling av 305 m trevirke-platemateriale.

990 kg spon belagt med natriummetasilikat,

91,7 kg væskeformig klebemiddel "GP-5103" med 54% faststoff,

4,9 kg katalysator som er en vandig oppløsning av en organisk syre, slik som "GP x 1091/62",

18,3 kg kalsiumkarbonat-fyllstoff som virker styrkende på limlinjen i trevirket.

Således behandlet materiale presses under et trykk på

omkring 4 2 kg/cm<2>og herdes ved en temperatur på 163°C.

Etter at sponene er belagt med klebemidlet, blir de sammenpresset under trykk i et apparat for kontinuerlig fremstilling av - plater, slik som beskrevet i US-patent nr. 3.890.077, eller de kan sammenpresses under'trykk i en konvensjonell platepresse. Normalt anvendes et trykk på 28-4 9 kg/cm 2på alle platesidene. Før sponene sammenpresses, innrettes de enten manuelt eller mekanisk langs platens ønskede lengde.

Etter at sponene er sammenpresset til plateform, ut-settes platen for varme for herding av klebemidlet og sammenknytning av sponene i sin endelige stilling. Etter hvert som sponene sammenpresses, kommer de i inngrep med hverandre på grunn av deres uregelmessige form, idet endene på noen av sponene bøyes rundt endene på nærliggende spon.

De herdede klebemiddellag får form av en "honeycomb"-struktur slik som illustrert på figur 2, og som strekker seg gjennom hele platelengden og øker elastisitetsmodulen.

I det følgende angis forsøk som ble foretatt på plater (vanligvis betegnet "2x4"-plate) med et tverrsnitt på 37,5 mm x 81,3 mm og en lengde på ca. 105 cm.

Forsøk nr.

1. Plate fremstilt fra furusagspon:

128-360 elastisitetsmodul 164-232

108-462 "

Gjennomsnitt - 132.351 elastisitetsmodul

2. Plate fremstilt fra furusagspon med sponstørrelse: 12,5 mm lengde, 12,5 mm bredde og 3 mm tykkelse:

398.291 elastisitetsmodul

209.339 elastisitetsmodul

421.757

Gjennomsnitt - 343.129 elastisitetsmodul.

3. Plate fremstilt fra furu - en blanding av ca. 50% Pallman-fibre og 50% Baue'r-fibre. Fibre med lengde opp til 25 mm og flis og spon med _ dimens j on_ 12 ;..5_rnm_x_ 12 , 5 mm x 18,8 mm: 306.232 elastisitetsmodul 128.302

286.138

146.521

Gjennomsnitt - 216.798 elastisitetsmodul

4. Plate fremstilt fra Hercules-fibre fra behandlede furustubber;

lengde 12,5 mm-18,8 mm:

267.000 elastisitetsmodul

197.00'0

394.000 "

Gjennomsnitt - 286.000 elastisitetsmodul

5. Plate fremstilt fra spon av Douglas-furu; spondimensjoner:

25-50 mm lengde, 6,3-8,3 mm bredde, 0,39 mm tykkelse:

521.242 elastisitetsmodul

6. Plate fremstilt fra Sycamore-spon skåret med plant skjærehode; spondimensjoner 25-100 mm lengde med 80% i 50-100 mm området, 3-18,8 mm bredde, 0,78-3 mm tykkelse:

622.424 elastisitetsmodul

653.231

637.500

Gjennomsnitt - 637.718 elastisitetsmodul

7. Plate fremstilt fra furuspon - 80% mellom 50 mm og 125 mm i lengde, 12,5 mm tykkelse:

756.548 elastisitetsmodul

796.341

788.000 "

631.000

Gjennomsnitt - 742.920 elastisitetsmodul-

8. Plate fremstilt fra furuspon; 75% - 150-200 mm lengde,

25% - vilkårlige lengder opptil 150 mm; 6,3 mm tykkelse,

18,8 mm bredde:

.1.074.000 elastisitetsmodul

1.099.900

976.500 elastisitetsmodul

884.300

Gjennomsnitt - 1.008.450 elastisitetsmodul

9. Plate fremstilt fra furuspon: 75% - 50 mm til 250 mm lengde;

6,3 mm tykkelse, 6,3-18,8 mm bredde:

1.231.000 elastisitetsmodul

982.500

734.250

Gjennomsnitt - 986.000 elastisitetsmodul.

Elastisitetsmodulen for de forskjellige plater øker som det fremgår fra de ovenstående verdier,.med sponenes lengde opptil ca 200 mm.

Som et resultat av at sponene er uregelmessig formede, dannes etter forming og sammenpressing/ en trefibereffekt slik at man ikke får .noe bestemt skjærplan langs platen 16. Lim-.linjen 18 som går gjennom platen, får form av en "honeycomb"-struktur 20 som rager gjennom platens lengde. Dette skyldes limet som befinner seg på overflaten av trematerialet isteden for å trenge inn i tresponene. Som nevnt tidligere, trenger limet ikke inn i sponene fordi disse er belagt med et tetningsmiddel, slik som natriummetasilikat. Fordelen ved å benytte natriummetasilikat er at det øker sponenes stivhet. Kalsiumkarbonatfyll-stoffet som tilsettes til klebemidlet øker styrken på limlinjen.

Siden sponene er av tre, kan man i likhet med naturlig tremateriale spikre og sage det fremstilte plate-trevirke, og dette kan derfor anvendes ved vanlige byggeformål. Det skal lite energi til for å fremstille sponmaterialet og det anvendes lite energi ved den totale fremstillingsprosess. Det fremstilte platematerialet representerer således en vesentlig gjenskapning av naturens produkt slik at tresponene ligner vårveksten og "honey-comb"-klebemiddelstrukturen ligner sommerveksten.

Et annet trekk ved foreliggende platemateriale er at det lett kan gjøres brennhemmende ved tilsetning av aluminiumhydrat til klebemidlet for dannelse av en .brannhemmende limlinje, og ved å behandle sponmaterialet med aluminiumfosfat. Platematerialet ville bli enda mer brannbestandig ved behandling av sponmaterialet med det brannhemmende middel.

Trematerialet kan også gjøres motstandsdyktig mot forråtning ved behandling av sponmaterialet med et middel, slik som pentaklorfenol.

Sponene som er vist på figur 4 er sammenlignet med en tommestokk for å illustrere typisk sponmateriale som anvendes for fremstilling av platen eller planken 16. Likeledes er enden på elementet 16 sammenlignet med en tommestokk.

Claims (12)

1. Avlangt element av "falsk" trevirke med en lengde som er større enn bredden og tykkelsen, karakterisert ved at det omfatter en blanding av uregelmessig formede, avlange trespon som er vesentlig innrettet langs elementets lengde, hvor en vesentlig del av sponene har en lengde på fra ca. 5 til 20 cm, et klebemiddel-belegg på sponene, idet sponene er sammenpresset til en tett sammenknyttet struktur, hvor klebe-middelbelegget danner et herdet lag mellom sponene og fastholder disse spon i nevnte tett'sammenknyttede struktur.

.2. Avlangt element av "falsk" trevirke med en lengde som er større enn bredden og tykkelsen, karakterisert ved at det omfatter en blanding av uregelmessig formede, avlange spon av trefibre som er vesentlig innrettet langs elementets lengde, idet sponene har et uregelmessig tverrsnitt som er revet eller skåret fra stokken i en retning perpendikulært på stokkens lengde, et tetningsmiddel som dekker sponenes overflate, et klebemiddel på sponene, idet nevnte tetningsmiddel begrenser inntrengningen av klebemidlet i sponene, og idet sponene er sammenpresset til en tett sammenknyttet struktur hvor klebemidlet danner et herdet lag mellom nevnte spon og fastholder disse i den sammenknyttede struktur.

3. Element ifølge krav 2, karakterisert ved at ca. 60% av nevnte blanding av uregelmessig formede, avlange spon har en lengde på fra ca. 5 til 20 cm.

4. Avlangt element av "falsk" trevirke med en lengde som er større enn bredden og tykkelsen, karakterisert ved at det omfatter en blanding av uregelmessig formede, avlange trespon som er vesentlig innrettet langs elementets lengde, et klebemiddel-belegg på sponene, idet disse spon er sammenpresset til en tett, sammenknyttet struktur hvor klebemiddel-belegget danner herdede lag mellom sponene og fastholder disse i den sammenknyttede struktur, og ved at de herdede lag befinner seg i en "honeycomb"-struktur som tilveiebringer kontinuerlige forsterkningslinjer langs elementets lengde.

5. Avlangt element av "falsk" trevirke med en lengde som er større enn bredden og tykkelsen, karakterisert ved at det omfatter en blanding av uregelmessig formede, avlange trespon.som er vesentlig innrettet langs elementets lengde, idet en vesentlig del av sponene har en lengde på over 5 cm, og et klebemiddel-belegg på nevnte spon, idet disse spon er sammenpresset til en tett, sammenknyttet struktur hvor klebemiddel-belegget danner herdede lag av forsterkningslinjer i elementets lengderetning.

6. Element ifølge krav 5, karakterisert ved at sponene har et tverrsnitt på opptil 18,8 mm.

7. Fremgangsmåte til fremstilling av "falsk" trevirke, karakterisert ved at man (a) skjærer spon...med en lengde på fra ca. 5 til 25 cm fra en stokk i en retning perpendikulært på stokkens lengde, r (b) tørker sponene, (c) belegger sponene med tetningsmiddel og lar dette middel tørke på sponene, (d) påfører et klebemiddel på de belagte spon, (e) innretter sponene vesentlig parallelt med hverandre, (f) sammenpresser nevnte spon og klebemiddel under trykk til en bestemt form, og (g) herder den sammenpressede blanding av spon og klebemiddel for dannelse av et herdet plateelement av "falsk" trevirke.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at det som tetningsmiddel anvendes natriummetasilikat.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 7, karakterisert ved at det som klebemiddel anvendes en termoherdende harpiks.

10. Fremgangsmåte til fremstilling av "falsk" trevirke, karakterisert ved at man (a) tilveiebringer en blanding av avlange spon hvor en vesentlig del av sponene har en lengde på 5-20 cm, (b) tørker sponene, (c) belegger sponene med et klebemiddel, (d) innretter sponene vesentlig parallelt med hverandre, (e) sammenpresser de innrettede spon og klebemidlet under trykk til et avlangt plate- eller plankeformet element, og (f) herder klebemidlet slik at det dannes en herdet, "honeycomb"-forsterkende struktur i hele elementets lengde.

11. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at sponene har en bredde på opptil 18,8 mm.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 10, karakterisert ved at sponene består av fibre som er innrettet langs sponenes lengde.