NO820638L - Avlange konstruksjonselementer av kompositt-tremateriale - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår konstruksjon av avlange strukturelementer, såsom stolper, peler, peleverk, bærearmer etc. fra sammensatt tremateriale. Slike strukturelementer kan ha like god eller endog bedre styrke enn til-svarende strukturer fremstilt av fast trevirke, og de kan fremstilles til en pris som gjør at de kan konkurrere med slike faste trekonstruksjoner.

Skjønt finfordelte trematerialer har funnet vid anvendelse f.eks. for fremstilling av plater eller andre plane treprodukter, så har man tidligere ikke beskrevet kommersielt anvendbare anordninger for produksjon av avlange strukturelementer med høy styrke fra slikt tremateriale.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således et avlangt konstruksjonselement bestående av en rekke avlange plater som hver er fremstilt av en rekke trepartikler blandet med et egnet bindemiddel og presset til et tett produkt og arrangert i form av en avlang struktur,karakterisert vedat nevnte plater har innadvendte overflater som definerer et avlangt sentralt hulrom, og hvor de laterale kanter på til-støtende flater er festet sammen og hvor det er tilveie-

bragt anordninger for å forsterke nevnte avlange struktur,

og hvor nevnte forsterkende anordninger innbefatter et stivt skummateriale som i det minste fyller en del av nevnte avlange sentrale hulrom, og hvor nevnte stive skummateriale bindes til nevnte innadvendte overflater.

I en utførelse av oppfinnelsen består det stive skummaterialet av stivt polyuretanskum.

Oppfinnelsen vil nå bli mer detaljert beskrevet

ved hjelp av et eksempel med henvisning til vedlagte tegning-er hvor: Fig. 1 er en tegning av et avlangt konstruksjonselement ifølge foreliggende oppfinnelse,

fig. 2 er et tverrsnitt tatt langs linjen 2-2 på

fig. li

fig. 3 er et lengdesnitt gjennom det avlange konstruksjonselementet som er vist på fig. 1,

fig. 4 er et snitt i to plan av det sammensatte

trematerialet som inngår i det avlange konstruksjonselementet som er vist på fig. 1,

fig. 5 er en perspektivskisse som viser en alternativ utførelse av et annet konstruksjonselement ifølge foreliggende oppfinnelse.

Det eksempel som er vist på fig. 1 er et avlangt konstruksjonselement 10 fremstilt av et sammensatt tremateriale og i form av en avlang hul avsmalnende stolpe av den type som brukes som vanlige stolper, i peleverk eller for andre lignende formål.

Elementet 10 er sammensatt av en rekke avlange plater 14, og hvor nevnte plater 14 er fremstilt av et sammensatt tremateriale. I den konstruksjon som er vist på

fig. 1-3, består platene 14 av en rekke laminerte lag 18

av sammensatt tremateriale, og hvor lagene 18 er limt sammen ved hjelp av et limstoff 19. Platene 14 er enten gjærings-skåret eller på annen måte skåret og formet og satt sammen til en sammensatt trepåle. På tegningen er de avlange laterale kantene 20 på platene 14 festet sammen ved hjelp av et limstoff, hvorved platene 14 får en oktagonal form som vist på fig. 2.

Som vist på fig. 3 kan platene 14 bestå av en rekke plane lag 18 med suksessivt økende lengde, slik at tykkelsen av hver av platene 14 avtar fra basisdelen mot den øvre del av pålen, og på den vedlagte tegningen består basisdelen av tre lag 18 av sammensatt tremateriale, mens den øvre del av pålen består av ett enkelt lag 18 av sammensatt tremateriale. I andre utførelser av oppfinnelsen kan platene 14 bestå av

et enkelt lag 18 av sammensatt tremateriale, og disse platene kan ha en avsmalnende tykkelse slik at når de settes sammen så danner de en påle som vist på fig. 1.

I en foretrukken utførelse av oppfinnelsen vil materialet i platene 14 bestå av et sammensatt tremateriale fremstilt av treflis 22 (fig. 4) blandet med et egnet bindemateri-ale og presset i en egnet presse. Mer spesielt kan det pres-sede produkt være fremstilt ved at man konstruerer en løs matte av treflis 22 og deretter blander treflisene med et lim stoff. Mer spesielt kan matten fremstilles ved at man plas-serer flate treflis 22 slik at overflaten på flakene 22 i alt vesentlig ligger parallelt med mattens overflateplan, og hvor alle treflisene er plassert slik som vist på fig. 4,

at lengdeaksene på flisene er parallelle med lengdeaksen på

det forlengede strukturelement som skal fremstilles. Matten blir deretter presset til et plant lag 18 på samme måte som når man fremstiller vanlige sponplater.

I en foretrukken form av oppfinnelsen bør minst

90% av treflisene 22 plasseres i laget 18 slik at de er parallelle med lengdeaksen på den avlange platen 14 når laget 18 fremstilles. De plane flisene 22 bør også ligger parallelt med hovedflaten på det lag som fremstilles av nevnte fliser. Videre bør flisene 22 ha en fiberretning som i alt vesentlig ligger parallelt med lengdeaksen på flisene. En plassering av flisene 22 på denne måten gjør at pålen 10 til slutt får et årenett på overflaten som er lik det man finner på en fast trepåle. I virkeligheten vil pålen 10 ha en mer ensartet fiberretning eller åreringret-ning, ettersom en fast trepåle vanligvis har ufullstendig årenett og kvister.

Trefliser 22 av den type som brukes for fremstilling av lagene 18 blir vanligvis dannet ved at man bruker en av-flakningsmaskin for å finfordele mindre stokker, grenser eller grovt tremateriale hvorved man får fremstilt egnet formede fliser 22. Ved fremstillingen av de avlange platene 14 er det foretrukket at treflisene 22 har en lengde på fra 1,27 - 8,89 cm, en bredde fra 0,25 - 1,27 cm og en tykkelse fra 0,025 - 0,127 cm. Videre er det foretrukket at forholdet mellom flis-enes midlere lengde til deres midlere bredde varierer fra 4:1 til 10:1. Som et eksempel på en hensiktsmessig geometri kan man bruke flis med en lengde på ca. 4,06 cm, tykkelse på 0,05 cm og en bredde fra 0,5 - 1,27 cm.

Et hensiktsmessig limstoff som kan brukes ved fremstillingen av platene 14 kan bestå av fenol-formaldehyd eller et isocyanatlimstoff. I en foretrukken form av oppfinnelsen består limstoffet av et organisk polyisocyanat med i det minste

2 aktive isocyanatgrupper pr. molekyl. Man har funnet at et limstoff inneholdende 8% faste harpiksstoffer basert på ovns-tørket vekt av treflisene, gir tilfredsstillende styrke på

de resulterende avlange elementer. For å få maksimal sammenliming av flisene, bør limstoffet sprøytes på flisene i form av små dråper.

For å konservere de avlange konstruksjonselementene mot nedbrytning som skyldes sopp og insekter, er det videre ønskelig at det sammensatte trematerialet også innbefatter et egnet fungicid. Treflisene kan videre behandles eller blandes med et egnet biocid såsom pentaklorfenol, kreosot, kromholdig kopperarsenat og ammoniakalsk kopperarsenat.

Skjønt den forlengede pålen 10 er vist med et okta-gonat tverrsnitt, så er det selvsagt underforstått at pålen alternativt kan ha andre tverrsnittskonfigurasjoner, f.eks.

en sirkulær form, en heksagonal form eller lignende.

Skjønt de respektive platene 14 i den avlange

pålen 10 hensiktsmessig er festet sammen langs sine avlange laterale kanter 20 ved hjelp av et sterkt limstoff, f.eks.

en resorcinol-formaldehydharpiks, et isocyanatlimstoff eller et annet limstoff som er egnet for sammenliming av treprodukter, så kan platene 14 også festes sammen ved hjelp av riller og spor eller en kombinasjon av slike og et limstoff.

Pålen 10 innbefatter anordninger for en strukturell forsterkning av platene 14 som danner selve pålen og for en bedre sammenbinding av disse. En slik anordning kan være et skummateriale 24 som helles eller injiseres inn i det sentrale avlange hulrom 26 som dannes av platene, og hvor skummaterialet 24 i det minste fyller en del av dette hulrommet 26.

I en foretrukken form av oppfinnelsen består skummaterialet

24 av et stivt polyuretanskum som kan helles inn i det avlange sentrale hulrom 26 som en hellbar væske og som deretter omdannes til et skum slik at man får en stiv kjernefylling i selve pålen. Det fremstilte polyuretanskummet gir ytterligere stivhet til det avlange konstruksjonselementet som dannes av platene 14, og polyuretanskummet vil også danne en limfuge med de indre overflatene 28 på platene 14, hvorved de virker ytterligere som en sammenbinding av platene 14 hvorved hele elementet styrkes. Som et eksempel på et egnet polyuretanskum kan man bruke "Baytherm 851" som fremstilles av Mobay Chemical Corporation i Pittsburgh, Pennsylvania. På vanlig måte vil polyuretanskummet fremstilles ved at man blander to flytende komponenter, hvoretter dette væskematerialet omdannes til skum og herder ved romtemperatur til et stivt skum 24. Skjønt tettheten på det resulterende stive polyuretanskum kan varieres på vanlig måte ved å variere mengdene av de to komponenter som blandes, så har man funnet at man hensiktsmessig kan bruke en tetthet på omkring 3 2 kg/m . På

den annen side kan skummets stivhet og dermed styrken på skummet økes ved å øke tettheten på skummet. Man kan f.eks. fremstille en påle med sterkt forbedret styrke ved å anvende et skum med en tetthet på 80 kg/m , men prisen på pålen øker med økende mengde av anvendt skummateriale.

Et trekk ved anvendelsen av et polyuretanskum-materiale i hulrommet 26 er at nevnte skum har en lukket cellestruktur og derved ikke lett absorberer fuktighet og danner således en effektiv barriere for bevegelse av fuktighet i pålens indre.

Skjønt det stive skummaterialet 24 er beskrevet

som bestående av polyuretan, så kan man selvsagt i andre ut-førelser bruke andre lignende materialer. Det er imidlertid foretrukket at materialet bør har slike egenskaper at det hindrer en bevegelse av fuktighet i pålens indre, og ved at det danner en eller annen form for binding med platene slik at pålen derved får bedret stivhet og forsterkning. Det er videre foretrukket at skummaterialet er et stiv skum mer enn et fleksibelt skum, fordi et skum av førstnevnte type gir bedret styrke på pålen. I en foretrukket form av oppfinnelsen er det også ønskelig at det skummateriale man anvender kan herdes ved romtemperatur. Skjønt man også kan bruke andre skummaterialer, så vil prisen stige hvis det er nødvendig å utføre en oppvarming av skummet for at dette skal kunne herd-ne. I andre alternative utførelser kan fyllstoffer som treflis, sagmugg etc. blandes med det flytende materialet som

helles inn i hulrommet 26 for fremstilling av et stivt skum.

Skjønt den illustrerte utførelsen viser at skummet bare er fylt i den øvre og nedre ende av det avlange sentrale hulrom, så kan man selvsagt også ha andre typer av fyllinger slik at f.eks. hele hulrommet er fylt. På den illustrerte konstruksjonen vil skummaterialet 24 i den nedre enden av pålen 10 være effektivt for å hindre en bevegelse av fuktighet inn i pålen. Skummaterialet 24 i den øvre enden av pålen 10 gir en forsterkning i den enden av pålen som even-tuelt skal ha bærearmer eller lignende.

På fig. 5 er det vist en alternativ utførelse av

det avlange strukturelement ifølge foreliggende oppfinnelse. Det viste elementet 40 er i form av en hul avlang tverr-

arm av den type som ofte brukes på påler og stolper for å

bære telefonledninger, strømledninger o.l. Mer spesielt består tverrarmen 4 0 av fire plane avlange plater 42 som hver er fremstilt av et sammensatt tremateriale på samme måte som beskrevet ovenfor, og som har en konstruksjon som vist på

fig. 4. De avlange platene 42 er festet sammen langs sine tilstøtende flater 44 ved hjelp av et egnet limstoff av den type som er beskrevet tidligere. Det er selvsagt underforstått at platene 42 også kan festes sammen på annen egnet måte.

Som beskrevet i forbindelse med fig. 1 - 3 så vil

de avlange platene 4 2 også være fremstilt av avlange trefliser 22 plassert slik at i alt vesentlig alle treflisene har sine lengdeakser parallelt med lengdeaksene på platene 42 og hvor de plane flisene 22 er orientert slik at de definerer plan som i alt vesentlig er parallelle med platenes hovedplan.

Som i forbindelse med pålen 10 så er det også her anordninger for å fylle i det minste en del av det sentrale hulrom 46 i tverrarmen, idet nevnte anordninger også funksjoner-er som en forsterkning for platene 42 som danner tverrarmen og som videre gir en ytterligere sammenbinding av platene 42. Nevnte anordninger innbefatter et stivt skummateriale 48 som kan helles eller injiseres inn i hulrommet 46 som er defi-

nert av de avlange platene. Det er foretrukket at skummateri-

alet 48 har den egenskap at det.danner en limfuge med de indre overflater 50 på platene slik at det indre skummaterialet 48 binder platene sammen. Som nevnt tidligere vil et foretrukket skummateriale med denne egenskapen være et stivt polyuretanskum.

Det stive skummaterialet plasseres i tverrarmen ved at denne settes vertikalt, hvoretter polyuretanskummet helles inn i tverrarmen i sin væsketilstand. Dette materialet vil så omdanne seg til et skum og fylle det sentrale hulrom i tverrarmen og vil herde til en stiv kjerne. Polyuretanskummet kan også injiseres inn i hulrommet 46 ved å bruke et vanlig dysearrangement for injeksjon av slikt skum.

Claims (10)

1. Avlangt konstruksjonselement bestående av en rekke avlange plater som hver er fremstilt av trepartikler blandet med et egnet limstoff og presset til et tett produkt og arrangert i form av en avlang struktur, karakterisert ved at nevnte plater har innadvendte overflater som definerer et avlangt sentralt hulrom, og hvor laterale kanter på tilstøtende plater er festet sammen og hvor det er tilveiebragt anordninger for å forsterke nevnte avlange struktur, og hvor nevnte forsterkende anordninger innbefatter et stivt skummateriale som i det minste fyller en del av nevnte avlange sentrale hulrom, og hvor nevnte stive skummateriale også er festet til nevnte innadvendte overflater.

2. Avlangt konstruksjonselement ifølge krav 1, karakterisert ved at nevnte stive skummateriale består av stivt polyuretanskum.

3. Avlangt konstruksjonselement ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at nevnte trepartikler i nevnte forlengede plater består av avlange fliser som hver har en lengdeakse og hvor fiberretningen på nevnte trefliser i alt vesentlig er parallelt med nevnte lengdeakser på nevnte trefliser, og hvor minst 90% av nevnte trefliser er plassert slik at deres lengdeakse er parallelt med lengdeaksen på nevnte avlange konstruksjonselement.

4. Avlangt konstruksjonselement ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at hver av de nevnte plater har et hovedplan, og hvor nevnte trefliser i nevnte plater er plane og definerer plan som er parallelt med nevnte hovedplan i nevnte plate.

5. Avlangt konstruksjonselement ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at nevnte trefliser har en midlere lengde på fra 1,27 - 8,89 cm, en midlere bredde fra 0,254 - 1,27 cm og en midlere tykkelse på fra 0,025 - 0,127 cm.

6. Avlangt konstruksjonselement ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at nevnte avlange plater er plane og hver har laterale kanter, og hvor nevnte laterale kanter på nevnte avlange plane plater er festet sammen i et forsatsforhold.

7. Avlangt konstruksjonselement ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert" ved at nevnte limstoff innbefatter et organisk polyisocyanat med minst to aktive isocyanatgrupper pr. molekyl.

8. Avlangt konstruksjonselement ifølge ethvert av de foregående krav, karakterisert ved at hver av de nevnte forlengede plane plater består av en rekke laminerte plane lag av sammensatt tremateriale, og hvor hvert lag er sammensatt av avlange trefliser blandet med et limstoff og siden presset.

9. Fremgangsmåte for fremstilling av avlangt konstruksjonselement hvor man fremstiller en rekke avlange plane plater som hver er fremstilt av trefliser blandet med et limstoff og presset til et tett produkt, karakterisert ved at hver av platene har et hovedplan og en lengdeakse, og hvor treflisene i en slik plate er plane og har sine plan parallelle med hovedplanet på platene, og hvor treflisen har en lengdeakse og hvor fiberretningen i treflisene er parallell med lengdeaksen på treflisene og hvor treflisenes lengdeakse også er parallell med platens lengdeakse, og hvor nevnte plater er festet sammen slik at de danner et avlangt konstruksjonselement med et avlangt sentralt hulrom, og hvor nevnte plater er festet sammen slik at de laterale kanter på hver av nevnte plater er festet til de laterale kanter på tilstøtende plater, og hvor i det minste en del av nevnte sentrale hulrom er fylt med et stivt skummateriale.

10.. Fremgangsmåte ifølge krav 9, karakterisert ved at man fyller nevnte sentrale hulrom med et skummateriale ved at det føres flytende polyuretanskum inn i nevnte hulrom og deretter omdanner dette til skum som fyller nevnte hulrom og derved bidrar til en ytterligere styrk- ning av nevnte avlange konstruksjonselement.