NO821916L - Langstrakte gjenstander av laminert tremateriale - Google Patents

Description

Oppfinnelsen vedrører kompositt-tremateriale, mer særskilt oppbyggingen av langstrakte gjenstander såsom stolper, master, peler, tverrstag og armer av kompositt-tremateriale. Slike gjenstander kan ha styrkeegenskaper som er like gode eller bedre enn lignende gjenstander fremstilt av førsteklasses massivt trevirke og kan fremstilles til en pris som gjør dem konkurransedyktige med .slike massive tregjenstander.

Opdelt tremateriale har funnet stor anvendelse i forbindelse med fremstilling av plater eller andre plane treprodukter,

men det har hittil ikke vært foreslått egnede eller kommersielt brukbare teknikker for fremstilling av langstrakte gjenstander av slikt tremateriale.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebragt en langstrakt gjenstand som er kjennetegnet ved at den innbefatter flere avlange plateelementer som er fast forbundne med hverandre slik at det dannes et langstrakt, sentralt hulrom, idet de avlange platelementer er bygget opp av trepartikler blandet med et egnet bindemiddel og komprimert for dannelse av et fortettet produkt.

Fordelaktig kan hosliggende sidekanter til nabo-plateelementer være adhesivt sammenbundne.

Videre kan fordelaktig fiberretningen i tresponene strekke

seg parallelt med deres lengdeakser, og fordelaktig er hovedsakelig samtlige av de avlange trespon rettet inn i hovedsaken parallelt med lengdeaksen til den langstrakte gjenstand og danner i hovedsaken parallellplan.

En av fordelene med oppfinnelsen er at den muliggjør fremstilling av tremaster eller andre lignende langstrakte gjenstander uavhengig av tilgjengeligheten av førsteklasses massivt trevirke.

Nok en fordel med oppfinnelsen er at den muliggjør tilveie-bringelsen av et egnet produkt med lavere kostand. Det er således eksempelvis anslått at en ca. 12 m lang stolpe ifølge oppfinnelsen kan kunne koste 3 0% mindre enn en lignende massiv trestolpe, og at kostnadsforskjellen øker med stolpelengden, slik at eksempelvis en stolpe ifølge oppfinnelsen med en lengde på ca. 24 m vil kunne koste 55% mindre enn en lignende massiv trestolpe.

Nok en fordel med oppfinnelsen er at den muliggjør bruk av tretyper som ellers har mindre kommersiell verdi. Selv om massivt trevirke av ulike typer har sterkt ulike styrkeegenskaper har man funnet a£ kompositt-trematerialprodukter ifølge oppfinnelsen, fremstilt av tretyper med lav styrke, ikke nødvendigvis vil være svakere enn produkter fremstilt av sterkere tretyper. Således kan det med fordel anvendes tretyper som vanligvis har liten betydning for anvendelse i trekonstruksjoner.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere under henvisning til

tegningene hvor:

i

Fig. 1 viser et oppriss av en langstrakt gjenstand ifølge

oppfinnelsen,

fig. 2 viser et perspektivriss av en langstrakt gjenstand ifølge oppfinnelsen og i en annen utførelse,

i fig. 3 viser et forstørret enderiss av gjenstanden i fig. 2,

fig. 4 viser et snitt etter linjen 4-4 i fig. 1,

fig. 5 viser et lengdesnitt gjennom en langstrakt gjenstand

som i fig. 1 og bygget opp av laminerte seksjoner, fig. 6 viser et forstørret perspektivutsnitt av det lami-

i nerte kompositt-tremateriale som inngår i den langstrakte gjenstand i fig. 1,

fig. 7 viser et lengdesnitt gjennom en langstrakt gjenstand

i en alternativ utførelse,

fig. 8 viser et utsnitt som i fig. 6, men tatt fra gjen-

i standen i fig. 7,

fig. 9-11 viser et tverrsnitt gjennom langstrakte gjenstander i ulike utforminger,

fig. 12 viser et lengdesnitt av en langstrakt gjenstand i

nok en alternativ utførelsesform ifølge oppfinnelsen,

og

fig. 13 viser et lengdesnitt gjennom nok en alternativ ut-førelsesform av en langstrakt gjenstand ifølge opp-, finnelsen.

Den utførelse som er vist i fig. 1 er en langstrakt gjenstand 10 som er bygget opp av flere avlange platelementer 14. Hvert platelement 14 består av kompositt-tremateriale. I den spesi-elle utførelse som er vist i fig. 4 - 6 er hvert plateelement 14 bygget opp av flere lag 18 av kompositt-tremateriale, idet lagene er laminert sammen ved hjelp av egnede bindemidler. Plateelementene 14 er avskrådd eller på annen måte formtil-skåret og er satt sammen for dannelse av en trestolpe. I den viste utførelse er de respektive sidekanter 20 på plateelementene 14 forbundne med hverandre ved hjelp av et bindemiddel, og som vist i fig. 4 ér platelementene 14 satt sammen i en åttekant.

Oppbyggingen av stolpen 10 er vist mer detaljert i fig. 5, hvor de enkelte platelementer 14 er vist bygget opp av flere lag 18 av kompositt-tremateriale, idet de enkelte lag har suksessivt økende lengde, slik at tykkelsen til hvert plateelement 14 avtar fra stolpens 10 fot og oppover mot stolpens topp eller øvre ende. De deler av de avlange platelementer 14 som befinner seg ved stolpefoten har en tykkelse dannet av ti lag 18 av kompositt-materiale, mens de øvre deler av platelementene 14 bare består av et enkelt lag 18 av kompositt-tremateriale .

Hvert lag 18 i et platelement 14 er bygget opp av kompositt-tremateriale i form av trespon 2 2 (fig. 6) som er blandet med et egnet bindemiddel og komprimert i en egnet presse. Fordelaktig er det komprimerte produkt fremstilt ved at en løst filtet matte av trespon er blandet med et bindemiddel, under utnyttelse av den fremstillingsteknikk som er kjent i forbindelse med fremstilling av vanlige sponplater. Fordelaktig tilveiebringes matten ved at tresponene 22 legges slik at sponplanene ligger i hovedsaken parallelt med matteplanet og at i hovedsaken samtlige spon er innrettet som vist i fig. 6, slik at sponenes lengdeakser forløper i hovedsaken parallelt med lengdeaksen til den langstrakte gjenstand som skal tilveiebringes.

I en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen innrettes minst 90% av tresponene 22 slik at de ligger parallelt med lengdeaksen til platelementet 14 eller lageret 18. Sponene 22 har en fiberretning som går i hovedsaken parallelt med lengdeaksene til sponene. Innrettingen av sponene vil således medføre at sponenes fibre er innrettet i forhold til lengdeaksen til den langstrakte gjenstand eller stolpe 10,

på samme måte som i en massiv trestolpe. I virkeligheten vil stolpen 10 kunne ha en mer jevn fiberretning enn i en massiv trestolpe, fordi man i massivt trevirke vil ha kvister og lignende som gir avvikende fiberretninger og diskontinui-teter.

Trespon 22 som benyttes i lagene 18 kan hensiktsmessig fremstilles ved bruk av en vanlig ringsponer eller en stokksponer for oppdeling av små stokker, grener eller grovt massetre for tilveiebringelse av egnede spon 22.

Ved fremstillingen av platelementene 14 foretrekkes det

å benytte trespon 22 som har en lengde fra ca. 1,25 til 9 cm, en bredde fra ca. 0,25 til 1,3 cm, og en tykkelse på fra ca. 0,025 til 0,13 cm. Det foretrekkes også at forholdet mellom middellengden til sponene og sponenes middelbredde er fra ca. 4:1 og ca. 10:1. Som eksempel på en hensikts-; messig spongeometri skal her nevnes spon som har en lengde på ca. 4 cm, en tykkelse på ca. 0,05 cm og en bredde på mellom ca. 0,5 og 1,3 cm.

Et hensiktsmessig bindemiddel for bruk ved fremstillingen av platelementene 14 kan være fenol-formaldehyder eller et isocyanat-bindemiddel. Man har funnet at en 8% harpiks-faststoff-blanding av et slikt bindemiddel, basert på ovns-tørr sponvekt, vil gi tilfredsstillende styrkeegenskaper i den ferdige gjenstand. For å maksimere beleggingen av sponene kan bindemiddelet påføres ved å sprøyte flytende bindemiddel på sponene i dråpeform.

For å hindre at de langstrakte gjenstander ødelegges av soppangrep og insekter vil det også være fordelaktig å

legge inn en egnet soppdreper i matten. Sponene kan også behandles eller blandes med et egnet biosid. Slike egnede biosider er bl.a. pentaklorofenol, kreosot, kromatert kopperarsenat og ammoniakk-kopperarsenat.

Stolpen 10 har åttekantet tverrsnittsform, men selvfølgelig kan man benytte også eksempelvis en sirkulær tverrsnittsform, som vist i fig. 9, eller en sekskantform som vist i fig. 10. Den sirkulære utførelse kan tilveiebringes ved at stolpen bygges opp av flere platelementer 30 som er gitt den nød-vendige tverrsnittskrumning. Platelementene 30 anordnes slik at deres kanter kan sammenbindes, hvorved platelementene slutter seg sammen rundt et langstrakt, sentralt hulrom.

Platelementene 14 i stolpen 10 er hensiktsmessig forbundne med hverandre ved hjelp av sterke bindemidler såsom resorcinol, et isocyanat-bindemiddel eller andre bindemidler som egner seg for sammenliming av treprodukter, men plateelementene 14 kan eksempelvis også forbindes med hverandre ved hjelp av kiler 32, som vist i fig. 11 eller ved en kombinasjon av kiler 3 2 og et bindemiddel.

Fig. 7 viser en alternativ utførelse av en langstrakt gjenstand 3 4 utformet i samsvar med foreliggende oppfinnelse. Gjenstanden eller stolpen 34 er bygget opp på samme måte

som stolpen 10 i fig. 1 og 4-5, med unntagelse av at de

avlange plateelementene 36 i stolpen 34 er monolittiske, enhetlige kompositt-treplater istedenfor laminerte. Som vist i fig. 8 ligner plateelementene 36 de tidligere omtalte plateelementer 14 derved at de er bygget opp av kompositt-tremateriale i form av avlange trespon 22 som ligger i parallelle plan og med sine lengdeakser i hovedsaken parallelt med lenge-aksene til platelementene 36. Stolpen 34 har videre flere i lengderetningen avstandplasserte stive og plane, åttekantede membraner 38 som er anordnet i hulrommet 39. Hensikten med disse membraner er å øke stolpens styrke. Disse oktogonale membraner 3 8 kan vøre av mange materialtyper, men i en foretrukken utførelse ifølge oppfinnelsen er de oktogonale membraner 38 bygget opp av kompositt-tremateriale på samme måte som i platelementene 36.

Fig. 2 viser nok en utførelsesform av en langstrakt gjenstand ifølge oppfinnelsen. Genstanden 40 er i dette tilfelle en hul tverrarm av den type som vanligvis benyttes på stolper for bæring av telefonledninger eller kraftledninger. I

dette tilfelle består armen eller tverrbjelken 40 av fire plane avlange platelementer 42, idet hvert av disse plateelementer er bygget opp av kompositt-tremateriale på den måte som er beskrevet foran. Platelementene 42 er anordnet som vist i tverrsnittet i fig. 3 og er fast forbundne med hverandre ved hjelp av bindemiddel 44. Som bindemiddel kan benyttes samme bindemiddeltyper som nevnt foran. Plateelementene 42 kan naturlgivis også være sammenfestet ved hjelp av andre egnede midler.

Som i stolpen i fig. 1 og fig. 4-6 er plateelementene 42 bygget opp av avlange trespon som er innrettet slik at i hovedsaken samtlige spon ligger med lengdeaksen i hovedsaken parallelt med lengdeaksene til platelementene, og med sponene orientert slik at de danner plan i hovedsaken parallelt med planet til platelementet som er bygget opp av sponene.

Fig. 12 viser nok en utførelse av en langstrakt gjenstand ifølge oppfinnelsen. Den langstrakte gjenstand 50 består av flere avsnitt 52, 54 og 56 som er skjøvet inn i hverandre. Hvert av avsnittene 52, 54 og 56 er bygget opp av flere avlange platelementer 58. Platelementene 58 er sammenfestet på en slik måte at det dannes et langstrakt, sentralt hul-

rom. Platelementene 58 er bygget opp av avlange trespon som er slik innrettet at i hovedsaken samtlige spon i plateelementene er plassert med sine lengdeakser i hovedsaken parallelt med lengdeaksen til platelementet og lengdeaksen til den langstrakte gjenstand 50.

Fig. 13 viser nok en mulig utførelse av en langstrakt gjenstand ifølge oppfinnelsen. Denne gjenstand ligner den i fig. 5, men innbefatter midler som gir avstivning for platelementene 14

og også tjener til å binde platelementene sammen. Et skummateriale 24 er helt inn i eller sprøytet inn i det sentrale hulrom 26 som dannes av plateelementene. Skummaterialet 24 utfyller i det minste en del av hulrommet 26. I en foretrukken utførelsesform kan skummaterialet 24 hensiktsmessig være plasstøpt stivt polyuretanskum som kan helles inn i hulrommet 26 i væskeform og så vil skumme opp slik at det dannes en stiv kjerne som fyller ut rommet i stolpen. Stivheten til polyuretanskumkjernen gir støtte for den gjenstand som dannes av plateelementene 14, og polyuretanskummet vil også gi en adhesiv binding med de indre flatene 28 på plateelementene 14 og vil således gi ekstra sammenbinding for platelementene 14 og hindre deres adskillelse. Et eksempel på et egnet polyuretanskum er Baytherm 851, som fremstilles av Mobay Chemical Corporation of Pittsburgh, Pennsylvania, USA. Polyuretanskummet fremstilles ved å blande to væskekomponenter, hvoretter det væskeformede materiale skummer og herder ved romtemperatur for dannelse av et stivt skum 24. Tettheten til det resulterende stive polyuretanskum kan varieres på vanlig måte ved å variere mengden av de to komponenter, og man har funnet at en egnet tetthet er 32 kg/m . Stivheten til skummet og dets armeringsstyrke kan økes ved å øke tettheten av det benyttede skum. Eksempelvis kan det fremstilles

en stolpe med øket styrke ved å benytte skum som har en tetthet på 80 kg/m 3, men fremstillingsomkostningene for en stolpe øker som følge av økt anvendt skummengde.

En egenskap ved polyuretanskummaterialet i hulrommet 26 er

at det har en lukket cellestruktur og således ikke opptar fuktighet. Derved dannes en effektiv sperre for bevegelse av fuktighet i det indre av stolpen.

Selv om det foran er nevnt at et fordelaktig stivt skummateriale 24 er polyuretan, kan også andre skummaterialer benyttes. Det foretrekkes imidlertid at materialet har egen-skaper som hindrer en bevegelse av fuktighet i stolpen, og at det kan danne en sambinding med plateelementene for derved å øke stolpens konstruksjonsstivhet eller armering. Det foretrekkes også at skummaterialet er et stivt skum istedet for et fleksibelt skum, slik at det stive skum således kan gi bærestøtte for stolpen. I en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen foretrekkes det at det valgte skummaterialet kan herde ved romtemperatur. Selv om andre skummaterialer kan benyttes kan man redusere fremstillingsomkostningene dersom man kan unngå oppvarming av skummaterialet for herding. I andre alternative utførelses kan fyllmateriale såsom flis, sagflis, tretrevler og lignende blandes i det flytende materiale som helles inn i hulrommet 26 for dannelse av stivt skum.

I den viste utførelse utfyller skummaterialet bare de øvre

og nedre deler av det sentrale hulrom. I andre tilfeller kan skummaterialet fylle ut hele det sentrale langstrakte hulrom 26. I den viste utførelse vil skummaterialet 24 i den nedre del av stolpen 10 være særlig effektivt med hensyn på

å hindre en bevegelse av fuktighet inn i stolpen. Skummaterialet 24 i den øvre enden av stolpen 10 gir en forsterkning av denne stolpeenden, hvor det skal henges opp tverrarmer eller lignende.

På samme måte som i stolpen kan også i det minste en del

av hulrommet 46 i en tverrarm fylles. Slik fylling virker da til å armere eller avstøtte platelementene 42 som danner tverrarmen og virker også til å binde platelementene 42 sammen. Som fylling kan benyttes et stivt skummateriale 48 som kan helles eller sprøytes inn i hulrommet 46. Der foretrekkes at skummaterialet 48 har den egenskap at det kan gi en adhesiv binding med de innvendige flater 50 på platelementene, som foran beskrevet, slik at således det innvendige skummateriale 48 vil virke til å binde platelementene sammen. Som foran nevnt er et foretrukket, egnet skummateriale, som også gir konstruktiv stivhet, et stivt polyuretanskum.

Det stive skummateriale plasseres i tverrarmen ved å plassere tverrarmen vertikalt, hvoretter polyuretanskummet kan helles i flytende form inn i tverrarmen. Materialet vil på denne måten skummes på stedet og fylle ut hulrommet i tverrarmen og herde for dannelse av stiv kjerne i armen. Polyuretan kan også sprøytes inn i hulrommet 4 6 under utnyttelse av vanlig skuminnsprøytnings-dyseutstyr.

Claims (12)

1. En langstrakt konstruksjonsgjenstand, karakterisert ved at den innbefatter flere avlange plateelementer som er fast forbundne med hverandre for dannelse av et langstrakt, sentralt hulrom, idet de avlange plateelementer er bygget opp av trepartikler som er blandet med et egnet bindemiddel og komprimert for dannelse av et fortettet produkt.

2. Gjenstand ifølge krav 1, karakterisert ved at de langsgående kantene til hosliggende plateelementer er adhesivt sammenbundne med innbyrdes anleggs-forhold.

3. Gjenstand ifølge krav 1 eller 2, karakterisert ved at de avlange platelementer er plane og at de flater som utgjør de langsgående kantene til de avlange plane plateelementer, skrår mot hverandre.

4. Gjenstand ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at de nevnte trepartikler innbefatter avlange trespon som hver har en lengdeakse, idet fiberretningen til tresponene er i hovedsaken parallell med tresponenes nenvte lengdeakser, og idet en større andel av tresponene er innrettet i lengderetningen, i hovedsaken parallelt med lengdeaksen til den langstrakte gjenstand.

5. Gjenstand ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at tresponene har en gjennomsnittlig lengde på ca. 1,25 til 9 cm, en gjennomsnittlig bredde på ca. 0,25 til 1,3 cm og en gjennomsnittlig tykkelse på ca.

0,025 til 0,13 cm.

6. Gjenstand ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at det nevnte bindemiddel innbefatter et organisk polyisocyanat med i det minste to aktive iso-cyanatgrupper pr. molekyl.

7. Gjenstand ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at i hovedsaken samtlige av de avlange trespon er rettet inn i hovedsaken parallelt med lengdeaksen til gjenstanden, idet tresponene i hovedsaken er plane og danner i hovedsaken parallelle plan.

8. Gjenstand ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at hvert av de nevnte avlange platelementer er bygget opp av flere plane lag av kompositt-tremateriale, hvilke lag er laminert sammen, idet hvert slikt plant lag er bygget opp av avlange trespon som er blandet med et bindemiddel og komprimert.

9. Gjenstand ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at de avlange platelementer har avsmalnende tykkelse, idet tykkelsen ved en ende av hvert av de nevnte platelementer er større ved en ende av gjenstanden enn.tykkelsen til platelementene ved den andre enden av gjenstanden.

10. Gjenstand ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved at i lengderetningen er satt sammen av avsnitt som er teleskopisk forbundne med hverandre.

11. Gjenstand ifølge et av de foregående krav, karakterisert ved midler for forsterkning av gjenstanden, hvilke forsterkningsmidler innbefatter et stivt skummateriale som utfyller i det minste en del av det nevnte sentrale hulrom, idet det stive skummateriale er bundet til de innovervendne flater på plateelementene.

12. Gjenstand ifølge krav 11, karakterisert ved at det stive skummateriale innbefatter stivt polyuretanskum.