WO2009138197A1 - Formkörper mit balsahölzern und verfahren zu deren herstellung - Google Patents

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WO2009138197A1
WO2009138197A1 PCT/EP2009/003316 EP2009003316W WO2009138197A1 WO 2009138197 A1 WO2009138197 A1 WO 2009138197A1 EP 2009003316 W EP2009003316 W EP 2009003316W WO 2009138197 A1 WO2009138197 A1 WO 2009138197A1
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chips
balsa
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Thomas Wolf
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Alcan Technology & Management Ltd.
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    • Y10T428/31989—Of wood

Definitions

  • the invention relates to moldings containing balsa wood and process for their preparation.
  • Balsa wood is a very light and easy to work type of wood. In addition to its use as a raft construction and as a cork replacement, balsa wood is used by model builders for aircraft and ship models. Balsa wood, however, has the greatest importance as a core material of composite materials in sandwich construction, for example in boat, ship and yacht construction, in aviation, such as in sailing and light aircraft construction, in space travel and as a core or core material of rotor blades of e.g. Wind turbines. The good insulating properties of balsa wood are also used for insulation against heat and cold, for example from fuel tanks. In the technical field of application, the low volume weight and the unusually high compressive strength in relation to the low raw weight are exploited parallel to the fiber flow.
  • the basic component produced for this purpose is the so-called end grain board.
  • end grain board For this purpose, four-sided processed balsa, also called Kantelhölzern or Balsakanteln, into large blocks, for example in cross-section about 600 x 1200 mm, glued and then transversely to the grain to plates of any thickness, for example, about 5 to 50 mm, sawed and then to the exact Di - beveled.
  • This light end grain board can absorb very strong compressive forces over the surface, but is very unstable in itself.
  • plastic plates reinforced with glass, plastic or carbon fibers plastic plates or layers, metal plates or sheets, wood panels, veneers, fabrics, foils, etc. on the middle layer material or a end grain, you get high durable composite materials.
  • the end grain board is glued on one side with a thin fiber fleece, knitted fabric or fabric and carved from the opposite side cuboid or cube-shaped to a thin web.
  • the prepared plate can be made in any concave or convex shape and can be a curved shape, such as a boat or buoyancy body or a ball tank, adapted.
  • Balsa wood is a natural product. Therefore, the properties of balsa wood within the woods of a crop can change to sections of a tree trunk. This applies, for example, to bulk density, shrinkage, compressive strength, tensile strength, etc., and the proportion of pores may vary. Defects in the trunks, such as internal cracks, so-called red core or water heart, fiber entanglements or mineral stains, unless removed prematurely with wood loss, the rule massively speed of the properties of a end grain wood plate can influence.
  • the invention has for its object to better use the Hoiz and
  • the shaped body contains balsa wood veneers, balsa wood chips, balsa wood strands or balsa wood strips and adhesives between the balsa wood chips, balsa wood strands or balsa wood strips with respect to the grain.
  • balsa wood veneers, balsa wood chips, balsa wood strips or balsa wood strips are aligned in particular according to their fiber direction or fiber orientation and the fiber profile of the individual chips can be from 0 ° to 30 °, advantageously 0 ° to 10 ° and preferably from 0 ° to 3 °, from an axis in the direction differ the fiber orientation.
  • the deviation of the fiber profile of the individual balsa wood veneers, balsa wood chips, balsa wood strands or balsa wood strips is as close as possible to 0 ° (angular degree) from an axis in the direction of the fiber path.
  • the fiber profile of all balsa wood chips, balsa wood strands or balsa wood strips in the molded body should be as parallel as possible and should not deviate more than 30 ° from the axis in the direction of the fiber path.
  • fiber or fiber direction is meant the direction of the straight and straight wood fibers extending in the growth direction of the log.
  • balsa wood chips may also be present in the moldings according to the invention.
  • the veneers, shavings, strands or strips of balsa wood are obtained from logs whose wood, for example, have a density of 0.07 to 0.25 g / cm 3 .
  • Soft balsa wood has a density of 0.07 to 0.125 g / cm 3 , medium hard balsa wood of 0.125 to 0.175 g / cm 3 and hard balsa wood of 0.175 to 0.25 g / cm 3 .
  • the present invention also relates to molded bodies made of balsa wood, balsa Wood chips, balsa wood strands or balsa wood strips which are aligned according to their fiber flow and the balsa wood fibers are transversely severed on two opposite surfaces of the molded body.
  • the size of the individual shavings can be, for example, from 40 to 400 mm in length, 4 to 40 mm in width and 0.3 to 2 mm in thickness for longitudinal shavings.
  • Falling chips from the processing of, for example, balsa wood boards, also end grain boards, may have a length of, for example, 10 to 50 mm, a width of 10 to 30 mm and 1 to 4 mm in thickness.
  • the chips are preferably produced by peeling of logs or trunk sections.
  • the logs or trunk sections are processed, for example, in a ring chipper or knife ring chipper.
  • the logs are transported via a loading station in the cutting room. Swords placed in the cutting room hold the logs in position during the cutting stroke.
  • the wood is machined parallel to the fiber, creating rectangular chips with a smooth surface and a very low proportion of fines.
  • the shavings which are preferably used in the present invention also include the long thin shavings, which are peeled or cut tangentially to the stem diameter, called "strands.”
  • Longish strands have, for example, a length of 10 to 15 cm and a width of 2 to 3 cm and a thickness of 0.5 to 0.8 mm, Furthermore, also split, ie chips generated by splitting, can be used.
  • the chips, resp. Strands are usually produced from fresh logs and, after machining, the chips are dried, preferably in a drum dryer. Afterwards, the shavings can be graded, sifted and sieved by sifting and sieving. to be cleaned.
  • the chips are glued in particular. For this purpose, the chips are coated uniformly with the intended amount of adhesive by pre-coating or direct coating, eg in a gluing drum, by spraying, sprinkling or dusting and mixing or by immersion.
  • the glued chips can be processed - occasionally mixed from fractions of different density and / or size - into shaped bodies.
  • the glued chips are sprinkled or poured onto a forming line and aligned as needed by measures such as vibration, shaking, sifting in the air flow etc. in the most parallel possible fiber flow.
  • the bed may be batched on a table but is preferably run on a continuously moving belt.
  • the edges can be trimmed and a preliminary thickness determined by doctoring or between rollers.
  • the fill on the belt can then pass through a pressing device, such as roller pairs, a belt press, etc., wherein a pre-compression of the heaped chips takes place.
  • the adhesive is activated in a continuous furnace and / or a double-belt press or a heated continuous press, the adhesive correspondingly foaming, melting, chemically reacting, etc., and the chips being adhesively bonded to one another in a separable manner.
  • the adhesive can get into the spaces between the chips and fill the gaps or glued joints partially and advantageously completely.
  • planks of mutually bonded chips or strands There are planks of mutually bonded chips or strands. The one side edge of these planks depends on the conditions of the apparatus and their extent can be, for example, 10 cm, advantageously 50 cm, up to 300 cm.
  • the second side edge may extend, for example, from 1 cm, advantageously from 50 cm, to 300 cm, with 10 cm to 15 cm being particularly preferred. Since the boards can be made continuously, their length is freely adjustable. For practical reasons of further processing, the length is usually from 100 cm to 300 cm.
  • the planks can be fabricated with exactly determinable side edges and any length, ie the planks can be mass-produced with a rectified fiber shape, to create layered and glued together.
  • the shaped bodies according to the invention, such as end grain boards, can be cut off from the stacks with a rectified fiber flow, as if they were sawed off or cut off, transversely to the fiber flow.
  • the stems can be processed by tangential cutting, for example in a veneer peeling machine into thin layers of wood, so-called veneers.
  • the wood layers can be cut into balsa wood strips.
  • the length of the individual strips can be, for example, from 50 mm to 1000 mm, advantageously up to 500 mm and advantageously up to 300 mm.
  • the width of the individual strips can be from 10 mm to 1000 mm and the thickness from 0.3 mm to 10 mm.
  • the strips are further processed like the chips, ie the strips are glued in particular. For this purpose, the chips, for example, with the intended amount of adhesive on all sides by spraying, brushing or dusting coated.
  • the glued strips can - if necessary mixed from fractions of different density and / or wood quality - be processed into shaped bodies.
  • the glued strips are layered on a forming line and aligned as required by means of measures such as vibration, shaking, etc., in as uniform or parallel a grain as possible on a table, and preferably continuously running strip.
  • the adhesive is activated, according to the adhesive this foams, melts, chemically reacts, etc. and the strips to one another Moldings are bonded in a plate shape separating.
  • the width of the plates depends on the circumstances of the apparatus and can be, for example, from 50 cm to 300 cm. Since the plates can be manufactured continuously, their length is freely adjustable. For practical reasons, the length is from 100 cm to 500 cm.
  • the plates for example a thickness of 2 cm to 30 cm, can be stacked on top of each other with the same direction of grain and glued to one another, whereby a block, for example from 2 to 20 stacked on top of each other, can be glued together. layered plates is generated. From this block, the desired shaped bodies, such as end-grain wood panels, for example of a thickness of 0.5 to 5 cm, can be cut off transversely to the fiber path, as sawn off or cut off.
  • the stems can be processed, for example, by tangential cutting, in a veneer peeling machine into thin wood layers, thus into balsa wood veneers in the form of veneer sheets, also wood sheets, peeled veneers, veneers or so-called veneers.
  • the veneer sheets are coated on all sides with the intended amount of adhesive by spraying, painting or dusting.
  • the glued veneer sheets can - if necessary mixed from fractions of different density and / or wood quality - be layered into shaped bodies.
  • the glued veneer panels are layered with a rectified fiber flow into a block.
  • the adhesive can be activated, according to the adhesive foams, melts, reacts chemically, etc. and the veneer sheets are mutually adhesively bonded to a molded body in block form.
  • the side edge length of the veneer sheets depends on the conditions of the apparatus and can be, for example, from 50 cm to 300 cm. For practical reasons, the length is from 100 cm to 250 cm.
  • the veneer sheets for example, in a thickness of 0.1 cm to 3 cm, are stacked or stacked with rectified fiber flow, the stack height is not critical and can be, for example, from 5 cm to 250 cm.
  • the veneer sheets can be mutually connected, for example, with a white glue, in particular a polyvinyl acetate-containing glue, a urea glue, a PUR-containing adhesive, an intumescent PUR-containing adhesive. Case by case, the bonding only formhaltig, ie without application of a sweeter Daickes done.
  • a foaming PUR-containing adhesive can act as an adhesive, as well as a filler between the veneer sheets.
  • blocks can be produced and two or more blocks or two or more individual veneers or veneers alternately with blocks, with respect to the fiber path in each case rotated by 90 °, stacked and glued.
  • the applied pressure should be chosen such that the cell resp.
  • the fiber structure of the balsa wood is not changed or damaged, in particular that compression of the density of the balsa wood is not or only slightly changed.
  • the pressing pressure should be set low because too high pressing pressure and the wood structure is compressed in total.
  • the applied pressure between two rollers and / or belts can be up to 50 bar, suitably 0.5 to 5 bar.
  • the veneers, shavings, strands or strips can be glued and filled in a fiber shape that is as parallel as possible in a given shape and the mold can be closed on a case-by-case basis.
  • the bonding can take place with or without pressurization and the adhesive can react without heat or by application of heat, set, resp. Harden.
  • the chips and the foam can fill up the mold and moldings can be produced in accordance with the selected shape.
  • the chips are glued with a 2-component PUR adhesive, filled the glued chips in the same direction fiber in the predetermined shape and closed the mold.
  • the interstices between the chips fill and also the internal contours of the mold are replicated by the foam with the chips received therein.
  • volume expansion the shape in the Essentially completely filled out.
  • a closed in all three dimensions form can be used. It is also possible to produce shaped bodies whose cross-sectional shape is predetermined by a shape and with respect to the third dimension the shaped bodies are produced continuously or endlessly, for example on a belt or between two belts.
  • adhesives such as physical bonding adhesives or chemically curing adhesives can be used.
  • adhesives such as physical bonding adhesives or chemically curing adhesives
  • examples are one-component or two-component polyurethane adhesives, one- or two-component epoxy resin adhesives, phenoplasts, such as phenol-formaldehyde adhesive, urea-containing glues, melamine-urea-phenol-formaldehyde adhesive, isocyanate adhesive, polyisocyanates, such as polymeric diphenylmethane diisocyanate, cyanoacrylate adhesive, Acrylic resin adhesive, methyl methacrylate adhesive, hot-melt adhesive, rosin, white glue, in particular containing polyvinyl acetate, etc.
  • Foaming adhesives or foam adhesives and, in particular, foaming or foamed polyurethane-containing adhesives are preferably used.
  • Adhesives such as 2-component adhesives, especially intumescent adhesives, e.g. PUR-based, or 1-component adhesives, especially intumescent adhesives, e.g. PUR-based, for example, those that react under the influence of moisture, are used.
  • the moisture required for the reaction can be provided, for example, by the wood moisture alone or by moistening the wood.
  • the adhesives can react, set or harden under the influence of heat. It can react, set or cure the adhesives under pressure. Or, the adhesives can react, set or harden under the influence of heat and pressure.
  • the moldings contain a proportion of wood and an adhesive.
  • the wood content of a molded article may be, for example, from 60 to 95% by volume.
  • the adhesive which may also be foamed, is advantageously present in proportions of from 1 to 40% by volume. In general, the adhesive is present in proportions of 1 to 15% by volume, expediently 2 to 10% by volume and preferably 3 to 5% by volume, based on the volume of the molding.
  • the reacted, such as foamed or set, etc., adhesive may have densities or densities of 50 kg / m 3 to 300 kg / m 3 .
  • Foamed adhesives in particular, advantageously have a density of 50 kg / m 3 to 240 kg / m 3 .
  • the fully reacted, such as foamed or set, etc., adhesive the same or almost the same density as the density of the Balsaholzes surrounded.
  • the reacted adhesive can, for example, have a 0 to 20% by weight higher or 0 to 20% by weight lower density, based on the density of the balsa wood surrounding the adhesive.
  • Adhesives with densities of the reacted adhesive that are 0 to 10 wt% over or 0 to 10 wt% below the density of the surrounding balsa wood are preferred.
  • Foamed polyurethane adhesives are particularly suitable as adhesives with densities in the stated range.
  • the density of foamed adhesives refers to their density.
  • the advantageous low density of balsa wood can also be achieved with the inventive moldings.
  • the balsa wood which is preferably processed into shaped bodies, is a natural product, it indicates, depending on the plant variety, location or growth flows etc. different densities or room weights. In the present case, preference is given to woods with densities of about 80 to 200 kg / m 3 . With respect to the molded articles of the present invention in practical use, a density of, for example, less than 160 kg / m 3 is advantageous.
  • Favorable room weights are 80 to 160 kg / m 3 , advantageously the space weights are 100 to 140 kg / m 3 and in particular 120 kg / m 3 .
  • the veneers, shavings, strands or strips of wood of various densities can be mixed as a measure.
  • Another measure is the choice of the adhesive taking into account its density. In the case of intumescent adhesives, its density can be taken into account and the degree of foaming can be influenced in order to influence the volumetric weight of the shaped body.
  • the measures can also be combined.
  • the present invention also relates to a method for producing the moldings of veneers, Balsaholzs Georgnen, Balsaholzstrands, Balsaholzst Shape etc. mixed with adhesive, are aligned with respect to the fiber flow, the fiber profile of the individual chips from 0 ° to 30 °, advantageously 0 ° to 10 ° and preferably from 0 ° to 3 °, deviates from the axis in the direction of the fiber course, the adhesive is activated and solidified to form adhesion.
  • balsa wood chips, balsa wood strips, balsa wood strips, etc. are solidified in a double-belt press to
  • the adhesive in proportions of 1 to 40 vol .-%, suitably from 1 to 15 vol .-%, more preferably 2 to 10 vol .-% and preferably 3 to 5 vol .-%, based on the Volume of the molding can be used.
  • the process for the production of the moldings can also be carried out in such a way that veneers, balsa wood chips, balsa wood strands, balsa wood strips, etc., which are mixed with adhesive and aligned with respect to the course of the fibers in the same direction, wherein the fiber profile of the individual chips from 0 ° to 30 °, suitably 0 ° to 10 ° and preferably from 0 ° to 3 °, from the axis in the direction of the fiber deviates, the adhesive is activated and solidified to form a body under the formation of adhesive force and, by separating by cutting across the grain, the moldings, such as end grain boards, are separated.
  • the moldings are, for example, beams, planks or plates which are now transversely to the fiber path in e.g. End grain boards can be shared.
  • a plurality of veneer sheets, beams or planks which typically have a polygonal, in particular rectangular, cross-section, can be further stacked into blocks having a rectified grain or substantially parallel grain, mutually glued and split across the grain into end grain panels such as trimmed, sawn, etc., become.
  • the moldings are obtained as plates
  • the plates can be stacked into blocks and glued to one another.
  • the grain or the fiber direction in the plate block is rectified and across the grain, the end grain plates can be separated from the block.
  • the moldings obtained according to the invention can be used in the same way as the plates produced so far.
  • the middle layer material or a end grain board one obtains high-strength composite materials.
  • the moldings according to the invention, in particular end grain boards can be bonded on one side to non-woven fabric, knitted fabrics, knits or fabrics and can be cut into cubes or cuboids from the other side except for a small residual thickness in the direction of the fiber flow. the.
  • the thus processed plate is thereby in bendable and can be brought into concave or convex shape.
  • balsa wood it is possible to use the balsa wood to a much greater extent for shaped bodies, such as end-grain wood panels, than was previously possible.
  • a yield of only 24% can be achieved with conventional methods.
  • a yield of 60 to 70% is achieved.
  • balsa wood trunk can be recycled, at least as long as the parts can still be aligned according to their fiber flow, or the logs can be peeled without waste or with very little waste, and the peeled products can be fully utilized.
  • Balsa wood can be glued very well and permanently.
  • the strength of the glue joint may be, may be lower or exceed the strength of the surrounding wood fabric.
  • the adhesive in the adhesive joints may for example also form an actual support structure or a supporting network, which lead to even pressure and / or tear-resistant materials or the adhesive may reduce or increase the elasticity of a Balsaholzteils.
  • the adhesive joints may also contain reinforcing materials, such as fibers, for example as part of the adhesive.
  • the novel moldings can be used in many ways. For example, they are starting materials or finished products in the field of laminates, sandwich materials or the so-called composites.
  • Favorable space weights for the cores or as core materials for the purposes mentioned are 80 to 160 kg / m 3 , advantageously the space weights are 100 to 140 kg / m 3 and in particular 120 kg / m 3 .
  • the moldings can be used, for example, as core material or laminate in means of transport, such as ceilings, floors, shelves, wall coverings, covers, etc. in boats, ships, buses, trucks, railway vehicles, etc. Due to the low density of the molded body, these can serve as a replacement for conventional lightweight and core materials, such as honeycomb body, foams, etc.
  • the present invention is illustrated by way of example with reference to FIGS. 1 to 4.
  • FIG. 1 shows a plank or a section of a balsa wood trunk (2).
  • the arrow (L) points in the longitudinal direction, which corresponds to the direction of growth and thus to the course of the fibers.
  • Arrow (L) also represents the axis of the grain.
  • Q represents the cross-sectional area, i. the section transverse to the fiber, dar.
  • arrow (R) points in the direction of the radial section surface.
  • Arrow (T) points towards the tangential interface.
  • FIG. 2 shows a section of a balsa wood trunk (2).
  • the arrow (L) points in the longitudinal direction, which corresponds to the growth direction and thus the fiber flow.
  • arrow (L) also represents the axis of the fiber path.
  • Q represents the cross-sectional area.
  • a chip (3) is sketchily taken from the stem (2). The fiber course in the chip (3) also runs in the direction of the arrow (L).
  • Figure 3 shows a Beispie! a molding in the form of screed (4) of mutually bonded chips (3).
  • the screed has a side edge of a length Si and a second side edge S 2 .
  • the fiber course of all chips (3) lies in the direction of the arrow (L).
  • arrow (L) also represents the axis of the fiber flow.
  • only two chips (3) have been designated.
  • the mutual fiber profile of the chips is as parallel as possible, resp. deviating at most at an angle, as indicated above, in the axis in the direction of the arrow (L).
  • the spaces inevitably formed between the irregularly shaped chips are filled with adhesive.
  • the adhesive forms a separable connection of the chips with each other.
  • Qi is the cross-sectional area or brain slicing area of the screed.
  • the balsa fibers are cut transversely across this surface.
  • Figure 4 shows a block (5) of a plurality of moldings in the form of plates (4) in the stack.
  • the plates (4) can in principle also correspond to the screed (4) from FIG. 3, only the side edge Si is considerably enlarged relative to the second side edge S 2 , so that one can speak of a plate.
  • veneer sheets (4) sometimes referred to as wood sheets, peeled veneers, veneers or veneers, can be used.
  • the stacked plates (4) are connected to each other with adhesive separation. Conveniently, the same adhesive is used, which is used to produce the screed or plate.
  • all plates (4) of the fiber flow along, resp. aligned substantially parallel to an axis in the direction of the arrow (L).
  • Q 2 denotes the cross sectional area or brain sectional area of the block (5).
  • the Balsaholzmaschinen are severed across the surface Q 2 across.
  • the dashed lines (6) indicate cutting or sawing lines.
  • the cutting lines (6) can have any desired spacing from one another, and the distance depends, for example, on the intended use of the end grain board to be cut off.
  • the block (5) is thus processed into a number of moldings, here to end grain wood boards.

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Abstract

Formkörper aus Balsaholzfurnieren, Balsaholzspänen, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen, die nach deren Faserverlauf gleichlaufend ausgerichtet sind und der Faserverlauf der einzelnen Späne von 0° bis 30° von der Richtung der Achse des Faserverlauf abweicht. Die Zwischenräume der einander anliegenden Balsaholzfuniere, -späne, -Strands oder -streifen sind mit einem, beispielsweise geschäumten, Klebstoff gefüllt, dessen Dichte gleich oder annähernd der Dichte des umgebenden Balsaholzes entsprechen kann.

Description

Formkörper mit Balsahölzern und Verfahren zu deren Herstellung
Die Erfindung betrifft Formkörper enthaltend Balsahölzer und Verfahren zu deren Herstellung.
Balsaholz ist eine sehr leichte und einfach zu bearbeitende Holzart. Nebst der Verwendung zum Flossbau und als Korkersatz wird Balsaholz bei Modellbauern für Flugzeug und Schiffsmodelle verwendet. Grösste Bedeutung hat Balsaholz jedoch als Kernwerkstoff von Verbundwerkstoffen in Sandwichbauweise, beispielsweise im Boots-, Schiff- und Yachtbau, in der Luftfahrt, wie im Segel- und Kleinflugzeugbau, in der Raumfahrt und als Kern oder Kernmaterial von Rotor- blättern von z.B. Windkraftanlagen. Die guten Dämmeigenschaften des Balsa- holzes werden auch zur Isolation gegen Wärme und Kälte, beispielsweise von Brennstofftanks, genutzt. Im technischen Anwendungsbereich macht man sich das geringe Volumengewicht und die im Verhältnis zur geringen Rohwichte aussergewöhnlich hohe Druckfestigkeit parallel zur Faserverlauf zunutze.
Für die genannten Anwendungen wird sog. Mittellagenmaterial hergestellt. Die dafür hergestellte Grundkomponente ist die sog. Hirnholzplatte. Dazu werden vierseitig bearbeitete Balsabohlen, auch Kantelhölzern oder Balsakanteln genannt, zu grossen Blöcken, beispielsweise im Querschnitt etwa 600 x 1200 mm, verleimt und dann quer zur Faserverlauf zu Platten beliebiger Dicke, beispielsweise etwa 5 bis 50 mm, aufgesägt und anschliessend auf das genaue Di- ckenmass geschliffen. Diese leichte Hirnholzplatte kann über die Fläche sehr starke Druckkräfte aufnehmen, ist aber in sich sehr labil. Beispielsweise durch ein- oder beidseitiges Aufbringen, quer zur Faserverlauf, von Kunststoffplatten, von mit Glas-, Kunststoff- oder Carbonfasern verstärkten Kunststoffplatten oder -schichten, Metallplatten oder Blechen, Holzplatten, Furnieren, Geweben, Folien usw. auf das Mittellagenmaterial oder eine Hirnholzplatte, erhält man hoch- belastbare Verbundwerkstoffe.
Zur Konstruktion von stark gewölbten Bauteilen, wie z.B. bei der Herstellung von Rümpfen für Boote oder Segelyachten, wird die Hirnholzplatte einseitig mit einem dünnen Faservlies, Gewirke oder Gewebe beklebt und von der Gegenseite quader- oder würfelförmig bis auf einen dünnen Steg eingeritzt. Die so vorbereitete Platte lässt sich in beliebige konkave oder konvexe Form bringen und kann einer gewölbten Form, wie eines Boots- oder Auftriebskörpers oder eines Kugeltanks, angepasst werden.
Balsaholz ist ein Naturprodukt. Deshalb können die Eigenschaften des Balsa- holzes innerhalb der Hölzer einer Ernte bis hin zu Abschnitten aus einem Baumstamm sich ändern. Es betrifft dies beispielsweise die Rohdichte, der Schwund, die Druckfestigkeit, die Zugfestigkeit etc. und der Porenanteil kann schwanken. Fehlstellen in den Stämmen, wie Innenrisse, sog. Rotkern oder Wasserherz, Faserverknäuelungen oder Mineralflecken, sofern nicht frühzeitig unter Holzverlust entfernt, können die Regel massig keit der Eigenschaften einer Hirnholzplatte beeinflussen.
Da ein Balsaholzstamm rund ist, die daraus herzustellende Hirnholzplatte jedoch aus einer Vielzahl von rechteckigen Bohlen erzeugt wird, muss der Stamm in Faserrichtung, resp. dem Faserverlauf, und quer dazu zersägt werden. Die ausgesägten Bohlen werden dicht gestapelt, über die gegenseitigen Berührungsflächen verpresst und verklebt und danach quer zur Faserverlauf wieder zersägt werden. Durch das Abschälen der Baumrinde, das Absägen der Rundungen durch Sehnen- oder Tangentialschnitt und das Sägen in Platten oder Bohlen werden nur ca. 25% des verfügbaren Holzes für den technischen Einsatz genutzt. Der Rest fällt als Späne, Abschnitte und Sägemehl an.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Hoiz besser zu nutzen und
Formkörper enthaltend Balsaholz mit zumindest annähernd den gleichen oder besseren Eigenschaften als die natürlichen Balsahölzer zu beschreiben und ein Verfahren zu deren rationellen Herstellung vorzuschlagen.
Zur erfind ungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass der Formkörper bezüglich des Faserverlaufs gleichgerichtete Balsaholzfurniere, Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen und Klebstoffe zwischen den Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen enthält.
Die Balsaholzfurniere, Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen sind insbesondere nach deren Faserrichtung oder Faserverlauf ausgerichtet und der Faserverlauf der einzelnen Späne kann von 0° bis 30°, zweckmässig 0° bis 10° und vorzugsweise von 0° bis 3°, von einer Achse in Richtung des Faserverlaufs abweichen. Idealerweise liegt die Abweichung des Faserverlaufs der einzelnen Balsaholzfurniere, Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen möglichst nahe bei 0° (Winkelgrad) von einer Achse in Richtung des Faserverlaufs. Mit anderen Worten, der Faserverlauf aller Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen im Formkörper soll möglichst parallel sein und von der Achse in Richtung des Faserverlaufs nicht mehr als 30° abweichen. Mit Faserverlauf oder Faserrichtung ist die Richtung der gestreckten und geraden Holzfasern, die sich in Wachstumsrichtung des Stammes erstre- cken, gemeint.
Fallweise können auch Mischungen von Balsaholzspänen, Balsaholzstrands und/oder Balsaholzstreifen in den erfindungsgemässen Formkörpern gleichzeitig enthalten sein.
Die Furniere, Späne, Strands oder Streifen aus Balsaholz werden aus Stämmen gewonnen, deren Holz beispielsweise eine Dichte von 0,07 bis 0,25 g/cm3 aufweisen. Weiches Balsaholz weist eine Dichte von 0,07 bis 0,125 g/cm3, mittelhartes Balsaholz von 0,125 bis 0,175 g/cm3und hartes Balsaholz von 0,175 bis 0,25 g/cm3 auf.
Vorliegende Erfindung betrifft auch Formkörper aus Balsaholzfumieren, Balsa- holzspänen, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen die nach deren Faserverlauf ausgerichtet sind und an zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Formkörpers die Balsaholzfasern quer durchtrennt sind.
Die Grosse der einzelnen Späne kann für Längsspäne beispielsweise von 40 bis 400 mm in deren Länge, 4 bis 40 mm in deren Breite und 0,3 bis 2 mm in deren Dicke betragen. Abfallende Späne aus der Verarbeitung von beispielsweise Balsaholzplatten, auch Hirnholzplatten, können eine Länge von beispielsweise 10 bis 50 mm, eine Breite vom 10 bis 30 mm und 1 bis 4 mm in der Dicke aufweisen.
Als Späne kommen beispielsweise die bei der Verarbeitung der Stämme zu Bohlen anfallenden Balsaholzreste zur Anwendung, ferner Reste, die beim Zersägen oder Ablängen der Stämme oder Bohlen anfallen. Bevorzugt werden je- doch die Späne durch Schälbearbeitung von Stämmen oder Stammabschnitten erzeugt. Dazu werden die Stämme oder Stammabschnitte beispielsweise in einem Ring-Zerspaner oder Messerringzerspaner bearbeitet. Die Stämme werden über eine Beladestation in den Schneide-Raum befördert. Im Schneideraum angeordnete Schwerter halten die Stämme während des Spanhubes in Position. Das Holz wird parallel zur Faser zerspant, wodurch rechteckige Späne mit einer glatten Oberfläche bei sehr geringem Feingutanteil entstehen. Zu den in vorliegender Erfindung bevorzugt eingesetzten Späne gehören auch die als „Strands" bezeichneten langen dünnen Flachspäne, die tangential zum Stammdurchmesser geschält oder gemessert werden. Längliche Strands weisen bei- spielsweise eine Länge von 10 bis 15 cm, eine Breite von 2 bis 3 cm und eine Dicke von 0,5 bis 0,8 mm auf. Im Weiteren können auch Spaltlinge, d.h. durch Spalten erzeugte Späne, eingesetzt werden.
Die Späne, resp. Strands, werden in der Regel aus frischem Rundholz erzeugt und nach dem Zerspanen werden die Späne, vorteilhaft in einem Trommeltrockner, getrocknet. Anschliessend können die Späne durch Sichten und Sieben nach Grosse und Dichte klassiert, gesichtet und gesiebt und fallweise gela- gert werden. Die Späne werden insbesondere beleimt. Dazu werden die Späne mit der vorgesehenen Menge an Klebstoff durch Vorbeschichtung oder Direkt- beschichtung, z.B. in einer Beleimungstrommel, durch Aufsprühen, Einstreuen oder Bestäuben und Mischen oder durch Eintauchen gleichmässig beschichtet. Die beleimten Späne können -- fallweise aus Fraktionen verschiedener Dichte und/oder Grosse gemischt - zu Formkörpern verarbeitet werden. In der Regel werden die beleimten Späne auf eine Formstrasse aufgestreut oder geschüttet und nach Bedarf durch Massnahmen, wie Vibration, Rütteln, Sichten im Luftstrom etc. in möglichst parallelem Faserverlauf ausgerichtet. Die Schüttung kann diskontinuierlich auf einem Tisch durchgeführt werden, wird jedoch vorzugsweise auf einem kontinuierlich laufenden Band ausgeführt. Es können die Ränder besäumt werden und durch Rakeln oder zwischen Rollen eine vorläufige Dicke bestimmt werden. Die Schüttung auf dem Band kann danach durch eine Pressvorrichtung, wie Walzenpaare, eine Bandpresse etc. laufen, wobei eine Vorverdichtung der aufgeschütteten Späne stattfindet. Anschlies- send wird beispielsweise in einem Durchlaufofen und/oder einer Doppelbandpresse oder einer beheizten Durchlaufpresse der Klebstoff aktiviert, wobei entsprechend dem Klebstoff dieser aufschäumt, schmilzt, chemisch reagiert etc. und die Späne gegenseitig trennfest verklebt werden. Durch viskoses Verhalten des Klebstoffes oder durch den Schäumprozess kann der Klebstoff in die Zwischenräume zwischen den Spänen gelangen und die Zwischenräume oder Klebefugen teilweise und vorteilhaft vollständig ausfüllen. Es entstehen Bohlen aus gegenseitig verklebten Spänen oder Strands. Die eine Seitenkante dieser Bohlen richtet sich nach den apparativen Gegebenheiten und deren Ausdeh- nung kann beispielsweise von 10 cm, vorteilhaft von 50 cm, bis zu 300 cm betragen. Die zweite Seitenkante kann sich beispielsweise von 1 cm, vorteilhaft von 50 cm, bis zu 300 cm erstrecken, wobei 10 cm bis 15 cm besonders bevorzugt sind. Da die Bohlen kontinuierlich gefertigt werden können, ist deren Länge beliebig einstellbar. Aus praktischen Gründen der Weiterverarbeitung beträgt die Länge in der Regel von 100 cm bis 300 cm. Die Bohlen können mit exakt bestimmbaren Seitenkanten und beliebiger Länge fabriziert werden, d.h. die Bohlen können masshaltig mit gleichgerichtetem Faserverlauf gefertigt, zu Sta- peln geschichtet und gegenseitig verklebt werden. Aus den Stapeln mit gleichgerichtetem Faserverlauf lassen sich quer zum Faserverlauf die erfindungsge- mässen Formkörper, wie Hirnholzplatten, abtrennen, wie absägen oder abschneiden.
In ähnlicher Verfahrensweise können die Stämme durch Tangentialschnitt, beispielsweise in einer Furnierschälmaschine zu dünnen Holzlagen, sog. Veneers, verarbeitet werden. Nach einem Trocknungsschritt können die Holzlagen in Balsaholzstreifen geschnitten werden. Die Länge der einzelnen Streifen kann beispielsweise von 50 mm bis 1000 mm, zweckmässig bis 500 mm und vorteilhaft bis 300 mm betragen. Die Breite der einzelnen Streifen kann von 10 mm bis 1000 mm und die Dicke von 0,3 mm bis 10 mm betragen. Die Streifen werden wie die Späne weiter verarbeitet, d.h. die Streifen werden insbesondere beleimt. Dazu werden die Späne, z.B. mit der vorgesehenen Menge an Kleb- stoff allseitig durch aufsprühen, aufstreichen oder bestäuben beschichtet. Die beleimten Streifen können - fallweise aus Fraktionen verschiedener Dichte und/oder Holzqualität gemischt - zu Formkörpern verarbeitet werden. In der Regel werden die beleimten Streifen auf eine Formstrasse geschichtet und nach Bedarf durch Massnahmen, wie Vibration, Rütteln etc. in möglichst gleich- gerichtetem oder parallelem Faserverlauf auf einem Tisch und bevorzugt kontinuierlich laufenden Band ausgerichtet. Durch seitlichen Druck durch Rollen oder Wangen und gegebenenfalls vertikalen Druck durch ein Rakel, Band, Doppelband oder Rollen, gegebenenfalls bei gleichzeitiger Beheizung, wird der Klebstoff aktiviert, wobei entsprechend dem Klebstoff dieser aufschäumt, schmilzt, chemisch reagiert etc. und die Streifen gegenseitig zu einem Formkörper in Plattenform trennfest verklebt werden. Die Breite der Platten richtet sich nach den apparativen Gegebenheiten und kann z.B. von 50 cm bis 300 cm betragen. Da die Platten kontinuierlich gefertigt werden können, ist deren Länge beliebig einstellbar. Aus praktischen Gründen beträgt die Länge von 100 cm bis 500 cm. Die Platten, beispielsweise einer Dicke von 2 cm bis 30 cm, können mit gleichgerichtetem Faserverlauf übereinander geschichtet und gegenseitig verklebt werden, wobei ein Block, beispielsweise aus 2 bis 20 übereinander ge- schichteten Platten erzeugt wird. Von diesem Block können quer zum Faserverlauf die gesuchten Formkörper, wie Hirnholzplatten, beispielsweise einer Dicke von 0,5 bis 5 cm abgetrennt, wie abgesägt oder abgeschnitten, werden.
In anderer als vorstehend beschriebener Verfahrensweise können die Stämme z.B. durch Tangentialschnitt, in einer Furnierschälmaschine zu dünnen Holzlagen, demnach zu Balsaholzfurnieren in Form von Furniertafeln, auch Holzblätter, Schälfurniere, Furniere oder sog. Veneers sind geeignet, verarbeitet werden. Die Furniertafeln als solche werden mit der vorgesehenen Menge an Kleb- stoff allseitig durch aufsprühen, aufstreichen oder bestäuben beschichtet. Die beleimten Furniertafeln können - fallweise aus Fraktionen verschiedener Dichte und/oder Holzqualität gemischt - zu Formkörpern geschichtet werden. In der Regel werden die beleimten Furniertafeln mit gleichgerichtetem Faserverlauf zu einem Block geschichtet. Mittels Druck und/oder Temperatur, jedoch auch ohne äussere Druckeinwirkung oder Temperatureinwirkung kann der Klebstoff aktiviert werden, wobei entsprechend dem Klebstoff dieser aufschäumt, schmilzt, chemisch reagiert etc. und die Furniertafeln gegenseitig zu einem Formkörper in Blockform trennfest verklebt werden. Die Seitenkantenlänge der Furniertafeln richtet sich nach den apparativen Gegebenheiten und kann z.B. von 50 cm bis 300 cm betragen. Aus praktischen Gründen beträgt die Länge von 100 cm bis 250 cm. Die Furniertafeln, beispielsweise in einer Dicke von 0,1 cm bis 3 cm, werden mit gleichgerichtetem Faserverlauf übereinander geschichtet oder gestapelt, wobei die Stapelhöhe unkritisch ist und beispielsweise von 5 cm bis 250 cm betragen kann. Mittels des Klebstoffes zwischen den Furniertafeln werden diese zu einem Block verklebt. Es kann ein Block, beispielsweise aus 2 bis 2000 übereinander geschichteten und verklebten Furniertafeln erzeugt wird. Von diesem Block können quer zum Faserverlauf die gesuchten Formkörper, wie Hirnholzplatten, beispielsweise einer Dicke von 0,5 bis 5 cm abgetrennt, wie abgesägt oder abgeschnitten, werden. Die Furniertafeln können beispielsweise mit einem Weissleim, insbesondere einem polyvinylacetathaltigen Leim, einem Harnstoffleim, einem PUR-haltigen Klebstoff, einem aufschäumenden PUR-hal- tigen Klebstoff, gegenseitig verbunden werden. Fallweise kann die Verklebung nur formhaltig, d.h. ohne Anwendung eines süsseren Daickes, erfolgen. Ein aufschäumender PUR-haltiger Klebstoff kann sowohl als Kleber, als auch als Füller zwischen den Furniertafeln wirken. In erweiterter Ausführungsform für spezifische Anwendungszwecke, können, wie oben angegeben, Blöcke erzeugt werden und zwei oder mehrere Blöcke oder zwei oder mehrere einzelne Furniere oder Furniere abwechslungsweise mit Blöcken, bezüglich des Faserverlaufes jeweils um z.B. 90° gedreht, gestapelt und verklebt werden.
Bei der Verarbeitung, durch seitlichen Druck durch Rollen oder Wangen und vertikalen Druck durch ein Band, Doppelband oder Rollen, soll der angewendete Druck derart gewählt werden, dass das Zell- resp. Fasergefüge des Balsa- holzes nicht verändert oder beschädigt wird, insbesondere, dass durch Kompression die Dichte des Balsaholzes nicht oder nur geringfügig verändert wird. Der Pressdruck soll niedrig eingestellt sein, da bei zu hohem Pressdruck auch das Holzgefüge insgesamt zusammengepresst wird. Der angewendete Druck zwischen zwei Rollen und/oder Bändern kann bis 50 bar, zweckmässig 0,5 bis 5 bar betragen.
In einer anderen Weise können die Furniere, Späne, Strands oder Streifen be- leimt und in möglichst parallel gerichtetem Faserverlauf in eine vorgegebene Form gefüllt und die Form fallweise verschlossen werden. Entsprechend dem angewendeten Klebstoff kann das Verkleben mit oder ohne Druckbeaufschlagung erfolgen und der Klebstoff kann ohne oder durch Anwendung von Wärme reagieren, abbinden, resp. aushärten. Wird ein aufschäumender Klebstoff ver- wendet, so können die Späne und der Schaum die Form auffüllen und es können, entsprechend der gewählten Form, Formkörper erzeugt werden. Bevorzugt werden die Späne mit einem 2-Komponenten-PUR-Klebstoff beleimt, die beleimten Späne in gleichgerichtetem Faserverlauf in die vorgegebene Form gefüllt und die Form geschlossen. Mit dem Reagieren und Aufschäumen des Klebstoffes füllen sich die Zwischenräume zwischen den Spänen und auch die inneren Konturen der Form werden durch den Schaum mit den darin aufgenommenen Spänen nachgebildet. Durch Volumenausdehnung wird die Form im Wesentlichen vollständig ausgefüllt. Als Form kann eine in allen drei Dimensionen geschlossene Form eingesetzt werden. Es ist auch möglich, Formkörper zu erzeugen, deren querschnittliche Gestalt durch eine Form vorgegeben ist und bezüglich der dritten Dimension die Formkörper kontinuierlich oder endlos, bei- spielsweise auf einem Band oder zwischen zwei Bändern, erzeugt werden.
Als Klebstoff können beispielsweise Klebstoffe, wie physikalisch abbindende Klebstoffe oder chemisch härtende Klebstoffe angewendet werden. Beispiele sind Ein- oder Zweikomponenten-Polyurethankleber, Ein- oder Zweikompo- nenten-Epoxidharzkleber, Phenoplaste, wie Phenol-Formaldehydkleber, harnstoffhaltige Leime, Melamin-Harnstoff-Phenol-Formaldehydkleber, Isocya- natkleber, Polyisocyanate, wie polymeres Diphenylmethandiisocyanat, Cyanac- rylatkleber, Acrylharzkleber, Methylmetacrylatkleber, Heisskleber, Kolophonium, Weissleim, insbesondere enthaltend Polyvinylacetat, etc. Bevorzugt werden aufschäumende Kleber oder Schaumkleber und dabei insbesondere schäumende oder geschäumte polyurethanhaltige Kleber eingesetzt. Es können Klebstoffe, wie 2-Komponenten-Klebstoffe, insbesondere aufschäumende Klebstoffe, z.B. auf PUR-Basis, oder 1 -Komponenten-Klebstoffe, insbesondere aufschäumende Klebstoffe, z.B. auf PUR-Basis, beispielsweise solche, die unter Einfluss von Feuchtigkeit reagieren, eingesetzt werden. Die zur Reaktion benötigte Feuchtigkeit kann beispielsweise durch die Holzfeuchtigkeit allein oder durch Befeuchten des Holzes beigestellt werden. Die Klebstoffe können unter Wärmeeinfluss reagieren, abbinden oder aushärten. Es können die Klebstoffe unter Druck reagieren, abbinden oder aushärten. Oder, es können die Kleb- Stoffe unter Wärmeeinfluss und Druck reagieren, abbinden oder aushärten. Günstig sind Klebstoffe, die ohne Hitze reagieren, aushärten oder abbinden, demnach solche die ein Kalthärten oder sog. „cold curing" ermöglichen. Auch günstig sind Klebstoffe, die ohne von aussen angewendeten Druck reagieren, abbinden oder aushärten. Wie vorstehend erwähnt, kann durch viskoses Ver- halten des Klebstoffes oder durch den Schäumprozess der Klebstoff in die
Zwischenräume oder Klebefugen zwischen den Spänen oder an die gegenseitigen Auflageflächen, resp. Klebefugen, der Streifen gelangen und dazwischen liegende Poren, Lücken oder Spalten teilweise und vorteilhaft vollständig ausfüllen und eine trennfeste Verbindung schaffen. Insbesondere sind derartig wirkende PUR-Schäume sowohl Füller zwischen den Spänen, als auch Klebstoff zur Verbindung der Späne.
Die Formkörper enthalten einen Holz- und einen Klebstoffanteil. Der Holzanteil eines Formkörpers kann beispielsweise von 60 bis 95 Vol.-% betragen. Der Klebstoff, der auch geschäumt vorliegen kann, ist vorteilhaft in Anteilen von 1 bis 40 Vol.-% vorhanden. In der Regel liegt der Klebstoff in Anteilen von 1 bis 15 Vol.-%, zweckmässig 2 bis 10 Vol.-% und vorzugsweise 3 bis 5 Vol.-%, bezogen auf das Volumen des Formkörpers, vor.
Der ausreagierte, wie aufgeschäumte oder abgebundene etc., Klebstoff kann Dichten oder Raumgewichte von 50 kg/m3 bis 300 kg/m3 aufweisen. Insbeson- dere aufgeschäumte Klebstoffe weisen vorteilhaft ein Raumgewicht von 50 kg/m3 bis 240 kg/m3 auf.
Vorteilhaft weist der ausreagierte, wie aufgeschäumte oder abgebundene etc., Klebstoff die gleiche oder nahezu gleiche Dichte wie die Dichte des umgeben- den Balsaholzes auf. Der ausreagierte Klebstoff kann, bezogen auf die Dichte des den Klebstoff umgebenden Balsaholzes, beispielsweise eine 0 bis zu 20 Gew.-% höhere oder 0 bis zu 20 Gew.-% niedrigere Dichte aufweisen. Klebstoffe mit Dichten des ausreagierten Klebstoffes, die 0 bis 10 Gew.-% über oder 0 bis 10 Gew.-% unter der Dichte des umgebenden Balsaholzes liegen, werden bevorzugt. Als Klebstoffe mit Dichten im angegebenen Bereich sind aufgeschäumte Polyurethankleber besonders geeignet. Mit der Dichte ist bei geschäumten Klebern deren Raumgewicht gemeint. Damit kann die vorteilhafte niedrige Dichte des Balsaholzes auch mit den erfind ungsgemässen Formkörpern erreicht werden.
Da das bevorzugt zu den Formkörpern verarbeitete Balsaholz ein Naturprodukt darstellt, weist es je nach Pflanzensorte, Standort oder durch Wachstumsein- flüsse etc. unterschiedliche Dichten oder Raumgewichte auf. Vorliegend fällt die Wahl bevorzugt auf Hölzer mit Dichten von etwa 80 bis 200 kg/m3. Bezüglich der Formkörper nach vorliegender Erfindung in der praktischen Anwendung ist ein Raumgewicht von beispielsweise kleiner als 160 kg/m3 vorteilhaft. Günstige Raumgewichte liegen bei 80 bis 160 kg/m3, vorteilhaft liegen die Raumgewichte bei 100 bis 140 kg/m3 und insbesondere bei 120 kg/m3. Um das angestrebte Raumgewicht für einen Formkörper zu erhalten, lassen sich als eine Mass- nahme die Furniere, Späne, Strands oder Streifen von Hölzern verschiedener Dichte mischen. Eine weitere Massnahme ist die Wahl des Klebstoffes unter Berücksichtigung dessen Dichte. Bei aufschäumenden Klebstoffen kann dessen Dichte berücksichtigt und der Schäumgrad beeinflusst werden, um das Raumgewicht des Formkörpers zu beeinflussen. Die Massnahmen lassen sich auch kombinieren.
Vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der Formkörpern aus Furnieren, Balsaholzspänen, Balsaholzstrands, Balsaholzstreifen etc. die mit Klebstoff vermengt, bezüglich des Faserverlaufs ausgerichtet werden, wobei der Faserverlauf der einzelnen Späne von 0° bis 30°, zweckmässig 0° bis 10° und vorzugsweise von 0° bis 3°, von der Achse in Richtung des Faserver- laufs abweicht, der Klebstoff aktiviert und unter Ausbildung von Haftkraft verfestigt wird. Die Ausbildung der Haftkraft, resp. die Verfestigung, kann bei Raumtemperatur, sog. „cold curing", durch Wärme und/oder Druck erfolgen. In zweckmässiger Ausführungsform zur Herstellung der erfindungsgemässen Formkörper, werden die Balsaholzspäne, Balsaholzstrands, Balsaholzstreifen etc., in einer Doppelbandpresse verfestigt. Bevorzugt ist ein Verfahren zur
Herstellung der Formkörper, bei dem Klebstoff in Anteilen von 1 bis 40 Vol.-%, zweckmässig von 1 bis 15 Vol.-%, besonders zweckmässig 2 bis 10 Vol.-% und vorzugsweise 3 bis 5 Vol.-%, bezogen auf das Volumen des Formkörpers eingesetzt werden.
Das Verfahren zur Herstellung der Formkörpern kann auch derart ausgeführt werden, dass aus Furnieren, Balsaholzspänen, Balsaholzstrands, Balsaholz- streifen etc. die mit Klebstoff vermengt und bezüglich des Faserverlaufs gleichlaufend ausgerichtet werden, wobei der Faserverlauf der einzelnen Späne von 0° bis 30°, zweckmässig 0° bis 10° und vorzugsweise von 0° bis 3°, von der Achse in Richtung des Faserverlaufs abweicht, der Klebstoff aktiviert und unter Ausbildung von Haftkraft zu einem Körper verfestigt wird und davon, durch Abtrennen mittels Schnitten quer zum Faserverlauf, die Formkörper, wie Hirnholzplatten, abgetrennt werden.
Bei den Formkörpern handelt es sich um beispielsweise um Balken, Bohlen, oder Platten, die nun quer zum Faserverlauf in z.B. Hirnholzplatten geteilt werden können. Eine Mehrzahl von Furniertafeln, Balken oder Bohlen, die üblicherweise einen polygonalen, insbesondere rechteckigen Querschnitt aufweisen, können weiter zu Blöcken mit gleichgerichtetem Faserverlauf oder im Wesentlichen parallelen Faserverlauf gestapelt, gegenseitig verklebt und quer zum Faserverlauf in Hirnholzplatten aufgeteilt, wie abgeschnitten, zersägt usw., werden. Wird das Verfahren derart geführt, dass anstelle von Balken oder Bohlen die Formkörper als Platten anfallen, können die Platten zu Blöcken gestapelt werden und gegenseitig verklebt werden. Der Faserverlauf oder die Faserrichtung im Plattenblock ist gleichgerichtet und quer zum Faserverlauf können die Hirnholzplatten vom Block abgetrennt werden.
Die erfindungsgemäss gewonnen Formkörper, wie Hirnholzplatten, können auf gleiche Art und Weise eingesetzt werden, wie die bis anhin gefertigten Platten. Beispielsweise durch ein- oder beidseitiges Aufbringen, quer zum Faserverlauf, von Kunststoffplatten, von mit Glas-, Kunststoff- oder Carbonfasern verstärkten Kunststoffplatten oder -schichten, Metallplatten oder Blechen, Holzplatten, Furnieren, Geweben, Gewirken, Gestricken, Vliesen, Folien usw. auf das Mittellagenmaterial oder eine Hirnholzplatte, erhält man hochbelastbare Verbundwerkstoffe. Die erfindungsgemässen Formkörper, insbesondere Hirnholzplatten, können einseitig mit Faservlies, Gewirken, Gestricken oder Geweben beklebt werden und können von der anderen Seite her Würfel- oder quaderförmig bis auf eine kleine Restdicke in Richtung des Faserverlaufes eingeschnitten wer- den. Die so verarbeitete Platte wird dadurch in biegbare und lässt sich in konkave oder konvexe Form bringen.
Mit vorliegendem Verfahren gelingt es das Balsaholz in viel grosserem Masse für Formkörper, wie Hirnholzplatten, zu verwerten, als es bis anhin möglich war. Ausgehend vom geernteten Balsaholz, bis zu einer Hirnholzplatte ist bei konventionellen Methoden eine Ausbeute von lediglich 24% erzielbar. Es treten Verluste in den Sägewerken bei der Herstellung der Balsabohlen oder Kantelhölzer, beim nachfolgenden Trocknen, beim Schichten und Kleben zu Blöcken, und schliesslich beim Zersägen, auf. Mit vorliegendem Verfahren wird eine Ausbeute von 60 bis 70% erreicht. Insbesondere können nahezu alle Teile des Balsaholzstammes, zumindest solange die Teile noch nach deren Faserverlauf ausrichtbar sind, verwertet werden oder es können die Stämme abfallfrei oder äusserst abfallarm geschält und die Schälprodukte vollständig verwertet wer- den.
Balsaholz lässt sich sehr gut und dauerhaft verleimen. Die Festigkeit der Klebefuge kann die Festigkeit des umgebenden Holzgewebes darstellen, kann geringer sein oder diese übertreffen. Je nach Wahl des Klebstoffes können die Eigenschaften der Hirnholzplatte oder von Balsaholzteilen verändert werden. Der Klebstoff in den Klebefugen kann beispielsweise auch eine eigentliche Stützstruktur oder ein stützendes Netzwerk herausbilden, welche zu noch druck- und/oder reissfesteren Materialien führen oder der Klebstoff kann die Elastizität eines Balsaholzteils vermindern oder erhöhen. Die Klebefugen kön- nen auch verstärkende Materialien, wie Fasern, beispielsweise als Bestandteil des Klebstoffes, enthalten.
Die erfindungsgemässen Formkörper können in vielfacher Weise verwendet werden. Beispielsweise stellen sie Ausgangsprodukte oder Fertigprodukte im Bereich der Schichtstoffe, Sandwichmaterialien oder der sog. Composites dar. Im Bereich der Energieerzeugung können die Formkörper Teile von Rotoren, Propellern und Windflügeln für Windmühlen oder windbetriebenen Generatoren oder Turbinen bilden, insbesondere Kerne oder Kernmaterialien in Flügeln, Rotoren, Schaufeln oder Schaufelblättern. Günstige Raumgewichte für die Kerne oder als Kemmaterialien für die genannten Zwecke liegen bei 80 bis 160 kg/m3, vorteilhaft liegen die Raumgewichte bei 100 bis 140 kg/m3 und insbe- sondere bei 120 kg/m3. Die Formkörper können, beispielsweise als Kernmaterial oder Schichtstoff in Transportmitteln, wie Decken, Böden, Zwischenböden, Wandverkleidungen, Abdeckungen usw. in Booten, Schiffen, Bussen, Lastkraftwagen, Eisenbahnfahrzeugen usw. eingesetzt werden. Durch die geringe Dichte der Formkörper können diese als Ersatz für herkömmliche Leichtbau- und Kernmaterialien, wie Wabenkörper, Schaumstoffe usw., dienen.
Anhand der Figuren 1 bis 4 ist vorliegende Erfindung beispielhaft illustriert.
Figur 1 stellt eine Bohle oder ein Ausschnitt aus einem Balsaholzstamm (2) dar. Der Pfeil (L) zeigt in die Längsrichtung, die der Wachstumsrichtung und damit dem Faserverlauf entspricht. Pfeil (L) stellt auch die Achse des Faserverlaufs dar. Q stellt die Querschnittfläche, d.h. den Schnitt quer zum Faserverlauf, dar. Pfeil (R) weist in Richtung der Radialschnittfläche. Pfeil (T) weist in Richtung der Tangentialschnittfläche.
In Figur 2 ist ein Abschnitt eines Balsaholzstammes (2) gezeigt. Der Pfeil (L) weist in Längsrichtung, die der Wachstumsrichtung und damit dem Faserverlauf entspricht. Somit stellt Pfeil (L) auch die Achse des Faserverlaufs dar. Q stellt die Querschnittfläche dar. Ein Span (3) ist skizzenhaft dem Stamm (2) entnom- men. Der Faserverlauf im Span (3) verläuft entsprechend ebenfalls in Richtung des Pfeils (L).
Figur 3 stellt ein Beispie! eines Formkörpers in Form Bohle (4) aus gegenseitig verklebten Spänen (3) dar. Die Bohle hat eine Seitenkante einer Länge Si und eine zweite Seitenkante S2. Der Faserverlauf aller Späne (3) liegt in Richtung des Pfeils (L). Somit stellt Pfeil (L) auch die Achse des Faserverlaufs dar. Beispielhaft wurden nur zwei Späne (3) bezeichnet. Es wird deutlich, dass die Späne (3) gegenseitig möglichst dicht einander anliegen. Der gegenseitige Faserverlauf der Späne liegt möglichst parallel, resp. höchstens in einem Winkel abweichend, wie oben stehend angegeben, in der Achse in Richtung des Pfeils (L). Die sich unvermeidlich zwischen den unregelmässig geformten Spänen bildenden Zwischenräume sind mit Klebstoff gefüllt. Der Klebstoff bildet eine trennfeste Verbindung der Späne untereinander. Mit Qi ist die Querschnittsfläche oder Hirnschnittfläche der Bohle bezeichnet. Die Balsaholzfasern sind an dieser Fläche quer durchtrennt.
Figur 4 zeigt einen Block (5) aus einer Mehrzahl von Formkörpern in Form von Platten (4) im Stapel. Die Platten (4) können im Prinzip auch der Bohle (4) aus Figur 3 entsprechen, lediglich ist die Seitenkante Si gegenüber der zweiten Seitenkante S2 erheblich vergrössert, so dass von einer Platte zu sprechen ist. Anstelle der Platten (5) können Furniertafeln (4), fallweise auch als Holzblätter, Schälfurniere, Furniere oder Veneers bezeichnet, eingesetzt werden. Die gestapelten Platten (4) sind untereinander mit Klebstoff trennfest verbunden. Zweckmässig wird derselbe Klebstoff verwendet, der zur Erzeugung der Bohle oder Platte eingesetzt wird. In allen Platten (4) ist der Faserverlauf entlang, resp. im wesentlichen parallel einer Achse laufend in Richtung des Pfeils (L) ausgerichtet. Mit Q2 ist die Querschnittsfläche oder Hirnschnittfläche des Blockes (5) bezeichnet. Die Balsaholzfasern sind an der Fläche Q2 quer durchtrennt. Die gestrichelten Linien (6) deuten Schnitt- oder Sägelinien an. Die Schnittlinien (6) können einen beliebigen Abstand zueinander aufweisen und der Abstand richtet sich beispielsweise nach dem Verwendungszweck der ab- zutrennenden Hirnholzplatte. Der Block (5) wird demnach zu einer Anzahl von Formkörpern, hier zu Hirnholzplatten, verarbeitet.

Claims

Patentansprüche
1. Formkörper enthaltend Balsahölzer,
dadurch gekennzeichnet, dass
dieser bezüglich des Faserverlaufs gleichgerichtete Balsaholzfumiere, BaI- saholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen und Klebstoffe zwischen den Balsaholzspänen, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen enthält.
2. Formkörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Balsaholzfumiere, Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen nach deren Faserverlauf ausgerichtet sind und der Faserverlauf der einzelnen Späne von 0° bis 30° von einer Achse in Richtung des Faserverlaufs abweicht.
3. Formkörper nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Balsaholzfurniere, Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen nach deren Faserverlauf ausgerichtet sind und der Faserverlauf der einzelnen Späne von 0° bis 10° und vorzugsweise von 0° bis 3°, von der Achse in Richtung des Faserverlaufs abweicht.
4. Formkörper nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Balsaholzfurniere, Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen nach deren Faserverlauf ausgerichtet sind und an zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Formkörpers die Balsaholzfasern quer durchtrennt sind.
5. Formkörper nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffe polyurethanhaltige Klebstoffe, vorzugsweise geschäumte polyu- rethanhaltige Klebstoffe, sind.
6. Formkörper nach Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Klebstoffe in Mengen von 1 bis 15 Vol.-%, zweckmässig 2 bis 10 Vol.-% und vorzugsweise 3 bis 5 Vol.-%, bezogen auf das Volumen des Formkörpers, enthalten sind.
7. Formkörper nach Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der ausreagierte, abgebundene oder aufgeschäumte Klebstoff Dichten oder Raumgewichte von 50 kg/m3 bis 300 kg/m3 und aufgeschäumte Klebstoffe vorzugsweise ein Raumgewicht von 50 kg/m3 bis 240 kg/m3 aufweist.
8. Formkörper nach Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der ausreagierte Klebstoff die Dichte des umgebenden Balsaholzes oder eine 0 bis zu 20 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis zu 10 Gew.-%, höhere oder niedrigere Dichte, als die des umgebenden Balsaholzes aufweist.
9. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern gemäss Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
Balsaholzfurniere, Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstrei- fen mit Klebstoff vermengt, bezüglich des Faserverlaufs gleichlaufend ausgerichtet, wobei der Faserverlauf der einzelnen Späne von 0° bis 30 von der Achse in Richtung des Faserverlaufs abweicht, der Klebstoff aktiviert und unter Ausbildung von Haftkraft durch Kalthärten, drucklos oder unter Einfluss von Wärme und/oder Druck zum Formkörper verfestigt werden.
10. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Balsaholzfurniere, Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen mit dem Klebstoff vermengt, bezüglich des Faserverlaufes gerichtet, wobei der Faserverlauf der einzelnen Späne 0° bis 10° und vorzugsweise von 0° bis 3°, von der Achse in Richtung des Fa- Serverlaufes abweicht, der Klebstoff aktiviert und unter Ausbildung von Haftkraft durch Kalthärten, drucklos oder unter Einfluss von Wärme und/oder Druck in einer Doppelbandpresse zum Formkörper verfestigt werden.
11. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern gemäss Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass Balsaholzfurniere, Balsaholzspäne, Balsa- holzstrands oder Balsaholzstreifen mit Klebstoff in Mengen von 1 bis 15 Vol.-%, zweckmässig 2 bis 10 Vol.-% und vorzugsweise 3 bis 5 Vol.-%, bezogen auf das Volumen des Formkörpers, vermengt, die beleimten Balsaholzfurniere, Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen bezüglich des Faserverlaufes gleichlaufend ausgerichtet, wobei der Faserverlauf der einzelnen Späne von 0° bis 30°, zweckmässig 0° bis 10° und vorzugsweise von 0° bis 3°, von der Achse in Richtung des Faserverlaufes abweicht, der Klebstoff aktiviert und unter Ausbildung von Haftkraft durch Kalthärten, drucklos oder unter Einfluss von Wärme und/oder Druck zum Formkörper verfestigt werden.
12. Verfahren zur Herstellung von Formkörpern gemäss Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Balsaholzfurniere, Balsaholzspäne, Balsaholzstrands oder Balsaholzstreifen mit Klebstoff vermengt, bezüglich des Faserverlaufs gleichlaufend ausgerichtet, wobei der Faserverlauf der einzelnen Späne von 0° bis 30 von der Achse in Richtung des Faserverlaufs abweicht, der Klebstoff aktiviert und unter Ausbildung von Haftkraft durch Kalthärten, drucklos oder unter Einfluss von Wärme und/oder Druck zu einem Körper verfestigt werden und davon, durch Abtrennen mittels Schnitten quer zum Faserverlauf, die Formkörper abgetrennt werden.
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