FI122690B

FI122690B - Menetelmä puukuitupitoisen levyn valmistamiseksi

Info

Publication number: FI122690B
Application number: FI20070891A
Authority: FI
Inventors: Andrzei Klemarewski
Original assignee: Raute Oyj
Priority date: 2007-11-23
Filing date: 2007-11-23
Publication date: 2012-05-31
Also published as: FI20070891A; US20090133816A1; DE102008057949A1; US8021508B2; FI20070891A0

Description

Menetelmä puukuitupitoisen levyn valmistamiseksi

Keksinnön kohteena on menetelmä, jolla valmistetaan puukuitupitoista levyä. Menetelmä 5 mahdollistaa puuaineksen hyväksikäyttämisen, joka tavanomaisten valmistusmenetelmien yhteydessä jää käyttämättä, tai jota käytetään vain rajoitetusti. Raaka-aineena tulee kyseeseen vanerivalmistuksen hukkapalat, kuten sorvauspurilaat, viilun puhtaaksileikkauksesta tulevat palat, sahatavaran valmistuksessa jäävät tukin osat ja pieniläpimittainen puu ylipäätään. Tässä yhteydessä käsitteeseen puu sisällytetään myös muut, vastaavia kuituominaisuuksia omaavat 10 kasvit, esimerkiksi bambu, sekä muut kuitupitoiset heinäkasvit.

Kyseisistä materiaaleista on puukuitupitoisia levyjä valmistettu monilla erilaisilla tavoilla, joissa puumateriaalista tai vastaavasta on valmistettu erilaisia suikaleita tai säleitä (jatkossa käytetään nimikettä ’’säle”), jotka on liimoitettu, ja puristettu liimoitettuina tavoitellun 15 muotoisiksi ja kokoisiksi tuotteiksi, ja liima on kovetettu. Säleillä on ollut eri toteutuksissa erilaisia mittoja, yhteistä yleensä näiden kappaleiden mitoilla on ollut, että niiden kuitu-suuntainen pituus on huomattavasti suurempi kuin mitat poikkisuuntaisesti kuitusuuntaan nähden. Säleet on valmistettu erilaisilla menetelmillä, erityisesti leikkaamalla puuaineksesta oleellisesti kuitusuunnan mukaisessa tasossa.

20

Liimoitukseen on käytetty erilaisia menetelmiä, ja tavallisesti tavoitteena on saada säleet kauttaaltaan liimoitetuiksi. Liimoitetuista säleistä on muodostettu latomus, jonka koostamisessa valmistettavan tuotteen tavoitellut ominaisuudet on pyritty huomioimaan. Oleellinen vaikutusmahdollisuus tuotteen ominaisuuksiin saadaan säleiden sijoittelusta latomuksessa, q 25 kuten esimerkiksi latomalla säleet kuitusuunta yhdenmukaisesti suunnattuna.

(M

i

(M

^ Käytetyt liimat ovat olleet tavanomaisia puulevyjen valmistuksessa käytettyjä lämpökovettu- x via liimoja, esimerkiksi fenoliformaldehydihartsi. Liiman kovettumiseen tarpeellinen lämpö en on johdettu tavallisesti latomukseen puristuksen yhteydessä, konvektiokuumennuksena § 30 puristilevyjen kautta, tai säteilykuumennuksena, esimerkiksi mikroaaltokuumennuksena, o o Mikroaaltokuumennus on johdettu latomuksesta puristamalla saatuun tuoteaihioon pulis ee ^ tusvaiheessa tai välittömästi puristusvaiheen jälkeisissä vaiheissa mikroaaltoja läpäisevien laiteosien läpi.

2

Latomuksen puristukseen on käytetty jaksottaisesti toimivia levypuristimia ja jatkuvasti toimivia nauhapuristimia. Tuotteita on valmistettu liimoitetuista puusäleistä tai kuiduista myös suulakepuristamalla. Näissä suulakepuristusmenetelmissä ei ole ollut mahdollista säilyttää latomukseen mahdollisesti aikaansaatua säleiden suuntautumista, tai vaikuttaa niiden 5 asettumiseen suulakepuristetussa tuotteessa tavoiteltujen lujuusomaisuuksien kannalta edullisella tavalla. Suulakepuristuksessa on puristusvoima aikaansaatu tunnetusti edestakaisin toimivalla työntömännällä, jolla liimoitettu säle on pakotettu tuotteen läpikulkemaan suulakemuottiin. Esimerkkejä tällaisista menetelmistä ja niissä sovelletuista laitteistoista on kuvattu mm. EP-patenttijulkaisussa 118079 sekä saksalaisessa hakemusjulkaisussa 25 39 674.

10 Käsillä olevalla keksinnön mukaisella menetelmällä on aikaansaatavissa puukuitupitoista levyä, jossa säleet ovat orientoituneet pääsääntöisesti tavalla, joka antaa levylle erityisen hyvät tietynsuuntaiset lujuusominaisuudet, joilla on merkitystä levyn tietyissä käyttötarkoituksissa.

15

Menetelmä pemstuu tunnettuun tekniikkaan, eli menetelmässä puuaines leikataan säleiksi, joilla on kuitusuuntaan nähden oleellisesti kohtisuorat paksuus ja leveys sekä kuitusuuntainen pituus, joista pituus on merkittävästi suurempi muihin mittoihin nähden, säleet liimoitetaan ja liimoitetuista säleistä suulakepuristetaan levyaihio ja liima kovetetaan puristuksen alaisena 20 lämmöllä. Keksinnön tunnusmerkillisten piirteiden mukaisesti säleistä muodostetaan latomus, jossa säleet ovat pituussuunta oleellisesti yhdensuuntaisena, ja säleet suulakepuristetaan pituussuunta oleellisesti yhdensuuntaisena, pituussuuntaan nähden poikkisuuntaisesti kohdistetulla työntövaikutuksella.

q 25 Keksinnön mukaista menetelmää selvitetään oheisen piirustuksen avulla, jossa on

(M

^ kaaviomaisesti esitetty yksi laitteisto keksinnön toteuttamiseksi.

i x Kuva 1 esittää erästä periaatteellista kokonaislaitteistoa keksinnön mukaisen en menetelmän toteuttamiseksi, O) an oo o o Kuva 2 esittää laitteiston yksityiskohtaa, joka havainnollistaa keksinnön o ^ oleellisen osan toteutusmuodon,

Kuva 3 esittää yksityiskohtaa kuvan 2 oleellisen laitteisto-osan toiminnasta, 3

Kuva 4 esittää kuvan 3 mukaisen laitteiston toimintavaihetta valmistuksen alussa, ja 5 Kuva 5 esittää kaaviomaista kuvaa menetelmällä valmistetun tuotteen poikkileikkauksesta.

Kuvassa 1 on esitetty puuviilu 1 tulevaksi leikkauslaitteistolta, jolla se on leikattu puukappaleesta, esimerkiksi vanerisorvilta saadusta sorvauspurilaasta, tai mahdollisesti se on peräisin 10 sorvatun viilun puhtaaksileikkauksesta. Viilu voi olla täyspitkä ja sen leveys mielivaltainen (pituus on viilun kuitusuuntainen mitta, eli sama kuin pöllin pituus mistä se on leikattu ja leveys on mitta kuitusuunnan poikkisuunnassa. Viilun pituusmitan vakioimiseksi voi laitteistossa on yksi tai useampi pyörösaha 2, kuitusuuntaisen mitan sahaamiseksi esimerkiksi 300 mm:ksi. Kuitusuuntamitan vakioiminen ei ole kaikissa tapauksissa oleellista.

15 Vakiointitarve riippuu lähinnä laitteistossa edempänä olevien laiteosien mitoituksesta. Tämän jälkeen on laitteistoon sijoitettu merkittävä laite 4, jolla viilusta leikataan kuitusuuntaisella leikkauksella toivotun levyiset säleet. Säleiden paksuusmitta on määräytynyt jo aikaisemmin laitteessa, jossa viilu 1 on leikattu. Paksuusmitta voi olla vanerinvalmistukseen käytettävä viilunpaksuus, suuruusluokkaa 5 mm. Laitteella 4 tuotetun säleen leveys voi vaihdella 20 esimerkiksi välillä 3,0-20 mm.

Säleiden valmistukseen käytetyn puutavaran alkuperästä ja tilasta riippuen voi olla aiheellista, että säleet kuivataan sopivassa kuivauslaitteistossa, kuten rumpukuivaajassa 6. Täältä säleet johdetaan välivarastoinnin 7 kautta liimoitukseen, esitetyssä laitteistossa lokerosyöttimen 11 q 25 kaltaisen laitteeseen, johon kyseisessä laitteistossa on sijoitettu liiman syöttövälineet, ja laite

(M

^ 11 toimii liimasekoittimena, sekä edelleen levyaihion latomuksen muodostukseen.

i x Säleiden kulkuasentoa prosessin läpi tarkkailtaessa voidaan todeta, että leikkurilta 4 tulevat en säleet siirtyvät kuivaajaa edeltävään välivarastoon 5 oleellisesti asennossa, missä säleen § 30 kuitusuunta, eli sen pituussuunta on poikkisuuntainen säleiden etenemäsuuntaan nähden, o o Kuivaajassa 6 tapahtuu väistämättä sekoittumista, ja säleiden asemointi häiriintyy, o ^ Kuivaajasta tulevassa säleiden virrassa on mahdollista aikaansaada jonkin verran orientoitumista välivarastoon 6 nostamisen yhteydessä, siten että säleet kääntyvät enemmän pituussuunta poikkisuuntaisesti kulkusuuntaan nähden. Liimasekoittimeen 11 tulevassa 4 sälevirrassa ovat säleet kuitenkin melkoisesti epäjärjestyksessä, niin pituussuuntansa, leveyssuuntansa kuin paksuussuuntansa osalta. Säleiden orientoitumistilanne muuttuu kun säleet pudotetaan suulakemuotin syöttöalueelle, jolle puristukseen menevä latomus muodostetaan, kuten kuvasta 3 ilmenee.

5 Säleistä muodostetaan latomus suulakemuottia syöttävän männän 12, eteen männän ollessa taaksevedetyssä asemassaan. Riittävän sälemäärän asetettua latomukseen työnnetään latomus muotissa olevaa aikaisempaa erää vasten, jolloin se tiivistyy. Männän 12 etupinta vastaa oleellisesti suulakemuotin poikkileikkausmittaa. Mikäli säleillä on poikkileikkaus, jossa 10 leveysmitta on paksuusmittaa suurempi, tai vastaavasti paksuusmitta leveysmittaa suurempi, pyrkivät säleet asettumaan latomusvaiheesta etenevän männän edessä siten, että niiden suurempi poikkileikkausmitta asettuu painotetusti työntömännän 12 etupinnan tason suuntaiseksi. Puristamalla muodostetussa levyaihiossa on säleiden kaksi suurempaa mittaa asettuneet painotetusti kahteen hallitsevaan suuntaan, kuitusuuntainen pituusmitta 15 vaakasuuntaan ja suurempi poikkileikkausmitta pystysuuntaan. Säleiden tavoitellun orientoitumisen kannalta on merkityksellistä, että puristuksen aikaansaava työntövoima kohdistetaan säleisiin oleellisesti vaakatasoisena.

Kuvion 3 mukaisessa laitteistototeutuksessa säleiden orientoitumiselle merkittävä vastapaine 20 muodostuu puristinsuulakkeessa olevan aineksen etenemävastuksesta, jota voidaan lisätä suulakkeeseen tehdyllä kavennuksella. Vaihtoehtoisesti voidaan puristinsuulakkeen alkupäähän sijoittaa vaste 18, joka on laitteen toiminnan alkaessa laskettuna ala-asentoon etenemävastuksen aikaansaamiseksi. Toiminnan myöhemmässä vaiheessa materiaalitulppa korvaa vasteen 18 ja se voidaan nostaa ylös.

5 25

CM

^ Levyjen valmistamiseksi keksinnön mukaisella menetelmällä voidaan käyttää suulakemuottia, ^ jonka läpikulkuaukon mitat ovat esimerkiksi: korkeus 12 - 20 mm ja leveys 1250 - 2500 mm.

X

tr

Puristusvaiheen jälkeen tai osana puristusvaihetta johdetaan säleistä ja liimasta muodostuvaan § 30 levyaihioon lämpöä, jolla nopeutetaan liiman kovettumista. Lämpö voidaan johtaa konvek- o o tiolla suulakemuotin seinämien kautta, tai vaihtoehtoisesti mikroaaltokuumennuksella, o ^ Mikroaaltokuumennukseen käytettäviä laiteita 14 voi olla sijoitettuna suulakemuotin yhteyteen useampia peräkkäin riittävän kuumennusvaikutuksen aikaansaamiseksi. Mikro- 5 aaltokuumentimet ovat sinällään alalla tunnettuja. Niiden toimintaa varten on suulakemuottiin tehtävä sopivaa materiaalia olevat ikkunat, jotka läpäisevät mikroaaltosäteilyn.

Levy voidaan valmistaa edelläkuvatulla laitteistolla valmiiksi levyksi, jossa liima on kovetettu 5 suulakepuristimessa aikaansaadun ja ylläpidetyn paineen alaisena. Vaihtoehtoisesti voidaan suulakepuristimella aikaansaada varsinainen levyaihio, joka johdetaan jatkokäsittelyyn sopivaan kuumennuspuristimeen, tai kuumennettuna lopulliseen puristusvaiheeseen. Kuumennuspuristimena voi olla tavanomainen levypuristin, jossa on kuumennetut puristinlevyt. Levypuristin voi olla yksikitainen tai useampikitainen. Jatkuvatoimiset 10 nauhapuristimet soveltuvat tarkoitukseen myös hyvin. Nauhapuristimeen voi olla yhdistettynä kuumennusenergian johtaminen mikroaaltokuumennuksena tai tavanomaisena konvektiokuumennuksena.

Säleille valmistuksessa aikaansaadun määrätyn orientoitumisen vaikutuksesta valmiissa 15 levyssä on edullisesti lujuusominaisuudet voimia vastaan, jotka pyrkivät kuormittamaan levyä kohtisuorasti sen laajaa pintaa vastaan.

Keksinnön mukaisella menetelmällä valmistettua levyä voidaan käyttää esimerkiksi sydänlevynä kerrosrakenteissa, joissa pintakerros on muodostettu sydänlevy pinnoittamalla.

20 Pinnoitukseen voidaan käyttää muita puuperustaisia levyjä, kuten vaneria, levyn lopullisesta käyttötarkoituksesta riippuen. Eräs sopiva käyttötarkoitus on ajoneuvojen kuormatilojen pohjalevyt.

δ

(M

i

(M

sj-

X

Χ

CL

δ oo o h-· o o

(M

Claims

1. Menetelmä puukuitupitoisen levyn valmistamiseksi, jossa menetelmässä puuaines leika-5 taan säleiksi, joilla on kuitusuuntaan nähden kohtisuorat paksuus ja leveys sekä kuitu- suuntainen pituus, joista pituus on merkittävästi suurempi muihin mittoihin nähden, säleet liimoitetaan, liimoitetuista säleistä suulakepuristetaan levyaihio, ja liima kovetetaan puristuksen alaisena lämmöllä, tunnettu siitä, että säleistä, joiden mainitut kohtisuorat mitat ovat toisistaan poikkeavat, muodostetaan latomus, jossa säleet ovat pituussuunta oleellisesti 10 yhdensuuntaisena, ja että säleet suulakepuristetaan pituussuunta oleellisesti yhdensuuntaisena, pituussuuntaan nähden poikkisuuntaisesti kohdistetulla työntövaikutuksella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunenttu siitä, että työntövaikutus kohdistetaan säleisiin suulakepuristuksessa säleiden pituussuuntaan nähden poikkisuuntaisena 15 yhdenmukaisena sykkivänä työntönä.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään säleitä, joiden leveys on suurempi kuin niiden paksuus.

4. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään säleitä, joiden paksuus on suurempi kuin niiden leveys. 5. .Tonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että käytetään säleitä, joiden mitat ovat alueella: paksuus: 0,5 - 8,0 mm; leveys: 3,0 - 20 mm; pituus: 200 -q 25 2500 mm. (M CNJ ^ 6. -Tonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa käytetään suulake- x muottia, jonka poikkileikkausmitat ovat: (12 - 20 mm) x (1250 - 2500 mm), ja säleet viedään cc suulakemuottiin kuitusuunta oleellisesti suuremman mitan suunnassa. i 30 o

7. Tonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa puristuskuormitus o säleisiin kohdistetaan oleellisesti vaakatasossa ja ylläpidetään suulakepuristuksen ajan.

8. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen menetelmä, jossa suulakepuristuksen aloituksessa käytetään etenemävastetta. δ (M i (M sj- X Χ CL δ oo o h-· o o (M