PL207257B1 - Sposób wytwarzania elementu budowlanego z płytą nośną z tworzywa drzewnego - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania elementu budowlanego z płytą nośną z tworzywa drzewnego, przy czym płyta nośna ma warstwę środkową z materiału wiórowego oraz warstwę dolną i warstwę górną z włókien drzewnych, zwłaszcza z materiału typu MDF lub HDF.

Znane jest stosowanie w twardych wykładzinach podłogowych, na przykład posadzkach laminatowych lub parkietach, rdzenia z tworzywa drzewnego, takiego jak płyta wióra lub płyta pilśniowa. Taka wykładzina podłogowa składa się z dużej liczby pojedynczych elementów, tak zwanych dyli, jak widać na rysunku fig. 1.

Jak przedstawiono na rysunku, dyl 1 ma biegnący na jego dwóch stronach wpust 2 względnie pióro 3, które umożliwiają wytwarzanie wykładziny podłogowej o dużej powierzchni w drodze łączenia wielu elementów. Wpusty 2 i sprężyny 3 mogą mieć kształt przedstawiony na fig. 1, przy czym w celu późniejszego łączenia wielu dyli w obszarze wpustów i piór nakłada się klej.

Dyl jest wykonany z materiału nośnego 4, którym z reguły może być płyta wiórowa lub płyta pilśniowa (zwłaszcza płyta pilśniowa MDF o średniej gęstości lub płyta pilśniowa HDF o dużej gęstości). Materiał nośny ma górną powłokę 5 i dolną powłokę 6. Powłoka 5 nadaje podłodze wygląd zewnętrzny i może być wykonana z warstwy szlachetnego drewna, na przykład forniru, przy czym można również zastosować dekoracyjną powłokę z laminatem. Pod pojęciem laminatu rozumie się tutaj powłokę z zadrukowanego papieru, który jest zaimpregnowany co najmniej jedną ż ywicą do nasycania na bazie formaldehydowej żywicy kondensacyjnej oraz pod działaniem ciśnienia i temperatury tworzy powłokę powierzchniową wytrzymałą na duże obciążenia.

Inną postać wykonania znaną ze stanu techniki ukazano na fig. 2, przy czym późniejsze połączenie poszczególnych dyli umożliwiają tutaj mechaniczne elementy łączące. W związku z tym mówi się również o łączonych mechanicznie panelach podłogowych. Zrozumiałe jest, że przy łączeniu tak ukształtowanych wpustów i piór stawiane są bardzo wysokie wymagania co do materiału nośnego.

Po pierwsze, musi on umożliwiać bardzo precyzyjne wytwarzanie profili o tolerancjach na przykład rzędu 1/100 mm. Ponadto musi on dysponować odpowiednią gładkością powierzchni, dzięki której zwłaszcza w przypadku podłóg laminatowych w gotowym produkcie nie występują nierówności, które pochodzą od materiału nośnego. Wysoka wytrzymałość powierzchni materiału nośnego na ściskanie oddziałuje z kolei pozytywnie na własności użytkowe, co sprawia, że przy udarowym obciążeniu wykładziny podłogowej powłoka na jej powierzchni jest skutecznie wspomagana przez leżący pod nią materiał nośny. Wszystkie te wymagania można spełnić, stosując płytę HDF jako materiał nośny. Wadę stanowią uwarunkowane technologicznie, wysokie koszty wytwarzania takiej płyty w porównaniu do płyty wiórowej.

Płyta wiórowa wykazuje z kolei, poza niższymi kosztami, zalety wynikające z jej elastyczności. Przy zatrzaskiwaniu profili, ukazanych przykładowo na fig. 2, pióro 13 względnie element zatrzaskowy 14 muszą się odpowiednio elastycznie odchylać, nie ulegając przy tym uszkodzeniu. W wyniku wzajemnego wślizgiwania się w siebie wpustu 12 i pióra 13 w podstawie 17 wpustu dochodzi do wytworzenia dużego naprężenia wywołanego karbem, które może prowadzić do powstania pęknięć. Pęknięcia takie są znane w płytach HDF, natomiast nieoczekiwanie praktycznie ich nie stwierdzono w płytach wiórowych.

Dzięki obecności otwartych porów w płycie wiórowej w przeciwieństwie do płyty MDF przy sklejaniu dyli klejem, z reguły klejem dyspersyjnym na bazie polioctanu winylu (klejem białym), następuje lepsze oddawanie wody do materiału nośnego, przy czym nie podlega on niepożądanemu znacznemu pęcznieniu.

Z DE 101 18 385 A1, który leży u podstaw niniejszego wynalazku, znany jest element budowlany do stosowania we wnętrzach, z płytą nośną z tworzywa drzewnego, przy czym płyta nośna ma warstwę środkową z materiału wiórowego oraz warstwę dolną i warstwę górną z włókien drzewnych, zwłaszcza z materiału typu MDF lub HDF. W znanych elementach budowlanych górna i dolna warstwa, a także warstwa środkowa stanowią odrębne płyty, sklejone ze sobą w celu utworzenia elementu budowlanego. W związku z tym mówi się także o tak zwanych konstrukcjach przekładkowych (typu „sandwich).

Niedogodność znanych elementów budowlanych polega na tym, że ich wytwarzanie wiąże się ze znacznymi kosztami dodatkowymi, co wyklucza opłacalne wykorzystanie elementów budowlanych do licznych zastosowań.

PL 207 257 B1

Ponadto z DE 44 36 834 A1 znany jest sposób wytwarzania płyt wiórowych, składających się z warstw o różnej wielkości wiórów. Aby można było zmniejszyć udział drobniejszych wiórów w tak zwanych trójwarstwowych płytach wiórowych, w znanym sposobie wytwarza się najpierw górną połowę płyty wiórowej i dolną połowę płyty wiórowej, osadzając stalową podczas prasowania pomiędzy tymi obiema połowami blachę. Obie połowy płyty wiórowej poddaje się wówczas oddzielnie obróbce wykańczającej, a następnie skleja ze sobą.

U podstaw wynalazku leż y zatem problem techniczny, polegają cy na zaproponowaniu sposobu wytwarzania elementu budowlanego z płytą nośną z tworzywa drzewnego, który to sposób umożliwia racjonalne wykorzystanie elementu budowlanego także jako panelu podłogowego, bez konieczności rezygnacji ze zwiększonej wytrzymałości.

Ukazany powyżej problem techniczny rozwiązano według wynalazku za pomocą sposobu o cechach zastrzeżenia 1. Inne postaci wykonania wynalazku są przedmiotem zastrzeżeń zależnych.

Element budowlany ma płytę nośną z tworzywa drzewnego, górną warstwę wierzchnią i warstwę przeciwciągową. Płyta nośna ma warstwę środkową oraz warstwę górną i warstwę dolną. Warstwy mają różne własności materiałowe, korzystne z punktu widzenia szczególnego zastosowania w panelach na twarde podłogi i panelach na podłogi laminatowe.

Warstwa górna i warstwa dolna mogą mieć w szczególności większą gęstość, większą elastyczność i/lub mniejszą porowatość otwartą niż warstwa środkowa.

Jako materiały na warstwę środkową oraz warstwę górną i dolna w grę wchodzą dowolne tworzywa drzewne. Tak na przykład warstwa środkowa może być z materiału płyty wiórowej, zaś warstwa górna i warstwa dolna mogą być wykonane z materiału typu MDF lub HDF. Podobnie można wykorzystać różną wielkość wiórów w materiale wiórowym, stosując większe wióry w warstwie środkowej, zaś mniejsze w warstwach zewnętrznych. Również w ten sposób można osiągnąć różne gęstości warstwy środkowej z jednej oraz warstwy górnej i dolnej z drugiej strony.

W niniejszym wynalazku połączono zatem w szczególności zalety materiałów nośnych w postaci płyty HDF i płyty wiórowej, tworząc kombinowaną płytę wiórowo-włóknistą, której środkowy obszar jest wykonany z płyty wiórowej, zaś oba obszary zewnętrzne z płyty MDF lub HDF.

Sposób wytwarzania elementu budowlanego z płytą nośną z tworzywa drzewnego, przy czym płyta nośna ma warstwę środkową z materiału wiórowego oraz warstwę dolną i warstwę górną z włókien drzewnych, zwłaszcza z materiału typu MDF lub HDF, w którym to sposobie wytwarza się pokryte wstępnie klejem wióry drzewne i pokryte wstępnie klejem włókna drzewne, z pokrytych wstępnie klejem wiórów drzewnych i pokrytych wstępnie klejem włókien drzewnych wytwarza się półwyrób, przy czym półwyrób ma dolną warstwę włókien, środkową warstwę wiórów i górną warstwę włókien, następnie pod działaniem ciśnienia i temperatury prasuje się półwyrób, przy czym warstwa wiórów drzewnych stanowi warstwę środkową, zaś warstwy włókien stanowią warstwę dolną i warstwę górną, po czym pokrywa się płytę nośną warstwą wierzchnią i warstwą przeciwciągową, według wynalazku charakteryzuje się tym, że najpierw wytwarza się pierwszy półwyrób z materiału zawierającego włókna drzewne, po czym dzieli się pierwszy półwyrób na górną warstwę włókien i dolną warstwę włókien, następnie na dolną warstwę włókien nakłada się warstwę wiórów, zaś na warstwę wiórów nakłada się górną warstwę włókien.

Korzystnie wióry drzewne i włókna drzewne pokrywa się różnymi środkami wiążącymi.

Korzystnie wióry drzewne warstwy środkowej pokrywa się izocyjanianem, zaś włókna drzewne górnej warstwy i dolnej warstwy pokrywa się środkiem wiążącym MUF.

Sposób według wynalazku opisano na podstawie materiałów wiórowych i włóknistych. Można go jednak realizować także przy użyciu różnych materiałów wiórowych, które różnią się średnią wielkością wiórów i wskutek tego nadają materiałom różną gęstość.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 3 pierwszy przykład wykonania elementu budowlanego zrealizowanego sposobem według wynalazku, fig. 4 - drugi przykład wykonania elementu budowlanego zrealizowanego sposobem według wynalazku, fig. 5 - pierwszy sposób wytwarzania elementu budowlanego, oraz fig. 6 - drugi sposób wytwarzania elementu budowlanego.

Poniżej zamieszczony jest szczegółowy opis wynalazku, przy czym przykłady wykonania odnoszą się do materiałów płyty wiórowej z jednej oraz materiału płyty pilśniowej z drugiej strony. Nie należy tego jednak rozumieć ograniczająco, ponieważ - jak objaśniono powyżej - można wybrać także materiały o innym składzie, jak materiały wiórowe o różnej średniej wielkości wiórów.

PL 207 257 B1

Na fig. 3 ukazany jest pierwszy przykład wykonania panelu podłogowego 20 z płytą nośną 21. Warstwę środkową stanowi warstwa wiórów 29, zaś obie warstwy zewnętrzne stanowią warstwy włókien 28, które wraz z warstwą wiórów 29 tworzą płytę nośną 21. Obie zewnętrzne warstwy 28 są z kolei połączone z górną powłoką 25 i ewentualnie z dolną powłoką 26. W ten sposób można połączyć wszystkie technologiczne zalety płyty wiórowej w zakresie gęstości, elastyczności i porowatości z zaletami płyty HDF w zakresie tolerancji, gładkości powierzchni i wytrzymałości na ściskanie.

Warstwa wiórów 29 rozciąga się na obszarze uformowanego wpustu 22 względnie pióra 23, zaś powyżej i poniżej warstwy wiórów 29 znajdują się z obu stron warstwy włókien 28. Innymi słowy, wpust 22 i pióro 23 są wykonane w całości z materiału środkowej warstwy. Jest to o tyle korzystne, że własności materiałowe płyty wiórowej wykorzystuje się do połączenia na pióro i wpust, podczas gdy większą gęstość górnej i dolnej warstwy wykorzystuje się w panelu podłogowym 20.

Na fig. 4 ukazana jest opisana uprzednio budowa mechanicznie łączonego ukształtowania krawędzi. Oba panele 30 mają - jak również przedstawiono na fig. 2 - wpust 32 i pióro 33. Pióro 33 ma wystający w dół element zatrzaskowy, który można mechanicznie sczepiać z elementem zatrzaskowym 34. W niniejszym przykładzie wykonania odbywa się to poprzez poziome zsuwanie. Podczas zsuwania dochodzi do sprężystego odkształcenia, co opisano już szczegółowo w odniesieniu do fig. 2. Także w przykładzie wykonania przedstawionym na fig. 4 płyta nośna ma górną i dolną warstwę 38 oraz warstwę środkową 39, przy czym warstwę środkową 39 stanowi warstwa wiórów, zaś górną i dolną warstwę 38 stanowią warstwy włókien. Zwłaszcza lepsze własności sprężyste warstwy środkowej 3 są wykorzystywane w mechanicznie łączonym profilu, ponieważ w zasadzie chodzi o to, że element zatrzaskowy 34, czyli dolny ogranicznik wpustu 32, może być sprężyście odkształcany podczas procesu łączenia.

Grubość takiej płyty leży z reguły pomiędzy 5 i 15 mm. Cieńsze i grubsze płyty mogą jednak być również korzystne dla określonych zastosowań.

Ciężar właściwy płyty może wynosić od 550 do 950 kg/m³, przy czym do zastosowania jako płyta nośna w podłodze laminatowej szczególnie korzystna okazała się gęstość pomiędzy 800 i 900 kg/m³.

Stosunek mas wiórów do włókien (suma obu warstw zewnętrznych) może wynosić od 1:5 do 5:1, przy czym może być wymagana budowa symetryczna lub asymetryczna.

W wyniku różnej podatności górnej i dolnej powłoki na rozciąganie dyle podłogowe są z reguły lekko wypukłe od góry. Wyoblenie to można osiągnąć także przy asymetrycznej budowie płyty nośnej w ten sposób, że obie zewnętrzne warstwy włókien 28 nie mają jednakowej grubości. Względne różnice grubości obu warstw zewnętrznych około 10 do 30% są wystarczające do uzyskania wypukłego dyla o asymetrycznej budowie. Różne grubości są schematycznie przedstawione na fig. 3 i 4.

Korzyść ekonomiczna płyty kombinowanej w porównaniu do płyty HDF wynika z faktu, że wysuszone włókna w porównaniu do wysuszonych wiórów są około dwukrotnie droższe.

Wytwarzanie takiej płyty jest możliwe w drodze łączenia trzech pojedynczych gotowych warstw płyty. Można wówczas wprawdzie wykorzystać technologiczne zalety płyty według wynalazku, jednak korzyści ekonomiczne są praktycznie żadne, ponieważ łączenie pojedynczych płyt wymaga dodatkowej operacji.

Zalety ekonomiczne osiąga się wówczas, gdy wytwarzanie odbywa się w sposób opisany poniżej. Włókna wytwarza się według stanu techniki metodą roztwarzania cieplno-mechanicznego, po przejściu przez rozdrabniacz (młyn stożkowy) miesza się je ze środkiem wiążącym, po czym suszy. Dodawanie środka wiążącego może odbywać się także po suszeniu lub w dwóch stopniach, w ramach których część środka wiążącego dodaje się przed, zaś część po suszeniu.

Wióry wytwarza się również według stanu techniki poprzez suszenie wiórów, następne ich rozdrabnianie i frakcjonowanie za pomocą przesiewania. Środek wiążący dodaje się do wysuszonych wiórów.

Z obu surowców wytwarza się pół wyrób, zł oż ony z dolnej warstwy wł ókien, ś rodkowej warstwy wiórów i górnej warstwy włókien. Można to realizować przykładowo za pomocą sposobu ukazanego na fig. 5, przy czym na taśmę formującą 41 nakłada się dolną warstwę włókien 42 za pomocą urządzenia rozsypującego 43, następnie nakłada się warstwę wiórów 44 za pomocą urządzenia rozsypującego 45 i na koniec górną warstwę włókien 46 za pomocą urządzenia rozsypującego 47. Otrzymany w ten sposób, 3-warstwowy półwyrób zagęszcza się następnie za pomocą prasy wstępnej 48 i doprowadza do prasy 49 do prasowania na gorąco, w której pod działaniem ciśnienia i temperatury formuje się stabilną płytę. Względnym udziałem mas poszczególnych warstw w stosunku do siebie można

PL 207 257 B1 bardzo łatwo sterować poprzez ilość materiału, wyrzucaną z urządzeń rozsypujących 43, 45 i 47, co pozwala zrealizować zarówno symetryczną, jak też asymetryczną budowę.

Przeznaczoną do wykonania płyty taśmę bez końca tnie się za pomocą piły diagonalnej 50 na pojedyncze formaty i przetwarza dalej według stanu techniki, na przykład chłodzi, szlifuje i powleka.

Możliwość oddzielnego pokrywania klejem włókien i wiórów pozwala również na stosowanie różnych typów środków wiążących. Celem jest tutaj jest z jednej strony zoptymalizowanie własności mechaniczno-technologicznych (jak na przykład skłonności do pęcznienia, zachowania przy nakładaniu powłok, elastyczności i emisji formaldehydu), z drugiej zaś zwiększenia wydajności prasy. Z reguły jako środki wiążące stosuje się żywice kondensacyjne, jak żywice mocznikowo-formaldehydowe (UF), żywice melaminowo-formaldehydowe (MF) i żywice fenolowo-formaldehydowe (PF) względnie ich mieszaniny lub izocyjanian (PMDI). Przykładową kombinację stanowi zastosowanie środka wiążącego typu MUF do obu zewnętrznych warstw włókien i izocyjanianu do warstwy wiórów. Pozwala to z jednej strony zmniejszyć emisję formaldehydu, ponieważ izocyjanian nie jest środkiem wiążącym na bazie formaldehydu, z drugiej zaś izocyjanian potrzebuje do związania wody, która pod działaniem ciśnienia i temperatury dyfunduje w wyniku tak zwanego impulsu parowego z gorą cych zewnę trznych obszarów włóknistych do zimnej środkowej warstwy wiórów. W ten sposób z jednej strony następuje związanie wody przez izocyjanian i przyspieszenie wiązania izocyjanianu, co zwiększa stabilność produkcji (mniej pęknięć w płytach na wyjściu z prasy) i powoduje przyspieszenie produkcji.

Możliwe jest jednak również użycie różnych środków wiążących w górnej i dolnej warstwy włókien. Można to zrealizować przykładowo tak, jeżeli możliwe jest oddzielne pokrywanie klejem górnych i dolnych włókien, za pomocą dwóch oddzielnych urządzeń rozdrabniających i suszarni lub za pomocą usytuowanego za suszarnią, oddzielnego pokrywania klejem oddzielnie obu wysuszonych strumieni włókien.

Na fig. 6 ukazany jest przykład realizacji sposobu według wynalazku wytwarzania wiórowowłóknistej płyty kombinowanej. Włóknisty placek 52 wytwarza się za pomocą urządzenia rozsypującego 53, a następnie dzieli za pomocą urządzenia dzielącego 54 na górną warstwę włókien 55 i dolną warstwę włókien 56. Urządzenie dzielące może mieć postać klina, działającego jak nóż, do dzielenia włóknistego półwyrobu można jednak również użyć narzędzi tnących. Udziałem mas dolnej warstwy włókien 56 i górnej warstwy włókien 55 można sterować poprzez regulację pozycji urządzenia dzielącego 54 w odniesieniu do grubości włóknistego półwyrobu 52. Warstwa włókien 55 jest prowadzona przez urządzenie rozsypujące 57 wióry, które układa warstwę wiórów 58 na dolnej warstwie włókien

56. Za urządzeniem rozsypującym 57 na warstwę wiórów 58 nakłada się górną warstwę włókien 55, otrzymując 3-warstwowy półwyrób dla płyty kombinowanej, z której po odpowiednim zagęszczeniu wstępnym i prasowaniu na gorąco, jak przedstawiono na fig. 5, uzyskuje się stabilną płytę.

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania elementu budowlanego z płytą nośną z tworzywa drzewnego, przy czym płyta nośna ma warstwę środkową z materiału wiórowego oraz warstwę dolną i warstwę górną z włókien drzewnych, zwłaszcza z materiału typu MDF lub HDF, w którym to sposobie wytwarza się pokryte wstępnie klejem wióry drzewne i pokryte wstępnie klejem włókna drzewne, z pokrytych wstępnie klejem wiórów drzewnych i pokrytych wstępnie klejem włókien drzewnych wytwarza się półwyrób, przy czym półwyrób ma dolną warstwę włókien, środkową warstwę wiórów i górną warstwę włókien, następnie pod działaniem ciśnienia i temperatury prasuje się półwyrób, przy czym warstwa wiórów drzewnych stanowi warstwę środkową, zaś warstwy włókien stanowią warstwę dolną i warstwę górną, po czym pokrywa się płytę nośną warstwą wierzchnią i warstwą przeciwciągową, znamienny tym, że najpierw wytwarza się pierwszy półwyrób (52) z materiału zawierającego włókna drzewne, po czym dzieli się pierwszy półwyrób (52) na górną warstwę (55) włókien i dolną warstwę (56) włókien, następnie na dolną warstwę (56) włókien nakłada się warstwę (58) wiórów, zaś na warstwę (58) wiórów nakłada się górną warstwę (55) włókien.
2. 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że wióry drzewne i włókna drzewne pokrywa się różnymi środkami wiążącymi.
3. 3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że wióry drzewne warstwy środkowej pokrywa się izocyjanianem, zaś włókna drzewne górnej warstwy i dolnej warstwy pokrywa się środkiem wiążącym MUF.