Многослойное изделие из древесины Советский патент 1993 года по МПК B32B21/13 

Изобретение относится к многослойному изделию из древесины. Под выражением многослойное изделие из древесины понимается фанерная древесина и слоистый фанерный пиломатериал.

Цель изобретения - повышение надежности.

На фиг. 1 - сечение фанерного листа в соответствии с известным уровнем техники; на фиг. 2 - сечение многослойного изделия из древесины (фанеры); на фиг. 3 - то же. чередование синтетического слоя со слоем из древесины.

На фиг. 1, 2 и 3 обозначены три слоя древесины, которые склеены с наложением друг на друга с образованием фанерной доски. Дефекты в слоях древесины, например, углубления 4 и 5, покрыты мембраной 6, приклеенной смолой. Вследствие недостаточной гибкости мембраны она не повторяет контуров углублений, а сгибается над ними, как, например, в точке 7. Мембрана может также разбухать под влиянием давления, создаваемого паром или газами, создаваемыми во время горячего прессования, как, например, в точке 8. Таким, образом, покрытие неоднородно. Хрупкое покрытие можетломаться над полостью, а углубления могут создавать дополнительный эффект разрывания. Поверхность промежуточных слоев можно восстановить, как указано выше, например, при помощи круглого кусочка 9, располагаемого в свиле 10, или при помощи наполнителя 11, однако результат вряд- ли будет удовлетворительным. Волокна покрытия 12 доходят до дна углублений (фиг. 2). Если требуется необычно большая прочность, один или несколько слоев древесины заменяют синтетическим слоем. Син00

ю

00

со

ю

GJ

тетцческий слой 13 (фиг. 2) иллюстрирует такую замену.

В принципе минеральная вата синтетического слоя качественно аналогична вате, получаемой непосредственно после ватной камеры обычной линии по производству минеральной ваты. Таким образом, она имеет малую плотность. Плотность заготовки слоя предпочтительно колеблется в пределах от 50 до 200 кг/см3. Если используется тяжелый наполнительный материал, плотность может быть выше. Заготовка слоя может также содержать первоначальный связую- . щий агент, но в этом нет необходимости. Если потребуется, заготовка слоя слегка спрессовывается до предпочтительной начальной толщины. Однако, важно, чтобы первоначальная длина волокон, т. е. и 100 мм, с минеральной ватой предпочтительно 10 мм оставалась неизменной, как и хаотичное расположение волокон. На конечном этапе, т. е. .когда заготовка слоя спрессована и получен синтетический слой многослойного изделия из древесины, его плотность составляет от 100 до 500 кг/м , а длина волокон Ј 10 мм, для минеральной ваты Ј 300 мкм. Может быть также использована так называемая техническая вата, которая не предназначена специально для теплоизоляции. Выражение смрья заготовка волокнистого слоя здесь относится к этапу перед операцией горячего прессования.

Предпочтительный связующий агент для использования в заготовках слоя таков, что он ективизируется при требуемой температуре прессования, т. е. в пределах 50- 350°С. Если втом илиином случае требуется использование связующего агента, для которого требуется необычно большое количество тепла, передаваемого через прессуемую структуру, температура поддерживается примерно постоянной в указанных пределах, а время прессования увеличивается. Если отсутствуют специальные требования, .в качестве связующего агента для повышения огнестойкости используется смола на основе поливинилхло- рида или вообще смола, содержащая хлор. Вообще термопластичные смолы предпочтительны, так как они расплавляются при умеренно повышенной температуре и возвращаются к первоначальному состоянию при охлаждении. Термореактивные смолы теряют сбои связывающие свойства, если температура поднимается слишком высоко. Однако их преимущество состоит в том, что они выдерживают более высокие температуры, чем термопластичные смолы. Обладая большей эластичностью, они более пригодны для передачи срезающих усилий, возникающих в слоистых структурах. Кроме того, они обладают большим сопротивлением на разрыв. При выборе смолы необходимо находить компромисс, выбирается такая смола, которая отвечает требованиям главной функции синтетического слоя наиболее оптимально.

Если в каком-либо специальном случае требуется выбрать органическое волокно или, в более общем случае, волокно, которое может быть вскрыто механической обработкой, предпочтительная степень вскрытия составляет от 10 до 30° SR, К таким волокнам относятся, например, целлюлозные волокна, животная шерсть, асбестообразные волокна и т. д. вообще волокна, которые можно склеивать друг с другом путем механической обработки, чтобы образовывать жесткую волок нистукхсеть.

Вышеуказанную гигроскопичность реверберации можно задать желательной пористостью синтетического слоя. Пористость здесь означает ту часть объема синтетиче1 ского слоя, которая не содержит таких твердых веществ. Желательная пористость может быть достигнута, например, путем использования поликонденсацмонной смолы, такой как феноловая поликонденсационная смола, в качестве связующего агента. Естественный спектр вибраций многослойного изделия может быть смещен в сторону более низких частот путем введения желательного количества тяжелого наполнительного материала, такого как минеральный порошок или компоненты, основанных на барии, вольфраме и/или свинце, в заготовку слоя.

Повышенная стойкость к огню достигается введением в заготовку слоя, например, трехокиси сурьмы или дегидратированного гипса.

Вышесказанное лишь ограниченно показывает, как заготовка слоя придает многослойному изделию из древесины требуемые свойства. Главная цель состоит в изготовлении фанерных листов, образуемых из слоев древесины низкого качества, таких, чтобы они отвечали предполагаемым требованиям. Это достигается тем, что желательное количество слоев древесины заменяется синтетическими слоями, содержащими композит волокон и связующего агента, а также добавки и наполнительный материал, которые также могут 5 быть введены. Синтетический слой располагается в своем первоначальном виде как готовая заготовка между слоями древесины, прессуемыми в лист, и приобретает свой окончательный вид в виде синтетического слоя многослойного изделия за одну опера0

5

0

5

0

5

Q

5

0

цию горячего прессования для образования многослойного изделия из древесины. Поэтому очевидно, что предлагаемое решение относится также ко всем многочисленным специальным свойствам, которые требуются от фанерного изделия и которые могут быть обеспечены при помощи предпочтительной композиции заготовки слоя.

Прочность листов используется в качестве критерия сравнение поскольку это самый важный критерий полезности фанеры.

Пример 1. Было произведено испытание на прочность, в котором величины прочности геометрически идентичных слоев древесины и куски синтетических слоев, изготовленных в соответствии с настоящим изобретением, и при помощи обычного прессования сравнили давления по отдельности при идентичных условиях и при идентичном напряжении.

Волокнистый материал синтетического слоя представлял собой стекловолокно, обладающее плотностью 1500 кг/м3, и в качестве, связующего агента использовалась фенолформалъдегидная смола с концентрацией 30 мае. %. Пористость синтетического слоя составляла 25 об. %. Полученные результаты приведены в табл. 1.

Пример 2. Три березовых слоя толщиной 1,3 мм были обработаны в соответствии с общепринятой технологией производства фанеры и были положены друг на друга в горячий пресс. На верхний слой древесины и под нижний слой древесины была положена заготовка синтетического слоя, изготовленная в соответствии с настоящим изобретением и имеющая толщину около 15 мм и плотность 100 кг/м3. Заготовка слоя содержала минеральную вату и фенолальдегидную смолу, имеющую концентрацию 35 мае. % от веса заготовки. Весь пакет прессовали в течение 4 мин при 130°С и при давлении 1,6 МПа.

После прессования толщина синтетических слоев составила 1 мм, плотность составила 1400 кг/м , а пористость составила 25 об. %,-и толщина всей фанерной плиты с покрытием составила 6 мм.

Для сравнения прочностей был изготовлен другой аналогичный лист из тех же слоев, наружные поверхности которого покрыли только тонким слоем смолы, и еще один, обычный фанерный лист, т. е. лист, наружные поверхности которого не были обработаны. Слои были выбраны точно такими, чтобы их рисунки дефектов в слоях испытуемых пластин были по возможности идентичными как с точки зрения их расположения, так и с точки их геометрии. Все три

испытуемых пластины подвергали одинаковым испытаниям на изгиб, используя ряд полос, вырезанных из пластин одинаково. Полученные результаты приведены в табл. 5 2.

Как видно из вышесказанного, самой важной частью многослойного изделия является синтетический слой и его исходная форма, заготовка слоя. Он главным образом

0 содержит минеральную вату, которая может представлять собой стекловолокно, минеральное волокно или шлаковое волокно, и многослойное изделие предпочтительно формируется посредством одного прессова5 ния.

Одно прессование обладает четырьмя отдельными преимуществами. Во-первых, одно прессование, снижает расходы вследствие отсутствия другого прессования. Во0 вторых, одно прессование имеет то достоинство, что связи термореактивного типа, имеющиеся в структуре древесины, подвергаются натяжению только один раз. В-третьих, давление, прикладываемое к

5 структуре древесины при производстве фанеры, может приближаться к пределу на разрушение узоров древесины. В частности, при обычном способе прессования материал древесины ослабляется. Предлз0 гаемый способ существенно уменьшает этот недостаток. В-четвертых, клейкий слой фенолформальдегидной смолы меж- . ду слоями древесины совсем не напрягается когда от находится в полимеризован5 ном состоянии, так как он образуется во . время одного прессования.

Свойства покрытия из минеральной ваты превосходят свойства других волокон,

0 под покрытием не происходит расслаивание, ухудшающего свойства. Покрытие не позволяет веществам, которые могут выходит из слоев древесины, образовывать пузырьки и разрывы на поверхности.

5 Традиционно фенолформальдегидные смолы известны тем, что способы прилипать и на древесину, и на минеральные волокна, и это свойство полностью используется.

При помощи соответствующего приема

0 прессования можно получить пластину с точными размерами при помощи покрытия из минеральной ваты, что невозможно сделать при помощи известных технических приемов для производства фанеры всяедст5 вне несуществующей деформируемости соединяемых слоев.

Свойства слоев из минеральных волокон превосходят свойства слоев древесины, т. е. заготовка слоя усиливает структуру из слоев древесины, в результате чего можно

добиться традиционных прочностных свойств при более низком качестве древесного материала. Так как заготовка минерального слоя способна повторять неровности расположенных под ней поверхностей и несмотря на это образовывать однородное покрытие, можно использовать материал слоя более низкого качества чем прежде, и в то же время исключить исправление дефектов слоев вручную, особенно поверхностных слоео. Материал слоев в соответствии с настоящим изобретением всегда имеет большую прочность, чем слой .древесины, свилеватый и/или с исправлением дефектами.

Свойства заготовки синтетического слоя можно варьировать в широких пределах, изменяя компоненты заготовки слоя и пропорции компонентов. Это можно осуществлять так же, как, например, в случае пластических композитов, усиленных измельченными волокнами, и пластических композитов с добавками.

Ниже описываются несколько специальных преимуществ, которые могут быть достигнуты при помощи заготовки синтетического слоя с соответствующими комбинациями сырьевых материалов и которые существенно расширяют сферу использования пластин, покрытых покрытием а соответствии с настоящим изобретением. Основная структура синтетического слоя главным образом формируется из минеральной ваты, которая вышеописанными свойствами расщепления и переориентации во время прессования конечного накладываемого слоя.

На структуру и покрывающие свойства накладываемого слоя можно повлиять, варьируя различными параметрами во время прессования (скорость прессования, чередование).

На специальные свойства накладываемого слоя (звуковые, тепловые) существенна можно повлиять, варьируя пористостью поверхности. Пористый накладываемый слой может быть получен соответствующий поликонденсационной смолой или при помощи различного вида стимулятора, либо используя недостаточные количества связующего агента.

На покрываемость накладываемого слоя можно, повлиять, например, пористостью, поскольку пористую-поверхность проще покрыть, чем совершенно плотную поверхность.

На огнестойкость слоя, который вследствие большого количества органического материала, содержащегося в нем, уменьшает огневую нагрузку на деревянную пластину, можно повлиять, уменьшая количество связующего агента, используя менее воспламеняемые связующие агенты, используя противопожарные химикаты, используя неорганические связующие агенты, вводя неорганические наполнительные материалы в связывающий агент, вводя воду и пенообра- зующие добавки в связующий агент.

Электрические, магнитные и термиче0 ский свойства накладываемого слоя можно изменять при помощи металлических и угольных волокон.

Использование традиционных покрытий на базе текстильных волокон еще более

5 предпочтительно, поскольку достигается исключительно хорошее прилипание к поверхности в соответствии с настоящим изобретением.

Покрытие может быть полностью окра0 шено.

Пластина имеет стабильные-размеры и однородна во всех направлениях.

Изготовление различных видов профилированных кусков покрытия полностью

5 возможно, как и профилирование покрытия, для улучшения трения.

При помощи покрытия можно получить поверхность, значительно более.твердую и износостойкую, чем ранее.

0 Покрытие совершенно инертно поЪтно- шению к влаге.

В принципе предлагаемое многослойное изделие из древесины конкурирует со всеми зидами фанерных изделий с покрыти5 ями, которые используются в настоящее время. Если требуется сохранение поверхности древесины, рекомендуется покрывать заготовку синтетического слоя слоем древесины. Стоимость многослойного изделия из

0 древесины конкурирует с известными фанерами, и кроме традиционных областей применения изделие может даже найти новые области применения,

Настоящий материал, покрытый син5 тетическим слоем, имеет по крайней мере следующие области практического применения: промышленность двигателей и транспорта, поверхностные пластины строительной промышленности, материалы ли0 тейных форм, судостроение (переборки), сельскохозяйственное строительство, упаковочные материалы.

На фиг. 3 изображено осуществление изобретения в применении к многослой5 ному древесному материалу и лринкгы следующие обозначения: 14 - слои древесины, 15 - синтетические слои в соответствии с изобретением, 16 - отверстие, для которого, в соответствии с известным уровнем техники требуется отдельный заполняющий кусочек, 17 - прорезь в слое древесины, 18 и 19-соединения, которые смещаются вдоль, чтобы прочность на изгиб слоистого древесного материала. Соединения слоев 14 древесины и синтетических слоев 15 могут быть скошены, как показано цифрами 20 и 21.

Формула изобретения

1. Многослойное изделие из древесины, полученное горячим прессованием за одну операцию, включающее слой, выполненный в виде хаотично-ориентированного волокнистого материала со связующим агентом, добавками и наполнителем, и по меньшей мере один слой - в аиде цельной древесины, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, в качестве волокнистого материала используют минеральную вату, а в качестве цельной древесины древесину с неровностями на ее поверхностях, причем по меньшей мере один слой цельной древесины расположен внутри слоя волокнистого материала.

2. Изделие по п. 1,отличающееся тем, что в качестве волокнистого материала используют минеральную вату на стекловолокне, каменном шлаковом или керамическом волокне.

3. Изделие по пп. 1 и 2, о т л v ч а ю щ е- е с и тем, что слои хаотично-ориентированного волокнистого материала со связующим агентом, добавками и наполнителем расположен между парой или несколькими парами слоев из древесины.

4.Изделие по пп. 1-3, отличающееся тем. что оно дополнительно содержит один слой, из кусков древесины.

5.Изделие по пп. 1-4, отличающе- е с я тем, что слои волокнистого материала,,

чередуются со слоями из древесины.

Использование: в производстве слоистых фанерных пиломатериалов. Сущность изобретения: многослойное изделие полученное горячим прессованием за одну операцию, имеет слой, выполненный в виде хаотично-ориентированного волокнистого материала со связующим агентом, добавками и наполнителем, и, по меньшей мере один слой - в виде цельной древесины. В качестве волокнистого материала использована минеральная вата, в качестве цельной древесины - древесина с неровностями на ее поверхностях, а. по меньшей мере, один слой цельной древесины расположен внутри волокнистого материала. 4 з. п. ф-лы, 3 ил., 2 табл.

Таблица 1

Таблица 2

Фиг.1