DE3782990T2 - WOOD FIBER LUMBER. - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft plattenartiges Bauholz, insbesondere betrifft die Erfindung Holzprodukte, die aus einzelnen Platten (Waffeln) geformt sind, die sich im wesentlichen parallel zu der Längsachse des Holzproduktes erstrecken, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Produktes.The invention relates to sheet-like lumber, in particular the invention relates to wood products formed from individual sheets (wafers) extending substantially parallel to the longitudinal axis of the wood product, and a method for producing such a product.
Es sind eine Reihe von Patenten und viele Artikel veröffentlicht worden bezüglich der Herstellung von holzartigen Produkten aus Holzteilchen. Es ist herkömmliche Praxis, plattenartige Produkte aus Holzteilchen herzustellen.A number of patents and many articles have been published regarding the manufacture of wood-like products from wood particles. It is common practice to manufacture board-like products from wood particles.
Im Bereich von orientierten Faserplatten, war es herkömmliche Praxis, die Platte aus Partikeln herzustellen, mit einer maximalen Länge von bis zu etwa 4 Zoll (100 mm) und eine Vielzahl von Aufsätzen und Artikeln sind veröffentlicht worden, die 4 Zoll (100 mm) als maximale Länge der Platte befürworteten. In der kürzlich angemeldeten US-Patentanmeldung 829 564, die eine Fortsetzungsanmeldung bezüglich der Anmeldung 723 641 ist, welche am 16. April 1985 eingereicht wurde, lehrt der Anmelder aber, daß wesentliche Vorteile erreicht werden können, wenn lange Scheiben beim Bilden von geschichteten plattenartigen Produkten verwendet werden.In the field of oriented fiberboard, it has been conventional practice to make the board from particles having a maximum length of up to about 4 inches (100 mm) and a number of papers and articles have been published advocating 4 inches (100 mm) as the maximum length of the board. However, in recently filed U.S. Patent Application 829,564, which is a continuation of application 723,641, filed April 16, 1985, applicant teaches that significant advantages can be achieved when long disks are used in forming layered board-like products.
Das australische Patent 136 844, am 28. März 1950 ausgegeben, ist eine sehr frühe Veröffentlichung zur Herstellung von Bauholz aus einzelnen Teilchen. In diesem Patent sind die empfohlenen Teilchen Stäbchen, Zweige etc., die in Längsrichtung des Bauholzes orientiert und aneinander befestigt sind. Im tschechoslowakischen Patent 93,154, das am 15. Dezember 1959 für Stofko erteilt worden ist, wird vorgeschlagen, ein gegossenes Produkt dadurch herzustellen, daß Holzelemente orientiert werden in Anordnungen, die dort allgemein definiert sind als Profile, wie I, U, T, L und andere, einschließlich Rohre und Fenster, und daß eine Pressung erfolgt, um ein verfestigtes Endprodukt oder Halbprodukt zu gewinnen. Die Lehren dieses Patentes werden bestätigt durch Veröffentlichungen von Stofko in Drevarsky Syskum 2, Nr. 1:81-102 (1957): Drevarsky Dyskum 5, Nr. 2:241-261 (1960); Drevarsky Dyskum 2:127-148 (1962) und Drvna Industriaja 21 (6):104-107 (1970). In diesen Veröffentlichungen diskutiert Stofko Tafel-Produkte und Bauholz-Produkte, die wohl so gegossen worden sind, wie es das Patent lehrt und hebt hervor, daß der Schlankheitsgrad, also das Verhältnis der Länge zur Dicke der Holzteilchen, wichtig ist, um die gewünschten strukturellen Eigenschaften mit einer annehmbaren Dichte zu erreichen.Australian Patent 136 844, issued on 28 March 1950, is a very early publication on the manufacture of timber from individual particles. In this patent the recommended Particles, sticks, twigs, etc., oriented in the longitudinal direction of the lumber and secured together. Czechoslovak Patent 93,154, issued to Stofko on December 15, 1959, proposes to produce a molded product by orienting wood elements in arrangements generally defined therein as profiles such as I, U, T, L and others, including pipes and windows, and by pressing to obtain a consolidated final or semi-finished product. The teachings of this patent are confirmed by publications by Stofko in Drevarsky Syskum 2, No. 1:81-102 (1957); Drevarsky Dyskum 5, No. 2:241-261 (1960); Drevarsky Dyskum 2:127-148 (1962) and Drvna Industriaja 21 (6):104-107 (1970). In these publications, Stofko discusses panel products and lumber products that appear to have been cast as taught in the patent and emphasizes that the slenderness ratio, i.e. the ratio of the length to the thickness of the wood particles, is important in achieving the desired structural properties with an acceptable density.
Das am 7. Januar 1965 an Elmendorf erteilte US-Patent 3 164 511 offenbart die Herstellung eines Bauholz-Produktes aus Scheiben mit einer Länge von bis zu 6 Zoll (150 mm), einer Breite von bis zu 1/4 Zoll (6,25 mm) und Stärken zwischen 0,005 bis 0,2 Zoll (0,1 bis 0,55 mm). Nach Kenntnis des Anmelders wurden jedoch keine wirtschaftlich verwendeten Bauhölzer hergestellt und verkauft, die solche Holzteilchen verwendeten.U.S. Patent 3,164,511 issued to Elmendorf on January 7, 1965 discloses the manufacture of a lumber product from slices up to 6 inches (150 mm) long, up to 1/4 inch (6.25 mm) wide, and having thicknesses ranging from 0.005 to 0.2 inches (0.1 to 0.55 mm). However, to the applicant's knowledge, no commercially used lumber has been manufactured and sold using such wood particles.
Das am 11. Mai 1976 an McKeen erteilte US-Patent 3 956 555 beschreibt die Herstellung eines geschichteten Balkens aus einer Kombination von orientierten und statistisch verteilten Holzteilchen in einer Presse, wobei abwechselnd Streifen von orientierten und statistisch verteilten Teilchen aufeinander gelegt werden und sodann unter Druck verfestigt werden, um eine Tafel zu bilden. Die orientierten Streifen werden aufgespalten, um die Tafel in Strukturen zu unterteilen mit Endabschnitten, die orientiert sind und eine ähnliche Funktion haben wie Flansche eines I-Balkens, der verbunden ist durch einen Abschnitt mit statistischer Orientierung, der wie ein Netz in einem I-Balken wirkt. Dies ist eine vergleichsweise komplizierte Struktur mit einer begrenzten Festigkeit, die nur verwendbar ist mit Baukörpern, die so ausgerichtet sind, daß ihre Last senkrecht auf den Spaltflächen steht.U.S. Patent 3,956,555 issued to McKeen on May 11, 1976 describes the manufacture of a laminated beam from a combination of oriented and randomly distributed wood particles in a press, whereby alternating strips of oriented and randomly distributed particles are laid on top of one another and then consolidated under pressure to form a panel. The oriented strips are split, to divide the panel into structures with end sections that are oriented and function similarly to flanges of an I-beam connected by a section of random orientation that acts like a net in an I-beam. This is a relatively complicated structure with limited strength, which is only usable with structures oriented so that their load is perpendicular to the split surfaces.
Nach Kenntnis des Anmelders beschreibt nur das an den Erfinder der vorliegenden Anmeldung erteilte US-Patent 4 061 819 vom 6. Dezember 1977 ein Produkt, das als geeignetes Bauholz-Produkt wirtschaftlichen Erfolg hatte und welches aus Holz-Teilchen (Fasern) hergestellt wurde. Dieses Patent lehrt die Verwendung von vergleichsweise langen Fasern, um ein strukturiertes Produkt zu erhalten mit physikalischen Eigenschaften, einschließlich der Dichte und Festigkeit, die ähnlich sind, in manchen Fällen sogar besser wie diejenigen von natürlichen Holzprodukten, welche hierdurch ersetzt werden sollen.To the applicant's knowledge, only U.S. Patent 4,061,819, issued to the inventor of the present application on December 6, 1977, describes a product which has had commercial success as a suitable lumber product and which is made from wood particles (fibers). This patent teaches the use of relatively long fibers to obtain a structured product with physical properties, including density and strength, which are similar, and in some cases even better, than those of the natural wood products which it is intended to replace.
Das US-Patent 4 122 236, das am 24. Oktober 1978 an Holman erteilt wurde, beschreibt ein künstliches Holzprodukt, das mittels Preßformung aus Splint-Holz erhalten wird, wobei letzteres eine Länge im Bereich von etwa 2 bis 10 Zoll aufweist.U.S. Patent 4,122,236, issued to Holman on October 24, 1978, describes an artificial wood product obtained by compression molding from sapwood, the latter having a length in the range of about 2 to 10 inches.
Werden plattenartige Waffelholz-Tafeln oder dergleichen hergestellt, so ist das Dichte-Profil durch die Tafel derart, daß im Oberflächenbereich der Tafel eine maximale Dichte vorliegt, während im Kern der Tafel eine geringere Dichte gegeben ist. Mit anderen Worten: die Festigkeit der "Haut" der Tafel ist höher als die Festigkeit des Kerns. Da aber solche Tafeln üblicherweise so verwendet werden, daß sich der Kern entlang der sogenannten "neutralen Achse" des Biegemomentes erstreckt, ist eine solche Dichte-Verteilung kein bestimmender Faktor bei der Ermittlung der Biegefestigkeit. Es ist bekannt, daß der Zeitverlauf der Druckanwendung in der Presse benutzt werden kann, um das Dichteprofil durch die Tafel zu ändern. Bei einer kontinuierlichen Pressung kann die Zeitfolge des Temperaturanstiegs abgestimmt werden auf die Zeitfolge der Druckanwendung, um ebenfalls das Dichteprofil in Abhängigkeit von der Stärke der Tafel zu beeinflussen.When producing sheet-like waffle wood panels or the like, the density profile through the panel is such that the surface area of the panel has a maximum density, while the core of the panel has a lower density. In other words, the strength of the "skin" of the panel is higher than the strength of the core. However, since such panels are usually used in such a way that the core extends along the so-called "neutral axis" of the bending moment, such a density distribution is not a determining factor in determining the bending strength. It is known that the time course of the pressure application in the press can be used to change the density profile through the sheet. In a continuous pressing, the time sequence of the temperature rise can be coordinated with the time sequence of the pressure application in order to also influence the density profile depending on the thickness of the sheet.
Es ist ökonomisch, Scheibenformen herzustellen, da die Scheiben üblicherweise mit einem (Säge-)Blatt hergestellt werden, mit beabstandeten Kanten, deren Länge derjenigen der Scheibe entspricht, wobei der Schnitt im wesentlichen parallel zur Struktur verläuft. In einigen Fällen werden auch flache Blätter verwendet, die parallel zur Struktur schneiden, wobei beabstandete Stichbahnen senkrecht zur Struktur schneiden, um die Länge der Scheibe zu bestimmten. Derart hergestellte Scheiben sind im allgemeinen verhältnismäßig dünn und haben eine Breite, die um ein Vielfaches größer ist als ihre Dicke (die Dicke wird bestimmt durch die Tiefe des Schnittes des Blattes und die Weite wird bestimmt durch die Abweichung des Schnittes vom Messer).It is economical to produce disc shapes because the discs are usually made with a blade with spaced edges equal in length to the disc, with the cut being substantially parallel to the structure. In some cases flat blades are also used which cut parallel to the structure, with spaced stabs cutting perpendicular to the structure to determine the length of the disc. Discs made in this way are generally relatively thin and have a width many times greater than their thickness (the thickness is determined by the depth of the cut of the blade and the width is determined by the deviation of the cut from the knife).
Es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Bauholz-Produkt bereitzustellen, bei dessen Herstellung eine Scheibchenholz- Technik angewendet wird mit Teilchen, die die folgenden mittleren geometrischen Abmessungen aufweisen: eine Länge von zumindest 8 Zoll (200 mm), eine maximale Dicke von 0,15 Zoll (4 mm) und eine Breite von zumindest 0,25 Zoll (6 mm), um ein vergleichsweise kostengünstiges Bauholz-Produkt zu erreichen mit physikalischen Daten, die gleich oder besser sind im Vergleich mit Bauholz-Produkten, die aus Holz-Splittern hergestellt sind.It is an object of the present invention to provide a lumber product utilizing a chipping technique with particles having the following average geometric dimensions: a length of at least 8 inches (200 mm), a maximum thickness of 0.15 inches (4 mm) and a width of at least 0.25 inches (6 mm) to achieve a relatively low cost lumber product having physical data equal to or better than lumber products made from chippings.
Ganz allgemein betrifft die Erfindung ein plattenartiges Bauholz-Produkt und ein Verfahren zum Herstellen eines solchen, wobei das plattenartige Holz-Produkt diskrete Längen von Bauholz aufweist mit Stärken von zumindest 1 Zoll (25 mm), bestehend aus einer einzigen Tafelschicht, die aus Holz-Scheiben gebildet ist, wobei die Scheiben so ausgerichtet sind, daß ihre Längsrichtungen an die Längsrichtung der Tafel angeglichen sind, wobei letztere in einer Hauptebene der Tafel gemessen ist. Dabei sind Abweichungen von 0 bis 10 Grad zugelassen sowie eine mittlere Abweichung in einer Neben-Längsebene durch die Tafel, die senkrecht steht zur genannten Hauptebene, von 0 bis 5 Grad. Die genannten Scheiben haben eine mittlere wirksame Länge von zumindest 8 Zoll (200 mm) und die genannten Längen des Bauholzes mit Schneidkanten, die in der genannten Tafel definiert sind durch Schnitte, die sich im wesentlichen entlang der Längsrichtung der Tafel erstrecken, und wobei die genannten Schnitte beabstandet sind und die Breite des Bauholzes bestimmen.In general, the invention relates to a sheet-like lumber product and a method of making the same, the sheet-like lumber product comprising discrete lengths of lumber having thicknesses of at least 1 inch (25 mm) consisting of a single sheet layer formed from slices of wood, the slices being oriented so that their longitudinal directions are aligned with the longitudinal direction of the sheet, the latter being measured in a principal plane of the sheet, allowing deviations of 0 to 10 degrees and an average deviation in a secondary longitudinal plane through the sheet perpendicular to said principal plane of 0 to 5 degrees. Said disks have an average effective length of at least 8 inches (200 mm) and said lengths of lumber with cutting edges defined in said panel by cuts extending substantially along the lengthwise direction of the panel, said cuts being spaced apart and determining the width of the lumber.
Bevorzugt haben die Scheiben eine maximale mittlere Stärke von 0,15 Zoll (4 mm) und eine mittlere Breite von zumindest 0,25 Zoll (6 mm).Preferably, the discs have a maximum average thickness of 0.15 inches (4 mm) and an average width of at least 0.25 inches (6 mm).
Bevorzugt hat das Bauholz-Produkt eine im wesentlichen gleichförmige Dichte über die gesamte Erstreckung des Profils.Preferably, the timber product has a substantially uniform density over the entire extent of the profile.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch ein Verfahren zum Herstellen eines Bauholz-Produktes, bei dem eine einzelne Tafelschicht gelegt wird mit einer Stärke von zumindest 1 Zoll (25 mm) aus einer Vielzahl von Scheiben, bei dem weiter die Längserstreckungen der Scheiben in bezug auf die Längsachse der genannten Tafel so orientiert werden, daß die mittlere Abweichung der Längen der genannten Scheiben in bezug auf die Längsachse der genannten Tafel, gemessen in der Hauptebene der Tafel, in einem Bereich von 0 bis 10 Grad liegt und eine mittlere Abweichung, gemessen in einer Längsebene durch die Tafel senkrecht zur genannten Hauptebene, im Bereich von 0 bis 5 Grad liegt, wobei die genannten Scheiben eine mittlere wirksame Länge von zumindest 8 Zoll (200 mm) aufweisen, bei dem weiterhin die genannte Anordnung von Scheiben dadurch verfestigt wird, daß Hitze und Druck aufgebracht werden, um eine klebende Beschichtung an den Scheiben zu erzeugen, und wobei weiterhin diese Anordnung zu einer Tafel verfestigt wird mit einem im wesentlichen gleichförmigen Dichte/Breite-Profil und wobei die Tafel geschnitten wird entlang von beabstandeten, sich in Längsrichtung erstreckenden Linien, um sie in eine Mehrzahl von gesonderten Bauholz-Längen zu unterteilen, deren Breite dem Abstand zwischen den Längsschnitten entspricht.The present invention also relates to a method of manufacturing a lumber product in which a single panel layer is laid having a thickness of at least 1 inch (25 mm) from a plurality of slices, further comprising orienting the longitudinal extents of the slices with respect to the longitudinal axis of said panel such that the average deviation of the lengths of said slices with respect to the longitudinal axis of said panel, measured in the main plane of the panel, is in a range of 0 to 10 degrees and a mean deviation, measured in a longitudinal plane through the panel perpendicular to said principal plane, is in the range of 0 to 5 degrees, said slices having a mean effective length of at least 8 inches (200 mm), further comprising the step of consolidating said array of slices by applying heat and pressure to produce an adhesive coating on the slices, further consolidating said array into a panel having a substantially uniform density/width profile, and cutting the panel along spaced longitudinally extending lines to divide it into a plurality of discrete lengths of lumber having a width corresponding to the spacing between the longitudinal cuts.
Bevorzugt werden die Verfestigungs-Bedingungen so gesteuert, daß eine Tafel erhalten wird, die ein im wesentlichen gleichförmiges Dichte/Stärke-Profil aufweist.Preferably, the consolidation conditions are controlled to provide a panel having a substantially uniform density/thickness profile.
Bevorzugt ist die Dichte des Holzproduktes, welches auf diese Weise hergestellt wurde, in der Größenordnung von 25 lb/ft³ (0,4 g/cm³) bis 50 lb/ft³ (0,8 g/cm³). Weiterhin weist bevorzugt die Dichte über die Stärke der Tafel eine Abweichung von nicht mehr als 3 % vom Mittelwert auf.Preferably, the density of the wood product produced in this way is in the range of 25 lb/ft³ (0.4 g/cm³) to 50 lb/ft³ (0.8 g/cm³). Furthermore, preferably, the density across the thickness of the panel has a deviation of no more than 3% from the mean value.
Weitere Eigenschaften, Ziele und Vorteile (der Erfindung) ergeben sich aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung im Zusammenhang mit den begleitenden Figuren, in denenFurther features, objects and advantages (of the invention) will become apparent from the following detailed description of preferred embodiments of the present invention in conjunction with the accompanying figures, in which
Fig.1 eine schematische Draufsicht auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,Fig.1 is a schematic plan view of an embodiment of the invention,
Fig.2 eine schematische Seitenansicht des Ausführungsbeispieles gemäß Fig.1,Fig.2 is a schematic side view of the embodiment according to Fig.1,
Fig.3 eine Teil-Draufsicht auf eine Platte oder Tafel, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist, wobei die Lage der Scheiben darin dargestellt ist,Fig.3 is a partial plan view of a plate or panel constructed according to the invention, showing the position of the panes therein,
Fig.4 einen Schnitt entlang der Linie 4-4 der Fig.3,Fig.4 is a section along line 4-4 of Fig.3,
Fig.5 eine Darstellung der Abhängigkeit der Dichte von der Tiefe einer Tafel gemäß Fig.4 undFig.5 a representation of the dependence of density on the depth of a panel according to Fig.4 and
Fig.6 einen Teil-Schnitt entlang der Linie 6-6 von Fig.4 zeigen.Fig.6 shows a partial section along the line 6-6 of Fig.4.
Der Begriff "Platte", wie er hier und nachfolgend verwendet wird, soll Holzteilchen bezeichnen, die mittels eines Scheibenbildners erhalten werden, im Unterschied zu Brei-Teilchen, Sägemehl oder -spänen, und Teilchen oder länglichen Stücken, die direkt von einem runden Balken geschnitten oder durch Abschneiden von Furnier gebildet werden. Die Größe der scheibenartigen Platten, die bei der vorliegenden Erfindung Verwendung finden, insbesondere ihre Länge, welche jeweils in Faserrichtung gemessen wird, d.h. parallel zur Längsachse der Fasern, ist kritisch hinsichtlich der Erreichung der gewünschten Festigkeit, um ein Bauholz-Produkt zu gewinnen, das herkömmliches Bauholz ersetzen kann und im wesentlichen die gleiche Stärke und Festigkeit aufweist, ohne das wesentliche Änderungen hinsichtlich der Dichte eintreten.The term "board" as used here and hereinafter is intended to refer to wood particles obtained by means of a disk former, as distinguished from pulp particles, sawdust or shavings, and particles or elongated pieces cut directly from a round beam or formed by cutting veneer. The size of the disk-like boards used in the present invention, particularly their length, each measured in the grain direction, i.e. parallel to the long axis of the fibers, is critical to achieving the desired strength in order to obtain a lumber product that can replace conventional lumber and has substantially the same strength and toughness without significant changes in density.
Gemäß Fig.1 werden mit einem Klebstoff beschichtete Holz-Plättchen über eine geeignete Zuführvorrichtung auf eine eine Anordnung ermöglichende Einrichtung aufgebracht, wobei die Scheibchen relativ gleichförmig in Querrichtung ausgebreitet sind und sodann auf eine Orientierungseinrichtung 12 (siehe z.B. U.S.-Patent 4 494 969 vom 22. Januar 1985 für Knudson et al), welche die Scheibchen mit ihren Längserstreckungen im wesentlichen zueinander ausrichtet, wie weiter unten näher beschrieben ist. Bei der dargestellten Anordnung hat die so gebildete Matte 14 ein im wesentlichen gleichförmiges Dichte-zu-Breite- Profil und ist entweder auf ein Polierblech gelegt und wird zu einer Presse, wie einer Presse mit Mehrfach-Öf fnung, wie sie mit dem Bezugszeichen 16 schematisch dargestellt ist, überführt, oder die Matte wird mittels eines Endlos-Bandes oder dergleichen, zur kontinuierlichen Presse 16 überführt. Die Matte oder das gelegte Gebilde 14 wird gepreßt und verfestigt, um eine Tafel 18 zu formen, z.B. eine Tafel mit einer Gesamtbreite von 8 Fuß (2400 mm) und einer gewünschten Stärke (z.B. für nominelle 2 Zoll (50 mm)-Bauholz, soll die verfestigte Tafel eine Stärke von 1,5 Zoll (38 mm) aufweisen). Wenn eine kontinuierliche Presse 16 verwendet wird, wird die Tafel 18 kontinuierlich aus der Presse 16 in Richtung des Pfeiles 20 bewegt, d.h. in Längsrichtung der Plättchen, was auch die Richtung ist, in welcher die Holz-Fasern im Plättchen ausgerichtet sind. Die Bewegung führt in die Schneidstation 22. Ist die Presse 16 keine kontinuierliche, d.h. handelt es sich um eine Presse mit Vielfach-Öffnung oder dergleichen, so wird die Matte 14 auf einer polierten Platte zur Verfestigung in eine Tafel überführt und die Tafel wird entsprechend dem Pfeil 20 herausgezogen, von der jeweiligen polierten Platte (nicht gezeigt) entfernt und eine nach der anderen in Richtung des Pfeiles 20 fortgeführt, d.h. die Längsrichtungen der Plättchen sind entsprechend dem Pfeil 20 ausgerichtet und die Überführung erfolgt in die Schneidstation 22.According to Fig.1, wood chips coated with an adhesive are fed via a suitable feed device onto an arrangement device, the chips being spread out relatively uniformly in the transverse direction and then onto an orientation device 12 (see, for example, US Patent 4,494,969 of January 22, 1985 to Knudson et al.), which substantially aligns the wafers with their longitudinal extents relative to one another, as will be described in more detail below. In the arrangement shown, the mat 14 so formed has a substantially uniform density to width profile and is either laid on a polishing plate and transferred to a press, such as a multi-aperture press, as shown schematically at 16, or the mat is transferred to the continuous press 16 by means of an endless belt or the like. The mat or laid structure 14 is pressed and consolidated to form a sheet 18, e.g. a sheet having an overall width of 8 feet (2400 mm) and a desired thickness (e.g. for nominal 2 inch (50 mm) lumber, the consolidated sheet shall have a thickness of 1.5 inches (38 mm)). When a continuous press 16 is used, the sheet 18 is continuously moved out of the press 16 in the direction of arrow 20, i.e. in the longitudinal direction of the wafers, which is also the direction in which the wood fibers in the wafer are aligned. The movement leads to the cutting station 22. If the press 16 is not continuous, i.e. it is a multi-opening press or the like, the mat 14 is transferred to a polished plate for consolidation into a sheet and the sheet is pulled out according to arrow 20, removed from the respective polished plate (not shown) and fed one after the other in the direction of arrow 20, i.e. the longitudinal directions of the wafers are aligned according to arrow 20 and the transfer takes place to the cutting station 22.
Die Schneidstation 22 weist gemäß der schematischen Darstellung eine Vielzahl von unter Abstand angeordneten kreisförmigen Sägen oder Schneidern 24 auf, die mittels Lagerbüchsen 26 axial beweglich auf einer Welle 28 montiert sind. Die Lagerbüchsen 26 sind in herkömmlicher Weise so angeordnet, daß sie von der Welle 28 angetrieben sind, so daß mittels einer Axialbewegung auf der Welle 28 die Position der Sägen 24 einstellbar ist um so die Breite der Freiräume zwischen den Sägen einzustellen, welche die Breite des Produktes bestimmen, wie durch die Abmessungen W1, W2, W3 etc. angegeben ist. Hiermit wird also die Breite des Bauholz-Produktes 30, das aus der Tafel 18 hergestellt wird, bestimmt. Es kann jede angemessene Breite eingestellt werden. Fig.2 zeigt eine schematische Darstellung einer automatischen Abstandseinstelleinrichtung, die so ausgelegt ist, daß der Abstand zwischen Sägen 24 einschließlich eines Joches 32, welches mit der zugeordneten Lagerbuchse 26 in Eingriff steht und entlang der Welle 34 mittels eines geeigneten Antriebsbalkens 36 bewegt wird, einstellbar ist. Es wird ein Antriebsbalken 36 für jedes Joch 32 vorgesehen und ein Joch 32 für jedes Blatt 24, um in bekannter Weise die Position der Säge 24 entlang der Welle 28 einzustellen. Im allgemeinen wird der Abstand der Sägen oder Schneiden 24, d.h. die Weiten W1, W2 etc. größer sein als die Dicke T der Tafel.The cutting station 22 comprises, as shown schematically, a plurality of spaced apart circular saws or cutters 24 which are mounted axially movably on a shaft 28 by means of bearing bushes 26. The bearing bushes 26 are arranged in a conventional manner so that they are driven by the shaft 28 so that by means of an axial movement on the shaft 28 the position of the saws 24 is adjustable so as to adjust the width of the spaces between the saws which determine the width of the product as indicated by the dimensions W1, W2, W3 etc. Thus the width of the lumber product 30 made from the sheet 18 is determined. Any suitable width can be adjusted. Fig.2 shows a schematic representation of an automatic spacing adjustment device designed to adjust the spacing between saws 24 including a yoke 32 which engages the associated bearing bush 26 and is moved along the shaft 34 by means of a suitable drive beam 36. One drive beam 36 is provided for each yoke 32 and one yoke 32 for each blade 24 to adjust the position of the saw 24 along the shaft 28 in a known manner. In general, the distance between the saws or cutters 24, ie the widths W1, W2 etc. will be greater than the thickness T of the panel.
Die zwei äußersten Blätter, d.h. das obere und das untere Blatt 24 in Fig.1 werden verwendet, um die Tafel 18 am Rand bündig zu schneiden und um Schneid-Streifen zu erzeugen, die mit dem Bezugszeichen 38 angedeutet sind.The two outermost blades, i.e. the upper and lower blades 24 in Fig.1 are used to cut the panel 18 flush at the edge and to produce cutting strips which are indicated by the reference numeral 38.
Eine geeignete Abschneid-Säge, die mit dem Bezugszeichen 40 schematisch angedeutet ist, läuft quer über die Tafel 18, nachdem eine geeignete Länge der Schneid-Platte die Sägen 24 passiert hat, um die Scheiben mit der gewünschten Länge abzuschneiden. Bei einem kontinuierlichen Betrieb bewegt sich die Säge 40 sowohl in Querrichtung als auch in Längsrichtung, so daß ein rechtwinkliger Schnitt über die Breite der Tafel 18 erreicht wird (vgl. Pfeile 42 und 44 in Fig.1). Werden gesonderte Tafeln 18 auf einer Polierplatte gebildet, so kann sich die Abschneid-Säge erübrigen, jedoch kann sie gleichwohl nützlich sein zum präzisen Schneiden von bestimmten Längen.A suitable cut-off saw, indicated schematically by reference numeral 40, runs across the panel 18 after a suitable length of the cutting plate has passed the saws 24 to cut the discs of the desired length. In continuous operation, the saw 40 moves both transversely and longitudinally so that a square cut is achieved across the width of the panel 18 (see arrows 42 and 44 in Fig. 1). If separate panels 18 are formed on a polishing plate, the cut-off saw may be unnecessary, but it may still be useful for precisely cutting specific lengths.
Es ist vorgesehen, daß die Presse 16 so wie vorstehend angedeutet ist, betätigt wird, um eine Tafel 18 mit hinreichender Festigkeit zu erzeugen, was erfordert, daß die Plättchen zumindest eine mittlere Länge von etwa 8 Zoll (200 mm) (die Längen werden jeweils gemessen in Richtung der Faserung des Plättchens), bevorzugt eine mittlere Länge von 10 bis 24 Zoll (250 bis 600 mm) aufweisen. Normalerweise werden solche Plättchen mit einer mittleren Stärke geschnitten, die 0,15 Zoll (4 mm) nicht überschreitet, vorzugsweise weniger als 0,1 Zoll (2,5 mm), wobei die dickeren Plättchen normalerweise verwendet werden, um stärkere Tafeln zu erzeugen. Die Plättchen haben bevorzugt eine mittlere Breite von zumindest 0,25 Zoll (6 mm), weiter bevorzugt von zumindest 0,5 Zoll (16 mm) und in vielen Fällen beträgt das Verhältnis von Breite zu Stärke mehr als etwa 10.It is intended that the press 16 be operated as indicated above to produce a sheet 18 of sufficient strength, which requires that the wafers have at least an average length of about 8 inches (200 mm) (lengths being measured in the direction of the grain of the wafer), preferably an average length of 10 to 24 inches (250 to 600 mm). Typically, such wafers are cut to an average thickness not exceeding 0.15 inches (4 mm), preferably less than 0.1 inch (2.5 mm), with the thicker wafers normally being used to produce stronger sheets. The wafers preferably have an average width of at least 0.25 inches (6 mm), more preferably at least 0.5 inches (16 mm), and in many cases the width to thickness ratio is greater than about 10.
Die Plättchen werden so orientiert, daß ihre Längsrichtungen in bezug auf die Längsrichtung des Bauholzes ausgerichtet sind, welches, wie oben gezeigt ist, gebildet wird durch Schnitt im wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Tafel 18 oder parallel zur Richtung, in welcher die Tafeln aus der Presse 16 gefördert werden. Diese Orientierung wird niemals genau 100 %-ig der Maschinenrichtung entsprechen, d.h. parallel sein zur Längsachse der Tafel 18 und zur Längsachse des Bauholz-Produktes 30, jedoch soll die Orientierung so sein, daß die mittlere Abweichung der Faser-Richtungen (Scheibchen-Länge) von der Längsachse der Tafel 18 und somit von der Längsachse des Produktes in einem Bereich von etwa 0 bis 10 Grad liegt, gemessen in der Hauptebene der Tafel 18, d.h. entsprechend einer Messung auf beispielsweise der oberen Fläche der Tafel 18, wie durch das Bezugszeichen 46 in den Fig.2 und 3 angedeutet ist. Die mittlere Abweichung, gemessen in einer Ebene, die sich längs der Tafel 18 oder der einzelnen Platten 30 erstreckt, also parallel zu den Schneidflächen, die von den Sägen 24 gebildet werden (d.h. senkrecht zur Ebene 46), wird normalerweise im Bereich von 0 bis 5 Grad liegen, wie schematisch durch den Winkel A in Fig.4 angedeutet ist. Der Winkel A ist bevorzugt näher an 0 bis 3 Grad, da dann, wenn der Winkel A zu groß ist und sich die Plättchen fast von einer Hauptfläche der Tafel zur anderen erstrecken, ein schwaches Produkt erzeugt wird, was zu vermeiden ist.The wafers are oriented so that their longitudinal directions are aligned with respect to the longitudinal direction of the lumber which, as shown above, is formed by cutting substantially parallel to the longitudinal direction of the sheet 18 or parallel to the direction in which the sheets are fed from the press 16. This orientation will never be exactly 100% machine direction, i.e. parallel to the longitudinal axis of the sheet 18 and the longitudinal axis of the lumber product 30, but the orientation should be such that the average deviation of the grain directions (wafer length) from the longitudinal axis of the sheet 18 and hence from the longitudinal axis of the product is in a range of about 0 to 10 degrees, measured in the main plane of the sheet 18, i.e. corresponding to a measurement on, for example, the upper surface of the sheet 18, as indicated by the reference numeral 46 in Figs. 2 and 3. The mean deviation measured in a plane extending along the panel 18 or the individual panels 30, i.e. parallel to the cutting surfaces formed by the saws 24 (ie perpendicular to the plane 46), is normally range from 0 to 5 degrees, as schematically indicated by angle A in Fig.4. The angle A is preferably closer to 0 to 3 degrees, since if the angle A is too large and the platelets extend almost from one major surface of the sheet to the other, a weak product is produced, which is to be avoided.
Die Preßzyklen werden gesteuert (einschließlich der Geschwindigkeit der Änderung der Temperaturen bei einer kontinuierlichen Pressung) in Abhängigkeit von dem zu erzeugenden Produkt, jedoch wird die Steuerung normalerweise so sein, daß das Dichte-zu-Stärke-Profil im wesentlichen konstant ist, d.h. eine Abweichung von weniger als 3 % vom Mittelwert eines normalen Bauholz-Produktes beträgt. Im allgemeinen werden die Flächen der Tafeln 18, welche die Preßplatten berühren, eine geringfügig höhere Dichte aufweisen als der zentrale Abschnitt der Tafeln. Wird das Bauholz-Produkt verwendet als Verschalung oder Belag, d.h. mit einer Last senkrecht zur Hauptfläche, so kann es wünschenswert sein, eine Tafel mit unterschiedlichen Kern und Oberflächenschichten zu erzeugen, wobei die Oberflächenschichten eine wesentlich höhere Dichte aufweisen als der Kern. Bei Verschalungsmitteln kann die Abweichung hinsichtlich der Dichte vom Mittelwert bis zu 10 % betragen, in Abhängigkeit von der relativen Stärke der dichten Oberflächenschichten zum weniger dichten Kernabschnitt.The pressing cycles are controlled (including the rate of change of temperatures in a continuous pressing) depending on the product to be produced, but the control will normally be such that the density to thickness profile is substantially constant, i.e. a deviation of less than 3% from the mean of a normal lumber product. In general, the surfaces of the panels 18 which contact the pressing plates will have a slightly higher density than the central portion of the panels. If the lumber product is to be used as sheathing or decking, i.e. with a load perpendicular to the main surface, it may be desirable to produce a panel with different core and surface layers, the surface layers having a substantially higher density than the core. For formwork materials, the deviation in density from the mean value can be up to 10%, depending on the relative thickness of the dense surface layers to the less dense core section.
Das homogene Profil des Verhältnisses von Dichte zu Stärke ist wichtig für ein konstruktives Bauholz-Produkt gemäß der Erfindung, welches normalerweise einer Belastung ausgesetzt wird, die senkrecht zu seiner Schneid- oder Kantenfläche steht, d.h. parallel zur Vorderfläche der Tafel 18, die durch die Fläche 46 gebildet wird, so daß die Hauptflächen der Tafel, die mit den Platten der Presse in Eingriff kommen, in bezug auf die Last ausgerichtet sind und das Zentrum oder der Kern der Tafel nicht mehr die neutrale Achse bildet, wenn das Bauteil konstruktiv beansprucht wird.The homogeneous profile of the density to thickness ratio is important for a structural lumber product according to the invention which is normally subjected to a load perpendicular to its cutting or edge surface, i.e. parallel to the front surface of the panel 18 formed by the surface 46, so that the major surfaces of the panel which engage the plates of the press are aligned with respect to the load and the center or core of the panel no longer forms the neutral axis when the component is structurally stressed.
Bei Realisierung der Erfindung werden zunächst geeignete Plättchen, wie sie oben beschrieben sind, gebildet und in einer Matte 14 angeordnet, die etwa viermal so stark ist wie die gewünschte endgültige Stärke der Tafel 18, wodurch normalerweise die maximale Stärke der Tafel auf etwa 4 Zoll (100 mm) begrenzt ist. Die Plättchen werden einer Vorbeschichtung mit einem Klebstoff unterzogen, normalerweise mit einem Phenol-Formaldehyd- Harz, obwohl auch Isocyanate verwendet werden können oder jeder andere geeignete Klebstoff. Normalerweise wird Phenol-Formaldehyd verwendet und es wird ein getrocknetes, pulverförmiges Harz eingesetzt, obwohl auch bei richtiger Anwendung ein feuchtes oder flüssiges Harz verwendet werden kann. Eine Änderung des Harzes kann eine Änderung im Preßprogramm erfordern, um eine zuverlässige Aushärtung des Harzes zu gewährleisten, wenn die Matte unter Druck steht.In practicing the invention, suitable chips as described above are first formed and arranged in a mat 14 which is about four times as thick as the desired final thickness of the panel 18, which normally limits the maximum thickness of the panel to about 4 inches (100 mm). The chip is precoated with an adhesive, normally a phenol-formaldehyde resin, although isocyanates or any other suitable adhesive may be used. Normally, phenol-formaldehyde is used and a dried, powdered resin is employed, although a wet or liquid resin may also be used if properly applied. A change in the resin may require a change in the pressing program to ensure reliable curing of the resin when the mat is under pressure.
Angenommen, das zu produzierende Bauholz ist nominal 2 Zoll (50 mm) dick, dann beträgt die Dicke der Tafel 18 etwa 1,5 Zoll (40 mm) und die Schneider 24 sind so auf Abstand eingestellt, daß sie die Tafel 18 in Streifen schneiden und ein 2 x 6; 2 x 8; 2 x 10; 2 x 12; oder sogar ein 2 x 16 (Zoll) Abmessungen aufweisendes Bauholz, je nach Wunsch, produzieren. Allgemein gilt, daß mit zunehmender Breite das Produkt an Wert gewinnt, wobei es genau so leicht ist, nach der vorliegenden Erfindung eine Platte mit 2 x 16 Zoll zu fertigen wie eine Platte mit 2 x 4 Zoll. Auch kann jede beliebige und gewünschte Produkt-Abwandlung erfolgen. Wird eine kontinuierliche Platte verwendet, so kann die Länge der so gebildeten Tafeln einfach bestimmt werden durch Betätigung der Abschneide-Säge 40, um die Tafeln zur gewünschten Länge zu schneiden. Werden Polier-Platten verwendet, so kann die Säge 40 einfach dazu dienen, die Bauhölzer hinsichtlich der Länge zu trimmen. Andererseits kann aber auch die Trimmung an anderer Stelle erfolgen. In diesem Falle ist die maximale Länge bestimmt durch die Länge der Polierplatte.Assuming that the lumber to be produced is nominally 2 inches (50 mm) thick, the thickness of the sheet 18 is about 1.5 inches (40 mm) and the cutters 24 are spaced to cut the sheet 18 into strips and produce a 2 x 6; 2 x 8; 2 x 10; 2 x 12; or even a 2 x 16 (inch) lumber, as desired. In general, the product increases in value as the width increases, and it is just as easy to make a 2 x 16 inch sheet according to the present invention as a 2 x 4 inch sheet. Also, any desired product variation can be made. If a continuous sheet is used, the length of the sheets so formed can be easily determined by operating the cut-off saw 40 to cut the sheets to the desired length. If polishing plates are used, the saw 40 can simply be used to trim the lumber to length. On the other hand, however, the trimming can also be done elsewhere. In this case, the maximum length is determined by the length of the polishing plate.
Eine einzige Schicht von orientierten Plättchen zur Erzeugung einer Matte wurde gebildet aus Aspen-Scheibchen auf einer 8 Fuß (2400 mm) langen Polierplatte. Die verwendeten Scheibchen waren 12 Zoll lang und 0,025 Zoll (0,6 mm) dick sowie 1,25 Zoll (30 mm) breit und wurden hergestellt durch MacMillan Bloedel's Thunder Bay Division. 5 %-iges pulveriges Phenol-Formaldehyd- Harz und 2 %-iger Zuschlag-Wachs wurden auf die Scheibchen aufgebracht. Eine passende, 8-Fuß-Polierplatte wurde auf der Matte angeordnet, bevor die Pressung durchgeführt wurde. Die so verfilzte Scheibchen-Matte wurde dann durch die Heißpresse geführt, und zwar in Stufen von jeweils 2 Fuß. In jeder Stufe wurde eine Pressung für 20 min mit einer Preßtemperatur von 210ºC durchgeführt. Das resultierende Produkt hat eine Stärke von 1,5 Zoll und eine mittlere Dichte von 40 lb/ft³ (0,64 g/cm³). Der Elastizitätsmodul (MOE) des so produzierten Abschnittes betrug 1,697,000 psi (11,70 GPa), wobei die Messung durchgeführt wurde mit Einwirkung von Kräften parallel zu den Flächen, die durch die Polierplatten gebildet wurden, d.h. in einer Richtung senkrecht zu den Schneidflächen des Produktes.A single layer of oriented platelets to form a mat was formed from Aspen disks on an 8 foot (2400 mm) long polishing plate. The disks used were 12 inches long by 0.025 inch (0.6 mm) thick and 1.25 inch (30 mm) wide and were manufactured by MacMillan Bloedel's Thunder Bay Division. 5% powdered phenol-formaldehyde resin and 2% aggregate wax were applied to the disks. A suitable 8 foot polishing plate was placed on the mat before pressing was carried out. The thus matted disk mat was then passed through the hot press in 2 foot increments. At each increment, pressing was carried out for 20 minutes at a pressing temperature of 210ºC. The resulting product has a thickness of 1.5 inches and an average density of 40 lb/ft³ (0.64 g/cm³). The elastic modulus (MOE) of the thus produced section was 1,697,000 psi (11.70 GPa), the measurement being made by applying forces parallel to the surfaces formed by the polishing plates, i.e. in a direction perpendicular to the cutting surfaces of the product.
Es ist offenbar, daß die Pressung bei diesem Beispiel nicht unter idealen Bedingungen erfolgt ist, so daß die erzeugte Tafel ebenfalls nicht optimal ist. Das Beispiel zeigt aber klar, daß der Elastizitätsmodul (MOE) zumindest gleichwertig ist einem herkömmlichen Bauholz der angegebenen Güteklasse und es überdies auch eine hinreichende Dichte aufweist.It is obvious that the pressing in this example was not carried out under ideal conditions, so that the panel produced is also not optimal. However, the example clearly shows that the modulus of elasticity (MOE) is at least equivalent to a conventional lumber of the specified quality class and that it also has sufficient density.
In einem zweiten Ansatz zur Bestimmung der Anwendbarkeit der Verwendung von Scheibchen, die relativ billig sind, wurde ein relativ dünnes Aspen-Furnier von 0,05 Zoll (1 mm) Stärke mit 10 % Feuchtigkeitsgehalt auf Streifen mit 12 Zoll Länge und 0,5 Zoll Breite geschnitten, um eine 8 Fuß lange, 11 Zoll breite und 2,5 Zoll dicke, orientierte Holz-Tafel zu erzeugen unter Verwendung einer kontinuierlichen Presse, einer Mikrowellenheizung, eines 6 %-igen pulverförmigen Phenol-Formaldehyd-Harzes und eines 2 %-igen Wachs-Zuschlags. Eine Matte wurde geformt aus den Scheibchen, die mit dem Klebstoff vorbeschichtet sind, und so ausgerichtet, daß im wesentlichen Parallelität mit der Längsrichtung des Holz-Produktes erreicht ist. Das Material wurde durch eine Presse geschickt und zwar für eine Zeitdauer von 9 min. Die mittlere Dichte des resultierenden Bauholzes war 40 lb/ft³ (0,64 g/cm³) bei 12 % Feuchtigkeit und die sich ergebende Tafel hatte einen mittleren MOE von 1,650,000 psi und einen Brechungskoeffizienten (MOR) von 6900 psi.In a second approach to determine the applicability of using slices, which are relatively inexpensive, a relatively thin Aspen veneer of 0.05 inches (1 mm) thickness with 10% moisture content was cut into strips of 12 inches length and 0.5 inch width to produce an 8 foot long, 11 inch wide, and 2.5 inch thick oriented wood panel using a continuous press, microwave heating, a 6% powdered phenol-formaldehyde resin, and a 2% wax additive. A mat was formed from the slices precoated with the adhesive and oriented to achieve substantial parallelism with the length direction of the wood product. The material was passed through a press for a period of 9 minutes. The average density of the resulting lumber was 40 lb/ft³ (0.64 g/cm³) at 12% moisture and the resulting panel had an average MOE of 1,650,000 psi and a coefficient of refraction (MOR) of 6900 psi.
Eine andere, ähnlich hergestellte Tafel weist eine Dichte von 33,75 lb/ft³ (0,54 g/cm³), einen MOE von 1,500,000 psi und einen MOR von 5,500 psi auf.Another similarly manufactured sheet has a density of 33.75 lb/ft³ (0.54 g/cm³), an MOE of 1,500,000 psi, and an MOR of 5,500 psi.
Die Beispiele 1 und 2 zeigen deutlich, daß es praktikabel ist, Bauholzprodukte mit befriedigenden physikalischen Eigenschaften für konstruktive Anwendungen herzustellen, wenn ein Material zugrunde gelegt wird, wie Aspen, bei dem es sich nicht um eine sehr gute Qualität handelt, wobei eine End-Dichte erreicht wird, die höher ist als bei Aspen-Material und die sogar gleich ist einer Vielzahl von hochwertigen Werkstoffen.Examples 1 and 2 clearly demonstrate that it is practicable to produce lumber products with satisfactory physical properties for structural applications using a material such as Aspen which is not of very good quality, while achieving a final density higher than that of Aspen material and even equal to that of a variety of high quality materials.
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