NO854979L - Fiberplate og fremgangsmaate for fremstilling av denne. - Google Patents

Description

Det tekniske område

Den foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte

for fremstilling av fiberplater med brannres is tente egenskaper.

Teknikkens stand

Fremstilling av plater fra tre i form av finer, sagmugg eller lignende trepartikler, eller fra fibre i form av tre-fibre, strå eller sukkerrør (bagasse) er en verdensomspennende industri. Med mindre annet er uttrykt eller fremgår på annen måte vil alle slike plater herefter generelt bli betegnet som fiberplater. Det vil forstås at en rekke forskjellige kvaliteter av fiberplater er tilgjengelige, og disse kvaliteter er avhengige av det formål som det er beregnet at platen skal anvendes for.

Kryssfinerplater omfatter en rekke finérplater som er blitt limt sammen, og normalt slik at fiberretningen for en finérplate er rettvinklet i forhold til fiberretningen for naboplaten. Kjerneplater anses også å komme inn under denne kategori og kan beskrives som kryssfinér med et midtlag av trestrimler.

Av de tre hovedsakelige kategorier av plater er kryssfinér den eldste og fremstilles internasjonalt i de største mengder. Finérplater ble fremstilt og limt sammen allerede i det gamle Egypt. Produksjon i industriell skala tok til i Europa grovt regnet for ett hundrede år siden og ble hovedsakelig utført for å fremstille rimelig emballasjemateriale og senere også for å fremstille kryssfinér av høy kvalitet for flyproduksjon. Utviklingen av de moderne harpikslim gjorde det mulig å massefremstille kryssfinér til konkurrerende priser innen industrier og områder som er så forskjellige fra hverandre som produksjon av kabinetter eller skap, produksjon av betongformer, produksjon av frontplater og lastbærende kryssfinérkonstruksjoner.

Platene kan derefter sluttbearbeides i verksteder hvor de kan bli sluttpolert, børstet med trådbørster, profilert, lakket og foliebelagt.

Sponplater fremstilles ved å sammenpresse sagmugg eller annet ligninholdig tremateriale sammen med tilsetning av et lim. Limet er normalt et såkalt urealim (carbamidlim) som er herdet med formaldehyd. Fiberplater fremstilt ved hjelp av andre bindemidler, for eksempel sement, er også tilgjengelige .

Sponplater ble utviklet i Tyskland i 1940-årene i henhold til en tsjekkoslovakisk oppfinnelse. Produksjonen har øket usedvanlig hurtig og er blitt teknisk tilpasset til lokale tilførsler av råmaterialer og til behovet for slike plater. Den opprinnelige hensikt som gikk ut på å anvende fiberplater for møbler og for tømmermannsarbeider, er blitt komplettert ved anvendelse av fiberplater som et aktuelt byggemateriale og for tiden også for konstruksjoner som er utsatt for vær og vind og som skal være lastbærende. I for-bindelse med dette er andre lim og klebemidler enn de vanlige urealim blitt anvendt.

Den avsluttende bearbeiding av slike fiberplater i verksteder kan for eksempel innbefatte påføring av primer-belegg på disse, lakkering eller påføring av folier, eller fiberplatene kan forsynes med tunger og spor og oppkuttes i størrelser i henhold til ordrer.

Fiberplater fremstilles fra lignocellulosefibre hvor den gjensidige binding eller sammenfilting av fibrene hovedsakelig er avhengig av fibrenes iboende vedheftningsegens-skaper. Bindemidler og blandinger av andre materialer kan imidlertid også tilsettes (lignende hva tilfellet er for papir). Platene fremstilles med tykkelser fra 2 mm.

Fiberplater ble oppfunnet i USA hvor porøse plater ble fremstilt fra knuste sukkerrør (bagasse) i 1912, og hård-pressede plater av defibrert tre ble fremstilt i henhold til Mason-metoden fra 1926. De første porøse plater fremstilt fra strå ble fremstilt i Harg nær Nykoping i Sverige i 1927. Fremstillingen av hardplater begynte i 1929 under navnet Masonite. Porøse fiberplater kom 1928 under handelsbe-tegnelsen Treetex. Disse første handelsnavn er blitt synonyme betegnelser for henholdsvis hardplater og porøse plater.

Innen denne gruppe finnes også slike produkter som fiberplater som er blitt impregnert med herdnende olje eller asfalt for å øke platenes motstand mot fuktighet og for- råtnelse. De avsluttende behandlinger som slike plater ut-settes for, kan for eksempel innbefatte oppkutting av platene til ønsket størrelse i industriell målestokk, forsyning av platene med tunger og spor, påføring av lakkbelegg på platene, mønstring av platene og perforering av disse.

Blandingsplater som omfatter en blanding av de fundamen-tale platetyper kryssfinér, sponplater og fiberplater, er også tilgjengelige. Hver platetype byr på sine spesielle fordeler og ulemper, og forsøk er derfor blitt gjort på å utvikle plater med egenskaper som ligger et sted mellom egen-skapene for de tre platehovedtyper, og for eksempel er kryssfinér med finérfront blitt erstattet av tynne fiberplater med fin overflate. Behovet for en fiberplate med en mer fin overflatefinish førte til en plate som var belagt med et lag av finmalte fibre, dvs. såkalte glattoverflateplater. For visse anvendelser ble sponplater forsynt med en ytter-flate av finer for å få en dekorativ overflate kombinert med en høyere bøyemotstand.

MDF-plater ("Medium Density Fibreboard") har vært tilgjengelige i en rekke år som et alternativ til sponplater. MDF er en fiberplate fremstilt ved tørrprosesser, og fibrene blir derfor bundet sammen ved hjelp av et klebemiddel istedenfor den naturlige sammenfilting av fibrene som fås med et opprinnelig vått ark. Da MDF kan lages slik at de blir meget hårde og har gode maskinerings- eller bearbeid-ingsegenskaper slik at det efterlates rene skårne overflater med høy overflatekompakthet når de sages, høvles eller freses, er de usedvanlig velegnede for anvendelse ved produksjon av møbler og for fremstilling av kabinetter eller skap.

Betegnelsen "fibertre" blir ikke bare anvendt for MDF-plater, men anvendes også for vanlige plater som senere er blitt tørrpresset for fremstilling av et pregemønster og som er blitt bundet ved hjelp av separate bindemiddeltil-setninger under sammenpressingstrinnet.

Fiberplater kan også grupperes i henhold til deres mekaniske styrke og hardhet. I dette henseende utgjør harde fiberplater et vanlig utgangsmateriale for en rekke forskjellige formål. Nedenfor er angitt flere eksempler på ferdigbehandlede plater, og et eksempel på anvendelse av de forskjellige plater er angitt i parentes. - Malt med forskjellige farver og mønstre (for innvendig bruk) - Oljeherdede for anvendelse i fuktige omgivelser (for land-bruksformål)

- Forsterkede (gulvstøttekonstruksjoner)

- Perforerte (pluggplater ("pegboards") telefonbokser)

- Overflateforseglede for lavt malingforbruk (innvendig inventar, innredninger etc.)

- Overflatepolert (finer, laminater)

- Tykkelsesutjevnet (maskinert ryggoverflate for nøyaktig tykkelse)

- Mønsterpreget (campingvogner)

- Skjøtefreset (undergulv)

- Pressformede (komponenter for kjøretøyinnredninger)

- Plastlaminert eller plast- eller metallbelagt (for klednings- og overflateformål)

- Kledd med forskjellige overflatelag (gulvbjelker klare

for bruk)

- Kledd med kartong eller folie (brettbar kartong, bokser etc. )

Fiberplater av middels hardhet anvendes hovedsakelig for klednings- eller panélvegger, tak og i dobbeltgulvkon-struksjoner, falsktakkonstruksjoner eller innsatte gulv-konstruksjoner etc. og oppviser en overflata som er egnet for maling, tapetsering og annen overflatebehandling. Denne plate kan sikkert spikres og skrus til underliggende støtte-overflater. Et mer populært navn for fiberplater med middels hardhet er bygningsplater. På grunn av deres høye mekaniske styrke er bygningsplater et viktig bidrag til avstivning av stenderverk etc. platens seighet gjør det mulig å bære og bøye denne uten at den sprekker. Den kan freses, sages, spikres og skrus like lett som tre. Forskjellige typer av ferdigbehandlede eller maskinerte bygningsplater er tilgjengelige, for eksempel - plater med falsede langsider for å gjøre det lettere å anbringe slike plater på underliggende støtteoverflater og også for å gjøre det lettere å skjøte platene med hverandre ,

- lakkerte plater,

- plater forsynt med not og fjær og beregnet for vegg- og gulvpaneler med skjult stifting,

- plater med pregede mønstre,

- kledningsplater med eller uten trepanel stiftet til disse.

En annen fiberplate er den ovennevnte MDF-plate. MDF

er et meget homogent materiale som gjør at det er usedvanlig enkelt å arbeide med dette, f.eks. kantprofilert. Spikre og skruer får også et meget fast grep i denne platetype. Materialet er utstrakt anvendt for eksempel for produksjon av møbler og innen tømmermannsarbeide for fremstilling av skapdører, bordplater, dører eller leketøy etc.

Porøse fiberplater er et lettvektsmateriale som oppviser gode varme- og lydisolasjonsegenskaper. Platene anvendes derfor blant annet som dørfyllinger og i gulvkonstruk-sjoner for å dempe lyd av skritt på gulvet.,N år de anvendes som kledningsmateriale i takkonstruksjoner fås forbedret akustikk på grunn av platenes lydabsorberende egenskaper. Porøse fiberplater anvendes også innen en rekke områder, f.eks. som emballasjemateriale, oppslagstavler og i laminat-konstruksjoner. Fiberplater som er impregnert med asfalt, såkalte asfaltplater, anvendes hovedsakelig i utvendige vegger som vindbeskyttelses- og vindstabiliseringsmiddel selv om de også kan anvendes som materiale for blindgulv.

Foruten de ovennevnte plater finnes også en plate som er impregnert med fenolisk harpiks og som anvendes som vindbeskyttelse i utvendige veggkonstruksjoner, og denne plate betegnes som "green wind-board".

De følgende standardverdier hva gjelder materialdataene er eksempler på de forskjellige materialegenskaper som standardene krever av de forskjellige typer av tilgjengelige plater.

Beskrivelse av oppfinnelsen

Det har nu overraskende vist seg at disse standarder kan tilfredsstilles i henhold til den foreliggende oppfinnelse som angår en fremgangsmåte for fremstilling av fiberplater sem oppviser brannres is tente egenskaper, under anvendelse av et trefiberbasert materiale og et lim som binder materialet sammen, og fremgangsmåten er særpreget ved at det til trefibermaterialet og limet som består av fenolisk harpikslim, isocyanatlim, epoxylim eller siliciumlim, tilsettes biotitt, flogopitt og/eller muscovitt i en mengde av ikke under 20 vekt% av sluttproduktets vekt.

Oppfinnelsen er mer detaljert beskrevet i det neden-stående eksempel.

E ksempel 1

Ved denne prøvning ble biotitt- og muscovittkvaliteter fra Aitik, Lappland, Sverige, anvendt. Kvaliteten hadde en partikkelstørrelse under 400^um og en gjennomsnittlig par-tikkelstørrelse av 100-200^um. Limkvalitetene ved prøv-ningene var fenolisk harpikslim som selges under betegnelsen Kauresin 250. Paraformaldehyd ble anvendt for å herde det fenoliske harpikslim.

Plater på 600x600 mm og med en tykkelse av 20 mm ble fremstilt ved de utførte forsøk. Platene var av ettlags-typen, og de anvendte trepartikler var av gran. Rådensiteten var 700 kg/m 3. Limet ble påført via dusjer i mengder svarende til 12% fast harpiks, beregnet på trepartikler og mineral. Herderen utgjorde 10% av den faste harpiks.

Ved anvendelse av fenolisk harpikslim var pressetemperaturen 200°C og pressetiden 8 minutter.

Glimmermateriale med en partikkelstørrelse 4^0,4 mm

ble blandet med trepartiklene før limet ble tilsatt. Henholdsvis 0%, 20% og 40% av trepartiklene i én av tre prøve-satser ble erstattet med glimmermateriale. Tre plater ble fremstilt fra hver sats.

Efter fremstillingen ble platene lagret i fem uker under normale klimatiske betingelser (20°C, 65% relativ fuktighet) før de ble prøvet.

De forskjellige deler av prøvningene ble utført i overensstemmelse med DIN-krav. De forskjellige DIN-krav som ble fulgt finnes i DIN 4102, del 1, mai 1981 "Fibre testing og building materials and building components; combustible building materials class B"; DIN 52361, "Determination of measurement deviations, green density and moisture content■<i;>DIN 52362, del 1, "Bending tests, Determination of bending strength"; DIN 52365 "Determination of tensile strength perpendicular to the plane of the board". Rådensitetsprofilen ble målt i henhold til Ranta & May, Holz Roh-Werkstoff 36, s. 467-474, 1978. Prøvestykkene som ble anvendt for å måle rådensitetsprofilen, hadde en størrelse av 50x50x20 mm.

Et fast voks, hydrofoberingsmiddel (Mobilcer 736),

som er kjent i den foreliggende sammenheng, ble tilsatt til alle prøvestykker i en mengde av 1%, beregnet på vekten av innkommende trepartikler.

De følgende resultater ble oppnådd. Tabell 1 gjengir sammensetningen av de anvendte materialer oq de anvendte betingelser ved fremstillingen av f iberp.latene. Tabell 2 gjengir fysikalske data ved fremstillingen av platene.

Middelverdi for 20 mm plater i henhold til DIN 68763

Eksempel 2

Ved denne prøvning ble biotitt- og muscovittkvaliteter fra Aitik, Lappland, Sverige, anvendt. Kvalitetene hadde en partikkelstørrelse under 400yum og en gjennomsnittlig par-tikkelstørrelse av 100-200^um (ca. 80%). Limkvalitetene ved prøvningene var silikat-harpikslimkvaliteter i form av vannglass (Si02:Na20£i 3,3:1).

Plater på 600 x 600 mm og med en tykkelse av 20 mm

ble fremstilt ved de utførte forsøk. Platene var av enkelt-lagstypen, og de anvendte trepartikler var av gran. Rådensiteten var 700 kg/m 3. Limet ble påført via dusjer i mengder svarende til 10% fast harpiks, beregnet på trepartikler og mineral.

Pressetemperaturen var 180°C og pressetiden 8 minutter.

Glimmermateriale med en partikkelstørrelse av <<0,4 mm ble blandet med trepartiklene før limet ble tilsatt. 0%, 20% og 40% av trepartiklene i henholdsvis én av tre prøvesatser ble erstattet med glimmermateriale. Tre plater ble fremstilt fra hver sats.

De fremstilte plater ble lagret på samme måte som platene ifølge eksempel 1 ovenfor.

Hydrofoberingsmidlet (Mobilcer 736) ble tilsatt til alle prøverstykker i en mengde av 1%.

De følgende resultater ble oppnådd. Tabell 4 viser sammensetningen av de anvendte materialer og de anvendte betingelser ved fremstillingen av fiberplater. TS= Tørrstoffinnhold

Fosforsyre kan tilsettes til blandingen i en mengde av 5-20%, beregnet på vekten av tilstedeværende vannglass, for å herde vannglasset. Fosforsyren kan blandes direkte med glimmermaterialet og limet før trepartiklene tilsettes.

Andre silikatlim enn vannglass kan også anvendes. For eksempel kan også kjente organiske silikonatlim, som alkylsilikonater, med fordel anvendes.

Det anvendt vannglass er normalt et vannglass med et forhold Na^:Si02 av 1:2-1:4. Alkaliniteten skal ikke være altfor høy fordi det ellers foreligger fare for at trefibrene vil bli misfarvet. Alkaliniteten blir imidlertid meget sterkt redusert når fosforsyren tilsettes. Vannopp-løselige bestanddeler i vannglasset kan hindres fra å bli oppløst i for store mengder i det tilstedeværende vann ved tilsetning av et kalsiumsalt eller et annet metallsalt, som f.eks. et salt av kobber, magnesium eller sink, eller ved utfelling av silikat med C02-gass.

Silikatlimet kan også kombineres med harpikslim som

er kjente og anvendt innen fiberplateindustrien, som f.eks. fenolisk harpikslim, epoxyharpikslim eller isocyanatharpiks-lim.

Forsøk ble gjort på å holde rådensiteten på et forholdsvis konstant nivå under de ovennevnte prøvninger, og prøven som inneholdt glimmermateriale fikk derfor lavere mekaniske styrkegenskaper. Disse sistnevnte plater inneholder mer luft enn sammenligningsplatene fordi glimmer har en høyere densitet enn trespon (3-4:1).

Platens mekaniske styrkeegenskaper kan selvfølgelig forbedres ved for eksempel å øke pressetrykket for å øke rådensiteten eller ved å optimalisere komponentene for utgangs-materialet.

Fiberplater som inneholder tilsetninger av glimmer kan fremstilles ved en våtmetode eller ved en tørrmetode. Glimmermaterialet kan også på egnet måte males sammen med trepartikkelmaterialet for å få ferske ublandede overflater. Glimmer bør males fuktig og kan derfor også males i limfasen. Forholdsregler bør imidlertid tas for å sikre at glimmer-overflatene ikke eldnes for derved å holde overflatene ferske.

Det ble ovenfor beskrevet at glimmermaterialet hadde

en partikkelstørrelse av <<0,4 mm. Dette hindrer imidlertid ikke andre kvaliteter fra å bli anvendt. Det er således mulig å anvende store flakkvaliteter av glimmer med en geometrisk utstrekning på 2 x 3 mm eller derover, for eksempel 4x7 mm. Materialets tykkelse bør imidlertid sjelden overskride 0,1 mm.

Ved fremstillingen av fiberplater kan glimmermaterialet, biotitt, flogopitt og/eller muscovitt tilføres direkte til trefibermaterialet før limet innføres, eller de kan tilsettes til limet eller tilsettes i form av et lim-glimmer- preparat. Når glimmermaterialet tilsettes direkte til limet, kan glimmeret separere på grunn av forskjellen i densiteter selv om dette effektivt kan hindres ved å tilsette viskositetsøkende produkter, som f.eks. cellulose-derivater.

Fiberplatene kan fremstilles ved anvendelse av en hvilken som helst kjent metode, for eksempel ved å blande eller sprøyte henholdsvis trefibrene og trefibre-glimmer-blandingen med et lim under dannelse av flate treemner som derefter presses under varme.

Det vil også forstås at limet og trefibermaterialet kan blandes med et såkalt brannsalt, dvs. et salt som øker platens brannsikkerhet. Dette salt kan omfatte ammoniumfosfat som tørkes i trefibrene fra en vandig opp-løsning og frigjøres i tilfelle av brann.

Fiberplater i henhold til det ovenstående tilfreds-stiller den vest-tyske brannklasse B i henhold til de ovennevnte DIN-standarder. For å tilfredstille svensk glødeklasse 1 er det nødvendig å foreta visse modifikasjoner hvor glimmermaterialet i tillegg fortrinnsvis tilsettes i noe større mengder av 10-20 vekt%.

De brannsikre plater kan gis en laminatstruktur som f.eks. omfatter fem lag, nemlig to ytre glimmerlag, to varmeisolerende lag og et midtre lag for at platen skal få mekanisk styrke og gjøre det mulig å feste spikre og skruer i disse.

Ytterligere flammebeskyttelse fås når fiberplater fremstilt fra fenolisk harpikslim, isocyanatlim eller epoxyharpikslim behandles med en uorganisk eller organisk siliciumforbindelse. For eksempel kan vannglass

(Na20. 3,3 Si02) påføres fiberplater fremstilt som beskrevet overfor og herdes ved tilsetning av 10-25% fosforsyre. Herdingen finner sted forholdsvis hurtig (3-5 min.) når platen på ny presses ved 170°C. Denne tilsetning av fosforsyre reduserer alkaliniteten meget sterkt og kunne ikke iakttas å påvirke trefibermaterialet. Omfanget av ut-lutingen av natriumsalt fra silikatet kan reguleres ved tilsetning av kalsium, utfelling med carbondioxyd eller

en etterbehandling under anvendelse av et metallsalt, som . et salt av sink, kobber eller magnesium. De anvendte organiske siliciumforbindelser kan være alkylsilikonater.

Claims (11)

1. Fremgangsmåte for fremstilling av fiberplater som oppviser brannres is tente egenskaper, under anvendelse av trefiberbasert materiale og et lim som binder materialet sammen, karakterisert ved at det til trefibermaterialet og limet som er valgt fra gruppen bestående av fenolisk harpikslim, isocyanatlim, epoxylim og siliciumlim, tilsettes biotitt, flogopitt og/eller muscovitt i en mengde ikke under 20 vekt% av sluttproduktets vekt, ikke innbefattet limet, for å tilfredsstille vest-tysk brannklasse B.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at biotitten, flogopittei og/eller muscovitten anvendes som bærere for limet.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 1, karakterisert ved at biotitt, flogopitt og/eller muscovitt tilsettes til findelt trefibermateriale for fremstilling av såkalte sponplater og fiberplater.

4. Fremgangsmåte ifølge krav 1-3, karakterisert ved at biotitt, flogopitt og/eller muscovitt tilsettes i en mengde av minst 30 vekt%, beregnet på sluttproduktets vekt.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 4, karakterisert ved at biotitt, flogopitt og /eller muscovitt anvendes i en mengde av minst 40% av sluttproduktet.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 2, karakterisert ved at limet anvendes i en mengde av opp til 50% av den tilsatte mengde biotitt, flogopitt og/eller muscovitt.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 1-5, karakterisert ved at biotitt, flogopitt og/eller muscovitt påføres på begge sider av en kjerne av trefibermateriale.

8. Fremgangsmåte ifølge krav 1-7, karakterisert ved at biotitten, flogopitten og/eller muscovitten har en partikkelstørrelse under 0,2 mm.

9. Fremgangsmåte ifølge krav 1-8, karakterisert ved at en organisk og/eller uorganisk siliciumforbindelse tilsettes til produktet når limkomponenten ikke er et siliciumlim.

10. Fremgangsmåte ifølge krav 1-9, karakterisert ved at det som siliciumforbindelse anvendes vannglass som fortrinnsvis herdes ved tilsetning av fosforsyre.

11. Fiberplate med brannresistente egenskaper og inneholder trefiberbasert materiale og et lim som binder materialet sammen, karakterisert ved at den dessuten inneholder biotitt, flogopitt og/eller muscovitt i en mengde av ikke under 20 vekt%, basert på vekten av sluttproduktet ikke innbefattet limet, og ved at den som lim inneholder fenolisk harpikslim og/eller isocyanatlim og/eller epoxylim og/eller siliciumlim.