Многослойная плита из древесного материала со средним слоем из фанеры
Изобретение относится к многослойной плите из древесного материала, содержащей средний слой (4) из фанеры, при этом средний слой соединен по меньшей мере с одним наружным слоем (2, 6) из волокнистой плиты, причем между средним слоем и наружным слоем расположена пропитанная искусственной смолой бумага (3, 5). Кроме того, изобретение относится к способу изготовления многослойной плиты из древесного материала.2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к многослойной плите со средним слоем из фанеры, которая должна иметь возможно более хорошие свойства прочности. Одновременно поверхность многослойной плиты должна быть пригодной для нанесения декоративных слоев.
Многослойные плиты из древесного материала, которые пригодны для тяжелых нагрузок и которые могут быть снабжены декоративными поверхностными слоями, предлагаются, например, фирмой Pfeiderer под торговой маркой PremiumBoard Hybrid (смотри Pfeiderer, проспект PremiumBoard Hybrid, опубликован 10/2013). Сравнимую плиту предлагает фирма FINSA под названием superPan. Фирма Egger предлагает плиту Combiline. Все эти плиты являются многослойными плитами из древесного материала, которые имеют средний слой из стружечных плит или плиты OSB (OSB - ориентированно-стружечная плита). На средний слой наклеены наружные слои из волокнистой плиты, при этом в плите Combiline фирма Egger применяются очень тонкие плиты MDF (MDF - волокнистая плита средней плотности). В плите фирмы Pfeiderer наклеивание осуществляется с помощью поливинилацетатного клея. Эти плиты предлагаются для применения в качестве несущих плит для изготовления мебели, полок, а также для конструкционных целей, прежде всего, для внутренней отделки.
Эти известные многослойные плиты имеют для предполагаемых областей использования уже приемлемые свойства прочности, например, прочность на изгиб примерно 28 Нм/мм2, прочность при поперечном растяжении 0,5 Нм/мм2 и прочность на отрыв 0,8 Нм/мм2, для плиты толщиной 16 мм со средней объемной плотностью 830 кг/м3 (смотри Pfeiderer, проспект PremiumBoard Hybrid, опубликован 10/2013). Прочность этих известных многослойных плит ограничена силами, которые может воспринимать клеевой шов между средним слоем и наружным слоем. Однако желательна также большая прочность на изгиб среднего слоя, в частности, для конструктивных применений.
Однако изготовление указанных выше многослойных плит является сложным, поскольку склеивание по всей поверхности плит связано с затратами труда, и технически трудно обеспечивать равномерное распределение клея по всей поверхности подлежащего соединению среднего слоя, соответственно, наружного слоя. Неравномерное распределение клея приводит к плохому качеству склеивания в отдельных местах. Дополнительно к этому, применяемый клей для соединения наружного слоя и среднего слоя приводит к проникновению большого количества влаги как в средний слой, так и в наружный слой, так что необходимо предотвращать деформацию среднего слоя, соответственно, наружного слоя во время схватывания клея.
Поэтому задачей изобретения является создание дешевой в изготовлении, высоко нагружаемой многослойной плиты из древесного материала с хорошими свойствами прочности.
Решение задачи осуществляется с помощью многослойной плиты из древесного материала, согласно пункту 1 формулы изобретения, а также с помощью способа изготовления многослойной плиты из древесного материала, согласно пункту 11 формулы изобретения.
Существенный признак изобретения состоит в том, что пропитанная искусственной смолой бумага вводится между средним слоем и по меньшей мере одним наружным слоем. Пропитанная искусственной смолой бумага в данном случае, т.е. не так, как обычно, располагается не на наружной стороне многослойной плиты, а в краевой зоне непосредственно под наружным слоем многослойной плиты, согласно изобретению. Пропитанная искусственной смолой бумага соединяет друг с другом средний слой и по меньшей мере один наружный слой. Предпочтительным является средний слой, который на каждой из своих обеих поверхностях (верхней стороне и нижней стороне среднего слоя) соединен с помощью пропитанной искусственной смолой бумаги. При этом средний слой состоит из фанерной плиты. Можно использовать любую фанеру, при этом предпочтительна фанера с высокой изгибной прочностью, например, фанера из березы или бука, однако пригодна также, например, фанера из тополя или из тропической древесины, такой как лауан или меранти. Пригодными являются как фанерные плиты из слоев разной толщины, так и многослойные плиты со слоями равной толщины. Наружный слой предпочтительно изготовлен из волокнистой плиты средней или высокой плотности (MDF или HDF). Особенно предпочтительным является наружный слой из волокнистой плиты с плотностью 1000 кг/м3 или больше. Максимальная плотность, которая в настоящее время технически реализуема, составляет 1300 кг/м3. Согласно одному предпочтительному варианту выполнения изобретения, наружный слой окрашен, в частности окрашен в темный цвет. Толщина наружного слоя составляет предпочтительно 1-9 мм, особенно предпочтительно 1,5-6 мм.
Пропитанная искусственной смолой бумага состоит из полосы бумаги, в большинстве случаев с размерами подлежащих соединению среднего слоя и наружного слоя, при этом полоса бумаги пропитывается жидкой искусственной смолой, а затем сушится. Сама полоса бумаги из бумажной основы без искусственной смолы имеет предпочтительно вес от 15 г/м2 до 100 г/м2. Бумага по экономическим причинам предпочтительно не окрашена и не напечатана, поскольку бумага после нанесения наружного слоя больше не видна. Искусственная смола, которая используется для пропитки, предпочтительно выбрана из группы, содержащей мочевину, меламин, фенолформальдегидную смолу, или используются комбинации из указанных выше искусственных смол, так называемые смешанные смолы или дериваты. Для особых применений возможно также применение высокотехнологичных смол, таких как, например, эпоксидные смолы, которые, однако, из-за высокой стоимости используются очень редко.
Искусственная смола после пропитки бумаги сушится, однако не затвердевает. Предпочтительно, она используется в количестве от 30 г/м2 до 200 г/м2, предпочтительно в количестве от 30 г/м2 до 120 г/м2, предпочтительно в количестве от 50 г/м2 до 100 г/м2.
Для реализации преимуществ многослойной плиты, согласно изобретению, достаточно, согласно простому варианту выполнения, когда бумага пропитывается искусственной смолой. Добавка, которая, однако, может предпочтительно добавляться в бумагу или в искусственную смолу, является веществом, которое затрудняет или предотвращает воспламенение или горение многослойной плиты. Такие вещества сами по себе известны, часто они являются соединениями монофосфата аммония. Поскольку пропитанная искусственной смолой бумага расположена вблизи поверхности многослойной плиты, то она может эффективно предотвращать горение многослойной плиты. Добавки, которые обычно добавляются в известные пропитанные искусственной смолой бумаги, такие как, например, корунд, не требуются для изготовления многослойной плиты из древесного материала с улучшенными свойствами прочности. По экономическим причинам от них можно отказаться.
Замена жидкого наносимого клея пропитанной искусственной смолой бумагой устраняет недостатки и приносит неожиданные преимущества: замена жидкости не жидкой, пропитанной искусственной смолой бумагой предотвращает не желательное проникновение жидкости, в частности воды, в средний слой и в наружные слои. Уже сравнительно небольшие количества воды, которые выделяются при затвердевании клея, приводят к не желательному набуханию среднего слоя или наружного слоя и тем самым к вводу напряжений в плиту, что приводит к не желательным деформациям. Дополнительно к этому, предотвращается неравномерное нанесение жидкого клея, поскольку пропитанная искусственной смолой бумага доступна также в больших размерах с равномерно хорошим качеством. Пропитанная искусственной смолой бумага может изготавливаться в виде полос бумаги большой площади, которые соответствуют формату среднего слоя и наружных слоев.
Предпочтительно, штабель прессуемого материала по меньшей мере из одного наружного слоя и одного среднего слоя, а также расположенной между наружным слоем и средним слоем пропитанной искусственной смолой бумаги, прессуется в обычном прессе короткого такта в многослойную плиту. Прессы короткого такта являются обычным рабочим снаряжением для изготовления ламинированных изделий или многослойных плит. Использование сложных устройств для нанесения клея не требуется. Предпочтительно штабель прессуется в многослойную плиту, которая, при рассматривании с нижней стороны штабеля, состоит из нижнего наружного слоя, нижней пропитанной искусственной смолой бумаги, среднего слоя, верхней пропитанной искусственной смолой бумаги и верхнего наружного слоя.
Многослойная плита, согласно изобретению, из древесного материала со средним слоем из фанеры имеет по сравнению с известными многослойными плитами из древесного материала дополнительно значительно улучшенные свойства прочности. По сравнению с известными многослойными плитами из древесного материала, многослойная плита, согласно изобретению, имеет повышенную примерно на 50% прочность при поперечном растяжении, прочность на изгиб и прочность отрыва. Этот чрезвычайный прирост прочности обусловлен тем, что в особенно нагружаемой силами краевой зоне многослойной плиты, которая проходит от наружной стороны наружного слоя до поверхности среднего слоя, действующие силы больше не воспринимаются лишь наружным слоем и клеевым швом. Вместо этого проявляется, что пропитанная искусственной смолой бумага вносит значительный вклад в улучшение прочности многослойной плиты, согласно изобретению, как за счет искусственной смолы, которая особенно хорошо держится на поверхности наружного слоя и среднего слоя и имеет высокую собственную прочность, так и за счет бумаги, которую в многослойной плите, согласно изобретению, следует рассматривать также в качестве усилительного армирования из волокон. Пропитанная искусственной смолой бумага, которая расположена в краевой зоне многослойной плиты, согласно изобретению, действует, примерно, как работающий на растяжение стержень.
Из DE 103 00 247 В4 (Kronotec AG) известно покрытие стружечных плит фанерой из настоящего дерева с применением пропитанной искусственной смолой бумаги. Однако в этом случае применялась окрашенная бумага, с целью обеспечения оптически привлекательного внешнего вида поверхности фанеры из настоящего дерева. Однако свойства прочности указанной в DE 103 00 247 В4 плиты не проверяются. Информация о влиянии пропитанной искусственной смолой бумаги на изменение прочности многослойной плиты не приводится.
Поэтому DE 103 00 247 В4 не относится к предмету данного изобретения, поскольку в данном случае речь идет о многослойной плите из древесного материала, в которой не только средний слой имеет фанеру, но также и наружный слой состоит из древесного материала, и при этом эта многослойная плита оптимирована на достижение высокой прочности. Многослойная плита, согласно изобретению, может использоваться в качестве строительной и конструктивной плиты, например, в производстве мебели, в конструкции кулис и для подобных применений. Если требуется применение многослойной плиты из древесного материала с декоративной поверхностью, то наружную сторону многослойной плиты, согласно изобретению, необходимо снабжать дополнительным покрытием.
Поскольку пропитанная искусственной смолой бумага является не дорогим изделием с равномерным качеством, и поскольку можно использовать имеющиеся производственные установки (прессы короткого такта), то обеспечивается возможность экономичного изготовления.
Соединение между средним слоем и по меньшей мере одним наружным слоем предпочтительно выполняется тем, что пропитанная искусственной смолой бумага располагается по меньшей мере между одним наружным слоем и средним слоем из фанеры. В частности, предпочтительно соединять в многослойную плиту из древесного материала, согласно изобретению, штабель из прессуемого материала, который состоит из нижнего наружного слоя, нижней пропитанной искусственной смолой бумаги, среднего слоя, верхней пропитанной искусственной смолой бумаги и верхнего наружного слоя. Штабель составляется и фиксируется, например, с помощью обычных вспомогательных средств (устройств для штабелирования, поддонов, зажимов) и вводится в пресс короткого такта. Там штабель прессуется между нагретыми металлическими листами пресса. Во время процесса прессования искусственная смола становится жидкой, а затем затвердевает.
При этом возникают механические и, вероятно, также химические связи с поверхностью наружного слоя и среднего слоя, так что наружный слой и средний слой прочно соединены друг с другом. Бумага за счет сжижения и затвердевания искусственной смолы не повреждается. Она остается заделанной в слой затвердевшей искусственной смолы и воспринимает, в частности, нагрузки на растяжение, которые воздействуют на краевые зоны многослойной плиты, согласно изобретению.
Многослойная плита, согласно изобретению, из древесного материала имеет чрезвычайно хорошие свойства прочности. Это объясняется, с одной стороны, особенно прочным средним слоем, но также, в частности, тем, что в краевой зоне многослойной плиты не только пропитанная искусственной смолой бумага способствует в значительной мере прочности многослойной плиты. Также наружный слой из волокнистой плиты в значительной мере способствует высоким значениям прочности, которые измеряются у многослойной плиты, согласно изобретению. Наружный слой многослойной плиты, согласно изобретению, выбран с точки зрения максимальной прочности из волокнистых плит. Волокнистые плиты не имеют декоративной поверхности. Поэтому, согласно предпочтительной модификации изобретения, обращенные наружу поверхности наружного слоя могут быть снабжены одним или несколькими покрытиями. Покрытие обращенной наружу поверхности наружного слоя может осуществляться, например, с помощью по меньшей мере одного слоя краски, лака, ламината высокого давления (HPL), фанеры или комбинации этих слоев, например, фанеры и лака.
Другими материалами, которые по отдельности или в комбинации можно наносить на наружный слой многослойной плиты, согласно изобретению, являются, например, бумагой или картоном, в частности, обоями, пленкой, текстилем, таким как, например, ткань или войлок, винилом, кожей, пробкой, кирпичной поверхностью, металлами, соответственно металлической фольгой, пластмассовыми покрытиями из полипропилена, полиэтилена или поливинилацетата, керамическими покрытиями, такими как кафель или смеси из керамики и искусственной смолы, стеклом, пленками, на которых возможна печать (столовыми пленками), магнитными слоями, демпфирующими излучение, например, содержащими свинец пленками или плитами, минеральными тканями, укладками или нетканым материалом, такими как, например, базальтовая ткань, которая может воспринимать силы. Также волокна или волоконные смеси можно наносить в качестве покрытия на наружный слой многослойной плиты, согласно изобретению, например, органические волокна, такие как целлюлозные волокна, синтетические волокна или неорганические волокна, такие как металлические или керамические волокна.
Указанные выше средства покрытия можно использовать, в зависимости от выполнения, для эстетических целей, например, ткани или обои. Однако они могут служить также для технических целей, такие как, например, покрытия, которые намагничивают поверхность, действуют демпфирующим образом на излучения или дополнительно улучшают свойства прочности.
Возможна также комбинация указанных выше материалов, как с нанесением их друг на друга, например, на плиту наносится сначала демпфирующая излучение пленка, которая затем покрывается декоративной пленкой из пластмассы или металла. Однако возможно также покрытие наружного слоя многослойной плиты, согласно изобретению, на расположенных рядом друг с другом участках различными материалами, например, кожей или пробкой, с целью достижения определенного эстетического действия.
Из комбинации высокопрочной многослойной плиты с возможностью простого покрытия для дальнейшего улучшения технических и эстетических свойств плиты, следует возможность использования многослойной плиты, согласно изобретению, для особенно взыскательных применений, например, в области оформления лабораторий или в области оформления лечебных помещений.
Ниже приводится более подробное пояснение деталей изобретения на основании примеров выполнения со ссылками на прилагаемый чертеж, на котором схематично изображено:
фиг. 1 - конструкция предпочтительного варианта выполнения многослойной плиты, согласно изобретению, из древесного материала.
На фиг. 1 схематично показаны слои предпочтительного варианта выполнения многослойной плиты 1, согласно изобретению, из древесного материала с нижним наружным слоем 2, нижней пропитанной искусственной смолой бумагой 3, средним слоем 4, верхней пропитанной искусственной смолой бумагой 5 и верхним наружным слоем 6 на примере штабеля 10 прессуемого материала. Верхний и нижний наружный слой состоят в показанном на фиг. 1 примере выполнения из плиты высокой плотности с плотностью от 1000 кг/м3 до 1050 кг/м3, например, плиты SWISSCDF. Наружные слои окрашены в черный цвет.
Однако независимо от примера выполнения следует отметить, что материал и толщина наружных слоев может быть выбрана независимо друг от друга. Таким образом, нижний и верхний наружный слой могут иметь различную толщину. Они могут быть выполнены также из различных материалов.
Средний слой 4 состоит в этом примере выполнения из березовой фанерной плиты толщиной 19 мм. Между нижним и верхним наружными слоями 2, 6 и средним слоем 4 расположена соответствующая пропитанная искусственной смолой бумага 3, 5. Пропитанная искусственной смолой бумага изготовлена из необработанной бумаги с весом листа 27 г/м2 перед пропиткой искусственной смолой. После пропитки искусственной смолой, в данном случае мочевиной или меламином, вес бумаги составляет 125 кг/м2. Бумага имеет при прессовании с наружными слоями влажность 7%. Это содержание влаги соответствует примерно остаточной влажности наружных слоев 2, 6 и среднего слоя 4, так что во время прессования в древесные плиты наружных слоев 2, 6 и среднего слоя 4 не вносится дополнительная влажность.
Показанный на фиг. 1 штабель 10 прессуемого материала прессуется в прессе короткого такта, плиты которого нагреты до 150°С, в течение 300 с. В это время плавится и затвердевает искусственная смола. В конце процесса прессования получается многослойная плита из древесного материала с толщиной плиты в целом около 31 мм и средней плотностью, согласно EN 323, примерно 900 кг/м3, для которой измерены следующие значения прочности:
прочность при поперечном растяжении (согласно EN 319): 0,75 Н/мм2
прочность на изгиб (согласно EN 310): 45 Н/мм2
прочность на отрыв (согласно EN 311): 1,26 Н/мм2
Улучшенные в большинстве больше чем на примерно 50% значения прочности многослойной плиты, согласно изобретению, из древесного материала, наряду с использованием особенно прочного среднего слоя, обусловлены, возможно, по существу улучшениями в краевой зоне 7 многослойной плиты, которая состоит из пропитанной искусственной смолой бумаги и наружного слоя, т.е., другими словами, которая проходит от поверхности 8 среднего слоя 4 до наружной стороны 9 наружного слоя.
В многослойной плите 1, согласно изобретению, из древесного материала, с одной стороны, имеет хорошие свойства прочности применяемая искусственная смола, поскольку за счет прессования в прессе короткого такта она закрепляется очень хорошо на поверхности наружного слоя и среднего слоя. С другой стороны, заделанная в искусственную смолу бумага после прессования штабеля также полностью в порядке, и волоконное плетение полосы бумаги является компонентом многослойной плиты 1, согласно изобретению, который способен воспринимать силы растяжения.
В краевой зоне 7 многослойной плиты, согласно изобретению, возникают при действующих извне силах сжатия и растяжения в нагружаемой на растяжение краевой зоне многослойной плиты 1 силы растяжения. Восприятие этих сил растяжения до настоящего времени ограничивалось прочностью клеевого шва между средним слоем и наружным слоем известных многослойных плит из древесного материала. В многослойной плите 1, согласно изобретению, способна воспринимать высокие силы растяжения не только искусственная смола. В частности, также волокна бумаги способны воспринимать большие силы растяжения. Поэтому нижняя и верхняя пропитанная искусственной смолой бумага 3, 5 действует подобно стержню растяжения, который расположен в краевой зоне 7 многослойной плиты 1.
Независимо от данного примера выполнения следует отметить, что пропитанная искусственной смолой бумага по сравнению с известным до настоящего времени и обычным нанесением клея на наружный слой и/или средний слой, имеет то преимущество, что пропитанная искусственной смолой бумага может лучше выравнивать неровности поверхности среднего слоя и наружного слоя, так что максимально исключаются слабые места в соединении наружного слоя и среднего слоя, и получается многослойная плита, которая имеет хорошую стабильность размеров и плоские наружные стороны.
Первый наружный слой многослойной плиты оклеивается квадратными участками из кожи и медной фольги, с целью получения эстетичной поверхности. Для этой цели можно использовать также другие, указанные выше в описании материалы. Второй наружный слой многослойной плиты оклеивается демпфирующей излучение металлической фольгой из свинца, на которую затем ламинируется ламинат высокого давления. Возникает технически улучшенная и легкая для ухода поверхность.
1. Многослойная плита из древесного материала, содержащая средний слой (4) из фанеры, при этом средний слой соединен по меньшей мере с одним наружным слоем (2, 6) из волокнистой плиты, отличающаяся тем, что между средним слоем и наружным слоем расположена пропитанная искусственной смолой бумага (3, 5).
2. Многослойная плита по п. 1, отличающаяся тем, что используется пропитанная искусственной смолой бумага (3, 5), при этом вес листа бумаги составляет от 15 г/м2 до 100 г/м2.
3. Многослойная плита по любому из пп. 1 или 2, отличающаяся тем, что пропитанная искусственной смолой бумага (3, 5) имеет искусственную смолу в количестве от 30 г/м2 до 200 г/м2.
4. Многослойная плита по любому из пп. 1-3, отличающаяся тем, что пропитанная искусственной смолой бумага (3, 5) пропитана одной или несколькими искусственными смолами из группы, которая содержит мочевину, меламин, формальдегид, фенольную смолу, эпоксидную смолу, а также их смеси и дериваты.
5. Многослойная плита по любому из пп. 1-4, отличающаяся тем, что пропитанная искусственной смолой бумага (3, 5) имеет добавку, которая затрудняет воспламенение или горение многослойной плиты (1).
6. Многослойная плита по любому из пп. 1-5, отличающаяся тем, что средний слой (4) на обеих сторонах снабжен наружным слоем (2, 6).
7. Многослойная плита по любому из пп. 1-6, отличающаяся тем, что наружный слой (2, 6) содержит плиту из волокнистой плиты высокой или средней плотности.
8. Многослойная плита по любому из пп. 1-7, отличающаяся тем, что наружный слой (2, 6) имеет толщину плиты от 1 мм до 9 мм, предпочтительно от 1 мм до 6 мм.
9. Многослойная плита по любому из пп. 1-8, отличающаяся тем, что на наружную сторону по меньшей мере одного наружного слоя (2, 6) многослойной плиты (1) нанесено другое покрытие.
10. Многослойная плита по п. 9, отличающаяся тем, что в качестве другого покрытия на наружную сторону (9) по меньшей мере одного наружного слоя (2, 6) нанесено покрытие из группы, содержащей по отдельности или в комбинации: краску, лак, ламинат высокого давления или фанеру, бумагу, картон, обои, пленку, текстиль, ткань, войлок, винил, кожу, пробку, кирпичную поверхность, металлы, металлическую фольгу, пластмассовые покрытия, покрытия из полипропилена, полиэтилена или поливинилацетата, керамические покрытия, кафель, смеси из керамики и искусственной смолы, стекло, пленки, на которых возможна печать, магнитные покрытия, демпфирующие излучение пленки или плиты, минеральные ткани, органические, неорганические и синтетические волокна.
11. Способ изготовления многослойной плиты из древесного материала, содержащей средний слой (4) из фанеры, при этом средний слой соединен по меньшей мере с одним наружным слоем (2, 6) из волокнистой плиты, отличающийся тем, что между средним слоем и наружным слоем расположена пропитанная искусственной смолой бумага (3, 5), при этом способ включает стадии:
- составления штабеля (10) прессуемого материала, имеющего средний слой (4), пропитанную искусственной смолой бумагу (3, 5) и по меньшей мере один наружный слой (2, 6), при этом пропитанная искусственной смолой бумага вводится между средним слоем и наружным слоем,
- прессования штабеля (10) прессуемого материала в многослойную плиту (1).
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что прессование штабеля (10) прессуемого материала осуществляют под воздействием повышенного давления и повышенной температуры.
13. Способ по любому из пп. 11 или 12, отличающийся тем, что прессование штабеля (10) прессуемого материала в многослойную плиту (1) осуществляют за счет размягчения искусственной смолы, которой пропитана бумага, и последующего затвердевания искусственной смолы.
