Многослойная плита из древесины
Изобретение относится к области строительных материалов и касается многослойной плиты из древесины. Плита из древесины содержит внутренний слой из стружечной плиты, который соединен по меньшей мере с одним внешним слоем из волокнистой плиты, при этом между внутренним слоем и внешним слоем расположена пропитанная синтетической смолой бумага. Изобретение обеспечивает создание недорогой при изготовлении плиты из древесины с подходящими физико-механическими свойствами. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к многослойной плите из древесины, которая имеет максимально подходящие физико-механические свойства. Одновременно поверхность многослойной плиты должна быть пригодна для нанесения декоративных покрытий.
Многослойные плиты из древесины, которые пригодны для большой нагрузки и которые могут быть снабжены декоративным покрытием поверхности, предлагаются, например, фирмой Pfleiderer как PremiumBoard MFP Hybrid (Pfleiderer, Prospekt PremiumBoard MFP Hybrid, опубликовано 10/2013). Сравнимые плиты предлагает фирма FINSA под обозначением superPan. Фирма Egger предлагает плиты Combiline. В случае всех этих плит речь идет о многослойных плитах из древесины, которые имеют внутренние слои из древесно-стружечных плит или OSB-плит (OSB=ориентированные стружечные плиты). На внутренние слои наклеены внешние слои из волокнистых плит, в плитах Combiline фирмы Egger применяют очень тонкие MDF-плиты (MDF=волокнистые плиты средней плотности). У фирмы Pfleiderer наклеивание происходит с помощью поливинилацетатного клея. Эти плиты предлагаются для применения в качестве несущих мебельных плит, оснований стеллажей, а также для сооружения конструкций, прежде всего во внутренней отделке.
Эти типы многослойных плит уже имеют пригодные для запланированных областей применения физико-механические свойства, например, прочность при изгибе примерно 28 Н/мм2, прочность при поперечном растяжении 0,5 Н/мм2 и прочность на расслоение 0,8 Н/мм2 для плит 16 мм толщиной со средней объемной плотностью 830 кг/м3 (Pfleiderer, Prospekt PremiumBoard MFP Hybrid, опубликован 10/2013). Прочность этих известных многослойных плит лимитируется силой, которую могут выдержать клеевые швы между внутренним слоем и внешними слоями.
Однако получение такого вида многослойных плит является дорогостоящим, так как полное плоскостное проклеивание плит является дорогостоящим и технически тяжело обеспечить равномерное распределение клея по всей поверхности соединяемых внутренних или внешних слоев. Неравномерное распределение клея приводит к плохому качеству склеивания в некоторых местах. Кроме того, применяемый для соединения внешних слоев с внутренними слоями клей вносит значительные количества жидкости как во внутренние слои, так и во внешние слои, так что необходимо предотвращать деформацию внутренних слоев или внешних слоев во время затвердевания клея.
Поэтому задачей данного изобретения является предложение недорогой при изготовлении многослойной плиты из древесины с подходящими физико-механическими свойствами.
Данная задача решается с помощью многослойной плиты из древесины согласно п. 1 формулы изобретения, а также с помощью способа изготовления многослойной плиты из древесины по п. 11. формулы изобретения.
Важным отличительным признаком данного изобретения является то, что применяют пропитанную синтетической смолой бумагу между внутренним слоем и по меньшей мере одним внешним слоем. Пропитанная синтетической смолой бумага, таким образом, находится не как обычно на внешней стороне многослойной плиты, а в пограничной зоне непосредственно под внешним слоем многослойной плиты по изобретению. Пропитанная синтетической смолой бумага соединяет внутренний слой и по меньшей мере один внешний слой друг с другом. Предпочтительным является внутренний слой, который каждой из двух поверхностей (верхняя сторона и нижняя сторона внутреннего слоя) через пропитанную синтетической смолой бумагу соединен с внешним слоем. При этом внутренний слой предпочтительно состоит из однослойной или многослойной стружечной плиты или из однослойной или многослойной OSB-плиты (ориентированная стружечная плита; особая стружечная плита из широких, плоских стружек). Внешний слой предпочтительно изготовлен из волокнистой плиты со средней или высокой плотностью (MDF или HDF).
Пропитанная синтетической смолой бумага состоит из листа бумаги, чаще всего с размером, соответствующим соединяемым внутреннему слою или внешнему слою, при этом лист бумаги пропитан жидкой синтетической смолой и затем высушен. Лист бумаги в виде исходной бумаги без синтетической смолы предпочтительно имеет вес единицы поверхности от 15 г/м2 до 100 г/м2. Бумага по экономическим соображениям предпочтительно не окрашена и не покрыта печатью, так как бумага после нанесения внешнего слоя не видна. Синтетическую смолу, которую применяют для пропитывания плит, предпочтительно выбирают из группы, которая включает: смолы на основе мочевины, меламина, фенолформальдегидные смолы, или можно применять комбинацию из упомянутых синтетических смол, так называемые смешанные смолы или производные смол. Для особых областей применения можно применять высокотехнологичные смолы, такие как, например, эпоксидные смолы, которые, однако, применяют очень редко по причине их дороговизны.
Синтетическую смолу после пропитывания бумаги сушат, но не отверждают. Предпочтительно смолу применяют в количестве от 30 г/м2 до 200 г/м2, предпочтительно в количестве от 30 г/м2 до 120 г/м2, наиболее предпочтительно в количестве от 50 г/м2 до 100 г/м2.
Чтобы реализовать преимущества многослойной плиты по изобретению, достаточно простым способом пропитать бумагу синтетической смолой. Однако предпочтительными добавками, которые можно добавлять в бумагу или синтетическую смолу являются вещества, которые затрудняют или предотвращают воспламенение или горение многослойной плиты. Такие вещества известны, и часто речь идет о соединениях моноаммонийфосфата. Так как пропитанная синтетической смолой бумага расположена близко к поверхности многослойной плиты, можно эффективно препятствовать горению многослойной плиты. Добавки, которые обычно добавляют к известным видам пропитанной синтетическими смолами бумаги, такие как, например, корунд, не являются необходимыми для получения многослойной плиты из древесины с улучшенными физико-механическими свойствами. Это является экономически выгодным.
Замена применения жидкого наносимого клея применением пропитанной синтетической смолой бумаги устраняет недостатки и приносит неожиданные преимущества: замена жидкости нежидкой пропитанной синтетической смолой бумагой предотвращает нежелательное внесение жидкости, в частности воды, во внутренние и внешние слои. Даже относительно небольшие количества воды, которые высвобождаются при затвердевании какого-либо клея, приводят к нежелательному набуханию внутренних или внешних слоев и таким образом к внесению напряжений в плиты с последующей нежелательной деформацией. Кроме того, избегают неравномерного нанесения жидкого клея, так как пропитанная синтетической смолой бумага доступна в виде полотен больших размеров с равномерно хорошим качеством. Пропитанная синтетической смолой бумага может предоставляться в виде листов бумаги больших размеров, которые соответствуют формату внутренних слоев и внешних слоев.
Предпочтительно, чтобы стопка спрессовываемых материалов по меньшей мере из одного внешнего слоя и одного внутреннего слоя, а также расположенной между внешним слоем и внутренним слоем пропитанной синтетической смолой бумаги спрессовывалась в обычном короткотактном прессе (KT-прессе) в многослойную плиту. KT-пресс является обычным производственным оборудованием для получения ламинированных продуктов или многослойных плит. Применение дорогостоящего склеивающего оборудования выпадает. Предпочтительно стопку спрессовываемых материалов спрессовывают в многослойную плиту, которая состоит, если смотреть с нижней стороны стопки спрессовываемых материалов, из нижнего внешнего слоя, нижней пропитанной синтетической смолой бумаги, внутреннего слоя, верхней пропитанной синтетической смолой бумаги и верхнего внешнего слоя.
Многослойная плита из древесины по изобретению по сравнению с известными многослойными плитами из древесины имеет значительно улучшенные физико-механические свойства. По сравнению с известными многослойными плитами из древесины многослойная плита по изобретению имеет примерно на 50% увеличенные прочность при поперечном растяжении, предел прочности при изгибе и прочность на расслоение. Этот необыкновенный прирост прочности следует приписывать тому, что в особенно нагруженной воздействующими силами пограничной области многослойной плиты, которая располагается в области от внешней стороны внешнего слоя до поверхности внутреннего слоя, воздействующие силы поглощаются не только внешним слоем и клеевым швом. Более того оказалось, что пропитанная синтетической смолой бумага вносит значительный вклад в улучшение прочности многослойной плиты по изобретению, как благодаря синтетической смоле, которая особенно хорошо закрепляется на поверхности внешнего слоя и внутреннего слоя и имеет высокую собственную прочность, так и благодаря бумаге, которая в многослойной плите по изобретению также служит усиливающим армированием из волокон. Пропитанная синтетической смолой бумага, которая расположена в пограничной области многослойной плиты по изобретению, действует как элемент, усиливающий прочность на растяжение.
Из DE 10300247 B4 (Kronotec AG) уже известны древесно-стружечные плиты с применением пропитанной синтетической смолой бумаги с покрытием из шпона из натуральной древесины. Однако в связи с этим применяют окрашенную бумагу для того, чтобы обеспечить оптически привлекательную поверхность снабженной шпоном натурального дерева плиты. Физико-механические свойства описанной в DE 10300247 B4 плиты не проверялись. Информации о влиянии пропитанной синтетической смолой бумаги на нарастание прочности многослойной плиты не обнаружено.
Поэтому DE 10300247 B4 не относится к объекту данного изобретения, так как в данном случае речь идет о многослойной плите из древесины, у которой внешний слой также состоит из древесины, и при этом данная многослойная плита оптимизирована для достижения высокой прочности. Многослойную плиту по изобретению можно применять как конструкционную плиту, например, в производстве мебели, во внутренней отделке, в сооружении декораций и для подобных областей применения. Если существует потребность применения многослойных плит из древесины с декоративной поверхностью, то внешнюю сторону многослойной плиты по изобретению необходимо снабжать дополнительным покрытием.
Так как пропитанная синтетической смолой бумага является недорогим доступным материалом, который можно получать с равномерным качеством, и так как можно применять имеющееся технологическое оборудование (KT-пресс), то многослойную плиту по изобретению можно получать экономически выгодным способом.
Соединение между внутренним слоем и по меньшей мере одним внешним слоем предпочтительно получают таким образом, что пропитанную синтетической смолой бумагу располагают по меньшей мере между одним внешним слоем и внутренним слоем. В частности, предпочтительно соединять стопку спрессовываемых материалов в многослойную плиту из древесины по изобретению, которая состоит из нижнего внешнего слоя, нижней пропитанной синтетической смолой бумаги, внутреннего слоя, верхней пропитанной синтетической смолой бумаги и верхнего внешнего слоя. Стопку спрессовываемых материалов собирают и фиксируют, например, с помощью обычных вспомогательных средств (штабелеукладчик, поддон, зажимы) и помещают в KT-пресс. Там стопку спрессовываемых материалов в прессе с нагретыми плитами спрессовывают. Во время процесса прессования синтетическая смола разжижается и отверждается.
При этом возникают механические и предположительно также химические связи с поверхностями внешнего слоя и внутреннего слоя, так что внешние слои и внутренние слои прочно соединяются друг с другом. Бумага в процессе разжижения и отверждения синтетической смолы не повреждается. Она остается встроенной в отвержденный слой синтетической смолы и принимает в частности растягивающую нагрузку, которая воздействует на пограничную область многослойной плиты по изобретению.
Многослойная плита из древесины по изобретению имеет необыкновенно подходящие физико-механические свойства, в частности потому, что в пограничной области многослойной плиты не только пропитанная синтетической смолой бумага вносит большой вклад в прочность многослойной плиты. Также внешний слой из волокнистой плиты в значительной мере способствует высоким значениям прочности, которые определяют у многослойных плит по изобретению. Внешний слой многослойной плиты по изобретению c точки зрения максимальной прочности выбирают из волокнистых плит. Волокнистые плиты не имеют декоративной поверхности. Поэтому согласно предпочтительному усовершенствованному варианту данного изобретения направленная наружу поверхность внешнего слоя может быть снабжена одно- или многослойным покрытием. Покрытие направленной наружу поверхности внешнего слоя может происходить, например, нанесением по меньшей мере одного слоя краски, лака, HPL (ламината высокого давления), шпона или комбинации указанных слоев, например, шпон и лак.
Другими материалами, которые индивидуально или в комбинации можно наносить на внешний слой многослойной плиты по изобретению, являются, например, бумага и картон, в частности обои, пленки, текстильные материалы, такие как, например, ткань или сукно, винил, кожа, пробка, поверхности из камня, металлы или пленки металлов, полимерные покрытия из полипропилена, полиэтилена или поливинилацетата, керамические покрытия, такие как кафельная плитка или смеси керамики и синтетических смол, стекло, пленки для печати (самоклеящиеся пленки), магнитные слои, сдерживающие излучение, например, содержащие свинец пленки или плиты, минеральные ткани, однонаправленные ткани или нетканые материалы, такие как, например, базальтовая ткань, которая может принимать на себя воздействие сил. Также можно наносить волокна или смеси волокон в качестве покрытия на внешний слой многослойной плиты по изобретению, например, органические волокна, такие как целлюлозные волокна, синтетические волокна, такие как полимерные волокна, или неорганические волокна, такие как волокна металлов или керамики.
Упомянутые покрытия можно, в зависимости от варианта осуществления, применять для эстетической цели, например, ткань или обои. Покрытия могут также служить для технического улучшения, например, такие покрытия, которые намагничивают поверхность, сдерживают излучение или дополнительно улучшают физико-механические свойства.
Также возможны комбинации упомянутых материалов таким образом, что материалы наносят друг на друга, например, на плиту сначала наносят сдерживающую излучение пленку или плиту, которую затем перекрывают декоративной пленкой из полимера или металла. Однако также возможно внешний слой многослойной плиты по изобретению по частям друг около друга покрывать различными материалами, например, кожу и пробку приклеивают друг около друга для того, чтобы достичь определенного эстетического эффекта.
Из комбинации высокопрочной многослойной плиты с несложным нанесением покрытия для дополнительного улучшения технических и эстетических свойств плиты получается многослойная плита по изобретению, особенно пригодная для требуемых для заявки областей применения, например, в области лабораторного оборудования или в области отделки медицинских кабинетов.
Детали изобретения подробнее разъясняются ниже с помощью примеров вариантов осуществления.
На чертеже представлено:
схематическое изображение строения предпочтительного варианта осуществления многослойной плиты из древесины по изобретению.
На чертеже на схематическом изображении показаны слои предпочтительного варианта осуществления многослойной плиты 1 из древесины по изобретению с нижним внешним слоем 2, нижней пропитанной синтетической смолой бумагой 3, внутренним слоем 4, верхней пропитанной синтетической смолой бумагой 5 и верхним внешним слоем 6 на примере стопки спрессовываемых материалов 10. Нижний и верхний внешние слои у представленного на чертеже примера варианта осуществления состоят из HDF-плиты с толщиной 2,9 мм.
Однако следует отметить, что независимо от примера осуществления материал и толщину внешних слоев можно выбирать независимо друг от друга. Нижний и верхний внешние слои также могут иметь разную толщину. Для них также можно выбирать разный материал.
В данном примере варианта осуществления внутренний слой 4 состоит из стружечной плиты 13 мм толщиной. Между нижним и верхними внешними слоями 2, 6 и внутренним слоем 4 расположены соответственно нижняя и верхняя пропитанная синтетической смолой бумага 3, 5. Пропитанную синтетической смолой бумагу получают из исходной бумаги с весом единицы поверхности 27 г/м2 перед пропитыванием синтетической смолой. После пропитывания синтетической смолой, в данном случае мочевинмеламиновой смолой, вес единицы поверхности бумаги составляет 125 г/м2. Бумага при спрессовывании с внешними слоями 2, 6 имеет влажность 7%. Это содержание влаги соответствует остаточной влажности внешних слоев 2, 6 и внутренних слоев 4, так что во время прессования никакой дополнительной влажности не вносится в древесные плиты внешних слоев 2, 6 и внутреннего слоя 4.
Представленную на чертеже стопку спрессовываемых материалов 10 спрессовывали на KT-прессе, прессующие плиты которого нагреты до 150 по Цельсию, в течение 300 секунд. За это время синтетическая смола расплавлялась и отверждалась. В конце процессе прессования получили многослойную плиту из древесины с толщиной плиты всего примерно 19 мм и средней объемной плотностью согласно EN 323 809 кг/м3, у которой измерили следующие параметры прочности:
Прочность при поперечном растяжении (измеренная согласно EN 319) - 0,75 Н/мм2
Прочность при изгибе (измеренная согласно EN 310) - 36 Н/мм2
Прочность на расслоение (измеренная согласно EN 311) - 1,26 Н/мм2
Превышающее более чем на 50% улучшение параметров прочности многослойной плиты из древесины по изобретению скорее всего в значительной мере следует приписывать улучшению в пограничной области 7 многослойной плиты, которая состоит из пропитанной синтетической смолой бумаги и внешнего слоя; которая, если сказать по другому, располагается от поверхности 8 внутреннего слоя 4 до внешней стороны 9 внешнего слоя.
У многослойной плиты 1 по изобретению с одной стороны применяемая синтетическая смола имеет очень подходящие физико-механические свойства, так как она при прессовании в KT-прессе очень хорошо механически закрепляется на поверхности внешних слоев и внутреннего слоя. С другой стороны, встроенная в синтетическую смолу бумага после прессования стопки спрессовываемых материалов без ограничений находится в неповрежденном состоянии и переплетение волокон листа бумаги является дополнительным компонентом многослойной плиты 1 по изобретению, который может поглощать растягивающие силы.
В пограничной области 7 многослойной плиты по изобретению при воздействующих снаружи силах сжатия или растяжения в находящейся под растягивающей нагрузкой пограничной области многослойной плиты 1 возникают растягивающие силы. Поглощение этих растягивающих сил до сих пор было лимитировано прочностью клеевого шва между внутренним слоем и внешними слоями известных многослойных плит из древесины. У многослойной плиты 1 по изобретению не только синтетическая смола в состоянии поглощать высокие растягивающие силы. В частности, также волокна бумаги могут поглощать высокие растягивающие силы. Нижняя и верхняя пропитанная синтетической смолой бумага 3, 5 действует в этом отношении как элемент, поглощающий растягивающие силы, который расположен в пограничной области 7 многослойной плиты 1.
Независимо от данного примера варианта осуществления следует отметить, что пропитанная синтетической смолой бумага по сравнению с до сих пор известными и обычными наносимыми клеями на внешний слой и/или внутренние слои имеет преимущество, состоящее в том, что пропитанная синтетической смолой бумага лучше выравнивает неровности поверхности внешних слоев и внутреннего слоя, так что исключены слабые места в соединениях внешних слоев и внутреннего слоя, и предоставляется многослойная плита, которая имеет хорошую стабильность размеров и ровные внешние стороны.
На первый внешний слой многослойной плиты приклеены квадратные фрагменты из кожи медной фольги для того, чтобы поверхность оформить эстетически. Для этой цели можно также применять упомянутые выше в описании материалы. Второй внешний слой многослойной плиты оклеен сдерживающей излучение металлической пленкой из свинца, который потом покрывают способом ламинирования HPL-ламинaтом. Получается технически улучшенная и простая в уходе поверхность.
1. Многослойная плита из древесины с внутренним слоем (4) из стружечной плиты, при этом внутренний слой соединен по меньшей мере с одним внешним слоем (2, 6) из волокнистой плиты, отличающаяся тем, что между внутренним слоем и внешним слоем расположена пропитанная синтетической смолой бумага (3, 5).
2. Многослойная плита по п. 1, отличающаяся тем, что применяют пропитанную синтетической смолой бумагу (3, 5), при этом вес единицы поверхности бумаги составляет от 15 г/м2 до 100 г/м2.
3. Многослойная плита по п. 1 или 2, отличающаяся тем, что пропитанная синтетической смолой бумага (3, 5) содержит синтетическую смолу в количестве от 30 г/м2 до 200 г/м2.
4. Многослойная плита по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что пропитанная синтетической смолой бумага (3, 5) пропитана одной или несколькими синтетическими смолами, выбранными из группы, которая включает смолы на основе мочевины, меламина, формальдегида, фенола, эпоксида, а также их смеси и производные.
5. Многослойная плита по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что пропитанная синтетической смолой бумага (3, 5) содержит добавку, которая затрудняет или предотвращает возгорание или горение многослойной плиты (1).
6. Многослойная плита по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что внутренний слой (4) с обеих сторон снабжен внешним слоем (2, 6).
7. Многослойная плита по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что внешний слой (2, 6) включает волокнистую плиту высокой или средней плотности.
8. Многослойная плита по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что внешний слой (2, 6) имеет толщину от 1 мм до 5 мм, предпочтительно от 1 мм до 2,5 мм.
9. Многослойная плита по одному из предшествующих пунктов, отличающаяся тем, что на внешнюю сторону (9) по меньшей мере одного внешнего слоя (2, 6) многослойной плиты (1) нанесено дополнительное покрытие.
10. Многослойная плита по п. 9, отличающаяся тем, что в качестве дополнительного покрытия на внешнюю сторону (9) по меньшей мере одного внешнего слоя (2, 6) нанесено покрытие, выбранное из группы, которая включает отдельно или в комбинации следующие материалы: краска, лак, HPL или шпон, бумага, картон, обои, пленки, текстильные материалы, ткань, сукно, винил, кожа, пробка, поверхности из камня, металлы, пленки металлов, полимерные покрытия, покрытия из полипропилена, полиэтилена или поливинилацетата, керамические покрытия, кафельная плитка, смеси керамики и синтетических смол, стекло, пленки для печати, магнитные слои, сдерживающие излучение пленки или плиты, минеральные ткани, органические, неорганические и синтетические волокна.
11. Способ изготовления многослойной плиты из древесины с внутренним слоем (4) из стружечной плиты, при этом внутренний слой соединен по меньшей мере с одним внешним слоем (2, 6) из волокнистой плиты, отличающийся тем, что между внутренним слоем и внешним слоем расположена пропитанная синтетической смолой бумага (3, 5), включающий следующие стадии:
- укладывание стопки спрессовываемых материалов (10), содержащей внутренний слой (4), пропитанную синтетической смолой бумагу (3, 5) и по меньшей мере один внешний слой (2, 6), при этом пропитанную синтетической смолой бумагу помещают между внутренним слоем и внешними слоями,
- прессование стопки спрессовываемых материалов (10) в многослойную плиту (1).
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что прессование стопки спрессовываемых материалов (10) осуществляют под действием повышенного давления и повышенной температуры.
13. Способ по п. 11 или 12, отличающийся тем, что прессование стопки спрессовываемых материалов (10) в многослойную плиту (1) осуществляют путем размягчения синтетической смолы, которой пропитана бумага, и последующего отверждения синтетической смолы.
