DE2849757A1

DE2849757A1 - Verfahren zur herstellung von tafeln, insbesondere aus balsaholz

Info

Publication number: DE2849757A1
Application number: DE19782849757
Authority: DE
Inventors: Jean Kohn
Original assignee: Baltek Corp
Current assignee: Baltek Inc
Priority date: 1977-12-14
Filing date: 1978-11-16
Publication date: 1979-06-21
Also published as: IT7809660A0; GB2010176B; IT1104310B; FR2411704B1; FI783524A7; SE7811930L; GB2010176A; NO783856L; BR7807590A; ATA823578A; FR2411704A1; CA1077229A; US4122878A

Description

Patentanwälte Dipl.-Ing. H.Weickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke

Di-pl.-Ing. ΕΑ,Ψειοκμανν, Dipl.-Chem. B. Huber

Dr.-Ing.H.Liska

-4-

SBRT ₈ MÜNCHEN 86, DEN ^ & NOV. 1978

₈ MÜNCHEN 86, DEN

POSTFACH 860 820

MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

Baltek Corporation
10 Fairway Court,
Northvale, New Jersey, USA

Verfahren zur Herstellung von Tafeln, insbesondere aus

Balsaholz

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Umarbeitung von Holzstämmen in Nutzholz, bei dem die Stämme in Stücke geschnitten werden, die dann miteinander verbunden werden. Bei diesem Verfahren werden die Balken in Anfangsstücke mit einem gleichschenklig-trapezförmigen Querschnitt geschnitten und dann komplementär zusammengesetzt, wodurch gleichmäßige Schichten entstehen, die zu einem Stapel übereinander gelagert werden. Dadurch entsteht ein Block, dessen einzelne Stücke.schichtartig zusammengesetzt sind und der dann in Tafeln unterteilt werden kann.

Ein Verfahren nach der Erfindung eignet sich für verschiedenste Holzarten, 1st jedoch besonders günstig mit Balsaholz durchzuführen, das ein tropischer amerikanischer Baum (Ochroma pyramidale) liefert. Balsaholz hat für ein Nutzholz einzigartige Eigenschaften. Im Durchschnitt wiegt es weniger als 144 kg/m , was hQ% unter dem Gewicht des leichtesten nordamerikanischen Holzes liegt. Seine Zellstruktur gibt eine hohe Stabilität sowie Druck- und Zugfestigkeit, die jedem zusammengesetzten oder synthetischen Material gleicher oder höherer Dichte überlegen ist. Das Verfahren nach der Erfindung wird im folgenden zwar in Verbindung mit Balsaholz beschrieben, ist jedoch auch auf viele andere Holzarten anwendbar.

Der Markt für Balsaholz ist beachtlich groß. Man.kann nämlich Schichtanordnungen herstellen, indem dünne.Außenlagen auf Balsaholztafeln geklebt werden, die als Kern dienen. Derartige Verfahren sind beispielsweise durch die US-Patentschriften 3 325 037 und 3 298 892 bekannt. Sie ermöglichen die Herstellung von Schichtplatten für das Bauwesen, deren Kern aus Balsa-Hirnholz besteht. Diese Schichtplatten haben ein außergewöhnlich hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis sowie ausgezeichnete Wärmeisolationseigenschaften.

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Derartige Schichtplatten werden weitläufig im Transport- und Bauwesen eingesetzt. Beispielsweise stellt man aus ihnen Fußböden für Eisenbahnwagen, Transportbehälter, Prachtpaletten, Schiffswände, Türen, Strebhölzer sowie viele andere Elemente her. Derartige Schichtplatten werden ferner zur Isolation in Plugzeugen, beim Hausbau und Schiffsbau eingesetzt.

Wenn eine zu verstärkende Konstruktion ebene Flächen aufweist, so kann der Balsakern einfach ein durchgehendes Brett oder eine Platte sein, die mit den Außenflächen zu einer Schichtanordnung zusammengesetzt ist. Bei Bootsrümpfen und anderen Konstruktionen mit einfachen oder doppelten Krümmungen oder anderen komplizierten Konturen ist es jedoch normalerweise nicht möglich, ein durchgehendes Balsaholz ohne Verbiegen der Balsatafel einer derartigen Kontur anzupassen, so daß dann schwierige, zeitraubende und kostspielige Verfahrensschritte erforderlich werden.

Wie aus der US-Patentschrift- 3 540 967 hervorgeht, hat man verformungsfähige Balsaflächen entwickelt, die aus kleinen einzelnen Balsablöcken bestehen, welche von einem Brett geschnitten sind. Die Blöcke sind an einem gemeinsamen Träger, beispielsweise an einem Gewebe befestigt, so daß die so erhaltene Bahn leicht einer gekrümmten Fläche zwecks Schichtenbildung angepaßt werden kann.

Derartige Materialbahnen werden vorteilhaft beim· Bau verstärkter Kunststoffboote und größerer Wasserfahrzeuge eingesetzt, da sie sich zur Bildung einer Schichtanordnung zusammen mit verstärktem Fiberglas oder anderen Kunststoffen eignen und dabei eine Gewichtsverteilung ermöglichen, die eine.hohe ■ Stabilität und starken Auftrieb und gleichzeitig eine konstruktive Steifheit mit sich bringt. Die nach der Erfindung

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hergestellten Balsatafeln können auch in kleine Blöcke zerschnitten werden, um derartige verformungsfähige und anpaßbare Balsabahnen herzustellen. ·

Wie aus den vorstehend genannten Patentschriften hervorgeht, ist Balsaholz neben seinen konstruktiven Vorteilen auch besonders gut in der Kältetechnik einsetzbar, da es einen kleinen Ausdehnungskoeffizienten hat und damit bei starken Temperaturänderungen nur leicht verformt wird. Ferner ist der k-Faktor von Balsaholz zum Einsatz dieses Materials für Wärmeisolationszwecke sehr gut geeignet. Der k-Faktor ist ein Maß für die Wärmeleitfähigkeit und gibt die Wärmemenge an, die innerhalb einer Stunde von einem homogenen Material einer bestimmten .Fläche und einer bestimmten Dicke pro Einheit Temperaturunterschied zwischen zwei einander gegenüberliegenden Flächen des Materials übertragen wird.

Wie aus der US-Patentschrift 3 894 372 hervorgeht, ist jedoch der Aufbau eines Wärmeisolationssystems mit einer Schichtanordnung, deren Kern insgesamt aus Balsaholz besteht, ziemlich kostspielig. Stellt man ein solches System andererseits mit einem Kern aus einem Kunststoffschaum als Wärmeisolationsmaterial her, so können die Kosten viel niedriger liegen. Die konstruktiven Eigenschaften eines solchen Systems sind jedoch gegenüber Balsa wesentlich schlechter, da Kunststoffschaum zwar im kältetechnisehen Bereich annehmbare Wärmeisolationseigenschaften, jedoch schlechte konstruktive Werte hat.

In der US-PS 3 894 372 ist jedoch ein. Faktor nicht berücksichtigt, der insbesondere im Hinblick auf die laufend ansteigenden Energiekosten eine zunehmend wichtigere Rolle spielt. Dieser Faktor ist im Zusammenhang mit Wärmeisolationseigenschaftender sogenannte POE-Faktor, der den jeweils erforder-

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lichen Erdölaufwand bzw. den äquivalenten Erdölverbrauch angibt.

Kunststoffe wie z.B. Polyurethan und Polyvinylchlorid.(PVC) sind Erdölderivate. Zur Bestimmung des TOE-Faktors muß die Menge Erdöl berücksichtigt werden, .die für den Kunststoff als Ausgangsmaterial erforderlich ist. Ferner gibt es eine Erdölmenge, die den Energieaufwand in Form von Kraftstoff, Elektrizität oder Dampf zur Verarbeitung des Kunststoffmaterials deckt. Im Falle von Balsaholz, welches ein Naturprodukt ist, bestimmt sich der TOE-Faktor hauptsächlich nach dem Energiebedarf zur Umarbeitung von'Stämmen in Nutzholz.

Versuche haben gezeigt, daß mit nur 0,15 TOE (Tonnen Erdöl) 2,36 m Balsaholz verarbeitet werden können. Im Falle starren Polyurethanschaums mit einer Dichte von 80 kg/nr^ ist jedoch der TOE-Faktor ca. 0,565 für ein Volumen von 2,36 nr j während bei starrem PVC-Schaum mit einer Dichte von ¹Jk,5 kg/nr der TOE-Faktor ca. 0,275 für das genannte Volumen beträgt.

Somit ist der TOE-Faktor für die Verarbeitung von Balsaholz viel kleiner als für die bei der Wärmeisolierung am meisten eingesetzten synthetischen Kunststoffschäume. Dieser Unterschied ist von enormer ökonomischer Wichtigkeit im Hinblick auf die Erhaltung laufend sich verringernder und nicht ersetzbarer Erdölvorräte.

Der Grund für den häufigen Einsatz von Kunststoffschäumen anstelle von Balsatafeln als Kernmaterial ist trotz des höheren TOE-Faktors und der konstruktiven Nachteile in den Kosten des Balsaholzes zu sehen, die etwas höher als für viele Schaumstoffe liegen. Deshalb -wurde Balsaholz bisher industriell und

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auch beim Schiffsbau weniger eingesetzt. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß die Kosten eines Balsaholzprodukts mit der geringen Ausbeute in Zusammenhäng stehen, die bei der Anwendung üblicher "Verfahren zur Umarbeitung von Balsastämmen in · ~ Nutzholz erzielbar ist.

Die geringe Ausbeute bei Anwendung bisheriger Verfahren ergibt sich dadurch, daß die Menge Balsaholz, die in Nutzholz umgearbeitet werden kann, normalerweise weniger als die Hälfte des gesamten Holzvolumens eines Stammes beträgt. Dies ist in erster Linie dadurch bedingt, daß nur rechteckförmige oder quadratische Stücke aus einem zylindrischen Stamm geschnitten werden können, wenn ein Nutzholz hergestellt werden soll, das einen reGhteckfÖrmigen Querschnitt hat.

Bei den bisher üblichen Verfahren wird eine Reihe von Längsschnitten durch den Holzstamm gemacht, wodurch die sogenannten "flachgesägten" Stücke entstehen, deren Breitseiten in einer Ebene parallel- zu einer Tangente des zylindrischen Stammes liegen. Plachgesägte Stücke führen aber nicht nur zu einem beachtlichen Holzabfall, sondern können sich auch während der Ofentrocknung verziehen. Auch bei ordnungsgemäßer Trocknung können flachgesägte Stücke Abmessungsänderungen durch Änderungen der Luftfeuchtigkeit oder der relativen Luftfeuchtigkeit erfahren, wodurch das Endprodukt verformt wird.

Wie aus dem "Holzhandbuch" (Landwirtschafthandbuch Nr. 72) des Forest Products Laboratory des amerikanischen Landwirtschaftsministeriums aus August 1974 hervorgeht, werden die charakteristische Schrumpfung und Verwerfung von Brettern und Vierkanthölzern durch die Richtung der Jahresringe bestimmt, wobei die tangentiale Schrumpfung etwa das Doppelte der radialen Schrumpfung ausmacht.

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Um die aus zylindrischen Stämmen erzielbare Ausbeute zu verbessern, ist es bekannt, Stämme in einander angepaßte Sektoren zu zerschneiden und diese Sektoren zu einem Nutzholz miteinander zu verbinden. Hierzu ist beispielsweise auf die US-Patentschriften 781 376, 2878 844, 3 903 943, 3 961 644 und 3 989 078 hinzuweisen.

Keine dieser Patentschriften betrifft jedoch ein Verfahren mit hoher Ausbeute, das bei der Anwendung auf Balsaholz zu Tafeln führt, die entweder quer- oder längsverlaufende Paserrichtung haben und wobei Balsastämme in einem großen Durchmesserbereich zwischen sehr jungen Bäumen mit etwa 10 cm Durchmesser und voll gereiften Bäumen mit etwa 50 cm Durchmesser oder mehr verarbeitet werden können.

Die Erfindung nutzt die Tatsache aus, daß Balsabäume schnell wachsen und innerhalb von 6 bis 8 Jahren schnittreif sind. Zu diesem Zeitpunkt kann der Durchmesser in Brusthöhe 25 bis 30 cm betragen. Da die Erfindung auch die Verarbeitung junger Balsabäume kleineren Durchmessers ermöglicht, die leichter an Gewicht und leichter erhältlich als ältere und größere Bäume sind, macht sie eine Balsaproduktion in großem Umfang in normalen Plantagen möglich, wobei ein sehr schneller Umsatz der Bäume in der Größenordnung von 4 bis 6 Jahren erfolgt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Umarbeitung zylindrischer Holzstämme verschiedenster Durchmesser in große, rechteckförmige" Tafeln anzugeben, das eine hohe Ausbeute ermöglicht und bei dem die Abfallmenge minimal ist. Die nach dem Zerschneiden der Holzstämme einer Ofentrocknung unterzogenen Stücke sollen dabei möglichst wenig Verzug bzw. Schrumpfung aufweisen.

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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 .gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung sind in den folgenden Eigenschaften zu sehen:

1. Da das Verfahren die kommerzielle Auswertung junger Balsabäume kleinen Durchmessers sowie reiferer Balsabäume größeren Durchmessers ermöglicht, wird eine bessere Wäldpflege erreicht. -

2. Da das Verfahren eine außergewöhnlich hohe Ausbeute mit sich bringt., können beispielsweise aus nur 20 Balsastämmen von ca. 5 m Länge und J50 cm Durchmesser ca. 2,5 nr Nutzholz hergestellt werden. .Im Gegensatz dazu sind bei Anwendung bis- - heriger Sägeverfahren 60 Stämme erforderlich.

3· Da die durch die Erfindung mögliche Ausbeute gegenüber bisherigen Verfahren wesentlich größer ist, ergibt sich ein scharfer Abfall der Herstellungkosten, der es möglich macht, die Preise für das Endprodukt so zu senken, daß sie im Hinblick auf Kunststoffschaum, insbesondere bei der Wärmeisolierung, konkurrenzfähig sind.

4. Da die Erfindung die wirtschaftliche Herstellung von Balsaschichten anstelle von Kunststoffschaum für die Wärmeisolierung ermöglicht, kann man die besseren konstruktiven Eigenschaften des Balsamaterials nutzen und gleichzeitig einen besseren TOE-Faktor verwirklichen, so daß also ein merklicher Abfall des Erdölverbrauchs eintritt.

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5. Da die Blockanordnung aus Schichten gestapelt ist, können zwischen diesen Schichten Folien aus einem Material angeordnet sind, das für eine Tieftemperaturflüssigkeit undurchlässig ist. Diese Schichten sind in den Block einintegriert und v/erden ein Teil der aus dem Block herzustellenden Tafeln, so daß diese dann sekundäre Sperren haben, die den Austritt derartiger Flüssigkeit verhindern.

6. Da der Holzstamm vorzugsweise radial in acht Sektoren zerschnitten wird, ist die resultierende freigelegte Oberfläche viel größer als bei dem Schneiden -eines Stammes in Stücke mit quadratischem oder rechteckförmigem Querschnitt. Dadurch ist die Trocknungszeit der Sektoren in einem normalen Ofen viel kürzer als für dasselbe Volumen mit quadratischem oder rechteckförmigem Querschnitt. Diese Verkürzung der Trocknungszeit wirkt sich vorteilhaft auf den Kraftstoffverbrauch zur Erzeugung der erforderlichen Wärme aus.

Das Verfahren nach der Erfindung wird für BaIsastamme mit einem Durchmesser von ca. 10 bis ca. 50 cm, vorzugsweise mit den folgenden Schritten durchgeführt:

A. Die Stämme werden unabhängig von ihrem Durchmesser radial in Sektoren mit übereinstimmendem Zentriwinkel zerschnitten.

B. Die Sektoren werden dann in einem normalen Holztrockenofen auf einen Feuchtigkeitsgehalt von' ca. 12$ oder weniger getrocknet.

C. Jeder getrocknete Sektor wird dann in Längsrichtung an seiner Spitze und an seinem Bogen geschnitten, wodurch sich ein Ausgangsstück ergibt, dessen Querschnitt ein gleichschenkliges Trapez ist. Alle aus einem Stamm gegebenen Durchmessers

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derart hergestellten Ausgangsstücke werden auf übereinstimmende Höhe und übereinstimmende Basiswinkel geschnitten. Die Stücke haben eine unterschiedliche Breite, die vom Durchmesser des jeweiligen Stamms abhängt.

D. Die Stücke werden dann komplementär in einem Rahmen

so zusammengesetzt, daß sich aus übereinander gelagerten Schichten ein Stapel ergibt, der eine Trockenblockanordnung bildet. Die Randstücke einer jeden Schicht werden durch rechtwinklige Hälften der Ausgangsstücke gebildet, wodurch sich eine"vertikale Blockseite ergibt.

E. Alle Stücke der Trockenblockanordnung werden dann mit einem aushärtbaren Klebstoff behandelt und in -e.ine Presse eingegeben, wo die Anordnung senkrecht zu ihren Seitenflächen gepreßt wird. Dieses Pressen wird bis zur Aushärtung des Klebstoffs durchgeführt, .so daß sich dann ein einstückiger Materialblock ergibt.

P. Der Materialblock wird dann aus der Presse entnommen und in X- oder .Y-Riohtung zerteilt, wodurch sich Holztafeln einer gewünschten Faserrichtung ergeben.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 Eine perspektivische Darstellung eines typischen Balsastammes, der nach der Erfindung in Nutzholz umgearbeitet wird,

Fig. 2 die durch radiales Zerschneiden des Stamms gewonnenen acht Sektoren, . .

Fig. 3 die Vorderansicht eines Sektors mit dem abzuschnei-

.denden Bogen, · " · "

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Fig. K die Vorderansicht des Sektors nach Fig. 3 mit der abzuschneidenden Spitze,

Fig. 5 die Vorderansicht des Sektors nach Fig. 3 .und 4 nach dem Schneiden,

Fig. 6 eine geometrische Darstellung des aus einem Sektor hergestellten AusgangsStücks,

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Rahmens, injiem die einzelnen Ausgangsstücke zu einem Trockenblock zusammengesetzt·werden,

Fig. 8 eine vergrößerte Vorderansicht dreier Schichten des Trockenblocks,

Fig. 9 die Presse zur Herstellung eines einstückigen Materialblocks,

Fig. 10 den aus der Presse entnommenen Materialblock,

Fig. 11 die Zerteilung des Materialblocks zu Tafeln mit Faserrichtung in der Tafelebene und

Fig. 12 die Zerteilung des Materialblocks zu-Tafeln quer zur Faserrichtung.

In Fig. 1 ist ein Rundstamm 10 aus Balsaholz dargestellt, der einen Durchmesser von 10 bis 50 cm haben kann, was vom Alter des Baumes abhängt, aus dem der Stamm geschnitten ist. Der Stamm 10 hat konzentrische Jahresringe 11 und Strahlen 12 und ist radial in acht gleiche Sektoren A, B, C, D, E, F, G und H unterteilt.

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In der Praxis erfolgt diese radiale Unterteilung dadurch, daß der Stamm zunächst in einer Durchmesserebene auf der Kreisoder Bandsäge in zwei gleiche Hälften zerschnitten wird. Dann wird jede Hälfte in zwei gleiche Teile zerschnitten,'wodurch vier Viertel entstehen. Schließlich werden die Viertel zu acht gleichen Sektoren zerteilt. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ergeben sich aus jedem Stamm dann acht Sektoren A bis H, wobei der Winkel an der Spitze .eines jeden Sektors etwa 45° beträgt.

Es ist zwar möglich, den Stamm in radiale Sektoren mit Winkeln zu zerteilen, die von 45° verschieden sind. Der Vorteil der Teilung in acht Sektoren besteht jedoch darin, daß man eine einfache und leicht zu bedienende Sägeeinrichtung benutzen kann, was insbesondere bei der Anwendung im Wald von Vorteil ist. Bei acht Sektoren erzielt man ferner eine gute Ausbeute aus Stämmen kleinen Durchmessers und es ist nach der Ofentrocknung relativ leicht, die Sektoren mit normalen Holzbearbeitungswerkzeugen zu bearbeiten.

Die Sektoren A bis H, die übereinstimmende Länge haben, werden dann in einem normalen Trockenofen getrocknet. Dieser Vorgang dient zur Verringerung des Feuchtigkeitsgehalts der Sektoren auf 12$ oder weniger, er entspricht der normalen Praxis in der Nutzholzindustrie. Der Feuchtigkeitsgehalt eines Holzstücks wird durch folgende Gleichung bestimmt:

.₁₀₀ . _{Peuohtlgteltsgehalt ln}

Die zur Ofentrocknung erforderlichen Schritte und Empfehlungen sind beispielsweise in der Druckschrift 188 des US-Landwirtschaftsministeriums, Abteilung Forsten, veröffentlicht.

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Ein Feuchtigkeitsgehalt von 12% oder weniger für. die Sektoren wird ztiar vorzugsweise angestrebt, jedoch kann ein höherer Anteil zugelassen werden, wenn der zum Verbinden der Ausgangsstücke verwendete wasserbeständige Klebstoff bei höherem Feuchtigkeitsgehalt funktionsfähig ist. Ein höherer Feuchtigkeitsgehalt kann aber später eine stärkere Schrumpfung mit sich bringen, die unerwünscht ist.

Die getrockneten Sektoren werden dann bearbeitet, um Ausgangsstücke zu erhalten, deren Querschnitt einem gleichschenkligen Trapez entspricht. Dies wird mit drei Schritten erreicht. Zunächst wird der Sektor gemäß Fig. 3 in Längsrichtung von seinem Bogenabschnitt 13 befreit, indem er längs der Sehne geschnitten wird. Dadurch ergibt sich eine flache Basis I²I-, die in Fig. 4 gezeigt ist. Vor der Ofentrocknung hatten die Sektoren einen Winkel von 45°,nach der Trocknung haben sie infolge der Schrumpfung einen Winkel von etwa· 4o°.

Der nächste Schritt ist das Abschneiden des in Fig. 4 schraffiert gezeigten Spitzenabschnitts 15* wodurch sich die in Fig. 5 gezeigte flache Oberseite 16 ergibt. Diese liegt parallel zur Basis 14, das Ergebnis ist ein gleichschenkliges Trapez. Dann werden die beiden geneigten Schenkel YJ und 18 glatt und plan geschliffen, wodurch das Ausgangsstück fertiggestellt ist.

Vorteilhafterweise wird von jedem Sektor nur ein- sehr kleines Holzvolumen entfernt, nämlich der Bogenbereich 13 und der noch kleinere Spitzenbereich 15· Durch radiales Schneiden des Stamms in dreieckförmige Sektoren und anschließendes Bearbeiten dieser Sektoren zur Abflachung der Spitzen und Bogen ergibt sich also ein minimaler Holzverlust, der viel geringer als bei den bisher üblichen Verfahren ist. Damit ist eine Erhöhung der Ausbeute verbunden.

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Geometrisch hat jedes so erhaltene Ausgangsstück die in Fig. 6 gezeigte Form. Bei dem hier gezeigten Beispiel ist zu erkennen, daß die Basiswinkel des Ausgangsstücks jeweils 70° betragen, da der Spitzenwinkel nach dem Schrumpfen etwa 40° beträgt. Es _ ist ferner zu bemerken, daß das Materialstück in seiner Längsrichtung keilförmig ist, da der Stamm, aus dem es geschnitten wurde, die Form eines Kegelstumpfes hat. Dies ist auf die natürliche Form des Baumstamms zurückzuführen. Geometrisch laufen somit imaginäre Linien ausgehend von den Längskanten des Ausgangsstücks in einem gemeinsamen Punkt C zusammen. Durch an_T einanderliegende Anordnung derartiger Stücke in jeweils-umgekehrter Lage wird diese keilförmige Abschrägung ausgeglichen.

Der nächste Schritt besteht darin, die Ausgangsstücke übereinstimmender Höhe Seite an Seite und in jeweils umgekehrter Lage so nebeneinander anzuordnen, daß ihre schrägen Seiten komplementär zueinander liegen und eine ebene Schicht entsteht, die beispielsweise eine Breite von 60 cm hat. Die Höhe der Stücke hangt natürlich vom Durchmesser des Stammes ab, aus dem sie geschnitten wurden. Wenn die zu verarbeitenden Stämme in drei Klassen unterteilt werden, also beispielsweise kleine, mittlere und große Durchmesser, so haben die Ausgangsstücke dann eine Höhe, die entsprechend in drei Klassen zu unterteilen ist. Die Schichten L,, Lp, L^, Lh usw. werden dann zu einem Stapel übereinandergeschichtet, wie es in Fig. 7 gezeigt ist. Diese Schichten werden in einem einfachen Rahmen 19 Vorübergehend zusammengehalten, wodurch das Herausfallen kleinerer Stücke verhindert.wird. Der so gebildete Stapel ist ein Trockenblock, der in der Praxis etwa βθ cm breit und 120 cm hoch sein kann. Diese Abmessungen können abhängig von den jeweiligen Einrichtungen auch anders sein.

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Die vorstehend beschriebenen Schritte zur Umarbeitung eines Stamms in Ausgangsstücke wurden sequentiell beschrieben, in der Praxis kann jedoch eine Schneidemaschine vorgesehen sein, die diese Schritte gleichzeitig durchführt.

Um für den Trockenblock vertikale Seitenflächen zu schaffen, werden die Enden einer jeden Schicht L₁, Lp, L^ usw. durch halbe Ausgangsstücke abgeschlossen, dies sind beispielsweise die Endstücke E-,, Ep und E^, bei der Anordnung nach Fig. 8. Wenn ein Ausgangsstück mit einem gleichschenklig-trapezförmigem Querschnitt zur Bildung zweier Endstücke halbiert wird, so hat jedes Endstück eine·schräge und eine vertikale Seitenfläche. Die schräge Seitenfläche eines Endstücks ist der schrägen Seitenfläche des benachbarten Ausgangsstücks F-,, Fp, F, usw. der Schicht angepaßt, und die vertikale Seitenfläche bildet die Seite des Trockenblocks.

Es ist ferner zu erkennen, daß die verschiedenen Stücke der Schicht L, etwas unterschiedliche Breiten haben, jedoch in ihrer Höhe genau übereinstimmen. Dies gilt auch für die Schichten Lp und 1,-,. Während die Schichten insgesamt gleicheLänge und Breite haben, unterscheiden sie sich jedoch in der Höhe. Beim Schneiden von Ausgangsstücken aus Stämmen großen Durchmessers sind die Ausgangsstücke zur Erzielung einer maximalen Ausbeute notwendigerweise höher als die Ausgangsstücke aus Stämmen kleineren Durchmessers. Somit ist das Muster der Stücke in dem Trockenblock insgesamt mehr oder weniger regellos, so daß beim Verleimen der Stücke die Leimlinien nicht aufeinander ausgerichtet sind. Das dann erhaltene Netzwerk der Leimlinien ergibt in Verbindung mit regelloser Breite der einzelnen Stücke eine Verfestigung der Blockstruktur.

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Bei bisherigen Schneideverfahren wurde zur Verbesserung der Ausbeute der Sohneidewinkel durch den Durchmesser des zu schneidenden Stammes vorgegeben. Hierbei" war ein unterschiedlicher Winkel für unterschiedliche Stämme erforderlich. Im Gegensatz dazu isC der radiale Schneidewinkel von 45° oder einem anderen Winkelwert gleichbleibend, und zwar unabhängig vom Durchmesser des jeweiligen Stamms. Hierin ist ein sehr wichtiger Vorteil der Erfindung zu sehen, der sich in der Praxis besonders auswirkt.

Zur Bildung eines einstückigen Materialblocks werden die Stücke" der Trockenblockanordnung aus dem Rahmen I9 entnommen und mit einem geeigneten wasserfesten Kunstharzkleber beschichtet, beispielsweise, mit Harnstoff-Formaldehyd oder Phenolresorcinolformaldehyd. Die so behandelten Ausgangsstücke werden wieder in einer Kaltpresse zusammengesetzt, wie in Fig. 9 gezeigt. Diese Presse hat einen Rahmen 20 aus I-Trägern, der so groß ist, daß er die Blockanordnung aufnehmen kann. Eine einstellbare horizontale Andruckplatte 21 wird durch vertikale Schraubspindeln 22 und eine einstellbare vertikale Andruckplatte 23 durch horizontale Schraubspindeln 24 bewegt. Die Andruckplatte 21 kann " zur Oberseite der Blockanordnung, die Andruckplatte 23 zu einer Seitenfläche der Blockanordnung bewegt werden. Der Boden der Blockanordnung ruht auf einer Grundplatte der Presse, die andere Seitenfläche liegt an einer festen Seitenplatte an.

Durch Drehen der vertikalen und horizontalen Schraubspindeln werden die Andruckplatten gegen die mit Kleber behandelte Blockanordnung gedrückt, so daß diese senkrecht zu ihren Flächen einer Druckwirkung ausgesetzt wird. Dieser Zustand wirdbeibehalten, bis der Klebstoff voll ausgehärtet ist und die einzelnen Stüeke einen einstückigen Materialblock SB bilden.

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Dieser Materialblock SB, der in Fig. 10 gezeigt ist, wird dann aus der Presse entnommen. Die Paserrichtung verläuft in Längsrichtung, da alle Einzelstücke dieselbe Orientierung haben. Dieser Materialblock kann nun unterteilt werden, um Balsatafeln gewünschter Dicke zu erzeugen, deren Faserrichtung in ihrer .Ebene bzw. senkrecht dazu verläuft. Zur Herstellung einer Tafel mit in ihrer Ebene liegender Faserrichtung wird der Materialblock SB gemäß Fig. 11 mit einer breiten Bandsäge 25 in Längsrichtung zerschnitten.

Eine Hirnholztafel hat eine Faserrichtung senkrecht zu ihren Tafelflächen. Der Materialblock: SB muß dann entsprechend geschnitten werden. In diesem Falle wird die Säge 25 gemäß Fig. in Querrichtung des Materialblocks geführt.

Die so hergestellten Tafeln werden dann plan geschliffen oder mit Sandstrahl behandelt, um entweder eine bessere Oberfläche oder eine genauere Dicke zu erzielen. Dabei ist zu beachten, daß Hirnholztafeln nur einer Sandstrahlbehandlung unterzogen werden sollten.Die Tafeln werden dann auf vorgegebene Breite und Länge zugeschnitten, die vom Verwendungszweck bestimmt wird.

Außer den vorstehend aufgeführten Vorteilen des radialen Schneidens eines Holzstamms und der Herstellung trapezförmiger Querschnitte im Gegensatz zum bisherigen Flachsägen mit quadratischem oder rechteckförmigem Querschnitt ist zu erwähnen, daß bei jeweils entgegengesetzt gerichteter Anordnung von Ausgangsstücken mit trapezförmigem Quers'chnitt und beschriebener Schichtenbildung die trapezförmige Geometrie eine bessere gegenseitige Verankerung als bei quadratischen Querschnitten ermöglicht. Ferner sind die gegenseitigen Grenzflächen zwischen den trapezförmigen Stücken bei gegebenem Blockvolumen viel

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größer als bei quadratischen Stücken, wodurch sich größere Leimflächen und eine bessere Verschachtelung der einzelnen Stücke ergibt.

Die nach der Erfindung hergestellten Tafeln haben eine bessere Qualität als Tafeln aus quadratischen Ausgangsstücken. Eine 'Vergleichsprüfung der Tafeln aus trapezförmigen Stücken zeigt bleibend ebene und-verwerfungsfreie Stücke, während Tafeln aus quadratischen Ausgangsstücken oft mehr oder weniger deformiert sind.

Bei einem radialen Schneideverfahren nach der Erfindung wird der Spitzenabschnitt eines jeden Sektors zu Abfall.. Dieser Abfall entspricht jedoch der zentralen Zone des Holzstamms, die nur einen kleinen Bruchteil des Gesamtvolumens ausmacht, so daß der Abfall minimal ist. Ferner ist der zentrale Teil eines 'Balsastamms hinsichtlich der Holzqualität schlechter als die übrigen Teile.

Daß der zentrale Teil eines Balsastamms nur einen kleinen prozentualen Anteil des Gesamtvolumens ausmacht, wird im folgenden demonstriert. Eine Analyse eines typischen Stammvolumens zeigt, daß bei einer Unterteilung des Stamms Von etwa 33 om Durchmesser in ringförmige Zonen einer Breite von 2,5 cm* die die innerste Zone von etwa 5 cm Durchmesser konzentrisch umgeben, das Volumen dieser innersten Zone lediglich 0,57$ des Gesamtvolumens ausmacht, während das Volumen der äußersten Zone ca. 15$ des Gesamtvolumens beträgt. Der Verlust durch das Abschneiden der zentralen Zone kann also vernachlässigt werden.

Die Balsatafeln können, wie bereits erläutert, in Verformungsfähige Materialbahnen verarbeitet werden, wie es beispielsweise durch die US-Patentschriften 3 376 l85 und 3 309 3^2 bekannt

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ist. Die Balsatafeln können auch in der Kältetechnik angewendet werden, wie es beispielsweise durch die US-Patentschriften 3 325.037 und 3 894 372 bekannt ist, wobei Schichtanordnungen mit den Balsatafeln als Kernmaterial· zur Wärmeisoiierung und konstruktiven Haiterung eines Behälters für eine kryogene Flüssigkeit, beispielsweise ein verflüssigtes Naturgas, eingesetzt werden. Bei solchen Anwendungen können die Balsatafeln mehrschichtig auch quer zueinander vorgesehen werden.

Bei der Lagerung und beim Transport derartiger Flüssigkeiten in mit Wärmeisolierung umgebenen Behältern ist das Sicherheitsproblem von äußerster Wichtigkeit. Wenn die Isolation zwischen dem Behälter und der Metallhülle eines Transportgefäßes liegt, und der Behälter beispielsweise undicht ist, so kann die extrem niedrige Temperatur der Flüssigkeit einen Wärmeschock und damit einen Bruch der Metallhülle bewirken.

Als Sicherheitsmaßnahme kann gemäß der Erfindung eine Sekundärsperre in die Tafeln eingebracht sein, die undurchlässig für eine kryogene Flüssigkeit ist. Der die Flüssigkeit enthaltende Behälter ist dabei als die primäre Sperre anzusehen. Zu diesem Zweck werden Folien aus Zuckerahorn, japanischem Birkenfurnier oder Kunststoff zwischen die Schichten L₁, L₂ usw. der Trockenblockanordnung eingelegt und mit den Schichten verleimt, wenn der Materialblock gebiidet wird. Wenn der Block dann unterteilt wird, sind die sekundären Sperrfolien in die Tafeln eingebaut. Anstelle lediglich einer sekundären Sicherheitssperre an der Grenzfläche der Wärmeisolation, wie bei den bisherigen kältetechnischen Einrichtungen der Fall, sind also viele sekundäre Sicherheitssperren zusätzlich in die Isolationstafeln eingebaut, die die Gesamteinrichtung sicherer machen.

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Große Tafeln können aus kleineren Tafeln mittels Zapfen oder anderer bekannter Verbindungselemente hergestellt werden. Übergroße Tafeln sind oft zur Herstellung kältetechnischer Isolationsflächen erforderlich. Für einen typischen Anwendungs- ■~ fall betragen die Abmessungen beisp ielsweise 2 χ 3 m. Die Herstellung einstückiger Materialblöcke dieser großen Abmessungen ist unzweckmäßig.

Abweichend von dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung sind zahlreiche Änderungen und Weiterbildungen möglich, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen. Beispielsweise können anstelle von Schraubspindeln zum Anpressen der Andruckplatten gegen den Materialblock auch hydraulische oder pneumatische Einrichtungen vorgesehen sein.

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Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Herstellung von Tafeln, insbesondere aus Balsaholz aus Stämmen unterschiedlichen Durchmessers, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

A Radiales Schneiden eines jeden Stamms in.mehrere Sektoren mit übereinstimmendem Zentriwinkel,

B Längsschnitt eines jeden Sektors an seiner Spitze und an seinem Bogen zur.Bildung eines Ausgangsstücks mit gleichschenklig-trapezförmigem Querschnitt, wobei alle Ausgangsstücke übereinstimmende Basiswinkel und variable Breite abhängig vom Durchmesser des jeweils zugrundeliegenden Stamms haben,

C Komplementäres Zusammensetzen der Ausgangsstücke zur Bildung von Schichten, die zu einer Trockenblockanordnung gestapelt werden,

D Beschichten der Ausgangsstücke in der Trockenblockanordnung mit einem aushärtbaren Klebstoff zur Bildung einer Peuchtblockanordnung,

E Pressen der Peuchtsblockanordnung senkrecht zu ihren Seitenflächen bis zur Aushärtung des Klebstoffs zur Bildung eines einstückigen Materialblocks und.

P Zerteilung des Materialblocks in Tafeln.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schichten mit Randstücken versehen sind, die durch Halbieren der Ausgangsstücke gebildet sind.

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3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

. daß die Ausgangsstücke in ihrer Längsrichtung entsprechend dem natürlichen Stammwuchs keilförmig sind und daß jeweils nebeneinanderliegende Ausgangsstücke in umgekehrter Lage angeordnet sind, um die Keilform auszugleichen.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, "daß- die Sektoren vor dem Schneiden zu Ausgangsstücken einer Ofentrocknung unterzogen .werden.

5. Verfahren nach Anspruch K, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung auf einen Feuchtigkeitsgehalt von ca. 12$ erfolgt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß acht Sektoren jeweils mit einem Zentriwinkel von 45° geschnitten werden.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als aushärtbarer Klebstoff ein synthetischer wasserfester Kleber verwendet wird.

8. Verfahren nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff Harnstoff-Formaldehyd verwendet wird.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Klebstoff Phenolresorcinolformaldehyd verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ' gekennzeichnet, daß der Materialblock in Faserrichtung zerteilt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis .9, dadurch gekennzeichnet, daß der Materialblock quer zur Faserrichtung zerteilt wird.

909825/0646

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeiohnet, daß zwischen den aus den Ausgangsstücken gebildeten Schichten für eine kryogene Flüssigkeit undurchlässige Folien eingelegt werden.

13* Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß für die Folien japanisches Birkenfurnier verwendet wird.

90982S/064S