Termomuovattavat puulevyvalmisteet : viilun murtovenymän parantaminen 3D-muotopuristuksessa

Abstract

Tämän opinnäytetyön teoriaosa käsittelee koivun taivutettavuuteen vaikuttavia tekijöitä, sekä koivuviilun rakenteen fysikaalista muokkausta sen taipuman parantamiseksi. Teoriaosuuden pääasiallinen tarkoitus on selvittää puun rakenteellisia ominaisuuksia, jotka vaikuttavat puun taipumaan, kuten kimmoisuutta, veto-, puristus-, ja taivutuslujuutta, kosteuden vaikutusta sekä puun plastisia ominaisuuksia.

Työn kokeellinen osuus koostuu eri pintaviilujen testauksesta, modifioinnista, analysoinnista sekä koepuristuksista 3D-muotilla. Työn kokeellisen osuuden päätavoite oli määrittää eri viiluillle murtovenymät sekä tutkia mahdollisuuksia niiden venymän parantamiseksi.

Teoriaosan jälkeen kehitettiin testimenetelmä viilujen murtovenymien määrittämiseksi. Saatuja testituloksia käytettiin hyväksi käytännön puristuskokeissa. Käytännön koepuristuksissa saadut tulokset vahvistivat murtovenymämittauksissa saatuja tuloksia.

Ongelmana termolevyn 3D-taivutuksessa on sen puisen pinnan venyminen. Levyn sisusmateriaali taipuu jyrkkiinkin muotoihin, mutta rajoittavana tekijänä on pinnassa oleva koivuviilu, joka hauraana materiaalina pyrkii repeämään 3D-taivutuksessa.

Opinnäytetyö auttoi löytämään uusia menetelmiä pintaviilujen venymän parantamiseksi termolevyn 3D-puristuskessa, kuten viilujen kalanterointi sekä viilun taakse liimattava tukimateriaali tukemaan pintaviilua muotopuristuksessa. Projekti antoi myös hyvän pohjan kehittää tuotantomenetelmiä edelleen.

This Bachelor’s thesis deals with the bendability of birch and different methods of physically modifying the structure of birch veneer in order to improve its bendability..

The primary objective of the theory part of this thesis is to describe the structural properties of wood that have an effect on its bendability. These include elasticity, tensile, compressive, and bending strength, the effect of humidity, and the plastic properties of wood, among others.

In the experimental part of the thesis, different types of veneers were tested, modified, analyzed, and form-pressed with a three-dimensional mould. The primary objective of the experiments was to determine the tensile strength of the veneers and investigate the possibilities of improving these strengths.

A test method was developed for determining the tensile strength of veneers. The test method was used in form pressing experiments. The results of the form pressing experiments confirmed the results of the tensile strengths measurements.

The main problem in 3D form pressing is that wood is a rigid material and it has a tendency to tear when forced into different shapes. The inner material of the thermoformable wood panel is capable of bending even in sharp angles, but the rigid birch on the surface ruptures easily when bent three-dimensionally.

In this thesis, new methods were presented for improving the tensile strength of veneer on the surface of a thermoformable wood panel which is form-pressed three-dimensionally. The useful improvements included a backing material which supports the top layer of the veneer. The project provides a useful basis for further experiments and development of production methods.