Investigating the possibility of using new wood-based composite materials in staircase design

Published Date
Permanent link to this item:  http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201412113218

Title:	Investigating the possibility of using new wood-based composite materials in staircase design Tutkimus puupohjaisten komposiittilevyjen käyttömahdollisuudesta porrasrakenteessa
Author(s):	Jokinen, Tatu
Date:	2014-12-02
Language:	en
Pages:	86
Major/Subject:	Puutuotekniikka
Supervising professor(s):	Hughes, Mark
Thesis advisor(s):	Tukiainen, Pekka
Keywords:	staircase, HPL, MDF, plywood
Location:	PK  |  Location information (printed version)
» Show full item record
Abstract

Wooden staircases are made with similar solid wood design decades. Wood-based composites have replaced most of solid wood in furniture but not in the staircases. Wood-based composites have several problems that need to be solved before they can be used for manufacturing staircase. Few of the using possibilities are investigated in thesis.

This thesis has two focus areas of how to increasing use of wood-based composites in staircases. First, wood-based composite materials are increasing surface coating possibilities. One suitable coating is High pressure laminates. That would need wood-based composite board for substrate. MDF is most suitable material for substrate. Also other substrate possibilities are investigated. Second focus area is possibility to make curved stair parts for using thermoformable plywood (UPM Grada). Inside or outside stringers can be curved in winding stairs. Those stringers are very slow to manufacture in traditional way for using solid wood. Bendable plywood gives possibility to machine connections before bending. Study is made by desktop researching based on literature and then small scale prototype manufacturing for proving ideas.

Result for investigation is that MDF coated with HPL can be made with reasonable price. Surface properties of the HPL are better than painted solid wood. Tread would need stronger floor grade laminate for archive long lifetime. Problem is that it would not suit all stairwell spaces as available board size will be limiting stringer length. Other problem is deflection of tread without riser. Grada can be bended in stringer thickness (30mm, three 10mm board glued together before forming) and use for inner corner stringer. Connection mortising for tread can be made before forming and small finishing is needed after forming. Disadvantage is slow developing process in forming mould manufacturing, that limiting possibility of customizing product for different projects.

Puuportaita on tehty samalla tyylillä pitkään. Puupohjaiset komposiittilevyt ovat korvanneet massivipuun useissa kalusteissa kuin portaissa. Puupohjaisilla komposiittilevyillä on useita ongelmia, jotka pitäisi ratkaista ennen niiden käyttöä portaiden valmistuksessa. Tässä työssä tutkitaan muutamaa käyttömahdollisuutta.

Tässä työssä on kaksi tutkimusaluetta siitä, kuinka portaissa voidaan lisätä puupohjaisten komposiittilevyjen käyttöä.

Puupohjaiset komposiittilevyt lisäävät pinnoitusmahdollisuuksia. Yksi käyttökelpoinen pinnoite on korkeapainelaminaatti (HPL), joka tarvitsee puupohjaisen komposiittilevyn pohjalevyksi. MDF on soveltuvin siihen tarkoitukseen. Myös muut pohjalevy vaihtoehto mahdollisuudet on tutkittu. Toisessa tutkimusalueessa tutkitaan mahdollisuutta tehdä kaarevia portaanosia käyttämällä kuumamuotoiltavaa vaneria (UPM Grada). Sisä- ja ulkoreisipuut voivat olla kaarevat kiertävissä portaissa. Kaarevat reisipuut ovat hitaat valmistaa perinteisesti massiivipuusta. Taivutettava vaneri antaa mahdollisuuden tehdä liitoskoneistukset ennen taivutusta. Tutkimus on tehty kirjallisuuteen pohjautuvana työpöytätutkimuksena, jonka jälkeen pienen mittakaavan prototyyppi valmistettiin idean varmistamiseksi.

Tuloksena tutkimuksesta on se, että korkeapainelaminaatilla pinnoitettu MDF voidaan tehdä kohtuullisella hinnalla. Pinnanominaisuudet ovat paremmat korkeapainelaminaatilla kuin maalatulla männyllä. Korkean käyttöiän saavuttamiseksi askelmat tarvitsevat vahvemman lattialaadun laminaatin. Ongelma laminaateissa on, etteivät ne sovellu kaikkiin porrastiloihin, koska saatavilla oleva levykoko rajoittaa reisipuun pituutta. Toinen ongelma on askelmien joustaminen ilman potkulevyjä. Gradaa voidaan taivuttaa reisipuun paksuudessa (30 mm, kolme 10 mm levyä liimattu yhteen ennen muotoilua) ja käyttää sisäkulman reisipuuna. Liitosjyrsinnät askelmille voidaan tehdä ennen muotoilua ja muotoilun jälkeen tarvitaan pientä viimeistelyä. Haittana on taivutusmuotin hidas kehittämisprosessi, joka rajoittaa mahdollisuutta räätälöidä tuotetta eri projekteihin.

For further details log on website :
https://aaltodoc.aalto.fi/handle/123456789/14671