CN112248141A - 一种人造结构板的板芯及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种人造结构板的板芯及其制造方法，板芯包括：第一框架板条，其表面开设有长条凹槽，凹槽的长度方向平行于第一框架板条的木纤维方向，深度方向垂直于木纤维方向；第二框架板条，其为未开设凹槽的实木板条；剪力板条，其表面开设有长条凹槽，凹槽的深度方向垂直于剪力板条的木纤维方向，长度方向平行于木纤维方向且相对于剪力板条的边缘倾斜；其中，多个第一框架板条平铺成第一框架层，多个第二框架板条平铺成第二框架层，多个剪力板条平铺成剪力层；第一框架层、第二框架层和至少两个剪力层通过依次层叠设置并连接而形成多层结构，多个多层结构通过层叠设置并连接而形成板芯。上述的板芯，能够显著的提升改性效果、降低应用限制。

Description

一种人造结构板的板芯及其制造方法

技术领域

本发明涉及人造板材技术领域，特别涉及一种人造结构板的板芯及其制造方法。

背景技术

木材作为一种有机天然高分子材料，存在尺寸不稳定、物理力学性能低、易燃、易腐蚀、易虫蛀等问题，以木材为原材料的现有人造结构板在使用过程中会因应力释放和含水率变化产生不同程度的变形，这些问题使木材的应用受到很大限制。为了克服木材的上述缺点，现有的普遍做法往往是采用物理和化学两种方法对木材进行改性处理，解决木材在上述方面存在的不足，使之能够满足应用中的各种性能指标要求。

其中，化学改性方式即通过涂刷化学药剂的方式对木材的防腐、阻燃、防虫等化学性能进行一定改善。此种方式由于不涉及对木材纤维的结构改变，因此，只能改善人造结构板的某些化学性能，而无法在人造结构板的抗变形/扭曲/开裂等力学性能上进行改善。而物理改性方式是对木材纤维进行规格尺寸上的截断，充分释放木材内应力，减少内应力变化带来的变形、扭曲、开裂等不利影响。

但是，上述两种改性方式的改性效果都不尽理想，导致人造结构板的应用仍然受到较大程度的限制。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种人造结构板的板芯，其能够显著的提升改性效果，降低应用限制。本发明还提供了适用于上述人造结构板的板芯的一种制造方法。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种人造结构板的板芯，包括：

第一框架板条，所述第一框架板条的表面平行开设有多个长条状的凹槽，并且所述凹槽的长度方向平行于所述第一框架板条的木纤维方向，所述凹槽的深度方向垂直于所述第一框架板条的木纤维方向；

第二框架板条，所述第二框架板条为未开设所述凹槽的实木板条；

剪力板条，所述剪力板条的表面平行开设有多个长条状的凹槽，并且所述凹槽的深度方向垂直于所述剪力板条的木纤维方向，所述凹槽的长度方向平行于所述剪力板条的木纤维方向且相对于所述剪力板条的边缘倾斜；

其中，

多个所述第一框架板条通过平铺形成全部所述凹槽均平行的第一框架层，多个所述第二框架板条通过平铺形成全部所述凹槽均平行的第二框架层，多个所述剪力板条通过平铺形成全部所述凹槽均平行的剪力层；所述第一框架层、所述第二框架层和至少两个所述剪力层通过依次层叠设置并连接而形成多层结构，在所述多层结构中，所述第一框架层和所述第二框架层的木纤维方向不同，且相邻设置的任意两个所述剪力层的木纤维方向相反；多个所述多层结构通过层叠设置并连接而形成所述板芯。

优选的，上述人造结构板的板芯中，所述第一框架板条和所述剪力板条的一个或两个所述表面上设置有所述凹槽，在两个所述表面设置有所述凹槽的情况下，两个所述表面为所述第一框架板条或所述剪力板条的相互平行的两个表面。

优选的，上述人造结构板的板芯中，设置在同一所述表面上的所述凹槽中，全部所述凹槽的深度均相同，或者不同所述凹槽之间的深度发生规律性变化。

优选的，所述第一框架板条、所述第二框架板条和所述剪力板条均为长方体状板条，且所述第一框架板条、所述第二框架板条和所述剪力板条的木纤维方向均与长方体的长边平行。

优选的，上述人造结构板的板芯中，所述剪力板条的木纤维方向和所述长边之间的夹角为30度～60度。

优选的，上述人造结构板的板芯中，所述第一框架层、所述第二框架层和至少两个所述剪力层之间均通过粘接形成所述多层结构，且多个所述多层结构通过沿第一方向层叠设置并粘接而形成所述板芯，所述第一方向为所述板芯的长度方向。

优选的，上述人造结构板的板芯中，在层叠设置的多个所述多层结构中，不同所述多层结构中的所述第一框架层和所述第二框架层的排列顺序不同。

一种人造结构板的板芯的制造方法，适用于上述任意一项中的人造结构板的板芯，该方法包括以下步骤：

在条状木板上沿木纤维方向进行开槽以分别形成所述第一框架板条和所述剪力板条；

平铺并连接多个所述第一框架板条以形成所述第一框架层；

平铺并连接多个所述第二框架板条以形成所述第二框架层；

平铺并连接多个所述剪力板条以形成所述剪力层；

在垂直于平铺面的方向上分别对所述第一框架层、所述第二框架层和所述剪力层进行裁切，以使所述第一框架层、所述第二框架层和所述剪力层具有相同的形状和尺寸；

层叠并连接裁切后的两个所述剪力层，并使两个所述剪力层的木纤维方向相反；

层叠并连接裁切后的所述第一框架层和所述第二框架层，并使所述第一框架层的木纤维方向和所述第二框架层的木纤维方向相互垂直；

将层叠并连接所述第一框架层和所述第二框架层，以及层叠并连接的两个所述剪力层进行层叠并连接，以形成所述多层结构；

沿层叠的方向对所述多层结构进行裁切，以得到片状模块；

在层叠的方向上层叠并连接多个所述片状模块以得到所述板芯。

优选的，上述人造结构板的板芯的制造方法中，在垂直于平铺面的方向上分别对所述第一框架层、所述第二框架层和所述剪力层进行裁切后，所述第一框架层、所述第二框架层和所述剪力层的形状均为长方形，且所述长方形的长度为1000mm～5000mm，宽度为500mm～2000mm；

所述第二框架板条的厚度为5mm～50mm；

所述片状模块的厚度为5mm～200mm。

本发明提供的人造结构板的板芯，综合运用了开槽(释放木材应力)以形成框架板条和剪力板条并使其相组合的方式对木材的天然纤维进行了结构上的改变，令整张板芯由多个框架板条和剪力板条组合而成，使得组合而成的板芯具有竖直、水平、倾斜等多个方向的承压结构(此承压结构指的是通过开槽在板条上形成的结构)，使得板芯的木纤维作用力互相牵引和支撑，既增加了板芯的弹性模量、静曲强度等力学性能，同时又能够在各个方向上彼此互相抵消变形影响。并且，在实木木材上开设凹槽还能够在板芯中形成大量蜂窝状空隙，在与饰面板复合形成成品板材之后，这些空隙中的大量空气被封闭在成品板材之中，封闭不流动的空气和蜂窝状空隙共同作用之下可以大幅提高板材的隔音、保温功能，且在确保板芯强度与稳定性的同时，这些开槽形成的空隙还可以降低板芯总体重量约30％，如此就能够显著的提升板芯的改性效果，降低板芯的应用限制。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的人造结构板的板芯的第一框架板条的结构示意图；

图2为第一框架板条平铺为第一框架层的俯视图；

图3为第二框架板条的结构示意图；

图4为剪力板条按一种方向平铺为剪力层的俯视图；

图5为剪力板条按另一种方向平铺为剪力层的俯视图；

图6为图5中所示结构中剪力板条的平铺示意图；

图7为图4中所示结构中剪力板条的平铺示意图；

图8为两个剪力层以木纤维方向相反的方式层叠并连接后的侧视图；

图9为第一框架层和第二框架层层叠并连接后的侧视图；

图10为板芯的俯视图。

在图1-图10中：

1-第一框架板条，2-第二框架板条，3-剪力板条，4-多层结构，5-凹槽。

具体实施方式

本发明提供了一种人造结构板的板芯，其能够显著的提升改性效果，降低应用限制。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-图10所示，本发明实施例提供了一种人造结构板的板芯，该板芯的基本组成构件包括木质的第一框架板条1、第二框架板条2和剪力板条3，其中，第一框架板条1的表面平行且等间距的开设有多个长条状的凹槽5，如图1所示，即第一框架板条1为表面开设有凹槽5的条状木板，本申请为了便于描述和区分，将此条状木板称之为第一框架板条1(后续的第二框架板条2和剪力板条3的命名同理)，而此第一框架板条1与其他板条的区别则在于：开设在第一框架板条1上的凹槽5的长度方向(此长度方向在图1中进行了标示)平行于条状木板的木纤维方向，或者说第一框架板条1上的凹槽5沿木纤维方向开设，且凹槽5的深度方向垂直于木纤维方向(此深度方向也在图1中进行了标示)；第二框架板条2的表面上不开设凹槽5，即第二框架板条2为实木板条；而剪力板条3的表面上同样平行且等间距的开设有多个长条状的凹槽5，凹槽5的深度方向垂直于剪力板条3的木纤维方向，凹槽5的长度方向平行于剪力板条3的木纤维方向，同时该长度方向相对于剪力板条3的边缘(此边缘为后述的长方体的长边)倾斜。在这些基本构件加工成型后，使用其组装成板芯时，令多个第一框架板条1通过平铺形成第一框架层，组成第一框架层的每个第一框架板条1上的凹槽5的均平行(即第一框架层的全部凹槽5的长度方向或者说木纤维方向均相同)，令多个第二框架板条2通过平铺形成第二框架层，同样的，组成第二框架层的第二框架板条2上的凹槽5的均平行(即第二框架层的全部凹槽5的长度方向或者说木纤维方向均相同)，令多个剪力板条3通过平铺形成剪力层，组成剪力层的每个剪力板条3上的凹槽5的均平行(即剪力层的全部凹槽5的长度方向或者说木纤维方向均相同)，然后将第一框架层、第二框架层和至少两个剪力层层叠设置并连接而形成多层结构4，在此多层结构中，令第一框架层1和第二框架层2的木纤维方向不同(即两者上的凹槽5的长度方向不同，优选为长度方向相互垂直)，且相邻设置的任意两个剪力层的木纤维方向相反(即凹槽5的长度方向相反，此相反指的是两个剪力层的凹槽5的长度方向与长方体的长边或宽边的夹角相同，但朝向不同)，最后将多个多层结构4沿板芯的长度方向层叠设置并连接而形成板芯。

本实施例提供的人造结构板的板芯，通过进行上述的物理改性处理，在改善木材性能的同时不会带来加工过程添加的二次污染。框架结构单元和剪力结构单元(即上述的第一框架层、第二框架层和剪力层)重新排列组合之后，在相互作用力影响下能够大幅度改善天然木材存在的容易弯曲变形、尺寸不稳定、物理力学性能低的固有缺陷。并且，通过在条状木板上开槽，能够在最终生产的板材中形成大量蜂窝状孔隙，这些孔隙的存在能够显著提高板材的隔热、隔音性能，并可降低板材的重量。

本实施例中，可以在第一框架板条1和剪力板条3的一个或两个表面上设置有凹槽5，在两个表面设置有凹槽5的情况下，如图1和图10所示，令这两个表面为第一框架板条1或剪力板条3的面积最大的且相互平行的两个表面。即，第一框架板条1和剪力板条3中，无论是在其一个表面上设置凹槽5还是在其两个相对表面上设置凹槽5，均能够达到更好的提升板芯改性处理的要求，所以将这两种开槽方式均作为本实施例的优选方式。

优选的，设置在同一表面上的凹槽5中，全部凹槽5的深度均相同，如图1-图4。以此种方式设置凹槽5，不仅便于凹槽5在条状木板上的加工成型，而且也能够令条状木板的各个开槽部位的力学性能更加接近或一致，以保证第一框架板条1和剪力板条3具有更好的改性效果。此外，设置在同一表面上的多个凹槽5中，也可以令不同凹槽5之间的深度发生规律性变化，例如令全部凹槽5具有两种深度，且不同深度的凹槽5交替设置，或者令凹槽5的深度依次增大等，如此设置也可以令第一框架板条1和剪力板条3具有良好的改性效果。

如图1、图3以及图8-图10所示，优选第一框架板条1、第二框架板条2和剪力板条3均为长方体状板条，且第一框架板条1、第二框架板条2和剪力板条的木纤维方向均与长方体的长边平行，即凹槽5的长度方向与长方体的长边平行，如图1所示。

优选的，如图3和图4所示，设置在剪力板条3上的凹槽5的长度方向与剪力板条3的长边之间的夹角为30度～60度，更优选为45度。即，通过如此设置，使得剪力板条3成为整个板芯的斜拉结构，令其与第一框架板条1和第二框架板条2配合，能够使得板芯的弹性模量、静曲强度等力学性能得到显著提升，且能够在多个方向上彼此互相抵消变形影响。

如图10所示，优选每个多层结构4中具有两个剪力层，且构成两个剪力层的两层剪力板条3上的凹槽5的深度倾斜方向相反，如此就能够使得两个剪力层以交叉的形态实现组合，从而形成相互交叉的斜拉结构，令板芯的力学性能得到进一步的提升。在此基础之上，本实施例还优选构成两个剪力层的两层剪力板条3上的凹槽5交错排布，以使板芯的改性效果更加突出。

本实施例中，优选第一框架层、第二框架层和至少两个剪力层之间均通过粘接形成多层结构4，且多个多层结构4通过沿第一方向层叠设置并粘接而形成板芯，此第一方向即为板芯的长度方向(即图10所示视角的左右方向)。也就是说，在板芯的长度方向上，每个多层结构4内部的各层之间以及相邻的多层结构4之间，均通过胶粘的方式实现连接和成型，如此在能够满足板芯连接要求的前提下，可以更加快捷、方便且可靠的实现板芯的成型，所以将其作为优选连接方式。

进一步的，如图10所示，本实施例还优选在层叠设置的多个多层结构4中，任意相邻的两个多层结构4中的第一框架板条1和第二框架板条2的排列顺序不同，例如在图10中，位于最右侧的多层结构4中，各层的排列顺序从右到左依次为第一框架板条1、第二框架板条2和两个剪力板条3；而与此多层结构4相邻的另一多层结构4中各层的排列顺序从右到左则依次为第二框架板条2、第一框架板条1和两个剪力板条3，此两个多层结构4的各层的排列顺序不同。如此设置，能够在更多个方向上实现变形的相互抵消，令板芯具有更佳的力学性能。

此外，本实施例还提供了一种人造结构板的板芯的制造方法，其适用于上述的人造结构板的板芯，该方法包括以下步骤：

在条状木板上沿木纤维方向进行单面或双面开槽，即在条状木板上均匀开设多个长条形的凹槽5，以分别形成第一框架板条1和剪力板条3，且凹槽5既可以开设在一个表面上也可以开设在两个表面上；

如图2所示(多个第一框架板条1在平铺时，相邻设置的第一框架板条1之间不存在间隙，但本申请中为了更加清楚的表明多个第一框架板条1的平铺方式，令图2所示的相邻设置的第一框架板条1之间具有间隙)，平铺并连接多个第一框架板条1以形成第一框架层；

同理，平铺并连接多个第二框架板条2以形成第二框架层；

如图6或图7所示(图6和图7也如图2一般，令相邻设置的剪力板条3之间具有间隙)，平铺并连接多个剪力板条3以形成剪力层；

在垂直于平铺面的方向上分别对第一框架层、第二框架层和剪力层进行裁切，以使第一框架层、第二框架层和剪力层具有相同的形状和尺寸，具体是将这三者裁切为长方形结构，如图4和图5所示的剪力层；

如图8所示，层叠并连接裁切后的两个剪力层，并使两个剪力层的木纤维方向相反；

如图9所示，层叠并连接裁切后的第一框架层1和第二框架层，并使第一框架层的木纤维方向和第二框架层的木纤维方向相互垂直；

将层叠并连接第一框架层和第二框架层，以及层叠并连接的两个剪力层进行层叠并连接，以形成前述的多层结构；

沿层叠的方向(即前述的第一方向)对多层结构进行裁切，以得到片状模块；

在层叠的方向上层叠并连接多个片状模块(或者说平铺并连接多个片状模块)以得到板芯，如图10所示。

具体的，在上述方法中：在垂直于平铺面的方向上分别对第一框架层、第二框架层和剪力层进行裁切后，第一框架层、第二框架层和剪力层的形状均为长方形，且长方形的长度优选为1000mm～5000mm，宽度优选为500mm～2000mm；第二框架板条2的厚度优选为5mm～50mm；片状模块的厚度优选为5mm～200mm。上述数值范围的选取，能够令各层之间更好的配合，以最大程度的提升板芯的结构性能，所以将其作为本实施例的优选数值范围。

本说明书中对各部分结构采用递进的方式描述，每个部分的结构重点说明的都是与现有结构的不同之处，人造结构板的板芯的整体及部分结构可通过组合上述多个部分的结构而得到。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种人造结构板的板芯，其特征在于，包括：

第一框架板条，所述第一框架板条的表面平行开设有多个长条状的凹槽，并且所述凹槽的长度方向平行于所述第一框架板条的木纤维方向，所述凹槽的深度方向垂直于所述第一框架板条的木纤维方向；

第二框架板条，所述第二框架板条为未开设所述凹槽的实木板条；

剪力板条，所述剪力板条的表面平行开设有多个长条状的凹槽，并且所述凹槽的深度方向垂直于所述剪力板条的木纤维方向，所述凹槽的长度方向平行于所述剪力板条的木纤维方向且相对于所述剪力板条的边缘倾斜；

其中，

多个所述第一框架板条通过平铺形成全部所述凹槽均平行的第一框架层，多个所述第二框架板条通过平铺形成全部所述凹槽均平行的第二框架层，多个所述剪力板条通过平铺形成全部所述凹槽均平行的剪力层；所述第一框架层、所述第二框架层和至少两个所述剪力层通过依次层叠设置并连接而形成多层结构，在所述多层结构中，所述第一框架层和所述第二框架层的木纤维方向不同，且相邻设置的任意两个所述剪力层的木纤维方向相反；多个所述多层结构通过层叠设置并连接而形成所述板芯。

2.根据权利要求1所述的人造结构板的板芯，其特征在于，所述第一框架板条和所述剪力板条的一个或两个表面上设置有所述凹槽，在两个所述表面设置有所述凹槽的情况下，两个所述表面为所述第一框架板条或所述剪力板条的相互平行的两个表面。

3.根据权利要求1所述的人造结构板的板芯，其特征在于，设置在同一所述表面上的所述凹槽中，全部所述凹槽的深度均相同，或者不同所述凹槽之间的深度发生规律性变化。

4.根据权利要求1所述的人造结构板的板芯，其特征在于，所述第一框架板条、所述第二框架板条和所述剪力板条均为长方体状板条，且所述第一框架板条、所述第二框架板条和所述剪力板条的木纤维方向均与长方体的长边平行。

5.根据权利要求4所述的人造结构板的板芯，其特征在于，所述剪力板条的木纤维方向和所述长边之间的夹角为30度～60度。

6.根据权利要求1所述的人造结构板的板芯，其特征在于，所述第一框架层、所述第二框架层和至少两个所述剪力层之间均通过粘接形成所述多层结构，且多个所述多层结构通过沿第一方向层叠设置并粘接而形成所述板芯，所述第一方向为所述板芯的长度方向。

7.根据权利要求1所述的人造结构板的板芯，其特征在于，在层叠设置的多个所述多层结构中，不同所述多层结构中的所述第一框架层和所述第二框架层的排列顺序不同。

8.一种人造结构板的板芯的制造方法，其特征在于，适用于权利要求1-7中任意一项所述的人造结构板的板芯，该方法包括以下步骤：

在条状木板上沿木纤维方向进行开槽以分别形成所述第一框架板条和所述剪力板条；

平铺并连接多个所述第一框架板条以形成所述第一框架层；

平铺并连接多个所述第二框架板条以形成所述第二框架层；

平铺并连接多个所述剪力板条以形成所述剪力层；

在垂直于平铺面的方向上分别对所述第一框架层、所述第二框架层和所述剪力层进行裁切，以使所述第一框架层、所述第二框架层和所述剪力层具有相同的形状和尺寸；

层叠并连接裁切后的两个所述剪力层，并使两个所述剪力层的木纤维方向相反；

层叠并连接裁切后的所述第一框架层和所述第二框架层，并使所述第一框架层的木纤维方向和所述第二框架层的木纤维方向相互垂直；

将层叠并连接所述第一框架层和所述第二框架层，以及层叠并连接的两个所述剪力层进行层叠并连接，以形成所述多层结构；

沿层叠的方向对所述多层结构进行裁切，以得到片状模块；

在层叠的方向上层叠并连接多个所述片状模块以得到所述板芯。

9.根据权利要求8所述的人造结构板的板芯的制造方法，其特征在于：

在垂直于平铺面的方向上分别对所述第一框架层、所述第二框架层和所述剪力层进行裁切后，所述第一框架层、所述第二框架层和所述剪力层的形状均为长方形，且所述长方形的长度为1000mm～5000mm，宽度为500mm～2000mm；

所述第二框架板条的厚度为5mm～50mm；

所述片状模块的厚度为5mm～200mm。

Images