波浪形木材组件和制造该波浪形木材组件的方法 |
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| 申请号 | CN200980147893.X | 申请日 | 2009-11-27 | 公开(公告)号 | CN102232022A | 公开(公告)日 | 2011-11-02 |
| 申请人 | 科若温加拿大有限公司; | 发明人 | 阿兰·贝朗格; 马丁·布莱斯; | ||||
| 摘要 | 一种波浪形木材组件，其可以具有柔性 支撑 层，一个或多个木材 片层 通过 粘合剂 粘附到所述柔性支撑层的一个或多个表面上。所述波浪形木制品在其独立时仍可保持其波浪形状。该组件可具有显著的弹性。该组件可具有加强的波浪形，即，对于每单位尺寸的给定数目的波浪而言，该波浪跨越更大的厚度。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种制造木材制品的方法，包括： |
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| 说明书全文 | 波浪形木材组件和制造该波浪形木材组件的方法[0001] 相关申请的交叉引用 [0002] 本申请要求由申请人于2008年11月28日提交的美国临时申请第61/118,532号的优先权，以及由申请人于2009年1月20日提交的加拿大专利申请第2,650,873号的优先权，这些申请的内容通过引用而合并于此。 背景技术[0003] 尽管已知有一些波形木材组件，但是这些波形木材组件仍然具有改进的余地。特别是，已知先前的波浪形木材组件具有很多局限，这限制了波浪形木材组件的多功能性。因此具有改进的余地，特别是对于波浪的弹性和高度的特性，或加强特性仍然具有改进的余地。发明内容 [0004] 这些需要通过在下文的描述中以及权利要求中提供的新的结构和生产工艺而在很大程度上得以解决。特别地，波浪形木材组件可以具有柔性支撑层，一个或多个木材片层通过粘合剂粘附到所述柔性支撑层的一个或多个表面上。所述波浪形木材制品在其独立状态仍可保持其波浪形。波浪形木材制品因此可以具有显著的弹性。该波浪形木材制品因此也具有显著突出(accentuated)的波浪，即，对于每单位尺寸给定数目的波浪而言，波浪跨越更大的厚度。 [0005] 如在下文中更详细描述的那样，柔性支撑层可以被用作波浪形木材制品的木材片层的柔性支撑件。在一个实施方式中，所述柔性支撑层夹置在两个木材片层之间，即，两个木材片层分别粘附到柔性支撑层的一侧上。所述柔性支撑层例如可以是牛皮纸，或者任何适当的纤维、筛网、或其它柔性材料。在该组件中，两个木材片层均具有沿相同纵向定向的木材纹理。在一些实施方式中，可以省略第二木材片层。 [0006] 首先各层被粘附到一起，随后在形成波浪形以及通过粘合剂设定该形状之前可以弯曲组件，该过程类似于在多个横切位置平行于木材纹理定向以给定半径弯折的过程。在成形之前弯曲组件可以显著地为最终产品提供弹性，即，可以横向伸展或弯曲到一定程度并且随后恢复到其最初形状。 [0007] 根据一个实施方式，例如可以是干粘合剂的可再活化粘合剂被用于将各层粘合在一起。随后，在成形的步骤中，粘合剂被再活化以设定(set)最终产品的形状。根据另一个实施方式，各层可以利用仅部分活化的粘合剂粘合在一起，该粘合剂可以是例如不完全凝固的水基粘合剂，并且在组件保持在波浪形时，完成粘合剂的凝固。在后面的实施方式中，弯曲步骤是选择性的。 [0008] 给定的“记忆”波浪形结构的弹性可以是制造过程的结果，在制造过程中，一个或多个木材片层可以首先利用随后可再活化的粘合剂例如通过热再活化粘合剂的热施加而粘附到柔性支撑层。木材片和支撑层组件随后例如利用被称为挠曲机器的机器被弯曲，以将木材纤维沿着与纵向木材纹理方向横切的方向伸展以互相分开，从而使得组件在与纵向木材纹理定向横切的方向上具有柔性。因此组件可以成形为横向的波浪形。这可以利用例如具有适当匹配的波浪形模具的压制装置，或者进行类似在线加工的机器来实现。粘合剂随后可以被再活化，因此，随后组件保持其波浪形。 [0009] 所形成的波浪形木材制品随后可以具有足够量的横向弹性，所述横向弹性至少部分是由于木材纤维与柔性支撑层上的特定位置的再粘附而形成的，上述过程在再活化的步骤中发生。由于组件随后保持其波浪形状的记忆，该组件可以简单地放置并且粘附到面板上并且可应用在多种场合。上述面板可以是例如其木材纹理定向为横向的柔性木材片，或者是例如铝或复合材料的其他材料制成的面板。该面板可以是平的或柔性的。波浪形结构可以被夹置在两个面板之间。在一个实施方式中，波浪形结构可以被粘附到其木材纹理定向与波浪形结构的木材纹理定向相同的柔性木材片上，并且所形成的组件沿着横向具有柔性并且可弯曲。 [0010] 根据一个方案，提供了一种制造波浪形木材制品的方法，包括：将柔性支撑片和第一木材片利用它们之间的粘合剂组装成平的堆叠组件，在该堆叠组件中，木材片具有给定的纵向木材纹理定向，并且所述柔性支撑片与第一木材片相比，其柔性更大；沿着与木材纹理定向横切的方向将堆叠组件成形为波浪形，并且设定波浪形木材组件的波浪形，该波浪形木材组件随后可独立保持该波浪形。 [0011] 根据另一个方案，提供了一种木材制品，包括堆叠组件，所述堆叠组件具有通过粘合剂粘附到柔性支撑层的第一木材片，所述木材片具有给定的纵向木材纹理定向；所述堆叠组件沿着与木材纹理定向横切的方向形成波浪形并且沿着横向可弹性变形。 [0012] 根据另一个方案，提供了一种制造木材制品的方法，包括：将夹置在两个木材片之间的柔性支撑片利用其间的粘合剂组装成平的堆叠组件，所述堆叠组件中的两个木材片具有相同的纵向木材纹理定向；沿着与木材纹理定向横切的方向弯曲该堆叠组件，从而使得所述堆叠组件沿着横向具有柔性；以及沿着与木材纹理定向横切的方向将柔性的堆叠组件成形为波浪形，并且设定波浪形木材组件的波浪形，该木材组件随后可独立保持其波浪形。附图说明 [0013] 在附图中， [0014] 图1是堆叠组件的放大横截面图； [0015] 图2是示出了图1的堆叠组件的弯曲的示意性立体图； [0016] 图3是示出了图2的挠性堆叠组件被成形为横向波浪形的示意性横截面图； [0017] 图4是示出了波浪形木材组件的横向伸展的横截面图； [0018] 图5是类似于图4的、示出了施加返回力的伸展的波浪形木材组件的视图； [0019] 图6示出了粘附到面板上的波浪形木材组件的横截面图； [0020] 图7是示出了夹置并粘附到两个木材面板之间的波浪形木材组件的横截面图； [0021] 图8是堆叠组件的可替换实施方式的横截面图；以及 [0022] 图9A到图9C是可替换的实施方式的横截面图，分别示出了粘附到横向柔性面板的波浪形木材组件，且示出了不同结构的弯曲。 具体实施方式[0023] 图1示出了堆叠的组件10的示例。所述堆叠的组件10包括两个木材片12、14，且柔性支撑片16夹置在所述两个木材片之间。所述柔性支撑片16利用粘合剂18粘附到两个木材片，所述粘合剂18随后可以被再活化。所述柔性支撑片16可以是牛皮纸或任何可替换的合适的柔性层，例如薄膜、金属薄片、纤维织物、筛网。对于柔性而言，应当理解的是该层的柔性显著大于木材片层12和14的柔性。 [0024] 在所示出的实施方式中，所述堆叠的组件10通过热压所述两个木材片层12和14，以及以在压制过程中存在的热量活化粘合剂18的方式热压所述柔性支撑层16而获得。这里应当注意，两个木材片12和14具有木材纹理定向19(参见图2)，并且应注意在组件中，两个木材片12和14的木材纹理定向19为平行取向并且重叠在一起。 [0025] 现在转到图2，具有一定程度的刚性且为平的堆叠组件10随后被弯曲成柔性的堆叠组件20。在该示例中，通过沿着与两个木材片层12和14的纵向木材纹理定向19横切的方向24弯折堆叠组件10来实现上述弯曲，即，围绕平行于木材纹理定向19的轴22、且距离堆叠组件10给定的半径R来弯折。上述弯曲步骤首先在堆叠组件的第一侧(已示出)上完成，所述第一侧伸展(如图中箭头23所示)木材片14的径向向外的木材片纤维，使其互相分开。典型地，所述弯曲半径R被选择为获得满意的伸展而不会导致裂开木材。典型地，当组件沿着横向24逐渐移动所述堆叠组件，以便沿着所述堆叠组件10的整个横切长度25伸展23所述木材纤维时，堆叠组件10的上述弯曲会受到影响。 [0026] 当径向外部的木材片14的木材纤维被伸展以互相分开时，径向内部的木材片12的木材纤维被朝向彼此压缩，这通常不会形成显著的柔性。弯曲步骤因此可以在堆叠组件10的另一侧上重复以使木材片14的其他部分获得柔性。 [0027] 在工业设置中，堆叠组件10的弯曲可以利用挠曲机器(flexer machine)来实现。这样的机器在本领域中是已知的并且通常用于使得薄板(木材片)变得具有可弯曲性和柔韧性。挠曲机器例如可以从美国纽约布法罗的薄板系统公司(Veneer Systems Inc.)以及多个其它公司获得。 [0028] 在对柔性堆叠组件20的两个木材片12和14执行弯曲操作之后，柔性的堆叠组件20沿着横向，即沿着其被弯曲的方向呈柔性。在此需注意的是，应清楚弯曲不能沿着木材纹理的纵向19进行，因为这样通常会损坏木材纤维，而仅可以沿着横向24进行弯曲以将纤维伸展为互相分开。 [0029] 转到图3，现在，柔性堆叠的组件20随后被成形为波浪形。柔性支撑片16和木材片12之间以及柔性支撑片16和木材片14之间(参见图1)的粘合剂18随后被再活化，以设定波浪形木材组件30的波浪形状，该波浪形状随后将保持弹性。在所示出的实施方式中，柔性堆叠组件20的成形例如可以在具有相匹配的凸部件32和凹部件34的波浪形模具中实现。在图3所示的实施方式中，凸部件32和凹部件34是热压工具的一部分，热压可以在凸部件32和/或凹部件34中产生热量，以再活化可热再活化的粘合剂并且固定堆叠组件的波浪形状。 [0030] 利用上述过程。波浪与先前获得的相比更加显著。例如，连接波浪的区域与横切方向的夹角α可以大于45°，优选为50°以上。在结构阻力是重要的设计考虑因素的实施方式中，55°到65°之间的角α是有利的，优选60°的角α，这是因为实验表明在该角度时结构阻力最大。 [0031] 当从热压工具移除时，波浪形木材组件30在室温下基本可保持其形状，例如图4中描绘的。如果波浪形木材组件30沿着与木材纹理的方向19横切的方向36伸展，则波浪形木材组件30会施加返回力38，由于波浪形木材组件的弹性，该返回力趋向于返回到其初始形状，例如如图5中所描绘的。 [0032] 当从下面支撑波浪的最小值或凹陷39的同时，在波浪的最大值或顶点37上施加向下的压力，例如波浪形木材组件30被按压在两个平面之间，以趋向于迫使波浪形木材组件30横向伸展时，也可以看到波浪形木材组件30的弹性。波浪形木材组件30也可以围绕具有该弹性的给定半径弯曲。 [0033] 可以理解，这里使用的术语“弹性”是指较大量的弹性，当操控该组件时，可以感觉到并且看到该弹性。取决于波浪形状的结构，这里描述的弹性的波浪形木材组件可以弹性伸展到其初始形状的至少105％，并且优选地，伸展到其初始形状的至少110％或120％或更大。所述弹性波浪木材组件也可以沿着横向被弯曲(弯折)。试验显示，这样的波浪形木材组件30甚至可以制造为：可弹性变形到其被压平的位置，并且随后基本上恢复其设定的波浪形状。 [0034] 在可选的实施方式中，两个木材薄板利用部分可活化的粘合剂粘附到柔性支撑层。例如，当组件在热压工具中保持组装时，可以使用水基PVAc粘合剂并且不完全凝固该粘合剂。由于粘合剂不完全凝固，粘合剂保持一定的湿度，以软化组件并且允许保持给定量的柔性。组件因此可以被成形为它的波浪形，在该步骤中，可以完成粘合剂的凝固，从而设定组件的波浪形状。根据第二实施方式，成形前的弯曲步骤可以省略，但是，所形成的组件的弹性显著小于具有弯曲步骤的工艺中所形成的组件的弹性。 [0035] 所形成的波浪形木材组件30可以在多种场合中被用作波浪形木材产品。 [0036] 例如在图6中，没有外部影响而保持其波浪形状的波浪形木材组件30可以被简单地放置并粘附到第一面板40上。所述面板40例如可以是木材纹理定向垂直于波浪形木材组件30的木材纹理定向的木材片。如果需要柔性，则所述面板40可以被替换为，例如其木材纹理定向平行于波浪形木材组件30的木材纹理定向的柔性木材片，并且具有显著弹性的波浪形木材组件将被用作芯部以获得沿横向具有柔性的组件，例如如图9A到9C中所示。但是，不推荐使用木材纹理定向平行于波浪形木材组件30的木材纹理的刚性木材片，这是因为这样的组件在使用一段时间后易于发生翘曲。在可选实施方式中，面板40也可以由另一种材料制成，例如由铝或复合材料制成。 [0037] 如图7中所示，第二面板42随后可以被放置并且粘附到波浪形木材组件30上以制造结构面板44。具有该结构的轻重量结构面板的一个示例如下：可以具有由具有相同木材纹理定向的木材片制成的第一面板40和第二面板42，第一面板和第二面板的木材纹理定向例如垂直于波浪形木材组件30中的木材片的木材纹理定向。 [0038] 为了对上述实施方式提供充分的描述，现在将给出一些精确描述，其仅是为了陈述的目的。例如，5/1000”、10/1000”或20/1000”的牛皮纸可以被满意地用作柔性支撑层16，虽然其他的厚度也是合适的。特别地，更薄的牛皮纸在某些场合是有用的。木材片，有时也称为薄板，通常其厚度范围在1/16”到1/128”之间是可利用的。也可以根据场合使用这些和其它的厚度。 [0039] 根据最终用途，所述波浪形木材组件可以制造成多种尺寸。例如，对于不伸展时最大值(顶点)之间具有22/3”的距离D(参见图4)的波浪形木材组件而言，可以很容易制造7/8”、3/4”、5/8”、以及1/2”的厚度，然而，对于波纹的最大值(顶点)之间具有1 1/4”的距离D而言，厚度T例如为1/4”是合适的。需注意的是，当波浪形木材组件制造为用于结构应用时，更显著的角α、更小的曲率半径(即，较小正弦形、较大三角形)、以及更小的直径D是有利的，以为产品提供更大的结构强度。在范围的另一端，如果波浪形木材组件仅仅为组件提供低重量厚度，并且结构阻力不是优选考虑因素，则距离D可以更长，并且可以使用更小的角α。 [0040] 应当可以理解，上面描述以及在附图中示出的实施方式仅是为了说明的目的，并且考虑到特定的替换应用，可以做出多种变化和替换实施方式。 [0041] 例如，如图8中所示，替换实施方式可以采用单个木材片114粘附到柔性支撑层116上的方法，来代替如上参照图1所述的柔性支撑层16夹置在两个木材片12、14之间。 具有粘附到柔性支撑层116上的单个木材片114的堆叠组件110可以以与具有两个木材片 12和14的堆叠组件10相类似的方式(如以上参照图2和图3所描述的)被弯曲且成形为波浪形状。所形成的波浪形木材组件与支撑层16夹置在两个木材片12和14之间的波浪形木材组件30相比，弹性相当。可选地，所述波浪形木材组件可以具有超过两层的木材片和超过一层的支撑层。 [0042] 另外，波浪的形状可以变化，但是形状的最小曲率半径应当保持足够大(即，不能太尖锐)，以减小木材裂开的可能性。如上所述，在结构应用方面，较小的曲率半径以及最大值(顶点)和最小值(凹陷)之间具有较长的直线部是有利的，并且在这种情况下，直线部可以具有60°的角α。 [0043] 另外，任何适当的柔性支撑层均可以被用作支撑层。牛皮纸的备选方案可以包括纤维和筛网。作为一些示例，也可以使用薄膜，例如由CDM Decor纸张公司(加拿大杜伦蒙TM德维尔)制造的薄膜，或者甚至可以是由Nanosolar公司制造的商标为SolarPly 的太阳能电池薄板。在一个实施方式中，例如，单个木材片可以被粘附到太阳能电池薄板，并且所形成的波浪形木材组件可以用作太阳电池板，其中太阳能电池薄板的暴露侧暴露于太阳光线之下。 [0044] 关于粘合剂而言，可以理解的是可以使用在木材组件被弯曲之后可被再活化的适当的粘合剂。由于热压的可利用性，热再活化粘合剂可以是一个方便的选择，但是在可选实施方式中，根据应用场合和所使用的支撑层，也可以使用通过除了热之外的其它方式再活化的粘合剂，例如通过紫外线或微波辐射再活化，或者通过施加压力再活化。可选地，如以上所详述的，也可以使用如下的粘合剂，即，该粘合剂可部分凝固以允许组件保持一定的柔性，且在该粘合剂完全凝固后允许该组件形成为其波浪形。 [0045] 在制造上述产品时也可以使用其它工艺。 [0046] 如这里所教导的，波浪形木材组件也可以被应用在多种场合。例如，如图9A到图9C所示，波浪形木材组件可以粘附到柔性面板上，并且如这里所教导的，波浪形木材组件的柔性和弹性可以提供使得所形成的组件弯曲到给定曲率半径的多种用途。在图9A中，波浪形木材组件被径向向外弯曲，而在图9B中，波浪形木材组件被径向向内弯曲。这样的实施方式例如可以被应用在隔音场合或者包装场合。图9C示出了例如可以被用于制造结构加强柱的波浪形木材组件的应用场合。实验表明，在特定的应用场合中，可以将组件弯曲到约 1英寸的半径。 [0047] 考虑到以上所述以及考虑到不同可能的替换实施方式和变化，范围由所附权利要求来界定。 |
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