專利名稱：斜行型單板疊層材及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及單板的疊層材，特別涉及將纖維方向相對(duì)于長(zhǎng)度方向側(cè)端傾斜交叉配置的鑲木狀單板疊層的斜行型單板疊層材(下面簡(jiǎn)稱為“斜行LVL”)及其制造方法。
背景技術(shù)：
在木材加工領(lǐng)域，通常所知有將單板疊層粘接形成的木材即膠合板等的疊層材，還有相鄰單板的纖維方向正交的膠合板、單板的纖維方向平行地疊層的單板疊層材(LVL)等。
木質(zhì)板的主流，有從膠合板向OSB(Oriented Strand Board也稱為薄片板)等轉(zhuǎn)移的傾向。其原因之一是，OSB是纖維被截?cái)嗔说男∧酒瑺畎?，與膠合板相比，面內(nèi)抗剪切力大。
另外，圖7A表示表里單板的纖維方向相對(duì)于各單板的木材橫斷面及端面正交或平行地交叉的膠合板。圖7B表示表里單板的纖維方向分別朝不同方向傾斜45°交叉的膠合板(框內(nèi)的直線和虛線分別表示表板和里板的纖維方向)。另外，圖7C表示刨花板(PB)，下部的數(shù)值分別表示剪切強(qiáng)度。
如該圖所示，使各單板的纖維方向相對(duì)于木材橫斷面及端面呈大體45°傾斜地下料，可得到超過刨花板的剪切強(qiáng)度。另外，如圖6所示，單板的纖維方向相對(duì)于剪切面傾斜45°時(shí)，剪切彈性率最大。因此，作為克服已往膠合板缺點(diǎn)的方法，只要如圖7所示地下料即可。
另外，圖6、圖7所示的刨花板(PB)，板的構(gòu)成單體與前述的OSB大致相同，所以，通常認(rèn)為其強(qiáng)度值也與OSB相同。
但是，膠合板中，在現(xiàn)實(shí)中完全沒有如上述那樣被強(qiáng)化的板。其原因是，如果從已有的膠合板上這樣地下料，則一半的材料被浪費(fèi)掉。因此，這種構(gòu)造的單板疊層材幾乎不存在。如果能合理地制造出克服了該膠合板弱點(diǎn)的、單板纖維方向相對(duì)于木材橫斷面及端面呈45°傾斜的疊層板，則會(huì)被廣泛應(yīng)用，希望能提供這種板材。
如上述日本特開平9-248803號(hào)公報(bào)所示，作為膠合板的加強(qiáng)對(duì)策，現(xiàn)有技術(shù)是在疊層粘接著的多個(gè)單板之間，夾設(shè)纖維方向相對(duì)于木材橫斷面及端面呈45°或20°～70°傾斜的單板。
但是，該方法是把通常的旋制單板沿斜方向切斷，形成為菱形的分割單板，再將其兩端的三角部分切除，形成為長(zhǎng)方形的小單板，局部地使用在膠合板的斷面內(nèi)。但是，僅用該方法制造膠合板，在人工成本和材料成本方面，不能避免與上述同樣大的損失。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決該問題，本發(fā)明的主要目的是提供疊層材及其制造方法，本發(fā)明的疊層材，是將單板疊層，并使其纖維方向相對(duì)于木材橫斷面及端面傾斜，得到高強(qiáng)度的疊層材，尤其是可以采用已往的單板切削裝置、切斷裝置及單板制造生產(chǎn)線，可大量地低成本地制造，而且不浪費(fèi)材料。
另外，本發(fā)明還實(shí)現(xiàn)以下的目的。
(1)目前，還不能制造相當(dāng)于OSB的面內(nèi)剪切力強(qiáng)的板，但是，要實(shí)現(xiàn)比OSB強(qiáng)度高的斜行LVL的制造。
(2)通過對(duì)斜行LVL進(jìn)行再加工，可以制造性能非常高的各種橫架材類及耐力壁用板。
(3)在北美，作為大量使用OSB的領(lǐng)域之一，有I梁(或者也稱為I托梁)的梁腹的面材料(腹板)，由于斜行LVL的面內(nèi)剪切力比OSB更強(qiáng)，所以，代替OSB，提供更高性能的I梁。
(4)如上所述，如果采用斜行LVL，可得到性能非常高的壁及橫架材料，可實(shí)現(xiàn)大跨度建筑物等的高設(shè)計(jì)自由度，抑制多余的壁材料、橫架材料、軸材料等的使用量，降低總成本。
(5)該斜行LVL能最大限度地發(fā)揮日本國(guó)內(nèi)代表性材料的、杉木輕而強(qiáng)度大的特性，對(duì)杉材的需求量的擴(kuò)大也有幫助?？纱龠M(jìn)其它用途的開發(fā)所要求的間伐材的利用。
為了解決上述問題，本發(fā)明提供在單板疊層粘接時(shí)，使纖維方向相對(duì)于單板長(zhǎng)度方向的側(cè)端傾斜地交叉的斜行單板疊層材，第1.將若干塊片狀單板重合疊層粘接，形成為板狀或柱狀的疊層材2，將上述單板分割為若干個(gè)單板小片1a，將該單板小片1a沿長(zhǎng)度方向連接成鑲木狀，形成為鑲木狀單板2a，使所述疊層材的纖維方向a相對(duì)于該鑲木狀單板2a的長(zhǎng)度方向側(cè)端傾斜地交叉，同時(shí)，在疊層斷面內(nèi)，使相鄰鑲木狀單板2a的纖維方向a彼此朝相反方向傾斜地交叉地疊層。
第2.單板小片1a的纖維方向a與單板小片1a的切斷邊c交叉。
第3.單板小片1a的纖維方向a與單板小片1a的切斷邊c的方向是大致同一方向。
第4.該單板的纖維方向a相對(duì)于單板的側(cè)端交叉的傾斜角為30°～60°。
第5.為了形成具有直線軸芯的圓筒或圓柱，鑲木狀單板2a卷繞成螺旋狀。
第6.斜行型單板疊層材的制造方法，把若干塊片狀的單板重合疊層粘接，形成為板狀或柱狀的疊層材2，其特征在于，配置并粘接由分割的若干個(gè)的單板的小片構(gòu)成的單板小片1a，使其纖維方向相對(duì)于長(zhǎng)度方向側(cè)端傾斜交叉，形成鑲木狀單板2a，將該鑲木狀單板作為上述單板將若干塊該鑲木狀單板2a疊層粘接時(shí)，使下層的鑲木狀單板2a與上層的鑲木狀單板2a的纖維方向a相互朝相反方向傾斜交叉。
第7.把纖維方向a與長(zhǎng)度方向的側(cè)端大致正交地交叉的旋制單板，在相對(duì)于纖維方向a傾斜交叉的切斷線c切斷，形成單板小片1a。
第8.用沿著纖維方向a的切斷線c，將旋制單板切斷，形成單板小片1a。
第9.沿著相對(duì)于切片單板的纖維方向a傾斜交叉的切斷線c進(jìn)行切斷，形成單板小片1a。


圖1A、圖1B分別是表示片狀單板的切斷方法、和疊層材制造方法的平面圖。
圖2A、圖2B、圖2C分別是表示片狀單板的切斷方法、切斷后的單板小片的接合方法以及單板疊層方法的第2例平面圖。
圖3A、圖3B分別是表示片狀單板的切斷方法、和利用切斷后單板的疊層材制造方法的平面圖。
圖4是表示采用本發(fā)明疊層材和其它板材的I形梁的強(qiáng)度比較用試驗(yàn)材構(gòu)造的局部立體圖。
圖5是用圖4所示試驗(yàn)材做成的本發(fā)明疊層材和其它兩種材的載荷變位曲線比較圖。
圖6是表示相對(duì)于膠合板纖維方向角度的剪切力彈性系數(shù)變化的曲線圖。
圖7A～圖7C是表示表板的纖維方向不同的單板的種類和其剪切力強(qiáng)度的比較說明圖。
具體實(shí)施例方式
下面說明下圖所示的實(shí)施形態(tài)。圖1A、圖1B表示本發(fā)明的一實(shí)施形態(tài)。圖1A是表示例如用木工用車床切削形成為片狀的旋制單板1的分割切斷方法及其疊層粘接方法。
旋制單板1，通常其纖維方向a大致正交于長(zhǎng)度方向的側(cè)端b。沿朝左右任一側(cè)相對(duì)于該側(cè)端b傾斜交叉的方向(本例中是朝左側(cè)傾斜約45°地交叉)的切斷線c，分割切斷，形成為大致菱形的單板小片1a。
上述單板的板厚，根據(jù)最終成品的用途、材質(zhì)等決定，例如為1.00～6.5mm左右，其材質(zhì)沒有限定，只要是能用于木材、膠合板、疊層材的范圍內(nèi)的材質(zhì)均可。其切斷是采用通常使用的單板切斷機(jī)(圖未示)進(jìn)行，切斷方法沒有特別限定。
圖1B表示把上述那樣形成的單板小片1a粘接成帶狀或長(zhǎng)方形，制造膠合板狀疊層材2的方法。
圖1B所示的例中，將各菱形單板小片1a中的切斷線(邊)c相互連接或粘接，并且單板小片1a中的纖維方向?yàn)橄嗤较?，這樣，形成為帶狀或長(zhǎng)方形的鑲木狀單板2a。然后，使纖維方向a相對(duì)于各鑲木狀單板2a的長(zhǎng)度方向側(cè)端(邊)傾斜(該例中傾斜角約為45°)地交叉。
該例中，上下相鄰的鑲木狀單板2a的纖維方向a相互朝相反方向傾斜，結(jié)果，相鄰鑲木狀單板2a彼此的纖維方向a的交叉角約為90°。
如上所述，把相互朝相反方向傾斜的鑲木狀單板2a疊層，用公知的方法，涂敷粘接劑并加壓(必要時(shí)同時(shí)加熱)粘接，每塊鑲木狀單板2a，其纖維方向相對(duì)于疊層材2的長(zhǎng)度方向側(cè)邊交替地朝左右方向傾斜45°，并且，相鄰的鑲木狀單板2a，形成為相互具有90°交叉角的疊層材2。
圖1B中，為了便于說明，各鑲木狀單板2a的左右兩端，在上邊或下邊，分別留下了45°銳角的端部，但是，在疊層材2完成后，進(jìn)行端部處理，使上下角都成為90°，或者，也可以在鑲木狀單板2a疊層前的階段，進(jìn)行端部處理，可容易地使上下角成為90°(關(guān)于這一點(diǎn)，圖2C、圖3B所示情形也同樣)。
圖2A～圖2C表示本發(fā)明的第2實(shí)施形態(tài)。該例中，首先如圖2A所示，把旋制單板1沿著切斷線c切斷分割成大致正方形或長(zhǎng)方形，形成單板小片1a。該切斷線c的方向與纖維方向a大致相同(即與長(zhǎng)度方向的側(cè)端(邊)b正交的方向)。接著，如圖2B所示，把非切斷側(cè)的側(cè)邊b依次彼此連接接合，這樣，將切斷后的多個(gè)單板小片1a，形成為帶狀或長(zhǎng)方形的接合單板1′，全部的纖維方向沿著長(zhǎng)度方向的側(cè)端(圖2A的切斷線)c。
接著，如圖2B所示，將上述接合單板1′沿著切斷線c′再次切斷分割，形成分割小片1′a。該切斷線c′相對(duì)于長(zhǎng)度方向側(cè)端c約傾斜45°(因此，相對(duì)于纖維方向a也傾斜約45°)。
接著，如圖2C所示，把作為上述分割小片1′a的非切斷側(cè)側(cè)端形成的圖2A的切斷線c依次接合，形成多個(gè)帶狀或長(zhǎng)方形鑲木狀單板2a，與圖1B同樣地，將它們依次重合，疊層粘接，形成疊層材2。
圖3A、圖3B表示采用切片單板1作為用于得到單板小片1a的分割切斷的最初的單板的例子。該切片單板1用切片機(jī)等切削形成，其纖維方向a與長(zhǎng)度方向相同。
該例中，沿著切斷線c形成多個(gè)單板小片1a，再把這些單板小片1a的非切斷端b彼此依次接合，這樣，形成了若干個(gè)鑲木狀單板2a。上述切斷線c相對(duì)于帶狀或長(zhǎng)方形單板1的長(zhǎng)度方向側(cè)端(邊)b傾斜45°。用與上述圖1B、圖2 C相同的方法，將上述鑲木狀單板2a疊層粘接，形成疊層材2。
上面說明的實(shí)施形態(tài)中，都是把旋制單板或切片單板切斷，形成單板小片1a，將它們依次接合，形成鑲木狀單板2a。但是，也可以預(yù)先把木材片(貼板)粘接固定在鑲木塊上，然后從表面?zhèn)葘⒃撹偰緣K切片，得到鑲木狀單板2a。
圖4表示采用由圖1的方法形成的疊層材2和已往的OSB及膠合板，分別形成的I形梁3的強(qiáng)度比較用構(gòu)造例。各I形梁的尺寸如下。
板厚t＝9mm包含腹板的上端寬度W＝49mm腹板的上下高度h＝26mm全高H＝150mm對(duì)3種材料形成的上述I形梁3進(jìn)行3點(diǎn)彎曲試驗(yàn)，結(jié)果得到圖5曲線圖所示那樣的載荷變位曲線。從圖5可知，本發(fā)明的斜行LVL與膠合板和OSB相比，在高載荷下的變位量極小。
表1表示上述3種I形梁3的強(qiáng)度比較。以膠合板的值為指數(shù)100，從該表可見，本發(fā)明的斜行LVL的強(qiáng)度比膠合板及OSB好。
表1以膠合板的值為100時(shí)的強(qiáng)度指數(shù)

另外，從圖6及圖7可知，疊層后的單板的纖維方向，相對(duì)于疊層材2的木材橫斷面及木材端面呈交替傾斜約45°者，強(qiáng)度最高。但是，如圖6所示，即使上述傾斜角為30°～60°時(shí)，也具有與OSB大致相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度，在實(shí)用上已足夠。另外，疊層的鑲木狀單板2a，其直接相鄰的每層不一定要朝相反方向傾斜，也可以局部地夾入纖維方向相對(duì)于側(cè)邊正交或平行的板。圖中表示纖維方向a的箭頭，為了方便起見，表示為一個(gè)方向，但是，纖維方向也可以是箭頭的前后任何方向。
上述實(shí)施形態(tài)中，對(duì)板狀的斜行LVL進(jìn)行了說明，但是，也可以把多個(gè)鑲木狀單板疊層粘接，得到棱柱狀或斷面為多邊形的柱狀的疊層材。
另外，也可以將鑲木狀單板相對(duì)于直線軸卷繞成螺旋筒狀地疊層粘接，形成圓柱形或圓筒形的柱或梁部件。
本發(fā)明的疊層材，可作為板材、梁材、柱材廣泛應(yīng)用于建筑結(jié)構(gòu)。
權(quán)利要求
1.斜行型單板疊層材，將若干塊片狀的單板重合，疊層粘接，形成為板狀或柱狀的疊層材(2)，其特征在于，將上述單板分割為若干個(gè)單板小片(1a)，將這些單板小片(1a)沿長(zhǎng)度方向連接成鑲木狀，作為鑲木狀單板(2a)，使所述疊層材的纖維方向(a)相對(duì)于鑲木狀單板(2a)的長(zhǎng)度方向側(cè)端傾斜地交叉，并使疊層斷面內(nèi)相鄰鑲木狀單板(2a)的纖維方向(a)彼此朝相反方向傾斜交叉地將鑲木狀單板(2a)疊層形成。
2.如權(quán)利要求1所述的斜行型單板疊層材，其特征在于，單板小片(1a)的纖維方向(a)與單板小片(1a)的切斷邊(c)相互交叉。
3.如權(quán)利要求1所述的斜行型單板疊層材，其特征在于，單板小片(1a)的纖維方向(a)與單板小片(1a)的切斷邊(c)的方向是大致同一方向。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的斜行型單板疊層材，其特征在于，該單板的纖維方向(a)與單板的側(cè)端交叉的傾斜角為30°～60°。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的斜行型單板疊層材，其特征在于，鑲木狀單板(2a)卷繞成螺旋狀，以形成具有直線軸芯的圓筒或圓柱。
6.斜行型單板疊層材的制造方法，把若干塊片狀的單板重合疊層粘接，形成為板狀或柱狀的疊層材(2)，其特征在于，配置并粘接由分割的若干個(gè)的單板的小片構(gòu)成的單板小片(1a)，使其纖維方向相對(duì)于長(zhǎng)度方向側(cè)端傾斜交叉，形成鑲木狀單板(2a)，將該鑲木狀單板作為上述單板將若干塊該鑲木狀單板(2a)疊層粘接時(shí)，使下層的鑲木狀單板(2a)與上層的鑲木狀單板(2a)的纖維方向(a)相互朝相反方向傾斜交叉。
7.如權(quán)利要求6所述的斜行型單板疊層材的制造方法，其特征在于，把纖維方向(a)與長(zhǎng)度方向的側(cè)端大致正交地交叉的旋制單板，在相對(duì)于纖維方向(a)傾斜交叉的切斷線(c)切斷，形成單板小片(1a)。
8.如權(quán)利要求6所述的斜行型單板疊層材的制造方法，其特征在于，在沿著纖維方向(a)的切斷線(c)，將旋制單板切斷，形成單板小片(1a)。
9.如權(quán)利要求6所述的斜行型單板疊層材的制造方法，其特征在于，沿著相對(duì)于切片單板的纖維方向(a)傾斜交叉的切斷線(c)進(jìn)行切斷，從而形成單板小片(1a)。
全文摘要
本發(fā)明的斜行型單板疊層材，對(duì)將若干個(gè)片狀的單板重合、疊層并粘接而形成為板狀或柱狀的疊層材(2)實(shí)施了改良。其中，將上述單板分割為若干個(gè)單板小片(1a)，將這些單板小片(1a)沿長(zhǎng)度方向連接成鑲木狀，作為鑲木狀單板(2a)，使所述疊層材的纖維方向(a)相對(duì)于鑲木狀單板(2a)的長(zhǎng)度方向側(cè)端傾斜地交叉，并使疊層斷面內(nèi)相鄰鑲木狀單板(2a)的纖維方向(a)彼此朝相反方向傾斜交叉地將鑲木狀單板(2a)疊層形成。上述單板小片(1a)的纖維方向(a)可與單板小片(1a)彼此的切斷邊(c)交叉，也可與單板小片(1a)彼此的切斷邊(c)的方向?yàn)榇笾峦环较颉?br> 文檔編號(hào)B32B21/13GK1723104SQ200380105698
公開日2006年1月18日 申請(qǐng)日期2003年12月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月11日
發(fā)明者大畑敬 申請(qǐng)人:島根縣