[发明专利]耐用的高级木板及其制造方法

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技术领域

本发明涉及具有提高的有效尺寸稳定性的工程木板。本发明还涉及制造具有提高的有效尺寸稳定性的工程木板的方法，其中以垂直纹理(verticalgrain)表面限定板的主面的方式使木条定向时对木条进行装配。对木条或者成品工程木板进行处理以改善室外耐久性。

背景技术

木材是可更新的、坚固的并且合乎环境要求的建筑材料。然而，木材具有许多缺点，包括差的尺寸稳定性以及易受真菌侵袭和虫害侵扰。用现代木材防腐剂处理的木材可以具有优异的耐腐性和耐虫性。经处理的木材的物理性能不太理想，尤其是用于室外时。裂缝、裂隙(checking)、翘曲(warping)、瓦形弯(cupping)、和扭曲(twisting)是暴露于恶劣天气的经处理的木材的一些主要问题。

为了通过化学改性改进木材的尺寸稳定性，已进行广泛的研究。尺寸稳定化的常用化学方法包括用形成酯或者醚的多官能分子使木材交联，和用亲水性聚合物例如聚乙二醇使木材膨胀。

为提供一定程度的尺寸稳定，还主张了其它方法。例如，木材可以用丙烯酸类的单体和低聚物处理，所述单体和低聚物然后可以原位聚合以提供尺寸稳定性和其它优点。也可将常用树脂例如苯酚-甲醛、三聚氰胺-甲醛、脲-甲醛、或者DMDHEU(二羟甲基二羟基乙烯脲)引入到木材中并使其原位固化。化学改性的主要缺点是成本高。经化学改性的木材很小规模地用于特别的产品。另一缺点是，在低品质板，例如具有大节疤、木髓的那些、反应木材或者幼龄木中无法完全防止与尺寸不稳定性有关的问题

防水剂(water repellent)的使用可能是克服尺寸不稳定性问题和减少暴露于恶劣天气的木材裂隙、裂缝的最经济的方法。然而，防水剂不提供真正的尺寸稳定性。防水剂仅减少木材中水分含量变化的速率。这样一来，防水剂减少与水分变化有关的裂隙和裂缝，但未将其消除。

木材是各向异性的材料。收缩和溶胀在原木(log)的切线方向(年轮的周长方向)上最严重。在原木的径向上，收缩和溶胀小得多。因此，四开(quarter-sawn)板(垂直纹理)对于室外构件(exterior construction)是理想的。不幸的是，四开板昂贵并且不易得到。目前的建筑级木料(construction gradelumber)大部分是顺锯(flat-sawn)的并且含有缺陷例如大节疤、方木缺角(wane)、木髓和幼龄木。

一种将常用的建筑级顺锯木料转变为具有最少缺陷的高级垂直纹理板的方法是将顺锯板沿长度方向切割成条、将条旋转90度并且将条边缘胶合(edge-glue)成垂直纹理板。可以除去条中的缺陷，例如节疤和反应木材，并且可以通过边缘胶合使剩下的好木条连接成较宽的板。任选地，在将木条边缘胶合以形成最终的板之前，可通过直端面胶合或者指接而使木条扩展。这些技术是现有技术中已知的。例如，美国专利No.5,050,653描述了由废下脚料制造层叠木板的方法。美国专利No.5,135,597公开了由顺锯板通过纵向锯切(ripping)和边缘胶合制造垂直纹理板的方法。美国专利No.5,135,597似乎着重于事实上不可见的胶缝(glue line)的重要性以及优选将来自同一原始板的木条进行边缘胶合。虽然增值型外观级板(value-added appearance gradeboard)可以基于美国专利No.5,050,653和美国专利No.5,135,597中所描述的方法制造，但是这些板对于室外曝露例如铺面、栅栏、栏杆、和侧线(siding)应用来说是不足的。当将这种边缘胶合的垂直纹理板暴露于恶劣天气时，存在显著的裂隙和裂缝。此外，即使使用符合ASTM D2559标准的外用胶(exterior glue)时，胶缝也不是很耐用。

发明内容

本发明的一个方面是工程木板。所述木板具有主面，并且由纹理相对于该主面垂直的方式定向的木条构成。垂直纹理是指，年轮的各段相对于板的主面形成超过45度的角。该定向可以通过以下方式确定：当通过从呈现出端面纹理的端面对板进行观看时，观察各年轮段和板主面的平面之间的较小夹角(即，总共180度的两个角中的较小者)。

另外，可以对木板进行处理以改善木材的室外耐久性、防水性、或者两者。