[发明专利]木结构件用的表面处理过的合成增强板

说明书

本发明涉及木结构件的增强板，包括横梁、柱、板和桁架。更具体地说，本发明涉及合成增强板，每一个具有改进了对木结构件的粘合作用的表面。增强板的目的是支撑构件抵抗拉伸应力或压缩应力或者抵抗由构件的重负荷引起的这两种力。制造这一合成增强板的方法也是本发明的一部分。

横梁、桁架、搁栅和柱是典型的支持结构体(包括建筑物和桥梁)重量或负荷的结构件。结构件可以根据结构设计、环境和成本，从包括钢材、水泥和木材的各种材料中选择。

木结构件目前是典型地从相互粘结在一起的多重木片制造的，比如在胶合层积构件、层积单板材、平行条材和工字梁中。这些制造的木结构件已替代锯成的木材或木料，因为前者较高的设计极限，归因于更好的检查和制造控制。木材是高度需要的用于结构件的材料，这是因为木材的理想特性，包括强度/重量比，外观，周期载荷响应，和耐火性。

层压横梁在结构上用于翼展区域支持许多吨的载荷。一般来说，当在两支撑点之间让层压横梁或横梁承载均匀的载荷，底木层主要承受拉伸应力，而顶木层主要承受压缩应力。

木横梁的合成增强板能够经特定设计后耐高拉伸应力或耐高压缩应力。通过在最大应力区域(即靠近底木层和靠近顶木层)使用合成增强板而显著提高层压横梁的负荷承受能力。在高拉伸应力和压缩应力的区域所使用的合成增强板一般不同，以获得优异的增强效果。

现在需要一种能够有效和经济地粘合于木层的合成增强板。一直到本发明为止，只有用昂贵的环氧粘合剂才能将塑料板粘合到木横梁和相互粘合和粘合到其它木结构件。相反，木结构件的木层一般用低成本的粘合剂如间苯二酚，苯酚-间苯二酚，交联蜜胺和聚乙酸乙烯(PVA)粘结在一起。因此，为了将合成增强板胶合到木层上制造增强的胶合木横梁，一般需要单独的胶合步骤和单独的实施胶合的装置。

                  本发明的概要

所以，本发明的目的是提供改进的合成增强板的相互粘合作用，和改进的合成增强板对木结构件(包括层压木构件)的粘合作用。

本发明的另一优点是提供表面处理过的合成增强板，有利于使用商品级的粘合剂如间苯二酚将改进的合成增强板粘合于木构件。

本发明的又一优点是提供包括树脂包裹体的一种改进的合成增强板，包裹体的主表面有一些微小的凹口，它们增加树脂包裹体的表面积和提高对基体的粘合性，从而提高粘合剂的剪切性能。

用已知的增强板所遇到的问题在本发明中得到克服，方式是提供一种增强板，它们的表面对木层有改进的粘合作用和它们有改进的相互粘合作用。本发明提供一种在树脂包裹体中包括无数连续纤维的合成增强板。树脂包裹体的表面包括许多微小的凹口，一般无规则分布，凹口增加了树脂包裹体的表面积。这些微小的凹口所具有的深度和宽度小至l或2微米。最大时，它们是l或2毫米宽和深。

微小凹口还提供极小的空间，胶水聚集在其中并聚合，提高胶层的耐剪切性能。本发明合成增强板的增大的表面积可以用不昂贵的商品级粘合剂(包括如通常用来将木层相互粘合的间苯二酚树脂)粘结于木层或本身相互粘结。

本发明还包括一种用来制造具有提高的载荷承受能力的增强木结构件的制造方法。首先，制备了表面遍布微小凹口的合成增强板。为做到这一点，将非反应活性试剂如挥发性液体或固体颗粒分散到可固化的树脂中。此外，将大量的充气球状体(每一个具有至多2毫米的直径)分散到树脂中。这些球状体可以由塑料、玻璃和可以令人满意地制成所需形状的任何其它材料组成。

其次，无数连续纤维用这一混合物润湿，并将树脂固化。如果该试剂是液体，它应该在固化过程中变成气体，在板的表面留下一串气泡。增强构件的表面(将被粘合于木层)然后被打磨，或者除去气泡的上表面(如果所用试剂是液体或大量的充气球状体的话)或者除去表面嵌入的颗粒(如果使用固体颗粒的话)。从这一最后步骤得到无规分布的微小凹口。

表面处理过的增强板可以粘结于一种或多种未结构件或其它增强板或薄木层，以使粘合剂接触无数微小凹口中的至少一部分。

另外，本发明包括优化在将粘合剂层涂在第一表面和将第二表面与这一粘合剂层接触之间的时间长度。这一时间长度称作“间隔时间”(open time)。根据本发明的间隔时间的优化提高了木材/增强板粘合的强度和完整性。

通过了解下面的详细叙述，结合附图，将会更容易地理解本发明的前面叙述的和其它的目的、特征和优点。

                   附图的简要说明

图1是木材层压横梁的侧视图，示出了位于木层之间的本发明的改进合成增强板；