ВНУТРЕННИЙ СЛОЙ ДЛЯ МНОГОСЛОЙНОГО КОМПОЗИТА, ИМЕЮЩИЙ ДЕРЕВЯННЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ
CORE LAYER FOR MULTI-LAYER COMPOSITE, HAVING WOODEN ELEMENTS

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к внутреннему (среднему) слою для многослойного композита, содержащему деревянные элементы зигзагообразной формы, предпочтительно деревянные элементы волнообразной структуры. Внутренний слой подходит для изготовления многослойного композита или может быть использован в многослойном композите, предпочтительно для производства облегченных плит или панелей. Также изобретение относится к многослойному композиту, который содержит такой внутренний слой. Изобретение также относится к способам изготовления внутреннего слоя и многослойного композита.
Уровень техники
Известно использование композиционных материалов для изготовления многослойных композитов, которые имеют относительно высокую механическую прочность относительно своего веса. Такие многослойные композиты используют, например, в форме легких плит.
Документ СН 254025 относится к многослойному композиту, который имеет две поверхностные панели и внутренний слой между ними, где внутренний слой имеет по крайней мере один слой согнутого шпона. Шпон сгибают под углом к направлению волокон в древесине.
Документ DE 4201201 относится к полуфабрикатам или готовой продукции, изготовленным из древесины, при этом указанная продукция изготавливается из площадных элементов в форме пластин. Элементы в форме пластин могут иметь зигзагообразную форму. Они могут быть расположены в случайном порядке вместе с площадными элементами или могут быть наложены друг на друга по принципу чешуи.
Документ DE 102008022806 относится к легкой плите (панели) с наружным слоем из волнообразного деревянного шпона. Волны могут иметь зигзагообразную форму.
Документ BE 547811 относится к внутреннему слою, состоящему из двух деревянных элементов зигзагообразной формы, которые расположены между двумя наружными слоями. Деревянные элементы расположены таким образом, чтобы их кромки предпочтительно находились под углом 90° друг к другу.
Публикация DE 102008022805 А1 относится к панели из волнообразного шпона и к легким плитам, изготовленным из нее. Волнообразная структура используемых деревянных элементов может иметь зигзагообразную форму, синусоидальную форму и трапецеидальную форму. Деревянные элементы вложены друг в друга стопкой.
Документ ЕР 1923209 относится к легкой композитной плите с внешними слоями и центральным слоем, где центральный слой расположен под углом к плоскости легкой композитной плиты.
Общей особенностью указанных многослойных композитов, известных из уровня техники, является то, что внутренний слой может иметь прерывистую структуру. Под действием силы, направленной перпендикулярно поверхности многослойного композита, он оказывает амортизирующее действие, так как внутренний слой может быть, по крайней мере, частично сдавлен. Недостатком указанных внутренних слоев с прерывистой структурой является то, что они могут проявлять низкую однородность из-за относительно больших полостей во внутреннем слое. При этом в случае вставки крепежных средств, таких как гвозди, мебельные соединители или шурупы, они могут попадать в полости в прерывистых внутренних слоях. Это может привести к ограничению устойчивости крепежного средства в многослойном композите. Это, в свою очередь, может привести к снижению прочности многослойного композита на опоре, например, на стене, если композит необходимо прикрепить к стене гвоздями или шурупами. Кроме того, для изготовления внутренних слоев большого формата необходимы большие куски шпона высокого качества.
Целью настоящего изобретения является создание внутреннего слоя и многослойного композита, содержащего этот внутренний слой, где многослойный композит проявляет улучшенные характеристики прочности при креплении гвоздями, мебельными соединителями или шурупами, или эквивалентными крепежными средствами к опоре, например, к стене, кроме того, такой многослойный композит позволяет обеспечить увеличение несущей способности при минимальном возможном весе.
Раскрытие изобретения
Поставленная задача решается в изобретении с помощью внутреннего слоя, который подходит для многослойного композита, имеющего по меньшей мере один поверхностный слой и один внутренний слой, причем поверхностный слой расположен таким образом, чтобы по крайней мере частично покрывать внутренний слой и жестко соединяться с ним, а также с помощью многослойного композита, имеющего внутренний слой, причем внутренний слой имеет деревянные элементы с участками, расположенными зигзагообразно.
Определения выражений, используемых ниже в кавычках, даны в контексте настоящего изобретения.
Краткое описание чертежей
Иллюстративные варианты осуществления настоящего изобретения схематически изображены на чертежах. Они будут описаны более подробно ниже со ссылкой на фигуры чертежей.
На Фиг. 1 показан продольный разрез варианта деревянного элемента 1 многослойного композита по изобретению, предпочтительно легкой плиты.
На Фиг. 2 показан продольный разрез варианта деревянного элемента 2 многослойного композита по изобретению, предпочтительно легкой плиты.
На Фиг. 3 показан продольный разрез варианта деревянного элемента 3 многослойного композита по изобретению, предпочтительно легкой плиты.
На Фиг. 4 показан продольный разрез варианта деревянного элемента 4 многослойного композита по изобретению, предпочтительно легкой плиты.
На Фиг. 5 показан продольный разрез варианта деревянного элемента 5 многослойного композита по изобретению, предпочтительно легкой плиты.
На Фиг. 6 показан продольный разрез варианта деревянного элемента 6 многослойного композита по изобретению, предпочтительно легкой плиты.
На Фиг. 7 показан продольный разрез варианта деревянного элемента 7 многослойного композита по изобретению, предпочтительно легкой плиты.
На Фиг. 8 показан продольный разрез варианта деревянного элемента 8 многослойного композита по изобретению, предпочтительно легкой плиты.
На Фиг. 9 показан продольный разрез варианта деревянного элемента 9 многослойного композита по изобретению, предпочтительно легкой плиты.
На Фиг. 10 показан продольный разрез варианта деревянного элемента 10 многослойного композита по изобретению, предпочтительно легкой плиты.
На Фиг. 11 показан продольный разрез варианта деревянного элемента 11 многослойного композита по изобретению, предпочтительно легкой плиты.
На Фиг. 12 показан продольный разрез варианта деревянного элемента 12 многослойного композита по изобретению, предпочтительно легкой плиты.
На Фиг. 13 показано расположение деревянных элементов 6 волнообразной формы во внутреннем слое по изобретению по дополнительному предпочтительному варианту многослойного композита по изобретению.
На Фиг. 14 показано расположение деревянных элементов волнообразной формы с Фиг. 13 во внутреннем слое 50 по изобретению по дополнительному предпочтительному варианту многослойного композита 40 по изобретению.
Осуществление изобретения
На Фиг. 1 показан деревянный элемент, который имеет вершину в форме плоской поверхности 1' и имеет участок подъема 20 и участок спуска 30, где указанные участки являются плоскими поверхностями.
На Фиг. 2 показан деревянный элемент, который имеет вершину в форме выпуклой поверхности 2' и имеет участок подъема 20 и участок спуска 30, каждый из которых является криволинейной поверхностью.
На Фиг. 3 показан деревянный элемент, который имеет прямолинейную вершину 3', а также участок подъема 20 и участок спуска 30, каждый из которых является криволинейной поверхностью.
На Фиг. 4 показан деревянный элемент, который имеет вершину в форме плоской поверхности 4', а также и участок подъема 20 и участок спуска 30, каждый из которых является криволинейной поверхностью.
На Фиг. 5 показан деревянный элемент, который содержит повторяющиеся секции из деревянного элемента 1 с Фиг. 1 и, таким образом, имеет волнообразную форму. Волна имеет по крайней мере одну положительную полуволну, а также по крайней мере одну отрицательную полуволну (относительно воображаемой пунктирной линии).
На Фиг. 6 показан деревянный элемент, который содержит повторяющиеся секции из деревянного элемента 2 с Фиг. 2 и, таким образом, имеет волнообразную форму. Волна имеет по крайней мере одну положительную полуволну, а также по крайней мере одну отрицательную полуволну (относительно воображаемой пунктирной линии). Эту волну можно охарактеризовать как синусоидальную.
На Фиг. 7 показан деревянный элемент, который содержит повторяющиеся секции из деревянного элемента 3 с Фиг. 3 и, таким образом, имеет волнообразную форму. Волна имеет по крайней мере одну положительную полуволну, а также по крайней мере одну отрицательную полуволну (относительно воображаемой пунктирной линии).
На Фиг. 8 показан деревянный элемент, который содержит повторяющиеся секции из деревянного элемента 4 с Фиг. 4 и, таким образом, имеет волнообразную форму. Волна имеет по крайней мере одну положительную полуволну, а также по крайней мере одну отрицательную полуволну (относительно воображаемой пунктирной линии).
На Фиг. 9 показан деревянный элемент, который содержит повторяющиеся секции из деревянного элемента 1 с Фиг. 1. Волна имеет по крайней мере две положительные полуволны, но не имеет отрицательных полуволн (относительно воображаемой пунктирной линии).
На Фиг. 10 показан деревянный элемент, который содержит повторяющиеся секции из деревянного элемента 2 с Фиг. 2 и, таким образом, имеет волнообразную форму. Волна имеет по крайней мере две положительные полуволны, но не имеет отрицательных полуволн (относительно воображаемой пунктирной линии).
На Фиг. 11 показан деревянный элемент, который содержит повторяющиеся секции из деревянного элемента 3 с Фиг. 3 и, таким образом, имеет волнообразную форму. Волна имеет по крайней мере две положительные полуволны, но не имеет отрицательных полуволн (относительно воображаемой пунктирной линии).
На Фиг. 12 показан деревянный элемент, который содержит повторяющиеся секции из деревянного элемента 4 с Фиг. 4 и, таким образом, имеет волнообразную форму. Волна имеет по крайней мере две положительные полуволны, но не имеет отрицательных полуволн (относительно воображаемой пунктирной линии).
На Фиг. 13 показаны деревянные элементы 6, расположенные во внутреннем слое случайным образом. Таким образом, контактной поверхностью 70 между примыкающими друг к другу деревянными элементами в каждом случае является точка 70. При расположении и последующем адгезивном соединении деревянные элементы, как правило, имеют точечные места 70 соединения на вершинах 6', которые пересекаются друг с другом под разными углами. При умеренном сдавливании такие места соединения, в свою очередь, частично надавливают друг на друга за счет обжима, позволяя структуре гомогенизироваться. В зависимости от степени сжатия остается некоторая доля больших и средних полостей. Это приводит к образованию внутреннего слоя с низкой результирующей плотностью, поскольку ориентации деревянных элементов 6 вдоль их предпочтительных направлений в этом случае практически не происходит. В результате внутренний слой является более анизотропным, что предполагает неоднородные механические характеристики полученной плиты. Полученная структура представляет собой конструкцию со случайным каркасом, каркасные элементы которой состоят из древесины с параллельно-ориентированными волокнами с высокой несущей способностью. Как известно, в каркасах обжатые, сочлененные соединения элементов не являются слабыми точками, так как в конструкции допускаются стыки. Обязательным условием является удовлетворительное склеивание соединительных точек, чтобы можно было компенсировать продольные силы.
На Фиг. 14 показано расположение деревянных элементов, а также внутренний слой 50, который расположен между поверхностными слоями 60, 60', которые могут быть одинаковыми или могут отличаться друг от друга, и приклеен к ним.
Первый аспект изобретения
Внутренний слой по изобретению с элементами зигзагообразной формы из древесины
По первому аспекту настоящее изобретение относится к внутреннему слою, содержащему элементы, выполненные из древесины, и такие элементы содержат плоские участки, расположенные зигзагообразно, при этом участок подъема элемента с прилегающим участок спуска элемента образуют между собой общую вершину таким образом, чтобы элемент имел зигзагообразную форму. При этом элементы расположены во внутреннем слое таким образом, чтобы две такие вершины двух элементов, которые могут быть одинаковыми или могут отличаться друг от друга, пересекались друг с другом под отличным от нуля углом, при этом два элемента жестко соединены друг с другом в точке пересечения, как указано в п. 1 формулы изобретения.
В частности, настоящее изобретение относится к внутреннему слою, который может быть использован для изготовления многослойного композита, который имеет по крайней мере один поверхностный слой и один внутренний слой, причем поверхностный слой расположен таким образом, чтобы по крайней мере частично покрывать внутренний слой и жестко соединяться с ним. При этом внутренний слой содержит элементы, выполненные из древесины, которые имеют плоские участки, расположенные зигзагообразно, где участок подъема элемента с примыкающим участком спуска образуют общую вершину таким образом, чтобы элемент имел зигзагообразную форму. При этом элементы расположены во внутреннем слое таким образом, чтобы две такие вершины двух элементов, которые могут быть одинаковыми или могут отличаться друг от друга, пересекались друг с другом под отличным от нуля углом, а два элемента жестко соединены друг с другом в точке пересечения.
Элементы, выполненные из древесины, (α) распределены во внутреннем слое случайным образом. Они также могут быть (β) расположены во внутреннем слое рядом друг с другом и друг над другом случайным образом. Элементы, выполненные из древесины, также могут (γ) быть расположены случайным образом во внутреннем слое, и вершины могут пересекаться друг с другом под разными углами. Элементы, выполненные из древесины, также могут иметь распределение (α) и (β) или распределение (α) и (γ), или распределение (β) и (γ), или распределение (α), (β) и (γ).
В настоящем описании выражение «внутренний слой, который может быть использован для многослойного композита» означает внутренний слой, пригодный для изготовления многослойного композита или который может присутствовать в многослойном композите.
Выражение «внутренний слой» означает слой, который имеет прерывистую структуру, т.е. имеет полости. Согласно изобретению, внутренний слой содержит элементы из древесины, которые имеют плоские участки. Такие участки расположены в элементе зигзагообразно, причем участок подъема элемента с примыкающим участком спуска образуют общую вершину таким образом, чтобы деревянный элемент имел зигзагообразную форму.
Выражение «зигзагообразной формы» используется синонимично с выражением «зигзагообразный». Элементы зигзагообразной формы расположены во внутреннем слое таким образом, чтобы две такие вершины двух элементов пересекались друг с другом под ненулевым углом. В точке пересечения вершин эти два элемента жестко соединены друг с другом. В качестве пригодного соединительного средства предпочтительно использовать адгезивный материал. Подходящие адгезивы известны из уровня техники.
Выражение «поверхностный слой» означает слой материала, который предпочтительно служит в качестве опоры для внутреннего слоя. Согласно изобретению, поверхностный слой расположен таким образом, чтобы по крайней мере частично, предпочтительно полностью, покрывать внутренний слой и жестко соединяться с ним. Внутренний слой также может быть покрыт, по крайней мере частично, по крайней мере двумя поверхностными слоями и может быть жестко соединен с ними. Таким образом, предпочтительно, чтобы внутренний слой был расположен между двумя поверхностными слоями. Поверхностный слой может быть выполнен из древесины или может включать в себя деревянные компоненты. Также могут быть использованы другие материалы, например, металлические листы или пластик.
Выражение «по крайней мере частично покрытый» включает в себя определение, согласно которому поверхностный слой также может полностью перекрывать или покрывать внутренний слой.
Выражение «многослойный композит» означает композит, состоящий из по крайней мере одного внутреннего слоя и по крайней мере одного поверхностного слоя.
Выражение «ненулевой угол» включает в себя определение, согласно которому величина угла не равна ни 180°, ни 360°.
Выражение «элемент» означает компонент внутреннего слоя или многослойного композита. Выражение «деревянный элемент» также означает объект или предмет, выполненный из древесины.
Выражение «пластиноподобные участки» включает в себя участки в форме поверхностей. Поверхности могут быть планарными, т.е. плоскими, или могут быть непланарными, т.е. неплоскими, и в таком случае предпочтительно изогнутыми, предпочтительно выпуклыми, вогнутыми или волнообразными.
Выражение «элементы, выполненные из древесины, которые содержат пластиноподобные участки, расположенные зигзагообразно» включает в себя пластиноподобный деревянный элемент, который выполнен таким образом, чтобы иметь зигзагообразную форму, например, за счет сгибания пластины вдоль вершины. Пластина указанного типа также может быть согнута дважды таким образом, чтобы за участком подъема следовал участок спуска, за которым, в свою очередь, следовал участок подъема. Пластина указанного типа также может быть согнута трижды таким образом, чтобы за участком подъема следовал участок спуска, за которым следовал участок подъема, за которым, в свою очередь, следовал участок спуска, и т.д. Таким образом получают деревянные элементы с волнообразной структурой.
Выражение «волнообразность» или «волнообразная структура» означает повторяющиеся секции деревянного элемента.
Предпочтительно, чтобы вершины, образованные в деревянном элементе участками подъема и участками спуска, были параллельны друг другу.
Выражения «участок подъема» и «участок спуска» используются взаимозаменяемо. Как участок подъема, так и участок спуска имеют форму пластины. Данные участки могут быть плоскими или неплоскими, как определено выше.
Соответственно, в одном варианте осуществления настоящее изобретение также относится к внутреннему слою, в котором деревянные элементы имеют повторяющиеся секции пластиноподобных участков подъема и спуска, которые примыкают друг к другу, при этом предпочтительно, чтобы общие вершины, образованные на стыке этих участков, были параллельны друг другу. Вследствие такого расположения участков подъема и спуска элемент имеет зигзагообразную форму. Таким образом, он может иметь и волнообразную структуру.
Выражение «вершина», используемое в настоящем документе, включает в себя такие выражения, как «переходная область между участком подъема и прилегающим участком спуска». Таким переходным участком может быть острое ребро. Выражение также включает в себя вершину, которая имеет форму криволинейной поверхности или форму плоской (планарной) поверхности. Таким образом, выражение «вершина», используемое в настоящем документе, включает в себя острое ребро в форме линии, а также вершину волны или гофра в форме изогнутой плоскости или изогнутого участка между участками подъема и спуска. В данном варианте осуществления зигзагообразные области имеют волнообразную структуру, т.е. после минимума волны следует максимум волны и наоборот.
Выражение «волнообразностъ» можно визуализировать в виде колебания, распространяющегося в пространстве.
В одном варианте осуществления волнообразность имеет в математическом смысле как положительную полуволну, так и отрицательную полуволну. Таким образом, она имеет положительную и отрицательную амплитуду.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления волнообразность в математическом смысле имеет только положительные полуволны. Таким образом, она имеет положительную амплитуду и не имеет отрицательной амплитуды.
Выражение «поверхность изогнутой формы» означает поверхность выпуклой формы или поверхность вогнутой формы, или поверхность, которая имеет как выпуклый, так и вогнутый компонент. В частности, выражение «изогнутый» также означает «непрерывно изогнутый».
В одном вариантом осуществления настоящего изобретения относится к внутреннему слою, в котором:
(a) пластиноподобные участки деревянных элементов представляют собой плоские поверхности, и вершина, образованная между этими плоскими поверхностями, также представляет собой плоскую поверхность;
(b) пластиноподобные участки деревянных элементов представляют собой изогнутые поверхности, и вершина, образованная между этими изогнутыми поверхностями, также представляет собой изогнутую поверхность, предпочтительно выпуклую поверхность;
(c) пластиноподобные участки деревянных элементов представляют собой изогнутые поверхности, а вершина, образованная между этими изогнутыми поверхностями, представляет собой прямую линию;
(d) пластиноподобные участки деревянных элементов представляют собой изогнутые поверхности, а вершина, образованная между этими изогнутыми поверхностями, представляет собой плоскую поверхность.
В одном вариантом осуществления внутренний слой содержит элементы зигзагообразной формы, выполненные из древесины, которые имеют пластиноподобные участки, которые расположены зигзагообразно. При этом участок подъема элемента с примыкающим участком спуска в зигзаге образуют общую вершину. Элементы зигзагообразной формы расположены во внутреннем слое таким образом, чтобы две такие вершины двух элементов зигзагообразной формы (вершины могут быть одинаковыми или отличаться друг от друга) пересекались друг с другом под ненулевым углом, при этом два элемента жестко соединены друг с другом в точке пересечения. При этом деревянные элементы во внутреннем слое расположены согласно одной или нескольким следующим конфигурациям (a)-(d):
(a) пластиноподобные участки деревянных элементов представляют собой плоские поверхности, и вершина, образованная между этими плоскими поверхностями, представляет собой плоскую поверхность;
(b) пластиноподобные участки деревянных элементов представляют собой изогнутые поверхности, а вершина, образованная между этими изогнутыми поверхностями, представляет собой изогнутую поверхность;
(c) пластиноподобные участки деревянных элементов представляют собой изогнутые поверхности, а вершина, образованная между этими изогнутыми поверхностями, представляет собой прямую линию;
(d) пластиноподобные участки деревянных элементов представляют собой изогнутые поверхности, а вершина, образованная между этими изогнутыми поверхностями, представляет собой плоскую поверхность;
при этом
(α) элементы, выполненные из древесины, во внутреннем слое распределены случайным образом; или
(β) элементы, выполненные из древесины, во внутреннем слое расположены друг рядом с другом и друг над другом случайным образом; или
(γ) элементы, выполненные из древесины, во внутреннем слое расположены случайным образом, и вершины пересекаются друг с другом под разными углами.
В одном вариантом осуществления внутренний слой имеет конфигурацию (а) в сочетании с вариантами распределения (α), (β) или (γ) или в сочетании с двумя или тремя из этих вариантов распределения.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления внутренний слой имеет конфигурации (а) и (b) в сочетании с вариантами распределения (α), (β) или (γ) или в сочетании с двумя или тремя из этих вариантов распределения.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления внутренний слой имеет конфигурации (а) и (с) в сочетании с вариантами распределения (α), (β) или (γ) или в сочетании с двумя или тремя из этих вариантов распределения.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления внутренний слой имеет конфигурации (а) и (d) в сочетании с вариантами распределения (α), (β) или (γ) или в сочетании с двумя или тремя из этих вариантов распределения.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления внутренний слой имеет конфигурации (а), (b) и (с) в сочетании с вариантами распределения (α), (β) или (γ) или в сочетании с двумя или тремя из этих вариантов распределения.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления внутренний слой имеет конфигурации (а), (b) и (d) в сочетании с вариантами распределения (α), (β) или (γ) или в сочетании с двумя или тремя из этих вариантов распределения.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления внутренний слой имеет конфигурации (а), (с) и (d) в сочетании с вариантами распределения (α), (β) или (γ) или в сочетании с двумя или тремя из этих вариантов распределения.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления внутренний слой имеет конфигурации (а), (b), (с) и (d) в сочетании с вариантами распределения (α), (β) или (γ) или в сочетании с двумя или тремя из этих вариантов распределения.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления внутренний слой имеет конфигурацию (b) в сочетании с вариантами распределения (α), (β) или (γ) или в сочетании с двумя или тремя из этих вариантов распределения.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления внутренний слой имеет конфигурацию (b) и (с) в сочетании с вариантами распределения (α), (β) или (γ) или в сочетании с двумя или тремя из этих вариантов распределения.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления внутренний слой имеет конфигурацию (b) и (d) в сочетании с вариантами распределения (α), (β) или (γ) или в сочетании с двумя или тремя из этих вариантов распределения.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления внутренний слой имеет конфигурацию (b), (с) и (d) в сочетании с вариантами распределения (α), (β) или (γ) или в сочетании с двумя или тремя из этих вариантов распределения.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления внутренний слой имеет конфигурацию (с) в сочетании с вариантами распределения (α), (β) или (γ) или в сочетании с двумя или тремя из этих вариантов распределения.
В соответствии с еще одним вариантом осуществления внутренний слой имеет конфигурацию (с) и (d) в сочетании с вариантами распределения (α), (β) или (γ) или в сочетании с двумя или тремя из этих вариантов распределения.
В одном вариантом внутренний слой имеет конфигурацию (d) в сочетании с вариантами распределения (α), (β) или (γ) или в сочетании с двумя или тремя из этих вариантов распределения.
В одном вариантом внутреннего слоя деревянные элементы зигзагообразной формы имеют повторяющиеся секции участков подъема и спуска, в которых предпочтительно, чтобы общие вершины, образованные между участками, были параллельны друг другу, таким образом, чтобы деревянные элементы имели волнообразную форму.
Волнообразность может варьироваться в плане амплитуды и/или длины волны. За счет этого возможно влиять как на толщину, так и на жесткость внутреннего слоя.
В одном вариантом осуществления волнообразность образуется из:
(а’) деревянных элементов (а), таким образом, чтобы волнообразность содержала, как показано на продольном сечении на Фиг. 5, повторяющиеся трапецеидальные части; или
(b’) деревянных элементов (b), таким образом, чтобы волнообразность содержала, как показано на продольном сечении на Фиг. 6, повторяющиеся части в форме синусоиды.
Неожиданно было обнаружено, что хорошую механическую прочность, например, высокую прочность на сжатие и на сдвиг и жесткость внутреннего слоя, содержащего деревянные элементы (a)-(d), можно дополнительно значительно улучшить, если внутренний слой содержит, в частности, деревянные элементы (b’) или состоит из таких деревянных элементов.
Вершины или деревянные элементы поверхностного слоя согласно изобретению могут быть изготовлены посредством использования пластиноподобного элемента, выполненного из древесины, которому придана определенная форма или который был согнут. Кроме того, пластиноподобный элемент предпочтительно изготавливать в форме шпона.
Из уровня техники известны подходящие устройства для формования или сгибания. В предпочтительном случае пластиноподобный деревянный элемент может быть пропущен через пару быстровращающихся профилированных валков, как описано в документе DE 4201201, где профиль выполнен таким образом, чтобы образовывались одна или несколько конфигураций (a)-(d). Формование или сгибание предпочтительно выполняют по существу перпендикулярно направлению древесных волокон. При этом, в одном вариантом осуществления, матрицу древесины, ранее пластифицированной действием влаги и тепла, формуют или загибают, т.е. придают форму соединения на соответствующем ребре сгиба, предпочтительно посредством местного обжима древесных волокон, без ослабления когезии деревянной детали. Формование или сгибание может быть выполнено таким образом, чтобы можно было по крайней мере в значительной степени исключить упругий возврат в исходное положение участков, расположенных зигзагообразно в элементе зигзагообразной формы.
В соответствии с дополнительным вариантом осуществления вершину зигзага образуют с помощью разрезания. В одном варианте для этого древесину вырезают с помощью подходящего резца или подходящего режущего лезвия, имеющего зигзагообразный профиль. Устройства и способы известны из уровня техники или могут быть выполнены аналогично известному уровню техники.
В дополнительном варианте осуществления сгибы и деревянный элемент получают путем формования, как описано в документе US 2013/0001827.
В одном варианте осуществления сгибание, резку или формование выполняют таким образом, чтобы длина волокон в полученном деревянном элементе по крайней мере в два раза превышала толщину выступающего или участков подъема или спуска.
Выражение «толщина» означает наименьшее расстояние между двумя поверхностями участков подъема или спуска. Расстояние между такими поверхностями равно толщине пластиноподобных участков подъема и спуска.
В одном варианте осуществления толщина пластиноподобного элемента составляет от 0,2 мм до 2 мм.
Высота деревянных элементов зигзагообразной формы, как правило, составляет от 0,8 мм до 8 мм.
Выражение «высота» определяется как наименьшее расстояние между двумя воображаемыми плоскостями, между которыми можно расположить зигзагообразный деревянный элемент, таким образом, чтобы вершины, образованные между участками подъема и спуска деревянного элемента зигзагообразной формы, находились в одной из указанных плоскостей.
В одном варианте осуществления толщина деревянного элемента составляет от 0,2 мм до 2 мм, а высота деревянного элемента зигзагообразной формы составляет от 0,8 мм до 8 мм.
В одном варианте осуществления толщина деревянного элемента зигзагообразной формы не превышает 1/10 толщины внутреннего слоя. Данные размеры обеспечивают достаточную однородность внутреннего слоя.
Размеры деревянных элементов зигзагообразной формы в плане ширины и длины могут варьироваться. Предпочтительные размеры выбирают из диапазона от 2 до 20 см.
Элементы зигзагообразной формы, полученные посредством вырезания или сгибания, можно при желании дополнительно разделить или разрезать. Подходящие режущие устройства известны из уровня техники.
Предпочтительно, чтобы вершина или вершины (линия сгиба), образованные участком подъема и участком спуска или участками подъема и спуска, проходили непараллельно преимущественному направлению волокон.
В одном варианте осуществления волокна двух различных деревянных элементов имеют одинаковое преимущественное направление.
В дополнительном варианте осуществления волокна двух различных деревянных элементов имеют разные преимущественные направления.
В одном варианте осуществления вершина, образованная между участком подъема и участком спуска пластинообразного деревянного элемента, проходит непараллельно направлению волокон деревянного элемента.
Предпочтительно, чтобы вершина, образованная между участком подъема и участком спуска пластинообразного деревянного элемента, была перпендикулярна направлению волокон деревянного элемента.
Соответственно, указанный вариант внутреннего слоя также характеризуется тем, что одна или несколько указанных вершин перпендикулярны преимущественному направлению волокон пластинообразного деревянного элемента.
Это предпочтительно также означает, что в одном варианте осуществления направление волокон в деревянном элементе проходит в направлении пластинообразных участков, которые расположены зигзагообразно и примыкают друг к другу, и перпендикулярно к общим вершинам указанных участков.
Выражение «перпендикулярно направлению волокон» подразумевает, что также возможно отклонение на угол приблизительно до 30°.
В одном варианте осуществления внутренний слой по изобретению содержит первые пластинообразные деревянные элементы с участками, расположенными зигзагообразно, и вторые деревянные элементы с участками, расположенными зигзагообразно, при этом первые и вторые деревянные элементы зигзагообразной формы могут быть одинаковыми или могут отличаться друг от друга. В одном варианте осуществления первые и вторые деревянные элементы отличаются в плане размеров и типа используемой древесины. Предпочтительно, чтобы древесные волокна в указанных первых и вторых элементах были ориентированы в одном и том же преимущественном направлении.
В целом, более 50% деревянных элементов во внутреннем слое выполнены таким образом, чтобы обеспечить жесткое соединение друг с другом, причем участок подъема одного элемента с примыкающим участком спуска этого элемента образуют общую вершину между ними. При этом элементы во внутреннем слое расположены таким образом, чтобы две такие вершины двух различных элементов пересекались друг с другом под ненулевым углом. Указанные два элемента жестко соединены друг с другом в точке пересечения. Предпочтительно, чтобы деревянные элементы были распределены во внутреннем слое случайным образом.
Предпочтительно, чтобы более 60% или более 70%, или более 80%, или более 90% или даже 100% деревянных элементов во внутреннем слое были расположены или распределены случайным образом, для обеспечения жесткого соединения друг с другом. Предпочтительно, чтобы 100% деревянных элементов были расположены или распределены случайным образом таким образом, чтобы обеспечить жесткое соединение друг с другом. В данном варианте осуществления внутренний слой по изобретению проявляет большую механическую прочность, чем внутренний слой, в котором не все деревянные элементы жестко соединены друг с другом.
Может быть предусмотрено, чтобы во внутреннем слое по изобретению участки, отличные от указанных вершин пластинообразных деревянных элементов, имеющих зигзагообразные участки, также пересекались друг с другом. Например, участки подъема могут пересекать участки подъема других деревянных элементов таким образом, чтобы пересекались или перекрывались не вершины, а поверхности участков, или указанные вершины могут пересекаться или перекрываться с поверхностями участков подъема.
В одном варианте осуществления внутренний слой содержит плоские (планарные) элементы в дополнение к деревянным элементам зигзагообразной формы. Выражение «плоский» охватывает такие выражения, как «с плоской поверхностью», или «плоской формы», или «формы с плоской поверхностью». Материал для таких плоских элементов может быть выбран из: древесины, бумаги, металла, пластика и сочетания двух или более этих материалов. Такие плоские элементы могут быть приклеены к указанным вершинам пластинообразных деревянных элементов, которые имеют участки, расположенные зигзагообразно. Если участок указанных деревянных элементов зигзагообразной формы приклеен к указанным плоским элементам, внутренняя когезия внутреннего слоя улучшается.
При этом элемент зигзагообразной формы и плоские элементы образуют между собой несколько полостей, а деревянный элемент зигзагообразной формы окружен плоскими элементами по принципу многослойной структуры типа «сэндвич». В другом варианте внутренний слой имеет по меньшей мере один элемент, имеющий два деревянных элемента зигзагообразной формы, приклеенные к плоскому элементу, причем элементы зигзагообразной формы и плоский элемент образуют между собой несколько полостей, а плоский элемент окружен двумя деревянными элементами зигзагообразной формы по принципу многослойной структуры типа «сэндвич».
В одном варианте осуществления деревянные элементы зигзагообразной формы изготавливают из шпона или стружек ориентированно-стружечной плиты (ОСП). В одном варианте используют шпон в форме листа или в форме полосок. В одном варианте стружка ОСП используется в форме обрезков, имеющих удлиненные и узкие щепы.
В одном варианте осуществления для изготовления внутреннего слоя по изобретению можно использовать не склеенные зигзагообразные деревянные элементы, т.е. не обработанные клеем. Выражение «не склеенные» означает, что деревянный элемент не собран или не составлен из склеенных между собой кусочков древесины, древесных отходов или склеенных волокон, щеп или стружек. Таким образом, зигзагообразный деревянный элемент состоит исключительно из древесины. Таким образом, внутри деревянного элемента отсутствует адгезивный материал или клей, которые обычно используют в деревообрабатывающей промышленности для адгезивного связывания древесины. Такие известные адгезивы производят на основе глютина, казеина, мочевинного формальдегида, фенол-формальдегида, резорцино-формальдегида, поливинилацетата и/или полиуретана. Использование не склеенных зигзагообразных деревянных элементов также эффективно с точки зрения охраны окружающей среды и стоимости.
Выражение «не склеенный деревянный элемент» очевидно не исключает, что два таких зигзагообразных деревянных элемента во внутреннем слое по изобретению жестко соединены друг с другом посредством клея или адгезивного материала в указанной точке пересечения. С этой целью в одном варианте может быть предусмотрено, что в процессе изготовления внутреннего слоя склеены только кромки максимумов или минимумов зигзагообразных деревянных элементов. Тем не менее, в еще одном варианте возможно нанесение клея в процессе изготовления внутреннего слоя на всю поверхность деревянного элемента, например, посредством известного способа барабанного склеивания, путем распыления клея на деревянный элемент.
В еще одном варианте настоящего изобретения для изготовления внутреннего слоя могут быть использованы зигзагообразные деревянные элементы, собранные из склеенных деревянных частей или клееных древесных отходов или из склеенных волокон, щеп или стружек. Таким образом, деревянные элементы указанного типа состоят из древесины и клея. В них такой клей содержится, в частности, внутри деревянного элемента.
В еще одном предпочтительном варианте настоящего изобретения для изготовления внутреннего слоя используют зигзагообразные деревянные элементы, которые были подвергнуты термической или тепловой обработке в процессе изготовления. Предпочтительно, чтобы такие деревянные элементы были изготовлены в соответствии со способом, который включает в себя, по крайней мере, следующие этапы (Н1)-(Н4):
(H1) обеспечение деревянного элемента с плоской поверхностью или неплоской поверхностью, который имеет волокна и лигнин на волокнах или между волокнами, причем предпочтительно, чтобы деревянный элемент дерева был не склеенным;
(Н2) нагревание деревянного элемента, полученного на этапе (H1), до температуры, достаточной для размягчения или плавления по крайней мере части лигнина;
(Н3) деформирование деревянного элемента, нагретого на этапе (Н2), таким образом, чтобы получить деревянный элемент зигзагообразной формы;
(Н4) охлаждение деформированного деревянного элемента или изготовленного зигзагообразного деревянного элемента, полученного на этапе (Н3), до температуры ниже температуры размягчения или плавления лигнина.
Предпочтительно, чтобы полученный зигзагообразный деревянный элемент дерева представлял собой деревянный элемент волнообразной формы с одной или несколькими конфигурациями (a)-(d). Такие деревянные элементы обладают отличной несущей способностью, таким образом, чтобы их можно использовать в качестве или для изготовления прерывистого внутреннего слоя или в многослойных композитах с прерывистым внутренним слоем, что, в свою очередь, обеспечивает высокую несущую способность при относительно низкой плотности.
В одном варианте настоящее изобретение также относится к использованию зигзагообразных деревянных элементов во внутреннем слое, при этом деревянные элементы изготовлены в соответствии со способом, в котором предусмотрены, по крайней мере, этапы (Н1)-(Н4):
(H1) обеспечение деревянного элемента с плоской или неплоской поверхностью, который имеет волокна и содержит лигнин на волокнах или между волокнами;
(Н2) нагревание деревянного элемента, полученного на этапе (H1), до температуры, достаточной для размягчения или плавления по крайней мере части лигнина; предпочтительно, чтобы температура составляла не менее 80°C, и особенно предпочтительно, чтобы температура составляла от 80 до 400°C;
(Н3) деформирование деревянного элемента, нагретого на этапе (Н2), таким образом, чтобы сформировать деревянный элемент зигзагообразной формы;
(Н4) охлаждение деревянного элемента, деформированного на этапе (Н3);
при этом деформацию на этапе (Н3) выполняют таким образом, чтобы отношение высоты волны к толщине деревянного элемента зигзагообразной формы была равна или превышало 2:1;
при этом выражение «толщина» означает наименьшее расстояние между верхней стороной и соответствующей нижней стороной зигзагообразного деревянного элемента, а выражение «высота волны» означает наименьшее расстояние между двумя воображаемыми, взаимно параллельными плоскостями, между которыми может быть расположен зигзагообразный деревянный элемент, таким образом, чтобы волнообразная структура находилась между указанными плоскостями;
и при этом предпочтительно, чтобы деревянный элемент, полученный на этапе (H1), а также таким образом образованный зигзагообразный деревянный элемент состояли из не склеенной древесины или не склеенных древесных волокон.
Этап (H1): на этапе (H1) получают деревянный элемент с плоской поверхностью или неплоской поверхностью. Выражение «с плоской поверхностью» означает, что все точки или поверхности деревянного элемента лежат в одной плоскости. Выражение «с неплоской поверхностью» означает, что не все точки или поверхности деревянного элемента лежат в одной плоскости. Соответственно, деревянный элемент с неплоской поверхностью также может иметь по крайней мере один участок с плоской поверхностью. Выражение «участок» означает определенную область или зону деревянного элемента. Предпочтительно, чтобы указанный деревянный элемент содержал длинные волокна с лигнином между волокнами и на волокнах. Предпочтительно, чтобы длина волокон соответствовала длине деревянного элемента.
В соответствии с предпочтительным вариантом на этапе (H1) используют деревянный элемент с плоской поверхностью или неплоской поверхностью, который не проклеен, т.е. не склеен. Соответственно, в указанном варианте на этапе (H1) используют деревянный элемент, предпочтительно в виде шпона, предпочтительно в виде лущеного шпона или строганного шпона. Также можно использовать деревянный элемент, полученный пилением не клееной древесины. В дополнительном варианте также можно использовать деревянный элемент, который получают выстрагиванием древесины на известных станках, например, выстрагиванием круглого лесоматериала на стружечных станках с ножевым кольцом. Деревянный элемент, полученный строганием круглого лесоматериала на стружечных станках с ножевым кольцом, также известен под названием «стружка ОСП» или «щепа ОСП».
Кроме того, деревянный элемент не ограничен каким-либо определенным типом древесины. Он может быть изготовлен из любого желаемого типа древесины, например, из древесины лиственных пород или хвойных пород. Кроме того, деревянный элемент не ограничен каким-либо определенным качеством и/или размером сырья. Это также означает, что для изготовления многослойного композитного материала деревянные элементы не ограничены пиленой продукцией с относительно большими размерами, при этом предпочтительно использовать относительно «небольшие», рассыпаемые деревянные элементы, которые также могут быть расположены в случайном порядке. Выражение «небольшой» будет определено ниже относительно размеров деревянного элемента. В указанных относительно небольших элементах допускаются дефекты, так как дефектные элементы, в которых, например, волнообразность не выражена или элементы частично разрушены, могут быть отсеяны или также могут быть преднамеренно добавлены в многослойный композит. Зигзагообразные деревянные элементы в виде пиломатериала также можно использовать для изготовления внутреннего слоя по изобретению.
На этапе (H1) также можно использовать деревянные элементы различных размеров и различных измерений. В этом способе может быть необходимо предпочтительно использовать стружку ОСП, так как в этом случае дисперсии измерений находятся в относительно широком диапазоне. Также могут быть использованы деревянные элементы, состоящие из древесных остатков и/или низкосортной необработанной древесины, при условии, что указанные древесные отходы не склеены.
Предпочтительно, чтобы зигзагообразный деревянный элемент имел однослойную форму. Выражение «однослойная форма» означает, что деревянный элемент, полученный на этапе (H1), имеет только один слой или пласт древесины. В частности, выражение «однослойной формы» означает, что деревянный элемент, полученный на этапе (H1), не составлен из разных слоев древесины, скрепленных с помощью адгезива или клея.
Известным образом волокна деревянного элемента указанного типа, т.е. не склеенного деревянного элемента, имеют преимущественное направление, и, таким образом, ориентированы неоднородно. Однако это не исключает ситуацию, когда направление волокон также может изменяться на различных участках вследствие искривления, спирального роста или образования наростов. Это не означает поворот направления волокон на 90°; напротив, в любом случае возможен поворот направления волокон до 30°. Таким образом, выражение «преимущественное направление» включает в себя ситуацию, в которой направления отдельных волокон могут отклоняться от преимущественного направления на угол до 30°.
Поскольку волокна деревянного элемента, используемого на этапе (H1), ориентированы неоднородно, т.е. имеют преимущественное направление, волокна также имеют преимущественное направление после деформации на этапе (Н3). Указанное преимущественное направление принимает форму волны. Таким образом, волнообразность имеет преимущественное направление в направлении волны. Такое преимущественное направление может совпадать или отличаться от направления волокон деревянного элемента, полученного на этапе (H1). Предпочтительно, чтобы направление волокон и преимущественное направление совпадали. Соответственно, волокна деревянных элементов, полученных на этапе (H1) и этапе (Н4), имеют преимущественное направление, которое может быть одинаковыми или могут отличаться друг от друга. Предпочтительно, чтобы преимущественные направления волокон на этапе (H1) и преимущественные направления волокон на этапе (Н4) совпадали.
Этап (Н2): деревянный элемент, полученный на этапе (H1) и использованный на этапе (Н2), нагревают. Нагревание осуществляют при температуре, достаточной для размягчения или плавления, по крайней мере, части лигнина, находящегося на волокнах и между волокнами деревянного элемента. Предпочтительно, на этапе (Н2) деревянный элемент нагревают до температуры не менее 80°C, в частности, до температуры от 80°C до 400°C, более предпочтительно от 100°C до 380°C; более предпочтительно от 120°C до 360°C и еще более предпочтительно от 150°C до 350°C.
В особенно предпочтительном варианте нагревание осуществляют до температуры от 230°C до 400°C, более предпочтительно до температуры от 230°C до 380°C, более предпочтительно от 230°C до 350°C. В другом особенно предпочтительном варианте нагревание осуществляют до температуры от 250°C до 400°C, более предпочтительно до температуры от 250°C до 380°C, и еще более предпочтительно от 250°C до 350°C.
Если на этапе (Н2) используют относительно высокие температуры, продолжительность нагревания не должна быть чрезмерно долгой в целях предотвращения повреждений, например, в результате подгорания или пригорания. Наоборот, в случае относительно низких температур может быть необходима относительно большая продолжительность нагревания. Предпочтительно, чтобы продолжительность нагрева составляла от 0,005 до 50 секунд, более предпочтительно от 0,005 до 10 секунд, более предпочтительно от 0,005 до 5 секунд, еще более предпочтительно от 0,01 до 2 секунд.
Нагревание может быть выполнено при помощи подходящего устройства и подходящего теплоносителя. Предпочтительно использовать электронагревательные устройства. Также возможно выполнение нагревания с помощью горячего воздуха или горячего водяного пара. По опыту известно, что при использовании горячего водяного пара возможно нагревание максимум до 200°C. С помощью электронагревательных устройств можно достичь еще более высоких температур, предпочтительно, температуры в диапазоне от 230°C до 400°C.
В одном варианте нагревание на этапе (Н2) выполняют без подачи воды или водяного пара.
Без ограничения одной теорией предполагается, что в результате воздействия нагревания лигнин, находящийся на волокнах и между волокнами деревянного элемента с этапа (H1), т.е. лигнин, присутствующий естественным образом в древесине, по меньшей мере частично размягчается или плавится. По крайней мере частично размягченный или расплавленный лигнин затем может перейти посредством диффузии, по крайней мере частично, на поверхность деформируемого деревянного элемента. Во время охлаждения на этапе (Н4) лигнин затвердевает. Здесь зигзагообразный деревянный элемент, полученный способом по изобретению, по крайней мере частично покрыт лигнином. Этот эффект легко определить визуально невооруженным глазом, так как поверхность зигзагообразного деревянного элемента, как правило, блестит сильнее, чем поверхность деревянного элемента, полученного на этапе (H1).
Кроме того, предполагается, что указанный слой лигнина обеспечивает прочность зигзагообразного деревянного элемента, значительно превышающую прочность деревянных элементов с неплоской поверхностью, известных из уровня техники.
Кроме того, последующую деформацию на этапе (Н3) выполняют таким образом, чтобы как можно меньше волокон разрывалось или повреждалось даже в крайних точках волны, так как это может привести к снижению прочности зигзагообразного деревянного элемента. Тем не менее, невозможно полностью предотвратить разрыв волокон, так как различные типы древесины также могут по-разному реагировать на деформацию на этапе (Н3), например, вследствие различной плотности или качества.
В одном варианте перед этапом (Н2) деревянный элемент, полученный на этапе (H1), может содержать дополнительный лигнин, т.е. лигнин, внешний для древесины, добавленный в нее. Под воздействием температуры на этапе (Н2) лигнин также, по крайней мере частично, размягчается или частично плавится, при этом полученный зигзагообразный деревянный элемент дополнительно, по крайней мере частично, покрыт лигнином. Такой добавленный лигнин может, таким образом, придать дополнительную прочность полученному зигзагообразному деревянному элементу.
Выражение «естественным образом присутствующий в древесине», таким образом, означает, что лигнин выработан древесиной деревянного элемента, полученного на этапе (H1), из которого был получен зигзагообразный деревянный элемент. Выражение «внешний для древесины» означает, что лигнин происходит не из древесины, из которой изготовлен зигзагообразный деревянный элемент. Таким образом, зигзагообразный деревянный элемент дополнительно покрыт лигнином, который не присутствует естественным образом в древесине.
Этап (Н3): деревянный элемент, который был нагрет на этапе (Н2), деформируют на этапе (Н3). Эту деформацию выполняют таким образом, чтобы получить зигзагообразный деревянный элемент. Выражение «зигзагообразный» используется синонимично выражению «волнообразный» и синонимично выражению «волнообразной формы». Здесь, зигзагообразные или волнообразные деревянные элементы имеют одну или несколько конфигураций (a)-(d):
(a) пластиноподобные участки деревянных элементов представляют собой плоские поверхности, а вершина, образованная между плоскими поверхностями, представляет собой плоскую поверхность;
(b) пластиноподобные участки деревянных элементов представляют собой поверхности изогнутой формы, а вершина, образованная между изогнутыми поверхностями, представляет собой поверхность изогнутой формы;
(c) пластиноподобные участки деревянных элементов представляют собой поверхности изогнутой формы, а вершина, образованная между изогнутыми поверхностями, является прямолинейным ребром;
(d) пластиноподобные участки деревянных элементов представляют собой поверхности изогнутой формы, а вершина, образованная между изогнутыми поверхностями, представляет собой плоскую поверхность.
Выражение «волнообразный» означает волнообразность, которая имеет по крайней мере один максимум волны (вершину волны), один минимум волны или один максимум волны и один минимум волны.
Деформацию на этапе (Н3) предпочтительно осуществляют с помощью профилированного инструмента. Выражение «профилированный инструмент» означает, что в инструменте или на инструменте расположены округлые области и/или пазы. Когда деревянный элемент с плоской поверхностью обрабатывают профилированным инструментом, эти скругленные области и/или пазы обеспечивают деформацию. В этом случае деревянный элемент с плоской поверхностью может быть деформирован без приложения давления или под воздействием давления. Подходящие профилированные инструменты известны из уровня техники, например, описаны в DE 4201201 или WO 2009/067344, или могут быть изготовлены аналогично указанному уровню техники. Такие профилированные инструменты могут быть приспособлены к условиям, необходимым для изготовления зигзагообразного деревянного элемента с одной или несколькими конфигурациями (а), (b), (с) или (d), таким образом, чтобы отношение высоты волны к толщине изготовленного деревянного элемента предпочтительно превышало 2:1. Предпочтительно такие профилированные инструменты дополнительно нагревают, особенно, если этапы (Н2) и (Н3) необходимо выполнять одновременно.
В предпочтительном варианте деревянный элемент, который был нагрет на этапе (Н2), на этапе (Н3) обрабатывают по крайней мере одной парой профилированных валков.
В предпочтительном варианте в ходе деформации на этапе (Н3) выполняют этап (Н3.1):
(Н3.1) пропускание деревянного элемента, полученного на этапе (H1), нагретого на этапе (Н2), через по крайней мере одну пару профилированных валков, валки которой вращаются в противоположных направлениях.
Предпочтительно, чтобы по крайней мере один из профилированных валков по крайней мере одной пары подогревался, более предпочтительно при этом используют электронагревательное устройство. Таким образом, можно одновременно выполнить этапы (Н2) и (Н3).
В одном варианте осуществления также можно использовать несколько пар профилированных валков, расположенных последовательно.
Предпочтительно, чтобы по крайней мере одна пара профилированных валков на этапе (Н3.1) или какой-либо другой профилированной инструмент, посредством которого можно выполнить деформацию, были сконструированы таким образом, чтобы придавать деревянному элементу зигзагообразную форму с одной или несколькими конфигурациями (а), (b), (с) или (d). После этого он будет иметь по крайней мере один максимум волны (вершина волны), один минимум волны или один максимум волны и один минимум волны.
В конфигурациях (а) и (d) деформацию выполняют таким образом, чтобы деревянный элемент содержал участок с по крайней мере частично плоской поверхностью. В вариантах (b) и (с) деформацию выполняют таким образом, чтобы деревянный элемент не содержал участок с по крайней мере частично плоской поверхностью.
В одном варианте зигзагообразный деревянный элемент содержит по крайней мере 4 максимума волны и минимума волны, т.е. четыре полные волны.
Если на этапе (Н2) используют деревянный элемент, волокна которого имеют преимущественное направление, предпочтительно осуществлять деформацию на этапе (Н3) таким образом, чтобы деформация не происходила параллельно направлению волокон деревянного элемента. Таким образом, направление волокон также непараллельно минимуму или максимуму образованной при деформации волны зигзагообразного деревянного элемента.
Выражение «параллельно минимуму волны или максимуму волны» в данном случае означает параллельно воображаемой линии, расположенной на максимуме волны (вершине волны) или минимуме волны и представляющей собой наименьшее расстояние между боковыми границами минимума волны или максимума волны.
Таким образом, деформацию выполняют перпендикулярно направлению волокон или преимущественному направлению волокон.
В предпочтительном варианте деформацию на этапе (Н3) выполняют перпендикулярно направлению волокон в деревянном элементе, полученном на этапе (H1). Таким образом, направление волокон проходит перпендикулярно минимуму или максимуму образованной при деформации волны зигзагообразного деревянного элемента.
Выражение «перпендикулярно минимуму волны или максимуму волны» в данном случае означает перпендикулярно воображаемой линии, расположенной на максимуме волны (вершине волны) или минимуме волны зигзагообразного деревянного элемента и представляющей собой наименьшее расстояние между боковыми границами минимума волны или максимума волны. Выражение «перпендикулярно минимуму волны или максимуму волны» также означает, что возможно отклонение на угол приблизительно до 30°.
В предпочтительном варианте деформацию на этапе (Н3) выполняют таким образом, чтобы продольное направление проходило перпендикулярно минимуму волны или максимуму волны.
За счет предпочтительной деформации перпендикулярно преимущественному направлению волокон дополнительно улучшается прочность деревянного элемента (В), полученного с помощью способа по изобретению. В частности, если деформацию этапа (Н3) выполняют параллельно преимущественному направлению волокон, то в результате деформация может привести к повреждению, например, к уплощению, элемента, или даже к разрушению деревянного элемента. Это также может произойти, если на деревянные элементы, деформированные таким образом, действует весовая нагрузка. Такое повреждение не может произойти совсем или может произойти лишь в незначительной степени, если деформацию выполняют перпендикулярно направлению волокон или в поперечном направлении к направлению волокон. Таким образом, улучшается прочность деревянного элемента указанного типа, так как не может возникнуть повреждение параллельно направлению волокон, или оно может иметь лишь незначительную степень.
Этапы (Н2) и (Н3) можно выполнять последовательно или одновременно. В предпочтительном варианте этапы (Н2) и (Н3) выполняют одновременно.
Предпочтительно выполнять деформацию на этапе (Н3) таким образом, чтобы отношение высоты волны к толщине волнообразного деревянного элемента превышало 2:1.
Выражение «высота волны» означает суммарную величину отклонения между максимумом волны и минимумом волны от воображаемой базовой линии, которая проходит между максимумом волны и минимумом волны. Это также означает, что высоту волны можно определить как наименьшее расстояние между двумя воображаемыми, взаимно параллельными плоскостями, между которыми можно разместись зигзагообразный деревянный элемент таким образом, чтобы волны лежали между указанными плоскостями.
Выражение «толщина» означает наименьшее расстояние между верхней стороной и соответствующей нижней стороной зигзагообразного деревянного элемента.
В одном вариантом осуществления отношение высоты волны к толщине находится в диапазоне от равного или более 2,0:1 до 70:1, либо от равного или более 2,0:1 до 60:1, либо от равного или более 2,0:1 до 50:1, либо от равного или более 2,0:1 до 40:1, либо от равного или более 2,0:1 до 30:1. В предпочтительном варианте отношение высоты волны к толщине находится в диапазоне от равного или более 2,0:1 до 15:1, более предпочтительно от 3:1 до 10:1, еще более предпочтительно от 4:1 до 8:1 или от 5:1 до 6:1.
Предпочтительно, чтобы толщина деревянного элемента (В) отличалась не более чем на 20% в области максимума волны и в области минимума волны, и, если деревянный элемент имеет участок с частично плоской поверхностью, то участок с частично плоской поверхностью имеет толщину в диапазоне от толщины максимума волны и/или минимума волны.
Этап (Н4): предпочтительно, на этапе (Н4) деревянный элемент, деформированный на этапе (Н3), охлаждают, предпочтительно до температуры, при которой лигнин полностью или, по крайней мере частично, застывает или затвердевает. Здесь зигзагообразный деревянный элемент получен и присутствует в физической форме. Охлаждение предпочтительно проводят до температуры окружающей среды, предпочтительно до температуры в диапазоне от 0°C до 40°C, более предпочтительно от 10°C до 30°C. Охлаждение может быть осуществлено окружающим воздухом и/или при помощи воздуходувки, т.е. посредством прямого обдува деревянного элемента, полученного на этапе (Н3), предпочтительно, путем обдува воздухом. Затем полученный зигзагообразный деревянный элемент предпочтительно направляют на хранение и поставляют для последующего использования.
Зигзагообразный деревянный элемент, полученный с помощью способа по изобретению, не ограничен с точки зрения длины и ширины. На этапе (H1) способа предпочтительно используют деревянный элемент, который имеет такие размеры, где отношение длины к ширине составляет от 2:1 до 50:1, более предпочтительно от 2:1 до 40:1. В одном варианте произведение длины и ширины составляет от 10 мм × 5 мм до 3000 мм × 1000 мм.
Относительно крупные зигзагообразные деревянные элементы, предпочтительно предоставленные в виде решетки, предпочтительно разделять на более мелкие части. Это будет обсуждено более подробно ниже.
Предпочтительно, чтобы относительно небольшие зигзагообразные деревянные элементы имели произведение длины и ширины в диапазоне от 10×5 мм до 200×100 мм, более предпочтительно от 10×5 мм до 100×50 мм, более предпочтительно от 10×5 мм до 50×25 мм. Выражение «длина» означает наименьшее расстояние между началом и концом зигзагообразного деревянного элемента в продольном направлении деревянного элемента, предпочтительно измеренное по направлению волокон. Выражение «ширина» означает расстояние между боковыми кромками в поперечном направлении к продольному направлению зигзагообразного деревянного элемента, предпочтительно измеренное поперечно к направлению волокон.
На этапе (H1) способа по изобретению предпочтительно используют деревянный элемент с такими размерами, чтобы зигзагообразный деревянный элемент, полученный способом по изобретению, имел толщину от 0,1 мм до 5 мм, предпочтительно от 0,2 мм до 3,5 мм, более предпочтительно от 0,2 мм до 2 мм.
Деформацию на этапе (Н3), т.е. выбор профиля профилированного инструмента, предпочтительно выполняют таким образом, чтобы высота волны зигзагообразного деревянного элемента составляла от 1 мм до 20 мм, предпочтительно от 2 мм до 12 мм, более предпочтительно от 2 мм до 8 мм.
В предпочтительном варианте толщина зигзагообразного деревянного элемента составляет от 0,1 мм до 5 мм, а высота волны составляет от 1 мм до 20 мм, при этом отношение высоты волны к толщине волнообразного деревянного элемента (В) превышает 2:1.
В особенно предпочтительном варианте толщина зигзагообразного деревянного элемента составляет от 0,2 мм до 3,5 мм, а высота волны составляет от 2 мм до 12 мм, при этом отношение толщины к высоте волны зигзагообразного деревянного элемента превышает 2:1. В дополнительном особенно предпочтительном варианте толщина зигзагообразного деревянного элемента составляет от 0,2 мм до 2 мм, а высота волны составляет от 2 мм до 8 мм, при этом отношение высоты волны к толщине зигзагообразного деревянного элемента превышает 2:1.
3
3
3
3
3
3
Предпочтительно, чтобы зигзагообразные деревянные элементы, полученные с помощью способа по изобретению, имели объемную плотность в диапазоне от 40 кг/м до 125 кг/м, более предпочтительно в диапазоне от 45 кг/м до 100 кг/м, еще более предпочтительно в диапазоне от 50 кг/м до 80 кг/м.
3
В еще одном варианте также можно использовать зигзагообразные деревянные элементы с более высокой объемной плотностью, например, с объемной плотностью до 250 кг/м.
В одном варианте перед выполнением этапа (Н2) деревянный элемент (А), или древесину, из которой изготавливается деревянный элемент (А), можно обработать водой; таким образом, на этапе (H1) можно использовать влажный деревянный элемент. В данном случае выражение «влажный» относится к содержанию воды от 30% до 150%, измеренному по стандарту DIN 52182. При этом на этапе (H1) также можно использовать деревянные элементы с более низким содержанием воды, предпочтительно, с содержанием воды от 5% до 30%.
В еще одном варианте способ может предусматривать этап сушки. Такой этап сушки предпочтительно выполняют перед этапом (Н4), предпочтительно после деформации на этапе (Н3). В указанном варианте способ отличается тем, что этап (Н3) включает в себя, по крайней мере, этап (Н3.2):
(Н3.2) сушка деформированного деревянного элемента, полученного на этапе (Н3).
В еще одном варианте можно дополнительно повысить прочность получаемого зигзагообразного деревянного элемента путем механической обработки. Предпочтительно посредством механического воздействия выполняют деформацию максимума волны или минимума волны таким образом, чтобы обеспечить сдавливание в максимуме волны или минимуме волны. Такую деформацию, которую выполняют дополнительно к деформации на этапе (Н3), предпочтительно осуществляют после этапа (Н3) или одновременно с этапом (Н3). Соответственно, этап (Н3) также может включать в себя этап (Н3.3):
(Н3.3) деформирование минимума или максимума волны волнообразного деревянного элемента таким образом, чтобы выполнить сдавливание, по крайней мере частично, в минимуме волны и/или в максимуме волны.
Сдавливание предпочтительно выполняют путем сгибания.
Кроме того, деревянный элемент, полученный на этапе (Н3) или этапе (Н4), также можно подвергнуть дальнейшей деформации.
В еще одном варианте зигзагообразный деревянный элемент, полученный после процесса охлаждения на этапе (Н4), можно разделить на части. Соответственно, после этапа (Н4) способ также может предполагать этап (Н5):
(Н5) разделение на части деревянного элемента, полученного на этапе (Н4).
В еще одном варианте зигзагообразный деревянный элемент, полученный на этапе (Н4) или (Н5), также может быть подвергнут просеиванию или фильтрованию (этап Н6). Такой подход может быть предпочтительным, если деревянные элементы должны соответствовать требованиям определенного распределения по размерам или если необходимо удалить остатки обработки из деревянных элементов. Соответственно, способ также может включать в себя этап (Н6):
(Н6) просеивание деревянных элементов, полученных на этапе (Н4) или этапе (Н5).
В одном варианте настоящее изобретение также относится к использованию зигзагообразного деревянного элемента, поверхность которого, по крайней мере частично, «покрыта» лигнином, и который может быть получен способом по изобретению, включающим в себя, по крайней мере, этапы (Н1)-(Н3), во внутреннем слое по изобретению. Выражение «покрытый» здесь означает, что затвердевший или застывший лигнин находится по крайней мере на части поверхности деревянного элемента, или что по крайней мере часть поверхности деревянного элемента содержит лигнин. Выражение «по крайней мере, часть поверхности содержит лигнин или покрыта лигнином» означает, что по крайней мере 10% поверхности деревянного элемента, более предпочтительно более 20%, более 30%, более 40%, более 50%, более 60%, более 70%, более 80%, более 90% или вся поверхность покрыта лигнином.
В еще одном варианте настоящее изобретение относится к использованию зигзагообразного деревянного элемента, поверхность которого по крайней мере частично покрыта лигнином, во внутреннем слое по изобретению, при этом отношение высоты волны к толщине зигзагообразного деревянного элемента равна или превышает 2:1. При этом выражение «толщина» относится к наименьшему расстоянию между верхней стороной и соответствующей нижней стороной зигзагообразного деревянного элемента, а выражение «высота волны» означает наименьшее расстояние между двумя воображаемыми, взаимно параллельными плоскостями, между которыми может находиться зигзагообразный деревянный элемент, таким образом, чтобы волны находились между указанными плоскостями. При этом деревянный элемент, полученный на этапе (H1), состоит из не склеенной древесины или не склеенных древесных волокон.
Второй аспект изобретения
Способ изготовления внутреннего слоя с элементами зигзагообразной формы из древесины
По второму аспекту изобретение относится к способу получения внутреннего слоя с пластиноподобными элементами из древесины, при этом такие элементы имеют участки расположенные зигзагообразно, где участок подъема элемента с прилегающим участком спуска элемента образуют общую вершину таким образом, чтобы элемент имел зигзагообразную форму. Элементы расположены во внутреннем слое таким образом, чтобы две такие вершины двух элементов, которые могут быть одинаковыми или могут отличаться друг от друга, пересекались друг с другом под ненулевым углом.
В одном варианте способ включает в себя, по крайней мере, этапы (i) и (ii):
(i) обеспечение пластиноподобных элементов из древесины, имеющих участки, расположенные зигзагообразно, при этом участок подъема элемента с прилегающим участком спуска этого элемента образует общую вершину между ними;
(ii) расположение элементов, полученных на этапе (i), таким образом, чтобы две таких вершины двух элементов пересекались друг с другом под ненулевым углом;
(iii) жесткое соединение вершин, образованных на этапе (ii).
Жесткое соединение предпочтительно выполняют с помощью адгезивного материала или клея.
В еще одном варианте в точке пересечения вершин два элемента, которые могут быть одинаковыми или могут отличаться друг от друга, жестко соединены друг с другом с помощью плоских элементов, изготовленных из следующих материалов: древесина, бумага, металл, пластик и два или более из них, при этом плоские элементы сами соединены вершинами с помощью подходящего соединительного средства, такого как, предпочтительно, адгезивный материал или клей.
В одном варианте расположение элементов на этапе (II) может быть реализовано путем ориентации деревянных элементов, что может быть выполнено либо вручную, либо с помощью станка.
Жесткое соединение на этапе (iii) может быть обеспечено путем приложения давления, которое предпочтительно составляет от 0,02 МПа до 1,5 МПа, более предпочтительно от 0,01 МПа до 1,0 МПа.
Каждый из этапов (i)-(iii) может быть выполнен в присутствии поверхностного слоя. Затем способ предпочтительно выполняют таким образом, чтобы на этапе (i) деревянные элементы, снабженные адгезивным материалом, были размещены на поверхностном слое, а на этапе (ii) были ориентированы на нем.
Такую конструкцию затем предпочтительно закрывают дополнительным поверхностным слоем и подвергают сжатию. В результате получают многослойный композит, имеющий два поверхностных слоя и внутренний слой, расположенный между ними.
Внутренний слой предпочтительно представляет собой внутренний слой по первому аспекту, или изготовленный в соответствии со способом по второму аспекту, в форме с плоской поверхностью.
Третий аспект изобретения
Многослойный композитный материал, имеющий, по крайней мере, поверхностный слой и внутренний слой
Третий аспект настоящего изобретения относится к многослойному композиту, имеющему, по крайней мере, поверхностный слой и внутренний слой по изобретению, причем поверхностный слой расположен таким образом, чтобы он по меньшей мере частично покрывал внутренний слой и был жестко прикреплен к нему. При этом внутренним слоем является внутренний слой по первому аспекту настоящего изобретения и вариантам осуществления, описанным в данном документе, или внутренний слой, соответствующий второму аспекту и вариантам, описанным в данном документе.
Поверхностный слой, используемый в многослойных композитах по изобретению, может включать в себя материал, выбранный из следующей группы материалов: шпон, деревянные доски, ДСП, ДВП, фанеры, фанерная плита, покрытый синтетической смолой картон, металлический лист, фиброцементная плита и сочетание двух или более из этих материалов.
Указанный по крайней мере один поверхностный слой предпочтительно является плоским, т.е. имеет форму с плоской поверхностью. Этот по крайней мере один поверхностный слой предпочтительно имеет квадратную или прямоугольную форму.
Размеры поверхностного слоя не ограничены. Ширина и длина этого по крайней мере одного поверхностного слоя предпочтительно находится в каждом случае в диапазоне от 0,50 м до 5 м, более предпочтительно от 1 м до 3 м.
Способ изготовления многослойного композитного материала по изобретению уже описан выше в контексте изготовления внутреннего слоя. Таким образом, способ включает в себя, по крайней мере, следующие этапы (i)-(iii):
(i) обеспечение пластиноподобных элементов из древесины, которые имеют участки, расположенные зигзагообразно, при этом участок подъема элемента с прилегающим участком спуска этого элемента образует общую вершину между ними;
(ii) расположение элементов, полученных на этапе (i), таким образом, чтобы две таких вершины двух элементов пересекались друг с другом под ненулевым углом;
(iii) жесткое соединение вершин элементов с этапа (ii);
при этом на этапе (ii) расположение выполняют на поверхностном слое, а на этапе (iii) элементы также жестко соединяют с поверхностным слоем, предпочтительно при помощи адгезивного материала.
После этого на той стороне внутреннего слоя, которая еще не имеет поверхностного слоя, при желании можно разместить поверхностный слой, предпочтительно путем приклеивания к поверхностному слою.
Четвертый аспект изобретения
Внутренний слой, деформированный сжатием, и многослойный композит, деформированный сжатием
Четвертый аспект настоящего изобретения относится к внутреннему слою и многослойному композиту, содержащему этот внутренний слой, которые имеют форму с неплоской поверхностью.
В одном варианте внутренний слой по первому аспекту или изготовленный в соответствии со способом по второму аспекту и многослойный композит по изобретению по третьему аспекту могут быть подвергнуты деформированию сжатием, за счет чего могут изготавливаться трехмерные объекты. С этой целью внутренний слой по изобретению или многослойный композит по изобретению могут быть деформированы в подходящем прессовом инструменте. Такая деформация может быть выполнена в процессе изготовления внутреннего слоя или многослойного композита, или после этого.
В одном варианте деформируют только вершины внутреннего слоя или многослойного композита, предпочтительно путем сжатия. Таким образом, возможно закупоривать полости по вершинам внутреннего слоя или многослойного композита. Такая деформация сжатием может быть выполнена во время соединения внутренних слоев или многослойного композита, хотя также может быть выполнена и после соединения внутренних слоев или многослойного композита, на последующем этапе, например, за счет термического размягчения адгезивного материала на вершинах. Указанный вариант имеет преимущество, поскольку он позволяет пропустить закупоривание вершин, например, с использованием деревянной полоски, предпочтительно полоски из шпона.
В процессе сжатия можно придать верхушечной части внутреннего слоя или многослойного композита куполообразный, т.е. закругленный профиль. Зачастую это является желательным, например, в случае высококачественных компонентов мебели.
В еще одном варианте осуществления деформации сжатием можно подвергнуть не только участок вершин, но и другие участки внутреннего слоя или многослойного композита (дополнительно или отдельно от участка вершин).
Способ изготовления трехмерных деревянных изделий деформацией сжатием описан в DD 271870 и DE 10124912.
Соответственно, в четвертом аспекте настоящее изобретение относится к многослойному композиту, по крайней мере, имеющему поверхностный слой и внутренний слой, в котором поверхностный слой расположен таким образом, чтобы он, по крайней мере частично, покрывал внутренний слой и жестко соединялся с ним. При этом внутренним слоем является внутренний слой по первому аспекту настоящего изобретения и вариантам осуществления, описанным в данном документе, или внутренний слой, полученный способом по второму аспекту настоящего изобретения и вариантам осуществления, описанным в данном документе; а многослойным композитом является многослойный композита по третьему аспекту настоящего изобретения и вариантам осуществления, описанным в данном документе, где такой многослойный композитный материал может быть изготовлен способом, включающим в себя, по крайней мере, этап (i):
(i) деформирование сжатием многослойного композита по третьему аспекту.
Аналогичным образом, также можно выполнить деформацию сжатием только внутреннего слоя по изобретению по первому аспекту и вариантам, описанным в данном документе, или внутреннего слоя по изобретению, изготовленного по второму аспекту настоящего изобретения и вариантам, описанным в данном документе.
Соответственно, настоящее изобретение относится к внутреннему слою, который может быть использован для изготовления многослойного композита, который имеет по крайней мере один поверхностный слой и один внутренний слой, где поверхностный слой расположен таким образом, чтобы он, по крайней мере частично, покрывал внутренний слой и был жестко соединен с ним. При этом внутренний слой содержит элементы из древесины, которые имеют пластиноподобные участки, расположенные зигзагообразно, где участок подъема элемента с примыкающим участком спуска этого элемента образуют общую вершину между ними таким образом, чтобы элемент имел зигзагообразную форму. Элементы расположены во внутреннем слое таким образом, чтобы две такие вершины двух элементов пересекались друг с другом под ненулевым углом, и два элемента жестко соединены друг с другом в точке пересечения. Внутренний слой может быть изготовлен способом, включающим в себя, по крайней мере, этап (i):
(i) деформирование сжатием внутреннего слоя по первому аспекту настоящего изобретения и вариантам осуществления, описанным в данном документе; или деформирование сжатием внутреннего слоя, изготовленного посредством способа по второму аспекту настоящего изобретения и вариантам осуществления, описанным в данном документе.
Пятый аспект изобретения
Использование внутреннего слоя по изобретению и многослойного композита по изобретению
Согласно пятому аспекту настоящее изобретение также относится к использованию многослойного композита по изобретению или внутреннего слоя по изобретению.
Многослойный композит по изобретению или внутренний слой по изобретению предпочтительно можно использовать в областях, предусматривающих высокий уровень механической нагрузки с относительно низким весом, и/или в областях, в которых необходима высокая амортизирующая способность. В одном варианте многослойный композит или внутренний слой используют для изготовления мебели, стеллажей, транспортировочной упаковки, в качестве внутренних каркасных деталей, в дверях и воротах, в стульях или в качестве стульев, а также в автомобиле- и судостроении. С этой целью многослойный композит или внутренний слой может быть обработан в соответствии с известными способами резки, распиловки, обработки напильником и/или сверления.
Внутренний слой по изобретению и многослойный композит, который имеет внутренний слой по изобретению, например, легкая плита, демонстрируют высокий уровень прочности при сжатии и прочности под нагрузкой. В связи с этим, внутренний слой по изобретению и многослойный композит по изобретению, изготовленный из него, превосходят соответствующие внутренние слои или многослойные композиты, изготавливаемые из отходов производства, из стружки и древесноволокнистых плит.
Кроме того, изменения размеров внутреннего слоя или многослойного композита под воздействием влаги, в частности, изменения размеров в направлении толщины внутреннего слоя или многослойного композита, могут быть незначительными благодаря незначительным изменениям размеров деревянных элементов в направлении волокон. В частности, это происходит в том случае, когда направление волокон совпадает с направлением по крайней мере двух взаимно прилегающих пластиноподобных участков и перпендикулярно к вершинам, образованным примыкающими друг к другу участками. Это является дополнительным преимуществом по сравнению с другими известными внутренними слоями и многослойными композитами, изготовленными из них, например, изготовленными из плоских деталей или из слоев, изготовленных с параллельными волокнами, например, фанера или ДВП.
Без ограничения одной теорией предполагается, что рассмотренные преимущества следуют из структуры деревянных элементов зигзагообразной формы, которые используются во внутреннем слое и в многослойном композите, при этом указанная вершина не параллельна направлению волокон деревянного элемента, но предпочтительно перпендикулярна ему. Кроме того, структуру деревянного элемента обеспечивают древесные волокна, в частности, на указанной вершине. Наоборот, деревянные элементы, изготовленные из промышленных отходов, содержат волокна, которые не имеют такого преимущественного направления, но расположены однородно в трех пространственных направлениях. Кроме того, соответствующие вершины могут быть расположены параллельно направлению волокон. Таким образом, структура указанных деревянных элементов не поддерживается на такой вершине или поддерживается, только в меньшей степени, чем в случае деревянных элементов, которые использованы’ во внутреннем слое по изобретению, и в случае плиты, изготовленной из них.
Кроме того, крепежные средства, например, гвозди и шурупы или мебельные соединительные детали, могут обеспечить надежную точку опоры во внутреннем слое по изобретению и в многослойном композите по изобретению, так как структура внутреннего слоя, имеющего относительно низкую плотность, имеет только небольшие полости, т.е. обладает высоким уровнем однородности. Таким образом, также можно обеспечить надежное крепление к опоре, например, к стене.
Обобщая вышесказанное, изобретение позволяет достичь высокой прочности на сжатие и на сдвиг и жесткости готового легкого компонента, которые обеспечиваются каркасной конструкцией. Кроме того, необходимо подчеркнуть очень низкий уровень набухания полученной легкой плиты в плане толщины в случае изменения уровня влажности, что достигается вследствие практически пренебрежительно малого набухания древесины вдоль направления волокон. Таким образом, плита указанного типа будет превосходить все другие древесные материалы, изготовленные из плоских частиц или слоев с параллельно ориентированными волокнами, таких как древесностружечные и древесноволокнистые плиты, фанера или фанеры с деревянным внутренним слоем.
В одном варианте осуществления к деревянным элементам зигзагообразной формы могут быть добавлены дополнительные элементы с плоской поверхностью. При этом деревянные элементы зигзагообразной формы предпочтительно приклеивают к элементам с плоской поверхностью. В данном случае во время склеивания образуются линейные точки соединения, в частности, между элементами зигзагообразной формы и элементами с плоской поверхностью, что обеспечивает увеличение прочности легкой плиты при поперечном растяжении.
Деревянные элементы зигзагообразной формы, к которым добавлены деревянные элементы с плоской поверхностью или без добавления таких деревянных элементов с плоской поверхностью, для создания легкого внутреннего слоя также можно смешивать с элементами из обычной древесины, например, древесной стружкой или древесными волокнами. Данную проклеенную смесь можно сжать с образованием легкой плиты из древесного материала, которая обладает еще более высокой однородностью. В данном случае особые преимущества заключаются в том, что можно использовать существующие технологии, например, в производстве древесно-стружечной плиты, с помощью которых можно изготавливать плиты с гораздо более низкой общей плотностью, чем в случае обычного производства плит.
Перечень ссылочных позиций:
1, 2, 3, 4 Деревянные элементы
5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12 Волнообразные деревянные элементы
1’, 2’, 3’, 4’, 6’ Вершины
20, 30 Участки подъема и спуска
70 Точка соединения двух вершин
40 Многослойный композит
50 Внутренний слой
60, 60’ Поверхностные слои