不对称的功能板的制作方法

1.本发明涉及一种用于承受表面载荷的功能板，该功能板包括多个单板层，这些单板层彼此层叠设置并且以材料粘合的方式连接在一起，其中，这些单板层的一部分具有a-纤维方向，这些单板层的另一部分具有与a-纤维方向约成90
°
的b-纤维方向。该功能板具有中心平面，中心平面大致定义在功能板在厚度方向上的中部。在中心平面的第一侧，具有a-纤维方向的单板层的累积厚度与具有b-纤维方向的单板层的累积厚度不同，并且在中心平面的与第一侧相对地定位的第二侧，具有a-纤维方向的单板层的累积厚度与具有b-纤维方向的单板层的累积厚度不同。因此，功能板在其厚度方向上具有不对称的结构。本发明还涉及功能板作为建筑部件的模板的模板外壳的用途，以及使用至少一个功能板生产建筑部件的模板的方法。


背景技术：

2.在各种应用中，使用的功能板至少部分地由天然的、可再生的原材料制成，但经过合成形成或组合。与纯天然板材(例如木板)相比，这样的功能板具有更好的性能。典型的功能板为胶合板或贴面胶合板。在这样的胶合板中，多个木质层，即所谓的单板层，彼此层叠并且相互粘合在一起。与单层的天然木板相比，胶合板在尺寸上更加稳定，特别是在板中水分含量变化的情况下。随着水分含量的增加，木质材料倾向于横向于纤维方向扩展，而沿纤维方向几乎不发生扩展。为了防止这种具有方向依赖性的水分膨胀和收缩，多个单板层彼此层叠地放置并且相互连接，如此使得在胶合板中相邻层的纤维方向相互交叉。通过这样的方式，一个单板层的纤维可以防止相邻的单板层的水分膨胀和收缩，在相邻单板层中，纤维方向的延伸大致偏置了90
°
。在每个单板层中，在平行于纤维方向的方向上的机械性能，特别是拉伸强度和抗弯强度，不同于在横向于纤维方向的方向上的机械性能。含有纤维的天然材料总是具有这种特性。在多层贴面胶合板中，从功能板的平面图上看时，在不同的载荷方向上的机械性能也是不同的。这种特性是不期望的，特别是在用于承受表面载荷的功能板中。当对已知的贴面胶合板施加表面载荷时，第一载荷方向的挠度大于与第一载荷方向正交的第二载荷方向的挠度。这种较大的挠度是由于功能板在第一载荷方向上的抗弯强度较低造成的。然而，为了安全地承受表面载荷，当功能板在所有方向上具有相同或至少相似的机械性能时，以及当由表面载荷产生的挠度因此在所有方向上也相同或至少相似时，是有利的。贴面胶合板的这种机械性能的方向依赖性在层数少的板中非常明显，而当设置有较多的数量的单板层时，贴面胶合板的这种机械性能的方向依赖性会略有改善。然而，具有较多层数的贴面胶合板，也被称为复合板，根据方向也具有不同的机械性能。
3.因此，本发明的目的是提出解决方案，通过该解决方案，基于天然材料的元件可以以更均匀的和在方向上更独立的方式承受表面载荷。


技术实现要素：

4.这一目的通过一种用于承受表面载荷的功能板来解决，该功能板包括多个单板
层，这些单板层彼此层叠地布置并且以材料粘合的方式连接在一起，其中这些单板层的一部分具有a-纤维方向，这些单板层的另一部分具有与a-纤维方向约成90
°
的b-纤维方向。该功能板具有中心平面，中心平面大致定义在功能板在厚度方向上的中部。在中心平面的第一侧，具有a-纤维方向的单板层的累积厚度与具有b-纤维方向的单板层的累积厚度不同，并且在中心平面的与第一侧相对地定位的第二侧，具有a-纤维方向的单板层的累积厚度与具有b-纤维方向的单板层的累积厚度不同。此处，在中心平面的第一侧的具有a-纤维方向的单板层的累积厚度与具有b-纤维方向的单板层的累积厚度的比例不同于在中心平面的第二侧的具有a-纤维方向的单板层的累积厚度与具有b-纤维方向的单板层的累积厚度之比，因此，功能板在其厚度方向上具有不对称的结构。与已知的贴面胶合板一样，根据本发明的功能板包括多个单板层，多个单层板彼此连接并且彼此层叠地布置。然而，在厚度方向上彼此相邻的单板层的纤维方向并不总是彼此不同的。一部分单板层具有第一纤维方向，第一纤维方向被称为a-纤维方向。另一部分单板层具有b-纤维方向，b-纤维方向大致正交于a-纤维方向延伸。在已知的贴面胶合板中，在厚度方向上彼此相邻的单板层总是具有不同于彼此的纤维方向。因此，在已知的贴面胶合板中，具有a-纤维方向的层和具有b-纤维方向的层是交替的。在根据本发明的功能板中，还具有至少一个部分，在该部分中，具有a-纤维方向的层与具有b-纤维方向的层相邻地布置。此外，然而，还具有至少一个部分，在该部分中，彼此相邻地布置的单板层的纤维方向是相同的。这样彼此相邻布置的单板层要么都具有a-纤维方向，要么都具有b-纤维方向。在根据本发明的功能板中，概念性地，在厚度方向上将功能板分成两半的中心平面被定义在厚度方向上观察的中部。功能板的第一半部分设置在中心平面的第一侧，功能板的第二半部分设置在中心平面的第二侧。当把中心平面的第一侧的具有a-纤维方向的所有单板层的厚度加起来，并且把计算出的总厚度与中心平面的第一侧的具有b-纤维方向的所有单板层的累积厚度进行比较，两个总厚度是彼此不同的。此处，这些不同的总厚度可以由不同数量的具有相同厚度的单板层得到，或者由相同数量的但具有不同厚度的单板层得到。在中心平面的与第一侧相对地定位的第二侧，具有a-纤维方向的单板层的累积厚度与具有b-纤维方向的单板层的累积厚度也是彼此不同的。在该第二侧，具有a-纤维方向和具有b-纤维方向的单板层的不同总厚度也可以通过相同数量的具有不同厚度的单板层得到，或者通过不同数量的具有相同厚度的单板层得到。除了如下特性之外，即，在中心平面的每一侧具有a-纤维方向的单板层的总厚度与具有b-纤维方向的单板层的总厚度彼此不同，同时，在根据本发明的功能板中，这些累积厚度彼此之间的比例在中心平面的第一侧与中心平面的第二侧是不同的。这意味着在中心平面的第一侧的具有a-纤维方向的单板层的相对厚度比例不同于在中心平面的第二侧的具有a-纤维方向的单板层的相对厚度比例。同样地，在中心平面的第一侧的具有b-纤维方向的单板层的相对厚度比例不同于在中心平面的第二侧的具有b-纤维方向的单板层的相对厚度比例。因此，整个功能板在厚度方向上具有不对称的结构；同时，在厚度方向上被中心平面概念性地划分的功能板的一半的具有a-纤维方向的单板层的厚度比例大于具有b-纤维方向的单板层的厚度比例。相反地，位于这一半对面的另一半，其具有b-纤维方向的单板层的厚度比例大于具有a-纤维方向的单板层的厚度比例。这种在厚度方向上的不对称结构与对称地配置贴面胶合板或功能板的专业界的建议(即有规律地交替相邻单板层的纤维方向以减少尺寸的变形)相反。然而，与根据现有技术的对称或均匀配置的贴面胶合板相比，根据本发明的
功能板具有明显的改进，在不同的载荷方向上具有更均匀的刚性。一般来说，在任何功能板中，位于距中心平面较远的单板层对稳定性(特别是抗弯强度)的影响比布置在距中心平面较近的单板层对稳定性的影响更大。如果在功能板上施加表面载荷，功能板将会弯曲，形成中性纤维的中心平面在长度上没有变化。在中心平面的背离表面载荷的一侧，单板层在挠曲时将出现伸长；在中心平面面的朝向表面载荷的一侧，单板层将出现压缩。单板层距中心平面越远，伸长或压缩就越大。在已知的贴面胶合板中，外层具有相同的纤维方向，即要么都是a-纤维方向，要么都是b-纤维方向。这些外层距中心平面的距离最大，因此这些外层是对胶合板的抗弯强度影响最大的单板层。由于已知的贴面胶合板的结构在厚度方向上是均匀和对称的，外层对抗弯强度的这种影响不会被其他的影响因素所补偿。在已知的胶合板中，沿平行于外层的纤维方向延伸的方向的抗弯强度明显大于沿垂直于外层的纤维方向延伸的方向的抗弯强度。然而，自然生长的木质材料总是表现出的这种抗弯强度的各向异性在技术方面是非常不实用的，因为当施加表面载荷时，已知的胶合板在一个方向上的弯曲比在垂直于该方向的另一个方向上的弯曲更强烈。胶合板越薄，即胶合板的层数越少，这种抗弯强度的各向异性就越大。根据本发明的功能板，通过外层的影响被内层的纤维方向的不相等分布所补偿，来补偿这种抗弯强度的各向异性。以这样的方式，根据本发明的功能板在不同的载荷方向上具有几乎相同的抗弯强度，因此在施加表面载荷时也具有几乎相同的挠度。例如，在根据本发明的功能板中，如果外层在a-纤维方向上具有相同的纤维方向，它们的影响会被具有b-纤维方向的内层的更大的厚度比例所补偿。这样的补偿是通过上述的与具有a-纤维方向的单板层的累积厚度和具有b-纤维方向的单板层的累积厚度的分布或比例相关的特征来实现的。根据本发明的功能板的优势在于，其可以在相对于外层的法线方向的任何旋转方向上使用和结合。由于功能板在所有旋转方向上具有几乎相同的抗弯强度值，因此可以自由选择围绕外层的法线的旋转方向。这大大方便了承受或补偿表面载荷。在已知的胶合板中，总是必须考虑到沿着外层的纤维方向被赋予的抗弯强度要高于在与外层的纤维方向正交的方向上被赋予的抗弯强度。因此，总是要考虑胶合板围绕外层的法线的旋转方向。在根据本发明的功能板中，这一点可以忽略，在该功能板中，抗弯强度的各向异性被消除或者至少大幅地减少。在下文中，这一优势基于两个示例以示例性的方式说明。根据本发明的功能板的一个可能的应用是其用途是作为存放重物的搁架板。通常情况下，搁架板的长度明显大于宽度。在用作搁架板的已知的胶合板中，为了获得尽可能小的挠度，在已知的胶合板中，外层的纤维方向必须朝向搁架板的纵向方向。如果不注意这一点，搁架板就会出现明显的大挠度。外层的纤维方向不平行于较长的方向延伸的已知的胶合板的废料或残余物，不能作为搁架板使用。然而，如果使用根据本发明的功能板生产搁架板，在将功能板切割成搁架板时，不必观察外层的纤维方向。架子的建造因此被加快和简化；同时，残余部分也可以作为搁架板使用。功能板的另一个可能的应用是作为建筑部件的模板的模板外壳的应用。这样的模板构成建筑部件的阴模，粘稠的混凝土材料被填入该阴模内。混凝土材料硬化后，模板再次被拆除。这样的模板具有平面的模板外壳，当混凝土材料被倒入并且硬化时，模板外壳一定会承受作为表面载荷的混凝土材料的重量和压力。对于模板和模板外壳来说，通常情况下，一个方向的尺寸大于与该方向垂直的方向的尺寸。例如，在墙的模板中，墙的长度通常比墙的高度要大得多。因此，当使用普通的胶合板作为模板外壳时，外层的纤维方向必须朝向平行于模板或模板外壳的较长尺寸的方向，以获得尽可能小的挠
度。与搁架板的例子相同，这同样导致必须谨慎实施胶合板，而且不是每个模板外壳都能用于每种应用。当使用根据本发明的功能板作为模板外壳时，这个问题不再存在。根据本发明的功能板可以以不同的旋转方向并入模板，并且在这些不同的旋转方向上具有相同或几乎相同的抗弯强度。即使在将根据本发明的功能板用作为建筑领域中的模板外壳的情况下，由于模板外壳或模板外壳的各向同性的挠度，方便了模板的建造，由此使得模板的建造，即建筑部件的建造，得到了显著改进。除了所描述的通过材料粘合相互连接的单板层外，根据本发明的功能板还可以包括由各种材料制成的其他层。例如，可以应用合成材料的涂层。根据本发明的功能板能够承受多种的技术领域中的表面载荷。因此，根据本发明的功能板的用途不受限于上述的示例。
5.在一实施例中，可以设想，将功能板的第一表面被配置为压力侧，该压力侧用于承受作为载荷的压力，而功能板的与压力侧相对地定位的表面被配置为张力侧，特别地，张力侧不用于承受载荷。在该实施例中，功能板具有明确的压力侧和与该压力侧相对地定位的张力侧。压力侧用于承受作为载荷的压力。该功能板被定位为压力侧面向表面载荷以用于承受表面载荷。因此，压力侧被视为功能板面向载荷的一侧。在功能板用作为模板外壳的示例中，功能板的压力侧面向负载，即混凝土材料。在模板外壳的示例中，压力侧由此被视为模板外壳的混凝土侧。术语“压力侧”来源于这一事实，即在功能板发生挠曲的情况下该侧被压缩，因此板的这一区域承受压力。相对侧，即张力侧，在弯曲载荷下承受张力。通常情况下，不将载荷施加至张力侧。然而，在某些应用中，可以在张力侧施加载荷的应用也是可能的。
6.此外，可以设想，形成功能板的覆盖层的单板层具有相同的纤维方向。在该实施例中，两个外层，也被称为覆盖层，具有相同或平行的纤维方向。这对于在湿度波动的情况下将功能板的形变最小化是特别有利的。然而，外层或覆盖层也可以由具有不同纤维方向的单板层形成。
7.在一实施例中，可以设想，功能板在压力侧的覆盖层由具有a-纤维方向的单板层形成，而且在中心平面的朝向压力侧方向的第一侧上的具有a-纤维方向的单板层的累积厚度与具有b-纤维方向的单板层的累积厚度的比例，大于在中心平面的朝向张力侧方向的第二侧上的具有a-纤维方向的单板层的累积厚度与具有b-纤维方向的单板层的累积厚度比例。在该实施例中，压力侧的覆盖层由具有a-纤维方向的单板层形成。同时，在功能板面向压力侧的半部分上的具有a-纤维方向的单板层的相对厚度比例，大于在功能板面向张力侧的半部分上的具有a-纤维方向的单板层的相对厚度比例。功能板的两个半部分被中心平面相互分隔开。换句话说，在功能板的压力侧的半部分的具有a-纤维方向的单板层的总厚度大于具有b-纤维方向的单板层的总厚度。在张力侧，情况正好相反，此处具有b-纤维方向的单板层的总厚度大于具有a-纤维方向的单板层的总厚度。
8.此外，可以设想，在中心平面的朝向压力侧方向的第一侧，具有a-纤维方向的单板层的累积厚度大于具有b-纤维方向的单板层的累积厚度。在该实施例中，功能板面向压力侧的半部分的具有a-纤维方向的单板层的总厚度大于具有b-纤维方向的单板层的总厚度。此处，压力侧的覆盖层由具有a-纤维方向的单板层形成。这种具有a-纤维方向的单板层的更大的总厚度可以通过在功能板的面向压力侧的半部分上，具有a-纤维方向的单板层的数量大于具有b-纤维方向的单板层的数量来实现。例如，在面向压力侧的半部分上可以设置
具有a-纤维方向的两层和具有b-纤维方向一层，各层的厚度是相同的。可选地，具有a-纤维方向的单板层的数量和具有b-纤维方向的单板层的数量可以相同，而各层的厚度则彼此不同。
9.有利地，可以设想，在中心平面的朝向张力侧的方向的第二侧上，具有a-纤维方向的单板层的累积厚度小于具有b-纤维方向的单板层的累积厚度。在该实施例中，在功能板的面向张力侧的半部分上，具有a-纤维方向的单板层的总厚度小于具有b-纤维方向的单板层的总厚度。这意味着，在该实施例中，压力侧的覆盖层由具有a-纤维方向的单板层形成，在面向张力侧的半部分上，具有b-纤维方向的单板层的厚度比例大于具有a-纤维方向的单板层的厚度比例。如前所述，功能板的覆盖层或外层对抗弯强度的影响比位于更内侧的层对抗弯强度的影响大。当压力侧的覆盖层和张力侧的覆盖层由具有a-纤维方向的单板层形成时，这些覆盖层的影响是，如果不采取补偿措施，沿a-纤维方向的抗弯强度明显大于与a-纤维方向成角度的方向上的抗弯强度。为了补偿这种各向异性，现在，在张力侧增加了朝向与覆盖层的纤维方向正交的方向的内层的比例。在功能板的面向张力侧的半部分中，具有b-纤维方向的单板层的更大的厚度比例提高了张力侧的抗拉强度，从而提高了整个功能板沿平行于b-纤维方向的方向的抗弯强度。在功能板的面向张力侧的半部分上，覆盖层对抗弯强度的影响在很大程度上被正交于覆盖层的内层的更高的比例所平衡或补偿。
10.在另一实施例中，可以设想，单板层的数量为偶数或奇数。功能板可以具有偶数的单板层和非偶数的单板层。优选地，具有偶数的单板层，偶数的单板层概念性地被中心平面等分层数。然而，当然功能板也可以包括奇数的单板层，这在现有技术中也是常见和被承认的。
11.熟练地，可以设想，单板层的厚度是相同的，或者单板层的厚度具有公差范围，该公差范围最大为公称厚度的
±
10％，优选地，为公称厚度的
±
5％，特别优选地，为公称厚度的
±
3％。在该实施例中，所有的单板层，即具有a-纤维方向的单板层和具有b-纤维方向的单板层，具有大致相同的厚度。由于各个单板层的生产过程中的公差，所以在实际中单板层的厚度会有一定的偏差。单板层的最大厚度公差为公称厚度的
±
3％被证实为是特别有利的。可选地，各个单板层也可以故意地具有不同厚度。例如，可以设置厚度大于覆盖层的一个或多个具有b-纤维方向的内层，以补偿具有a-纤维方向的覆盖层的影响。
12.在有利的实施例中，可以设想，单板层的数量至少为5，优选地，至少为6。在该实施例中，单板层的数量相对较少。在单板层的数量较少的情况下，用于改善功能板的抗弯强度的各向异性的不对称结构是特别有效的。在单板层的数量较多的情况下，特别是在单板层数为20或更多的情况下，即使在已知的贴面胶合板中，抗弯强度和挠度的各向异性也不明显，因此根据本发明的在厚度方向上不对称的结构不太重要。
13.此外，可以设想，单板层的数量最大为20，优选地，最大为12，特别优选地，最大为10。如前所述，功能板的不对称的厚度结构在具有相当少的单板层数量的板中具有特别有利的效果。在本实施例中，功能板因此包括至多20个单板层。此外，具有较少数量的单板层的功能板可以更容易地且以更低的成本生产。
14.熟练地，可以设想，单板层由可再生材料制成，特别是木质材料，例如杨木、桦木或者松木，或者竹子。可再生材料总是表现出平行于纤维方向和正交于纤维方向的不同的机械特性。由于它们的各向异性，这些材料导致了现有技术中遇到的不期望的特性，因为由这
些材料生产的元件也表现出机械上的各向异性的特性。因此，该功能板至少部分地由这样的可再生材料形成，因为不需要仅由表现出机械上的各向同性的特性的层形成的功能板的不对称厚度结构。当然，除了一个或多个由可再生材料制成的单板层之外，功能板还可以包括由其他材料制成的层。此处，这些由其他材料制成的层也可以表现出机械上的各向异性的特性，或者，在其他情况下，机械上的各向同性的特性。例如，功能板可以包括一个或多个表现出各向同性的机械特性的塑料层。可选地，或者另外地，例如提供一个或多个纤维增强的塑料层也是可行的，这些塑料层又表现出机械上的各向异性的特性。此外，例如金属层，例如金属板，也是功能板的潜在组成部分。
15.此外，可以设想，功能板具有第一载荷方向，该第一载荷方向平行于在压力侧的覆盖层的纤维方向和平行于形成压力侧的功能板的表面延伸，该功能板具有与第一载荷方向成直角的第二载荷方向。在功能板中，定义两个载荷方向，第一载荷方向和垂直于第一载荷方向延伸的第二载荷方向。该载荷方向的定义便于描述和讨论功能板的机械特性。沿着这样的载荷方向的抗弯强度应被理解为板抵消沿载荷方向延伸的表面载荷的抗弯强度。关于弯曲，通常也指围绕特定的弯曲轴线的弯曲。这样的弯曲轴线垂直于载荷方向延伸，并且平行于功能板的表面的方向。为方便起见，下文中提到沿载荷方向的抗弯强度。第一载荷方向平行于在功能板的压力侧的覆盖层的纤维方向，并且平行于功能板的表面的方向。因此，第一载荷方向对应于a-纤维方向。第二载荷方向正交于第一载荷方向，并且对应于b-纤维方向。
16.方便地，可以设想，功能板的沿第一载荷方向的抗弯强度和/或弯曲弹性模量与功能板的沿第二载荷方向的抗弯强度和/或弯曲弹性模量最大相差30％，优选地，最大相差20％，特别优选地，最大相差10％。在理想情况下，功能板的沿第一载荷方向和第二载荷方向的机械性能(特别是抗弯强度和弯曲弹性模量)完全相同。理论上，这可以通过功能板的不对称的厚度结构来实现。在实践中，机械性能受制于公差，因此，一般来说，第一载荷方向与第二载荷方向之间的机械刚度存在微小的差异。然而，这些差异比在已知贴面胶合板中的差异要小得多。
17.在一实施例中，可以设想，在由单板层形成的至少一个覆盖层上施加涂层，该涂层由不同于单板层的材料制成。在该实施例中，功能板在其至少一个表面上涂覆涂层。在由单板层形成的至少一个覆盖层上施加有其他涂层。此处，涂层可以涂在整个表面上或者仅部分地施加在一个或两个覆盖层上。涂层包括不同于单板层的活性成分。特别地，涂层由合成材料制成，例如塑料材料。
18.在有利的实施例中，可以设想，由热塑性塑料制成的涂层，特别地，由聚丙烯制成的涂层，施加在压力侧。在该实施例中，热塑性塑料制成的涂层被施加在功能板的压力侧，即施加在施加表面载荷的一侧。在压力侧的涂层的厚度在尺寸上处于在单板层的厚度范围内。用于在压力侧的这样的涂层的合适材料为聚丙烯。
19.在另一实施例中，可以设想，由热固性塑料制成的涂层，特别地，由酚醛材料制成的涂层，施加在张力侧。在该实施例中，热固性塑料制成的涂层被施加在张力侧，即施加在功能板的背离表面载荷的一侧。在张力侧的这样的涂层的合适材料为苯酚或酚醛材料。这样的涂层具有防潮效果，并且能保护张力侧上的覆盖层免受机械磨损。此外，在张力侧的具有各向同性机械性能的这样的涂层可以增加功能板的整体抗弯强度和/或整体弯曲弹性模
量。
20.当然，其他材料也可以在张力侧和压力侧以及功能板的两个表面上用作涂层。合适的涂层材料例如为三聚氰胺、聚乙烯或中密度覆盖薄膜(middle density overlay(mdo)film)。
21.熟练地，可以设想，在由单板层形成的两个覆盖层上都涂覆有涂层，涂层的厚度配置为相同的或不同的。在该实施例中，功能板的两侧都涂覆有与单板层不同的材料。两侧都涂覆有涂层的功能板被特别地保护并且能抵抗环境的影响。以这样的方式，增加了功能板的使用寿命。
22.有利地，可以设想，施加在压力侧的涂层显著地影响了功能板的抗弯强度和/或弯曲弹性模量。在该实施例中，功能板的压力侧的涂层对整个功能板的机械性能具有显著影响。因此，该涂层对整个功能板的抗弯强度和/或弯曲弹性模量有影响。特别地，涂层的抗弯强度和/或弯曲弹性模量被增加到相互连接的单板层的抗弯强度和/或弯曲弹性模量中。非常薄的涂层，例如，在张力侧的酚醛材料薄涂层，其自身具有如此低的抗弯强度和/或如此低的弯曲弹性模量，由此这样的薄涂层对整个功能板的机械性能没有显著的影响。因此，这样的薄涂层不旨在影响功能板的机械性能。另一方面，较厚的涂层通常通过压力侧上的热塑性塑料涂层实现，较厚的涂层也有助于改变，特别是改善功能板的机械性能。
23.此外，可以设想，沿第一载荷方向与沿第二载荷方向的涂层的抗弯强度和/或弯曲弹性模量是基本相等的。在该实施例中，涂层的组成材料具有机械上的各向同性的特性。因此，沿不同载荷方向的单独的涂层的机械性能，特别是抗弯强度和/或弯曲弹性模量，是相同的。因此，在该实施例中，涂层的机械性能不需要通过单板层内的不对称结构来补偿。这是特别有利的，因为一种或一类没有涂层的功能板可以随后被设置为具有不同的涂层或涂层厚度。功能板的单板层配置为，通过厚度方向上的不对称结构，单独的单板层具有平衡的或者各向同性的机械性能。当施加同样具有各向同性的机械性能的涂层时，这一性能将被保持。因此，通过选择合适的涂层，根据该实施例的功能板可以以特别简单和经济的方式适应于各种需求或应用领域。
24.在一实施例中，可以设想，涂层的抗弯强度和/或弯曲弹性模量小于单板层的沿纤维方向的抗弯强度和/或弯曲弹性模量，并且涂层的抗弯强度和/或弯曲弹性模量大于单板层的横向于纤维方向的抗弯强度和/或弯曲弹性模量。在该实施例中，涂层的机械刚度，即特别是功能板的压力侧上的涂层的抗弯强度和/或弯曲弹性模量，介于单板层的沿纤维方向的机械刚度与单板层的横向于纤维方向的机械刚度之间。基于这样的涂层，所生产的功能板能够非常均匀地传递并且因此补偿由于载荷而在其内部产生的张力。由于相邻的板或层的机械性能没有大差异，这种均质传递功能特别好。
25.在另一实施例中，可以设想，张力侧上的涂层的抗弯强度和/或弯曲弹性模量小于单板层的沿纤维方向的抗弯强度和/或弯曲弹性模量，并且涂层的抗弯强度和/或弯曲弹性模量大于单板层的横向于纤维方向的抗弯强度和/或弯曲弹性模量。在本实施例中，涂层的机械刚度，即特别是功能板的张力侧上的涂层的抗弯强度和/或弯曲弹性模量，介于单板层的沿纤维方向的机械刚度与单板层的横向于纤维方向的机械刚度之间。如上述实施例所示，选择机械性能在单板层的机械性能范围内的涂层材料使得功能板具有均匀的整体特性。在特定的应用中，然而，当然也可以选择机械性能与单板层的机械性能相差很大的涂
层。例如，当涂层非常薄，并且由于涂层的厚度小而对整个功能板的机械性能没有显著影响时，就可以这样做。
26.此外，可以设想，涂层的厚度是功能板厚度的一部分，因此也包括在中心平面的位置的定义中。在该实施例中，考虑到在压力侧和/或张力侧的涂层厚度会增加功能板的整体厚度。当涂层的厚度在尺寸上接近单板层的厚度时，应注意这一考虑。如果涂层非常薄，例如在微米范围内，则不必考虑涂层的厚度。如上所述，中心平面是功能板在厚度方向上的两个半部分之间的假想分离平面。当对功能板施加弯曲载荷时，中性纤维处于中心平面内。弯曲时，在中心平面与压力侧之间的半部分受到压力，在中心平面与张力侧之间的另一半部分受到张力。通过施加涂层，例如在压力侧施加涂层，与没有涂层的功能板相比，中心平面向压力侧的方向移动。因此，当受到弯曲时，比起没有应用涂层的情况，部分其他单板层会受到压力或受到张力。由于单板层在受到压力时与受到张力时具有不同的特性，在设计单板层的不对称结构时，必须考虑所描述的中心平面的移动。单板层必须结合起来，由此使得在中心平面移动的情况下，整个功能板所需的各向同性的机械性能可以通过彼此层叠地布置的单板层的性能之和而得到恢复。此处，仅涂层的厚度与单板层的设计有关。方便地，由于涂层具有各向同性的机械性能，涂层的各向异性的特性不需要通过单板层的不对称布置来补偿。即使在中心平面移动的情况下，也只有个别的单板层固有的机械各向异性被单板层内的不对称的厚度结构所补偿。
27.本发明的目的还通过使用根据上述实施例之一的功能板作为用于建筑部件的模板的模板外壳而得到解决。具有上述单板层的不对称的厚度结构的功能板特别适合于作为建筑物建造中的模板外壳。一般来说，天然的可再生材料，例如特别是木材，很适合作为模板外壳的材料，因为它们在重量较轻的情况下具有优良的机械性能。然而，当使用可再生材料作为模板外壳时，还存在上述的各向异性的机械特性问题。使用功能板作为模板外壳，模板外壳的机械性能大致是各向同性的，这大幅方便了建筑部件的模板的建造。功能板可以在任何旋转方向上作为模板中的模板外壳使用，并且总是表现出相同或非常相似的机械性能，特别是对于抗弯强度和/或弯曲弹性模量。在建筑部件的建造过程中，通过填充的混凝土材料的重量和压力，对模板外壳施加表面载荷。模板外壳的功能是补偿该表面载荷，并且在此过程中尽可能地保持尺寸稳定。在建筑部件的建造之后，模板外壳的非均匀挠度在硬化的混凝土材料上是可见的，因此应避免。通过使用功能板作为模板外壳，可以实现模板的均匀变形，并且由此出现尺寸稳定的、有视觉吸引力的建筑部件。当然，功能板的用途不局限于作为模板外壳使用。方便地，功能板也可以作为搁架板、运输工具或运输车辆的地板、结构元件或框架元件、家具元件、隧道建设或采矿或类似应用中的支撑元件。
28.在该用途的优选实施例中，可以设想，用作模板外壳的功能板的压力侧面向待建造的建筑部件的材料，特别是混凝土材料。功能板的压力侧被设置为承受表面载荷。功能板被设计成当表面载荷作用于压力侧时，可以获得所期望的各向同性的机械性能。因此，当功能板被用作模板外壳时，压力侧方便地面向由混凝土材料产生的表面载荷。
29.此外，可以设想，用作模板外壳的功能板的张力侧被紧固到模板支撑件上。在该用途的实施例中，模板外壳的张力侧被紧固到模板支撑件上。此处，例如，模板支撑件可以由金属框架或木质构件的框架形成。通过这样的固定，可以确保功能板的压力侧面向混凝土材料，并且由此在建筑部件的建造过程中面向表面载荷。
30.此外，本发明的目的通过一种生产根据上述实施例之一的功能板的方法来解决，该方法包括以下步骤：
31.a)以材料粘合的方式连接单板层；和b)将涂层施加至连接的单板层的覆盖层。根据本发明的方法用于生产根据本发明的具有不对称的厚度结构的功能板。在第一工艺步骤中，多个由天然可再生材料形成的单板层彼此层叠地布置，并且以材料粘合的方式彼此连接。单板层的布置使得能够获得与功能板有关的上述的不对称厚度结构。此处，单板层的布置使得覆盖层的纤维方向的巨大影响通过增加的内层的比例而得到补偿，该内层具有垂直于覆盖层的纤维方向延伸的纤维方向。关于彼此叠加地布置并且相互连接的覆盖层的排列和特性，请参考功能板的描述。一般而言，单板层以材料粘合的方式相互连接，特别是相互胶结。此处，该材料连接可以在升高的温度和增加的压力下建立。方便地，单板层被加热并且在压机的压力下相互连接。在单板层的材料连接后，产生了具有大致上各向同性的机械性能的贴面胶合板。如果需要，可以接着在该板的一侧或两侧施加涂层。此处，涂层的选择取决于功能板的预期应用。当功能板的两侧都有涂层时，方便地，首先将第一涂层施加至一侧，例如施加至压力侧，然后将涂层涂至另一侧，例如张力侧。在这一过程中，可以使用不同的涂覆方法。
32.最后，本发明的目的通过一种用于生产建筑部件的模板的方法来解决，在该方法中，至少一个根据上述实施例之一的功能板被用作模板外壳，该方法包括以下步骤：
33.i)设置和定位模板支撑件；以及ii)附接至少一个由功能板形成的模板外壳，压力侧朝向待建造的建筑部件，而张力侧朝向模板支撑件。在步骤ii)中，模板外壳的朝向可以围绕在压力侧的法线方向上的定位轴线而改变，因为功能板的机械性能，特别是其抗弯强度和/或其弯曲弹性模量，在正交于该定位轴线的所有载荷方向上是相同的，或者彼此之间的偏差最大为30％，优选地，最大为20％，特别优选地，最大为10％。根据本发明的方法用于待建造的建筑部件的模板的生产。该模板设置为用于被粘性材料填充，特别地，被混凝土材料填充。在第一步骤i)中，建立与设计的建筑部件的几何形状相对应的模板支撑件。此处，模板支撑件由多个支撑元件组装而成。这些支撑元件由金属框架形成，在下一步，可以模板外壳可以被附接到金属框架上。组装模板支撑件后，在第二步骤ii)中，至少部分由根据上述实施例之一的功能板形成的模板外壳被附接。例如，将模板外壳用螺丝固定或用钉子固定至模板支撑件。形成至少一部分模板外壳的功能板的压力侧朝向待建造的建筑部件，而张力侧朝向模板支撑件。根据本发明的方法的特别的优点是，功能板的相对于模板支撑件的旋转方向对于该方法没有影响。这意味着功能板可以以任何旋转方向复制至模板支撑件，因为功能板在所有旋转方向上总是表现出相同的、基本上各向同性的机械特性。此处，旋转方向指的是功能板的围绕定位轴线的方向。该定位轴线为假想的轴线，该假想的轴线平行于垂直于压力侧延伸的方向，即平行于法线方向。换句话说，在该应用状态下，通过张力侧施加至模板支撑件的功能板可以被任意旋转。因此，这些旋转方向是可变的，使得由功能板形成的模板外壳可以相对于模板以不同位置和不同方向使用。一般地，模板由多个模板元件或模板外壳组装而成。在这种情况下，模板往往具有复杂的几何形状，该模板必须由具有各种形状的模板外壳组装而成。由于功能板可以以任何方向、任何位置被集成到模板中，因此功能板用于模板特别有利。如此，在建造建筑部件的模板时，与使用只能在以一个旋转方向集成到模板中的模板外壳相比，模板所需的元件更少。与已知的胶合板相比，每个
由功能板形成的模板壳可以以更灵活的方式集成到模板中。在该过程中，在不同的载荷方向上总是能得到几乎一致的机械性能。根据本发明的方法的另一个优点是，模板中的缝隙可以通过功能板的任意废料来封闭。当模板中仍有具有复杂几何形状的缝隙时，可以通过从功能板的废料中精确切割出所需的几何形状，并且将其插入以封闭该缝隙。此处，不需要注意该插入的废料精确地以一个方向旋转或者插入。因此，根据本发明的方法降低了材料的需求，并且由此也降低了建筑部件的模板的成本。
34.所披露的与功能板有关的特征、效果和优点也适用于所披露的用途和方法。同样的道理，反之亦然；所披露的与用途和方法有关的特征、效果和优点也适用于所披露的功能板。
附图说明
35.在附图中，本发明的实施例被示意性地说明。
36.图1示出了根据本发明的功能板的一实施例的示意性透视图；
37.图2示出了根据本发明的功能板的一实施例的示意性横截面图；
38.图3示出了包括有根据本发明的功能板的一实施例的模板在组装过程中的示意性透视图。
39.在附图中，相同的元件以相同的附图标记表示。原则上，参照一个附图描述的元件的特性也适用于其他附图。诸如在上面或者在下面的方向标示与所描述的图有关，并且将在上下文中适用于其他图。
具体实施方式
40.图1示出了根据本发明的功能板1的一实施例的示意性透视图。在图1中，可以看到多层功能板1的剖面。当然，功能板1的长度和宽度的尺寸是可变的，因此，附图中的剖面只是对功能板1的示例性描述。图示的功能板1包括由天然可再生材料制成的总共六个单板层a、b。在图示的实施例中，单板层a、b由单板木材制成。单板木材可以由硬质木材或软质木材制成。适合的单板木材类型例如为杨木、桦木或榉木。单板层a、b彼此层叠地布置，并且以材料粘合的方式牢固地连接在一起。单板层a、b的纤维方向部分地彼此不同。置于顶部的覆盖层由单板层a形成，单板层a的纤维沿a-纤维方向延伸，a-纤维方向在图1中从右向左地延伸。置于覆盖层正下方的单板层b具有b-纤维方向，该b-纤维方向与a-纤维方向成90
°
，b-纤维方向在图1中从前向后地延伸。为了更好地理解，在图1中，在功能板1的朝前一侧上，在具有b-纤维方向的单板层b中，用点表示图示的被切割的纤维。根据这些点，可以分辨出单板层a、b是具有a-纤维方向的单板层a还是具有b-纤维方向的单板层b。中心平面me概念性地将功能板1分为上半部分和下半部分。中心平面me平行于单板层a、b的表面延伸。功能板的图示实施例包括具有相同厚度的总共六个单板层a、b。中心平面me位于功能板1的中部，在三个上层单板a、b与三个下层单板a、b之间。图1中朝上的表面或侧面是被设置为用于施加表面载荷的压力侧2。功能板1的与压力侧2相对地定位的表面为张力侧3。在图示实施例中，压力侧2上的覆盖层和张力侧3上的覆盖层由具有a-纤维方向的单板层a形成。因此，该两个覆盖层在此处具有相同的纤维方向。然而，张力侧3上的覆盖层和压力侧2上的覆盖层具有不同的纤维方向也是可行的。功能板1在厚度方向上具有不对称的结构。在图1中，功能板1
的厚度方向从顶部延伸至底部，从张力侧2延伸至压力侧3，反之亦然。在厚度方向上单板层a、b的顺序是不规则的：从顶部开始，张力侧2上的覆盖层由具有a-纤维方向的单板层a形成。在该覆盖层的相邻的下方设置有具有b-纤维方向的单板层b，该单板层b又被具有a-纤维方向的单板层a所跟随。因此，在从中心平面me延伸至压力侧2的功能板1的第一半部分，设置有两个单板层a和仅一个具有相同厚度的单板层b。因此，在该第一半部分，单板层a的累积厚度大于单板层b的累积厚度。此外，单板层a的厚度比例在比例上大于单板层b的厚度比例。在第一半部分，单板层a的累积厚度与单板层b的累积厚度之比为2比1。在从中心平面me延伸至张力侧3的第二半部分，相邻于中心平面me，两个单板层b彼此相邻地设置。第二半部分的下端由覆盖层形成，该覆盖层由单板层a形成。因此，在中心平面me的第二侧，单板层a的累积厚度小于单板层b的累积厚度。因此，第二侧的累积厚度正好与第一侧的累积厚度相反。在第二侧，与第一半部分相反，单板层a的厚度比例小于单板层b的厚度比例。在第二半部分，单板层a的累积厚度与单板层b的累积厚度之比为1比2。因此，面向张力侧3的功能板1的第二半部分中的单板层b的厚度比例大于面向压力侧2的第一半部分中的单板层b的厚度比例。当表面载荷被施加到压力侧2时，设置在中心平面me下方的单板层a、b受到张力作用。载荷或伸长在直接邻近中心平面处最小、在张力侧3的表面上最大。在此处，张力侧3的覆盖层承受着最高的载荷，并且在相反的推论中，在抵抗弯曲载荷方面提供最大和最有效的份额。覆盖层具有a-纤维方向。在木质材料中，平行于纤维方向的机械刚度比横向于纤维方向的机械刚度要大得多。因此，张力侧3的覆盖层在图1中从右向左延伸、与a-纤维方向平行的方向上具有高抗拉强度。在功能板的压力侧2，图示了以两个箭头表示的两个载荷方向r1和r2。载荷方向r2平行于a-纤维方向延伸。当施加平行于载荷方向r2的线载荷时，换句话说，当沿载荷方向r2施加弯曲载荷时，具有a-纤维方向的朝下的覆盖层具有高的抗弯强度和高的弯曲弹性模量。当沿位于与载荷方向r2正交的另一个载荷方向r1施加弯曲载荷时，朝下的覆盖层的抗弯强度和弯曲弹性模量要小得多。如果没有其他单板层，张力侧3的覆盖层会因此表现出各向异性的机械特性，对抵抗沿载荷方向r2的弯曲载荷具有优势，而对抵抗沿载荷方向r1的弯曲载荷则具有劣势。为了补偿这种各向异性，选择单板层b的厚度比例，使得单板层b的厚度比例在功能板1的朝下的第二半部分更大。这些单板层b位于更内侧，即更接近在中心平面me中延伸的中性纤维，因此这些单板层b对弯曲载荷的影响随着与中心平面的距离越来越近而减少。与中性纤维的距离的这种影响通过单板层b的厚度比例明显高于单板层a的比例而得到补偿。以这样的方式，整个功能板1抵抗沿载荷方向r1的弯曲载荷的抗弯强度和弯曲弹性模量得到改善和提高。由于这种不对称的厚度结构，功能板1在两个载荷方向r1和r2上具有几乎相同的抗弯强度和相同的弯曲弹性模量。尽管其结构为天然可再生木质材料，但图示的功能板1在承受施加于压力侧2的表面载荷时，表现出几乎各向同性的机械特性。因此，当表面载荷作用于压力侧2时，功能板1平行于载荷方向r1的弯曲程度与平行于载荷方向r2的弯曲程度相比是相当的。在理想情况下，抗弯强度和弯曲弹性模量沿载荷方向r1和载荷方向r2是相同的。然而，在实际情况下，这些机械特性彼此之间有轻微的偏差。此处，这样的轻微的偏差的意思是，例如，彼此之间的偏差最大为20％，优选地，最大为10％，特别优选地，最大为5％。
41.图2示出了根据本发明的功能板1的一实施例的示意性横截面图。与图1所示的功能板1的实施例不同，图2中的功能板1的实施例在两侧分别有涂层5a、5b。图2中的功能板1
也包括六个单板木材的单板层a、b，这些单板层的彼此层叠的布置与图1中的实施例相同。在图2中功能板1的朝上的压力侧2，形成覆盖层的单板层a上施加涂层5a。此处，涂层5a的厚度大致与单板层a、b的厚度一样大。此处，施加在张力侧3的涂层5b大致上比单板层a、b的厚度薄。涂层5a和涂层5b由不同的材料制成。压力侧2上的较厚的涂层5a在此处由聚丙烯制成，张力侧3上的较薄的涂层在此处由苯酚制成。在压力侧由聚丙烯制成的较厚涂层5a在承受不同载荷方向的弯曲载荷时具有各向同性的机械性能，特别是互相正交延伸的两个载荷方向r1和r2上。在图2的示例中，载荷方向r2从左向右延伸，载荷方向r1延伸进入绘图平面。因此，通过随后在单板层a、b上施加涂层5a，整个功能板1的各向异性的机械特性就不会出现。然而，由于涂层的较大的厚度，涂层5a对功能板1的整体抗弯强度和整体弹性模量的贡献很显著。涂层5a的不依赖于方向的刚度增加了六个单板层a、b相互作用得到的刚度。通过将涂层5a施加在压力侧2，功能板的抗弯强度和弯曲弹性模量在此处得到均匀的增加。施加在张力侧3上的由苯酚制成的涂层5b非常薄，由此涂层5b的刚度对整个功能板1的机械性能没有明显影响。与涂层5a相同，涂层5b表现出不依赖于方向的、各向同性的机械性能。施加在张力侧的涂层5b不是为了增加抗弯强度和弯曲弹性模量而设置的，而只是为了保护单板层a、b免受环境影响。在图2中，也示出了概念性地将功能板1在厚度方向上分成两个半部分的中心平面me。在此处，中心平面me被表示为两个涂层5a和5b不存在时的情况。中心平面me被精确地示意在三个上单板层a、b与三个下单板层a、b之间，此处所有单板层a、b的厚度是相同的。在功能板1的左边，从中心平面me开始的箭头表示了距中心平面的距离e。在张力侧3的方向上距中心平面的距离e越大，设置在那里的层对整个功能板1的抗弯强度和弯曲弹性模量的影响就越大。在图2中，可以清楚地看到，张力侧3上由单板层a形成的覆盖层距中心平面me的距离e最大，因此对功能板1的机械刚度影响最大。位于中心平面me与形成覆盖层的单板层a之间的两个单板层b距中心平面的距离e较小，因此对功能板1的机械刚度的影响较小。由于这些内层的这种较小的影响，中心平面的朝下的一侧的单板层b的总体厚度是单板层a总体厚度的两倍。通过增加单板层b的厚度比例以用于补偿距中心平面me的较小距离e，获得整个功能板1的不依赖于方向的、各向同性的机械性能。在图2中，示出了位于中心平面me之上的第二中心平面me’。在该第二中心平面me'中，涂层5a和涂层5b的厚度被考虑在内。由于涂层5a的厚度大于涂层5b的厚度，定义中心平面me'的整个功能板1在厚度方向上的尺寸中心比没有涂有涂层5a、5b的情况位于更靠上的位置。在图2中可以清楚地看到，在有涂层的功能板1上受到弯曲载荷的情况下，中性纤维在其中延伸的中心平面me'比无涂层的功能板1更靠上。因此，在压力侧2上有较厚的涂层5a时，中性纤维在弯曲载荷的情况下向上移动，从而使单板层a的中心平面me'延伸穿过的部分承受张力。如果没有涂层5a、5b，该单板层将位于中心平面me的上方，并且在发生挠曲的情况下，将完全受到压力的作用。因此，当具有不同厚度的涂层5a和涂层5b被应用于单板层a、b的两侧时，中性纤维在弯曲载荷的情况下会向上移动，这在设计整个单板层a、b的不对称厚度结构时相应地必须被考虑到。
42.图3示出了包括有根据本发明的功能板的一实施例的模板在组装过程中的示意性透视图。在图3中，示意性地示出了功能板1作为模板的模板外壳的用途，该模板用于建筑部件的建造。由于功能板1在承受表面载荷时表现出机械上的各向同性特性，功能板1很适合作为模板外壳。模板被建造以能够通过浇铸生产建筑部件，例如墙壁或天花板。模板具有以塑形的方式容纳初始液体材料(特别是混凝土材料)的功能。在材料硬化后，模板将被再次
移除，而建筑部件保留成为模板内部的阴模。为了建造模板，首先根据建筑部件的规格组装和定位模板支撑件6。在图3中，只示出了模板的一小部分，该部分具有矩形的模板支撑件6，模板支撑件6在此处具有框架的形状。为了建造建筑部件，还组装了更多的模板支撑件6，然而，为了清晰起见，这些模板支撑件没有被示出。模板支撑件6此处由具有矩形横截面的金属管组成。在图示的情况中，组装了建筑墙体的模板。因此，模板支撑件6的方向是垂直延伸的。模板支撑件6组装后，模板外壳被固定在模板支撑件6上。该模板外壳的一部分由此处的功能板1形成。从图示的状态开始，更多的功能板1可以被连接到模板支撑件6上，作为模板外壳的其他部分。功能板1在其张力侧3被固定到模板支撑件6。功能板1的压力侧2朝向远离模板支撑件6的方向，并且朝向随后灌入液体混凝土材料的部分。混凝土材料被灌入后，混凝土材料与功能板1的压力侧2相邻，并且随后将产生作用于功能板1的表面载荷。压力侧2的法线方向n正交地指向远离压力侧2的表面。定位轴线pa平行于该法线方向n延伸。这样的定位轴线pa可以位于压力侧2的任何位置。定位轴线pa是假想的几何辅助特征，用于描述功能板1相对于模板支撑件6的方向。当已知的胶合板被用作模板外壳时，这些胶合板围绕定位轴线pa的旋转方向必须被精确地注意。由于已知的胶合板在不同的载荷方向上具有不同的抗弯强度，因此必须始终确保，例如，这种板被定位为使得机械上更有弹性的载荷方向沿板的较长尺寸延伸。在图3所示的应用中，对于已知的胶合板，只有在已知的胶合板的较高的载荷方向沿板的最长尺寸从右前方延伸到左后方时，已知的胶合板才能替换功能板1用作模板外壳。最高载荷方向平行于板的较短边延伸的已知的胶合板不能合理地用于这种应用。根据本发明的功能板1的优点在于它可以在相对于定位轴线pa的任何旋转方向上连接到模板支撑件6上，并且在任何这些旋转方向上它总是具有相同或至少非常相似的机械性能，例如抗弯强度和弯曲弹性模量。这些不同的旋转方向由所描述的定位轴线pa的底部的弯曲双箭头表示。因此，图3所示的功能板1也可以竖直地连接到模板支撑件6上，即其最长的尺寸在垂直方向上延伸。受到由浇注的混凝土材料产生的表面载荷的功能板1的机械性能不会因此而改变。因此，根据本发明的功能板1可以比已知的胶合板以更多的方式作为模板外壳使用。从图3所示的状态开始，可以将任何旋转方向的其他功能板邻近于已经连接的功能板1固定到模板支撑件6，直到模板支撑件6的整个表面设置有模板外壳。