膠合木的製作方法

2023-09-13 02:20:35 2

專利名稱：膠合木的製作方法
技術領域：
本實用新型是關於一種膠合木，具體是指一種由小徑級原木製造的膠合木，可用 於木結構建築的梁和柱。
背景技術：
近年來，木結構住宅等建築在我國發展迅速，其獨特建築風格和性能優勢已得到 了越來越多消費者的肯定。木結構建築用結構木製產品的需求量正逐年增高。由於木結構 建築的特殊性，對於所使用的木製原料材具有較高的性能要求。世界對木材資源的使用量逐年增長，隨著採伐量的增加，大徑級木材越來越小。因 此，開發利用小徑級原木的技術是木材加工利用的新趨勢。但是人工林木材，尤其是小徑級 木材本身強度低的缺點，影響了它直接作為工程材料的使用。目前我國人工速生林木材主 要用於生產刨花板、纖維板和膠合板，除了這「三板」利用外，也有在細木工板中的使用，主 要作為家具製造和裝修等非結構材料，產品附加值較低。為了拓寬小徑級速生林木材的應用領域，尤其是其在結構材方面的應用，相關人 員進行了大量研究。例如，針對人工林木材本身強度低的缺點，通過對其進行改性，例如浸 漬合成膠密實化處理方法，可以提高速生人工林木材的力學性能，尤其硬度提高1 2倍。 目前部分密實化產品已經投放在建築和工程材料市場，但是只有少量得到應用，主要原因 是技術不成熟和成本高。對速生人工林另一個重要的使用技術就是木塑複合材，它是利用 木纖維與塑料混合高溫擠出得到，在建築中主要用於外牆板，但一般不做為直接受力材，該 材料的缺陷是耐久性差，成本同樣也高。加工和利用好小徑級木材，既彌補目前結構材來源匱乏，同時也可拓寬小徑級木 材的應用範圍，提高速生林木材的利用附加值，其具有的經濟利益和社會效益方面都是很 顯然的。

實用新型內容本實用新型的主要目的在於提供一種膠合木，其是由小徑級原木製造而成，具有 良好的抗彎彈性模量和抗彎強度，可用於木結構建築的梁和柱，彌補目前結構材來源匱乏， 拓寬小徑級木材的應用範圍，提高速生林木材的利用附加值。為達上述目的，本實用新型提供了一種膠合木，該膠合木由多層層板層積而成，其 中，所述各層板是由小徑級原木加工成的規格材通過指接成長鋸材並拼寬形成的層板。根據本實用新型的具體實施方案，本實用新型的膠合木的寬度為150mm;所述各 層板是由厚X寬為50讓\50讓、50111111\75111111和/或50111111\100111111的指接長鋸材拼寬形成 的厚X寬為50mmX 150mm層板。根據本實用新型的具體實施方案，本實用新型的膠合木中，所述層板選自將寬度為50mm的指接長鋸材按照寬度50mm+50mm+50mm的方式拼寬成寬度150mm 的層板A ；[0011]將寬度為75mm的指接長鋸材按照寬度75mm+75mm的方式拼寬成寬度150mm的層 板B ；將寬度為IOOmm和50mm的指接長鋸材按照寬度100mm+50mm的方式拼寬成寬度 150mm的層板C ；將寬度為50mm和IOOmm的指接長鋸材按照寬度50mm+100mm的方式拼寬成寬度 150mm的層板D。根據本實用新型的具體實施方案，本實用新型的膠合木長度方向相鄰層板間指接 縫垂直距離大於等於300mm，且相隔層的兩層板的指接縫於層板厚度方向不在一條線上。在本實用新型的一具體實施方案中，本實用新型的膠合木為由3層層板層積的膠 合木，其中，所述3層層板的層積方式為層板A+層板B+層板A、層板B+層板A+層板B、層 板C+層板B+層板D、層板C+層板D+層板C，或層板A+層板B+層板C。在本實用新型的另一具體實施方案中，本實用新型的膠合木為由4層層板層積的 膠合木，其中，所述4層層板的層積方式為層板A+層板B+層板A+層板B、層板B+層板A+ 層板B+層板A、層板B+層板C+層板B+層板D，或層板C+層板B+層板D+層板B。在本實用新型的另一具體實施方案中，本實用新型的膠合木為由6層層板層積的 膠合木，其中，所述6層層板的層積方式為層板A+層板B+層板A+層板B+層板A+層板 B、層板B+層板A+層板B+層板A+層板B+層板A、層板B+層板C+層板B+層板D+層板B+ 層板C、層板C+層板D+層板C+層板D+層板C+層板D，或層板A+層板B+層板C+層板D+ 層板B+層板A。根據本實用新型的具體實施方案，本實用新型的膠合木，所述各層板之間具有間 苯二酚膠合層或異氰酸酯膠合層。根據本實用新型的具體實施方案，本實用新型的膠合木，其長度通常為6 12m。根據本實用新型的具體實施方案，本實用新型的膠合木的抗彎彈性模量 ^ 9. 5GPa，抗彎強度> 32MPa。該膠合木具有良好的抗彎彈性模量和抗彎強度，可用作木結 構建築的梁和柱。本實用新型還提供了由小徑級原木製造所述膠合木的方法，該方法是將一定徑級 範圍的原木加工成指定規格的材料通過指接、拼寬等形成層板，再通過對層板按一定的規 則配坯，製成本實用新型的膠合木，用於木結構建築的梁和柱。從而擴大了小徑級原木的應 用範圍，提高小徑級原木的利用價值。根據本實用新型的具體實施方案，本實用新型提供的小徑級原木製造膠合木的方 法包括步驟將小徑級原木加工成指定規格的材料，通過指接並拼寬形成層板；對指接形成的層板進行層積，製成本實用新型的膠合木。根據本實用新型的具體實施方案，本實用新型中，是將直徑9 16cm的小徑級 原木，鋸成(可採用毛板下鋸法)規格為厚X寬X長為60mmX60mmX600 1000mm、 60mmX85mmX600 1000mm 和 / 或 60mmX IlOmmX600 1000mm 的鋸材，並乾燥至含水 率19%以下，然後兩端銑成20 30mm齒，指接成6m以上的目標材(目標材的具體長度可 根據實際需要而定，長度的增加並不會顯著影響本實用新型最終產品的強度性能指標，通 常目標材的長度可在12m以下)，再四周精刨成厚X寬為50mmX 50mm、50mmX 75mm和/或50mmX IOOmm的指接長鋸材；對上述指接長鋸材進行分級，選取抗彎彈性模量IOGPa以上的鋸材，使用結構用 膠粘劑，寬度方向上膠合，塗膠量在320 350g/m2，壓力0. 8 IMPa，冷壓8小時以上，拼 寬拼接成厚X寬為50mmX 150mm的層板。所述膠合過程(包括塗膠、冷壓等操作)可在室 溫下進行，環境溼度優選為40 60%。在本實用新型的一更具體的實施方案中，所述拼寬是按照以下方式進行(根據拼 寬方式的不同，將所述各層板分為層板A、層板B、層板C、層板D四種)將寬度為50mm的指接長鋸材按照寬度50mm+50mm+50mm的方式拼寬成層板A ；將寬度為75mm的指接長鋸材按照寬度75mm+75mm的方式拼寬成層板B ；將寬度為IOOmm和50mm的指接長鋸材按照寬度100mm+50mm的方式拼寬成層板C ；將寬度為50mm和IOOmm的指接長鋸材按照寬度50mm+100mm的方式拼寬成層板D。 該層板D實質上是與層板C 一樣的，僅是在層積成膠合木時其寬度方向上與層板C調換方 向使用。根據本實用新型的具體實施方案，本實用新型的小徑級原木製造膠合木的方法 中，將拼寬後的層板兩面刨平，使用結構用膠粘劑塗膠，塗膠量320 350g/m2，壓力0. 8 IMPa,冷壓8小時以上，厚度層積，得到膠合木。所述層積過程可在室溫下進行，環境溼度優 選為40 60%。根據本實用新型的具體實施方案，層積時，長度方向相鄰層板間指接縫垂直距離 大於等於300mm，且相隔層的兩層板(即，第N塊層板與第N+2或第N-2塊層板)的指接縫 於層板厚度方向不在一條線上。在本實用新型的一具體實施方案中，本實用新型是由小徑級原木製作厚度層積至 少為3層的膠合木，例如厚度層積為3層、4層或6層層板的膠合木，其中，所述3層層板的膠合木是按照層板A+層板B+層板A、層板B+層板A+層板B、層 板C+層板B+層板D、層板C+層板D+層板C或層板A+層板B+層板C的方式層積，形成截 面尺寸厚X寬為150mmX 150mm的膠合木；所述4層層板的膠合木是按照層板A+層板B+層板A+層板B、層板B+層板A+層 板B+層板A、層板B+層板C+層板B+層板D或層板C+層板B+層板D+層板B的方式層積， 形成截面尺寸厚X寬為200mmX 150mm的膠合木樑和柱；所述6層層板的膠合木是按照層板A+層板B+層板A+層板B+層板A+層板B、層 板B+層板A+層板B+層板A+層板B+層板A、層板B+層板C+層板B+層板D+層板B+層板 C、層板C+層板D+層板C+層板D+層板C+層板D、層板A+層板B+層板C+層板D+層板B+ 層板A的方式層積，形成截面尺寸厚X寬為300mmX 150mm的膠合木。本實用新型的上述膠合木產品定在150mm(厚)X 150mm (寬)、 200mm(厚)X 150mm(寬)和300mm(厚)X 150mm(寬)三個尺寸上，達到規格化。這三個尺 寸是目前中國林業科學研究院木材工業研究所在二層村鎮木結構住宅中使用的主要規格 尺寸。研究表明，這些規格尺寸能夠在保證所製造的膠合木的強度的前提下合理利用9 16cm直徑的木材。如果尺寸規格過大，將浪費木材資源；如果尺寸規格過小，難以保證木結 構設計安全的節點，結構不穩定。在本實用新型的小徑級原木製造膠合木的方法中，所述結構用膠粘劑可以選擇間苯二酚或異氰酸酯等。根據本實用新型的具體實施方案，本實用新型的小徑級原木製造膠合木的方法 中，所述各層板應採用同種木材。本實用新型的有益效果本實用新型的膠合木具有良好的抗彎彈性模量和抗彎強度，其抗彎彈性模量 >9.56 抗彎強度>3210^。該膠合木可用作木結構建築的梁和柱。從而，本實用新型可 彌補目前結構材來源匱乏，擴大了小徑級原木的應用範圍，提高了小徑級原木的利用價值。

圖1為本實用新型的層板A、B、C、D的厚X寬面的結構示意圖。圖2為本實用新型中按照層板ABA層積的3層膠合木的厚X寬面的結構示意圖。圖3為本實用新型中按照層板ABA層積的3層膠合木的厚X長面的結構示意圖。
具體實施方式
下面通過具體實施例進一步詳細說明本實用新型的小徑級原木製造的膠合木的 特點和應用中所具有的技術效果，但本實用新型並不因此而受到任何限制。實施例1將直徑在9 16cm的小徑級杉木原木，採用毛板下鋸法，鋸成規格為 60mm(厚)X60mm(寬)X600 IOOOmm(長)、60mm(厚)X85mm(寬)X600 IOOOmm(長) 和60mm(厚)X110mm(寬)X600 IOOOmm(長)的鋸材，具體針對不同的原木直徑可選 擇不同的鋸材尺寸，例如直徑9cm的原木加工成60mm(厚)X 60mm(寬)，16cm的原木加工 60mm(厚)X IlOmm(寬)，其鋸材出材率可達4δ 。將上述鋸材幹燥至19 %以下，儘量選取無節材，兩端銑成25mm齒，指接成 6m以上的目標材，再四周精刨成5Omm(厚)X5Omm(寬)、50mm(厚)X75Iiim(寬)和 50mm(厚)X 100mm(寬)。對這些指接長鋸材進行分級，選取IOGPa以上的鋸材。將選擇好 的指接長材使用間苯二酚結構用膠粘劑，寬度方向上膠合，塗膠量在320g/m2，壓力0. 8MPa, 室溫，環境溼度40 60%之間，冷壓8小時。拼寬規則層板A組(50+50+50)，層板B組 (75+75)，層板 C 組(100+50)，層板 D 組為(50+100)。將拼寬後的層板兩面刨平，然後使用間苯二酚結構用膠粘劑兩面塗膠，塗膠量約 320g/m2，壓力0. 8MPa,室溫，環境溼度40 60%之間，冷壓8小時，厚度層積到3層，層積 時，長度方向相鄰層板間指接縫(參見圖3中的指接縫11與指接縫12，或者指接縫12與指 接縫13)垂直距離大於等於300mm，且相隔層的兩層板的指接縫(參見圖3中的指接縫11 與指接縫13)於層板厚度方向不在一條線上。3層的層積規則ABA、BAB、CBD,⑶C或ABC 等；最後形成截面尺寸為150mm(厚)X150mm(寬)的膠合木產品。其中，按照層板ABA層 積的3層膠合木的厚X寬面的結構請參見圖2所示意，厚X長面的結構請參見圖3所示 意(局部)，圖3中標號11、12、13表示指接縫。對膠合木產品的力學性能進行測試，其抗彎彈性模量9. 5GPa以上，抗彎強度 32MPa以上，可直接用做木結構建築的梁和柱。下表列出了本實施例中部分膠合木(截面尺寸150mm(厚)X 150mm(寬)X6000mm(長))的力學性能測試數據，充分表明按照本實用新型
的方法製備得到的膠合木具有良好的抗彎強度和抗彎彈性模量。
權利要求1.一種膠合木，其特徵在於該膠合木由多層層板層積而成，其中，所述各層板是由小 徑級原木加工成的規格材通過指接成長鋸材並拼寬形成的層板。
2.根據權利要求1所述的膠合木，其特徵在於，該膠合木的寬度為150mm；所述各層板 是由厚X寬為50讓\50111111、50111111\75111111和/或50111111\100111111的指接長鋸材拼寬形成的厚X 寬為50mmX 150mm層板。
3.根據權利要求2所述的膠合木，其特徵在於，所述層板選自將寬度為50mm的指接長鋸材按照寬度50mm+50mm+50mm的方式拼寬成寬度150mm的層 板A ；將寬度為75mm的指接長鋸材按照寬度75mm+75mm的方式拼寬成寬度150mm的層板B ；將寬度為IOOmm和50mm的指接長鋸材按照寬度100mm+50mm的方式拼寬成寬度150mm 的層板C ；將寬度為50mm和IOOmm的指接長鋸材按照寬度50mm+100mm的方式拼寬成寬度150mm 的層板D。
4.根據權利要求1或2或3所述的膠合木，其特徵在於，該膠合木長度方向相鄰層板間 指接縫垂直距離大於等於300mm，且相隔層的兩層板的指接縫於層板厚度方向不在一條線 上。
5.根據權利要求4所述的膠合木，其特徵在於，該膠合木為由3層層板層積的膠合木， 其中，所述3層層板的層積方式為層板A+層板B+層板A、層板B+層板A+層板B、層板C+ 層板B+層板D、層板C+層板D+層板C，或層板A+層板B+層板C。
6.根據權利要求4所述的膠合木，其特徵在於，該膠合木為由4層層板層積的膠合木， 其中，所述4層層板的層積方式為層板A+層板B+層板A+層板B、層板B+層板A+層板B+ 層板A、層板B+層板C+層板B+層板D，或層板C+層板B+層板D+層板B。
7.根據權利要求4所述的膠合木，其特徵在於，該膠合木為由6層層板層積的膠合木， 其中，所述6層層板的層積方式為層板A+層板B+層板A+層板B+層板A+層板B、層板B+ 層板A+層板B+層板A+層板B+層板A、層板B+層板C+層板B+層板D+層板B+層板C、層 板C+層板D+層板C+層板D+層板C+層板D，或層板A+層板B+層板C+層板D+層板B+層 板A。
8.根據權利要求1所述的膠合木，其特徵在於，所述各層板之間具有間苯二酚膠合層 或異氰酸酯膠合層。
9.根據權利要求1所述的膠合木，其特徵在於，該膠合木的抗彎彈性模量>9. 5GPa，抗 彎強度> 32MPa。
10.根據權利要求1所述的膠合木，其特徵在於，該膠合木的長度為6 12m。
專利摘要本實用新型提供了一種膠合木，該膠合木由多層層板層積而成，其中，所述各層板是由小徑級原木加工成的規格材通過指接成長鋸材並拼寬形成的層板。本實用新型的膠合木，抗彎彈性模量≥9.5GPa，抗彎強度≥32MPa，可用作木結構建築的梁和柱。本實用新型的實施可彌補目前結構材來源匱乏，擴大了小徑級原木的應用範圍，提高小徑級原木的利用價值。
文檔編號B32B21/14GK201881443SQ20102059566
公開日2011年6月29日 申請日期2010年11月5日 優先權日2010年11月5日
發明者任海青, 周海賓, 費本華 申請人:中國林業科學研究院木材工業研究所