碳纖維布增強楊木單板層積材結構構件及其加工方法
2023-08-08 22:46:51 1
專利名稱：碳纖維布增強楊木單板層積材結構構件及其加工方法
技術領域：
本發明涉及一種碳纖維布與楊木單板層結合的構件。
背景技術：
目前我國的意楊資源豐富，蓄積量大，但該木材有其缺點，主要表現為幹縮、溼漲， 易變形，各向異性，在水、熱、光、微生物作用下易於降解、腐朽，易燃燒等。木材本身也存在 不可避免的缺陷，按國家標準《木材缺陷》(GB155-84)，木材缺陷分為九大類即節子、腐朽、 蟲害、裂紋、樹幹形狀缺陷、木材構造缺陷、傷疤、不正常的沉積物和木材加工缺陷。這些缺 陷大多在樹木生長過程中造成，是不可避免的。其中，對結構用材材質影響較大的缺陷為節 子、腐朽和裂紋。這些不足之處在很大程度上制約了木材在工程結構上的應用。
隨著世界森林資源結構的巨大變化，高質量的木材資源越來越稀缺，而人們對木 質產品的需求和生態環境的要求卻不斷提高，木質材料供求矛盾日趨明顯。隨著大徑級木 材的減少和木材使用性能要求的提高，原始木材的天然特性難以滿足需要。將木材加工成 木板、木條、單板、刨花或纖維等組元，利用現代技術將木材組元重組為新型木質材料，如膠 合木樑、單板層積材、定向成材、膠合板、重組裝飾薄木、單板層積中空圓柱材、定向刨花板、 刨花板和纖維板等，這些木質重組材料具有原始木材所不具備的幾何性能、同一性、均勻性 和曲面成形性。 單板層積材((Laminated Veneer Lumber,簡稱LVL)是以小徑材和低質材原木為 主要原料，旋切成單板，經順紋組坯、膠合、熱壓成型的新型人造成材。單板層積材不僅保留 了木材的天然特性，且原木本身的節子、裂紋、腐朽等缺陷隨即分散在材料中，強度和其他 物理性能均勻且高於原木，質量穩定。 隨著木材資源的緊缺，利用人工速生林木材製作單板層積材正成為趨勢，同時用
木材和其它材料複合成新的木質複合材料也成為研究熱點，有關數據顯示木質複合材料
的抗彎強度是標準強度等級的規格材的三倍，剛度提高30% 。它不僅能保持原單一組分材
料各自的特性，而且可以性能互補，使材料具有優異的綜合性能。人工速生林木材及木質復
合材料應用是緩解木材資源緊張並提升木材產業結構的有效途徑之一。 以楊木為基礎製造單板層積材，不僅發揮了其自身優點，克服了楊木本身材質和
加工上的缺陷，強度和其它物理力學性能均高於楊木本身，同時，出材率較高，經濟效益顯
著；相比原木，單板層積材更有可能製造大尺寸結構構件。但單板層積材的受拉強度不高，
國許多單板層積材生產企業只能生產非結構用楊木單板層積材作為包裝材料，影響楊木單
板層積材的使用範圍。
發明內容
本發明的目的就是針對現有技術的上述不足，提供一種可製成大尺寸構件、重量
輕、受力強度高的碳纖維布增強楊木單板層積材結構構件。 本發明採用的技術方案如下
—種碳纖維布增強楊木單板層積材結構構件，其特徵是它是由楊木旋切片和碳纖
維布交錯層疊膠合而成。 所述楊木旋切片的厚度小於2mm。 所述楊木旋切片與碳纖維布之間通過環氧樹脂膠粘合。 上述碳纖維布增強楊木單板層積材結構構件的加工方法，其特徵是 將意楊木材製成楊木旋切片，木片厚度在2mm以下； 將楊木旋切片的雙面塗上酚醛樹脂脂，碳纖維布浸漬環氧樹脂膠； 將楊木旋切片與碳纖維布交錯層疊膠合；在140°C、1. OMPa、lmin/mm條件下冷壓24小時以上； 將冷壓後的產品製成垂直於膠縫受力梁構件或平行於膠縫受力梁構件。 所述旋切木片在塗膠之前製備過程為小徑原木一截斷一木段軟化一剝皮一單板
旋切一剪板一乾燥一單板斜面搭接。 所述楊木旋切片的雙面塗膠量為320g/m2。 碳纖維布的雙面塗膠量為300g/m2。 意楊旋切片乾燥時的溫度為150-20(TC，控制含水率在5^以下。
本發明的有益效果有 充分發揮了碳纖維布和意楊單板層積材的優點，極大地提高了意楊材料的力學性 能，提高了楊木生產附加值及科技含量，大大拓展了意楊的應用領域。並且碳纖維布包裹在 木材內部，避免碳纖維布外貼時常見的錨固失效及剝離破壞等問題，碳纖維布強度更能充 分發揮，從而可以製成大型木結構構件，解決了目前無法生產大型木結構構件的問題。
圖1為本發明楊木旋切片與碳纖維布複合的結構示意圖。
圖2為本發明垂直於膠縫受力梁時的生產工藝示意圖。
圖3為本發明平行於膠縫受力梁時的生產工藝示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明作進一步地說明 如圖1所示，本發明是碳纖維布與楊木旋切片可以採用鋪層法組坯，使用冷壓成 型工藝加工製造，將楊木旋切片1和碳纖維布2相互層疊膠合而成，通過它們的組合，極大 地提高了意楊材料的力學性能。所述楊木旋切片1的厚度小於2mm，並且楊木旋切片1與碳 纖維布2之間通過環氧樹脂膠粘合。 用碳纖維布增強單板層積材，生產時，先按照單板層積材生產工藝生產單板層積 材薄板，根據結構構件尺寸鋸解成相應長度、寬度的單板層積材板，再採用與單板層積材板 疊合方法解決厚度問題，疊合時鋪設碳纖維布。為確保碳纖維布與楊木單板粘結可靠，疊合 部位碳纖維布粘貼及楊木單板層積材之間的粘接均使用環氧樹脂膠，疊合過程因採用環氧 樹脂膠不能採用熱壓工藝(根據混凝土結構加固經驗，環氧樹脂膠遇高溫強度會降低甚至 融化)應採用冷壓工藝。調整後的工藝流程見圖2、圖3。 小徑原木一截斷一木段軟化一剝皮一單板旋切一剪板一乾燥一單板斜面搭接一
4塗膠一配坯_ —預壓一高頻熱壓膠合一鋸邊一砂光一根據構件設計要求鋸解一單板層積 材薄板一疊合面塗環氧樹脂膠一疊合(之前先將碳纖維布裁剪一碳纖維布塗環氧膠浸漬， 再與單板層積材薄板疊合)一冷壓一構件成品。
根據上述工藝生產試驗用結構構件，相關生產工藝參數如下 1)木材為確保其強度均勻性，對單板層數有嚴格要求，特級要求在12層以上，1 級在9層以上，2級在6層以上。採用木材單板為江蘇北部沭陽的意楊旋切木片，單板名義 厚度為2. 0mm，實測平均厚度1. 7mm，製作構件厚度為150mm和300mm兩種，單板層數達70 層以上。 2)膠粘劑楊木單板膠粘劑為酚醛樹脂膠，塗膠量均約320g/m2 (雙面)。疊合層 採用環氧樹脂膠，碳纖維布浸漬後鋪設，塗膠量均約300g/m2 (雙面)。 3)單板接長結構用單板層積材要求相鄰層單板接頭錯開的距離要大於板坯中
最厚單板厚度的30倍，結合實際情況確定的距離為80mm。 3)熱壓14(TC， 1. OMpa， lmin/mm。疊合冷壓時間24小時。 4)養護因疊合採用環氧樹脂類膠粘劑，冷壓後應養護72小時後使用。 本發明中意楊旋切片在進行高頻熱壓膠合之前的乾燥溫度為150-20(TC，控制含
水率在5 %以下，可以防止熱壓時發生鼓泡。 本發明其它未說明部分與現有技術相同。
權利要求
一種碳纖維布增強楊木單板層積材結構構件，其特徵是它是由楊木旋切片(1)和碳纖維布(2)交錯層疊膠合而成。
2. 根據權利要求1所述的碳纖維布增強楊木單板層積材結構構件，其特徵是所述楊木 旋切片(1)的厚度小於2mm。
3. 根據權利要求1所述的碳纖維布增強楊木單板層積材結構構件，其特徵是所述楊木 旋切片(1)與碳纖維布(2)之間通過環氧樹脂膠粘合。
4. 一種碳纖維布增強楊木單板層積材結構構件的加工方法，其特徵是 將意楊木材製成楊木旋切片，木片厚度在2mm以下； 將楊木旋切片的雙面塗上酚醛樹脂脂，碳纖維布浸漬環氧樹脂膠； 將楊木旋切片與碳纖維布交錯層疊膠合；在140°C、1. 0MPa、lmin/mm條件下冷壓24小時以上； 將冷壓後的產品製成垂直於膠縫受力梁構件或平行於膠縫受力梁構件。
5. 根據權利要求4所述的碳纖維布增強楊木單板層積材結構構件的加工方法，其特徵 是旋切木片在塗膠之前製備過程為小徑原木一截斷一木段軟化一剝皮一單板旋切一剪板 —乾燥一單板斜面搭接。
6. 根據權利用要求4所述的碳纖維布增強楊木單板層積材結構構件的加工方法，其特 徵是楊木旋切片的雙面塗膠量為320g/m2。
7. 根據權利要求4所述的纖維布增強楊木單板層積材結構構件的加工方法，其特徵是 碳纖維布的雙面塗膠量為300g/m2。
8. 根據權利要求5所述的碳纖維布增強楊木單板層積材結構構件的加工方法，其特徵 是意楊旋切片乾燥時的溫度為150-20(TC，控制含水率在5%以下。
全文摘要
本發明公開了一種碳纖維布增強楊木單板層積材結構構件及其加工方法，其特徵是它是由楊木旋切片(1)和碳纖維布(2)交錯層疊膠合而成，並能過工藝過程的控制，充分發揮了碳纖維布和意楊單板層積材的優點，極大地提高了意楊材料的力學性能，提高了楊木生產附加值及科技含量，大大拓展了意楊的應用領域。並且可以避免碳纖維布外貼時常見的錨固失效及剝離破壞等問題，碳纖維布強度更能充分發揮，從而可以製成大型木結構構件，解決了目前無法生產大型木結構構件的問題。
文檔編號B27D1/04GK101774190SQ201010018399
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月15日 優先權日2010年1月15日
發明者李世宏 申請人:江蘇省蘇科建設技術發展有限公司