CN102463607B - 胶合层积板及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种胶合层积板及其制造方法，所述方法包括步骤：将小径级原木加工成指定规格的材料，通过指接接长形成指接长锯材；将指接长锯材作为层板进行胶合层积，制成胶合木；将所述胶合木垂直于胶层方面纵剖成多个长板材，将其中一个长板材沿长度方向截取成长度大于等于原长板材宽度的多个短板材，并将所述多个短板材拼宽使其宽度大于等于所述长板材后作为中间层，将所述长板材作为上层、下层，胶合层积，制成胶合层积板。本发明制造得到的胶合层积板，其具有较高强度和刚度，可用于木结构建筑中的楼面板、屋面板、墙面板以及内隔墙体。

Description

胶合层积板及其制造方法
技术领域
本发明是关于一种胶合层积板及其制造方法，尤其是关于一种可以利用小径级原木为原料制造得到的胶合层积板，其具有较高强度和刚度，用作覆面板，用于木结构建筑中的楼面板、屋面板、墙面板以及内隔墙体。
背景技术
近年来，木结构住宅等建筑在我国发展迅速，其独特建筑风格和性能优势已得到了越来越多消费者的肯定。木结构建筑用结构木制产品的需求量正逐年增高。由于木结构建筑的特殊性，对于所使用的木制原料材具有较高的性能要求。例如目前木结构建筑覆面板大都使用定向刨花板和结构胶合板，由于其强度和刚度较低，在制造木结构建筑过程中使用了大量的支撑梁，施工繁琐和复杂，还可能达不到应用的效果；另一方面，目前的木结构楼盖抗振性能弱，墙体抗冲击性能弱，屋盖抗雪载荷性能弱，对一些有特殊性能要求的地方很难采用现有木结构建筑。
世界对木材资源的使用量逐年增长，随着采伐量的增加，大径级木材越来越小。因此，开发利用小径级原木的技术是木材加工利用的新趋势。但是人工林木材，尤其是小径级木材本身强度低的缺点，影响了它直接作为工程材料的使用。目前我国人工速生林木材主要用于生产刨花板、纤维板和胶合板，除了这“三板”利用外，也有在细木工板中的使用，主要作为家具制造和装修等非结构材料，产品附加值较低。
为了拓宽小径级速生林木材的应用领域，尤其是其在结构材方面的应用，相关人员进行了大量研究。例如，针对人工林木材本身强度低的缺点，通过对其进行改性，例如浸渍合成胶密实化处理方法，可以提高速生人工林木材的力学性能，尤其硬度提高1～2倍。目前部分密实化产品已经投放在建筑和工程材料市场，但是只有少量得到应用，主要原因是技术不成熟和成本高。对速生人工林另一个重要的使用技术就是木塑复合材，它是利用木纤维与塑料混合高温挤出得到，在建筑中主要用于外墙板，但一股不做为直接受力材，该材料的缺陷是耐久性差，成本同样也高。
加工和利用好小径级木材，既弥补目前结构材来源匮乏，同时也可拓宽小径级木材的应用范围，提高速生林木材的利用附加值，其具有的经济利益和社会效益方面都是很显然的。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种胶合层积板的制造方法，由小径级原木制造出具有较高强度和刚度的胶合层积板，拓宽小径级木材的应用范围，提高速生林木材的利用附加值。
本发明的另一目的在于提供一种按照所述方法制造得到的胶合层积板，其是一种覆面板，具有较高强度和刚度，用于木结构建筑中的楼面板、屋面板、墙面板以及内隔墙体。
本发明的另一目的在于提供一种用于木结构建筑中的楼面板、屋面板、墙面板以及内隔墙体的覆面板，其由按照本发明的方法制备得到的胶合层积板构成。
为达上述目的，本发明提供了一种胶合层积板的制造方法，该方法是将一定径级范围的原木加工成指定规格的材料通过指接形成层板，再通过对层板胶合层积制成胶合木，然后将胶合木垂直于胶层方面纵剖成一定厚度的板材，将部分板材长度截短后拼宽成一定宽度，然后将所述一定厚度的板材与拼宽后的板材组合在一起，相邻层交错排列，制造成满足3m建筑模数的类似于混凝土建筑用预制板的厚板，该厚板即为本发明的胶合层积板。该胶合层积板可作为覆面板，用于木结构建筑的楼面板、墙面板和屋面板以及内隔墙等。从而，本发明不仅扩大了小径级人工林木材的应用范围，还提高了覆面板的强度和刚度性能，降低梁架结构复杂程度，减少定向刨花板和胶合板等的使用量。
根据本发明的具体实施方案，本发明提供了一种胶合层积板的制造方法，该方法包括步骤：
将小径级原木加工成指定规格的材料，通过指接接长形成指接长锯材；
将指接长锯材作为层板进行胶合层积，制成胶合木；
将所述胶合木垂直于胶层方面纵剖成多个长板材，将其中一个长板材沿长度方向截取成长度大于等于原长板材宽度的多个短板材，并将所述多个短板材拼宽使其宽度大于等于所述长板材后作为中间层，将所述长板材作为上层、下层，胶合层积，制成胶合层积板。
在本发明的一更具体的实施方案中，本发明的胶合层积板的制造方法中，是将直径12～18cm的小径级原木，锯成规格为厚×宽×长为30mm×60mm×1100mm的小锯材，并干燥至含水率15％以下，然后每三根小锯材长度方向进行指接接长，指榫长度15～20mm，指接后精刨成厚度20mm的指接长锯材；
对上述指接长锯材进行分级，选取抗弯弹性模量9GPa以上的长锯材进行胶合层积，层积到30层，形成厚度为600mm的胶合木；层积时，长度方向相邻层板间指接缝垂直距离大于等于300mm，且相隔层的两层板的指接缝于层板厚度方向不在一条线上；
将所述胶合木的宽度精刨为50mm，然后沿垂直宽度方面，将每一胶合木锯成3个原宽度方向为15mm的长板材；并将一个长板材沿长度方向上截取分为5段长度605mm的短板材，然后将这5段短板材沿原厚度方向拼接成3000mm作为中间层板材，而另两个长板材作为上层板材、下层板材，将所述上层板材、中间层板材、下层板材胶合层积，再精刨或锯成600mm×45mm×3000mm的板材，该板材即为本发明所述的胶合层积板。
根据本发明的具体实施方案，本发明的胶合层积板的制造方法中，所述长锯材进行胶合层积时，使用结构用胶粘剂，两面涂胶310～350g/m2，压力0.8～1MPa，冷压8小时以上。所述层积过程可在室温下进行，环境湿度优选为40～60％。
根据本发明的具体实施方案，本发明的胶合层积板的制造方法中，所述上层板材、中间层板材、下层板材胶合层积时，使用结构用胶粘剂，两面涂胶300～350g/m2，压力1.6～1.8Mpa，冷压8小时以上。层积时，中间层的各短板材之间紧密对接，涂胶，无需加压。所述层积过程可在室温下进行，环境湿度优选为40～60％。
在本发明的胶合层积板的制造方法中，所述结构用胶粘剂可以选择间苯二酚或异氰酸酯等。
根据本发明的具体实施方案，本发明的胶合层积板的制造方法还可包括在所述600mm×45mm×3000mm的板材的四周开企口以用于连接的过程。
根据本发明的具体实施方案，本发明的胶合层积板的制造方法中，所述各层板应采用同种木材。
另一方面，本发明还提供了按照本发明的胶合层积板的制造方法制造得到的胶合层积板。该胶合层积板具有良好的抗弯弹性模量和抗弯强度，其抗弯弹性模量≥9GPa，抗弯强度≥35MPa。该胶合木可用作木结构建筑中的楼面板、屋面板、墙面板和/或内隔墙体等的覆面板。
另一方面，本发明还提供了按照一种用于木结构建筑中的楼面板、屋面板、墙面板和/或内隔墙体的覆面板，该覆面板是由本发明所述的胶合层积板制成。其具有良好的抗弯弹性模量和抗弯强度，可满足木结构设计要求。
综上所述，本发明提供了一种胶合层积板及其制造方法，由小径级原木制造出了具有较高强度和刚度的胶合层积板，所述胶合层积板是满足3m建筑模数的类似于混凝土建筑用预制板的厚板，用于木结构建筑的楼面板、墙面板和屋面板以及内隔墙等，从而本发明扩大了小径级人工林木材的应用范围，还提高了覆面板的强度和刚度性能，降低梁架结构复杂程度，减少定向刨花板和胶合板等的使用量。
附图说明
图1为本发明的胶合层积板制备过程中所层积的30层胶合木的端面(厚×宽面)结构示意图。
图2为本发明的胶合层积板的端面(厚×宽面)结构示意图。
图3为本发明的胶合层积板的侧面(厚×长面)结构示意图。
具体实施方式
下面通过具体实施例进一步详细说明本发明的胶合层积板及其制造方法的特点和应用中所具有的技术效果，但本发明并不因此而受到任何限制。
实施例1
将直径12～18cm的小径级杉木原木，采用毛板下锯法，锯成规格为30mm(厚)×60mm(宽)×1100mm(长)的小锯材，干燥至15％以下，然后尽量选取无节材，每三根小锯材长度方向进行指接接长，指榫长度20mm，指接成3300mm长(实际制作中，小锯材经干燥后尺寸会有些许缩小，长度方面缩小量很低，为方便描述，本实施例中以下的长度数据3300mm是忽略了小锯材的长度缩小量)的长锯材，再精刨成20mm的厚度。
对这些指接长锯材进行分级，选取抗弯弹性模量9GPa以上的长锯材进行胶合层积，使用间苯二酚结构用胶粘剂，两面涂胶320g/m2，压力0.8MPa，室温，环境湿度40～60％之间，冷压8小时，层积到30层，形成600mm(厚)×60mm(宽)×3300mm(长)的胶合木；该胶合木的端面(厚×宽面)结构请参见图1所示意。
将上述胶合木精刨成600mm(厚)×50mm(宽)×3300mm(长)。然后利用多片锯沿垂直宽度方面(请参见图1中虚线所示)，锯成3个600mm×15mm×3300mm的长板材。将其中的1个长板材沿长度方向上截取分为5段长605mm的短板材，然后将这5段短板材沿原厚度方向(600mm)拼接成3000mm作为中间层板材。将另两个长板材作为上层板材、下层板材，这样，使中间层与上下两层的原有胶合面交错排列，所述上层、中间层、下层间使用间苯二酚结构用胶粘剂，涂胶量控制在两面涂胶300g/m2，压力1.6Mpa，室温，环境湿度40～60％之间，冷压时间8小时，层积胶合成名义尺寸600mm(宽)×45mm(厚)×3300mm(长)，再锯最终尺寸600mm(宽)×45mm(厚)×3000mm(长)的板材，最后按照常规操作在板材的四周开企口，以用于连接。形成本实施例的胶合层积板。该胶合层积板的端面(厚×宽面)结构请参见图2所示意，侧面(厚×长面)结构请参见图3所示意。
对本实施例的胶合层积板的力学性能进行测试，其抗弯弹性模量9GPa以上，抗弯强度35MPa以上，可用于木结构建筑中的楼面板、屋面板、墙面板和/或内隔墙体等。
下表列出了本实施例中部分胶合层积板的力学性能测试数据，充分表明按照本发明的方法制备得到的胶合层积板具有良好的抗弯强度和抗弯弹性模量。
  样品编号  抗弯强度(MPa)  抗弯弹性模量(GPa)
  1  39.75  11.23
  2  36.44  9.96
  3  37.09  9.47
  4  42.56  10.15
  5  46.37  10.54
  6  37.98  9.19
  7  35.66  9.07
  8  35.38  9.05
实施例2
将直径12～18cm的小径级杉木原木，采用毛板下锯法，锯成规格为30mm(厚)×60mm(宽)×1100mm(长)的小锯材，干燥至15％以下，然后尽量选取无节材，每三根小锯材长度方向进行指接接长，指榫长度20mm，指接成3300mm长(实际制作中，小锯材经干燥后尺寸会有些许缩小，长度方面缩小量很低，为方便描述，本实施例中以下的长度数据3300mm是忽略了小锯材的长度缩小量)的长锯材，再精刨成20mm的厚度。
对这些指接长锯材进行分级，选取抗弯弹性模量9GPa以上的长锯材进行胶合层积，使用异氰酸酯结构用胶粘剂，两面涂胶350g/m2，压力1MPa，室温，环境湿度40～60％之间，冷压8小时以上，层积到30层，形成600mm(厚)×60mm(宽)×3300mm(长)的胶合木。
将上述胶合木精刨成600mm(厚)×50mm(宽)×3300mm(长)。然后利用多片锯沿垂直宽度方面，锯成3个600mm×15mm×3300mm的长板材。将其中的1个长板材沿长度方向上截取分为5段长605mm的短板材，然后将这5段短板材沿原厚度方向(600mm)拼接成3000mm作为中间层板材。将另两个长板材作为上层板材、下层板材，这样，使中间层与上下两层的原有胶合面交错排列，所述上层、中间层、下层间使用异氰酸酯结构用胶粘剂，涂胶量控制在两面涂胶320g/m2，压力1.8Mpa，室温，环境湿度40～60％之间，冷压时间8小时以上，层积胶合成名义尺寸600mm(宽)×45mm(厚)×3300mm(长)，再锯最终尺寸600mm(宽)×45mm(厚)×3000mm(长)的板材，最后在板材的四周开企口，以用于连接。形成本实施例的胶合层积板。
对本实施例的胶合层积板的力学性能进行测试，其抗弯弹性模量9GPa以上，抗弯强度35MPa以上，可用于木结构建筑中的楼面板、屋面板、墙面板和/或内隔墙体等。
下表列出了本实施例中部分胶合层积板的力学性能测试数据，充分表明按照本发明的方法制备得到的胶合层积板具有良好的抗弯强度和抗弯弹性模量。
  样品编号  抗弯强度(MPa)  抗弯弹性模量(GPa)
  1  36.88  9.20
  2  37.57  9.45
  3  36.53  9.09
  4  40.95  10.47
  5  39.94  10.19
  6  45.24  10.56
  7  36.79  9.17
  8  39.10  9.58

Claims (8)

1.一种胶合层积板的制造方法，该方法包括步骤：
将直径12～18cm的小径级原木，锯成规格为厚×宽×长为30mm×60mm×1100mm的小锯材，并干燥至含水率15%以下，然后每三根小锯材长度方向进行指接接长，指榫长度15～20mm，指接后精刨成厚度20mm的指接长锯材；
对上述指接长锯材进行分级，选取抗弯弹性模量9GPa以上的长锯材进行胶合层积，层积到30层，形成厚度为600mm的胶合木；层积时，长度方向相邻层板间指接缝垂直距离大于等于300mm，且相隔层的两层板的指接缝于层板厚度方向不在一条线上；
将所述胶合木的宽度精刨为50mm，然后沿垂直宽度方面，将每一胶合木锯成3个原宽度方向为15mm的长板材；并将一个长板材沿长度方向上截取分为5段长度605mm的短板材，然后将这5段短板材沿原厚度方向拼接成3000mm作为中间层板材，而另两个长板材作为上层板材、下层板材，将所述上层板材、中间层板材、下层板材胶合层积，再精刨或锯成600mm×45mm×3000mm的板材，即为所述的胶合层积板。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述长锯材进行胶合层积时，使用结构用胶粘剂，两面涂胶310～350g/m2，压力0.8～1MPa，冷压8小时以上。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，所述上层板材、中间层板材、下层板材胶合层积时，使用结构用胶粘剂，两面涂胶300～350g/m2，压力1.6～1.8Mpa，冷压8小时以上。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述结构用胶粘剂为间苯二酚或异氰酸酯。
5.根据权利要求1所述的方法，该方法还包括在所述600mm×45mm×3000mm的板材的四周开企口以用于连接的过程。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述各层板为同种木材。
7.按照权利要求1～6任一项所述的方法制造得到的胶合层积板，该胶合层积板的抗弯弹性模量≥9GPa，抗弯强度≥35MPa。
8.一种用于木结构建筑中的楼面板、屋面板、墙面板和/或内隔墙体的覆面板，该覆面板是由权利要求7所述的胶合层积板制成。
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