CN104210013B - 一种大断面六棱柱体集成材制造方法 - Google Patents

一种大断面六棱柱体集成材制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明要解决的技术问题是小径级原木制备大断面六棱柱体集成材过程中，涂胶、组坯、施压胶合等精度不高造成的大断面六棱柱体质量难以保证的问题。本发明的新技术包括：小径级原木径级分等、干燥、集成材结构单元体加工、定长、涂胶、组坯及胶拼，其特征在于，集成材结构单元体加工为小断面六棱柱体(1)和等腰梯形体(2)的加工，小断面六棱柱体(1)的横断面为正六边形，小断面六棱柱体(1)和等腰梯形体(2)采用辊筒式三面(3，4)涂胶，组坯方式采用六棱柱体模型组坯，大断面六棱柱体的横断面为正六边形，大断面六棱柱体集成材三向施压胶合。本发明可以有效简化大断面六棱柱体的制备工艺、提高原木出材率、生产效率及产品质量。

Description

一种大断面六棱柱体集成材制造方法
技术领域
本发明涉及木结构建筑复合材料领域，特别是一种大断面六棱柱体集成材制造方法。
背景技术
近年来，随着木结构建筑的快速发展，木房屋、木桥、景观木建筑等越来越多地受到消费者及研究人员的广泛关注。伴随着木结构建筑市场对木梁、木柱的需求日益增加，造成了大径级原木供不应求的问题，为了解决日趋匮乏的大径级原木的问题，人们开始着手利用小径级或低等级木材制备大规格大断面的结构用集成材。然而如何采用小径级及低等级木材，如人工林杉木等，制备结构用的木梁、木柱已成为当前科技工作者的主要课题。现阶段，人们主要是将小径级木材改性、表面处理、复合及重组等，来实现小材大用、劣材优用的目的。
目前，通过将小材重组复合是一种成本低、制备效率高的不错选择。
现在还不存在能实现本发明所述所有特征的方法，在这种方法中，利用小径级原木制备大断面六棱柱体集成材，将小断面六棱柱体与等腰梯形体，按照六棱柱体模型组坯而成大断面六棱柱体，其横断面是由多个相同的小规格六边形构成，类似于蜂窝结构，这种组合结构增强了大断面六棱柱体的物理力学性能及结构稳定性，因此可以应用于各种木结构建筑当中。采用集成材结构单元固定涂胶方式、六棱柱体模型组坯方式、三向施压胶拼。这种方法设计可以有效提高小径级原木制备大断面六棱柱体集成材的生产效率及产品质量，提高原木出材率，达到结构用集成材要求。这些都使得本发明有别于先有技术。
发明内容
本发明要解决的技术问题是小径级原木制备大断面六棱柱体集成材过程中，涂胶、组坯、施压胶合等精度不高造成的大断面六棱柱体质量难以保证的问题。本发明的技术解决方案是：一种大断面六棱柱体集成材制造方法，包括：小径级原木径级分等、干燥、集成材结构单元体加工、定长、涂胶、组坯及胶拼，其特征在于，集成材结构单元体加工为小断面六棱柱体(1)和等腰梯形体(2)的加工，小断面六棱柱体(1)和等腰梯形体(2)采用辊筒式三面涂胶，组坯方式采用六棱柱体模型组坯，大断面六棱柱体的横断面为正六边形，大断面六棱柱体集成材采用三向施压。该种方法设计的有益效果在于，将小断面六棱柱体(1)与等腰梯形体(2)，按照六棱柱体模型组坯而成大断面六棱柱体，其横断面是由多个相同的小规格六边形构成，类似于蜂窝结构，这种组合结构增强了大断面六棱柱体的物理力学性能及结构稳定性，并且采用该种方法可以有效简化大断面六棱柱体集成材的制备工艺、提高原木出材率、提高生产效率及产品质量。
作为进一步改进，集成材结构单元为小断面六棱柱体(1)和等腰梯形体(2)，其中小断面六棱柱体(1)的横断面为正六边形，等腰梯形体(2)为小断面六棱柱体(1)沿长度方向经由棱剖分的一半，等腰梯形的两腰及上底与小断面六棱柱体断面的正六边形的边长相等。该种方法设计的有益效果在于，易于完成大断面六棱柱体的组坯。
作为进一步改进，小断面六棱柱体和等腰梯形体为相邻三面采用辊式涂胶，其中三个作为涂胶的辊筒之间成120度角，一次性可以完成集成材单元体最多三面的辊式涂胶，也可以只选择其中一个或两个辊筒同时涂胶，完成其中一个或两个面的涂胶。该种方法设计的有益效果在于，有助于实现集成材结构单元体的自动化涂胶，简化了施胶工艺，提高涂胶效率，避免胶水浪费，易于采用机械化方式进行涂胶。
作为进一步改进，大断面六棱柱体组坯模型为相同规格的小断面六棱柱体与等腰梯形体的各面贴合形成大断面的六棱柱体结构，小断面六棱柱体的数量可以选择13、43、91个等，而等腰梯形体的数量可以相对应为6、12、18个等，六个棱上分别为六个小断面六棱柱体。因此组坯模型有三种，模型I(13+6)，模型II(43+12)及模型III(91+18)。其特点在于，大断面六棱柱体的每个棱处，均为一个小断面六棱柱体，而大断面六边形每个边上包含若干个等腰梯形的下底，这样有助于，大断面六棱柱体结构的稳定，避免将两个等腰梯形体胶合结构作为棱的不稳定。该种方法设计的有益效果在于，集成材单元体仅包含小断面六棱柱体(1)和等腰梯形体(2)，且等腰梯形体(2)的数量较少，简化了单元体的结构类型，易于大断面六棱柱体集成材的工业化生产。
作为进一步改进，组坯模型类型I(13+6)的六个面上分别具有A1、B1、C1、D1、E1和F1，六个等腰梯形体的下底面，对于六个等腰梯形体，其中A1是三个面进行辊涂、B1和F1是两个面进行辊涂、C1和E1是一个面进行辊涂、D1不用进行辊胶。该种方法设计的有益效果在于，进一步优化了集成材结构单元体的涂胶工艺。
作为进一步改进，三向加压的施压方式为冷压，采用六面压机，将大断面六棱柱体集成材六个面实现均布施压。该方法的设计方案，采用三向施压，从而保证大断面六棱柱体内的各个胶层压力均匀，避免由于受力不均而造成的集成材中各个胶层的胶合质量不一致，有助于实现工业化生产及产品质量稳定。此外，该设计方案采用冷压胶合，其有助于减少大断面六棱柱体在胶合过程中出现过多的内部应力、内裂及端裂，这是因为，若采用热压方式时，由于大断面六棱柱体的尺寸厚度较大、胶层多，难以保证每个胶层的热压温度一致，造成温度梯度，水分快速移动，易形成应力分布，这样很容易产生内裂或端裂。因此该种方法设计的有益效果在于，保证了大断面六棱柱体集成材内部各个胶层胶合性能一致，提高了大断面六棱柱体集成材产品的结构稳定性。
本方法的发明，使得大断面六棱柱体集成材生产工艺简化、生产效率及产品质量提高，大断面六棱柱体集成材尺寸由集成材结构单元体的尺寸决定。
附图说明
图1为小断面六棱柱体；
图2为等腰梯形体；
图3为大断面六棱柱体三种组坯模型；
图4为大断面六棱柱体组坯模型I；
图5为大断面六棱柱体不合理组坯模型。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明：
图1为小断面六棱柱体(1)，可以对三个相邻的面(3)进行涂胶，图2为等腰梯形体(2)，也可以对三个相邻的面(4)进行涂胶，根据集成材结构单元体在组坯模型中的位置，可以选者三面、两面或者单面进行涂胶。
图3为大断面六棱柱体三种组坯模型，分别为模型I(13+6)，模型II(43+12)及模型III(91+18)。模型I(13+6)包含13个小断面六棱柱体(1)和6个等腰梯形体(2)，其中有6个小断面六棱柱体(1)在大断面六棱柱体的6个棱上，而大断面六棱柱体的断面正六边形各边上包含1个等腰梯形的下底。模型II(43+12)包含43个小断面六棱柱体(1)和12个等腰梯形体(2)，其中有6个小断面六棱柱体在大断面六棱柱体的棱边上，而大断面六棱柱体的断面正六边形各边上包含2个等腰梯形的下底。模型III(91+18)包含91个小断面六棱柱体(1)和18个等腰梯形体(2)，其中有6个小断面六棱柱体(1)在大断面六棱柱体的棱上，而大断面六棱柱体的断面正六边形各边上包含3个等腰梯形的下底。大断面六棱柱体集成材尺寸由集成材结构单元体的尺寸决定。
图4为大断面六棱柱体组坯模型I，表明了集成材中小断面六棱柱体和等腰梯形体的涂胶面，及其在结构中的摆放位置，该种组坯模型I保证了集成材结构内各个胶层的涂胶量，且有助于集成材结构单元体的组坯。
图5为大断面六棱柱体不合理组坯模型，该模型包括了12个小断面六棱柱体(1)，6个等腰梯形体(2)，及三个棱形体(5)，且三个棱形体构成一个小断面六棱柱体(1)。因此，该组坯模型与模型I所需小断面六棱柱体数量相等，但是该种组坯模型，增加了集成材单元体的类型，增加了集成材产品的胶层，增加了加工的工序，因此提高了大断面六棱柱体的加工难度，降低了生产效率，并且该种组坯模型的结构稳定性弱于模型I、模型II及模型III。
本发明提供了一种将小径级原木制备大断面六棱柱体集成材的方法，该方法有助于提高小径级原木的利用率、提高其附加值，并且提出大断面六棱柱体集成材加工工艺，提高了其加工效率及制造精度，实现了小材大用和劣材优用的目的。

Claims (2)

1.一种大断面六棱柱体集成材制造方法，包括：小径级原木径级分等、干燥、集成材结构单元体加工、定长、涂胶、组坯及胶拼，其特征在于，集成材结构单元体加工为小断面六棱柱体(1)和等腰梯形体(2)的加工，小断面六棱柱体和等腰梯形体采用辊筒式三面(3，4)涂胶，组坯方式采用六棱柱体模型组坯，大断面六棱柱体的横断面为正六边形，大断面六棱柱体集成材采用三向施压胶合；集成材结构单元为小断面六棱柱体(1)和等腰梯形体(2)，其中小断面六棱柱体(1)的横断面为正六边形，等腰梯形体(2)为小断面六棱柱体(1)沿长度方向经由棱剖分的一半；小断面六棱柱体(1)和等腰梯形体(2)为相邻三面(3，4)采用辊式涂胶，其中三个作为涂胶的辊筒之间成120度角，一次性完成集成材单元体最多三面的辊式涂胶，或选择其中一个或两个辊筒同时涂胶，完成其中一个或两个面的涂胶；三向施压为冷压，并且采用六面压机，将大断面正六棱柱体集成材六个面实现均布施压。
2.根据权利要求1所述的一种大断面正六棱柱体集成材制造方法，其特征在于：大断面六棱柱体组坯模型为相同规格的小断面六棱柱体(1)与等腰梯形体(2)的各面贴合形成大断面的六棱柱体结构，小断面六棱柱体(1)的数量可以选择13、43、91个，而等腰梯形体(2)的数量相对应为6、12、18个，大断面六棱柱体集成材的六个棱上分别为六个小断面六棱柱体；在小断面六棱柱体(1)数量选择13、等腰梯形体(2)数量选择6所形成的组坯模型类型I(13+6)中的六个面上分别具有A1、B1、C1、D1、E1和F1，六个等腰梯形体的下底面，对于六个等腰梯形体，其中A1是三个面进行辊涂、B1和F1是两个面进行辊涂、C1和E1是一个面进行辊涂、D1不用进行辊胶。
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Denomination of invention: Large-section hexagonal prism laminated wood manufacturing method

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