CN107297932A - 一种高强度多层木质结构材及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的一种高强度多层木质结构材及其制作方法。本发明的高强度多层木质结构材，其由交叉层积材与定向刨花板依次交叉排布粘结拼装而成，其制作方法，包括(1)定向刨花板的处理；(2)交叉层积材的处理；(3)涂胶；(4)叠放组坯；(5)冷压。本发明采用多层木质结构材由交叉层积材与定向刨花板在环保型木材胶黏剂的粘接作用下，拼装构成CLT‑OSB‑...‑CLT三明治式的多层木质结构材，制成的木质结构材性能好，强度高。

Description

一种高强度多层木质结构材及其制作方法
技术领域
本发明涉及一种高强度多层木质结构材及其制作方法，属于木材加工技术领域。
背景技术
定向刨花板OSB(Oriented Strand Board)和交叉层积材CLT(Cross LaminatedTimber)作为两种结构用材已经越来越得到消费者的认可。
研究表明，CLT由于采用了纵、横交错的正交组合方式，使得该材料在纵、横向具有相同的干缩和湿胀特性，整体的线干缩、湿胀系数小于0.05％，其尺寸稳定性是实木和胶合木的12倍。同时，CLT材料具有优异的耐火、抗震和隔音性能，在成本、环保、设计和安装应用等方面也具有竞争优势，与其它材料混合使用时效果更佳，对于高层木结构建筑更是有很大的帮助。
OSB作为一种良好的结构用板材，在欧美发达国家已经广泛使用了近40年，可广泛用于木结构建筑、家居装修、家具或地板基材和木包装等领域。如今，OSB也越来越受到国内消费者的认可，已经开始逐步替代结构胶合板和实木板材的使用。随着消费者对OSB的逐步认可和对该产品的更高期望，对OSB进行二次加工，开发功能性OSB新产品、覆面OSB夹芯复合材料、新型OSB结构材等具有高附加值的木质产品，意义重大。
在过去的十几年里，现代木结构已经在我国取得一定的发展，但受到国情等因素的影响，木结构的市场份额远远低于其它建筑体系，制造标准和技术亦不够完善。从古至今，受历史和民族文化的影响，我国使用木结构建筑最多的地区多分布在山区和地震频发地区。所以，我国的木结构建筑不能照搬国外模式，需要在木结构建筑用材料上提出更高要求，在具有一定力学强度的基础之上使其具备更好的防火及防腐性能。《木结构设计规范》(GB50005-2003)规定，我国的木结构建筑层高不能超过3层，而CLT在高层建筑中的应用在欧美发达国家已经很成熟，用CLT建造的木结构建筑可以达到6-8层，甚至9层以上。因此，CLT的出现对于突破木结构建筑的高度限制具有重要意义。因此，在我国发展木结构建筑，急需在材料和原有技术的基础之上进行升级改造，从材料优选和工艺优化等方面出发，制造出性能更加，更符合当地使用性能的高性能木质结构材是十分必要的。
发明内容
本发明提供的多层木质结构材，是一种集交叉层积材(CLT)和定向刨花板(OSB)优点为一体的新型结构用材，所用胶黏剂达到环保要求，将OSB和CLT形成CLT-OSB-...-CLT三明治式的多层木质结构材，制成的木质结构材性能好，强度高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种高强度多层木质结构材，其由交叉层积材与定向刨花板依次交叉排布粘结拼装而成。
一种高强度多层木质结构材的制作方法，其包括以下步骤：
(1)定向刨花板的处理，将定向刨花板的两面进行砂光处理，砂光厚度为0.1-0.3mm，将砂光后的定向刨花板放到养生室里进行养生处理，直至含水率为5-8％，再对两个面进行拉毛处理，备用；
(2)交叉层积材的处理，将交叉层积材放到养生室直至其含水率为5-8％，然后对表面进行拉毛处理和应力释放槽的加工，备用；
(3)涂胶，取步骤(1)得到的定向刨花板，在其表面进行双面涂胶，备用；
(4)叠放组坯，将涂胶后的定向刨花板与处理后的交叉层积材进行叠放组坯成木质结构材；
(5)将叠放组坯后的木质结构材送入压机进行冷压，即得。
所述步骤(3)中，双面涂胶量为200～300g/m2，涂胶时采用的胶黏剂为胶黏剂A、胶黏剂B或胶黏剂C，胶黏剂A为三聚氰胺-尿素-甲醛树脂，固化剂为过硫酸铵，过硫酸铵的添加量为三聚氰胺-尿素-甲醛树脂固体含量的5-10％；胶黏剂B为单宁-间苯二酚-戊二醛，固化剂为多聚甲醛，多聚甲醛添加量为单宁-间苯二酚-戊二醛固体含量的6-12％；胶黏剂C为聚醋酸乙烯异氰酸酯。
所述步骤(4)中，交叉层积材与定向刨花板依次交叉排布粘合叠放组坯成多层木质结构，多层木质结构材的最上层和最下层均为交叉层积材。
所述步骤(5)中，冷压时，压力为6-8MPa/cm2，时间为1.5-2.5小时，冷压之后需要对木质结构材进行表面砂光和裁边处理。
本发明与现有技术相比，本发明将集交叉层积材(CLT)和定向刨花板(OSB)形成CLT-OSB-...-CLT三明治式的多层木质结构材，该材料性能好，强度高。
本发明是一种集交叉层积材(CLT)和定向刨花板(OSB)优点为一体的新型结构用材，所用胶黏剂达到环保要求，将OSB和CLT形成CLT-OSB-...-CLT三明治式的多层木质结构材，制成的木质结构材性能好，强度高。
本发明的制备方法，工艺简单，采用独特的胶黏剂和粘合方法，胶黏剂达到环保要求。
附图说明
图1是三层木质结构材的结构示意图。
图2是五层木质结构材的结构示意图。
具体实施方式
现在结合具体对本发明作进一步详细的说明。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
一种高强度多层木质结构材，其由交叉层积材与定向刨花板依次交叉排布粘结拼装而成。
一种高强度多层木质结构材的制作方法，其包括以下步骤：
(1)定向刨花板的处理，将定向刨花板的两面进行砂光处理，砂光厚度为0.1-0.3mm，将砂光后的定向刨花板放到养生室里进行养生处理，直至含水率为5-8％，再对两个面进行拉毛处理，备用；
(2)交叉层积材的处理，将交叉层积材放到养生室直至其含水率为5-8％，然后对表面进行拉毛处理和应力释放槽的加工，备用；
(3)涂胶，取步骤(1)得到的定向刨花板，在其表面进行双面涂胶，备用；
(4)叠放组坯，将涂胶后的定向刨花板与处理后的交叉层积材进行叠放组坯成木质结构材；
(5)将叠放组坯后的木质结构材送入压机进行冷压，即得。
所述步骤(3)中，双面涂胶量为200～300g/m2，涂胶时采用的胶黏剂为胶黏剂A、胶黏剂B或胶黏剂C，胶黏剂A为三聚氰胺-尿素-甲醛树脂，固化剂为过硫酸铵，过硫酸铵的添加量为三聚氰胺-尿素-甲醛树脂固体含量的5-10％；胶黏剂B为单宁-间苯二酚-戊二醛，固化剂为多聚甲醛，多聚甲醛添加量为单宁-间苯二酚-戊二醛固体含量的6-12％；胶黏剂C为聚醋酸乙烯异氰酸酯。
所述步骤(4)中，交叉层积材与定向刨花板依次交叉排布粘合叠放组坯成多层木质结构，多层木质结构材的最上层和最下层均为交叉层积材。
所述步骤(5)中，冷压时，压力为6-8MPa/cm2，时间为1.5-2.5小时，冷压之后需要对木质结构材进行表面砂光和裁边处理。
实施例1.
(1)定向刨花板(OSB)的处理：将OSB的两面进行砂光处理，砂光厚度为0.2mm，砂光后的OSB放到养生室里进行含水率调整，将OSB的含水率调整至8％，然后对OSB的两个面进行拉毛处理后待用；
(2)交叉层积材(CLT)的处理：将已经制备好的CLT进行养生处理，调整CLT的含水率为8％，然后，对表面进行拉毛处理和应力释放槽的加工，以利于胶合和提高尺寸稳定性；
(3)在已经处理好的OSB表面进行涂胶，双面涂胶量控制在300g/m2，施加的胶黏剂为聚醋酸乙烯异氰酸酯胶粘剂(EPI)；
(4)涂过胶的OSB与CLT进行叠放、铺装组坯成尺寸为2440*1220*100mm的CLT-OSB-CLT三层木质结构材；
(5)将组坯后的木质结构材送入压机进行冷压，压力为7MPa/cm2，时间为2h；
(6)冷压好的多层木质结构材经过表面砂光和裁边处理，即可，具体见图1。
实施例2.
(1)定向刨花板(OSB)的处理：将OSB的两面进行砂光处理，砂光厚度为0.2mm，砂光后的OSB放到养生室里进行含水率调整，将OSB的含水率调整至6％，然后对OSB的两个面进行拉毛处理后待用；
(2)交叉层积材(CLT)的处理：将已经制备好的CLT进行养生处理，调整CLT的含水率为6％，然后，对表面进行拉毛处理和应力释放槽的加工，以利于胶合和提高尺寸稳定性；
(3)在已经处理好的OSB表面进行涂胶，双面涂胶量控制在280g/m2，施加的胶黏剂为三聚氰胺-尿素-甲醛树脂胶黏剂(MUF)，选用过硫酸铵作为固化剂，添加量为MUF固体含量的5％；
(4)涂过胶的OSB与CLT进行叠放、铺装组坯成尺寸为2440*1220*100mm的CLT-OSB-CLT三层木质结构材；
(5)将组坯后的木质结构材送入压机进行冷压，压力为6MPa/cm2，时间为2h；
(6)冷压好的多层木质结构材经过表面砂光和裁边处理，即可，具体如图1。
实施例3：
(1)定向刨花板(OSB)的处理：将OSB的两面进行砂光处理，砂光厚度为0.2mm，砂光后的OSB放到养生室里进行含水率调整，将OSB的含水率调整至8％，然后对OSB的两个面进行拉毛处理后待用；
(2)交叉层积材(CLT)的处理：将已经制备好的CLT进行养生处理，调整CLT的含水率为8％，然后，对表面进行拉毛处理和应力释放槽的加工，以利于胶合和提高尺寸稳定性；
(3)在已经处理好的OSB表面进行涂胶，双面涂胶量控制在300g/m2，施加的胶黏剂为单宁-间苯二酚-戊二醛胶黏剂(TRG)，选用多聚甲醛作为固化剂，添加量为TRG固体含量的9％。
(4)涂过胶的OSB与CLT进行叠放、铺装组坯成尺寸为2440*1220*100mm的CLT-OSB-CLT三层木质结构材。
(5)将组坯后的木质结构材送入压机进行冷压，压力为8MPa/cm2，时间为1.5h。
(6)冷压好的多层木质结构材经过表面砂光和裁边处理，即可，具体如图1。
实施例4：
(1)定向刨花板(OSB)的处理：将OSB的两面进行砂光处理，砂光厚度为0.2mm，砂光后的OSB放到养生室里进行含水率调整，将OSB的含水率调整至5％，然后对OSB的两个面进行拉毛处理后待用；
(2)交叉层积材(CLT)的处理：将已经制备好的CLT进行养生处理，调整CLT的含水率为5％，然后，对表面进行拉毛处理和应力释放槽的加工，以利于胶合和提高尺寸稳定性；
(3)在已经处理好的OSB表面进行涂胶，双面涂胶量控制在250g/m2，施加的胶黏剂为聚醋酸乙烯异氰酸酯胶粘剂(EPI)。
(4)涂过胶的OSB与CLT进行叠放、铺装组坯成尺寸为2440*1220*220mm的CLT-OSB-CLT-OSB-CLT五层木质结构材；
(5)将组坯后的木质结构材送入压机进行冷压，压力为6MPa/cm2，时间为2h；
(6)冷压好的多层木质结构材经过表面砂光和裁边处理，即可，具体见图2。
实施例5.
定向刨花板(OSB)的处理：将OSB的两面进行砂光处理，砂光厚度为0.2mm，砂光后的OSB放到养生室里进行含水率调整，将OSB的含水率调整至6％，然后对OSB的两个面进行拉毛处理后待用；
(2)交叉层积材(CLT)的处理：将已经制备好的CLT进行养生处理，调整CLT的含水率为6％，然后，对表面进行拉毛处理和应力释放槽的加工，以利于胶合和提高尺寸稳定性；
(3)在已经处理好的OSB表面进行涂胶，双面涂胶量控制在280g/m2，施加的胶黏剂为三聚氰胺-尿素-甲醛树脂胶黏剂(MUF)，选用过硫酸铵作为固化剂，添加量为MUF固体含量的10％；
(4)涂过胶的OSB与CLT进行叠放、铺装组坯成尺寸为2440*1220*220mm的CLT-OSB-CLT-OSB-CLT五层木质结构材；
(5)将组坯后的木质结构材送入压机进行冷压，压力为6MPa/cm2，时间为2.5h；
(6)冷压好的五层木质结构材经过表面砂光和裁边处理，即可，具体见图2。
具体应用效果试验，分别用本发明实施例1-3制备三层CLT-OSB-CLT木质结构材，采用如下原料：
(1)杉木OSB：厚度1.2cm，密度0.72g/cm3，含水率9％；
(2)三层杉木CLT：厚度4.5cm，密度，0.48g/cm3，含水率8％。
使用上述原料按照实施例1-3的工艺制备三层木质结构材，按标准《木结构工程施工质量验收规范》(GB 50206-2012)和《木结构试验方法标准》(GB/T 50329-2012)的要求对制备的木质结构材进行相关性能测试。检测结果显示，由本发明制备的木质结构材满足结构用材料的要求。
表1.CLT-OSB-CLT三层木质结构材的性能测试结果
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种高强度多层木质结构材，其特征在于，由交叉层积材与定向刨花板依次交叉排布粘结拼装而成。
2.如权利要求1所述的一种高强度多层木质结构材的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)定向刨花板的处理，将定向刨花板的两面进行砂光处理，砂光厚度为0.1-0.3mm，将砂光后的定向刨花板放到养生室里进行养生处理，直至含水率为5-8％，再对两个面进行拉毛处理，备用；
(2)交叉层积材的处理，将交叉层积材放到养生室直至其含水率为5-8％，然后对表面进行拉毛处理和应力释放槽的加工，备用；
(3)涂胶，取步骤(1)得到的定向刨花板，在其表面进行双面涂胶，备用；
(4)叠放组坯，将涂胶后的定向刨花板与处理后的交叉层积材进行叠放组坯成木质结构材；
(5)将叠放组坯后的木质结构材送入压机进行冷压，即得。
3.根据权利要求2所述的一种高强度多层木质结构材的制作方法，其特征在于：所述步骤(3)中，双面涂胶量为200～300g/m2，涂胶时采用的胶黏剂为胶黏剂A、胶黏剂B或胶黏剂C，胶黏剂A为三聚氰胺-尿素-甲醛树脂，固化剂为过硫酸铵，过硫酸铵的添加量为三聚氰胺-尿素-甲醛树脂固体含量的5-10％；胶黏剂B为单宁-间苯二酚-戊二醛，固化剂为多聚甲醛，多聚甲醛添加量为单宁-间苯二酚-戊二醛固体含量的6-12％；胶黏剂C为聚醋酸乙烯异氰酸酯。
4.根据权利要求2所述的一种高强度多层木质结构材的制作方法，其特征在于：所述步骤(4)中，交叉层积材与定向刨花板依次交叉排布粘合叠放组坯成多层木质结构，多层木质结构材的最上层和最下层均为交叉层积材。
5.根据权利要求2所述的一种高强度多层木质结构材的制作方法，其特征在于：所述步骤(5)中，冷压时，压力为6-8MPa/cm2，时间为1.5-2.5小时，冷压之后需要对木质结构材进行表面砂光和裁边处理。
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