CN110434971B - 一种强重比高的c型木质结构材压制模具及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种强重比高的C型木质结构材压制模具及方法，包括底座、芯棒、夹具、加压块、楔块、卸压块，所述底座为一个截面为U形的槽状结构，其由底板和位于底板两侧的侧壁组成，底板中开设有一个凹槽，凹槽中用于放置芯棒及C型木质结构材；所述芯棒用于将C型木质结构材包裹在其外壁；所述夹具用于压制C型木质结构材的C型材翼缘和卷边，左夹具和右夹具结合之处开设有若干个加压孔；所述加压块为若干个与加压孔相适配的块体，可拆卸式的放置于加压孔中；所述楔块为两块，分别放置于底座两侧的侧壁与左夹具、右夹具之间；所述卸压块为多个，用于加压卸载楔块以及拆卸模具。本发明能够快速制造成本低廉的C型木质结构材。

Description

一种强重比高的C型木质结构材压制模具及方法

技术领域

本发明属于木材加工行业的结构材领域，特别涉及一种C型木质结构材压制模具以及C型木质结构材的制备方法。

背景技术

在木质结构材领域，主要的结构材是不同尺寸的木料或结构板，尚缺乏一种强重比较高的空间异形结构材。开发新型的木质结构材，为建筑行业提供一种性价比高的木质结构材。本申请人之前申请的中国专利CN106193297A公开了一种建筑用C型木质结构材，其用木质单板通过不同的组坯结构，施胶模压复合而成。其优点在于C型木质薄壁结构材可以替代木结构建筑及混合结构建筑墙体中的部分墙骨柱，能节省大量的木材的消耗，并且因为有不同的组坯结构，能提高木材资源的利用率，节约能源，还因其材质轻，能减轻墙体的自重。该专利通过冷压工艺制备上述C型木质薄壁结构材。

发明内容

本发明的目的是提供一种强重比高的C型木质结构材压制模具及方法，以制备出强重比较高C型木质结构材，从而提高木材资源的综合利用。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种强重比高的C型木质结构材压制模具，包括底座、芯棒、夹具、加压块、楔块、卸压块，其中：

所述底座为一个截面为U形的槽状结构，其由底板和位于底板两侧的侧壁组成，底板中开设有一个凹槽，凹槽中用于放置芯棒及C型木质结构材；

所述芯棒用于将C型木质结构材包裹在其外壁，以定位C型木质结构材内壁，其为一个长方体结构，该长方体的四条长边通过倒圆角处理；

所述夹具包括相互对称的左夹具和右夹具，左夹具和右夹具的截面均为L形，用于压制C型木质结构材的翼缘和卷边，左夹具和右夹具结合之处开设有若干个加压孔；夹具的侧边与竖直面之间存在一个夹角，用于竖向加压时将楔块的部分压力转换为水平压力；

所述加压块为若干个与加压孔相适配的块体，可拆卸式的放置于加压孔中，用于给芯棒施加压力，并同时将热量传导于芯棒中；

所述楔块为两块，分别放置于底座两侧的侧壁与左夹具、右夹具之间；

所述卸压块为多个，用于加压卸载楔块以及拆卸模具。

所述底座由一整块金属加工而成，底座的底板边缘开设有第一定位孔，芯棒的边缘开设有第二定位孔，通过定位销依次插入第一定位孔和第二定位孔，以限制芯棒在水平方向的位置；底座的侧壁中开设有第一限位孔，楔块中同样开设有第二限位孔，通过定位销依次插入第一限位孔和第二限位孔，以限定楔块与底座之间在水平方向的相对位置。

所述底座凹槽中放置有温度计或温度传感器，用于监测热压过程中C型木质结构材外壁的温度，温度计或温度传感器直接放置于凹槽底部或者放置于开设在凹槽底部的槽体中。

所述底座的凹槽的槽底与槽壁之间通过圆角处理，该圆角的半径大于芯棒的四条长边倒圆角的圆角半径；所述夹具中的折弯处也通过圆角处理，该圆角的半径大于芯棒的四条长边倒圆角的圆角半径；芯棒的四条长边倒圆角的圆角半径小于C型木质结构材外圆角半径。

所述芯棒中开设有孔，用于插入温度计或温度传感器，用于监测热压过程中C型木质结构材内壁的温度。

所述夹具的侧边与竖直面有15°的夹角，用于竖向加压时将楔块的部分压力转换为水平压力。

一种强重比高的C型木质结构材的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将旋切好的单板裁切，进行预组坯；

步骤2，将预组坯后的单板涂胶，采用单面涂胶，将胶粘剂均匀涂布于单板表面；

步骤3，将涂好胶的单板放入烘箱中进行干燥，取出单板；

步骤4，将单板组坯好，放置于底座凹槽位置上，在定位孔中插入定位销，将芯棒放置于单板上，并与定位销固定；

步骤5，将裸露于芯棒外侧的单板卷起，在左右两侧放置左夹具和右夹具，在夹具与底座侧板间隙处，放入楔块，调整夹具、底座和楔块水平，放入加压块；

步骤6，将模具整体放置于热压机上，通过热压机对模具进行热压，热压结束后得到C型木质结构材。

所述步骤3中，干燥温度为70℃，干燥后单板的含水率为10％-12％。

所述步骤6中，在将模具整体放置于热压机之前，将厚度限位块放置于芯棒与夹具的缝隙之间，用于限定C型木质结构材的厚度。

所述步骤6中，通过分段加压的模式进行热压，具体为：

第一阶段，先施加压力，将楔块加压至最终位置的60％的位置，使单板受压，在高温的作用下，单板中水分子受热，再次软化单板；

第二阶段，待受压单板受热软化后，再次加压，将锲块加压到最终位置，开始计时，热压时间为2min/mm，其中mm为C型木质结构材壁厚。

有益效果：本发明的模具及方法通过热压的方式(或冷压热固化方式)压制，能够得到高强重比的C型木质结构材。本发明能够快速制造成本低廉的C型木质结构材，可以提高木材资源的综合利用，高强重比的C型木质结构材可以替代当前很多实木木构件，节约资源。

附图说明

图1为底座的结构示意图；

图2为芯棒的结构示意图；

图3为夹具的结构示意图；

图4为加压块的结构示意图；

图5为楔块的结构示意图；

图6为定位销的结构示意图；

图7为模具组装后的结构示意图；

图8为模具组装后的侧面示意图；

图9为模具拆卸前的结构示意图；

图10为模具拆卸前的侧面示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

如图1-10，一种强重比高的C型木质结构材压制模具，包括底座1、芯棒2、夹具3、加压块4、楔块5、卸压块7，其中：

如图1，底座1为一个截面为U形的槽状结构，其由底板11和位于底板11两侧的侧壁12组成，底板11中开设有一个凹槽13，凹槽13中用于放置芯棒2及C型木质结构材；底座1由一整块金属加工而成，底座1的底板11边缘开设有第一定位孔14，芯棒2的边缘开设有第二定位孔21，通过定位销6依次插入第一定位孔14和第二定位孔21，以限制芯棒2在水平方向的位置；底座1的侧壁12中开设有第一限位孔16，楔块5中同样开设有第二限位孔51，通过定位销6依次插入第一限位孔16和第二限位孔51，以限定楔块5与底座1之间在水平方向的相对位置。底座1凹槽13中放置有温度计或温度传感器，用于监测热压过程中C型木质结构材外壁的温度，温度计或温度传感器直接放置于凹槽13底部或者放置于开设在凹槽13底部的槽体中。

如图2，芯棒2用于将C型木质结构材包裹在其外壁，以定位C型木质结构材内壁，其为一个长方体结构，该长方体的四条长边通过倒圆角处理；芯棒2中开设有孔，用于插入温度计或温度传感器，用于监测热压过程中C型木质结构材内壁的温度。

如图3，夹具3包括相互对称的左夹具31和右夹具32，左夹具31和右夹具32的截面均为L形，用于压制C型木质结构材的翼缘和卷边，左夹具31和右夹具32结合之处开设有若干个加压孔33；夹具3的侧边与竖直面有15°的夹角，用于竖向加压时将楔块5的部分压力转换为水平压力。

如图4，加压块4为若干个与加压孔33相适配的块体，可拆卸式的放置于加压孔33中，用于给芯棒2施加压力，并同时将热量传导于芯棒2中；

如图5，楔块5为两块，分别放置于底座1两侧的侧壁12与左夹具31、右夹具32之间；

如图6，卸压块7为多个，用于加压卸载楔块5以及拆卸模具。

如图7，本发明所用的定位销6，用于依次插入第一定位孔14和第二定位孔21，以限制芯棒2在水平方向的位置；以及依次插入第一限位孔16和第二限位孔51，以限定楔块5与底座1之间在水平方向的相对位置。

底座的凹槽13的槽底与槽壁之间通过圆角处理，该圆角的半径大于芯棒2的四条长边倒圆角的圆角半径；夹具3中的折弯处也通过圆角处理，该圆角的半径大于芯棒2的四条长边倒圆角的圆角半径；芯棒2的四条长边倒圆角的圆角半径小于C型木质结构材外圆角半径。以保障在C型木质结构材的热压过程中，能够给C型木质结构材折弯处的外角以一定的空间，使其不易折断。

本发明的强重比高的C型木质结构材的制备方法，包括以下步骤：

(1)按组坯形式要求，将旋切好的单板裁切为所需相应大小的单板，进行预组坯，查看裁切的单板是否符合压制C型木质结构材的的规格大小等要求。

(2)将预组坯后的单板涂胶，采用单面涂胶，胶粘剂采用酚醛树脂胶粘剂或脲醛树脂胶粘剂，将胶粘剂均匀涂布于单板表面，施胶量控制在260g/m²。

(3)将施胶好的单板放入烘箱中进行干燥，温度控制在70℃左右，将单板的含水率控制在10％-12％左右，取出单板。

(4)将单板组坯好，放置于底座凹槽位置上，在限位孔插入定位销，将芯棒放置于单板上，并与限位销固定。

(5)将裸露于芯棒外侧的单板卷起，在左右两侧放置左夹具和右夹具，调整好两夹具的相应位置，在夹具与底座侧板间隙处，放入楔块，调整夹具、底座和楔块水平，放入加压块。

(6)将厚度限位块放置于芯棒与夹具的缝隙之间，用于限定C型木质结构材的厚度，将模具整体放置于热压机上。

(7)设定热压机热压温度140℃，依据分段加压的模式进行热压：

第一阶段，先施加一定压力，将楔块加压至最终位置的60％的位置，使单板受压，在高温的作用下，单板中水分子受热，再次软化单板；这是因为是C型木质结构材整体受压，在第一阶段压制过程中，卷边、腹板及翼缘因模具的设计，同时受压，此阶段受压时，卷边和腹板因只有芯棒作为基准，其受压时上下均衡；

第二阶段，待受压单板受热软化后，再次加压，将锲块加压到最终位置，开始计时，热压时间为2min/mm，其中mm为C型木质结构材壁厚。二次加压时，卷边和腹板处受到的总压力相等，但是由于卷边的受力面积小，其压力较大，会先达到C型木质结构材设计厚度，此时因厚度限位块作用，将卷边处多余压力传递至芯棒，使腹板处继续压缩，达到C型木质结构材设计厚度。翼缘因芯棒水平位置的限位，其随着楔块到达最终位置的过程而受压。

本发明中，楔块、底座也可以设计为热压机的上下加压块，直接固定于热压机上，利用此C型木质结构材的量产。

本发明中，C型木质结构材因其使用木单板为原料，理论上可以做到无限长，其截面大小可依据使用要求进行相应比例的设计。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种强重比高的C型木质结构材压制模具，其特征在于：包括底座(1)、芯棒(2)、夹具(3)、加压块(4)、楔块(5)、卸压块(7)，其中：

所述底座(1)为一个截面为U形的槽状结构，其由底板(11)和位于底板(11)两侧的侧壁(12)组成，底板(11)中开设有一个凹槽(13)，凹槽(13)中用于放置芯棒(2)及C型木质结构材；

所述芯棒(2)用于将C型木质结构材包裹在其外壁，以定位C型木质结构材内壁，其为一个长方体结构，该长方体的四条长边通过倒圆角处理；

所述夹具(3)包括相互对称的左夹具(31)和右夹具(32)，左夹具(31)和右夹具(32)的截面均为L形，用于压制C型木质结构材的翼缘和卷边，左夹具(31)和右夹具(32)结合之处开设有若干个加压孔(33)；夹具(3)的侧边与竖直面之间存在一个夹角，用于竖向加压时将楔块(5)的部分压力转换为水平压力；

所述加压块(4)为若干个与加压孔(33)相适配的块体，可拆卸式的放置于加压孔(33)中，用于给芯棒(2)施加压力，并同时将热量传导于芯棒(2)中；

所述楔块(5)为两块，分别放置于底座(1)两侧的侧壁(12)与左夹具(31)、右夹具(32)之间；

所述卸压块(7)为多个，用于加压卸载楔块(5)以及拆卸模具。

2.根据权利要求1所述的强重比高的C型木质结构材压制模具，其特征在于：所述底座(1)由一整块金属加工而成，底座(1)的底板(11)边缘开设有第一定位孔(14)，芯棒(2)的边缘开设有第二定位孔(21)，通过定位销(6)依次插入第一定位孔(14)和第二定位孔(21)，以限制芯棒(2)在水平方向的位置；底座(1)的侧壁(12)中开设有第一限位孔(16)，楔块(5)中同样开设有第二限位孔(51)，通过定位销(6)依次插入第一限位孔(16)和第二限位孔(51)，以限定楔块(5)与底座(1)之间在水平方向的相对位置。

3.根据权利要求1所述的强重比高的C型木质结构材压制模具，其特征在于：所述底座(1)凹槽(13)中放置有温度计或温度传感器，用于监测热压过程中C型木质结构材外壁的温度，温度计或温度传感器直接放置于凹槽(13)底部或者放置于开设在凹槽(13)底部的槽体中。

4.根据权利要求1所述的强重比高的C型木质结构材压制模具，其特征在于：所述底座的凹槽(13)的槽底与槽壁之间通过圆角处理，该圆角的半径大于芯棒(2)的四条长边倒圆角的圆角半径；所述夹具(3)中的折弯处也通过圆角处理，该圆角的半径大于芯棒(2)的四条长边倒圆角的圆角半径；芯棒(2)的四条长边倒圆角的圆角半径小于C型木质结构材外圆角半径。

5.根据权利要求1所述的强重比高的C型木质结构材压制模具，其特征在于：所述芯棒(2)中开设有孔，用于插入温度计或温度传感器，用于监测热压过程中C型木质结构材内壁的温度。

6.根据权利要求1所述的强重比高的C型木质结构材压制模具，其特征在于：所述夹具(3)的侧边与竖直面的夹角为15°。

7.一种强重比高的C型木质结构材的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤1，将旋切好的单板裁切，进行预组坯；

步骤2，将预组坯后的单板涂胶，采用单面涂胶，将胶粘剂均匀涂布于单板表面；

步骤3，将涂好胶的单板放入烘箱中进行干燥，取出单板；

步骤4，将单板组坯好，放置于底座凹槽位置上，在定位孔中插入定位销，将芯棒放置于单板上，并与定位销固定；

步骤5，将裸露于芯棒外侧的单板卷起，在左右两侧放置左夹具和右夹具，在夹具与底座侧板间隙处，放入楔块，调整夹具、底座和楔块水平，放入加压块；

步骤6，将模具整体放置于热压机上，通过热压机对模具进行热压，热压结束后得到C型木质结构材。

8.根据权利要求7所述的强重比高的C型木质结构材的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，干燥温度为70℃，干燥后单板的含水率为10％-12％。

9.根据权利要求7所述的强重比高的C型木质结构材的制备方法，其特征在于：所述步骤6中，在将模具整体放置于热压机之前，将厚度限位块放置于芯棒与夹具的缝隙之间，用于限定C型木质结构材的厚度。

10.根据权利要求7所述的强重比高的C型木质结构材的制备方法，其特征在于：所述步骤6中，通过分段加压的模式进行热压，具体为：

第一阶段，先施加压力，将楔块加压至最终位置的60％的位置，使单板受压，在高温的作用下，单板中水分子受热，再次软化单板；

第二阶段，待受压单板受热软化后，再次加压，将锲块加压到最终位置，开始计时，热压时间为2min/mm，其中mm为C型木质结构材壁厚。

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