專利名稱：一種結構用層板膠合木圓木柱及制備方法
技術領域：
本專利涉及木結構建筑結構用圓木柱，特別涉及一種結構用層板膠合木圓木柱及制備方法。
背景技術：
目前我國森林資源的木材供應量不足，天然林保護工程的開展，使天然林供材數量急劇縮減，而國內大量的速生豐產人工林木材又存在著強度低、尺寸穩定性差等嚴重缺陷，嚴重制約了速生材的應用。因此在我國存在著優質木材資源供給不足，需進口滿足，而國內現有大量的速生木材應用領域受限、木材利用率不高的矛盾。因此高效利用國內速生材，減少對優質木材的消耗，緩解我國進口國外優質材壓力，滿足人們對木材的需求，意義重大。目前市場存在的木質圓柱，一般直接采伐所需規格尺寸的原木，通過表面旋切或刨光成圓柱，直接加以利用。但這種方法有三種不足
(1)所需木柱直徑、長度規格尺寸較大，并且要求干型圓滿通直時，材料獲得的難度大， 并且價格極為昂貴；
(2)原木木柱不可避免地會有節子、腐朽、裂隙、斜紋等缺陷，影響產品的結構性能；
(3)天然原木木柱的橫向尺寸較大，不易進行干燥處理，未經預處理的材料直接加以使用，產品一般會過早的發生嚴重的開裂、變形、翹曲等現象，影響裝飾效果、降低使用安全性；
(4)天然防腐性能較差的速生木材等樹種，由于原木橫向尺寸大，不便進行防腐改性處理，或防腐處理效果差，當用于室外或蟲菌災害嚴重的地區時，很早便會被蟲菌侵蝕而腐朽，產品的使用質量和壽命大大降低。層板膠合木是通過對小規格尺寸的實木鋸材，依次經過指接接長、橫向拼寬和厚度疊加的工序制備而成。所有組成的木材原料均可以選擇性地進行防蟲防腐或阻燃改性處理，并能夠通過人工干燥的工序進行含水率的協調性控制，但由于工藝技術的要求，在加壓成型工序要求施加壓力的方向須和膠合木層板厚度的方向相互垂直，因此，只能進行矩形截面膠合木的制備，同時，膠合木的截面尺寸過大時，產品后期使用過程中，由于內外木材層板間變形不一致帶來的內應力等問題，易產生膠縫和木材的開裂等問題。

發明內容
發明要解決的技術問題
針對上述現有技術中存在的直接使用原木木柱易開裂變形、大規格原木不易得，常規膠合木截面為矩形，大規格膠合木使用期間易開裂等問題，本發明提供出一種結構用層板膠合木圓木柱及制備方法，通過采用小規格實木鋸材制造膠合木，制造過程中采用必要的構造措施減小內應力的產生，組合拼接成型制膠合木的方式，克服了上述種種不足問題，有效地解決了任意規格尺寸圓木柱不易獲得、原木木柱使用過程中易開裂變形、原木木柱中腐朽和節子等缺陷不易剔除等問題。產品可用作建筑承重構件，木材原料經過防腐處理，或采用天然耐腐性強的木材制作，產品可用作室外或景觀園林木建筑裝飾裝修用構件。技術方案
本專利為實現上述目的所采用的技術方案是
一種結構用層板膠合木圓木柱，所述圓木柱橫截面為圓形，包括構件單元和膠粘劑層， 所述構件單元相鄰之間通過膠粘劑層相互指接、橫拼和疊厚粘結固定，所述構件木材的紋理朝向一致，所述圓木柱無節子、裂隙、腐朽、蟲眼。所述構件由厚度15 45mm、寬度8(T200mm、長度500mnT4000mm的小規格實木鋸材
膠拼組合而成。所述構件用木材原料為結構用木材或低質小徑級人工速生木材。所述構件用木材原料含水率在89^1 之間，且相互粘結的相鄰層木材含水率之
差小于H所述膠粘劑層使用的膠粘劑為苯酚-間苯二酚-甲醛樹脂膠粘劑、聚氨酯膠粘劑或三聚氰胺-甲醛樹脂膠粘劑。一種結構用層板膠合木圓木柱，其包括以下工藝步驟
(1)通過機械加工的方式，制出厚度15 45mm、寬度8(T200mm、長度50(T4000mm的實木鋸材，根據結構設計要求，對木材原料的固有腐朽、節子、斜紋、裂隙和蟲眼等缺陷進行剔除和控制，作為結構用層板膠合木圓木柱用木材材料；
(2)根據使用環境和結構設計要求，可以有選擇性地對木材進行防腐防蟲或阻燃改性處理；
(3)通過人工干燥的方式，控制木材的含水率在纊12%范圍內；
(4)對木材進行端部銑齒，齒長在8mnT25mm、指榫斜面傾斜比在1/5 1/7.5、嵌合度在 0. Γ0. 25mm范圍內，在溫度18°C以上、相對濕度50、0%的環境條件下，對齒進行涂膠，涂膠量為15(T350g/m2，接長木材的紋理方向一致，并沿木材順紋方向施加壓力接長，壓力范圍 3 6MPa，加壓時間5 20s，制出指接條；
(5)指接條在溫度18°C以上、相對濕度5(Γ80%的環境條件下養生至膠粘劑完全固化；
(6)對指接條側表面刨光，并進行同向紋理配置組坯，根據結構設計的要求，確定出各層木材的總寬度，在溫度18°C以上、相對濕度5(Γ80%的環境條件下，對指接條側表面涂膠， 涂膠量為15(T350g/m2，沿著與膠合面垂直的方向施加壓力拼寬，壓力范圍0. 6 1.2MPa，加壓時間0. 5 2h，制出層板；
(7)拼寬后的層板在溫度18°C以上、相對濕度50、0%的環境條件下養生至膠粘劑完全固化；
(8)對層板的大面刨光，并對沿層板順紋理方向，對層板機械鋸切加工出凹槽，凹槽間距15(T200mm，凹槽寬度2 4mm，深度為層板厚度的1/4 1/3 ；
(9)對刻凹槽后的木材層板進行同向紋理配置組坯，在溫度18°C以上、相對濕度 50^80%的環境條件下。對層板大表面涂膠，涂膠量為15(T350g/m2 ；
(10)對步驟9處理后的木材層板，在其四周放入涂蠟后的木材夾塊，再沿著與膠合面垂直的方向施加壓力疊合增厚，壓力范圍0. 6 1.210^，加壓時間2 101!，撤出木材夾塊，制得膠合木半成品；(11)對膠合木半成品在溫度18°C以上、相對濕度5(Γ80%的環境條件下養生至膠粘劑完全固化；
(12)對膠合木半成品進行圓柱外表面刨光處理，制出膠合木圓木柱；
(13)最后進行表面刨光磨光、修補和涂飾，檢驗包裝入庫。有益效果
所述結構用層板膠合木圓木柱，是由厚度15 45mm、寬度8(T200mm、長度50(T4000mm的實木鋸材拼接而成的膠合木通過凹槽構造措施加工，最終膠合加壓成型，其有益效果主要有以下六點
(1)產品的加工制作均是在結構用普通膠合木構件工藝的基礎上進行，所有的木材原料在膠拼前均經過了節子、裂隙、腐朽和蟲眼等缺陷的選擇性剔除，產品的缺陷少且分散程度高，因此產品強度高、性能穩定，能夠用作建筑結構主要承重構件；
(2)可以采用天然防腐性能強的樹種木材進行制造，或對天然防腐性差的速生木材等原料進行選擇性地防腐防蟲化學改性處理后制造，處理后制成的產品可用作室外建筑結構構件，產品耐久性強、使用安全可靠；
(3)產品木材原料均經過了人工干燥處理，所有木材原料的含水率協調一致，產品使用期間木材間的變形一致性增強，避免或極大程度地減輕了開裂、變形等情況。產品中木材層板內部，通過結構設計，人為地機械鋸切制出凹槽，相鄰層木材間的內應力通過凹槽釋放或減輕，能夠避免或極大程度地減輕了開裂、變形等情況；
(4)產品通過小規格尺寸實木鋸材拼接而成，尺寸不受限制；
(5)對同徑級膠合木圓木柱，涂蠟處理的木材夾塊可反復使用，大大降低了材料的損耗，產品成本低；
(6)產品可以用速生木材制造，速生材面大量廣，價格低廉，產品質量輕、成本低。本專利所述的結構用層板膠合木圓木柱，對于直徑相同的構件，夾塊可反復使用， 用材為低質小尺寸人工林木材，構件每層層板按照計算加工，產品出材率高，成本低；構件所用材料可預先進行防蟲防腐或阻燃等化學改性處理，產品具有功能可設計性，并且性能穩定可靠、耐久；構件所用原材料經過缺陷剔除和層板強度分選，產品強度、剛度高；構件采用低質速生材，重量輕，成本低。


圖1為結構用層板膠合木圓木柱橫斷面組坯方式示意圖，其中，1為木材層板，2為膠縫，3為木材夾塊；
圖2為結構用層板膠合木圓木柱構件橫斷面加壓制造方式示意圖，其中，4為加壓方向，表示所施加壓力的方向與木材層板厚度方向垂直；
圖3為結構用層板膠合木半成品鋸切加工示意圖，其中，5表示刨切線； 圖4為加工出的結構用層板膠合木圓木柱橫斷面結構示意圖。
具體實施例方式以下結合說明書附圖和實施例對本發明作進一步詳細說明。如圖4所示一種結構用層板膠合木圓木柱，所述圓木柱橫截面為圓形，包括構件和膠粘劑層，所述構件相鄰之間通過膠粘劑層相互指接、橫拼和疊厚粘結固定，所述構件木材的紋理方向朝向一致，所述圓木柱無節子、裂隙、腐朽、蟲眼。構件由厚度15、5mm、寬度 8(T200mm、長度500mnT4000mm的小規格實木鋸材膠拼組合而成。構件用木材原料為結構用木材或低質小徑級人工速生木材。構件用木材原料含水率在89^1 之間，且相互粘結的相鄰層木材含水率之差小于洲。膠粘劑層使用的膠粘劑為苯酚-間苯二酚-甲醛樹脂膠粘劑、聚氨酯膠粘劑或三聚氰胺-甲醛樹脂膠粘劑。實施例1
如圖1-3所示結構用層板膠合木圓木柱，其包括以下工藝步驟(本實施例所使用的膠粘劑為苯酚-間苯二酚-甲醛樹脂膠粘劑)
(1)木材原料預處理根據設計要求，通過機械鋸切等加工方式，對速生木材原料的固有腐朽、節子、斜紋、裂隙和蟲眼等缺陷進行剔除和控制，制出厚度15 35mm、寬度80mm、長度50(T2000mm的實木鋸材，并對木材進行防腐防蟲化學改性處理。然后通過人工干燥的方式，調整木材的含水率在8%，作為結構用層板膠合木圓木柱用木材材料；
(2)膠合木用層板的制作對木材進行端部銑齒，齒長在8 15mm、指榫斜面傾斜比在 1/5、嵌合度為0. 1mm，在溫度18°C以上、相對濕度5(Γ70%的環境條件下，對齒進行涂膠，涂膠量為350g/m2，沿木材順紋理方向施加壓力接長，壓力3MPa，加壓時間5 10s，制出指接條， 指接條在該環境條件下養生至膠粘劑完全固化。再對指接條側表面刨光，根據結構設計的要求，確定出各層木材的總寬度，在溫度18°C以上、相對濕度5(Γ70%的環境條件下，對指接條側表面涂膠，涂膠量為350g/m2，沿著與膠合面垂直的方向施加壓力拼寬，壓力0. 6MPa，加壓時間0. 5h，制出層板，拼寬后的層板在該環境條件下養生至膠粘劑完全固化。然后對拼接加寬后的層板大面刨光，對層板機械鋸切加工出凹槽，凹槽間距150mm，凹槽寬度4mm，凹槽深度為層板厚度的1/3。層板加工制作過程中，木材的接長、指接條的拼寬工序均對木材原料紋理做同向配置；
(3)膠合木半成品的制作對刻凹槽后的木材層板進行同向紋理配置組坯，在溫度 18°C以上、相對濕度5(Γ70%的環境條件下。對層板大表面涂膠，涂膠量為350g/m2，如圖1_2 所示，木材層板1之間的膠縫2，在木材層板1的四周放入對應的木材夾塊3，再沿著與膠合面垂直的加壓方向4施加壓力疊厚，壓力0. 6MPa，加壓時間5h，制出膠合木半成品，對膠合木半成品在溫度18°C以上、相對濕度5(Γ70%的環境條件下養生至膠粘劑完全固化；
(4)膠合木木柱成型如圖3所示對膠合木半成品沿刨切線5進行圓柱外表面刨光處理，制出膠合木圓木柱；
(5 )最后對木柱進行表面刨光磨光、修補和涂飾，如圖4所示，檢驗包裝入庫。實施例2
結構用層板膠合木圓木柱，其包括以下工藝步驟(本實施例所使用的膠粘劑為聚氨酯膠粘劑)
(1)木材原料預處理根據設計要求，通過機械鋸切等加工方式，對結構用木材原料的固有腐朽、節子、斜紋、裂隙和蟲眼等缺陷進行剔除和控制，制出厚度25、5mm、寬度 8(T200mm、長度100(T4000mm的實木鋸材。然后通過人工干燥的方式，調整木材的含水率在 12%，作為結構用層板膠合木圓木柱用木材材料；
(2)膠合木用層板的制作對木材進行端部銑齒，齒長在25mm、指榫斜面傾斜比在1/7. 5、嵌合度為0. 25mm，在溫度18°C以上、相對濕度80%的環境條件下，對齒進行涂膠，涂膠量為150g/m2，沿木材順紋理方向施加壓力接長，壓力5MPa，加壓時間20s，制出指接條，指接條在該環境條件下養生至膠粘劑完全固化。再對指接條側表面刨光，根據結構設計的要求，確定出各層木材的總寬度，在溫度18°C以上、相對濕度80%的環境條件下，對指接條側表面涂膠，涂膠量為150g/m2，沿著與膠合面垂直的方向施加壓力拼寬，壓力1. 2MPa，加壓時間lh，制出層板，拼寬后的層板在該環境條件下養生至膠粘劑完全固化。然后對拼接加寬后的層板大面刨光，對層板機械鋸切加工出若干個凹槽，凹槽間距200mm，凹槽寬度2mm，深度為層板厚度的1/4。層板加工制作過程中，木材的接長、指接條的拼寬工序均對木材原料紋理做同向配置；
(3)膠合木半成品的制作對刻凹槽后的木材層板進行同向紋理配置組坯，在溫度 18°C以上、相對濕度80%的環境條件下。對層板大表面涂膠，涂膠量為150g/m2，然后放入對應的木材夾塊，再沿著與膠合面垂直的方向施加壓力疊厚，壓力1.2MPa，加壓時間10h，制出膠合木半成品，對膠合木半成品在溫度18°C以上、相對濕度80%的環境條件下養生至膠粘劑完全固化；
(4)膠合木木柱成型對膠合木半成品進行圓柱外表面刨光處理，制出膠合木圓木柱；
(5 )最后對木柱進行表面刨光磨光、修補和涂飾，檢驗包裝入庫。 實施例3
結構用層板膠合木圓木柱，其包括以下工藝步驟(本實施例所使用的膠粘劑為三聚氰胺-甲醛樹脂膠粘劑)
(1)木材原料預處理根據設計要求，通過機械鋸切等加工方式，對結構用木材原料的固有腐朽、節子、斜紋、裂隙和蟲眼等缺陷進行剔除和控制，制出厚度25、5mm、寬度 8(T200mm、長度100(T4000mm的實木鋸材，或者有選擇性地對木材原材料進行防火浸漬改性處理，然后再通過人工干燥的方式，調整木材的含水率在10%，作為結構用層板膠合木圓木柱用木材材料；
(2)膠合木用層板的制作對木材進行端部銑齒，齒長在20mm、指榫斜面傾斜比在1/6、 嵌合度為0. 2mm,在溫度18°C以上、相對濕度60%的環境條件下，對齒進行涂膠，涂膠量為 250g/m2，沿木材順紋理方向施加壓力接長，壓力6MPa，加壓時間10s，制出指接條，指接條在該環境條件下養生至膠粘劑完全固化。再對指接條側表面刨光，根據結構設計和建筑防火功能的要求，確定出各層木材的總寬度，在溫度18°C以上、相對濕度60%的環境條件下，對指接條側表面涂膠，涂膠量為250g/m2，沿著與膠合面垂直的方向施加壓力拼寬，壓力IMPa， 加壓時間2h，制出層板，拼寬后的層板在該環境條件下養生至膠粘劑完全固化。然后對拼接加寬后的層板大面刨光，對層板機械鋸切加工出若干個凹槽，凹槽間距200mm，凹槽寬度 3mm，深度為層板厚度的1/4。層板加工制作過程中，木材的接長、指接條的拼寬工序均對木材原料紋理做同向配置；
(3)膠合木半成品的制作對刻凹槽后的木材層板進行同向紋理配置組坯，在溫度 18°C以上、相對濕度60%的環境條件下。對層板大表面涂膠，涂膠量為250g/m2，然后放入對應的涂蠟后的木材夾塊，再沿著與膠合面垂直的方向施加壓力疊厚，壓力IMPa，加壓時間池，制出膠合木半成品，對膠合木半成品在溫度18°C以上、相對濕度60%的環境條件下養生至膠粘劑完全固化；(4)膠合木木柱成型對膠合木半成品進行圓柱外表面刨光處理，制出膠合木圓木柱； (5 )最后對木柱進行表面刨光磨光、修補和涂飾，檢驗包裝入庫。
權利要求
1.一種結構用層板膠合木圓木柱，所述圓木柱橫截面為圓形，其特征在于，包括構件單元和膠粘劑層，所述構件單元相鄰之間通過膠粘劑層相互指接、橫拼和疊厚粘結固定，所述構件單元的木材紋理朝向一致，所述圓木柱無節子、裂隙、腐朽和蟲眼木材固有天然缺陷。
2.根據權利要求1所述的一種結構用層板膠合木圓木柱，其特征在于所述構件單元由厚度15 45mm、寬度8(T200mm、長度500mnT4000mm的小規格實木鋸材膠拼組合而成。
3.根據權利要求2所述的一種結構用層板膠合木圓木柱，其特征在于所述構件單元的木材原料為結構用木材或低質小徑級人工速生木材。
4.根據權利要求3所述的一種結構用層板膠合木圓木柱，其特征在于所述構件單元的木材原料含水率在89^1 之間，且相互粘結的相鄰層木材含水率之差小于1。
5.根據權利要求3所述的一種結構用層板膠合木圓木柱，其特征在于所述膠粘劑層使用的膠粘劑為苯酚-間苯二酚-甲醛樹脂膠粘劑、聚氨酯膠粘劑或三聚氰胺-甲醛樹脂膠粘劑。
6.一種結構用層板膠合木圓木柱的制備方法，其步驟為(1)通過機械加工的方式，制出厚度15 45mm、寬度8(T200mm、長度50(T4000mm的實木鋸材，根據設計要求，對木材原料的固有腐朽、節子、斜紋和裂隙缺陷進行剔除和控制，作為結構用層板膠合木圓木柱用木材材料；(2)根據使用環境和結構設計的要求，對木材原料進行選擇性地防腐防蟲和阻燃改性處理；(3)通過人工干燥的方式，控制木材的含水率在纊12%范圍內；(4)對木材進行端部銑齒，齒長在8mnT25mm、指榫斜面傾斜比在1/5 1/7.5、嵌合度在 0. Γ0. 25mm范圍內，在溫度18°C以上、相對濕度50、0%的環境條件下，對齒進行涂膠，涂膠量為15(T350g/m2，接長時木材紋理方向一致，并沿木材順紋方向施加壓力接長，壓力范圍 3 6MPa，加壓時間5 20s，制出指接條；(5)指接條在溫度18°C以上、相對濕度5(Γ80%的環境條件下養生至膠粘劑完全固化；(6)對指接條側表面刨光，并進行同向紋理配置組坯，根據結構設計的要求，確定出各層木材總寬度，在溫度18°C以上、相對濕度5(Γ80%的環境條件下，對指接條側表面涂膠，涂膠量為15(T350g/m2，沿著與膠合面垂直的方向施加壓力拼寬，壓力范圍0. 6 1.2MPa，加壓時間0. 5 2h，制出層板；(7)拼寬后的層板在溫度18°C以上、相對濕度50、0%的環境條件下養生至膠粘劑完全固化；(8)對層板的大面刨光，并對沿層板順紋理方向，對層板機械鋸切加工出凹槽，凹槽間距15(T200mm，凹槽寬度2 4mm，凹槽深度為層板厚度的1/4 1/3 ；(9)對刻凹槽后的木材層板進行同向紋理配置組坯，在溫度18°C以上、相對濕度 50^80%的環境條件下，對層板大表面涂膠，涂膠量為15(T350g/m2 ；(10)對步驟9處理后的木材層板，在其四周放入涂蠟后的木材夾塊，再沿著與膠合面垂直的方向施加壓力疊合增厚，壓力范圍0. 6 1.210^，加壓時間2 101!，撤出木材夾塊，制得膠合木半成品；(11)對膠合木半成品在溫度18°C以上、相對濕度5(Γ80%的環境條件下養生至膠粘劑完全固化；(12)對膠合木半成品進行圓柱外表面刨光處理，制出膠合木圓木柱；(13)最后進行表面刨光磨光、修補和涂飾，檢驗包裝入庫。
7.根據權利要求6所述的結構用層板膠合木圓木柱的制備方法，其特征在于所述步驟4中對木材進行端部銑齒，齒長為纊15mm、指榫斜面傾斜比為1/5，嵌合度為0. 1mm，在溫度18°C以上、相對濕度5(Γ70%的環境條件下，對齒進行涂膠，涂膠量為350g/m2，沿木材順紋理方向施加壓力接長，壓力3MPa，加壓時間5 10s。
8.根據權利要求6所述的結構用層板膠合木圓木柱的制備方法，其特征在于所述步驟6中對指接條側表面刨光，根據結構設計的要求，確定出各層木材的總寬度，在溫度18°C 以上、相對濕度5(Γ70%的環境條件下，對指接條側表面涂膠，涂膠量為350g/m2，沿著與膠合面垂直的方向施加壓力拼寬，壓力0. 6MPa，加壓時間0.證。
9.根據權利要求6所述的結構用層板膠合木圓木柱的制備方法，其特征在于所述步驟8中對層板大面刨光，加工出凹槽的凹槽間距為150mm，凹槽寬度為4mm，凹槽深度為層板厚度的1/3。
10.根據權利要求6所述的結構用層板膠合木圓木柱的制備方法，其特征在于所述步驟10中沿著與膠合面垂直的加壓方向4施加壓力疊厚，壓力為0. 6MPa,加壓時間為證。
全文摘要
本發明公開了一種結構用層板膠合木圓木柱及制備方法，屬于建筑材料制造領域。結構用層板膠合木圓木柱橫截面為圓形，包括構件單元和膠粘劑層，所述構件單元相鄰之間通過膠粘劑層相互指接、橫拼和疊厚粘結固定，所述構件單元的木材紋理朝向一致，所述圓木柱無節子、裂隙、腐朽、蟲眼等木材固有天然缺陷。其方法為通過采用小規格實木鋸材制造膠合木，制造結構用層板膠合木圓木柱。本發明有效地解決了任意規格尺寸圓木柱不易獲得、原木木柱使用過程中易開裂變形、原木木柱中腐朽和節子等缺陷不易剔除等問題。產品可用作建筑承重構件，木材原料經過防腐處理，或采用天然耐腐性強的木材制作，產品可用作室外或景觀園林木建筑裝飾裝修用構件。
文檔編號E04C3/36GK102535752SQ20121007375
公開日2012年7月4日 申請日期2012年3月20日 優先權日2012年3月20日
發明者劉偉慶, 岳孔, 楊會峰, 陸偉東, 霍瑞麗 申請人:南京工業大學