[發明專利]一種集成材木梁及其制備方法

有效

• 申請號: 201610066042.4
• 申請日: 2016-01-29
• 公開（公告）號: CN105735559B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 盧曉寧;李素瑕;張海洋;王志強;皮茲.安東尼
• 申請（專利權）人: 南京林業大學
• 主分類號: E04C3/12
• 分類號: E04C3/12;E04C3/14;B27D1/04;B27D1/08;B27D1/10
• 代理公司: 江蘇瑞途律師事務所 32346
• 代理人: 蔣海軍

本發明公開了一種集成材木梁及其制備方法，屬于現代木結構建筑材料領域。其由層疊的集成材木梁單元(8)組成，所述集成材木梁單元包括木條或層板，所述相鄰木條或層板之間通過摩擦焊接帶(7)實現縱向接長，所述摩擦焊接帶位于相鄰木條或層板端部之間。本發明通過振動往復摩擦焊接解決了集成材木梁單元接長耗費時間長、工序復雜、加工效率較低的問題，且膠合強度完全滿足要求；使得集成材木梁不再需要銑齒、涂膠、加壓和指接膠合，提高集成材生產效率同時也實現了零污染、綠色環保。

技術領域

本發明涉及現代木結構建筑材料，具體涉及一種集成材木梁及其制備方法。

背景技術

集成材，是將短而窄的數層或幾十層厚度為10-50mm的木板材或小方材按照纖維平行方向，在長度、寬度和厚度方向用膠粘劑膠合而成的木質材料，是目前國內外市場上較流行的一種木質產品，它與木質工字梁、單板層積材同為三種主要的工程成材產品，廣泛用于建筑、家具和裝修行業。隨著國內外需求的逐年增加，近十幾年來我國集成材生產發展迅速，產量不斷增加，質量不斷提高，得到了廣泛應用。

通常制造集成材的原材料以間伐材、小徑材和木材加工剩余物等為主。集成材在長度方向上需要縱向接長以滿足使用要求。集成材的單元接長技術是集成材制造工藝的關鍵技術，利用單元接長技術可以將鋸材中的節子、腐朽等缺陷去掉，可以實現短材長用、劣材優用，提高木材利用率，并且將層板拼接成集成材設計的長度。

目前木材縱向接長的方式主要有對接、斜接、指接。對接生產工藝簡單，但產品強度性能較差，膠合效率低，不適合于結構用材。斜接是把端而加工成斜面的膠合方法，斜面越長，膠合強度越大，但需要加壓涂膠。指接的強度性能接近斜接的強度性能，但工藝技術要求比較高，工藝復雜。這三種方法全部需要涂膠加壓才能膠合，且膠合時間長達數小時或數十小時。這降低了集成材的制造效率，延長了集成材的生產周期。

焊接技術在以金屬和塑料為主的熱塑性材料領域中已取得了很大的發展，這些材料經焊接后，可有效改善產品尺寸、形狀和性能。木材是一種高分子材料，主要由纖維素、半纖維素和木質素等組成。木材焊接技術是指木基材料在一定外力作用和無膠粘劑的前提下，通過摩擦生熱使得木質素和半纖維素等聚合物熔融打結后形成穩定的纏結網絡，冷卻后實現有效焊接的一項技術。如[周曉劍，Antonio，Pizzi，杜官本，木材焊接技術(無膠膠合)的研究進展，《中國膠粘劑》,2014(6):47-53，以及張海洋，展平毛竹線性振動摩擦焊接膠合技術的研究，《南京林業大學》,2014]。國外木材振動摩擦焊技術研究比較多，但其主要針對不同樹種、不同木質材料，以及木材的徑切面和弦切面等的焊接工藝參數進行研究，較少涉及木材的縱向端面焊接研究，僅有的端面焊接成功案例都采用高密度的木材樹種，對于低密度的木材端部焊接成功的情況非常少。國內張海洋研究了毛竹的竹青面、竹黃面和端面的線性振動摩擦焊接工藝，因竹材自身結構(含有維管束)和密度較大，可獲得了較高的竹材表面和端面焊接強度。目前國內還未見將振動摩擦焊接技術應用于低密度木材的端面焊接，更沒有將這一技術應用于集成材的縱向接長工藝。據現有的研究報導，最佳線性焊接振動頻率為100～150赫茲時能取得有效的焊接強度。本發明的線性焊接振動頻率較低，只需15～25赫茲即可實現有效焊接，且能達到令人滿意的焊接強度。

現代木結構建筑材料領域，尤其是木梁制造尤為重要，力學性能往往決定了木梁的承重等一系列技術參數；中國專利申請號：200910073226.3，發明名稱：不飽和聚酯粘接玻纖增強木梁及其實施方法，公布了玻璃纖維增強木梁主要由膠合木梁和玻璃纖維布組成,通過在木梁底部局部利用不飽和聚酯樹脂粘貼玻璃纖維布對其進行增強。盡管本發明通過局部增強的方式解決既有結構因連接部位阻礙而難以增強和木材材質缺陷引起的木質復合材料性能較差的問題，同時利用不飽和聚酯樹脂粘接玻璃纖維增強省去了膠黏劑的成本并可以粘接較多層數的玻璃纖維布以達到較高的增強強度；但其指接等過程仍然使用乳白膠等材料，膠合時間長。