一种竹木复合正交胶合木的加工方法及所得产品技术

本发明专利技术涉及一种竹木复合正交胶合木的加工方法及所得产品，属于工程木产品结构技术领域。竹木复合正交胶合木的加工方法，包括选料、刨光、调湿、选层、施胶、组坯、加压固化步骤，制作加工成的竹木复合正交胶合木包括相互正交的平行层和横向层，还包括竹木复合正交胶合木位于上下两表面的复合外层，组成复合外层的竹质材料和木质材料均沿平行于胶合木的长度方向设置，两个复合外层之间的平行层采用木质材料制作，两个复合外层之间的横向层采用竹质材料制作。本发明专利技术所公开的高滚动剪切强度、抗弯强度、刚度和横纹承压强度的竹木复合CLT，抗弯强度和抗弯弹性模量分别比普通结构CLT高40％以上，全表面横纹承压强度高达50％以上。

A Processing Method of Bamboo-Wood Composite Orthogonal Plywood and Its Products

【技术实现步骤摘要】
一种竹木复合正交胶合木的加工方法及所得产品
本专利技术涉及工程木产品结构
，具体地说，涉及一种竹木复合正交胶合木的加工方法及所得产品。
技术介绍
正交胶合木(Cross-laminatedtimber，CLT)是一种至少由3层实木锯材或结构复合板材正交组坯，采用结构胶粘剂压制而成的矩形、直线、平面板材形式的工厂预制工程木产品。如图1所示，CLT(正交胶合木)一般包括平行层和横向层，平行层即层板的纹理方向平行于CLT板的长度方向，横向层即层板的纹理方向垂直于CLT板的长度方向。CLT不同于胶合木，胶合木是一种将锯材沿顺纹方向叠层胶合而成的工程木产品，而正交胶合木是将锯材沿纹理方向正交组坯胶合，两者分别属于两种不同的工程木产品；同时，CLT也不同于(传统意义上的)人造板材，人造板是指以木材或其他植物的单板、纤维或刨花为原料，通过专门的工艺过程加工，施加胶粘剂或不加胶粘剂，在一定条件下压制而成的板材或型材，如胶合板、纤维板和刨花板等。CLT(正交胶合木)属于一种新型的工程木产品，起源于20世纪90年代的欧洲，主要用作木结构建筑中的承重构件，如楼面板、墙面板和屋面板。一方面，与其它木质材料，如与实木锯材、胶合木相比，CLT具有很好的尺寸稳定性、弯曲刚度和强度等物理力学特性；另一方面，当CLT作为楼面板等构件受到面外荷载发生弯曲变形时，CLT主要破坏模式除了类似胶合木的底层层板拉伸破坏之外，还包括CLT横向层滚动剪切破坏，如图2。CLT滚动剪切，是指剪切应力引起CLT横向层锯材在其横切面产生的剪切应变。由于木材横纹方向力学性能较低，且在木材的横切面上存在早晚材抵抗剪切变形的差异、髓心和木射线等力学性能薄弱的宏观构造，使得CLT在受到面外荷载作用时，其横向层容易产生滚动剪切破坏。国内外的研究表明，滚动剪切性能是CLT作为楼面板和屋面板等承重构件力学性能的关键，提高横向层层板的滚动剪切性能和表层层板的抗拉压等力学性能，最终能够达到提高CLT弯曲性能的目的。现有技术中，国内外的尝试基本是选用不同的树种(如国产桉木、国产日本落叶松、加拿大西部铁杉等)或组坯形式(如45°交叉布置而非90°铺装)等来提高CLT(正交胶合木)的弯曲性能。我国竹材资源十分丰富，由此发展而来的工程竹产品，如重组竹、竹胶合板和竹集成材等，往往是利用竹材表面硬度大，耐磨性能好的性能，得以在建筑中得到广泛的应用。研究表明，与工程木产品相比，工程竹产品往往也具有一定的抗拉压强度和抗剪性能等力学特性。但在实践中将工程竹产品用于CLT(正交胶合木)的生产制造以提高其滚动剪切、弯曲和横纹承压等力学性能，往往并不能带来正交胶合木的滚动剪切、弯曲和横纹承压等力学性能的改善，仍需要增加其他非竹木构件或者改变结构，最终效果却并不明显，未能实际解决正交胶合木的滚动剪切、横纹承压等力学问题。南京林业大学曾于2018年5月申请了一种纤维增强竹木复合CLT梁(板)的专利，该专利的公开号为CN108406983A，公开日为2018年8月17日，其包括沿板(梁)长方向的上木构件、下木构件；与板(梁)长度方向正交布置的竹构件；以及分布在竹构件和下木构件层间的下增强纤维层。但是该专利技术存在以下不足：第一，仅在下木构件和竹构件之间铺装增强纤维层，使得整个产品在结构上不对称，这种不对称性会导致CLT梁(板)因使用过程中环境温湿度的变化，容易产生弯曲等变形，不利于CLT产品的尺寸稳定性；且这种结构的CLT产品在使用过程中，不能反向放置，如用作楼面板时，只能将增强纤维层置于材料中性层的下侧，产品通用性受限；第二，当CLT受到垂直于板面的面外荷载作用时，表层层板受最大拉应力和压应力，表层层板的抗拉压性能对于提高CLT整体的弯曲力学性能十分重要，而该专利技术将增强纤维层未设置在表层，这对于提高CLT整体的弯曲力学性能不佳；第三，该专利技术采用的环氧树脂胶粘剂常用于粘结金属、碳纤维等材料，不属于国内外正交胶合木，胶合木标准或规范中推荐的胶粘剂种类，因此，该专利技术中采用环氧树脂结构胶黏剂胶合木构件和竹构件的做法不能解决现有技术中CLT(正交胶合木)滚动剪切破坏和表层层板的抗弯拉伸破坏的缺陷。
技术实现思路
1、要解决的问题针对现有技术中，普通CLT(正交胶合木)材料在受到面外弯曲荷载作用时，容易发生滚动剪切破坏和表层层板的抗弯拉伸破坏，导致材料产生抗弯强度和刚度低的缺点，本专利技术通过对木质材料和竹质材料进行复合，综合利用木质材料和竹质材料各自的力学性能优点，优化正交胶合木的结构布置，大幅改善正交胶合木的滚动剪切、弯曲和横纹承压等力学性能。2、技术方案为解决上述问题，本专利技术采用如下的技术方案。一种竹木复合正交胶合木的加工方法，其步骤为：S1、选料：选择木质材料和竹质材料；S2、刨光：对S1中所选木质材料和竹质材料的待胶合表面进行刨光，清除材料表面的杂质；S3、调湿：对S1中所选竹质材料含水率低于8％的，在竹质材料的待胶合表面喷水，对于含水率高于14％的，进行干燥处理；S4、选层：竹木复合正交胶合木的层板结构包括复合外层、平行层和横向层，选择经以上步骤处理的木质材料和竹质材料作为相应层板的材料，竹木复合正交胶合木的总层数为奇数，且至少为三层；S5、施胶：对作为承重构件的正交胶合木基材的待胶合表面施以结构用胶粘剂；S6、组坯：复合外层作为竹木复合正交胶合木的表层，由木质材料和竹质材料复合形成，所述复合外层的长度方向与竹木复合正交胶合木的长度方向平行，复合外层共设置两组，分别作为竹木复合正交胶合木的上下两个表面，并在上述两组复合外层之间依次交替设置垂直于竹木复合正交胶合木长度方向的横向层和平行于竹木复合正交胶合木长度方向的平行层，两组复合外层之间的平行层采用木质材料制成，两组复合外层之间的横向层采用竹质材料制成，并使竹木复合正交胶合木的结构对称；S7、加压固化：在周围环境温度高于15℃的条件下，对正交胶合木板进行四面加压，具体为：上下方向加压，加压压力为1.2～1.8MPa，以及宽度方向侧面加压，加压压力为0.2～0.6MPa，加压时间为0.5～6h。优选地，在步骤1中，选择的木质材料的含水率为8～14％。优选地，对含水率低于8％的竹质材料的待胶合表面，喷水量为20～130g/m2，调至竹质材料表面含水率为8～14％。优选地，在步骤5中，结构用胶粘剂采用单组份聚氨酯胶粘剂、间苯二酚胶粘剂或异氰酸酯胶粘剂中的一种或多种。一种竹木复合正交胶合木，包括相互正交的平行层和横向层，所述竹木复合正交胶合木的上下两表面均为复合外层；所述复合外层均由位于对应表面最外层的竹质材料和位于对应表面次外层的木质材料复合而成，且组成复合外层的竹质材料和木质材料均沿平行于竹木复合正交胶合木的长度方向设置，该竹质材料在复合外层中的厚度占比为15～65％；两个所述复合外层之间的平行层采用木质材料制作，两个所述复合外层之间的横向层采用竹质材料制作；竹木复合正交胶合木为对称结构。优选地，所述竹木复合正交胶合木在厚度方向上具有N层，所述N为3时，两个所述复合外层的厚度相同；所述N为大于等于5的奇数时，两个所述复合外层的厚度相同，且与任一平行层的厚度相同。优选地，所述竹木复合正交胶合木包括至少一层采用竹质材料制作的横向层。优选地，所述木质材料为实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种竹木复合正交胶合木的加工方法，其步骤为：S1、选料：选择木质材料和竹质材料；S2、刨光：对S1中所选木质材料和竹质材料的待胶合表面进行刨光，清除材料表面的杂质；S3、调湿：对S1中所选竹质材料含水率低于8％的，在竹质材料的待胶合表面喷水，对于含水率高于14％的，进行干燥处理；S4、选层：竹木复合正交胶合木的层板结构包括复合外层、平行层和横向层，选择经以上步骤处理的木质材料和竹质材料作为相应层板的材料，竹木复合正交胶合木的总层数为奇数，且至少为三层；S5、施胶：对作为承重构件的正交胶合木基材的待胶合表面施以结构用胶粘剂；S6、组坯：复合外层作为竹木复合正交胶合木的表层，由木质材料和竹质材料复合形成，所述复合外层的长度方向与竹木复合正交胶合木的长度方向平行，复合外层共设置两组，分别作为竹木复合正交胶合木的上下两个表面，并在上述两组复合外层之间依次交替设置垂直于竹木复合正交胶合木长度方向的横向层和平行于竹木复合正交胶合木长度方向的平行层，两组复合外层之间的平行层采用木质材料制成，两组复合外层之间的横向层采用竹质材料制成，并使竹木复合正交胶合木的结构对称；S7、加压固化：在周围环境温度高于15℃的条件下，对正交胶合木板进行四面加压，具体为：上下方向加压，加压压力为1.2～1.8MPa，以及宽度方向侧面加压，加压压力为0.2～0.6MPa，加压时间为0.5～6h。...

【技术特征摘要】
1.一种竹木复合正交胶合木的加工方法，其步骤为：S1、选料：选择木质材料和竹质材料；S2、刨光：对S1中所选木质材料和竹质材料的待胶合表面进行刨光，清除材料表面的杂质；S3、调湿：对S1中所选竹质材料含水率低于8％的，在竹质材料的待胶合表面喷水，对于含水率高于14％的，进行干燥处理；S4、选层：竹木复合正交胶合木的层板结构包括复合外层、平行层和横向层，选择经以上步骤处理的木质材料和竹质材料作为相应层板的材料，竹木复合正交胶合木的总层数为奇数，且至少为三层；S5、施胶：对作为承重构件的正交胶合木基材的待胶合表面施以结构用胶粘剂；S6、组坯：复合外层作为竹木复合正交胶合木的表层，由木质材料和竹质材料复合形成，所述复合外层的长度方向与竹木复合正交胶合木的长度方向平行，复合外层共设置两组，分别作为竹木复合正交胶合木的上下两个表面，并在上述两组复合外层之间依次交替设置垂直于竹木复合正交胶合木长度方向的横向层和平行于竹木复合正交胶合木长度方向的平行层，两组复合外层之间的平行层采用木质材料制成，两组复合外层之间的横向层采用竹质材料制成，并使竹木复合正交胶合木的结构对称；S7、加压固化：在周围环境温度高于15℃的条件下，对正交胶合木板进行四面加压，具体为：上下方向加压，加压压力为1.2～1.8MPa，以及宽度方向侧面加压，加压压力为0.2～0.6MPa，加压时间为0.5～6h。2.根据权利要求1所述的一种竹木复合正交胶合木的加工方法，其特征在于：步骤1中，选择的木质材料的含水率为8～14％。3.根据权利要求1所述的一种竹木复合正交胶合木的加工方法，其特征在于：对含水率低于8％的竹质材料的待胶合表面，喷水量为20～130g/m2，调至竹质材料表面含水率为8～14％。4.根据权利要求1所述的一种竹木复合正交胶合木的加工方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：王志强，董惟群，陈国骏，何磊，
申请(专利权)人：南京林业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32