一种中山杉-杨木复合结构材的制作方法

本实用新型属于木材加工领域，更具体地说，涉及一种中山杉-杨木复合结构材。

背景技术：

现有技术中，单板条层积材由窄单板条涂胶后顺纹平行铺装热压而成的人造成材，定向均匀铺装，将天然木材的缺陷如节疤、腐朽、斜纹等均匀分布在整个板材结构中，从而改善了板材的性能稳定性，产品强度高，是当今世界上最强的木质建筑材料之一，作为一种高强度的结构材(柱或梁)，在国外的建筑领域已得以推广应用。

生产单板条层积材的基本工艺为：单板旋切-单板条制备-干燥-施胶-干燥-组坯-预压-热压 -热堆放-砂光-锯解-成品。

中山杉(Taxodium hybrid‘Zhongshansha302’)是20世纪80年代初从原产北美落羽杉属的池杉、落羽杉和墨西哥落羽杉3个树种的种间杂交选育出的优良无性系的总称。首先培育出来的是中山杉301、中山杉302(落羽杉×墨西哥落羽杉)以及‘中山杉401’(池杉×墨西哥落羽杉)，‘中山杉302’于1987年通过江苏省科技成果鉴定，1997年“中山杉302和401 推广项目”被国家林业部选定为全国林业科技推广成果100项之一。‘中山杉302’于2002 年通过国家林业局林木品种审定委员会审定，成为全国首批通过国家审定的16个林木良种之一。赵荣军和严晓红、潘彪等对中山杉木材和长期受风力作用的中山杉木材的物理力学性能进行测试，认为中山杉的木材密度、抗弯强度、抗弯弹性模量、径向干缩率低或较低，差异干缩大，说明木材材质轻，干缩大，不易干燥，无法实现单板条层积材的使用，其顺纹抗压强度范围为23.82～29.32MPa，抗弯强度范围为41.89～48.28MPa，抗弯弹性模量范围为 1741.8～2989.4MPa，但其木材耐久性好，冲击韧性较好，范围为82.09～129.61kJ·m-2。中山杉木材早晚材具有明显的花纹。

杨树(Popuplus spp.)是杨柳科(Salicaceae)杨属(Populus L.)落叶乔木的通称。速生杨木本身存在着一些的缺陷，比如材质松软、密度低、强度低、稳定性差等缺点。根据潘彪、李大纲等对杨木的研究，其抗弯强度范围为59.52～81.05MPa，抗弯弹性模量范围为5229～7593MPa，顺纹抗压强度范围为20.36～32.06Mpa。姬宁等人研究的I-69杨的冲击韧性为23.5kJ·m-2。杨木材色白，没有花纹，因此制成的单板条层积材美观度不足。

技术实现要素：

1、要解决的问题

针对现有技术中中山杉无法实现单板条层积材的使用。本实用新型提供中山杉-杨木复合结构材，通过对板材的结构设计，以及板材表面花纹的改善，能顺利地将中山杉、杨木制成一种外表美观、密度适中、物理力学性能好、抗震性能好、能成为高强度、韧性好的梁、柱结构的中山杉-杨木复合结构材。

2、技术方案

为解决上述问题，本实用新型采用如下的技术方案。

一种中山杉-杨木复合结构材，包括由0.5-10mm厚度、宽度为4-30mm的中山杉板条组成的结构单元和0.5-10mm厚度、宽度为4-30mm的杨木板条组成的结构单元，所述结构材内部在垂直方向依次交替为杨木板条组成的结构单元和中山杉板条组成的结构单元，垂直方向上的杨木板条组成的结构单元和中山杉板条组成的结构单元之间通过结构胶形成的胶合层粘结；所述结构材内部在长度方向依次交替为杨木板条组成的结构单元和中山杉板条组成的结构单元，中山杉板条组成的结构单元与杨木板条组成的结构单元在长度方向上木材纹理方向相同，杨木板条组成的结构单元的端部和中山杉板条组成的结构单元的端部通过结构胶形成的胶合层粘结；所述结构材外表面为中山杉板条组成的结构单元，所述外表面的中山杉板条组成的结构单元与内部相邻板条组成的结构单元的木材纹理方向交错设置。

所述的杨木板条组成的结构单元，其为100～200根杨木板条用1根塑料编织带在距端头 100～150mm处捆扎的板条束。

所述的中山杉板条组成的结构单元，其为100～200根中山杉板条用1根塑料编织带在距端头100～150mm处捆扎的板条束。

所述外表面的中山杉板条组成的结构单元与内部相邻的杨木板条组成的结构单元的木材纹理方向交错设置，即中山杉板条组成的结构单元与杨木板条组成的结构单元在长度方向成 60°夹角。

所述杨木板条组成的结构单元和中山杉板条组成的结构单元的厚度相同。

进一步地，所述中山杉单板条以及所述杨木单板条的长为300-1000mm。

根据上述方案制造中山杉-杨木复合结构材，合理利用了杨木碎单板，改善了中山杉材性差等缺点，使中山杉用于制作结构用PSL成为可能，为中山杉资源的综合开发利用提供一条新的途径，中山杉冲击韧性大，吸震性能好，具有明显的花纹，且为中山杉、杨木两种木材应用于室外结构用材、抗震木结构用材、园林栈道用材、室外景观用材以及木结构墙体中的可行性提供合理的理论依据。

3、有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型通过相互胶合粘结的中山杉单板条和杨木单板条，且中山杉-杨木复合结构材的外表层为中山杉单板条，对板材的结构优化，顺利地将中山杉、杨木制成一种外表美观、密度适中、物理力学性能好、抗震性能好、能成为高强度、韧性好的梁、柱结构的中山杉-杨木复合结构材；

(2)本实用新型调整单板条宽度或者单板条的用量，可得到不同力学强度的中山杉-杨木复合结构材，大大扩展了材料的应用范围和应用规模；

(3)本实用新型以中山杉和杨木为原料，科学合理高效地利用了人工林速生材，结合中山杉较好的冲击韧性、明显的花纹和杨木较好的抗弯强度、抗弯弹性模量，制造出一种中山杉-杨木复合结构材，经过加工处理后可适用于作电杆、桩木、露台地板及具有抗震性能的等木结构用材；

(4)本实用新型结构简单，设计合理，易于制造。

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图。

图中：1、中山杉单板条单元；2、杨木单板条单元；3、胶合层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例1

如图1所示，一种中山杉-杨木复合结构材，包括由0.5mm厚度、宽度为20mm的中山杉板条组成的结构单元1和0.5mm厚度、宽度为20mm的杨木板条组成的结构单元2，所述的杨木板条组成的结构单元，其为200根杨木板条用1根塑料编织带在距端头150mm处捆扎的板条束，所述中山杉单板条以及所述杨木单板条的长为300mm。所述的中山杉板条组成的结构单元，其为200根中山杉板条用1根塑料编织带在距端头150mm处捆扎的板条束，所述中山杉和杨木单板条的施胶方式为酚醛树脂浸渍。所述结构材内部在垂直方向依次交替为杨木板条组成的结构单元2和中山杉板条组成的结构单元1，垂直方向上的杨木板条组成的结构单元2和中山杉板条组成的结构单元1之间通过结构胶形成的胶合层3粘结；所述结构材内部在长度方向依次交替为杨木板条组成的结构单元和中山杉板条组成的结构单元，中山杉板条组成的结构单元与杨木板条组成的结构单元在长度方向上木材纹理方向相同，杨木板条组成的结构单元的端部和中山杉板条组成的结构单元的端部通过结构胶形成的胶合层粘结，为了提高强度，其上下相邻结构单元的胶合层3不得重合，应该错开；所述结构材外表面为中山杉板条组成的结构单元，所述外表面的中山杉板条组成的结构单元与内部相邻板条组成的结构单元的木材纹理方向交错设置。

经热压，达到结构材具有表层高、芯层低渐变的断面变化密度0.75g/cm³。调整单板条宽度或者单板条的用量，可得到不同力学强度的中山杉-杨木复合结构材。

实施例2

如图1所示，一种中山杉-杨木复合结构材，包括由5mm厚度、宽度为10mm的中山杉板条组成的结构单元1和5mm厚度、宽度为10mm的杨木板条组成的结构单元2，所述的杨木板条组成的结构单元，其为150根杨木板条用1根塑料编织带在距端头120mm处捆扎的板条束。所述的中山杉板条组成的结构单元，其为150根中山杉板条用1根塑料编织带在距端头120mm处捆扎的板条束，所述中山杉单板条以及所述杨木单板条的长为1000mm所述中山杉和杨木单板条的施胶方式为酚醛树脂浸渍。所述结构材内部在垂直方向依次交替为杨木板条组成的结构单元2和中山杉板条组成的结构单元1，垂直方向上的杨木板条组成的结构单元2和中山杉板条组成的结构单元1之间通过结构胶形成的胶合层3粘结；所述结构材内部在长度方向依次交替为杨木板条组成的结构单元和中山杉板条组成的结构单元，中山杉板条组成的结构单元与杨木板条组成的结构单元在长度方向上木材纹理方向相同，杨木板条组成的结构单元的端部和中山杉板条组成的结构单元的端部通过结构胶形成的胶合层粘结，为了提高强度，其上下相邻结构单元的胶合层3不得重合，应该错开；所述结构材外表面为中山杉板条组成的结构单元，所述外表面的中山杉板条组成的结构单元与内部相邻板条组成的结构单元的木材纹理方向交错设置。

经热压，达到结构材具有表层高、芯层低渐变的断面变化密度0.75g/cm³。调整单板条宽度或者单板条的用量，可得到不同力学强度的中山杉-杨木复合结构材。

实施例3

一种中山杉-杨木复合结构材，包括由10mm厚度、宽度为30mm的中山杉板条组成的结构单元1和10mm厚度、宽度为30mm的杨木板条组成的结构单元2，所述的杨木板条组成的结构单元，其为100根杨木板条用1根塑料编织带在距端头100mm处捆扎的板条束。所述的中山杉板条组成的结构单元，其为100根中山杉板条用1根塑料编织带在距端头100mm处捆扎的板条束，所述中山杉单板条以及所述杨木单板条的长为600mm。所述中山杉和杨木单板条的施胶方式为酚醛树脂浸渍。所述结构材内部在垂直方向依次交替为杨木板条组成的结构单元2和中山杉板条组成的结构单元1，垂直方向上的杨木板条组成的结构单元2和中山杉板条组成的结构单元1之间通过结构胶形成的胶合层3粘结；所述结构材内部在长度方向依次交替为杨木板条组成的结构单元和中山杉板条组成的结构单元，中山杉板条组成的结构单元与杨木板条组成的结构单元在长度方向上木材纹理方向相同，杨木板条组成的结构单元的端部和中山杉板条组成的结构单元的端部通过结构胶形成的胶合层粘结，为了提高强度，其上下相邻结构单元的胶合层3不得重合，应该错开；所述结构材外表面为中山杉板条组成的结构单元，所述外表面的中山杉板条组成的结构单元与内部相邻板条组成的结构单元的木材纹理方向交错设置。

经热压，达到结构材具有表层高、芯层低渐变的断面变化密度0.90g/cm³。调整单板条宽度或者单板条的用量，可得到不同力学强度的中山杉-杨木复合结构材。根据以上技术，实施例1-3最终制得的一系列不同的中山杉-杨木复合结构材，其性能指标达到中华人民共和国林业行业标准《单板条层积材》(LY/T 2916—2017)的强度等级如下表：

由此可见，实施例制得的中山杉-杨木复合结构材，其性能达到中华人民共和国林业行业标准《单板条层积材》(LY/T 2916—2017)划分的强度等级，并且对比于中山杉、杨木木材，其性能得到了较大的提高与改善。

本实用新型是利用强度低、韧性好的中山杉与强度较好的杨木两种速生木材，制造出一种密度适中、物理力学性能好，外观漂亮，能成为高强度、韧性好的梁、柱结构以及抗震性能好木结构用材的中山杉-杨木复合结构材。调整单板条宽度或者单板条层积材的预设密度，可得到不同力学强度的中山杉-杨木复合结构材，大大扩展了材料的应用范围和应用规模。

实施例4

一种中山杉-杨木复合结构材，包括由10mm厚度、宽度为4mm的中山杉板条组成的结构单元1和10mm厚度、宽度为4mm的杨木板条组成的结构单元2，所述的杨木板条组成的结构单元，其为100根杨木板条用1根塑料编织带在距端头100mm处捆扎的板条束。所述的中山杉板条组成的结构单元，其为100根中山杉板条用1根塑料编织带在距端头100mm处捆扎的板条束，所述中山杉和杨木单板条的施胶方式为酚醛树脂浸渍。所述结构材内部在垂直方向依次交替为杨木板条组成的结构单元2和中山杉板条组成的结构单元1，垂直方向上的杨木板条组成的结构单元2和中山杉板条组成的结构单元1之间通过结构胶形成的胶合层3 粘结；所述结构材内部在长度方向依次交替为杨木板条组成的结构单元和中山杉板条组成的结构单元，中山杉板条组成的结构单元与杨木板条组成的结构单元在长度方向上木材纹理方向相同，杨木板条组成的结构单元的端部和中山杉板条组成的结构单元的端部通过结构胶形成的胶合层粘结，为了提高强度，其上下相邻结构单元的胶合层3不得重合，应该错开；所述结构材外表面为中山杉板条组成的结构单元，所述外表面的中山杉板条组成的结构单元与内部相邻板条组成的结构单元的木材纹理方向交错设置，即中山杉板条组成的结构单元与杨木板条组成的结构单元在长度方向成60°夹角。