专利名称：一种单元组合中空集成柱材及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种单元组合中空集成柱材及其制备方法。
背景技术：
木材是一种质地优良、感官优美的天然材料，具有天然美丽花纹、光泽和颜色、尺寸稳定、易于加工、便于维修等优点，成为用途最广泛的原材料之一，被各行业所青睐。木材之所以一直是木制品的传统原材料，是由于在手工业时代，榫、卯、框架结构一直是木制品主要的结构方式所决定的。随着国民经济的发展和人们生活水平不断提高，木材供需矛盾日￡fL关出。集成材就是用板材或小方材按木纤维平行的方向，在厚度、宽度和长度方向胶合而成的木材制品。集成材可利用间伐材、小径材及加工余料。是节约木材，提高木材利用率的有效手段之一。由于集成材是由短小料在长度、宽度和厚度方向上纵接、横拼和层积胶合而成，所以可以按照客户要求的横截面和长度制作构件，真正做到小材大用，此外，集成材在胶合前，剔除节子、虫眼、腐朽等缺陷，可以制造出“无缺陷”集成材，配板时即使有木材缺陷也可将其分散，从而提高了木材的尺寸稳定性。目前我国木材资源匮乏，且各行业对木材的需求也逐年增加。因此，在加快发展人工速生林的同时，通过科学技术手段节约木材，从而满足各行业发展需要。
发明内容
本发明是为解决小径木和制材剩余物合理利用的问题，而提供一种单元组合中空集成柱材及其制备方法。本发明的一种单元组合中空集成柱材由集成单元体粘结而成，集成单元体的长度为中空集成柱材的高度，中空集成柱材的中空部分为多边柱体；所述的集成单元体端面是下底为圆弧形的梯形结构，上底朝内，下底朝外，所有集成单元体的下底围成中空柱材的外圆；所述的集成单元体的第一粘结面在沿集成单元体长度方向上有防滑定位槽，第二粘结面在沿集成单元体长度方向上有防滑定位突起，防滑定位槽和防滑定位突起相互配合；所述的集成单元体的第一粘结面和第二粘结面在沿集成单元体长度方向上有溢胶槽；其中所述的集成单元体由层板粘结而成，层板的长度为集成单元提的长度，层板的层数和宽度依集成单元体端面梯形结构的尺寸和待加工集成材的尺寸而定。本发明的一种单元组合中空集成柱材的制备方法按以下步骤进行:一、根据要求确定中空集成柱材的直径和高度，中空多边柱体的边数和中空多边柱体所在多边形的外接圆直径；二、根据步骤一中空集成柱材的直径、中空多边柱体的边数和中空多边柱体所在多边形的外接圆直径确定集成单元体的个数和尺寸，从而确定集成单元体端面梯形结构的上底长度，梯形结构的高，集成 单元体的长度为步骤一的中空集成柱材的高度；三、根据步骤二的集成单元体的尺寸和待加工集成材的尺寸确定层板的层数和尺寸，层板长度为集成单元体的长度，该长度为集成单元体的长度的层板通过指接获得，位于集成单元体第一粘结面和第二粘结面处的层板宽度小于中间层板的宽度，在位于集成单元体第一粘结面处的层板上沿集成单元体长度方向加工出防滑定位槽和溢胶槽，在位于集成单元体第二粘结面处的层板上沿集成单元体长度方向加工出防滑定位突起和溢胶槽，防滑定位槽和防滑定位突起的个数和尺寸依步骤二确定的集成单元体的尺寸而定，溢胶槽的个数为I个；四、将层板涂胶粘剂进行粘结，有防滑定位槽、防滑定位突起和溢胶槽的一侧朝夕卜，然后进行加压，固化，陈放，得到集成单元体；五、将步骤四的集成单元体涂胶粘剂进行粘结，上底朝内，下底朝外，防滑定位槽和防滑定位突起相互配合，然后进行加压，固化，陈放，得到单元组合中空集成柱材；其中所述的加工材料的方法采用四面刨铣削。本发明的一种单元组合中空集成柱材及其制备方法利用小径木、制材剩余物来生产集成材,然后再制造木结构用中空集成柱材,可根据小径木和制材剩余物的尺寸和制材要求合理设定所需集成单元体和层板的层数和大小，通过在集成单元体上设置防滑定位槽和防滑定位突起防止单元体组装时发生位移，影响产品质量，通过在集成单元体上设置溢胶槽防止单元体组装时胶粘剂外溢，影响产品质量，本发明的制备方法通过涂胶，加压，固化和陈放等简单的操作步骤来完成中空集成柱材的制备，制备方法简单可行，可以节约木材14%左右，对节约木材资源起到积极的作用，同时提高产品附加值，满足日益增长的社会发展需求，所制备的单元组合中空集成柱材可替代大径级原木，且有尺寸稳定，不易变形，具有天然木材的质感和外观等优点，应用于木结构领域。
图1为本发明的单元组合中空集成柱材的结构示意图；其中I为集成单元体，2为防滑定位槽，3为防滑定位突起，4为溢胶槽，5为层板，6为集成单元体I的第一粘结面，7为集成单元体I的第二粘结面；图2为本发明的单元组合中空集成柱材中集成单元体I的结构示意图；其中2为防滑定位槽，3为防滑定位突起，4为溢胶槽，5为层板，6为集成单元体I的第一粘结面，7为集成单元体I的第二粘结面；
具体实施例方式本发明的技术方案不局限于以下具体实施方式
，还包括各具体实施方式
间的任意组合。
具体实施方式
一、本实施方式的一种单元组合中空集成柱材由集成单元体I粘结而成，集成单元体I的长度为中空集成柱材的高度，中空集成柱材的中空部分为多边柱体；所述的集成单元体I端面是下底为圆弧形的梯形结构，上底朝内，下底朝外，所有集成单元体I的下底围成中空柱材的外圆；所述的集成单元体I的第一粘结面6在沿集成单元体I长度方向上有防滑定位槽2，第二粘结面7在沿集成单元体I长度方向上有防滑定位突起3，防滑定位槽2和防滑定位突起3相互配合；所述的集成单元体I的第一粘结面6和第二粘结面7在沿集成单元体I长度方向上有溢胶槽4 ;所述的集成单元体I由层板5粘结而成，层板5的长度为集成单元体I的长度。
具体实施方式
二、本实施方式与具体实施方式
一不同的是:所述集成单元体I的个数为5 9个，其它步骤和参数与具体实施方式
一相同。
具体实施方式
三、本实施方式与具体实施方式
一或二不同的是:所述的粘结成集成单元体I的层板5，中间的层板宽，外侧的层板窄，其它步骤和参数与具体实施方式
一或二相同。
具体实施方式
四、本实施方式与具体实施方式
一至三之一不同的是:所述层板5通过指接达到集成单元体I的长度，其它步骤和参数与具体实施方式
一至三之一相同。
具体实施方式
五、本实施方式与具体实施方式
一至四之一不同的是:所述层板5的层数不超过6层，其它步骤和参数与具体实施方式
一至四之一相同。
具体实施方式
六、本实施方式与具体实施方式
一至五之一不同的是:所述的防滑定位槽2为半圆形凹槽，防滑定位突起3为半圆形突起，其它步骤和参数与具体实施方式
一至五之一相同。
具体实施方式
七、本实施方式与具体实施方式
一至六之一不同的是:所述的防滑定位槽2和防滑定位突起3的个数均为I 2个，其它步骤和参数与具体实施方式
一至六之一相同。
具体实施方式
八、本实施方式的一种单元组合中空集成柱材的制备方法按以下步骤进行:一、根据要求确定中空集成柱材的直径和高度，中空多边柱体的边数和中空多边柱体所在多边形的外接圆直径；二、根据步骤一中空集成柱材的直径、中空多边柱体的边数和中空多边柱体所在多边形的外接圆直径确定集成单元体I的个数和尺寸，从而确定集成单元体I端面梯形结构的上底长度，梯形结构的高，集成单元体I的长度为步骤一的中空集成柱材的高度；三、根据步骤二的集成单元体I的尺寸和待加工集成材的尺寸确定层板5的层数和尺寸，层板长度为集成单元体I的长度，该长度为集成单元体I的长度的层板通过指接获得，位于集成单元体I第一粘结面6和第二粘结面7处的层板5宽度小于中间层板5的宽度，在位于集成单元体I第一粘结面6处的层板5上沿集成单元体I长度方向加工出防滑定位槽2和溢胶槽4，在位于集成单元体I第二粘结面7处的层板5上沿集成单元体I长度方向加工出防滑定位突起3和溢胶槽4，防滑定位槽2和防滑定位突起3的个数和尺寸依步骤二确定的集成单元体I的尺寸而定，溢胶槽4的个数为I个；四、将层板5涂胶粘剂进行粘结，有防滑定位槽2、防滑定位突起3和溢胶槽4的一侧朝外，然后进行加压，固化，陈放，得到集成单元体I ;五、将步骤四的集成单元体I涂胶粘剂进行粘结，上底朝内，下底朝外，防滑定位槽2和防滑定位突起3相互配合，然后进行加压，固化，陈放，得到单元组合中空集成柱材；其中所述的加工材料的方法采用四面刨铣削。本实施方式的一种单元组合中空集成柱材及其制备方法利用小径木、制材剩余物来生产集成材,然后再制造木结构用中空集成柱材,可根据小径木和制材剩余物的尺寸和制材要求合理设定所需集成单元体和层板的层数和大小，通过在集成单元体上设置防滑定位槽和防滑定位突起防止单元体组装时发生位移，影响产品质量，通过在集成单元体上设置溢胶槽防止单元体组装时胶粘剂外溢，影响产品质量，本实施方式的制备方法通过涂胶，加压，固化和陈放等简单的操作步骤来完成中空集成柱材的制备，制备方法简单可行，可以节约木材14%左右，对节约木材资源起到积极的作用，同时提高产品附加值，满足日益增长的社会发展需求，所制备的单元组合中空集成柱材可替代大径级原木，且有尺寸稳定，不易变形，具有天然木材的质感和外观等优点，应用于木结构领域。
具体实施方式
九、本实施方式与具体实施方式
八不同的是:步骤二中集成单元体I的个数为5 9个，其它步骤和参数与具体实施方式
八相同。
具体实施方式
十、本实施方式与具体实施方式
八或九不同的是:步骤三层板5通过指接达到集成单元体I的长度，其它步骤和参数与具体实施方式
八或九相同。
具体实施方式
十一、本实施方式与具体实施方式
八至十之一不同的是:步骤三中层板5的层数不超过6层，其它步骤和参数与具体实施方式
八至十之一相同。
具体实施方式
十二、本实施方式与具体实施方式
八至i^一之一不同的是:步骤三中防滑定位槽2为半圆形凹槽，防滑定位突起3为半圆形突起，其它步骤和参数与具体实施方式
八至i 之一相同。
具体实施方式
十三、本实施方式与具体实施方式
八至十二之一不同的是:步骤三中防滑定位槽2和防滑定位突起3的个数均为I 2个，其它步骤和参数与具体实施方式
八至十二之一相同。
具体实施方式
十四、本实施方式与具体实施方式
八至十三之一不同的是:步骤四和步骤五中涂胶量为190 210g/m2，其它步骤和参数与具体实施方式
八至十三之一相同。
具体实施方式
十五、本实施方式与具体实施方式
八至十四之一不同的是:步骤四和步骤五中加压5 8kg/m2，固化温度为15 30°C，固化时间为4 6h，陈放时间为24 72h，其它步骤和参数与具 体实施方式八至十四之一相同。用以下试验验证本发明的有益效果:实施例1、本实施例的一种单元组合中空集成柱材极其制备方法如下:一、制作直径为540mm，长度为2.5m的中空集成柱材，中空多边柱体的边数为7和中空多边柱体所在多边形的外接圆直径为400mm ；二、根据步骤一的直径、中空多变柱体的边数和中空多边柱体所在多边形的外接圆直径确定梯形结构集成单元体I的个数为7个，长度为2.5m，梯形结构的上底长度为70mm,梯形结构的高为140mm;三、根据步骤二的结果确定集成单元体I的第一粘结面6和第二粘结面7上的防滑定位槽2和防滑定位突起3的个数均为2个，形状均为直径为200mm的半圆形，防滑定位槽2和防滑定位突起3相互配合；四、根据步骤二确定的集成单元体I的尺寸和待加工集成材的尺寸确定层板5的层数为5层，中间层板3个，中间层板宽均为140mm，位于集成单元体I第一粘结面6处的层板I个，位于集成单元体I第二粘结面7处的层板I个，位于集成单元体I的第一粘结面6和第二粘结面7处的层板尺寸相同，在位于集成单元体I第一粘结面6处的层板5上沿集成单元体I长度方向加工出2个防滑定位槽2和I个溢胶槽4，在位于集成单元体I第二粘结面7处的层板5上沿集成单元体I长度方向上加工出2个防滑定位突起3和I个溢胶槽
4,溢胶槽4为直径为4mm半圆形凹槽；
五、将上述层板5两侧涂上结构用胶粘剂进行粘结，涂胶量为200g/m2，有防滑定位槽2、防滑定位突起3和溢胶槽4的一侧朝外，然后在压力为8kg/m2，温度为25°C的条件下固化5h，再陈放36h，得到集成单元体I ;六、将步骤五的集成单元体I上涂覆结构用胶粘剂进行粘结，涂胶量为200g/m2，上底朝内，下底朝外，防滑定位槽2和防滑定位突起3相互配合，然后在压力为8kg/m2，固化温度为25°C，固化时间为5h，陈放时间为36h，得到单元组合中空集成柱材；本实施例所述的结构用胶粘剂为市售产品；本实施例所述的加工材料的方法为四面刨铣削。本实施例的一种单元组合中空集成柱材及其制备方法利用小径木、制材剩余物来生产集成材，然后再制造木结构用中空集成柱材，可根据小径木和制材剩余物的尺寸和制材要求合理设定所需集成单元体和层板的层数和大小，通过在集成单元体上设置防滑定位槽和防滑定位突起防止单元体组装时发生位移，影响产品质量，通过在集成单元体上设置溢胶槽防止单元体组装时胶粘剂外溢，影响产品质量，本实施例的制备方法通过涂胶，力口压，固化和陈放等简单的操作步骤来完成中空集成柱材的制备，制备方法简单可行，可以节约木材14%左右，对节约木材资源起到积极的作用，同时提高产品附加值，满足日益增长的社会发展需求，所制备的单元组合中空集成柱材可替代大径级原木，且有尺寸稳定，不易变形，具有天然木材的质感和外观等优点，应用于木结构领域。
权利要求
1.一种单元组合中空集成柱材，其特征在于一种单元组合中空集成柱材由集成单元体(I)粘结而成，集成单元体(I)的长度为中空集成柱材的高度，中空集成柱材的中空部分为多边柱体；所述的集成单元体(I)端面是下底为圆弧形的梯形结构，上底朝内，下底朝夕卜，所有集成单元体(I)的下底围成中空柱材的外圆；所述的集成单元体(I)的第一粘结面(6)在沿集成单元体(I)长度方向上有防滑定位槽(2)，第二粘结面(7)在沿集成单元体(I)长度方向上有防滑定位突起(3)，防滑定位槽(2)和防滑定位突起(3)相互配合；所述的集成单元体(I)的第一粘结面(6)和第二粘结面(7)在沿集成单元体(I)长度方向上有溢胶槽(4);所述的集成单元体(I)由层板(5)粘结而成，层板(5)的长度为集成单元体(1)的长度。
2.根据权利要求1所述的一种单元组合中空集成柱材,其特征在于所述的粘结成集成单元体(I)的层板(5)，中间的层板宽，外侧的层板窄。
3.根据权利要求1或2所述的一种单元组合中空集成柱材，其特征在于所述层板(5)通过指接达到集成单元体(I)的长度。
4.根据权利要求3所述的一种单元组合中空集成柱材，其特征在于所述的防滑定位槽(2)为半圆形凹槽，防滑定位突起(3)为半圆形突起。
5.制备如权利要求1所述的一种单元组合中空集成柱材的方法，其特征在于该制备方法按以下步骤进行: 一、根据要求确定中空集成柱材的直径和高度，中空多边柱体的边数和中空多边柱体所在多边形的外接圆直径； 二、根据步骤一中空集成柱材的直径、中空多边柱体的边数和中空多边柱体所在多边形的外接圆直径确定集成单元体(I)的个数和尺寸，从而确定集成单元体(I)端面梯形结构的上底长度，梯形结构 的高，集成单元体的长度为步骤一的中空集成柱材的高度； 三、根据步骤二的集成单元体(I)的尺寸和待加工集成材的尺寸确定层板(5)的层数和尺寸，层板(5)的长度为集成单元体(I)的长度，该长度为集成单元体(I)的长度的层板(5)通过指接获得，位于集成单元体(I)第一粘结面(6)和第二粘结面(7)处的层板宽度小于中间层板的宽度，在位于集成单元体(I)的第一粘结面(6)处的层板(5)上沿集成单元体(I)长度方向加工出防滑定位槽(2)和溢胶槽(4)，在位于集成单元体(I)的第二粘结面(7)处的层板(5)上沿集成单元体(I)长度方向加工出防滑定位突起(3)和溢胶槽(4)，防滑定位槽(2)和防滑定位突起(3)的个数和尺寸依步骤二中确定的集成单元体(I)的尺寸而定，溢胶槽⑷的个数为I个； 四、将层板(5)涂胶粘剂进行粘结，有防滑定位槽(2)、防滑定位突起(3)和溢胶槽(4)的一侧朝外，然后进行加压，固化，陈放，得到集成单元体I ; 五、将步骤四的集成单元体(I)涂胶粘剂进行粘结，上底朝内，下底朝外，防滑定位槽(2)和防滑定位突起(3)相互配合，然后进行加压，固化，陈放，得到单元组合中空集成柱材； 其中所述的加工材料的方法采用四面刨铣削。
6.根据权利要求5所述的一种单元组合中空集成柱材的制备方法，其特征在于步骤二中集成单元体(I)的个数为5 9个。
7.根据权利要求5或6所述的一种单元组合中空集成柱材的制备方法，其特征在于步骤三中防滑定位槽(2)和防滑定位突起(3)的个数均为I 2个。
8.根据权利要求7所述的一种单元组合中空集成柱材的制备方法，其特征在于步骤四中层板(5)的层数不超过6层。
9.根据权利要求7所述的一种单元组合中空集成柱材的制备方法，其特征在于步骤四和步骤五中涂胶量为190 210g/m2。
10.根据权利要求7所述的一种单元组合中空集成柱材的制备方法，其特征在于步骤四和步骤五中加 压5 8kg/m2，固化温度为15 30°C，固化时间为4 6h，陈放时间为24 72h。
全文摘要
一种单元组合中空集成柱材及其制备方法，它涉及一种单元组合中空集成柱材及其制备方法，它为解决小径木和制材剩余物合理利用的问题，本发明的一种单元组合中空集成柱材由集成单元体粘结而成，单元组合中空集成柱材的中空部分为多边柱体，所述的集成单元体由层板粘结而成，集成单元体的粘结面上有防滑定位槽、防滑定位突起和溢胶槽，通过涂覆涂胶粘剂进行粘结，涂完胶粘剂进行加压，固化，陈放，得到单元组合中空集成柱材，制备方法简单可行，可以节约木材14％左右，对节约木材资源起到积极的作用，同时提高产品附加值，满足日益增长的社会发展需求，可替代大径级原木，且有尺寸稳定，不易变形等优点，应用于木结构领域。
文档编号F16S3/02GK103148336SQ20131007119
公开日2013年6月12日 申请日期2013年3月6日 优先权日2013年3月6日
发明者毕克新, 闫超, 王齐, 周志芳, 何金存, 苏芸, 陈頔, 郑拓宇, 黄海兵 申请人:黑龙江省木材科学研究所