专利名称：一种径切材面集成材加工方法及其制品的制作方法
技术领域：
本发明涉及木材加工领域，尤其涉及实木加工领域，是关于集成材的加工方法和所得到的集成材产品。
背景技术：
由于天然林大径材资源的日益短缺导致一些小径材被提前使用，目前我国工业用材中速生人工林木材的比例在逐渐上升，尤其是培育人工林过程中出现的一些小径间伐材，这种木材的密度低，组织结构疏松，尺寸稳定性更差，表现出更容易开裂变形。同时，这种木材的各项力学性质指标均比天然林木材尤其是成熟材更低。间伐材目前的出路主要是作为薪材而烧掉，或者用来加工装饰线条，甚至直接弃之任其腐烂。
集成材是实木制品市场上流行的一种产品。集成材是将短小材在长度、宽度和厚度方向经指接和拼接而加工成长尺寸、大截面的具有实木特点的材料，对于结构和非结构用集成材还被剔除了节子、虫眼、腐朽等缺陷，不仅未改变木材本身的结构和特性，而仍具有天然木材的质感，且外表美观，材质均匀，更克服了天然木材的易翘曲、变形、开裂的缺点。因此，集成材是建筑、家具以及装饰装修市场上重要的一种材料。
集成材的最大特点在于是将短小的实体木材加工成大断面长尺寸的板材或方材，做到了小材大用，劣材优用，从而可提高木材的使用率，使木材资源得到充分利用。但是对于非结构用集成材，由于材面质量的要求高，剔除节子、虫眼等缺陷反而使集成材的出材率大大降低。据统计，生产1m3柞木集成材需要7-8m3的原木，出材率仅为12％-15％。在原木质量高的情况下，一般生产1m3集成材也需要3m3左右的原木，出材率在30％左右。对于像杉木人工林这样节子多的树种，要想获得质量更高的集成材，其出材率将会大打折扣。因此，在木材资源越来越紧张的今天，提高集成材的生产能力和效率，对于充分利用好现有的木材资源显得非常重要，而集成材出材率的问题应该是目前集成材发展的突出障碍之一。
实木制品关注的一个主要问题就是尺寸稳定性。众所周知，木材的干缩湿胀差异主要表现在弦向和径向，但径向的变化小于弦向。因此，弦切面板材的尺寸稳定性比径切面板材差。而传统锯材大多是断面为矩形的弦切面板材，这种板材容易产生翘曲和变形。同时，靠近髓心的弦切面板材中混有幼龄材，增加了板材的变异性。另一方面，对于速生人工林，节子分布量相对较多，所以，提高出材率与提高板材的美观和性能之间存在难以调和的矛盾。但是，多年来采用弦切面板材也是不得已的，因为传统的制材方式将原木加工成径切面板材，工艺复杂，而且出材率较低。
目前也有一些通过改变锯解方式来提高材料利用率的报道。例如澳大利亚有发明桉树人工林木材径向锯解的技术，它是将原木先通过径向锯解获得断面为三角形的材料，对这种材料再行锯解出弦向的梯形板材。此技术可以克服幼龄材的应力问题，生长应力和干燥应力在木材内的分布都比较均匀，出材率高，在澳大利亚被称之为人工林小径原木高效锯解的革命性方法。但是，该技术加工出来的板材还是没有摆脱弦面板的问题，而且加工工艺复杂，加工效率低。
瑞典学者也提出了Star-sawing下锯技术并取得专利。该技术是将原木加工成径切面中心板和60°角的三角形材料，通过该径面板和三角形材的集成获得径切材面集成材。据记载该技术对提高木材制品的尺寸稳定性具有重要作用，且当原木直径在30cm以上时可以获得较高的出材率，但这也是该技术的不足之处，而且加工工艺繁琐。
综上所述，传统的加工技术已经不适应现代资源和发展的需求，特别是应对小径材的加工利用，还没有找到合适的方法。为了充分高效利用木材资源，尤其是能更好利用目前速生小径材资源，研究探索一种更加合理的加工技术，既能提高出材率，更能得到性能优异的集成材，具有非常显然的经济效益和社会效益。
发明内容
基于目前集成材加工技术和利用现状，本发明所欲解决的技术问题主要是提供一种加工径切材面集成材的工艺方法，可以有效提高径切材面集成材的出材率，同时提高小径材资源的利用率和利用价值。
首先，本发明提供了一种径切材面集成材加工技术，该集成材来自对小径原木的径向锯解并经过集成加工而得到，提高了集成材的出材率和小径材的利用率。
本发明提出的径切材面集成材加工方法，包括对原木进行径向锯解并修整得到多个断面为三角形和/或梯形的材料；将其中顶角相同的三角形和/或梯形材料的径面相互胶合而成为径切材面集成材。
根据本发明提出的加工方法，将所述具有相同顶角的三角形和/或梯形材料的径面相互胶合而将其加工成径切材面集成材的过程还包括对胶合后得到的集成材实施拼接，以满足实际使用的要求。所述拼接包括常规的横拼和纵接，对于本发明的方法，对集成材的横拼是实施弦面之间的胶合拼接。
更进一步，上述将所述三角形和/或梯形材料的径面相互胶合而将其加工成径切材面集成材的过程还包括对胶合后得到的集成材进行锯切或刨切加工成具径切面的薄板或单板。
可以看到，本发明的核心和关键是将原木直接进行径向锯解，对锯解出的三角形材料或梯形进行集成(纵接和横拼)获得径切材面集成材。该方法尤其利于对现有技术不适用的小径材的加工，例如，可以采用直径为10-25cm的小径原木(这类原木目前没有被很好利用)。另外，由于采用径向锯解方式，锯解方向与树节生长方向平行，所以节子多掩埋在内部，得到的集成材表面暴露的节子数量锐减，从而减少了由于节子缺陷造成的出材率的降低，特别是对节子数量多的树种更为有利。而现有的集成材加工技术是将原木弦向锯解，表面暴露的节子多。所以，本发明的加工方法尤其适于加工针叶材原木或阔叶材原木等速生材。
根据本发明的加工方法，锯解成的具有一定顶角的三角形或梯形材料都拥有两个径面(梯形材料可以理解为是三角形材料剔除了部分幼龄材后得到的)，每两个三角形或梯形，或者顶角相同的三角形和梯形利用其中一个径面实施相互胶合，然后无论是纵接还是弦面横拼，得到的集成材都具有径切面，再经锯切或刨切可得到具有径切面的薄板或单板。这种加工方式在获得径切材面板材的同时，可以达到去除部分幼龄材的效果，从而减少板材的变异性因素。
另一方面，根据本发明提供的加工技术，径向锯解获得的三角形或梯形材料通过两个径面之间斜面搭接，加大了材料之间的接触面；而现有的集成材加工技术是将木材加工成小规格的木板条，然后将其纵向指接和横向拼接而成，小木板条之间是平面接触。显然，斜面搭接得到的集成材在整体强度方面较平面结合方式要高。
再一方面，现有的集成材加工技术组坯时虽然也考虑了纹理的对称问题，但由于加工出来用于集成的木板条纹理已经极度不规则，无法完全实现依靠对称来消除变形的目的。而根据本发明提供的加工技术，是利用锯解出的三角形或梯形材料进行集成，在组坯时各木板条之间很容易实现对称平衡，有利于保证产品的尺寸稳定性。
可以理解，为便于实现两个三角形或梯形材料之间的斜面搭接，所锯解和使用的三角形或梯形的顶角应该为小于90°的锐角，即，先通过径向锯解原木得到中心角小于90°的基本呈扇形的材料，然后进一步修整成为三角形或梯形，考虑到材料的损失，本发明的加工方法中，所锯解得到扇形的中心角优选为20-60°，相应地得到的三角形或梯形材料的顶角也为20-60°。利用具有相同顶角的三角形或梯形，或者顶角相同的三角形和梯形材料通过径面胶合，是实现本发明方法的必要条件。
更优选地，具体操作中，对原木实施径向锯解后使所得到的扇形具有相同的中心角。例如，中心角为22.5°-45°的扇形材料(实际操作中的角度可能会有偏差)，然后通过修整得到等腰三角形或梯形材料。
需要说明的是，以上关于锯解出的三角形或梯形材料的顶角要求以及实施例中的具体操作都是基于没有考虑各种原木的锯解中产生的锯路损失、操作误差和设备误差，在实际加工中得到的三角形或梯形的顶角数值可以有出入，但不影响本发明方法的实施和效果。
总之，在木材加工领域，可以说原木的锯解是提高出材率的第一道工序，随着木材资源的日益紧缺，对于锯解方式(或称下锯模型)的研究和论证也更加受到关注，在本发明之前已经有大量研究。本发明对现有技术的主要贡献在于改变了传统的径向下锯方式，提出对于小径原木实施径向锯解，尤其是按照20-60°的顶角操作，显然与目前本领域比较公认能获得较高出材率的三开材或四开材扇形径向下锯法不同，而发明人正是采用这样的新型锯解方式加工小径材制造集成材，提高了径切材面集成材的出材率，配合集成方式的采用，更确保得到性能提高的径切材面集成材制品。
基于以上技术改良，本发明还提供了一种表面装饰材料及表面装饰制品，该表面装饰材料是通过对上述集成材锯解或刨切而获得，是一种具有径切面的木质表面装饰材料。利用该木质表面装饰材料贴覆在基材表面(外装饰面)，通过表面贴覆处理后的制品表面或外装饰面显示为径切面，可以提高制品的表面性能和装饰效果，从而提高了产品的附加值。
本发明所述的制品中，基材可以为公知的任何有机或无机材料，也可以为与所述木质表面装饰材料相同的材料基材。该表面装饰材料由于是径切面板材，具有比较好的尺寸稳定性，而由于集成材在组坯时容易实现纹理对称平衡，也提高了装饰效果。
本发明的实施有利于实现小径材的增值和综合利用，既可以提供径切材面集成材，更可以使材料表面暴露的节子数量少于1个/m，原木的利用率大大提高，集成材的出材率可达到50-60％。目前，我国工业用材中人工林木材的比例在逐渐上升，提高这些资源的利用率，尤其是一些密度低、组织结构疏松、吸水性强的小径间伐材的综合利用，根据这些材料自身的优点，从综合利用角度出发，利用好这部分生物质资源，将其变废为宝，是一项重要内容，这对缓解目前木材供应紧张的关系具有重要作用。
图1是本发明具体实施过程中一种具体方式的加工工艺示意图。
具体实施例方式
以下通过具体实施例进一步介绍本发明的实施及其效果，目的在于帮助阅读者更好地理解本发明的实质和精神，不能构成对本发明实施范围的限定。
对照例用传统的制材方法将杉木人工林原木(直径15-35cm)锯解成断面尺寸2’×4’的规格材，材长3.7m，统计节子数量。宽面单面的节子数量平均每米3.5个，无节材的比率在8％左右。
实施例1杉木人工林，原木直径18-25cm，原木长度1m左右。按照图1的加工过程操作，将原木两次等分地径向锯解加工成顶角(位于原木圆心处，或称中心角)基本为45°的扇形材。由于有的原木存在尖削度，所以有些扇形材料边长不相等，需要通过锯解加工使其具有相等的边长，这样就会同时得到顶角基本为45°的三角形和/或梯形材料。经测算，三角形或梯形侧面单面的节子数量平均每米0.86个，无节材的比率在38％。
通过实施例与对照例比较，可以看出采用本发明专利，无节材的比率提高30个百分点，亦即说明由于节子造成的非结构集成材的出材率降低问题可以得到解决。
如图1所示意，锯解得到的这些三角形和梯形材料都拥有两个径面，每两个三角形或每两个梯形，或者是三角形和梯形之间利用其中一个径面形成斜面搭接并实施相互胶合，然后根据需要进一步纵接和横拼，得到所要求的集成材，它们的可利用面都具有径切面。
得到的集成材再经锯切或刨切就成为具有径切面的薄板或刨切单板。
所述制品的基材不做限定，而贴覆方法则与目前的工艺相同即可。
实施例2杉木人工林，原木平均直径20cm，木段长度60cm左右。原木在实施例1的基础上再次等分径向锯解加工成顶角(位于原木圆心处)约22-23°的扇形材再经修整成为顶角为22-23°的三角形和/或梯形材料。按照实施例1描述的方法加工成具有径切材面的集成材。
该径切材面集成材及单板(如果需要的话)具体加工过程与实施例1基本相同，出材率平均55％，最高59％，最低52％。
实施例3杉木人工林，原木直径17-22cm，木段长度59cm左右。按照实施例1描述的方法加工成具有径切材面的集成材。
该径切材面集成材及单板(如果需要的话)具体加工过程与实施例1基本相同，出材率平均58％，最高65％，最低52％。
权利要求
1.一种径切材面集成材加工方法，包括对原木进行径向锯解并修整得到多个断面为三角形和/或梯形的材料；将其中顶角相同的三角形和/或梯形材料的径面相互胶合而成为径切材面集成材。
2.根据权利要求1所述的径切材面集成材加工方法，其中，将所述三角形和/或梯形材料的径面相互胶合而加工成径切材面集成材的过程还包括对胶合后得到的集成材实施拼接。
3.根据权利要求1或2所述的径切材面集成材加工方法，其中，将所述三角形和/或梯形材料的径面相互胶合而将其加工成径切材面集成材的过程还包括对胶合后得到的集成材进行锯切或刨切加工成具径切面的薄板或单板。
4.根据权利要求1所述的径切材面集成材加工方法，其中，所述原木为针叶材或阔叶材，原木直径为10-25cm。
5.根据权利要求1或2所述的径切材面集成材加工方法，其中，所述三角形或梯形材料的顶角为20-60°。
6.根据权利要求5所述的径切材面集成材加工方法，其中，对原木实施径向锯解后使所得到的三角形和/或梯形具有相同的顶角。
7.一种径切材面集成材，是按照权利要求1-6任一项所述加工方法加工得到的具有径切面的方材或板材。
8.一种木质表面装饰材料，是采用权利要求7所述的径切材面集成材制成的，其具有径切面。
9.一种木材制品，其具有基材，且该基材表面贴覆有权利要求8所述的木质表面装饰材料，使所述制品表面显示为径切面。
10.权利要求9所述的木材制品，其中，该制品的基材为有机或无机材料，或者为与所述木质表面装饰材料相同的材料基材。
全文摘要
本发明提供了一种径切材面集成材加工方法及其制品。本发明提供的径切材面集成材是通过对原木进行径向锯解并修整得到断面呈三角形和/或梯形的材料，然后将三角形或梯形的材料集成实现的。该集成材进一步锯解或刨切可以得到薄板或刨切单板，可作为表面装饰材料贴覆在木材、木质材料以及非木质材料的表面。该加工方法可以使材料表面暴露的节子数量少于1个/m，原木的利用率大大提高，集成材的出材率可达到50－60％。同时，该加工方法可以消除部分幼龄材，通过集成获得径切材面集成材，提高尺寸稳定性，有利于实现木材资源，尤其是速生人工林的增值和综合利用。
文档编号B27D1/00GK101020324SQ20061016497
公开日2007年8月22日 申请日期2006年12月11日 优先权日2006年12月11日
发明者吴玉章, 吕建雄, 张久荣, 孙振鸢 申请人:中国林业科学研究院木材工业研究所