專利名稱：碳纖維布增強(qiáng)楊木單板層積材結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳纖維布與楊木單板層結(jié)合的構(gòu)件。
背景技術(shù)：
目前我國(guó)的意楊資源豐富，蓄積量大，但該木材有其缺點(diǎn)，主要表現(xiàn)為干縮、濕漲， 易變形，各向異性，在水、熱、光、微生物作用下易于降解、腐朽，易燃燒等。木材本身也存在 不可避免的缺陷，按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《木材缺陷》(GB155-84)，木材缺陷分為九大類即節(jié)子、腐朽、 蟲(chóng)害、裂紋、樹(shù)干形狀缺陷、木材構(gòu)造缺陷、傷疤、不正常的沉積物和木材加工缺陷。這些缺 陷大多在樹(shù)木生長(zhǎng)過(guò)程中造成，是不可避免的。其中，對(duì)結(jié)構(gòu)用材材質(zhì)影響較大的缺陷為節(jié) 子、腐朽和裂紋。這些不足之處在很大程度上制約了木材在工程結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用。
隨著世界森林資源結(jié)構(gòu)的巨大變化，高質(zhì)量的木材資源越來(lái)越稀缺，而人們對(duì)木 質(zhì)產(chǎn)品的需求和生態(tài)環(huán)境的要求卻不斷提高，木質(zhì)材料供求矛盾日趨明顯。隨著大徑級(jí)木 材的減少和木材使用性能要求的提高，原始木材的天然特性難以滿足需要。將木材加工成 木板、木條、單板、刨花或纖維等組元，利用現(xiàn)代技術(shù)將木材組元重組為新型木質(zhì)材料，如膠 合木梁、單板層積材、定向成材、膠合板、重組裝飾薄木、單板層積中空?qǐng)A柱材、定向刨花板、 刨花板和纖維板等，這些木質(zhì)重組材料具有原始木材所不具備的幾何性能、同一性、均勻性 和曲面成形性。 單板層積材((Laminated Veneer Lumber,簡(jiǎn)稱LVL)是以小徑材和低質(zhì)材原木為 主要原料，旋切成單板，經(jīng)順紋組坯、膠合、熱壓成型的新型人造成材。單板層積材不僅保留 了木材的天然特性，且原木本身的節(jié)子、裂紋、腐朽等缺陷隨即分散在材料中，強(qiáng)度和其他 物理性能均勻且高于原木，質(zhì)量穩(wěn)定。 隨著木材資源的緊缺，利用人工速生林木材制作單板層積材正成為趨勢(shì)，同時(shí)用
木材和其它材料復(fù)合成新的木質(zhì)復(fù)合材料也成為研究熱點(diǎn)，有關(guān)數(shù)據(jù)顯示木質(zhì)復(fù)合材料
的抗彎強(qiáng)度是標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度等級(jí)的規(guī)格材的三倍，剛度提高30% 。它不僅能保持原單一組分材
料各自的特性，而且可以性能互補(bǔ)，使材料具有優(yōu)異的綜合性能。人工速生林木材及木質(zhì)復(fù)
合材料應(yīng)用是緩解木材資源緊張并提升木材產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的有效途徑之一。 以楊木為基礎(chǔ)制造單板層積材，不僅發(fā)揮了其自身優(yōu)點(diǎn)，克服了楊木本身材質(zhì)和
加工上的缺陷，強(qiáng)度和其它物理力學(xué)性能均高于楊木本身，同時(shí)，出材率較高，經(jīng)濟(jì)效益顯
著；相比原木，單板層積材更有可能制造大尺寸結(jié)構(gòu)構(gòu)件。但單板層積材的受拉強(qiáng)度不高，
國(guó)許多單板層積材生產(chǎn)企業(yè)只能生產(chǎn)非結(jié)構(gòu)用楊木單板層積材作為包裝材料，影響楊木單
板層積材的使用范圍。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種可制成大尺寸構(gòu)件、重量
輕、受力強(qiáng)度高的碳纖維布增強(qiáng)楊木單板層積材結(jié)構(gòu)構(gòu)件。 本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
—種碳纖維布增強(qiáng)楊木單板層積材結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其特征是它是由楊木旋切片和碳纖
維布交錯(cuò)層疊膠合而成。 所述楊木旋切片的厚度小于2mm。 所述楊木旋切片與碳纖維布之間通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂膠粘合。 上述碳纖維布增強(qiáng)楊木單板層積材結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工方法，其特征是 將意楊木材制成楊木旋切片，木片厚度在2mm以下； 將楊木旋切片的雙面涂上酚醛樹(shù)脂脂，碳纖維布浸漬環(huán)氧樹(shù)脂膠； 將楊木旋切片與碳纖維布交錯(cuò)層疊膠合；在140°C、1. OMPa、lmin/mm條件下冷壓24小時(shí)以上； 將冷壓后的產(chǎn)品制成垂直于膠縫受力梁構(gòu)件或平行于膠縫受力梁構(gòu)件。 所述旋切木片在涂膠之前制備過(guò)程為小徑原木一截?cái)嘁荒径诬浕粍兤ひ粏伟?br> 旋切一剪板一干燥一單板斜面搭接。 所述楊木旋切片的雙面涂膠量為320g/m2。 碳纖維布的雙面涂膠量為300g/m2。 意楊旋切片干燥時(shí)的溫度為150-20(TC，控制含水率在5^以下。
本發(fā)明的有益效果有 充分發(fā)揮了碳纖維布和意楊單板層積材的優(yōu)點(diǎn)，極大地提高了意楊材料的力學(xué)性 能，提高了楊木生產(chǎn)附加值及科技含量，大大拓展了意楊的應(yīng)用領(lǐng)域。并且碳纖維布包裹在 木材內(nèi)部，避免碳纖維布外貼時(shí)常見(jiàn)的錨固失效及剝離破壞等問(wèn)題，碳纖維布強(qiáng)度更能充 分發(fā)揮，從而可以制成大型木結(jié)構(gòu)構(gòu)件，解決了目前無(wú)法生產(chǎn)大型木結(jié)構(gòu)構(gòu)件的問(wèn)題。


圖1為本發(fā)明楊木旋切片與碳纖維布復(fù)合的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明垂直于膠縫受力梁時(shí)的生產(chǎn)工藝示意圖。
圖3為本發(fā)明平行于膠縫受力梁時(shí)的生產(chǎn)工藝示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地說(shuō)明 如圖1所示，本發(fā)明是碳纖維布與楊木旋切片可以采用鋪層法組坯，使用冷壓成 型工藝加工制造，將楊木旋切片1和碳纖維布2相互層疊膠合而成，通過(guò)它們的組合，極大 地提高了意楊材料的力學(xué)性能。所述楊木旋切片1的厚度小于2mm，并且楊木旋切片1與碳 纖維布2之間通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂膠粘合。 用碳纖維布增強(qiáng)單板層積材，生產(chǎn)時(shí)，先按照單板層積材生產(chǎn)工藝生產(chǎn)單板層積 材薄板，根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件尺寸鋸解成相應(yīng)長(zhǎng)度、寬度的單板層積材板，再采用與單板層積材板 疊合方法解決厚度問(wèn)題，疊合時(shí)鋪設(shè)碳纖維布。為確保碳纖維布與楊木單板粘結(jié)可靠，疊合 部位碳纖維布粘貼及楊木單板層積材之間的粘接均使用環(huán)氧樹(shù)脂膠，疊合過(guò)程因采用環(huán)氧 樹(shù)脂膠不能采用熱壓工藝(根據(jù)混凝土結(jié)構(gòu)加固經(jīng)驗(yàn)，環(huán)氧樹(shù)脂膠遇高溫強(qiáng)度會(huì)降低甚至 融化)應(yīng)采用冷壓工藝。調(diào)整后的工藝流程見(jiàn)圖2、圖3。 小徑原木一截?cái)嘁荒径诬浕粍兤ひ粏伟逍幸患舭逡桓稍镆粏伟逍泵娲罱右?br> 4涂膠一配坯_ —預(yù)壓一高頻熱壓膠合一鋸邊一砂光一根據(jù)構(gòu)件設(shè)計(jì)要求鋸解一單板層積 材薄板一疊合面涂環(huán)氧樹(shù)脂膠一疊合(之前先將碳纖維布裁剪一碳纖維布涂環(huán)氧膠浸漬， 再與單板層積材薄板疊合)一冷壓一構(gòu)件成品。
根據(jù)上述工藝生產(chǎn)試驗(yàn)用結(jié)構(gòu)構(gòu)件，相關(guān)生產(chǎn)工藝參數(shù)如下 1)木材為確保其強(qiáng)度均勻性，對(duì)單板層數(shù)有嚴(yán)格要求，特級(jí)要求在12層以上，1 級(jí)在9層以上，2級(jí)在6層以上。采用木材單板為江蘇北部沭陽(yáng)的意楊旋切木片，單板名義 厚度為2. 0mm，實(shí)測(cè)平均厚度1. 7mm，制作構(gòu)件厚度為150mm和300mm兩種，單板層數(shù)達(dá)70 層以上。 2)膠粘劑楊木單板膠粘劑為酚醛樹(shù)脂膠，涂膠量均約320g/m2 (雙面)。疊合層 采用環(huán)氧樹(shù)脂膠，碳纖維布浸漬后鋪設(shè)，涂膠量均約300g/m2 (雙面)。 3)單板接長(zhǎng)結(jié)構(gòu)用單板層積材要求相鄰層單板接頭錯(cuò)開(kāi)的距離要大于板坯中
最厚單板厚度的30倍，結(jié)合實(shí)際情況確定的距離為80mm。 3)熱壓14(TC， 1. OMpa， lmin/mm。疊合冷壓時(shí)間24小時(shí)。 4)養(yǎng)護(hù)因疊合采用環(huán)氧樹(shù)脂類膠粘劑，冷壓后應(yīng)養(yǎng)護(hù)72小時(shí)后使用。 本發(fā)明中意楊旋切片在進(jìn)行高頻熱壓膠合之前的干燥溫度為150-20(TC，控制含
水率在5 %以下，可以防止熱壓時(shí)發(fā)生鼓泡。 本發(fā)明其它未說(shuō)明部分與現(xiàn)有技術(shù)相同。
權(quán)利要求
一種碳纖維布增強(qiáng)楊木單板層積材結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其特征是它是由楊木旋切片(1)和碳纖維布(2)交錯(cuò)層疊膠合而成。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維布增強(qiáng)楊木單板層積材結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其特征是所述楊木 旋切片(1)的厚度小于2mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的碳纖維布增強(qiáng)楊木單板層積材結(jié)構(gòu)構(gòu)件，其特征是所述楊木 旋切片(1)與碳纖維布(2)之間通過(guò)環(huán)氧樹(shù)脂膠粘合。
4. 一種碳纖維布增強(qiáng)楊木單板層積材結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工方法，其特征是 將意楊木材制成楊木旋切片，木片厚度在2mm以下； 將楊木旋切片的雙面涂上酚醛樹(shù)脂脂，碳纖維布浸漬環(huán)氧樹(shù)脂膠； 將楊木旋切片與碳纖維布交錯(cuò)層疊膠合；在140°C、1. 0MPa、lmin/mm條件下冷壓24小時(shí)以上； 將冷壓后的產(chǎn)品制成垂直于膠縫受力梁構(gòu)件或平行于膠縫受力梁構(gòu)件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的碳纖維布增強(qiáng)楊木單板層積材結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工方法，其特征 是旋切木片在涂膠之前制備過(guò)程為小徑原木一截?cái)嘁荒径诬浕粍兤ひ粏伟逍幸患舭?—干燥一單板斜面搭接。
6. 根據(jù)權(quán)利用要求4所述的碳纖維布增強(qiáng)楊木單板層積材結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工方法，其特 征是楊木旋切片的雙面涂膠量為320g/m2。
7. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的纖維布增強(qiáng)楊木單板層積材結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工方法，其特征是 碳纖維布的雙面涂膠量為300g/m2。
8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的碳纖維布增強(qiáng)楊木單板層積材結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加工方法，其特征 是意楊旋切片干燥時(shí)的溫度為150-20(TC，控制含水率在5%以下。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種碳纖維布增強(qiáng)楊木單板層積材結(jié)構(gòu)構(gòu)件及其加工方法，其特征是它是由楊木旋切片(1)和碳纖維布(2)交錯(cuò)層疊膠合而成，并能過(guò)工藝過(guò)程的控制，充分發(fā)揮了碳纖維布和意楊單板層積材的優(yōu)點(diǎn)，極大地提高了意楊材料的力學(xué)性能，提高了楊木生產(chǎn)附加值及科技含量，大大拓展了意楊的應(yīng)用領(lǐng)域。并且可以避免碳纖維布外貼時(shí)常見(jiàn)的錨固失效及剝離破壞等問(wèn)題，碳纖維布強(qiáng)度更能充分發(fā)揮，從而可以制成大型木結(jié)構(gòu)構(gòu)件，解決了目前無(wú)法生產(chǎn)大型木結(jié)構(gòu)構(gòu)件的問(wèn)題。
文檔編號(hào)B27D1/04GK101774190SQ201010018399
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2010年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月15日
發(fā)明者李世宏 申請(qǐng)人:江蘇省蘇科建設(shè)技術(shù)發(fā)展有限公司