基于高含水率进口木材的结构用胶合木构件制备方法

摘要

本发明公开了基于高含水率进口木材的结构用胶合木构件制备方法，属于胶合木制备领域。其步骤包括木质层板刨光、层板表面涂胶、靠模、加压和卸压养护，根据国内胶合木制备厂商直接采用含水率较高的进口木材，通过初期胶缝相对粘结强度发展速度K确定胶合木构件的合理冷压时间，可计算得出经济安全的加压时间，解决了仅靠经验确定胶合木加压时间，避免了采用高含水率进口木材制备结构用胶合木构件的胶合强度不足的问题，并满足了制备厂商对工作效率和胶合木质量的要求。

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构用胶合木构件制备方法，具体涉及一种基于高含水率进口木材的结构用胶合木构件制备方法，基于初期胶缝粘结强度发展速度的合理冷压时间的确定方法。

技术背景

与钢结构相比，胶合木用材环保节能、可再生；与钢筋混凝土结构相比，胶合木结构除了具有用材环保节能外，其主要结构构件还能通过工厂预制，实现施工现场快速拼装，能够避免现场湿作业；与传统原木结构相比，胶合木构件是通过木材指接接长、横向拼宽、厚度叠加胶合而成，构件组成单元尺寸较小，因此能够设计并加工成任意形状，且尺寸不受限制。但是目前，在常用胶合木构件的加工中，需考虑涂胶后加压时间的确定。一般情况下，木料涂胶叠合后，须加压养护至胶液完全固化。常温加压时间24小时，卸压后继续养护24小时即可交付使用。但是由于加压时间还取决于环境的温度与湿度、木质层板的含水率以及胶粘剂的类型，因此大部分情况下会多延长加压时间以保证胶黏的完好以及层板间的密实。

胶合木加压对于结构用胶合木构件制备的质量非常关键，但是现有的胶合木加压过程中主要存在以下不足：

由于大型胶合木构件制造装备都是由国外进口，因其价格昂贵，国内许多生产企业仍旧采用落后的加工设备，导致制备效率底下，且构件质量难以得到保证，并且国内的制造和质量检验标准规范不完善，结构构件的市场准入制度尚未建立，市场秩序有待于加强。因此，在胶合木制作过程中，尤其是加压过程，缺乏相应科学的技术指导，导致大量的人工浪费且有可能因加压时间的不精准导致构件的质量缺陷。加压时间过短，胶合强度达不到构件半成品吊装运输所需强度的要求，构件粘结性能不合格；加压时间过长，周转周期长、占用场地面积大，浪费多余的人工。

国内胶合木构件制作厂商所用木材，绝大多数均是从北美、欧洲和俄罗斯等国外进口，考虑到过高含水率导致的木材运输运成本费用过高的问题，以及降低过高含水率带来的木材抵抗菌、虫侵染变色降等带来的材质降等的问题，进口木材的含水率一般均控制到18％，目前大多数国内胶合木制造厂商直接采用含水率18％的进口木材进行构件加工，另一小部分干燥进口木材至含水率12％，而国内构件加工厂商并未考虑含水率差异带来的后果，但木材含水率对粘结的影响非常重要，过高的含水率会导致粘结强度增长缓慢，最终粘结强度也会降低。因此，如忽视含水率过高的影响，仍采取常规含水率木材的粘结方法，会导致构件压合后卸载时胶合木层板间的粘结强度未达到足够强度，易带来粘结强度较弱的构件在后序的吊装和运输等工序中的振动导致的粘结质量问题。因此，对胶合木制作中，加压时间的定向掌控对于如今人工费用持续增长的时代以及满足胶合木质量的要求尤为重要。

发明内容

1.发明要解决的技术问题

针对现有技术中存在上述缺陷，根据目前胶合木构件制造厂商大部分采用间苯二酚-苯酚-甲醛树脂胶粘剂(以下简称PRF)和三聚氰胺-尿素-甲醛树脂胶粘剂(以下简称MUF)，以及不经再次含水率控制直接采用进口的高含水率木材进行制造的现状，本发明的目的在于提出一种基于高含水率进口木材的结构用胶合木构件制备方法。根据胶粘剂的初期胶缝粘结强度发展速度，实现基于高含水率进口木材的结构用胶合木构件制备方法。该发明可以避免胶合木构件压制的过程中机器和人工的损耗，提高胶合木构件的压制效率，同时考虑了木材含水率对木质层板间粘结强度的影响，避免了采用高含水率进口木材制备结构用胶合木构件的胶合强度不足的问题，并满足了制备厂商对工作效率的要求。

2.技术方案

基于高含水率进口木材的结构用胶合木构件制备方法，包括以下步骤：木质层板刨光、层板表面涂胶、靠模、加压和卸压养护：

在加压过程中，根据胶合木所用木质层板测定的含水率，通过初期胶缝相对粘结强度发展速度K确定胶合木构件的合理冷压时间，某含水率下胶合木构件的合理加压时间为：

t≥0.8/初期胶缝相对粘结强度发展速度K，(直线型胶合木构件)

t≥0.9/初期胶缝相对粘结强度发展速度K，(弧线型胶合木构件)

其中：木质层板含水率的测定按照《木材含水率测定方法》GB 1931-2009进行。

所述层板胶合木所用胶粘剂的具体涂胶量和涂胶方法根据厂商提供技术指导指南进行，加压压力为0.8～1.2MPa。

初期胶缝相对粘结强度发展速度K，其确定K的步骤为：

(1)确定木质层板含水率和胶粘剂种类，所述木质层板含水率的测定按照木材含水率测定方法GB 1931-2009进行测定；

(2)根据欧洲规范BS EN 301测定不同加压时间下胶缝粘结强度，获得不同加压时间下胶缝相对粘结强度为不同加压时间下胶缝粘结强度与胶缝最终粘结强度之比；

(3)通过步骤2获得的不同加压时间下胶缝相对粘结强度拟合直线的斜率来确定初期胶缝相对粘结强度发展速度K。

斜率计算所采用的加压时间为3～4小时，加压时间的间隔为半小时。

胶合木构件制备步骤：木质层板刨光、层板表面涂胶、靠模、加压和卸压养护等工序，均是在20±2℃，相对湿度在65％范围内的环境条件下完成，以利于胶合木构件用胶粘剂固化。

对于同一种胶粘剂和相同木质层板含水率，初期胶缝相对粘结强度发展速度K通用，适用于任何树种的结构用木质层板。

3.有益效果

(1)对于确定的胶粘剂类型和含水率的木质层板，根据初期胶缝相对粘结强度发展度K，确定的构件加压时间，既满足了构件后序生产运输等的构件粘结强度的需要，保证了产品质量，又节约了构件生产周期。

(2)对于同一种胶粘剂和相同木质层板含水率，初期胶缝相对粘结强度发展度K通用，适用于任何树种的结构用木质层板，避免了胶合木构件制造厂商根据所用木材种类的差异进行加压时间调整的繁琐。

(3)现有技术均是通过含水率12％时的木材和PRF胶粘剂的经验数据进行，当采用较高含水率18％的进口木材时，如采用常规的经验数据，构件的即时粘结强度低，易造成内部粘结脱胶的初始缺陷。本发明考虑到了该点，构件的加压时间根据木材的含水率进行调整，避免了采用高含水率进口木材时所生产构件内部初始缺陷的发生。

(4)现有技术均是通过含水率12％时的木材和PRF胶粘剂的经验数据进行，当采用胶粘剂为MUF时，如采用常规的经验数据，构件的即时粘结强度高，满足了构件运输等的内部粘结强度需要，但构件加压周期过长，同时，构件在养护区域占用场地时间长，增加了环境养护所需的能源消耗。本发明考虑到了该点，构件的加压时间根据所用胶粘剂种类调整，避免了采用MUF胶粘剂时所生产构件加压时间过长带来能源消耗过多现象的发生。

附图说明

图1木材含水率12％时PRF粘结强度随时间增长规律图。

图2木材含水率12％时MUF粘结强度随时间增长规律图。

图3木材含水率18％时PRF粘结强度随时间增长规律图。

图4木材含水率12％时MUF粘结强度随时间增长规律图。

具体实施方法

下面结合实施例对本发明进行详细说明。

实施例1：

一种基于高含水率进口木材的结构用胶合木构件制备方法，胶合木构件的制作过称通常包括木质层板刨光、层板表面涂胶、靠模、加压和卸压养护，这些操作步骤均在20±2℃，65％相对湿度的环境下完成。

胶合木构件采用进口的北美花旗松，按照《木材含水率测定方法》GB 1931-2009测定木材含水率为12％采用PRF胶粘剂，胶粘剂采用单面涂胶方式，涂胶量为250g/m²，加压压力为0.8MPa。本方法通过PRF胶缝初期相对粘结强度发展速度K来确定胶合木构件的合理加压时间：

0.8＝初期胶缝相对粘结强度发展速度K×合理加压时间t

如图1所示，其中胶缝相对粘结强度发展速度K根据PRF胶缝相对粘结强度拟合直线的斜率确定。胶缝粘结强度按照欧洲规范BS EN 301测定。如图1直线斜率取K＝0.238/小时，则有：

t＝0.8/0.238＝3.4小时

因此，合理加压时间t为3.4小时。

通过上述方法确定合理冷压时间制备的胶合木构件在卸压后吊运的震动没有破坏胶合木构件的整体性。通过上述方法确定的3.4小时的加压时间，在构件历经卸压吊运等常规生产活动后，其胶缝粘结强度为8.8MPa，满足欧洲规范BS EN 386中≥6.0MPa的要求。根据常规的加压时间4小时，与此相比，本实施例在满足构件生产质量的条件下，在加压工序，节约了构件加压时间0.6小时，有效地提高了构件的生产效率，通过减少构件加压时间，降低了构件加压及养护区内维持环境条件消耗的过多的能源。

实施例2：

一种基于高含水率进口木材的结构用胶合木构件制备方法，胶合木构件的制作过称通常包括木质层板刨光、层板表面涂胶、靠模、加压和卸压养护，这些操作工序都是在20±2℃，65％相对湿度的环境下完成的。

胶合木构件采用进口的欧洲赤松，按照《木材含水率测定方法》GB 1931-2009测定木材含水率为12％，采用MUF胶粘剂，胶粘剂采用双面涂胶的方式，涂胶量为200g/m²，加压压力为1.2MPa。本方法通过MUF胶缝初期相对粘结强度发展速度K来确定胶合木构件的合理加压时间：

0.8＝初期胶缝相对粘结强度发展速度K×合理加压时间t

如图2所示，其中胶缝相对粘结强度发展速度K根据MUF胶缝相对粘结强度拟合直线的斜率来确定。胶缝粘结强度按照欧洲规范BS EN 301测定。如图2直线斜率取K＝0.313/小时，则有：

t＝0.8/0.313＝2.6小时

因此，合理的加压时间t为2.6小时。

通过上述方法确定合理冷压时间制备的胶合木构件在卸压后吊运的震动没有破坏胶合木构件的整体性。通过上述方法确定的2.6小时的加压时间，在构件历经卸压吊运等常规生产活动后，其胶缝粘结强度为10.6MPa，满足欧洲规范BS EN 386中≥6.0MPa的要求。根据常规的加压时间4小时，与此相比，本实施例在满足构件生产质量的条件下，在加压工序，节约了构件加压时间1.4小时，有效地提高了构件的生产效率，通过减少构件加压时间，降低了构件加压及养护区内维持环境条件消耗的过多的能源。

实施例3：

一种基于高含水率进口木材的结构用胶合木构件制备方法，胶合木构件的制作过称通常包括木质层板刨光、层板表面涂胶、靠模、加压和卸压养护，这些操作工序都是在20±2℃，65％相对湿度的环境下完成的。

胶合木构件采用进口欧洲云杉，按照《木材含水率测定方法》GB 1931-2009测定木材含水率为18％，采用PRF胶粘剂，胶粘剂的单面涂胶的方式，涂胶量为250g/m²，冷压压力为0.8MPa。本方法通过PRF胶缝初期相对粘结强度发展速度K来确定胶合木构件的合理加压时间：

0.8＝初期胶缝相对粘结强度发展速度K×合理加压时间t

如图3所示，其中胶缝相对粘结强度发展速度K根据PRF胶缝相对粘结强度拟合直线的斜率来确定。胶缝粘结强度按照欧洲规范BS EN 301测定。如附图3直线斜率取K＝0.136/小时，则有：

t＝0.8/0.136＝5.9小时

因此，合理的加压时间t为5.9小时。

通过上述方法确定合理冷压时间制备的胶合木构件在卸压后吊运的震动没有破坏胶合木构件的整体性。通过上述方法确定的5.9小时的加压时间，在构件历经卸压吊运等常规生产活动后，其胶缝粘结强度为8.4MPa，满足欧洲规范BS EN 386中≥6.0MPa的要求。根据常规的加压时间4小时，届时其粘结强度不足终粘结强度的60％，构件在吊装运输等工序中，其振动带来构件变形过大导致构件内胶缝产生初始缺陷，给构件的使用带来安全隐患。与此相比，本实施例在满足了构件粘结强度的生产质量的要求，保证了产品后续使用安全性能。

实施例4：

一种基于高含水率进口木材的结构用胶合木构件制备方法，胶合木构件的制作过称通常包括木质层板刨光、层板表面涂胶、靠模、加压和卸压养护，这些操作工序都是在20±2℃，65％相对湿度的环境下完成的。

弧形胶合木构件采用进口的北美南方松，按照《木材含水率测定方法》GB 1931-2009测定木材含水率为18％，采用MUF胶粘剂，胶粘剂采用双面涂胶的方式，涂胶量为210g/m²，加压压力为1.1MPa。本方法通过MUF胶缝初期相对粘结强度发展速度K来确定胶合木构件的合理加压时间：

0.9＝初期胶缝相对粘结强度发展速度K×合理加压时间t

如图4所示，其中胶缝相对粘结强度发展速度K根据MUF胶缝相对粘结强度拟合直线的斜率来确定。胶缝粘结强度按照欧洲规范BS EN 301测定。如图4直线斜率取K＝0.240/小时，则有：

t＝0.9/0.240＝3.8小时

因此，合理的加压时间t为3.8小时。

通过上述方法确定合理冷压时间制备的胶合木构件在卸压后吊运的震动没有破坏胶合木构件的整体性。通过上述方法确定的3.8小时的加压时间，在构件历经卸压吊运等常规生产活动后，其胶缝粘结强度为10.0MPa，满足欧洲规范BS EN 386中≥6.0MPa的要求。根据常规的加压时间6小时(常规直线型构件加压时间4小时的1.5倍)，与此相比，本实施例在满足构件生产质量的条件下，在加压工序，节约了构件加压时间2.2小时，有效地提高了构件的生产效率，通过减少构件加压时间，降低了构件加压及养护区内维持环境条件消耗的过多的能源。

实施例5：

一种基于高含水率进口木材的结构用胶合木构件制备方法，胶合木构件的制作过称通常包括木质层板刨光、层板表面涂胶、靠模、加压和卸压养护，这些操作工序都是在20±2℃，65％相对湿度的环境下完成的。

弧形胶合木构件采用进口的俄罗斯落叶松，按照《木材含水率测定方法》GB 1931-2009测定木材含水率为18％，采用PRF胶粘剂，胶粘剂采用单面涂胶的方式，涂胶量为280g/m²，加压压力为1.2MPa。本方法通过PRF胶缝初期相对粘结强度发展速度K来确定胶合木构件的合理加压时间：

0.9＝初期胶缝相对粘结强度发展速度K×合理加压时间t

其中胶缝相对粘结强度发展速度K根据PRF胶缝相对粘结强度拟合直线的斜率来确定。胶缝粘结强度按照欧洲规范BS EN 301测定。如图4直线斜率取K＝0.136/小时，则有：

t＝0.9/0.136＝6.7小时

因此，合理的加压时间t为6.7小时。

通过上述方法确定合理冷压时间制备的胶合木构件在卸压后吊运的震动没有破坏胶合木构件的整体性。通过上述方法确定的6.7小时的加压时间，在构件历经卸压吊运等常规生产活动后，其胶缝粘结强度为8.4MPa，满足欧洲规范BS EN 386中≥6.0MPa的要求。根据常规的加压时间6小时(常规直线型构件加压时间4小时的1.5倍)，届时其粘结强度仅为终粘结强度的71％，构件在吊装运输等工序中，其振动带来构件变形过大导致构件内胶缝产生初始缺陷，给构件的使用带来安全隐患。与此相比，本实施例在满足了构件粘结强度的生产质量的要求，保证了产品后续使用安全性能。

实施例6：

一种基于高含水率进口木材的结构用胶合木构件制备方法，胶合木构件的制作过称通常包括木质层板刨光、层板表面涂胶、靠模、加压和卸压养护，这些操作工序都是在20±2℃，65％相对湿度的环境下完成的。

弧形胶合木构件采用进口的欧洲落叶松，按照《木材含水率测定方法》GB 1931-2009测定木材含水率为12％，采用MUF胶粘剂，胶粘剂采用双面涂胶的方式，涂胶量为210g/m²，加压压力为1.2MPa。本方法通过MUF胶缝初期相对粘结强度发展速度K来确定胶合木构件的合理加压时间：

0.9＝初期胶缝相对粘结强度发展速度K×合理加压时间t

其中胶缝相对粘结强度发展速度K根据MUF胶缝相对粘结强度拟合直线的斜率来确定。胶缝粘结强度按照欧洲规范BS EN 301测定。如图4直线斜率取K＝0.313/小时，则有：

t＝0.9/0.313＝2.9小时

因此，合理的加压时间t为2.6小时。

通过上述方法确定合理冷压时间制备的胶合木构件在卸压后吊运的震动没有破坏胶合木构件的整体性。通过上述方法确定的2.9小时的加压时间，在构件历经卸压吊运等常规生产活动后，其胶缝粘结强度为10.6MPa，满足欧洲规范BS EN 386中≥6.0MPa的要求。根据常规的加压时间6小时(常规直线型构件加压时间4小时的1.5倍)，与此相比，本实施例在满足构件生产质量的条件下，在加压工序，节约了构件加压时间3.1小时，有效地提高了构件的生产效率，通过减少构件加压时间，降低了构件加压及养护区内维持环境条件消耗的过多的能源。