專利名稱：一種集成木及其制造和利用方法
技術領域：
本發明申請涉及一種集成木及其制造和利用方法，特別是利用短、小板材以及低質原木加工制造大徑集成木的方法，本發明申請還涉及由此方法所得的集成木以及其用途。
背景技術：
膠合板是由木段旋切成單板或由木方刨切成薄木，再用膠粘劑膠合而成的三層或多層的板狀材料，通常用奇數層單板，并使相鄰層單板的纖維方向互相垂直膠合而成。膠合板以木材為主要原料生產，由于其結構的合理性和生產過程中的精細加工，可大體上克服木材的缺陷，大大改善和提高木材的物理力學性能，是充分合理地利用木材、改善木材性能的一個重要方法。眾所周知，膠合板生產是利用大徑級原木制造單板，單板質量在很大程度上決定了膠合板的質量和生產效率，而供生產單板的原料又基本上決定了單板的質量。目前在全世界范圍內，由于森林資源的過度采伐，導致供給膠合板用的大徑級天然林資源急劇減少， 我國的情況更為突出，原料供需矛盾日益加劇。為維持膠合板工業的發展，一方面大量進口原木和單板，另一方面不得不使用短、小徑原木制造單板，而徑小、質差的原木生產的單板幅面窄、整板率低、破板、碎板多，在膠合板生產中要花費大量的工時去整理、拼接這些單板，同時在組坯時還會產生疊芯、隔芯的現象，嚴重影響膠合板的質量和生產效率。對于上述這些問題，業內從多方面努力，從提高加工設備性能如使用先進的無卡軸、小徑旋切機，雖提高了原木出材率，但單板的質量仍無根本的改善，又如中國專利 CN17183874公開的“人造木及其制造方法”，該方法通過旋切小徑原木獲得單板塊，再通過拼接獲得整張連續單板，經加熱卷壓成人造木，然后對人造原木進行旋切制成單板，但這一方法對利用小徑原木制造單板所產生的破板、碎板多的問題依然存在。
發明內容
本發明申請即是針對現有的技術，提供一種利用短、小板材及低質原木加工制造大徑集成木的方法以及所得的集成木，該集成木可經旋切制造寬幅面、整張連續單板。具體來說，本發明申請提供一種集成木，其特征在于所述的集成木由中心的圓柱狀的芯體與套在芯體上的多個環形的集成木單體粘合構成，其中，1、芯體由兩端封閉的圓柱狀金屬內芯和緊貼金屬內芯的一層木結構層構成；2、每個環形的集成木單體的內、外環為同心圓環，其中，每個集成木單體的外圓環直徑相等，內圓環直徑略大于所述集成木芯體的直徑，每個集成木單體是由多個等厚的扇形坯料拼接粘合而成；3、每塊扇形坯料是由多塊等厚、平整的板材拼板施膠拼接后經切割形成，每塊扇形坯料的圓心角在5° -25°之間，組成扇形坯料的板材的板邊與扇形坯料的一條斜邊垂直，每塊扇形坯料印制有明顯的方向標識箭頭圖形，箭頭方向指向與板邊垂直的該條斜邊；4、組成集成木的每一層環形的集成木單體上的方向標識箭頭方向相同，多層集成木單體套在芯體上，施膠疊壓制成所述的集成木。所述集成木，在金屬內芯的兩端設有與旋切機卡頭相對卡緊定位的定位裝置，所述的定位裝置是為了將集成木卡緊在旋切機上，并能圍繞集成木的軸心旋轉，以便順利完成旋切工作。所述的金屬內芯包括但不限于圓柱狀，事實上，具有其它底面形狀(例如三角形、 多邊形等其他形狀)的柱狀體都可以通過在其側面鑲固或粘固一層木結構層，而使所述集成木的芯體為圓柱狀，便于將環狀的集成木單體套在芯體上。所述集成木中，扇形坯料內、外圓弧為同心圓弧，其圓心與所述芯體的圓心重合。為了描述方便，我們把扇形坯料中與板材板邊垂直的一條邊稱為“A”邊，另一邊稱為“B”邊，將集成木由“B”邊向“A”邊旋轉的方向稱為順時針方向，反之為逆時針方向，在加工過程中，我們在每塊扇形坯料上印制有明顯的方向標識箭頭圖形，箭頭方向即為順時針方向。將一塊扇形坯料的“A”邊和相鄰扇形坯料的“B”邊對齊施膠拼接，使多個扇形坯料拼接成360°規則的環形的集成木單體。板材的板邊與扇形坯料的一條斜邊垂直，是為了達到板材的徑向木纖維方向與扇形坯料的一條斜邊基本垂直，由于板材徑向木纖維方向不是嚴格的直線狀，有些不規則性， 在扇形坯料制作中，板材的板邊與扇形坯料的一條斜邊的夾角可以在60° -95°之間。這樣在旋切過程中，由此得到順紋旋切，而非逆紋旋切的旋切角度，旋切的效果更好。所述集成木芯體的金屬內芯與木結構層通過鑲固或粘固而成。所述集成木中集成木單體的內圓環直徑較芯體直徑大3-5毫米，這樣是便于將集成木單體套在芯體上。所述的集成木中，多塊集成木單體的厚度可以相等或不等，集成木單體的扇形坯料的弧長也可以相等或不等。本發明申請的又一目的是提供上述集成木的制造方法，其特征在于所述的制造方法包括以下的步驟1.芯體的制作取兩端封閉柱狀的金屬內芯，在金屬內芯周邊鑲固或粘固一層木結構層，得到圓柱狀的芯體；2.板材的制作將原木及短小板材、低質原木加工成1-8厘米厚的多種厚度的齊邊板材；3.扇形坯料的制作將等厚的多塊板材拼板施膠拼接成一整板，然后切割制成集成木單體的扇形坯料，每塊扇形坯料的圓心角在5° -25°之間，扇形坯料的內、外圓弧為同心圓弧，外圓弧的直徑與欲得到的集成木的直徑相等，內圓弧的直徑比芯體的直徑略大， 扇形坯料的一條斜邊與所述板材的板邊垂直，板材徑向木纖維方向與扇形坯料的斜邊基本垂直，將該條邊稱為“A”邊，將另一條邊稱為“B”邊，將集成木由“B”邊向“A”邊旋轉的方向稱為順時針，反之為逆時針，在扇形坯料上印制明顯的方向標識箭頭圖形，箭頭方向為順時針方向；4.集成木單體的制作將多塊等厚，并具有相等內、外圓弧直徑的扇形坯料斜邊對齊拼接粘合，依一個扇形坯料的“A”邊接相鄰扇形坯料中的“B”邊的順序膠接組合成 360°的規則的圓環形集成木單體；
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5.集成木的制作將多塊環形的集成木單體施膠套入芯體，每層圓環形集成木單體上的標識箭頭的方向都相同，層層施膠組合疊壓，并與芯體膠合成一整體，即得到所述的集成木。上述集成木的制造方法，還可以包括在芯體兩個封閉端上加工出與旋切機配合卡緊的定位裝置。本發明申請還提供所述集成木的利用方法，其特征在于在使用旋切機旋切制作單板時，集成木的旋轉方向是順時針旋轉，與旋切機旋刀進刀方向相向運動，當旋切加工至集成木芯體木結構層時加工結束，集成木芯體可以重復利用。本發明申請所述的集成木，具有以下的優點；1、能利用短小、質低原木制造大徑集成木，通過旋切加工可制作寬幅面、整張連續的單板，節省了資源，緩解了我國目前缺乏大徑原木的困境；2、利用本發明所述的集成木生產單板，改善并提高了單板質量和膠合板的生產效率，同時在很大的范圍內擴大了單板生產的原料供應。
圖1是本發明申請所述的集成木的整體結構示意圖；圖2是本發明申請所述的集成木的橫斷面示意圖；圖3是本發明申請所述的集成木的扇形坯料的板材的拼接示意圖；圖4是本發明申請所述的集成木的扇形坯料的切割成型示意圖；圖5是本發明申請所述的集成木的扇形坯料中板材板邊與扇形坯料一條斜邊的夾角的示意圖；圖6是本發明申請所述的集成木單體的扇形坯料的橫斷面結構示意圖；圖7是本發明申請所述的集成木單體的組合拼接粘合示意圖；圖8是本發明申請所述的集成木加工成型的示意圖；其中，1為芯體、2為集成木單體、3為集成木單體與內芯之間的縫隙、10為金屬內芯、11為木結構層、20為扇形坯料、100為方向標識箭頭、200為板材。
具體實施例方式以下結合附圖對本發明申請所述的集成木以及制作方法和用途進行說明，目的是為了公眾更好的理解本發明申請所述的技術內容，而不是對所述技術內容的限制，事實上， 在本發明精神實質內，對所述集成木結構、尺寸、質地的改進，以及對所述集成木制作方法和工藝的改進，都是本領域一般技術人員無需創造性的勞動即可得到的，因此都在本發明申請所要求保護的技術方案之內。實施例一集成木的結構如圖1所示，本發明申請所述的集成木，從整體上看來，由中心的圓柱狀的芯體1 與套在芯體1外的多個環形的集成木單體2粘合構成，芯體1兩端封閉，在芯體1兩端設有與旋切機卡頭相對應卡緊的定位裝置。如圖2，芯體1由位于中心的兩端封閉的金屬內芯10和緊貼金屬內芯10的一層圓環形的木結構層11構成；每個環形的集成木單體2的內、外環為同心圓環，其中，每個集成木單體2的外圓環直徑相等，內圓環直徑略大于所述集成木芯體1的直徑，優選的，集成木單體2與芯體1之間留有一定的縫隙3，大約3-5毫米，便于加工制作時將集成木單體2套在芯體1上，每個集成木單體2又是由多個等厚的扇形坯料20拼接粘合而成，組成扇形坯料20的板材的板邊與扇形坯料20的一條斜邊垂直，為了使每層集成木單體2之間在套在芯體1上時具有方向性，我們在每塊扇形坯料20上印制有明顯的方向標識箭頭100，箭頭方向指向與板邊垂直的該條斜邊。作為本發明申請所述集成木的優選結構，如圖3所示，所述扇形坯料20是由多個等厚、平整的板材200拼板施膠拼接后經切割形成。為了有利于旋切制造單板，如圖4所示，所述扇形坯料中的板材的板邊與扇形坯料的一條斜邊垂直，即板材徑向木纖維方向與扇形坯料的一條斜邊基本垂直，由于板材徑向木纖維方向不是嚴格的直線狀，有些不規則性，在扇形坯料制作中，板材的板邊與扇形坯料的一條斜邊的夾角可以在60° -95°之間，如圖5所示，這樣，在旋切過程中，由此得到順紋旋切，而非逆紋旋切的旋切角度，旋切的效果更好。在圖4中，每一個扇形坯料是由多個等厚的板材板邊對齊拼接粘合后切割制成的，扇形坯料的內、外圓弧為同心圓弧，直徑分別為r和R，圓心為0，圓心角為α，板材的板邊與扇形坯料的OA邊垂直，將該邊稱為“Α”邊，另一條OB邊稱為“B”邊，將集成木由“B” 邊向“Α”邊旋轉的方向稱為順時針方向，即圖中箭頭所指的方向，也是旋切機加工時，集成木旋轉的方向。集成木單體中，每塊扇形坯料的方向標識箭頭100的方向一致，并對齊拼接而成，每層環形的集成木單體中的扇形坯料的方向標識箭頭100的方向一致套在所述的芯體上，施膠疊壓而成。實施例二集成木的加工制作本發明申請所述的集成木是由以下的步驟加工制作而成的1.芯體的制作取兩端封閉柱狀的金屬內芯，在金屬內芯周邊鑲固或粘固一層木結構層；2.板材的制作將原木及短小板材、低質原木加工成1-8厘米厚的多種厚度的齊邊板材；3.扇形坯料的制作將等厚的多塊板材拼板施膠拼接成一整板，然后切割制成集成木單體的扇形坯料，每塊扇形坯料的圓心角在5° -25°之間，扇形坯料的內、外圓弧為同心圓弧，外圓弧的直徑與欲得到的集成木的直徑相等，內圓弧的直徑比芯體的直徑略大， 扇形坯料的一條斜邊與所述板材的板邊垂直，板材徑向木纖維方向與扇形坯料的斜邊基本垂直，將該條邊稱為“Α”邊，將另一條邊稱為“B”邊，將集成木由“B”邊向“Α”邊旋轉的方向稱為順時針，反之為逆時針，在扇形坯料上印制明顯的方向標識箭頭圖形，箭頭方向為順時針方向，如圖2和圖4所示；4.集成木單體的制作將多塊等厚，并具有相等內、外圓弧直徑的扇形坯料斜邊對齊拼接粘合，依一個扇形坯料的“Α”邊接相鄰扇形坯料中的“B”邊的順序膠接組合成 360°的規則的圓環形集成木單體，如圖6所示；5.集成木的制作將多塊環形的集成木單體施膠套入芯體，如圖7所示，每層圓環形集成木單體上的標識箭頭的方向都相同，層層施膠組合疊壓，并與芯體膠合成一整體，即得到所述的集成木，如圖8所示。在加工制作過程中，集成木的外形尺寸根據計劃要求在旋切機最大加工范圍內確
6定，集成木芯體的外形尺寸、長度與旋切機加工長度相互匹配，直徑在20-120厘米之間，本發明申請中，環形的集成木單體是帶有方向性的圓環形坯料。每個扇形坯料可以根據需要進行切割加工，其圓弧的弦長可以根據半角公式計算弦長L = 2R*SIN( α/2)，當然，外圓弧與內圓弧的半徑分別是R和r，根據不同的圓心角計算弦長，優選的，本發明申請每一塊圓環形集成木單體中的扇形坯料的圓心角取 5° -25°，以外圓弧半徑為80厘米為例，圓心角與弦長的關系如下表所示圓心角與扇形坯料外圓弧的關系如下表
權利要求
1.一種集成木，其特征在于所述的集成木由中心的圓柱狀的芯體與套在芯體上的多個環形的集成木單體粘合構成，其中，(1)芯體由兩端封閉的圓柱狀金屬內芯和緊貼金屬內芯的一層木結構層構成；(2)每個環形的集成木單體的內、外環為同心圓環，其中，每個集成木單體的外圓環直徑相等，內圓環直徑略大于所述集成木芯體的直徑，每個集成木單體是由多個等厚的扇形坯料拼接粘合而成；(3)每塊扇形坯料是由多塊等厚、平整的板材拼板施膠拼接后經切割形成，每塊扇形坯料的圓心角在5° -25°之間，組成扇形坯料的板材的板邊與扇形坯料的一條斜邊垂直，每塊扇形坯料印制有明顯的方向標識箭頭圖形，箭頭方向指向與板邊垂直的該條斜邊；(4)組成集成木的每一層環形的集成木單體上的方向標識箭頭方向相同，多層集成木單體套在芯體上，施膠疊壓制成所述的集成木。
2.權利要求1所述集成木的制造方法，其特征在于所述的制造方法包括以下的步驟(1)芯體的制作取兩端封閉柱狀的金屬內芯，在金屬內芯周邊鑲固或粘固一層木結構層；(2)板材的制作將原木及短小板材、低質原木加工成1-8厘米厚的多種厚度的齊邊板材；(3)扇形坯料的制作將等厚的多塊板材拼板施膠拼接成一整板，然后切割制成集成木單體的扇形坯料，每塊扇形坯料的圓心角在5° -25°之間，扇形坯料的內、外圓弧為同心圓弧，外圓弧的直徑與欲得到的集成木的直徑相等，內圓弧的直徑比芯體的直徑略大，扇形坯料的一條斜邊與所述板材的板邊垂直，板材徑向木纖維方向與扇形坯料的斜邊基本垂直，將該條邊稱為“A”邊，將另一條邊稱為“B”邊，將集成木由“B”邊向“A”邊旋轉的方向稱為順時針，反之為逆時針，在扇形坯料上印制明顯的方向標識箭頭圖形，箭頭方向為順時針方向；(4)集成木單體的制作將多塊等厚，并具有相等內、外圓弧直徑的扇形坯料斜邊對齊拼接粘合，依一個扇形坯料的“A”邊接相鄰扇形坯料中的“B”邊的順序膠接組合成360°的規則的圓環形集成木單體；(5)集成木的制作將多塊環形的集成木單體施膠套入芯體，每層圓環形集成木單體上的標識箭頭的方向都相同，層層施膠組合疊壓，并與芯體膠合成一整體，即得到所述的集成木。
3.權利要求1所述集成木的利用方法，其特征在于所述的方法包括在使用旋切機旋切制作單板時，集成木的旋轉方向是順時針旋轉，與旋切機旋刀進刀方向相向運動，當旋切加工至集成木芯體木結構層時，加工結束，集成木芯體可以重復利用。
全文摘要
本發明申請提供一種利用短、小徑及低質原木加工制造大徑集成木的方法和所得的集成木及其利用方法。該集成木可經旋切制造寬幅面、整張連續單板。所述的集成木由中心的圓柱狀的芯體與套在芯體上的多個環形的集成木單體粘合構成，其中，芯體由兩端封閉的金屬內芯和緊貼金屬內芯的一層木結構層構成，每個集成木單體是由多個等厚的扇形坯料板邊對齊拼接粘合而成，所述扇形坯料是由多個等厚平整的板材拼板施膠拼接后經切割形成，并且板材的板邊與扇形坯料的一條斜邊垂直，因此得到的集成木具有方向性，在旋切過程中，能夠得到順紋旋切的良好效果。
文檔編號B27N5/00GK102152376SQ201110027340
公開日2011年8月17日 申請日期2011年1月25日 優先權日2011年1月25日
發明者唐光志 申請人:唐光志