一种集成木及其制造和利用方法

1.一种集成木，其特征在于：所述的集成木由中心的圆柱状的芯体与套在芯体上的多个环形的集成木单体粘合构成，其中，
（1）芯体由两端封闭的圆柱状金属内芯和紧贴金属内芯的一层木结构层构成；
（2）每个环形的集成木单体的内、外环为同心圆环，其中，每个集成木单体的外圆环直径相等，内圆环直径略大于所述集成木芯体的直径，每个集成木单体是由多个等厚的扇形坯料拼接粘合而成；
（3）每块扇形坯料是由多块等厚、平整的板材拼板施胶拼接后经切割形成，每块扇形坯料的圆心角在5°—25°之间，组成扇形坯料的板材的板边与扇形坯料的一条斜边垂直，每块扇形坯料印制有明显的方向标识箭头图形，箭头方向指向与板边垂直的该条斜边；
（4）组成集成木的每一层环形的集成木单体上的方向标识箭头方向相同，多层集成木单体套在芯体上，施胶叠压制成所述的集成木。
2.权利要求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骤：
（1）芯体的制作：取两端封闭柱状的金属内芯，在金属内芯周边镶固或粘固一层木结构层；
（2）板材的制作：将原木及短小板材加工成1-8厘米厚的多种厚度的齐边板材；
（3）扇形坯料的制作：将等厚的多块板材拼板施胶拼接成一整板，然后切割制成集成木单体的扇形坯料，每块扇形坯料的圆心角在5°—25°之间，扇形坯料的内、外圆弧为同心圆弧，外圆弧的直径与欲得到的集成木的直径相等，内圆弧的直径比芯体的直径略大，扇形坯料的一条斜边与所述板材的板边垂直，板材径向木纤维方向与扇形坯料的斜边基本垂直，将该条斜边称为“A”边，将另一条斜边称为“B”边，将集成木由“B”边向“A”边旋转的方向称为顺时针，反之为逆时针，在扇形坯料上印制明显的方向标识箭头图形，箭头方向为顺时针方向；
（4）集成木单体的制作：将多块等厚，并具有相等内、外圆弧直径的扇形坯料斜边对齐拼接粘合，依一个扇形坯料的“A”边接相邻扇形坯料中的“B”边的顺序胶接组合成360°的规则的圆环形集成木单体；
（5）集成木的制作：将多块环形的集成木单体施胶套入芯体，每层圆环形集成木单体上的标识箭头的方向都相同，层层施胶组合叠压，并与芯体胶合成一整体，即得到所述的集成木。
3.权利要求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机旋切制作单板时，集成木的旋转方向是顺时针旋转，与旋切机旋刀进刀方向相向运动，当旋切加工至集成木芯体木结构层时，加工结束，集成木芯体可以重复利用。

一种集成木及其制造和利用方法\n技术领域\n[0001] 本发明申请涉及一种集成木及其制造和利用方法，特别是利用短、小板材以及低质原木加工制造大径集成木的方法，本发明申请还涉及由此方法所得的集成木以及其用途。\n背景技术\n[0002] 胶合板是由木段旋切成单板或由木方刨切成薄木，再用胶粘剂胶合而成的三层或多层的板状材料，通常用奇数层单板，并使相邻层单板的纤维方向互相垂直胶合而成。胶合板以木材为主要原料生产，由于其结构的合理性和生产过程中的精细加工，可大体上克服木材的缺陷，大大改善和提高木材的物理力学性能，是充分合理地利用木材、改善木材性能的一个重要方法。\n[0003] 众所周知，胶合板生产是利用大径级原木制造单板，单板质量在很大程度上决定了胶合板的质量和生产效率，而供生产单板的原料又基本上决定了单板的质量。目前在全世界范围内，由于森林资源的过度采伐，导致供给胶合板用的大径级天然林资源急剧减少，我国的情况更为突出，原料供需矛盾日益加剧。为维持胶合板工业的发展，一方面大量进口原木和单板，另一方面不得不使用短、小径原木制造单板，而径小、质差的原木生产的单板幅面窄、整板率低、破板、碎板多，在胶合板生产中要花费大量的工时去整理、拼接这些单板，同时在组坯时还会产生叠芯、隔芯的现象，严重影响胶合板的质量和生产效率。\n[0004] 对于上述这些问题，业内从多方面努力，从提高加工设备性能如使用先进的无卡轴、小径旋切机，虽提高了原木出材率，但单板的质量仍无根本的改善，又如中国专利CN17183874公开的“人造木及其制造方法”，该方法通过旋切小径原木获得单板块，再通过拼接获得整张连续单板，经加热卷压成人造木，然后对人造原木进行旋切制成单板，但这一方法对利用小径原木制造单板所产生的破板、碎板多的问题依然存在。\n发明内容\n[0005] 本发明申请即是针对现有的技术，提供一种利用短、小板材及低质原木加工制造大径集成木的方法以及所得的集成木，该集成木可经旋切制造宽幅面、整张连续单板。\n[0006] 具体来说，本发明申请提供一种集成木，其特征在于：所述的集成木由中心的圆柱状的芯体与套在芯体上的多个环形的集成木单体粘合构成，其中，\n[0007] 1、芯体由两端封闭的圆柱状金属内芯和紧贴金属内芯的一层木结构层构成；\n[0008] 2、每个环形的集成木单体的内、外环为同心圆环，其中，每个集成木单体的外圆环直径相等，内圆环直径略大于所述集成木芯体的直径，每个集成木单体是由多个等厚的扇形坯料拼接粘合而成；\n[0009] 3、每块扇形坯料是由多块等厚、平整的板材拼板施胶拼接后经切割形成，每块扇形坯料的圆心角在5°-25°之间，组成扇形坯料的板材的板边与扇形坯料的一条斜边垂直，每块扇形坯料印制有明显的方向标识箭头图形，箭头方向指向与板边垂直的该条斜边；\n[0010] 4、组成集成木的每一层环形的集成木单体上的方向标识箭头方向相同，多层集成木单体套在芯体上，施胶叠压制成所述的集成木。\n[0011] 所述集成木，在金属内芯的两端设有与旋切机卡头相对卡紧定位的定位装置，所述的定位装置是为了将集成木卡紧在旋切机上，并能围绕集成木的轴心旋转，以便顺利完成旋切工作。\n[0012] 所述的金属内芯包括但不限于圆柱状，事实上，具有其它底面形状(例如三角形、多边形等其他形状)的柱状体都可以通过在其侧面镶固或粘固一层木结构层，而使所述集成木的芯体为圆柱状，便于将环状的集成木单体套在芯体上。\n[0013] 所述集成木中，扇形坯料内、外圆弧为同心圆弧，其圆心与所述芯体的圆心重合。\n[0014] 为了描述方便，我们把扇形坯料中与板材板边垂直的一条边称为“A”边，另一边称为“B”边，将集成木由“B”边向“A”边旋转的方向称为顺时针方向，反之为逆时针方向，在加工过程中，我们在每块扇形坯料上印制有明显的方向标识箭头图形，箭头方向即为顺时针方向。\n[0015] 将一块扇形坯料的“A”边和相邻扇形坯料的“B”边对齐施胶拼接，使多个扇形坯料拼接成360°规则的环形的集成木单体。\n[0016] 板材的板边与扇形坯料的一条斜边垂直，是为了达到板材的径向木纤维方向与扇形坯料的一条斜边基本垂直，由于板材径向木纤维方向不是严格的直线状，有些不规则性，在扇形坯料制作中，板材的板边与扇形坯料的一条斜边的夹角可以在60°-95°之间。这样在旋切过程中，由此得到顺纹旋切，而非逆纹旋切的旋切角度，旋切的效果更好。\n[0017] 所述集成木芯体的金属内芯与木结构层通过镶固或粘固而成。\n[0018] 所述集成木中集成木单体的内圆环直径较芯体直径大3-5毫米，这样是便于将集成木单体套在芯体上。\n[0019] 所述的集成木中，多块集成木单体的厚度可以相等或不等，集成木单体的扇形坯料的弧长也可以相等或不等。\n[0020] 本发明申请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骤：\n[0021] 1.芯体的制作：取两端封闭柱状的金属内芯，在金属内芯周边镶固或粘固一层木结构层，得到圆柱状的芯体；\n[0022] 2.板材的制作：将原木及短小板材、低质原木加工成1-8厘米厚的多种厚度的齐边板材；\n[0023] 3.扇形坯料的制作：将等厚的多块板材拼板施胶拼接成一整板，然后切割制成集成木单体的扇形坯料，每块扇形坯料的圆心角在5°-25°之间，扇形坯料的内、外圆弧为同心圆弧，外圆弧的直径与欲得到的集成木的直径相等，内圆弧的直径比芯体的直径略大，扇形坯料的一条斜边与所述板材的板边垂直，板材径向木纤维方向与扇形坯料的斜边基本垂直，将该条边称为“A”边，将另一条边称为“B”边，将集成木由“B”边向“A”边旋转的方向称为顺时针，反之为逆时针，在扇形坯料上印制明显的方向标识箭头图形，箭头方向为顺时针方向；\n[0024] 4.集成木单体的制作：将多块等厚，并具有相等内、外圆弧直径的扇形坯料斜边对齐拼接粘合，依一个扇形坯料的“A”边接相邻扇形坯料中的“B”边的顺序胶接组合成\n360°的规则的圆环形集成木单体；\n[0025] 5.集成木的制作：将多块环形的集成木单体施胶套入芯体，每层圆环形集成木单体上的标识箭头的方向都相同，层层施胶组合叠压，并与芯体胶合成一整体，即得到所述的集成木。\n[0026] 上述集成木的制造方法，还可以包括在芯体两个封闭端上加工出与旋切机配合卡紧的定位装置。\n[0027] 本发明申请还提供所述集成木的利用方法，其特征在于：在使用旋切机旋切制作单板时，集成木的旋转方向是顺时针旋转，与旋切机旋刀进刀方向相向运动，当旋切加工至集成木芯体木结构层时加工结束，集成木芯体可以重复利用。\n[0028] 本发明申请所述的集成木，具有以下的优点；\n[0029] 1、能利用短小、质低原木制造大径集成木，通过旋切加工可制作宽幅面、整张连续的单板，节省了资源，缓解了我国目前缺乏大径原木的困境；\n[0030] 2、利用本发明所述的集成木生产单板，改善并提高了单板质量和胶合板的生产效率，同时在很大的范围内扩大了单板生产的原料供应。\n附图说明\n[0031] 图1是本发明申请所述的集成木的整体结构示意图；\n[0032] 图2是本发明申请所述的集成木的横断面示意图；\n[0033] 图3是本发明申请所述的集成木的扇形坯料的板材的拼接示意图；\n[0034] 图4是本发明申请所述的集成木的扇形坯料的切割成型示意图；\n[0035] 图5是本发明申请所述的集成木的扇形坯料中板材板边与扇形坯料一条斜边的夹角的示意图；\n[0036] 图6是本发明申请所述的集成木单体的扇形坯料的横断面结构示意图；\n[0037] 图7是本发明申请所述的集成木单体的组合拼接粘合示意图；\n[0038] 图8是本发明申请所述的集成木加工成型的示意图；\n[0039] 其中，1为芯体、2为集成木单体、3为集成木单体与内芯之间的缝隙、10为金属内芯、11为木结构层、20为扇形坯料、100为方向标识箭头、200为板材。\n具体实施方式\n[0040] 以下结合附图对本发明申请所述的集成木以及制作方法和用途进行说明，目的是为了公众更好的理解本发明申请所述的技术内容，而不是对所述技术内容的限制，事实上，在本发明精神实质内，对所述集成木结构、尺寸、质地的改进，以及对所述集成木制作方法和工艺的改进，都是本领域一般技术人员无需创造性的劳动即可得到的，因此都在本发明申请所要求保护的技术方案之内。\n[0041] 实施例一集成木的结构\n[0042] 如图1所示，本发明申请所述的集成木，从整体上看来，由中心的圆柱状的芯体1与套在芯体1外的多个环形的集成木单体2粘合构成，芯体1两端封闭，在芯体1两端设有与旋切机卡头相对应卡紧的定位装置。\n[0043] 如图2，芯体1由位于中心的两端封闭的金属内芯10和紧贴金属内芯10的一层圆环形的木结构层11构成；每个环形的集成木单体2的内、外环为同心圆环，其中，每个集成木单体2的外圆环直径相等，内圆环直径略大于所述集成木芯体1的直径，优选的，集成木单体2与芯体1之间留有一定的缝隙3，大约3-5毫米，便于加工制作时将集成木单体2套在芯体1上，每个集成木单体2又是由多个等厚的扇形坯料20拼接粘合而成，组成扇形坯料20的板材的板边与扇形坯料20的一条斜边垂直，为了使每层集成木单体2之间在套在芯体1上时具有方向性，我们在每块扇形坯料20上印制有明显的方向标识箭头100，箭头方向指向与板边垂直的该条斜边。\n[0044] 作为本发明申请所述集成木的优选结构，如图3所示，所述扇形坯料20是由多个等厚、平整的板材200拼板施胶拼接后经切割形成。为了有利于旋切制造单板，如图4所示，所述扇形坯料中的板材的板边与扇形坯料的一条斜边垂直，即板材径向木纤维方向与扇形坯料的一条斜边基本垂直，由于板材径向木纤维方向不是严格的直线状，有些不规则性，在扇形坯料制作中，板材的板边与扇形坯料的一条斜边的夹角可以在60°-95°之间，如图\n5所示，这样，在旋切过程中，由此得到顺纹旋切，而非逆纹旋切的旋切角度，旋切的效果更好。\n[0045] 在图4中，每一个扇形坯料是由多个等厚的板材板边对齐拼接粘合后切割制成的，扇形坯料的内、外圆弧为同心圆弧，直径分别为r和R，圆心为0，圆心角为α，板材的板边与扇形坯料的OA边垂直，将该边称为“A”边，另一条OB边称为“B”边，将集成木由“B”边向“A”边旋转的方向称为顺时针方向，即图中箭头所指的方向，也是旋切机加工时，集成木旋转的方向。集成木单体中，每块扇形坯料的方向标识箭头100的方向一致，并对齐拼接而成，每层环形的集成木单体中的扇形坯料的方向标识箭头100的方向一致套在所述的芯体上，施胶叠压而成。\n[0046] 实施例二集成木的加工制作\n[0047] 本发明申请所述的集成木是由以下的步骤加工制作而成的：\n[0048] 1.芯体的制作：取两端封闭柱状的金属内芯，在金属内芯周边镶固或粘固一层木结构层；\n[0049] 2.板材的制作：将原木及短小板材、低质原木加工成1-8厘米厚的多种厚度的齐边板材；\n[0050] 3.扇形坯料的制作：将等厚的多块板材拼板施胶拼接成一整板，然后切割制成集成木单体的扇形坯料，每块扇形坯料的圆心角在5°-25°之间，扇形坯料的内、外圆弧为同心圆弧，外圆弧的直径与欲得到的集成木的直径相等，内圆弧的直径比芯体的直径略大，扇形坯料的一条斜边与所述板材的板边垂直，板材径向木纤维方向与扇形坯料的斜边基本垂直，将该条边称为“A”边，将另一条边称为“B”边，将集成木由“B”边向“A”边旋转的方向称为顺时针，反之为逆时针，在扇形坯料上印制明显的方向标识箭头图形，箭头方向为顺时针方向，如图2和图4所示；\n[0051] 4.集成木单体的制作：将多块等厚，并具有相等内、外圆弧直径的扇形坯料斜边对齐拼接粘合，依一个扇形坯料的“A”边接相邻扇形坯料中的“B”边的顺序胶接组合成\n360°的规则的圆环形集成木单体，如图6所示；\n[0052] 5.集成木的制作：将多块环形的集成木单体施胶套入芯体，如图7所示，每层圆环形集成木单体上的标识箭头的方向都相同，层层施胶组合叠压，并与芯体胶合成一整体，即得到所述的集成木，如图8所示。\n[0053] 在加工制作过程中，集成木的外形尺寸根据计划要求在旋切机最大加工范围内确定，集成木芯体的外形尺寸、长度与旋切机加工长度相互匹配，直径在20-120厘米之间，本发明申请中，环形的集成木单体是带有方向性的圆环形坯料。\n[0054] 每个扇形坯料可以根据需要进行切割加工，其圆弧的弦长可以根据半角公式计算：弦长L＝2R*SIN(α/2)，当然，外圆弧与内圆弧的半径分别是R和r，根据不同的圆心角计算弦长，优选的，本发明申请每一块圆环形集成木单体中的扇形坯料的圆心角取\n5°-25°，以外圆弧半径为80厘米为例，圆心角与弦长的关系如下表所示：\n[0055] 圆心角与扇形坯料外圆弧的关系如下表：\n[0056] \n 圆心角度α(°) 外圆弧半径R(cm) 外圆弧弦长L(cm)\n 5 80 6.98\n 6 80 8.37\n 7 80 9.77\n 8 80 11.16\n 9 80 12.55\n 10 80 13.94\n 11 80 15.34\n 12 80 16.72\n 13 80 18.11\n 14 80 19.50\n 15 80 20.88\n 16 80 22.27\n 17 80 23.65\n 18 80 25.03\n 19 80 26.41\n 20 80 27.78\n 21 80 29.16\n 22 80 30.53\n 23 80 31.89\n 24 80 33.26\n 25 80 34.63\n[0058] 实施例三集成木的利用方法\n[0059] 本发明申请还提供所述集成木的利用方法，在使用旋切机旋切制作单板时，集成木的旋转方向是顺时针旋转，即按照方向标识箭头的方向运动，与旋切机旋刀进刀方向相向运动，当旋切加工至集成木芯体木结构层时加工结束，集成木芯体可以重复利用。\n[0060] 综上所述，本发明申请提供了一种能够变废为宝，将短小板材和质低的木料通过合理的切割拼接粘合，得到大径的集成木，可以代替自然生长的大径原木，加工成优质的强度优良的单板，改善并提高了胶合板的质量和生产效率，同时在很大范围内扩大了单板生产的原理供应，是一种环保、有效的技术方案。