 |
2.2 Разработка технологического процесса
|
|
|
|
2. 2 Разработка технологического процесса
Производство клееного бруса имеет следующую технологическую цепочку:
1. Распил лесоматериала на доски и выбраковка.
2. Сушка отобранного материала в специально оборудованных сушильных камерах.
3. Калибровка и раскрой.
4. Выбраковка проявившихся дефектов материала, скрытых ранее.
5. Сращивание по длине на минишип в доски (ламели) на линиях торцевого сращивания.
6. Полученные полуфабрикаты после высыхания обрабатываются антипиренами и антисептиками
7. Калибровка на четырехсторонних продольно-фрезерных станках
8. Склеивание бруса на специальных гидравлических прессах
9. Профилирование бруса на четырехсторонних станках. Это один из самых ответственных моментов изготовления клееного бруса. От точности изготовления пазо-гребневого соединения зависит качество всего бруса и, в конечном счете, качество будущего дома
10. Нарезка на элементы необходимого размера.
11. «Зарезание» в брусе на специальных чашкорезных станках венцовых чашек и сверление отверстий под нагели.
Для склеивания ламелей между собой используют специальные высокопрочные водостойкие экологически чистые клеи, которые не нарушают способности древесины «дышать». Качество склеивания соответствует международному стандарту DIN EN 204, класс водостойкости - D4. При склеивании в единый брус направление древесных волокон в ламелях задается в противоположные друг от друга стороны. За счет этого клееный брус становится более прочным по сравнению с обычным, а при изменении влажности он не изменяет своей формы, то есть его «не ведет». Склеиваемых ламелей может быть от 2 до 5, что дает возможность делать клееный брус с максимальной толщина до 260 мм, а длинна достигает 9 м.
|
|
|
Использование в качестве основного строительного материала клееного бруса, который почти не дает усадки, позволяет значительно сократить сроки возведения дома. Материалом для клееного бруса служат хвойные породы деревьев.
2. 3 Описание технологического процесса производства клееного бруса
Производство клееного бруса в короткой форме можно описать как склеивание между собой по плоскости досок или ламелей, предварительно сложенных в пакеты. Однако при более детальном рассмотрении этот процесс уже не кажется настолько примитивным и простым: открывая для себя новее важные детали и нюансы создания бруса, становится все более понятно, почему эта молодая технология обработки материалов и возведения зданий получила столь широкое распространение во всех ведущих мировых странах.
Этапы технологического процесса
Клееный брус, производство которого можно условно разделить на несколько основных этапов, изготавливается, как правило, из твердых хвойных пород древесины. Зачастую в ход идут сосна, ель, сибирская лиственница и кедр, а в США этот список еще и дополняет Дугласова пихта. Сам технологический процесс состоит из следующих составляющих:
-составление и склеивание между собой пакетов;
-механическая обработка склеенных ламелей;
-отделка.
Начинается производство клееного бруса с распила окоренной древесины на ровные доски. Затем ламели сортируются по размерам и уровню качества, после чего помещаются в специальные камеры для сушки. Особенностью этого момента является то, что дальнейшее применение ламелей для создания клееного бруса требует не полного их высыхания, а достижения уровня влажности приблизительно в 8-12% (точная цифра колеблется в зависимости от типа бруса и используемого клея). Этот аспект позволяет избежать усушки древесины в период эксплуатации, что не допустит излишней деформации конструкций и обеспечит длительную службу возведенного здания.
|
|
|
Подсушенные до нужной кондиции ламели строгают и вновь сортируют, на этот раз – по прочности. Этот этап также включает в себя маркировку и выторцовывание бракованных участков. В эту категорию попадают любые «слабые» места ламели, которые могут при эксплуатации деформироваться: трещины, крупные сучки, неровности кромок или откосы. Иногда поставленная задача требует сортировки и по эстетическим критериям.
Процесс склеивания досок
Рассматривая подробно производство клееного бруса, следует обратить отдельное внимание на этап склеивания ламелей. На их торцах предварительно фрезеруют особый зубчатый профиль, после чего под давлением различные по длине отрезки склеиваются до получения участка необходимой для дальнейшего производства длины. Этот аспект изготовления является одним из наиболее явных проявлений рационализма во всем периоде создания бруса: в теории такой подход позволяет получать ламели какой угодно длины, ограничений для этого не существует.
Нанесение клея производится с помощью специализированной клееналивной машины. Слой характеризуется крайне малой толщиной: не более 1% объема бруса. Отметим, что в зависимости от условий последующей эксплуатации для склеивания между собой ламелей применяются различные типы клея:
Меламиновый: характеризуется прозрачностью клеевого шва, получил широкое распространение в странах Европы, среди которых присутствует и Россия. Как правило, применяется при создании сложных большепролетных конструкций.
Резорционвый: клеевой шов темный, активно используется в Японии и США. Область применения в основном касается производства наружных конструкций зданий, мостов и даже суден, так как обладает наиболее выгодными влагоустойчивыми характеристиками.
Система EPI: наиболее подходящий клей для изготовления деталей малоэтажного домостроения. Популярен в России и Японии.
Полиуретановый: имеет прозрачный клеевой шов, быстро затвердевает, позитивно сказывается на производительности производственных линий. Особенностью такого клея является способность склеивать дерево влажностью до 18%.
|
|
|
Завершительный этап изготовления
После того, как на ламели был нанесен клей соответствующего типа, их собирают в пакеты. Здесь под пакетами следует понимать специальную заготовку бруса, характеризующуюся определенным сечением. Затем пакеты прессуют. После этого можно считать, что производство клееного бруса вышло на финишную прямую: остается дождаться отвердевания клея, выстрогать готовый клееный брус и профилировать (фрезеровать) его. Далее из заготовки уже вырезаются детали, необходимые непосредственно по условиям проекта будущего здания. Также в заводских условиях удобно изготавливать соединительные узлы конструкции.
Хранить изготовленные детали рекомендуется в горизонтальном положении. Профилированный клееный брус, производство которого в подробном описании приведено выше, представляет собой фактически идеальный материал для изделий заводского изготовления, так как впоследствии он почти не деформируется, за счет чего достигается безупречная и четкая плотность всех соединений и примыканий.
Таблица 1 – Техническая характеристика ленточнопильного станка LT70
| Параметры: | Ед. изм.: | Значение: |
| LT70S: | ||
| - диаметр | мм | |
| - длина | мм | |
| LT70M: | ||
| - диаметр | мм | |
| - длина | мм | |
| LT70L: | ||
| - диаметр | мм | |
| - длина | мм | |
| Загрузка заготовки | ручная/ гидравлическая | |
| Привод пилящей головы | электрический | |
| Выбор двигателей: | ||
| - турбо-дизельный | л. с. | |
| - электрический | кВт | 18, 5 |
| Базовая комплектация | направляющие ролики пилы с двойным стабилизатором; электронная линейка Setworks; автоматическое сцепление; система обмыва пилы LubeMizer | |
| Дополнительные устройства | супер гидравлика для станков с длиной распила 6, 1 м; cтанция дистанционного управления; концевые зажимы для бревна; дебаркер; транспортный комплект; удлинители станины: 1, 8м или 3, 6м или 7, 2м |
Рисунок 1 – Ленточнопильный станок LT70
|
|
|
Многопильный станок MRS 350 станок повышенной прочности спроектирован для выполнения операций повышенной сложности. Мощный (до 75 кВт) привод идеально подходит для распиловки твёрдых пород древесины. Литая станина коробчатой конструкции. Все основные узлы станка закрыты, что обеспечивает дополнительную безопасность и жесткость. Варьируемая скорость подачи позволяет обрабатывать материал разной толщины и легко настраивается рукояткой, расположенной у рабочего места оператора.
Таблица 2 – Техническая характеристика многопильного станка MRS 350
| Параметры | Значение |
| Максимальная толщина обрабатываемой детали, мм | |
| Максимальная ширина обрабатываемой детали, мм | |
| Расстояние от шпинделя до конвейера, мм | |
| Минимальная длина обрабатываемой детали, мм | |
| Максимальный диаметр пилы, мм | |
| Минимальный диаметр пилы, мм | |
| Диаметр посадочного отверстия пилы, мм | |
| Диаметр шпинделя, мм | |
| Скорость вращения, об/мин | |
| Мощность двигателя, кВт | 50 (60, 75) |
| Переменная скорость подачи, м/мин | 7. 5 – 30 |
| Мощность привода подачи, кВт | 1. 5 |
| Высота рабочего стола, мм | |
| Площадь стола (Длина х Ширина), мм | 1840 х 770 |
| Габариты станка (Длина х Ширина х Высота), мм | 2340 х 1550 х 1510 |
| Вес нетто, кг |
Рисунок 2 – Многопильный станок MRS 350
Сушильное хозяйство. Для сушки древесины после распиловки на предприятии имеются три полуавтоматические сушильные камеры объемом 50 м3.
Рисунок 3 – Блок сушильных камер
Цех переработки обрезного пиломатериала влажностью 10%±2%. Оснащен четырехсторонним шестишпиндельным станком (рис. 4) для обработки поверхностей, после такой обработки производится визуальное определение дефектов древесины.
Четырехсторонний строгальный станокLMC-623 разработан, изготовлен и собран специалистами высочайшей квалификации. Отличительной особенностью станков серии LMC-623 являются эксклюзивная цельнолитая станина очень высокой жесткости, которая обеспечивает этим станкам точность высшего класса.
Таблица 3 – Техническая характеристика четырехстороннего строгального станка LMC-623
| Параметры | Значение |
| Размеры обрабатываемой заготовки | |
| Ширина, мм | 10-250 |
| Толщина, мм | 10-150 |
| Мин. длина, мм | |
| Частота вращения, об/мин | |
| Диаметр, мм |
Продолжение таблицы 3
| Мощность в стандартной комплектации, кВт | |
| 1-й шпиндель | 7, 5 |
| 2-й шпиндель | 7, 5 |
| 3-й шпиндель | 7, 5 |
| 4-й шпиндель | 11, 25 |
| 5-й шпиндель | 11, 25 |
| 6-й шпиндель | 11, 25 |
| Мощность двигателя подачи, кВт | 11, 25 |
| Скорость подачи, м/мин | Бесступенчатая регулировка 6-36 м/мин |
| Привод подающего ролика | Вал, редуктор и универсальный шарнир |
| Прижим подающего ролика | 3-хступенчатая регулировка |
| Масса нетто, кг | |
| Масса в упаковке, кг | |
| Габариты, мм | 4600x2000x2000 |
|
|
|
Рисунок 4 – 4х сторонний строгальный станок Leadermac LMC-623
Удаление найденных дефектов (трещины, сучки, гниль) удаляются на торцовочном станке по ГОСТ 8486-86 в зависимости от технологического задания и сортности древесины.
Торцовочный станок с пневматическим приводом пильного диска. Его можно использовать как отдельно, так и в технологической линии, для вырезания дефектов, торцевания заготовок, изготовления элементов мебели, дверей, рам и переплётов, на деревообрабатывающих производствах любой мощности.
Таблица 4 – Техническая характеристика торцовочного станка
| Параметры | Значение |
| Ширина обрабатываемого материала, мм | 250 / 180 / 100 |
| Толщина обрабатываемого материала, мм | 50 / 80 / 100 |
| Длина обрабатываемого материала, мм | 200-6000 |
| Диаметр пилы, мм | |
| Посадочный диаметр пилы, мм | |
| Частота вращения пильного диска, мм | |
| Мощность двигателя пилы, кВт | 2, 2 |
| Давление в системе, атм | 6-10 |
Безопасность: Лезвие пилы торцовочного станка всегда вращается внутри защитного кожуха. Деталь всегда надёжно зажата в процессе распила.
Высокая точность: Конструкция станка и траектория движения пилы гарантирует прямую и ровную линию отреза в течение многих лет функционирования точно по заданным размерам.
брус окно
Рисунок 5 – Торцовочный станок
После торцовки обрезная доска складывается в пачки для снятия внутренних напряжений возникающих при механической обработке. Через 1-2 дня заготовки отправляют на линию сращивания.
Нарезка шипов производится на шипорезном станке. Предназначен для формирования минишипа на торцах сухих древесных заготовок для дальнейшего сращивания их по длине. Изготавливается с электромеханическим приводом подачи.
Таблица 5 – Техническая характеристика шипорезного станка
| Параметры | Значение |
| Производительность: пог. м/час | 250-500 |
| цикл/мин | 2-3 |
| Наибольшая высота пакета досок, мм | |
| Наибольшая ширина пакета досок, мм | |
| Скорость подачи м/мин (регулируется) | 0-25 |
| Диаметр фрезы, мм | 125-160 |
| Число оборотов фрезы, об/мин | |
| Диаметр вала под фрезу, мм | 40(50) |
| Диаметр торцовочной пилы, мм | |
| Число оборотов пилы, об/мин | |
| Количество обслуживающего персонала, чел | |
| Габаритные размеры: | |
| длина, мм | |
| ширина, мм | |
| высота, мм | |
| Установленная мощность, квт | 11, 05 (14, 55) |
| в том числе: | |
| мощность привода фрезерного шпинделя | 7, 5 (11, 0) |
| мощность привода торцовочной пилы | 3, 0 |
| мощность привода подачи | 0, 55 |
| Давление воздуха в пневмосистеме, мПа | 0, 6 |
| Масса, кг |
Рисунок 6 – Шипорезный станок
Наносится клеевая композиция на клеенаносящем станке S1R 250(рис. 7)
и заготовки направляют на станок сращивания по длине ПСБА-ЛОЗА-01(рис. 8).
Предназначен для нанесения белковых, карбомидных, мочевиноформальдегидных и резорциновых клеев на пласти досок подготовленных для склеивания по толщине. Применяется в мебельном и столярно-строительном производствах деревообрабатывающей промышленности.
Таблица 6 – Техническая характеристика клеенаносящего станка S1R 250
| Параметры | Значение |
| Максимальная ширина, мм | |
| Максимальная высота, мм | |
| Количество наносящих роликов, шт | |
| Диаметр наносящих роликов, мм | |
| Скорость подачи, мм | |
| Мощность двигателя, кВт | 0. 2 |
| Вес, кг | |
| Габариты, мм | 500x700x1300 |
Рисунок 7 – Клеенаносящий станок S1R 250
Стыковочный пресс бесконечного сращивания ПСБА-ЛОЗА-01 предназначен для сращивания по длине короткомерных брусков на минишип в плеть неограниченной длины в автоматическом режиме.
Таблица 7 – Техническая характеристика стыковочного пресса ПСБА-ЛОЗА-01
| Параметры | Значение |
| Модель станка | ПСБА-ЛОЗА-01 |
| Длина прессуемой ламели, мм | Бесконечная, с торцеванием в размер |
| Длина прессуемой части бесконечной ламели, за 1 цикл, мм | |
| Длина заготовки на входе в пресс, мм | 250…2000 |
| Ширина заготовки на входе в пресс, мм | 40 …250 |
| Высота заготовки на входе в пресс, мм | 20…100 |
| Максимальное усилие прессования, кг | |
| Установленная мощность, кВт | 9, 5 |
| Рабочее давление в пневмосистеме / гидросистеме, атм | 6.. 10 / 50.. 200 |
| Масса, кг |
Рисунок 8 – Стыковочный пресс бесконечного сращивания ПСБА-ЛОЗА-01
После склеивания ламели просушивают в течение 1-2 суток, после чего отправляют на чистовую калибровку на второй 4х сторонний строгальный станок Leadermac LMC-623 (рис. 4). После чистовой калибровки ламели склеивают в трехслойный клееный брус. При этой операции используется пресс для склеивания бруса SLV-H.
Таблица 8 – Техническая характеристика пресса SLV-H
| Параметры | Значение |
| Рабочие размеры | |
| Длина, мм | 3000 — 20000 |
| Высота, мм | 1200 — 1500 |
| Ширина, мм | 50 — 250 |
| Количество вертикальных прижимных гидравлических цилиндров, шт/метр | |
| Диаметр прессующих гидроцилиндров, мм | |
| Ход штока прессующих гидроцилиндров, мм | |
| Усилие прессования гидроцилиндра, кН | 50 — 125 |
| Рабочее давление прессования, кг/см2 | 5 — 12 |
| Количество фронтальных гидравлических прижимов, шт/метр | |
| Диаметр гидроцилиндров фронтальных прижимов, мм | |
| Ход штока гидроцилиндров фронтальных прижимов, мм | |
| Усилие прессования гидроцилиндра, кН | 20 — 35 |
| Количество секций, шт | 1 — 8 |
| Мощность гидростанции, кВт | 2, 5 — 7, 5 |
| Каждый вертикальный гидроцилиндр и гидроцилиндр фронтальных прижимов может перекрываться и открываться независимо от остальных | |
| Конструкция магистрали позволяет добиваться одинакового давления в каждой зоне | |
При этом очень важно правильно склеивать брус (рис. 9). Склеивание производится в противорост, что позволяет избежать коробления изделий при эксплуатации, наружные ламели должны быть строго радиальной ориентации.
Рисунок 9 – Трехслойный клееный брус
|
|
|
