Способ изготовления клееных деревянных конструкций

 

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности технологии изготовления клееных деревянных конструкций, и может быть использовано при изготовлении изделий (щитов и досок) как для несущих конструкций, так и для мебели, полов, обшивки и других столярных изделий. Применение предложенной технологической схемы при изготовлении клееных деревянных конструкций обеспечивает упрощение технологического процесса, повышение производительности, при одновременном снижении энергозатрат и повышения качества готовых изделий, их конструкционной прочности. Все операции по изготовлению клееных деревянных конструкций производятся при влажности брусок (реек) 20 - 25% по массе, а процессы полимеризации клея и сушки изделия протекают одновременно (совмещены во времени) при 18 - 20°С в заневоленном состоянии в кассетах (ваймах).

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности, к технологии изготовления клееных деревянных конструкций и может быть использовано при изготовлении изделий (щитов и досок) как для несущих конструкций, так и для мебели, полов, обшивки и других столярных изделий.

Известны способы изготовления клееных деревянных конструкций, включающие сушку пиломатериалов, раскрой на заготовки, склеивание заготовок, раскрой клееных заготовок на элементы щита, склеивание по ширине в щит, строгание пластей, формирование пакетов и прессование конструкций. Для повышения качества изделий и производительности используют очень трудоемкую сортировку досок на группы влажности перед кондиционированием, а формирование пакетов осуществляет с размещением досок из соответствующих групп в растянутую, сжатую и среднюю зоны конструкций. Для реализации способа требуются автоматический измеритель влажности, а также сортировочная машина или сортировщики, что значительно влияет на стоимость готовой продукции. Для уменьшения коробления используют также очень трудоемкую технологическую операцию, которая состоит в том, что на склеиваемую поверхность деталей сначала наносят валками карбамидоформальдегидную смолу, затем детали скручивают на угол 1 - 10^о относительно горизонтальной оси и наносят кислотный отвердитель, после чего детали скручивают в обратном направлении на угол, превышающий угол первого скручивания в 1,1 - 1,3 раза выпрямляют детали и соединяют. Реализация данной технологической операции требует дополнительного оборудования для скручивания деталей, что приводит к дополнительным затратам времени и средств при изготовлении деревянных конструкций. При этом коробление полностью не исключается. При склеивании заготовок повышенной влажности выполняют подсушивание, которое осуществляют нагревом в рассеянном поле токов высокой частоты 90 - 110^оС, при этом используют обдув склеиваемых поверхностей нагретым воздухом.

Применение известных технологических схем при изготовлении клееных деревянных конструкций экономически и технически целесообразно только в условиях больших деревообрабатывающих комбинатов, где есть значительные энергетические ресурсы, так как они (схемы) включают такие энергоемкие операции как сушку и полимеризацию клея с применением установок ТВЧ или другого энергоемкого оборудования и др. В настоящее время упор делается на цеха малой и средней мощности, которые расположены непосредственно местах добычи сырья, где существуют большие ограничения по энергоемкости оборудования. Необходимы технологии и оборудование, позволяющие производить качественную готовую продукцию из сырья с высокой влажностью с использованием древесины березы (с целью экономии остродефицитных пиломатериалов хвойных пород), при этом технологическая схема должна обеспечивать процесс полимеризации клея при склеивании щитов (досок) в нормальных (комнатных) условиях без применения энергоемкого оборудования, при достаточно высокой производительности.

Известные технологические варианты по изготовлению клееных деревянных конструкций являются трудоемкими, не исключают коробления деталей, предусматривают отдельные этапы полимеризации клея и сушки древесины, а также нежелательную сортировку досок по влажности, что требует значительных энергозатрат и не обеспечивает хорошего качества конструкций и, особенно, повышенной их прочности и несущей способности. Высокие характеристики прочности особенно важны при использовании готовых изделий в несущих конструкциях, так как в эксплуатации они могут подвергаться не только статическим нагрузкам высокого уровня, но и циклическим, в том числе ударным нагрузкам (пол большегрузных контейнеров, вагоны, автомобили и т.д.). Кроме того, при сушке заготовок (реек, брусков) для производства готовых клееных конструкций в известных технологических схемах, они подвергаются значительным деформациям (стрела прогиба для рейки длинной 500 мм достигает 3 мм) и часто растрескиваются, а при их прессовании в пакеты (щиты) требуется усилие в 3,5 - 4 раза большее, чем при прессовании конструкций с высокой степенью влажности (в сыром виде).

Предлагаемое техническое решение направлено на повышение производительности при изготовлении клееных деревянных конструкций, уменьшение коробления изделия, упрощение технологического процесса, а также повышение качества готового изделия, особенно, его конструкционной прочности. При этом в качестве сырья используется древесина березы. Для решения этих задач все операции по изготовлению клееных деревянных конструкций производят при влажности досок 20 - 25% по массе, а процессы полимеризации клея и сушки изделия протекают одновременно (совмещены во времени) и реализуются в заневоленном состоянии в кассетах (ваймах). Способ реализуется следующим образом. Березовые доски (или кусковые отходы) толщиной 30 мм, используемые в качестве сырья, подвергаются термостабилизации при температуре не ниже 15^оС при этом их влажность должна составлять 20-25% по массе. Производится вырезка пороков древесины и из досок нарезаются рейки шириной от 30 до 55 мм, в зависимости от требуемой толщины готового изделия, и длиной 400 - 2500 мм. Короткие рейки соединяются по длине. На склеиваемые поверхности реек наносится механизированным способом клей (например, КБ-2, ФР-100; ФРФ-50; ФР-12) и дается выдержка в течение 10-15 мин. Затем рейки укладывают в кассету (вайму) и производится преcсование щита при этом усилия прикладывают равномерно по длине или дискретно на расстояние не более 0,5 м друг от друга. Крайние рейки, как правило, берутся цельными. Оптимальное удельное давление при склеивании необходимо выдерживать не менее 0,3 МПа (3 кг/см²). Щит (доска) в кассете (вайме) выдерживается в заневоленном состоянии при комнатной температуре (18-22^оС) в течение 22-24 ч. Полимеризация клея и сушка изделия протекают одновременно (совмещены во времени) и реализуется в заневоленном состоянии. Далее щит вынимается из ваймы и производится кондиционирование в течение не менее 48 ч. После этого выполняется поверхностная обработка готового изделия, например, строгание на рейсмусовом станке. Процесс выдержки (кондиционирование) в комнатных условиях может быть интенсифицирован, например, обдувом склеиваемых поверхностей нагретым до 35 - 40^оС воздухом.

Технический результат, достигаемый при применении предложенного способа состоит в следующем.

Повышается производительность и упрощается технологический процесс изготовления клееных конструкций, так как все операции, включая нанесение клея и запрессовки изделия, производят при влажности реек (брусков) 20 - 25% по массе, а процессы полимеризации клея и сушки древесины совмещены во времени (протекают одновременно).

Повышается качество готового изделия, особенно, его прочность и долговечность за счет исключения коробления деталей и повышения адгезионной прочности клеевого соединения, благодаря тому, что процессы полимеризации клея и сушки деталей осуществляются в заневоленном их состоянии в кассетах (ваймах). Пороки и трещины реек (брусков) при запрессовке детали и ее выдержке в заневоленном состоянии значительно лучше заполняются клеем, повышая адгезионную прочность клеевого соединения, что способствует повышению качества готового изделия. Кроме того, предложенная технологическая схема включающая склеивание древесины с высокой степенью влажности (в сыром виде) позволяет снизить усилие прессования в 3,5 - 4 раза по сравнению с сухими заготовками (рейками) при их сборке в изделие.

Таким образом, предложенный способ изготовления клеенных деревянных конструкций обеспечивает упрощение технологического процесса, повышение производительности, при одновременном снижении энергозатрат и повышения качества готовых изделий, особенно, их конструкционной прочности. Способ реализован в мелкосерийном производстве клеенных деревянных щитов, проведены сравнительные исследовательские и контрольные испытания готовых изделий, которые показали техническую эффективность предложенной технологической схемы.

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЛЕЕНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, включающий сушку пиломатериалов, раскрой их на заготовки, стыковку по длине, нанесение клея, формирование пакета и технологическую выдержку с последующей механической обработкой изделия, отличающийся тем, что влажность заготовок составляет 20 - 25% по массе, а пакет после нанесения клея выдерживают в заневоленном состоянии в кассетах.