Виды сращивания древесины, технологический процесс и оборудование
Сращивание древесины по длине все чаще применяют для изготовления крупных деталей из дерева. Это позволяет значительно экономить сырьё. Помимо экономии материалов, такой способ позволяет также улучшить потребительские качества древесины – она меньше подвержена деформациям. Использование высококачественного клея дает возможность склеивания кусочков дерева без видимых швов, что создает иллюзию цельного бруса или доски.
Содержание
Технологические особенности сращивания
Соединение деталей по длине называют сращиванием. Выбирают способ сращивания доски в зависимости от того, где будут применяться изготовленные из нее детали. Например, при изготовлении плинтуса, который не несет на себе никакой нагрузки, доску сращивают на ус: торцы соединяемых досок обрезаются под углом 45 градусов и соединяются внахлест с помощью клея. Существует несколько способов сращивания:
а — ступенчатое; б — на ус с затуплением; в — ступенчатое с выступом; г — ступенчатое на ус с затуплением; д — ступенчатое с выступом и клиньями; е — ступенчатое на ус с затуплением и клиньями; ж — впритык.
Для изделий, которые будут испытывать серьезные нагрузки при эксплуатации, применяют сращивание на шип (клиновидный или зубчатый). При этом за счет увеличения площади склеиваемых деталей соединение получает повышенную прочность, экономично используется дерево.
Все дефекты на коротких обрезках сращиваемых досок удаляются – так получают черновые заготовки для сращивания. Далее их соединяют в ламели нужной длины, используя соединение на микро-шип. Нарезка микро-шипов производится с помощью специальных фрез на шипорезных агрегатах. В результате получают соединение, обладающее способность к самозаклиниванию под действием пресса с сохранением полученного эффекта. Процесс подвергается контролю по ГОСТ 6449, 1 – 82 «Изделия из древесины и древесных материалов. Поля допусков для линейных размеров и посадки».
Автоматическая линия сращивания OptiCut 200
С помощью технологии продольного сращивания из второсортного сырья получают заготовки нужной длины и высокого качества. Для продольного сращивания применяют автоматические или полуавтоматические линии, самые известные из них следующие: Dimter, Paul, Irion, Reinhardt, Grecon, Ledinek. При этом необходимо соблюдать следующие требования:
- Материал, предназначенный для сращивания на микро-шип, должен быть тщательно отсортирован по качеству и породам деревьев, цвету древесины, размерам заготовок, текстуре материалов.
- Требования к заготовкам, сращиваем в одно изделие:
- Допускается применение только одной породы дерева.
- Только равноценные по сортам заготовки сращивают в одном изделии.
- Необходимо правильно соединять заготовки. Так, чтобы все дефекты заготовок оказались с одной стороны изделия, а бездефектные участки — с другой.
- Заготовки с обзолом должны быть скомпонованы таким образом, чтобы только одно ребро сращенного изделия включало в себя такие участки.
- Обязательно при сращивании следить за текстурой заготовок (только те, что распилены одинаковым способом, могут быть сращены в одну ламель).
- Только заготовки одинаковой толщины и ширины пригодны для сращивания в одном изделии. При этом перепад высоты заготовок не должен превышать 1 мм.
- Если сращиваются породы с твердой древесиной, необходимо особенно тщательно подбирать их по цвету.
Сращивание заготовок радиального распила
Сращивание заготовок радиального и тангетального распила
- При сращивании заготовок нельзя допускать, чтобы интервал между нарезкой шипов и собственно процессом сращивания, превышал одни сутки.
- Готовая сращенная с помощью микрошипов ламель не должна иметь зазоров и щелей. Такие дефекты, как заметные изъяны на строганной стороне в виде различных отверстий и зазоров, указывают на наличие брака в работе.
- Помещение, предназначенное для проведения работ по сращиванию должно обеспечивать наличие положительной температуры воздуха, не меньше чем 16 градусов.
- Влажность склеиваемых заготовок может отличаться не больше чем на 3%.
- Влажность готовой ламели зависит от того, какие требования предъявляются потребителем, но должна укладываться в параметры 6-14 %.
- По ГОСТ 10414-90 «Древесина клееная массивная. Общие требования к зубчатым клеевым соединениям» торцевое давление при сращивании хвойных и мягких лиственных пород – 8.0 МПа, твердых пород дерева – 10 МПа.
- Клей наносится специальным устройством, и толщина слоя не должна превышать 0.1 мм. В соединении клеевое покрытие должно занимать больше, чем 0.8 от глубины шипа.
- Допустимо использования клея, соответствующего международным стандартам DIN EN204 «Клеи неконструкционные термопластичные для дерева».
- Изделие должно быть подвергнуто прессованию не позже чем через 2 минуты после нанесения клея.
- Для прочного соединения прессование должно длиться не меньше 5-6 секунд.
- Согласно ГОСТ 24700-99 №Конструкция зданий и сооружений. Блоки оконные деревянные со стеклопакетами. Технические условия» прочность соединения должна быть от 26 МПС и выше.
- Необходимо очистить изделие от излишков клея.
- Перед последующей стадией обработки, изделие необходимо выдержать не менее суток (лучше двое суток) в помещении с температурой 15 градусов. Это позволит клею полимеризоваться, а влага в древесине за это время сможет равномерно распределиться.
Основные виды дефектов
Качественное соединение обеспечивает сращенной ламели прочность исходного дерева и не должно быть сильно заметным. При нарушении технологии или невнимательности оператора, в готовой продукции, полученной с линии сращивания, могут присутствовать следующие дефекты:
| Дефект | Причина возникновения |
|---|---|
| Между шипами остается пустое пространство | Недостаточное прессование, либо неравномерное нанесение клеевого состава |
| Полученное изделие не обладает необходимой прочностью | На шипы поступило меньше необходимого количества смолы (клея) |
| Ступенчатость - ступенчатая поверхность готовой детали | На сращивание подаются некалиброванные заготовки (разной толщины). Полученное изделие отбраковывается и используется в дальнейшей переработке |
| Винтоватость – ламели имеют плоскости с уклоном - конечный продукт может иметь форму пропеллера. | Некачественная заготовка получается от использования деталей с конусными плоскостями или при неправильной начальной настройке станка, когда не выдержан прямой угол между плоскостью режущего инструмента и кромкой заготовок. Допустимые отклонения на один метр заготовки по длине составляет 3 мм, по ширине – 2 мм. Такие изделия также подвергаются вторичной переработке |
| У готовых деталей могут появиться участки с вырванными волокнами древесины в шиповых соединениях. | Образуются при работе тупыми инструментами или нарушении технологий. Изделия с вырванными волокнами также отбраковываются. Бракованные изделия сращивают повторно, добиваясь получения качественного изделия. |
Все сращенные заготовки должны вылежаться в течение двух-трех дней, чтобы используемый клей успел полимеризоваться и приобрести рабочие качества. После выдержки заготовки подвергают чистовой обработке и получают из него полностью готовую для применения продукцию. Ассортимент готовой продукции может включать в себя окрашенные половые рейки, наличники, плинтуса, клееный брус или клеёные щиты.
Использование автоматических и полуавтоматических линий сращивания позволяет найти применение несортовой или неразмерной древесине и значительно расширить ассортимент выпускаемой продукции.
Выбор схемы сращивания в зависимости от нагрузки на готовое изделие
Если изделие будет подвергаться только сжиманию, то достаточно применить самый простой вид сращивания, соединяя детали внакладку (косыми или прямыми срезами). Чтобы повысить стойкость изделия при боковых нагрузках, применяется соединение типа накладного замка. При этом делается накладка с применением скошенных торцов или с торцевым шипом.
Для изделий, рассчитанных на растягивающие нагрузки, применяют соединения накладной замок (зубчатый или простой). Для его выполнения на соединяемых заготовках вырезают углубления и выступы. Схема зубчатого накладного замка позволяет достичь высокой прочности соединения, которая выдерживает сжимающие, растягивающие и боковые нагрузки.
Соединение «двойной сковородень» — прямая накладка с шипом, называемым ласточкин хвост. Показывает высокую прочность при разных нагрузках – боковых смещениях, растяжении и сжатии.
Схема соединения «сдвижной замок» в виде накладки со скошенным упором способна придать прочность изделию, подвергающемуся растяжению и поперечным нагрузкам.
Существует схема, при которой добиваются повышенной жесткости конструкции накладных замков, вбивая дополнительные клинья между выступами. Называют такие замки натяжными. Делают их либо разъемными, либо склеивают. Разъемные натяжные замки следует проолифить или покрасить, что поможет защитить замок от влаги.
Выбор сырья для получения клееных пиломатериалов
Качество конечной продукции напрямую связано с качеством сырья. Несмотря на то, что клееная древесина подразумевает использование несортовых отходов, для большего выхода качественной продукции все-таки существуют критерии отбора к сырью. Склеить можно и опилки, но тогда это будет совсем другая продукция. Поскольку нашей задачей является получение качественных пиломатериалов, то с целью снижения себестоимости при выборе сырья надо придерживаться определенных норм:
- Древесина, в которой слишком много сучков, потребует слишком больших трудозатрат по ее подготовке, и большая ее часть уйдет в отходы. Поэтому берем только древесину первого и второго резов.
- Подбираем заготовки такой длины, которая даст возможность получить приемлемое качество изделия. Слишком короткие обрезки увеличат расход клея и понизят качество. Плюс к этому значительная часть такого сырья в процессе изготовления превратится в опилки.
- В переработку принимать древесину с припуском, размер которого исключает образование дополнительных отходов производства.
Правильная технология сращивания включает в себя весь цикл производства. Имеет значение все, начиная от правильно отведенных мест под сырье и полуфабрикатов до количества и качества изготовленной продукции и процента отходов.
Технологические циклы процессов сращивания древесины
Весь цикл включает в себя следующие этапы:
- Подбор и сортировка исходного сырья;
- Сушка пиломатериала, отобранного для сращивания;
- Черновая обработка по выравниванию сырья;
- Удаление дефектов сырья;
- Торцовка и изготовление шипов для соединений;
- Сортировка полученных ламелей;
- Сам процесс сращивания – укладка, проклейка, прессование;
- Выдержка сращенных изделий до полной полимеризации клея;
- Чистовая обработка сращенной древесины.
Пиломатериал после сортировки и сушки до влажности 8-16% поступает в цех для производства сращенной древесины. Существует поставка в пакетах древесины с прокладками и без таковых. При поставке пакетов с прокладками, возникает необходимость введения дополнительной операции – снятие древесины с прокладок. В конкретном случае все зависит от выбранной технологии.
Следующий этап – черновая обработка. Необходима для выравнивания поверхностей со всех сторон. Основная задача – убрать неровности, возникшие в процессе сушки пиломатериала от коробления. После проведения черновой обработки допускаются мелкие дефекты в виде недостаточно качественной простружки. Далее убираем те дефекты, которые повлияют на качество конечного изделия. Получаем новую, готовую к дальнейшей обработке ламель.
В зависимости от того, какой вид продукции предполагается получить на выходе, технолог дает указание на характер дефектов, которые должны быть вырезаны из заготовок, либо отсортированы на получение более дешевых материалов. Так, клееная древесина под покраску может содержать большее количество дефектов, чем высококачественный клееный брус или щит:
Допустимые дефекты древесины для производства клееного бруса под покраску
- синеву;
- сучки;
- смолистость;
- наличие обзолов;
- другие виды повреждений.
Торцовка ламелей происходит в автоматическом или полуавтоматическом режиме. Автоматический режим предполагает раскрой деталей по заданной программе. При работе в полуавтоматическом режиме, задача оператора станка распределить в какой карман направить ту или иную ламель для торцевания.
Для того чтобы использовать древесину по максимуму, ламели с дефектами склеивают по технологии – одна сторона готовой продукции (лицевая) не должна содержать дефектов, а все дефекты должны оказаться на изнаночной стороне изделия. Для этого важно не ошибиться при компоновке сращиваемого материала. Также поступают при наличии обзола. Укладывают ламели так, чтобы все детали с обзолом оказались на одном из торцов готового изделия.
В цеху для каждого сорта ламелей должно быть специально отведенное место складирования.
Все полученные ламели складываются по сортам на поддоны и подписываются. Такой подход позволяет четко отслеживать процесс производства. Сращивание ламелей производится только после накопления объемов, достаточных для работы смены. В иных случаях это нерационально, так как требует много лишних операций по перестановке оборудования и сырья.
В производстве клееного бруса неизбежно возникают потери при нарезке шипов для соединения и при обрезке сращенных ламелей в готовый размер. Гораздо выгоднее изготавливать продукцию большей длины, поскольку при этом значительно сокращается количество отходов.