Исследование клееных пиломатериалов из секторов Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

ДЕРЕВООБРАБОТКА

размол до 50-55°ШР на дисковых мельницах или роллах (либо при низкой концентрации (2-4 %), либо средней (10-15 %)) позволяет получить волокнистый полуфабрикат с достаточно высокими механическими свойствами (разрывная длина около 3500 м, сопротивление излому 15 двойных перегибов и сопротивление раздиранию 500 мН), при этом оптические свойства, в частности белизна, остается на достаточно высоком уровне 52-54 %.

Волокнистый полуфабрикат с такими бумагообразующими свойствами может быть

успешно использован при производстве различных композиционных материалов, таких как некоторые сорта бумаги, картона, древесноволокнистых плит.

Библиографический список

1. Яблочкин, Н.И. Макулатура в технологии картона / Н.И. Яблочкин, В.И. Комаров, И.Н. Ковернинс-кий. - Архангельск, изд-во Архангельского ГТУ, 2004.

2. Пузырев, С. Переработка вторичного волокнистого сырья / С. Пузырев, Е.Т. Тюрин, В.А. Волков и др. - СПб., 2007.

ИССЛЕДОВАНИЕ КЛЕЕНЫХ ПИЛОМАТЕРИАЛОВ ИЗ СЕКТОРОВ

В.Б. ЩЕПКИН, асп. каф. механической технологии древесины ВГЛТА

Известно, что радиальные пиломатериалы вследствие положительных свойств пользуются повышенным спросом на рынке пилопродукции. Однако их производство характеризуется значительными отходами древесины и низким объемным выходом: 25 - 40 % при распиловке бревен диаметром 2860 см секторным, развально-секторным или брусово-секторным способами [1].

В работе исследуется способ изготовления радиальных пиломатериалов из узких секторов путем их склеивания пластями в блоки так, чтобы присердцевинная часть одного сектора совпала с периферийной частью другого [2]. Способ позволяет использовать тонкомерное сырье с объемным выходом продукции до 75 % [3, 4].

Для реализации этого способа необходимо установить оптимальные размеры и качество получаемых секторов, а также провести испытания клееных секторных пиломатериалов на прочность.

Сектора изготавливались из сырых и сухих (сушка в камере СВЧ до влажности 20-22 %) оцилиндрованных сосновых бревен I - III сортов по ГОСТ 9463-88 диаметром 20-22 см и длиной 2 м. Бревна распиливали на горизонтальном ЛПС Wood-Meiser, на круглопильном станке Ц-6 (пила оснащена твердосплавными пластинками) получали

swb@icmail.ru

сектора с центральными углами а = 45; 30;

22,5 град. Шероховатость поверхности плас-тей по параметру R составляла 350-500 мкм при обработке на станке Wood-Meiser и 230-250 мкм на станке Ц-6.

Основными пороками секторов на пластях были сучки продолговатые и округлые (рис. 1), на кромках - сучки округлые. Причем при увеличении центрального угла наличие продолговатых сучков на пластях секторов уменьшается. По данному показателю секторные пиломатериалы соответствуют преимущественно III и IV сорту ГОСТ 848686. Покоробленность сырых секторов не наблюдалась.

В процессе сушки до влажности 1215 % в условиях отапливаемого помещения (температура воздуха 22-26 °C, влажность 40-60 %) сектора с углом а = 22,5 град. в 80 % случаев приобретали покоробленность по пласти в зоне продолговатых сучков до 0,2 %. Сектора с а = 45 и 30 град. этот порок не имели (рис. 2). Покоробленность по кромке наблюдалась у секторов почти всех толщин и составляла 0,2 - 0,4 %. Сектора, полученные из предварительно высушенных бревен, эти пороков не имели.

Деформацию секторов по кромке обуславливало в большей степени неравномерное распределение влажности по длине (рис. 3) и

140

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2011

ДЕРЕВООБРАБОТКА

40-

5? 35-

ffl

30

F

25-

л

н

о

о

20

15-

сЗ

10

5

0

15 %

1

36 % 35 %

2 3

Вид сучков

14 %

I

I

4

2

4

Центральный угол, град.

Рис. 1. Встречаемость сучков в секторных пиломатери- Рис. 2. Среднее значение деформации секторов по алах: 1 - округлые здоровые; 2- продолговатые пласти

здоровые; 3 - продолговатые частично сросшиеся; 4 - округлые частично сросшиеся

Рис. 3. Распределение влажности по длине сектора с центральным углом 45° после 7 суток сушки

30

25

чР

^ 20 д4 н

о 15

S 10

5

0

25 50 75 100

Ширина сектора, мм

Рис. 4. Распределение влажности по сечению сектора с центральным углом 45° после 7 суток сушки

сечению (рис. 4). Так, если в точке 2 поперечного сечения сектора влажность древесины была 30 %, то точках 1 и 3 - 14-15 %.

Рис. 4 показывает, что с увеличением сечения сектора (точка 3) влажность в нем со-

храняется дольше. Но на коробление сектора по пласти такое распредление влияет слабо. Это можно объяснить тем, что при испарении влага из сектора удаляется равномерно относительно оси симметрии его поперечного сечения.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2011

141

ДЕРЕВООБРАБОТКА

Рис. 5. Поперечное сечение двойного (а) и тройного (б) клееного блока из секторов: 1-сектора; 2 - клеевой шов; В, Н - ширина и высота блоков

Рис. 6. Поперечное сечение двойного (а) и тройного (б) клееного блока из радиальных досок h и В - толщина и ширина блока

Рис. 7. Схема нагружения пиломатериалов: 1 - нагружающий пуассон; 2 - пиломатериал; 3 - опоры

Склеивание секторов проводили с помощью поливинилацетатного клея марки «Kleiberit 304.1». При склеивании таким клеем шероховатость поверхности допускалась до 300 мкм, расход клея составлял 180-200 г/м2. После открытой выдержки (3-5 мин) сектора, совмещая намазанными клеем пластями, помещали в пресс. При этом формировали двухслойные и трехслойные клееные секторные пиломатериалы (рис. 5). Склеивание проводилось при давлении не

менее 1,0 МПа. Время склеивания в соответствии с рекомендациями было не менее 30 минут. Клееные пиломатериалы выдерживали в помещении при температуре 22-26 °С и влажности 45-70 % не менее суток для достижения окончательной прочности клея.

Для сравнения формировали аналогичным образом двух- и трехслойные блоки равных размеров из радиальных досок прямоугольного сечения, а также из цельной древесины (рис. 6).

142

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2011

ДЕРЕВООБРАБОТКА

Наименование пиломатериала

Рис. 8. Среднестатистичекие показатели предела прочности при статическом изгибе клееных пиломатериалов: 1 - из секторов; 2 - из досок прямоугольного сечения; 3 - цельная древесина

Испытания изготовленных блоков на прочность при статическом изгибе проводили в соответствии с ГОСТ 15613.4-78 на универсальной испытательной машине ГРМ-1 с погрешностью измерения нагрузки не более 1 %. Схема нагружения образца показана рис. 7.

Предел прочности при статическом изгибе вычисляли по формуле

а = (3 / 2)-(Pmax-Z / Bh2), (1)

где Pmax - максимальная разрушающая нагрузка, Н;

L - расстояние между центрами опор, мм;

B - ширина образца, мм;

h - толщина образца, мм.

Среднестатистические результаты испытаний приведены на рис. 8. Анализируя данные рис. 8, можно отметить что прочность при статическом изгибе секторных клееных блоков на 25-35 % выше, чем у прямоугольных клееных и цельных пиломатериалов. Это можно объяснить характером изменения плотности древесины ствола сосны в поперечном направлении и особенностью формирования секторных блоков [5]. При формировании последних присердцевинная зона древесины полностью перекрывается периферийной зоной, имеющей плотность на 40-50 кг/м3 выше. Причем такое перекрытие в секторных пиломатериалах более значительно по сечению, чем у прямоугольных пиломатериалов. Это ведет к усреднению общей плотности в секторных пиломатериалах и приближается к наибольшему его значению.

Для изготовления клееных блоков с минимальной степенью обработки можно использовать сектора с центральным углом 22,5°-45°, полученных из сухих бревен, и высушенные сектора, имеющие центральный угол 30°-45°, сектора с центральным углом 22,5° после устранения покоробленности.

Вывод

Способ позволяет получать радиальные клееные пиломатериалы из секторов с объемным выходом до 75 % при одновременном увеличении прочности при статическом изгибе на 25-35 %.

Библиографический список

1. Черных, П.Г. Основные положения раскроя бревен на радиальные пиломатериалы с использованием оборудования фирмы «KARA» / П.Г. Черных, П.П. Черных, Л.В. Ильюшенков // Деревообрабатывающая пром-ть. - 20С19. - № 4. - С. 22-24.

2. А.С. 490651 СССР, МКИ В27Д 1/100. Способ получения клееных заготовок радиальной распиловки / В.А. Червинский. - Опубл. 05.11.75., Бюл. №41.

3. Щепкин, В.Б. Оптимизация и границы применимости способа раскроя бревен на секторы для последующего склеивания / В.Б. Щепкин // Технология и оборудование деревообработки в XXI веке - Воронеж, 2008. - № 4. - С. 69-73.

4. Щепкин, В.Б. Исследование секторно-совмещенного способа раскроя бревен на пиломатериалы / В.Б. Щепкин, В.С. Болдырев, А.И. Цуриков // Современные технологические процессы получения материалов и изделий из древесины - Воронеж, 2010. - С. 147-150.

5. Уголев, Б.Н. Древесиноведение и лесное товароведение: учеб. / Б.Н. Уголев. - МГУЛ, 2007. - 351 с.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 3/2011

143