Модифицированный строительный брус Текст научной статьи по специальности «Технологии материалов»

Технология деревянного домостроения

электрифицированного инструмента с соответствующей технологической оснасткой.

Осуществление предлагаемой технологии производства цельномассивной доски пола не требует значительных капиталовложений, поэтому она может реализовываться в рамках малого и среднего бизнеса. В результате создается благоприятный климат для образования дополнительных рабочих мест, снижается удельная ресурсоемкость производства, повышается конкурентоспособность продукции на рынке. И, как следствие, частичное снижение дефицита производствен-

ных мощностей по глубокой переработке древесины.

Библиографический список

1. Патент на изобретение «Четырехсторонний продольнофрезерный деревообрабатывающий станок» заявка № 2009144446/03(063319) / Г.А. Кра-пухин, В. А. Косарев, Е.В. Кравцов // МПК B 27 C 9/04 от 02.12.2009

2. Заявка на изобретение «Продольно-фрезерный деревообрабатывающий станок» заявка № 2011117528/(026053) / Г.А. Крапухин, В.А. Косарев, Д.В. Кондратюк, Е.В. Кравцов // МПК B 27 C 9/04; В27 С 1/04 от 05.05.2011

МОДИФИЦИРОВАННЫЙ СТРОИТЕЛЬНЫЙ БРУС

В.А. КОНДРАТЮК, проф., ген. директор ФГУП «ГНЦЛПК», д-р экон. наук,

ИВ. ВОСКОБОЙНИКОВ, зам. ген. директора ФГУП «ГНЦ ЛПК» по науке, д-р техн. наук, В.М. ЩЕЛОКОВ, зам. ген. директора ФГУП «ГНЦЛПК»

В.Н. ПЕТРОВ, директор Департамента ИркутскНИИЛП, канд. техн. наук

Государственным научным центром лесопромышленного комплекса совместно с ОАО Иркутсклеспром проведены исследования и разработана технология получения модифицированного строительного бруса.

Повышенный спрос на деревянные дома заводского изготовления поставил вопрос создания новых деревянных строительных материалов, одним из которых является строительный брус из модифицированной древесины, который является прочным деревометаллическим материалом с заранее заданными формами и прочностными показателями. Такой строительный брус может применяться в особо ответственных и напряженных узлах строительных конструкций. Кроме того, к созданным металлическим швам бруса можно приваривать различных форм и прочности закладные детали.

Способ производства строительного бруса из модифицированной древесины обеспечивает модификацию древесины путем нагнетания в полость пиломатериала мелкоразмолотого металлического порошка с последующей придачей пласти пиломатериала путем проката ровной поверхности для подачи в матрицу, где он складывается в брус

gnclpk@mail.ru металлическими пластями друг к другу, а затем к торцам бруса подводятся токи сверхвысокой частоты (СВЧ), которые размягчают металлический порошок, и соединение модифицированных материалов происходит в матрице путем прессования, в момент которого СВЧ выключается, а полученный шов соединения охлаждается, и готовый брус убирается из матрицы, освобождая ее для последующего прессования бруса.

Модифицированный строительный брус предназначен для использования в народном хозяйстве в качестве несущих опор и колонн для деревянного домостроения.

Отличительными особенностями модифицированного строительного бруса от отечественных и зарубежных аналогов являются:

- наличие слоя металлического порошка в склеиваемых поверхностях;

- использование в слоях пиломатериалов с повышенной влажностью;

- соединение слоев пиломатериалов происходит холодным прессованием с одновременным свариванием поверхностей слоев с помощью токов высокой частоты.

Модифицированный брус и способ его получения защищены патентами: па-

96

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2012

Технология деревянного домостроения

Таблица 1

Размеры модифицированного бруса, мм

Тип МБ Толщина Н Ширина В Длина

I; II; III; IV 100; 125; 150; 175; 200 100; 125; 150; 175; 200; 225; 250 3000, 6000, 9000, 12000

Тип I

Тип II

Тип III

Тип IV

Рис. 1. Конструкция модифицированного бруса: В - ширина пласти МБ; Н - толщина МБ; t - толщина пиломатериала; S - склеивающий слой

тент РФ № 2235637 «Способ изготовления деревометаллических материалов»;патент РФ № 2354549 «Способ производства строительного бруса из модифицированной древесины»;патент РФ № 2008144737 «Пресс для соединения пиломатериалов модифицированного бруса».

Основные технические параметры, определяющие количественные, качественные и стоимостные характеристики продукции (в сопоставлении с существующими аналогами, в т.ч. мировыми) приведены в Технических условиях ТУ 5366-001-00273206-2009.Требования по сертификации: брус модифицированный соответствует требованиям нормативных документов и на него существует сертификат соответствия № РОСС RU. АЮ 62. С 00490, выданный Госстандартом России от 24.11.2009 г.

Брусья изготовляют путем прессования по толщине отдельных слоев, состоящих из пиломатериалов с предварительно внедренной в их соприкасаемые пласти смесью клея «Homakoll» (ТУ 2385-014-59759080-08) с металлическимпорошком (ГОСТ 9849-86).

Модифицированные брусья (МБ) в зависимости от конструкцииизготовляют 4-х типов (рис. 1): I - из 2-х слоев пиломатериалов; II- из 3-х слоев пиломатериалов; III- из 4-х слоев пиломатериалов; IV- из 5-ти слоев пиломатериалов. Размеры модифицированного бруса указанны в табл. 1.

Форма поперечного сечения бруса - прямоугольный. Предельные отклонения от

номинальных размеров в брусе находятся в пределах: по длине ±5; по толщине - от плюс 2 до минус 1; по ширине - плюс 2 до минус 1.

Модифицированные брусья изготовляются из обрезных пиломатериалов хвойных пород по ГОСТ 8486-86 и ГОСТ 24454-80.Смешивание пород древесины в брусе не допускается.

Толщина пиломатериалов должна быть от 40 до 100 мм. В одном брусе допускаются пиломатериалы разной толщины. Разница по толщине должна быть не более 10 мм.

Влажность древесины прессованных пиломатериалов должна быть от 18 до 60 %. Размеры пиломатериалов для слоев бруса установлены для древесины с влажностью не более 22 %. При большей влажности пиломатериалы по толщине и ширине должны иметь припуски на усушку древесины хвойных пород по ГОСТ 6782.1-75.

Пороки древесины, не упомянутые в настоящих технических требованиях, допускаются. Прочность пластевых соединений в слоях МБ на статический изгиб должна быть не менее 20 МПа. Прочность пластевых соединений в слоях МБ на скалывание вдоль волокон должна быть не менее 6 МПа. Показатель общего расслоения пластевых соединений смесью клея с металлическим порошком при испытании на расслаивание не должен превышать 10 %.

При изготовлении модифицированного бруса используют металлический мелкозернистый порошок, применяемый в черной

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2012

97

Технология деревянного домостроения

Рис. 2. Технологическая схема линии для производства строительного модифицированного бруса

металлургии с размерами частиц от 20 до 100 мкм по ГОСТ 23402-78. Толщина клея с металлическим порошком в соединяемых слоях МБ - не более 5 мм. Участки бруса без слоя клея с металлическим порошком не должны быть более 100 мм. Допускается по одному такому участку на каждый слой бруса. Величина уступов в смежных слоях не должна быть более 1 мм.

Непараллельность пластей и толщин допускается величиной не более предельных отклонений по толщине и ширине. Параметр шероховатости поверхности Rmmax не должен превышать 1250-1600 мкм по ГОСТ 7016-82.

По требованию потребителя брус может быть рассортирован по сортам и типам. Сорт, тип, характер обработки, размеры и порода древесины должны быть указаны в спецификации потребителя.

Нами разработана и изготовлена опытно-промышленная линия ЛМБ-М.

Линия предназначена для производства модифицированного строительного бруса с металлическим швом длиной 3-12 метров, используется в деревообрабатывающих цехах предприятий различных форм собственности.

Линия проходного типа по производству модифицированного бруса из отдельных пиломатериалов путем их пластевого соединения под давлением с внедренным в пласти прокатом металлическим порошком и сваренным в токах высокой частоты.

Линия обеспечивает механизацию и автоматизацию операций, начиная от подачи

исходного сырья и материалов до уборки готовой продукции длиной от 3 до 12 м.

Технологическая схема линии ЛМБ-М приведена на рис. 2, а техническая характеристика модифицированной линии - в табл. 2.

В состав модифицированной линии ЛМБ-М входят: 1 - транспортер проката; 2 - ролики подачи; 3 - пресс ПМБ; 4 - установка СВЧ; 5 - выносные ролики; шкаф управления; 6 - насосная станция.

Транспортер проката ТП-3 состоит из роликового стола, на который передается пиломатериал размером 50*150*12000 мм. На верхнюю пласть доски равномерно наносятся металлический порошок и клей, доски накладываются друг на друга обработанными поверхностями.

Сложенный в брус пиломатериал прогоняется через прижимные ролики, чтобы порошок вместе с клеем вдавился в пиломатериалы. Далее модифицированный брус подается в ролики подачи РП-3, с помощью которых часть бруса попадает в пресс ПМБ-3 на установленную в нем металлическую плиту.

Включается насосная станция и одновременно с надвиганием гидроцилиндров включается генератор высокой частоты, который соединен с электродом. Происходит одновременное размягчение.

Модифицированная линия укомплектована серийно выпускаемым оборудованием: насосной станцией высокого давления типа ЗНЭЭ-5.0И40Т1 и насосной станцией Г48-

98

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2012

Технология деревянного домостроения

Таблица 2

Техническая характеристика модифицированной линии ЛМБ-3

Наименование Единица измерения Величина

Мощность линии в год при 1=12 м тыс. м3 30,0

Потребность в пиломатериалах в год тыс. м3 31,5

Потребность в металлическом порошке и клее тыс. т 5,0

Длина пиломатериалов м 3,0; 6,0; 9,0; 12,0

Сварка металлического порошка между»пластами пиломатери- холодная сварка с токами высо-

алов кой частоты и давлением

Пределы давления прессования пиломатериалов МПа 5,0

Время сварки и прессования пиломатериала в брус с Не более 10,0

Сечение модифицированного бруса в пределах:

ширина мм 100-250

высота мм 100-250

Усилие проката пластей пиломатериалов в пределах МПа 3,0

Частота высоких токов МГц 240

Температура сварки шва °С 150,0

Масса линии кг Не более 7000

Таблица 3

Ожидаемый годовой объем производства готовой продукции

Наименование Ед. изм. Года Итого

2013 2014 2015 2016 2017 2018

Объем производства тыс. м3 10 50 100 300 700 1000 2160

Количество шт. 1 5 10 30 70 100 216

Стоимость продукции млн руб. 100 509 1000 3000 7000 10000 21600

Таблица 4

Среднегодовой спрос (потребность по годам) на линию ЛМБ-3

Наименование Ед. изм. Года Итого

2013 2014 2015 2016 2017 2018

Потребность влинии ЛМБ-3 шт. 1 5 10 30 70 100 216

Стоимость линии млн руб. 30 150 300 900 2100 30000 21600

32; гидроцилиндрами модели Ц55; рукавами высокого давления РВДИ2000; установкой типа ВЧС для контактной сварки металлов; изолированными медными проводами и кабелем; транспортером проката ТП-3; роликами подачи РП-3; выносными роликами; прессом модифицированного бруса ПМБ-3; системой пневмоотсоса пыли и газоочистки.

В табл. 3 приведен ожидаемый годовой объем производства готовой продукции в виде модифицированного бруса.

В табл. 4 приведены данные среднегодового спроса (потребность по годам) на линию ЛМБ-3.

Годовая мощность одного завода по производству строительного модифицированного бруса составит 100 млн руб./год.

Библиографический список

1. Боровиков, А.М. Составляющие качества пиломатериалов / А.М. Боровиков, В.Н. Лохов. - М.: Механическая обработка древесины, 1983. - № 10. - 12 с.

2. Ветшева, В.Ф. Теоретические и экспериментальные исследования раскроя крупномерных пиловочных бревен хвойных пород Сибири и Дальнего Востока: дисс. ... д-ра техн. наук / В.Ф. Ветшева. - Л.: ЛТА, 1974. - 340 с.

3. ГОСТ 8486-86. Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия. - Введ. 01.01.88. - М.: Стан-дартинформ, 2006. - 13 с.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 8/2012

99