CC BY
9
УДК 674.09
Хвойные бореальной зоны. 2020. Т. XXXVIII, № 3-4. С. 171-177
ОСОБЕННОСТИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ЛИСТВЕННИЧНОЙ КЛЕЁНОЙ ПРОДУКЦИИ
ИЗ ДРЕВЕСНОГО МАССИВА
Ш. Г. Зарипов1, В. А. Корниенко2
1 Лссосибирский филиал
Сибирского государственного университета науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева
Российская Федерация, 662543, г. Лесосибирск, ул. Победы, 29 2Сибирский государственный университет науки и технологий имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газеты «Красноярский рабочий», 31
E-mail: kornvlad@mail.ru
Эффективность производства клеёных изделий из массива древесины лиственницы во многом зависит от размерно-качественной характеристики пиловочного сырья. Наиболее востребованными являются пиловочные брёвна, диаметр которых составляет тридцать сантиметров и выше. Указанный диапазон диаметров брёвен позволяет получать максимальный объёмный выход радиальных пиломатериалов. В результате клеёное изделие в процессе эксплуатации сохраняет форму и размеры. При этом вероятность появления трещин снижается до нулевого значения.
В то же время пиловочное сырьё свыше тридцати сантиметров относится к группе дефицитных. Следовательно, для сохранения возможности получения клеёных изделий было принято решение рассмотреть возможность производства радиальных заготовок из пиловочного сырья диаметром менее тридцати сантиментов.
С этой целью в статье изучен вопрос возможности получения радиальных заготовок из брёвен, размеры которых менее тридцати сантиметров. Ввиду того, что качество клеёных изделий зависит не только от коробления и трещин усушки, но и от наличия сучков, то в работе изучен вопрос распределения указанных пороков в бревне различных диаметров.
На основании приведённых данных по сортообразованию бревен сделан прогноз по влиянию таких пороков, как сучки, трещины на качество заготовок. Для получения заготовок, отвечающих требованиям по качеству готового изделия, предложены различные схемы раскроя лиственничных брёвен диаметром от восемнадцати до двадцати восьми сантиметров.
Ключевые слова: лиственница, бревно, раскрой, клеёное изделие, трещина, коробление, сучок, гниль.
Conifers of the boreal area. 2020, Vol. XXXVIII, No. 3-4, P. 171-177 FEATURES OF PRODUCTION OF LARCH GLUED PRODUCTS FROM SOLID WOOD
Sh. G. Zaripov1, V. A. Korniyenko2
1 Lcsosibirsk Branch of Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 29, Pobedy Str., Lesosibirsk, 662543, Russian Federation E-mail: zaripov sh@mail.ru 2Reshetnev Siberian State University of Science and Technology 31, Krasnoyarskii rabochii prospekt, Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: kornvlad@mail.ru
The efficiency of production of glued products from solid larch wood largely depends on its size and quality characteristics of raw materials for sawing. The most popular are saw logs, the diameter of which is thirty centimeters and over. The specified range of logs diameters allows to receive the maximum volume output of radial lumber. As a result, the glued product retains its shape and dimensions during operation. In this case, the probability of cracks goes down to zero.
At the same time, the raw materials over thirty centimeters belong to the group of scarce products. Consequently, in order to preserve the possibility of obtaining glued products, it was decided to consider the possibility of producing radial blanks from raw materials with a diameter of less than thirty centimeters.
For this purpose, the possibility of obtaining radial blanks from logs the diameters of which are less than thirty centimeters has been studied in the article. In view of the fact that the quality of glued products depends not only on casting and cracks of shrinkage, but also on the presence of knots, the problem of the distribution of these defects in the logs of different diameters has been studied as well.
On the basis of the given data on grade formation of logs the forecast of influence of such defects as knots, cracks on quality of blanks has been made. To obtain blanks that meet the requirements for the quality of the finished product, various cutting plans of larch logs with a diameter of eighteen to twenty-eight centimeters have been proposed.
Keywords: larch, log, cutting, glued product, crack, casting, knot, rot.
ВВЕДЕНИЕ
Лиственница сибирская обладает уникальными эксплуатационными свойствами: высокая прочность, долговечность и необычайная красота окраски, представленная широкой палитрой тонов и рисунков, повышенная биостойкость. Поэтому она широко представлена в производстве клеёных изделий из древесного массива.
Для производства клеёных изделий из древесного массива преимущественно используются заготовки радиальной распиловки. Особая ценность таких заготовок заключается в их формоустойчивости при сушке, а также минимальная вероятность появления трещин усушки. Указанные свойства распространяются на заготовки любых пород, включая лиственничные.
Основное требование, которое необходимо выполнить при производстве радиальных заготовок -это определённое расположение годичных слоёв. Вопрос получения заготовок радиальной распиловки рассматривался многими авторами [2; 5; 7; 8]. Основной вывод, который следует из указанных работ, - это реализация схемы раскроя, где обязательным является наличие двух перпендикулярных относительно друг друга реза, проходящих через центр бревна.
Выполнение указанного условия недостаточно для получения заготовок, отвечающих требованиям производства клеёных изделий из древесного массива. Необходимо учитывать наличие таких пороков, как сучки, цветовая характеристика, а также текстура. Поэтому есть необходимость дополнительно изучить вопрос распределения указанной группы пороков в бревне с целью влияния их на сортность заготовок для производства щитов.
Наибольшая эффективность производства черновых заготовок с использованием традиционной технологии раскроя наблюдается при переработке лиственничного пиловочного сырья диаметром свыше 30 см.
Для этого используется классическая технология производства заготовок, которая предполагает распиловку пиловочного сырья на пиломатериалы, а полученные доски последовательно проходят операции сушки и раскроя на черновые заготовки.
Однако пиловочное сырьё в указанном диапазоне диаметров относится к категории дефицитных. Поэтому целесообразно изучить вопрос производства заготовок для клеёных изделий, отвечающих высоким требованиям качества из пиловочного сырья диаметром менее 30 см.
На основании вышесказанного формируется цель работы: обосновать возможность производства заготовок из лиственничного пиловочного сырья d < 30 см, отвечающих высоким требованиям клеёных изделий.
Таким образом, цель работы: обосновать рациональное использование средней и крупной групп
круглых лесоматериалов (диаметры от 18 см до 28 см) производства клеёных материалов.
РЕЗУЛЬТАТЫ
И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
Требования к качеству клеёного изделия из древесного массива. Клеёное изделие из древесного массива относится к многофункциональному объекту, которое предполагает производство большого многообразия изделий по размерам и форме, а также возможность эксплуатации его в переменных температурно-влажностных условиях.
В работе будет уделено внимание сырьевой базе для производства заготовок для сборки щитов из древесного массива. Ввиду того, что древесина относится к гигроскопичным материалам, то размеры и форма изделия, а также его целостность во многом определяются температурно-влажностными условиями окружающей среды. Поэтому ошибка, допущенная при сборке щита, приводит к короблению и/ или растрескиванию клеёных деталей непосредственно в готовом изделии, что недопустимо.
Основные требования к сборке щитов из древесного массива:
- строго рекомендованная влажность используемого материала должна составлять = 8 %, с допускаемой небольшой погрешностью А1¥ = + 2 %;
- клееный мебельный щит должен иметь однородную поверхность. Все сучки, боковые ламели, любые неравномерности цвета, отпечатки в местах сращивания по длине нужно более или менее равномерно распределять по всей площади мебельного щита;
- важно соблюдать расположение ламелей при склеивании по принципу «левая сторона доски к правой стороне доски», что снижает вероятность коробления щита в процессе эксплуатации;
- ламели должны быть без поперечной и продольной покоробленности;
- ламели не должны содержать сердцевину;
- лучше, если годовые кольца ламелей идут по направлению склеивания.
Для выполнения указанных требований необходима соответствующая сырьевая база. Наиболее распространённым вариантом получения радиальных и полурадиальных заготовок являются пиловочные брёвна диаметром а? > 30 см (см. рис. 1). Из брёвен указанного диапазона диаметров возможен максимальный выход радиальных и полурадиальных пиломатериалов с минимальным содержанием пороков роста: метико-вые трещины, сердцевинная гниль, а также сучки.
Распределение в лиственничных пиловочных брёвнах сортообразующих дефектов сушки и пороков роста, переходящих в пиломатериалы.
Трещины и коробление сушки. Комплексное изучение образования трещин и коробления [3-5] указало на то, что наиболее опасная зона бревна с позиции
образования данной группы дефектов является древесина вокруг сердцевинной трубки. Специфическое расположение годичных слоев в указанной зоне бревна способствует проявлению анизотропии усушки древесины при удалении связанной влаги из древесины.
Пластевая (торцово-пластевая) трещина начинает образовываться в первые 16-18 час сушки, так как именно в этот период наблюдается максимальное значение перепада связанной влажности (АПа, = 10... 12 %) на толщине доски 2,5-5,0 мм [4]. Трещина формируется по сердцевинному лучу, т. е. в тангенциальной зоне пласти доски.
Коробление доски наблюдается в зонах, где имеет место переход направления усушки [3] - центральная часть сердцевинной вырезки и/ или центральной доски. Недопущение коробления вышележащим штабелем приводит к образованию трещины по пласти при удалении связанной влаги по всей толщине доски. Таким образом, древесина, прилегающая к сердцевинной трубке в доске, является своеобразным концентратором напряжений, способствующим образованию трещин и покоробленности.
Вышеприведённый вывод в полной мере получил подтверждение результатами экспериментальных исследований [5] (см. таблицу).
Из таблицы следует, что наличие в лиственничной доске сердцевинной трубки (сердцевинная доска)
гарантирует появление трещины и поперечной покоробленности практически в 100 % пиломатериалов. Выход сердцевинной трубки на пласть доски в 95 % из 100 % (см. таблицу) также гарантирует появление в лиственничной доске трещины и поперечной покоробленности при сушке и дальнейшей эксплуатации. При этом трещины сосредотачивались в древесине, прилегающей к сердцевинной трубке. Основным источником коробления доски также является древесина, прилегающая к сердцевинной трубке.
Из вышесказанного следует вывод о том, что вырезка перед сушкой зоны сердцевинной трубки позволяет удалить основной источник образования трещин и коробления в доске - заготовке - ламели. Для решения указанной задачи достаточно предусмотреть непосредственно при раскрое бревна вырезку бруска оптимальных размеров axe = 50x50 мм.
Наряду с вышеуказанными дефектами на качество клеёной продукции из древесного массива значительное влияние оказывают сучки различной формы и размеров, сердцевинная гниль, трещины роста (мети-ковые). Поэтому необходимо максимально учитывать их влияние на качество заготовок. Для прогнозирования влияния пороков роста на качество заготовок были составлены карты (рис. 2) распределения пороков роста в лиственничных брёвнах в диапазоне диаметров d= 18-28 см [1; 9].
Рис. 1. Схемы раскроя пиловочного сырья с максимальным выходом радиальных и полурадиальных пиломатериалов:
1 - доска радиальная; 2 - доска полурадиальная
Влияние положения доски в поставе на образование поперечного коробления и растрескивания лиственничных пиломатериалов при сушке [5]
Способ раскроя Местоположение доски в поставе (вид доски) Общее количество досок, шт./% Качество досок после сушки по наличию поперечного коробления и растрескивания
сохранившие сорт, шт./% понизившие сорт до 3, шт./% понизившие сорт до 4, шт./%
С получением 1-го бруса на 1-м проходе сердцевинные 47/100 0/0 0/0 47/100
центральные 41/100 2/4,9 5/12,2 34/82,9
боковые 135/100 118/87,4 0/0 17/12,6
С получением 2-х брусьев на 1-м проходе радиальные 29/100 29/100 0/0 0/0
полу радиальные 34/100 34/100 0/0 0/0
остальные 70/100 70/100 0/0 0/0
Примечание. 1. Поперечное коробление сердцевинных досок в 95 % случаях сопровождалось образованием пластевых трещин. 2. Сорт пиломатериалов устанавливался по ГОСТ 8486-66.
Бездефектная зона Вредна
Ш)
Ш
Сучки
Вое оортоодразующие пороки
Рис. 2. Расположение пороков в лиственничном пиловочном сырье
220
/ / У 50x50 50x50 \ ч. \ \
50x50 50x50
\ \ \ 50x50 50x50 / / / /
комледая часть дредна
Рис. 3. Схема раскроя (I =18 см. Размеры заготовок: 50x50 - 6 шт.; сердцевинная вырезка 50x60 - 1 шт.; Ь = 3,9 м; п = 56,2 %; прад = 46,8 %
Рис. 4. Схема раскроя (I =20 см. Размеры заготовок: 50x50 - 4 шт.; 50x60 - 2 шт.; сердцевинная вырезка 50x60- 1 шт.; Ь= 3,9 м; п = 55,58%; прад = 43,68 %
ш
Рис. 5. Схема раскроя </=22 см. Размеры заготовок: 50x50 - 4 шт.; 50x75 - 4 шт.; сердцевинная вырезка 50x50 - 1 шт.; Ь = 3,9 м; п = 64,29 %; прад = 54,7 %
гво
ж
Рис. 7. Схема раскроя </=26 см. Размеры заготовок: 50x50 - 8 шт.; 50x75 - 4 шт.; сердцевинная вырезка 50x32 - 1 шт.; Ь = 3,9 м; п = 57,09 %; прад = 54,6 %
Наиболее распространенным пороком в бревнах являются сучки, которые при раскрое брёвен переходят в пиломатериалы и заготовки. Сучковатость бревен тесно связана с их размером. Так, у брёвен диаметром с! = 18-20 см порядка 80 % сучков выходят на поверхность. При этом в брёвнах диаметром с/ = 32-34 см только 64 % сучков заметны на поверхности бревна [1].
Трещины роста (метиковые) встречаются примерно в 1/3 бревен, что значительно снижаеет сортность
ш
50x50 50x85 50x50
■У///)/////л
50x85 50x85
50x50 50x85 50x50
Рис. 6. Схема раскроя </=24 см. Размеры заготовок: 50x50 - 4 шт.; 50x85 - 4 шт.; сердцевинная вырезка 50x50 - 1 шт.; Ь = 3,9 м; п = 57,52 %; прад = 52,65 %
хо
Рис. 8. Схема раскроя </ =28 см. Размеры заготовок: Размеры заготовок: 50x50- 16 шт.; сердцевинная вырезка 50x50 - 1 шт.; Ь = 3,9 м.; п = 49,7%; прад = 46,8 %
брёвен. Трещины встречаются, в основном, в досках, выпиленных из центральной части бревен.
Сердцевинная гниль определяет сортность около 5 % лиственничного сырья. Гниль чаще встречается в центральных и в сердцевинных досках. Их встречаемость во многом зависит от расположения бревна в стволе дерева - наибольшая встречаемость отмечается в комлевой части.
Из вышесказанного следует вывод о том, что основная группа сортообразующих пороков (дефектов)
в бревне легко проецируется на пиломатериалы (заготовки). Следовательно, составленная карта расположения пороков в лиственничном пиловочном сырье в диапазоне диаметров с! = 18-28 см (рис. 2) позволяет с высокой долей вероятности установить качество доски (заготовки), а значит, и степень пригодности для производства клеёных изделий.
Возможные варианты схем раскроя лиственничных брёвен с целью получения заготовок для производства клеёных изделий.
Способы раскроя бревен обусловливаются размерами и качеством заданной продукции, а также техническими требованиями к ней. Для выработки пило-продукции, в которой допускается смешанная ориентация пластей относительно годичных слоев древесины, широко используются развальный и брусово-развальный способы раскроя, а для получения продукции радиальной и тангенциальной ориентации -круговой, секторный, сегментный
Опираясь на приведённые выше данные по расположению как пороков роста, так и дефектов сушки, были разработаны и просчитаны системы поставов на распиловку лиственничных брёвен диаметром от 18 см до 28 см (см. рис. 3-8) на предмет получения радиальных и полурадиальных заготовок с обязательной вырезкой сердцевинной древесины.
Предлагаемые схемы раскроя брёвен группы диаметров 18-28 см планируют раскраивать брёвна непосредственно на заготовки, минуя получение пиломатериалов. Такой подход позволяет получить максимальный выход как всех заготовок (г|), так и радиальных Спрад).
Приведённые данные указывают на возможность получения радиальных и полурадиальных заготовок квадратного сечения или близко к ним из лиственничного пиловочного сырья диаметром с! = 18-28 см.
ВЫВОДЫ
1. Внедрение технологии раскроя лиственничных бревен на черновые заготовки и переработка их на клеёную продукцию в условиях лесопильного предприятия позволит повысить эффективность использования древесного сырья.
2. Расчет системы поставов, группы диаметров (18-28 см) показал значительный выход радиальных пилёных заготовок от 43,68 до 56,20 %.
3. Раскрой бревен необходимо производить относительно образующей, что позволит максимально удалить пороки, дефекты роста и сушки, которые располагаются в центральной зоне бревна.
4. Раскрой бревен с вырезкой сердцевинного бруска, в который входит сердцевинная трубка, позволяет в радиальных заготовках предотвратить появление трещин и их коробление при сушке.
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЕ ССЫЛКИ
1. Бокщанин Ю. Р. Обработка и применение древесины лиственницы. 2-е изд., прераб. и доп. М. : Лесн. пром-сть, 1982. 216 с.
2. Бокщанин Ю. Р., Тихонова М. В. Распиловка лиственничного сырья на пиломатериалы радиального
вида // Лиственница : межвуз. сб. науч. трудов. 1974. Т. 5. С. 161-168.
3. Глухих В. Н. Повышение качества сушки пиломатериалов на основе учёта анизотропии древесины при составлении схем раскроя брёвен : дис. ... д-ра техн. наук (05.21.05 - древесиноведение, технология и оборудование деревообработки). СПб., 2008. 291 с.
4. Зарипов Ш. Г. Систематизация факторов, влияющих на образование трещин в лиственничных пиломатериалах при сушке // Лесн. журн. 2018. № 3. С. 127-136.
5. Зарипов Ш. Г. Исследование влияния размерно-качественных зон древесины лиственницы на качество сухих пиломатериалов : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Л. : ЛТА, 1981. 21 с.
6. Корниенко В. А, Трапезников С. В. Технология лесопильно -деревообрабатывающих производств. Составление спецификационных поставов и технологический расчёт лесопильных потоков : справ, по выполнению расчетно-графических работ, курсового и дипломного проектирования студентами спец. 250403 «Технология деревообработки» всех форм обучения / Сиб. гос. технологич. ун-т. Красноярск, 2010. 96 с.
7. Межов Р. С., Осипова Л. К. Производство радиальных пиломатериалов и заготовок // Деревообраб. пром-сть. 1996. № 3. С. 8-11.
8. Осипова Л. К. Исследование процесса продольной распиловки бревен с целью повышения выхода радиальных пиломатериалов : автореф. дис. ... канд. техн. наук. Кострома, 1994. 21 с.
9. Перелыгин Л. М. Влияние пороков на технические свойства древесины. М. : Гослесбумиздат, 1949. 160 с.
Ю.Серговский П. С., Расев А. И. Гидротермическая обработка и консервирование древесины [Текст] : учебник для вузов. 4-е изд., перераб. и доп. М. : Лесн. пром-сть, 1987. 360 с.
REFERENCES
1. Bokshchanin Yu. R. Obrabotka i primeneniye drevesiny listvennitsy. 2-е izd., prerab. i dop. Moskva, Lesn. prom-st', 1982, 216 s.
2. Bokshchanin Yu. R., Tikhonova M. V. Raspilovka listvennichnogo syr'ya na pilomaterialy radial'nogo vida // Listvennitsa : mezhvuz. sb. nauch. tradov. 1974, T. 5, S. 161-168.
3. Glukhikh V. N. Povysheniye kachestva sushki pilomaterialov na osnove uchëta anizotropii drevesiny pri sostavlenii skhem raskroya brëven : dis. ... d-ra tekhn. nauk (05.21.05 - drevesinovedeniye, tekhnologiya i obo-rudovaniye derevoobrabotki). Sankt-Peterburg, 2008,291 s.
4. Zaripov Sh. G. Sistematizatsiya faktorov, vliyayu-shchikh na obrazovaniye treshchin v listvennichnykh pilomaterialakh pri sushke // Lesn. zhurn. 2018, № 3, S. 127-136.
5. Zaripov Sh. G. Issledovaniye vliyaniya razmerno-kachestvennykh zon drevesiny listvennitsy na kachestvo sukhikh pilomaterialov : avtoref. dis. ... kand. tekhn. nauk. Leningrad, LTA, 1981, 21 s.
6. Korniyenko V. A, Trapeznikov S. V. Tekhnologiya lesopil'no-derevoobrabatyvayushchikh proizvodstv. Sos-
tavleniye spetsifikatsionnykh postavov i tekhnologiches-kiy raschet lesopil'nykh potokov : sprav. po vypolneniyu raschetno-graficheskikh rabot, kursovogo i diplomnogo proyektirovaniya studentami spets. 250403 "Tekhnologiya derevoobrabotki" vsekh form obucheniya / Sib. gos. tekhnologich. un-t. Krasnoyarsk, 2010, 96 s.
7. Mezhov R. S., Osipova L. K. Proizvodstvo radial'nykh pilomaterialov i zagotovok // Derevoobrab. prom-st'. 1996, № 3, S. 8-11.
8. Osipova L. K. Issledovaniye protsessa prodol'noy raspilovki breven s tsel'yu povysheniya vykhoda radial'-
nykh pilomaterialov : avtoref. dis. ... kand. tekhn. nauk. Kostroma, 1994, 21 s.
9. Perelygin L. M. Vliyaniye porokov na tekhni-cheskiye svoystva drevesiny. Moskva, Goslesbumizdat, 1949, 160 s.
10. Sergovskiy P. S., Rasev A. I. Gidrotermicheskaya obrabotka i konservirovaniye drevesiny [Tekst]: uchebnik dlya vuzov. 4-e izd., pererab. i dop. Moskva, Lesn. prom-st', 1987, 360 s.
О Зарипов Ш. Г., Корниенко В. А., 2020
Поступила в редакцию 27.11.2019 Принята к печати 05.10.2020
