CC BY
41
ДЕРЕВООБРАБОТКА
минимальным размерам больше на 8,2 %, чем при их производстве по номинальным размерам.
Таким образом, деревообрабатывающим предприятиям целесообразно заказывать пиломатериалы, предназначенные для дальнейшего производства заготовок, по минимальным размерам их сечений, а не использовать доски, выпиленные по стандартным номинальным размерам.
Библиографический список
1. Фергин, В.Р. Интенсификация процессов пиления древесины / В.Р. Фергин. - М.: Лесная пром-сть, 1988. - 144 с.
2. Курицын, А.К. Точность процесса распиловки древесины на лесопильных рамах / А.К. Курицын // Механическая обработка древесины. - 1979. - Вып. 8. - 42 с.
3. Курицын, А.К. Размеры черновых пиломатериалов. Метод стандартизации: Проект стандарта / А.К. Курицын. - М.: ООО «Лесэксперт», 2010. - 13 с.
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЛЕЕНЫХ СЕКТОРНЫХ БЛОКОВ
В.С. БОЛДЫРЕВ, доц. каф. механической технологии древесины ВГЛТА, канд. техн. наук,
В.Б. ЩЕПКИН, асп. каф. механической технологии древесины ВГЛТА
boldyrev. 1950@mail.ru; swb@icmail.ru
Потребность столярно-строительной и мебельной промышленности в прочных и формоустойчивых полуфабрикатах из натуральной (цельной) древесины - радиальных досках, клееных заготовках, столярных щитах - постоянно растет. Однако трудоемкость их производства высока, а полезный выход, например радиальных пиломатериалов из крупномерного сырья, не превышает 30-40 % [1]. Улучшить эти показатели, например, увеличить объемный выход до 75 % и более из
тонкомерного сырья, позволяет изготовление клееной продукции из секторов (рис. 1), которая при прочих равных условиях на 20-30 МПа прочнее радиальных пиломатериалов и клееных брусьев из досок прямоугольного сечения [2].
Процесс изготовления секторной клееной продукции холодным способом можно представить следующей схемой (рис. 2)
Остановимся на отличительных особенностях этой технологии.
и к
л
Рис. 1. Схемы поперечного сечения сектора (а) и клееной секторной продукции: двухслойные блоки из необрезных (б), обрезанных по высоте (в) и хорде (г) секторов; трехслойные блоки из необрезных (д) и обрезанных по хорде (е) секторов; многослойные блоки из необрезных (ж) и обрезанных по хорде (з) секторов; и,к - щиты, выпиленные соответственно из блоков ж и з; л - щит, склеенный по хорде из двухслойных блоков г; а - центральный (присердцевинный) угол; R, H и C - соответственно радиус, высота и хорда сектора
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011
113
ДЕРЕВООБРАБОТКА
опилки
Рис. 2 - Структурная схема технологического процесса производства клееных секторных пиломатериалов: 1- окорка бревен; 2 - сортировка и оцилиндровка бревен; 3 - раскрой цилиндра на сектора; 4 - фрезерование непропиленной части сектора; 5 - камерная сушка секторов; 6 - калибрование сухих секторов; 7 - нанесение клея на пласти секторов; 8 - открытая выдержка; 9 - формирование блока и его склеивание; 10 - технологическая выдержка; 11 - раскрой блоков на пиломатериалы и щиты 12
Для изготовления секторов могут быть использованы пиловочные бревна, соответствующие ГОСТу 9462 - 88 и ГОСТу 9463-88 длиной 2-2,5 м. Выбор такой длины объясняется значительным уменьшением кривизны бревен (в 2-3 раза), увеличением цилиндрического выхода (на 10-15 %) по сравнению с 6-ти метровыми бревнами [3,4], размерами изделий (оконных и дверных блоков, паркетных досок и др.) в домостроении [5].
Сортировка бревен по диаметрам должна проводиться с точностью ±0,5 см. При такой точности величина потерь цилиндрического объема не превышает 5 % [6].
Оцилиндровку бревен необходимо проводить на станках, устраняющих их кривизну. Кроме этого цилиндрическая поверхность секторов может быть лицевой, например, в стеновых панелях или декоративных щитах при отделке стен (рис. 1, и,к ). Поэтому целесообразно при оцилиндровке получать поверхность древесины, приближающуюся к строганой (R < 300 мкм). Это достигает-
ся при строгании (фрезеровании) древесины вдоль волокон, например на апробированном нами станке, принципиальное технологическое устройство которого показано на рис. 3.
В таком станке поверхностный слой вращающегося вокруг геометрической оси бревна обрабатывается двумя цилиндричес-
кими фрезами, расположенными на суппорте, совершающем возвратно-поступательное движение (ручное или механизированное) вдоль бревна. Первая (по рабочему ходу суппорта) фреза имеет ось вращения, совпадающего с осью бревна, ось второй расположена под углом 45° к оси бревна. Получаемая поверхность позволяет при формировании секторных клееных изделий обходиться без дополнительной обработки поверхности или применять шлифование.
Раскрой оцилиндрованных бревен на сектора путем их распиловки по радиальной плоскости можно проводить на однопильных круглопильных и вертикальных ленточнопильных станках, используя соответствующие торцевые зажимы и поворотные устройства. При этом бревно вначале распиливают на два сегмента, затем сегменты на четвертины и т.д. При этом все время происходит перебазирование заготовки, что приводит к нестабильности заданного присердцевинного угла сектора, неровности радиальных поверхностей.
Эффективнее изготовление секторов выполнять на разработанном нами специализированном горизонтальном ленточнопильном станке ЦБЩ-1, особенностью которого является наличие зажимного манипулятора и центрирующего устройства оригинальных конструкций. Данные устройства позволя-
114
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011
ДЕРЕВООБРАБОТКА
1 2 3 4 5
Рис. 3. Принципиальная схема оцилиндровочного станка позиционно-проходного типа: 1- вращающиеся зажимы; 2 - бревно; 3 - суппорт; 4 и 5 - цилиндрические фрезы
ют единожды базировать оцилиндрованное бревно, осуществлять его осевой поворот на заданный угол и получать сразу два сектора заданной размерной и качественной характеристики.
Изложенное конструктивное решение позволяет вырабатывать сектора с отклонениями центрального угла от заданного не более чем на 0,5-1 град.
Установлено, что для изготовления секторной клееной продукции при холодном способе склеивания наиболее технологичными являются сектора с центральным углом 45° [7]. Их особенности и предъявляемые требования:
- ребра секторов устойчивы к ударам, не ломаются в процессе формирования сушильного пакета и транспортировки;
- отсутствует коробление секторов по пласти (при сушке, даже в местах расположения продолговатых сучков; коробление по кромке незначительно);
- сектора имеют устойчивое положение при опоре на дугообразную кромку при продольном и поперечном перемещении, что важно при наборе сушильных пакетов, нанесения клея на пласти, открытой выдержки на конвейере;
- сектора удобны при ручной сборке клееных блоков; операция укладки секторов в прессы производится быстро и надежно;
- для склеивания поливинилацетатными (ПВА) клеями пригодны сектора с шероховатостью R < 300 мкм, что минимизирует процесс их обработки;
- отклонение значения центрального угла от заданного составляет не более 1,0 град. на длине 2 м, что удовлетворяет условиям формирования блоков;
- сектора с центральным углом 45° эффективно изготавливать на предлагаемом специализированном ленточнопильном станке (требуется всего 4 реза).
Сушка секторов осуществляется камерным способом до требуемой влажности (8 - 12 %) по тем же режимам, что и пиломатериалы прямоугольного сечения (укладку секторов при сушке рекомендуется, для избегания смятия ребра сектора при центральном угле, производить на этажерке в один ряд на пропиленную или непропиленную кромку). Продолжительность же сушки секторов при выбранных режимах на 27,6 % меньше, чем у пиломатериалов прямоугольного сечения при сопоставимой толщине [8].
В процессе сушки секторов возможно появление дефектных мест в виде выпадающих продолговатых сучков. Это может вызвать необходимость применения технологической операции по вырезке некондиционных участков. При вырезке дефектных мест в секторной доске потери древесины в 4 раза меньше, чем в сердцевинной при одной и той же их толщине [9].
Сухие сектора перед склеиванием при необходимости можно обрезать по хорде и калибровать (уменьшать шероховатость плас-тей, стабилизировать центральный угол по всей длине). Калибрование может осуществляться строганием или шлифованием плас-тей на нестандартном (модернизированном) оборудовании проходного типа.
При изготовлении клееных секторных блоков, служащих в нормальных условиях, можно применять ПВА клеи (ГОСТ 18992-80), в условиях переменной влажности - двухкомпонентные водостойкие ПВА клеи, например Клейберит 304.1 и др. Время скле-
ЛЕСНОИ ВЕСТНИК 5/2011
115
ДЕРЕВООБРАБОТКА
Рис. 4. Структурно-технологическая схема участка изготовления секторов: 1 - бревнотаска; 2 - окорочный станок; 3 - оцилиндровочный станок; 4 - роликовый конвейер; 5 - поперечный цепной конвейер; 6 - роликовый конвейер; 7 - бревноперекладчик; 8 - горизонтальный ленточнопильный станок ЦБЩ-1; 9 - склиз; 10 - продольный ленточный конвейер; 11 - строгальный станок; 12 - сбрасыватель; 13 - поперечный конвейер; 14 - тележка на рельсовом ходу; 15 - ленточный конвейер
ивания этими клеями составляет 25-30 мин при температуре 20°С. Нанесение клея может осуществляться вручную или механически, клеевыми вальцами. Операцию формирования и склеивания секторных блоков рекомендуется проводить на вертикальных прессах, например отечественных фирмы «Бокаут». Набор блоков и снятие выполняется вручную. Склеенные блоки перед последующей механической обработкой проходят операцию технологической выдержки.
Ниже представлены возможные варианты планировочных решений по получению секторов и формированию клееных секторных панелей. При работе в одну смену расчетная годовая мощность первого участка составляет 680 тыс. секторов размерами: центральный угол 45°, ширина пластей 128 мм, высота 85 мм, ширина кромки (по хорде) 100 мм, длина 2000 мм; второго - 40 тыс. шт. панелей размерами: толщина 128 мм, ширина 500 мм, длина 2000 мм.
Технологический процесс производства секторов происходит следующим образом (рис. 4). Отсортированные по диаметру бревна поступают по бревнотаске 1 в окорочный станок 2, отделяющаяся кора ленточным конвейером 15 удаляется из станка. Окоренные бревна по роликовому 6 и цепному поперечному 5 конвейерам поступают на оцилиндро-вочный станок 3. Здесь двумя цилиндрическими фрезами происходит удаление сбеговой зоны бревна. Получаемая при этом стружка отбирается пневмотранспортной системой.
Оцилиндрованные бревна выталкиваются из станка на роликовый конвейер 4 и поступают на секторнопильный горизонтальный ленточнопильный станок 8. Здесь бревно центрируется и распиливается на четное количество секторов с заданным центральным углом. Выпиленные сектора по склизу 9 поступают на ленточный конвейер 10 и далее в строгальный станок 11 для удаления по хорде непропиленной зоны сектора. Затем обработанные сектора по конвейеру 12 поступают на стол
13. Здесь готовые сектора рабочий послойно укладывает на полки вагонетки 14. Наполненная вагонетка по рельсовому пути поступает в сушильное отделение.
Вторичным сырьем при раскрое бревен на сектора являются кора, стружка и опилки. Они могут быть брикетированы по соответствующей технологии и реализованы населению в виде топлива или подвергнуты сжиганию на самом предприятии в котле для выработки тепловой энергии для сушильных камер.
Технологический процесс формирования и склеивания секторных панелей происходит следующим образом (рис. 5). Высушенные до влажности 8-12 % сектора, поступающие на рельсовой этажерке 1, укладываются рабочими кромкой на поперечный пластинчатый конвейер 2. Сектора загрузочным конвейером 3 подаются в калибровочный станок 4. При необходимости плоскости секторов строгают или шлифуют для достижения шероховатости по показателю R не более
А m max
116
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011
ДЕРЕВООБРАБОТКА
7
Рис. 5. Структурно-технологическая схема участка изготовления клееных панелей: 1 - этажерка; 2 - поперечный конвейер; 3 - загрузочный конвейер; 4 - калибровочный станок; 5 - клеенаносящие станки; 6 - разворотное устройство; 7 - ленточный конвейер; 8 - гидравлическая вайма; 9 - подвесной кран; 10 - траверсная тележка; 11 - место технологической выдержи
300 мкм. Далее сектора подаются в клеенаносящий станок. На пласти секторов наносится ПВА клей, например, «Клейберит 314.1» в количестве 100 г на 1 м2. Сектора с нанесенным клеем, в соответствии с рекомендациями производителя, проходят открытую выдержку на конвейере 7 в течение 2-3 минут, затем их снимают вручную и укладывают в пресс 8 таким образом, что сердцевинная часть одного сектора совпадает с периферийной частью другого. Формируется клееный пакет требуемых размеров. Создается давление в прессе. Время выдержки под давлением 1 МПа не менее 20 минут. После этого давление сбрасывается. Клееный блок освобождается и с помощью транспортной тележки 10 и тельфера 9 размещается в подстопных местах 11 для окончательного завершения процесса склеивания. Время технологической выдержки составляет не менее 24 часов. Готовые клееные панели могут быть подвергнуты распиловке на брусья, щиты, заготовки.
Внедрение данной технологии позволяет получить годовую прибыль в размере 4912 тыс. руб. при выпуске 4000 м2 клееных секторных пиломатериалов.
Вывод
Проведенные в Воронежской государственной лесотехнической академии исследования позволяют констатировать, что изготовление из бревен клееных секторных полуфабрикатов технологически возможно и экономически целесообразно.
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-сть. - 2009. - № 4. - С. 22-24.
2. Болдырев, В.С. Радиальные клееные пиломатериалы из секторов / В.С. Болдырев, В.Б. Щепкин,
Е.А. Кузнецов // Актуальные проблемы лесного комплекса. - Воронеж, 2010. - №1 - С. 11-14.
3. Копейкин, А.М. Перспективы развития технологии лесопиления / А.М. Копейкин. - М.: Лесная пром-ть, 1989. - 104 с.
4. Кожухова, И.Г. Сбег бревна и цилиндрический выход / И.Г. Кожухова, В.Б. Щепкин // Лес. Наука. Молодежь - Воронеж, 2009. - № 1. - С. 38-42.
5. ГОСТ 30971 - 2002 Заготовки и детали деревянные клееные для оконных и дверных блоков. Технические условия. - М.: МНТКС, 2002 - 48 с.
6. Щепкин, В.Б. Исследование точности сортировки круглых лесоматериалов при их раскрое секторно-совмещенным способом / В.Б. Щепкин // Лес. Наука. Молодежь - Воронеж, 2008. - №1. - С. 140-143.
7. Болдырев, В.С. Размерно-качественная характеристика сосновых секторов / В.С. Болдырев,
B. Б. Щепкин, В.С. Эськов // Актуальные проблемы лесного комплекса. - Воронеж, 2010. - №1 -
C. 14-18.
8. Щепкин, В.Б. Сравнительная сушка секторных и прямоугольных пиломатериалов / В.Б. Щепкин // Математическое моделирование, компьютерная оптимизация технологий, параметров оборудования и систем управления. - Воронеж, 2008. -№ 13. - С. 24-28.
9. Червинский, В.А. Влияние сучков на качество и объемный выход пиломатериалов / В.А. Червинский, В.С. Болдырев, В.Б. Щепкин // Актуальные проблемы лесного комплекса. - Воронеж, 2010. - №1 - С. 44-46.
ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 5/2011
117
