способ изготовления клееных деревянных конструкций

Формула изобретения

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КЛЕЕНЫХ ДЕРЕВЯННЫХ КОНСТРУКЦИЙ, включающий сушку пиломатериалов, раскрой их на заготовки, стыковку по длине, нанесение клея, формирование пакета и технологическую выдержку с последующей механической обработкой изделия, отличающийся тем, что влажность заготовок составляет 20 - 25% по массе, а пакет после нанесения клея выдерживают в заневоленном состоянии в кассетах.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности, в частности, к технологии изготовления клееных деревянных конструкций и может быть использовано при изготовлении изделий (щитов и досок) как для несущих конструкций, так и для мебели, полов, обшивки и других столярных изделий.

Известны способы изготовления клееных деревянных конструкций, включающие сушку пиломатериалов, раскрой на заготовки, склеивание заготовок, раскрой клееных заготовок на элементы щита, склеивание по ширине в щит, строгание пластей, формирование пакетов и прессование конструкций. Для повышения качества изделий и производительности используют очень трудоемкую сортировку досок на группы влажности перед кондиционированием, а формирование пакетов осуществляет с размещением досок из соответствующих групп в растянутую, сжатую и среднюю зоны конструкций. Для реализации способа требуются автоматический измеритель влажности, а также сортировочная машина или сортировщики, что значительно влияет на стоимость готовой продукции. Для уменьшения коробления используют также очень трудоемкую технологическую операцию, которая состоит в том, что на склеиваемую поверхность деталей сначала наносят валками карбамидоформальдегидную смолу, затем детали скручивают на угол 1 - 10^о относительно горизонтальной оси и наносят кислотный отвердитель, после чего детали скручивают в обратном направлении на угол, превышающий угол первого скручивания в 1,1 - 1,3 раза выпрямляют детали и соединяют. Реализация данной технологической операции требует дополнительного оборудования для скручивания деталей, что приводит к дополнительным затратам времени и средств при изготовлении деревянных конструкций. При этом коробление полностью не исключается. При склеивании заготовок повышенной влажности выполняют подсушивание, которое осуществляют нагревом в рассеянном поле токов высокой частоты 90 - 110^оС, при этом используют обдув склеиваемых поверхностей нагретым воздухом.

Применение известных технологических схем при изготовлении клееных деревянных конструкций экономически и технически целесообразно только в условиях больших деревообрабатывающих комбинатов, где есть значительные энергетические ресурсы, так как они (схемы) включают такие энергоемкие операции как сушку и полимеризацию клея с применением установок ТВЧ или другого энергоемкого оборудования и др. В настоящее время упор делается на цеха малой и средней мощности, которые расположены непосредственно местах добычи сырья, где существуют большие ограничения по энергоемкости оборудования. Необходимы технологии и оборудование, позволяющие производить качественную готовую продукцию из сырья с высокой влажностью с использованием древесины березы (с целью экономии остродефицитных пиломатериалов хвойных пород), при этом технологическая схема должна обеспечивать процесс полимеризации клея при склеивании щитов (досок) в нормальных (комнатных) условиях без применения энергоемкого оборудования, при достаточно высокой производительности.

Известные технологические варианты по изготовлению клееных деревянных конструкций являются трудоемкими, не исключают коробления деталей, предусматривают отдельные этапы полимеризации клея и сушки древесины, а также нежелательную сортировку досок по влажности, что требует значительных энергозатрат и не обеспечивает хорошего качества конструкций и, особенно, повышенной их прочности и несущей способности. Высокие характеристики прочности особенно важны при использовании готовых изделий в несущих конструкциях, так как в эксплуатации они могут подвергаться не только статическим нагрузкам высокого уровня, но и циклическим, в том числе ударным нагрузкам (пол большегрузных контейнеров, вагоны, автомобили и т.д.). Кроме того, при сушке заготовок (реек, брусков) для производства готовых клееных конструкций в известных технологических схемах, они подвергаются значительным деформациям (стрела прогиба для рейки длинной 500 мм достигает 3 мм) и часто растрескиваются, а при их прессовании в пакеты (щиты) требуется усилие в 3,5 - 4 раза большее, чем при прессовании конструкций с высокой степенью влажности (в сыром виде).

Предлагаемое техническое решение направлено на повышение производительности при изготовлении клееных деревянных конструкций, уменьшение коробления изделия, упрощение технологического процесса, а также повышение качества готового изделия, особенно, его конструкционной прочности. При этом в качестве сырья используется древесина березы. Для решения этих задач все операции по изготовлению клееных деревянных конструкций производят при влажности досок 20 - 25% по массе, а процессы полимеризации клея и сушки изделия протекают одновременно (совмещены во времени) и реализуются в заневоленном состоянии в кассетах (ваймах). Способ реализуется следующим образом. Березовые доски (или кусковые отходы) толщиной 30 мм, используемые в качестве сырья, подвергаются термостабилизации при температуре не ниже 15^оС при этом их влажность должна составлять 20-25% по массе. Производится вырезка пороков древесины и из досок нарезаются рейки шириной от 30 до 55 мм, в зависимости от требуемой толщины готового изделия, и длиной 400 - 2500 мм. Короткие рейки соединяются по длине. На склеиваемые поверхности реек наносится механизированным способом клей (например, КБ-2, ФР-100; ФРФ-50; ФР-12) и дается выдержка в течение 10-15 мин. Затем рейки укладывают в кассету (вайму) и производится преcсование щита при этом усилия прикладывают равномерно по длине или дискретно на расстояние не более 0,5 м друг от друга. Крайние рейки, как правило, берутся цельными. Оптимальное удельное давление при склеивании необходимо выдерживать не менее 0,3 МПа (3 кг/см²). Щит (доска) в кассете (вайме) выдерживается в заневоленном состоянии при комнатной температуре (18-22^оС) в течение 22-24 ч. Полимеризация клея и сушка изделия протекают одновременно (совмещены во времени) и реализуется в заневоленном состоянии. Далее щит вынимается из ваймы и производится кондиционирование в течение не менее 48 ч. После этого выполняется поверхностная обработка готового изделия, например, строгание на рейсмусовом станке. Процесс выдержки (кондиционирование) в комнатных условиях может быть интенсифицирован, например, обдувом склеиваемых поверхностей нагретым до 35 - 40^оС воздухом.

Технический результат, достигаемый при применении предложенного способа состоит в следующем.

Повышается производительность и упрощается технологический процесс изготовления клееных конструкций, так как все операции, включая нанесение клея и запрессовки изделия, производят при влажности реек (брусков) 20 - 25% по массе, а процессы полимеризации клея и сушки древесины совмещены во времени (протекают одновременно).

Повышается качество готового изделия, особенно, его прочность и долговечность за счет исключения коробления деталей и повышения адгезионной прочности клеевого соединения, благодаря тому, что процессы полимеризации клея и сушки деталей осуществляются в заневоленном их состоянии в кассетах (ваймах). Пороки и трещины реек (брусков) при запрессовке детали и ее выдержке в заневоленном состоянии значительно лучше заполняются клеем, повышая адгезионную прочность клеевого соединения, что способствует повышению качества готового изделия. Кроме того, предложенная технологическая схема включающая склеивание древесины с высокой степенью влажности (в сыром виде) позволяет снизить усилие прессования в 3,5 - 4 раза по сравнению с сухими заготовками (рейками) при их сборке в изделие.

Таким образом, предложенный способ изготовления клеенных деревянных конструкций обеспечивает упрощение технологического процесса, повышение производительности, при одновременном снижении энергозатрат и повышения качества готовых изделий, особенно, их конструкционной прочности. Способ реализован в мелкосерийном производстве клеенных деревянных щитов, проведены сравнительные исследовательские и контрольные испытания готовых изделий, которые показали техническую эффективность предложенной технологической схемы.