вторник, 14 апреля 2009 г.

Производство клееного бруса для домостроения

В предыдущей статье мы подробно остановились на участке прессования при производстве клееного бруса для домостроения. Вывод, который можно сделать из предыдущей статьи - это высокая производительность пресса - около 50 куб.м готовой продукции в смену.
Предприятие, на примере которого рассматривается данный вопрос в перспективе будет иметь 2 пресса, т.е. будет способно производить до 100 куб.м готовой продукции в смену!
Возникает вопрос, как обеспечить подачу и переработку такого количества сырья?

В этой статье (и далее в других статьях) речь идет об оборудовании спроектированном и произведенном фирмой Древмашсевер, включая обрабатывающие станки и пресса, а так же околостаночное оборудование. В настоящее время единственный станок в технологической линии, который мы не производим сами - это оптимизатор (автомтическая торцовка). Выбор оптимизатора мы доверяем Заказчику исходя из наших расчетов и рекомендаций.

Итак начнем....

Всем известны основные операции при производстве клееного бруса - сушка досок, черновое строгание и сортировка, вырезка недопустимых дефектов, сращивание досок в ламели заданной длины, калибровка ламелей, нанесение клея, прессование, профилирование.

С виду - это незамысловатая технология, однако есть очень много ньюансов.

Каждая, из вышеописанных операций представляет из себя отдельный производственный участок, который может управляться отдельным оператором, либо автоматикой. Технологическая линия связывает отдельные участки в непрерывный технологический процесс. Вы можете иметь самые мощные обрабатывающие станки, но они ничего не стоят, если между ними нет соответствующих их производительности транспортеров, пакетировщиков, разобщителей и т.п.

Нам нужно иметь на выходе в данном случае 100 куб.м готовой продукции в смену, а это в свою очередь значит, что подать на переработку нужно 130-150 куб.м доски. Я не случайно даю такой разброс по входному сырью, т.к. мы можем помимо собственной доски подавать в линию уже строганную и сортированную по качеству покупную доску. Такая доска конечно дороже, но и выход клееного бруса из нее выше, так что конечная экономика не меняется.

Исходя из этого, участок чернового строгания и сортировки у нас вынесен отдельно, это связано еще и с тем, что мы не располагали достаточным местом в цехе для размещения участка чернового строгания вместе со всей линией.

Совершенно очевидно, что такой объем пиломатериалов (130-150 куб.м в смену) невозможно перекдать руками. Для этого служит разобщитель пакетов.


Разобщители пакетов бывают нескольких разновидностей, в данном случае, мы проектировали целый комплекс для бесперебойного снабжения технологической линии.
На входе мы имеем систему транспортеров для загрузки штабелей.

Поскольку линия высокопроизводительная, нам нужно иметь технологический запас на входе, который хранится на поперечном транспортере (см. фото выше).

Мы предусматривали подачу плотных пакетов уже строганных досок, поэтому после наклонного стола (показан оранжевым цветом на фото) мы поставили, так называемую, горку - устройство для поштучной выдачи заготовок.



После "горки" заготовки попадают на поперечный транспортер и далее на разметочный стол.

На разметочном столе оператор отмечает дефекты специальным мелком. Если дефектов много, можно на данном участке ставить двух операторов.

После разметки дефектов, оператор нажимает кнопку и заготовка сбрасывается вниз на поперечный транспортер и далее на продольный транспортер оптимизатора.

Такая схема позволяет нам обеспечить бесперебойную подачу заготовок в линию, а также сэкономить огромное количество персонала. На данном участке, как уже было сказано выше работает 1 оператор.

Данная схема является очень распространенной, единственное отличие нас от других производителей - это то, что мы проектируем комплекс, исходя из имеющихся у Заказчика помещений.

Оптимизатор.

После маркировки дефектов, заготовки поступают в оптимизатор. Наша фирма пока не производит такие станки. Для себя мы выбрали Opticut 450, были и другие аналогичные предложения. В данном случае выбор был сделан исходя из максимальной компактности, поскольку физические размеры для нас были очень критичными.

Линия сращивания.

После Оптимизатора заготовки поступают на пакетоформирующую установку.


В данном случае установка имеет наклонный текстолитовый стол с выдвижными упорами и опрокидывателем. Это также сделано исключительно для экономии места, т.к. мы были очень жестко лимитированы по ширине, пришлось уходить на разные уровни.

Пакетоформирующая установка имеет сложную кинематику. Цепной транспортер с линейкой (см фото выше) имеет пневмопривод вверх-вниз, который срабатывает синхронно с флажком подачи и поперечным движением цепи, таким образом, чтобы формирование пачки осуществлялось стабильно, независимо от длины и ширины заготовок.


Ширина пакета, которую формирует установка - 500 мм, производительность формирования пачек - 3 пачки в минуту. Такая производительность обеспечивает бесперебойное питание шипорезного станка, куда пачки по одной попадают после формирования.


Со станции формирования, пачка поступает на ленточный транспортер шипорезной каретки и добегает до базирующего упора, который имеет специальный датчик. Как только этот датчик дает сигнал, просходит отработка алгоритма базирования пачки в шипорезной каретке.

После базирования пачки начинается цикл нарезки шипов и нанесения клея.


Поскольку наш шипорезный станок двусторонний, то для нарезки шипов на второй стороне пачки - цикл повторяется.


Клей и отвердитель наносятся раздельно, что очень удобно в повседневной эксплуатации.
Для обеспечения производительности станка на уровне 3 пачки в минуту, нам потребовалось увеличивать скорость подачи каретки до 20 м/мин, а это повлекло за собой увеличение мощности двигателя шипорезного шпинделя до 45 кВт. Производительность требует мощности.

Как только пачка прошла обработку с двух сторон, пневмопривод открывает окно на транспортере шипореза и пачка поступает на станцию разборки пакетов.

Нужно отметить, что все механизмы линии сращивания управляются одним контроллером, что позволяет работать без заторов, синхронно и слаженно, но при этом у каждого устройства есть пульт и для ручного управления.

Маленькое отступление:
Для получения качественных шиповых соединений очень важно иметь заготовки одинаковой ширины. Шипорезный станок настроен таким образом, чтобы не было ступеньки при соединении заготовок, однако ступеньки невозможно избежать, если заготовки имеют разную ширину.
Кривые доски очень плохо себя ведут в автоматических линиях сращивания, они норовят всегда застрять в самый неподходящий момент, поэтому во избежание лишних простоев старайтесь не допускать сильно искривленные заготовки на переработку, а также никогда не применяйте заготовки меньшей длины, чем по паспорту станка - это также приводит к сбоям в работе линии.

В принципе линия сращивания работает автоматически, но мы рекомендуем иметь в этом месте оператора для оперативного контроля и устранения вышеописанных неприятностей.


Станция разобщения заготовок имеет схожую конструкцию со станцией формирования пачек.


Здесь основная задача - разложить заготовки на поперечный транспортер ровно, желательно параллельно друг к другу. Также нужно обеспечить скорость раскладки, соответствующую производительности линии в целом.


После раскладки, заготовки поступают в загрузочное устройство пресса, который обеспечивает производство ламелей заданной длины. Мы производим прессы для продольного сращивания разных типов: конечные - с максимальной длиной 12 м и бесконечные проходные. Тип пресса определяется в основном наличием свободных площадей.


Устройство предварительной сборки шиповых соединений обеспечивает точную сборку заготовок друг с другом.

В данном случае, из-за отсутствия свободных площадей мы спроектировали конечный пресс длиной 12 м и устройство пакетирования ламелей, как единое целое.


Данный участок работает полностью в автоматическом режиме и не требует операторов. Формируются пачки ламелей высотой в стандартном исполнении - 500 мм. В нашем случае, из-за нехватки места по ширине, пришлось создать буферный склад, который формирует пачки до 700 мм.
На фото вверху видны ролики оранжевого цвета в промежутках между цемными транспортрами. Эти ролики имеют пневматический привод подъема - опускания и имеют очень важную функцию. Дело в том, что на нашей линии можно производить брус двойной переклейки. Это сильно упрощает выбор при закупке сырья. Если, например, трудно найти доски шириной 200 мм в достаточном количестве, то данная схема позволяет от этого уйти. Можно взять узкую доску, например 150 мм, склеить брус 140х200, а затем вернуть пачку из пресса обратно на буферный склад и сделать вторую запрессовку. В результате получится брус сечением 280х200 мм. Этот брус будет конечно дороже стандартного, но зато при таком сечении, требуется меньше "чашек" при нарезке дома, а также мы экономим на профилировании, так что в итоге все компенсируется.
Буферный склад ламелей выполняет еще одну функцию, он обеспечивает выдачу ламелей на калибровку.


На фотографии видно, как специальный лифт поднимает штабель ламелей, а пневмоцилиндры сталкивают ламель на разгонный транспортер перед скоростной калибровкой.

Скоростная строжка ламелей.

Данная операция является одной из важнейших при производстве качественного клееного бруса. Для этого мы спроектировали специальный высокоскоростной станок.


Тяжелая станина, двухопорные шпинделя высокой мощности (2х45 кВт) производства Швеции, гидрозажим инструмента, джоинтеры, мощные тандемные прижимы с пневматикой, а также оригинальные гидравлические приводы подачи-вытяжки ламелей обеспечивают нам скорость, качество и геометрию.



Данный станок протестирован на скорости строгания 200 м/мин. Требуемая скорость - 130 м/мин. Это связано с временем открытой выдержки клея и емкостью нашего пресса, которая составляет около 8,5 куб.м.



Сразу же после строгального станка стоит клееналивная установка, приемный транспортер и сбрасыватель в пресс.

Участок прессования мы рассмотрели в предыдущей статье.
В заключении хотолесь бы отметить, что мы применяем только очень качественные комплектующие по подшипникам, пневматике, электрике, гидравлике и т.п.
Наше оборудование протестировано в производственных условиях и спроектировано для круглосуточной работы.
Если Заказчику нужна производительность меньше, чем описана в этой статье, то мы делаем и такие линии. Они гораздо дешевле и не требуют такой энергетики, и самое главное - Заказчик действительно будет иметь заявленный объем продукции.

Темой следующей статьи будет участок профилирования бруса для домостроения.

www.drevmash.ru

вторник, 7 апреля 2009 г.

понедельник, 6 апреля 2009 г.

Пресс для склейки бруса


Мы начинаем цикл публикаций, в которых рассмотрим подробно всю технологию склейки конструкционной древесины, но начнем описание технологии не с нач
ала, а с конца, с операции склейки, т.к. от количества и номенклатуры конечной продукции и строится вся технологическая линия.

В дальнейших публикациях Вы увидите подробно все технологические операции, а также их взаимозависимость.

Итак, тема этой публикации – операция склейки бруса для домостроения.

Самые современные клеевые системы позволяют делать запрессовку каждый час, а в ближайшем будущем этот показатель еще уменьшится, т.е. уже сегодня Вы можете делать 6 циклов прессования в смену, а в ближайшем будущем возможно 10 и даже 12! Но есть одно «но», клей имеет ограниченное время «открытой выдержки», т.е. время, при котором клей уже нанесен, а запрессовка еще не произошла. Причем, чем быстрее клеевая система, тем меньше времени она дает на загрузку пресса.

В ближайшем будущем, по данным авторитетного поставщика клея, фирмы Akzo Nobel, время открытой выдержки будет составлять около 20 минут при времени прессования 35 минут.

Вы, конечно можете пользоваться более медленным клеем, и делать вместо 6 циклов прессования только 3 или 2, но зачем же ориентироваться на технологии прошлого века? Так невозможно победить в конкурентной борьбе! Таким образом, перед нашим КБ была поставлена задача – спроектировать вертикальный гидравлический пресс с максимально быстрой, удобной и механизированной загрузкой, при этом пресс должен производить брус шириной до 250 мм и обеспечивать удельное давление 12 кг/кв.см. Нашим КБ был разработан уникальный пресс, с системой загрузки, не имеющей аналогов в мире. (Данная конструкция запатентована).


Смысл изобретения прост – пресс имеет раскрывающуюся загрузочную площадку, на которую поступают заготовки с клеем с подающего транспортера. Когда загрузочная площадка вместе с заготовками поднимается вертикально, то происходит ее автоматическая фиксация замком оригинальной конструкции, причем загрузочная площадка при этом становится базовой поверхностью для выравнивания штабелей по ширине.

Процесс выравнивания производится мощными гидроцилиндрами с тыльной стороны пресса. Основное давление прессования осуществляется сверху.


Есть еще один нюанс, при осуществлении прессования, цилиндры должны прикладывать силу строго по продольной оси штабеля, независимо от его ширины. В нашем прессе все цилиндры смонтированы на подвижной траверсе, которая перемещается относительно оси пресса влево или вправо с помощью электропривода. Т.е. для настройки пресса на нужную ширину ламелей достаточно нажать одну кнопку и подождать несколько секунд.


Таким образом, мы получили очень удобную схему загрузки, а также и разгрузки, т.к. вд
оль пресса можно смонтировать продольный транспортер. После цикла прессования загрузочная площадка опускается горизонтально и кладет весь штабель на продольный транспортер разгрузки, две минуты и пресс опять готов принимать новые ламели!


Более того, прочностные расчеты показали, что в прессах такой конструкции можно обеспечивать прессование сразу нескольких штабелей. В результате нами разработана серия прессов с различной рабочей шириной. Наиболее популярной моделью оказалась модель пресса с рабочей шириной 550 мм. (У всех прессов одинаковая рабочая высота – 2000 мм). Эта модель позволяет прессовать одновременно 2 штабеля шириной до 250 мм каждый или 3 штабеля по 150 мм! А это означает, что одна загрузка пресса, например, ламелями шириной 200 мм, при длине 12 м составляет 8,64 куб.м!


Нетрудно подсчитать, что при открытой выдержке клея 20 минут, необходимо загрузить все ламели в пресс хотя бы минут за 15, с небольшим запасом. А это означает, что скорость подачи ламелей в пресс должна быть не ниже 72 м/мин. Но это всего лишь средняя скорость подачи, нужно еще учитывать то, что необходимо время для установки разделительных прокладок между штабелями, время на подъем штабеля гидроцилиндрами, время на выравнивание штабелей боковыми гидроцилиндрами и время подачи основного давления, все в общей сложности – 5 минут. Т.е. реальная скорость строгания должна быть минимум 130 м/мин!!! Так мы подошли к следующей теме нашей публикации – скоростная строжка ламелей и клееналив. Читайте в следующей статье.

Фоторепортаж работы пресса на действующем предприятии.

начало загрузки
Загрузочная платформа наклонена к подающему транспортеру.


набор первого пакета
С подающего транспортера ламели с клеем сбрасываются пневмоцилиндрами на загрузочную платформу пресса, где операторы переворачивают их на ребро.


установка текстолитовых разделителей штабелей
После набора первого пакета ламелей, операторы устанавливают специальные текстолитовые разделители штабелей. Это очень простая операция занимает меньше 1 минуты.


набор второго пакета ламелей
Второй пакет ламелей набирается в прессе аналогично первому, при этом загрузочная платформа опускается чуть ниже, чтобы загрузка ламелей происходила удобнее.


подъем загрузочной платформы
После полной загрузки ламелей, загрузочная платформа при помощи мощных гидроцилиндров поднимается вертикально.


Процесс подъема загрузочной платформы, на полу видны приводные ролики, с помощью которых производится разгрузка пресса.


Пресс закрыт, начинается процесс прессования.


В нашем прессе установлены мощные гидроцилиндры для выравнивания слоев. На фотографии видно, что свесы практически отсутствуют. Это позволяет экономить до 10 мм по высоте бруса при дальнейшем профилировании, что значительно повышает выход конечной продукции.

Новая технология произвдства клееной конструкционной древесины




КЛЕЕНЫЙ БРУС
И СПОСОБ ЕГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ


Изобретение относится к строительной и деревообрабатывающей промышленности, в частности к элементам строительных деревянных конструкций, а именно к конструкциям бруса, используемых для возведения стен деревянных жилых домов и других построек, а также к способу их изготовления.
Дерево является естественным кондиционером: оно «дышит», между атмосферой и жилищем происходит постоянный тепло- и воздухообмен, что приводит в конечном результате к созданию в жилище оптимального по влажности и содержанию кислорода микроклимата.
Срубы домов из бревен и брусьев естественной влажности 60÷70% обязательно должны простоять без окон и дверей, но под крышей 2÷3 года «на ветру» для просушки и усадки.
Большая степень усадки, составляющая 8÷10% от высоты сруба, увеличивает сроки строительства (3÷4 года), делает невозможным строительство зданий высотой в 2÷3 этажа, резко снижает возможности по архитектурной выразительности зданий.
По этим причинам в последние годы постоянно увеличивается строительство домов из сухих (18÷22% влажности в центре бревна) бревен камерной сушки. Методы сушки могут быть всевозможными: конвективная, конденсационная, вакуумная электрическая, вакуумная диэлектрическая, с использованием ТВЧ или инфракрасного излучения и т.д.
Сруб из сухих бревен влажностью 18÷22% сокращает сроки строительства в 5÷6 раз, усадка сруба составляет всего 1,5÷2% от высоты сруба, что позволяет строить дома в 2÷3 этажа, появляется возможность улучшить архитектурно-строительные формы зданий и сооружений из сухого бревна.
Однако главным недостатком сухих бревен является образование на видимой поверхности бревна значительных трещин (до 10 мм) во время камерной сушки древесины, как следствие снятия внутренних напряжений в древесине. Трещины значительно ухудшают вид строения, а также ведут к увеличению потерь тепла и снижению долговечности зданий.
По этим причинам альтернативой явилось широкое применение клееных конструкций: брусьев и бревен в качестве стеновых материалов зданий и сооружений (эстетичный вид, отсутствие трещин).
Известен клеёный деревянный брус по патенту RU 2266376, содержащий, по меньшей мере, два продольных опорных выступа, продольные установочные пазы для размещения опорных выступов, аналогичных упомянутым, причем установочные пазы расположены на противоположной от опорных выступов стороне бруса. При этом брус выполнен с возможностью стыковки с аналогичным брусом и состоит из пакета склеенных между собой досок и продольных вставок с образованием нескольких пустотных камер, расположенных между параллельными досками пакета. Внутренние доски пакета выполнены с продольным шипом и продольным пазом, расположенными на узких сторонах этих досок, продольные вставки вклеены между досками пакета по их краям, при этом вставки, расположенные между крайними в пакете досками и соседними с ними внутренними досками пакета, выполнены в виде брусков с прямоугольным сечением, а другие распорные несущие элементы выполнены в виде фигурных брусков с продольным опорным выступом или установочным пазом, расположенными на внешних сторонах указанных вставок. На внешние боковые поверхности бруса наклеены декоративные элементы с криволинейной поверхностью, например, выпуклой.
Известный брус обладает высокими теплоизоляционными показателями, однако, имея довольно сложную конструкцию, не обеспечивает возможности тепло- и воздухообмена между атмосферой и жилищем за счёт наличия сплошной клеевой прослойки между декоративными элементами и боковой поверхностью центральной части уса.
Известны также клеёные оцилиндрованные брёвна, производящиеся финской фирмой Honkatalot (http://profibud.com.ua/produce.htm) и фирмой АСБ «Элит – М», Москва (http://www.elitem.ru/01klbrvn.htm). Известные клеёные бревна этих фирм содержат центральную часть, выполненную в виде бруса, образованного из нескольких частей и имеющего на противолежащих верхней и нижней поверхностях продольные установочные пазы и соответствующие им опорный выступы, и боковины, каждая из которых имеет одну продольную плоскую поверхность и одну выпуклую поверхность и соединена посредством клеевой прослойки своей плоской поверхностью с соответствующей боковой поверхностью бруса.
У этих клеёных оцилиндрованных брёвен и бруса имеются общие недостатки, главным из которых является значительное снижение (по существу – прекращение) тепло- и воздухообмена между атмосферой и жилищем за счёт наличия сплошной клеевой прослойки по всей высоте бревна как между боковинами и брусом, так и между частями бруса при выполнении его сборным.
Задачей настоящего изобретения является создание клеёного бруса, сочетающего в себе как эстетичный вид и долговечность, так и способность обеспечения постоянного тепло- и воздухообмена между атмосферой и жилищем, присущую обычным (не клеёным) круглым брёвнам. Кроме того, задачей изобретения является разработка способа изготовления такого бруса.
Указанная задача решена за счёт того, что в клеёном брусе, содержащем центральную часть, выполненную в виде бруса с пазом на обеих плоскостях, и две боковины, каждая из которых имеет одну продольную плоскую поверхность с выступом и одну плоскую поверхность и соединена посредством клеевой прослойки своей плоской поверхностью с соответствующей боковой поверхностью центральной части, клеевые прослойки соединяющие боковины с центральной частью выполнены каждая в виде двух продольных полос расположенных по обе стороны от паза прилегающих поверхностей центральной части и соответствующих по обе стороны от выступа боковин, при этом боковины представляют собой сегменты заболонной части цельного бревна.
Выполнение клеевых прослоек в виде двух продольных полос, расположенных с промежутком между ними (выступ-паз) по краям прилегающих поверхностей центральной части и боковин, обеспечивает возможность постоянного тепло- и воздухообмена между атмосферой и жилищем. При этом из-за того, что боковины представляют собой сегменты заболонной части цельного бревна (наиболее плотной и долговечной), сохраняются свойства естественного бревна – долговечность, экологичность, внешний вид, структура древесины.
Центральная часть бруса может быть выполнена как в виде цельного бруса, полученного путём отделения сегментов от цельного бревна, так и в виде клеёного бруса, образованного пакетом досок, которые соединены посредством клеевых слоёв, расположенных перпендикулярно продольным плоским поверхностям боковин. Такое выполнение центральной части бревна не препятствует присущей естественному бревну способности обеспечивать тепло- и воздухообмен между атмосферой и жилищем.
В промежутке между полосами клеевой прослойки пазы боковых поверхностей центральной части и соответствующие выступы на продольных плоских поверхностях боковин образовывали бы гарантийный 1,5÷2 мм воздушный зазор, что способствует повышению термоизоляционных свойств стен и улучшает технологичность склейки описанных выше брусьев.
Кроме того, на противолежащих верхней и нижней поверхностях центральной части могут иметься, по меньшей мере, один продольный установочный паз на одной из указанных поверхностей и соответствующий ему, по меньшей мере, один опорный выступ на другой.
Предпочтительно выполнение общей ширины каждой клеевой прослойки не более 55% от ширины боковины, а более предпочтительно – общая ширина каждой клеевой прослойки находится в диапазоне от 50% до 55% от ширины боковины. Указанные относительные размеры определяют оптимальное соотношение между прочностью клеёного бревна и его способностью обеспечивать тепло- и воздухообмен.
Задача по изготовлению описанного бруса решается за счёт того, что в способе изготовления клеёного бруса, включающем формирование центральной части в форме бруса и двух боковин в форме доски приклеивание боковин к боковым поверхностям центральной части, центральную часть и боковины формируют путём распиловки цельного предварительно оцилиндрованного бревна, сушат полученные части бревна, строгают высушенные части по пласти, наносят клей на строганные поверхности боковых сегментов и/или центральной части по всей их длине двумя полосами по краям выступов и пазов, приклеивают боковые сегменты к центральной части с образованием чернового клеёного бревна, после чего осуществляют чистовую строжку чернового клеёного бруса.
При этом в качестве центральной части могут использовать как полученную после распиловки центральную часть бревна, так и клеёный брус, образованный пакетом досок, соединённых горизонтальными клеевыми слоями.
Сушку полученных после распиловки частей бревна предпочтительно осуществляют до влажности 12±2%. При этом сушку боковин желательно осуществлять при мягких режимах сушки, что препятствует образованию трещин на боковинах.
Кроме того, после чистовой строжки на верхней и нижней поверхностях центральной части и формируют установочные пазы и соответствующие им опорные выступы.
Сущность изобретения поясняется подробным его описанием и прилагаемыми чертежами.
На фиг. 1 схематично показан в сечении фрагмент стены, сложенной из клееного бруса согласно настоящему изобретению;


на фиг. 2 изображен клееный брус в поперечном сечении до и после чистовой строжки, при этом тонкими линиями показано сечение черновых клеёных брусьев до их острожки, а жирными линиями – готовые брусья;
на фиг. 3 изображен другой вариант выполнения клеёного бруса в поперечном сечении до и после чистовой строжки, при этом тонкими линиями показано сечение черновых клеёных брусьев до их строжки, а жирными линиями – готовые брусья;


на фиг. 4 изображена схема обработки заготовки при изготовлении клеёного бруса;



на фиг. 5 схематично показан в сечении фрагмент стены, сложенной из клееных брусьев строганных на четырехстороннем строгальном станке типа “DXL-643”;


на фиг. 6 изображен третий вариант выполнения клееного бруса в поперечном сечении до и после чистовой строжки на четырехстороннем строгальном станке, при этом тонкими линиями показано сечение черновых клееных брусьев до их строжки, а жирными линиями готовые брусья.



Изображённый на фиг. 2 (жирными линиями) клееный брус содержащий центральную часть 1, выполненную в виде цельного бруса с пазами 3 и две боковины 2, каждая из которых имеет одну продольную поверхность с выступом 4 и одну выпуклую поверхность 11. Боковины 2 представляют собой элементы прямоугольного сечения из заболонной части цельного бревна и каждая из них соединена посредством клеевой прослойки 5 своей плоской поверхностью 3 с соответствующей боковой поверхностью центральной части 1. Клеевые прослойки 5, соединяющие боковины 2 с центральной частью 1, выполнены каждая в виде двух продольных полос, расположенных , с промежутком между ними в виде паза и выступа, по краям прилегающих поверхностей центральной части и боковин. Общая ширина каждой клеевой прослойки 5 не превышает 55% от ширины боковины 2. Преимущественно общая ширина каждой клеевой прослойки 5 находится в диапазоне от 50% до 55% от ширины боковины 2.
На нижней поверхности клееного бруса имеются: продольный установочный паз 9 и два выступа 10 для прижатия межвенцового утеплителя.



Центральная часть 1 может быть выполнена в виде клеёного бруса (фиг. 3, жирные линии), образованного пакетом досок 6, которые соединены посредством клеевых слоёв 7, расположенных перпендикулярно продольным плоским поверхностям боковин.
В промежутке между полосами клеевой прослойки 5 боковые поверхности центральной части 1 и соответствующие продольные плоские поверхности боковин 2 образуют гарантируемый воздушный зазор 8 размером 1,5÷2мм.



При изготовлении клееного бруса в соответствии с настоящим изобретением бревна сортируются по диаметру, затем на оцилиндровочном станке (например, станке 675 С) , имеющем роторную головку (для цилиндровки), пильный узел (для снятия сегментов – боковин), фрезерный узел (для строжки пазов) за один проход со скоростью 1,5÷2,5 метра в минуту происходит одновременная оцилиндровка и распиловка (снятие сегментов) бревна.
Далее полученные брусья и боковины проходят сушку до влажности 12±2% в камерных конвективных сушилках, при этом боковины высушиваются при мягких режимах сушки. Мягкий режим сушки относится к низкотемпературным режимам и обеспечивает бездефектную сушку пиломатериалов при полном сохранении естественных физико-механических свойств древесины, прочности, цвета и состояния в ней смолы (см, например, http://www.skron.ru/sushka_drevesiny/regims.html). Сушка боковин в мягких режимах позволяет избежать образование трещин на их лицевых сторонах в отличие от сухого бревна где трещины достигают ширины от 4 до 10 мм.
После сушки брус и боковины строгаются по пласти на строгальных станках любого типа и имеющих ширину строгания до 300 мм. На фиг. 4 жирными линиями показаны габариты центральной части и боковин после распиловки, тонкими линиями 11 – их габариты после сушки, и жирными линиями 12 – их габариты после строжки.



Далее происходит склейка боковин с брусом, при этом клей наносят двумя ровными полосами по краям строганной поверхности боковин и бруса. Ширина клеевого шва не должна превышать 55% от ширины боковины, преимущественно – в пределах 50–55% от её ширины. При таком способе склейки обеспечивается достаточная прочность клеевого шва и в тоже время 75÷80% древесины от объема полученного клееного бревна свободны для воздухо- и теплообмена между жилищем и атмосферой, т.е. бревно «дышит» (фиг. 1, фиг. 5).


Вместо цельного бруса боковины могут приклеиваться к клеёному брусу (фиг. 3)


с горизонтальным расположением клеевых швов, что также позволяет «дышать» древесине. Такой вариант осуществления способа более трудоемок, но позволяет использовать низкосортную древесину для образования центрального клеёного бруса.
Далее полученные черновые клееные бревна как в первом, так и во втором варианте осуществления способа, подаются на тот же оцилиндровочный станок, где происходит чистовая строжка с использованием оцилиндровочного ротора и фрезерного узла. На фиг. 2



и фиг. 3


тонкими линиями показано сечение черновых клеёных брёвен до их оцилиндровки, а жирными линиями – готовые брёвна.
Также возможна строжка чернового клееного бревна на четырехстороннем строгальном станке типа “DXL 643” с формой установочного паза 9 и выступа 13 (фиг.6).




В результате получается практически лишённый недостатков стеновой материал для строительства экологически чистых деревянных домов в виде клееного профилированного бревна. Толщина боковин в сочетании со средним брусом в их максимальном поперечном сечении должна быть такова, чтобы клеевой шов в готовом изделии всегда был закрыт выступами верхнего бревна (фиг. 1). Данный стеновой материал имеет привлекательный внешний вид вследствие отсутствия трещин и видимых клеевых швов и обладает долговечностью (приклеиваемые боковины изготовлены из заболонной части бревен – наиболее плотной и долговечной), поскольку из-за отсутствия трещин исключено попадание влаги внутрь бревна. При этом практически полностью сохранены свойства естественного бревна.



Кроме того, изобретение обеспечивает высокую экономичность изготовления клеёных брусев: за счет применения боковин (боковых сегментов) в готовом изделии используется до 58% древесины, против 15÷20% в клееных бревнах существующих конструкций. Кроме того, трудоемкость клееного бревна в соответствии с настоящим изобретением весьма низкая за счет того, что не требуется окорка пиловочника, за один проход с одного станка сразу получается брус и боковые сегменты, а на одно бревно требуется всего 3 элемента строжки вместо 8÷14 в существующих способах. При этом значительно снижен расход клеевых материалов.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Клееный брус, содержащий центральную часть, выполненную в виде бруса, и две боковины, каждая из которых имеет одну продольную плоскую поверхность и одну плоскую поверхность с выступом, и соединена посредством клеевой прослойки своей плоской поверхностью с выступом с соответствующей боковой поверхностью центральной части, отличающееся тем, что клеевые прослойки, соединяющие боковины с центральной частью, выполнены каждая в виде двух продольных полос, расположенных с промежутком между ними (в виде паза и выступа) по краям прилегающих поверхностей центральной части и боковин, при этом боковины представляют собой часть сегмента заболонной части цельного бревна.
2. Брус по п. 1, отличающееся тем, что центральная часть выполнена в виде цельного бруса, полученного путём отделения сегментов от цельного бревна.
3. Брус по п. 1, отличающееся тем, что центральная часть выполнена в виде клеёного бруса, образованного пакетом досок, которые соединены посредством клеевых слоёв, расположенных перпендикулярно продольным плоским поверхностям боковин.
4. Брус по п. 1, отличающееся тем, что в промежутке между полосами клеевой прослойки (в виде пазов и выступов) боковые поверхности центральной части и соответствующие продольные плоские поверхности боковин образуют гарантированный воздушный зазор размером 1,5÷2мм.
5. Брус по любому из пунктов 1 ÷ 4, отличающееся тем, что общая ширина каждой клеевой прослойки не превышает 55% от ширины боковины.
6. Брус по п. 5, отличающееся тем, что общая ширина каждой клеевой прослойки находится в диапазоне от 50% до 55% от ширины боковины.
7. Брус по п. 1, отличающееся тем, что на нижней поверхности бруса имеется, по меньшей мере, один продольный установочный паз и может быть соответствующий ему, по меньшей мере, один опорный выступ на верхней поверхности бруса.
8. Способ изготовления клеёного оцилиндрованного бруса, включающий формирование центральной части в форме бруса и двух боковин в форме доски из сегмента и приклеивание боковин к боковым поверхностям центральной части, отличающийся тем, что центральную часть и боковины формируют путём распиловки цельного предварительно оцилиндрованного бревна, сушат полученные части, строгают высушенные части по пласти, с формированием пазов и выступов, наносят клей на строганные поверхности боковин и/или центральной части по всей их длине двумя полосами по краям с промежутком между полосами (пазы и выступы), приклеивают боковины к центральной части с образованием чернового клеёного бруса, после чего осуществляют чистовую строжку чернового клеёного бруса.
9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что в качестве центральной части используют полученную после распиловки центральную часть бревна.
10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что в качестве центральной части используют клеёный брус, образованный пакетом досок, соединённых горизонтальными клеевыми слоями.
11. Способ по п. 8, отличающийся тем, что сушку полученных после распиловки частей бруса осуществляют до влажности 12±2%.
12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что сушку боковин осуществляют при мягких режимах сушки.
13. Способ по п. 8, отличающийся тем, что после чистовой строжки на нижней поверхности бревна формируют установочные пазы и выступы для прижатия межвенцового утеплителя, а на верхней поверхности могут быть сформированы соответствующие установочному пазу опорные выступы .

РЕФЕРАТ

Изобретение относится к строительной и деревообрабатывающей промышленности, в частности к элементам строительных деревянных конструкций, а именно к конструкциям из бруса, используемых для возведения стен деревянных жилых домов и других построек, а также к способу их изготовления. Клеёный брус содержит центральную часть, выполненную в виде бруса, и две боковины, каждая из которых имеет одну продольную поверхность с пазом или выступом и одну продольную плоскую поверхность и соединена посредством клеевой прослойки своей плоской поверхностью с соответствующей боковой поверхностью центральной части. Клеевые прослойки, соединяющие боковины с центральной частью, выполнены каждая в виде двух продольных полос, расположенных с промежутком (по величине паза и выступа) между ними по краям прилегающих поверхностей центральной части и боковин, при этом боковины представляют собой элемент из сегмента заболонной части цельного бревна. Центральная часть может быть выполнена в виде цельного бруса, полученного путём отделения сегментов от цельного бревна, или в виде клеёного бруса, образованного пакетом досок, которые соединены посредством клеевых слоёв, расположенных перпендикулярно продольным плоским поверхностям боковин. Технический результат, обеспечиваемый изобретением, заключается в сохранении тепло- и воздухообмена между атмосферой и жилищем, присущего обычным (не клеёным) круглым брёвнам в сочетании с долговечностью и отсутствием трещин на внешней поверхности бруса.

Судьба изобретения.

В отличие от многих новых разработок, изобретение Казачковского В.М. вызвало большой интерес у деревообрабатывающих компаний. Совместно с ООО "ДРЕВМАШСЕВЕР" была спроетирована технологическая линия, производительностью 100 тысяч куб.м в год готовой продукции (деталей домов, или ооло 200 тысяч кв.м зданий).
Данная технология позволяет в
2 раза!! повысить выход готовой продукции из круглого леса и в 3 раза снизить расход дорогостоящего импортного клея. В результате семестоимость 1 кв.м здания из такого материала ниже, чем здания из каркаса с утеплителем.
В настоящее время начато строительство завода по производству клееного бревна в Республике Коми, фирма Торлес-Коми.

На фотографии представлен образец, изготовленный по технологии Казачковского В.М. Сразу же бросается в глаза отсутствие трещин, характерных для массивных бревен.




За более подробной информацией обращайтесь в ООО "Древмаш", г. Вологда, ул. Промышленная, д.5.
www.drevmash.ru