Деревообрабатывающее оборудование
и комплексный инжиниринг

Актуальные технологические инновации

Торцевое сращивание древесины

Как вы могли заметить, этот номер «GE-News» посвящен торцевому сращиванию древесины.

Предисловие к данной статье я посвящаю блондинкам. Есть две минутки?

Однажды одна журналистка одного уважаемого издания взяла интервью у президента ГК «Глобал Эдж», М. В. Лифшица. В интервью, среди прочих тем, зашла речь об «OSB» (oriented strand board) — что переводится на русский язык, как «ОСП» (ориентированная стружечная плита) — общеизвестно, что это один из перспективнейших строительных материалов. Находясь, не иначе как, под влиянием харизмы интервьюируемого, девушко перенесло из своей головы на бумагу аббревиатуру «УСБ», которую сама же и расшифровала, как «устройство для сращивания бревен». Хорошо, прислала материал на вычитку.

Когда мы выползли «из-пацтала» и стали готовить материалы для этого номера, вашему покорному слуге, обожающему изучать зарубежный опыт, повезло набрести в Сети на следующий материал канадских специалистов, размышляющих о будущем технологии торцевого сращивания (www.ic.gc.ca/),. Ознакомившись с ним, я воочию представил себе срощеные бревна, и теперь готов пригласить коллегу на роскошный романтический ужин с целью загладить свою вину за патологическое непонимание гениальных порывов женского ума. Прим. Ред :-)

Так вот:

Процесс сращивания древесины, разработанный автомобильной промышленностью США в 20-х годах прошлого века, используется по сей день в производстве строительных и отделочных материалов и является востребованным как строительной промышленностью, так и торговыми организациями, связанными с нею. Заменив собой наиболее распространенный некогда косой накладной замок, сращивание позволило добиться существенной экономии дерева в области производства «глюлама» (от английского «GlueLam», т.е. склеенного (GLUed) и ламинированного (LAMinated) материала). На сегодняшний день это наиболее продвинутый метод превращения коротких и низкосортных отходов деревообработки в первоклассный и высокоценный материал.

В некоторых случаях срощеный материал является более предпочтительным, нежели цельный, по причине его стабильности.

Потенциальная прочность срощеного соединения является взаимозависимой производной от угла, длины и толщины острия шипа. В идеальном случае, когда толщина острия стремится к нулю, а угол и длина шипа находятся в гармонии, прочность соединения может превышать прочность обычной древесины.

В производстве строительных деталей существуют три разновидности торцевого сращивания: вертикальное, горизонтальное и под углом (45 градусов). Вертикальное сращивание (когда шип нарезается параллельно узкой стороне бруска) используется главным образом в Европе, и позволяет обрабатывать до 60 заготовок в минуту, в то время как горизонтальное сращивание (когда шип зарезается параллельно широкой стороне) более распространено в Северной Америке и дает производительность от 60 до 140 заготовок в минуту. При нормальных производственных условиях вертикальное сращивание обычно прочнее горизонтального и предпочтительнее в использовании при изготовлении несущих конструкций.

Пока что торцевое сращивание на пальчиковый минишип в основном производится на высушенном пиломатериале. Однако, существуют экономические предпосылки к научным разработкам, которые позволят сращивать не сушеную древесину, таким образом получая добавленную стоимость на обрезках, меньшем количестве опилок, использовании низкосортного сырья и более эффективного использования энергии сушильных камер (проводя сушку при средней температуре). Последние достижения в области разработки адгезивов и процессов склеивания позволяют сращивать заготовки с влажностью до 180 процентов. Стало возможным сращивать сухие заготовки с влажными, причем не важно, если одна из них (все равно какая!) заморожена…

Поговорим о стадиях процесса.

СЫРЬЕ

Существующая технология

В качестве сырья для процесса торцевого сращивания традиционно выступают обрезки из-под строгально-фрезерных станков. При определенных условиях могут использоваться и сырые обрезки, причем с большей эффективностью по сравнению с использованием их в качестве топлива для котельной. Торцевому сращиванию, как правило, подвергаются мягкие породы древесины, так как твердые редко используются в изготовлении строительных материалов, за исключением композитов. Однако, и твердые породы могут быть использованы в производстве двутавровых балок (I-beam, I-joist) по причине способности отлично держать напряжение на нижней кромке.

Актуальные технологические инновации

• Разработка новых способов вертикального сращивания с повышенной рентабельностью;
• Адаптация методов торцевого сращивания, принятых в производстве строительных материалов, к производству изделий из твердолиственных пород и разработка соответствующих стандартов;
• Разработка и внедрение неразрушающих способов оценки прочности коротких заготовок для дальнейшей сортировки и сращивания с себе подобными, с целью получения высокопрочного строительного материала;
• Разработка дополнительных критериев сортировки, таких, как например, размерностная стабильность (наличие креневой или ювенильной древесины, чрезмерный наклон зерна, содержание влаги и т.д.)

РУЧНАЯ ОБРАБОТКА МАТЕРИАЛА

Существующая технология

Подача заготовок требует участия одного или более операторов, дополнительный оператор требуется для укладки заготовок на выходе. Все более широкое распространение находят автоматические укладчики, повышающие стоимость все более коротких заготовок и снижающие затраты на производство опилок; решения задач автоматической обработки становятся все сложнее, но тем не менее все более востребованными, учитывая необходимость повышения производительности.

Актуальные технологические инновации

• Разработка и внедрение полуавтоматических и полностью автоматических систем подачи и вывода деталей из сверхкоротких заготовок со скоростью, достаточной для достижения максимальной производительности шипорезов;
• Разработка новых методов настройки шипорезных агрегатов для автоматизации процесса и снижения временных затрат, что будет являться все более критичным фактором по мере возрастания степени автоматизации подачи.

ПОДГОТОВКА БЛОКА ЗАГОТОВОК И ЗАРЕЗКА ШИПОВ

Существующая технология

Перед зарезкой шипов заготовки необходимо отсортировать и удалить из них дефекты в соответствии с выбранными критериями, уделяя особое внимание конфигурации и качеству материала на торцах.

Профиль шипа формируется вращающимся режущим инструментом (т.е. фрезой, состоящей из набора ножей, или цельнометаллической фрезой, или фрезой со сменными лезвиями). Двумя первостепенными причинами выполнения некачественного шипового соединения являются неправильная длина и неправильный скос. Так же критическими параметрами являются скорость резания, скорость подачи и глубина резания.

Актуальные технологические инновации

• Разработка и внедрение двухступенчатого процесса, в ходе которого заготовки будут подвергаться предварительной сборке с прочностью, достаточной для обработки и переработки;
• Разработка и внедрение системы компьютерного видеораспознавания для обнаружения и выбраковки заготовок с дефектными шипами, а также для контроля нанесения клея, что позволит исключить «слабые» шиповые соединения и увеличить скорость подачи.

РЕВОЛЮЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ИННОВАЦИИ

• Разработка и внедрение технологий сращивания, комбинирующих торцевое сращивание на пальчиковый минишип и другие виды сращивания (напр., на ласточкин хвост), использование синтетических волокон, новых адгезивов для уменьшения длины шипа в конструкционных деталях.

НАНЕСЕНИЕ КЛЕЯ И ПРЕССОВАНИЕ

Существующая технология

Мягкие роликовые аппликаторы непрерывно впитывают клей и наносят его на склеиваемые поверхности. Количество наносимого клея регулируется расстоянием и давлением между роликом и деревом.

В распылительных системах адгезивы атомизируются и переносятся на дерево. Поскольку такая система не является чувствительной к пористости поверхностей, она может «добраться» до скрытых горизонтальных плоскостей заготовок неправильной формы. Количество наносимого адгезива регулируется давлением и характеристиками состава.

В «расчесочных» аппликаторах клей наносится на соединение профилированным пластиковым валиком. Нанесение контролируется компьютером, управляющим началом и окончанием процесса для каждой заготовки.

В наиболее распространенных системах прессования срощеные блоки формируются непрерывно, затем нарезаются на заданные длины и спрессовываются в трех плоскостях для получения готового строительного материала.

В более крупных непрерывных операциях предпочтим метод, основанный на разнице скоростей двух блоков подающих роликов: передние вращаются медленнее, чем задние, тем самым создавая постоянное давление на собираемую деталь.

До недавнего времени адгезивы являлись одорастворимыми и требовали сухой поверхности для нанесения. Вода, присутствовавшая в клетках древесины, растворяла клей, ослабевая его действие и соединение. В последнее время отмечены значительные усилия ученых, направленные на разработку адгезивов для склейки не сушеной древесины.

Актуальные технологические инновации

• Разработка систем позиционирования и сборки заготовок с точностью, достаточной для исключения последующей механической обработки;
• Разработка и внедрение метода определения и контроля давления, прилагаемого к сращиваемым заготовкам;
• Исследование потенциала поверхностной активации, как средства улучшения адгезии (смачивания противоположной стороны).

ОБРАБОТКА СОЕДИНЕНИЯ

Существующая технология

Самым широко распространенным методом является СВЧ-нагрев. Его основное преимущество заключается в концентрации энергии на токопроводимом материале, так что адгезивы на водной основе представляют собой легкую дорожку для проникновения СВЧ-энергии. Количество тепла, выделяющееся на линии склеивания, весьма зависит от содержания влаги и плотности древесины, что означает, что эти параметры должны быть однородны для того, чтобы избежать рассеивания энергии.

На протяжение последних двадцати лет известна канадская» технология, предполагающая быструю сушку только собственно минишипа и трехминутное прессование.

Актуальные технологические инновации

• Разработка и внедрение новых клеевых систем для сушеной древесины, сочетающих легкость нанесения и пониженное энергопотребление, а также соответствие строительным стандартам;
• Оптимизация клеевых систем под использование не сушеной древесины параллельно с получением признания такой продукции отраслевыми стандартами;
• Разработка и внедрение систем замкнутого цикла, способных оптимизировать расход энергии, в зависимости от
содержания влаги и других критических факторов;
• Разработка он-лайновых систем оценки прочности для проверки каждого соединения, чтобы исключить необходимость последующих офф-лайновых тестов.

Так сегодня думают наши канадские коллеги. Фантастика? Как знать. Может быть, и появятся «УСБ» в сибирской тайге…

По всем вопросам, связанным с получением дополнительных денег из кусковых отходов, можно позвонить по телефону +7(495) 739-0220 и получить исчерпывающую информацию.

 

Список номеров