|
ПРОИЗВОДСТВО КЛЕЕНОГО ЩИТА
И БРУСА
Краткий анализ проблемы. Суть проекта
Современные российские и европейские стандарты
выдвигают высокие требования к изделиям, изготовленным из древесины
: окнам, строительным конструкциям, мебельным заготовкам.
При этом детали, изготовленные из массивной древесины
подвержены температурным и влажностным колебаниям, изменяют свои
геометрические формы, в результате, не обеспечивается герметичность
соединений , на них невозможно устанавливать точную фурнитуру.
Кроме того, из-за наличия дефектов резко снижается прочность конструкции
и ухудшается внешний вид.
Клееный трехслойный брус , в котором волокна
древесины расположены в разных направлениях, значительно меньше
подвержен короблению по сравнению с массивным брусом того же сечения
и имеет значительно более высокую прочность , т.к. до склейки
удаляются все дефекты древесины.
Клееный брус - не растрескивается в отличие от
массивного, равномерная сушка которого крайне затруднена из-за
большого сечения.
Согласно испытаниям трехслойного бруса при больших
влажностных нагрузках сделан вывод: клей PVAC не является влагоизоляционной
преградой – конструкция «дышит», т.е. ведет себя как и массивная
древесина за исключением того, что как более сухой строительный
материал она оседает только на 2% от своего объема.
Такими же преимуществами обладают мебельные заготовки
из клееного щита , для которых важен к тому же внешний вид.
Произведенные щиты могут быть использованы не
только для изготовления высококлассной мебели, но и реализовываться
как полноценная товарная продукция глубокой переработки древесины
по цене от 400 до 600 долларов США за кубометр хвойных пород и
значительно дороже для березы, бука и дуба.
В настоящее время на рынке представлено много
оборудования как отечественного, так и импортного , для производства
клееного бруса и щита.
Задача настоящего проекта – предложить оптимальные
составы оборудования для решения главной задачи инвестора:
- уменьшение срока окупаемости
- увеличение размера прибыли на единицу вложенного
капитала.
Первый предлагаемый вариант основан на отечественном
оборудовании, изготовленном по импортным образцам. Станки полностью
адаптированы к российским условиям, просты в обслуживании и наладке
и стоят меньше зарубежных аналогов в 2-3 раза! То есть в этих
станках заложен принцип разумной достаточности, что дает возможность
сократить инвестиционные вложения и срок окупаемости проекта.
Кроме того, предлагается два варианта:
- с минимальными инвестиционными вложениями на
отечественном оборудовании;
- полностью на импортном оборудовании.
Технология изготовления клееного щита и бруса
I. ПОЛУЧЕНИЕ ОБРЕЗНОЙ ДОСКИ (ЛАМЕЛЕЙ)
(максимальное сечение 150х50 мм).
Операция 1– распиловка бревен. Для производства
1 куб.м щита и бруса необходимо 3-4 куб.м пиломатериала второго
сорта ( по ГОСТ 946388, диаметр - от 26 см), что позволит получить
2,6-2,8 куб.м пиломатериалов от 0-го до 4-го сортов (ГОСТ 8486-86)
при полезном выходе 65-70%. С учетом усушки это составит 2,4-2,6
куб.м. Лучше выбирать пиловочник преимущественно из комлевой части
дерева. Расстояние между годовыми кольцами не должно превышать
3 мм. Необязательно брать 6-ти-метровые бревна, достаточно 3-х-метровые,
т.к. конечный выход продукции более высокий у короткого пиловочника
за счет минимального сбега ( разница между диаметром комлевой
и вершинной частей).
Для производства бруса и щита необходимы доски
специального раскроя
- для бруса – в основном радиального распила (рифт,
полурифт)
- для щита – тангенциального распила (фладдер)
- сердцевина дерева здесь не используется, она
перерабатывается в погонажные изделия.

С учетом этого условия подбирается бревнопильное
оборудование, способное выполнить раскрой кругляка по заданной
схеме. Распил бревен диам. 200-460 мм производится на бревнопильном
станке круглой пилой диам. 1000 мм при гидравлической подаче
бревна

В результате получается трехкантный брус, высотой
до 150 мм, подгорбыльная доска и горбыль.
Операция 2 - пиление бруса происходит на многопильном
станке откуда выходит обрезная доска и горбыль.
В целях обеспечения безотходной технологии включены
следующие позиции .
Операция 3 – переработка горбыля на делительном
станке, откуда выходит необрезная доска и кусковые отходы.
Операция 4 – переработка необрезной подгорбыльной
доски на трехпильном кромкообрезном станке, откуда выходит обрезная
доска (1 или 2), рейка и кусковые отходы.

Операция 5 – кусковые отходы и обрезки
дробятся в щепу в дробилке
Операция 6 - обрезная доска торцуется в размер
по длине на полуавтомате.
( Возможна торцовка пакетом на станке модели
PICOLLO(Италия).
Вспомогательное оборудование (заточное и внутрицеховая
механизация) – по согласованию.
II. СУШКА
Сушка ламелей во многом определяет дальнейшее
качество склейки и готового изделия.
В отличие от массивных заготовок большого сечения,
где невозможно или очень сложно обеспечить качественную равномерную
сушку без растрескивания или коробления, тонкие ламели при правильно
подобранном сушильном оборудовании качественно высушиваются.
Главное условие – обеспечить перепад влажности между соседними
ламелями в изделии не выше 2%. Влажность клееного бруса – 12
2%, влажность щита – 8 2%.
Целесообразно в условиях малого предприятия
ввести предварительную естественную сушку в хорошо вентилируемых
навесах-помещениях. Это сильно сокращает срок сушки в камерах.
Проанализировав довольно большое количество
типов и моделей сушильных камер с учетом требований и условий
нашего проекта , выбран комплекс СКВК, который укомплектован
самой камерой и котельной, работающей на отходах лесопиления.
Такие сушильные комплексы имеют следующие преимущества :
- качественная равномерная сушка с процессом
увлажнения, обеспечивающая минимальный перепад конечной влажности
древесины.
- комплектация газогенераторными котельными
на отходах лесопиления
обеспечивает бездымное и практически безотходное
сжигание опилок и щепы, то есть полную утилизацию отходов.
- поддержание режимов сушки, увлажнения, горения
, подачи опилок – в автоматическом режиме ( точность поддержания
температуры - 1 град.)
- теплоноситель – вода в отличие от воздушных
камер,
- реверсивные вентиляторы через систему алюминиевых
калориферов равномерно распределяют тепло по всему объему штабеля,
обеспечивая его поперечный продув.
- минимальное влияние человеческого фактора
- при гарантированном обеспечении любых режимов
согласно заданной технологии дешевле импортных аналогов в 2
раза .
При выборе объема СКВК следует учесть , что
дублирование камер обеспечивает стабилизацию производственного
процесса, т.к. не прерывает его на время планового ремонта.
Это также удобно при сушке разных пород древесины.
Поэтому, вместо одной камеры на 100 кВт рекомендуются три камеры
модели СКВК-50 .

Если заказчик имеет возможность получать готовые
высушенные ламели, то технологический цикл начинается непосредственно
с основного этапа.
III. ПОЛУЧЕНИЕ КЛЕЕНОГО ЩИТА И БРУСА.
Поскольку размеры покупной доски могут отличаться
от необходимых размеров заготовки, то для предварительного формирования
ламелей нужного сечения рекомендуется устанавливать два станка:
- для деления по ширине доски – трёхпильный
- для деления по толщине – ленточнопильный станок
SNAC-740R (Италия)
- для деления по длине – торцовочный станок
  
В случае приобретения обрезной доски невысокого
качества ( например, после пилорамы модели Р63-4Б) рекомендуется:
- операция предварительного строгания
заготовок на четырехстороннем станке для придания правильных
геометрических размеров, чистоты поверхности и вскрытия дефектов.
Операция 1 - вырезка дефектных мест. В заготовках
не допускаются все виды пороков по ГОСТ 2140 ( кроме завитков,
глазков, волосяных трещин и наклона волокон больше 15 ) , в
том числе гниль, трещины, повреждения насекомыми, сучки диаметром
боьше, чем половина толщины заготовки,
косослойность и другие дефекты. Заделка пороков
древесины и дефектов обработки шпатлевкой, деревянными пробками
и планками на клею не допускается.

Вырезка дефектных мест производится в полуавтоматическом
режиме на 2-х станках модели ЦСТ-01, укомплектованным пневматикой
ф. “CAMOZZI” (Италия).
Заготовки сортируются:
- на два сорта – для наружных слоев клееного
бруса (длиной от 600 мм.) и - для внутреннего слоя ( длиной
от 140мм).
- при склеивании на шип важно, чтобы разница
во влажности между соседними элементами не превышала ±1%.
Склеивание ламелей по длине производится на
линии сращивания, состоящей из:
- шипорезного станка модели ШС 1000 с пневматикой
“CAMOZZI” (Италия)
- двухпозиционного пресса модели ПСК 3000 с
системой нанесения клея, оснащенного итальянской пневматикой.
Шипорезный станок в полуавтоматическом режиме
обрабатывает пакет заготовок и выполняет следующие операции:
Операция 2 - подрезка заготовок круглой пилой
для выравнивания ламелей и создания перпендикулярных торцев.
Операция 3 - нарезание микрошипа на фрезерной
позиции высокочастотным шпинделем с биением не выше 0,03 . Конструкция
станка обеспечивает

высокое качество обработки и гарантирует хорошее
прилегание сопрягаемых поверхностей друг к другу согласно требованиям
ГОСТа 19414-90:
- « точность формирования зубчатых шипов должна
соответствовать квалитету 13 по ГОСТ 6449.1»,
- « в зубчатых клеевых соединениях после запрессовки
должен оставаться зазор в стыках S значением не более 5% длины
шипов L»
На прессе выполняются следующие операции
Операция 4 – клеенамазка. Особая конструкция
узла клеенамазки обеспечивает толщину клеевой прослойки 0,1-0,3
мм, что необходимо для достижения наибольшей прочности соединения.
В последнее время наиболее широкое применение
получили клеи холодного отверждения на основе поливинилацетатной
дисперсии (ПВАД), которые просты в приготовлении, относительно
безвредны и при использовании отвердителей обеспечивают водостойкость
по классам D3, D4, согласно нормам DIN 68602, средний расход
клея 160 г / кв.м .
Операция 5 – сжатие-склеивание на прессе ПСК-3000.
Стол пресса выполнен двухпозиционным. Это позволяет повысить
качество изделий и удвоить производительность пресса. На первой
позиции производится набор заготовок и обрезка ламелей по длине.
Далее набор заготовок перемещается на вторую позицию. Здесь
происходит фиксация заготовки со всех сторон и опрессовка в
течение заданного времени. Перемещение заготовок, выравнивание,
подача торцовочной пилы и опрессовка производятся превмоприводами
фирмы “CAMOZZI”. Пресс создает удельное торцевое давление согласно
требованиям ГОСТа 19414-90 в зависимости от породы древесины
и размеров сечения заготовки.
- регулятор давления и манометр позволяют контролировать
соответствие давления максимально допустимым значениям.
- продолжительность действия полного торцевого
давления на зубчатое клеевое соединение не менее 2-х секунд.
Операция 6 – обрезка склеенных в длину ламелей
круглой пилой на заданную длину.
Производительность линии – 4000 п/м в смену
( 10,8 куб.м/смену).

После прессования в шиповом соединении
не допускаются никакие щели (нужен визуальный контроль). Размер
по толщине должен иметь допуск ±0,5мм, отклонение от линейности
не более 1 мм/м
После склеивания производится технологическая
выдержка ламелей при температуре с 18-20?С не менее 4-х часов
до полной полимеризации.
Операция 7 – калибрование склеенных в длину
ламелей на четырехстороннем пятишпиндельном станке. В результате
убираются наплывы клея, ступеньки между ламелями и формируется
плеть с точными геометрическими размерами и гладкими плоскостями
под дальнейшую склейку. Качество обработки во многом определяет
качество изделия, поэтому станок должен обеспечивать следующие
параметры обработки:
- разнотолщинность не более 0,2 мм на длине
6 м - шероховатость обработанных поверхностей
не должна превышать
После строжки ламели поступают на склеивание
в течение 24 час.
Заготовки из смолистых пород ( лиственница,
сосна) нужно стараться склеить как можно быстрее - в течение
1 часа, т.к. после обработки на их поверхностях начинает проступать
смола, что мешает их смачиванию клеем.
Перед склеиванием ламели нужно сортировать
с учетом их структуры.
Требования к качеству слоев определяется международным
стандартом DIN EN 942 . Для среднего слоя бруса требования не
столь строги, как для лицевых ламелей. Для производства оконного
бруса обязательно идут рифты и полурифты с углом наклона годовых
колец 45-90°. Текстура волокон на соседних слоях должна образовывать
букву “V”. Для внутреннего слоя – допускается использования
фладдера. Такая структура обеспечивает наибольшую устойчивость
к погодным воздействиям. Если фладдер окажется снаружи – он
растрескается. В основном фладдер используется для изготовления
щитов.

Операция 8 – клеенамазка производится на установке
проходного типа модели S1R-250. Механическая подача с дозатором
обеспечивают равномерность клеевого шва и его оптимальную толщину
0,2 мм.
Обязательное условие – поверхности заготовок
должными чистыми – без пыли и стружек. Участок приготовления
клея должен быть выделен в отдельное помещение с температурой
15-20°С.
Операция 9 – склеивание щита и бруса.
Склеивание бруса рекомендуется производить
на гидравлическом прессе модели ИУ 10, который обеспечивает
необходимое усилие сжатия для стопы заготовок размерами 15смх150смх3000см.
Кроме того пресс обеспечивает важный параметр – равномерность
распределения усилия, чтобы исключить непроклеенные места и
разнотолщинность клеевого шва.
Усилие определяется в зависимости от породы
древесины и клеевого состава. Время склеивания – до 30 мин.
Склеивание щита рекомендуется производить на
пневматической вайме .
За счет жесткости конструкции обеспечиваются
правильные геометрические размеры склеенных щитов. Количество
рабочих позиций позволяет одновременно загружать и склеивать
несколько щитов, что обеспечивает высокую производительность
и удобство в обслуживании.

Важный элемент конструкции прессов –
боковое поджатие для подравнивания набранного пакета, т.к. отсутствие
ступенек по ширине обеспечивает экономию материала.
Чтобы компенсировать напряжение и остаточную
влажность и провести процесс полимеризации, склеенные заготовки
необходимо выдержать 2-3 дня в помещении с постоянной температурой.
В помещении для склеивания должна поддерживаться
температура 15-20 С, такая же как и температура древесины перед
склеиванием.
Операция 10 – калибрование бруса на четырехстороннем
станке модели PROFIMAT 18S(Болгария).
Формируются точные геометрические размеры:
угол 90 , требования прямолинейность плоскостей, минимальная
разнотолщинность. Убираются наплывы клея и ступеньки по ширине
бруса.

Операция 11 – калибрование щитов по толщине
: - на рейсмусовом станке за 2 прохода.

- с последующим шлифованием на станке модели
МЕТА-950 2R (Италия)( по необходимости , в зависимости от требуемой
чистоты поверхности.)

Операция 12- обрезка по формату откалиброванных
щитов на форматно-раскроечном станке модели S3000L (Болгария).
Широкая каретка позволяет устанавливать крупногабаритные щитовые
детали, пильный узел, включающий основную и подрезную пилы,
обеспечивает точность и чистоту распила.

Производительность – 3 000 куб.м в год щита
и бруса 1-го сорта
Плюс 2 000 куб.м щита второго сорта и погонажных
изделий.
При наличии достаточных инвестиций предложенный
вариант является наиболее оптимальным по соотношению цена- производительность-
качество– сервис.
В случае, если для организации такого цеха
инвестиций недостаточно, ниже приведен вариант экономного производства
с минимальными вложениями:
1) Ленточнопильный станок модели ЛГ-6200 для
раскроя круглого леса на обрезную доску.


2) Станок торцовочный
3) Сушильная камера
4) Линия сращивания модели ШС 1000 +ПСК-3000
5) Четырехсторонний для калибрования ламелей,
сращеных по длине
6) Ручная клеенамазка модели ЕМ25Д
7) Пресс для бруса и щита
8) Калибрование бруса на станке .( Используется
тот же станок)
9) Пиление бруса на щит на станке модели ЛГ-6200.
(Используется тот же станок)

10)Шлифовально-калибровальный станок модели
ШЛ2Ц-13 ( для щитов)

11) Форматно – раскроечный станок для раскроя
щитов модели BABY S1 (Болгария).
Производительность – 500 куб.м в год щита и
бруса 1-го сорта,
плюс 350 куб.м в год щита 2-го сорта и погонажных
изделий.
Экономические показатели.
Необходимо помнить, что повысить эффективность
можно за счет организационных мероприятий, например:
- создать участок по переработке профильных
погонажных изделий для сырья , не удовлетворяющего требованиям
основного техпроцесса,
- ввести внутреннюю стандартизацию и наладить
выпуск щитов второго сорта из отбракованных ламелей. Их продают,как
правило, строительным организациям по 100-200 долл. за 1 куб.
м.
По опыту работы некоторых предприятий, выпускающих
клееный брус, объем отходов при правильной организации производства
не превышает 27-28 %.
В заключении необходимо отметить, что все экономические
показатели и указанная производительность оборудования имеют
справочный и приблизительный характер,
т.к. производительность линии сращивания и соответственно
ее экономическая эффективность может быть точно рассчитана только
при следующих условиях:
1. Подобрано все оборудование в технологической
цепочке, от начала и до конца.
2. Проработана привязка всего оборудования к
конкретным производственным и складским помещениям.
3. Учтены особенности конкретной поставляемой
вам древесины и сезонные особенности обрабатываемого сырья.
Желаем удачи.
Станко Центр 2000.
|