Деревообрабатывающее оборудование. Классификация Eumabois. Часть 15

Оборудование для склеивания массивной древесины

Термин «массивная древесина» относится к материалам, полуфабрикатам и изделиям, исходным сырьем для которых являются пиломатериалы (в отличие от понятий «слоистая древесина» - материал из шпона, и «древесные плиты» - материал из измельченной древесины). Клееная массивная древесина может быть получена путем склеивания заготовок по длине, ширине и толщине. Об оборудовании для склеивания ламелей (досок, брусков) по длине (для сращивания) мы рассказали в предыдущем номере «ЛПИ». Настоящая публикация посвящена оборудованию для склеивания заготовок из массивной древесины по ширине и толщине.

Наиболее массовой подобной продукцией являются реечные щиты, трехслойные бруски для оконных блоков и крупные многослойные детали строительных конструкций. Путем склеивания заготовок по ширине получают универсальный полуфабрикат - реечные щиты, которые широко используются в разных областях, а путем склеивания заготовок по толщине изготавливают трехслойные бруски для оконных блоков. У технологий склеивания заготовок по кромкам и по пластям нет принципиальных различий. Толстые щиты также можно склеивать из заготовок, ориентированных вертикально, то есть по толщине. Детали строительных конструкций получают только при склеивании заготовок по толщине, то есть при нанесении клея на пласти строганых досок.

Клей наносится на брусковые заготовки в процессе производства реечных щитов, трехслойных и двухслойных брусков для оконных створок, деталей строительных конструкций. Рабочая ширина станков, на которых изготавливают перечисленные материалы и конструкции, обычно не превышает 400 мм. Станки могут быть односторонними, с механизмами для верхнего или нижнего нанесения клея, а также двухсторонними - для нанесения клея на противоположные поверхности или одновременно на пласть и кромку брусковых заготовок. Нанесение клея может выполняться контактным (вальцовым) способом, методами экструзии или налива.

При контактном способе через вальцовый станок пропускают комплект реек для изготовления одного щита, причем рейки укладывают на рабочий стол кромкой. Оптимальный расход клея 200-250 г/м². После нанесения клея каждую рейку нужно повернуть на 90° и сформировать комплект для передачи на запрессовку.

Рис. 1. Общий вид клееналивного устройства

Экструзионный метод используется в импортных проходных прессах, в которых клей наносят на вертикальную поверхность. Узел клеенанесения представляет собой систему с отверстиями, через которые клей выдавливается под действием сжатого воздуха и в виде непрерывных узких полосок наносится на заготовку. Устройство полностью автоматизировано.

В производстве деталей клееных деревянных конструкций клей чаще всего наносится методом налива, а клеенаноситель устанавливается сразу за строгальным станком. При этой схеме можно работать на высокой скорости подачи (до 150 м/мин.), что обеспечивает нужный расход клея (250-400 г/м²) и малое открытое время выдержки. В клеенаносящем устройстве (рис. 1) смешиваются два компонента клеевой системы, после чего готовый клей подается в трубу с отверстиями и наносится на верхнюю пласть доски, которая сразу передается на участок сборки пакетов и прессования.

Рис. 2. Струбцина (винтовой пресс) для склеивания реечного (мебельного) щита

При раздельном нанесении смолы и отвердителя компоненты соединяются только под давлением в прессе. Достоинства подобного способа: отсутствуют потери клея в виде отвердевших остатков в клеенаносящем станке, станок легко очищается и может быть загружен большим объемом клея. Использовать вальцовые станки для производства клееных деревянных конструкций не рекомендуется из-за низкой скорости подачи.

Клеильные прессы для производства массивной древесины можно классифицировать по следующим признакам: виду выпускаемой продукции - для реечных щитов, трехслойных брусков и крупногабаритных деталей; расположению плоскости склеивания - вертикальные, горизонтальные и веерные прессы; принципу действия - позиционные (тактовые) и проходные; виду устройств, передающих давление, - механические, пневматические, гидравлические; температуре рабочих поверхностей - холодные (без нагрева) и горячие; способу нагрева рабочих поверхностей - горячей водой, паром, электричеством (в т. ч. в поле токов высокой частоты).

Наиболее простым устройством для склеивания являются струбцины с винтовым прижимом (рис. 2).

Рис. 3. Общий вид веерной ваймы с гидрозажимом

Недостатками подобного оборудования считаются большие затраты ручного труда и нестабильность давления, создаваемого винтовыми парами, из-за податливости древесины (ее пластических свойств). Веерная вайма** (рис. 3) относится к современному оборудованию для склеивания щитов.

Использование веерной ваймы позволяет значительно экономить производственную площадь, а прижим с помощью пневмо- или гидроцилиндров гарантирует стабильность давления в течение всего цикла склеивания.

Вертикальный (наклонный) пресс представляет собой сварную металлическую конструкцию с нижней опорной поверхностью и системой верхних прижимов в виде пневмо- или гидроцилиндров (рис. 4). Опорные нижние площадки обычно делают переставляемыми по высоте, что позволяет настраиваться на производство продукции разной ширины (высоты). Для обеспечения надежности работы имеются боковые прижимы, препятствующие выпучиванию клееного щита под действием вертикального усилия прессования. Длина пресса зависит от длины выпускаемой продукции; при увеличении числа секций пресса можно получить оборудование для склеивания деталей строительных конструкций или одновременной запрессовки нескольких щитов.

Рис. 4. Пресс вертикальный гидравлический

Наиболее распространены горизонтальные прессы для склеивания реечных щитов, в частности тактовый горизонтальный пресс ProfiPress L 2500 (рис. 5). Перед прессом устанавливают узел для нанесения клея на кромки реек. Комплект реек на один щит набирается на приемном столе пресса, а затем ленточным конвейером перемещается в пресс. Сначала верхняя плита выравнивает рейки в горизонтальной плоскости, а затем пневмоцилиндры создают необходимое боковое давление. По истечении заданного периода, необходимого для полного или частичного (технологического) отверждения клея, боковое давление снимается, верхняя плита пресса поднимается и клееная продукция выгружается из пресса. В этом прессе отверждение происходит в поле токов высокой частоты (ТВЧ) от встроенного высокочастотного генератора. Подобная конструкция позволяет склеивать реечные щиты неограниченной длины (путем пошагового продвижения склеенной части вперед).

Рис. 5. Позиционный пресс с продольной загрузкой Dimter ProfiPress L 2500 (Weinig Group, Германия)

В прессе другой конструкции (рис. 6) промазанные клеем деревянные рейки (ламели) формируются в пакет требуемой ширины, который автоматически передвигается в зону прессования. Пружинные упоры на выходной стороне пресса обеспечивают противодавление во время продвижения пакета в пресс, с тем чтобы рейки были плотно прижаты друг к другу. Горизонтальное выравнивание реек обеспечивается верхними прижимами. Процесс идет с разогревом клеевой прослойки в поле ТВЧ, за продолжительностью всех процессов, как и за величиной усилия прессования, следит автоматика. Одновременно на входе в пресс формируется новый пакет заготовок. По истечении времени отверждения клея прижимная плита вновь опускается и очередной пакет подается на склеивание.

Рис. 6. Пресс для склеивания реечных щитов Dimter ProfiPress T5500 (Weinig Group, Германия)

Для склеивания объемных блоков из строганых пиломатериалов имеется специальный пресс, в котором давление, обеспечивающее склеивание, прикладывается одновременно в двух перпендикулярных плоскостях. Пресс подобной конструкции работает на заводе фирмы «Даммерс» в г. Архангельске.

Перед прессом устанавливают клеенаносящий станок, который одновременно наносит клей на одну пласть и одну кромку доски. Затем доски укладывают в плотный пакет в рабочем пространстве пресса. После начала рабочего цикла пакет сначала уплотняют, для чего несколько раз прижимают его верхней и боковой плитами с малым усилием. Затем создается рабочее давление прессования, а после отвердения клея и снятия давления клееный блок выкатывается из пресса для послепрессовой выдержки.

Подобные прессы обычно работают без нагрева, так как равномерный прогрев большой массы древесины обеспечить очень сложно. Далее блок распиливают на отдельные щиты на горизонтальном ленточнопильном станке (толщина пропила около 1 мм), шлифуют и используют, например, в качестве среднего слоя в столярной плите или трехслойного реечного щита.

Прессы с верхним и боковым давлением выпускает немецкая фирма Joos. Классический пресс для облицовывания шпоном Basic 70 в соединении с устройством бокового прижима позволяет выполнять не только облицовку пластей, но и склеивание массивной древесины. При использовании подобного оборудования можно обойтись без специального пресса для склеивания заготовок по ширине. Конструкция пресса с горячими плитами позволяет получать тонкие реечные щиты при небольшом цикле прессования.

Для склеивания крупных строительных деталей машиностроительные компании выпускают прессы разной конструкции. Традиционное решение - гидравлические прессы с боковой или торцовой загрузкой. Прессование осуществляется вертикальными гидроцилиндрами с большим ходом поршня, что позволяет прессовать как большие, так и маленькие пакеты.

В двухсекционном прессе с нижним давлением (гидроцилиндры расположены снизу), сборка пакета из досок, намазанных клеем, выполняется прямо в одной из секций пресса. Помимо вертикального давления, обеспечивающего надежный контакт склеиваемых поверхностей, конструкция пресса создает боковое давление для выравнивания пакета досок по высоте изделия.

Рис. 7. Гидравлический пресс для склеивания балок переменной высоты в прессе с верхним давлением на заводе Stephan Holzbau, Германия

В вертикальных прессах при наличии независимого хода каждого цилиндра можно склеивать детали переменной высоты, например одно- или двухскатные балки (рис. 7).

Высота прессуемого пакета обычно не превышает 1400 мм, ширина - 280-310 мм, поэтому можно прессовать два узких пакета в ряд. Возможна модификация пресса, которая позволяет склеивать пакеты шириной до 400 мм.

Производители оснащают прессовое оборудование механизмами для автоматического набора пакета. При установке системы сброса заготовки в заданной точке можно обеспечить полностью автоматический набор пакета для склеивания элементов разного сечения.

Для удаления пакета из пресса чаще всего используют приводные ролики, смонтированные на откидной раме или установленные под ней; при опускании рамы в крайнюю нижнюю точку пакет оказывается на роликах, по которым перемещается в продольном направлении. Другим возможным решением является установка внизу, под откидной рамой и рольгангом, поперечного цепного конвейера, на который склеенный пакет смещается и удаляется с участка. Самым простым решением, обычно применяемым при склеивании элементов большепролетных конструкций - длиной 18-30 м, является удаление готового изделия с помощью кран-балки.

Использование современных клеевых систем на паре прессов длиной 12 м, установленных по обеим сторонам рольганга, по которому транспортируются готовые изделия, и оснащенных автоматами для формирования пакетов, позволяет производить до 20 тыс. м³ продукции в год.

Производственные линии повышенной мощности комплектуются отдельным механизмом для набора пакетов (так называемым «патерностером»), батареей гидравлических прессов, загружаемых с торца, и поперечной тележкой для доставки пакетов и погрузки в пресс. На эту же тележку из пресса выгружаются склеенные изделия. Современные прессы оснащены кожухом, что позволяет создавать внутри этой герметичной камеры высокую (до 100°С) температуру и поддерживать определенную влажность воздуха, чтобы избежать пересушивания торцов заготовок. В результате продолжительность цикла удается сократить на несколько часов и достичь производительности 30-40 тыс. м³ продукции в год.

Еще одним методом интенсификации производственного процесса является склеивание в поле токов высокой частоты. Клей при использовании этой технологии отвердевает за несколько минут. Различают тактовые ТВЧ-прессы и непрерывного действия, горизонтальные и вертикальные. Обычно пакет склеивается не целиком, а участками, при постепенном продвижении между электродами.

В CША подобное оборудование изготавливает компания USNR. В числе европейских производителей можно отметить австрийские компании Technik Management и Hоеfer Presstechnik.

В России ТВЧ-пресс Kallesоe работает на Сокольском ДОКе. Проектная мощность всей производственной линии - более 100 тыс. м³ в год.

Ротационные прессы принципиально отличаются по конструкции от указанных выше стационарных. Ротационный пресс марки BHS применяется для изготовления клееного бруса, используемого в деревянном домостроении. У этого пресса, рабочая длина которого 16 м, восемь рабочих поверхностей. К нему поставляется необходимое околопрессовое оборудование для подачи заготовок и удаления клееной продукции.

Словенская компания Ledinek предлагает на рынке оборудования четырехсекционный роторный пресс Rotopress. Пакет формируется в горизонтальном положении и подается в пресс, снизу зажимается, после чего пресс совершает поворот на 90°, следующая секция пресса освобождается от склеенного пакета и загружается новым. Высота склеиваемого пакета достигает 1300 мм, ширина - 300 мм.

Для изготовления криволинейных элементов деревянных клееных конструкций требуется специальное оборудование. Наиболее популярным решением здесь остаются горизонтальные винтовые прессы («силовой пол»). Это оборудование сегодня оснащают системами для полуавтоматической расстановки стоек в соответствии с формой получаемого изделия, порталами для выравнивания слоев пакета и передвижными консольными кранами для тяжелых гайковертов.

Подобные сложные прессовые установки в настоящее время выпускают две фирмы: немецкая Minda и словенская Ledinek.

У прессов и околопрессового оборудования компаний Minda и Ledinek схожая конструкция. Горизонтальные стальные балки основания, в которых закреплены стойки, установлены неподвижно, но сами стойки могут поворачиваться и перемещаться. Установка и угол поворота каждой стойки задаются CAD-программой, и в соответствии с этими данными специальное устройство автоматически расставляет стойки и регулирует их поворот. После выставления всех стоек, задействованных в процессе склеивания изделия, пресс готов к работе.

После завершения запрессовки двух пакетов в этом же прессе запрессовывают следующую пару. Максимальное число одновременно склеиваемых в прессе пакетов - шесть. На протяжении цикла склеивания гайки плит пресса неоднократно подтягивают для сохранения давления, необходимого для склеивания.

В одном длинном прессе могут быть выделены несколько зон прессования для склеивания изделий разной конфигурации. Чем длиннее пресс, тем более гибким будет технологический процесс на этом производственном участке.

Рис. 8. Вакуумный пресс Woodtec Fankhauser

Для устройства перекрытий домов иногда используют клееные многослойные панели толщиной до 300 мм, длина и ширина которых несколько метров (панели CLT). Для их прессования машиностроители выпускают специальные вакуумные прессы. Например, пресс фирмы Woodtec Fankhauser (рис. 8) позволяет получать панели шириной до 3,5 м и длиной кратной 2,25 м (то есть величине модуля пресса).

Пакет для склеивания формируется непосредственно в прессе, заготовки вручную укладывают перекрестными слоями. На каждый слой после укладки наносится клей, как правило, полиизоцианатный, для чего над прессом установлен движущийся портал с клеенаносящим оборудованием. Ширина головки клеенаносителя - не более 625 мм, поэтому клей наносится за несколько проходов портала. После набора нескольких пакетов по всей длине пресса их с боковых сторон зажимают пневмоцилиндрами для плотного прилегания заготовок кромками друг к другу, герметично накрывают специальным материалом, затем включается вакуумный насос. На заполнение и подготовку пресса уходит от 30 до 70 мин., на склеивание требуется 1,5-3,5 ч (в зависимости от конструкции клееной продукции). Один клеевой портал может обслуживать несколько прессов.

Холодные гидравлические прессы для склеивания панелей CLT предлагают германские компании Bürkle, Minda, HIT, Leibe & Söhne, австрийская компания Fill, итальянские Paoletti и Sormec 2000. Ledinek производит X-Press, в котором приложение верхнего давления осуществляется через пневмокамеры, поэтому пресс можно назвать пневмомеханическим (рис. 9).

Рис. 9. Холодные прессы для панелей CLT: пресс Minda и Ledinek X-press

Все изготовители предлагают комплектацию пресса боковыми прижимами не только по длине, но и с торцов (эти прижимы опускаются после заполнения пресса), что необходимо для получения стеновых панелей без зазоров между досками.

Пресс Sormec 2000 рассчитан на склеивание панелей шириной до 3000 мм, прессы Paoletti и Fill - шириной до 3200 мм, прочие - на производство изделий шириной от 3500 до 3600 мм. Пресс набирается по длине из модулей, что позволяет изготовителям предлагать установки длиной до 18 м; панель в прессе склеивается целиком, поэтому длина пресса определяет максимальную длину изделия. Обычно толщина склеиваемых пакетов от 70 до 400 мм. При небольшой толщине продукции можно склеивать по несколько панелей в пакете с прокладыванием между ними пленки во избежание склеивания.

Для склеивания панелей можно использовать ТВЧ-пресс производства фирмы Kallesoe. Пресс для склеивания массивных панелей отличается от пресса для изготовления многослойных элементов расположением электродов и системой подачи, но принцип их действия один: в поле токов высокой частоты склеивание обычными клеями на основе смол ММФ и ФРФ можно осуществлять за считаные минуты, что позволяет организовать непрерывный процесс формирования пакетов и их склеивание. Если оборудование небольшой длины, прессование пакетов выполняется поэтапно - участок за участком. Наращивание длины пресса позволяет повысить его производительность.

Владимир ВОЛЫНСКИЙ