Пиломатериалы и технологии их производства

Содержание:

Пиломатериалы представляют собой продукты распила древесины. Для производства пиломатериалов может быть использована древесина различных пород. Самым популярным, демократичным и распространенным сырьем для производства пиломатериалов на территории РФ, да и на территории стран СНГ по прежнему остается сосна. Очень популярны ель, липа, ольха. Традиционно используются и пиломатериалы из таких пород, как клен, дуб, ясень, граб, черешня, лиственница. К "нижнему", более доступному сегменту относятся пиломатериалы из тополя и березы.

Интенсивность воздействия внешних факторов во многом определяет, как прочность и долговечность изделия из пиломатериала, так и его декоративность. Для увеличения срока службы изделий из пиломатериала существует несколько способов защиты его от гниения, поражения насекомыми и возгорания. К их числу относятся:

  • сушка пиломатериалов;
  • ряд мер по предотвращению переувлажнения и возгорания конструкций в процессе эксплуатации;
  • пропитка древесины антисептиками, инсектицидами и антипиренами.

Для предотвращения преждевременного разрушения древесины предусматривается, в первую очередь, защита от влияния разрушающего фактора влажности. В этой связи предусматривают надежную изоляцию деревянного каркаса строения от грунта, бетона или камня, организацию специальных каналов для вентиляции, защиту пиломатериалов от атмосферных осадков и т. п. К сожалению, любые, даже самые конструктивные меры не помогут полностью предохранить пиломатериал от увлажнения и загнивания с течением времени.

К содержанию >>>

Сушка пиломатериала

Немаловажным аспектом является влажность древесины. Так в строительстве домов допускается использование свежеспиленных материалов, а вот для продукции мебельного производства используют исключительно качественно просушенную древесину. Естественно, что трудо - и энергозатраты, связанными с сушкой пиломатериалов повышают их конечную стоимость, но обойтись без них в некоторых случаях оказывается проблематично.

Пиломатериалы естественной влажности (от 35 до 80%) подвержены поражению грибковых и гнилостных микроорганизмов. Следует знать, что такой пиломатериал, особенно укомплектованный в плотные пакеты и в теплое время года в особенности, может придти в полную негодность в течение всего лишь нескольких дней. Этот фактор делает невозможным не то что использование, но и транспортировку пиломатериалов естественной влажности на достаточно большие расстояния. Если в соответствии с условиями поставки пиломатериалы должны быть оттранспортированы на значительные расстояния, то содержание влаги доводится до уровня т. н. "транспортной влажности", то есть ниже 22%. Для того, чтобы добиться такого показателя, пиломатериалы просушивают естественным путем в соответствии с ГОСТ 3808.1-80 "Пиломатериалы. Атмосферная сушка и хранение".

Пиломатериалы транспортного уровня влажности Вы можете применять на не слишком ответственных строительных участках, а также для изготовления тары, транспортных поддонов и пр. Для того, чтобы изготовить более качественную и дорогостоящую строительную или отделочную конструкцию, пиломатериалы сушат принудительно в специальных сушильных камерах. В зависимости от назначения пиломатериала влажность, достигаемая в процессе камерной сушки, может колебаться в пределах 6 - 14%. Качественная сушка проводится в строгом соответствии с ГОСТом 19773-84 "Пиломатериалы. Режимы сушки в камерах периодического действия".

К содержанию >>>

Факторы, влияющие на скорость разрушения пиломатериалов. Методы контроля ключевых параметров

Прочность пиломатериала находится в прямой зависимости от ширины годичных слоев, процента т. н. "поздней части" и плотности пиломатериала. Как показали исследования хвойных пород, для каждой породы древесины существует оптимальное число годичных слоев, соответствующее максимальным прочностным показателям. Для оценки прочностных показателей удобно использовать такие характеристики измерений, как плотность, твердость, динамический модуль упругости, резонансная частота и пр.

Испытания "на прочность" очень важны для пиломатериала, поскольку этот показатель существенно отличается даже в пределах одной породы, а также значительно зависит от возраста дерева и типа леса. Контрольные испытания дают возможность обеспечить буквально поштучный контроль с учетом важнейших эксплуатационных характеристик пиломатериала.

Плотность пиломатериала не определяется наличием или отсутствием трещин, поскольку при наличии сучков плотность оказывается несколько выше. Поэтому точное определение показателя прочности для оценки качества пиломатериала из ствола растущего дерева и круглых лесоматериалов и ряда массивных пиломатериалов (брусьев) должно учитывать корректировку на фауты и пороки.

Более точные показатели прочности можно получить, основываясь на связи пределов прочности с модулями упругости пиломатериала под динамической нагрузкой. Для определения последних удобно использовать ультразвуковой метод.

В процессе сушки пиломатериалов, для того, чтобы снизить содержание в них свободной и связанной воды, пиломатериал подвергают нагреву до температуры кипения воды (100C). При таких условиях возникает определенный риск образования трещин и деформаций. Напротив, при понижении температуры и последующем превращением воды в процессе вакуумирования риск образования трещин и деформаций сокращается.

В процессе камерной сушки при температуре выше 100С наблюдаются определенные потери прочности при тангенциальном скалывании, снижается ударная вязкость пиломатериала, а также прочность при сжатии в продольном и статическом изгибе. Степень описанных изменений в большой мере зависит от температуры сушки и от конечной влажности пиломатериала (в пределах - от 0...и до предела насыщения … 30%).

Длительное воздействие температур свыше 50С приводит к снижению таких важных показателей как прочность и вязкость, сопровождается повышением хрупкости пиломатериала и изменением его химического состава. При пропаривании пиломатериалов хвойных пород прочность на изгиб снижается в меньшей степени, чем при их проваривании. Стабильно низкие температуры повышают прочность при сжатии вдоль волокон, скалывании и статическом изгибе пиломатериалов из сосны, дуба, березы. При этом ударная вязкость древесины снижается.

Такие существенные характеристики древесины, как вязкость, износостойкость, механическая прочность и др. находятся в прямой зависимости от очень многих факторов. Это и возраст, и происхождение, и положение дерева в древостое, стихийные явления, энтомологические повреждения и болезни, генетико-селекционные характеристики и даже структура почвенного среза и климатическая зона. С увеличением среднего диаметра ствола, возраста дерева, развитием ядра спелой древесины при одинаковых условиях по влажности механические и прочие существенные характеристики древесины в целом улучшаются.

К содержанию >>>

Другие важнейшие характеристики пиломатериалов

Технологические свойства пиломатериала обуславливают его эксплуатационные характеристики. Испытания образцов пиломатериалов проводятся на маятниковом копре. Очень важным в процессе испытаний оказывается показатель ударной вязкости, отражающий способность древесины поглощать работу при ударе. Высокими показателями ударной вязкости характеризуется древесина лиственных пород. Так для твердолиственных пород значение этого показателя в 2,5 раза превышает аналогичный у хвойных.

Одним из важнейших параметров является твердость, представляющая собой способность пиломатериала оказывать сопротивление проникновению в него другого тела более высокой плотности. Твердость характеризует прочность локального участка на вдавливание. Существует несколько способов определения твердости пиломатериалов на тестовых образцах. Статическая твердость устанавливается постепенным вдавливанием на тангенциальную, радиальную и торцевую поверхности, ударная - по рисунку, который оставляет на пиломатериале падающий стальной шарик.

Влияние растворов щелочей и кислот на рабочие характеристики пиломатериалов

При концентрации всего в 10%, при комнатной температуре, сильные кислоты (соляная, серная, азотная) способны снизить прочность пиломатериала хвойных и лиственных пород вдвое. Помимо снижения прочности при сжатии вдоль волокон и статистическом изгибе, снижаются также показатели ударной вязкости и твердости. Похожим действием обладают сильные щелочи. Воздействие в течение всего лишь одного месяца 2% - го слабого раствора аммиака снижает прочностные характеристики бука и дуба на треть(!), липы - практически вдвое(!).

К содержанию >>>

Влияние газов на качество пиломатериалов

Главными источниками вредных газов сегодня являются энергетические и промышленные предприятия, а также транспорт различного назначения. Фтор, хлор, оксиды азота, фосфора и серы, оксиды металлов (свинца, цинка, селена, магния...), щелочные газы (аммиак и пр.), пары металлов (прежде всего ртути), органические газы разного происхождения - вот факторы, негативно влияющие на прочность древесины как прямым, так и косвенным образом. Несколько задерживает разрушение пиломатериалов под воздействием газов их смолистость.

Хранение пиломатериалов

ПиломатериалыЧтобы сохранить товарный вид и эксплуатационные характеристики пиломатериалов на требуемом уровне, необходимо предпринять ряд мер. В первую очередь пиломатериалы нуждаются в надежной защите от влаги, для чего либо хранятся в помещении, либо под навесом. Допускается оборачивание пиломатериалов в полиэтиленовую пленку. Правильное хранение пиломатериалов исключает их складирование "навалом", один на другом - по возможности, между ними размещают прокладки.

Пиломатериалы делятся на сорта, которые регламентируются соответствующими ГОСТами. Тем не менее, терминология гостов достаточно сложна и, как правило, оговаривается в крупных, заводских или международных контрактных поставках. Общие требования к качеству пиломатериалов предполагают, что материалы высшего сорта проходят процесс предварительной сушки и используются для мебельной продукции, погонажных и столярных изделий. Пиломатериалы 1 сорта также сушатся и используются для погонажных и столярных изделий и частично свежеспиленными, для ответственных элементов в строительстве. Пиломатериалы 2-3 сорта - это не что иное, как самая обычная строительная доска широкого назначения.

К пиломатериалам главным образом относятся брус, доска обрезная, необрезная, монтажная рейка. Высушенные пиломатериалы проходят процесс дополнительной обработки на разнообразных деревообрабатывающих станках, превращаясь на выходе в уже известный нам погонаж - доску пола, вагонку, блокхауз, фальшбрус (имитацию бруса, обшивочную доску...).

К содержанию >>>

Плотность различных пиломатериалов

Хвойные породы

 ДеревоУстойчивость*) к гниениюТвёрдость шкала ЯнкаПлmaxПлmin
Ель Ель 4: низкая 660 500 400
Лиственница Лиственница 3-4: от умеренной до низкой 1200 1020 950
Пихта Пихта 4: низкая 350—500 450 350
Сосна Сосна 3-4: от умеренной до низкой 450 500 400

Лиственные породы

 РастениеУстойчивость*) к гниениюТвёрдость шкала ЯнкаПлmaxПлmin
Берёза Берёза 5: низкая 1260 700 540
Бук Бук 5: низкая 1300 700 660
Вишня Вишня нет данных 950 670 490
Вяз Вяз 4: невысокая 1350 710 670
Грецкий орех Грецкий орех 3: умеренная 1010 600 500
Граб Граб 5: низкая 1860 820 500
Груша Груша 5: низкая 800 690
Дуб Дуб 2: высокая 1360 930 600
Клён Клён 5: низкая 1450 720 620
Липа Липа 5: низкая 400 560 320
Ольха Ольха 5: низкая 590 600 380
Осина Осина 5: низкая 420 560 360
Робиния Робиния 1-2: от очень высокой до высокой 1700 900 580
Рябина Рябина нет данных 830 750 700
Самшит Самшит нет данных 2100 1000 980
Ясень Ясень 2: высокая 1320 700 660

К содержанию >>>

Оборудование для изготовления пиломатериалов

Изготавливаются пиломатериалы на различном оборудовании. О некоторых основных технологиях производства пиломатериалов и предлагаемом сегодня на рынке оборудовании для такого производства мы расскажем ниже.

Гатерная технология. Лесопильные рамы

Оборудование для изготовления пиломатериаловЭту технологию можно отнести к разряду морально устаревших. Для организации такого производства Вам потребуется заливка многотонного фундамента, а кроме того, непрерывной сортировки пиловочника, как минимум по 12 типоразмерам. Пиломатериалы, изготовленные на лесопильной раме, отличаются плохой геометрией доски и высокой шероховатостью поверхности. Максимальная толщина реза, как правило, не превышает 5 – 6мм, что при попытке обработать пиловочник толстомер с диаметром от 70см и выше превращается проблему. В этой связи коэффициент выхода годного к употреблению пиломатериала ограничен показателем в 50 – 55%.

К достоинствам гетерной технологии стоит отнести стабильность резки, неприхотливость в обслуживании, достаточно неплохую производительность, низкую требовательность к квалификации пильщика (рамщика). Гатерная технология до сих пор востребована на внутреннем рынке, где требования к качеству пиломатериала вполне успешно компенсируются низкой ценой изделия.

Применять лесопильную раму целесообразно при наличии собственной лесопилки или большого количества дешевого сырья средней толщины. Не знает себе равных эта технология и в производстве необрезного пиломатериала среднего качества. Специальная подготовка рамных пил позволит существенно улучшить качество и товарный вид производимого по гатерной технологии пиломатериала.

К содержанию >>>

Ленточнопильная технология

Оборудование для изготовления пиломатериаловЭта технология достаточно молодая, довольно дорогостоящая, требующая от персонала, обслуживающего оборудование достаточно высокой квалификации. Ленточнопильная технология оказывается очень выгодной при использовании на станках первого ряда для обработки дорогостоящего пиловочника большого диаметра. Для этой цели устанавливаются ленточнопильные станки с шириной ленты от 100мм и выше. С успехом используется ленточнопильная технология и на узкой ленте станков второго ряда. В качестве примера можно привести четырехголовочные и пятиголовочные многопильные станки калининградской торговой марки «Гравитон». Наличие в станочном парке нескольких единиц такой техники станет прекрасным дополнением к популярным сегодня циркулярным бревнопильным станкам типа Магистраль, Кара, ЦДС…

Как и любая другая, ленточнопильная технология имеет свои уникальные достоинства и недостатки. Весь ассортимент станков, работающих в соответствии с этой технологией можно разделить на станки, работающие с узкой (20 – 60мм) и широкой (100 – 300мм) лентой. При том, что многие модели способны работать с бревнами, диаметром более 1м, установка станков не требует монтажа фундамента (как в случае гатерной технологии). Толщина реза при этом всего 2 – 3мм, что позволяет существенно сократить количество отходов и повысить выход полезного продукта (до 75%! – абсолютный рекорд). Твердые породы деревьев для таких станков проблемой не являются. Подсортировка бревен не требуется, а вот смазка соляркой зимой (увлажнение водой - летом) – обязательны.

Станки с узкими лентами плохо справляются с комплексной задачей – пиления мерзлой древесины зимой и часто загрязненной – летом. При том, что буквально после одного пропила по грязному бревну пила тупится, доски выходят волнистыми и низкокачественными. Поле 10куб. м. бревна пилу, стоимостью порядка 25S приходится выбрасывать. Таким образом главный недостаток этой технологии – максимальная удельная себестоимость кубометра готового материала. Учитывая спорное качество большинства отечественных станков (прежде всего, барабанов), этот показатель возрастает пропорционально.

В идеале, после двух часов непрерывного пиления ленточная пила должна быть снята и повешена «на отдых» для сохранения рабочих показателей прочности. Даже при таком раскладе, для обеспечения полноценной работы станка на узкой ленте в 2 смены, потребуется закупка около 100 пил ежегодно.

Работа на ленточнопильном станке требует высокой квалификации пильщика и заточника. Даже малейшее нарушение технологии в процессе работы приводит к обрыву дорогостоящей ленты, ремонтировать которую после приходится путем сваривания специальными дорогостоящими сварочными аппаратами.

Если просуммировать достоинства и недостатки этой технологии, то можно прийти к выводу, что выгодной она оказывается при использовании ленты, шириной от 100мм и выше. Такие ленты более прочны, имеют стеллитированные зубья и совершенно не боятся ни мерзлой, ни загрязненной древесины. Соответственно и стоимость таких пил возрастает до 200S и выше. Жизненный цикл таких пил – порядка 300куб. м., но для их обслуживания требуется целый парк дополнительного оборудования, в сумме соизмеримого по стоимости с самим ленточнопильным станком.

К содержанию >>>

Круглопильная или циркулярная технология

Оборудование для изготовления пиломатериаловДиаметр круглых циркулярных пил, применяемых в станках, работающих по циркулярной технологии, как правило, 900 – 1100м. Стоимость одной пилы зависит от степени ее подготовки и лежит в пределах 300 – 700S. Высокая, на первый взгляд стоимость пил с лихвой компенсируется их «жизненным циклом» - до 3000м. куб. Заточить пилу при этом можно прямо на станке, но в качестве профилактических еженедельных мероприятий такой пиле требуется балансировка и формирование зубьев на полуавтоматическом заточном станке типа кировоградского ТчПА-7. В зимний период периодичность заточки стальных пил вырастает до 2 – х раз за смену, летом иногда приходится подтачивать и до 4 – 5 раз. Летом к применению рекомендованы твердосплавные пилы, зимой – стеллитированные.

Чем выше требования к геометрии профиля, тем, соответственно, жестче нормы по подержанию оборудования в рабочем состоянии, и, конечно, же, требования к квалификации пилоправа. Именно в связи с дефицитом квалифицированных мастеров - заточников, оборудование на внутреннем российском рынке редко использует весь свой потенциал, а пиломатериалы отечественного производства в большинстве своем отправляется на внутренний рынок.

Преимущества циркулярной технологии, при соблюдении всех требований и правил очевидны: это, прежде всего, наиболее высокая скорость резки. Так на то, чтобы нарезать 6 – ти метровое бревно мастер отводит всего 8 – 14 секунд. На то, чтобы отрезать доску уходит всего 4 сек. При нормально поставленном рабочем процессе, продуманной механизации околостаночного процесса и достаточной квалификации персонала, напилить 15куб. м. обрезного пиломатериала за 8 - часовую смену никакого туда не составит. Особо хочется отметить способность циркулярных станков справляться с поставленными задачами при температуре до -30С!

Относительно недавно на рынке появился еще один вид круглопильных станков, раскрывающих возможности циркулярной технологии в новом свете. Оригинальность конструкции и технологии в данном случае обусловлена наличием сразу двух пил горизонтально расположенных в одной плоскости. В качестве примера можно привести словацкий станок КР58 или отечественный ДПА – 550.

Циркулярная технология рекомендована в производствах малой и средней мощности, где такие станки могут быть представлены в качестве базовых элементов первого ряда. Они могут быть использованы, как для производства готового обрезного пиломатериала, так и для развала бревен на отдельные крупные фрагменты с целью их дальнейшей переработки, которую обычно проводят на ленточнопильных, высокоэкономичных многопилах.

Мощность станков этой категории позволяет обрабатывать бревна до 60см в диаметре. Учитывая, что диаметр пил у таких станков в среднем колеблется в пределах 500 – 800мм, такой показатель выглядит очень оптимистично. Еще одно преимущество этой технологии в том, что пилы могут работать 24 часа без подзаточки и менять их так часто, как, скажем при производстве по ленточнопильной технологии необходимости нет. При использовании загрузчика и кантователя бревен производительность рабочего процесса может быть доведена до 15куб. м. / в смену 8часов. Получаемые на таких станках пиломатериалы имеют ровную поверхность и отличаются очень точной геометрией.

К содержанию >>>

Углопильные циркулярные станки

Оборудование для изготовления пиломатериаловОтдельным классом представлены круглопильные бревнопильные станки, называемые "угловиками". В таких станках две, а иногда и три пилы установлены под углом 90 градусов друг к другу. Разновидность «угловиков» - станки с единственным поворотным диском. Некоторые станки (российский аналог «Барс») позволяют не только распиливать пиломатериалы, но и обеспечивать функцию транспортировки пиломатериалов вдоль линии в пределах цеха.

К достоинствам углопильных станков можно отнести большой диаметр рабочего бревна (до 100мм и более), высокий коэффициент выхода полезного продукта, достигающий 70%. В качестве основной рабочей единицы используются относительно недорогие пилы с твердотельными наконечниками (D 500 – 800мм). В силу этой же особенности пилы прекрасно справляются с загрязненным материалом. Для поддержания высокой производительности такие пилы достаточно затачивать один раз в сутки. Точность распиловки в станках этого типа самая высокая – 1мм.

К недостаткам, прежде всего, следует отнести обязательное наличие в цеху дорогостоящего заточного оборудования, стоимостью от 60 до 200тыс. руб. Ширина реза, как правило, предполагает запас в 5 – 6мм, а производительность за рабочую смену порядка 5куб. м.(достаточно низкая).

Рекомендуется применять углопильные циркулярные станки для переработки толстомера, и, главным образом, в производстве пиломатериалов радиального распила.

Из рассмотренных нами примеров становится ясно, что универсальной технологии для производства пиломатериалов, как и универсального оборудования просто не существует. Станки подбираются под приоритетное сырье, которое вы собираетесь обрабатывать и под продукцию, которую намерены производить. В целом критерии выбора в порядке их значимости можно расположить следующим образом:

К содержанию >>>

Что нужно учитывать при комплектации лесопильного цеха

  1. Показатель производительности лесопильного цеха, а также, характер процесса – станки или поточная линия.
  2. Вкладываемую сумму инвестиций, возможную фактическую рентабельность производства и сроки погашения обязательств по кредиту.
  3. Сырьевую базу, а также породы и рабочие диаметры пиловочника, которые способен перерабатывать станок.
  4. Продукция конечной переработки. Насколько востребована на рынке, себестоимость производства.
  5. Возможности оборудования по производству продукции евростандарта.
  6. Коэффициент выхода полезного материала.
  7. Жесткость требований к подсортировке пиловочника.
  8. Площадь деревообрабатывающего цеха.
  9. Рабочая температура станка.
  10. Стоимость и среднестатистическая частота замены пил.
  11. Трудоемкость обслуживания пил. Сюда же: квалификация заточника и пилоправа, оборудование, необходимое для обслуживания пил.
  12. Возможность станка выполнить функцию транспортера готовой продукции в пределах цеха.
  13. Ремонтопригодность запчастей и их стоимость.
  14. Трудоемкость и себестоимость обслуживания самого станка.
  15. Требования технологии по наличию фундамента.
  16. Заявленный производителем срок эксплуатации.

К содержанию >>>

Рейтинг@Mail.ru