Технологии сращивания массивной древесины

Технологии сращивания массивной древесины позволяют создавать долговечные и прочные конструкции из древесины за счет соединения отдельных элементов. В статье рассмотрены основные методы сращивания, такие как зубчатый шип, клеевое соединение и шкантовое соединение, а также их преимущества: экономия материала, повышение прочности и стабильности изделий. Особое внимание уделено современным автоматизированным линиям и их роли в деревообработке.

Ниже представлена развернутая и экспертная статья по технологиям сращивания массивной древесины, ориентированная на технологов деревообрабатывающих предприятий России. В качестве примера оборудования для реализации данных технологий рассматриваются решения, представленные на сайте «ИнтерВесП» (ссылка: https://intervespco.ru/derevoobrabotka/stanki-dlya-sraschivaniya-drevesiny).

Параметры соединений для различных пород древесины, типов бруса и рекомендованные клеи

Порода древесины	Тип бруса	Тип сращивания	Длина шипа, мм	Шаг зуба, мм	Влажность, %	Рекомендуемые клеи
Сосна (хвойные)	Строительный брус	Зубчатый шип	10-15	5	8-12	ПВА, Карбамидный
Ель (хвойные)	Строительный брус	Ласточкин хвост	20-30	10	8-12	ПВА, Меламиноформальдегидный
Лиственница (хвойные)	Конструкционный брус для наружных работ	Зубчатый шип	15-20	5	8-10	Фенолоформальдегидный
Дуб (лиственные)	Мебельный брус	Многократный шип	10-12	4	8±2	ПВА, Казеиновый
Берёза (лиственные)	Брус для оконных блоков	Зубчатый шип	8-10	3	8±2	ПВА, Меламиноформальдегидный
Бук (лиственные)	Строительный брус	Двойной шип	10-15	5	8-10	ПВА, Карбамидный
Ясень (лиственные)	Мебельный брус	«Ласточкин хвост»	20	10	8±2	Казеиновый, Карбамидный

Формулы расчета с примерами в этой статье!

Технологии сращивания массивной древесины

Технологии сращивания массивной древесины по длине, ширине и толщине позволяют значительно расширить возможности деревообрабатывающих предприятий по повышению полезного выхода пиломатериалов, увеличению прочности конечных изделий, улучшению эстетики и стабильности геометрии клееных конструкций. Данные решения широко применяются при производстве мебельных щитов, несущих клееных конструкций, элементов столярно-строительных изделий, а также при изготовлении клееного бруса для домостроения.

1. Способы склеивания массивной древесины по длине

При увеличении длины древесных заготовок за счет сращивания ключевым моментом является выбор формы и типа клеевого соединения. Основные методы сращивания по длине связаны с применением шиповых соединений. Зубчатый шип, «ласточкин хвост», различные варианты цельных и вставных шипов – все эти формы влияют на прочностные и технологические характеристики конечного изделия.

1.1. Виды шиповых соединений

Шиповые соединения — это традиционный и наиболее распространенный способ соединения древесных заготовок по длине. Классическое шиповое соединение состоит из «шипа» — выступа на одном конце заготовки, и соответствующего ему гнезда — «проушины» в сопрягаемой детали. В практике применяют одинарные, двойные, круговые, многократные шипы, соединения типа «ласточкин хвост» и зубчатые шипы.

Основные виды шиповых соединений:

Одинарный шип: простой выступ, обеспечивающий базовый уровень прочности.
Двойной и многократный шип: повышают площадь клеевого контакта, улучшая прочность.
Круглый шип: упрощает соединение при определенных видах фрезерования.
«Ласточкин хвост»: конический шип, который благодаря своей форме обеспечивает самозаклинивание и высокую прочность.
Зубчатый шип: набор мелких зубцов, увеличивающих площадь клеевого контакта и облегчающих сращивание короткомерных пиломатериалов.

Зубчатое соединение — один из самых распространенных вариантов. Хотя зубчатый шип может ухудшать внешний вид из-за своего характерного рисунка, он дает высокую прочность (около 50–60% от цельной древесины) при минимальном расходе материала. Это особенно актуально при изготовлении конструкционных элементов, которые впоследствии покрываются непрозрачными лакокрасочными материалами.

При подготовке пиломатериалов к сращиванию удаляют пороки древесины (сучки, трещины, обзол и др.). Вырезка дефектных участков (раскрой на короткомерные заготовки) и их последующее соединение на зубчатый шип повышают полезный выход пиломатериалов.

Применяемые клеи:

Для внутренних изделий: поливинилацетатные, карбамидоформальдегидные, казеиновые клеи.
Для наружного применения: фенолоформальдегидные клеевые системы, обладающие повышенной водо- и атмосферостойкостью.

1.2. Параметры зубчатого шипового соединения

Зубчатое соединение характеризуется рядом геометрических параметров: шагом зубьев, длиной зуба и величиной затупления. От точности выдерживания этих параметров зависит качество соединения. Основные положения:

Горизонтальные шипы применяют для изделий, где нагрузка на изгиб и растяжение невелика.
Вертикальные шипы используют для конструкционных элементов с повышенными требованиями по прочности.

Длина шипа, как правило, варьируется от 5 мм (облицовочные детали) до 30 мм (конструкционные элементы, такие как настилы или балки), обеспечивая оптимальный баланс между расходом материала и прочностью.

1.3. Технология склеивания по длине

Процесс сращивания пиломатериалов по длине можно представить в следующей последовательности:

Предварительная подготовка заготовок: продольный раскрой пиломатериалов на многопильных станках, затем поперечный раскрой с удалением дефектных мест.
Фрезерование зубчатого шипа: производится на специализированных фрезерных или шипорезных станках. Важна точность геометрии шипа: шаг зубчатого соединения на противоположной стороне бруска смещают на полшага.
Нанесение клея: ручным способом, окунанием или с помощью клеевых вальцов (оптимальный расход клея около 400 г/м²).
Склеивание «бесконечной длины»: наиболее эффективный способ — сращивание непрерывной полосы с последующим раскроем на нужный размер.
Запрессовка: осуществляют с помощью пневматических или гидравлических вайм. Горизонтальное и вертикальное давление обеспечивают плотный контакт и предотвращают деформацию.
Отверждение клея: происходит вне пресса. Благодаря самозаклинивающейся форме зубчатого шипа, обрезка и дальнейшая обработка возможна вскоре после прессования.

2. Технология изготовления мебельных щитов

Мебельный щит — это плита, склеенная из деревянных строганых брусков (ламелей). Применяется в мебельном производстве, изготовлении дверей, лестниц, столешниц, элементов интерьера. Используется древесина хвойных и лиственных пород, без значительных пороков.

2.1. Схема технологического процесса

Основные этапы:

Подготовка пиломатериалов: сортировка, удаление дефектных участков.
Сращивание по длине: для получения максимального выхода и нужной длины ламелей.
Строгание и калибровка ламелей: обеспечивают перпендикулярность боковых поверхностей и точную геометрию.
Нанесение клея: вручную или через клеевые вальцы.
Склеивание в щит: применяются механические или гидравлические ваймы, одно- или многоэтажные прессы. Оптимальная влажность древесины — 8±2%, расход клея — 180–220 г/м².
Выдержка и стабилизация: технологическая выдержка после прессования для равномерного распределения напряжений и завершения клеевой реакции.
Финишная обработка: форматная обрезка на форматно-обрезных станках, шлифование на широколенточных станках для устранения разнотолщинности и дефектов поверхности.

2.2. Форматная обрезка и шлифование

После склеивания щиты подвергаются обрезке по формату, при необходимости — шлифованию. Для предотвращения сколов устанавливают подрезатели. Широколенточные шлифовальные станки позволяют достичь высокого качества поверхности за счет двухэтапного шлифования:

Грубое (калибровочное) шлифование крупнозернистыми лентами.
Чистовое шлифование мелкозернистыми лентами.

В итоге получают высококачественные мебельные щиты с заданной геометрией и чистотой поверхности.

3. Клееные деревянные конструкции

Клееные конструкции широко применяются в строительстве благодаря сочетанию прочности, легкости, эстетики и долговечности. Это балки, арочные конструкции, фермы, колонны и другие несущие элементы.

3.1. Преимущества клееных деревянных конструкций

Высокая прочность при малой массе.
Возможность создания конструкций больших пролетов (до 100 м).
Высокая степень заводской готовности.
Эстетические, теплозащитные и биостойкие свойства.
Возможность применения в малоэтажном домостроении, общественных зданиях, спорткомплексах, мостовых сооружениях.
Легкость обработки, транспортировки и монтажа.

Сырьем для клееных конструкций служат хвойные и лиственные породы. Выбор клея зависит от условий эксплуатации: для наружных применяют фенол- и меламиноформальдегидные клеи, обеспечивающие высокую водостойкость и долговечность.

3.2. Технологический процесс изготовления клееных конструкций

Основная схема:

Сушка пиломатериалов до оптимальной влажности (8–12%).
Оптимизация и вырезка дефектов.
Сращивание в длину на зубчатый шип.
Склеивание отдельных ламелей в более крупные элементы (щит, брус).
Формирование заданной геометрии (фрезерование, строгание).
Нанесение клея и запрессовка в прессе.
Термическая и механическая дообработка, финишная отделка (нанесение защитных, биозащитных, огнезащитных и декоративных покрытий).

Результатом являются высококачественные клееные конструкции с длительным сроком службы, устойчивые к деформациям, внешним атмосферным воздействиям и биоповреждениям.

4. Технология клееного бруса

Клееный брус — высокопрочный конструкционный материал, применяемый для изготовления несущих элементов каркасного домостроения, межэтажных и подкровельных балок, стенового материала для деревянных домов, а также заготовок для оконных и дверных коробок.

4.1. Область применения клееного бруса

Конструкции полов, потолков, крыш.
Стены деревянных домов и коттеджей.
Оконные и дверные блоки.

Клееный брус сочетает стабильную геометрию и высокую прочность, что позволяет минимизировать коробление, растрескивание и другие дефекты, присущие массивной древесине.

4.2. Основные операции при производстве клееного бруса

Технология включает:

Поперечный раскрой и вырезка дефектов на торцовочном станке.
Сращивание заготовок по длине на линии сращивания с формированием зубчатого шипа.
Строгание ламелей на четырехстороннем станке до точной геометрии.
Нанесение клея на пласть ламелей.
Склеивание в вертикальном гидравлическом прессе с соблюдением времени, давления и температуры.
Финишная обработка (фрезерование профиля, торцовка в размер, формирование пазов и угловых соединений).
Упаковка и хранение для защиты от влаги и механических повреждений при транспортировке.

Для предотвращения коробления готовых изделий ламели собирают «вразбежку», чередуя направления годичных колец, обеспечивая равномерное распределение внутренних напряжений.

Современные технологии сращивания массивной древесины позволяют деревообрабатывающим предприятиям повысить полезный выход материала, увеличить прочностные показатели производимых изделий и предоставить рынку продукцию высокого качества. Применение зубчатого шипа, оптимизация параметров соединений, использование качественных клеевых систем и прессовочного оборудования, а также внедрение автоматизированных линий раскроя и сращивания — все это обеспечивает стабильный рост эффективности и конкурентоспособности производства.

Для достижения наилучших результатов крайне важно использовать надежное и высокопроизводительное оборудование. Оснастите свое производство современными станками и комплексными линиями от Компании «Интервесп» (подробнее по ссылке: https://intervespco.ru/derevoobrabotka/stanki-dlya-sraschivaniya-drevesiny). Инвестируя в качественную технику, вы гарантируете своему предприятию стабильность, точность и долговечность выпускаемой продукции, а также снижаете издержки и повышаете прибыльность производства.