Сращенные пиломатериалы

Взгляните внимательнее на прайс-листы компаний, реализующих населению пиломатериал, и вы увидите, что наряду с изделиями из цельной древесины, потребителям предлагается купить заготовки сращенные, причём даже немного дороже. Многие наши соотечественники не знают, является ли такой материал качественным и практичным, не понимают - есть ли смысл за него переплачивать. 

Зачем сращивают пиломатериалы

Технология сращивания пиломатериалов разделяется на два основных направления. Во-первых, выполняют сборку деталей по толщине. Во-вторых, существует, так называемое продольное сращивание – то есть по длине (об этом варианте поговорим в статье). В случае с поперечным соединением задача заключается в том, чтобы из маломерных заготовок создать нечто более крупное, которое сможет выполнять несущие функции. Причём клееный брус кроме всего прочего получается довольно стойким к деформациям, лучше приспособлен для противостояния изгибающим нагрузкам.  

Поперечное сращивание преследует другие цели. Дело в том, что практически не бывает пиломатериалов, в которых бы ни попадались какие-нибудь пороки или дефекты. Иногда они незначительны, поэтому не влияют на прочностные и эстетические характеристики доски, бруса или, например, погонажного изделия (те могут относиться к первому сорту либо даже к отборной категории). А иногда локальные и единичные пороки/дефекты существенно снижают качество изделия из массивной древесины, не позволяют использовать потенциально неплохой пиломатериал в заданных целях.

О том, какие пороки допускаются в хвойных пиломатериалах 1 и 2 сорта прописано в ГОСТ 8486-86. Согласно приведенным таблицам, в расчёт берётся не просто наличие/отсутствие определённых дефектов, но также их подвид, размер, место расположения, количество… На практике, при сортировке пиломатериалов, наиболее часто действующим критерием выступают сучки, трещины и пороки строения древесины. Также нередко встречаются критичные коробления и включения инородных тел, поражения насекомыми-вредителями. Если все пиломатериалы отправлять в 4-ый сорт (практически на дрова), то вряд ли можно будет назвать оправданным подобное использование природных ресурсов.

И выход нашёлся! Современные технологии теперь позволяют просто-напросто вырезать из пиломатериала участки с локальными критичными дефектами, а затем, используя современное оборудование и качественный клеевой состав – склеить короткомерные бездефектные «куски» воедино, получить при этом не менее надёжное изделие. По сути, из низкосортной продукции создаются качественные и красивые заготовки любой длины, где не будет (или останутся только допустимые) пороков, описанных в ГОСТ 8486-86 и ГОСТ 2140-81.

Методом продольного сращивания, как правило, оптимизируют просушенные обрезные доски и бруски, в том числе строганные, из которых, например, делают впоследствии деревянные двери или окна. В продажу также поступают профилированные изделия (для обшивки и создания настила) с удалёнными дефектами: вагонка, блок-хаус, половая шпунтованная доска… Домовладельцам предлагается купить погонажные детали без сучков и прочих дефектов: уголки, плинтусы, наличники…

Как выполняется продольное сращивание пиломатериалов

К оптимизации берутся обрезные пиломатериалы, которые уже прошли определённый путь на лесопильном и деревообрабатывающем производстве. Очевидно, что заготовкой для сращивания в подавляющем большинстве случаев выступает обрезной пиломатериал, продольно напиленный из кругляка. Затем доску/брус собирают в партии и сушат при помощи автоматизированных камер, с соблюдением требований ГОСТ 19773-84.

После снижения процента влажности контролёры осматривают продукцию, калибруют её, выбраковывают дефектные заготовки – как раз именно они подвергаются дальнейшим манипуляциям по сращиванию. Часть пиломатериалов отбраковываются на этапе строжки или фрезерования, так как при выполнении данных операций могут дополнительно проявляться какие-то дефекты.

Следующим этапом идёт вырезка дефектов из заготовок. На некоторых лесопилках выкраивание производится обычной торцовкой в ручном режиме. На современном производстве данным делом «занимается» полуавтоматическая линия, которая снабжена специальными сканерами и датчиками. Интересно, что пороки-сучки вырезаются в полном объёме, или могут оставаться в некоторых количествах, но так, чтобы от них до шипов было не менее 3 диаметров сучка. Вырез сучка производится с отступом от него на расстояние не менее одного диаметра.

Далее все работы опираются на нормативы, прописанные в 19414-90 (Древесина клееная массивная. Общие требования к зубчатым клеевым соединениям).

Первым делом на торцах короткомеров при помощи фрезерующей оснастки создаются зубья – шипы и ответные под них зеркальные углубления. Есть несколько допустимых форм для шипов, главными их физическими показателями являются: длина/шаг/затупление. По ориентации относительно пластей пиломатериалов зубчатое соединение может быть расположенным вертикально, диагонально, горизонтально.

Сама форма и размер «микрошипового соединения» тут не регламентируется ГОСТом, однако точность по квалитету (13) и шероховатость (до 200 мкм) поверхностей в нормативном документе строго оговорены. Главная задача шипорезной линии – получить в итоге надёжное сращивание.

При подборе короткомерных материалов на сращивание должен соблюдаться принцип схожести.В частности уделяется внимание, чтобы заготовки имели такие общие признаки.

А именно:

1. Одну породу древесины (нельзя соединять сосновый кусок с осиновым).
2. Схожую влажность (разброс по частям не более +/- 3 процентов).
3. Один и тот же сорт.
4. Одного типа распиловки (нельзя сращивать в одну заготовку сырьё тангенциального и радиального распила).
5. Одинаковые габариты сечения (допуск по каждой стороне не более 1 мм).
6. Цвет и текстура (принято особенно тщательно по этому критерию подбирать короткомеры из твёрдых лиственных пород).
7. Набор дефектов и их расположение (если есть обзол, сучки, кармашки – то они должны находиться на одной стороне полученного срощенного пиломатериала).

Не позднее, чем в течение суток, отрезки пиломатериалов с нарезанными шипами должны быть склеены воедино. Для этого на микрошип одной детали автоматическая линия наносит клей (обычно созданный на основе поливинилацетатной эмульсии, иногда двухкомпонентный, предназначенный для холодного или горячего прессования). Действующий ГОСТ не нормирует тип клея, но предусматривает жёсткие ограничения по толщине клеевой прослойки – она не должна после сборки превышать 0,1 мм.

Следующая операция производится не позднее чем через 1,5-2 минуты после нанесения клеёв, заключается она в сборке и обжиме зубчатого соединения. В принципе, подобного типа шипы обладают взаимным расклинивающим эффектом – то есть после снятия нагрузки детали остаются на своём месте. Но без усилия, обеспечиваемого машиной, надлежащего качества соединения не добиться.

Данная манипуляция осуществляется прессом, который воздействует на торцы пиломатериалов с давлением до 8 или 10 МПа (в зависимости от твёрдости древесины). Есть также линии, где сборка и сдавливание осуществляется за счёт неодинаковой скорости вращения приводных валов. Важно, что расчётное сдавливание прессом должно обеспечиваться минимум в течение 2 секунд, в идеале – от 5 секунд.

После сжатия зубчатого соединения иногда требуется удаление выступившего на поверхность клея. Теперь уже сращенный пиломатериал отправляется на выдержку, которая должна длиться порядка 24 часов, необходимых для надлежащего отвердевания клея и равномерного распределения влажности по заготовке. Через сутки изделие может строгаться, фрезероваться и подвергаться другим видам обработки.

Достоинства и недостатки сращенных пиломатериалов

Среди минусов изделий, сращенных на микрошип, можно выделить только незначительно увеличенную стоимость, по сравнению с пиломатериалами цельными. Эта разница в цене объясняется необходимостью выполнить дополнительные операции, прежде чем продукция оправляется на прилавок. Ещё один момент – технологичность, которая бывает недоступной для некоторых производителей, и они выпускают не совсем качественный товар. Однако определить его можно визуально, нужно обращать внимание на следующие моменты:

• В зубчатом соединении проглядываются щели и отверстия – причиной служит неравномерное нанесение клеевого состава, неравномерное/слабое прессование, некачественная нарезка шипа.
• В зоне соединения наблюдается повышенная шероховатость, вырывы волокон, заусенцы (работа тупой оснасткой, быстрая подача, использование древесины с повышенной влажностью). 
• Рёбра пиломатериала получаются неровными (в основном наблюдается одностороннее искривление или «винт» из-за неправильной нарезки микрошипа, использования пиломатериала с дефектной геометрией).
• В месте соединения видна ярко выраженная ступенька (склеивание пиломатериалов, которые отличаются по сечению более чем на 1 мм).

К явным достоинствам продольно сращенных пиломатериалов стоит отнести чистую поверхность с красивым внешним видом, ведь качественное соединение практически не заметно, а древесина короткомеров не отличается по цвету и текстуре. Прочность соединения не уступает цельному участку пиломатериала. Производитель имеет возможность делать продукцию сколь угодно длинной, использовать её для создания массивных изделий с поперечным соединением ламелей (например, клееный брус). Технология удаления дефектов с последующим сращиванием – это, в конце концов, рациональное использование наших лесных богатств.