Сращивание массивной древесины по длине на шип. Технология. Оборудование. Окупаемость.

Массивная строганая древесина пользуется высоким спросом у строителей загородных домов и баз отдыха, а также у производителей столярных изделий. Материал прочный и долговечный. Обеспечивает натуральность, самобытность и особый микроклимат. Но сегодня он дорогой. В качестве более дешёвой альтернативы рынок предлагает потребителю сращённую древесину. Этот массивный пиломатериал доступен по цене широкому кругу строителей и плотников. Он изготавливается лесопильными организациями из обрезков, которые остаются у них в больших объёмах. В качестве производственного оборудования здесь применяются высокоточные технологичные прессы для сращивания древесины. Благодаря им предприятия получают дополнительный деловой материал для реализации, практически не уступающий по качеству цельным доскам, брусу и прогонам. Далее расскажем о технологии сращивания древесины на шип, применяемом в производстве оборудовании и сроке его окупаемости.

Что такое сращённая массивная древесина

Сращённая массивная древесина – это погонажный строительный материал, который получают путём склеивания шипового соединения торцов нескольких обрезков. Можно сказать, что сращённая и клееная древесина – это одно и то же. Хотя некоторые строители предпочитают различать их по следующим критериям:

• сращённая: брус, бруски, доски, плинтуса, рейки и т.п., которые склеены по длине в погонажные изделия;
• клееная: брус, балки, мебельные щиты, подоконники, столешницы, дверные филёнки и прочее, соединённые и склеенные по толщине или ширине.

В целом такие различия довольно условны, поскольку те же мебельные щиты сначала склеивают из сращённых брусков, а затем сращённые бруски склеивают в местах соединений.

Сращивают древесину методом соединения в паз. В результате производители получают несколько видов продукции, которая классифицируется в каталогах по европейским стандартам следующим образам:

• KVH – доски и прогоны.
• BSH – балки и брусья.
• BSS – мебельные щиты.
• CLT (BSP, XLam) – многослойные панели.

Помогают изготовителям вернуть отходы в производство специальные прессы для сращивания.

Расшифровка обозначений сращённой и клееной древесины

Преимущества сращённых пиломатериалов

Сращённая древесина является основой для производства различных строительных материалов, о которых упоминалось чуть выше в списке и таблице. Кроме преимущества широкого применения, у KVH есть ещё перечень существенных плюсов:  

• небольшая влажность в пределах 8–12%;
• отсутствие покоробленности и продольных трещин;
• обработка антикоррозионной и антигрибковой защитой;
• минимальная усадка при перепадах температур и влажности;
• высокая прочность, на уровне 80% от прочности цельного дерева, которая объясняется отсутствием внутренних напряжений;
• низкая себестоимость, что объясняется низкой стоимостью обрезков и высокой эффективностью технологии сращивания.

Прочность не в последнюю очередь зависит от параметров нарезки шипа, таких как: длина, степень затупления, шаг, зазор в стыке. Кроме этого производитель должен уделять должное внимание сортировке и отбраковке обрезков для сращивания, а также качеству используемого клея.

Марки клея для древесины и краткие характеристики (выписка с ресурса по переработке древесины).

Отзыв на Forums.wood: У меня в парилке и в мойке уже 3 года вагонка липовая сращённая по длине. Никаких нареканий нет, всё ок. Так что бери, не бойся (клей для склейки у производителей был Клейберит D4).

Виды шипов для сращивания

Использование шиповых соединений позволяет производить клееные доски, балки, брусья и прогоны с высокими показателями прочности и долговечности. В процессе производства пиломатериалов изготовители часто выбирают две формы фигурных замков, которые смогут обеспечить изделию максимально эффективное сращивание под давлением пресса. Что в свою очередь позволяет получить прочное и долговечное соединение, способное выдерживать высокие нагрузки, сравнимые с натуральной древесиной того же сечения.

Изготавливаются шипы с помощью фрезы шипорезного станка. Это может быть ручная, полуавтоматическая или автоматическая машина. В последнем случае устройство выполняет зарезку соединений самостоятельно, согласно заданной программе. Такой станок, в зависимости от конструкции, может встраиваться в готовые линии торцевого склеивания.

Что такое пресс для сращивания древесины

Пресс для сращивания древесины – это технологичная линия из нескольких видов оборудования, такого как: узел подачи, шипорез, клеенаноситель, стыковочный пресс, полимеризатор для быстрой сушки клея, циркулярная пила, стол выхода готовой продукции. Уровень машинерии зависит от модели оборудования и его назначения. Например, для небольших предприятий рынок предлагает полуавтоматические линии компактных размеров, с минимальным набором рабочих инструментов.

Задача пресса – объединить вместе несколько обрезков в более крупное погонажное изделие – доску или брусок. Для реализации этого процесса используется комплекс силовых узлов на гидравлике и (или) пневматике, которые позволяют достичь требуемой прочности соединения в пазах.

Ниже приведены распространённые типов приводов прессов для сращивания древесины:

• Гидравлические. Применяются для сращивания древесины большого размера, балки, брусья и прогоны. Используют гидравлическую силу для создания высокого давления, достаточного крепкого соединения.
• Пневматические. Используют сжатый воздух для создания давления на древесные части. Они обычно более компактны и мобильны по сравнению с гидравлическими прессами и часто используются на небольших предприятиях.

Комбинированный подход, включающий использование гидравлического и пневматического оборудования на одном станке, также встречается у некоторых производителей. Выбор конкретного типа пресса зависит от требуемых характеристик древесины, объёма производства и бюджета предприятия.

Некоторые пресс-машины сочетают в себе применение давления и высокой температуры, чтобы сращивание было максимально быстрым и прочным. Полностью автоматические линии с программным обеспечением (ЧПУ-прессы) предназначены для работы на крупных лесоперерабатывающих комбинатах. Они самостоятельно контролируют и оптимизируют процессы сортировки и сращивания; обладают высокой точностью и выпускают древесину с прекрасными характеристиками.

Из чего состоит линия

Производственные линии разделяют на 2 типа. Первый – линия с гибкой связью (станки не связаны между). Второй – линия с жёсткой транспортной связью и общим механизмом управления. Оба типа могут включать следующие виды оборудования:

• Автоматический сортировщик.
• Шипорезный станок.
• Клеенаносящий станок
• Пресс стыковочный.
• Стол готовой продукции.

На линиях с гибкой связью автоматический сортировщик практически не встречается. Обрезки сортируют сотрудники предприятия: выбирают, осматривают и подготавливают.

Количество и размеры дефектов на клееном материале из хвойных пород древесины регламентируются требованиями ГОСТ 2140-88, согласно которому определяется сорт изделий.

Автоматический сортировщик

Автоматический сортировщик древесины используется для выборки качественных обрезков по форме и качеству. Принцип его работы заключается в использовании рентгеновских или инфракрасных фотодатчиков, которые передают данные на контроллер для анализа свойств древесины и определения её внешних характеристик. Состоит этот узел из нескольких компонентов:

• Камера для сканирования. Используется для получения изображения древесины и определения её форм и размеров.
• Датчики и сенсоры. Анализируют плотность древесины, её влажность и другие свойства.
• Программное обеспечение. Обрабатывает данные с датчиков и камер, после чего определяет качество древесины на основе заданных критериев.
• Система пропуска. Управляет работой механизма отбора брака и дополнительно контролирует процесс сортировки древесины.

Таким образом, автоматический сортировщик позволяет быстро и точно отбирать бракованные заготовки, не подходящие по размерам, форме и качеству, что позволяет выпускать более качественную продукцию.

Шипорезный станок

Шипорезный станок применяется для зарезки торцов сортированных обрезков. Его принцип работы заключается в следующем:

• Циркулярная пила торцует заготовку (если край неровный).
• Профильная фреза выполняет зарезку шипового замка на переднем торце.
• Подающие вальцы проталкивают заготовку вперёд, после чего фреза делает зарезку заднего торца.

Шипорезные станки бывают разных типов: ручные, полуавтоматические и автоматические. Последние часто работают в составе линий с жёсткой транспортной связью.

Клеенаносящий станок

Клеенаносящие станки для сращивания древесины бывают двух типов:

• Контактные (вальцовые).
• Экструзионные.

Первые работают по традиционному типу смазывания древесины контактным способом, с помощью профильного валика. Его ширина от 200 до 400 мм. Шаг профиля 3–5 мм, повторяющий контуры шипового паза. Клеевой материал подаётся на валик из дозатора, камера которого находится над вальцом. Вторые (экструзионные) наносят клей через дюзу с помощью давления воздуха, с расходом до 200-250 г/м². Слой получается равномерным и распределяется по всем граням шипов.

Конструкция клеенаносящего вальцового станка состоит из нескольких основных частей:

• Барабан. Полимерный валик, который вращается и наносят клей на поверхность пиломатериала. Барабаны могут иметь различные формы и размеры в зависимости от требований к процессу сращивания.
• Привод. Электродвигатель, который приводит в движение барабан и обеспечивает равномерное нанесение клея.
• Система подачи клея. Резервуар с клеевым материалом до 10 л, откуда состав подаётся на валик через насос.
• Датчик. Контролирует процесс нанесения клея и следит за расходом.

Таким образом, клеенаносящий станок обеспечивает равномерное и точное нанесение клея на торцевые шипы и позволяет получить надёжное соединение между ними.

Пресс стыковочный

Стыковочный пресс выполняет непосредственную задачу по сращиванию деревянных обрезков прямоугольного или квадратного сечения в длинное погонажное изделие. Как правило это машина горизонтального типа, с рабочим столом от 6 до 12 метров. Такие прессы имеют регулируемое давление, чтобы обеспечить оптимальные условия для стыковки древесных элементов. Конструкция пресса включает такие компоненты, как:

• Станина.
• Боковой упор.
• Торцевой упор.
• Стол для сращивания.
• Привод подающего конвейера.
• Суппорт пильный с приводным двигателем и пилой.
• Боковой прижимной механизм для прижима к боковому упору.
• Магазин подачи заготовок с верхним и нижним подающими вальцами.
• Опускающаяся зажимная планка для горизонтального прижима к столу.
• Поршень с плитой горизонтально установленного гидроцилиндра обжима.
• Пневмосистема с пневмораспределителями, имеющими электромагниты управления.
• Гидросистема с насосной гидростанцией, клапанами давления, исполнительными гидрораспределителями, электромагнитами управления.
• Сталкиватель с рычажным механизмом сталкивания и гидроцилиндром перемещения.
• Приёмный стол для готовой продукции.

Пресс может быть ручным, полуавтоматическим или автоматическим, в зависимости от размера сращиваемых пиломатериалов и сложности работы.

После сращивания доски или бруски торцуются по длине, а затем проходят через строгальный станок, где выравниваются и сглаживаются. Далее шлифованный материал отправляется на станок финишной обработки, где может быть покрыт лаком или окрашен.

Рынок строганных и сращённых пиломатериалов

По итогам 2022 года рынок пиломатериалов России остаётся одним из самых развитых и перспективных отраслей деревообработки. Особый интерес потребителя последние 10-15 лет обращён на сращённые строганные доски и бруски. Повышенное внимание объясняется тем, что с 2008 года пиломатериалы существенно выросли в цене по причине изменений в Лесном кодексе. Сращённые доски дешевле цельных, но при этом представляют собой высококачественные, обработанные и готовые к использованию изделия. Поэтому широко применяются в строительстве, мебельной промышленности, производстве упаковочных материалов и других отраслях.

Лесные ресурсы позволяют стране занимать сильную позицию на международном рынке пиломатериалов и считаться одним из крупнейших производителей древесины в мире. В свою очередь внутренний рынок не просто стабилен, он активно развивается и предлагает широкий выбор продукции. Во всех регионах присутствуют компании разного масштаба – от крупных вертикально интегрированных предприятий до малых и средних производителей.

Крупные компании имеют свои лесозаготовительные и производственные базы, а также собственные логистические и дистрибьюторские сети. Они обеспечивают высокий уровень качества продукции и широкий ассортимент, что делает их конкурентоспособными на рынке. Поэтому потребление строганных и сращённых пиломатериалов бесперебойно идёт во многих секторах экономики.

Отчётливо наблюдается:

• рост строительной деятельности;
• развитие мебельной промышленности;
• увеличение объёмов упаковочного производства.

Всё это способствует увеличению спроса на такую продукцию и открытию новых предприятий ЛПК.

Однако на рынке сращённой древесины присутствуют и некоторые проблемы. Одна из них – значительная доля некачественной или непрофильной продукции. Вместе с тем, отрасль подвержена влиянию международных цен на древесину и транспортные расходы. Это вызывает колебания стоимости куб/м и усложняет ситуацию для производителей и потребителей. Но в целом, рынок сращённых пиломатериалов в России представляет собой динамичную и перспективную отрасль. Благоприятные природно-ресурсные условия и активный спрос обеспечивают ей стабильное развитие и рост.

Окупаемость (примерная)

Средняя стоимость автоматической линии для сращивания древесины около 6,5 млн руб ($ 65 000) на сайте Алибаба. Восьмичасовая рабочая смена может производить на данном оборудовании до 30 кубов пиломатериалов. За месяц (25 рабочих дней) это 750 кубометров сращённых досок или брусков. Стоимость того же сращённого бруска сорта Экстра 80х80x3000 мм (0,019 м³) из хвои в Леруа Мерлен 2 458 рублей за штуку. В 1 кубе брусков 80х80х3000 – 52,08 шт. Значит стоимость 1 куба составит 128 012 руб (2 458 х 52,08).

Чтобы окупить линию стоимость 6,5 млн руб понадобится произвести 5 077 м³ брусков (6 500 000 / 128 012). На это потребуется чуть менее 7 месяцев (5077 / 750), или 169 восьмичасовых рабочих смен (5077 / 30). Конечно же, расчёты сделаны с условием полной реализации продукции класса Экстра и без учёта сопутствующих трудностей в производстве и дополнительных затрат. Но в целом, даже такая поверхностная математика даёт представление о рентабельности данной бизнес-модели.

Заключение

Сращённая древесина состоит из нескольких кусков одной породы дерева, склеенных вместе. Она пользуется спросом благодаря своим преимуществам, не уступающим цельным досками, брусками, балками и прогонами. Отличается прочностью, долговечностью, экологичностью и экономичностью. Это делает её востребованной и доступной для широкого круга потребителей. Для производства применяются прессы для сращивания. Это современные машины, представленные на рынке в развёрнутом ассортименте.