Способ изготовления клееного строительного бруса и брус строительный клееный

Изобретение относится к способу изготовления деревянного клееного бруса и к брусу, изготовленному по данному способу. Способ изготовления клееного строительного бруса заключается в образовании пакета из деревянных ламелей, смежно сопряженных по широким пластям с использованием клея, при этом широкие пласти крайних ламелей имеют продольно-ориентированные волокна древесины. Широкие пласти ламелей для внутреннего объема пакета или для его части образуют при распиле щита, который формируют из продольно-ориентированных сопряженных между собой по боковым поверхностям ламелей, при этом плоскости распила щита ориентированы под углом α≤90° к боковым поверхностям сопряжения ламелей в щит. Технический результат изобретения - улучшаются физико-механические свойства бруса вследствие различного сопротивления волокон древесины крайних ламелей и ламелей внутреннего объема бруса к действующим силовым нагрузкам, снижаются расколы, трещины, уменьшается осадка здания из бруса. 2 н. и 14 з.п. ф-лы, 11 ил.

 

Изобретение относится к строительству, а именно к способам изготовления деревянных клееных строительных брусьев и к брусьям строительным клееным, предназначенным для сборки различных строительных конструкций.

Традиционно технологический процесс по изготовлению клееных строительных брусьев из древесины заключается в сборке пакета из последовательно расположенных рядов деревянных ламелей, на сопрягаемые пласти которых наносят клеевой состав, в опрессовке пакета до полимеризации клея и его калибровании с изготовлением бруса строительного.

Однако брусья строительные клееные, вследствие неоднородности свойств древесины по разным направлениям, неравномерности усадки, деформируются, нарушается устойчивость взаимного расположения ламелей в пакете, что ухудшает теплоизоляционные свойства образуемого строительного изделия.

Для решения данной технической проблемы в техническом решении по патенту RU №85516, публ. 10.08.2009 предлагается изготовление бруса строительного из двух продольных и двух поперечных ламелей, склеенных между собой с образованием сквозного продольного осевого отверстия, заполненного утеплителем.

Ламели склеены с учетом направления годичных слоев древесины, что уменьшает вероятность расколов и трещин. Это достигается тем, что продольные ламели выполнены из пиломатериала тангенциальной распиловки, а поперечные - радиальной распиловки, пиломатериал из которых обладает наилучшими физико-механическими свойствами по прочности, твердости и устойчивости к внешним воздействиям по сравнению с пиломатериалами тангенциального распила.

Известный процесс изготовления брусьев строительных клееных технологически неэффективен при массовом производстве по следующим обстоятельствам:

выход полезной продукции при радиальном распиле бревна значительно ниже, чем при тангенциальном распиле, что снижает экономическую эффективность производства;

повышаются трудозатраты, связанные с формированием пакета из деревянных ламелей, имеющих различную распиловку.

Кроме того, наличие в конструкции бруса строительного клееного сквозного продольного осевого отверстия, заполненного утеплителем, при повышенных нагрузках (этажность выше 2 этажей или при установке тяжелого оборудования) может привести к расслоению мест склеивания ламелей и утеплителя, что приведет к разрушению конструкции бруса и потере прочности конструкции.

Технологический процесс изготовления клееного строительного бруса по патенту RU №81232, публ. 10.03.2009 заключается в образовании пакета из деревянных ламелей, на смежно сопряженные пласти которых наносят клеевой состав, пакет спрессовывают до полимеризации клея, при этом сопряжение смежных ламелей с крайними ламелями пакета осуществляют по широким пластям последних, древесные волокна которых продольно ориентированы. В данном техническом решении сопряжение широких пластей крайних ламелей осуществляют с откалиброванными поверхностями дополнительного пакета ламелей, соединенных между собой по широким пластям, которые поперечно ориентированы к широким пластям крайних ламелей. При реализации данного технического решения брус строительный клееный образован пакетом деревянных ламелей, в которых широкие пласти ламелей, смежно сопряженные с крайними, переориентированы относительно их широких пластей на 90°, что может привести к увеличению деформаций строительного бруса от внешних силовых нагрузок. Изготовление бруса строительного клееного по данному технологическому процессу приводит к повышенному расходу клеевого состава, к снижению производительности процесса, а также к дополнительным трудозатратам, связанным, в том числе, с калиброванием поверхностей дополнительного пакета ламелей для эффективного сопряжения их с широкими пластями крайних ламелей при формировании бруса строительного.

Указанные недостатки ограничивают технологические возможности использования известного процесса при производстве брусов строительных клееных, предназначенных для широкого применения их в строительстве.

Известен способ изготовления клееного строительного бруса и брус строительный клееный (см. патент RU №2381338, публ. 27.10.2009). При реализации данного технологического процесса осуществляют сборку пакета из последовательно расположенных рядов деревянных ламелей, на широкие пласти которых наносят клеевой состав, пакет спрессовывают до полимеризации клея, при сопряжении ламелей в пакет широкие пласти крайних ламелей имеют продольно-ориентированные волокна древесины.

Брус строительный клееный по данному техническому решению содержит продольно-ориентированные деревянные ламели, соединенные между собой в пакет по широким пластям, которые расположены в параллельных продольно-вертикальных плоскостях, при этом крайние ламели пакета имеют продольно-ориентированные волокна древесины.

Однако при реализации данного способа технологические операции по выборке в деревянных ламелях пазов и выступов и последующее позиционирование ламелей относительно них при нанесении клеевого состава снижают эффективность технологического процесса при массовом производстве строительных брусьев.

Вследствие неравномерности усушки, разбухания при внешних воздействиях и силовых нагрузках при сжатии строительный брус деформируется, что ухудшает эксплуатационную надежность строений.

При реализации данного технологического процесса исключается возможность использования для изготовления клееного строительного бруса второсортной пилопродукции в виде полуобрезных досок, что ограничивает технологические возможности известного процесса.

Техническое решение по патенту RU №2381338 выбрано в качестве ближайшего аналога заявляемого изобретения.

Технический результат настоящего изобретения состоит в расширении технологических возможностей процесса изготовления клееного строительного бруса, в улучшении его физико-механических свойств к деформационным нагрузкам внешнего воздействия.

Для решения поставленного технического результата предложен способ изготовления клееного строительного бруса, заключающийся в образовании пакета из деревянных ламелей, на смежно сопряженные широкие пласти которых наносят клеевой состав, пакет спрессовывают до полимеризации клея, при сопряжении ламелей в пакет широкие пласти крайних ламелей имеют продольно-ориентированные волокна древесины, согласно изобретению широкие пласти ламелей для внутреннего объема пакета или для части его образуют при распиле щита, который формируют из продольно-ориентированных сопряженных между собой по боковым поверхностям ламелей, при этом плоскости распила щита при формировании широких пластей ламелей ориентированы под углом α≤90° к боковым поверхностям сопряжения ламелей в щит.

Согласно изобретению, при образовании пакета используют ламели с продольно-ориентированными волокнами древесины и ламели распила щита при чередующейся их последовательности, и при количестве их в пакете, не кратном 2.

Согласно изобретению, при образовании пакета используют ламели с продольно-ориентированными волокнами древесины и ламели распила щита при чередующемся расположении их в пакете с количеством, кратным 2, и при количестве, кратном 2, ламелей одного из указанных типов для центральной зоны пакета.

Согласно изобретению, при сопряжении ламелей в щит используют клей.

Согласно изобретению, длину распила щита для образования ламелей задают равной длине образуемого пакета.

Согласно изобретению, при длине распила щита меньшей заданной длины пакета образуемые при распиле ламели соединяют между собой по торцовым поверхностям, используя клей.

Согласно изобретению, широкие пласти соединеннных между собой по торцовым поверхностям ламелей обрабатывают механической обработкой для придания им плоскостной формы.

Согласно изобретению, для формирования щита используют продольно-ориентированные ламели, которые собирают из отрезков деревянных ламелей, сопряженных между собой по торцовым поверхностям.

Согласно изобретению, плоскости распила щита при формировании широких пластей ламелей ориентированы под углом α=90° к боковым поверхностям сопряжения ламелей в щит.

Согласно изобретению, плоскости распила щита при формировании широких пластей ламелей ориентированы под углом α=45-89° к боковым поверхностям сопряжения ламелей в щит.

Для решения поставленного технического результата предложен брус строительный клееный, содержащий продольно-ориентированные деревянные ламели, соединенные между собой в пакет по широким пластям, которые расположены в параллельных продольно-вертикальных плоскостях, при этом крайние ламели пакета имеют волокна древесины, ориентированные в направлении его продольной оси, согласно изобретению ламели для внутреннего объема пакета или для части его выполнены в виде последовательно расположенных в направлении продольной оси бруса и соединенных между собой отрезков ламелей, волокна древесины в которых ориентированы под углом α≤90° к указанной продольной оси бруса.

Согласно изобретению, ламели внутреннего объема бруса или для части его из соединенных между собой отрезков ламелей имеют широкие пласти с волокнами древесины, ориентированными под углом α=90° к продольной оси бруса.

Согласно изобретению, ламели внутреннего объема бруса или для части его из соединенных между собой отрезков ламелей с волокнами древесины ориентированы под углом α=45-89° к указанной продольной оси бруса.

Согласно изобретению, ламели внутреннего объема бруса или для части его из соединенных между собой отрезков ламелей имеют широкие пласти с волокнами древесины, ориентированными под углом α=45-89° к указанной продольной оси бруса при противоположной ориентации вершин угла α относительно указанной оси.

Согласно изобретению, брус строительный образован сопряженными по широким пластям последовательно чередующимися между собой ламелями с волокнами древесины, ориентированными в направлении продольной оси бруса, и ламелями из соединенных между собой отрезков ламелей с широкими пластями, волокна древесины в которых ориентированы под углом α≤90° к продольной оси бруса.

Согласно изобретению, брус строительный образован сопряженными по широким пластям последовательно чередующимися между собой ламелями с волокнами древесины, ориентированными в направлении продольной оси бруса, и ламелями из соединенных между собой отрезков ламелей, волокна древесины в которых ориентированы под углом α≤90° к продольной оси бруса, при этом крайние и ламели центрально расположенные во внутреннем объеме бруса имеют продольно-ориентированные волокна древесины или центрально расположенные ламели имеют волокна древесины, ориентированные под углом α≤90° к продольной оси бруса.

Благодаря изготовлению бруса строительного клееного в соответствии с заявляемым технологическим процессом:

улучшаются физико-механические свойства бруса к деформационным внешним нагрузкам, т.к. уменьшается пластическая деформация бруса вследствие повышения сопротивляемости волокон древесины ламелей внутреннего объема бруса к силовым нагрузкам сжатия, направление действия которых ориентировано вдоль волокон древесины указанных ламелей;

улучшается стабильность технологически заданных параметров бруса при эксплуатации за счет уменьшения его деформации при внешних нагрузках;

снижается гигроскопичность бруса вследствие выполнения ламелей внутреннего объема из соединенных между собой клеевым составом отрезков;

обеспечивается возможность использования для изготовления клееного строительного бруса пилопродукции в виде полуобрезных досок.

При анализе известного уровня техники не выявлено технических решений, имеющих аналогичную заявляемому техническому решению совокупность признаков для решения заявленного технического результата, что свидетельствует о соответствии заявляемого технического решении критериям изобретения: «новизна», «изобретательский уровень».

При изготовлении клееного строительного бруса используют традиционно известное технологическое оборудование, а изготовленный брус строительный клееный традиционно используется при строительстве деревянных строений, что свидетельствует о соответствии заявляемого изобретения критерию - «промышленная применимость».

Изобретение подтверждается нижеприведенным его описанием и поясняющими чертежами, где:

На фиг. 1 изображен щит из продольно-ориентированных ламелей;

На фиг. 2 показаны плоскости распила щита;

На фиг. 3, 4 изображен поперечный разрез пакета ламелей с количеством их, кратным 2;

На фиг. 5, 6 изображен поперечный разрез пакета ламелей с количеством их, не кратным 2;

На фиг. 7 показан поперечный разрез бруса строительного клееного;

На фиг. 8 - то же, что на фиг. 7, сечение А-А;

На фиг. 9, 10, 11 показаны варианты используемых для внутреннего объема бруса пластей ламелей при различной ориентации волокон древесины в них относительно продольной оси бруса.

Для изготовления клееного строительного бруса используют традиционно известное для этих целей технологическое оборудование, обеспечивающее сборку пакета из деревянных ламелей, нанесение на их сопрягаемые поверхности клеевого состава, сушку сформированного пакета с его опрессовкой до полимеризации клеевого состава.

Для сборки пакета деревянных ламелей предпочтительно используют готовую к использованию унифицированную пилопродукцию - доски с соответствующим профилем поперечного сечения и имеющие продольно-ориентированные волокна древесины.

При реализации изобретения из продольно-ориентированных ламелей 1, соединенных между собой по боковым поверхностям 2, формируют щит (фиг. 1). Для соединения боковых поверхностей ламелей используют клеевой состав. Сформированный щит распиливают на ламели 3 с ориентацией плоскостей распила Y-Y или Z- Z соответственно под углом α=90° или α<90° к направлению продольных осей ламелей Х-Х (см. фиг. 2).

При распиле щита расстояние между смежными плоскостями распила задают равным ширине «L» широкой пласти деревянных ламелей 1, имеющих продольно-ориентированные волокна древесины.

Угол распила α щита определяется расчетными параметрами по конкретным условиям использования бруса и технологического оборудования для его изготовления. Предпочтительно, при распиле угол α соответствует 45-89°, что наиболее оптимально по условиям использования технологического оборудования и по условиям снижения действующих силовых нагрузок на ламели бруса.

Параметры образуемого щита в направлении плоскостей распила зависят от используемого для этих целей технологического оборудования по сборке щита и технологических требований к образуемому пакету ламелей. В зависимости от указанных обстоятельств определяют параметры щита в направлении, поперечном относительно боковых поверхностей, с учетом данных параметров производят распил щита на ламели. Длина распила щита для образования широких пластей ламелей соответствует длине образуемого пакета, или длина распила щита меньше заданной длины пакета, а образуемые при этом распиле ламели соединяют между собой по торцовым поверхностям, используя клей. Широкие пласти, соединенные между собой по торцовым поверхностям ламелей, обрабатывают механической обработкой для придания им плоскостной формы.

При формировании щита часть его продольно-ориентированных ламелей изготавливают из отрезков деревянных ламелей (полуобрезных досок), которые соединяют между собой по торцевым поверхностям. Благодаря данным обстоятельствам обеспечивается возможность использования в технологическом процессе некондиционного пиломатериала в виде полуобрезных досок.

При распиле щита с образованием ламелей используют следующие варианты его распила:

плоскости распила щита Y-Y при формировании широких пластей ламелей 3 ориентированы под углом α=90° к направлению продольных осей ламелей;

плоскости распила Z-Z щита при формировании широких пластей ламелей 3 ориентированы под углом α=45-89° к направлению продольных осей ламелей.

Для улучшения сопротивляемости волокон древесины к силовым нагрузкам направление Z-Z распила щита может производиться под противоположно ориентированными углами α относительно продольных осей ламелей сформированного щита.

В результате осуществленных технологических операций для сборки пакета используют два типа ламелей соответственно 1 и 3. Ламели 1 имеют продольную ориентацию волокон древесины в направлении их продольных осей, второй тип ламелей 3 имеет ориентацию волокон древесины под углом α к продольной оси пакета.

В зависимости от технологических требований к габаритам бруса для строительства, а также в зависимости от типоразмерного ряда досок для образования пакета могут быть использованы:

ламели с продольно-ориентированными волокнами древесины и ламели распила щита при чередующейся их последовательности и при количестве их в пакете, не кратном 2 (фиг. 5 и фиг.6);

ламели с продольно-ориентированными волокнами древесины и ламели распила щита при чередующемся расположении их в пакете с количеством, кратным 2, и при количестве, кратном 2, ламелей одного из указанных типов для центральной зоны пакета (фиг. 3 и фиг. 4).

Из ламелей 1 и 3 образуют пакет посредством нанесения клеевого состава на смежно сопряженные широкие пласти, пакет спрессовывают до полимеризации клея.

В результате осуществленных технологических операций по изготовлению ламелей 3, формированию пакета из ламелей 1 и 3 и последующей механической обработки пакета по его внешнему контуру образуют брус строительный клееный (фиг. 7).

Брус строительный клееный содержит продольно-ориентированные деревянные ламели 1 и 3, соединенные между собой в пакет по широким пластям, которые расположены в параллельных продольно-вертикальных плоскостях.

Крайние ламели 1 бруса имеют волокна древесины, ориентированные в направлении его продольной оси. Ламели 3 для внутреннего объема бруса или для части его выполнены в виде последовательно расположенных в направлении продольной оси бруса и соединенных между собой отрезков ламелей, волокна древесины в которых ориентированы под углом α≤90° к указанной продольной оси бруса. Брус строительный клееный может иметь конструктивное исполнение при котором:

ламели внутреннего объема бруса или для части его из соединенных между собой отрезков ламелей, имеющих волокна древесины, ориентированные под углом α=90° к продольной оси бруса (фиг. 9);

ламели внутреннего объема бруса или для части его из соединенных между собой отрезков ламелей, имеющих волокна древесины, ориентированные под углом α=45-89° к указанной продольной оси бруса (фиг. 10 или 11);

ламели внутреннего объема бруса или для части его из соединенных между собой отрезков ламелей имеют волокна древесины, ориентированные под углом α=45-89° к указанной продольной оси бруса при противоположной взаимной ориентации угла α относительно указанной оси (фиг. 10 и 11).

При конструктивном исполнении бруса строительного клееного в соответствии с изобретением ламели бруса имеют волокна древесины с различной направленностью их относительно продольной оси бруса. В результате древесина в ламелях, волокна которых имеют направленность под углом α=90° к продольной оси бруса, способна воспринимать силу сжатия, направленную вдоль волокон, в несколько раз (конкретно, по справочным данным, в 7-8 раз) превышающую силу сжатия, допустимую для древесины с продольной ориентацией волокон. По мере уменьшения угла α от 90° до 45° способность уменьшается, оставаясь в приемлемых пределах. Кроме того, изменение влажности бруса не приводит к изменению размера бруса вдоль волокон, что обеспечивает стабильность вертикального размера бруса при изменении его влажности.

Как следствие, снижаются величина осадки здания, расколы, трещины, в целом улучшаются физико-механические свойства бруса, повышается эксплуатационная надежность здания, для которого используют брус строительный клееный.

1. Способ изготовления клееного строительного бруса, заключающийся в образовании пакета из деревянных ламелей, на смежно сопряженные широкие пласти которых наносят клеевой состав, пакет спрессовывают до полимеризации клея, при сопряжении ламелей в пакет широкие пласти крайних ламелей имеют продольно-ориентированные волокна древесины, отличающийся тем, что широкие пласти ламелей для внутреннего объема пакета или для части его образуют при распиле щита, который формируют из продольно-ориентированных сопряженных между собой по боковым поверхностям ламелей, при этом плоскости распила щита при формировании ламелей ориентированы под углом α≤90° к боковым поверхностям сопряжения ламелей в щит.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при образовании пакета используют ламели с продольно ориентированными волокнами древесины и ламели распила щита при чередующейся их последовательности и при количестве их в пакете, не кратном 2.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при образовании пакета используют ламели с продольно-ориентированными волокнами древесины и ламели распила щита при чередующемся расположении их в пакете с количеством, кратным 2, и при количестве, кратном 2, ламелей одного из указанных типов для центральной зоны пакета.

4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при сопряжении ламелей в щит используют клей.

5. Способ по п. 1, отличающийся тем, что длину распила щита для образования ламелей задают равной длине образуемого пакета.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при длине распила щита меньшей заданной длины пакета образуемые при распиле ламели соединяют между собой по торцовым поверхностям, используя клей.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что широкие пласти, соединенные между собой по торцовым поверхностям ламелей, обрабатывают механической обработкой для придания им плоскостной формы.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для формирования щита используют продольно-ориентированные ламели, которые собирают из отрезков деревянных ламелей, сопряженных между собой по торцовым поверхностям.

9. Способ по п. 1, отличающийся тем, что плоскости распила щита при формировании ламелей ориентированы под углом α=90° к боковым поверхностям сопряжения ламелей в щит.

10. Способ по п. 1, отличающийся тем, что плоскости распила щита при формировании ламелей ориентированы под углом α=45-89° к боковым поверхностям сопряжения ламелей в щит.

11. Брус строительный клееный, содержащий продольно-ориентированные деревянные ламели, соединенные между собой в пакет по широким пластям, которые расположены в параллельных продольно-вертикальных плоскостях, при этом крайние ламели пакета имеют волокна древесины, ориентированные в направлении его продольной оси, отличающийся тем, что ламели для внутреннего объема пакета или для части его выполнены в виде последовательно расположенных в направлении продольной оси бруса и соединенных между собой отрезков ламелей, волокна древесины в которых ориентированы под углом α≤90° к указанной продольной оси бруса.

12. Брус по п. 11, отличающийся тем, что ламели внутреннего объема бруса или для части его из соединенных между собой отрезков ламелей с волокнами древесины ориентированы под углом α=90° к продольной оси бруса.

13. Брус по п. 11, отличающийся тем, что ламели внутреннего объема бруса или для части его из соединенных между собой отрезков ламелей с волокнами древесины ориентированы под углом α=45-89° к продольной оси бруса.

14. Брус по п. 11, отличающийся тем, что ламели внутреннего объема бруса или для части его из соединенных между собой отрезков ламелей с волокнами древесины ориентированы под углом α=45-89° к указанной продольной оси бруса, при противоположной взаимной ориентации угла α относительно указанной оси.

15. Брус по п. 11, отличающийся тем, что брус строительный образован сопряженными по широким пластям последовательно чередующимися между собой ламелями с волокнами древесины, ориентированными в направлении продольной оси бруса, и ламелями из соединенных между собой отрезков ламелей, волокна древесины в которых ориентированы под углом α≤90° к продольной оси бруса.

16. Брус по п. 11, отличающийся тем, что брус строительный образован сопряженными по широким пластям последовательно чередующимися между собой ламелями с волокнами древесины, ориентированными в направлении продольной оси бруса, и ламелями из соединенных между собой отрезков ламелей, волокна древесины в которых ориентированы под углом α<90° к продольной оси бруса, при этом крайние ламели и ламели центрально расположенные во внутреннем объеме бруса имеют продольно-ориентированные волокна древесины или центрально расположенные ламели, волокна древесины в которых ориентированы под углом α<90° к продольной оси бруса.