ВИРОБНИЦТВО ВИРОБІВ І КОНСТРУКЦІЙ ІЗ ДЕРЕВИНИ І ПЛАСТМАС

1. Виробництво виробів із деревини

Деревину широко застосовують у будівництві завдяки високим будівельно-технологічним властивостям: значній міцності при ростягу та стиску, невеликій щільності, низькій теплопровідності, технологічності при обробці, гарному зовнішньому вигляді. Запаси деревини в Україні не дуже великі, тому ведеться планомірна робота що до підвищення ефективності застосування її в будівництві. В останні роки алюміній, бетон, скло, кераміка, полімерні матеріали значною мірою замінили деревину. Також важливим резервом економії деревини є використання відходів лісопиляння та деревообробки для виготовлення фанери, деревоволокнистих плит, клеєних дерев'яних конструкцій.

Деревина як будівельний матеріал має й ряд недоліків: неоднорідність будови і властивостей у різних напрямах, гігроскопічність, займистість, здатність до гниття тощо. Для підвищення гнилостійкості деревини застосовують антисептики, вогнестійкості – антипірени. При цьому гігроскопічність і водопоглинання деревини значно зменшується, вона не коробиться, не гниє, легко полірується, маю гарний зовнішній вигляд. Поліпшення властивостей деревини також досягається просочуванням її полімерами.

Лісові породи поділяють на хвойні та листяні. У будівництві з хвойних порід у великих обсягах застосовують сосну і ялину. Сосна має високу міцність і низьку щільність (470…540 кг/мЗ). Деревина сосни смолиста, важко піддається загниванню. Її застосовують у вигляді кругляка та пиляних лісоматеріалів, а також для виготовлення столярних виробів. Ялина – малосмолиста, має високі показники міцності, низьку щільність (440…500 кг/м³). Її застосовують для виготовлення будівельних конструкцій та столярних виробів. За якістю деревини ялина незначно поступається перед сосною. Внаслідок великої кількості сучків ялину важко обробляти. З листяних порід у будівництві застосовують дуб, бук, вільху, березу, ясень, липу, горіх. Дуб – має високу механічну міцність, в'язкість, щільність (700…720 кг/м³), стійкість проти загнивання, гарну текстуру. Його застосовують у відповідальних конструкціях:мостобудуванні, гідротехнічному будівництві; при виготовленні облицювальної фанери, столярних виробів та паркету. При тривалому перебуванні у воді дуб темнішає, перетворюючись на морений дуб.

Бук – тверда, щільна (650 кг/м³), пружна, малостійка проти загнивання деревина. Його застосовують для виготовлення столярних виробів та паркету. Вільха – порода з м’якою, добре оброблювальною деревиною. Не стійка проти загнивання. Застосовують для виготовлення столярних виробів та фанери. Береза – щільна (650 кг/м³), міцна з високою в’язкістю деревина. Не стійка проти загнивання. Застосовують для виготовлення фанери, паркету, столярних виробів, виконання опоряджувальних робіт. Ясень – має високі міцність і щільність (660…740 кг/м³), пружність, гарну текстуру. У вологих умовах швидко загниває. Його застосовують для виготовлення опоряджувальних покриттів та столярних виробів. Липа – легка, м"яка, нестійка у вологих умовах деревина. Її використовують для виготовлення фанери. Горіх – має деревину темного кольору, гарну текстуру. Його застосовують для виготовлення декоративної фанери.

Якість деревини як будівельного матеріалу значною мірою зумовлює її вологість. Розрізняють гігроскопічну вологу, зв'язану в стінках клітин, та капілярну, яка заповнює міжклітинний простір. При висиханні деревина спочатку втрачає вільну (капілярну) вологу, а далі починає виділяти гігроскопічну. Вологість деревини з граничною кількістю гігроскопічної вологи становить (23…31%). За вмістом вологи розрізняють мокру деревину (вологість 100% і більше); свіжозрубану (35…100%), повітряно-суху (15…20%), кімнатну (8…13%), абсолютно-суху. Вологість деревини, що дорівнює 12%, умовно вважають стандартною, тому результати визначення усіх фізичних властивостей слід зводити до цієї вологості. Усихання, розбухання, короблення деревини відбуваються із зміною вологості.

При висушуванні деревини з зменшенням її вологовмісту до гігроскопічної вологості її лінійні розміри не зменшуються. При висушуванні деревини до абсолютно сухого стану її розміри уздовж волокон зменшуються на 0,1…0,4%; у радіальному напрямі – 3…6%: у тангенціальному – 6…123, а об "ємне усихання може становити 12…15%. Усихання щільних (важких) порід більше, ніж усихання м" яких (легких) порід. Із зволоженням сухої деревини до досягнення нею границі, гігроскопічності стінки клітин потовщуються, розбухають, що призводить до збільшення розміру та об"мів виробів.

Короблення деревини виникає внаслідок неоднакового усихання в різ них напрямах. Оскільки усадка деревини в тангенціальному напрямі більше, ніж у радіальному, ширина дощок, які зазнають під час експлуатації навперемінного зволоження й висушування (підлоги, зовнішня обшивка будівель), не повинна перевищувати 12 см.

Теплопровідність деревини залежить від породи, напряму волокон та вологості. Так, при вологості 15% коефіцієнт теплопровідності уздовж волокон у дуба дорівнює 0,45 Вт/м. К, сосни 0,35 Вт/м. К; упоперек волокон відносно 0,22 і 0,17 Вт/м.К. Теплопровідність такої вища в радіальному напряму, ніж в тангенціальному.

Міцність на стиск уздовж волокон у 4–6 разів більша за її міцність упоперек волокон. Міцність деревини зменшується при зміні її вологості від 0 до границі гігроскопічності. Подальше збільшення вологості не впливає на показник. Міцність деревини при розтягу вздовж волокон у 2–3 рази більша за міцність при стиску й у 20–30 разів вище за міцність при розтягу впоперек волокон. Міцність деревини при розтягу вздовж волокон у 20–30 разів більша, ніж у бетонів, але в 2–10 раз менша ніж у сталі та склопластиків. Потенційні властивості деревини реалізуються в конструкціях не в повній мірі через наявність вад, які знижують її міцні властивості. Міцність при розряду деревини хвойних порід в меншій мірі залежить від вологості, а для деревини листяних порід цей вплив значніший. Міцність при статичному вигині деревини перевищує міцність при стиску вздовж волокон, але менша за міцність при розтягу й становить у різних порід 50…100 МПа. Високі значення міцності деревини при статичному вигині дають змогу широко її застосовувати в конструкціях, які працюють; на вигін (балки, бруски, настили). Міцність при сколюванні деревини вздовж волокон становить 3… 13 МПа. Міцність при сколюванні впоперек волокон у 3–4 рази вища за міцність ванні вздовж волокон.

За статичною твердістю деревину поділяють на три групи: м"яка з торцевою твердістю 35…50 МПа (сосна, ялина, вільха); тверда з торцевою твердістю 50…100 МПа (дуб, ясень, береза), дуже тверда з торцевою твердістю понад 100 МПа (кизил). Твердість деревини по торцю на 15–50% вище, ніш у радіальному та тангенціальному напряму. Тверді породи важко обробляються, але мають підвищену зносостійкість.

Вади знижують механічні властивості деревини, а тому її сортність установлюють з урахуванням наявних вад (тріщин, сучків, тощо).

При первинній обробці деревини з неї насамперед одержують пиляну продукцію. Її виробляють повздовжнім розпилюванням колод на частини та повздовжнім і поперечним розділюванням утворених частин. Пиляну продукцію випускають у вигляді: брусів, брусків, дощок, шпал, обаполів. Брус – пиломатеріал, товщини та ширини якого понад 100 мм. брусок – пиломатеріал завтовшки до 100 мм, ширина його не більша за потрійну товщину. Дошка має товщину до 100 мм, а ширину більшу за потрійну товщину. Широкі сторони дошки називають пластами, вузькі окрайками. Обзел – це частина бічної поверхні колоди, що збереглася на обрізному пиломатеріалі чи деталі. Обапіл – пиломатеріал, одержаний з бічної частини колоди і такий, що має одну пропиляну, а другу непропиляну або частково пропиляну поверхню.

Дошки та бруски виготовляють із хвойних та листяних порід. Розрізняють дошки обрізні та необрізані. В обрізних дошках окрайки обпиляні перпендикулярно до властей, величини об'єму на окрайках не більше за допустимі. Дошки бувають шпунтованими та струганими. Шпунтовані мають на одній окрайці шпунт (паз), на другій гребінь (виступ), який входить у шпунт сусідньої дошки. Шпунтовані дошки застосовують для настилання підлог, влаштування перегородок тощо. До струганих виробів також належать: наличники, плінтуси, поручні для перил, дошки підвіконні, східці тощо.

Паркетні вироби поділяють на штучний паркет, паркетні дошки, паркетні щити та мозаїчний паркет.

Столярні вироби – це віконні та дверні блоки із заповненням, перегородки та панелі. Віконні та дверні блоки надходять на будови в повній готовності з навісними полотнами та стулками, зафарбованими та заскленими. Щитові двері являють собою дерев "яну рамку, заповнену суцільним чи дрібнопустотним заповнювачем і облицьовану з двох боків шпоном, деревноволокнистою плитою чи фанерою. Суцільне заповнення дверей виготовляють з дерев'яних брусів.

Фанера – це листовий матеріал, склеєний із трьох чи більше листів лущеного шпону. Листи шпону розміщують так, щоб напрями волокон у суміжних листах були взаємно перпендикулярними. Число шарів шпону непарне: 3, 5, 7, 9. Товщина фанери – 1,5…18 мм, розміри листа до 1525х2400 мм. Клеєну фанеру виготовляють із деревини листяних та хвойних порід: берези, сосни, бука, вільхи тощо. Залежно від застосованого клею та його водостійкості одержують фанеру підвищеної, середньої та обмеженої водостійкості. Фанеру підвищеної водостій кості застосовують для обшивання зовнішніх стін та виготовлення опалубки, середньої і обмеженої водостійкості – для влаштування внутрішніх перегородок, обшивки стін і стель у середині приміщень. Декоративну фанеру, яка облицьована плівковим покриттям із смоли у поєднанні з декоративним папером., застосовують для внутрішньої обробки стін, перегородок, вбудованих меблів. Бакелізовану фанеру виготовляють із березового шпону, вкритого синтетичною смолою. Вона має підвищені водо – та атмосферостійкість, міцність. Таку фанеру застосовують для виготовлення опалубок та конструктивних елементів.

Конструкції, вироби і деталі із деревини «виготовляють на спеціалізованих деревообробних підприємствах або ДОКах (деревообробних комбінатах). Підприємства великої потужності обладнані автоматичними і напівавтоматичними потоковими лініями по розкроюванню матеріалів, машинній обробці і зборці окремих виробів, вузлів, конструкцій; склеюванню; порядженню виробів різними декоративними матеріалами і фарбами; автоматичними засобами регулювання процесів сушки деревини. Поряд з великими комплексно-механізованими підприємствами в складі будівельних організацій знаходиться значна кількість деревообробних підприємств малої потужності і цехів в яких виготовляють різні столярні вироби. Собівартість продукції, яка виробляється на таких підприємствах у 1,5–2 рази вища, ніж на великих спеціалізованих підприємствах. Організація виробництва столярних виробів на великих спеціалізованих підприємствах дозволяє виробляти в перерахунку на одного робітника до 4000 м² столярних виробів в рік. В залежності від обсягів виробляємої продукції деревообробні підприємства підрозділяються на великої потужності. На останніх підприємствах виробляють, головним чином, нестандартну або мало транспортабельну продукцію, а також опалубку тощо

Деревообробні підприємства у своєму складі мають такі цехи і підрозділи (рис 9.3) склад деревини, розпилювальний цех, склад пиляної продукції (дошки, бруси тощо), заготовчий цех, сушильне відділення; відділення антисептування; цех збирання виробів; цех опоряджування і комплектації виробів; склад готової продукції. Крім цих цехів, деякі підприємства мають цехи і відділення по виробництву паркету, паркетних дощок, дерев – плит (ДСП) і деревно волокнистих плит (ДВП), а також цех по знешкодженню відходів виробництва. Для обслуговування головного підприємства створюються ремонтно-механічний, транспортний та енергетичний цехи

Сировина на деревообробні підприємства подається залізничним, водним або автомобільним транспортом. Для вивантаження деревини застосовують стаціонарні і пересувні крани, авторозвантажувачі.

Спосіб збереження матеріалів і схема організації вантажно-розвантажувальних робіт залежать від кліматичних умов; строків збереження лісоматеріалів на складі; кількості, якості і призначення деревини, а також способу її доставки на склад.

3 метою автоматизації і комплексної механізації складських опера цій використовують спеціальний сортувальний комплекс, який дозволяє виконувати сортування круглого лісу по діаметрам і подавання його в цех розпилювання деревини з урахуванням одержування із даної кількості сировини найбільшої кількості пиляної продукції необхідної якості. В цей комплекс входять завантажувальні пристрої (похилий транспортер з захоплювачами і два цепних транспортери) автоматичний сортувальний транспортер ТС-7; скидувач; площадка для сортування круглого лісу з накопичувачами; підштабельна площадка і басейн. Крім того, в склад комплексу входять козловий кран, яким вивантажують деревину з вагонів та бакенний кран, який застосовують для розкладання розсортированих колод деревини по штабелям.

Технологічний процес, пов'язаний з переробкою колод на пиляні матеріали, складається з: приймання, сортування по розмірам перерізу, зберігання і підготовки колод до розпилювання; розпилювання колод на лісорозпилювальних рамах або, при наявності тонкомірної сировини (діаметром до 12 см) на круглорозпилювальних станках; сортування і складування пиляної продукції; переробки відходів. Розпилювання колод може здійснюватись трьома способами в розвал, з брусуванням, змішаним. При розпилюванні у розвал усі дошки, які виходять з пилорами, є необрізними. Обрізання окрайців у цьому випадку здійснюється на обрізних станках. При розпилюванні з попередньою брусовкою колоди спочатку розпилюють на дві половини, а потім вони розпилюються на обрізні дошки. Процес брусовки знижує продуктивність обробки дереворозпилюючих машин, але дозволяє збільшувати вихід пиляної продукції на 1…2%.

У цьому випадку також відпадає необхідність в різних машинах для обрізання дашок. З брусовою розпилюють до 80% деревини. Раціональне розпилювання деревини дозволяє підвищити вихід кондиційних лісоматеріалів до 67…68%. Дереворозпилюючі підприємства малої потужності (до 25 тис. м³ пиляної продукції в рік) мають одну або дві установки для розпилювання; середньої потужності (до 130 тис. м³) – дві або три установки; великої потужності – 250 тис м³ в рік і більше – чотири і більше установок. Для отримання готової продукції широкої номенклатури в дереворозпилюючих цехах додатково встановлюють таке обладнання: i обрізні станки, торцові станки і дробарки. Виробнича потужність дереворозпилюючого цеху, який входить до складу деревообробного підприємства повинна відповідати потужності основного цеху механічної обробки деревини або бути більше неї. В останньому випадку дереворозпилюючий цех частково виробляє товарну пиляну продукцію, яку поставляє іншим підприємствам або на будівництво.