Изготовление деревянных клееных конструкций включает следующие основные производственные процессы: подготовку пиломатериалов; приготовление и нанесение клеев; запрессовку и склеивание; механическую обработку и защиту.
Подготовка материалов
Основными материалами несущих деревянных клееных конструкций являются пиломатериалы хвойных пород согласно ГОСТ 8486—66, поставляемые преимущественно в рассортированном виде. Размеры пиломатериалов выбираются исходя из необходимых проектных размеров конструкций с учетом запасов на механическую обработку и сушку.
Сушка пиломатериалов является одной из основных операций технологического процесса изготовления клееных конструкций, и в значительной мере определяет их эксплуатационную прочность. Сушка должна довести пиломатериалы до заданной влажности.
Пиломатериалы, предназначенные для изготовления несущих конструкций, рекомендуется сушить комбинированным способом, включающим предварительную атмосферную сушку до влажности около 20% и камерную сушку до влажности 8... 12%. Особое внимание следует уделять правильному формированию штабелей перед сушкой. Укладка в штабель должна соответствовать типу камеры и обеспечивать равномерное омывание агентом сушки всего материала, сохранение пиломатериалом первоначальной формы и предохранять его от коробления. Внутренние напряжения и уменьшение прочности древесины после сушки не допускаются.
Сортировка пиломатериалов производится для отбора древесины требуемого качества в соответствии с категориями элементов деревянных конструкций. Ранее при поставке пиломатериалов в нерассортированном виде применялась визуальная и машинная сортировка по качеству древесины. Сейчас все больше начинают использовать силовую сортировку пиломатериалов. При этом выход высших сортов пиломатериалов увеличивается, за счет чего достигается экономия древесины до 20%.
Механическая обработка включает поперечно-продольный раскрой досок и фрезерование поверхностей перед склеиванием. На современных заводах эти операции проводятся на автоматических и полуавтоматических линиях, состоящих из специализированных станков. Механическая обработка заготовок производится в пределах припусков на обработку, значение которых регламентируется ГОСТами. После механической обработки подлежащие склеиванию поверхности должны предохраняться от загрязнения, увлажнения или пересушивания.
Приготовление и нанесение клеев
Для приготовления клеев должны применяться дозированные взвешиванием компоненты, удовлетворяющие требованиям соответствующих ГОСТов. Состав клеев приведен в [3]. Перед приготовлением компоненты клеев тщательно перемешиваются.
Нанесение клея — важная операция в технологии изготовления конструкций. Она определяет расход клея и качество склеивания. Наиболее высокое качество достигается при двустороннем нанесении клея. Максимальная прочность обеспечивается определенной толщиной клеевой прослойки (0,1...0,2 мм), что контролируется расходом клея (0,25...0,35 кг/м2).
Клей наносят вальцовыми клеенаносителями, способами контактного (для высоковязких клеев) и бесконтактного (при изготовлении крупногабаритных элементов) налива, воздушным распылением (для маловязких клеев).
Запрессовка и склеивание
После нанесения на заготовки клея производится сборка элементов (или конструкций) из заготовок, транспортирование их к запрессовочным устройствам, запрессовка и выдержка под давлением до необходимой прочности клеевых соединений.
Учитывая ограниченную жизнеспособность клея, продолжительность сборочных операций должна быть минимальной и составлять по времени 40...50% жизнеспособности клея. Продолжительность сборочных операций состоит из открытой выдержки (время с момента нанесения клея до контакта поверхностей) и закрытой выдержки (время с момента контактирования поверхностей до запрессовки). Наиболее оптимален процесс, при котором заготовки сразу же после нанесения клея контактируют и запрессовывают.
В процессе запрессовки конструкции склеиваются под давлением, обеспечивающим полный равномерный контакт поверхностей по всей площади склеивания.
При массовом изготовлении однотипных конструкций с небольшой шириной клеевых прослоек (до 120 мм) запрессовку осуществляют в прессовых установках непрерывного действия с применением высокочастотного нагрева.
При изготовлении большепролетных конструкций криволинейного очертания сборку целесообразно производить непосредственно в ваймовых запрессовочных устройствах или применять гвоздевую послойную запрессовку.
Действующими нормативными документами предусматривается запрессовка при давлении от 0,03 до 0,1 МПа в зависимости от вида клея, его вязкости и других свойств.
Режим склеивания подразумевает необходимые температуру и время выдержки до достижения клеевым соединением требуемой прочности. Для ускорения технологического процесса изготовления установлена разборная прочность, равная не менее 50% расчетной для прямолинейных и не менее 70% — для криволинейных элементов (конструкций).
При склеивании в нормальных условиях (t=16...20° С) время отверждения определяется свойствами клеев, но всегда довольно продолжительно (до 10 ч для прямолинейных элементов и до 20 ч для криволинейных элементов). Ускоряется склеивание применением контактного и высокочастотного нагрева.
Механическая обработка и защита ДКК
Механическая обработка необходима для доведения элементов и конструкций до проектных размеров и придания им соответствующего внешнего вида. Обработка включает фрезерование пластей элементов, боковых граней, торцовку и сверление отверстий под болты, продольную прямолинейную и криволинейную распиловку для получения из одного заготовочного блока двух одинаковых или разных элементов.
Защита деревянных клееных конструкций от увлажнения, биоповреждений и возгорания необходима для несущих конструкций. Наиболее эффективны покрытия, обеспечивающие комплексную защиту древесины. Однако арсенал таких составов пока невелик, поэтому используют систему защитных составов Сначала древесину пропитывают водорастворимыми составами, защищающими ее от гниения (паста на латексе ПАЛМ-Ф, водный раствор фтористого натрия, кремнефтористый аммоний) и возгорания (состав ППЛ, перхлорвиниловая эмаль ПХВО). После подсушки поверхности обрабатывают защищающими средствами от увлажнения (пентафталевая эмаль ПФ-115, алкидно-карбамидная эмаль МЧ-181, лаки и др.). Вид и технология обработки приводятся на рабочих чертежах со ссылкой на нормативные документы и технические условия.