Как выбрать пресс для производства CLT-панелей

Производство CLT-панелей

Технология склеивания CLT-панелей включает несколько этапов. На сборочном столе пресса вручную или с помощью загрузчика формируется нижний лицевой поперечный слой досок, длина которых соответствует ширине будущей панели. После этого на нелицевую поверхность слоя наносится клей. Затем происходит послойное формирование пакета последующих продольных и поперечных слоев панели из штабелей досок нужной длины с нанесением на них клея, исключая верхний лицевой поперечный слой. Готовые пакеты загружаются в пресс. Для исключения зазоров между кромками досок и выравнивания сторон пакета доски обжимаются. Пакет прессуется приложением распределенной нагрузки по всей поверхности с последующей технологической выдержкой под давлением. Готовые панели выгружают из пресса.

Технология склеивания CLT-панели

• Формирование нижнего лицевого поперечного слоя досок
• Нанесение клея на нелицевую поверхность слоя
• Послойное формирование пакета продольных и поперечных слоев панели
• Загрузка пакетов в пресс
• Предварительный обжим досок
• Прессование пакета и выдержка его под давлением
• Выгрузка панели

При изготовлении CLT-панелей сухие доски смежных продольных и поперечных слоев, в том числе и склеенные по длине на зубчатый шип, склеиваются по пластям крест-накрест с помощью полиуретановых, полиизоционатных или меламиновых влагостойких экологически чистых клеев, не содержащих формальдегида. Клей на собираемые в панель доски наносится автоматическими системами или с помощью простейших портальных клеенаносящих устройств – клеенаносящих головок с ручным перемещением вдоль боковой поверхности пакета досок. Существуют линии, в которых клей наносится специальным устройством на поверхности слоев по заданной программе ЧПУ (числовое программное управление). Программа учитывает расположение оконных и дверных проемов в панели, что позволяет экономить древесину за счет повторного использования фрагментов выпиленных, но не проклеенных досок из проемов для склейки по длине на зубчатый шип новых заготовок досок для панелей. Некоторые фирмы дополнительно склеивают доски еще и на гладкую фугу по их кромкам, а для компенсации покоробленности пропиливают на нелицевой поверхности доски продольные разгружающие пазы и снижающие усилие прессования при склеивании.

Количество слоев в плите колеблется от 3 до 9. Плиты с небольшим количеством слоев используются для изготовления межкомнатных перегородок, перекрытий, с большим – для выпуска наружных стеновых панелей. Рекомендуемое сечение заготовок для склеивания слоев CLT-панели составляет по ширине 85–300 мм и 22–50 мм по толщине. Соотношение ширины и толщины доски должно быть не менее двух. Необязательно изготавливать панели из досок одной толщины. Главное, чтобы соблюдалось требование зеркальной симметрии толщины слоев относительно центрального слоя. Так, трехслойная панель толщиной 126 мм может быть выполнена из досок центрального слоя толщиной 48 мм и двух наружных поперечных слоев толщиной 39 мм. Толщина среднего слоя плиты должна быть больше, чем у наружных слоев.

Возможен вариант послойного формирования панели. В этом случае экономится древесина, так как форма панели с учетом оконных и дверных проемов выкладывается из заранее подготовленных досок разных длин с нанесением на них клея. Однако такая модернизация линии дорога, и экономия на древесине не покрывает расходов. По словам руководителя отдела сбыта компании Minda Клауса Древниока, фирма может выпускать линии для изготовления СLT с программным нанесением клея по слоям панели, но гарантировать быструю окупаемость такого оборудования невозможно. Такого же мнения придерживается и представитель фирмы Ledinek Тоне Рошкар. Размеры панелей различаются в зависимости от технических условий фирмы-производителя. Для изготовления панелей, идущих под последующую отделку, используется низкосортная древесина хвойных пород – ель, сосна или лиственница. Если панель используется в интерьере под прозрачную отделку, тогда для ее наружных слоев применяют древесину высоких сортов, а доски этих слоев по кромкам склеиваются между собой на гладкую фугу.

При эксплуатации панелей на лицевых поверхностях, склеенных на гладкую фугу, образуются трещины или щели, от которых сложно избавиться: древесина «дышит», происходит усушка, перераспределяются внутренние напряжения между слоями древесины, приводящие к растрескиванию лицевых поверхностей. Для исключения трещин наружные поверхности формируют из двух поперечных слоев досок или внутренний (лицевой) слой панели выполняется из ламелей, маскирующих щели за счет специальной формы стыковки «шип – паз». Изготовление CLT-панелей в зависимости от особенностей производства может иметь несколько технологических вариантов. Если на предприятии есть возможность изготовления однослойных клееных деревянных щитов на гладкую фугу, то оптимальным вариантом станет послойная склейка щитов в многослойную панель на однопролетном прессе. При этом продольные слои могут формироваться либо из ламелей цельных длин, либо стыковаться из нескольких щитов с продольным расположением досок, но меньшего формата по длине. Поперечные слои раскраиваются из длинных продольных щитов на мерные щиты длиной, соответствующей ширине будущей панели.

Способом повышения производительности предприятия является склеивание на гладкую фугу поперечных слоев CLT-панели из узких однослойных щитов, а не отдельных досок. Это требует меньше времени для сборки панели. Кроме того, появляется возможность обеспечить требуемое качество лицевой поверхности панели. Еще один способ изготовления CLT-панелей – склеивание по длине панелей большего формата из малоформатных многослойных плит на прямоугольный или клиновой зубчатый шип (аналогично сращиванию отдельных ламелей по длине). Однако это требует больше дереворежущего оборудования, производственных площадей и дополнительного обслуживающего персонала.

Оптимальным вариантом является технологический процесс, при котором продольные и поперечные ламели панели в каждом слое склеиваются только по пласти, без проклейки кромок досок. Каждый слой досок перед укладкой в пакет предварительно обжимается вдоль длины досок, а наружные слои сжимаются в прессе с помощью фронтальных и боковых прижимов и упоров. Расход клея составляет 0,2 кг/м2. Качественное склеивание обеспечивается благодаря высокому усилию прессования, которое в некоторых случаях достигает 2 МПа. Однако такое давление может быть применено только при склеивании досок из лиственницы, хвойные породы – сосна, ель, пихта – могут быть повреждены вследствие пластических деформаций их волокон. Чаще всего рекомендуемое усилие прессования не превышает 0,6 МПа.

Прессы для изготовления CLT-панелей

Одним из основных видов оборудования при производстве панелей CLT является пресс, определяющий производительность всего завода. Основными производителями прессов для изготовления панелей CLT являются компании Ledinek (Словения), Minda (Германия), TC Maschinenbau (Германия), SCM (Италия), Sergiani (Италия), Sormek-2000 (Италия). Прессы разделяют на позиционные и циклопроходные. У прессов первого вида рабочий цикл включает загрузку сформированного пакета досок в пресс, прессование и разгрузку с противоположного торца пресса за счет проталкивания готовой панели при загрузке нового пакета либо осуществляется челночно на одной позиции, то есть прессование всей длины панели происходит за один цикл. Прессы циклопроходного типа могут иметь небольшую длину, а панель при склеивании толчками подается внутрь на величину рабочего стола. При этом панель склеивается последовательно отдельными участками за несколько циклов прессования и выдается на конвейер на выходе из пресса.

По конструктивному признаку прессы подразделяются на портальные и консольные. У первых силовое вертикальное замыкание пакета при сжатии происходит внутри жесткой станины замкнутого контура, а панель загружается в пресс по его продольной оси. К преимуществам таких прессов относят возможность развивать значительные усилия прессования. Однако им необходим специальный загрузочный стол для подачи пакета, что требует дополнительных производственных площадей. Разновидностью такого оборудования являются прессы с порталом, которые способны перемещаться в поперечном направлении по рельсовому пути над двумя неподвижными рабочими столами. Пока на одном столе формируется пакет, на другом выполняется прессование ранее собранного.

По виду привода механизма прессования существуют гидравлические, пневматические и механические (винтовые) прессы.

Гидравлические приводы развивают с помощью гидроцилиндров наибольшее усилие прессования, обеспечивают его стабильность и имеют компактные габариты. Рабочим телом для заправки гидравлической системы пресса служит специальное дорогостоящее масло. Пневматические приводы по структуре сходны с гидравлическими. Рабочим телом в них является воздух под давлением 0,7–1,3 МПа. Простота и экономичность, взрыво- и пожаробезопасность, высокая надежность являются преимуществами пневматики в сравнении с гидравликой. К недостаткам этих прессов относятся необходимость осушения воздуха и насыщения его масляным туманом для исключения коррозии, низкие точность срабатывания и плавность хода пневмопривода.

Усилие прижима в прессах с пневматическим приводом обеспечивается не только пневмоцилиндрами, но и за счет подачи воздуха под давлением в герметичный резинотканевый армированный рукав или подушку. К разновидностям пневматических прессов относятся и мембранно-вакуумные прессы, использующиеся для облицовывания натуральным шпоном и синтетическими пленками лицевых поверхностей мебели. В них для прижима облицовочного материала к детали используется атмосферное давление вследствие создания с помощью вакуумного насоса разрежения под эластичной мембраной. Мембранно-вакуумные прессы для производства CLT в сравнении с мебельными прессами имеют большие размеры, а их основанием служит стапель – герметичное «корыто» модульного типа размерами под стандартную панель с шириной 3,5 м и длиной до 18 м, располагаемое на полу цеха.

Механические (винтовые) прессы используются редко из-за сложностей с обеспечением равномерного усилия по большой площади прессования. Они оснащаются одним или двумя рабочими столами. Наличие двух столов позволяет склеивать в одном прессе одновременно пакеты панелей разной толщины. Прессы для склеивания CLT-панелей выпускаются под заказ фиксированной длины и модульные (наращиваемые), состоящие из типовых модулей определенной длины, позволяющих собирать пресс практически любых размеров. В большинстве прессов склеивание пакета происходит при температуре окружающей среды, без интенсификации процесса склеивания за счет повышения температуры как клеевой композиции, так и подогрева склеиваемой древесины. Такие прессы называют «холодными».

Существуют и «горячие» прессы, производящие ускоренную полимеризацию более дешевых клеев за счет контактного прогрева древесины разогретыми до нужной температуры плитами пресса. Они используются для склеивания по кромке однослойных щитов из тонких ламелей древесины, толщина которых не превышает 30 мм. Однако эта технология не позволяет склеивать толстые пакеты древесины и занимает много времени. В таких прессах можно склеивать только однослойные щиты – заготовки для последующего склеивания из них многослойного пакета CLT в «холодных» прессах. Наиболее целесообразным для последующего послойного склеивания панели является прессование однослойных щитов по кромке (независимо от типа клея) в поле токов высокой частоты, основанном на емкостном или диэлектрическом нагреве в высокочастотном электромагнитном поле промышленного диапазона частот – 3–13 и 56 MHz. При использовании токов высокой частоты тепло концентрируется во влажном клеевом шве – он нагревается сильнее и быстрее, чем древесина, не вызывая ее перегрева. Растворитель испаряется, и клеевой шов полностью отверждается.

Последнее время появились пресса для склеивания пакетов CLT-панелей в поле токов высокой частоты, что целесообразно в основном для прессов циклопроходного типа. Преимуществами этого способа склеивания являются большая прочность клеевого шва, малое время отверждения (1–3 мин.), отсутствие вредного влияния на физико-механические свойства древесины, снижение опасности растрескивания и коробления щита. Кроме того, прессы для производства перекрестно-клееных панелей имеют большеформатную конструкцию. Примером такого пресса служит оборудование фирмы Minda. Конструкция гидравлического пресса Minda включает станину, рабочий стол, прижимную плиту (плиты) с приводом, боковые и торцевые прижимы и упоры, механизмы загрузки-выгрузки стола и систему управления прессом. сновой пресса является станина, конструкция которой обеспечивает ему жесткость и стабильность. Чаще всего станина выполняется в виде портала рамной конструкции, чтобы был доступ с обеих сторон станины ко всем элементам пресса. Рама пресса изготавливается из двух вертикальных листов толстой листовой стали, а не сваривается из отдельных полос. В каждом листе вырезается окно заданных размеров для размещения загрузочного стола и элементов привода пресса. Углы внутреннего окна скругляют, чтобы исключить концентрацию напряжений и образования усталостных трещин, а также снимают фаски с ребер листов, поскольку в них при прессовании развиваются значительные растягивающие усилия.

После установки двух верхних и двух нижних поперечин, объединяющих раму в единую конструкцию, устанавливают базовые столы или направляющие элементы и элементы верхних и боковых прижимов. В итоге такая рама представляет собой законченный прессовый модуль длиной 2,25 м, кратно позволяя достичь максимально целесообразной длины панели в 18 м. На торцевых поверхностях модуля выполнены присоединительные платики, с помощью которых модули стыкуются между собой в линию, обеспечивая нужную длину прессования. Такие конструкции станин характерны для прессов с гидравлическим приводом. Другим примером таких прессов являются прессы фирмы Paoletti (Италия). Примером пневматического пресса является X-Press фирмы Ledinek. Этот пресс выполнен по модульному принципу. Вакуумный укладчик позволяет формировать на отдельном загрузочном столе для подачи в пресс «бутерброд» из нескольких панелей, разделяемых полиэтиленовой пленкой. Суммарная толщина панелей не должна превышать размера просвет пресса X-Press, который составляет 500 мм.

Основой X-Press является жесткая массивная опорная рама, внутри которой смонтирован рабочий стол. В образованный рамой и рабочим столом просвет пресса по рельсовым направляющим загрузочный стол подает сформированный пакет панели. На него опускается верхняя плита пресса, одновременно пакет обжимается по бокам с двух сторон продольными вертикальными толкателями.

Давление прессования при ширине панели до 2800 мм составляет 1,0 Н/мм2, до 3500 мм – 0,8 Н/мм2 и обеспечивается с помощью комплекта эластичных пневматических рукавов, равномерно расположенных в верхней части прессового модуля над рабочим столом. Производительность такого пресса в автоматическом режиме составляет восемь запрессовок в смену. Для повышения производительности на Ладожском домостроительном комбинате в проекте предложены две станции вакуумной укладки ламелей и два X-Press длиной 16 м.

Основа мембранно-вакуумного пресса – это стапель, представляющий собой сборную модульную конструкцию с шагом модуля 2,25 м, набранную под размер необходимой длины панели. Стапель служит и загрузочной платформой пресса. Рабочие забираются внутрь стапеля и вручную послойно из штабелей укладывают доски в пакет, базируясь по боковым и торцевым упорам. После укладки каждого слоя (кроме верхнего) на поверхность досок наносится клей. Устройство нанесения клея портального типа вынесено за пределы стапеля пресса и после формирования каждого слоя перемещается над набираемым пакетом по направляющим рельсам, уложенным по продольным сторонам стапеля. По окончании сборки пакет на всю длину по боковым кромкам досок (для выборки между ними щелей в слоях) обжимают с помощью пневмоцилиндров. Далее стапель вручную накрывают мембраной из прорезиненного герметичного материала. Площадь мембраны превышает площадь стапеля по его периметру. Затем мембрана плотно зажимается по бортикам стапеля фиксаторами. После этого включается вакуумный насос: через мембрану атмосферным давлением доски плотно прижимаются друг к другу и склеиваются между собой в панель.

Поскольку пакет укладывается фактически на полу, а штабель досок подается внутрь стапеля тельфером на платформе, работать внутри стапеля приходится согнувшись, что весьма утомительно. Да и производительность такого пресса сравнительно невысока. Однако для первого этапа становления завода по выпуску СLТ-панелей приобретение такого пресса экономически привлекательно.

После прессования и выдержки склеенные панели для дальнейшей обработки поступают по рольгангам на специализированные деревообрабатывающие центры. Если обрабатывается панель максимальной длины (18 м), то целесообразно использовать обрабатывающие центры с большой поверхностью стола, такие как UniTeam Extra (Италия). Для панелей длиной порядка 6 м применяют центры РВА фирмы Hundegger (Германия).

Такие центры используются для опиливания панелей по требуемому формату, формирования сквозных проемов под двери и окна, выборки глухих пазов для прокладки электропроводки и сантехнических труб, формирования вдоль кромки стены стыковочного соединения «паз – гребень» со смежной стеной или выборку четверти под последующую сборку угла дома. При необходимости проводится «косметический» ремонт лицевой поверхности панели, включающий заделку сучков и других дефектов древесины вклеиванием деревянных пробок или «лодочек», шпаклевание трещин и зачистку отремонтированных участков поверхности. Эти процедуры чаще всего выполняются с помощью ручного электроинструмента, хотя для предприятий большой производительности фирмой Fill (Австрия) выпускаются роботизированные комплексы, осуществляющие эти операции в автоматическом режиме, получая исходную информацию о состоянии качества поверхности от сканирующего устройства, установленного на входе станка.