клееное оцилиндрованное бревно и способ его изготовления

Формула изобретения

1. Клееное оцилиндрованное бревно, содержащее центральную часть, выполненную в виде бруса, и две боковины, каждая из которых имеет одну продольную плоскую поверхность и одну выпуклую поверхность и соединена посредством клеевой прослойки своей плоской поверхностью с соответствующей боковой поверхностью центральной части, отличающееся тем, что клеевые прослойки, соединяющие боковины с центральной частью, выполнены каждая в виде двух продольных полос, расположенных с промежутком между ними по краям прилегающих поверхностей центральной части и боковин, при этом боковины представляют собой сегменты заболонной части цельного бревна.

2. Бревно по п.1, отличающееся тем, что центральная часть выполнена в виде цельного бруса, полученного путем отделения сегментов от цельного бревна.

3. Бревно по п.1, отличающееся тем, что центральная часть выполнена в виде клееного бруса, образованного пакетом досок, которые соединены посредством клеевых слоев, расположенных перпендикулярно продольным плоским поверхностям боковин.

4. Бревно по п.1, отличающееся тем, что между полосами клеевой прослойки на каждой из боковых поверхностей центральной части выполнен паз, а на соответствующей продольной плоской поверхности каждой из боковин выполнен ответный выступ, высота которого меньше глубины указанного паза, так что между центральной частью и боковинами образуются воздушные зазоры.

5. Бревно по п.4, отличающееся тем, что величина воздушного зазора составляет 1,5-2 мм.

6. Бревно по любому из пп.1-5, отличающееся тем, что общая ширина каждой клеевой прослойки не превышает 55% от ширины боковины.

7. Бревно по п.6, отличающееся тем, что общая ширина каждой клеевой прослойки находится в диапазоне от 50 до 55% от ширины боковины.

8. Бревно по п.1, отличающееся тем, что на нижней поверхности бревна имеется, по меньшей мере, один продольный установочный паз.

9. Бревно по п.8, отличающееся тем, что на верхней поверхности бревна имеется, по меньшей мере, один опорный выступ, соответствующий, по меньшей мере, одному продольному установочному пазу.

10. Способ изготовления клееного оцилиндрованного бревна, включающий формирование центральной части в форме бруса и двух боковин в форме сегмента и приклеивание боковин к боковым поверхностям центральной части, отличающийся тем, что центральную часть и боковины формируют путем распиловки цельного предварительно оцилиндрованного бревна, сушат полученные части бревна, строгают высушенные части по пласти, наносят клей на строганые поверхности боковин и/или центральной части по всей их длине двумя полосами по краям с промежутком между полосами, приклеивают боковины к центральной части с образованием чернового клееного бревна, после чего осуществляют чистовую строжку чернового клееного бревна.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве центральной части используют полученную после распиловки центральную часть бревна.

12. Способ по п.10, отличающийся тем, что в качестве центральной части используют клееный брус, образованный пакетом досок, соединенных горизонтальными клеевыми слоями.

13. Способ по п.10, отличающийся тем, что сушку полученных после распиловки частей бревна осуществляют до влажности 12±2%.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что сушку боковин осуществляют при мягких режимах сушки.

15. Способ по п.10, отличающийся тем, что перед нанесением клея на каждой из боковых поверхностей центральной части формируют паз, а на соответствующей продольной плоской поверхности каждой из боковин формируют ответный выступ, высота которого меньше высоты указанного паза.

16. Способ по п.15, отличающийся тем, что формирование пазов и выступов осуществляют одновременно со строганием высушенных частей по пласти.

17. Способ по п.10, отличающийся тем, что после чистовой строжки на нижней поверхности бревна формируют установочные пазы и выступы для прижатия межвенцового утеплителя.

18. Способ по п.17, отличающийся тем, что на верхней поверхности бревна формируют опорные выступы, соответствующие установочным пазам.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к строительной и деревообрабатывающей промышленности, в частности к элементам строительных деревянных конструкций, а именно к конструкциям оцилиндрованных бревен, используемых для возведения стен деревянных жилых домов и других построек, а также к способу их изготовления.

Дерево является естественным кондиционером: оно «дышит», между атмосферой и жилищем происходит постоянный тепло- и воздухообмен, что приводит в конечном результате к созданию в жилище оптимального по влажности и содержанию кислорода микроклимата.

Срубы домов из бревен естественной влажности 60-70% обязательно должны простоять без окон и дверей, но под крышей 2-3 года «на ветру» для просушки и усадки.

Большая степень усадки, составляющая 8-10% от высоты сруба, увеличивает сроки строительства (3-4 года), делает невозможным строительство зданий высотой в 2-3 этажа, резко снижает возможности по архитектурной выразительности зданий.

По этим причинам в последние годы постоянно увеличивается строительство домов из сухих (18-22% влажности в центре бревна) бревен камерной сушки. Методы сушки могут быть всевозможными: конвективная, конденсационная, вакуумная электрическая, вакуумная диэлектрическая, с использованием ТВЧ или инфракрасного излучения и т.д.

Сруб из сухих бревен влажностью 18-22% сокращает сроки строительства в 5-6 раз, усадка сруба составляет всего 1,5-2% от высоты сруба, что позволяет строить дома в 2-3 этажа, появляется возможность улучшить архитектурно-строительные формы зданий и сооружений из сухого бревна.

Однако главным недостатком сухих бревен является образование на видимой поверхности бревна значительных трещин (до 10 мм) во время камерной сушки древесины, как следствие снятия внутренних напряжений в древесине. Трещины значительно ухудшают вид строения, а также ведут к увеличению потерь тепла и снижению долговечности зданий.

По этим причинам альтернативой явилось широкое применение клееных конструкций: брусьев и бревен в качестве стеновых материалов зданий и сооружений (эстетичный вид, отсутствие трещин).

Известен клееный деревянный брус по патенту RU 2266376, содержащий, по меньшей мере, два продольных опорных выступа и продольные установочные пазы для размещения опорных выступов, причем установочные пазы расположены на противоположной от опорных выступов стороне бруса. Брус выполнен с возможностью стыковки с аналогичным брусом и состоит из пакета склеенных между собой досок и продольных вставок с образованием нескольких пустотных камер, расположенных между параллельными досками пакета. Внутренние доски пакета выполнены с продольным шипом и продольным пазом, расположенными на узких сторонах этих досок, продольные вставки вклеены между досками пакета по их краям, при этом вставки, расположенные между крайними в пакете досками и соседними с ними внутренними досками пакета, выполнены в виде брусков с прямоугольным сечением, а другие распорные несущие элементы выполнены в виде фигурных брусков с продольным опорным выступом или установочным пазом, расположенными на внешних сторонах указанных вставок. На внешние боковые поверхности бруса наклеены декоративные элементы с криволинейной поверхностью, например выпуклой.

Известный брус обладает высокими теплоизоляционными показателями, однако, имея довольно сложную конструкцию, не обеспечивает возможности тепло- и воздухообмена между атмосферой и жилищем за счет наличия сплошной клеевой прослойки между декоративными элементами и боковой поверхностью центральной части уса.

Известны также клееные оцилиндрованные бревна, производящиеся финской фирмой Honkatalot (http://profibud.com.ua/produce.htm) и фирмой АСБ «Элит - М», Москва (http://www.elitem.ru/01 kibrvn.htm). Известные клееные бревна этих фирм содержат центральную часть, выполненную в виде бруса, образованного из нескольких частей и имеющего на противолежащих верхней и нижней поверхностях продольные установочные пазы и соответствующие им опорный выступы, и боковины, каждая из которых имеет одну продольную плоскую поверхность и одну выпуклую поверхность и соединена посредством клеевой прослойки своей плоской поверхностью с соответствующей боковой поверхностью бруса.

У этих клееных оцилиндрованных бревен имеются общие недостатки, главным из которых является значительное снижение (по существу - прекращение) тепло- и воздухообмена между атмосферой и жилищем за счет наличия сплошной клеевой прослойки по всей высоте бревна как между боковинами и брусом, так и между частями бруса при выполнении его сборным.

Задачей настоящего изобретения является создание клееного оцилиндрованного бревна, сочетающего в себе как эстетичный вид и долговечность, так и способность обеспечения постоянного тепло- и воздухообмена между атмосферой и жилищем, присущую обычным (не клееным) круглым бревнам. Кроме того, задачей изобретения является разработка способа изготовления таких бревен.

Указанная задача решена за счет того, что в клееном оцилиндрованном бревне, содержащем центральную часть, выполненную в виде бруса, и две боковины, каждая из которых имеет одну продольную плоскую поверхность и одну выпуклую поверхность и соединена посредством клеевой прослойки своей плоской поверхностью с соответствующей боковой поверхностью центральной части, клеевые прослойки, соединяющие боковины с центральной частью, выполнены каждая в виде двух продольных полос, расположенных с промежутком между ними по краям прилегающих поверхностей центральной части и боковин, при этом боковины представляют собой сегменты заболонной части цельного бревна.

Выполнение клеевых прослоек в виде двух продольных полос, расположенных с промежутком между ними по краям прилегающих поверхностей центральной части и боковин, обеспечивает возможность постоянного тепло- и воздухообмена между атмосферой и жилищем. При этом из-за того, что боковины представляют собой сегменты заболонной части цельного бревна (наиболее плотной и долговечной), сохраняются свойства естественного бревна - долговечность, экологичность, внешний вид, структура древесины.

Центральная часть бревна может быть выполнена как в виде цельного бруса, полученного путем отделения сегментов от цельного бревна, так и в виде клееного бруса, образованного пакетом досок, которые соединены посредством клеевых слоев, расположенных перпендикулярно продольным плоским поверхностям боковин. Такое выполнение центральной части бревна не препятствует присущей естественному бревну способности обеспечивать тепло- и воздухообмен между атмосферой и жилищем.

Преимущественно в промежутке между полосами клеевой прослойки на каждой из боковых поверхностей центральной части выполнен паз, а на соответствующей продольной плоской поверхности каждой из боковин выполнен ответный выступ, высота которого меньше высоты указанного паза, так что между центральной частью и боковинами полосами образуются воздушные зазоры. Величина каждого воздушного зазора преимущественно составляет 1,5-2 мм. Наличие образованных таким образом воздушных зазоров способствует повышению термоизоляционных свойств стен и улучшает технологичность склейки бревен.

Кроме того, на нижней поверхности бревна имеется, по меньшей мере, один продольный установочный паз, а на верхней поверхности бревна может быть выполнен, по меньшей мере, один опорный выступ, соответствующий, указанному установочному пазу.

Предпочтительно выполнение общей ширины каждой клеевой прослойки не более 55% от ширины боковины, а более предпочтительно - общая ширина каждой клеевой прослойки находится в диапазоне от 50% до 55% от ширины боковины. Указанные относительные размеры определяют оптимальное соотношение между прочностью клееного бревна и его способностью обеспечивать тепло- и воздухообмен.

Задача по изготовлению описанного бревна решается за счет того, что в способе изготовления клееного оцилиндрованного бревна, включающем формирование центральной части в форме бруса и двух боковин в форме сегмента и приклеивание боковин к боковым поверхностям центральной части, центральную часть и боковины формируют путем распиловки цельного предварительно оцилиндрованного бревна, сушат полученные части бревна, строгают высушенные части по пласти, наносят клей на строганые поверхности боковых сегментов и/или центральной части по всей их длине двумя полосами по краям, приклеивают боковые сегменты к центральной части с образованием чернового клееного бревна, после чего осуществляют чистовую строжку чернового клееного бревна.

При этом в качестве центральной части могут использовать как полученную после распиловки центральную часть бревна, так и клееный брус, образованный пакетом досок, соединенных горизонтальными клеевыми слоями.

Сушку полученных после распиловки частей бревна предпочтительно осуществляют до влажности 12±2%. При этом сушку боковин желательно осуществлять при мягких режимах сушки, что препятствует образованию трещин на боковинах.

Преимущественно перед нанесением клея на каждой из боковых поверхностей центральной части формируют паз, а на соответствующей продольной плоской поверхности каждой из боковин формируют ответный выступ, высота которого меньше высоты указанного паза.

Кроме того, после чистовой строжки на нижней поверхности бревна формируют установочные пазы и выступы для прижатия межвенцового утеплителя. При этом на верхней поверхности бревна дополнительно могут формировать опорные выступы, соответствующие установочным пазам.

Сущность изобретения поясняется подробным его описанием и прилагаемыми чертежами.

На фиг.1 изображено клееное оцилиндрованное бревно в поперечном сечении;

на фиг.2 схематично показан в сечении фрагмент стены, сложенной из клееных оцилиндрованных бревен согласно настоящему изобретению;

на фиг.3 изображен второй вариант выполнения клееного оцилиндрованного бревна;

на фиг.4 изображен третий вариант выполнения клееного оцилиндрованного бревна в поперечном сечении;

на фиг.5 схематично показан в сечении фрагмент стены, сложенной из клееных бревен, показанных на фиг.4.

на фиг.6 изображена схема обработки заготовки при изготовлении клееного оцилиндрованного бревна;

на фиг.7 изображено клееное оцилиндрованное бревно, соответствующее первому варианту выполнения, в поперечном сечении до и после чистовой строжки, при этом тонкими линиями показано сечение черновых клееных бревен до их оцилиндровки, а жирными линиями - готовые бревна;

на фиг.8 изображено клееное оцилиндрованное бревно, соответствующее второму варианту выполнения, в поперечном сечении до и после чистовой строжки, при этом тонкими линиями показано сечение черновых клееных бревен до их оцилиндровки, а жирными линиями - готовые бревна;

Изображенное на фиг.1 клееное оцилиндрованное бревно содержит центральную часть 1, выполненную в виде цельного бруса с пазами 2 на боковых поверхностях, и две боковины 3, каждая из которых имеет одну выпуклую поверхность 4 и одну продольную плоскую поверхность с выступом 5, соответствующим пазу 2. Высота выступа 5 меньше глубины паза 2, так что между центральной частью 1 и боковинами 3 образуются воздушные зазоры 6. Величина воздушного зазора 6 преимущественно составляет 1,5-2 мм.

Боковины 3 представляют собой сегменты заболонной части цельного бревна, и каждая из них соединена посредством клеевой прослойки 9 своей плоской поверхностью с соответствующей боковой поверхностью центральной части 1. Клеевые прослойки 9, соединяющие боковины 3 с центральной частью 1, выполнены каждая в виде двух продольных полос, расположенных с промежутком между ними по краям прилегающих поверхностей центральной части 1 и боковин 3. Общая ширина каждой клеевой прослойки 9 не превышает 55% от ширины боковины 3. Преимущественно общая ширина каждой клеевой прослойки 9 находится в диапазоне от 50% до 55% от ширины боковины 3.

На нижней поверхности клееного бревна выполнены продольный установочный паз 10 и два выступа 11 для прижатия межвенцового утеплителя.

Центральная часть 1 в другом варианте выполнения бревна (фиг.3) может быть выполнена в виде клееного бруса, образованного пакетом досок 12, которые соединены посредством клеевых слоев 13, расположенных перпендикулярно продольным плоским поверхностям боковин 3.

В третьем варианте выполнения клееного оцилиндрованного бревна, показанном на фиг.4, на верхней поверхности бревна дополнительно выполнены опорные выступы 14, соответствующие установочным пазам 10. При формировании стены такие бревна укладываются так, что выступ 14 нижнего бревна входит в установочный паз 10 смежного верхнего бревна (фиг.5).

При изготовлении клееных оцилиндрованных бревен в соответствии с настоящим изобретением бревна сортируются по диаметру, затем на оцилиндровочном станке (например, станке 675 С), имеющем роторную головку (для цилиндровки), пильный узел (для снятия сегментов - боковин), фрезерный узел (для строжки пазов) за один проход со скоростью 1,5-2,5 метра в минуту происходит одновременная оцилиндровка и распиловка (снятие сегментов) бревна.

Далее полученные брусья и боковины проходят сушку до влажности 12±2% в камерных конвективных сушилках, при этом боковины высушиваются при мягких режимах сушки. Мягкий режим сушки относится к низкотемпературным режимам и обеспечивает бездефектную сушку пиломатериалов при полном сохранении естественных физико-механических свойств древесины, прочности, цвета и состояния в ней смолы (см. например, http://www.skron.ru/sushka_drevesiny/regims.html). Сушка боковин в мягких режимах позволяет избежать образование трещин на их лицевых сторонах в отличие от сухого бревна, где трещины достигают ширины от 4 до 10 мм.

После сушки брус и боковины строгаются по пласти на строгальных станках любого типа и имеющих ширину строгания до 300 мм. На фиг.6 жирными линиями показаны габариты центральной части и боковин после распиловки, тонкими линиями 15 - их габариты после сушки, и тонкими линиями 16 - их габариты после строжки.

Далее происходит склейка боковин с брусом, при этом клей наносят двумя ровными полосами по краям строганной поверхности боковин и бруса. Ширина клеевого шва не должна превышать 55% от ширины боковины, преимущественно в пределах 50-55% от ее ширины. При таком способе склейки обеспечивается достаточная прочность клеевого шва и в то же время 75-80% древесины от объема полученного клееного бревна свободны для воздухо- и теплообмена между жилищем и атмосферой, т.е. бревно «дышит» (фиг.2, фиг.5).

Далее полученные черновые клееные бревна подаются на тот же оцилиндровочный станок, где происходит чистовая строжка с использованием оцилиндровочного ротора и фрезерного узла. На фиг.7 тонкими линиями показано сечение черновых клееных бревен до их оцилиндровки, а жирными линиями - готовые бревна.

Вместо цельного бруса боковины могут приклеиваться к клееному брусу (фиг.8) с горизонтальным расположением клеевых швов, что также позволяет «дышать» древесине. Такой вариант осуществления способа более трудоемок, но позволяет использовать низкосортную древесину для образования центрального клееного бруса.

Также возможна строжка чернового клееного бревна на четырехстороннем строгальном станке типа "Profimat" с формированием установочного паза 10 и выступа 14 (фиг.4).

Таким образом, при осуществлении изобретения получается практически лишенный недостатков стеновой материал для строительства экологически чистых деревянных домов в виде клееного профилированного бревна. Толщина боковин в сочетании со средним брусом в их максимальном поперечном сечении должна быть такова, чтобы клеевой шов в готовом изделии всегда был закрыт выступами верхнего бревна (фиг.2). Данный стеновой материал имеет привлекательный внешний вид вследствие отсутствия трещин и видимых клеевых швов и обладает долговечностью (приклеиваемые боковины изготовлены из заболонной части бревен - наиболее плотной и долговечной), поскольку из-за отсутствия трещин исключено попадание влаги внутрь бревна. При этом практически полностью сохранены свойства естественного бревна.

Кроме того, изобретение обеспечивает высокую экономичность изготовления клееных бревен: за счет применения боковин (боковых сегментов) в готовом изделии используется до 58% древесины против 15-20% в клееных бревнах существующих конструкций. Кроме того, значительно снижена трудоемкость изготовления клееного бревна в соответствии с настоящим изобретением поскольку, во-первых, не требуется окорка пиловочника, во-вторых, за один проход с одного станка сразу получается брус и боковые сегменты, а в-третьих, на одно бревно требуется всего 3 элемента строжки вместо 8-14 в существующих способах. При этом значительно снижен расход клеевых материалов.