Пиломатериалы

<час />

Фон

Пиломатериалы - это общий термин, который применяется к древесине различной длины, используемой в качестве строительных материалов. Куски пиломатериалов вырезаются вдоль стволов деревьев и характеризуются, как правило, прямоугольным или квадратным поперечным сечением, в отличие от столбов или свай, которые имеют круглое поперечное сечение.

Использование дерева в качестве строительного материала возникло еще до письменной истории. Самое раннее свидетельство деревянного строительства происходит на месте недалеко от Ниццы, Франция, где ряд отверстий для столбов, кажется, указывает на то, что хижина шириной 20 футов (6 м) и длиной 50 футов (15 м) была построена там 400000 лет назад с использованием деревянных столбов. для поддержки. Самая старая сохранившаяся деревянная конструкция находится на северо-западе Германии и была построена около 7300 лет назад. К 500 <малому> году до н. Э. железные топоры, пилы и долота обычно использовались для резки и формовки дерева. Первое упоминание о распиловке древесины на лесопилке, а не об использовании ручных инструментов, происходит из Северной Европы и датируется примерно 375 годом. Лесопилка работала за счет потока воды.

В Северной Америке европейские колонисты нашли огромные леса из деревьев, и древесина стала основным строительным материалом. Циркулярная пила, разработанная в Англии, была представлена ​​в Соединенных Штатах в 1814 году и широко использовалась на лесопильных заводах. Крупногабаритная ленточная пила была разработана и запатентована Якобом Р. Хоффманом в 1869 году и заменила циркулярную пилу на многих лесопильных предприятиях.

Пиломатериалы, произведенные на первых лесопильных заводах, имели разные размеры в зависимости от конкретного заказа клиента или стандартной практики комбината. Сегодня бревна, используемые в строительстве, имеют стандартные размеры и делятся на три категории в зависимости от толщины детали. Пиломатериалы номинальной толщиной менее 2 дюймов (5 см) классифицируются как доски. Те, у которых номинальная толщина составляет 2 дюйма (5 см), но менее 5 дюймов (13 см), классифицируются как размерные. Те, у которых номинальная толщина составляет 5 дюймов (12,5 см) и более, классифицируются как деревянные. Номинальная ширина этих деталей варьируется от 2–16 дюймов (5–40 см) с шагом 1 дюйм (2,5 см). Большинство черновых пиломатериалов сушат, а затем обрабатывают или покрывают поверхность, пропуская их через строгальный станок, чтобы сгладить все четыре стороны. В результате фактические размеры меньше номинальных. Например, стандартный кусок сушеной плоской пиломатериала размером два на четыре на самом деле имеет размеры 1,5 дюйма (3,8 см) на 3,5 дюйма (8,9 см).

Куски пиломатериалов, которые не только имеют поверхность, но и подвергаются механической обработке для получения определенной формы поперечного сечения, классифицируются как обработанные пиломатериалы или пиломатериалы с узором. Декоративная лепка, шпунтованный пол и сайдинг внахлест являются примерами узорчатой ​​древесины.

Сегодня обработка изделий из дерева - это мировая отрасль с оборотом в миллиард долларов. Производит не только строительный пиломатериал, но и фанеру, ДВП, бумага, картон, скипидар, канифоль, текстиль и широкий спектр промышленных химикатов.

Сырье

Деревья, из которых производят пиломатериалы, классифицируются как лиственные и хвойные. Хотя древесина многих лиственных пород твердая, а древесина многих хвойных пород мягкая, это не является определяющей характеристикой. У большинства деревьев лиственных пород есть листья, Во время валки деревья вырубают бензопилой и удаляют сучья. На заводе бревна окоряются и раскряжевываются или нарезаются на заданную длину. Затем они поступают на ленточнопильный станок для дальнейшей обработки. которые они сбрасывают зимой. К деревьям твердых пород относятся дубы, клены, грецкие орехи, черешня и березы, но они также включают бальзу, которая имеет один из самых мягких и легких видов древесины. С другой стороны, у хвойных деревьев вместо листьев иголки. Зимой они не сбрасывают хвою, но остаются зелеными в течение всего года и иногда их называют вечнозелеными. К деревьям хвойных пород относятся сосны, ели, болиголовы, ели и секвойи.

Древесина лиственных пород, как правило, дороже, чем древесина хвойных пород, и используется для изготовления полов, мебели, панелей, дверей и отделки. Они также широко используются для изготовления мебели. Доступны лиственные породы длиной от 4 до 16 футов (1,2-4,8 м). Древесина хвойных пород используется для изготовления каркасов стен, балок, досок, стропил, балок, стрингеров, столбов, настилов, обшивки, чернового пола и бетонных форм. Доступны они длиной от 4-24 футов (1,2-7,3 м).

Пиломатериалы из твердой и мягкой древесины сортируются по количеству и размеру дефектов в древесине. Дефекты включают сучки, отверстия, продольные карманы, трещины и недостающие детали по краям или углам, называемые лозами. Эти дефекты в первую очередь влияют на внешний вид, но могут также влиять на прочность изделия. Более высокие оценки называются избранными. Древесина лиственных пород также может быть оценена как первая или вторая, что даже выше, чем у избранной. Эти сорта имеют очень мало дефектов и используются для отделки, формования и отделки деревянных изделий, где важен внешний вид. Чем выше марка, тем меньше дефектов. Более низкие сорта называются обычными сортами и используются для общего строительства, где будет покрыта древесина или где дефекты не вызывают возражений. Обычные оценки обозначаются в порядке убывания качества такими числами, как # 1 общий, # 2 общий и т. Д. Кусочки пиломатериалов обычных сортов хвойных пород также могут обозначаться эквивалентными названиями, такими как избранные товарные, строительные и т. Д. Пиломатериалам, не предназначенным для использования в строительстве, например ящикам или лестницам, присваиваются другие обозначения.

Производственный
процесс

В Соединенных Штатах большинство деревьев, предназначенных для рубки в пиломатериалы, выращивают в управляемых лесах, принадлежащих лесозаготовительной компании или арендованных у государства. После того, как деревья достигают подходящего размера, их вырубают и транспортируют на лесопильный завод, где нарезают пиломатериалы различных размеров.

Вот типовая последовательность операций по переработке деревьев в пиломатериалы.

Валка

• 1 Выбранные деревья на участке визуально проверяются и помечаются как готовые к вырубке или вырубке. Если в этом районе дороги еще нет, ее вырезают и выравнивают с помощью бульдозеров. Если ожидается, что работы продлятся до сезона дождей, дорога может быть засыпана гравием, а водопропускные трубы могут быть установлены поперек ручьев, чтобы предотвратить размывы.
• 2 В большинстве случаев валка деревьев выполняется бензопилой. Рядом с основанием делаются два разреза, по одному с каждой стороны, чтобы контролировать направление падения дерева. Когда дерево опускается, его ветви обрезаются бензопилой, а дерево разрезается на отрезки, удобные для транспортировки.
• 3 Если местность относительно ровная, используются дизельные тракторы, называемые трелевочными тракторами, для перетаскивания упавших секций деревьев на расчищенную территорию для погрузки. Если местность крутая, используется самоходный ярдорез. Ярдер имеет телескопическую гидравлическую башню, которую можно поднять на высоту 110 футов (33,5 м). Вытяжные тросы поддерживают башню, а кабели проложены от вершины башни вниз по крутым склонам, чтобы поднять поваленные деревья. Затем секции деревьев или бревна загружаются на грузовики с помощью колесных погрузчиков бревен.
• 4 Грузовики проезжают по асфальтированной дороге и выезжают на общественные дороги к лесопилке. Оказавшись на заводе, гигантские мобильные разгрузчики захватывают весь груз грузовика за один прием и складывают его длинными штабелями, известными как бревенчатые палубы. Настил периодически опрыскивают водой, чтобы древесина не высыхала и не давала усадку.

Окорка и раскряжевка

• 5 бревен собираются с бревенчатой ​​платформы погрузчиками с резиновыми шинами и помещаются на цепной конвейер, который доставляет их на мельницу. В некоторых случаях внешняя кора бревна удаляется либо с помощью шлифовальных кругов с острыми зубьями, либо с помощью струи воды под высоким давлением, при этом бревно медленно вращается вокруг своей длинной оси. Удаленная кора измельчается и может использоваться в качестве топлива для печей мельницы или может быть продана как декоративная садовая мульча.
• 6 Бревна переносятся на мельницу на цепном конвейере, где они на мгновение останавливаются, когда огромная дисковая пила разрезает их на заданную длину. Этот процесс называется раскряжевкой, а пила называется раскряжевочной пилой.

Головной станок для пиления больших бревен

• 7 Если бревно имеет диаметр больше 2–3 футов (0,6–0,9 м), его опрокидывают с конвейера и зажимают на подвижной каретке, которая скользит в продольном направлении по рельсам. Тележка может позиционировать бревно поперек рельсов, а также может поворачивать бревно на 90 или 180 градусов относительно его длины. Оптические датчики сканируют бревно и определяют его диаметр с каждого конца, длину и любые видимые дефекты. На основе этой информации компьютер затем вычисляет предлагаемую схему раскроя, чтобы максимально увеличить количество кусков пиломатериалов, получаемых из бревна.
• 8 Пилорама на головке сидит в закрытой кабине рядом с большой вертикальной ленточной пилой, называемой головной пилой. Он просматривает предложенную схему резки, отображаемую на телевизионном мониторе, но больше полагается на свой опыт при выполнении серии разрезов. Бревно подается продольно через вертикальную ленточную пилу. Первый разрез делается вдоль ближайшей к оператору стороны и удаляет кусок дерева, называемый плитой. Наружная поверхность плиты имеет кривизну исходного ствола дерева, и этот кусок обычно выбрасывают и измельчают до крошек для использования в бумажной массе.
• 9 Каретка возвращается в исходное положение, а бревно сдвигается в сторону. В зависимости от размера журнала его можно разрезать по-разному, чтобы оптимизировать размер и количество получаемых досок. . После распила досок их просушивают и строгают. или повернутый, чтобы сделать последующие разрезы. Пиловщик с головной пилой должен постоянно проверять бревно на наличие внутренних дефектов и соответствующим образом изменять схему пропила, поскольку каждый последующий распил открывает бревно дальше. Обычно более тонкие куски, предназначенные для изготовления досок, вырезают из внешней части бревна, где меньше сучков. Затем отрезаются более толстые куски для размерных пиломатериалов, а в центре бревна получается припуск для тяжелых деревянных кусков.

Ленточная распиловка бревен

• 10 бревен меньшего диаметра пропускаются через серию ленточных пил, которые разрезают их на куски номинальной толщиной 1 дюйм (2,5 см), 2 дюйма (5 см) или 4 дюйма (10 см) за один проход.

Повторная распиловка

• 11 Большие отрезанные от головной пилы куски, называемые брусами, укладываются горизонтально и перемещаются цепным конвейером к многолезвийным ленточным пилам, где они разрезаются на необходимую ширину, а внешние края обрезаются под квадрат. Кусочки, вырезанные из меньших бревен, можно также пропустить через многолезвийные ленточные пилы, чтобы отрезать их по ширине. Если куски достаточно малы и не нуждаются в дальнейшей резке, они могут пройти через измельчитель, который стачивает неровные края до квадрата.

Сушка или добавление приправ

• 12 Обрезанные и обрезанные куски пиломатериалов затем перемещаются в место для сушки или «выдержки». Это необходимо, чтобы предотвратить гниение и дать древесине усадку при высыхании. Пиломатериалы из-за их больших размеров трудно полностью сушить и, как правило, продаются влажными или «зелеными». Другие пиломатериалы могут быть высушены на воздухе или в печи, в зависимости от требуемого содержания влаги в готовой детали. Высушенные на воздухе пиломатериалы укладываются на крытую площадку с прокладками между каждой частью для обеспечения циркуляции воздуха. Древесина, высушенная на воздухе, обычно содержит около 20% влаги. Сушеные в печи пиломатериалы складываются в замкнутом пространстве, а нагретый воздух циркулирует через штабель. Древесина, высушенная в печи, обычно содержит менее 15% влаги и часто используется для внутренних полов, молдингов и дверей, где требуется минимальная усадка.

Строгание

• 13 Высушенные куски пиломатериалов пропускаются через строгальные станки, где вращающиеся режущие головки обрезают куски до их окончательных размеров, сглаживают все четыре поверхности и скругляют края.

Маркировка и полосатость

• 14 Каждый кусок пиломатериала подвергается визуальному или механическому осмотру и классифицируется в зависимости от количества имеющихся дефектов. Марка штампуется на каждой детали вместе с информацией о содержании влаги и идентификационным номером мельницы. Затем пиломатериалы связываются в пакеты в соответствии с типом древесины, сортом и содержанием влаги, и связка закрепляется стальными лентами. Пакет загружается на грузовик или поезд и отправляется на склад пиломатериалов для перепродажи клиентам.

Контроль качества

Идеальных пиломатериалов очень мало. Несмотря на то, что при распиловке древесины до требуемых размеров уделяется большое внимание предотвращению или минимизации дефектов, почти всегда присутствуют некоторые дефекты. Количество и расположение этих дефектов определяет сорт пиломатериала, и покупатель должен выбрать сорт, который подходит для каждого конкретного применения.

Будущее

По мере того, как количество старых деревьев, доступных для вырубки, уменьшается, уменьшается и способность лесной промышленности выборочно резать куски пиломатериалов до размеров, необходимых для строительства. Многие из деревьев, которые вырубаются сегодня, относятся к деревьям второго или третьего поколения, которые моложе и меньше в диаметре, чем исходные старовозрастные деревья. Эти более молодые деревья также содержат более высокий процент молодой древесины, которая менее стабильна по размерам, чем более старая древесина.

Чтобы противостоять этой тенденции, лесная промышленность буквально разбирает деревья и снова собирает их вместе, чтобы получить размеры, прочность и стабильность, необходимые для строительства. Собственно, они делают это десятилетиями в виде фанеры и клееных балок, а в некоторых новых продуктах используется аналогичная технология.

Одна из новых производимых лесоматериалов - это пиломатериалы из параллельных прядей. Все начинается очень похоже на фанеру с тонкого деревянного шпона, который снимается с бревна. Шпон проходит под оптоволоконным сканером, который выявляет дефекты и вырезает их, как автомат для резки печенья. Затем шпон сушат и разрезают на полосы шириной 0,5 дюйма (1,3 см). Полоски подаются в один конец машины, которая покрывает их клеем на основе фенольной смолы и укладывает их из стороны в сторону и встык, образуя сплошную балку размером 12 на 17 дюймов (30 см на 43 см). из дерева. На луч воздействует микроволновая энергия мощностью 400 000 Вт, которая почти мгновенно затвердевает. Когда балка выходит из другого конца машины, ее разрезают на отрезки длиной 60 футов (18,3 м). Затем он разрезается на пиломатериалы различных размеров и шлифуется. Полученные в результате детали значительно прочнее и стабильнее по размерам, чем натуральное дерево, но при этом достаточно привлекательны, чтобы их можно было использовать для балок и других видимых объектов.