Лесоматериалы: классификация и технология производства

Нормативные требования

Производство пиломатериалов — строго нормированный процесс. На каждом предприятии работают контролёры качества, проверяющие партии продукции на соответствие всем требованиям. Стандартизация размеров и качества необходима для того, чтобы впоследствии облегчить процесс использования древесных материалов в строительстве. Каждое звено лесопереработки имеет собственные нормативы. Например, производство пиломатериалов отвечает следующим стандартам: ГОСТ 8486-86, ГОСТ 6564-84, ГОСТ 24454-80. Существуют такие же национальные стандарты, определяющие технические условия транспортировки и хранения пиломатериалов и заготовок. Большинство из них соответствует общемировым нормам качества — DIN, EN, ANSI, ASME. Это позволяет государствам торговать пиломатериалами на международном рынке.

Древесина — это органический материал. Она всегда является потенциальным переносчиком вирусов, бактерий, паразитов и различных насекомых, которые представляют опасность не только для другой растительности, но и для самого человека. Поэтому экспорт и импорт лесной продукции предусматривает соблюдение санитарных норм. Карантинный контроль древесных материалов осуществляет Государственная инспекция по семеноводству и защите растений. В обязанности службы входят проверка безопасности и сертификации лесной продукции. Если в ходе осмотра и анализа хотя бы одно изделие не соответствует санитарным нормам, утилизируется вся партия.

Другие параметры, которые указываются в паспорте качества:

• название предприятия-поставщика, товарный знак, адрес производства;
• сорт;
• размеры;
• порода древесины;
• количество единиц в партии;
• обозначение стандартов.

Пилопродукция, лесоматериалы и пиломатериалы – в чем разница?

Пиломатериалы не стоит путать с пилопродукцией и лесоматериалами.

• Лесоматериалы получаются в результате поперечной или продольной распиловки деревьев, они сохраняют естественную структуру и химический состав. Наглядной разновидностью являются бревна и жерди. Лесоматериалы могут выступать в роли сырья для пилопродукции и пиломатериалов. Иногда они используются в качестве конструкционного материала без дополнительной обработки (срубы из бревен).
• Пилопродукцию получают в результате распиловки лесоматериалов на более мелкие части. Бревна могут разделяться вдоль и поперек. При этом пилопродукция обычно не имеет нормируемых характеристик и при строительстве нуждается в дополнительной обработке. К пилопродукции относятся обапол, горбыль, шпалы и заготовки из древесины.
• Пиломатериалы имеют нормированные параметры и характеристики. В эту группу изделий входят доски, брусья и бруски.

Классификация

Для производства различных деревянных изделий применяют круглые лесоматериалы, удовлетворяющие заданным требованиям и соответствующие установленной классификации. Виды лесоматериалов подразделяются по следующим показателям:

• назначению;
• способу механической переработки;
• внешнему виду;
• сортаменту;
• сортности;
• породам деревьев;
• стойкости к поражению естественных вредителей и климатических факторов.

По дальнейшему назначению спиленная древесина используется для:

• распиловки на различный пиломатериал (обрезные и не обрезные доски, брус, оцилиндрованное бревно);
• внешней обработки (строгания и лущения);
• переработки в древесную массу (опилки, стружку, щепу) и целлюлозу;
• используются в круглом виде (строительстве домов и хозяйственных сооружений).

По способу механической переработки они делятся на классы:

• круглые брёвна (получаются распиловкой хлыста на заготовки определённого размера. Качественный хлыст распиливают по длине на брёвна размером 6 м или 3 м, в зависимости от дальнейшего применения);
• пиленые – получаемые путём поперечного деления на специальных станках;
• строганные – получаются в результате обработки на шпонострогальных станках;
• лущёные;
• колотые;
• измельчённые.

По внешнему виду лесоматериалы, которые получают при распиловке хлыста, делятся на следующие изделия:

• круглые брёвна (кругляк);
• строительные изделия и элементы конструкции (брус, стропила, перекрытия и так далее);
• различного назначения пиломатериалы и заготовки;
• древесностружечные, древесноволокнистые, OSB плит;
• гранулы и пеллеты.

К классу строганных лесоматериалов относятся доски, брус, стропила и перекрытия, мебельные заготовки.

Сортность круглых лесоматериалов определяется требованиями действующих стандартов и технических условий.

Для каждого сортамента определены требования, к которым относятся следующие параметры:

• номинальные геометрические размеры (длина, диаметр по венцу);
• разрешённые допуски и припуски;
• допустимый уровень влажности;
• класс древесины;
• расчетный объём каждого изделия (на основании этих данных получают суммарный объём при отгрузке).

По диаметру распила лесоматериал делят на три категории:

• брёвна с диаметром не менее 12 см в верхней части спила;
• подтоварник с диаметром среза от восьми до одиннадцати сантиметров;
• жерди диаметром от 3 см до 7 см.

Каждый размер определяется с учётом назначения будущего конечного изделия. Например, для круглых лесоматериалов, толщина которых не превышает 13 см, принята градация по диаметру в 1 см. При диаметре среза более 14 см она составляет 2 см. Округление происходит до ближайшего чётного значения диаметра.

Под припусками понимают величину обязательной добавки к длине сортамента. Они обеспечивают в дальнейшем получение пиломатериалов необходимых размеров (с учётом сушки обработки). Обычный размер припусков составляет от трёх до шести миллиметров. Размеры припусков определяются отдельно для хвойных и лиственных пород и определяются соответствующим стандартом.

Сортность лесоматериала определяет его качество и физико-механические свойства. По этому показателю древесина делится на четыре сорта:

• 1-й сорт – это древесина крупных размеров без сучков или их небольшим количеством (применяется для изготовления деталей в корабельном и авиационном строительстве, деталей к которым предъявляются повышенные требования по надёжности и эстетичности);
• 2-й сорт – брёвна из средней части хлыста (изготавливают строительные и отделочные материалы, различный погонаж, используется в круглой форме после внешней обработки);
• 3-й сорт получается из центральной части хлыста с определённым количеством сучков;
• 4-й сорт используется для изготовления тары, отдельных элементов мебели. Основным требованием к этому сорту является отсутствие гнили, внутренней трухи, глубокой поверхностной синевы.

По стойкости к грибкам и внешним паразитам лесоматериалы делятся на два класса. Первый класс это стойкий лесоматериал, второй не стойкий.

Что представляет собой классификация лесоматериалов?

Классификация лесоматериалов – это условное деление древесины и лесных товаров из нее на группы и классы согласно основным признакамЛесные товары – это древесная продукция и древесное сырье, который получают путем переработки дерева механическими, химическими и химико-механическими методами.

Классификация лесных товаров выделяет:

1. Лесоматериалы – это продукция из древесины, которую получают в ходе механической обработки ствола. При этом лесоматериалы сохраняют структуру и химический состав исходного материала.

По способу механической обработки выделяют такие группы лесоматериалов:

• Круглые лесоматериалы – получают в ходе поперечного деления ствола на отрезки разной длинны, которые имеют круглое сечение. Использовать такие лесоматериалы можно для постройки зданий разного назначения, временных построек.
• Пиленные – получают при продольном распиливании ствола. Также могут использоваться в строительстве, для обшивки стен, кровли крыш, половой доски, изготовления мебели.
• Лущеные – такие лесоматериалы получают при распилке круглого ствола по спирали на специальном лущильном станке. Так получается тонкий шпон.
• Строганные лесоматериалы – получают в процессе разреза ствола дерева на тонкие листы, ширина таких листов не превышает диаметра ствола.
• Расколотые  — получают при разделении круглой части ствола вдоль волокон предметом, который имеет клиновидную форму (например, топор). Таким образом получают дрова.

       — Фрезерованные (измельченные) — это материалы, измельченные на специальном фрезерном станке. Чаще всего измельченные лесоматериалы используют для производства ДСП, топливных пеллет и гранул, в качестве утеплителя.

2. Вторая группа лесных товаров – это сырье, которое будет использовано в лесохимическом производстве. Такое сырье получают в процессе механической обработки древесины. Производят из него дубильные вещества, древесный уголь.

3. Следующая группа — композиционные материалы из древесины. Получают путем механико-химической обработки предварительно измельченной древесины используя связующие вещества. Таким образом, производят фанеру, древесно-стружечные плиты.

4. Модифицированная древесина – так же как и композиционна древесина, модифицированная проходит обработку механико-химическим способом. Это цельная древесина, у которой изменены основные свойства.

5. Целлюлоза, ДВП и т.д. Производится путем химической переработки первоначального древесного сырья. Таким образом, получают бумагу, картон, древесно-волокнисные плиты.

6. Продукция, полученная в процессе гидролиза или дрожжевого производства. Для получения такой продукции применяют низкосортную древесину, а также древесные отходы. Из них производят древесный спирт, дрожжи, древесный уголь, канифоль.

1. Деловые лесоматериалы – к этой группе относятся круглые и колотые лесоматериалы (кроме дров), которые пригодны для дальнейшей промышленной переработки.

2.Не деловые лесоматериалы – это лесоматериалы, которые не пригодны для дальнейшей переработки. Это могут быть отходы деревообработки, низкокачественная и бракованная древесина, дрова и т.д.

Классификация лесоматериалов по сортам

Каждый вид лесоматериалов имеет свои свойства и должен отвечать определенным стандартам, требованиям и техническим условиям. Согласно этим стандартам каждому виду лесоматериалов присваивают определенный сорт.

Выделяют три основных сорта лесоматериалов:

— Первый сорт – крупномерная древесина из комлевой части ствола, не имеет сучков и дефектов. Такую древесину используют для производства качественного шпона, используют в авиационном производстве, в кораблестроении в качестве палубной доски.

— Второй сорт – древесина, полученная из средней части ствола. Такую древесину используют для постройки барж, а также в машиностроении.

Производственные типы древесины

В нынешнее время есть основные способы для производства обработанного древесного материала: фрезерование и строгание. В процессе строительных работ необходимые элементы соединяют в одно целое, после чего будет создана надёжная постройка. Такие строения не нуждаются в дополнительных крепких фундаментах и дополнительных отделочных работах.

• Клееный брус. Производится из целых досок или же отдельных кусочков. Сам материал будет состоять из ламелей прочно закреплённых между собой. Что касается дополнительных показателей, то данный вариант обладает высокой прочностью, а также устойчивостью к внешним воздействиям;
• Фанера. Состоит данный тип из склеенных древесных слоёв. За счёт высокой прочности и великолепной гибкости конечный материал имеют высокую популярность в процессе производства мебели, внутреннего и внешнего декорирования;
• ДВП. Получается в процессе прессования под действием высоких температурных режимов и добавлением специального дополнительного средства. Внешние стороны листа могут быть гладкими или же одна из них будет рельефной;
• ДСП. В состав входят исключительно мелкие частицы с дополнением смол. В процессе производства используют отходы древесного материала. В процессе производства синтетические клеящие вещества не применяются. Используется данный вариант предпочтительно в мебельной или же строительной промышленности;
• Вагонка. Пиломатериал данного типа используется для разнообразных отделочных работ. Даже с тем учетом, что материал будет иметь небольшую толщину он по своему весьма прочный и устойчивый к всевозможным деформациям, возможному образованию щелей или же трещин. Помимо этого всего материал имеет привлекательный внешний вид. Также заметно сказывается на высокой популярности – простота в процессе монтажных работ и не высокая стоимость.

Вагонка

То есть пиломатериал уникальное изделие, полученное из древесного материала, и в нынешнее время строители попросту не представляют рабочий процесс без таких изделий.

Как происходит производство пиломатериалов можно увидеть в нашем познавательном видео:

https://youtube.com/watch?v=0CvEPHAnDAo

Особенности производства

Можно делать продукцию на заказ или предлагать клиентам уже готовый ассортимент. Первый вариант является более выгодным. Сначала организуется встреча с заказчиком. После обсуждения деталей специалисты подготавливают брусья нужных размеров.

Пиломатериалы

Преимущества и перспективы

Бизнес по изготовлению пиломатериалов имеет ряд достоинств:

1. Для стартового капитала достаточно иметь около 50 тыс. руб. на закупку или аренду оборудования. Размер суммы зависит от выбранной технологии.
2. Получать разрешение в государственных структурах не требуется, достаточно иметь при себе свидетельство о регистрации бизнеса.
3. Достоинства природных материалов очевидны для большинства пользователей. Это оптимальный вариант для любого загородного дома, ресторана, гостиницы и других построек.
4. В России есть достаточное количество качественного сырья для расширения подобного производства.
5. Жилищное строительство не прекращается даже в период кризиса, соответственно, спрос на пиломатериалы не падает.

Заработок на производстве пиломатериалов считается одним из самых прибыльных. Со временем производство можно расширить, в этом случае доход увеличится в несколько раз.

Заготовка сырья

Все начинается с заготовки сырья, то есть с вырубки древесины. Делать это следует с ноября по март, когда движение соков замедляется. Для производства пиломатериалов чаще всего используется лиственница, дуб, бук, ясень и другие породы деревьев. Они отличаются повышенной прочностью и износостойкость. Возможно изготовление дорогостоящих досок на заказ из более экзотической древесины.

Заготовка сырья

Технология производства

Лесоматериал проходит длинный путь о лесозаготовки до конечной сушки и обработки. Потому весь технологический процесс делится на четыре важных этапа:

1. Лесозаготовка.
2. Складирование и хранение.
3. Сушка.
4. Деревообработка.

Полный цикл работ в лесной отрасли включает ещё этап лесовосстановления.

Первая задача технологически решается в несколько этапов. На начальном этапе производится выбор делянки для последующего спила. Место делянки согласовывается с соответствующими организациями, занимающимися учётом, сохранением и воспроизводством лесного фонда.

В организациях занимающихся лесозаготовкой выделяют следующие участки:

• участок рубки и складирования распиленных хлыстов на готовые брёвна;
• вывоз готового лесоматериала к месту временного хранения и последующей погрузки на лесовозы;
• загрузка кругляка и транспортировка к месту деревообработки.

На каждом из участков применяется своя специализированная лесозаготовительная техника. Сортировка напиленного кругляка на рабочие брёвна и подтоварник производится на месте распиловки или на участке временного хранения и погрузки. Непосредственная валка леса производится вручную, с помощью механических пил, или с использованием специальной техники. Это зависит от возможностей организации, занимающейся лесозаготовкой. На современных крупных предприятиях реализована технология производства полного цикла. Они занимаются всеми этапами от заготовки лесоматериала до зачистки делянок и последующего восстановления (посадки) вырубленного леса

После доставки лесоматериала на место обработки производят сортировку лесоматериала по классам и категориям. Из подготовленного и отсортированного кругляка получают пиломатериалы заданных размеров и назначения.

Древесина

Древесина — это природный конструкционный материал. Её получают из стволов срубленных деревьев различных пород. Древесная порода — это вид многолетнего древесного растения. Различают следующие породы деревьев: лиственные, у которых на ветках растут листья (дуб, берёза, липа, осина, бук и др.), и хвойные, имеющие листья в виде иголок (ель, сосна, кедр, лиственница и др.).

Строение древесины хорошо видно на разрезах ствола дерева (рис. 2). Снаружи ствол покрыт корой 1. Под ней находится молодой слой древесины заболонь 7, а в середине ствола, по всей его длине — мягкая сердцевина 2. Пригодная для применения древесина находится между корой и сердцевиной. Луб 3 — это внутренний слой коры, который проводит по стволу от корней до листьев питательные вещества.

Если разрезать ствол поперёк, то можно на срезе увидеть годичные кольца (годовые слои) 4, которые образуются ежегодно при росте дерева. Подсчитав их, можно определить возраст дерева. На поперечном разрезе некоторых лиственных пород (например, дуба) отчётливо видны светлые, направленные от сердцевины к коре линии — сердцевинные лучи 5.

Рис. 2. Строение ствола: 1 — кора; 2 — сердцевина; 3 — луб; 4 — годичные кольца; 5 — сердцевинные лучи; 6 — ядро; 7 — заболонь

Древесина некоторых пород не одинаково окрашена (дуб, рябина, сосна, лиственница и др.) — вокруг сердцевины она более тёмная, чем у коры. Такую тёмную часть называют ядром 6.

Древесина как конструкционный материал весит меньше, чем металлы, легко режется, хорошо склеивается и соединяется гвоздями и шурупами. Также достоинством древесины является её красивый внешний вид. Поэтому с давних времён человек широко применяет этот материал в строительстве, при изготовлении мебели, спортивного и садового инвентаря, музыкальных инструментов, художественных изделий и многого другого. Но у древесины есть и недостатки: она портится от сырости (плесневеет, гниёт), коробится (становится неровной) при высыхании, легко возгорается. Кроме того, древесина может иметь пороки: сучки, гниль, червоточину, трещины и др.

Текстурой называют рисунок на срезе древесины, получающийся при пересечении годичных колец, сердцевинных лучей и волокон (рис. 3, 4). Породы древесины различают по цвету, текстуре, запаху, твёрдости.

Лиственные породы (рис. 3). Дуб имеет твёрдую древесину жёлтого цвета с желтовато-коричневыми прожилками. Дуб устойчив к загниванию, не боится влаги и не коробится. Из его древесины изготовляют мебель, двери, а также применяют в строительстве, вагоностроении, в декоративно-прикладном творчестве.

Рис. 3. Текстура лиственных пород древесины

У берёзы также древесина твёрдая, светлая (белая с желтоватым или красноватым оттенком). Из неё делают мебель, фанеру, топорища для топоров, ручки для столярных инструментов.

Древесина липы мягкая, лёгкая, бело-жёлтого оттенка, хорошо режется. Из неё изготовляют рамки, шкатулки, полки, изделия с художественной резьбой.

Древесина осины имеет волокнистую текстуру светлого тона. Она твёрже липы, режется с усилием. Из неё делают ручки для садового инвентаря, посуду, спички, применяют для отделки русских бань и др.

Клён обладает текстурой с желтоватым или розовым оттенком и шелковистым блеском. Это — твёрдая порода, режется тяжело. Из клёна делают колодки для рубанков и фуганков.

Хвойные породы (см. рис. 4). Ель имеет древесину бело-жёл- -того цвета. В её разрезе видны мелкие сучки. Из древесины ели изготовляют мебель, музыкальные инструменты, её используют при производстве бумаги и др.

Рис. 4. Текстура хвойных пород древесины

У сосны древесина мягкая, немного темнее, чем у ели, с красноватым оттенком. В текстуре отчётливо видны годичные кольца. Древесину сосны широко используют в строительстве, производстве мебели.

Лиственница — единственное европейское хвойное дерево с опадающей на зиму хвоей. Древесина лиственницы твёрдая, трудно обрабатывается, устойчива к загниванию. Текстура похожа на тексгуру сосны, но более яркая. Из лиственницы делают шпалы для железных дорог, столбы, плотины, причалы; её применяют в судостроении.

Виды лесоматериалов

Лесоматериалы сильно различаются между собой, у них может быть свое предназначение, свои ГОСТы, способ изготовления. Круглые лесоматериалы представляют собой отрезки древесных стволов различных деревьев, которые полностью очищены от сучьев, ветвей, листьев. Сечение круглое, получают при поперечной распиловке хлыста. Бревна могут быть как с корой, так и без нее.

Сортамент лесоматериалов различается по характеру обработки: они могут быть обрезными и необрезными. Некоторые пиломатериалы могут обрезаться только с одной стороны.

1. Обрезные пиломатериалы – материалы с параллельными лицевыми или тыльными сторонами, кромками, которые были опилены перпендикулярно пласти, с дефектом распиловки, не превышающим допустимых показателей.
2. Необрезные пиломатериалы– материалы с параллельной лицевой, тыльной стороной, с полностью или частично опиленными продольными узкими сторонами, с дефектом распиловки, превышающим допустимые показатели.

Механическая обработка

Старейший, но актуальный по сей день метод деревообработки, который доступен практически каждому. В процессе работы оказывается физическое воздействие на заготовку с целью изменения ее формы. Технологи используют особое качество древесной структуры в виде ее способности делиться вдоль волокон. Например, это свойство успешно применяют при колке дров. Это простейшая разновидность ручной обработки древесины, но в условиях производственного процесса, разумеется, стоят более сложные задачи. К преимуществам данного метода относят экологическую чистоту, эффективность и скорость обработки. Но, с точки зрения технической организации, это довольно сложный и дорогостоящий метод, если речь идет о крупных производственных линиях.

Виды пиломатериалов

Пиломатериалы подразделяются на:

• Пластины, представляющие собой половинчатое бревно, которое было распилено вдоль стволовой оси.
• Древесные четвертины, получаемые в результате распиловки бревна по двум диаметрам, которые взаимно перпендикулярны друг другу, на 4 части.
• Брусья– толщиной и шириной больше 10 см.
• Деревянные шпалы – выглядят как брус с крупным поперечным сечением. Предназначаются в основном для укладки под железнодорожные рельсы.
• Доски –толщиной до 10 см, шириной не более 20 см.
• Бруски – пиломатериалы толщиной менее 10 см, толщиной до 20 см.
• Горбыли – отходы, получаемые при распиловке боковой части бревен.
• Планки – пиломатериалы, имеющие толщину от 6 до 8 см, ширину от 10 до 16 см.
• Плоские рейки – деревянные тонкие доски, бруски.

Классификации сталей

Чтобы разобраться во всем многообразии марок, металлурги применяют несколько классификаций:

Стали классифицируют:

• по химическому составу;
• по структуре;
• по назначению;
• по качеству;
• по степени раскисления.

Существуют и другие классификации, но их применение ограничивается научными и узкоспециальными областями применения.

Классификация по химическому составу

По химическому составу классификацию проводя, подразделяя на: углеродистые и легированные стали, которые, в свою очередь, подразделяются на:

углеродистые	Содержание углерода, %
< 0,2	низкоуглеродистые
0,2–0,45	среднеуглеродистые
>0,45	высокоуглеродистые
легированные	Содержание присадок,%
<2.5	низколегированные
2,5-10	среднелегированные
>10	высоколегированные

Содержание углерода не влияет на степень легирования, Если доля Mn превышает 1%, а Si- 0,9%, они также признаются легирующими добавками

Классификация по структуре

Структура стали, кроме ее химического состава, зависит от многих факторов, влиявших на нее на этапах отливки и термической обработки. Классификация по структуре после процедуры отжига, во время которого заготовку нагревают до температуры пластичности и медленно охлаждают прямо в печи, следующая:

• доэвтектоидные – с избыточными ферритовыми включениями;
• эвтектоидные – ферриты замещаются перлитами;
• заэвтектоидные – с включениями вторичных карбидов;
• ледебуритные – с включениями первичных карбидов;
• аустенитные;
• ферритные.

После проведения процедуры нормализации, заключающейся в нагревании до температуры пластичности и остывании на открытом воздухе, классификация различает такие группы, как:

• перлитные;
• аустенитные;
• ферритные.

Микроструктура перлита

Классификация по степени раскисления

Процесс раскисления приводит к снижению содержания кислорода в расплаве. Классификация предусматривает такие классы, как:

• спокойные (сп);
• полуспокойные (пс);
• кипящие (кп).

Основными раскислительными добавками служат Mn, Al, Si.

Классификация сталей по степени раскисления