СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТОРЦЕВОЙ ДЕКОРАТИВНОЙ ПАНЕЛИ Российский патент 1998 года по МПК B27M3/04 

Изобретение относится к деревообработке и может быть использовано при изготовлении из сырой древесины, представляющей собой преимущественно древесные отходы, торцевых декоративных панелей для художественной облицовки стен внутренних помещений, мебели и других изделий или их отдельных частей, а также для изготовления паркетных плит.

Известен способ изготовления декоративных изделий, например настенных панно и паркетных щитов (Федоров В.И., Каневский Е.М., Колгина И.И. и др. - 1000 советов по экономии в быту. - 2-е изд. стереотип. - М.: Экономика, 1991.- с.166-168). Способ включает изготовление из сочлененных друг с другом реек решетки с квадратными или прямоугольными ячейками; изготовление методом выстругивания или выпиливания из просушенных древесных отходов шашек, длина и ширина которых соответствует размерам ячеек, а толщина - высоте реек; наклеивание решетки на основу; вклеивание шашек в ячейки решетки; сушку щита и обработку его наждачной бумагой.

Недостатком этого способа является его низкая производительность, связанная с методом изготовления шашек и с необходимостью ручного набора для создания требуемой композиции.

Кроме того, полученная композиция неоднородна и не обладает единством стиля, так как она является сочетанием шашек с продольным и торцевым срезом, разделенных рейками с продольным срезом древесины.

Известен способ изготовления торцевой мебельной плитки по патенту Российской Федерации N 2001749 (МПК⁶ B 27 M 3/04, опубл. 30.10.93), включающий формообразование брусков путем нарезания их из древесных отходов, калибровку брусков, их соединение в щиты, выдержку щитов при 22 - 24^oC, калибровку щитов по толщине, холодную склейку щитов в блоки, распиловку блоков на пластины, выборку материала в зонах угловых соединений элементов пластин до образования отверстий, установку в полученных отверстиях на клей деревянных пробок, выдержку для склеивания, выборку материала по швам соединения элементов пластин также до образования отверстий, установку в последние на клей деревянных пробок.

При этом отверстия в выборках материала в пластине могут быть выполнены в виде окружности, прямоугольника, треугольника, шестиугольника или восьмиугольника, а поперечное сечение самих брусков может быть выполнено в виде многоугольника. Для изготовления брусков и пробок может быть использована древесина различных пород.

Указанный способ обладает недостаточной производительностью, что обусловлено формообразованием брусков методом нарезания, и повышенной трудоемкостью операций выборки отверстий в зонах угловых соединений и по швам соединений, изготовления пробок и вклейки их в указанные отверстия. Другим недостатком является то, что твердость и износостойкость изделия зависят исключительно от физических свойств применяемой древесины. Кроме того, на лицевой поверхности панели разноразмерные пробки снижают декоративно-художественные достоинства изделий, излишне усложняя композицию рисунка.

Известен также способ изготовления декоративных пластин из древесного материала по патенту Российской Федерации N 2062230 (МПК⁶ B 27 M 3/04, 1996 г.). Этот способ включает в себя:
- изготовление чураков из древесного материала;
- выпиливание из чураков брусков;
- формообразование заготовок путем их выпиливания из брусков.

При этом раскрой заготовок производят вдоль продольных волокон древесины чураков. Поперечное сечение каждой заготовки выполняют в виде правильного многоугольника. Поперечное сечение каждой заготовки выполняют меньшим, чем продольное. Операции выпиливания из чураков брусков, раскрой их на заготовки и предварительную калибровку производят за единый технологический прием;
- набор заготовок в пакет из не менее чем четырех заготовок, соединяемых по длинным продольным граням;
- склейка пакета при плотном обжатии в кондукторе;
- разрезание (распиловка) пакета в поперечном направлении на пластины, в результате чего осуществляется первый этап окончательной калибровки и получаются декоративные пластины, лицевая поверхность которых образована торцевыми гранями древесного материала;
- шлифование хотя бы одной поверхности декоративной пластины, что является вторым этапом окончательной калибровки.

Кроме того, способ может предусматривать:
- дополнительное шлифование второй поверхности пластины;
- укладку заготовок в пакет либо комлем чурака в одну сторону, либо в шахматном порядке с чередованием по одной торцевой грани комля и вершины чурака;
- дополнительную обработку продольной поверхности пакета перед его разрезанием для придания декоративной пластине заданного профиля;
- выполнение поперечного сечения заготовки в виде различных правильных фигур: треугольника, квадрата или шестиугольника;
- получение чураков из стволов и веток с отношением их длины к среднему диаметру не менее восьми;
- выполнение квадрата одного ряда смещенных относительно квадрата смежного с ним ряда на половину длины стороны квадрата.

Способ по патенту Российской Федерации N 2062230 является аналогом, наиболее близким к изобретению по совокупности существенных признаков.

Признаками аналога, общими с существенными признаками изобретения, являются:
- подготовка чураков из древесного материала;
- формообразование заготовок с поперечным сечением в виде правильного многоугольника;
- соединение заготовок в пакет путем их склеивания по продольным граням с последующим обжатием пакета;
- распиловку пакета на пластины;
- калибровку заготовок.

Способ по патенту N 2062230 недостаточно производителен, что связано с получением брусков из чураков и заготовок из брусков методом нарезания (выпиливания). Недостаточными являются и меры по повышению эксплуатационных качеств панелей; их твердость и износостойкость в основном зависят от свойств применяемой древесины.

Задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении производительности процесса, улучшении эксплуатационных и декоративно-художественных качеств панелей.

При осуществлении изобретения достигаются следующие технические результаты: повышение производительности процесса, придание материалу заготовки новых качеств - повышенных твердости и износостойкости, предотвращение образования трещин и расслоений на заготовке в процессе изготовления, коррекция и стабилизация формы заготовок, беззазорное соединение заготовок в пакете.

Сущность изобретения заключается в том, что в способе изготовления торцевой декоративной панели, включающем подготовку чураков из древесного материала, формообразование заготовок с поперечным сечением в виде правильного многоугольника, соединение заготовок в пакет путем их склеивания по продольным граням с последующим обжатием пакета, распиловку пакета на пластины и калибровку заготовок и пластин, формообразование заготовок производят методом контурного прессования.

При этом под контурным прессованием подразумевается процесс уплотнения древесины в результате продавливания скругленного чурака через формообразующий элемент (пресс-форму с фильерой) под воздействием рабочего инструмента (толкателя, пуансона). В предлагаемом способе прессование производят в профильные формы - фильеры, имеющие вид правильных многоугольников.

Непосредственно перед продавливанием скругленного чурака через фильеру производят его обжатие по всей длине; обжатие и прессование происходят за один рабочий ход толкателя. После прессования полученные заготовки сушат в этих же пресс-формах.

При склеивании заготовок в пакеты их обжимают по трем взаимно перпендикулярным осям путем выдержки пакетов под давлением, обеспечивающим беззазорное соединение брусков и коррекцию их геометрической формы. После распиловки пакета на пластины производят форматную резку пластин на элементы, которые затем наклеивают на основу с получением декоративного рисунка.

Отличительными признаками предложенного способа являются формообразование заготовок методом контурного прессования в профильные формы; обжатие скругленных чураков по всей их длине перед формообразованием; последующая сушка заготовок в этих же формах; обжатие склеиваемого пакета по трем взаимно перпендикулярным осям путем выдержки под давлением, а после распиловки пакета - форматная резка пластин на элементы, которые затем наклеивают на основу с получением декоративного рисунка.

Сущность предложенного способа поясняется чертежами, на которых изображены:
на фиг. 1 - заготовка в виде шестигранной призмы;
на фиг. 2 - фрагмент пакета, выполненного из шестигранных заготовок;
на фиг. 3 - фрагмент пластины, полученной разрезанием пакета, выполненного из шестигранных заготовок;
на фиг. 4 и 5 - элементы, полученные в результате форматной разрезки пластин.

Кроме того, на фиг. 6 дополнительно приведена фотография столешницы, изготовленной из полученных предложенным способом панелей.

Предлагаемый способ предполагает использование отходов сырой древесины диаметром 50 - 150 мм: хлысты, вершинник, толстые сучья, отходы лущильного производства и т. п. Предпочтительно применять мягкие лиственные и хвойный породы древесины: липу, ольху, сосну, ель, березу, хотя могут применяться и более твердые породы, такие как дуб, ясень, клен и т.д.

Способ состоит из следующих последовательных операций:
1. Резка древесины на чураки необходимой длины, равной сумме длины готового бруска и припуска величиной 5 - 7 мм на обработку торцев.

2. Предварительная калибровка - цилиндровка (скругление) чураков, т.е. придание им цилиндрической формы с диаметром, величина которого обусловлена допустимой степенью сжатия древесины и концентрацией оборудования для прессования. Например, если требуется получить заготовку шестигранной формы с диаметрами вписанных окружностей 35, 50, 70 и 100 мм, то в данной операции чураки обрабатывают до диаметров 50, 70, 90 и 130 мм соответственно.

3. Формообразование с целью получения из скругленных чураков заготовок в виде правильных многогранных (квадратных, шестигранных или восьмигранных) призм.

Формообразование заготовок производится в две стадии: предварительное обжатие скругленных чураков и собственно прессование. Обе стадии осуществляют на прессе, способном создать необходимое осевое усилие и обеспечить требуемую величину рабочего хода. Пресс снабжают многоместной пресс-формой. Количество мест в пресс-форме, т.е. количество одновременной прессуемых заготовок, определяется размерами чураков, свойствами используемой для них древесины, величиной усилия, развиваемого имеющимся прессом, производительностью сушильного оборудования и т.д. Обе стадии выполняют за один ход рабочего инструмента - толкателя, установленного на подвижной части пресса.

Для обжатия чурака по всей длине его посредством толкателя продвигают через обжимную втулку с внутренним ступенчатым цилиндрическим отверстием. При этом диаметр чурака уменьшается на 6 - 10%. Предварительное обжатие обеспечивает более легкое вхождение чурака в заходную часть профильной формы и улучшает качество прессования за счет предотвращения образования трещин в заготовке и отслоения на ней древесины.

При дальнейшем рабочем ходе толкателя чурак продавливают через фильеру квадратной, 6- или 8-угольной формы в профильную форму. Рабочую поверхность фильеры выполняют в виде обратного конуса, переходящего в многогранную призму, соответствующую требуемому профилю готовой заготовки.

Параметры прессования зависят от сорта древесины и требуемых размеров заготовки. Так, если используется древесина мягких пород, то для получения шестигранной заготовки с диаметром вписанной окружности (размер "под ключ"), равным 50 мм, прилагают осевое усилие до 4 - 5 т на каждую заготовку, а прессование осуществляют со скоростью 15 - 50 мм/с в зависимости от сорта древесины. Если необходимо получить заготовку с указанным размером, равным 100 мм, то осевое усилие на каждую заготовку составляет не менее 10 - 12 т. При использовании клена или березы осевое усилие увеличивают на 20%.

При проектировании пресс-формы исходят из того, что степень уплотнения древесины должна составлять не менее 40%; в процессе прессования происходит удаление из заготовки древесного сока.

Значительная скорость прессования, одновременность получения всех боковых поверхностей заготовки, многоместность пресс-формы обеспечивают повышение производительности процесса по сравнению со способом получения заготовок фрезерованием или распиловкой в 3 - 4 раза. Кроме того, уплотнение древесины в процессе прессования в 1,5 - 1,8 раза придает ей новые качества - повышение твердости и износостойкости, т.е. древесина мягколиственных пород по своим свойствам приближается к твердопородной.

4. Сушка заготовок. Пресс-формы с отпрессованными заготовками загружают в паровую или электрическую сушильную камеру с принудительным отводом влаги. Заготовку сушат до достижения влажности древесины, равной 6 - 8%. Параметры сушки выбирают в зависимости от вида древесины, ее исходной влажности и размеров заготовок. Сушка в пресс-форме определяет придание заготовке необходимой формы и ее стабилизацию, предохраняет заготовки от возможного растрескивания, позволяет применить более жесткие режимы сушки. Температура в камере составляет 70 - 120^oC, причем при 70^oC время сушки в зависимости от породы древесины от 15 до 45 часов, а при 120^oC - от 5 до 8 часов.

5. Окончательная калибровка заготовок производится с целью обеспечения точности их размеров не более ± 0,1 - 0,2 мм.

Калибровку производят на фрезерном или горизонтально-шлифовальном станке сменной фрезой.

6. Торцовка заготовок имеет целью получение заготовок одинаковой длины, равной 95 - 100 мм. Кроме того, она позволяет вскрыть на торцах заготовок дефекты древесины: наличие черных сучков и гнили. Торцовку выполняют на торцовочном станке.

7. Сортировка с целью отбраковки дефектных заготовок, а также, при необходимости, отбора заготовок по структуре, оттенкам и т.д.

8. Склейка заготовок в пакеты.

На боковые поверхности заготовок наносят с помощью клеенаносящего устройства экологически чистый клей, например поливинилацетатную эмульсию (ПВА) и составляют из заготовок пакет по заданным размерам (фиг. 2). Собранный пакет помещают в гидрофицированную вайму с гидравлическими приводами зажимных устройств, при помощи которых осуществляют всестороннее обжатие пакета по трем взаимно перпендикулярным осям. Склеивание производят под давлением, обеспечивающим беззазорное соединение заготовок и коррекцию их геометрической формы, которое составляет 35 - 40 атм. Под таким давлением производят обжатие пакетов в течение времени, необходимого для полимеризации клея: 20 - 30 мин при 20^oC или 8 - 10 мин при 50 - 70^oC.

За счет приложения указанного давления и выдержки корректируются любые погрешности формы заготовок, а в пакете исключаются зазоры между заготовками. Пакет может быть набран из заготовок как с одинаковым, так и с различным поперечным сечением, как это показано на фиг. 5.

9. Разрезка на пластины. Пакет разрезают на пластины (фиг. 3) на отрезном станке, снабженном устройствами, обеспечивающими необходимую толщину пластины и имеющими систему подачи и обратного хода. Толщина пластины 2 - 5 мм. Для обеспечения минимального количества отходов необходимо использовать ленточнопильный станок, который позволяет получить ширину реза 1,2 - 1,5 мм, в то время как круглопильный станок дает рез шириной 4 - 5 мм.

10. Форматная разрезка пластин. Пластины разрезают на отрезном станке для форматной резки на элементы необходимых для последующей работы форм и размеров, например на квадраты со стороной 150 мм, прямоугольники 150 x 250 мм, ромбы шириной 150 мм и углом при одной из вершин, равным 60^o и т.д. (фиг. 4 и 5).

11. Наклейка панелей. Полученные элементы используют для наклейки панелей, предназначенных для облицовки помещений и мебели или для изготовления паркетных щитов. Конструкцию, форму, размеры и виды обработки панелей выбирают в зависимости от их назначения. В общем случае пластины наклеивают на твердую основу необходимой толщины - фанеру, древесно-стружечную плиту (ДСП), древесно-волокнистую плиту (ДВП), цементно-стружечную плиту (ЦСП), МДФ-плиту и др. При наклейке используют клей, не содержащий воду. Получают панели, например, в виде квадрата 600 x 600 мм, ромба шириной 630 мм или прямоугольника нужных размеров. Наклеивание на основу производят в вайме с боковым поджатием, которую помещают в пресс, обеспечивающий удельное давление не менее 1 кГ/см². Время выдержки в прессе определяется инструкцией по применению используемой марки клея и температурой подогрева плит пресса.

12. Шлифовка панелей. Производится на двух- или трехбарабанном шлифовально-калибровочном станке с целью обработки лицевой поверхности панели до требуемых показателей шероховатости и калибровки панели по толщине. Шлифование производится абразивной лентой двух или трех разных степеней зернистости. При этом панель подают в рабочую зону станка и последовательно обрабатывают ее лицевую поверхность абразивной лентой грубой, средней и мелкой зернистости. Станок настраивают так, что после шлифования толщина панели будет равна требуемой.

13. Покрытие и сушка панели. На лицевую поверхность панели наносят не менее 3 - 4 слоев влагостойкого бесцветного (или тонирующего) экологически чистого лака. Параметры сушки каждого слоя выбирают в соответствии с инструкцией по применению данного лака.

Рассмотрим пример осуществления способа применительно к изготовлению панелей из заготовок в форме шестигранной призмы с диаметром вписанной окружности 50 мм и длиной 100 мм. Материал - сосна.

Из отходов древесины нарезают чураки длиной 105 мм с помощью пильного устройства, снабженного устройством для порционной подачи разрезаемого материала. Затем чураку придают цилиндрическую форму с диаметром 70 мм. Цилиндровку выполняют на вырубном станке с гидравлическим приводом подачи чурака и с рабочим инструментом в виде конического ножа. Необходимое усилие не превышает 1 тс. Производительность станка не менее 5 - 6 чураков в минуту.

Затем выполняют операцию формообразования на гидравлическом прессе, имеющем осевое усилие не менее 100 тс и рабочий ход не менее 600 мм. В процессе формообразования сначала скругленный чурак подвергают предварительному обжатию по всей его длине, в результате чего его диаметр уменьшается до 65 мм. Затем обжатый чурак через специальную фильеру запрессовывают в профильную форму в виде шестигранной призмы с диаметром вписанной окружности 53 мм. При этом степень уплотнения древесины составляет 40%, скорость прессования 15 - 20 мм/с, усилие прессования - 4 тс на одну заготовку.

Далее отпрессованные заготовки вместе с пресс-формой загружают с сушильную камеру, где их выдерживают до тех пор, пока влажность составит 6 - 8%. Время сушки при 70 - 80^oC 15 - 18 часов до выпадения заготовок из формы.

После сушки заготовки калибруют, после чего их поперечное сечение приобретает форму правильного шестигранника с диаметром вписанной окружности, равным 50 ± 0,1 мм.

Для получения заготовок одинаковой длины производят обработку их торцев, выдерживая размер 90 ± 0,3 мм.

Затем производят сортировку заготовок визуальным методом с отбраковкой дефектных деталей, а также отбор заготовок со сходными структурой и оттенками.

После этого производят склейку заготовок в пакеты, для чего на продольные боковые поверхности заготовок наносят клей ПВА, собирают из заготовок пакет 650 x 670 мм, устанавливают пакет в вайму и осуществляют его всестороннее обжатие с удельным давлением 35 - 40 атм в течение 20 - 30 мин при 18 - 20^oC.

После полимеризации клея пакеты разрезают на пластины толщиной 2 - 5 мм на ленточнопильном станке с шириной реза 1,2 мм.

Далее пластины разрезают на квадраты 150 x 150 мм на отрезном станке для форматной резки.

Затем подготавливают основу из фанеры в виде квадрата 600 x 600 мм, наносят на основу и на элементы в виде квадратов 150 x 150 мм водонесодержащий клей марки КС-1 и собирают на клею панели с получением декоративного рисунка. Панели помещают в пресс, при помощи которого под давлением 1,5 - 2 кг/см² производят выдержку в течение 30 - 40 мин.

После указанной выдержки приступают к отделочным операциям. Панель шлифуют на трехбарабанном шлифовально-калибровочном станке, каждый из последовательно расположенных барабанов которого снабжен абразивной лентой разных степеней зернистости. Такой обработкой достигают чистоты поверхности лицевого слоя панели не хуже 30 - 40 мкм. При этом станок настраивают так, что после окончания шлифования толщина панели составляет 21 ± 0,2 мм.

Далее, при необходимости, производят форматную резку панелей, придавая им необходимые размеры.

В заключении на лицевую поверхность панели наносят от 3 до 5 слоев влагостойкого бесцветного лака с сушкой после каждого нанесения слоя.

Таким образом, осуществление изобретения позволяет получить технический результат, заключающийся:
в повышение производительности процесса, в придании материалу панели новых качеств - повышенной твердости и износостойкости за счет формообразования заготовок методом контурного прессования;
в предотвращении образования трещин и расслоений на заготовке за счет ее предварительного обжатия;
в стабилизации формы заготовок - за счет их сушки в формах;
в обеспечении беззазорного соединения заготовок в пакетах и коррекции формы заготовок за счет обжатия заготовок с нанесенным на них клеевым слоем в пакетах по трем взаимно перпендикулярным осям.

Изобретение относится к деревообработке и может быть использовано при изготовлении из сырых древесных отходов торцевых декоративных панелей для художественной облицовки стен внутренних помещений, мебели и других изделий или их составных частей, а также для изготовления паркетных плит. Способ включает в себя формообразование заготовок методом контурного прессования в профильные формы, имеющие вид правильных многоугольников, с обжатием скругленных чураков по всей длине перед запрессовкой в форму. Сушку заготовок производят в этих же формах. Затем заготовки калибруют и склеивают в пакеты, которые обжимают по трем взаимно перпендикулярным осям путем выдержки под давлением. После этого пакеты распиливают на пластины, которые затем разрезают на отдельные элементы. Эти элементы наклеивают на основу с получением декоративного рисунка, после чего осуществляют отделочные операции. Использование изобретения повышает производительность процесса, твердость и износостойкость материала, предотвращает появление трещин и расслоений в заготовке, позволяет осуществить коррекцию и стабилизацию формы заготовок, а также их беззазорное соединение в пакетах. 6 ил.

Способ изготовления торцевой декоративной панели, включающий подготовку чураков из древесного материала, формообразование заготовок с поперечным сечением в виде правильного многоугольника, соединение заготовок в пакет путем их склеивания по продольным граням с последующим обжатием пакета, распиловку пакета на пластины, калибровку заготовок, отличающийся тем, что перед формообразованием осуществляют обжатие скругленных чураков по всей их длине, формообразование заготовок производят методом контурного прессования в профильных формах с последующей сушкой заготовок в этих же формах, причем обжатие склеиваемого пакета производят по трем взаимно перпендикулярным осям путем выдержки под давлением, а после распиловки пакета на пластины производят форматную резку последних на элементы, которые затем наклеивают на основу с получением декоративного рисунка.