Предлагаемый способ изготовления мебельного щита снимает часть технологических проблем и значительно снижает себестоимость производства мебели.

Это происходит потому, что он, во-первых, предполагает использование неделовой древесины, кардинально улучшает ее эксплуатационные свойства путем механохимической модификации. Во-вторых, способ механохимического модифицирования древесины предполагает новые методы и технологии производства мебельного щита, которые упрощают или вовсе исключают часть операций присущих традиционному изготовлению клееного щита. И, в-третьих, оборудование для реализации предлагаемого способа можно изготовить (или адаптировать серийное) силами вспомогательных подразделений деревообрабатывающих предприятий.

Механохимическое модифицирование древесины состоит из пропитки исходной древесины модификатором, сушку и термическую обработку. Модификатор необходимо ввести на всю толщину обрабатываемого изделия, до уровня межклеточного пространства древесного вещества. Тогда при термообработке он частично меняет химический состав клеточных стенок, не затрагивая макроструктуры древесного вещества. Наиболее подходящим модификатором является карбамид, тем более, что он относительно дешево стоит и широко распространен. При температурном воздействии карбамид вступает в реакцию поликонденсации с альдегидным составляющим древесного вещества – лигнином (в древесине – до 30%), который связывает целлюлозные волокна и придает древесине прочность. В результате образуется вещество подобное карбамидным лакам, широко применяемым в мебельной промышленности. Введение в модификатор сопутствующих добавок, влияющих на строение и свойства других составляющих древесного вещества, массив исходной древесины, сохранив все положительные свойства, присущие древесине, приобретает новые свойства, необходимые потребителю.

Данный материал уже гостирован – ГОСТ 24329-80 – и допущен для изготовления мебели и паркета. Его главное преимущество – механохимически модифицированная древесина (МХМД) после сушки становится пластичной и изделия их нее можно получать прессованием, гибкой и прокатом при повышенной температуре. Модифицированной древесине можно придать другой цвет и текстуру, изменить ее плотность и прочность, сделать более влаго-огне-биостойкой.

Оборудование для модификации может быть как специальным, так и стандартно выпускаемым промышленностью. Так для пропитки нужны либо обогреваемые ванны либо автоклав, для сушки – конвективные или вакуумные сушильные камеры, для термообработки – термокамера, обепечивающая прогрев до 200оС. Для прессования нужны пресса с обогреваемыми плитами, для гибки – обычная оснастка для гнутья, а вот для прокатки молдинга необходима специальная оснастка, состоящая из ряда обогреваемых профилированных валков. Разработано и опробовано специальное оборудование для модифицирования древесины: установка модифицирования древесины, позволяющая за один цикл провести пропитку, сушку и термообработку, причем в течение этого цикла специальное устройство проводит уплотнение заготовок и даже формование заданного профиля. Использование такой установки почти в два раза сокращает время необходимое для модификации. Доска осины толщиной 30мм с исходной влажностью 80%, пропитывается и высушивается до 10% влажности за 70 часов.

Для производства мебельного щита применима древесина любых пород, равномерно пропитанная по всему объему составом модификатора и высушенная до 15-20%. Из пропитанных и высушенных досок или реек, выпиливаются и фрезеруются на четырехстороннем станке ламели с припуском, учитывающим степень уплотнения щита при формовании. Ширина ламелей и текстурный рисунок могут быть различными, так как при прессовании МХМД можно придать цвет ореха или любой другой. Цвет и наносимое многоуровневое декоративное изображение сглаживают эти несоответствия.

Затем на боковых сторонах ламелей высверливается ряд соосных поперечных отверстий и выбираются продольные канавки. Таким образом при сборке мебельного щита в пресс-форме внутри него получается соосно-перекрестная система пустот в виде решетки, заполнив которую клеевым составом, вспенивающимся при температуре формования, получим жесткий подкрепляющий каркас, предохраняющий щит от коробления. Клеевой состав, состоящий из опилок МХМД, карбамида и вспенивателя, вводится в набор заготовки мебельного щита непосредственно перед прессованием. Пресс-форма проста в изготовлении и представляет собой замкнутый по периметру ограничивающий контур, содержит штамп или трафарет для формования изображения, пуансон и замки, срабатывающие после смыкания пуансона с матрицей. МХМД может быть деформирована до 50% и более.

Рис.1 Мебельный щит из МХМД осины.

В зависимости от размеров прессового оборудования таким образом можно изготовить филенки, элементы фасада, декоративные панели. Если необходимо изготовить элементы мебели большего размера, применяется метод термокомпрессионного формования, не требующий прессового оборудования. Для этого пресс-форма должна содержать встроенные в нее нагреватели и составной эластичный формующий вкладыш, расширяющийся под действием температуры. Достижимое давление при применении материалов с большим коэффициентом термического расширения – до 30 МПа, степень деформирования зависит от толщины вкладыша. После загрузки пресс-формы пуансон и матрица фиксируются с натягом и включается обогрев пресс-формы, терморасширяющийся вкладыш передает давление на трафарет или штамп, уплотняет и склеивает заготовку мебельного щита и наносит изображение. Затраты минимальны, а размер щита зависит от размера пресс-формы. Из механохимически модифицированной древесины можно формовать целиком двери большого размера, боковины шкафов, столешницы.

На столешницу, изготовленную из МХМД, можно нанести плоское изображение, обладающее голографическим эффектом. Этот эффект достигается благодаря тому, что механохимически модифицированная древесина изменяет цветовой оттенок в зависимости от угла освещения. Для этого в пресс-формах применяются специальные трафареты. Дизайнер может проработать рисунок любой сложности в стиле интарсии, учитывая, что цветовая гамма составляет 3-4 цветовых оттенка, если не применяются специальные красители. Аналогичный по стилю рисунок можно нанести и на элементы стульев.

Рис 2. Филенки из МХМД березы.

Механохимически модифицированная древесина, обладающая перед термообработкой повышенной пластичностью, как типичный термопласт, хорошо подходит для гнутья, особенно если при пропитке в состав модификатора введены специально предназначенные компоненты. На практике мы гнули подзеркальные обечайки из бука сечением 12х22мм, причем по желанию заказчика изгибали в сечении 12мм, поэтому гибка велась без шин, на шаблон с последующей термообработкой. Даже в таких «неудобных» условиях брак гнутых заготовок из модифицированного бука в виде сколов был лишь в том случае, если в заготовке на внешнюю сторону выходили перерезанные слои древесины – то есть косослой. При наличии соответствующего гнутарного оборудования можно гнуть МД практически любых сечений с малыми радиусами изгиба и изготавливать конструкционные и декоративные мебельные элементы.

Достойное применение МХМД может найти в производстве профильного погонажа методом термопроката. Для этого применяется прокаточное устройство с системой поджимных обогреваемых фигурных валков, которые при прокатывании модифицированной заготовки, наносят на ее поверхность профильное декоративное изображение. С помощью такого устройства можно также гнуть модифицированную древесину, если скорости нижнего и верхнего поджимных валков различны. Профильный погонаж из МХМД предназначен для изготовления рамок, карнизов, декоративных и накладных элементов.

Рис. 3 Гнутые заготовки из МХМД бука.

Следует отметить еще и то, что для изделий, изготовленных из МХМД методами контактного формования отпадает необходимость в шлифовании, так как качество поверхности изделия будет таким, каков класс шероховатости оформляющей поверхности. В покрытии лаком так же нет необходимости – составы, аналогичные карбамидным смолам, образующиеся при модифицировании пропитывают весь массив древесины.

Конечно, часть оборудования является специально предназначенным для выполнения некоторых техпроцессов и требует индивидуального исполнения. Это пресс-формы, штампы, трафареты для прессования, шаблоны и шины для гнутья, термопрокатные установки. Проектирование и изготовление их посильно любому инструментальному или вспомогательному подразделению предприятия. Техпроцессы прессования, гибки и проката предполагают массовое серийное производство изделий и могут быть автоматизированы.

Рис.4 Пресс-форма с нагревателем и вкладышем.

Необходимо еще отметить, что применение в производстве мебели технологий механохимического модифицирования древесины изменяет специфику работы технолога. Кроме технологий традиционной деревообработки он должен разбираться в химии древесины и ее модификаторов, технологиях термоформования и термопроката. Нередко при решении производственных задач он должен брать на себя решение дизайнерских задач – по цвету и текстуре МХМД, расположению и сложности рисунка. Но возможности по производству мебели, открывающиеся перед ним, несравнимо больше и интереснее, чем ранее.

Просмотрев интернет, можно отметить, что средняя стоимость мебельного щита на российском рынке составляет около 400 долл. за м3. Клееный щит из древесины хвойных пород в среднем стоит 350—500 долл. за м3, а щиты из лиственной древесины — 500—700 долл. за м3. На внешнем рынке стоимость таких изделий составляет 500—1 000 долл., а на отдельные виды продукции, например, на березовые щиты — достигает 1 300 долл. за м3 , при условии, что изделия выполнены из высококачественной древесины на импортном оборудовании. При программе производства более 50 м3 в месяц, себестоимость мебельного щита из механохимически модифицированной древесины выше себестоимости обычных щитов примерно на 10-15%, а свойства и декоративное исполнение гораздо лучше. Я не берусь прогнозировать насколько будет выше цена, но не хочу, как и в случае с термодревесиной, узнать ее от зарубежных производителей. Для страны, обладающей четвертью мировых запасов древесины, внедрение инновационных технологий деревообработки жизненно необходимо, а главное – житейски необычайно выгодно.

С анализом рынка клееных и цельноламельных мебельных щитов Вы можете познакомиться в отчете Академии Конъюнктуры Промышленных Рынков

Кухарев В.А.

www.newchemistry.ru