Технологические принципы изготовления материалов из дерева

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное агентство по образованию

Шахтинский институт (филиал)

Государственного образовательного учреждения

высшего профессионального образования

Южно-Российский государственный университет

(Новочерскаский политехнический институт)

Факультет Технологический

Кафедра ППГСиСМ

Специальность ПГС





Реферат



По дисциплине «Материаловедение»



«а тему

«Технологические принципы изготовления материалов из древа»





Выполнил

студент группы 3-17

Вишневецкий А.В

Принял: Земленая Е.Б









Шахты 2010г




Содержание



Основные сведения о древесине

Распиловка древесины

Строгание древесины

Сушка древесины

Подготовка поверхности древесины

Получение пиломатериалов и фанеры

ДСП

ДВП

Заключение

Список литературы






Основные сведения о древесине



Древесиной называют плотный материал, из которого в основном состоят ствол, корни и ветви дерева. Деловую древесину главным образом получают из ствола дерева при распиливании его на части. Древесина широко применяется в народном хозяйстве. Из неё изготовляют строительные конструкции, мебель, бумагу, музыкальные инструменты, спортивный инвентарь, игрушки, детали мостов, судов и др. Используется древесина в производстве лаков, витаминов, смол и других веществ.

В лесах нашей страны произрастают деревья более 100 различных пород. Все древесные породы подразделяются на хвойные и лиственные. Древесина каждой породы имеет свой рисунок – текстуру. Текстура древесины лиственных пород разнообразнее и красивее, чем хвойных.

По трудности обработки древесина подразделяется на мягкую, твёрдую, очень твёрдую.

Древесина имеет сравнительно высокую прочность, хорошо обрабатывается режущими инструментами. Деревянные детали легко склеиваются, соединяются гвоздями и шурупами. Изделия из древесины имеют очень красивый внешний вид. Но у древесины есть и недостатки: она портится от сырости, коробится при высыхании, легко загорается. Недостатками древесины являются некоторые её пороки – сучковатость. Они ограничивают использование древесины в сельском хозяйстве, но могут оказаться ценными при изготовлении декоративных изделий.

При заготовке древесины и обработке образуются отходы. Они в свою очередь служат ценным сырьём в производстве различных изделий и материалов. Отходы древесины используются также в производстве бумаги и картона.






Распиловка древесины



Распиловка - одна из важнейших операций при работе с древесиной. Распиловку производят различными пилами. Для распиловки досок и брусков крупных размеров применяют рамную (лучковую) пилу, для дугообразных пропилов - ножовку или вырезную (ножевую узкую) пилу. Кроме этих пил для домашней мастерской необходимо приобрести также ручную рамную пилу небольших размеров со стальной рамой и комплектом сменных ножовочных полотен. Ножовочные полотна должны иметь зубья разной величины, заточенные под различными углами. Для работы удобнее пользоваться пилой с зубьями, заточенными под углом 90° (такие зубья легко заточить треугольным напильником). Нужно иметь также ножовочное полотно с зубьями под углом 110°. В ручной рамной пиле можно закрепить ножовочное полотно для резки металла. 

Зубья пилы должны быть правильно разведены. Степень развода зубьев зависит от того, с какой точностью нужно выполнить распил. Развод зубьев препятствует застреванию полотна пилы в распиливаемой древесине. Зубья разводят разводными клещами (опытный мастер может применить для этого и плоскогубцы). Пилой с правильным разводом зубьев трудно сделать запил, поэтому сначала на заготовку долотом или другим режущим инструментом наносят зарубку, а затем уже по этой зарубке распиливают заготовку. 

Если зубья пилы затупились, их затачивают треугольным напильником, зажав полотно пилы в тисках. Полотно пилы должно выступать над губками тисков не более чем на 0, 5 см. 

Полотно пилы на рамных пилах натягивают, скручивая колышком соединительный шнур, на металлических рамных пилах - затягивая барашковую гайку. 

Полотно пилы можно отклонять в ту или иную сторону от плоскости рамы. Даже тогда, когда делают прямой пропил, пилу нужно наклонять вправо примерно на 30°, чтобы видеть направление движения полотна пилы. Необходимо следить также за тем, чтобы полотно пилы не было скручено, т. е. на обоих концах оно должно иметь одинаковый угол наклона. 

После продольной распиловки бревен деловая древесина подразделяется на бруски квадратного сечения, доски одинаковой ширины по всей длине бревна толщиной от 30 мм; тес - тонкие доски толщиной 20-25 мм. Лесопильные заводы выпускают материалы специального назначения: короткие круглые бревна лиственных пород - баланс, служащий основным сырьем для целлюлозно-бумажной промышленности; лафет, предназначенный для изготовления железнодорожных шпал; паркетные дощечки - клепку и др.

В процессе разделки и распиловки леса получают также подтоварник, бревна с максимальным диаметром 120-150 мм; горбыли, используемые, например, для устройства заборов и перекрытий временных сооружений.

Дерево наиболее ценных пород не раскраивают на бруски и доски больших сечений. Это относится к таким породам, как дуб, граб, клен. А еще более ценные - орех, карельская береза, яблоня, самшит, груша - вообще почти не дают отходов в виде опилок, так как их древесину предпочитают не пилить, а резать, лущить, строгать на тонкие (до 0,5 мм) листы и пластины.

Прежде чем начать распиловку, заготовку следует разметить. Чтобы наметить направление распила, используют угольник из твердого дерева или из стали. С его помощью на заготовку наносят разметочную линию, затем угольник поворачивают на 180° и проводят еще одну линию. Если линии не совпадут или будут непараллельными, то правильная разметочная линия распила проводится посередине этих линий. 

Распиливаемую заготовку нужно держать слева от разметочной линии левой рукой так, чтобы большим пальцем можно было направлять движение полотна пилы. Палец должен лежать на 1, 5 см выше режущего полотна пилы, чтобы избежать травмы, если полотно пилы выскочит из пропила. 

При распиловке ход пилы должен быть возможно большим, чтобы зубья входили в древесину по всей длине полотна. Пилу нужно двигать равномерно, без рывков и качаний из стороны в сторону или сверху вниз. Необходимо следить за тем, чтобы полотно пилы не отклонялось от разметочной линии. Заготовку можно прочно зажать в тиски или на столярном верстаке, но так, чтобы распиливаемый конец не был слишком длинным. 

Во влажной древесине пила с малым разводом зубьев часто застревает. Этого можно избежать, если полотно пилы покрыть слоем мыла или масла. Надо следить за тем моментом, когда распиловка заканчивается. В конце распиловки ход пилы должен быть коротким без излишнего нажима, чтобы край отпиленного куска заготовки не расщепился. 



Строгание древесины



После того как окончена распиловка, доску или брусок нужно острогать до гладкости, снять шероховатости с пиленой поверхности. Эта операция называется фугованием и выполняется на фуговальном станке или электрорубанком, а вручную — одним из представителей семейства рубанков. Простейший рубанок имеет деревянный корпус с ручкой, нож и деревянный клин для фиксации ножа.

Современный металлический рубанок имеет приспособления, позволяющие легко регулировать и выпуск лезвия ножа, от которого зависит толшина снимаемой стружки, и угол наклона ножа к плоскости строгания, и ширину щели для стружки, и параллельность лезвия ножа плоскости доски.

Начинают строгание шерхебелем, который позволяет снять толстый слой древесины, причем может строгать вдоль и поперек благодаря овальной форме лезвия.

Рубанок с одиночным ножом выравнивает неровную поверхность после распиловки или шерхебеля, а с двойным (двойной рубанок) — хорош для чистового строгания, строгания торцов, задиристых и свилеватых участков. В таком рубанке второй нож, стружколом, предотвращает задиры, отщепы и отколы.

Для зачистки задиров используют шлифтик, у него коротенький корпус и увеличенный угол резания, что обеспечивает тонкую стружку.

Цинубель предназначен для образования бороздок и ворсистой поверхности дерева (для склеивания), поэтому у него угол резания очень велик (80°), а лезвие имеет форму гребенки.

Если в корпус цинубеля вставить обычный нож, то его можно использовать как шлифтик.

Для строгания торцов используется торцовый рубанок, у которого лезвие ножа развернуто под углом к направлению строгания.

Зензубель предназначен для выборки четверти. Нож у этого рубанка имеет две режущие грани — нижнюю и боковую — и боковое отверстие для выпуска стружки. Как и у торцового рубанка, нижнее лезвие ножа развернуто к плоскости резания под углом, что улучшает качество резания.

Механическое строгание древесины осуществляется с помощью ручных электрорубанков и специальных станков. Ручные электрорубанки применяются для строгания бревен, брусьев, досок, полов и различных заготовок столярных изделий а также в тех случаях, когда обрабатываемый предмет не представляется возможным поднести к стационарному строгальному инструменту.

При любом строгании, особенно при черновом, когда снимается толстый слой дерева, необходимо определить направление волокон, чтобы не строгать взадор. Определяют это осмотром (волокна должны выходить на поверхность в направлении движения инструмента, т. е. от столяра) либо пробным строганием, если волокна невидны.

При строгании взадор шерхебелем могут получиться отщепы столь глубокие, что заготовка будет испорчена. Черновое строгание выполняют при больших припусках (до 5 мм) шерхебелем, при малых (1 - 2 мм) -рубанком с одним ножом. Шерхебелем строгают наискось к продольной оси доски или бруса. Выпуск ножа 2-2,5 мм. В широких досках при переходе за линию сердцевины, а также в косослойных половина доски может оказаться с иным выходом волокон, поэтому следует либо перевернуть доску, либо строгать на себя. При наличии сучков, около которых волокна всегда образуют завиток, выпуск ножа должен быть минимальным, а сам нож очень острым, иначе могут появиться глубокие выколы и отщепы, из-за которых придется снова снимать толстый слой дерева по всей поверхности. Не рекомендуется строгать шерхебелем узкие бруски и кромки, так как здесь трудно заметить границы, и брусок будет перестроган.



Сушка древесины



Предназначенная для работ древесина должна быть высушена до 10 — 16% влажности. Сухая древесина лучше обрабатывается.

Сушка древесины является очень важной технологической частью всего процесса обработки и изготовления различных изделий из древесины, потому что именно от сушки зависит, какое будет дерево, как оно будет выглядеть и как будет обрабатываться.

Чем грамотнее древесина будет высушена, тем меньше должно быть трещин. Древесина должна быть высушена очень хорошо, для чего может понадобиться достаточно много времени, зато уже готовое изделие будет менее подвержено растрескиванию и рассыханию.

Сушка может производиться несколькими. Атмосферная сушка или сушка на вольном воздухе, отличается простотой и доступностью, но дерево, расположенное под навесом, защищающим его от дождя и прямых солнечных лучей, сохнет очень медленно — от нескольких месяцев до нескольких лет. Летом древесина сохнет лучше, чем весной, осенью и зимой. Но если лето дождливое, она не только плохо сохнет, но может покрыться плесенью и даже загнить. При благоприятной погоде древесину можно высушить до воздушного состояния 12 — 18 % влажности.

Стволы деревьев мягких лиственных пород окоряют, то есть снимают с них кору, и укладывают на стеллажи. Иногда со стороны торцов оставляют полоски коры. Такие же кольца через равные промежутки оставляют в середине. Со стволов деревьев твёрдых пород, например яблони, клёна, кору не снимают совсем. Чтобы древесина не растрескивалась из-за неравномерного высыхания, торцы стволов закрашивают или забеливают. Замазки, закрывающие поры древесины, составляют из смеси олифы и извести-пушонки или древесной смолы и мела. При сушке небольших стволов торцы замазывают толстым слоем густой масляной краски.

Вываривание в масле и олифе небольших кусков твёрдой древесины не только предупреждает появление трещин, но и усиливает декоративную выразительность материала. Заготовки для мелких резных вещей из яблони, самшита, груши, и дуба вываривают в натуральной олифе, льняном хлопковом, древесном (олифковом) масле. Во время варки масло вытесняет из древесины влагу в воздух, заполняя межклеточные пространства. Вываренную в масле или олифе древесину сушат затем при комнатной температуре. Хорошо просушенная древесина приобретает дополнительную прочность и влагостойкость, прекрасно шлифуется и полируется.

Вываривание древесины в солёной воде также предупреждает её растрескивание. К тому же соль надёжно защищает древесину от проникновения в неё гнилостных микробов. В деревообрабатывающих мастерских леспромхозов, выпускающих корыта и другую долблёную посуду, готовые изделия из липы, осины и ивы проваривают в 25-процентном растворе поваренной соли.

Небольшие заготовки из твёрдой и мягкой древесины можно обработать и в домашних условиях. Сырую древесину кладут в глубокую кастрюлю и заливают доверху солёной водой из расчёта 4 – 5 столовых ложек поваренной соли на литр воды. Древесину варят на медленном огне в течении двух-трёх часов, затем вынимают из солёной воды и сушат при комнатной температуре.

Зарывание древесины в стружки — широко известный и надёжный способ сушки древесины, применяемый токарями и резчиками по дереву Сырые токарные детали токарь тут же зарывает в стружки, полученные при их точении или заранее заготовленные. Резчик по дереву зарывает в стружки неоконченную резную доску или скульптуру. Они равномерно высыхают вместе со стружками. Эта мера избавляет изделие от коробления и появления трещин, особенно при продолжительном перерыве в работе.

Мастера-древоделы всегда были неистощимы на выдумку, особенно когда нужно было получить добротный материал. Приметив, что даже в лютые морозы внутри навозной кучи постоянно сохраняется довольно высокая температура, они стали зарывать в неё дубовые кряжи. Весной кряжи обмывали и в проточной воде и сушили под навесом на открытом воздухе.

Камерная сушка широко применяется на деревообрабатывающих предприятиях. В специальных сушильных камерах древесину обрабатывают перегретым паром и топочным газом. Высушенная в камерах древесина имеет комнатносухую влажность 8-12 % и идёт на столярные, токарные и резные работы. От трёх суток до недели требуется, чтобы высушить древесину мягких пород, например, сосну, липу или ель. От двух недель до месяца должна сохнуть в камере твёрдая древесина дуба, бука или вяза. Но при камерной сушке появление трещин не исключено. Поэтому учёные постоянно ищут более совершенные и быстрые способы сушки древесины.

В последние годы были созданы сушильные камеры, работающие на токах высокой частоты. В таких камерах между двумя латунными сетками-электродами помещается древесина. К электродам подаётся ток от высокочастотного генератора. В электрическом поле древесина сушится почти в 20 раз быстрее, чем в паровой камере. Таким способом сушат ценную древесину твёрдых пород.

Следует сказать и ещё об одном оригинальном способе сушки древесины — сушке на цементном полу, основанном на способности бетона интенсивно втягивать в себя влагу. Влажную древесину укладывают на сухой бетонный пол. В течение дня каждую заготовку переворачивают так, чтобы попеременно то одна, то другая её грань прилегала к цементному полу.

Успешная сушка древесины во многом зависела от величины и формы заготовки, наличия или отсутствия заболони. Мастер, хорошо знающий строение, физико-механические свойства дерева, с помощью топора, пилы, сверла и стамесок мог по своему усмотрению направить процесс сушки в нужное русло.

Хорошо известно, что особенно трудно сушить брёвна, кряжи и пиломатериалы, имеющие внутри сердцевину. Как правило, при сушке они растрескиваются почти до самой сердцевины. Брёвна многих рублёных строений бывают обычно испещрены многочисленными трещинами. Однако всё же можно встретить бревенчатые срубы, на которых нет сколько-нибудь заметных трещин.

Как удалось плотникам так хорошо высушить брёвна? Оказывается, трещины на брёвнах всё-таки есть, только они скрыты от нашего глаза. На каждое бревно приходится по одной крупной трещине, но они искусно замаскированы внутри бревенчатого сруба. Перед сушкой вдоль каждого бревна плотник делал топором зарубку. Глубина зарубки равнялась примерно одной трети расстояния от поверхности бревна до сердцевины. После высыхания древесины на месте зарубки образовывалась одна глубокая трещина, а остальные участки бревна оставались гладкими. Одна большая трещина как бы вбирала в себя десятки более мелких, концентрируя усадку в зоне зарубки. Укладывая брёвна в срубе, плотники располагали их трещинами вниз. По этому же принципу древоделы Индии сушат древесину самшита, как известно, очень твёрдую и склонную к сильному растрескиванию. Самшитовый чурбак распиливают до сердцевины, благодаря чему усадка при сушке всегда концентрируется в зоне пропила.

Известно, что колотая древесина высыхает быстро и без трещин. Если бревно или кряж расколоть пополам, то получится пластина (половинник). Половинник высыхает значительно быстрее, чем кряж, не только потому, что его масса становится в два раза меньше, но и в основном оттого, что к перерезанным годичным слоям открывается доступ воздуха. Если половинник сушится неравномерно, то от сердцевины может пойти глубокая трещина. Расколов половинник пополам, получают четвертину (по старинному "четвертак"). В отличие от пластины, четвертина очень редко образует при усыхании трещины.

Свойства колотой древесины хорошо знали и умело использовали мастера-резчики из Троице-Сергиевого посада Московской губернии. Они раскалывали липовый кряж в зависимости от его толщины на четыре или восемь частей через сердцевину. Возможно, этот технический приём, возникший при необходимости избежать растрескивания древесины, в какой-то мере подсказал пластическое решение многих резных игрушек.

Довольно сложно сушить твёрдую древесину, имеющую ядро. При высыхании она сильно растрескивается. Глубокие трещины доходят почти до сердцевины. Сильному растрескиванию подвержена, например, древесина свежесрубленной яблони. Но даже ствол засохшей яблони — сухостой после распиливания на короткие кряжи и окорки покрывается многочисленными трещинами. У яблони светлая заболонь и тёмное ядро. Мастера особо ценят ядро. Древесина ядра более твердая и сухая, а поры её заполнены особым консервирующим веществом. Заболонь, наоборот, рыхлая и сильно насыщена влагой. При высыхании кряжа растрескивается в первую очередь, а затем ядро. Чтобы сохранить ценную древесину ядра, заболонь стёсывают топором и смазывают пастой торцы. После удаления заболони ядровая древесина довольно хорошо высыхает, почти не образуя трещин.

Много хлопот доставляет сырая древесина скульпторам, которым чаще всего приходится иметь дело с кряжами довольно внушительных размеров. Чтобы не зависеть от капризного непостоянства древесины в кряжах, некоторые скульпторы склеивают из предварительно просушенных брусков необходимые по размерам и конфигурации блоки. Клееные блоки не поддаются короблению и растрескиванию, но нарушение естественного направления древесных слоёв, образующих текстурный рисунок, часто пагубно отражается на художественном достоинстве скульптуры. В скульптуре, выполненной из целого кряжа, а не из клееного блока, текстура, наоборот, подчёркивает форму и делает её более выразительной.

Мастера приметили, что если у кряжа удалить сердцевину, то появление трещин можно избежать почти полностью. В заготовке вдоль сердцевины просверливают отверстие диаметром около 5 сантиметров. При высыхании влага одновременно и равномерно удаляется не только из верхних, но и их внутренних слоёв кряжа. Завершив работу над скульптурой. отверстия забивают деревянными пробками.

Сушка древесины в лесу прямо на корню производилась весной и летом. Вокруг ствола дерева, предназначенного для рубки, снимали широкое кольцо коры. Влага из почвы переставала поступать в крону. Листья и хвоя вбирали в себя оставшуюся в стволе влагу, которая испарялась одновременно с засыханием. Дерево с подсохшим стволом валили, обрубали сучья, а затем раскряжёвывали, то есть распиливали на брёвна. В наше время таким способом заготовители подсушивают сосну перед сплавом по реке. Подсушка деревьев на корню увеличивает плавучесть сплавляемой древесины, а значит, и уменьшает её потери в пути.

Весной, когда молодая листва набирала на деревьях полную силу, богородские мастера ехали в лес заготавливать липовую древесину для резных игрушек. У сваленной липы обрубали сучья и снимали кору со ствола примерно на две трети длины всего дерева. Верхнюю часть дерева с сучьями, ветвями и листьями (крону) оставляли нетронутой. Соображения были очень простыми. У спиленного дерева листва вянет не сразу, а продолжает долгое время бороться за жизнь, словно мощными насосами втягивая в себя живительную влагу, находящуюся в стволе дерева. За две недели этот естественный насос выкачивал из ствола столько влаги, что на удаление её при обычной сушке на открытом воздухе потребовалось бы несколько месяцев. По истечении двух недель ствол липы распиливали на кряжи длиной до полутора метров. Окорённые и подсохшие липовые кряжи, так называемые лутошки, привозили домой и досушивали на дворе под навесом, уложив их на возвышающийся над землёй настил. К осени липовая древесина была уже вполне пригодна для всевозможных резных работ. Часть древесины пускали в дело, а остальную продолжали досушивать на вольном воздухе.

Сушка древесины запариванием применялась народными мастерами ещё в далёком прошлом, с тех пор как была изобретена русская печь, которая стала прототипом современной сушильной камеры.

Если по каким-либо причинам заготовить древесину с весны не удавалось, её в короткий срок высушивали в русских печах. Запаривали древесину в больших чугунах. В чугун укладывали сырую древесину, а на дно наливали немного воды. Затем чугун накрывали крышкой и ставили в протопленную печь. Чтобы жар не уходил из печи, её закрывали заслонкой. Утром древесину вынимали из чугуна и досушивали при комнатной температуре.

Применяли и другой, более простой способ сушки древесины. После очередной топки из русской печи выгребали золу и чисто подметали пол, на который на попа ставили деревянные заготовки. Плотно закрыв заслонку, дерево выдерживали в печи до утра. К утру древесина хорошо просыхала и одновременно приобретала красивую окраску. Белая в сыром виде липа после запаривания окрашивалась в золотистый цвет, а древесина ольхи — в светло-шоколадный.

Сушка брёвен в вертикальном положении на сухой земле известна в южных областях нашей страны. Например, узбекские резчики сушили древесину под навесом на открытом воздухе. Брёвна, предназначенные для сушки, ставили вертикально, чтобы нижний торец упирался в сухую почву. Влага, находящаяся в брёвнах, постепенно опускалась вдоль волокон по капиллярам вниз и сухая земля жадно впитывала её.

Сушка древесины в земле и речном песке. Из ствола свежесрубленного дерева вытёсывают вначале грубую заготовку. Затем её зарывают в землю где-нибудь под навесом, чтобы дождь не мог увлажнить почву. В земле дерево выдерживают несколько лет, но чаще бывает достаточно всего одного года. Через определённый срок заготовку вырывают из земли и досушивают в помещении. Срок досушки определяется состоянием древесины. Цвет древесины, характер звука, издаваемого заготовкой при лёгком постукивании по ней костяшкой пальцев, дают опытному мастеру точную информацию о готовности древесины к дальнейшей обработке.

Мелкие заготовки твёрдой древесины можно высушить довольно быстро искусственным путём в речном песке. Одновременно они приобретают золотисто-коричневую окраску.

Интересного декоративного эффекта можно добиться при сушке уже готовых резных изделий. В чугун насыпают слой чистого речного песка. Сверху кладут заготовки, которые, в свою очередь, засыпают новым слоем сухого песка. Таким образом, чугун заполняют доверху, следя за тем, чтобы заготовки не касались его стенок. Загруженный чугун без крышки ставят на печь. Чем ближе он стоит к горящим дровам, тем быстрее пойдёт сушка. Но при этом возникает опасность, что древесина начнёт через некоторое время тлеть. В то же время, если чугун стоит слишком далеко от огня, дерево будет сохнуть медленно. Оптимальное расстояние от огня до чугуна определяют опытным путём. По мере высыхания древесины на участках, обращённых в сторону огня, постепенно возникает золотистая подпалина. Она плавно переходит в естественный цвет, который имеет древесная заготовка с противоположной стороны. Часто именно такого эффекта добиваются, декорируя готовые резные изделия. Но если нужно получить равномерную окраску, чугун время от времени поворачивают вокруг своей оси, подставляя то один, то другой его бок к огню. Если же хотят получить чистую высохшую древесину (без подпала), чугун с песком и заготовками ставят в печь после протопки на ночь. Сушить древесину в песке можно и на плите или костре, используя вместо чугуна банки, старые кастрюли, вёдра.

Из письменных источников известно, что древнегреческие скульпторы сушили древесину ценных пород зарыванием в сухую рожь. Сушка древесины в зерне была хорошо известна на Руси. Деревянную заготовку зарывали в зерно ближе к весне. За несколько недель зерно вбирало в себя из древесины всю "лесную влагу". Подготовленную таким образом древесину выдерживали при комнатной температуре, а затем смело пускали в дело, не опасаясь появления трещин. Считалось, что сушка сырой древесины в зерне за несколько недель до посева благотворно влияет на качество посевного материала. Напоённое живительной влагой зерно словно пробуждалось от зимней спячки и быстрее прорастало, оказавшись в земле.



Подготовка поверхности древесины



В процессе подготовки поверхности древесины под лакирование и полирование выполняют следующие операции: зачистку, шлифование, удаление ворса, отбеливание и обессмоливание. От умелого выполнения этих операций зависит окончательная отделка изделия. 

Зачистку выполняют штифтиком, нож которого тщательно точат и правят на оселке; чем острее нож, тем лучше. Горбатик ставят от лезвия (жала) на расстоянии 0,5 мм, не более. После зачистки поверхность древесины должна быть ровной и гладкой.

Если же на ней окажутся кое-какие дефекты (сучки, выделится смола), то исправляют их постановкой вставок, по цвету и текстуре не отличающихся от ремонтируемой древесины.

Устранив дефектные места, древесину шлифуют мелкозернистой шкуркой вдоль слоев до полного удаления следов инструмента.

Как бы хорошо ни была отшлифована поверхность, на ней все же остается ворс — мельчайшие древесные волокна. Во время лакирования или полирования ворс поднимается и портит прозрачный покров лаковой или политурной пленки.

Обычно ворс приглажен и сильно вдавлен в древесину. Чтобы поднять его, следует прежде всего увлажнить поверхность древесины, протерев влажной или мокрой тряпкой. После тщательной сушки поднятые ворсинки снимают циклей или мелкозернистой шкуркой (цикля лучше). Для полного удаления ворса эту операцию повторяют два-три раза. Чтобы придать ворсу большую твердость и обеспечить его полное поднятие и снятие, в воду добавляют немного столярного клея. Ворс, высыхая, немного поднимается, становится более жестким и легче удаляется.

После тщательной шлифовки поверхность обметают щеткой, и деталь или изделие готовы для последующей отделки: крашения, лакирования или полирования.

Древесину, имеющую на поверхности цветные пятна, при необходимости отбеливают. Хорошо поддаются отбеливанию только самые светлые породы: клен, осина, липа, серебристый тополь.

Существует несколько различных по составу отбеливателей. Хорошо отбеливает 15%-ный водный раствор перекиси водорода. Этим составом смачивают поверхность древесины и оставляют на несколько дней, после чего она становится совершенно белой и не требует промывки.

Быстрое отбеливание можно выполнить 6—10%-ным раствором щавелевой кислоты. Для этого берут 1 л горячей воды, добавляют 60—100 г щавелевой кислоты, все тщательно размешивают. Древесину покрывают 2—3 раза. После отбеливания поверхность древесины тщательно промывают горячей водой.

Обессмоливание древесины выполняют тампоном, смоченным ацетоном, бензином, скипидаром или раствором соды. Обессмоливание препятствует окрашиванию водными красителями и прочному склеиванию деталей.

После обессмоливания древесину следует хорошо просушить и затем приступать к дальнейшей обработке.






Получение пиломатериалов и фанеры



При заготовке древесины лесорубы при помощи специальных механических пил спиливают деревья. Операторы сучкорезных машин обрезают ветви, сучья и отправляют их на переработку.

Ствол дерева, очищенный от коры, для удобства обработки разрезают на брёвна. Про продольном распиливании брёвен получают пиломатериалы. Осуществляют эти работы на специальных машинах – лесопильных рамах. 

Кроме назывных в прошлых разделах видов пиломатериалов, в своей жизни вы обязательно будите использовать фанеру. Это искусственный древесный материал, состоящий из 3-х или более листов шпона. Шпон – тонкий слой древесины, который срезается ножом специального станка с бревна, предварительно попаренного в горячей воде. Фанеру делают в основном из древесины берёзы, ольхи, бука и сосны. 

Непременное условие получения качественного шпона — высокая влажность сырья. В то же время шпон склеивают сухим. Поэтому шпон подлежит сушке. Влажность его значительно выше точки насыщения волокна (30%) и колеблется в широких пределах в зависимости от породы, зоны бревна (т. е.. получен ли шпон из заболони или из ядра), продолжительности хранения сырья и т. п. Следует отметить, что влажность шпона примерно на 10% ниже влажности сырья, так как при лущении часть влаги отжимается.

Как и при сушке пиломатериалов, при сушке шпона посредством нагрева из пор и стенок клеток удаляется влага. Но сушка шпона имеет и специфические особенности вытекающие из его характеристики: 1) в связи с большой поверхностью испарения продолжительность сушки измеряется минутами (а не сутками или часами, как при сушке пиломатериалов и заготовок); 2) сушить шпон можно жесткими режимами; 3) необходимо предупреждать формоизменяемость листов шпона и одновременно не препятствовать его усушке, иначе листы шпона будут разрываться. 

В наибольшей степени при сушке шпона в лентах этим требованиям отвечают роликовые сушилки, в которых скомбинированы конвективный и кондуктивный (контактный) методы сушки. При сушке шпона в ленте используются ленточно-сетчатые сушилки. Горячий воздух может двигаться вдоль или поперек шпона и подаваться через сопла. Если в первом виде сушилок скорость воздуха равна 2—4 м/с, то в сопловых достигает 12— 14 м/с. Благодаря высокой скорости воздух разрушает пограничный слой влажного воздуха на поверхности шпона, обеспечивая высокую влагоотдачу. При сопловом дутье продолжительность сушки уменьшается в 2 раза и более.

Роликовые сушилки бывают с паровым (в калориферах) или газовым нагревом агента сушки (воздуха). Шпон в них перемещается системой парных роликов, расположенных друг от друга на 150—300 мм.

В паровых сушилках с поперечной циркуляцией температура воздуха поддерживается t° 20—180° С. Одна сушилка высушивает 2—3 м3 шпона в час.

В газовых сушилках агентом сушки служит топочный газ, получаемый при сжигании древесного топлива, мазута или природного газа. Они более производительны, чем паровые, особенно при сопловой подаче агента сушки. Производительность газовой сушилки может достигать 6—6,5 м3 шпона в час при температуре агента сушки- 230—240° С.

Сушилки любых типов загружаются шпоном с помощью специальных загрузочных устройств. Разгрузка сушилки и укладка сухого шпона в стопы также механизированы. После сушки шпон необходимо сортировать. Шпон сортируют сразу по выходе его из сушилки или на специальных участках и линиях. Рабочие места сортировочного участка имеют, как правило, хорошее естественное и искусственное (в вечернее время) освещение.

В древесине имеется достаточно большое количество естественных пороков. К ним добавляются еще дефекты, возникающие при лущении и сушке шпона (в первую очередь трещины и нарушения целостности листов из-за неправильности формы чурака). Переводить листы шпона с дефектами в брак непозволительно, потому что это резко уменьшит полезное использование древесины и приведет к удорожанию продукции. Поэтому шпон ремонтируют, удаляя дефектные места и вставляя взамен удаленных участков «заплаты» в виде вставок из качественного шпона. При этом следят, чтобы вставка имела одинаковый цвет и толщину, что и весь лист шпона. В соединении вставки и листа должен быть натяг в 0,1—0,2 мм, а влажность вставки должна быть несколько ниже влажности шпона.

Здесь автор должен заметить, что фанерная промышленность — практически единственная отрасль, в которой заготовки (в данном случае шпон) облагораживаются путем удаления дефектных мест. В других отраслях эта эффективная мера повышения качества изделий и улучшения использования сырья незаслуженно забыта.

Во время лущения и последующей обработки образуются куски шпона, ширина которых меньше ширины полного формата. Объем таких кусков достаточно велик, до 15—20% всего объема получаемого шпона. Большая часть кусков образуется в начале лущения, т. е. из наиболее качественной зоны чурака. Поэтому куски шпона превращают в полноформатные листы. Делают это путем соединения кусков кромками с помощью клейкой ленты или нити, зигзагообразно прошивающей соединенные кромки, или склеиванием кромок двух кусков (рис. 35). До соединения кромки выравниваются на ножницах (прирубаются) или (реже) на круглопильных станках. В настоящее время создаются автоматические линии для склеивания кусков шпона в непрерывную ленту, которая затем разрубается на листы требуемых форматов.



ДСП



ДСП – это древесностружечная плита. Для производства ДСП используют древесные отходы и неделовую древесину, что делает производство ДСП высокорентабельным. На производство 1 м3 ДСП расходуется 1,5-1,7 м3 отходов, а заменяет 1 м3 плит 2,5 м3 пиломатериалов или 3,6 м3 деловой древесины. Стоимость древесностружечных плит ниже стоимости столярных на 40-45 %.

ДСП в зависимости от способа производства выпускают двух типов — плоского и экструзионного прессования. В плитах плоского прессования древесные частицы расположены в плоскости параллельной пласти плиты. Усилие прессования при их изготовлении прикладывалось перпендикулярно пласти. В плитах экструзионного прессования частицы располагаются преимущественно перпендикулярно пласти, а усилие прессования прикладывалось к кромке плиты. Плиты экструзионного прессования менее прочные, чем плиты плоского прессования. 

Плиты плоского прессования по ГОСТ 10632-77 делятся на однослойные, трехслойные, многослойные. Плиты однослойные прессуют из стружек одной фракции. Плиты трехслойные прессуют из стружек двух фракций, насыпанных тремя слоями: наружные слои содержат более мелкие и качественные стружки, внутренний слой более крупные. В многослойных плитах размер фракции по толщине плиты постепенно уменьшается от середины к наружным слоям плиты.

Основные операции технологического процесса производства ДСП плоского прессования следующие: раскрой сырья; измельчение древесины; сортировка стружек; повторное измельчение; сушка стружек; смешивание со связующим; формирование ковра; подпрессовка; прессование и склеивание; обрезка; шлифование. Если вместо круглого сырья поступает технологическая щепа, процесс производства ДСП начинается с третьей операции.

Раскрой сырья. Эту операцию выполняют на круглопильных станках. Назначение раскроя — получить короткие отрезки, соответствующие размеру загрузочных приемников стружечных, станков. Наиболее современный и производительный станок для раскроя ДЦ-10. Станок имеет 6 пил, подающий конвейер из 14 тяговых цепей с упорами для подачи сырья. Работой станка оператор управляет с пульта. Если получаемые круглые отрезки (чураки) имеют диаметр больше допустимого, для последующего оборудования их раскалывают вдоль волокон на, дровокольных станках КЦ-7А; КГ-8А. Наибольший диаметр раскалываемых отрезков соответственно 600; 1000 мм. Дровокольный станок имеет раскалывающий клин (КЦ-7А) или несколько клиньев (КГ-8А), на которые системой подачи надвигается чурак и раскалывается на 2, 4, 6 частей за один цикл.



ДВП



Производство ДВП сухим способом. Основные операции производства ДВП следующие: промывка щепы; пропарка щепы; размол щепы на волокна; смешивание волокна со связующим и другими добавками (проклейка); сушка волокна; формирование ковра; подпрессовка полотен; прессование; увлажнение; резка. 

Пропарку щепы выполняют для частичного гидролиза древесины. При сухом способе водорастворимые продукты, входящие в состав древесины, остаются в волокне и участвуют в технологическом процессе.

Пропаривают щепу в пропарочных аппаратах-цилиндрах при давлении пара до 1,2 МПа (190°С). Щепа от одного конца цилиндра перемещается постепенно к выходному концу при помощи винтового вала, вращающегося со скоростью 3-10 мин-1. Для поддержания в аппарате заданного давления вход и выход щепы производят через запирающиеся затворы. Время обработки стружки 6 мин.

Размол щепы производят всухую на дефибраторах, повторный размол на рафинаторах. При сухом способе производства древесноволокнистых плит предусматривается введение в волокно термореактивных смол для увеличения сцепления между волокнами. Парафин вводят в расплавленном виде.

Сушка волокна происходит в пневматических или барабанных сушилках.

Транспортирование и формирование волокна осуществляется при помощи воздуха, осаждение волокна производится на сетчатой ленте конвейера, под которой создается вакуум для более плотной укладки волокон.

Подпрессовку ковра выполняют для повышения его транспортабельности и возможности загрузки ковра в промежутки пресса, так как насыпанный ковер для получения плиты толщиной 6 мм имеет толщину 200 мм. Подпрессовка выполняется па ленточных непрерывных прессах, где происходит уплотнение ковра в 3-5 раз между двумя лентами, сдавливаемыми вальцами при давлении 1800 Н/см. После подпрессовки ковер обрезается вдоль и раскраивается поперек на полотна.

При производстве толстых ДВП (> 6 мм) толщина полотна после подпрессовки на ленточных прессах остается больше допустимой ( > 120 мм), что затрудняет его загрузку в промежутки многоэтажного пресса. Такие полотна дополнительно подпрессовывают в одноэтажном плитном форпрессе периодического действия при удельном давлении 2,5 МПа. Температура плит 220-250 °С, давление 6,5-7 МПа. ДВП произведенные сухим способом, содержат 89 % волокна, 6 % влаги, 2,5 % смолы, 2,5 % парафина. На основе сухого волокна можно прессовать не только плиты, но и различные детали и узлы в производстве тары, мебели, строительных материалов.

Особенности производства ДВП мокро-сухим и полусухим способами. При мокро-сухом способе производства ДВП подготовку волокна, его транспортирование, отлив ковра выполняют, как и при мокром способе производства ДВП. Однако связующих компонентов в массу не добавляют, а хорошее сцепление волокон обеспечивают тщательным размолом щепы на волокна за счет предварительной термохимической ее обработки. Перед прессованием полотна сушат почти до абсолютно сухого состояния (2-3 %) в многоэтажной сушилке. Прессуют плиты без сетки, обе стороны получаются гладкими. Температура плит пресса 240°С, давление 6 МПа. После прессования плиты увлажняют до 6-9 %.

При полусухом способе производства ДВП сырье - древесноволокнистая масса, в которую добавленно связующее, сушится до влажности 10 — 15 %. Из сухого волокна формируется ковер, уплотняется, режется на полотна. Полотна перед прессованием увлажняются до 18-25 % и прессуются в многоэтажном прессе на поддоне с сеткой. Затем следует термовлагообработка.






Заключение



Со своего первого использования деревянного элемента и по сей день человек стремится совершенствовать оборудование и инструменты в области деревообрабатывающее промышленности и индивидуальных методов обработки древесины, все больше увеличивая производительность, экономичность и стараясь максимально снизить отходы данного производства, придумывая все новые конструктивные элементы и новые способы изготовления. Этому способствует научно-технологическая революция в машиностроительной области, более подробное и доскональное изучение свойств и особенностей древесины. Но даже при всем при этом мы должны искать новые методы и развивать имеющиеся способы производства деревянных материалов, выводя производство на более высокие и прогрессивные уровни снижая себестоимость и количество и затраты на технологические операции, но не жертвуя при этом качеством продукции.






Список литературы



1. http://www.woodtechnology.ru

2. http://www.stroitelstvo-new.ru

3. http://www.domovest.ru

4. http://www.pulp.ru

5. http://www.krivorukih.net

6. http://sam-stroy.info

7. http://www.stolear.com

8. http://www.i-stroy.ru

9. http://www.nestor.minsk.by

10. http://otherreferats.

11. http://www.roman.by

12. http://new2.referat.ru

13. http://morozova1079.narod.ru