СПОСОБ СОХРАНЕНИЯ И КОНСЕРВАЦИИ ЗАГОТОВКИ ИЗ БАМБУКА (ВАРИАНТЫ) И ЗАКОНСЕРВИРОВАННАЯ ЗАГОТОВКА (ВАРИАНТЫ)
PRESERVATION OF BAMBOO BLANK (VERSIONS) AND PRESERVED BLANK (VERSIONS)

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при обработке бамбука и изготовлении изделий из него.
Бамбуки относятся к семейству злаковых, имеют деревянистый стебель, подобный соломине, состоящий из нескольких десятков междоузлий, разделенных сплошными перегородками. У некоторых видов бамбука стебель достигает очень больших размеров - высоты 40 м при диаметре 30 см. Бамбуки относятся к однодольным растениям с пучковым типом строения стебля. Поперечный разрез стебля бамбука, например, мадаке, хорошо растущего на Черноморском побережье, показывает, что стенка состоит из трех слоев: наружного, среднего и внутреннего. Наружный покровный слой содержит ряд клеток, вытянутых по окружности стебля и имеющих довольно толстые стенки. Снаружи этот слой покрыт восковым налетом. Внутренний слой имеет один-два ряда также вытянутых по окружности стебля клеток со сравнительно тонкими стенками. Прочность бамбука обусловлена его структурой волокон, а легкость двумя факторами: той же структурой волокон, а также трубчатым строением ствола. Бамбук имеет один явный недостаток: он легче, чем дерево, раскалывается в продольном направлении. Одновременно это является определенным преимуществом, потому что позволяет расщеплять стволы бамбука для последующего прессования и склеивания в паркет, панели и другие плоские вещи.
В настоящее время применяются несколько способов обработки бамбука.
Например, известен способ обработки бамбука (JP №5-7161, B27K 9/00, опубл. 1995 г.), заключающийся во взаимодействии бамбука с газом неполного сгорания растительных материалов и выдерживании бамбука в этих условиях при температуре 100-140°C в течение 40 часов, после чего бамбук охлаждают до комнатной температуры в течение 20 часов. Основным недостатком известного способа является длительность технологического процесса, что значительно увеличивает себестоимость работ. Кроме этого, газ используется для придания эластичности бамбуку и не играет роли в процессе придания цветности.
Известен также способ обработки бамбука (SU №709358, B27K 3/36, опубл. 15.01.1980 г.), заключающийся в пропитке бамбука водным раствором мочевины с последующей сушкой и термической обработкой при 160-170°C в течение 1,5-2-х часов. Способ позволяет получать светлую древесину. Однако указанный способ не предотвращает растрескивание древесины. В частности, растрескивание происходит внутри наиболее толстых частей стенок - в узлах. Кроме этого, процесс обработки длителен и трудоемок.
Известен также способ обработки бамбука (SU №1063600, B27K 9/00, опубл. 30.12.83 г.), заключающийся в горячей сушке бамбуковых заготовок до заданной влажности (от 8% до 15%), нагревании их в ванне и пропитке 10-12,5%-ным водным раствором железного купороса. Пропитанный бамбук сушат, подвергают термической обработке и охлаждают, получая готовое изделие, часть ствола бамбука определенной длины, которое потом используется для изготовления мебели. Однако известный способ, так же как и предыдущий, длителен и трудоемок, требует больших затрат. Кроме этого, применение химикатов при обработке бамбуковой древесины (в частности, железного купороса) приводит к изготовлению изделий, содержащих в себе вредные для здоровья примеси.
Данное решение принято в качестве прототипа для обоих заявленных объектов.
Общим недостатком известных решений является то, что бамбук, при том, что обладает высокой твердостью, так же обладает и повышенной хрупкостью, которая проявляется в виде растрескивании вдоль волокон наружного поверхностного слоя. Это объясняется тем, что изделие из бамбука попадает в условия, когда влажность окружающей среды не соответствует той влажности, при которой сами заготовки для изделия и само изделие из этих заготовок были изготовлены. Учитывая, что клетки в структуре ствола бамбука обладают высокой гигроскопичностью, то периодическое высыхание ствола (заготовки) после насыщения влагой или попадание изделия в более сухую атмосферу приводит к неодинаковым деформационным сдвигам в слоях ствола бамбука. В результате происходит повышенное напряжение отдельных участков наружного слоя по отношению к внутреннему или к другим участкам наружного слоя, что приводит к разрушению связей волокон в наружном слое, выраженному как наличие трещин и расколов. При изготовлении изделий из молодого бамбука, особенно, если ствол (заготовка) подвержены искусственному изгибу (придана дугообразная форма) следует учитывать неодинаковость растяжений по слоям коры бамбука с тем, чтобы не была нарушена целостность поверхностного слоя, который рассматривается как декор изделия. В связи с этим и с тем, чтобы уйти от такой проблемы, производители используют укороченные или небольшой длины заготовки бамбука - одно или два междоузлия. Но это сильно ограничивает возможности применения бамбука.
Технически возможно изготовить из ствола бамбука спортивный Хула-хуп, но никто этого не делает, т.к. напряженный при изгибе ствол обязательно лопнет.
Забытые удочки, трости, лыжные палки и многое другое из бамбука вполне могут вернуться в нашу жизнь с использованием данной технологии.
Например, изготовление двери из цельного бамбука или стеновой панели из двухметровой длины стволов бамбука имеет определенные трудности, обусловленные тем, что со временем прямой ствол бамбука приобретает продольную кривизну, небольшую, но достаточную, чтобы нарушилась пространственная форма двери как уплощенного параллелепипеда.
При фабричной обработке бамбука имеется возможность специализированным образом сформировать такие климатические условия в цехе, где обрабатывается, а потом остывает бамбук, и в хранилище готовой продукции, при которых бамбуковые заготовки сохраняют товарный вид, то есть не растрескиваются и не изменяют свой прямолинейности. Но существуют хранилища при магазинах, рынках, где продаются заготовки, производства, на которых из заготовок изготавливают изделия и в/на которых заготовки могут длительно лежать, невостребованные покупателями, и в/на которых не выдерживаются требуемые для бамбука климатические условия его сохранения и консервации. В результате такого хранения бамбук подвергается новым изменениям, особенно во внутренней структуре стенки, что приводит к появлению изгибных напряжений, коробящих бамбуковую заготовку, которая приобретает кривизну, при этом часто происходит расслоение стекловидного наружного слоя и его растрескивание. Такая заготовка теряет товарный вид и остается невостребованной.
Изобретение направлено на достижение технического результата, заключающегося в повышении эксплуатационных качеств бамбукового продукта в виде заготовок для изделия с сохранением ее прямолинейности и с отсутствием продольной кривизны.
Указанный технический результат для способа достигается тем, что способ сохранения и консервации отдельной заготовки из бамбука заключается в том, что после сушки до влажности 8-30% и охлаждения представляющую собой часть ствола бамбука длинномерную заготовку оборачивают во влаго-газонепроницаемую термоусадочную пленку или размещают в рукаве из этой пленки и воздействуют снаружи на эту пленку потоком среды с высокой температурой нагрева до принятия пленкой формы упакованной в нее заготовки, а затем скрепляют концы пленки на торцах заготовки для герметизации упаковки.
Указанный технический результат для способа достигается тем, что способ сохранения и консервации отдельной заготовки из бамбука, заключающийся в том, что после сушки до влажности 8-30% и охлаждения представляющую собой часть ствола бамбука длинномерную заготовку оборачивают во влаго-газонепроницаемую пленку и скрепляют концы пленки на торцах заготовки для герметизации упаковки.
Указанный технический результат для способа достигается тем, что способ сохранения и консервации заготовок из бамбука, заключающийся в том, что после сушки до влажности 8-30% и охлаждения представляющие собой части ствола бамбука длинномерные заготовки собирают в связку, которую скрепляют от рассыпания и оборачивают во влаго-газонепроницаемую термоусадочную пленку или размещают в рукаве из этой пленки и воздействуют снаружи на эту пленку потоком среды с высокой температурой нагрева до принятия пленкой формы связки, а затем скрепляют концы пленки на торцах стопки для герметизации упаковки.
Указанный технический результат для способа достигается тем, что способ сохранения и консервации отдельных заготовок из бамбука, заключающийся в том, что после сушки до влажности 8-30% и охлаждения представляющие собой части ствола бамбука длинномерные заготовки собирают в связку, которую скрепляют от рассыпания, оборачивают во влаго-газонепроницаемую пленку, и скрепляют концы пленки на торцах заготовки для герметизации упаковки.
Указанный технический результат для устройства достигается тем, что законсервированная заготовка из бамбука представляет собой высушенную до влажности 8-30% часть ствола бамбука или скрепленные от рассыпания части ствола бамбука, обернутые влаго-газонепроницаемой пленкой или размещенные в рукаве из этой пленки, концы которой на торцах герметизированы.
Указанные признаки являются существенными и взаимосвязаны с образованием устойчивой совокупности существенных признаков, достаточной для получения требуемого технического результата.
Настоящее изобретение поясняется конкретным примером исполнения, который, однако, не является единственно возможным, но наглядно демонстрирует возможность достижения требуемого технического результата.
На фиг.1 - представлен общий вид законсервированной бамбуковой заготовки в упаковке;
фиг.2 - представлен общий вид ламинированной бамбуковой заготовки;
фиг.3 - представлен общий вид ламинированной бамбуковой заготовки с негерметизированными торцами.
Согласно настоящему изобретению рассматривается новый способ сохранения и консервации бамбуковых заготовок в виде длинномерных изделий - части ствола (стебля) бамбука длиной от одного до нескольких междоузлий (междоузлие - расстояние между узлами - позвонками ствола), которые обладают приданной при обработке прямолинейностью (по отношению к продольной оси заготовки) для сохранения до использования в изделии приданных свойств.
Традиционно и как это описано в уровне техники, способ обработки бамбука заключается в отрезании от ствола бамбука длинномерной заготовки 1 (длиной от одного до нескольких междоузлий) и сушке заготовки до влажности 8-30% при определенной температуре. После обработки заготовки остывают и поступают в хранилище или склад готовой продукции, где находятся до отправки заказчикам-потребителям или до использования в собственном производстве.
Независимо от того, что в процессе сушки до влажности 8-30% структура волокон ствола обезвоживается и приобретает затвердевшую пористость, заготовка испытывает внутренние напряжения, обусловленные тем, что каждый слой в стенке бамбука имеет свою собственную структуру. Наружный покровный слой - стекловидный слой (который ценится за фактуру и рассматривается как природный декор, не требующий обработки) содержит ряд клеток, вытянутых по окружности стебля и имеющих довольно толстые стенки, самый толстый, средний, слой (деловая часть) состоит из паренхимных клеток, среди которых разбросаны сосудисто-волокнистые пучки, имеющие на поперечном разрезе вид ромбов темного цвета. Паренхимные клетки на поперечном разрезе многоугольные и овальные (диаметр 32-72µ), на радиальном - четырехугольные (длина 32-160µ) с простыми порами на стенках, толщина которых в среднем 12µ. Вполне развившийся сосудисто-волокнистый пучок состоит из сосудов (двух сетчатых сосудов диаметром 108-162µ и одного-двух кольчатых сосудов диаметром 54-60 µ) для проведения воды вверх по стеблю и элементов типа ситовидных трубок, являющихся проводниками пластических веществ, отсюда и повышенная гигроскопичность бамбука. Третий слой - мягкая неделовая часть - не рассматривается в виду слабого влияния на напряжения в стенке ствола.
При высыхании в известных из уровня техники температурных режимах наружный слой стекловидного типа быстрее достигает требуемой нормы по влажности, занимая некоторое равновесное положение согласно выстроенным связям по волокнам и выстроенное относительно неструктурированного состояния среднего слоя, который еще находится в процессе формирования своего равновесного состояния из-за реструктуризации связей. При этом формирование новой пористой структуры среднего слоя строится, опираясь на наружный слой, относительно которого внутренние связи среднего слоя приобретают некоторое напряженное состояние. При сохранении влажности, достигнутой при сушке, в дальнейшем изделие в виде длинномерной части стебля бамбука сохраняет в структуре стенки достигнутое между наружным и средним слоями равновесное состояние по напряженности связей. При выходе за диапазон влажности, особенно в сторону ее повышения, средний слой насыщается влагой, и последующий процесс высыхания вызывает нарушение равновесного состояния между слоями. При насыщении влагой связи между волокнами в среднем слое приобретают упругость и растяжимость, что приводит к потере равновесного состояния наружного слоя, выраженного в появлении продольных трещин и продольных расслоений.
Внутренние слои, имеющие большую толщину, чем наружный стекловидный слой, начинают формироваться в пористую структуру позже и из-за большей толщины. Так как ствол бамбука в поперечном сечении круглый по наружной поверхности и полый внутри, то изменение связей между волокнами в наружном слое выражено появлением скручивающих и изгибных напряжений, приводящее, ко всему прочему, к продольному изгибу (прогибу) длинномерного отрезка бамбука. Это явление еще спровоцировано тем, что толщины слоев в стенке бамбука, как кольцо деревьев, имеют разную толщину и, естественно, в этих толщинах образуются разные по величинам напряжения. Для стволов бамбука явление растрескивания было выявлено до экземпляров более 30 мм в диаметре. В этих заготовках толщина стенки доходила до 7 мм и более.
Для исключения этого явления (прежде всего, продольного изгиба или кривизны и растрескивания наружного слоя) заготовку 1 в виде части ствола бамбука оборачивают во влаго-газонепроницаемую термоусадочную пленку 2 или размещают в рукаве из этой пленки и воздействуют снаружи на эту пленку потоком среды с высокой температурой нагрева до принятия пленкой формы упакованной в нее заготовки, а затем скрепляют концы 3 пленки на торцах заготовки для герметизации упаковки. В качестве влаго-газонепроницаемой термоусадочной пленки используют полиэтиленовую пленку или пленку из поливинилхлорида или полиолефинов. Такой же способ консервации заготовки с целью сохранения приобретенных ею после обработки свойств можно получить и с использованием обычной нетермоусадочной влаго-газонепроницаемой пленки, концы которой на торцах заготовки для герметизации упаковки скрепляют и герметизируют.
Таким способом можно консервировать не только одну единицу заготовки (один отрезок стебля бамбука), но и собранные заготовки в связку, которую скрепляют от рассыпания, затрем либо оборачивают во влаго-газонепроницаемую термоусадочную пленку или размещают в рукаве из этой пленки и воздействуют снаружи на эту пленку потоком среды с высокой температурой нагрева до принятия пленкой формы связки, а затем скрепляют концы пленки на торцах стопки для герметизации упаковки. Связка может быть помещена в герметичный пакет из нетермоусадочной пленки.
Полученная описанными способами законсервированная заготовка из бамбука представляет собой высушенную до влажности 8-30% часть ствола бамбука или скрепленные от рассыпания части ствола бамбука, обернутые влаго-газонепроницаемой пленкой или размещенные в рукаве из этой пленки, концы которой на торцах герметизированы.
После такой упаковки законсервированные заготовки из бамбука могут длительно храниться до востребования, не изменяя своих механических свойств, в частности прямолинейности и товарного вида целостной наружной поверхности, которая считается природным декором и является самым ценным компонентом этого растения.
Сохранение свойств фабрично обработанного бамбука обусловлено тем, что внутри упаковки не меняются условия по влажности, что обеспечивает сохранение и ненарушение равновесного состояния напряженностей поверхностного и среднего слоем стенки бамбука. Это явление было обнаружено экспериментально и подтверждено практически. На собственном производстве в ООО «Бамбуковая компания» было обнаружено, что бамбуковые заготовки, герметично обернутые пленкой (были подготовлены для отправки потребителю, но не были востребованы), длительно находились в условиях вне хранилища и не изменили свой прямолинейности по сравнению с такими же заготовками, которые хранились открыто. В связи с этим был проведен эксперимент, и часть заготовок была обернута герметичной пленкой и подвергнута хранению в неприемлемых для бамбука условиях. Через некоторое время были проведены замеры влажности и прямолинейности законсервированного бамбука: результаты показали сохранение прямолинейности на уровне, достигнутом в момент упаковывания этих заготовок. Наружная поверхность заготовок не имела расслоений и растрескиваний.
Эксперименты показали, что для упаковки для консервации могут использоваться не только полностью остывшие до температуры окружающей среды заготовки из бамбука, но и заготовки с остаточной температурой нагрева, величина которой должна быть меньше температуры плавления пленки. В этом случае при остывании под пленкой уменьшается объем воздуха при остывании и пленка прижимается к заготовке. Внутри пленки условия по влажности не меняются. Изменение температуры окружающей среды приводит к нагреву или охлаждению воздуха внутри упаковки, что приводит к увеличению или уменьшению объема этого воздуха, которое не оказывает влияния на свойства бамбука. Наилучшие результаты показаны были при откачивании воздуха из полости упаковки в момент ее герметизации. В этом случае создаются идеальные условия для консервации заготовок из бамбука.
Важной является упаковка бамбуковой заготовки методом ламинирования. Способ сохранения и консервации отдельной заготовки из бамбука в этом случае заключается в том, что после сушки до влажности 8-30% и охлаждения представляющую собой часть ствола бамбука длинномерную заготовку оборачивают во влаго-газонепроницаемую пленку и ламинируют заготовку с герметизацией торцев полученной упаковки. При ламинировании в режиме вакуумирования происходит максимально плотное прилегание пленки (прозрачной или полупрозрачной или непрозрачной или цветной) к наружной поверхности заготовки. При этом под действием вакуума торцевые части пленки заваливаются внутрь ствола бамбука со стороны его торца, как это показано на фиг.2.
Отдел заказов «Бамбуковой компании» часто встречается с желанием заказчиков использовать стволы бамбука в «мокрых зонах» бассейнов и даже в дизайнерских ванных комнатах под прямыми струями душа. Многолетние эксперименты с покрытием (окунанием, замачиванием) стволов всеми известными яхтенными лаками, синтетическими смолами, пропитками и автомобильными красками не дали положительных результатов. И только консервация стволов термоусадочными пленками позволила удовлетворить спрос на такие заказы. Такие упакованные в пленку или ламинированные заготовки обладают прекрасными характеристиками и выдерживают большой диапазон температур, устойчивы к ультрафиолету, не размываются водой, сохраняя при этом целостность поверхностного слоя и блеск.
При этом пленочное покрытие может быть многослойным, пленка может быть цветной, с узорами и аппликациями, в том числе и с металлоэффектами и т.д.
Кроме того, использование данной технологии позволяет низкосортным стволам бамбука с тонкой стенкой, которые 100% растрескиваются после заготовки и сушки, придавать высокие потребительские качества. Стволы бамбука с тонкими стенками, например, абхазский сорт, имеют только одно преимущество - малый вес.Но более 80% таких стволов идет в мусор из-за сильного растрескивания, часто стволы рассыпаются в "лапшу". Консервация таких стволов по предложенной технологии позволяет использовать их в качестве сортовой заготовки. Термоусадочная пленка работает подобно хомуту и даже с незагерметизированными концами рукава плотно стягивает цилиндр бамбука и не дает внутренним напряжениям, возникающим в стволе, его разрушить. Для таких сортов бамбука законсервированная бамбуковая заготовка представляет собой высушенную до влажности 8-30% часть ствола бамбука, обернутую влаго-газонепроницаемой термоусадочной пленкой или размещенную в рукаве из этой пленки и подверженную снаружи действию высокой температуры. Для такой заготовки торцы 3 пленки остаются открытыми негерметизированными.