СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КАРАНДАШНОЙ ДОЩЕЧКИ
METHOD OF MAKING SLAT

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при производстве карандашной дощечки.
В 1943-1944 гг. был испытан метод лущения, по которому чурки длиной 1-1,5м распаривали в горячей воде, затем на лущильной машине вырабатывали шпон в толщину дощечек (6,1 мм); после охлаждения листы шпона раскраивали на ленты шириной 61 мм, которые в свою очередь расторцовывали на дощечки длиной 185, 145, 120 мм. Преимущество этого метода в том, что не расходуется древесина в опилки. Однако при этом методе все дощечки получаются тангентального раскроя, при сушке деформируются и в них образуется много трещин, что недопустимо по техническим условиям.
В 1955 г. испытан метод строгания карандашных дощечек. Бруски пропаривали в автоклавах, после этого на строгальном станке типа «Сляйсер» раскраивали на дощечки. При этом раскрое также не расходуется древесина в опилки, но дощечки получали различными по толщине, в хаотичном виде и в горячем состоянии (70-80°С), что значительно усложняло процесс сортировки и упаковки. Кроме того, при сушке дощечки деформировались.
Суть ленточного раскроя или продольно-поперечного метода раскроя реек на карандашные дощечки заключается в том, что полученные отрезки реек длиной 1-2 м раскраивают на ленты, по толщине равные толщине дощечек, ленты затем расторцовывают с учетом качества древесины непосредственно на карандашные дощечки. При существующем же поперечно-продольном (брусковом) методе рейки раскраивают на бруски, а бруски - на дощечки.
В 1969 г. СибНИИЛП выполнил работу по теме «Исследование технологии производства карандашных дощечек и разработка методов рационального раскроя сырья», в которой были сопоставлены существующий метод поперечно-продольного (брускового) раскроя сырья на дощечки и продольно-поперечного (ленточного). Авторы работы рекомендуют следующий технологический поток раскроя сырья на карандашные дощечки:
- раскрой бревна производить лесопильными рамами вразвал на доски толщиной 61 мм;
- при раскрое досок на рейки целесообразнее применять многопильный станок с двумя пильным валами;
- за многопильным станком технологическую линию разделить на два потока - для специализации переработки реек и брусков разного качества;
- рейки с небольшим количеством сучков диаметром до 20 мм раскраивать брусковым (поперечно-продольным) методом;
Такое дифференцированное разделывание древесины на карандашные дощечки практически трудно осуществить на имеющихся производственных площадях, поэтому до настоящего времени остается в действии поперечно-продольный (брусковый) метод (Производство карандашей. Западносибирское книжное издательство, 1975 г.).
Наиболее близким техническим решением является способ, при котором карандашную дощечку получают из различных пород древесины лущением чураков на шпон с толщиной листа в готовом виде 1,0-3,0 мм. Для облагораживания отбирают партию лущеного шпона одной породы и одинаковой толщины и проводят термическую обработку с одновременной пропиткой парафином при 180-250°С в течение 0,5-60 мин. Облагороженный шпон сортируют, чинят и обрабатывают поверхность клеящим составом. Формируют пакет заданной толщины, склеивают и раскраивают на дощечки (А.с. №1818553 опубл. 30.05.1993 г.) - прототип.
Недостатком данного технического решения является высокая температура обработки шпона при изготовлении карандашной дощечки.
Техническая задача изобретения - снижение температуры обработки шпона при одновременном сохранении высоких чиночных свойств.
Техническая задача достигается тем, что получение карандашной дощечки включает лущение чураков на шпон с последующим его раскроем и сортировкой, шпон вырабатывают с толщиной в готовом виде 1,0-3,0 мм, отсортированный шпон облагораживают путем проведения термической обработки с одновременной пропиткой в течение 0,5-60 мин, затем обрабатывают клеящим составом, формируют пакет заданной толщины, склеивают и раскраивают на дощечки, при этом термическую обработку с одновременной пропиткой производят в техническом масле при температуре 130-170°С.
Сравнение заявляемого способа с прототипом показывает, что он отличается следующими признаками:
- термическую обработку с одновременной пропиткой производят в техническом масле при температуре 130-170°С.
Поэтому можно предположить, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».
Заявляемый способ может быть реализован на стандартном оборудовании с использованием известных технологических процессов, поэтому он соответствует критерию «промышленная применимость».
Глубина пропитки различных пород древесины, из которой сделана карандашная дощечка, находится в широком диапазоне температур, которые используются для расплавления твердого теплоносителя, в частности парафина. При этом значение повышения температуры, прежде всего, необходимо:
- для расплавления парафина с целью наиболее полной передачи тепла от расплавленного парафина дощечке или шпону;
- для придания жидкому парафину такой вязкости, при которой максимально глубоко жидкий парафин заместит удаленную в процессе термообработки из древесины влагу и максимально проникнет в поры древесины.
Чтобы получить минимально необходимую вязкость, соизмеримую с вязкостью воды или подобную ей, необходимо нагреть парафин до температуры не менее 180-250°С в зависимости от породы древесины и марки парафина (см. Таблицу). При нагревании древесины выше 180°С начинается ее разложение (деструкция) [Ванин. Древесиноведение. госбумиздат - 1949 г.]. Это приводит к снижению прочностных свойств древесины, ее шероховатости и тому подобному, что нежелательно в конкретном случае.
Техническое высокотемпературное низковязкое масло при нагревании его до 130°С приобретает вязкость практически соизмеримую с водой. При погружении лущеного шпона в техническое масло, нагретое до 130°С, из пустот и пор шпона бурно выделяется вода, находящаяся в древесине шпона. В результате особенно в пустотах и порах древесины образуется вакуум, в который быстро перемешивается масло, заполняя пустое пространство в древесине шпона. Низкая вязкость нагретого технического масла способствует более глубокому проникновению его в мельчайшие пустоты, образовавшиеся при удалении (испарении) воды. Наличие масла в порах древесины способствует:
- снижению сил трения при резании древесины, что в свою очередь способствует улучшению чиночных свойств карандашей, изготовленных вышеуказанным способом;
- одновременно глубоко проникшее в поры древесины нагретое до определенной температуры масло делает древесину более эластичной и более мягкой, что также способствует улучшению глубинных свойств древесины.
При этом структура древесины остается целостной.
Температурный диапазон от 130°С до 170°С, полученный экспериментальным путем, вызван строением различных пород древесины, предложенных для использования в карандашном производстве по предлагаемому способу. К тому же при термообработке и пропитке в нагретом до 90°-170°С масле разложение древесины не происходит.
Продолжительность термообработки и пропитки древесины зависит в основном от специфики строения и состава различных пород древесины и толщины обрабатываемого материала. Заявляемая совокупность признаков не выявлена при проведении патентно-информационных исследований, поэтому можно сделать вывод о соответствии технического решения критерию «изобретательский уровень».
Способ изготовления дощечки осуществляется следующим образом. Сосновые кряжи провариваются в бассейне периодического действия при температуре 40-50°С в течение 6 часов. Затем кряжи выгружают из бассейна и отправляют на окорку, где окариваются на окорочном станке ОК-63 и распиливаются на чураки длиной 1,6 м на станке АЦ-3С. Далее чураки разлущиваются на лущильном станке ЛУ 1710 в ленту шпона толщиной 1,5 мм. Полученная лента шпона раскраивается на форматный шпон размером 1600×1600 мм на ножницах НФ18-3. Форматный шпон укладывается в стопы на подъемники. Кусковый шпон также по отдельному направлению укладывается в стопы. Затем оба вида шпона, форматный и кусковой сортируют. При сортировке и отборе сырого шпона учитываются размеры шпона, дефекты и пороки древесины. Для облагораживания отбирают партию сырого шпона влажностью 80-90%.
Облагораживание шпона (термообработка и пропитка) ведут в высокотемпературном низковязком техническом масле марки АМТ300Т при температуре 160°С в течение 45 минут в ванне периодического действия. В ванну загружают один блок, состоящий из 5 листов шпона. Кусковый шпон прирезают и склеивают между собой термопластичной нитью в форматный лист шпона на ребросклеивающем станке для продольного склеивания.
После облагораживания форматный шпон проклеивают клеем ПВА и складывают в пакет, состоящий из четырех листов, причем три листа располагают лицевой стороной к оборотной, а последний лист - оборотной к оборотной стороне. Направление волокон во всех листах одинаковое. Общая толщина пакета составляет 6.1 мм. Прессование пакета ведется в холодном состоянии на лабораторном прессе До838Б при комнатной температуре в течение 8 часов.
Склеенный слоистый материал выдерживают в плотных стопах в течение 5 суток, раскраивают на дощечку на специальном оборудовании, используемом для раскроя плитных и листовых материалов. Готовую дощечку сортируют и упаковывают. На этом способ получения карандашной дощечки из шпона заканчивается. Предлагаемый способ получения карандашной дощечки иллюстрируется примерами, приведенными в таблице. Сила резания определена на установке по исследованию сил резания древесины.
Как видно из приведенных в таблице данных, предлагаемый способ позволяет уменьшить по сравнению с кедром силу резания на 15-20Н, заменить древесину кедра на менее дефицитное и дорогостоящее сырье. Кроме того, предлагаемый способ позволяет увеличить выход карандашной дощечки на 10-20%.
Таблица
Условия проведения способа
Примеры
По изобретению
Контрольные
По прототипу
1
2
3
4
5
6
7
9
Порода древесины
Береза
Осина
Ель
Пихта
Сосна
Береза
Пихта
Кедр
Толщина шпона, мм
3
3
1,5
1,0
1,5
3,5
0,75
6,1
Облагораживание шпона:
температура
170
130
140
150
160
180
120
-
время пропитки, мин
0,5
10
30
60
45
0,3
6,5
180-300
Состав клеевого слоя
ПВА
ПВА
ПВА
ПВА
ПВА
ПВА
ПВА
-
Количество листов шпона в пакете, шт.
2
2
4
6
4
2
8
1
Толщина пакета, мм
6,0
6,0
6,0
6,0
6,0
7
6
6,1
Показатели:
Сила резания, Н
53,1
56,4
69,2
62,4
70,6
68,0
47,0
70-74
Выход дощечки, %
36
32
25
24
29
34
15
5-10