4. Технологический раздел

4.1. Основные сведения о технологии деревообработки

Технологический подход к объекту конструирования диктуется необходимостью создать реально осуществимый проект и базируется на знании возможностей конструкционных материалов, формообразующих и сборочных технологий, приёмов конструктивной связи, крепления узлов и деталей.

Технология – это совокупность сведений о различных физико-механических, химических и других способах обработки или переработки сырья, изготовления полуфабрикатов и изделий. В практике к деревообрабатывающим производствам относятся все производственные процессы, связанные с механической обработкой, способами пиления, строгания, долбления, лущения, сверления, точения, шлифоваиния, штампования, гнутья, а также процессы склеивания, сборки, отделки, антисептирования.

Первичным видом сырья в деревообработке являются круглые сортименты от лесозаготовительных производств - пиловочник, шпальник, балансы, дрова и т.п., на базе которых выделились специфичные производства - лесопиление, шпалопиление, производство фанеры, плит и т.д.

Вторичным видом сырья в деревообработке являются пиломатериалы, фане­ра, плиты, на базе которых выделились производства - мебельное, лыжное, тарное, а также производство столярно-строительных изделий и комплектов деревянных домов. Каждое из перечисленных производств является специфичным по присущей ему технологии и оборудованию. Многие из этих производств обеспечены справочной и нормативной литературой.

4.2 Сырьё и материалы, применяемые в деревообработке

К продукции лесопильного производства в соответствии с ГОСТ 182888 относят пиломатериалы, заготовки, обапол (вырезанная пo размерам пилёная продукция, полученная из боковой части бревна при его распиловке. Если выпуклая сторона обапола не пропилена или пропилена менее чем на 1/2 длины, его называется горбыльным), горбыль и шпалы.

Основной пилопродукцией для деревообработки являются пиломатериалы и заготовки.

Пиломатериалы - это пилопродукция определенных размеров и качества с двумя плоскопараллельными пластями. Пиломатериалы могут быть радиальной и тангенциальной распиловки.

По геометрической форме и размерам поперечного сечения пиломатериалы делятся на доски, бруски и брусья.

Брусья - пиломатериалы толщиной и шириной более 100 мм. Соответственно числу пропиленных сторон брусья бывают двухкантные , трехкантные и четырехбитные.

Бруски - обрезной пиломатериал толщиной до 100 мм и шириной не более двойной толщины.

Доски - пиломатериалы толщиной до 100 мм, шириной более двойной толщины.

По размерам пиломатериалы общего назначения разделяются на тонкие (толщиной до 32 мм включительно) и толстые - толщиной 35 мм и более (лиственные), 40 мм и более (хвойные). По длине лиственные пиломатериалы разделяются на короткие - от 0,5 до 0,9 м; средние - 1,0-1,9 м; длинные - 2,0-6,5 м; хвойные пиломатериалы имеют длину 1-6,5 м с градацией 0,25 м. Номинальные размеры пиломатериалов по толщине и ширине установлены для древесины влажностью 15 %.

По характеру обработки пиломатериалы разделяют на необрезные, обрезные и односторонне обрезные.

Пиломатериал необрезной - доски с непропиленными или частично пропиленными кромками, у которых величина обзола превышает допустимую стандартами для обрезных пиломатериалов;

Пиломатериал обрезной - доски, у которых все четыре стороны пропилены, а величина обзолов не превышает допустимых размеров.

Односторонне обрезные доски имеют одну пропиленную кромку. У обрезных досок на кромках в допустимых размерах может быть тупой или острый обзол (часть боковой поверхности бревна).

Пиломатериал хвойный изготовляют из древесины сосны, ели, пихты, лиственницы и кедра. Доски и бруски вырабатывают пяти сортов: отборного, 1, 2, 3 и 4-го, а брусья - четырех сортов: 1, 2, 3 и 4-го согласно ГОСТ 8486-86.

Пиломатериалы лиственных пород подразделяют на обрезные, необрезные и односторонне обрезные доски и бруски. Номинальные размеры устанавливают по длине: из твердых лиственных пород - от 0,5 до 6,5 м с градацией 0,10 м; из мягких лиственных пород и березы - от 0,5 до 2,0 м с градацией 0,10 м; от 2,0 до 6,5 м с градацией 0,25 м; по толщине - 19-100 мм; по ширине обрезные - 60- 200 мм; необрезные и односторонние обрезные - 50 мм и более с градацией 10 мм. Ширина узкой пласти в необрезных пиломатериалах не должна быть менее 40 мм.

Заготовки – это доски и бруски, прирезанные применительно к товарным размерам и качеству древесины деталей с соответствующими припусками на фрезерование , торцовку, усушку.

Фанера - сложный древесный материал с однонаправленной или перекрестной структурой. Фанера, склеенная из трех и более слоев шпона с наружными слоями из шпона лиственных пород древесины (ГОСТ 3916.1) или хвойных (ГОСТ 3916.2), изготавливается следующих марок:

• ФСФ - фанера повышенной водостойкости;

• ФК - фанера водостойкая;

• ФБА - фанера не водостойкая (ФБА - только по ГОСТ 3916.1).

По степени обработки поверхности фанеру подразделяют на шлифованную с одной (Ш₁) или с двух (Ш₂) сторон (пластей) и нешлифованную. По содержанию формальдегида фанеру подразделяют на классы эмиссии: Е1, Е2 и Е3. Фанеру класса эмиссии Е3 допускалось выпускать до 01.01.92 г.

Размеры листов фанеры должны соответствовать стандартам.

Для изготовления фанеры применяют лущеный шпон. Фанера считается изготовленной из той породы древесины, из которой изготовлены ее наружные слои.

При четном числе слоев шпона два средних слоя должны иметь параллельное направление волокон. Симметрично расположенные слои шпона по толщине фанеры должны быть из древесины одной породы и одинаковой толщины.

Сорт фанеры определяется качеством лущеного шпона наружных слоев и обозначается сочетанием сортов шпона лицевого и оборотного слоев.

Влажность фанеры марок ФСФ и ФК должна быть от 5 до 10%, а марки ФБА - от 6 до 15%.

Параметр шероховатости R_m фанеры по ГОСТ 7016 не должен быть более, мкм:

• по ГОСТ 3916.1 для шлифованной 100, нешлифованной 200;

• по ГОСТ 3916.2 для шлифованной 200, нешлифованной 320.

Бакелизированная фанера (ГОСТ 11539) изготовляется из листов березового лущеного шпона, склеенных синтетическими смолами.

Декоративная фанера ДФ (ГОСТ 14614) - фанера, облицованная пленочными покрытиями в сочетании с декоративной бумагой или без бумаги; применяется как отделочный материал в строительстве, мебельной промышленности и т.д. Для изготовления декоративной фанеры применяют: лущеный шпон, смолу марки СФЖ-3011, бакелитовую пленку, бумагу-основу и для ее пропитки - мочевино-меламиноформальдегидные и меламиноформальдегидные смолы.

Декоративная фанера подразделяется:

• по количеству облицованных сторон - на одно- и двустороннюю;

• по внешнему виду поверхности облицовочного покрытия - на глянцевую и полуматовую;

• по виду облицовочных покрытий и применяемым смолам - на марки ДФ-1, ДФ-2, ДФ-3 и ДФ-4.

Облицовочные покрытия в зависимости от марки фанеры могут быть прозрачное (бесцветное или окрашенное), не укрывающее текстуру натуральной древесины (ДФ-1), непрозрачные с декоративной бумагой, имитирующей текстуру ценных пород древесины или с другим рисунком (ДФ-2), прозрачное повышенной водостойкости (бесцветное или окрашенное), не укрывающее текстуру натуральной древесины (ДФ-3) и непрозрачное повышенной водостойкости с декоративной бумагой, имитирующей текстуру ценных пород древесины или с другим рисунком (ДФ-4).

Лущеный шпон (ГОСТ 99) используется для изготовления слоистой клееной, декоративной фанеры, облицовки поверхности изделий из древесины.

Шпон изготавливается из лиственных и хвойных пород древесины. В зависимости от качества древесины и обработки шпон лиственных пород подразделяется на пять сортов: А, АВ, В, ВВ, С; шпон хвойных пород - на четыре сорта: АХ, АВХ, ВХ и СХ. Влажность шпона - 6±2%. Параметр шероховатости поверхности Rm по ГОСТ 7016 должен быть для шпона лиственных пород не более 200 мкм, для шпона хвойных пород - не более 320 мкм.

Строганый шпон (ГОСТ 2977) получается путем строгания древесины на фанерострогальных станках и предназначается в качестве облицовочного материала для изделий из древесины. Он вырабатывается из древесины следующих пород:

лиственных:

• мелкорассеянно-сосудистых - березы, бука, граба, груши, клена, красного дерева (дибету, макоре, моаби, сапели), липы, ольхи, ореха, осины, тополя, ивы;

• крупнорассеянно-сосудистых - красного дерева (аиле, боссе, лимба, африканское махогони или акажу, окуме, сипо, тиама, фрамире);

• кольцесосудистых - бархатного дерева, вяза, дуба, ильма, карагача, каштана, ясеня;

• хвойных - лиственницы, сосны.

В зависимости от текстуры древесины строганный шпон подразделяют на виды (см. таблицу 1).

Таблица 1 – Виды шпона

Радиальный -	годичные слои имеют вид прямых параллельных линий, расположенных по всей поверхности листа
Полурадиальный -	годичные слои имеют вид прямых параллельных линий, расположенных не менее чем на 3/4 площади листа
Тангентальный -	годичные слои имеют вид конуса нарастания, углов или кривых линий
Тангентально-торцовый -	годичные слои имеют вид замкнутых кривых линий

Шпон из ореха, груши, бархатного дерева, красного дерева на виды не подразделяется. Шпон из сосны подразделяется на радиальный и полурадиальный.

Параметр шероховатости поверхности Rz_max по ГОСТ 7016 должен быть не более 200 мкм для дуба, ясеня, ильма, лиственницы, сосны и крупнорассеянно-сосудистых пород; для древесины остальных пород не более 100 мкм.

Столярные плиты (ГОСТ 13715) изготовляют из щитов, слеенных с обеих сторон шпоном. Они подразделяются на типы:

НР -	Из несклеенных между собой реек древесины
СР -	Из склеенных между собой реек древесины
БР -	Рейки из склеенных в блок досок

Вид обработки поверхности плиты - нешлифованная и шлифованная с одной или двух сторон

Щиты изготовляют из реек древесины хвойных, мягких лиственных пород и березы.

Шероховатость поверхности Rm_max по ГОСТ 7016 не должна превышать, мкм:

• для шлифованных необлицованных лиственных пород - 100 (7 класс);

• хвойных пород - 200 (6 класс);

• для нешлифованных необлицованных лиственных пород - 200 (6 класс);

• хвойных пород - 320 (5 класс);

• для нешлифованных облицованных кленом, дубом, ясенем, пихтой, лиственницей, сосной - 200 (6 класс);

• остальных пород - 100 (7 класс).

В плитах не допускаются покоробленность и волнистость, превышающие нормы.

Щиты клеёные (мебельные), ТУ 5366-005-52036415-2001

Щиты клееные предназначены для производства мебели, дверных блоков, подоконной доски, ступеней. Реализуются покупателям в качестве заготовок и готовых изделий. В зависимости от качества древесины и обработки поверхности клееных щитов подразделяются на сорта АВ и С. В результате щиты клееные подразделяются на 3 типа по качеству

1. АВ/АВ — двухсторонние щиты

2. АВ/С — односторонние щиты

3. С/С — двухсторонние щиты

Клееный щит состоит из калиброванных ламелей из пиломатериалов хвойных и лиственных пород, соединённых по кромкам на гладкую фугу на клей КЛЕБИТ 303. Для изготовления щитов допускается применение реек, соединённых на горизонтальный зубчатый шип.

Таблица 2 – Размеры клеёных щитов

Параметры	Номинальные размеры (мм)
толщина S	20; 30; 40; 50
ширина В	по заказу до 1000
длина L	max 2500

Возможно изготовление щитов шириной 200 — 450 мм с градацией 50мм, а также по спецификации заказчика шириной до 1000мм и длиной до 2400мм. Щиты для производства мебели могут изготавливаться в соответствии с требованиями, установленными в договоре. Влажность древесины щитов обеспечивается 8 ± 2%. Для изготовления щитов клееных прменяют: древесину хвойных пород по ГОСТ 8486-86 и клеевые материалы не ниже средней водостойкости (Клебит 303).

Условное обозначение щита клееного:

Щит клеёный – сосна 20х 600х 1000 ТУ 5366-005-52036415-2001, где обозначение размеров щита – толщина, ширина и длина в мм; допускается вместо породы древесины указывать из какого материала изготовлен щит - хвойная порода (хв) или лиственная (листв).

Древесностружечные плиты (ДСП) ГОСТ 10632, изготовленные методом горячего плоского прессования древесных частиц, смешанных со связующим, используются для производства мебели, в строительстве (кроме жилищного строительства, строительства зданий для детских, школьных и лечебных учреждений).

Плиты подразделяют:

• по физико-механическим показателям (плотность от 550 до 820 кг/м³) - на марки П-А и П-Б;

• по качеству поверхности - на I и II сорта;

• по виду поверхности - с обучной и мелкоструктурной (М) поверхностью;

• по степени обработки поверхности - на шлифованные (Ш) и нешлифованные;

• по гидрофобным свойствам - с обычной и повышенной (В) водостойкостью;

• по содержанию формальдегида - на классы эмиссии Е1, Е2 и Е3.

Ламинированные древесностружечные плиты (ЛДСП) по ГОСТ 10632- 89

Древесноволокнистые плиты (ГОСТ 4598) изготовляют из древесных или иных растительных волокон с добавками специальных составов; они предназначаются в качестве конструкционного, облицовочного, отделочного, изоляционного материала в конструкциях и изделиях, защищенных от увлажнения. Плиты в зависимости от назначения подразделяют на два типа: твердые и мягкие.

Твердые плиты в зависимости от прочности, плотности и вида лицевой поверхности подразделяют на марки:

• Т - твердые плиты с необлагороженной лицевой поверхностью;

• Т-С - твердые плиты с лицевым слоем из тонкодисперсной древесной массы;

• Т-П - твердые плиты с подкрашенным лицевым слоем;

• Т-СП - твердые плиты с подкрашенным лицевым слоем из тонкодисперсной древесной массы;

• СТ - твердые плиты повышенной прочности (сверхтвердые) с лицевым слоем из тонкодисперсной древесной массы;

• СТ-С - твердые плиты повышенной прочности (сверхтвердые) с лицевым слоем из тонкодисперсной древесной массы;

• Т-В - твердые плиты с необлагороженной лицевой поверхностью с повышенной водостойкостью;

• Т-СВ - твердые плиты с лицевым слоем из тонкодисперсной древесной массы с повышенной водостойкостью;

• НТ - твердые плиты пониженной плотности (полутвердые).

Мягкие плиты в зависимости от плотности подразделяют на марки: М-1, М-2, М-3.

Цементно-стружечные плиты (ЦСП, ГОСТ 2681) изготовляют прессованием древесных частиц с цементным вяжущим и химическими добавками. В качестве сырья для производства плит рекомендуется применять тонкомерную древесину хвойных пород по ГОСТ 9463, а также древесину лиственных пород по ГОСТ 9462 не ниже 3-го сорта. Смешение пород не рекомендуется. Содержание гнили и коры в общей массе древесины определяется технологическим регламентом. ЦСП относятся к группе трудносгораемых материалов повышенной биостойкости.

Фибролитовые плиты (ГОСТ 8928) изготовляют методом прессования смеси специально нарезанной на древесно-шерстных станках стружки по ГОСТ 5244 (длина 400-500 мм, ширина 4-7 мм, толщина 0,25-0,5 мм), портландцемента марки не ниже 400 (ГОСТ 10178), химических добавок (хлористый кальций, жидкое стекло, известь, сернокислый алюминий) и воды. Фибролитовые плиты - трудносгораемый, биостойкий материал.

МДФ (Medium Density Fiberboard) – древесноволокнистая плита средней плотности. Этот материал представляет собой спрессованную мелкодисперсную фракцию дерева. Это плитный материал, изготовленный из высушенных древесных волокон, обработанных синтетическими связующими веществами и сформированных в виде ковра с последующим горячим прессованием (плотностью 700…870 кг/ м3). Основным связующим элементом волокон является лигнин, который плавится при нагревании древесины.

   Материал МДФ (MDF) является самым популярным при изготовлении мебельных фасадов, высококачественной мебели, отделочных материалов для интерьера, декоративных реек, а также для производства дверей. Он возник как дальнейшее развитие сухого способа производства ДВП (древесно-волокнистых плит) с учетом совершенствовавшихся при изготовлении ДВП технологий. В МДФ (MDF) развитая поверхность древесных волокон и сокращенный цикл прессования эффективно сочетаются с прочностью за счет участия связующих веществ в межволоконном взаимодействии.    Для изготовления плит МДФ (MDF) используется, как правило, низкосортная древесина и отходы деревообработки (щепа, горбыль). Получаемый продукт полностью соответствует всем необходимым требованиям к современному конструкционному материалу.

Достоинства:

• Высокое качество;

• Однородный состав и плотность;

• Заменитель натурального дерева, альтернатива в отношении фанеры и столярных плит

Преимущества:

• Плиты из МДФ (MDF) влагостойки, хорошо переносят воздействия кухонного пара, не разбухают, не коробятся.

• По механическим характеристикам плиты МДФ (MDF) превосходят натуральное дерево.

• Плите из МДФ (MDF) доступны любые способы обработки, в отличие от ДСП (PB), благодаря чему можно сделать красивую филенку, закругленные углы.

• Они как минимум на 60-70% дешевле натурального дерева.

• Плиты из МДФ (MDF) устойчивы к различным грибкам и микроорганизмам, что делает изделия из МДФ (MDF) гигиеничными и безопасными в быту.

   Материал отличается высокой экологичностью (класс эмиссии Е1), гидрофобностью, прочностью. МДФ (MDF) легко красится и ламинируется, поддается формовке. Также он имеет высокий уровень шумопоглощения и звукоизоляции, а также обладает отличными теплоизоляционными свойствами.    При более низкой стоимости по своим экологическим и качественным характеристикам МДФ (MDF) близок к натуральной древесине, что обеспечивает его широкое применение.    Прочность МДФ (MDF) обеспечивается не только использованием синтетических смол, но и участием естественных связующих веществ в межволоконном взаимодействии (лигнин.) Благодаря высокой прочности МДФ (MDF) значительно лучше, чем ДСП (PB) удерживает крепеж.    Одним из самых важнейших и отличительных преимуществ МДФ (MDF) является высокая технологичность этого материала. Поверхность МДФ (MDF) легка в обработке, позволяет делать красивую филёнку, закруглённые углы и т.д. Деталям МДФ (MDF) можно придать самую разнообразную форму, что значительно расширяет возможности производителей мебели при конструировании и разработке дизайна мебели.

OSB (Oriented Strand Board) - древесная плита из ориентированной длинноразмерной стружки - принципиально нового продукта глубокой переработки древесины.

Отличительной чертой OSB является то, что стружка в слоях плиты имеет ориентацию. Внешние слои направлены вдоль длины панели, а внутренний слой - перпендикулярно длине.

Главные преимущества OSB:

• прочность материала;

• хорошая огнестойкость и жаростойкость;

• низкое содержание формальдегида;

• однородный материал без внутренних дефектов, трещин, сучков;

• минимально поддается изменениям размеров;

• подходит для использования во влажной среде снаружи и внутри зданий.

Идеально подходит для:

• сооружения строительных стен и перегородок;

• крыш различных конструкций;

• основания и покрытия полов;

• потолочных конструкций;

• мебельного производства и обшивочных работ;

• изготовления упаковочных материалов и тары.