Меблевий щит – це листовий дерев’яний матеріал квадратної або прямокутної форми, виготовлений за допомогою склеювання між собою по ширині і, в деяких випадках, по довжині струганих дерев’яних брусків, з шириною кожного бруска від 10 мм до 50 мм. В Україні більшість меблевих щитів виготовляється з хвойних порід дерева (сосна, ялина), також деякою популярністю користуються щити з твердолистяних порід (дуб, бук, ясен, клен, береза). Меблеві щити застосовуються для виготовлення меблів, елементів декору та будівельних елементів, як екологічно нешкідливий та естетично привабливіший аналог ДСП.
Меблевий щит використовується досить давно і технологія виготовлення за останні 100 років змінилася незначно. У канонічному варіанті дерев’яні бруски стискалися між собою за допомогою металевих струбцин, нині їх функції виконують преси. Різке збільшення обсягів споживання меблевого щита почалося з 70-х років 20-го століття, коли стало можливим масове виробництво цього продукту.
В даний час як у меблевій промисловості, так і в будівництві, серед клеєних деревних матеріалів з’явилася велика кількість дешевших аналогів цього матеріалу, тому щити з дерева застосовуються у вузькоспеціалізованих випадках, а саме:
- з міркувань екологічної безпеки: меблевий щит; гіпоалергенний природний матеріал;
- з міркувань естетики: цей натуральний матеріал при правильній обробці виглядає вишуканіше за замінники;
- з міркувань практичності.
Переваги меблевого щита перед іншими плитними матеріалами:
- а) меблі з дерев’яних щитів служить довше за меблі з ДСП або МДФ;
- б) ці меблі ремонтно придатні: так як дерево однорідне за своєю структурою, навіть пошкоджену деталь меблів можна відновити (не замінити, а саме відновити) і вони будуть виглядати як нові;
- в) Деревина гігроскопічний матеріал, тобто. вона регулює вологість повітря у приміщенні;
- г) меблі з клеєного щита мають властивості адсорбувати шкідливі речовини.
Використання хвойних та листяних порід дозволяє виробляти різноманітний за виглядом та дизайном меблевий щит з індивідуальною текстурою та різними властивостями. Клеєний щит ділиться на сорти якості від А до С. Сорт визначається за двома сторонами: А/А, А/В, А/С, В/В, В/С, С/С
- сорт А підбирається за малюнком, рівний за тоном, однорідний за текстурою, без дефектів (сучків, заболоні тощо);
- сорт В – без відбору малюнку, рівний за тоном, однорідний за текстурою, без дефектів;
- сорт С – без відбору за малюнком, тоном та текстурою, незначні дефекти (сучки не більше 5 мм, заболонь). Механічні ушкодження не допускаються у всіх сортах.
При виробництві меблевого щита можна отримувати різний щит залежно від його застосування. Тут переважно розрізняють два види. Це одношаровий клеєний щит, який також називається масивним щитом, клеєним щитом або просто одношаровим щитом. Одношаровий щит має товщину від 14 до 60 мм, виготовлений з дерев’яних заготовок (рейки, дошки або бруса) шириною від 18 мм, які склеєні один з одним в один шар паралельно до напрямку волокон.
Другим видом клеєного щита є багатошаровий щит, що складається з двох лицьових шарів та бажаної, але непарної кількості середніх шарів. Шари повинні укладатися симетрично за товщиною, що визначає позитивні властивості багатошарового щита. Багатошаровий клеєний щит зазвичай товщиною від 12 мм до 60 мм (спец. розмір до 75 мм), три- або п’ятишаровий, з симетричним укладанням і склеєний з декількох одношарових щитів, що представляють лицьові та середні шари.
Основними етапами технологічного процесу виготовлення меблевого щита є:
- 1) сушіння заготовок;
- 2) поперечний розкрій;
- 3) обрізання та розкрій;
- 4) попереднє стругання;
- 5) торцювання та сортування;
- 6) зрощування;
- 7) стругання;
- 8) склеювання;
- 9) форматування;
- 10) шліфування;
- 11) упаковка
Сушіння заготовок
Сушіння заготовок – основний етап технологічного процесу виробництва меблевого щита. Вона визначає подальшу адаптацію щитових матеріалів до місця їх використання. Сушіння матеріалу проходить у три етапи. Перший – попереднє сушіння деревини на відкритому повітрі, природним шляхом. Час сушіння заготовок залежить від кліматичних умов (температури, вологості повітря та руху повітря). Залежно від пори року можуть виникнути коливання кліматичних факторів, що впливають тривалість сушіння. У середньому деревина втрачає 3-5% вологості, причому ці значення варіюються в залежності від породи деревини. Другим етапом стає сушіння пиломатеріалу в сушильній камері під впливом високих температур понад 100 °С. Найпоширенішим є метод конвективно-камерної сушіння, тобто. в приміщенні, обладнане електронагрівальними або батареями парового опалення з обов’язковим регулюванням температури та із виміром вологості всередині сушильної камери. По під’їзних коліях всередину сушарки розміщується штабель з обов’язковими прокладками між шарами штабеля. Також важливим моментом сушильної камери є регулювання повітряних потоків усередині, щоб перенасичене вологою повітря постійно витягувалося з камери. Третім етапом стає рівномірне охолодження деревини після випарювання. Після того, як безпосередній процес сушіння завершено, деревина місцями пересихає, інші ділянки, навпаки, надто вологі; необхідно запланувати фазу кондиціювання, під час якої в деревині залишкова вологість, що нерівномірно розподілилася, розподіляється по поперечному перерізу заготовки. При цьому підвищується відносна вологість повітря, в той час, як температура в сушильній камері не змінюється. Крім того, в деревині зменшуються напруги, після закінчення кондиціонування висушений матеріал повинен охолоне до температури 30-40° С; перед тим, як камера відкриється, нагрівання відключається, проте клімат ще зберігається. Необхідно знати, що після сушіння і надалі відсотковий вміст вологи в деревині для виготовлення меблевого щита має становити 9-11%.
Поперечний розкрій
Поперечний розкрій, або попереднє торцювання, виторцювання кривизни, – цей етап технологічного процесу є вирішальним щодо виходу та створення вартості сировини. Тут визначається прибуток за кожен щит. Поперечний розкрій, обрізка по довжині та торцювання розглядаються разом, виходячи з максимального виходу та створення вартості. Таким чином, для кожної нової дошки розраховується послідовність кроків, що оптимізують. Поперечному розкрою піддається переважно висушена і викривлена деревина. Пиломатеріал після сушіння часто має викривлення, скручування, які важко оптимізують для отримання більшого виходу деревини. Для того, щоб мінімізувати деформацію, проводиться так зване торцювання, яке зменшує втрати матеріалу при подальшій обробці заготовок.
Довжина сторцованих відрізків вибирається таким чином, щоб їх можна було отримати прохідну ламель фіксованої довжини і щоб вона була зручна в обігу. При цьому із заготівлі вирізаються тільки великі вади і проводиться прирізка по торцях. У подальшому технологічному процесі розкроєні дошки або ламелі мають прямолінійне розташування волокон, спрямованих паралельно кромці обрізної.
Обрізка та розкрий
Обрізка передбачає видалення округлих частин дошки (обзолу) із дошки або бруса. Існують різні види обрізки. Одним з них є паралельне обрізування. Заготівля за робочий прохід обрізається таким чином, що сторони і кромки розташовуються паралельно один одному. При цьому повинен регулюватися щонайменше один із двох обробних агрегатів, тому що в іншому випадку матеріал не оптимізується по ширині. При розкрої вузьких заготовок з пиломатеріалу обріза паралельно кромці одержувані заготовки мають пряме розташування волокон.
Розкрій – це розрізання широкої заготовки (мова про пиломатеріал) в поздовжньому напрямку на вузькі заготовки. У більшості випадків із заготовок вирізається серцевина, яка знаходиться безпосередньо в центрі колоди і оточує серцеву трубку. Завдяки розкрою пиломатеріалу, особливо дуже широких заготовок, знімається більша частина внутрішніх напруг. Таким чином досягається покращення якості, дошки менше розтріскуються і коробляться. Для даної технологічної операції залежно від величини та продуктивності фірми використовуються як технічно прості, так і дуже складні верстати. До простих установок належать поздовжні обрізні круглопильні верстати, які за допомогою обробного агрегату розкроюють круглий пиломатеріал, відокремлюючи корисний матеріал і рейки від широких заготовок.
Попереднє стругання
При попередньому струганні знімається певний шар з заготовки, що вийшла з пилорами, що дозволяє проводити візуальний контроль поверхні. Чотиристороннє попереднє стругання проводиться після розкрою. Воно необхідно, якщо проводиться контроль усіх сторін, наприклад сканером, і поверхні матеріалу пред’являються високі вимоги. Під забрудненою поверхнею, що вийшла з пилорами заготовки, важко неозброєним оком визначити вади деревини, зміну фарбування та напрямок волокон. Для сканера, який використовується в наступній технологічній операції з оптимізуючим торцюванням, розпізнавання вад може бути утруднене через слабкий контраст деревини.
Торцювання та сортування
Торцюванням або розторцюванням називається нарізка заготовок на певні довжини. При виробництві меблевого щита йдеться в основному про процес оптимізації, при якому враховуються якісні характеристики і таким чином встановлюється довжина заготовок. Проводиться виторцювання так званих вад деревини, таких як сучки, що випали, синьова, засмолки і т.д., в результаті отримують не містять вад відрізки. Короткі відрізки надалі з’єднуються в заготовки необхідної довжини, наприклад, за допомогою зрощування на міні-шип. Подальший варіант – розкрий на фіксовані довжини. При цьому довга дошка відкривається на необхідні довжини без особливого обліку великих вад. Деякі породи деревини можуть не містити вад протягом кількох метрів. Так можна отримувати фіксовані довжини, що не містять вад. Подібні заготовки згодом сортуються в основному за довжиною та за кольором. У виробництві меблевого щита торцювання та сортування є оптимізуючими операціями, які можуть проводитися вручну або повністю автоматично.
При обробці вручну розпізнавання вад проводиться робочим, який відзначає дефектне місце флуоресцентною крейдою або лазером. Верстат зчитує маркування та робить різ на цій ділянці дошки. Потім отторцированная заготовка подається на станцію сортування, де вона розподіляється за певними критеріями.
При повній автоматизації процесу торцювання сканер сканує до чотирьох сторін заготовки, що охоплює, охоплює дані матеріалу і передає їх на торцювальний верстат. Виробляється різ, і заготівля транспортується далі. Наприкінці верстата розташовані сортувальні ділянки, які залежно від критеріїв сортування мають різну довжину. Тут заготовки автоматично за допомогою скидачів розподіляються за певними критеріями. В основному відрізані відрізки оптимізуються і сортуються тут за кольором та/або довжиною
Оптимізація заготовок на верстаті PAUL. Ліворуч відсортовані заготівлі
Зрощування
Короткі відторцьовані заготівлі довжиною 150-300 мм не повинні відсортуватись у відходи, вони повинні подаватися далі у виробництво. Наприклад, для отримання заготовок різної довжини, що не містять вад. Стикові з’єднання по довжині не мають міцності, необхідної для розтягування та вигину. Ці навантаження без проблем можуть сприйматися при шиповому з’єднанні, міцність зрощених заготовок порівняно з прохідними ламелями набагато вища.
Зрощення на вертикальний шип. Вертикальний шпилька нарізається на вертикально розташованих ламелях. Зубчастий профіль видно на поверхні щита. Він знаходить застосування переважно при виробництві віконного, будівельного та конструкційного бруса. Фрезерування зубчастого профілю піддається пакет заготовок. У деяких країнах та на деяких виробництвах акцептується видимий вертикальний шип на поверхні щита. Можна виявити даний вид сполук продукції, де він невидимий.
Зрощення на горизонтальний шип. При виробництві меблевого щита зазвичай застосовується з’єднання на горизонтальний шип. На поверхні щита видно східчастий стик. На вузькому боці видно зубчастий профіль. Ламелі горизонтально подаються в лінію зрощування, що безперервно працює. Подача в поздовжньому напрямку пресованих зрощених на міні-шип коротких заготовок проводиться в основному довільно, розташування річних кілець не враховується.
‹Стругання
Поздовжнє фрезерування з метою зняття напливів клею, сходів між ламелями, отримання точних геометричних параметрів називається струганням.
Прямокутність ламелей. Окремі ламелі повинні бути прямокутними, з кутом, що дорівнює 90°. Чим товщі заготівля, тим критичніша прямокутність. Клейовий шов не повинен бути відкритим, інакше щит приймає після преса вигнуту або хвилясту форму або клейові шви залишаються відкритими.
Паралельність ламелей. При склеюванні ламелів у щит дуже невеликі неточності по ширині окремих ламелей можуть складатися і призвести до відкриття клейових швів. При цьому заготовки м’яких порід у пресі склеюються краще, ніж заготовки твердих порід. Важлива точність роботи.
Для оптимального склеювання відстроганих ламелів у масивний щит повинні виконуватись такі умови:
- oптимальний крок різання 1,5-2,0 мм (якщо менше 1,5 мм, виникає небезпека ефекту полірування; більше 2,0 мм – підвищується витрата клею, виникає видимий клейовий шов, відбувається ослаблення когезійної сили клею);
- глибина ворсу має становити менше 0,1 мм (якщо більше, то підвищується витрата клею, виникає видимий клейовий шов, відбувається ослаблення когезійної сили клею).
Склеювання
У цьому етапі безпосереднього виробництва меблевого щита на вузьку сторону готових оброблених ламелей наноситься клей, а потім ламелі з’єднуються в щит. Клей наноситься однією сторону ламелей. Завантаження прес проводиться пакетним способом. Ламелі знаходяться в контакті один з одним і переважно механічно вштовхуються в область пресування. Прес закривається, і приводиться в дію бічний притиск, що вирівнює нерівності, одночасно подається необхідний тиск на клейові шви.
Для кожної породи деревини має бути своя температура пресування. Заготовки, що рекомендуються, повинні пресуватися при низьких температурах. При дуже гарячому пресуванні може утворюватись пара. Виникає небезпека зміни фарбування заготовок (паровий ефект) та виникнення тріщин у деревині. Це особливо стосується порід деревини, що рекомендуються, наприклад дуба. При тривалому пресуванні при температурі більше 100° відбувається досушування і усадка деревини. Може відбутися зміна кольору, наприклад, у бука, внаслідок парникового ефекту. Невелика відмінність температур між верхньою та нижньою нагрівальними плитами може призвести до викривлення щита. Різниця температур 5° С викликає короблення щита. Що при цьому температура пресування, то більша небезпека деформації. Для виробництва дубового щита особливо підходить холодне пресування або пресування з використанням струмів високої частоти. Дубові ламелі, однак, при максимальній температурі 50-60° пресуються в високоякісний одношаровий щит. Підставою є короткий час пресування. При високих температурах можливе утворення мікротріщин, які видніються після лакування щита. Поверхня щита дуже швидко висихає, щит має схильність до часткового тривалого викривлення. Пресування з використанням струмів дуже рекомендується при виробництві потужного щита. які стають видно після лакування щита. Поверхня щита дуже швидко висихає, щит має схильність до часткового тривалого викривлення. Пресування з використанням струмів дуже рекомендується при виробництві потужного щита. які стають видно після лакування щита. Поверхня щита дуже швидко висихає, щит має схильність до часткового тривалого викривлення. Пресування з використанням струмів дуже рекомендується при виробництві потужного щита.
При горячем способе во время процесса прессования подается тепло. Благодаря подаче тепла можно сильно сократить время прессования. В зависимости от требуемой температуры прессования в качестве теплоносителя используются теплая вода, горячая вода, термомасло. Время прессования очень сильно зависит от времени прогревания. Чем оно больше, тем продолжительнее процесс прессования. При использовании горячей воды в трубах средняя температура составляет 55°С. Горячая вода нагревает древесину до 90-110 °С. Термомасло в трубах может достигать температуры 110-130°С
Слід враховувати, що не кожен теплоносій підходить для будь-якої породи деревини та кожного типу клею. Клей ПВА має термопластичні властивості. При пресуванні з допомогою гарячої води клей залишається пластичним, не отверждается. Він може склеювати лише за максимальної температури преса 50-60° З. Час пресування знижується з 10-30 хв. у середньому до чотирьох хвилин. Економія часу становить 86%. Клей на основі карбаміду отверждается тільки за високої температури. Потрібна температура від 60°З і вище. Температури теплої води мало. При використанні цього клею як теплоносій повинні застосовуватися гаряча вода, термомасло або використовуватися струми високої частоти. Спосіб склеювання з використанням струмів високої частоти заснований на ємнісному або діелектричному нагріванні у високочастотному полі змінної напруги. Висока частота в промисловості обмежується діапазоном частоти 3-13,56 мГц, щоб уникнути несправностей і накладання коливань – наприклад, частоти, що передає від теле-, радіо- і військових передач. Інші частоти потребують спеціального дозволу. Струми високої частоти не нагрівають деревину. Струм шукає шлях найменшого опору. Так як клей має високу вологість, він нагрівається сильніше і швидше, ніж навколишня деревина (селективне нагрівання). У змінному полі електрони починають вагатися, роблять тертя один про одного і таким чином нагрівають клейовий шов. Вода “википає”. Після закінчення процесу пресування шов повністю отверждается, під час конвенційного процесу склеювання потрібен певний час для затвердіння. щоб уникнути несправностей і накладання коливань – наприклад, частоти, що передає від теле-, радіо- і військових передач. Інші частоти потребують спеціального дозволу. Струми високої частоти не нагрівають деревину. Струм шукає шлях найменшого опору. Так як клей має високу вологість, він нагрівається сильніше і швидше, ніж навколишня деревина (селективне нагрівання). У змінному полі електрони починають вагатися, роблять тертя один про одного і таким чином нагрівають клейовий шов. Вода “википає”. Після закінчення процесу пресування шов повністю отверждается, під час конвенційного процесу склеювання потрібен певний час для затвердіння. щоб уникнути несправностей і накладання коливань – наприклад, частоти, що передає від теле-, радіо- і військових передач. Інші частоти потребують спеціального дозволу. Струми високої частоти не нагрівають деревину. Струм шукає шлях найменшого опору. Так як клей має високу вологість, він нагрівається сильніше і швидше, ніж навколишня деревина (селективне нагрівання). У змінному полі електрони починають вагатися, роблять тертя один про одного і таким чином нагрівають клейовий шов. Вода “википає”. Після закінчення процесу пресування шов повністю отверждается, під час конвенційного процесу склеювання потрібен певний час для затвердіння. Струм шукає шлях найменшого опору. Так як клей має високу вологість, він нагрівається сильніше і швидше, ніж навколишня деревина (селективне нагрівання). У змінному полі електрони починають вагатися, роблять тертя один про одного і таким чином нагрівають клейовий шов. Вода “википає”. Після закінчення процесу пресування шов повністю отверждается, під час конвенційного процесу склеювання потрібен певний час для затвердіння. Струм шукає шлях найменшого опору. Так як клей має високу вологість, він нагрівається сильніше і швидше, ніж навколишня деревина (селективне нагрівання). У змінному полі електрони починають вагатися, роблять тертя один про одного і таким чином нагрівають клейовий шов. Вода “википає”. Після закінчення процесу пресування шов повністю отверждается, під час конвенційного процесу склеювання потрібен певний час для затвердіння.
Форматування
Форматуванням називається розкрій щита в чистовий розмір (довжина x ширина). При промисловому форматуванні можуть використовуватись різні верстати. Як правило, при виробництві меблевого щита застосовується подвійний торцювальний верстат.
Поздовжня сторона при виході з преса пряма та паралельна. У поздовжньому напрямку щит має невизначений зсув ламелів, який унеможливлює точне укладання за наявними упорами. Тому щит спочатку розкривається за довжиною. При розкрої по довжині видаляється торцевий зсув ламелів і досягається базова поверхня для розкрою шириною. Після того, як щит розкроєний по довжині, проводиться форматування по ширині. В результаті виходить прямокутний щит з паралельними кромками, що відповідає необхідним розмірам.
Шліфування
Калібрування щита з видаленням залишків клею, досягнення необхідного розміру за товщиною та шліфування поверхні щита для отримання заданої чистоти називається шліфуванням. Після форматування щита він передається на обробку поверхні у вигляді шліфування. У цьому знімається перепад ламелей. Чим точніше працює прес, тим менше матеріалу потрібно знімати. Термін служби шліфувальної стрічки збільшується і витрати знижуються.
При шліфуванні за допомогою широкострічкового верстата шліфувального першим кроком шліфування є виготовлення базової площини. Спершу проводиться так зване вирівнювання контактними вальцями. Наступним кроком є калібрування, при якому матеріал знімається на певну товщину. Чистова обробка проводиться за допомогою шліфувального черевика в основному із зернистістю 100, проте тут враховуються побажання клієнтів.
Упаковка
Після шліфування йде упаковка клеєного щита в термозбіжну поліетиленову плівку з метою захисту від забруднень та механічних впливів.
