ПОЛУЧЕНИЕ КРИВОЛИНЕНЫХ ЗАГОТОВОК ИЗ ДРЕВЕСИНЫ БЕРЕЗЫ С ВЫСОКИМИ ДЕКОРАТИВНЫМИ СВОЙСТВАМИ

Аннотация. В работе приводятся результаты исследований влияния технологических факторов облагораживания и гнутья древесины березы. Установлено, что наиболее существенное влияние на качество гнутья древесины березы при термохимической модификации наиболее существенное влияние оказывает поглощение пластификатора (карбамида). Добавление кислотного красителя с целью повышения декоративных свойств гнутых заготовок не оказывает влияние на деформативность древесины при гнутье.

Ключевые слова: гнутье, крашение, береза.

В настоящее время широко применяются криволинейные детали при изготовлении мебели и элементов интерьеров. Однако применение массивной древесины крайне ограничено по ряду причин:

- на предприятиях практически утрачено технологическое оборудование для производства гнутых заготовок, в большинстве случаев детали сложной формы получают путем таких операций как пиление, фрезерование и склеивание;

дефицитность твердолиственных ценных пород, имеющих высокую деформативность и соответственно способность к загибу.

В то же время известно, что в РФ ежегодно увеличиваются запасы малоценных лиственных пород, таких как береза осина. Это обусловлено тем, что древесина указанных пород введу низких декоративных свойств, практически не используются в деревообработке. Следует сказать, что незначительные объемы осины используются при строительстве, береза является сырьем для фанерных производств.

Для повышения декоративных свойств древесины наиболее приемлемым способом является операция крашения путем сквозной пропитки красителями. Однако при использовании красителей возникает ряд серьезных проблем. Во первых, красители с водой образуют коллоидные растворы с, размеры частицам в которых близки по величине к размерам водопроводящих элементов древесины [3]. Значительная часть красителя отфильтровывается на поверхности заготовок с образованием «запирающего» слоя, который в свою очередь, препятствует проникновению других частиц красителя из раствора вглубь древесины [1]. Это является причиной появления не прокрашенных мест.

При использовании кислотных красителей данная проблема решается путем, введения в раствор веществ содержащих аминогруппы. Наблюдается снижение дисперсности красителя в растворе и его более полная фиксация после окрашивания. Как показали наши предварительные исследования, это позволяет произвести сквозную окраску древесины березы при концентрации красителя (красно-коричневого) 0,3 % в водном растворе карбамида.

Технология гнутья массивной древесины подразумевает предварительную пластификацию, по мнению таких ученых как Ермолин В.Н. и В.А. Шамаев наиболее приемлемым способом пластификации при гнутье или прессовании древесины является термохимическая модификация.

С целью определения режимных параметров облагораживания и гнутья древесины березы нами проведены специальные исследования. Пропитка образцов, растворами карбамида от 10 до 30% и кислотного красителя 0,3%, осуществлялась способом автоклавной пропитки. Далее образцы подсушивались, и пропаривались в среде насыщенного пара. После гидротермической обработки осуществлялась операция гнутья, с варьированием степени обжима. Затем заготовки выдерживались на шаблоне в шинах в течение двух часов, после чего высушивались при нормальных условиях одни сутки.

Для изучения совместного влияния основных показателей процесса подготовки и гнутья древесины, был поставлен трёхфакторный эксперимент, реализованный согласно плана В=3. В качестве переменных факторов приняты: степень прессования (XI), скорость гнутья (Х2) и величина поглощения карбамида (ХЗ). Выходной величиной являлась доля брака при гнутье, в процентах (Р). Постоянным фактором являлось соотношение толщины заготовки к радиусу загиба (h/R) 1/6, удельная продолжительность ГТО принята 2,5 мин/мм толщины заготовки, концентрация красителя постоянная 0,3 %.

Результаты обработки факторного эксперимента позволили получить следующее уравнение регрессии, описывающее влияние основных факторов на долю брака при гнутье Р:

Анализ полученных результатов указывает на то, что наиболее существенное влияние на выходную величину оказывает поглощения карбамида, это согласуется с данными по прессованной древесине марки «Дестам», представленными в работах, выполненных под руководством профессора Шамаева В.А.. Практически в равной степени на долю брака при гнутье влияют: скорость гнутья и степень прессования.

Для поиска оптимальных значений факторов было принято решение провести многокритериальную оптимизацию методом «крутого восхождения».

Результаты указывают на то, что минимальная доля брака (Р) равна 2 %, при скорости гнутья 5 оборотов в минуту, степени прессования 30,8 и поглощения карбамида 85 кг/м3. Соблюдение, строгих ограничений в условиях производств не представляется возможным. Анализ работы [2] показал, что в технологии изготовления криволинейных деталей мебели, доля брака не должна превышать 8 %, вследствие этого возможно расширить диапазон значений факторов.

В заключении необходимо отметить, что структура режимов облагораживания и гнутья древесины березы с использованием термохимической пластификации должна быть следующей: На первом этапе - пропитка образцов с общим поглощением мочевины не менее 83 кг/м3 и красителя 0,9 кг/м3, затем подсушка до влажности близкой к пределу насыщения клеточных стенок, скорость гнутья должна быть не менее 5 оборотов в минуту, степень прессования при гнутье для древесины березы не менее 23,5 %.

Работа выполнена в рамках темы 1.9, согласно государственного задания на НИР для ФГБОУ ВПО «СибГТУ».

Список литературы

  • 1. Калинина О.А. Технология получения цветной прессованной древесины марки «Дестам» и определение её свойств. Автореферат на соискание учёной степени к.т.н., Красноярск, ВГЛТА, 2007. - 15с.
  • 2. Манкевич, Л.А. Основы гнутья древесины / Л.А. Манкевич. - Минск: Мин. высш., среди, и проф. образов., 1961. - 271 с.
  • 3. Соколов В. Л. Автоклавная технология глубокого крашения древесины хвойных пород. Диссер. к.т.н., Красноярск, СибГТУ, 2000. - 198с.

Намятое Алексей Валерьевич, аспирант 1 курса кафедры технологий композиционных материалов и древесиноведения Сибирского государственного технологического университета, г. Красноярск, РФ

Научные руководители:

Баяндин Михаил Андреевич, кандидат технических наук, доцент кафедры технологий композиционных материалов и древесиноведения Сибирского государственного технологического университета, г. Красноярск, РФ

Ермолин Владимир Николаевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой технологий композиционных материалов и древесиноведения Сибирского государственного технологического университета, г. Красноярск, РФ

УДК 630.6

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >