2015-04-30
3951
Характеристики и особенности материалов: основных, вспомогательных; фурнитура.
Доля материалов в себестоимости изделий из древесины значительна.
Например в себестоимости мебели она составляет 61 - 75%.
Материалы оказывают влияние па прочность, долговечность, комфортабельность, эстетичность и стоимость изделий из древесины. От вида используемых материалов зависит структура технологического процесса, состав оборудования, уровень механизации и автоматизации и трудоемкость изготовления изделий. Поэтому знание материалов и их свойств позволяет более рационально использовать эти материалы и правильно конструировать из них изделия.
Материалы, используемые в изделиях из древесины, например, мебели, делятся на основные, вспомогательные и фурнитуру.
Основными называются материалы, которые входят в изделие, формируют конструкцию и оформляют его внешний вид. К таким относятся: конструкционные (древесина и заготовки из нее, древесностружечные, древесноволокнистые и столярные плиты, фанера и пластмассы); облицовочные (шпон, пластики, пленки, кожа, мини); отделочные (лаки, эмали, краски, грунтовки, шпаклевки); связующие (смолы, клеи).
|
|
|
Вспомогательными называются материалы, которые не входят и изделие, но используются при его изготовлении (шлифовальная шкурка, фланель, паста).
Фурнитура - это изделия из древесины, пластмассы и металла, которые оформляют внешний вид изделия или используются для крепления или фиксации его элементов (петли, ручки, стяжки, шканты, задвижки, полкодержатели, кронштейны, механизмы, обеспечивающие подвижность отдельных элементов мебели).
Основным конструкционным материалом является древесина в виде пиломатериалов и заготовок, а также полуфабрикатов, изготовленных из нее в виде древесностружечных, древесноволокнистых, столярных плит и фанеры.
Древесина имеет ряд достоинств, которые и обуславливают ее широкое использование в различных областях деревообработки.
К достоинствам древесины относятся:
1.Высокая прочность древесины при небольшой ее плотности.
Коэффициент качества древесины, под которым понимается отношение прочности к плотности, выше аналогичного коэффициента металлов. Средние коэффициенты качества стали и древесины нескольких пород при сжатии, растяжении и статическом изгибе приведены в таблице 3.1.
Не случайно на заре развития авиации древесина, а особенно материалы, изготовленные из нее (авиационная фанера), широко использовалась в самолетостроении.
2. Малая теплопроводность. Коэффициент теплопроводности древесины сосны равен 0,15 ккал/м ч град., т.е. в три раза меньше коэффициента теплопроводности кирпича (λкирп. = 0,44 ккал/м ч град.). Это свойство делает древесину незаменимой при строительстве домов в сельских районах, и
вагоностроении и судостроении.
|
|
|
3. Невысокая твердость позволяет хорошо обрабатывать ее режущими инструментами, т.е. раскраивать, фрезеровать, фуговать, сверлить, нарезать шипы и проушины и шлифовать.
4.Хорошая "гвоздимость", которая позволяет соединять отдельные элементы в малоответственных изделиях с помощью гвоздей, скоб, глухарей.
5.Способность хорошо склеиваться, окрашиваться, лакироваться.
6.Хорошая сопротивляемость к ударам и вибрации делает древесину незаменимым материалом для изготовления кузовов автомобилей, вагонов.
7.Стойкость к воздействию кислот, щелочей, солей.
8.Высокие резонансовые свойства делают ее незаменимым материалом в производстве музыкальных инструментов.
Таблица 3.1 - Средние коэффициенты качества.
| Порода и материал | Плотность, кг/м3 | Коэффициент качества при различных видах нагрузки | ||
| сжатие | растяжение | статический изгиб | ||
| Берёза Бук Ель Лиственница Сосна Сталь |
9. Высокая пластичность древесины после пропаривания дает возможность изготавливать из нее гнутые изделия (лыжи, полозья для саней, дуги), осуществлять термотиснение. Использование методов прессования позволяет получать древесину и детали из нее с новыми, более высокими физико-механическими свойствами и применять их вместо цветных металлов в ответственных деталях машиностроения.
10. Использование методов склеивания, облицовывания, свойлачивания позволяет получать из отходов новые материалы с заранее заданными свойствами (древесностружечные и древесноволокнистые плиты),
11. Использование методов химической переработки позволяет получать из древесины многие продукты, нужные народному хозяйству (уголь, спирт).
12. Древесина способна адсорбировать на поверхности и удерживать частицы графита, жиров и пигментов и поэтому широко используется в производстве канцелярских товаров.
13. Древесина экологически чистый материал, восстанавливается в природе.
Но наряду с перечисленными достоинствами древесина имеет и недостатки:
1.Древесина обладает размеро- и формоизменяемостью: разбуханием, усушкой, короблением, которые появляются под воздействием изменения температуры и влажности. Причем изменение размеров древесины разное в разных направлениях и зависит от направления волокон, от породы, от зоны в стволе, из которой вырезан образец, от влажности. Например, коэффициент усушки древесины в тангенциальном направлении в 1,5 - 2,0 раза больше, чем в радиальном направлении.
2.Древесина - тело анизотропное, поэтому имеет разные свойства в разных направлениях. Например, предел прочности древесины на растяжение вдоль волокон почти в 20 раз больше, чем предел прочности на растяжение поперек волокон.
3.Древесина обладает высокой гигроскопичностью и горючестью.
4.Древесина имеет низкую биологическую стойкость (подвергается разрушению грибками и насекомыми).
В производстве изделий натуральную древесину используют в виде пиломатериалов (брусков, досок, брусьев, заготовок). Бруском называют обрезной пиломатериал толщиной до 100 мм и шириной не более двойной толщины. Доской называют обрезной и необрезной пиломатериал толщиной до 100 мм и шириной более двойной толщины. Брусом называют обрезной и необрезной пиломатериал толщиной и шириной более 100 мм.
В производстве изделий используются пиломатериалы хвойных пород технические требования к которым приведены в Г0СТ3486-36 Е"Пиломатериалы хвойных пород. Технические условия", а размеры и отклонения - в ГОСТ 24454- 50Е"Пиломатериалы хвойных пород. Размеры".
|
|
|
В зависимости от качества древесины пиломатериалы разделяют на отборный, 1, 2, 3, 4-ый сорта. Ширина пиломатериалов от 75 до 275 мм с градацией 25 мм, длина -от 1,0 до6,5 м с градацией 0,25 м.
В производств используются пиломатериалы лиственных пород (Г0СТ 2695-83), разделяются на три сорта (1, 2 и 3),,а также пиломатериалы из мягких лиственных пород и берёзы с размерами по ГОСТ24454-80.
В качестве конструкционных материалов в производстве используют также заготовки из древесины хвойных (ГОСТ9685-61) и лиственных (ГОСТ 7897-83) пород древесины. Стандартами оговариваются размеры заготовок подлине, ширине и толщине.
В настоящее время в производство внедряется сортировка пиломатериалов по физико-механическим показателям, например по пределу прочности при статистическом изгибе. Так для вагоностроения предусмотрено только два сорта досок К19 и К24, имеющих нормативный предел прочности при статическом изгибе соответственно 19 и 24 МПа. Такой подход к оценке качества пиломатериалов повышает эффективность использования древесины, позволяет автоматизировать процесс сортировки.
Натуральную древесину используют в производстве изделий также и виде лушеного и строганного шпона. Лущеный шпон (ГОСТ 99-89) используется для изготовления фанеры, гнутоклееных заготовок, слоистых пластиков, облицовки плит. Толщина шпона может быть от 0,35 до 4,00 мм, ширина- от 150 до 2500 мм, а длина- от 800 до 2500 мм.
В зависимости от качества древесины и вида обработки шпон лиственных пород разделяют на пять сортов (А, АВ, В, ВВ, С), а шпон хвойных пород на четыре сорта (АХ,АВХ, ВХи СХ).
Шпон строганый (ГОСТ 2977-82) представляет собой тонкие листы древесины, получаемые путем строгания древесины поперек волокон, и используется в качестве облицовочного материала.
В зависимости от текстуры шпон разделяется на следующие виды: радиальный (Р), полурадиальный (ПР),тангентальный (Т) и тангентально-торцовый (ТТ). В зависимости от качества древесины и размеров по длине и ширине шпон разделяется на 1 и 2-й сорта.
Толщина строганого шпона может быть от 0,4 до 0,8 мм, а ширина - не менее 60 мм.
|
|
|
Широкое применение в производстве изделий из древесины находят древесные материалы. Под древесными материалами принято понимать материалы, изготовленные путем предварительного деления древесины (на стружку, шпон, рейки) и последующего их склеивания. К таким материалам относятся древесностружечные, древесноволокнистые, столярные, фанерные плиты и фанера.
Эти материалы имеют ряд преимуществ перед цельной древесиной, а именно:
а) меньшая анизотропия их свойств;
б) возможность изготовления с заранее заданными свойствами (с увеличенной биостойкостью, огнестойкостью, водостойкостью, с повышенной прочностью);
в) возможность изготовления таких материалов из фаутной, низкокачественной древесины и отходов ее переработки;
г) большие размеры.
Самое большое применение из древесных материалов находят древесностружечные плиты. Их изготавливают преимущественно методом горячего плоского прессования.
В зависимости от назначения древесностружечные плиты (ГОСТ 10632-89) выпускаются 2-х марок (П-А и П-Б) и подразделяются: по качеству поверхности на 1 и 2-ой сорт; по виду поверхности - с обычной и мелкоструктурной поверхностью; по степени обработки поверхности - на шлифованные и нешлифованные; по гидрофобным свойствам - с обычной и повышенной водостойкостью; по содержанию формальдегида - на классы эмиссии (Е1,Е2иЕЗ).
Плиты марки П-А имеют более высокий предел прочности при изгибе и для плит толщиной от 8 до 12 мм предел прочности при растяжении перпендикулярно пласти плиты, более высокое удельное сопротивление выдёргиванию шурупов из пласти и кромки, меньшую шероховатость поверхности пласти.
Размеры плит соответствуют указанным в таблице 3.2.
Толщина нешлифованных плит устанавливается как сумма номинального значения толщины шлифованной плиты и припуска на шлифование, который не должен быть более 1,5 мм.
В зависимости от содержания формальдегида плиты изготавливают трёх классов эмиссии: Е1 с содержание формальдегида 10 мг/100 г плиты; Е2 - до 30 мг/100 г плиты; Е3 - до 60 мг/100 г плиты.
Таблица 3.2 - Размеры и предельные отклонения древесностружечных плит.
| Параметры | Значения, мм | Предельные отклонения, мм |
| Толщина | От 8 до 28 с градацией 1 (для шлифованных) | ± 0,3 |
| Длина | 1830,2040,2440,2500,2600,2700,2750,2840,3220,3600,3660,3690,3750,4100,5200,5500,5680 | ±5 |
| Ширина | 1220,1250,1500,1750,1800,1830, 2135,2440,2500 | ± 5 |
При условном обозначении плит указывают: марку, сорт, вид поверхности, степень обработки
поверхности, гидрофобные свойства (для плит повышенной водостойкости), класс эмиссии, размеры вмм и обозначение стандарта. Например: П-А, I, М, Ш, Е1, 3500 х 1750 х 15, ГОСТ 10632-89, что расшифровывается так: плита марки П-А, 1-го сорта с мелкоструктурной поверхностью, шлифованная, класс эмиссии Е1 и размеры 3500 х 1750 х 15 мм.
Широкое применениев производстве изделий из древесины находят древесноволокнистые плиты (ГОСТ 4598-86). В зависимости от плотности, от которой зависит их прочность, древесноволокнистые плиты делятся на следующие группы {табл. 3.3).
Максимальные размеры плит 5500 х 2000 мм, а минимальные -1200 х 1000 мм. Толщина плит - 2,5; 3,6; 4,0;... 20,0 мм.
Используют в производстве мебели и столярные плиты (ГОСТ 13715-78). Они состоят из реечных щитов, оклеенных с обеих сторон шпоном. В зависимости от конструкции реечного щита выпускают плиты следующих типов: из несклеенных между собой реек (ИР), из склеенных реек (СР) и из реечных блоков, изготовленных путем склеивания в блок досок и последующей его распиловки на реечные щиты (ВР). Реечные щиты оклеивают с обеих сторон двумя слоями лущеного шпона. Столярные плиты производят облицованными и необлицованными строганым шпоном.
В зависимости от качества шпона в наружных слоях плиты разделяются на сорта: необлицованные -А/В.АВ/ВВ, В/ВВ; облицованные с одной стороны -I/В,I/ВВ,II/В,II/ВВ; облицованные с обеих сторон -I/I, II/II.
Столярные плиты- прочный, легкий, мало формоизменяющийся материал. Они хорошо обрабатываются, имеют высокую прочность и применяются как в производстве мебели, так и в вагоно-, авто-, судостроении.
В качестве конструкционного материала используют и фанерные плиты (ГОСТ 8673-82), которые представляют собой слоистый материал из семи и более листов лущеного шпона, склеенных между собой по пласти синтетическими клеями.
Таблица 3.3 -Характеристика древесноволокнистых плит.
| Марка | Наименование | Плотность, кг/м3 | Область применения |
| СТ | Сверхтвёрдые с не облагороженный поверхностью | 950...1100 | Для покрытия полов, потолков, дверей |
| СТС | Сверхтвёрдые с лицевым сверхтвёрдым слоем | 950...1100 | |
| Т | Твёрдые с не облагороженной лицевой поверхностью | 850...1000 | Для мебели, футляров, автокузовов |
| ТП | Твёрдые с подкрашенным споем | 850...1000 | |
| ТС | Твёрдые с тонкодисперсным лицевым споем | 800...950 | |
| ТСП | Твёрдые с тонкодисперсным подкрашенным лицевым слоем | 800...950 | |
| М1 | Мягкие | 300...400 | Для перекрытий (теплоизоляция, звукоизоляция) |
| М2 | Мягкие | 200...300 | |
| М3 | Мягкие | 100...200 |
более листов лущеного шпона, склеенных между собой по пласти синтетическими клеями. В зависимости от конструкции фанерные плиты делятся на следующие группы (марки):
ПФ-А - фанерные плиты,у которых смежные слои шпона имеют взаимно-перпендикулярное направление волокон древесины;
ПФ-Б - плиты,у которых пять слоев шпона с параллельным направлением волокон чередуются с одним слоем шпона, имеющим перпендикулярное направление волокон древесины;
ПФ-В - плиты,у которых все слои шпона имеют параллельное направление волокон древесины, кроме центрального;
ПФ-Х- плиты,у которых все слои шпона имеют параллельное направление волокон древесины и которые предназначены для изготовления хоккейных клюшек;
ПФ-Л - плиты, у которых все слои шпона имеют параллельное направление в олокон древесины и которые предназначены для изготовления лыж.
В зависимости от качества древесины и дефектов обработки наружных слоев шпона фанерные плиты разделяют на сорта.
Все большую роль в производстве мебели играют синтетические материалы - пластмассы. Применение пластмасс расширяет сырьевую базу мебельной промышленности, значительно повышает производительность труда, повышает культуру производства. Обладая хорошей формуемостью пластмассы создают большие возможности получения новых форм мебели и ее художественно-декоративного решения.
Пластмассы имеют следующие достоинства:
а) изотропность материала;
б) возможность получать пластмассы с заранее заданными свойствами путем изменения состава исходных компонентов;
в) высокая технологичность изготовления деталей литьем, прессованием, штампованием, экструзией.
К недостаткам пластмасс, как исходного материала для производства мебели, относятся:
а)стоимость пластмасс выше стоимости древесины; б)плотность большинства пластмасс выше плотности древесины, кроме газонаполненных паро- и пенопластов; в)свойства пластмасс меняются во времени в сторону ухудшения, т.е. пластмассы быстро "стареют".
Из них изготавливают несущие элементы мебели, ящики, погонажные детали, декоративные элементы, крышки столов, направляющие полозки для стекол, мебельную фурнитуру, облицовочные материалы.
Особенно широкое применение находит пластмасса для изготовления фурнитуры. Изготовление фурнитуры из пластмасс позволяет применять передовую технологию. Но прочность и цвет такой фурнитуры не всегда удовлетворяет потребителя. Фурнитура из металла, особенно латунная, дорога. Поэтому внедряются металлизированные изделия из пластмассы.
Из пластмассы изготавливают ящики и полуящики, причем, если раньше их делали в виде цельного короба, где для каждого типоразмера требовалась отдельная форма, то сейчас ящики собираются из отдельных стенок при помощи угловых вставок, которые вырабатываются в виде погонажных элементов методом экструзии.
Из пластмасс изготавливают опоры мебельных изделий, накладки локотников, погонажные профильные детали, элементы декора, стулья, детскую мебель и т.д.
К основным материалам относятся и облицовочные материалы. Это прежде всего лущеный и строганый шпон, характеристики которых рассмотрены ранее. Особую группу представляют синтетические облицовочные материалы.
При применении этих высокоэффективных материалов достигается следующий эффект:
а) исключается из технологического процесса ряд технологических операций (прифуговка, набор и стяжка шпона, шлифование, отделка);
б) снижается расход материалов, так как 1 м2 синтетических облицовочных материалов заменяет 1,68 м2 строганного шпона;
в) повышается производительность труда;
г) совершенствуются технологические процессы облицовывания;
д)повышается уровень механизации и автоматизации производственных процессов;
е)снижается себестоимость мебели.
Для облицовывания деталей кухонной, медицинской, торговой и школьной мебели применяются декоративные бумажно-слоистые пластики (ДБСП). ДБСП получают путем прессования нескольких слоев специальной бумаги, пропитанных смолами. Для облицовывания пластей щитов применяется пластик толщиной 0,6... 1 мм, для облицовывания рабочих поверхностей мебели -1,3... 1,6 мм, кромок щитов - 0,3... 0,5 мм. Для изготовления ДБСП используют бумагу-основу и декоративную бумагу. На декоративную бумагу наносится рисунок. Разнообразие рисунков достигается за счёт вариации фоновой бумаги и цвета наносимой текстуры. В Германии выпускается до 100 видов рисунков.
На основе бумаг, пропитанных смолой, выпускается материал облицовочный с глубокой степенью отверждения смолы, материал облицовочный рулонный и материал кромочный.В зависимости от состава смол и их расхода выпускаются плёнки 4 типов (А, В,С и Д).
Перспективно и эффективно изготовление и применение рулонных плёнок, особенно плёнок с "финиш-эффектом" и "реальными"порами. В нашей стране на основе бумаг, пропитанных смолами (ТУ 13817-84), изготавливают рулонные плёнки типа РП, РПЛ, РПТ, РПХП, РПЭ, РПЛЭ, РПТЭ, РПХПЭ и РПЛ-П.
Плёнки типа РП.РПЛ и РПТ используют для облицовывания лицевых поверхностей мебели с последующей отделкой полиэфирными лаками.
Плёнки типа РПЭ используют для облицовывания лицевых поверхностей мебели с последующей отделкой нитроцеллюлозными лаками и лаками кислотного отверждения.
Плёнки типа РПЛЭ, РПТЭ, РПХП, РПХПЭ применяют для облицовывания лицевых поверхностей мебели без последующей отделки.
Плёнку РПЛ-П применяю для облицовывания деталей кухонной мебели.
Рулонные плёнки на основе бумаг выпускают без защитного лакового покрытия (РП и РПЭ), с лаковым покрытием (РПЛ, РПЛЭ и РПЛ-П), с лаковым покрытием и имитацией пор древесины механическим тиснением (РПТ, РПТЭ), с лаковым покрытием и химическими "реальными" порами (РПХПЭ).
Материал облицовочный с глубокой степенью отверждения смолы (ТУ 13-160-84) получают путем пропитки бумаг смолами и выпускают четырех типов: А, В, С, D.
· Плёнки типа А получают путем пропитки бумаги карбамидоформальдегидными или карбамидомеламиноформальдегидными смолами с добавкой раствора хлористого аммония.
· Плёнки типа В получают путем пропитки бумаги карбамидоформальдегидными смолами, модифицированными полиэфирными эмульсиями с добавкой раствора хлористого аммонии и гипериза.
· Пленки типа С получают также как и пленку типа А, но для пропитки используют смолу КФ-МТ(П).
· Плёнку типа Dполучают также, как и плёнку типа А, но за счет увеличения расхода пропиточного раствора повышают степень осмоления до 65 %. Поверхности деталей, облицованные пленками типа А и С покрываются лаками или эмалями. Внутренние поверхности деталей, облицованные пленками типа В и 0, не требуют отделки.
Материал кромочный (ТУ 13-771-81) на основе бумаг, пропитанных смолами, которые модифицированы полиэфирными эмульсиями выпускают следующих марок: МКР-1, МКРМФ-1, МКР-2, МКР-3 и МКППЭ-2. Материал поставляют полосами и рулонами.
МКР-1- это материалкромочный рулонный однослойный с лаковым
покрытием с тиснением или в гладком исполнении.
МКРМФ-1 - материал кромочный рулонный однослойный, полученный путем пропитки текстурных бумаг меламиноформальдегидной смолой с лаковым покрытием.
МКР-2 и МКР-3 - рулонный соответственно двухслойный и трёхслойный материал с меламиновым покрытием, полученный путём пропитки текстурной бумаги меламиноформальдегидной смолой.
МКРПЭ-2 - материал кромочный рулонный двухслойный, полученный путём пропитки бумаги полиэфирными смолами.
МКППЭ-2 - полосовой двухслойный кромочный материал, полученный путём пропитки бумаги полиэфирными лаками.
Производство кромочного материала МКР-1, МКРМФ-1 и МКППЭ-2 осуществляется на отечественных линиях на многих предприятиях страны.
Всё большее применение в производстве мебели находят металлические профили. Мебель с металлическими каркасами изготавливали для общественных зданий (гостиниц, ресторанов, больниц). Сейчас металлические основания стали применять и для бытовой мебели, особенно трансформируемой (например стол-книжка). Введение в изделия металлических элементов упрощает конструкцию, сокращает расход древесины, упрочняет конструкцию и увеличивает срок службы.
В производстве мягкой мебели применяют пружины и пружинные блоки. Их используют для изготовления матрацев, кресел, диванов и кушеток. Для оснований используют волокнистые и резиновые блоки, ватник хлопчатобумажный, ватин и ватилин. Для обивки мягких элементов мебели применяют покровные и облицовочные ткани.
К покровным тканям относятся грубые технические ткани низких номеров.
К облицовочным тканям относятся гобелен, макет, плюш, репс, мебельно-декоративные ткани, тики матрацные набивные, пестротканые и льняные.
В производстве мебели используют пенопласт, эластичный пенополиуретан, пенорезину, вини пор эластичный, велафлекс, поропласт полиуретановый, полимерные канты, шнуры, жгуты и ленты из синтетических материалов.
Применение синтетических полимерных материалов внесло коренные изменения в процессы мебельного производства, улучшились архитектурно-художественные формы мягкой мебели, облегчились конструкции, упростилась технология, появились большие возможности в механизации и автоматизации производственных процессов.
