Спосіб безстружкової обробки деревини

Спосіб безстружкової обробки деревини, що включає зневоднення, поронасичення, модифікацію її структури та формування профілю деревини, 3 перек пор та капілярів дерева [http://87.106.25.ll 1/fileadmin/IHD-DRESDEN/Projekte_2007/09]. Як відомо, деревина - природний матеріал анізотропної будови з великим об'ємом пор та пустот, судин та капілярів, який поводить себе при дії на нього тепла та тиску подібно пінопласту. При певній силовій дії таких факторів капілярна структура деревини пластифікується та змінює геометрію. Іншими словами - складається як пінопласт у напрямі дії силових ліній. Все це відкриває можливості надавати деревині певної форми, зокрема формувати різні профілі готових виробів та профільний погонаж. Окрім того, деревина за певних умов має здатність викривлятися, навіть звертатися в кільцеві елементи та рулони. Деревина ялини, сосни, осики, тополі та ясеня ущільнювалась в пресі з підігрівом при температурі близько +140°C і відповідного тиску - від 6 МПа і вище, до 50% її об'єму. В цей час відбувалися пакування та складання капілярів, що залишалися в такому стані після завершення процесу стискання і подальшого охолодження. Однак, даний спосіб так і не набув, практичного використання через цілий ряд недоліків та недосконалостей. Головним недоліком зазначеного способу є те, що деревина, змінюючи свою форму, залишалася не захищеною від вологи, ураження грибками, пліснявою, комахами, тобто мала аналогічні проблеми, що і традиційні способи деревообробки. Повітряне середовище з обов'язковою присутністю градієнта температури на поверхні виробів обумовлювало неминуче виникнення внутрішніх залишкових напруг в деревині, причому стиснення його впоперек волокон лише сприяло цьому процесу. Пресування деревини в повітряному середовищі (в звичайних умовах) не давало змогу використовувати високі температурні режими для наступного стиснення та пластифікації деревини, в результаті чого процес складання волокон проходив поверхнево, особливо в товстих деревних заготовках. Це також в певній мірі впливало на виникнення залишкових внутрішніх напруг. В основу корисної моделі поставлена задача створити такий спосіб безстружкової обробки деревини, у якому шляхом поєднання кількох технологічних операцій обробки деревини досягається можливість безвідходного одержання деревинної сировини безстружковим способом. Для вирішення поставленої задачі запропоновано спосіб безстружкової обробки деревини, що включає зневоднення, поронасичення, модифікацію її структури та формування профілю деревини, у якому згідно корисної моделі зневоднення, повне поронасичення, модифікацію її структури та формування профілю деревини проводять одночасно при високих температурах і тиску в рідкому середовищі універсального багатостороннього преса, причому формування профілю деревини (пресування) проводять впоперек волокон деревини з її подальшим охолодженням і загартуванням. При певних технологічних режимах (високі температури і тиск) деревина має здатність ущільнюватись, складатись як пінопласт, набирати певної заданої форми та профілю, вигинатись, скручуватись. Процеси модифікації та пластифіка 62046 4 ції структури самої деревини надають їй нових унікальних властивостей, штучно створюючи при цьому непередбачені узори та рисунки текстури натурального дерева. Процес безстружкової обробки деревини проходив на відміну від найближчого аналога у рідкому середовищі (розплавлений парафін, бальзамуючий розчин, метилметакрилат, клеї-розплави). що прискорювало і оптимізувало ці процеси. Технологічний процес такого безстружкового способу формування заданого профілю триває одночасно, безперервно і циклічно, оскільки використовують, як правило, чотири однакових преси. Один з яких завантажують деревними заготовками, інший знаходиться в установці з розігрітим парафіном, де відбувається процес повного зневоднення деревини. Третій прес, після обробки розігрітим парафіном, розміщують всередині установки з бальзамуючим розчином, де безпосередньо проходить формування профілю одночасно з поронасиченням пор і пустот дерева, пластифікацією та модифікацією його структури, повне видалення залишок повітря. В четвертому пресі, піднятому назовні над ємністю, сформовані профільні заготовки чи фігурні деталі охолоджуються до кімнатної температури чи (при необхідності) проходять загартування при низьких температурах, після чого технологічний процес повторюється циклічно. Зневоднення деревини проводять поетапно: Перший етап включає зневоднення попередньо підсушеної до видалення вільної вологи деревини до 30% і менше в спеціальних установках з допомогою розігрітого парафіну до значень вологи близьких до 0%. При цьому проходить глибокий розігрів внутрішніх шарів деревини в середовищі рідкого парафіну за допомогою СВЧ та ультразвукового поля, визначена частота хвиль якого сприяє розриву молекулярних зв'язків води та видалення вологи навіть при низьких температурах. Другий етап включає обробку деревини розігрітим до певної температури бальзамуючим розчином, де завдяки штучно створеному вакууму, бальзамуючий розчин періодично шляхом імпульсного тиску та температури просочується в пори та пустоти дерева, видаляючи з нього залишки повітря. В результаті отримуємо поронасичену водостійку натуральну деревину, придатну як для подальшого зберігання у практично необмежений термін, так і для подальшої обробки на верстатах чи формування необхідного профілю та форми безстружковим способом. При певному температурному режимі і високому тиску за умов імпульсного періодичному прикладання його, в заявлений спосіб деревина відтворювала рельєф та конфігурацію робочої поверхні преса. Синхронно зникали при цьому тріщини, розриви волокон дерева, каверни та інші його штучні дефекти і природні вади. Іноді аналогічний процес проходив в рідкому парафіні та інших рідких середовищах, в деяких дослідах технологічні моменти та методи поєднувались. Це дає змогу не лише в кілька разів підвищити продуктивність самого процесу безстружкової обробки 5 62046 деревини, а й знизити енергозатрати. Крім того, враховуючи те, що дерево ущільнювалося порізному, а втрат при цьому практично не було, таке виробництво слід вважати безвідходним, а сам його технологічний процес - повністю екологічно чистим. Окрім того, використовуючи бальзамування дерева, модифікацію його структури та формування штучного текстурного малюнку отримують унікальний колір, різні відтінки та штучно створені напрями волокон дерева, - від світлих кольорів і тонів до чорного з червоними та жовтими прожилкам, що в природі зовсім не зустрічаються. Іншими словами, створені різні види та варіанти текстури натурального дерева. Так, наприклад різке підвищення температури в одній із фаз методу імпульсивного віджиму заготовок при їх бальзамуванні створювало унікальних ефект тонування дерева на його поверхні - темного кольору поверхні, що плавно переходить в природній колір деревини. Лицьова поверхня заготовок отриманих виробів, що має різний штучно отриманий потрібний Комп’ютерна верстка А. Рябко 6 профіль, форму чи конфігурацію поверхні не потребує після завершення останньої стадії технологічного процесу (охолодження і загартування) будь-якої додаткової обробки на верстатах, окрім легкого кінцевого ретельного шліфування. За запропонованим способом одержують анізотропну структуру дерева, що в своїх пустотах і порах містить всі необхідні природні компоненти, передбачені в методиках традиційного полірування. Більше того, полірування стало більш якісним, оскільки основою для бальзамуючого розчину, порозаповнювача ми обрали лляну олію. Отже, запропонований спосіб не лише значно спрощує, здешевлює, прискорює та активізує ефективність процесу полірування, а й призводить до значної економії робочого часу, матеріалів при надзвичайно високій якості виробів. Спосіб безстружкової обробки деревини можна з успіхом використовувати як в дрібному кустарному виробництві (коли майстри не можуть дозволити собі придбати обладнання, так і в масомасовому промисловому виробництві. Підписне Тираж 23 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601