Способ изготовления деревянных деталей

 

Использование: в деревообработке, в частности в процессах обработки заготовок давлением. Сущность изобретения: способ включает помещение заготовки в автоклав, где пары углеводорода вытесняют из древесины воду. Дальнейшее охлаждение приводит к пластификации дерева. Обработка в пресс-форме существенно увеличивает плотность древесины и позволяет создать на поверхности рельеф сложной формы. Подходящая пропитка изделия, например спиртовым раствором канифоли, позволяет стабилизировать форму изделия. 5 з. п. ф-лы.

Изобретение относится к области деревообработки, а именно, к обработке древесины сдавливанием.

Известен способ изготовления антифрикционных материалов, включающий введение в древесину под давлением углеводородного наполнителя с солями металла [1] Наполнитель вводят с торцов заготовки, которую проталкивают под высоким давлением через канал, что затрудняет выполнение способа. Кроме того, после такой обработки древесина не является достаточно пластичной для эффективного последующего прессования.

Также известен способ изготовления уплотненной древесины, включающий введение в заготовку под давлением углеводородного наполнителя, помещение заготовки в пресс-форму и выдержку в ней до схватывания связующего [2] В результате получается уплотненная древесина с хорошими антифрикционными качествами, причем, при выдержке в рельефных пресс-формах получается хороший оттиск. Однако, недостатком такого способа является применение термореактивной смолы, что ухудшает экологичность способа и также повышает его стоимость.

Наиболее близким к заявленному является способ, включающий введение под давлением в заготовку углеводородного наполнителя, охлаждение заготовки и последующее ее прессование [3] Пластификация древесины и вымывание из нее связанной влаги осуществляется в процессе проникновения в древесину углеводородного наполнителя, преимущественно, высококипящих углеводородов, парафинов и т. д. что позволяет после прессования и охлаждения получить достаточно хороший рельефный образец. Однако, сложность технологии прессования и необходимость введения дополнительных солей металлов делают данную технологию достаточно дорогой и сложной, причем, выходной продукт имеет большой коэффициент остаточного восстановления, т. е. после прессования древесина частично восстанавливает свои объем и мелкие детали после прессования становятся достаточно "размытыми", т. е. нечеткими.

Целью изобретения является снижение себестоимости продукции, упрощение действий способа и повышение качества готовой продукции.

Данная цель достигается тем, что углеводородный наполнитель используют в парообразном состоянии при температуре выше температуры кипения воды и не более температуры начала обугливания данного сорта древесины заготовки, при этом, охлаждение осуществляют до температуры -10 ^oC 10^oC, после чего, заготовку выдерживают при данной температуре не менее 1 часа, а воздействие давлением осуществляют при температуре пресс-формы не ниже температуры, при которой происходит обугливание заготовки.

И кроме того тем, что в качестве углеводородного наполнителя используют парафин, а после окончания прессования деталь выдерживают в пропиточном растворе, в качестве которого используют масло или смесь масел, раствор канифоли в спирту или раствор воска.

Научно-технический поиск, проведенный по патентной и технической литературе показал, что заявленная совокупность неизвестна, т. е. она соответствует критерию "новизна".

Поскольку в результате действий способа получается деревянная деталь высокого качества оттиска и с малым коэффициентом обратного восстановления формы, то заявленное техническое решение соответствует критерию "изобретательный уровень", т. к. получение такого качества изделия с использованием известных приемов с известными параметрами невозможно.

А так как заявленный способ реализуется посредством набора известных действий и с помощью известных устройств, то заявленное соответствует критерию "промышленная применимость". Кроме того, получение рельефных деревянных деталей по указанному способу более технологично, чем получение таких деталей посредством резьбы по деревянной заготовке.

Способ осуществляется следующим образом.

Деревянную заготовку помещают в герметичную емкость, в которой находится углеводородный наполнитель, например, парафин. Начинают нагрев данной емкости. Наполнитель испаряется. Давление в емкости растет вместе с температурой, которая может иметь диапазон выше 100^oC и не более 220^oC, при этом, нижняя граница определяется точкой кипения влаги в древесине заготовки, которая испаряется из заготовки, а верхняя граница определяется началом обугливания древесины, и для разных пород имеет свое значение, но практически температура в автоклаве должна лежать в указанных пределах.

Устройство для пропитки описано в кн. Шамаева В.А. "Модификация древесины", Москва, Экология, 1991 г. стр. 10, 21, причем парафин в данных случаях должен только покрывать дно автоклава, но не покрывать деревянных заготовок, из которых при указанной температуре испаряется влага. В процессе испарения влаги из заготовки последняя насыщается углеводородом, причем, после выдержки, необходимой для вывода влаги из заготовки, время которой зависит от влажности заготовки и температуры в автоклаве, нагревание прекращают и снижают давление. Поскольку остывание происходит в той же емкости, то в процессе остывания происходит также всасывание парафина в объем древесины, при этом процесс всасывания можно регулировать, изменяя температуру обработки и время ее релаксации до нормального состояния. После остывания древесины до комнатной температуры ее помещают в холодильную камеру и выдерживают в ней не менее 1 часа при температуре от -10^oC минимально до 10^oC максимально. При этом происходит, в результате обработки пониженной температурой, переход парафина в твердое состояние и разрыв межклеточных связей в древесине, который происходит без каких-либо видимых внешних деформаций или нарушений структуры. Следует отметить, что температура при нагреве влияет на окрас заготовки; так, при повышении ее можно получить более темный окрас, причем глубина окраса (от светлого до темно-коричневого) зависит от параметров теплового воздействия, вида углеводорода и породы дерева.

Далее осуществляют прессование (тиснение) деревянной заготовки. Температура форм при этом должна превышать температуру плавления углеводородного наполнителя (например для парафина она должна быть более 80^oC), но не должна превышать температуры, при которой происходит обугливание деревянной заготовки, при этом верхний предел зависит от вида углеводорода наполнителя, породы древесины. Давление при этом зависит от породы заготовки, глубины тиснения, степени уплотнения, температуры и составляет 400 3000 кГ/см².

Так для бука при температуре пресс-форм 150^oC и давлении 900 кГ/см² глубина тиснения равнялась 3 мм, при температуре 200^oC и давлении 2000 кГ/см² глубина тиснения равнялась 15 мм. В первом случае тонирование отсутствовало, во втором темное тепловое тонирование.

Для снижения степени релаксации и получения защитного слоя возможно обработать деталь пропиточным раствором, составляющими которого являются различные масла, например олифа, раствор спирта с канифолью, раствор воска, причем, например, помещая деревянную деталь после пресс-формы в пропиточный раствор, например, олифу, которая имеет высокую плотность, можно добиться всасывания пропиточного раствора в поверхностный слой деревянного изделия, а поскольку всасывание мало, то и релаксационные явления проявляют себя в очень малой степени, т. е. обратная деформация после снятия давления в пресс-форме, которая всегда имеет место в результате всасывания воздуха в поверхностные слои изделия, на порядок уменьшается в результате всасывания продукта, существенно более вязкого, чем воздух.

Следует отметить, что в результате такой обработке по заявленному способу получают рельефные детали с глубиной рельефа до нескольких сантиметров и идеальной поверхностью без трещин и сколов, которая полностью повторяет рисунок пресс-формы, какой бы мелкий он не был.

Кроме того, получаемая деталь имеет высокую плотность, например, можно получить деталь с плотностью в 2 3 раза превосходящую первоначальную, что особенно важно при обработке малопрочных пород дерева, например, березы.

Следует отметить, что в данном случае верхняя часть поверхностного слоя деревянного изделия восстанавливается в результате выделения при повышении температуры пропиточного состава из глубин этого слоя, т. е. даже воздействие горячей струи воздуха может привести к выделению пропиточного состава из глубины поверхностного слоя и заполнению им царапин на поверхности данного слоя, например, таким образом можно изготавливать паркет с глянцевым восстанавливающимся покрытием.

Предложенный способ получения рельефных деревянных деталей или просто деревянных деталей позволяет с низкими затратами на доступном оборудовании получать изделия высокой прочности и качества.

Источники информации 1. Авторское свидетельство СССР N 458446, кл. B 27M 1/02, 1973 2. Авторское свидетельство СССР N 935298, кл. B 27M 1/02, 1980 3. Авторское свидетельство СССР N 506992, кл. B 27M 1/02, 1974

Формула изобретения

1. Способ изготовления деревянных деталей, включающий введение под давлением заготовки углеводородного наполнителя, охлаждение заготовки и последующее ее прессование, отличающийся тем, что углеводородный наполнитель используют в парообразном состоянии при температуре выше температуры кипения воды и не более температуры начала обугливания данного сорта древесины заготовки, при этом охлаждение осуществляют до температуры -10 ^oC +10^oС, после чего заготовку выдерживают при данной температуре не менее 1 часа, а воздействие давлением осуществляют при температуре пресс-форм не ниже температуры плавления данного углеводородного наполнителя и не выше температуры, при которой происходит обугливание заготовки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что после окончания прессования деталь выдерживают в пропиточном растворе.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве углеводородного наполнителя используют парафин.

4. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве пропиточного раствора используют масло или смесь масел.

5. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве пропиточного раствора используют раствор канифоли в спирте.

6. Способ по п.2, отличающийся тем, что в качестве пропиточного раствора используют раствор воска.