Чистовая облицовка древесины

Шлифование поверхностей основы с обеих сторон осуществляется на станках с широкой шлифовальной лентой, как правило, за два прохода: cначала с одной, а затем с другой стороны. Зачастую из сушилки шпон выходит волнистым вследствие неравномерности усушки и внутренних напряжений, что заметно усложняет дальнейшую работу с ним, приводит к его растрескиванию. Избежать этого дефекта позволит использование сушилки шпона с гладящим эффектом, что значительно повышает качество продукции. Так, например, сушилка с гладящим эффектом немецкой фирмы Grenzenbach позволяет получить эластичные и плоские листы шпона со скоростью сушки до 67 м/мин.

Для облицовывания профильных погонажных изделий (плинтусов, наличников, багета и т.д.) используется шлифованный шпон, поскольку обрабатывать подобные изделия после облицовывания достаточно сложно и затратно. Немецкая фирма Heesemann выпускает специализированный станок модели FBA 8 для шлифования шпона, на котором можно обрабатывать как полосовой, так и рулонный шпон толщиной от 0,3 до 3 мм. Как правило, потребитель – производитель мебели – получает готовый шпон, высушенный до влажности 8–12% в пачках, уже прирубленный на заданную ширину листов. Дальше мебельщику предстоит задача получения из таких полос шпона «рубашки» – листа шпона заданных размеров с подобранным рисунком по текстуре «зеркального» отражения смежных листов путем склеивания их между собой по кромкам. Эта операция называется ребросклеиванием. Выполнять ее, даже если до этого было обеспечено высокое качество прирубки шпона, без дополнительной обработки кромок нельзя.

По технологии ребросклеивания обязательным условием является прирубка и склеивания в течение одной смены, и чем короче будет промежуток между этими операциями, тем выше будет качество склеивания. Поскольку шпон является производным материалом от древесины, то ему свойственны и основные ее характеристики – анизотропность строения, влагопоглощение, релаксация внутренних напряжений, упругое восстановление обработанной поверхности, что со временем приводит к непрямолинейности ребер листов шпона. Пусть эти величины и невелики, однако после ребросклеивания образуются зазоры. Они хоть и небольшие, но визуально различимые в готовом изделии, особенно после нанесения прозрачных лаков между листами шпона.

До 1980-х гг. основным способом дополнительной обработки перед склеиванием делянок шпона по ширине являлось фугование кромок. Обработка выполнялась по следующим схемам: на позиции закрепленной пачки шпона сначала круглой пилой, а затем фрезой; на позиции последовательно двумя фрезами – черновой и чистовой; проходной обработкой пачки шпона с двух сторон. Станки подобного типа еще можно встретить на многих российских предприятиях.

Последнее время основным оборудованием для подготовки кромок к склеиванию (взамен кромкофуговальных станков) являются гильотинные ножницы. Они могут быть с одним или двумя ножами. На ножницах с одним ножом обрезка кромок на заданную ширину вдоль волокон осуществляется в два этапа. Сначала выровненная пачка шпона по разметке прижимается к столу подъемной балкой, и нож, совершая возвратно-поступательное движение, прирубает у пачки переднюю кромку, которая используется в дальнейшем в качестве базовой поверхности для второго реза. Далее пачка шпона с прирубленной кромкой освобождается от прижима, разворачивается на 180°, базируется по линейке регулируемого упора (на нужную ширину делянки), снова прижимается балкой и формируется задняя кромка пачки.

На специализированных ножницах гильотинного типа для прирезки шпона, оснащенных двумя ножами, обеспечивается высокое качество обработки кромок делянок, высокая производительность за счет повышенной скорости резания и возможности обработки пачек шпона толщиной более 125 мм. Точность раскроя (параллельность передней и задней кромки пачки) в ножницах с двумя ножами выше, чем с одним ножом, поскольку пачка обрабатывается за один установ без перебазирования, постоянно прижатой к столу в процессе резания обоими ножами. В гильотинах с одним ножом перебазирование пачки выполняется без прижима, что приводит к упругому восстановлению листов шпона, попаданию между ними воздуха. При повторном прижиме из воздуха образуется воздушная подушка, которая способствует пусть и незначительному, но смещению листов шпона относительно друг друга. Однако этого бывает вполне достаточно для снижения качества ребросклеивания.

По сравнению с одноножевыми гильотинами двухножевые обеспечивают производительность рубки шпона практически в три раза более высокую за счет того, что не нужно разворачивать пачку на 180°, два раза выравнивать и два раза резать. Как правило, передняя кромка пачки выравнивается оператором один раз по лазерному лучу, соответствующему месту реза. Далее оператор перемещает лазерный луч на заднюю, ближайшую к нему кромку пачки на оптимальную ширину делянки. На этом настройка станка закончена, параметры ширины пачки автоматически введены в память процессора системы управления. Нажатие кнопки «Пуск» вызывает перемещение подвижного стола с пачкой шпона под выведенные в позицию ножи, на пачку опускается прижимная балка, передний и задний ножи синхронно перемещаются, формируя ширину пачки. Оператору остается сбросить обрезки по задней кромке пачки шпона в приемник на удаление, а обрезки по передней кромке сами сваливаются в приемник, поскольку передние кромки стола и пачки совпадают.

Еще одно преимущество таких гильотин – значительная экономия шпона за счет сочетания лазерной системы установки ножей и программ оптимизации системы числового программного управления (ЧПУ), позволяющих выбрать оптимальную схему раскроя пачки исходя из требуемой ширины рубашки шпона, заданной спецификации и т.д. Например, если необходимо изготовить рубашки шириной 1000 мм, то это значение ширины вводится через дисплей в систему управления станком. После лазерного замера ширины пачки выводится на экран значение максимальной ширины делянок шпона и предлагаются варианты раскроя на стандартные ширины полос: 250 мм для получения рубашки из четырех полос, 200 мм – из пяти или 170 мм – из семи полос. Одновременно выводится информация для каждого варианта по проценту полезного выхода шпона. За оператором остается право выбора оптимального варианта ширины делянки.

Также одной из интересных опций в конструкциях системы управления гильотины наряду с электронной установкой заднего упора является система памяти, которая может хранить до 99 и более значений установок ширины пакета, которые вызываются простым нажатием кнопок на клавиатуре. При помощи этого устройства можно выполнять последовательно несколько резов с определенным шагом, изготавливая узкие полоски шпона для облицовывания кромок мебельных щитов, что экономит дорогостоящий шпон. Фирма Kuper (Германия) выпускает целый модельный ряд гильотин различной конструкции. Для поперечной резки шпона (в размер делянок по длине) рекомендуется использовать специальные гильотины. Это вызвано рядом обстоятельств, основным из которых является то, что при поперечном раскрое шпона происходит торцевое резание древесины, при котором усилие на ноже гораздо выше, чем при продольном резании параллельно волокнам, тем более что для изготовления шпона используется главным образом древесина твердолиственных пород. Кроме того, если для поперечного резания использовать типовую гильотину для продольного резания, даже при небольшом числе резов на ноже из-за местной выработки образуются вмятины, сколы, вынуждающие править нож, иначе он не обеспечит качественного реза при последующем продольном раскрое. При частом использовании «продольной» гильотины для поперечного резания шпона из-за неравномерной нагрузки (перекоса) на гидроцилиндры прижимной балки происходит усиленный износ уплотнительных манжет цилиндров, что приводит к протечкам масла и их быстрой замене.

Гильотины для поперечного раскроя в основном имеют максимальную длину реза порядка 1500 мм. Конструкция их аналогична «продольным» гильотинным ножницам, но более жесткая и усиленная. Станок позволяет регулировать ход подвижного упора для обеспечения заданной длины делянки. Эти гильотины могут устанавливаться под углом 90° к гильотинным ножницам для продольного раскроя непосредственно рядом с ними. Таким образом, стол гильотины для продольного раскроя будет опорой для пачки шпона при поперечном раскрое. Существуют гильотинные ножницы для поперечного резания пачки шпона в заданный размер по длине и с двумя ножами. Примером могут служить ножницы модели BIT итальянской фирмы Casati Macchine, позволяющие торцевать пачку шпона в размер по длине от 900 до 4000 мм. Зачастую цифра в наименовании модели ножниц характеризует максимально отрезаемую длину (или ширину) раскраиваемой пачки шпона. Как, например, у гильотин моделей TIO 600 или TIO 1300 для поперечного резания шпона фирмы Casati Machine.

Последнее время наблюдается тенденция применения тонкослойных лаковых покрытий при отделке натурального шпона. В некоторых случаях на отделанных тонким слоем лака поверхностях может проявляться эффект желобка в месте стыковки двух делянок шпона. Причина дефекта – подминание волокон древесины в зоне резания гильотинными ножами при раскрое шпона. В результате кромка шпона получается не строго перпендикулярной пласти, а имеет небольшой угол. Этот дефект в большой степени убирается на гильотинах, оснащенных функцией чистовой резки кромки, позволяющей выполнять ножу два реза: один рез – основной, а второй – чистовой с продвижением ножа вглубь пачки примерно на 1 мм. Во многих гильотинах процесс качественного резания выполняется с так называемым «протягиванием» ножа, когда его движение вниз совмещается с продольным перемещением, что является важной особенностью таких гильотин и позволяет значительно повысить качество реза.

Гильотинные ножницы можно встроить в состав автоматических линий, работа на них более комфортна вследствие заметного снижения шума и отсутствия пыли по сравнению с работой на кромкофуговальных станках. Другим плюсом гильотин являются более низкие затраты электроэнергии на резание. Основными недостатками эксплуатации гильотин являются значительная стоимость гильотинных ножей, а также необходимость приобретения специализированного оборудования для их заточки. Гильотины для продольной и поперечной резки шпона различаются по конструкции и размерам. Первые рассчитаны на рабочую длину до 5000, а вторые – до 1500 мм. На российских предприятиях еще функционируют российские гильотины НГ18-1 и НГ28, а также значительное число станков фирмы Kuper.

При выборе оборудования нужно учитывать несколько нюансов. Если компания только начинает работу со шпоном, имеет всего один-два небольших ребросклеивающих станка и ограничена в средствах на развитие производства, самым оптимальным вариантом будет приобретение пильно-фуговального станка для обработки кромок. При этом не только происходит экономия на разнице цен между гильотиной и станком, но и нет необходимости приобретать торцовочную гильотину. Вполне целесообразно воспользоваться рынком вторичного оборудования, где можно приобрести нужный станок в хорошем техническом состоянии. Конечно, можно потерять на дополнительных отходах шпона, но при небольших объемах производства такие потери не будут критичными. При числе ребросклеивающих станков три и более оптимальным будет приобретение простой ножевой гильотины. Однако если предприятие производит шпон или перерабатывает его большие объемы, особенно с применением станков для поперечного ребросклеивания шпона, то без двухножевой гильотины не обойтись.

Гильотинные ножницы являются достаточно опасным оборудованием в процессе эксплуатации. Поэтому при разработке их конструкции большое внимание уделяется не только обеспечению высококачественной резки шпона, но и созданию безопасных условий работы оператора. Гильотины имеют несколько уровней защиты рук человека. Так, помимо стандартной схемы включения ножевой балки путем одновременного нажатия двух сблокированных кнопок «Пуск» обеими руками, на станках имеется фотоэлектронный барьер безопасности, который выдает команду на немедленную остановку ножа при появлении в зоне резания любого постороннего предмета.

Далее прирезанная пачка шпона поступает на операцию ребросклеивания. Раньше основным способом ребросклеивания полос шпона являлся ручной способ с применением узкой бумажной ленты с нанесенным на нее клеем. Лента увлажнялась и прикатывалась роликом к стыку полос шпона. Затем появились станки, позволяющие механизировать этот способ склеивания. Примером такого оборудования являются станки российского производства РС-7, позволяющие склеивать полосы шпона рулонной гуммированной бумагой шириной 20–25 мм, одна из сторон которой покрыта мездровым клеем. Лента из рулона протаскивается через ванночку с водой, а затем пропускается через ролик с электрическим подогревом, под который одновременно с лентой поступают подаваемые рифлеными вальцами плотно прижатые по кромкам друг к другу две делянки шпона. В результате нагрева клея бумага приклеивается к шпону и подсушивается.

Однако существует целый ряд недостатков этого способа склеивания – низкая производительность, неплотность прилегания кромок полос шпона с образованием щелей, быстрое засаливание шлифовальной шкурки при последующем съеме бумажной ленты и т.д. Все это предопределило появление принципиально нового процесса, лишенного указанных недостатков. Этот способ, заключающийся в применении тонкой клеевой нити, наносимой зигзагообразно на поверхность двух полос шпона в месте их стыка, был предложен компанией Kuper. Станки, работающие на этом принципе, мебельщики так и называют – «зигзаг». Клеевая нить представляет собой тонкое стекловолокно, покрытое оболочкой из клеерасплава, намотанное на шпулю. Нить проходит через нагреватель для активации клея, а нитеводитель укладывает ее на стык полос шпона зигзагообразно и скрепляет их. Разогретая нить прикатывается к стыку хромированным прижимным роликом.

Подача листов шпона осуществляется торцевыми поверхностями двух дисковых роликов, которые вращаются в разные стороны – один по часовой стрелке, а другой против нее. Одновременно происходит и плотное стягивание между собой листов шпона. Так как усилие прижима сконцентрировано на определенном промежутке малой длины, соединение выполняется практически без зазоров. В осевом направлении дисковые ролики установлены на пружинах, что позволяет прижимать каждый из листов независимо от другого к верхнему прикатывающему ролику, компенсируя возможную разнотолщинность шпона.

Шаг зигзагообразной укладки клеевой нити обычно устанавливается в диапазоне 25–35 мм, а амплитуда – 15–20 мм. Склеенная по этому способу рубашка шпона наклеивается на облицовываемую поверхность придавленной клеевой нитью вниз, без дополнительного шлифования. Фирма Kuper выпускает целую гамму станков на основе клеевой нити – начиная от ручных и настольных станков для малых предприятий, заканчивая высокопроизводительными станками, склеивающими более 1000 м2 готовой продукции в смену. На основе клеевой нити работает и российский станок РС-9А. Для склеивания длинных полос шпона по ширине используются станки с поперечной подачей. Оператор кладет по одной делянке шпона на стол станка, прижимая ее торцом к упору. Упор выводит делянку на один размер, по которому будет формироваться боковая кромка ленты шпона, и перемещает ее на подающий конвейер. Делянка захватывается толкателями, выравнивается по передним (продольным) упорам и поджимается вальцами к продольной кромке предыдущего листа шпона.

Подвижная склеивающая головка быстро пробегает вдоль шва, стягивая листы клеевой нитью, как и в предыдущих конструкциях, также зигзагообразно, а в конце листа разворачивается на 180° и ждет следующий лист, формируя, таким образом, бесконечную ленту шпона. Если требуется выдержать текстурный рисунок шпона для получения облицовочной рубашки, то оператор подает делянки из пачки шпона определенным образом. Первая делянка вручную перемещается в позицию подачи. Потом оператор переворачивает вторую, а затем и третью делянки на противоположную пласть, и также последовательно подает их в станок. Четвертая делянка загружается без переворота и т.д. То есть при подаче каждых четырех делянок вторая и третья из них разворачиваются, что позволяет создать зеркально-симметричный рисунок рубашки.

На станке для склеивания шпона по ширине могут быть установлены дисковые ножницы, позволяющие выравнивать по ширине торцевые кромки ленты шпона, а также устройство, позволяющее нанести на торцевые участки поверхности ленты шпона клеевую ленту, обеспечивающую дополнительную прочность кромкам. Часто в такой станок встраивают и гильотину, рубящую шпон на заданные размеры, ширина которых может и отличаться от кратной ширины полос шпона. На выходе станка за гильотиной устанавливается, как правило, автоматический штабелер, укладывающий нужное число листов шпона в пачку. Существуют ребросклеивающие станки, позволяющие склеивать рубашки шпона без клеевой нити. После гильотины пакет полос шпона поступает на клеенамазывающий станок, где на кромки шпона, выставленные в одну плоскость, дозирующими головками наносится слой клея. После высыхания растворителя клея листы поштучно подаются в станок под нагретую траверсу для склеивания кромок «в стык». По такой схеме работает отечественный станок РС-8.

Другую технологию ребросклеивания с использованием карбамидных клеев, полимеризация которых обеспечивается при температуре порядка 200°С, вызвало появление способа мембранного облицовывания профильных поверхностей, которое происходит при больших растягивающих нагрузках на шпон. Под эту технологию был разработан станок принципиально новой конструкции. По технологии склеивания для карбамидного клея необходима длинная зона нагрева шва (1000 мм и более) и значительная температура полимеризации клея. При этом стык делянок шпона приобретает высокую прочность и стойкость клеевого шва, не раскрывающегося при перегибах и не уступающего прочности самого шпона, что особенно важно при работе на мембранных вакуумных прессах. Обычно шпон, склеенный таким образом, разрывается по волокнам древесины, а не по клеевому шву.

В станке без клеевой нити полосы шпона подаются аналогично станку «зигзаг», и транспортер имеет такую же конструкцию на вращающихся во взаимно противоположном направлении двух дисках. За механизмом подачи установлен узел клеенанесения на кромку одной из полос шпона. Он представляет собой вращающийся стальной диск конической формы, образующая которого параллельна кромке шпона. Одна из сторон диска, расположенная противоположно контактирующей стороне со шпоном, частично погружена в клеевую ванночку небольшой емкости. При вращении диск проходит через дозирующую рамку, снимающую излишки клея, одновременно точно и просто регулируя его расход нанесения в зависимости от породы древесины шпона и скорости подачи станка.

Ванночка с клеем имеет небольшую емкость, чтобы экономить клей, не давая ему возможности быстро застывать. Кроме того, при малом объеме ванночки удобно отмывать ее от остатков клея, поскольку в любом случае его необходимо периодически менять (через час-полтора) из-за начинающейся полимеризации. Для увеличения жизнеспособности клея, поскольку узлы станка при работе заметно нагреваются, ванночку с клеем охлаждают с помощью специального устройства.

Следом за зоной клеенанесения смонтирована дополнительная пара обрезиненных подающих роликов, позволяющих сращивать короткие делянки шпона. Далее делянки поступают под пластинчатый транспортер из специальной износостойкой стали, состоящий из двух параллельных ветвей, пластины которых в горизонтальной плоскости расположены не параллельно друг другу, а V-образно, под небольшим углом к столу станка. Такая конструкция конвейера позволяет очень плотно сжимать между собой кромки делянок шпона. Между транспортерными лентами сверху и снизу (либо с одной стороны) расположены продольные нагревательные элементы на основе термоэлектрических нагревателей, как правило, по три штуки с каждой стороны, закрываемые отполированными хромированными металлическими пластинами, по которым скользит шпон. Температура каждой из пар нагревателей устанавливается независимо от других по цифровому табло с пульта управления. Скорость подачи в таких станках составляет 30 м/мин, а с опциональным применением внешнего клеенаносящего устройства может достигать 50 м/мин.

Примером такого оборудования может являться станок FL/Innovation фирмы Kuper, а также станок Omnimaster швейцарской фирмы Fisher + Ruckle и ряд других. Аналогичное оборудование для подготовки шпона выпускает и итальянская фирма Casati Macchine. В номенклатуре выпускаемого фирмой оборудования для резки и сращивания шпона представлены также автоматизированные обрабатывающие центры с ЧПУ, позволяющие получить из листа шпона любую многоугольную геометрическую фигуру как правильной, так и неправильной формы. Эти центры имеют программное обеспечение с широким банком форм геометрических шаблонов для выпуска декоративной облицовки изделий, например, интарсии, мозаичного щитового паркета и др.

Для облицовывания профильных погонажных изделий на линиях проходного типа требуется шпон в рулонах, что позволяет значительно уменьшить отходы производства в сравнении с полосовым шпоном и повысить производительность процесса. Для этой цели используются станки для торцевого склеивания полос шпона, оснащенные специальными вырубными штампами, формирующими по торцам полос шпона шипы неправильной формы.

Типовое соединение шпона на стандартный минишип не всегда пригодно под прозрачную отделку лицевых поверхностей деталей: монотонность стыка сразу бросается в глаза, ухудшается эстетическое восприятие поверхности и снижается потребительская стоимость готового облицованного изделия. Криволинейный профиль соединения на шипах неправильной формы обеспечивает плотное сращенное соединение, хорошо маскирует стык и улучшает вид оклеенного изделия, особенно на облицованных погонажных деталях высокого профиля. Стыковка листов шпона по шипам выполняется с помощью клеевой полосы. По такой схеме работает, к примеру, станок для шипового соединения полос шпона модели ZI/ZU 330 F-E фирмы Kuper. Опционально такие станки позволяют получать и заданные размеры длин полос сращенного шпона.

При производстве мебельных щитов, облицованных строганым шпоном, необходимо также оклеить и боковые кромки щитов полосками шпона той же текстуры на специализированных кромкооблицовочных станках. Основная масса таких станков работает либо с кромочными полосами заданной длины, ширина которых по технологии несколько превышает толщину щита в полосах стандартной ширины, как правило, 20–60 мм, либо в рулонах, как и синтетическая текстурная кромка.

Существует специальное оборудование для производства рулонного шпона, несколько отличающееся от представленного выше. Примером может служить линия из двух последовательно соединенных станков фирмы Casati Macchine – моделей NG и NA. Первый станок модели NG предназначен для клеевого сращивания узких листов шпона по длине на стандартный зубчатый минишип, а второй станок NA обеспечивает очистку склеенного шпона, его выравнивание и намотку в рулон. В этом случае применение стандартного минишипа для продольного сращивания узких полос шпона является целесообразным, поскольку зубчатый стык на узких полосах кромок щитов не так заметен для глаз. Подобная технология позволяет мебельщикам заметно повысить процент полезного выхода дорогостоящего материала при раскрое по ширине и уменьшить количество отходов. Для дальнейшего раскроя на узкие полосы конкретной ширины рулонный шпон может раскраиваться на дисковых ножницах, чаще всего устанавливаемых непосредственно на мебельном предприятии.

Для повышения прочности шпона в поперечном направлении волокон, особенно это важно при облицовывании профилей с малыми радиусами рисунка, на его нижнюю, не лицевую поверхность наклеивают тонкий слой нетканого материала, препятствующего растрескиванию шпона на экстремальных участках профиля. Такой шпон называется дублированным. Процесс облицовывания основы шпоном ведется преимущественно в обогреваемых прессах с использованием карбамидных клеев на основе карбамидоформальдегидной смолы КФ-Ж(М) или ее аналогов в соответствии с руководящими материалами РМ 07-10-94, разработанными Всероссийским проектно-конструкторским и технологическим институтом мебели (ВПКТИМ). Детали выдерживаются в прессе при температуре 110–140°С в течение 2–5 минут (в зависимости от температуры), а затем производится технологическая выдержка в стопе не менее 24 часов до полного остывания.

Ускоренное облицовывание с применением быстротвердеющего клея на основе карбамидоформальдегидной смолы КФ-Ж(М) с максимальной концентрацией отвердителя осуществляется главным образом в однопролетных прессах. Этот процесс, помимо увеличения производительности оборудования и снижения трудозатрат, позволяет практически полностью исключить технологическую выдержку деталей после облицовывания.