Заделка дефектов древесины

СТАТЬЯ ИЗ РУБРИКИ: «МАТЕРИАЛЫ, КОМПЛЕКТУЮЩИЕ, ПОКРЫТИЯ»

Баранов А. В.,

инженер-технолог, Белорусский государственный технологический университет

Возрастающие с каждым днем требования потребителей к качеству, с одной стороны, и растущая стоимость сырья — с другой, всё чаще заставляют производителей мебели и напольных покрытий из натуральной древесины искать новые методы и способы для заделки разнообразных дефектов в ней (сучков, трещин, проростей и других). О том, какие материалы и технологии сейчас существуют, мы расскажем в этой статье.

 Пороки и дефекты древесины

Особенностью древесины, как природного материала, является наличие в её структуре разнообразных так называемых пороков, или дефектов строения. Названия данных пороков, а также их классификация и способы измерения содержатся в ГОСТ 2140–81 «Видимые пороки древесины. Классификация, термины и определения, способы измерения». Согласно стандарту пороками считают недостатки отдельных участков древесины, снижающие её качество и ограничивающие возможность её использования. По данному принципу выделяют 9 групп пороков (рис. 1): сучки; трещины; пороки формы ствола; пороки строения древесины; химические окраски; грибные поражения; биологические повреждения; инородные включения, механические повреждения и пороки механической обработки; покоробленности.

 

 Рис. 1. Пороки древесины. Пороки в продукции деревообработки (а–е)

Как видим, перечень пороков довольно широк и относится как к круглым лесоматериалам, так и к пилопродукции. Остановимся на каждой из выделенных групп.

Сучки

⇇ Рис. 2. Сучки

Пожалуй, наиболее часто встречаемыми и известными пороками древесины являются сучки (рис. 2).

  В зависимости от формы и взаимного расположения, а также от степени срастания с основной древесиной выделяют более 20 их видов. На практике сучки часто темнее основной древесины и резко выделяются на её фоне, также они снижают прочность пилопродукции и деталей при растяжении вдоль волокон и на изгиб. На сегодняшний день всё большую популярность набирают изделия в стиле «лофт» и им подобные, в которых этот дефект не является нежелательным, однако, в подавляющем большинстве случаев, в высокосортной продукции этот порок строго ограничивается как по размеру, так и по количеству, а в некоторых изделиях (как, например, оконный брус) и вовсе не допускается.

Трещины

Под трещиной понимается разрыв древесины вдоль волокон (рис. 3). Трещины появляются уже во время роста дерева, затем их количество только увеличивается, начиная от момента вырубки леса до загрузки готовых пиломатериалов в сушильные камеры, особенно в теплый период года.

Особенностью трещин является разнообразие их расположения относительно пласти и кромки заготовки, а также их глубина. На практике часто приходится встречать трещины шириной 0,05–0,1 мм. Также следует отметить и то, что, в отличие от сучков, трещины имеют тенденцию к росту во время эксплуатации готового изделия в случае, если условия эксплуатации допускают понижение влажности этого изделия. Увеличение длины трещин происходит в виду наличия особой пластической зоны у вершины трещины, о чем свидетельствуют основы теории механики разрушения [Каминский А. А. Механика длительного разрушения вязкоупругих тел с трещинами: теория, эксперимент (обзор). Прикладная механика. 2014. Т. 50. № 5. С. 3–79].

Рис. 3. Трещины

Пороки формы ствола

Пороки, такие как сбежистость, закамелистость и другие, имеют отношение к условиям роста дерева и мало поддаются исправлению.

Пороки строения древесины

К таковым относятся, кроме безобидных, на первый взгляд, наклона волокон, завитка и свилеватости, также глазки, прорости, сердцевина. Данные дефекты серьезным образом могут влиять на внешний вид изделия и его эксплуатационные и прочностные качества. Так, сортименты, содержащие сердцевину, легко растрескиваются и коробятся как при атмосферной, так и при камерной сушке, что зачастую вызывает необходимость выделять такие доски в особый сорт или переводить их заранее в менее ответственные детали (рис. 4). Вообще, сушка сердцевинных досок — это отдельный вопрос, и он требует отдельного обсуждения. Если это будет интересно нашим читателям, мы постараемся осветить и его в наших будущих статьях.

 

 

 

Рис. 4. Сердцевина

Химические окраски древесины

Это неестественно окрашенные равномерные по цвету участки в срубленной древесине, возникающие в результате развития химических и биохимических процессов, в большинстве случаев связанные с окислением дубильных веществ. Расположены обычно в поверхностных слоях древесины (1…5 мм). При высыхании древесины они часто в большей или меньшей степени выцветают. На прочностные свойства древесины влияние практически не оказывают.

Грибные поражения

В состав этой группы пороков входят разнообразные проявления биологической жизнедеятельности деревоокрашивающих и дереворазрушающих грибов: плесень на древесине, синева, гниль и т. п. Эти пороки древесины весьма трудно устранимы и требуют либо выторцовки и утилизации, либо глухой покраски изделия.

Биологические повреждения

Включают в себя, в основном, ходы и отверстия, проделанные в древесине насекомыми, так называемые червоточины. Надо сказать, что это довольно заметный порок древесины, резко снижающий её сортность.

Инородные включения

К инородным включениям относят механические повреждения и пороки механической обработки: присутствующее в лесоматериалах постороннее тело недревесного происхождения (камень, проволока, гвоздь, металлический осколок), обугленность древесины, обзол, вырыв и другое.

Покоробленность

Представляет собой искривления лесо- и пиломатериалов в различных плоскостях.

Технологии заделки и устранения дефектов

 Как видим, пороки древесины весьма разнообразны как по внешнему виду, так и по причинам их возникновения и влиянию на качество будущей продукции. Какая-то часть из них влияет только на внешний вид изделия, а какая-то — ухудшает физико-технические и прочностные свойства материала. Некоторые пороки, такие как трещины, могут иметь и отложенные последствия, т. е. могут «вскрываться» в процессе эксплуатации готового изделия. Всё это приводит к необходимости их устранения. Разрабатываются и применяются различные технологии заделки и устранения данных дефектов.

В зависимости от назначения в деревообработке используется:

• выторцовка недопустимых дефектов и сращивание бездефектных заготовок. Применяется в производстве клееных конструкций и мебельных щитов;

• локальное фрезерование участков с дефектом в массиве древесины и вставка бездефектной заглушки. Применяется при производстве фанеры, в столярном деле;

• заделка дефектов с помощью различных по составу шпатлевочных составов. Применяется в производстве мебели, паркета и в других областях деревообработки.

Именно о последнем способе исправления дефектов древесины, как о менее трудозатратном и наиболее экономичном с точки зрения использования лесных ресурсов, мы и поговорим ниже.

Шпатлевки

Какие же шпатлевки наиболее часто используются на сегодняшний день и каковы их достоинства и недостатки?

Первая группа — это акриловые однокомпонентные шпатлевки. В состав данных композиций, как правило, входит водная дисперсия стирол-акрилового полимера, модифицирующие добавки и наполнитель. К достоинствам данной группы шпатлевок можно отнести невысокую стоимость, водостойкость, твердость после полимеризации. Однако и недостатки у данного вида шпатлевок также весьма существенные: прежде всего — долгое время высыхания (до 20 минут), а также усадка и невозможность заделки за один проход дефекта глубиной более 3…7 мм. Данный вид шпатлевок используется, как правило, в случае малоответственных работ либо при небольших объемах производства (рис. 5).

 

Рис. 5. Акриловая однокомпонентная шпатлевка

Полиэфирные шпатлевки обычно выпускаются двухкомпонентными: собственно шпатлевочная масса и отвердитель. В состав шпатлевочной массы входят смoлы нa бaзe мoдифициpoвaнныx пoлиэфиpныx xимичecĸиx coeдинeний, oпpeдeляющие плacтичнocть, вязĸocть, aдгeзию и cĸopocть пoлимepизaции мaтepиaла, а также нaпoлнитeли нa ocнoвe минepaльныx нepacтвopимыx ĸoмпoнeнтoв, oĸaзывaющиe влияниe нa пpoчнocтныe пoĸaзaтeли. Отвердителем же служат составы на основе пepoĸcидныx инициaтopoв. Соотношение шпатлевочной массы и отвердителя составляет обычно 100 : 2…3 по массовым частям. Для соблюдения массового соотношения на практике применяются специальные дозаторы для выдавливания определенного объема компонентов (рис. 6).

 

 

Рис. 6. Ручной дозатор шпатлевки-отвердителя

 

Время схватывания таких составов меньше, чем у акриловых, и составляет порядка 5–10 минут. Также наблюдается меньшая усадка при отверждении из-за меньшего количества растворителей в составе. Данными шпатлевками можно заде лывать как небольшие, так и глубокие отверстия. Однако стоимость их по сравнению с акриловыми шпатлевками выше. Кроме того, необходимо ответственно подходить к процессу смешивания шпатлевочной массы и отвердителя: если оно недостаточно тщательно выполнено, то часть шпатлевки не полимеризуется. Существуют также специальные пистолеты-дозаторы разового использования для двухкомпонентных материалов, в которых процесс перемешивания компонентов происходит в специальном пластиковом носике (рис. 7).

 

Рис. 7. Пистолет-дозатор двухкомпонентных материалов

Всё большую популярность в последнее время приобретают полиамидные термошпатлевки (рис. 8), выпускающиеся в виде как гранул, так и термоплавких стержней.

 Нанесение на дефект осуществляется термопистолетом, после чего к месту реставрации прикладывается на несколько секунд охладительный блок, затем остатки шпатлевки удаляются с поверхности заготовки при помощи специального резака.

Сам процесс реставрации занимает считанные секунды, к тому же, такая шпатлевка практически не имеет усадки и обладает хорошей адгезией к древесине. Одним из немногих её минусов является высокая цена, в несколько раз превышающая обычную полиэфирную шпатлевку, что сдерживает её широкое применение на практике.

 

 

Рис. 8. Полиамидная термошпатлевка для древесины

Подготовка дефектов древесины к шпатлеванию

Отдельно хотелось бы остановиться на таком обязательном технологическом процессе, как подготовка дефектов древесины к шпатлеванию. Необходимость этой операции вызвана тем, что, как правило, сучки, прорости и другие пороки содержат в себе участки с загнившей и рыхлой древесиной. Их, конечно же, необходимо удалить, используя специальный инструмент (рис. 9).

Для этой цели на практике часто используют пневмо- и электрические дрели, оснащенные твердосплавными борфрезами, позволяющими произвести операцию быстро, при этом сохранив естественный вид древесины - Заделка дефектов в древесине — довольно сложный процесс, требующий очень глубокой технологической проработки, которая должна учитывать как условия эксплуатации готового изделия, так и технико- экономические аспекты реализации всего комплекса мероприятий для реставрации: наличие специалистов и их квалификацию, трудозатраты, оснащенность оборудованием и инструментом, подбор материалов, эстетический вид изделия и многое другое.

Рис. 9. Пневматическая дрель

Естественно, универсального решения в данном случае нет, но растущее число вариантов реализации данной технологии позволяет сделать правильный и наиболее оптимальный выбор, что, в конечном итоге, выливается в повышение качества продукции и её высокую оценку на рынке вашими клиентами!

Данной публикацией мы начинаем новый цикл статей о предфинишной и финишной обработке древесины. Надеемся, она окажется полезной для вас. Как всегда, вы можете оставить свой отклик в комментариях, обратиться в редакцию за уточнениями или связаться с автором данной статьи.

Дорогу осилит идущий! 

Рекламодатели

Партнёры

Новостная рассылка

Будьте в курсе наших последних новостей. Оформите бесплатно персональную новостную рассылку.