способ изготовления изделий из древесного материала и устройство для осуществления способа

Формула изобретения

1. Способ изготовления изделий из древесного материала. заключающийся в тепловой обработке поверхностного слоя материала, подаче компонентов декорирующих веществ, например, в виде сухих веществ, гелей, жидких суспензий и смесей и последующем упрочнении, отличающийся тем, что тепловую обработку поверхностного слоя осуществляют с насыщением поверхностного слоя компонентами посредством сухого перегретого пара, образованного испарением влаги с поверхности материала за счет воздействия разогретого трением рабочего валика, а упрочнение осуществляют размягчением слоя лигнина материала при локальном приложении избыточного давления, составляющего 20÷25 МПа, и погружении рабочего валика в размягченный слой на глубину 0,5÷8 мм.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температура поверхностного слоя в зоне воздействия рабочим валиком составляет 400÷600°С.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что относительная скорость перемещения материала и рабочего валика составляет 0,06÷0,3 м/с.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что поверхность рабочего валика несет рельеф.

5. Способ по п.1, отличающийся тем, что между поверхностями рабочего валика и материала размешают материал для инкрустации.

6. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зону воздействия рабочим валиком подают красители.

7. Способ по п.1, отличающийся тем, что в суспензии и смеси вводят оздоравливающие вещества.

8. Способ по п.1, отличающийся тем, что осуществляют насыщение разогретого поверхностного слоя материала защитным, антибактериальным или противогнилостным составами.

9. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве защитного состава используют оптически активные производные декстрина.

10. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве противогнилостного состава используют смесь геля SiO₂ и Ag и ПАВ (адгезив).

11. Способ по п.8, отличающийся тем, что в качестве противогнилостного состава используют водные растворы оксидов бора, его кислоты и их производных.

12. Способ по п.1, отличающийся тем, что в зону воздействия рабочим валиком подают фитонциды.

13. Устройство для изготовления изделий из древесного материала, содержащее установленный на станине приводной рабочий валик с обеспечением возможности воздействия на поверхностный слой материала, размещенного в направляющей с возможностью приводного перемещения, отличающееся тем, что оно имеет источник для подачи компонентов декорирующих веществ и/или воды на поверхность рабочего валика или непосредственно на поверхностный слой материала в зону воздействия рабочего валика, выполненного с полированной поверхностью и состоящего из набора отдельных дисков различных диаметров и формы и имеющего прижимное устройство, а направляющая выполнена антифрикционной, например, полированной, при этом привод для перемещения материала установлен с обеспечением возможности его обжима по боковым поверхностям посредством направляющих роликов, а вал рабочего валика имеет механизм для задания материалу необходимой величины деформации.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к разделу деревообработки и может быть использовано при производстве различных изделий из древесных материалов, где требуется высокая поверхностная прочность, повышенная чистота поверхности или декоративная отделка и другие полезные свойства (антисептические или оздоровительные, рельеф или орнамент, цвет и оптические эффекты, влагостойкость и т.п.).

В частности, изобретение может быть использовано при производстве медицинской, кухонной и детской экологически чистой мебели, полов, лыж и пищевой посуды и тары (бочек).

Известен способ облагораживания (декорирования) деревянных заготовок, включающий нагрев в воздушной среде до 190-230°С в течение 10-120 минут, выдержку в течение 1,5-4 часов и охлаждение в естественных условиях (SU 2099180 С1, В 27 К 5/00, 9/00, 1995 г.).

Однако данный способ требует больших энергетических затрат, длителен и не позволяет получать высокопрочную поверхность с заданными свойствами.

Известен также способ термической обработки древесины, которую помещают в герметичную полость и ведут нагрев до 180°С и прессование обжимными плитами, при этом древесина пропаривается испаряемой влагой с добавляемыми химическими соединениями для фиксации или размягчения древесины. В заданных условиях древесину выдерживают ˜8 минут (JP 3136051 В2, 8090517 А, В 27 К 5/00, 1994 г.).

Однако и данный способ требует больших энергозатрат, не обеспечивает упрочнение поверхности и ее высокую чистоту, требует применения дорогостоящего и сложного оборудования, не позволяет обрабатывать длинномерный материал.

Наиболее близким по своей технической сущности к заявленному изобретению - способу является ряд идентичных по сути методов упрочнения поверхности древесного материала, который прессуют горячими плитами при температуре размягчения волокон целлюлозы и ведут пропаривание при влажности меньше или порядка точки насыщения, для чего дополнительно может подаваться вода (см., например, JP 3153122-3153124 В2, 1996 г., JP 3163351-3163355 В2, 1995-1996 г., В 27 К 5/00).

Но и эти известные методы упрочнения весьма энергоемки, требуют использования сложного дорогостоящего оборудования, не позволяют обрабатывать крупногабаритные материалы и не обеспечивают заданные декорирующие свойства поверхности.

Известен пресс для обработки длинномерной древесины, содержащей емкость для предварительного нагрева материала с трубой для подачи пара высокого давления, прессовую емкость с несколькими прессующими цилиндрами и перемещаемые по длине материала пресс-формы, которые размещены в обеих указанных емкостях (JP 3164128 B2, 06315914 А, В 27 К 5/00, 2001 г.).

Однако данное устройство технологически сложно и требует больших затрат энергии на разогрев и прессование, но главное - не обеспечивает решение поставленной авторами задачи.

Известен также пресс изостатического давления для упрочнения древесного материала, содержащий герметичную емкость, в которой упрочняемые заготовки окружены резиновыми или другими пластическими отходами и размещены под эластичной диафрагмой (резиновой), нагружаемый гидравлической жидкостью (SE 452436 C, В 27 М 1/02, 1999 г.).

Но и данное устройство обладает теми же недостатками, что и указанное выше.

Наиболее близким по своей технической сущности устройством для упрочнения и декорирования поверхности древесного материала является «Устройство для поверхностной обработки погонажных профильных изделий из древесины», содержащее приводной нагреваемый валик, прижимаемый к обрабатываемому изделию, который установлен на валу с качающейся опорой, опертой на эксцентриковый кулачок, и выполнен из сменных фигурных колец (RU № 2185284).

Однако и данное изобретение требует больших затрат на нагрев валика, довольно сложно по конструкции и не позволяет получать декорированную поверхность с различными свойствами.

Техническим результатом изобретения является снижение энергетических затрат и получение декорированной поверхности с различными свойствами.

Достигается это в способе изготовления изделий, заключающемся в тепловой обработке поверхностного слоя материала, подаче компонентов декорирующих веществ, например, в виде сухих веществ, гелей, жидких суспензий и смесей и последующем упрочнении, тем, что тепловую обработку поверхностного слоя осуществляют с насыщением поверхностного слоя компонентами посредством сухого перегретого пара, образованного испарением влаги с поверхности материала за счет воздействия разогретого трением рабочего валика, а упрочнение осуществляют размягчением слоя лигнина материала при локальном приложении избыточного давления, составляющего 20÷25 МПа, и погружении рабочего валика в размягченный слой на глубину 0,5÷8 мм.

Температура поверхностного слоя в зоне воздействия рабочим валиком составляет 400÷600°С.

При этом относительная скорость перемещения материала и рабочего валика составляет 0,06÷0,3 м/сек.

Поверхность рабочего валика несет рельеф.

Причем между поверхностями рабочего валика и материала размещают материал для инкрустации.

В зону воздействия рабочим валиком подают красители. В суспензии и смеси вводят оздоравливающие вещества. При этом осуществляют насыщение разогретого поверхностного слоя материала защитным, антибактериальным или противогнилостным составами.

В качестве защитного состава используют оптически активные производные декстрина.

В качестве противогнилостного состава используют смесь геля SiO₂ и Ag и ПАВ (адгезив).

В качестве противогнилостного состава используют водные растворы оксидов бора, его кислоты и их производных. В зону воздействия рабочим валиком подают фитонциды.

В устройстве для изготовления изделий, содержащем установленный на станине приводной рабочий валик с обеспечением возможности воздействия на поверхностный слой материала, размещенного в направляющей с возможностью приводного перемещения, достигается это тем, что оно имеет источник для подачи компонентов декорирующих веществ и/или воды на поверхность рабочего валика или непосредственно на поверхностный слой материала в зону воздействия рабочего валика, выполненного с полированной поверхностью и состоящего из набора отдельных дисков различных диаметров и формы и имеющего прижимное устройство, а направляющая выполнена антифрикционной, например полированной, при этом привод для перемещения материала установлен с обеспечением возможности его обжима по боковым поверхностям посредством направляющих роликов, а вал рабочего валика имеет механизм для задания материалу необходимой величины деформации.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором приведена общая схема выполнения устройства для упрочнения и декорирования поверхности древесного материала. Оно содержит станину 1, на которой закреплена опора-направляющая 2 для размещения и перемещения по ней обрабатываемого материала 3. Рабочая поверхность опоры-направляющей 2 выполнена антифрикционной (например, полированной). Материал 3 по опоре-направляющей 2 перемещается с помощью привода 4, который снабжен обжимающими материал с боков и направляющими роликами 5. Рабочий валик 6 установлен с возможностью его замены на валу 7, снабженном устройством прижима и приводом вращения 8. Валик 6 выполнен с полированной рабочей поверхностью и может быть собран из набора отдельных насаженных на вал 7 дисков различного диаметра и формы внешней поверхности для того или иного профиля обрабатываемой поверхности материала 3. Вал 7 снабжен механизмом 9 для задания необходимой величины деформации обрабатываемого материала 3. Устройство снабжено источником 10 подачи компонентов (воды и/или декорирующего раствора или суспензии) на поверхность рабочего валика 6 или непосредственно на обрабатываемый материал в зону их контакта.