способ получения карандашной дощечки

Формула изобретения

Способ получения карандашной дощечки, включающий лущение чураков на шпон с последующим его раскроем и сортировкой, шпон вырабатывают с толщиной в готовом виде 1,0-3,0 мм, отсортированный шпон облагораживают путем проведения термической обработки с одновременной пропиткой в течение 0,5-60 мин, затем обрабатывают клеящим составом, формируют пакет заданной толщины, склеивают и раскраивают на дощечки, отличающийся тем, что термическую обработку с одновременной пропиткой производят в техническом масле при температуре 130-170°С.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к деревообрабатывающей промышленности и может быть использовано при производстве карандашной дощечки.

В 1943-1944 гг. был испытан метод лущения, по которому чурки длиной 1-1,5м распаривали в горячей воде, затем на лущильной машине вырабатывали шпон в толщину дощечек (6,1 мм); после охлаждения листы шпона раскраивали на ленты шириной 61 мм, которые в свою очередь расторцовывали на дощечки длиной 185, 145, 120 мм. Преимущество этого метода в том, что не расходуется древесина в опилки. Однако при этом методе все дощечки получаются тангентального раскроя, при сушке деформируются и в них образуется много трещин, что недопустимо по техническим условиям.

В 1955 г. испытан метод строгания карандашных дощечек. Бруски пропаривали в автоклавах, после этого на строгальном станке типа «Сляйсер» раскраивали на дощечки. При этом раскрое также не расходуется древесина в опилки, но дощечки получали различными по толщине, в хаотичном виде и в горячем состоянии (70-80°С), что значительно усложняло процесс сортировки и упаковки. Кроме того, при сушке дощечки деформировались.

Суть ленточного раскроя или продольно-поперечного метода раскроя реек на карандашные дощечки заключается в том, что полученные отрезки реек длиной 1-2 м раскраивают на ленты, по толщине равные толщине дощечек, ленты затем расторцовывают с учетом качества древесины непосредственно на карандашные дощечки. При существующем же поперечно-продольном (брусковом) методе рейки раскраивают на бруски, а бруски - на дощечки.

В 1969 г. СибНИИЛП выполнил работу по теме «Исследование технологии производства карандашных дощечек и разработка методов рационального раскроя сырья», в которой были сопоставлены существующий метод поперечно-продольного (брускового) раскроя сырья на дощечки и продольно-поперечного (ленточного). Авторы работы рекомендуют следующий технологический поток раскроя сырья на карандашные дощечки:

- раскрой бревна производить лесопильными рамами вразвал на доски толщиной 61 мм;

- при раскрое досок на рейки целесообразнее применять многопильный станок с двумя пильным валами;

- за многопильным станком технологическую линию разделить на два потока - для специализации переработки реек и брусков разного качества;

- рейки с небольшим количеством сучков диаметром до 20 мм раскраивать брусковым (поперечно-продольным) методом;

Такое дифференцированное разделывание древесины на карандашные дощечки практически трудно осуществить на имеющихся производственных площадях, поэтому до настоящего времени остается в действии поперечно-продольный (брусковый) метод (Производство карандашей. Западносибирское книжное издательство, 1975 г.).

Наиболее близким техническим решением является способ, при котором карандашную дощечку получают из различных пород древесины лущением чураков на шпон с толщиной листа в готовом виде 1,0-3,0 мм. Для облагораживания отбирают партию лущеного шпона одной породы и одинаковой толщины и проводят термическую обработку с одновременной пропиткой парафином при 180-250°С в течение 0,5-60 мин. Облагороженный шпон сортируют, чинят и обрабатывают поверхность клеящим составом. Формируют пакет заданной толщины, склеивают и раскраивают на дощечки (А.с. № 1818553 опубл. 30.05.1993 г.) - прототип.

Недостатком данного технического решения является высокая температура обработки шпона при изготовлении карандашной дощечки.

Техническая задача изобретения - снижение температуры обработки шпона при одновременном сохранении высоких чиночных свойств.

Техническая задача достигается тем, что получение карандашной дощечки включает лущение чураков на шпон с последующим его раскроем и сортировкой, шпон вырабатывают с толщиной в готовом виде 1,0-3,0 мм, отсортированный шпон облагораживают путем проведения термической обработки с одновременной пропиткой в течение 0,5-60 мин, затем обрабатывают клеящим составом, формируют пакет заданной толщины, склеивают и раскраивают на дощечки, при этом термическую обработку с одновременной пропиткой производят в техническом масле при температуре 130-170°С.

Сравнение заявляемого способа с прототипом показывает, что он отличается следующими признаками:

- термическую обработку с одновременной пропиткой производят в техническом масле при температуре 130-170°С.

Поэтому можно предположить, что заявляемое техническое решение соответствует критерию «новизна».

Заявляемый способ может быть реализован на стандартном оборудовании с использованием известных технологических процессов, поэтому он соответствует критерию «промышленная применимость».

Глубина пропитки различных пород древесины, из которой сделана карандашная дощечка, находится в широком диапазоне температур, которые используются для расплавления твердого теплоносителя, в частности парафина. При этом значение повышения температуры, прежде всего, необходимо:

- для расплавления парафина с целью наиболее полной передачи тепла от расплавленного парафина дощечке или шпону;

- для придания жидкому парафину такой вязкости, при которой максимально глубоко жидкий парафин заместит удаленную в процессе термообработки из древесины влагу и максимально проникнет в поры древесины.

Чтобы получить минимально необходимую вязкость, соизмеримую с вязкостью воды или подобную ей, необходимо нагреть парафин до температуры не менее 180-250°С в зависимости от породы древесины и марки парафина (см. Таблицу). При нагревании древесины выше 180°С начинается ее разложение (деструкция) [Ванин. Древесиноведение. госбумиздат - 1949 г.]. Это приводит к снижению прочностных свойств древесины, ее шероховатости и тому подобному, что нежелательно в конкретном случае.

Техническое высокотемпературное низковязкое масло при нагревании его до 130°С приобретает вязкость практически соизмеримую с водой. При погружении лущеного шпона в техническое масло, нагретое до 130°С, из пустот и пор шпона бурно выделяется вода, находящаяся в древесине шпона. В результате особенно в пустотах и порах древесины образуется вакуум, в который быстро перемешивается масло, заполняя пустое пространство в древесине шпона. Низкая вязкость нагретого технического масла способствует более глубокому проникновению его в мельчайшие пустоты, образовавшиеся при удалении (испарении) воды. Наличие масла в порах древесины способствует:

- снижению сил трения при резании древесины, что в свою очередь способствует улучшению чиночных свойств карандашей, изготовленных вышеуказанным способом;

- одновременно глубоко проникшее в поры древесины нагретое до определенной температуры масло делает древесину более эластичной и более мягкой, что также способствует улучшению глубинных свойств древесины.

При этом структура древесины остается целостной.

Температурный диапазон от 130°С до 170°С, полученный экспериментальным путем, вызван строением различных пород древесины, предложенных для использования в карандашном производстве по предлагаемому способу. К тому же при термообработке и пропитке в нагретом до 90°-170°С масле разложение древесины не происходит.

Продолжительность термообработки и пропитки древесины зависит в основном от специфики строения и состава различных пород древесины и толщины обрабатываемого материала. Заявляемая совокупность признаков не выявлена при проведении патентно-информационных исследований, поэтому можно сделать вывод о соответствии технического решения критерию «изобретательский уровень».

Способ изготовления дощечки осуществляется следующим образом. Сосновые кряжи провариваются в бассейне периодического действия при температуре 40-50°С в течение 6 часов. Затем кряжи выгружают из бассейна и отправляют на окорку, где окариваются на окорочном станке ОК-63 и распиливаются на чураки длиной 1,6 м на станке АЦ-3С. Далее чураки разлущиваются на лущильном станке ЛУ 1710 в ленту шпона толщиной 1,5 мм. Полученная лента шпона раскраивается на форматный шпон размером 1600×1600 мм на ножницах НФ18-3. Форматный шпон укладывается в стопы на подъемники. Кусковый шпон также по отдельному направлению укладывается в стопы. Затем оба вида шпона, форматный и кусковой сортируют. При сортировке и отборе сырого шпона учитываются размеры шпона, дефекты и пороки древесины. Для облагораживания отбирают партию сырого шпона влажностью 80-90%.

Облагораживание шпона (термообработка и пропитка) ведут в высокотемпературном низковязком техническом масле марки АМТ300Т при температуре 160°С в течение 45 минут в ванне периодического действия. В ванну загружают один блок, состоящий из 5 листов шпона. Кусковый шпон прирезают и склеивают между собой термопластичной нитью в форматный лист шпона на ребросклеивающем станке для продольного склеивания.

После облагораживания форматный шпон проклеивают клеем ПВА и складывают в пакет, состоящий из четырех листов, причем три листа располагают лицевой стороной к оборотной, а последний лист - оборотной к оборотной стороне. Направление волокон во всех листах одинаковое. Общая толщина пакета составляет 6.1 мм. Прессование пакета ведется в холодном состоянии на лабораторном прессе До838Б при комнатной температуре в течение 8 часов.

Склеенный слоистый материал выдерживают в плотных стопах в течение 5 суток, раскраивают на дощечку на специальном оборудовании, используемом для раскроя плитных и листовых материалов. Готовую дощечку сортируют и упаковывают. На этом способ получения карандашной дощечки из шпона заканчивается. Предлагаемый способ получения карандашной дощечки иллюстрируется примерами, приведенными в таблице. Сила резания определена на установке по исследованию сил резания древесины.

Как видно из приведенных в таблице данных, предлагаемый способ позволяет уменьшить по сравнению с кедром силу резания на 15-20Н, заменить древесину кедра на менее дефицитное и дорогостоящее сырье. Кроме того, предлагаемый способ позволяет увеличить выход карандашной дощечки на 10-20%.

Таблица
Условия проведения способа	Примеры
По изобретению	Контрольные	По прототипу
1	2	3	4	5	6	7	9
Порода древесины	Береза	Осина	Ель	Пихта	Сосна	Береза	Пихта	Кедр
Толщина шпона, мм	3	3	1,5	1,0	1,5	3,5	0,75	6,1
Облагораживание шпона:
температура	170	130	140	150	160	180	120	-
время пропитки, мин	0,5	10	30	60	45	0,3	6,5	180-300
Состав клеевого слоя	ПВА	ПВА	ПВА	ПВА	ПВА	ПВА	ПВА	-
Количество листов шпона в пакете, шт.	2	2	4	6	4	2	8	1
Толщина пакета, мм	6,0	6,0	6,0	6,0	6,0	7	6	6,1
Показатели:
Сила резания, Н	53,1	56,4	69,2	62,4	70,6	68,0	47,0	70-74
Выход дощечки, %	36	32	25	24	29	34	15	5-10