Проектирование оконных систем

Технология производства оконных профилей из дерева

В производстве деревянных окон можно условно выделить несколько этапов.

На первом этапе производится подготовка пиломатериала для производства оконных профилей. Деревянные оконные профили могут изготавливаться из массива или путем склеивания из нескольких отдельных брусков, которые, в свою очередь, склеиваются из нескольких (традиционно из трех слоев) толстых досок, как показано на рис. 2.22. В каждом слое трехслойного бруса отдельные короткие доски сращиваются в длинные пластины—ламели при помощи шипового соединения. Склеивание элементов, как правило, осуществляется водорастворимыми (но в то же время водостойкими) клеями на основе формальдегида или поливинилацетата (ПВА).

Такая технология позволяет во-первых, отсортировать непригодный материал, имеющий пороки, а во-вторых, — максимально использовать материал, выпиленный из наиболее ценной ядровой части древесины. Брус, склеенный из отдельных участков, не имеет сплошных протяженных волокон, а потому наименее подвержен короблению и изгибающим деформациям (описанным в предыдущем разделе); из клееного бруса можно изготавливать конструкции почти без ограничения форм и размеров. Таким образом, можно говорить о том, что для получения изделия высокого качества, использование клееного бруса предпочтительнее по сравнению с брусом из массива дерева.

Для изготовления клеёного погонажа берут хорошо просушенный пиломатериал хвойных пород. Это могут быть доски или разной длины. Вначале их сортируют, с тем чтобы выявить дефектные куски, то есть участки, где встречаются крупные сучки и другие пороки, которые могут отрицательно сказаться на прочности клеёного материала, и далее разрезают на короткие заготовки.

Получившиеся рейки подаются на шипорезный агрегат, где на их торцах фрезеруются так называемые мини-шипы — клиновидные зубцы, на которые затем автоматически наносится клей, после чего отрезки спрессовываются в ламели.

Ламели выстругивают по всей поверхности, на готовую поверхность наносят клей, после чего ламели укладывают в два или три слоя и спрессовывают. Полученный погонаж выдерживают до полного затвердевания клея, а потом гладко фрезеруют со всех сторон на четырехстороннем продольно-фрезерном станке и распиливают на куски нужной дайны.

Подбор клея и его правильное нанесение — очень важные факторы производства. Полиуретановые клеи быстро затвердевают, время жизни у них короткое. Клеи на основе смол дешевле полиуретановых, однако они гораздо дольше отверждаются. Для обеспечения стабильности клеёных изделий необходимо очень аккуратно и точно наносить клей на мини-шипы и пласти ламелей, чтобы он равномерно распределяется по деревянной поверхности.

На втором этапе заготовленный брус превращается в оконные профили, заданного сечения. Геометрические параметры сечения определяются проектировщиком, после чего заносятся в компьютер, под управлением которого в современных линиях полностью осуществляется весь технологический процесс.

Готовые профили с заданным сечением подвергаются специальной пропитке, повышающей стойкость древесины по отношению к огню и гнили. Из пропитанных профилей собираются оконные рамы, которые затем проходят окраску с предварительной грунтовкой или покрываются различными морилками и лаком для получения оконного блока с естественной структурой дерева.

Клееный брус, при применении его в оконных конструкциях, дает ощутимые преимущества по сравнению с деревянными профилями, изготавливаемыми из массива, однако не устраняет такого недостатка древесины как подверженность гниению.

В настоящее время разработаны технологии деревообработки, связанные с повышением устойчивости древесины к воздействию влаги и направленные на повышение долговечности и стабильности геометрических размеров.

Примером такого подхода может служить технология стабилизации химического состава древесины, которая недавно появилась на рынке и защищена товарным знаком Plato®. Эта технология предусматривает три последовательных стадии:

Гидротермическая (гидролизно-термолизная) обработка —разогрев пиломатериала водяным паром при высоком давлении в автоклаве.

Техническая сушка - высушивание раскрывшейся в процессе термолиза древесины в обычных сушильных камерах.

Восстановление твердой формы — нагревание древесины в специальной печи при атмосферном давлении, в результате чего происходит необратимая полимеризация.

Эти процессы сопровождаются избирательной реструктуризацией нестабильных компонентов древесины. Клеточная структура древесины, а следовательно, ее механические свойства и внешний вид остаются при этом неизменными. В производстве этих, по-своему новых для рынка, изделий не используют химикаты, а сырьем служит лесоматериал из быстрорастущих мягких пород, таких как ель, сосна, тополь и береза.

Долговечность платонизированной древесины мягких пород оценивается в 15—25 лет, что совпадает с показателями для наиболее долговечных и ценных тропических пород.

Формоустойчивость. С изменением влажности окружающего воздуха платони-зированная древесина дает примерно наполовину меньшие усушку и набухание, чем обычная. При относительной влажности воздуха 60—65% ее равновесная влажность всего 8% и не превысит 18%, даже если воздух будет предельно насыщен влагой. Такая устойчивость — следствие гидрофобных свойств, которые древесина приобретает в процессе термической обработки.

Платонизация — процесс необратимый, он охватывает весь объем древесной массы и обеспечивает ей равномерную и долговечную защиту. Отверстия от сучков или сверления, места распила или трещины — в стабилизированной древесине все это не является благоприятной средой для размножения и роста грибковых и гнилостных бактерий.

Благоприятный химический состав. При платонизации свойства материала улучшаются исключительно под воздействием тепла, давления и воды. Следовательно, и после гидротермической обработки древесина состоит только из естественных своих компонентов. В стабилизированном материале нет химикатов, и поэтому ему не угрожают нежелательные реакции с клеем или металлическими крепежными деталями. Отслужившие изделия из платонизированной древесины утилизируются как обычный лесоматериал, не подвергавшийся химической обработке.

Технологические свойства. Поскольку структура целлюлозы сохраняется, плато визированную древесину можно механически обрабатывать так же, как исходное сырье, то есть пилить, строгать, профилировать, склеивать. При этом следует иметь в виду; что у нового материала прочность на изгиб несколько ниже (до 10%), зато он более жесткий. И хотя гигроскопические свойства облагороженной древесины слегка ослаблены, она хорошо держит алкидные и акриловые лакокрасочные покрытия, ведь на поверхности нового материала нет экстрактивных веществ — она сухая и однородная.

Стабильность формы способствует и улучшению склеиваемости новой древесины, что положительно сказывается на ее конструкционных свойствах.