Гнутоклееные материалы в мебели

Уже много десятилетий человечество знакомо с гнутоклееными материалами. Они даже стали предметом изысканий дизайнеров. Одним из известных дизайнеров, который активно эксперементировал и использовал для своих работ, так называемые, гнутоклееные материалы, был  Уго Хендрик Алвара Аалто.
Новые технологии позволяют изготавливать изящную, легкую и прочную клееную мебель. Главные потребительские свойства гнутоклееных изделий – это чистота природного материала, упругость и функциональность. Гнутоклееная мебель превратилась в модный и престижный товар, а сама мода на мебель из шпона проникла в жилые дома и офисы. Такому успеху мебели из шпона способствовали и технологические инновации: современные клеи и пресс-формы позволяют получать изделия практически любых конструкционных форм и с разнообразными качествами. Все это делает клееную мебель привлекательной не только для производителей, но и для потребителей.

Еще почти совсем недавно гнутоклееная мебель была для производителя достаточно трудоемкой и непрестижной продукцией, которая не позволяла получать больших прибылей. Но, условно говоря, в наше время все поменялось. Например в Европе сейчас гнутоклееная мебель считается признаком совершенства и относится к разряду высокотехнологичных изделий. Почти неограниченные технологические возможности превратили эту мебель в объект творческого поиска художников и дизайнеров. Коллекционные модели мастеров украшают сегодня самые дорогие мебельные салоны. И в России, в последние годы, стали создаваться новые производства гнутоклееной мебели. Причем, если раньше в основном производились гнутоклееные детали простых форм, то сегодня отечественные производства осваивают изготовление сложных изделий, таких, например, как офисные кресла или комплект мебели для кабинета директора.

Наверное, главная причина привлекательности мебели из гнутокленых материалов – это естественное стремление человека к природе, стремление к единению с природой, ну или хотя бы попытка получить эту иллюзию единения с природой, а отсюда и возникает тяга экологичным материалам. Гнутоклееная продукция, как правило, это очень красивое, яркое изделие. Покупатель видит, что перед ним истинно природный материал. В современном мире нас окружают, в основном, синтетические материалы, и для любого человека, зачастую даже на неосознанном уровне, будут привлекательны чистые природные материалы. Мебель из натурального шпона как раз этим хороша и привлекательна для потребителя. Западные рынки уже давно выдвинули гнутоклееные изделия на первые позиции из-за удобства, комфорта, многообразия сложных форм и других возможностей, в том числе для дизайна. Такая мебель может полностью повторять профиль человеческого тела, при этом создается ощущение единства с изделием, так называемая, особая «экологическая близость» человека и предмета.

Если кратко описывать всю технологию, то это примерно выглядит так: на листы шпона твердолиственных пород толщиной от 1,2 до 1,7 мм наносят клей, формируют пакет, который прессуют в пресс-форме при температуре 90–1100С. В результате этого получают заготовки для подлокотников, спинок, стульев, кресел. Но это только общая схема. На практике при производстве очень много нюансов, – это и высокие требования к сырью, клеям, и точности расчета пресс-формы. Например, использование шпона излишней влажности при высокой температуре прессования приводит к образованию пузырей или к разрыву шпона, некачественному склеиванию. Само появление такого брака, кроме того, зависит и от температуры в прессе. При мягком тепловом режиме, даже при влажности шпона 9,5–10,5%, пузыря не будет – пар успеет выйти без повреждения пакета. А при высоких температурах, которые обычно применяются для увеличения общей производительности, могут возникать пузыри. Кроме всего прочего, если сама пресс-форма неправильно рассчитана, то на поверхности заготовок могут быть трещины либо непроклееные, непрочные участки. Поэтому технологам очень важно определить точный режим склеивания. При влажности шпона менее 4% он начинает растрескиваться. Шпон эластичен только при определенных параметрах влажности – обычно это 7–9%. Но при такой влажности карбамидные клеи не всегда могут зафиксировать форму в прессе, и тогда при раскрытии пресса пакет не держит форму, расслаивается или становится очень хрупким при действии нагрузки.  Выбор оборудования для прессования (пресса) часто зависит от наличия дешевого источника энергии: возможно, рядом есть котельная или источник электроэнергии – в зависимости от этого используют тот или иной тип оборудования.  Очень важный шаг – выбор шпона. Если есть сушильная камера (сушилка), то можно сэкономить и покупать как сырье относительно дешевый влажный шпон.   Если же сушилки нет, то придется покупать сухой, качественный шпон, но он уже имеет другую стоимость. Но даже при определенных сложностях и нюансах можно производство сделать рентабельным.   В Эстонии, например, есть предприятия, которые покупают шпон в Финляндии, производственные линии находятся на территории Эстонии, а готовые изделия продают обратно в Финляндию. И имеют при этом неплохую прибыль. Здесь важно понимать, что наиболее рентабельно производство сложных и дорогих изделий, т.е. технологически емких изделий.     Изделия сложной формы требуют качественных клеев и специальных испытаний для выбора оптимального технологического режима. Так, если для отечественных клеев полимеризация наступает при температуре пресса 130–140 градусов, то импортный клей начинает работать при гораздо более низкой температуре – 90–100 градусов. Время полимеризации также гораздо короче: если на отечественном клее время прессования 7 минут, то на импортном – 3 минуты. Сам импортный клей дороже отечественного, но он обеспечивает экономию средств при производстве на единицу продукции. Конкретные цифры зависят, конечно, от входящих материалов, но в общем картина такая: экономия затрат на энергию и повышение производительности покрывают увеличение затрат на импортный клей – таковы реалии производста в России.

Для получения высококачественного гнутоклееного изделия с наилучшими технико-экономическими показателями, по его производству необходимо не только четко рассчитать экономические показатели, но и строго придерживаться технологических требований.
Влажность шпона должна быть в пределах 7%–9%.  Это наилучшие показатели, которые обеспечивают эластичность, прочность и высокую стабильность формы, а так же меньшее время прессования.
Должна быть сортировка шпона по толщине, влажности, качеству, направлению волокон и прочее. Одни детали изготавливаются из шпона с одинаковым направлением волокон, для других используется перекрестное формирование пакета.
Выбор клея является значительным фактором, определяющим не только технические, но и экономические показатели производства гнутоклеенной продукции. Некоторые производители пользуются отечественными клеями, но они низковязкие, быстро впитываются внутрь шпона, не обеспечивая достаточной прочности клеевого шва.  Клей для этого производства должен быть низкотоксичным, т.к. предметы кантактируют с человеком, высокоэффективным с точки зрения производительности и расхода, а также качества клеевого шва. Клей должен содержать свободного формальдегида – не более 0,2%; сухой массы – от 67,5% до 70,5%; быть с вязкостью – 2500–3500 мПас и реакционной способностью при 500С 25–33 минуты.
Нанесение клея может быть одностороннее или двухстороннее: на каждую полосу шпона с одной стороны либо через полосу, но на обе стороны. Из-за возможной неравномерности, при нанесении клея вручную, качественного склеивания не получится.  Для равномерного нанесения и смешивания двух компонентов, входящих в состав клея, необходимо специальное оборудование – это клеевальцы, регулирующие расход, и миксер, позволяющий за счет раздельной подачи компонентов и перемешивания их в строго необходимом соотношении и количестве для данного производства исключить проблему жизнеспособности клеевой смеси и сократить потери клея до 25%.
Расход клея – это основополагающий фактор не только для получения качественного клеевого шва, но и для экономичности производства. В зависимости от свойств шпона расход может составлять от 130 до 160 г/м2.  Если шпон ровный, без волнистости, то расход должен быть меньше. Пересушенный шпон, с дефектами, требует максимального расхода клея. Следовательно вопрос качества сырья для производства играет немаловажную роль.
Технологическая выдержка перед склеиванием – это выравнивание влажности внутри пакета шпона. Например, если на концах полос шпона влажность 6%, то в середине может находиться более влажный материал – с влажностью 9%. Такая разница по влажности материала может привести к браку: пузырям, расслоению, неравной прочности клеевого шва. Операция выдержки перед прессованием исключает пузыри и непроклеи.
На рынке в основном представлено оборудование для прессования (прессы)  производства Италии, Германии, Швеции, Финляндии.  Для изготовления пресс-формы просто необходимы  квалифицированный лекальщик и технолог. Но не обязательно делать пресс-форму собственными силами. Обычно форма может служить много лет, и ее можно сделать на заказ. В Эстонии, например, есть фирмы, специализирующиеся исключительно на изготовлении пресс-форм.
Операция прессования, а точнее время прессования зависит от марки клея, способа нагрева клеевого шва, температуры, расхода, толщины и влажности шпона, количества листов в пакете и прочих условий. Для каждого изделия и для каждого пресса такое время устанавливается на месте,  после тщательного анализа всех факторов.  Стандартного варианта не существует.  Для простейших деталей время прессования в обогреваемом прессе может составлять менее 2 минут, для более сложных 5–7минут.      Механическая обработка и отделка  следуют уже после окончания процесса прессования, однако время после склеивания до механической обработки зависит от  качества прессованного пакета.  Так, используя высокоэластичные клеи можно достичь отличного качества поверхности  без трещин или пузырей, даже в изделиях с очень сложной конфигурацией. Это позволяет в последующем использовать прозрачную отделку лаками, придавая изделию современный, экологичный и эстетичный вид.

Большинству людей  живущих в России, да и наверное  на всей территории бывшего СССР, предметы гнутоклееной мебели знакомы по детским стульчикам, которые были практически в каждом доме,  а уж в детских садах – повсеместно.

составлено по материалам Петра Масленко