Текст книги "Двери и окна. Способы установки и декорирования"

Основные древесные породы

В строительной индустрии наибольшее применение нашли такие породы древесины, как дуб, бук, береза, осина, липа, орех, сосна, ель, лиственница, пихта, кедр, основные свойства которых представлены в табл. 4.

Таблица 4 Характеристика различных древесных пород

Попутно о терминах

Засмолок – название участка, содержащего большое количество смолы. Такие зоны выглядят темнее, чем нормальная древесина, их окружающая. Характерен для древесины хвойных пород.

Пиломатериалы

Сортименты, которые имеют стандартные размеры и получены при раскрое бревен, называются пиломатериалами. Они могут как применяться целиком, так и подвергаться дальнейшей переработке на необходимые заготовки и изделия, например оконные и дверные блоки. Пиломатериалы включают в свой состав пластины, брусья, бруски, обрезные и необрезные доски, горбыли (рис. 5).

Рис. 5. Разновидности пиломатериалов: а – двухкантный брус; б – трехкантный брус; в – четырехкантный брус; г – необрезная доска; д – обрезная доска: 1 – пласть; 2 – кромка; 3 – ребро; 4 – торец; е – обрезная доска с тупым обзолом; ж – обрезная доска с острым обзолом; з – брусок; и – обапол горбыльный; к – обапол дощатый; л – необрезная шпала; м – обрезная шпала

В деревообработке применяют доски, брусья и бруски. Доски, полученные из центральной части, называются сердцевинными и часто имеют низкое качество вследствие наличия скрытой сердцевинной трубки, которая состоит из древесины, ослабленной трещинами. Если при разрезании бревна внутренняя пласть проходит по его центру, рассекая сердцевинную трубку, получают центральные доски.

Остальные доски относятся к боковым. Выход готовых пиломатериалов определяется требованиями, которые предъявляются к продукции, и способами изготовления. При необходимости получения длинномерных обрезных пиломатериалов бревна распиливают на лесопильных рамах, а если требуется получить заготовки длиной не более 2–3 м, то сначала производят необрезные пиломатериалы, которые затем идут на заготовки.

Попутно о терминах

Прорость – порок, проявляющийся в омертвении некоторой части древесины и коры в результате повреждения ствола.

Заготовками называются пиломатериалы, «прирезанные на заданные одинарные или кратные им размеры, из древесины соответствующего качества, имеющие припуски для деления кратных заготовок на одинарные, припуски на механическую обработку и усушку». Различаются заготовки пиленые, клееные, калиброванные. В зависимости от используемой древесины (хвойной или лиственной) заготовки должны соответствовать определенным требованиям, параметрам по длине, толщине, применению.

Листовые древесные материалы

В строительной индустрии, помимо пиломатериалов, используются и листовые древесные материалы, к которым относятся:

1) шпон;

2) фанера;

3) столярные плиты;

4) ДСП;

5) ДВП;

6) древесные пластики.

Шпон представляет собой тонкий слой древесины, который используется для облицовки изделий из менее дорогих древесных пород. Различают строганый и лущеный шпон. Строганый шпон производят из древесины лиственных пород, как рассеянно-сосудистых (ореха, бука, тополя, березы, ольхи и др.), так и кольцесосудистых (вяза, акации, дуба и пр.), чаще всего имеющих сердцевинные лучи, которые своим блеском, цветом, узором дают эффектную текстуру при радиальном разрезе. Но, например, лиственница и ясень отличаются более красивым рисунком на тангенциальном и полурадиальном разрезе.

Лущеный шпон производят лущением, сортимент (березу, клен, ясень, дуб, бук, осину, ель, сосну и пр.) заранее прогревают в воде. Лущеный шпон идет на производство фанеры, ДВП, ДСП, столярных плит и др.

Фанеру получают путем склеивания листов лущеного шпона. В зависимости от количества слоев различают трех-, пяти– и многослойную фанеру. Листы шпона кладут таким образом, чтобы волокна были взаимно перпендикулярны друг к другу. При четном количестве листов направление волокон двух средних должно быть параллельным.

Такие особенности расположения волокон древесины делают фанеру сравнительно однородной по физико-механическим характеристикам, снижают риск коробления и растрескивания в процессе использования. Кроме того, фанера, во-первых, выгодно отличается от пиломатериалов тем, что при незначительной толщине она может быть большой по площади, во-вторых, по транспортабельности она в несколько раз (в 3–4) превосходит пиломатериалы.

Попутно о терминах

Сухобокость – зона на поверхности ствола, которая появилась вследствие повреждения и омертвела в процессе роста дерева.

На фанеру идет древесина березы, ольхи, ели, сосны, пихты и лиственницы. Ее считают произведенной из той древесной породы, которая пошла на ее наружные слои. Фанера классифицируется на облицованную строганым шпоном, текстилем, пленками и иным; декоративную; бакелизированную; фанерные плиты и пр. Этот материал широко используется в мебельной промышленности, строительстве, судо-, вагоно– и автостроении и т. п.

Столярные плиты представляют собой щиты, выполненные из реек, брусков и иного, которые с обеих сторон покрыты шпоном. Они находят применение в мебельной промышленности, строительной индустрии, используются при изготовлении дверей.

На плиту с каждой стороны наклеены по два слоя лущеного шпона, одинаковые по толщине и древесине, пошедшей на их изготовление.

Древесностружечные плиты (ДСП) производят из измельченных отходов лесопиления и деревообрабатывающей промышленности путем прессования. Плиты бывают одно-, трех– и многослойные, по виду обработки – шлифованные и нешлифованные.

Методы производства плит – горячее плоское прессование и экструзионное прессование. Плиты могут производиться с заранее установленными параметрами – плотностью, прочность, внешним видом. Им можно придать и особые качества, например огне– и биостойкость, гидрофобность. Плиты склеиваются по пластям и кромкам, могут покрываться лакокрасочным слоем, облицовкой из шпона, бумаги и пр.

Древесноволокнистые плиты (ДВП) производятся из отходов деревообрабатывающей, лесной промышленности мокрым, сухим и полусухим способами. В зависимости от плотности ДВП бывают мягкими, полутвердыми, твердыми и сверхтвердыми. По физико-механическим параметрам плиты подразделяются на био-, огне– и влагостойкие, звукопоглощающие. К категории древесных пластиков относят прессованную древесину (производят из отходов деревообрабатывающей промышленности), древесно-слоистые пластики (изготавливают из лущеного шпона, листы которого под давлением пропитываются смолой).

Попутно о терминах

Обзол представляет собой участок боковой поверхности, который сохранился на обрезном пиломатериале. Если такой участок занимает некоторую часть ширины кромки, то обзол называется тупым, если всю – острым.

Сушка древесины и защита ее от разрушения

К недостаткам древесины относят склонность к загниванию, подверженность поражению насекомыми, огнеопасность. Но современные технологии позволяют либо преодолеть их, либо максимально снизить риск возникновения подобных явлений. Рассмотрим все по порядку. По устойчивости к гниению древесина делится на четыре класса (табл. 5).

Таблица 5 Классификация древесины по устойчивости к гниению

Гнилостные процессы в древесине возникают в том случае, если влажность ее составляет 20–60%, а окружающий воздух имеет температуру 2–40°С. Эти же условия способствуют поражению грибами, наиболее опасные из которых – домовые грибы, уничтожающие структуру древесины настолько, что она утрачивает свои механические свойства. Одним из методов, препятствующих этим процессам, является сушка древесины, поскольку сухая древесина полностью сохраняет свои качества. Древесина подвергается сушке до транспортной (18–25%) и эксплуатационной (7–12%) влажности.

Сушка – это удаление влаги из древесины путем испарения. Сушка имеет важное технологическое значение, поскольку предупреждает изменение формы и размеров деталей и конструкций в готовом изделии, кроме того, благодаря сушке повышаются технологические качества древесины. Это означает, что улучшается чистота распила, шлифования и другой обработки, повышаются прочностные характеристики материала.

Современные технологии начинаются с грамотной организации сушки древесины, поскольку чаще всего нарушается именно ее технология. Правильная организация сушки состоит в том, что этот процесс не терпит форсирования. Интенсивная сушка оборачивается микротрещинами в массиве, короблении заготовок, что обязательно негативно отражается на готовом изделии.

Попутно о терминах

Воздухоотвод – это устройство, основная функция которого состоит в том, чтобы выводить из помещения загрязненный воздух.

Различают естественную и принудительную сушку. Первая осуществляется в естественных условиях на открытом воздухе и не предполагает его подогрева. Перед сушкой пиломатериалы укладывают горизонтальными и вертикальными рядами в штабеля, причем между рядами предусмотрены прокладки, толщина которых должна быть не менее 30 см (рис. 6).

Рис. 6. Штабель, подготовленный к сушке

При этом штабель не должен лежать прямо на земле. Под него подкладывают два слоя толя, защищающего пиломатериалы от влаги, и прокладку, обеспечивающую циркуляцию воздуха.

Чтобы уберечь штабель от осадков, его размещают под навесом. При сушке древесины в помещении в нем должны быть созданы условия для удаления влаги.

Для естественной сушки требуется не менее 2 лет, и это объясняется тем, что свежесрубленная древесина имеет влажность примерно 70% и этот показатель снижается до 25–30% по истечении 18 месяцев. Недостаточная выдержка приводит к тому, что древесина продолжает сохнуть, уже будучи в изделии. В результате внутри деревянных конструкций и изделий появляются напряжения, вызывающие деформацию и разрушение клеевых соединений.

Кроме того, следует учитывать, что в разных направлениях древесина усыхает неодинаково. Усыхание вдоль волокон уменьшает размеры древесины на 0,1%, радиально – на 3–5%, тангенциально – на 6–10%. Более всего подвержены усыханию (примерно до 11 %) такие древесные породы, как бук, дуб, клен, граб. Для сосны, осины и тополя характерно умеренное усыхание – до 3–5%. Менее всех усыхают ель и лиственница – до 2%.

Попутно о терминах

Бакелизированная фанера – это фанера, которая склеена и пропитана бакелитовым лаком. Она характеризуется следующими свойствами: почти не впитывает воду, отличается высокими прочностными качествами, ударостойкостью.

Длительность естественной сушки пиломатериалов, уложенных в штабеля, определяется различными факторами:

1) временем года;

2) климатическими условиями;

3) породой древесины;

4) толщиной пиломатериалов;

5) показателями начальной и конечной влажности.

Принудительная сушка осуществляется в специальных камерах (рис. 7) и бывает газопаровой, индукционной, жидкостной, вакуумной, диэлектрической и кондуктивной. При камерной сушке древесина находится в потоках горячих газов, на нее воздействуют индуктивными токами, электромагнитными полями, нагревают в сере, парафине и пр.

Рис. 7. Камера для сушки древесины периодического действия: а – трубы отопления; б – вытяжные трубы; в – воздухоподача

В результате таких действий температура внутри пиломатериалов поднимается до точки кипения, и влага испаряется. Самым эффективным способом сушки является вакуумная, в которой риски деформации сведены на нет. Предварительно древесину несколько лет выдерживают в проветриваемых помещениях, после чего помещают в вакуумную камеру, где поддерживается низкая температура. В результате такой бережной сушки в древесине устраняются внутренние напряжения, приводящие к короблению. При достижении влажности 12% пиломатериалы складируют в сухом помещении, в котором она будет находиться до достижения баланса влажности. По прохождении всех этапов древесину можно пускать в дальнейшую обработку. После такой сушки древесина отличается прочностью и имеет минимальное количество микротрещин.

На современном производстве весь процесс сушки контролируется компьютерной системой, которая периодически сообщает о ее ходе.

Попутно о терминах

Экструзия представляет собой технологический процесс, применяемый для получения различных изделий из полимерных материалов в результате продавливания расплава исходного материала через формующее отверстие соответствующего профиля.

При атмосферной сушке, хранении и перевозке пиломатериалов, влажность которых превышает транспортную, увеличивается риск поражения древесины грибами. Для предотвращения этого прибегают к защитной обработке, которая представляет собой пропитку древесины особыми обеззараживающими составами, называемые антисептиками. Такая защита древесины наиболее эффективна, если осуществляется не позже 12 ч после распиловки леса. Обработанная древесина консервируется и приобретает стойкость относительно воздействия грибов, насекомых и атмосферной влаги.

Антисептические препараты должны отвечать ряду требований:

1) быть высокотоксичными к грибам;

2) быть безопасными для человека и животных;

3) сохранять свои свойства в течение определенного времени;

4) легко проникать в древесину;

5) не сказываться отрицательно на физико-механических характеристиках древесины;

6) не уничтожать металлические элементы, установленные на древесине;

7) не сопровождаться неприятным запахом.

Антисептики бывают водорастворимыми, но могут и не растворяться в воде. Водорастворимыми антисептиками являются фторид натрия, кремнефтористый натрий, хлорид цинка и др. Недостатком этой группы антисептиков считается то, что они пропитывают древесину на недостаточную глубину, вследствие чего их применяют для обработки пиломатериалов, которые непосредственно не будут соприкасаться с грунтом.

В противном случае необходимо использовать антисептики на органических растворителях (например, на уайт-спирите). Оптимальным же считается вариант покупки пиломатериалов, которые прошли соответствующую обработку в условиях производства.

К нерастворимым в воде антисептикам относятся масла креозотовое, антрацитовое, сланцевое, для повышения антисептический свойств которых в них вводят до 5% пентахлорфенола.

Чтобы не допустить появления насекомых, способных нанести вред хранящимся пиломатериалам, в помещении необходимо соблюдать санитарные нормы. Поэтому в профилактических целях в жилых помещениях древесину 2–3 раза в год обрабатывают 3%-ным раствором фторида или кремнефторида натрия.

Для борьбы с появившимися насекомыми древесину обрабатывают инсектицидами.

Попутно о терминах

Герметики представляют собой композиции, созданные на основе полимеров, которые, будучи нанесенными на различные соединения, обеспечивают их непроницаемость.

Древесину можно сделать устойчивой к возгоранию, для чего ее пропитывают и покрывают особыми составами, называемыми антипиренами. К ним относятся огнезащитные краски, которые по виду связующего делятся на силикатные, перхлорвиниловые, масляные и казеиновые. Силикатные огнезащитные краски являются особенно эффективными. В них в качестве связующего используют жидкое стекло, а наполнителями служат песок, мел, магнезит. При высокой температуре на поверхности древесины образуется стекловидная пленка, которая покрывает ее и препятствует доступу кислорода.

Кроме антипиренов, для защиты древесины от возгорания применяют и конструктивные методы, включающие удаление деревянных конструкций и поверхностей от источников нагрева, изоляцию их огнестойкими материалами (асбестоцементными листами, войлоком, пропитанным глиняным раствором).

Современные технологии располагают различными способами защиты древесины, повышающими срок эксплуатации изделий из нее. К таким способам относится ламинирование, которое представляет собой покрытие оконных систем из менее ценной древесины (сосны и пр.) шпоном из ценных пород (дуба, бука, вишни и пр.). Окна, изготовленные из ламинированного профиля, можно рассматривать как реальную альтернативу окнам с лакокрасочным покрытием. Технология ламинирования отработана и достигла уровня мебельного производства, поэтому качество отделки соответствует мировым стандартам. Кроме того, это дает возможность приобретать такие оконные системы даже тем, кто имеет достаточно ограниченные финансовые возможности.

Попутно о терминах

Гребень представляет собой выступ на боковой грани доски, предназначенный для того, чтобы входить в паз смежной доски.

Материалы для окон и дверей. Шаг 2. Синтетические материалы

Поливинилхлорид

В 1912 г. Ф. Клатте сформулировал принципы производства поливинилхлорида (ПВХ) в промышленном масштабе. В результате появилась новая отрасль промышленности – индустрия полимеров, которая включает различные технологии, с этим связанные.

Полихлорвинил в чистом виде состоит из этилена (43%) и связанного хлора (57%), получаемого из поваренной соли. Производство поливинилхлорида последовательно проходит пять стадий:

1) получение хлора при электролизе соли;

2) получение этилена после очистки нефти и крекинга;

3) выделение мономера винилхлорида в виде газа в процессе химического синтеза хлора и этилена;

4) получение поливинилхлорида в форме инертного порошка после полимеризации мономера;

5) включение в ПВХ-смолу добавок, благодаря которым получают компаунды, характеризующиеся различными свойствами. В итоге получают ПВХ-гранулы, готовые к дальнейшему производству. Их пропускают через термопластавтоматы и выдувают ПВХ-профили, которые имеют разнообразную конфигурацию.

При производстве оконных и дверных профилей в поливинилхлорид вводят стабилизаторы, модификаторы, пигменты, различные добавки. Все эти действия направлены на то, чтобы профиль обладал такими свойствами, как прочность, свариваемость, цвет, свето-, огне– и влагостойкость, устойчивость к кислотно-щелочному воздействию и др. По сравнению с древесиной ПВХ существенно превосходит ее по огнестойкости.

Высокая технологичность процесса производства ПВХ-профилей дает возможность изготовить любую форму оконных (рис. 8) и дверных систем.

Рис. 8. ПВХ-профиль для оконного блока: 1 – лицевые поверхности; 2 – нелицевые поверхности; 3 – камеры; 4 – зацепы

Для увеличения жесткости конструкции ПВХ-профиль внутри имеет перемычки. Он разделен на камеры, которые размещаются под углом 90° к направлению теплового потока, что увеличивает сопротивление теплопередаче.

Камера может подразделяться на подкамеры, отделенные друг от друга перегородками и заполнены воздухом. Благодаря данным пустотам ПВХ-профиль отличается герметичностью и высокими показателями по тепло-, звукоизоляции. Качество тепло– и звукоизоляции прямо пропорционально количеству пустот. Помимо этого, они могут предназначаться для установки усилительных вкладышей или служить каналами для самовентиляции.

Попутно о терминах

Конденсатом называется жидкость, которая образуется при конденсации (переходе из газообразного состояния в жидкое) пара или газа.

Коэффициент линейного расширения ПВХ-профиля больше, чем у древесины, что может привести к появлению дополнительных напряжений в стеклопакетах. В целях недопущения подобного в основной камере (отличается большими размерами) устанавливают усилительный металлический вкладыш, который, помимо названной проблемы, снижает риск деформации профиля в результате внешних нагрузок и повышенных температур и поддерживает линейное расширение в допустимых пределах.

Армирующий вкладыш может иметь различную форму в соответствии с особенностями профиля и производится из оцинкованной стали или алюминия, что послужило причиной называния окон металлопластиковыми.

ПВХ-профиль устойчив не только к природно-климатическим условиям, но и к действию спиртов, солей, минеральных жиров и пр. Благодаря этому изделия из ПВХ-профиля не теряют своих качеств в экологически неблагополучных условиях.

Хлор, содержащийся в ПВХ, препятствует его возгоранию, причем температура, необходимая для этого, на 150°С выше, чем у древесины. Кроме того, изделия из ПВХ склонны к самозатуханию при пожаре. Поэтому использование поливинилхлорида снижает риск возникновения пожара и скорость распространения огня, что делает его предпочтительным по сравнению с древесиной.

Нельзя не сказать о том, что в настоящее время на рынке представлены изделия из ПВХ, разнообразные по цвету. При этом с наружной стороны нанесено акриловое покрытие, а изнутри ПВХ сохраняет белый цвет. Но справедливости ради следует отметить, что цветное покрытие при отсутствии защиты от атмосферного воздействия выгорает в течение нескольких лет. В качестве защиты используется ламинирование – наклеивание специальной пленки, которая позволяет не только варьировать цвет материала, но и имитировать древесину.

Попутно о терминах

Гомогенностью называются физико-механические свойства, которые одинаковы во всех частях и направлениях материала.