Материалы, применяемые в мебели

Выбор материалов - один из основных вопросов художественного конструирования мебели, определяющий надежность работы конструкции, ее эксплуатационную прочность и долговечность. Под долговечностью мебели понимают совокупность свойств, сохраняющих ее работоспособность до разрушения или другого предельного состояния, т. е. такое состояние изделия, которое обеспечивает выполнение всех требований, предусмотренных функциональными свойствами.

В связи с этим главный критерий в оценке материала - его соответствие функциональным требованиям. Кроме того, при выборе материала необходимо учитывать конструктивное соответствие материала т. е. выбор материала с учетом физико-механических свойств материалов и технологических возможностей их переработки в изделие, а также рационального раскроя сырья. С эстетической стороны выбор материалов должен обеспечить наиболее благоприятные художественно-декоративные качества изделия, не нарушающие целостности восприятия формы, а способы обработки и отделки должны раскрывать и усиливать эти декоративные качества.

Так как современная мебель является полиматериальной, художник-конструктор имеет в своем распоряжении широкий ассортимент материалов, поэтому он должен знать и учитывать не только свойства этих материалов, но и их наилучшие сочетания.

Весь комплекс материалов, используемых для изготовления мебели, можно разделить на две группы - основные и вспомогательные. Первые входят в состав изделия (конструкционные и отделочные), вторые используются в технологическом процессе изготовления (производственные и эксплуатационные). Интерес представляет группа основных материалов, которые в зависимости от назначения подразделяют на конструкционные, в том числе клеевые и отделочные.

К конструкционным материалам, применяющимся в производстве современной мебели, относятся древесина (лесоматериалы, пиломатериалы и заготовки, листовые древесные материалы на основе слоистой и измельченной древесины), металлы (черные и цветные сплавы), пластические массы и в ряде конструкций стекла и зеркала.

Лесоматериалы. Древесина как конструкционный и отделочный материал обладает рядом достоинств: малым объемным весом при относительно высокой прочности, легкостью обработки и разнообразием технологических приемов ее переработки в изделия (резание, склеивание и фанерование, гнутье, прессование, штамповка), широким ассортиментом выпускаемых конструкционных материалов на ее основе (пиломатериалы и заготовки, листовые и пространственные материалы на основе слоистой и измельченной древесины), красивым поверхностным строением и теплой цветовой гаммой, хорошо окрашивается, лакируется и полируется. Наряду с этим она имеет и недостатки: размеро- и формоизменяемость под воздействием внешней среды, анизотропность в зависимости от направления волокон. Поэтому художник-конструктор при разработке конструкции должен учитывать положительные и отрицательные стороны древесины, рационально их использовать, обеспечивая тем самым прочность и надежность конструкции. Размеры лесоматериалов регламентируются государственными стандартами и отраслевыми нормалями ОН 0810 и ОН 0811 в табл. 38.

Таблица 37. Перечень Государственных стандартов на лесоматериалы

Металлы. Для изготовления элементов мебели применяют широкий ассортимент железоуглеродистых и цветных металлов и сплавов.

Чугуны - железные сплавы с содержанием свыше 2% углерода и с другими естественными или специально вводимыми компонентами (марганцем, кремнием, хромом, никелем, серой, фосфором и др.)- Чугуны в отливках разделяют на следующие группы: серые чугуны СЧ, которые являются основным литейным материалом и обладают хорошими литейными свойствами и средней прочностью; белые и отбеленные с поверхности чугуны; ковкие чугуны.

Чугуны находят применение в изготовлении опор мебели, корпусов подшипниковых узлов и др.

Стали - железные сплавы с содержанием до 2% углерода и с другими естественными или специально вводимыми в зависимости от назначения стали легирующими элементами (марганцем, кремнием, хромом, никелем, ванадием, молибденом и др.). Стали по сравнению с другими металлами характеризуются высокой прочностью и пластичностью. Конструкционные стали подразделяются на углеродистые с нормальным или повышенным содержанием углерода и легированные качественные и высококачественные.

В производстве элементов мебели наиболее широко применяют сталь углеродистую обыкновенного качества (ГОСТ 380 - 60), сталь низколегированную конструкционную (ГОСТ 5058 - 65) и конструкционную сортовую сталь: круглую, квадратную, тонколистовую холоднокатаную, толстолистовую, полосовую, ленту, угловую равнобокую, неравнобокую, швеллерную и др. Стали обыкновенного качества, термически не обрабатываемые, низкоуглеродистые применяют для изготовления крепежных изделий (заклепок, винтов, шайб). Стали углеродистые качественные применяют для изготовления деталей, подвергающихся термообработке (валов, осей и др.). Легированные стали применяют, если необходима высокая прочность деталей, а также для деталей, работающих в сложных условиях деформирования (пружины).

Цветные сплавы (латуни и бронзы)-это сплавы на основе меди, олова, алюминия, магния и др.

Бронзы в зависимости от компонентов подразделяют на оловянные (4-12% олова), по ГОСТ 613-65, свинцовые (27-33% свинца), алюминиевые. Латуни (ГОСТ 1019-47) - это медные сплавы, в которых преобладающим легирующим компонентом является цинк (до 50%).

Легкие сплавы - это сплавы с удельным весом не более 3,5 г\см³ на алюминиевой или магниевой основе, т. е. сплавы алюминиевые (ГОСТ 4784 - 65), сплавы алюминиевые литейные (ГОСТ 2685 - 63). Цветные сплавы применяют для деталей с антикоррозийными или декоративными свойствами, а также при необходимости облегчить конструкцию. Широкое применение в производстве мебели находит конструкционный сортовой прокат из дюралюминия: трубы, уголки, листы, полосы и другие профильные изделия.

В табл. 40 приведен перечень Государственных стандартов на сортовой прокат с эскизом профиля и предельными размерами.

Пластмассы. Непрерывное увеличение объема и ассортимента выпуска пластических масс в нашей стране создает предпосылки для расширения области их применения в различных отраслях народного хозяйства, в том числе и в производстве мебели.

Термин пластические массы обобщает огромное количество разнообразных синтетических материалов (конструкционных, эластичных, отделочных, клеевых) с различными физикомеханическими свойствами.

Таблица 38. Перечень Государственных стандартов на сортовой прокат

Все пластические массы подразделяются на четыре класса: класс А - пластические массы на основе высокополимеров, получаемых цепной полимеризацией;

класс Б - пластические массы на основе высокополимеров, получаемых поликонденсацией и ступенчатой полимеризацией;

класс В - пластические массы на основе химически модифицированных природных полимеров;

класс Г - пластические массы на основе природных и нефтяных асфальтов и смол.

В свою очередь в зависимости от химической структуры классы делятся на группы и виды (схема 7).

Схема 7

В производстве мебели применяют в основном материалы первых двух классов, характеризующихся различным отношением к нагреванию. Материалы класса А обладают свойством многократно размягчаться при нагревании и отвердевать при охлаждении и называются поэтому термопластичными. Материалы класса Б (кроме амидо-пластов) при цагреве после размягчения переходят в необратимое состояние, в связи с чем называются термореактивными.

Термопласты (полиэтилен, полипропилен, поливинилхлорид, полистирол, полиметилметакрилат, полиамиды и др.) перерабатывают в изделия следующими высокопроизводительными способами: литьем, экструзией (выдавливанием), пневматическим и вакуумным формованием и др. Реактопласты (фенопласты, аминопласты, эпокси-пласты, эфиропласты и др.), представляющие собой композиции синтетических смол (феноло-формальдегидных, мочевино-формальдегидных, эпоксидных, полиэфирных и др.) с наполнителями, перерабатываются в изделия компрессионным прессованием, плоскостным прессованием, контактным формованием, выдавливанием и др., приобретая после отверждения высокие эксплуатационные свойства.

В настоящее время пластмассы применяют в следующих случаях: в качестве защитных декоративно-облицовочных покрытий мебели; в производстве мягкой мебели для формирования мягких элементов, эластичных оснований и облицовочных покрытий; для изготовления мебельной фурнитуры и декоративно-оформляющих элементов (раскладок, направляющих планок и др.); для изготовления конструктивных элементов мебели (ящиков и полуящиков, блоков сидений и спинок мебели для сидения, щитовых элементов мебели и др.); в качестве клеевых материалов.

В мягкой мебели пластмассы применяют в качестве настилочных, обивочных, облицовочных материалов и формирования эластичных оснований. Для этого служат газонаполненные эластомеры - латексная> полиуретановая и поливинилхлоридная губки, гуммированные и волокнистые материалы, ленты, резиновые и резинотканевые, канты и шнуры на основе поливинилхлоридной смолы (ПВХ-С4) и другие изделия (табл. 39 и 40).

Таблица 39. Основные механические свойства и размеры поропласта, полиуретанового (по ТУ-35-ХП № 395-62)

Фурнитура и оформляющие элементы из пластмасс. Для производства мебельной фурнитуры используют широкий ассортимент термореактивных и термопластичных материалов (табл. 41): полиамиды (П-68, АК-7, капролактам) стекловолокнит (АГ-4), ударопрочный полистирол (УПП-1, СНП, ПС-СУ-1, ПС-СУ-2, ПС-СУ-3, УП-1, УГТ-2), полиэтилен и другие, перерабатываемые в изделия литьем.

Широко применяют в конструкциях мебели профильные погонажные изделия на основе поливинилхлоридных смол (ПВХ-С4 по МРТУ 6-01-9 - 63), сополимеров стирола (УПП-2, СНП по СТУ 30-12514 - 63), этрола ацетилцеллюлозного (2ДТ-55 по ТУМ 157 - 57) и других, изготовляемых методом экструзии.

Таблица 40. Размеры эластичных лент

Конструктивные элементы мебели на основе пластмасс - наиболее интересное использование пластмасс в формообразовании мебели.

В мировой практике используют следующие способы производства крупногабаритных элементов мебели:

1. Контактное формование изделий на основе стеклопластиков 4, 6, 5, И (рис. 58).

2. Напыление рубленого стеклянного жгута, смешанного с полиэфирными смолами.

3. Литье элементов мебели из полиэтилена и полипропилена при помощи высокопроизводительных литьевых машин (1, 2).

4. Пневматическое и вакуумное формование листовых термопластов (ударопрочного полистирола, полиметилметакрилата, полиэтилена, винипласта).

5. Штампование и прессование элементов мебели в опорных формах из термореактивных композиций, бумажной массы и других материалов.

6. Беспрессовое формование элементов мебели на основе жестких пенопластов - пенополивинилхлорида, пенополистирола (см. рис. 58, 12).

7. Формование элементов мебели из полимер-мономерных композиций.

8. Формование надувных структур на основе натуральных и синтетических латексов и резин, полиэтилена и других материалов (см. рис. 58, 7).

Таблица 41. Основной ассортимент синтетических смол и пластических масс, применяющихся в производстве элементов мебели

9. Создание пространственных и объемных конструкций путем склеивания и сварки пластмасс.

10. Изготовление объемных элементов навивкой (бумаги, картона) (см. рис. 58, 3).

Характеристика физико-механических свойств материалов, методов изготовления и переработки в изделия изложена в соответствующей литературе [18], [25], [52], [63]. Рассмотрим некоторые вопросы художественного конструирования элементов мебели на основе пластических масс.

Рис. 58. Образцы мебели на основе пластических масс

Пластичность полимерных материалов, совершенные способы их переработки в изделия создают предпосылки к повторению в новом материале чуждых этому материалу форм, возникших на основании анализа конструктивных качеств других материалов.

Отражение в форме изделия материала и способа его формирования - один из основных вопросов художественного конструирования мебели. Уже само название "пластические массы" предусматривает в своей основе возможность пластической проработки формы, характеризует ее скульптурность.

Единственно правильный путь освоения новых материалов - поиск нового выражения формы, вытекающей из качественных характеристик материала. Однако следует избегать крайности, весьма распространенной в зарубежной практике ,- искусственного усложнения формы без учета функциональных, технико-экономических и эстетических требований с целью поразить воображение особой остротой решения. Этот своеобразный конструктивный формализм ничего общего не имеет с художественным конструированием, направленным на создание технически и эстетически совершенных изделий.

Клеи. Склеивание, являясь основным видом неразъемного соединения древесины и недревесных материалов, обеспечивает получение прочных и долговечных конструкций. Этому способствует широкий ассортимент клеевых материалов, отвечающих различным требованиям к качеству соединения однородных или разнородных материалов (табл. 42).

Стекла и зеркала. В современной мебели находят широкое применение различные виды стекла на силикатной и синтетической основе.

Стекла для мебели регламентируются ГОСТ 6799 - 53. Стандарт распространяется на листовое стекло: полированное, неполированное, бесцветное, цветное, узорчатое, опаловое. Стекла изготовляют следующих размеров (мм): по длине от 300 до 1800, по ширине от 300 до 600; по толщине от 3 до 9. Градация по длине и ширине: до 600 мм - 25 мм, более 600 мм - 50 мм по толщине 1 мм. Допускаемые отклонения по длине и ширине ±0,3 мм. Изготовляют его с фацетом и без фацета.

Размеры зеркал для бытовой мебели регламентируются отраслевой нормалью ОН 08-51-67 (ВПКТИМ). Длина и ширина устанавливаются по табл. 43 с учетом требований норм проектирования мебели. Толщина стекла зеркала должна быть не менее 5 мм. Допускаемые отклонения на размеры зеркал должны соответствовать требованиям ГОСТ 7132 - 61 "Стекло полированное листовое". Рекомендуемые размеры отмечены в таблице знаком X.

Таблица 42. Основной ассортимент клеевых материалов для склеивания элементов мебели

В мебельной промышленности наряду с обычным стеклом находят применение новые сорта стекла - армированное, окрашенное, рифленое, полосатое и волнистое с эффектом рассеивания, опаковое и детопаковое, а также синтетические стекла на основе акриловых смол (органическое стекло). Стекло применяют для раздвижных дверок, полок, крышек, столов, подставок под цветы и т. д. в сочетании с древесиной, металлами и пластмассами.

Примечания:

1. Нормы расхода материалов в соответствии с "Нормативами для расчета норм расхода лесных, клеевых, шлифовальных, отделочных, текстильных и других материалов на производство мебели", ВПКТИМ, 1966 г.

2. Приготовление клеевых растворов и применение их согласно режимам ВПКТИМ: РМ 06-11; РМ 06-02; РМ 06-04; РМ 07-04; РМ 07-03 РМ 06-05 (мочевино-формальдегидные); РМ 12-01; РМ 12-02; РМ 12-03 РМ 12-04; РМ 12-05; РМ 12-06; РМ 12-07; РМ 14-02 (наиритовый 88Н быстросхва- тывающий, остальные в работе [25].