Проектирование и дизайн мебели на компьютере - Сергей Столяровский

Детали из деревоплиты с покрытием «под дерево» с направлением «волокон» перпендикулярно длине еще недавно воспринимались как нонсенс, но подобные случаи встречаются все чаще. Например, комод с фасадом из ЛДСП и вертикальным направлением рисунка или горизонтальный рисунок на стенках шкафа. Естественно, подобная деталь из цельного дерева легко лопнет или переломится. Достичь конструктивной убедительности в подобной ситуации можно, отказавшись от имитации дерева и используя плиту с нейтральным рисунком или при раскройке ЛДСП с древесным рисунком имитируя «правильный» ход волокон.

Таким образом, четкое представление о назначении и функциях проектируемой мебели позволяет сформулировать замысел. Эскиз помогает расположить функционально значимые элементы в пространстве. Вторая часть замысла – представление о том, как должен и может выглядеть создаваемый предмет. Используя принципы формальной композиции, можно уточнить набросок, сделав его эстетически привлекательным. Уже на этом этапе необходимо представлять возможности конструктивного решения замысла. Следующий шаг – воплощение эскиза в конструкцию и создание набора чертежей и других рабочих документов для изготовления изделия.

Глава 2

Материалы и фурнитура

Формальная композиция и эргономика (см. гл. 1) абстрактны и не требуют каких-либо материалов для своего применения. При наличии воображения, карандаша и листа бумаги (или компьютера с графическими программами) легко нарисовать любую нужную и красивую вещь. Сырье, которое описывается в данной главе, само по себе никак не связано ни с эстетикой, ни с эргономикой. Конструирование же соединяет абстрактные принципы с конкретными материалами и технологиями. Задача любого конструктора – придумать, как и из чего можно сделать то, что нужно.

Мебельное производство использует самый широкий ассортимент природных и искусственных материалов. Пожалуй, спектр сырья, применяемого при изготовлении мебели, даже шире, чем в автомобильной индустрии или судостроении.

Древесина

Натуральная древесина хвойных и лиственных пород долгое время служила основным материалом для производства мебели. Программы, рассматриваемые в этой книге, ориентированы главным образом на панельно-щитовую конструкцию мебели, поэтому ограничимся перечислением основных пиломатериалов и связанных с ними общих терминов.

В современной мебели массового направления использование цельной древесины ограниченно. Прежде всего это фасады корпусной мебели и каркасы предметов для сидения и лежания. Самые распространенные породы дерева в России – сосна и береза. Применяемая в мебельном деле древесина должна соответствовать ГОСТ 16371–93, а основное требование к ней – нормированная влажность около 8 % и минимум пороков. Твердые породы (дуб, бук, ясень и другие) значительно дороже и используются для изготовления механически нагруженных или декоративно значимых деталей. Классическое столярное производство предусматривало полный цикл заготовки и обработки древесины, включая сушку и распиловку бревен. В настоящее время обычно пользуются уже готовыми пиломатериалами, полученными в результате продольной распиловки бревен.

Бруски – это пиломатериалы с размером сторон в поперечном сечении не более 100 мм, доски же обладают шириной более двойной толщины и толщиной до 100 мм. Обычная толщина доски – 20, 30 или 40 мм. Щит – деталь или заготовка, у которой ширина во много раз превышает толщину. Соотношение длины и ширины щита обычно не превышает 3:1. Более широкие поверхности называются пластями, более узкие – кромками, а поверхности бруска или доски, образующиеся при поперечном распиле, или короткие кромки щита – торцами (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Пиломатериалы

Столярный щит, или щит из массива, получается в результате сплачивания по ширине нескольких брусков (делянок). По ширине бруски склеиваются на гладкую фугу, а по длине – на мини-шип или «мышиный зуб». После склеивания делянок пласти щита подвергаются чистовой обработке: строганию и шлифованию – и могут оклеиваться лущеным шпоном. На рынке широко представлены щиты заводского изготовления из сосны, березы, бука и дуба толщиной от 16 до 50 мм, длиной до 5500 мм и шириной до 1200 мм.

Плиты и листовые материалы

Группа плит и листовых материалов имеет множество видов.

Фанера

Самый старый материал этой группы, состоящий из нескольких слоев лущеного шпона лиственных или хвойных пород, склеенных между собой так, что направление волокон в смежных слоях взаимно перпендикулярно. В столярном деле обычно применяется фанера марки ФСФ, склеенная фенолформальдегидным клеем. Номинальная толщина фанеры колеблется от 3 до 18 мм, а размер листов – от 725 x 725 мм до 2440 x 2440 мм.

ДСП (древесно-стружечные плиты)

Изготовлены из калиброванной сухой стружки или щепы, пропитанной формальдегидными смолами. В процессе прессования при высокой температуре и давлении происходит полимеризация связующего. В результате получается плита плотностью 650–720 кг/м3. Как правило, плита обладает более или менее выраженной трехслойной структурой: сердцевина более рыхлая, а поверхностные слои плотнее. Практика показывает, что высокая плотность плиты еще не является показателем ее качества, так как прочность плиты во многом зависит от равномерности подготовки сырья и соблюдения технологического процесса.

Затем поверхность плиты облицовывают бумажно-смоляными (меламиновыми или карбамидными) пленками, получая ламинированную ДСП (ЛДСП). При облицовке на поверхности можно делать механическое тиснение, имитирующее поры древесины, шагрень. Ассортимент пленок включает множество рисунков, изображающих древесину разных пород, плетенку, камень, абстрактные узоры. Кроме того, существуют однотонные и металлизированные пленки. Ламинированные древесно-стружечные плиты – основной конструкционный материал для производства мебели в России.

ДСП может облицовываться декоративными бумажно-слоистыми пластиками, полимерными пленками или натуральным (строганым или лущеным) шпоном. Натуральным шпоном обычно покрывают уже раскроенные детали. Для облицовки готовых деталей сложного профиля, например фрезерованных фасадов, используют термопластичные пленки на основе поливинилхлорида и акрила. Для раскроя ламинированной деревоплиты применяются станки, оснащенные дополнительным подрезным диском. При распиловке обычной циркулярной пилой, лобзиком или ножовкой неизбежны сколы покрытия на одной из сторон плиты. После раскроя кромки деталей из ЛДСП облицовываются кромочными материалами, подбираемыми по цвету и рисунку.

Предел прочности ДСП при растяжении составляет около 0,3 МПа. На практике это означает, что для разрыва планки из ДСП толщиной 16 мм и шириной 100 мм требуется усилие около 50 кг. Предел прочности при изгибе – не менее 15 МПа. Удельное сопротивление выдергиванию шурупов из пласти – 60 Н/мм, а из кромки – 50 Н/мм.

Внимание!

Существенный недостаток ДСП – пластическая деформация. Если к детали приложена неразрушающая изгибающая нагрузка, то со временем деталь «поплывет» и изгиб останется даже после снятия нагрузки. Эта особенность материала проявляется в провисании полок, прогибе крышек столов и обязательно учитывается при конструировании изделий.

Наиболее распространены плиты толщиной 10 и 16 мм, выпускаются также плиты толщиной 18, 20, 22, 25, 32 и 38 мм. В зависимости от используемого оборудования разные производители выпускают плиты форматом 2800 x 2070 мм, 2750 x 1830 мм, 2500 x 1850 мм и 2440 x 1830 мм. При транспортировке края плит могут повреждаться, поэтому при раскрое предусматривается обрезка краев листа на ширину от 10 до 20 мм.

Плиты MDF

Medium Density Fiberboard – волокнистые плиты средней плотности, изготавливаются сухим прессованием древесного волокна с использованием вяжущих и укрепляющих органических веществ (лигнина, мочевино-формальдегидных смол и парафина) в условиях высокого давления и температуры. Этот материал обладает однородной плотностью по всей толщине плиты, а по физико-механическим свойствам полностью заменяет древесину. Плиты MDF– один из самых востребованных материалов для производства мебели, стеновых и напольных панелей, декоративных реек.

Под названием MDF скрываются три подгруппы материалов, различающихся по плотности и прочности:

• HDF (High Density Fiberboard) – плиты высокой плотности (до 1050 кг/м3);

• MDF (Medium Density Fiberboard) – плиты средней плотности (около 800 кг/м3);

• LDF (Low Density Fiberboard) – плиты низкой плотности (около 650 кг/м3).

Все перечисленные материалы могут использоваться для получения фрезерованных изделий. Плиты высокой плотности применяются для предметов сложного профиля с высокой эксплуатационной нагрузкой, например ламинированных напольных покрытий с замковым соединением. Плиты средней плотности используются для получения изделий с профилем средней сложности, а также для изделий с простым, но сильно нагруженным профилем (фасадные или каркасные мебельные элементы). Плиты низкой плотности предназначены для получения изделий с простым профилем и низкой эксплуатационной нагрузкой (стеновые панели, малонагруженные мебельные элементы).