Фанера виготовляється з трьох або більше тонких шарів деревини, скріплених між собою клеєм.Кожен шар деревини, або шару, зазвичай орієнтований так, щоб його волокна проходили під прямим кутом до сусіднього шару, щоб зменшити усадку та підвищити міцність готової частини.Більшість фанери пресують у великі плоскі листи, які використовуються в будівництві.Інші шматки фанери можуть бути сформовані в прості або складні криві для використання в меблях, човнах і літаках.
Використання тонких шарів деревини як засобу будівництва датується приблизно 1500 роком до нашої ери, коли єгипетські майстри прикріпили тонкі шматки темного чорного дерева до зовнішньої частини кедрової скриньки, знайденої в гробниці царя Тут-Анх-Амона.Цю техніку пізніше використовували греки та римляни для виготовлення вишуканих меблів та інших декоративних предметів.У 1600-х роках мистецтво декорування меблів тонкими шматками дерева стало відомим як шпонування, а самі шматки стали відомі як шпон.
До кінця 1700-х років шматки шпону вирізали виключно вручну.У 1797 році англієць сер Семюель Бентам подав заявку на отримання патентів на кілька машин для виробництва шпону.У своїх патентних заявках він описав концепцію ламінування кількох шарів шпону за допомогою клею для формування більш товстого шматка — перший опис того, що ми зараз називаємо фанерою.
Незважаючи на цей розвиток, знадобилося ще майже сто років, перш ніж ламінований шпон знайшов будь-яке комерційне використання за межами меблевої промисловості.Приблизно в 1890 році ламінована деревина вперше була використана для виготовлення дверей.У міру зростання попиту кілька компаній почали виробляти листи багатошарової ламінованої деревини не тільки для дверей, але й для використання в залізничних вагонах, автобусах і літаках.Незважаючи на це широке використання, концепція використання «вклеєного дерева», як саркастично називали їх деякі майстри, створила негативний імідж продукту.Щоб протистояти цьому іміджу, виробники ламінованої деревини зустрілися та нарешті зупинилися на терміні «фанера» для опису нового матеріалу.
У 1928 році перші листи фанери стандартного розміру 4 фути на 8 футів (1,2 м на 2,4 м) були представлені в Сполучених Штатах для використання в якості загального будівельного матеріалу.У наступні десятиліття вдосконалені клеї та нові методи виробництва дозволили використовувати фанеру для широкого спектру застосувань.Сьогодні фанера замінила пиломатеріали для багатьох будівельних цілей, а виробництво фанери стало багатомільярдною індустрією по всьому світу.
Зовнішні шари фанери відомі відповідно як лицьова сторона та тильна сторона.Обличчя - це поверхня, яку потрібно використовувати або бачити, тоді як тильна сторона залишається невикористаною або прихованою.Центральний шар відомий як ядро.У фанері з п'ятьма або більше шарами проміжні шари відомі як поперечні смуги.
Фанера може бути виготовлена з листяних порід, м’яких порід деревини або їх комбінації.Деякі поширені листяні породи включають ясен, клен, червоне дерево, дуб і тик.Найпоширенішою хвойною деревиною, яка використовується для виготовлення фанери в Сполучених Штатах, є дугласова ялиця, хоча також використовуються кілька сортів сосни, кедра, ялини та секвої.
Композитна фанера має серцевину, виготовлену з деревно-стружкових плит або масивних брусів, з’єднаних край до краю.Лицьова і тильна сторона оздоблена фанерним шпоном.Композитна фанера використовується там, де потрібні дуже товсті листи.
Тип клею, який використовується для склеювання шарів деревини, залежить від конкретного застосування готової фанери.Листи фанери з м’якої деревини, призначені для монтажу на зовнішній частині конструкції, зазвичай використовують фенолоформальдегідну смолу як клей через її чудову міцність і стійкість до вологи.Листи фанери з м’якої деревини, призначені для встановлення на внутрішній частині конструкції, можуть використовувати клей з протеїну крові або соєвого білка, хоча більшість внутрішніх листів з м’якої деревини тепер виготовляються з тієї самої фенолоформальдегідної смоли, яка використовується для зовнішніх листів.Фанера з твердих порід деревини, яка використовується для внутрішнього застосування та виготовлення меблів, зазвичай виготовляється з карбамідоформальдегідної смоли.
Деякі види застосування вимагають листів фанери, які мають тонкий шар пластику, металу або просоченого смолою паперу або тканини, прикріпленої до лицьової чи задньої сторони (або обох), щоб надати зовнішній поверхні додаткову стійкість до вологи та стирання або покращити її фарбу- властивості холдингу.Така фанера називається наплавленою і широко використовується в будівництві, на транспорті та в сільському господарстві.
Інші листи фанери можуть бути покриті рідким морилкою, щоб надати поверхням завершений вигляд, або можуть бути оброблені різними хімічними речовинами, щоб покращити вогнестійкість фанери або стійкість до гниття.
Існує два широких класи фанери, кожен з яких має свою систему класифікації.
Один клас відомий як будівельний і промисловий.Фанера цього класу використовується в першу чергу через її міцність і оцінюється за здатністю до експозиції та ступенем шпону, який використовується на лицьовій і задній частині.Здатність впливу може бути внутрішньою або зовнішньою, залежно від типу клею.Марка шпону може бути N, A, B, C або D. Клас N має дуже мало поверхневих дефектів, тоді як клас D може мати численні сучки та розколи.Наприклад, фанера, яка використовується для підлоги в будинку, має рейтинг «Інтер’єр CD».Це означає, що він має обличчя C із задньою стороною D, і клей підходить для використання в захищених місцях.Внутрішні шари будь-якої будівельної та промислової фанери виготовляються зі шпону класу C або D, незалежно від класу.
Інший клас фанери відомий як листяна та декоративна.Фанера цього класу використовується переважно через зовнішній вигляд і класифікується в порядку зменшення стійкості до вологи як технічна (зовнішня), тип I (зовнішня), тип II (внутрішня) і тип III (внутрішня).Їхні лицьові вініри практично не мають дефектів.
Розміри
Листи фанери мають товщину від.06 дюймів (1,6 мм) до 3,0 дюймів (76 мм).Найпоширеніша товщина – від 0,25 дюйма (6,4 мм) до 0,75 дюйма (19,0 мм).Незважаючи на те, що серцевина, поперечні смуги, лицьова та зворотна сторони аркуша фанери можуть бути виготовлені з шпону різної товщини, товщина кожного з них повинна бути збалансована навколо центру.Наприклад, обличчя і спина повинні бути однакової товщини.Так само верхня і нижня поперечні смуги повинні бути рівними.
Найпоширеніший розмір листів фанери, які використовуються в будівництві, становить 4 фути (1,2 м) в ширину і 8 футів (2,4 м) в довжину.Інші поширені ширини – 3 фути (0,9 м) і 5 футів (1,5 м).Довжина варіюється від 8 футів (2,4 м) до 12 футів (3,6 м) із кроком 1 фут (0,3 м).Для спеціальних застосувань, як-от будівництво човнів, можуть знадобитися листи більшого розміру.
Дерева, які використовуються для виготовлення фанери, як правило, мають менший діаметр, ніж ті, що використовуються для виготовлення пиломатеріалів.У більшості випадків вони були висаджені та вирощені на ділянках, що належать фанерній компанії.Цими ділянками ретельно керують, щоб максимізувати ріст дерев і мінімізувати шкоду від комах або пожежі.
Ось типова послідовність операцій для обробки дерев у стандартні листи фанери розміром 4 фути на 8 футів (1,2 м на 2,4 м):
Колоди спочатку очищають від кори, а потім розрізають на лущильні блоки.Щоб розрізати блоки на смуги шпону, їх спочатку замочують, а потім очищають на смуги.
1 Вибрані дерева в зоні позначаються як такі, що готові до зрізання або вирубування.Рубання можна проводити за допомогою бензинових ланцюгових пилок або великих гідравлічних ножиць, встановлених на передній частині колісних транспортних засобів, які називаються лісорубами.Гілки з повалених дерев знімають бензопилами.
2 Обрізані стовбури дерев або колоди тягнуть до вантажного майданчика за допомогою колісних транспортних засобів, які називаються скідерами.Колоди розрізають по довжині та завантажують на вантажівки для поїздки на фанерну фабрику, де їх складають у довгі штабелі, відомі як настил колод.
3 Коли колоди потрібні, їх забирають із колод навантажувачі на гумових шинах і поміщають на ланцюговий конвеєр, який доставляє їх до окорочної машини.Ця машина видаляє кору або за допомогою шліфувальних кругів з гострими зубцями, або за допомогою струменів води під високим тиском, у той час як колода повільно обертається навколо своєї довгої осі.
4 Очищені колоди транспортуються до млина за допомогою ланцюгового конвеєра, де величезна циркулярна пила розрізає їх на секції довжиною приблизно від 8 футів-4 дюймів (2,5 м) до 8 футів-6 дюймів (2,6 м), придатних для виготовлення стандартних 8 футів (2,4 м) довгих листів.Ці секції колод відомі як лущильні блоки.
5 Перш ніж можна буде різати шпон, необхідно нагріти та замочити лущильні блоки, щоб розм’якшити деревину.Блоки можна пропарити або занурити в гарячу воду.Цей процес займає 12-40 годин в залежності від породи деревини, діаметра блоку та інших факторів.
6 Потім нагріті блоки очищувача транспортуються до токарного верстата, де вони автоматично вирівнюються та подаються на токарний верстат по одному.Коли токарний верстат швидко обертає блок навколо його довгої осі, лезо ножа повної довжини знімає безперервний лист шпону з поверхні прядильного блоку зі швидкістю 300-800 футів/хв (90-240 м/хв).Коли діаметр блоку зменшується приблизно до 3-4 дюймів (230-305 мм), шматок деревини, який залишився, відомий як серцевина лущильного інструмента, викидається з токарного верстата, і на місце подається новий блочний лущильний блок.
7 Довгий лист шпону, що виходить з / токарно-лущильного верстата, можна обробити негайно, або його можна зберігати в довгих багаторівневих лотках або намотати на рулони.У будь-якому випадку, наступний процес передбачає розрізання шпону на придатну для використання ширину, зазвичай близько 4 футів-6 дюймів (1,4 м), для виготовлення стандартних листів фанери шириною 4 фути (1,2 м).У той же час оптичні сканери шукають ділянки з неприйнятними дефектами, і вони вирізаються, залишаючи шматки шпону менше стандартної ширини.
Вологі смуги шпону змотуються в рулон, а оптичний сканер виявляє будь-які неприпустимі дефекти деревини.Після висихання шпон сортується та укладається.Вибрані ділянки шпону склеюються.Гарячий прес використовується для ущільнення шпону в один суцільний шматок фанери, який буде обрізаний і відшліфований перед тим, як штампуватися відповідним сортом.
8 Секції шпону потім сортуються та складаються відповідно до сорту.Це можна зробити вручну або автоматично за допомогою оптичних сканерів.
9 Відсортовані секції подають у сушарку, щоб зменшити вміст вологи та дати їм усадку перед склеюванням.Більшість фанерних заводів використовують механічну сушарку, у якій шматки безперервно рухаються через нагріту камеру.У деяких сушарках струмені високошвидкісного нагрітого повітря обдувають поверхню шматків, щоб прискорити процес сушіння.
10 Коли секції шпону виходять із сушарки, їх укладають відповідно до сорту.Нижні секції мають додатковий шпон, зрощений стрічкою або клеєм, щоб зробити деталі придатними для використання у внутрішніх шарах, де зовнішній вигляд і міцність менш важливі.
11 Ті секції шпону, які будуть встановлені впоперек — серцевина у тришарових аркушах або поперечні смуги у п’ятишарових аркушах — нарізаються на відрізки довжиною приблизно 4 фути-3 дюйми (1,3 м).
12 Коли відповідні секції шпону зібрані для певної партії фанери, починається процес укладання та склеювання частин.Це можна зробити вручну або напівавтоматично за допомогою машин.У найпростішому випадку тришарових листів тильний шпон укладається плазом і пропускається через розпилювач клею, який наносить шар клею на верхню поверхню.Короткі ділянки основного шпону потім укладають упоперек поверх склеєної тильної сторони, а весь лист пропускають через клеєрозподільник вдруге.Нарешті, лицьовий шпон укладається поверх склеєної серцевини, а лист укладається разом з іншими листами, які очікують, щоб потрапити в прес.
13 Склеєні листи завантажуються в багаторазовий гарячий прес.преси можуть обробляти 20-40 аркушів одночасно, причому кожен аркуш завантажується в окремий слот.Коли всі листи завантажено, прес стискає їх разом під тиском приблизно 110-200 psi (7,6-13,8 бар), одночасно нагріваючи їх до температури приблизно 230-315° F (109,9-157,2°). C).Тиск забезпечує хороший контакт між шарами шпону, а тепло забезпечує належне затвердіння клею для досягнення максимальної міцності.Через 2-7 хвилин прес відкривають і листи вивантажують.
14 Чорнові листи потім проходять через набір пилок, які обрізають їх до кінцевої ширини та довжини.Листи вищого класу проходять через набір стрічкових шліфувальних машин шириною 4 фути (1,2 м), які шліфують як лицьову, так і зворотну сторону.Листи середнього класу точково шліфуються вручну для очищення грубих ділянок.Деякі листи пропускають через набір циркулярних пилок, які вирізають неглибокі канавки на лицьовій стороні, щоб надати фанері текстурований вигляд.Після остаточної перевірки всі дефекти, що залишилися, усуваються.
15 На готових аркушах штампується товарний знак сорту, який надає покупцеві інформацію про рейтинг впливу, сорт, номер стану та інші фактори.Листи одного сорту-торгової марки скріплюються в стопки і переміщуються на склад для очікування відвантаження.
Як і у випадку з пиломатеріалами, не існує такого поняття, як ідеальний шматок фанери.Всі шматки фанери мають певну кількість дефектів.Кількість і розташування цих дефектів визначає сорт фанери.Стандарти для будівельної та промислової фанери визначені стандартом на продукцію PS1, розробленим Національним бюро стандартів та Американською асоціацією фанери.Стандарти для листяної та декоративної фанери визначені ANSIIHPMA HP, розроблені Американським національним інститутом стандартів та Асоціацією виробників листяної фанери.Ці стандарти не лише встановлюють системи класифікації фанери, а й визначають конструкцію, характеристики та критерії застосування.
Незважаючи на те, що фанера досить ефективно використовує дерева — по суті, розбираючи їх на частини та збираючи назад у більш міцну та зручнішу конфігурацію, у процесі виробництва все ще є значні відходи.У більшості випадків лише близько 50-75% корисного об’єму деревини в дереві перетворюється на фанеру.Щоб покращити цей показник, розробляється кілька нових продуктів.
Один новий продукт називається орієнтовано-стружкова плита, яка виготовляється шляхом подрібнення всієї колоди на пасма, а не злущення шпону з колоди та викидання серцевини.Нитки змішуються з адгезивом і стискаються в шари з волокнами в одному напрямку.Потім ці стиснуті шари орієнтуються під прямим кутом один до одного, як фанера, і скріплюються разом.Орієнтовано-стружкова плита така ж міцна, як фанера, і коштує трохи дешевше.
Час публікації: 10 серпня 2021 р