Фанера — лучший материал среди древесных плит
Фанера превосходит по своей популярности все прочие композитные пиломатериалы на основе древесины — помимо строительного и мебельного производств, она используется в вагоностроении, авиа- и автостроении, в конструкции судов и даже при создании ракет. Причины столь широкой области применения не меняются более века — фанера имеет относительно небольшой вес, ее стоимость, при более высоких прочностных характеристиках, существенно ниже цены деловой древесины. Рассмотрим эту древесно-слоистую плиту, которая, согласно крылатому выражению, способна «летать над Парижем».
История фанеры
Первые образцы фанеры, т.е. склеенные вместе тонкие пластины древесины, найдены археологами во время исследования пирамид на территории Египта и датируются 3 500 годом до н.э. — из экономии древесины древнеегипетские резчики были вынуждены идти на такой шаг, т.к. дерево в Древнем Египте было в дефиците. В свою очередь, отсутствие собственного леса и высокая стоимость импортного вынуждала древних греков и, в последствии, римлян прибегать к фанере, при этом ее стоимость два тысячелетия назад была далеко не низкая, ведь для склеивания деревянных пластин использовалась натуральная смола и все работы по производству выполнялись вручную.
Примечательно, что практически все изобретатели первых станков для получения шпона — основного сырья для производства фанеры — так или иначе были связаны с Россией. Первую модель лущильного станка в конце XVII создал инженер-механик Сэмюэль Бентам, ранее служивший Екатерине II по приглашению князя Потемкина. По окончании 10-летней службы в России Бентам вернулся в Англию и получил патенты на несколько своих изобретений сразу. Впрочем, изобретенный англичанином станок не был замечен производителями тех времен.
Действительно эффективный прототип всех современных лущильных станков создал шведский инженер-изобретатель Эммануэль Нобель, отец Альфреда Нобеля, основателя Нобелевской премии и изобретателя динамита. Созданная им в конце XVIII века модель ротационного (поворотного) токарного станка позволяла снимать с деревянного чурака шпон определенной и постоянной толщины, благодаря чему фанерный «сэндвич» становился однородным по структуре и толщине.
Эммануэль Нобель жил и работал в России с 1838 по 1859 годы, созданные им в этот период изобретения предназначались для военной промышленности и высоко ценились императором Николаем I.
В начале XIX века русский промышленник Дитрих Мартин Лютер, владевший мануфактурой по производству карандашей в эстонском Ревеле (современный Таллинн), изобрел свой лущильный станок — более крупную версию станка для производства карандашей. Он получил патент на свое изобретение в 1819 году.
Первая фанера, производство которой основывалось на станке Дитриха Мартина Лютера, была создана эстонским мебельщиком Александром Лютером, его однофамильцем. В конце XIX века он решил использовать склеенные между собой листы шпона в качестве сидений для венских стульев — мебель получилась легкой, прочной и недорогой, благодаря чему на нее возник устойчивый спрос
Практически одновременно с мебельщиком Лютером фанера была создана русским изобретателем — Огнеславом Степановичем Костовичем, занимавшемся созданием летательных аппаратов и остро нуждающемся в конструкционном материале для их постройки. В 1881 году он изобрел арборит — материал, состоящий из склеенных между собой поперек волокон листов шпона. Лущильный станок и клей для производства фанеры-арборита Костович также изобрел самостоятельно, причем его фанера обладала высокой устойчивостью к воздействию влаги и неподвержена гниению.
В начале XX века фанера отечественного производства получила широкое распространение на территории России — к 1915 году была открыто свыше 50 заводов по ее производству с ежегодным объемом порядка 24 000 м3. Расширились области применения фанеры — помимо мебельного производства и самолетостроения ее применяли при создании оружия, ракет, музыкальных инструментов и даже технических трубопроводов.
Сегодня Россия входит в число крупнейших мировых производителей фанеры и изделий из нее, ежегодный объем производства составляет порядка 3 млн м3 этой древесно-слоистой плиты.
Технология производства фанеры
Различаются следующие основные этапы в производстве фанеры: подготовка сырья, получение шпона, создание фанеры. Каждый из трех этапов, в свою очередь, состоит из нескольких технологических операций, которые рассмотрим подробно.
Подготовка древесного сырья начинается с гидротермической обработки — предназначенные для производства шпона бревна закладывают в бассейны, где их полностью затапливают нагретой до 40 °С водой, закрывают крышкой и выдерживают в течение суток в летнее время или в течение двух суток в зимнее. Для компенсации впитываемой древесиной воды, в бассейн постоянно добавляется определенное количество теплой воды и конденсированного пара.
Данная операция необходима для повышения пластичности древесины, иначе при лущении чураков срезаемый шпон будет стремиться принять цилиндрическую форму бревна — гидротермическая обработка позволяет получить относительно плоский лист шпона, при этом его поверхности будут более гладкими и с меньшей числом трещин.
Следующая подготовительная операция — окорка бревен, в ходе которой с их поверхности полностью удаляется кора. Затем бревна проходят через камеру металлоискателя, далее конвейерная система доставляет их к пильным станкам. После нарезки бревен на 1 300-1 600 мм длины чураки и удаления некондиционных фрагментов их доставляют на участок лущения. Отходы — кора и щепа, оставшаяся после пиления бревен и обработки шпона на всех последующих этапах — направляются в измельчающие машины, затем идут на производство ДСП.
Существует три известных способа получения шпона — лущением чурака на круговом станке, строганием очищенных от коры древесных стволов и путем распила чурака на полосы. Последние два способа существенно менее производительны и поэтому слабо распространены, чем лущение, применяются только для получения фанеры из ценных пород лиственных деревьев. Далее рассмотрим получение шпона методом лущения.
Подготовленные чураки подаются к лущильным станкам, где подвергаются поперечной резке, в результате производится лента шпона, ширина которой зависит от длины исходного чурака, а длина — от его диаметра и толщины срезаемого шпона. Лента шпона, в свою очередь, нарезается на листы 1 300 на 1 420 мм и 1 300 на 2 740 мм (длина исходного чурака 1 300 мм), а также 1 600 на 1 740 мм и 1 600 на 3 420 мм (длина чурака 1 600 мм). Листы нарезанного шпона укладываются стопками и направляются на сушку, отходы (фрагменты «рваного» шпона) — на измельчение в щепу.
В процессе сушки уложенные на роликовый конвейер стопки шпона проходят воздушную тепловую обработку, затем выполняется поштучная сортировка листов шпона при помощи сканера и влагомера. Влажный и имеющий дефекты поверхностей шпон отделяется от сухого и не имеющего изъянов, после чего направляется на повторную сушку, починку или на склад временного хранения.
Починка листов шпона с дефектами проводится так — на специальных станках некондиционные фрагменты вырезаются, на их место вставляются полосы качественного шпона, тщательно подобранные по цвету и фактуре. Толщина вставляемых на замену полос и порода древесины, из которой они получены, должна полностью соответствовать ремонтируемому листу шпона — минимальная ширина вставляемых полос равна 450 мм, их влажность ниже, чем у листа шпона, примерно на 2-4%. Кондиционный шпон выдерживается в течение суток на особом складе, за этот срок в древесине устанавливается однородная степень влажности. Листы шпона, подвергнутые операциям починки, хранятся не выше 8 часов, по прошествии которых направляются на участок производства фанеры.
Обрезки шпона и листы с дефектами, препятствующими качественной склейке при построении фанерного «сэндвича» (длинные трещины, участки гнили, значительные отверстия от выпавших сучков и кривой обрез листов по краям), проходят ребросклейку на станочной линии вырубки и комплектации. Построенное на конвейере после вырубки дефектных участков полотно из уложенных друг к другу полос шпона заданного размера подвергается стыковому склеиванию.
В ходе этой операции разогретые клеевые нити вводятся в щели между стыками, затем прижимаются роликами, а соединяемые полосы шпона плотно сдвигаются по направлению друг к другу. Лента склеенных по ребру полос шпона режется на листы заданного размера при помощи пил. Волокна в полученных при лущении листах шпона направлены исключительно поперечно, а качественную фанеру можно получить лишь при чередовании листов шпона с поперечным и продольным ориентированием волокон.
Видео: Материалы для производства мебели. Фанера. Дсп. Мебельный щит
Для соблюдения этого условия и получения шпона с продольными волокнами сухие листы лущеного шпона режутся пополам, затем в каждой из них формируется выступ-паз под соединение в «ус», далее на фаску одной из половин наносится клеевой слой на основе смол. Перед укладкой под пресс линия стыка полученного шпона с продольными волокнами прогревается инфракрасным лучом.
На этом этапе подготовка шпона завершена и начинается фактическое производство фанеры.
Первый этап — сборка пакетов из листов шпона, подбираемых по заданному сорту будущего листа фанеры. Первым и последним в пакет укладываются листы шпона с поперечно направленными волокнами, а поскольку число листов в составе пакета, как правило, нечетное, то у каждого второго листа направление волокон продольное. Если же в составе пакета четное количество листового шпона, то в его середину укладывают два листа с продольно направленными волокнами, что позволяет избежать нарушений прочности и геометрии поверхности фанеры. Сформированные пакеты подвергаются холодному прессованию для большего прилегания образующих их листов и придания пакетам жесткости.
Второй этап — склеивание пакетов в горячем прессе и получение фанеры. На обе плоскости четных листов шпона в специальном станке наносится слой клея на основе смол, затем пакеты помещаются в горячий пресс, где происходит склеивание и отверждение клея — на эту операцию, проходящую под температурой 110-130 °С и давлением от 1 до 1,2 МПа, уходит около 10 минут. Готовые фанерные листы укладываются стопками высотой до 1,5 м в помещении цеха, где выдерживаются в течение суток для равномерного охлаждения, снятия напряжения внутри листов и достижения равномерного уровня влажности.
Видео: Рассуждение: ДСП или Фанера
На третьем этапе листы фанеры проходят обрезку под заданный размер, шлифовку поверхностей для достижения одинаковой толщины и гладкости по всей плоскости, сортировку по качеству.
Характеристики и классификация фанеры
По происхождению шпона, составляющего фанеру, она подразделяется на хвойную и березовую. Березовая фанера, цена которой выше фанеры из хвойного шпона, применяется чаще всего в мебельном производстве, хвойная — в строительстве. При этом внутренние слои фанеры, как правило, образованы шпоном лиственной древесины и только два внешних — березовым шпоном или одной из хвойных пород (ели, сосны, лиственницы, пихты и, в редких случаях, кедра).Фанера маркируется согласно примененной клеевой пропитки.
Ниже приводятся некоторые марки фанеры и характеристики в зависимости от пропитки:
- ФСФ (фенолформальдегидный клей). Достигается неплохая устойчивость к износу, механическая прочность и высокая устойчивость к влаге. Фанера ФСФ пользуется высоким спросом, применяется в разных производственных сферах и строительстве, в особенности при кровельных работах. Имеет более высокий показатель эмиссии формальдегида, по сравнению с прочими марками, поэтому предназначается для монтажа вне жилых помещений-
- ФК (карбамидоформальдегидный клей). Фанера с такой маркировкой слабоустойчива к воздействию влаги, применяется для внутренней отделки и в мебельном производстве-
- ФБ (бакелитовый лак). Фанера данной марки отлично противостоит любому уровню влажности-
- ФБА (альбуминовый или казеиновый клей). При высоких экологических характеристиках и полным отсутствием эмиссии формальдегида, фанера ФБА подходит лишь для сухих внутренних помещений-
- БС (спирторастворимый бакелитовый клей). Эта фанера называется еще авиационной, т.к. ранее применялась только в авиации и судостроении. Фанера БС наиболее прочна, износоустойчива, успешно противостоит практически любой агрессивной среде, неподвержена воздействию влаги-
- БВ (водорастворимый бакелитовый клей). Данная марка фанеры обладает всеми эксплуатационными качествами фанеры БС, за исключением стойкости к влаге.
Более подробная классификация и характеристики приведены в ГОСТ 3916.1-96 (лиственная фанера, в т.ч. березовая) и ГОСТ 3916.2-96 (фанера хвойных пород).
По своим эксплуатационным характеристикам фанера лиственных и хвойных пород превосходят любые композитные плиты на древесном наполнителе, а также некоторые породы древесины. Любая фанера горюча и не способна выдерживать длительное воздействие открытого пламени или высоких температур, устойчива к слабым химическим растворам, кислотам и не устойчива к растворителям органического происхождения (алкоголь, ацетон, бензин и т.д.). В остальном сравнивать фанеру можно только с самой фанерой, а именно — ее лиственные и хвойные виды
Хвойная фанера, в особенности полностью образованная шпоном хвойных пород древесины, помимо фенолформальдегидной пропитки обладает еще естественной смоляной пропиткой. Благодаря этому она лучше противостоит грибку и влажностному гниению. Фанера из хвойного шпона весит на меньше лиственной (березовой) фанеры.
В свою очередь березовая фанера превосходит хвойную по физико-механическим характеристикам — она более прочна. Фактура и рисунок березовой фанеры создают особую «теплую» атмосферу в помещении, благодаря чему ее часто используют в декоративной отделке.
Ламинированная фанера (маркировка «ФОФ»), проходит отделку термопластичными пленками, приобретая высокую устойчивость к агрессивным химическим средам. При этом ламинированная фанера имеет более высокую цену, чем аналогичные не ламинированные сорта, ее основными покупателями являются строительные и производственные компании, а также производители мебели.
Как выбрать фанеру
Качество данной марки фанеры оценивается по внешнему виду и маркировке. Зная, какая информация скрывается за маркировкой, вы сможете оценить, насколько данный сорт фанеры соответствует заявленному производителем (значения аббревиатуры, по которой определяется марка фанеры, приведены выше).
Итак, в маркировке указываются размеры и толщина листа фанеры в миллиметрах (к примеру, 1500х3000х9 или 2440х1220х18), виды шлифовки («НШ» — не шлифованная, «Ш1» — односторонняя шлифовка, «Ш2» — двухсторонняя шлифовка), класс эмиссии формальдегида («Е1», «Е2» или «Е3»). Надпись «сосна/сосна» или «береза/сосна» означает: в первом случае, что обе внешние сторона листа фанеры выполнены из хвойного шпона- во втором случае — одна внешняя сторона из березового шпона, а вторая из хвойного.
На упаковке фанеры указывается ее сорт, всего их пять:
- элита (маркировка «E»). Не имеет никаких дефектов, в открытую продажу не поступает, т.к. все партии фанеры этого сорта закупают машиностроительные предприятия и мебельщики-
- первый сорт (маркировка «I» или «В»). Протяженность допустимых трещин и прочих незначительных дефектов поверхности не более 200 мм, общее число дефектов не более трех-
- второй сорт (маркировка «II» или «ВВ»). Трещины не более 200 мм, древесные вставки (сучки), допустимы участки засохшего клея, но не более 2% от площади листа. Максимальное количество заметных дефектов не должно превышать шести-
- третий сорт (маркировка «III» или «СР»). Возможны 6 мм червоточины, но не более 10 шт. на м2, трещины протяженностью до 300 мм, участки засохшего клея, не превышающие 6% от площади листа-
- четвертый сорт (маркировка «IV» или «С»). Как наихудшая по качеству марка, фанера этого сорта может содержать неограниченное число червоточин диаметром не более 40 мм, повреждения кромки глубиною не более 5 мм, неограниченное количество выпавших и сросшихся сучков.
В маркировке фанеры сорт обычно указывается через наклонный разделитель (слэш), к примеру, «II/IV» или «I/I».
