Содержание материала
Способы изготовления шпона
В зависимости от способа изготовления можно выделить три основных вида шпона, о которых расскажем более подробно.
- Метод лущения. Технология изготовления шпона заключается в снятии верхнего слоя со специально подготовленной вращающейся древесины. В качестве сырья могут использоваться как мягкие, так и твердые сорта дерева. Такая обработка заключается в спиральном срезании верхнего слоя. Листы шпона при этом получаются большими по размеру, однако отличаются не слишком ярким и четким рисунком. Лущеный шпон чаще всего наклеивается на фанеру.
- Метод строгания. Этот способ заключается в срезе верхнего слоя древесины, выполняемом в поперечном или продольном направлении. Для изготовления шпона такого вида используется древесина исключительно твердых пород. Полученные листы имеют достаточно большую плотность, яркий и красивый рисунок. Из строганого материала изготавливают мебель и дверные полотна.
- Метод пиления. Листы шпона получают за счет отпиливания от подготовленных бревен. Такой материал отличается более высокой стоимостью, поскольку в процессе его изготовления образуется значительное количество древесных отходов.
При изготовлении шпона существенное значение имеет качество используемой древесины. Дерево должно быть с ровным стволом и минимумом сучков и веток. После того как бревно прошло предварительную подготовку, его осматривает специалист и определяет наиболее подходящий для него способ обработки.
Видео
Лущильный станок
Фанера на первый взгляд кажется одним из первых кандидатов на производство попаданцу. Ведь всем известно, как делать фанеру! Вот цилиндр дерева (чурак), к нему подведен нож, чурак крутится и с него аккуратно сходят листы шпона, из которого можно выклеить массу полезных вещей, от римских щитов до корпусов аэропланов (в первую мировую некоторые самолеты так и выклеивали из шпона в бетонных формах-половинках, проклеивая листы банальным животным клеем и прижимая мешками с песком).
И возникает закономерный вопрос: почему тогда настоящая фанера появилась только в конце 19 века?!
Мои любимые воспоминания детства — визиты к деду в столярную мастерскую. Горы безумно вкусно пахнущей стружки, выше крыши зданий. Я брал и любовался здоровыми витками деревянных спиралек, покрытых снаружи зазубринками…
Проблема в том, что когда нож свободно срезает стружку, она тут же ломается. Если строгать дерево вдоль волокон, то при определенных углах можно отщеплять без повреждений пластины шпона, потому что дерево вдоль волокон достаточно прочно и может выдержать изгиб, чтобы пропустить нож между основной массой заготовки и листом шпона. Однако лущильный станок должен резать поперек волокон.
Увы, при поперечном срезании снимаемое полотно шпона будет тут же ломаться, не отходя от кассы. Наверное, самым ярким примером этого явления будет заточка карандаша в точилке — выходящие из нее завитки дерева рассыпаются в порошок, и не только потому, что срез идет не параллельно волокнам.
При срезании с поверхности вращающегося цилиндрического тела слоя древесины и выпрямлении последнего в нем возникают внутренние напряжения: сжатия — на лицевой стороне и растяжения — на оборотной стороне. Так как прочность древесины на растяжение поперек волокон относительно невелика, при свободном резании перед режущей кромкой ножа образуется опережающая трещина, направление распространения которой произвольно, на поверхности шпона неизбежно появятся еще и большие микронеровности (выступы на оборотной стороне, углубления — на лицевой).
Таким образом, если лущить только с применением ножа, получить качественный шпон невозможно.
Выходом из положения является сжатие древесины в зоне внедрения в нее ножа, что достигается специальным прижимным органом, устанавливаемым около ножа на расстоянии меньшем, чем толщина шпона (т. е. подача суппорта на один оборот чурака). Он создает зону сжатия, простирающуюся по радиусу в глубь чурака. Уплотнение древесины в непосредственной близости от прижимного органа достигает 30—40 %. При срезании ножом слоя древесины и прохождении его между передней гранью ножа и прижимным органом происходит сжатие слоя в радиальном направлении.
Дальше начинается весьма непростая задача — обеспечить точную подачу прижимного органа (это может быть или клиновидная пластина металла или цилиндр, причем цилиндр, несмотря на трение качения, требует больших усилий на прижим). И точное расположение прижимного органа относительно ножа. Все эти параметры надо или считать по давно выведенным формулам, или самому исследовать вовсе с нуля.
Другой проблемой является точный выбор угла резания. А он меняется, зараза, с уменьшением диаметра чурака. Для компенсации чего у лущильных станков имеется не только горизонтальная подача, но и механизм изменения наклона ножа.
По какой технологии происходит изготовление шпона файн-лайн
Шпон файн-лайн (fine-line) является новым современным материалом, имитирующим различные породы древесины. Сегодня он часто используется в декоративной отделке корпусной мебели и дверных полотнах при необходимости создания интерьеров «под дерево».
Для изготовления шпона файн-лайн в большинстве случаев используют недорогое сырье, впоследствии искусственным образом окрашенное для придания материалу внешнего сходства с более ценными породами деревьев. Помимо оттенков натуральной древесины дорогих сортов, этот материал может быть окрашен в иные художественные цвета.
В качестве сырья для производства шпона файн-лайн используют быстрорастущие породы деревьев. Процесс состоит из лущения бревен на заданную толщину с последующей нарезкой полученных лент на нужный размер. Затем заготовки сушат и сортируют по цвету. После этого листы окрашивают и с помощью пресса склеивают в блоки, которые и строгают, получая материал, обладающий необычной текстурой.
Среди преимуществ, которые отличают этот материал от натурального, можно отметить отсутствие характерных дефектов. Впрочем, некоторые могут расценить это как минус, поскольку именно благодаря природным недостаткам натуральная древесина является столь уникальной и ценной.
Этот вид материала является экологичным. Хотя внешне он напоминает пластик, однако относится к натуральным природным материалам.
Помимо этого, шпон файн-лайн устойчив к перепадам температур, они никак не сказываются на его свойствах и внешнем виде. Не страшна материалу и повышенная влажность, он не испортится даже в случае прямого попадания воды.
Сравнительные характеристики
Разные виды шпона используются для различных целей, что обусловлено толщиной этого материала, вариантами использования и его стоимостью.
Если сравнивать по толщине, то этот показатель выглядит следующим образом:
- лущёный шпон производится толщиной – от 0,1 до 10,0 мм;
- строганый шпон, толщиной – от 0,2 до 5,0 мм;
- пиленый шпон, толщиной – от 1,0 до 10,0 мм.
Пиленый шпон изготавливается из хвойных пород деревьев, при этом заготовками служат бруски больших размеров, которые распиливаются в заданном направлении. Это наиболее дорогой вид шпона, который используется для различного вида отделки и даже при изготовлении музыкальных инструментов.
Строганый шпон изготавливается из ценных пород деревьев и используется для отделки мебели и внутреннего декорирования помещений. Это достаточно дорогой вид шпона, цену которого определяет стоимость используемой древесины.
Лущеный шпон изготавливается из наиболее «простых» пород деревьев (береза, дуб, сосна, ольха), что определяет его использование при производстве фанеры и прочих листовых отделочных материалов. Как уже было написано выше, это наиболее дешевый вид шпона.
Окаривание
Окаривание – снятие коры с чураков перед лущением предохраняет режущий инструмент от затупления и порчи, уменьшает его износ, а также повышает производительность лущильного станка.
Основными требованиями к процессу окаривания являются чистота и сохранение заболонной части древесины чурака (сниматься должна только кора и луб).
Сырье окаривают на окорочных станках различного типа (ОК63-1Ф, ОК80-1, 2ОК63-1 (Россия), Valon Kone VK-26 (Финляндия)) или на лущильных станках упрощенной конструкции.
Часовая производительность роторных окорочных станков (А, м3/час) определяется по формуле:
, (3)
где V – объем кряжа среднего d, м3; Kз – коэффициент загрузки станка; L – длина кряжа, м.
Для окорки древесины твердых пород и больших размеров наиболее пригоден ручной электрифицированный фрезерный инструмент. Частота вращения его ножевой головки 1500 мин-1. Максимальная толщина снимаемого слоя 15 мм.
Окаривание на лущильных станках осуществляется при отведенной линейке, то есть без обжима. Оно производится на специально выделенном для этой цели лущильном станке, и дальше кряжи передают на другие лущильные станки для переработки.
По такому методу окаривание совмещают с обрезкой до цилиндра. Получаемые неполноформатные листы шпона разделываются на гильотинных ножницах непосредственно у станка. Достоинствами данного способа являются дополнительный отбор сырья в виде кусков, меньшая изнашиваемость (затупление) ножа, повышение производительности лущильных станков. Недостатком – увеличенный выход кусков при вторичной вставке чурака в лущильный станок.
Второй метод заключается в том, что операцию окаривания совмещают непосредственно с лущением на этом же станке, то есть окоренный чурак не вынимают. Для предупреждения быстрого затупления ножа чураки предварительно тщательно промывают.
Лущильные станки разновидности и особенности
На лущильных станках получается шпон в сыром виде. Все станки такого типа можно разделить на три группы: легкие; средние; тяжелые.
Разделение на эти группы делается по максимальным габаритам болванки древесины, которую можно лущить на станке.
На легком оборудовании можно лущить чурбаки диаметром не более семисот мм и длиной не более восемьсот мм.
На среднем оборудовании диаметр чурбака увеличивается до восьмисот мм, а длина до двух метров.
На тяжелом оборудовании диаметр чурбака допускается до одного метра, длина уже свыше двух метров в зависимости от модели станка.
В отечественном фанерном производстве наиболее популярны станки среднего вида. Из отечественных станков применяются в основном ЛУ17-4 и ЛУ17-10. Из оборудования импортного производства наиболее востребованы станки финляндской компании Рауте и станки итальянской компании Кремона.
Станок ЛУ17-10 имеет в своей основе массивную сварную станину. На станине станка при помощи болтов закреплены две бабки справа и слева. Внутри бабок крепятся шпиндели. Кроме того бабки оборудованы кинематикой. На них крепятся направляющие, по которым передвигается суппорт. На суппорте крепятся ножи для лущения.
Суппорт устроен таким образом, что может менять свой угол. Угол суппорта меняется при помощи специального эксцентрикового вала. При изменении угла суппорта меняется и угол ножей относительно чурбака. Угол ножей необходимо менять в процессе работы, т.к. диаметр чурбака постепенно уменьшается.
Ножи для лущения крепятся на суппорте, и должны быть установлены параллельно центров шпинделей. Линия реза ножа должна располагаться в промежутке между центральной осью шпинделей и осью чуть ниже. В зависимости от диаметра чурбака линию ножей можно опускать ниже центральной оси не более одного мм. При диаметре чурбака до 300 мм можно опускать линию ножей на 0,5 мм, а при диаметре от 300 до 800 мм допускаются опускать линию ножей до 1,0 мм.
Очень важным моментом в настройке станка является установка правильного угла ножей. Угол ножей регулируется с помощью регулировки угла наклона направляющих. При диаметре чурбаков до трехсот мм угол устанавливается в пределах от 0, 5 до двух градусов. При диаметре чурбаков от трехсот до восьмисот мм угол устанавливается в пределах от двух до трех градусов.
В процессе лущения угол ножа должен постепенно уменьшаться вместе с уменьшением диаметра обрабатываемого чурбака.
Кроме угла наклона важным параметром является установка зазора между ножами и обжимной линейкой. Линейка давит на ножи в процессе лущения и обеспечивает постоянный контакт с обрабатываемой древесиной. Зазор между кромкой ножа и обжимной линейкой регулируется при помощи червячного механизма. Важную роль в получении качественного шпона влияет степень обжима, установленная на станке. При чем степень обжима для получения шпона березовых сортов фанеры отличается от степи обжима для получения шпона для других сортов, таких как буковая или лиственная.
Заготовка древесины зажимается шпинделями телескопического типа справа и слева. При зажиме используются два вида кулачков наружные и внутренние. Диаметр внутренних кулачков 65 мм, а наружных 110 мм. На кулачках 65 мм лущатся заготовки до семидесяти мм.
Лущение шпона
Лущение шпона – это процесс резания древесины, когда чураку сообщается вращательное движение, а режущему инструменту – поступательное в направлении оси вращения чурака. Процесс получения тонкой ленты подобен разматыванию рулона бумаги (рис. 4). Скорость резания является величиной переменной, так как число оборотов чурака постоянно, а диаметр чурака в процессе лущения уменьшается. Чурак зажимают между шпинделями станка путем их осевого перемещения. Вращательное движение шпиндели получают от электродвигателя. Нож крепится на суппорте, движение которого осуществляется с помощью механизма подачи. Максимальная длина обрабатываемого чурака (ширина ленты шпона) зависит от расстояния между зажимными кулачками. У современных станков оно в пределах 500…5000 мм. Наибольший диаметр обрабатываемых чураков зависит от высоты центров шпинделей над станиной. В современных станках оно составляет 400…2000 мм.
Рис. 4. Схема лущения чурака
После разлущивания чурака остается отход в виде цилиндра, называемый карандашом, диаметр которого зависит от диаметра зажимных кулачков. Для уменьшения диаметра карандаша кулачки делают телескопическими. В начале процесса лущения чурак зажимают наружными кулачками, имеющими диаметр 100…110 мм, а затем в конце процесса зажим осуществляют внутренними кулачками диаметром 55…65 мм.
Толщина шпона представляет собой величину подачи ножа на один оборот шпинделя. В последних моделях станков диапазон толщины может находиться в пределах 0,05…5 мм.
При свободном резании древесины на левой стороне шпона, обращенной к чураку, возникают трещины и неровности.
Для их ликвидации применяют обжим шпона с помощью прижимной линейки, которая устанавливается так, чтобы создаваемое ей давление было направлено через режущую кромку ножа. При этом зазор между ножом и линейкой должен быть не меньше расчетной толщины шпона. Степень обжима ( Δ , %) можно определить по формуле:
, (4)
где S – расчетная толщина шпона, мм; S0 – расстояние между ножом и прижимной линейкой, мм.
Для обеспечения требуемого качества шпона степень обжима должна быть выдержана в пределах 10…30 % в зависимости от породы древесины, толщины шпона и температуры чурака.
При разлущивании чурака выделяют четыре зоны (рис. 5):
Объем древесины в каждой зоне может быть охарактеризован следующими цифрами: зона рванины – 20…23 %; зона длинных кусков – 4…5 %; зона полноформатного шпона – 57…59 %; зона карандаша – 15…17 %.
Рис. 5. Зоны лущения чурака: 1 – зона рванины, являющаяся следствием неправильной формы чурака; 2 — зона длинных кусков, являющаяся следствием неправильной установки чурака между шпинделями станков;3 – зона полноформатного шпона; 4 – зона карандаша
В случае лущения чурака на станке, оборудованном центровочным устройством, полезный выход (q, м3) может быть определен по формуле:
(5)
где dч – диаметр чурака, м; dк – диаметр карандаша, м; lч – длина чурака, м; Кв – коэффициент выхода сырого шпона из чурака.
Объем чурака, оставшегося после лущения (qч, м3), определяется по формуле:
(6)
Объем рванины из одного чурака (Q, м3) определяется по формуле:
(7)
где qч – объем чурака, м3.
Выход шпона выражается в % от объема чурака:
(8)
Кусковой шпон, образующийся в начальной стадии лущения, используется для изготовления малоформатной фанеры или серединок полноформатной. Минимальная длина отбираемых кусков 0,8 м, минимальная ширина – 0,13 м. Правильная организация отбора кусков увеличивает выход шпона на 4…4,5 %. В настоящее время наиболее широко применяются лущильные станки марок ЛУ 17-4, ЛУ 17-10, СЛ-800, СЛ-1600 (Россия) (рис. 6); SF 2350 (Италия); Токио Плитвуд МК (Япония); MQW2314/35B2 (Китай).
Рис. 6. Лущильный станок СЛ-1600
Шпон, получаемый при разлущивании чурака, имеет вид ленты, ширина которой равна длине чурака, а длина зависит от диаметра чурака и толщины шпона.
На выходе из лущильного станка лента шпона разрезается на отдельные ленты, ширина которых определяется из выражения:
(9)
где Вф – ширина готового листа фанеры, мм; Δ0 – припуск на обрезку (75…80) мм; Δу – припуск на усушку в зависимости от породы древесины и размера листа, мм.
Особенности производства
Технология изготовления лущеного шпона известна с начала XIX века, и за эти годы оборудование, используемое для производства шпона, претерпело много конструкторских преобразований и технических изменений. Однако основные принципы остались неизменны.
Чурак, или другими словами заготовка, предварительно прошедшая сушку, подается на специальный, лущильный станок. Размер чурака, длина и диаметр, зависят от модели станка и его технических характеристик.
Когда заготовка подана на станок, она фиксируется в шпинделях, устройствах, устанавливаемых с торцов чурака.
Важным моментом при установке заготовки, является правильная центровка, потому как в противном случае при выполнении следующей операции, оцилиндровки, будет большой процент отходов древесины.
Оцилиндровка – это технологическая операция, когда при вращении чурака, с его поверхности удаляются участки древесины, ее неровности. Удаление выполняется до момента придания заготовке вида правильного цилиндра.
После того, как цилиндр сформирован, начинается процесс лущения.
В этом режиме одновременно с вращением чурака, осуществляется движение режущего ножа в направлении центра вращения, что приводит к срезанию слоя древесины требуемой толщины.
Срезаемое древесное полотно (шпон), наматывается на специальное устройство (мотовило), располагаемое рядом с лущильным станком, или нарезается требуемого размера.
Отличительными особенностями производства лущеного шпона в промышленных масштабах, являются:
- необходимость подготовки заготовок, идущих на изготовление шпона (гидротермическая обработка, термическая обработка);
- сортировка заготовок по диаметру и длине (раскряжевка);
- сортировка сортиментов по видам сырья и качеству.
Недостатки
На выбор того или иного вида шпона оказывает влияние наличие недостатков, свойственных каждому из сравниваемых материалов.
Так для лущеного шпона свойственны следующие недостатки, это:
- большие потери древесины, связанные с подготовкой (оцилиндровкой) заготовок;
- текстура шпона имеет не равномерную и не повторяющуюся структуру с широкими прожилками;
- правая сторона шпона получается не ровной, рваной, что обусловлено технологией производства.
Лущение шпона – это технология, позволяющая изготавливать различные виды строительных материалов с низкой себестоимостью для различных видов строительно-монтажных работ.
| Пиломатериалы для строительства: делаем ДСП, изготовление ДВП, как сделать столярные плиты, фанера, шпон) |