Фанера вырабляецца з трох або больш тонкіх слаёў драўніны, злучаных клеем. Кожны пласт драўніны, або фанеры, звычайна арыентаваны так, каб яго валокны ішлі пад прамым вуглом да суседняга пласта, каб паменшыць ўсаджванне і палепшыць трываласць гатовага вырабу. Большая частка фанеры прэсуецца ў вялікія плоскія лісты, якія выкарыстоўваюцца ў будаўніцтве будынкаў. Іншыя кавалкі фанеры могуць быць сфарміраваны ў простыя або складаныя крывыя для выкарыстання ў мэблі, лодках і самалётах.
Выкарыстанне тонкіх слаёў дрэва ў якасці канструкцыйнага сродку датуецца прыблізна 1500 г. да н.э., калі егіпецкія майстры прыляплялі тонкія кавалкі цёмнага эбенавага дрэва да вонкавага боку кедравай труны, знойдзенай у магіле цара Тутанхамона. Пазней гэтая тэхніка выкарыстоўвалася грэкамі і рымлянамі для вырабу вытанчанай мэблі і іншых дэкаратыўных прадметаў. У 1600-х гадах мастацтва дэкарыравання мэблі тонкімі кавалкамі дрэва стала вядома як фанераванне, а самі вырабы — як шпон.
Да канца 1700-х гадоў кавалкі шпону выразаліся выключна ўручную. У 1797 годзе англічанін сэр Сэмюэл Бентам падаў заяўку на патэнты, якія ахопліваюць некалькі машын для вытворчасці шпону. У сваіх заяўках на патэнты ён апісаў канцэпцыю ламінавання некалькіх слаёў шпону клеем для атрымання больш тоўстага кавалка — першае апісанне таго, што мы цяпер называем фанерай.
Нягледзячы на гэтае развіццё, прайшло яшчэ амаль сто гадоў, перш чым ламінаваны шпон знайшоў якое-небудзь камерцыйнае прымяненне па-за мэблевай прамысловасці. Прыкладна ў 1890 годзе ламінаваная драўніна ўпершыню была выкарыстана для вырабу дзвярэй. Па меры росту попыту некалькі кампаній пачалі вырабляць лісты шматслаёвай ламінаванай драўніны не толькі для дзвярэй, але і для выкарыстання ў чыгуначных вагонах, аўтобусах і самалётах. Нягледзячы на гэтае пашырэнне выкарыстання, канцэпцыя выкарыстання «клеенай драўніны», як яе саркастычна называлі некаторыя майстры, стварыла негатыўны імідж прадукту. Каб супрацьстаяць гэтаму іміджу, вытворцы ламінаванай драўніны сустрэліся і ў рэшце рэшт спыніліся на тэрміне «фанера» для апісання новага матэрыялу.
У 1928 годзе ў Злучаных Штатах былі прадстаўлены першыя лісты фанеры стандартнага памеру 4 футы на 8 футаў (1,2 м на 2,4 м) для выкарыстання ў якасці агульнага будаўнічага матэрыялу. У наступныя дзесяцігоддзі ўдасканаленыя клеі і новыя метады вытворчасці дазволілі выкарыстоўваць фанеру для шырокага спектру прымянення. Сёння фанера замяніла абрэзаную піламатэрыялы ў многіх будаўнічых мэтах, а вытворчасць фанеры стала шматмільярднай сусветнай галіной.
Знешнія пласты фанеры называюцца адпаведна пярэднім і заднім пластамі. Асабовы пласт — гэта паверхня, якая выкарыстоўваецца або бачная, у той час як задні пласт застаецца нявыкарыстаным або схаваным. Цэнтральны пласт называецца асновай. У фанеры з пяццю і больш пластамі прамежкавыя пласты называюцца папярочнымі палосамі.
Фанера можа вырабляцца з цвёрдых парод дрэва, мяккіх парод дрэва або іх камбінацыі. Сярод распаўсюджаных цвёрдых парод дрэва можна назваць ясень, клён, чырвонае дрэва, дуб і тык. Найбольш распаўсюджанай мяккай драўнінай, якая выкарыстоўваецца для вырабу фанеры ў Злучаных Штатах, з'яўляецца піхта Дугласа, хоць таксама выкарыстоўваюцца некалькі гатункаў хвоі, кедра, елкі і секвойі.
Кампазітная фанера мае аснову з ДСП або цвёрдых брусаў, злучаных краем да краю. Яна пакрыта фанерным шпонам з пярэдняга і задняга боку. Кампазітная фанера выкарыстоўваецца там, дзе патрэбныя вельмі тоўстыя лісты.
Тып клею, які выкарыстоўваецца для злучэння слаёў драўніны, залежыць ад канкрэтнага прымянення гатовай фанеры. Лісты фанеры з мяккіх парод дрэва, прызначаныя для ўстаноўкі звонку канструкцыі, звычайна выкарыстоўваюць фенолфармальдэгідную смалу ў якасці клею з-за яе выдатнай трываласці і ўстойлівасці да вільгаці. Лісты фанеры з мяккіх парод дрэва, прызначаныя для ўстаноўкі ўнутры канструкцыі, могуць выкарыстоўваць клей на аснове крывянага бялку або соевага бялку, хоць большасць лістоў з мяккіх парод дрэва для ўнутранай аздаблення цяпер вырабляюцца з той жа фенолфармальдэгіднай смалы, што і для вонкавых лістоў. Фанера з цвёрдых парод дрэва, якая выкарыстоўваецца для ўнутранага прымянення і ў вытворчасці мэблі, звычайна вырабляецца з мачавінафармальдэгіднай смалы.
У некаторых выпадках патрабуюцца лісты фанеры, якія маюць тонкі пласт пластыка, металу або прасякнутай смалой паперы ці тканіны, прымацаванай да пярэдняга або адваротнага боку (або да абедзвюх), каб надаць вонкавай паверхні дадатковую ўстойлівасць да вільгаці і ізаляцыі або палепшыць яе ўласцівасці ўтрымання фарбы. Такая фанера называецца накладной фанерай і звычайна выкарыстоўваецца ў будаўніцтве, транспарце і сельскай гаспадарцы.
Іншыя лісты фанеры могуць быць пакрытыя вадкай марылкай, каб надаць паверхням скончаны выгляд, або апрацаваны рознымі хімічнымі рэчывамі для паляпшэння вогнеўстойлівасці фанеры або ўстойлівасці да гніення.
Існуе два шырокія класы фанеры, кожны з якіх мае сваю ўласную сістэму класіфікацыі.
Адзін клас вядомы як будаўніча-прамысловая. Фанера гэтага класа выкарыстоўваецца ў асноўным дзякуючы сваёй трываласці і ацэньваецца па трываласці і класе шпону, які выкарыстоўваецца на пярэднім і адваротным баках. Трываласць можа быць унутрыпавярховай або вонкавай, у залежнасці ад тыпу клею. Шпон можа быць класа N, A, B, C або D. Гатунак N мае вельмі мала паверхневых дэфектаў, у той час як клас D можа мець шматлікія сучкі і расколіны. Напрыклад, фанера, якая выкарыстоўваецца для падлогі ў доме, мае клас "Унутраная CD". Гэта азначае, што яна мае пярэдні бок C і адваротны бок D, і клей падыходзіць для выкарыстання ў абароненых месцах. Унутраныя пласты ўсёй будаўнічай і прамысловай фанеры вырабляюцца з шпону класа C або D, незалежна ад класа.
Іншы клас фанеры вядомы як цвёрдапародная і дэкаратыўная. Фанера гэтага класа выкарыстоўваецца ў асноўным дзеля свайго знешняга выгляду і класіфікуецца ў парадку змяншэння ўстойлівасці да вільгаці: тэхнічная (для вонкавага выкарыстання), тып I (для вонкавага выкарыстання), тып II (для ўнутранага выкарыстання) і тып III (для ўнутранага выкарыстання). Іх вонкавае пакрыццё практычна не мае дэфектаў.
Памеры
Таўшчыня лістоў фанеры вагаецца ад 1,6 мм (0,06 цалі) да 76 мм (3,0 цалі). Найбольш распаўсюджаная таўшчыня складае ад 6,4 мм (0,25 цалі) да 19,0 мм (0,75 цалі). Нягледзячы на тое, што асновы, папярочныя палоскі, а таксама пярэдні і задні бок ліста фанеры могуць быць выраблены з шпону рознай таўшчыні, таўшчыня кожнага з іх павінна быць збалансаванай вакол цэнтра. Напрыклад, пярэдні і задні бок павінны быць аднолькавай таўшчыні. Аналагічна, верхняя і ніжняя папярочныя палоскі павінны быць аднолькавымі.
Найбольш распаўсюджаны памер фанерных лістоў, якія выкарыстоўваюцца ў будаўніцтве будынкаў, складае 1,2 м у шырыню і 2,4 м у даўжыню. Іншыя распаўсюджаныя памеры шырыні — 0,9 м і 1,5 м. Даўжыня вар'іруецца ад 2,4 м да 3,6 м з крокам 0,3 м. Для спецыяльных выпадкаў, такіх як будаўніцтва лодак, могуць спатрэбіцца лісты большага памеру.
Дрэвы, якія выкарыстоўваюцца для вырабу фанеры, звычайна маюць меншы дыяметр, чым тыя, што выкарыстоўваюцца для вырабу піламатэрыялаў. У большасці выпадкаў яны былі пасаджаны і вырошчваліся на тэрыторыях, якія належаць фанернай кампаніі. Гэтыя тэрыторыі старанна даглядаюцца, каб максымізаваць рост дрэў і мінімізаваць шкоду ад насякомых або пажару.
Вось тыповая паслядоўнасць аперацый па перапрацоўцы дрэў у стандартныя лісты фанеры памерам 4 футы на 8 футаў (1,2 м на 2,4 м):
Спачатку бярвёны ачышчаюць ад кары, а потым разразаюць на брускі для ачысткі. Каб разрэзаць брускі на палоскі шпону, іх спачатку замочваюць, а потым ачышчаюць на палоскі.
1 Выбраныя дрэвы ў пэўнай мясцовасці пазначаюцца як гатовыя да высечкі або спілоўкі. Спілоўка можа выконвацца бензінавымі ланцуговымі піламі або вялікімі гідраўлічнымі нажніцамі, усталяванымі на пярэдняй частцы колавых транспартных сродкаў, якія называюцца вальшчыкамі. Галіны выдаляюцца з паваленых дрэў ланцуговымі піламі.
2 Абрэзаныя ствалы дрэў, або бярвёны, перавозяць на пагрузачную пляцоўку колавымі транспартнымі сродкамі, якія называюцца трэлёвальшчыкамі. Бярвёны наразаюцца па даўжыні і грузяцца ў грузавікі для адпраўкі на фанерны завод, дзе іх складаюць у доўгія штабелі, вядомыя як брызенты.
3 Па меры неабходнасці бярвёны падымаюцца з дэк пагрузчыкамі на гумовых колах і кладуцца на ланцуговы канвеер, які дастаўляе іх да машыны для акарвання. Гэтая машына здымае кару альбо з дапамогай востразубых шліфавальных колаў, альбо з дапамогай струменяў вады пад высокім ціскам, у той час як бярвёны павольна круцяцца вакол сваёй доўгай восі.
4 Ачышчаныя ад кары бярвёны па ланцуговаму канвееру паступаюць на завод, дзе велізарная цыркулярная піла разразае іх на секцыі даўжынёй ад 2,5 м да 2,6 м, прыдатныя для вырабу стандартных лістоў даўжынёй 2,4 м. Гэтыя секцыі бярвёнаў вядомыя як лушчачыя блокі.
5 Перад тым, як разрэзаць шпон, блокі для лушчэння трэба нагрэць і замочыць, каб размякчыць драўніну. Блокі можна апрацоўваць парай або апускаць у гарачую ваду. Гэты працэс займае ад 12 да 40 гадзін у залежнасці ад тыпу драўніны, дыяметра блока і іншых фактараў.
6 Нагрэтыя блокі шпону затым транспартуюцца на такарны станок, дзе яны аўтаматычна выраўноўваюцца і падаюцца ў такарны станок па адным. Па меры таго, як такарны станок хутка круціць блок вакол сваёй доўгай восі, лязо нажа поўнай даўжыні адслойвае суцэльны ліст шпону ад паверхні прадзільнага блока са хуткасцю 90-240 м/мін (300-800 футаў/мін). Калі дыяметр блока памяншаецца прыкладна да 230-305 мм (3-4 цалі), астатні кавалак драўніны, вядомы як стрыжань шпону, выкідваецца з такарнага станка, і на яго месца падаецца новы блок шпону.
7 Доўгі ліст шпону, які выходзіць з такарнага станка, можа быць апрацаваны адразу, альбо яго можна захоўваць у доўгіх шмат'ярусных латках або намотваць на рулоны. У любым выпадку, наступны працэс прадугледжвае разразанне шпону на кавалкі карыснай шырыні, звычайна каля 1,4 м (4 футы-6 цаляў), для вырабу стандартных лістоў фанеры шырынёй 1,2 м (4 футы). У той жа час аптычныя сканеры шукаюць участкі з непрымальнымі дэфектамі, і яны выразаюцца, пакідаючы кавалкі шпону меншай за стандартную шырыню.
Вільготныя палоскі шпону змотваюцца ў рулон, а аптычны сканер выяўляе любыя недапушчальныя дэфекты драўніны. Пасля высыхання шпон ацэньваецца і складаецца ў штабелі. Абраныя ўчасткі шпону склейваюцца. Гарачы прэс выкарыстоўваецца для герметызацыі шпону ў адзін суцэльны кавалак фанеры, які затым абразаецца і шліфуецца, перш чым на яго наносіцца штамп адпаведнага гатунку.
8 Затым секцыі шпону сартуюцца і складаюцца ў штабелі ў залежнасці ад гатунку. Гэта можа рабіцца ўручную або аўтаматычна з дапамогай аптычных сканераў.
9 Адсартаваныя секцыі падаюцца ў сушылку, каб знізіць іх утрыманне вільгаці і даць ім магчымасць сціснуцца перад склейваннем. Большасць фанерных заводаў выкарыстоўваюць механічную сушылку, у якой дэталі бесперапынна рухаюцца праз награвальную камеру. У некаторых сушылках струмені хуткаснага нагрэтага паветра абдзімаюцца паверхняй дэталяў, каб паскорыць працэс сушкі.
10 Па меры таго, як секцыі шпону выходзяць з сушылкі, іх складаюць у штабелі ў адпаведнасці з гатункам. Секцыі з меншай шырынёй маюць дадатковы шпон, які злучаецца стужкай або клеем, каб зрабіць дэталі прыдатнымі для выкарыстання ва ўнутраных пластах, дзе знешні выгляд і трываласць менш важныя.
11 Тыя секцыі шпону, якія будуць усталёўвацца папярок — асновы ў трохслаёвых лістах або папярочныя палоскі ў пяціслаёвых лістах — наразаюцца на адрэзкі даўжынёй каля 1,3 м (4 футы 3 цалі).
12 Калі адпаведныя секцыі шпону сабраны для пэўнага партый фанеры, пачынаецца працэс кладкі і склейвання дэталяў. Гэта можа рабіцца ўручную або паўаўтаматычна з дапамогай машын. У найпрасцейшым выпадку трохслаёвых лістоў задняя частка шпону кладаецца роўна і прапускаецца праз распыляльнік клею, які наносіць пласт клею на верхнюю паверхню. Затым кароткія секцыі асноўнага шпону кладуць папярок зверху прыклеенай задняй часткі, і ўвесь ліст другі раз прапускаецца праз распыляльнік клею. Нарэшце, асабовы шпон кладуць зверху прыклеенай асноўнай часткі, і ліст складаюць з іншымі лістамі, якія чакаюць падачы ў прэс.
13 Склееныя лісты загружаюцца ў шматступенчаты гарачы прэс. Прэсы могуць апрацоўваць 20-40 лістоў адначасова, прычым кожны ліст загружаецца ў асобную адтуліну. Калі ўсе лісты загружаныя, прэс сціскае іх разам пад ціскам каля 110-200 фунтаў на квадратны дюйм (7,6-13,8 бар), адначасова награваючы іх да тэмпературы каля 230-315° F (109,9-157,2° C). Ціск забяспечвае добры кантакт паміж пластамі шпону, а цяпло прымушае клей належным чынам зацвярдзець для дасягнення максімальнай трываласці. Праз 2-7 хвілін прэс адкрываюць, і лісты выгружаюць.
14 Затым чарнавыя лісты праходзяць праз набор піл, якія абразаюць іх да канчатковай шырыні і даўжыні. Лісты больш высокага гатунку праходзяць праз набор стужачных шліфавальных машын шырынёй 1,2 м, якія шліфуюць як пярэдні, так і задні бок. Лісты сярэдняга гатунку шліфуюцца ўручную кропкава, каб ачысціць шурпатыя ўчасткі. Некаторыя лісты прапускаюцца праз набор дыскавых піл, якія выразаюць неглыбокія пазы на пярэднім баку, каб надаць фанеры тэкстураваны выгляд. Пасля канчатковай праверкі ўсе пакінутыя дэфекты выпраўляюцца.
15 На гатовых лістах ставіцца таварны знак класа, які дае пакупніку інфармацыю аб ступені ўздзеяння, класе, нумары фабрыкі і іншых фактарах. Лісты аднаго класа і таварнага знака абвязваюцца ў стосы і перавозяць на склад у чаканні адпраўкі.
Гэтак жа, як і ў выпадку з піламатэрыяламі, не існуе ідэальнага кавалка фанеры. Усе кавалкі фанеры маюць пэўную колькасць дэфектаў. Колькасць і размяшчэнне гэтых дэфектаў вызначаюць клас фанеры. Стандарты для будаўнічай і прамысловай фанеры вызначаюцца стандартам прадукту PS1, падрыхтаваным Нацыянальным бюро стандартаў і Амерыканскай асацыяцыяй фанеры. Стандарты для фанеры з цвёрдых парод дрэва і дэкаратыўнай фанеры вызначаюцца стандартам ANSIIHPMA HP, падрыхтаваным Амерыканскім нацыянальным інстытутам стандартаў і Асацыяцыяй вытворцаў фанеры з цвёрдых парод дрэва. Гэтыя стандарты не толькі ўстанаўліваюць сістэмы класіфікацыі фанеры, але і вызначаюць крытэрыі канструкцыі, эксплуатацыйных характарыстык і прымянення.
Нягледзячы на тое, што фанера даволі эфектыўна выкарыстоўвае дрэва — па сутнасці, разбірае яго і зноў збірае ў больш трывалую і зручную канфігурацыю, — у вытворчым працэсе ўсё яшчэ ўтвараецца значная колькасць адходаў. У большасці выпадкаў толькі каля 50-75% карыснага аб'ёму драўніны ў дрэве пераўтвараецца ў фанеру. Каб палепшыць гэты паказчык, распрацоўваецца некалькі новых прадуктаў.
Адзін з новых прадуктаў называецца арыентавана-стружкавая пліта, якая вырабляецца шляхам драбнення ўсяго бярвёна на стружкі, а не шляхам аддзялення шпону ад бярвёна і выкідвання асяродку. Стружкі змешваюцца з клеем і сціскаюцца ў пласты з валокнамі, накіраванымі ў адным кірунку. Гэтыя сціснутыя пласты затым арыентуюцца пад прамым вуглом адзін да аднаго, як фанера, і злучаюцца разам. Арыентавана-стружкавая пліта такая ж трывалая, як фанера, і каштуе крыху танней.
Час публікацыі: 10 жніўня 2021 г.