Фанера - Plywood

Фанера хвойных пород из ели
Принцип изготовления виниров.

Фанера - это материал, изготовленный из тонких слоев или «слоев» деревянного шпона , склеенных вместе со смежными слоями, причем их волокна древесины повернуты друг к другу на угол до 90 градусов. Это инженерия древесина из семейства выпускаемых плат , которые включают древесноволокнистые плиты средней плотности (MDF), ориентированно - стружечную плиту (OSB) и ДСП (ДСП).

Вся фанера связывает листы смолы и древесного волокна ( ячейки целлюлозы длинные, прочные и тонкие), образуя композитный материал . Такое чередование волокон называется перекрестным зерном и имеет несколько важных преимуществ: оно снижает склонность древесины к раскалыванию при прибивании по краям; уменьшает расширение и усадку, обеспечивая улучшенную стабильность размеров; и это делает прочность панели неизменной во всех направлениях. Обычно существует нечетное количество слоев, чтобы лист был сбалансированным - это уменьшает коробление. Поскольку фанера склеена с неровностями, движущимися друг против друга, и с нечетным числом составных частей, она имеет высокую жесткость, перпендикулярную направлению волокон поверхностного слоя.

У фанеры меньшего размера, тонкости и низкого качества слои (слои) могут быть расположены только под прямым углом друг к другу. Некоторые изделия из фанеры более высокого качества по своей конструкции будут иметь пять слоев с шагом 45 градусов (0, 45, 90, 135 и 180 градусов), что обеспечивает прочность по нескольким осям.

Слово ply происходит от французского глагола plier , «складывать», от латинского глагола plico , от древнегреческого глагола πλέκω .

История

Древние египтяне и греки тонко резали дерево и склеивали его слоями с волокнами в перпендикулярных направлениях, делая универсальный строительный материал. В 1797 году Сэмюэл Бентам подал заявку на получение патентов на несколько машин для производства фанеры. В своих патентных заявках он описал концепцию ламинирования нескольких слоев шпона с помощью клея, чтобы сформировать более толстый кусок - первое описание того, что мы теперь называем фанерой. Бентам был британским военно-морским инженером, на его счету много изобретений в судостроении. Во времена Бентама виниры были плоскими , продольными или четвертными ; т.е. разрезать вдоль или поперек бревна вручную под разными углами к волокнам и, таким образом, ограничить ширину и длину.

Примерно пятьдесят лет спустя Иммануэль Нобель , отец Альфреда Нобеля , понял, что несколько более тонких слоев дерева, соединенных вместе, будут прочнее, чем один толстый слой дерева. Понимая промышленный потенциал клееной древесины, он изобрел токарный станок .

Существует мало сведений о раннем внедрении токарного станка и последующей коммерциализации фанеры в том виде, в котором мы ее знаем сегодня, но французский словарь Роберта, изданный в 1870 году, описывает процесс производства шпона на токарных станках в своей статье Déroulage . Таким образом, можно предположить, что производство фанеры на токарных станках было устоявшимся производством во Франции в 1860-х годах. Фанера была завезена в Соединенные Штаты в 1865 году, и вскоре после этого там началось промышленное производство. В 1928 году в Соединенных Штатах были представлены первые фанерные листы стандартного размера 4 фута на 8 футов (1,2 м на 2,4 м) для использования в качестве основного строительного материала.

Художники используют фанеру в качестве основы для станковых картин вместо традиционного холста или картона. Готовые художественные доски для масляной живописи из трехслойной фанеры (3-слойной) производились и продавались в Нью-Йорке еще в 1880 году.

Структурные характеристики

Типичная фанерная панель имеет лицевую облицовку более высокого качества, чем внутренняя облицовка. Основная функция внутренних слоев - увеличить расстояние между внешними слоями, где изгибающие напряжения наиболее высоки, тем самым увеличивая сопротивление панели изгибу . В результате более толстые панели могут преодолевать большие расстояния при одинаковых нагрузках. При изгибе максимальное напряжение возникает в самых внешних слоях, один при растяжении , другой при сжатии . Напряжение изгиба уменьшается от максимума в лицевых слоях до почти нуля в центральном слое. Напряжение сдвига , напротив, выше в центре панели и на внешних волокнах. В Европе базовую фанеру можно разделить на три основные категории: березовую фанеру (плотность около 680 кг / м3), смешанную фанеру (плотность около 620 кг / м3) и хвойную фанеру (плотность 460-520 кг / м3).

Типы

Фанера среднего качества с выставочным шпоном
Качественная бетонная плита из фанеры
Березовая фанера

Существуют разные разновидности фанеры для разных областей применения:

Фанера хвойных пород

Фанера из хвойных пород обычно изготавливается из кедра , пихты Дугласа или ели , сосны и пихты (вместе известных как ель-сосна-пихта или SPF) или красного дерева и обычно используется для строительства и промышленных целей.

Наиболее распространенный размер - 1,2 на 2,4 метра (3 фута 11 дюймов × 7 футов 10 дюймов) или немного больший британский размер - 4 фута x 8 футов. Толщина слоев варьируется от 1,4 мм до 4,3 мм. Количество слоев - всегда нечетное - зависит от толщины и сорта листа. Кровельные работы могут использовать более тонкий 16-мм ( 5 / 8  дюйма) фанеры. Черновой пол должен иметь толщину не менее 19 миллиметров ( 34  дюйма), причем толщина зависит от расстояния между балками пола . Фанера для напольных покрытий часто бывает шпунтовой (T&G); Это предотвращает перемещение одной доски вверх или вниз относительно ее соседа, обеспечивая прочный пол, когда стыки не лежат на балках. Т & G фанеры обычно находятся в 13-к-25-мм ( 1 / 2 до 1 дюйм) диапазона.

Фанера из твердых пород дерева

Лиственные фанеры сделан из дерева из двудольных деревьев (дуб, бук и красное дерево) и используется для требовательных конечных применений. Фанера из твердых пород дерева отличается превосходной прочностью, жесткостью и сопротивлением ползучести. Он обладает высокой прочностью на плоский сдвиг и ударопрочностью, что делает его особенно подходящим для тяжелых конструкций полов и стен. Ориентированная фанерная конструкция обладает высокой грузоподъемностью. Фанера из твердых пород дерева обладает отличной твердостью поверхности, устойчивостью к повреждениям и износу.

Тропическая фанера

Тропическая фанера изготавливается из смешанных лиственных пород тропической древесины . Родом из азиатского региона, теперь он также производится в странах Африки и Южной Америки. Тропическая фанера превосходит фанеру хвойных пород по плотности, прочности, ровности слоев и высокому качеству. На многих рынках он обычно продается с премией, если производится с соблюдением высоких стандартов. Тропическая фанера широко используется в Великобритании, Японии, США, Тайване, Корее, Дубае и других странах мира. Его используют в строительных целях во многих регионах из-за невысокой стоимости. Однако в лесах многих стран, включая Филиппины, Малайзию и Индонезию, ведется чрезмерная вырубка лесов, в основном из-за спроса на производство и экспорт фанеры.

Фанера для самолетов

De Havilland DH-98 Mosquito изготовлен из гнутого и клееного шпона.

Высокопрочная фанера, также известная как фанера для самолетов, изготавливается из красного дерева, ели и / или березы с использованием клея с повышенной устойчивостью к нагреванию и влажности. Он использовался при постройке десантно-штурмовых планеров во время Второй мировой войны, а также нескольких истребителей , в первую очередь многоцелевого British Mosquito . Фанера, получившая название «Деревянное чудо», использовалась для изготовления поверхностей крыла, а также плоских секций, таких как переборки и перемычки лонжеронов крыла. Фюзеляж обладал исключительной жесткостью благодаря «сэндвичу» из склеенного бальзового слоя его несущего каркаса; Эллиптический в поперечном сечении, он был сформирован из двух отдельных половин зеркального изображения с использованием изогнутых форм.

Конструктивная фанера авиационного класса чаще всего производится из африканского красного дерева, ели или березы, которые склеиваются вместе горячим прессом на сердцевину липы или тополя из твердой древесины или из европейской березовой фанеры. Липа - это еще один вид фанеры авиационного класса, которая легче и гибче, чем фанера из красного дерева и березы, но имеет немного меньшую структурную прочность. Фанера авиационного класса производится в соответствии с рядом спецификаций, включая те, которые указаны с 1931 года в Правилах Germanischer Lloyd для исследования и испытаний фанеры для самолетов и MIL-P-607, последний из которых требует испытаний на сдвиг после погружения в кипящую воду для три часа на проверку клеевых качеств между слоями и соответствие спецификациям. Самолет фанера сделана из трех или более слоев из березы, тонкие , как 1 / 64 дюйма (0,40 мм) толщины в общей сложности , и является чрезвычайно прочным и легким.

H-4 Hercules Говарда Хьюза был построен из фанеры. Самолет был построен Hughes Aircraft Company с использованием процесса Duramold с добавлением фанеры и смолы . Специализированный деревянный шпон был произведен на заводе Roddis Manufacturing в Маршфилде, штат Висконсин .

Декоративная фанера (ламинированная фанера)

Обычно облицовывают древесиной лиственных пород , включая ясень , дуб , красный дуб , березу , клен , красное дерево , шора (часто называемое лауаном, меранти или филиппинским красным деревом, хотя и не имеющим отношения к настоящему красному дереву), палисандр , тик и большое количество других лиственных пород. .

Гибкая фанера

Гибкая фанера предназначена для изготовления изогнутых деталей, что в мебельном производстве восходит к 1850-м годам. В 3 / 8 дюйма (9,5 мм) толщиной, красное дерево трехслойное «покачивание доска» или «Бенди доска» приходят в 4 на 8 футов (1,2 м × 2,4 м) листы с очень тонким поперечного зерна центрального слоя и две более толстые внешние слои, либо с длинным волокном на листе, либо с поперечным рисунком. Доска для покачивания часто склеивается в два слоя после того, как она сформирована в желаемую кривую, чтобы окончательная форма была жесткой и сопротивлялась движению. Часто в качестве поверхностного слоя добавляют декоративный шпон.

В Соединенном Королевстве в викторианские времена для изготовления шляпок для печных труб использовались однослойные листы шпона , поэтому гибкую современную фанеру иногда называют там « шпона шляпки », хотя исходным материалом была не фанера, а цельный лист шпона. .

Морская фанера

Морская фанера изготавливается из прочного лицевого и внутреннего шпона с небольшим количеством дефектов, поэтому она дольше работает как во влажных, так и во влажных условиях, а также противостоит расслоению и поражению грибком. Его конструкция такова, что его можно использовать в средах, где он долгое время подвергается воздействию влаги. Каждый деревянный шпон будет из тропической древесины твердых пород, с незначительным зазором сердцевины, что ограничивает вероятность попадания воды в фанеру и, следовательно, обеспечивает прочное и стабильное клеевое соединение. В нем используется клей, устойчивый к атмосферным воздействиям и кипячению (WBP), аналогичный большинству наружных фанерных покрытий.

Морская фанера может быть классифицирована как соответствующая BS 1088 , который является британским стандартом для морской фанеры, и IS: 710 - это Бюро стандартов Индии (BIS) для морской фанеры. Существует несколько международных стандартов для классификации морской фанеры, и большинство из них являются добровольными. Некоторая морская фанера имеет штамп Лондонского Ллойда , подтверждающий ее соответствие стандарту BS 1088. Некоторая фанера также маркируется на основе древесины, из которой она изготовлена. Примерами этого являются Окоуме или меранти .

Прочая фанера

Другие типы фанеры включают огнестойкую, влагостойкую, проволочную, марочную и обработанную давлением. Однако фанеру можно обрабатывать различными химическими веществами для улучшения ее огнестойкости. Каждый из этих продуктов предназначен для удовлетворения потребностей промышленности.

Фанера из балтийской березы является продуктом региона Балтийского моря. Первоначально производились для европейских краснодеревщиков, но теперь популярны и в Соединенных Штатах. Он очень устойчивый, состоит из внутреннего пустотного сердечника из поперечно-полосатых слоев березы с нанесенным на него клеем для наружного применения. Лицевая облицовка толще традиционной корпусной фанеры.

Производство

Бревна для фанерного строительства на фанерном заводе

Для производства фанеры требуется хорошее бревно, называемое лущильным станком, которое, как правило, более прямое и имеет больший диаметр, чем бревно, необходимое для обработки пиломатериалов заданных размеров на лесопилке . Бревно укладывают горизонтально и вращают вокруг своей длинной оси, в то время как в него вдавливают длинное лезвие, вызывая отслаивание тонкого слоя древесины (подобно сплошному листу бумаги от рулона). Регулируемый носовой упор, который может быть сплошным или роликовым, прижимается к бревну во время вращения, чтобы создать «зазор», через который шпон проходит между ножом и перекладиной. Носовой упор частично сжимает древесину при ее очищении; контролирует вибрацию лущильного ножа; и помогает поддерживать облицовку фанеры до точной толщины. Таким образом, бревно лущится на листы шпона, которые затем разрезаются на требуемые негабаритные размеры, чтобы дать ему усадку (в зависимости от породы дерева) при сушке. Затем листы соединяются, сортируются, склеиваются и затем запекаются в прессе при температуре не менее 140 ° C (284 ° F) и давлении до 1,9 МПа (280 фунтов на квадратный дюйм) (но чаще 200 фунтов на квадратный дюйм). ), чтобы сформировать фанерную панель. Затем панель может быть исправлена, иметь мелкие дефекты поверхности, такие как трещины или небольшие отверстия с сучками, заполнить, изменить размер, отшлифовать или иным образом отшлифовать, в зависимости от рынка, для которого она предназначена.

Фанерный комбинат в Йоэнсуу , Финляндия

В фанере для внутреннего использования обычно используется менее дорогой карбамидоформальдегидный клей, который имеет ограниченную водостойкость, в то время как наружная и морская фанера рассчитана на влагостойкость и использует водостойкий фенолформальдегидный клей для предотвращения расслоения и сохранения прочности. при повышенной влажности .

Клеи, используемые в фанере, вызывают беспокойство. И мочевиноформальдегид, и фенолформальдегид в очень высоких концентрациях канцерогенны. В результате многие производители обращаются к клеевым системам с низким содержанием формальдегида, обозначенным рейтингом «E». Фанера, произведенная по стандарту «E0», практически не имеет выбросов формальдегида.

Помимо того, что на передний план выдвигаются клеи, в центре внимания производителей находятся и сами древесные ресурсы, отчасти из-за энергосбережения, а также заботы о природных ресурсах. Производителям, участвующим в этих программах, доступны несколько сертификатов. Программа одобрения лесной сертификации (PEFC), Лесной попечительский совет (FSC), Лидерство в энергетике и экологическом проектировании (LEED), Инициатива по устойчивому лесному хозяйству (SFI) и Greenguard - все это программы сертификации, которые гарантируют, что методы производства и строительства являются устойчивыми. Многие из этих программ предлагают налоговые льготы как производителю, так и конечному пользователю.

Размеры

Наиболее часто используемый диапазон толщин составляет от 1 / 8 до 3,0 дюйма ( от 3,2 до 76,2 мм). Размеры наиболее часто используемых листов фанеры - 4 x 8 футов (1220 x 2440 мм), которые впервые были использованы компанией Portland Manufacturing Company, которая разработала так называемую современную фанеру со шпоном для Всемирной ярмарки в Портленде в 1905 году. Обычный метрический размер листа фанеры - 1200 х 2400 мм. 5 × 5 футов (1500 × 1500 мм) также является общеевропейским размером для фанеры балтийской березы и авиационной фанеры.

Размеры по специализированной фанере для бетона , образующего диапазона может от 15 / 64 до 13 / 16  в ( от 6 до 21 мм), и множества форматов существует, хотя 15 × 750 × 1500 мм (.59in × 30 × 59 дюймов) ( 19/32 дюйма × 2 футов-6 дюймов × 4 футов-11 дюймов).

Доступна авиационная фанера толщиной от 18 дюйма (3 мм) (трехслойная конструкция) и выше; обычно в авиационной фанере используется фанера толщиной 0,5 мм (приблизительно 1/64 дюйма), хотя при изготовлении некоторых более тонких панелей также используются гораздо более тонкие фанеры, такие как 0,1 мм.

Оценки

Правила выставления оценок различаются в зависимости от страны происхождения. Самыми популярными стандартами являются Британский стандарт (BS) и Американский стандарт (ASTM). Джойс (1970), однако, приводит некоторые общие указания на правила выставления оценок:

Типичные западные оценки по Джойсу
Оценка Описание
А Лицевые и задние виниры практически без дефектов.
А / Б Лицевые виниры практически без дефектов. Обратные виниры только с небольшими узелками или обесцвечиванием.
A / BB Лицевая сторона как A, но с обратной стороны, допускающей соединение виниров, крупных сучков, заглушек и т. Д.
B Обе боковые облицовки с небольшими сучками или изменением цвета.
B / BB Лицевые виниры с небольшими узелками или обесцвечиванием. Обратная сторона, допускающая шовные виниры, крупные сучки, пробки и т. Д.
BB Обе стороны допускают шпонированные виниры, крупные сучки, пробки и т. Д.
CD Для конструкционной фанеры этот сорт означает, что на лицевой стороне есть сучки и дефекты с засыпкой, а на оборотной стороне могут быть некоторые незаполненные. Ни одно лицо не является классом внешнего вида, и они не отшлифованы до гладкости. Этот сорт часто используется для обшивки поверхностей здания перед покрытием другим продуктом, таким как пол, сайдинг, бетон или кровельные материалы.
РГ Гарантированно только хорошо приклеенная. Все сломанные узлы заткнули.
Икс Сучки, сучки, трещины и другие дефекты разрешены.
WBP Стойкая к погодным условиям и кипячению используется в морской фанере. Обозначение заменено на EN 314-3.
Сорта в соответствии со стандартами Japan Plywood Inspection Corporation (JPIC).
Оценка Описание
BB / CC Лицо как BB, обратно как CC. BB в виде очень маленьких узлов размером менее 1/4 дюйма, небольшое изменение цвета, отсутствие гниения, трещины и искусно заделанные червоточины, соответствующие цвета, без пузырей и морщин. Самый популярный выбор для многих областей применения, таких как мебель, упаковка и строительство.

Приложения

Фанера используется во многих сферах, где требуется высококачественный и высокопрочный листовой материал. Качество в этом контексте означает устойчивость к растрескиванию, разрыву, усадке, скручиванию и деформации.

Клееная фанера для наружных работ подходит для использования на открытом воздухе, но поскольку влага влияет на прочность древесины, оптимальные характеристики достигаются там, где содержание влаги остается относительно низким. Минусовые условия не влияют на размерные или прочностные свойства фанеры, что делает возможными некоторые специальные области применения.

Фанера также используется в качестве инженерного материала для приложений с напряженной обшивкой. Он использовался для морских и авиационных применений со времен Второй мировой войны. Наиболее примечательным является бомбардировщик British de Havilland Mosquito с фюзеляжем, сделанным из березовой фанеры, вставленной между бальсовым сердечником, и с широким использованием фанеры для крыльев. Фанера также используется для корпусов в жестких скулах торпедных катеров (MTB) и Motor Boats Gun (МГБ) , построенных британской Power Boat Company и Vosper «s. Фанера в настоящее время успешно используется в приложениях, подверженных нагрузкам на кожу . Американские дизайнеры Чарльз и Рэй Имз известны своей мебелью из фанеры, как и финский архитектор Алвар Аалто и его фирма Artek , а Фил Болджер спроектировал широкий спектр лодок, построенных в основном из фанеры. Джек Кёпер из Кейптауна спроектировал фанерную парусную шлюпку Dabchick , на которой по состоянию на 2015 год все еще плавает большое количество подростков.

Радиоприемник Detrola Model 579 (1946), сделанный из фанеры

Фанеру часто используют для создания криволинейных поверхностей, потому что она легко сгибается вместе с волокном. В рампах для скейтборда часто используется фанера в качестве верхней гладкой поверхности над изогнутыми кривыми, чтобы создать переход, который может имитировать формы океанских волн.

Применение фанеры хвойных пород

Типичные конечные применения еловой фанеры:

  • Полы, стены и кровля в домах
  • Панели ветровых распорок
  • Внутренние кузовные работы автомобиля
  • Пакеты и коробки
  • Фехтование

Доступны покрытия, которые маскируют заметную структуру волокон еловой фанеры. Для этой фанеры с покрытием есть некоторые конечные применения, где требуется разумная прочность, но легкость ели является преимуществом, например:

  • Бетонные опалубочные панели
  • Готовые к покраске поверхности для строительства

Применение фанеры из твердых пород дерева

Фанера с пленочным покрытием из фенольной смолы (Film Faced) обычно используется в качестве готового к установке компонента, например:

  • Панели в бетонных опалубочных системах
  • Полы, стены и крыши в транспортных средствах
  • Полы контейнеров
  • Полы, подверженные сильному износу в различных зданиях и на заводах
  • Строительные материалы
("Проволока" или другие стили печати доступны для лучшего сцепления)

Березовая фанера используется в качестве конструкционного материала в специальных применениях, например:

Гладкая поверхность и точная толщина в сочетании с прочностью материала делают березовую фанеру подходящим материалом для многих специальных конечных применений, например:

  • Высококачественные громкоговорители
  • Высекальные доски
  • Несущая конструкция для паркета
  • Игровое оборудование
  • Мебель
  • Знаки и заборы для требовательной наружной рекламы
  • Музыкальные инструменты
  • Спортивное оборудование

Аппликации из тропической фанеры

Тропическая фанера широко доступна из региона Юго-Восточной Азии, в основном из Малайзии и Индонезии .

  • Обычная фанера
  • Бетонная панель
  • Основание пола
  • Структурная панель
  • Настил контейнеров
  • Доска ламината
  • Клееный брус (LVL)

использованная литература

внешние ссылки