Шпон способы его получения

Технология изготовления шпона

Шпон — это древесный отделочный материал в виде пластинок или листов толщиной не более 3 мм. Для его изготовления используется около двухсот видов деревьев, включая редкие породы. Производство шпона – автоматизированный и высокотехнологичный процесс. В статье рассказывается, как делают шпон в промышленных и в домашних условиях.

Сырьё для шпона

Из чего можно делать шпон – это важный вопрос в производстве этого изделия. Для получения шпона используется только качественные виды материала. Это означает, что в сырье должны отсутствовать такие дефекты, как сучки, трещины, червоточины, следы гнили, нарушения окраски. Опытный специалист, осмотрев внешний вид бревна и торец, поймёт, какое будет качество древесины и рисунок.

Виды сырья

Производители шпона используют в работе дерево разнообразных пород, с интересными расцветками и фактурой. Оттенки древесины меняются от белого, сливочного, светло-коричневого до цвета шоколада и ярко-красного. Наиболее часто применяют следующие породы древесины с красивой текстурой:

• Сосна – древесина относится к категории мягких пород, шпон получается недорогой, светлого оттенка, обладает невосприимчивостью к грибкам, выделяет в атмосферу фитонциды. Однако износостойкость довольно низкая, к изделиям со шпоном из сосны надо относиться бережно;
• Берёза – распространённое в России дерево. Её древесина недорогая, относится к твёрдым породам. Берёзовый шпон имеет приятный цвет натурального дерева, но он легко тонируется, и при желании можно получить много новых оттенков;
• Дуб – дерево твёрдых пород, не боится повышенной влажности и устойчив к насекомым. Шпон из дуба в большей части обладает тёмными коричневыми оттенками, но есть разновидность белого дуба с песочным и светло-коричневым оттенком древесины с небольшими вкраплениями;
• Карельская берёза – это редкая древесина, относится к твёрдым породам. Шпон имеет бежевый цвет с оттенком перламутра. Идёт на изготовление эксклюзивных и дорогих изделий;
• Липа – мягкая порода древесины с нежным желтовато-розоватым оттенком. Шпон липы используется при изготовлении недорогих предметов мебели;
• Вишня – относится к мягким породам древесины, имеет красновато-коричневый оттенок, который со временем может темнеть. Шпон из вишни смотрится благородно и изысканно, идёт на изготовление элитной мебели;
• Клён – его древесина относится к твёрдым породам. Шпон клёна успешно применяют для декорирования изделий из менее ценных пород дерева. Имеет светлый или светло-жёлтый оттенок. Особую ценность представляет характерный для клёна вид текстуры «птичий глаз». Кленовый шпон, как и древесина, обладает хорошим резонансным свойством, поэтому часто используется для изготовления музыкальных инструментов.

Шпон можно сделать из многих других пород древесины. При этом даже из недорогого сырья можно получить пластины, по внешнему виду трудно отличимые от дорогих сортов дерева.

Подготовка сырья

Кряжи и их отрезки — чураки, которые используются при изготовлении шпона, должны удовлетворять определённым требованиям к размерам. Для производства клеёной фанеры длина чураков должна быть от 0.8 до 3.2 м, а для шпона – от 1.5 м. Диаметр чураков большой роли не играет. Максимальные размеры напрямую зависят от возможностей оборудования. Подготовительные работы заключаются в распиловки кряжей, снятии коры и проведении термической обработки. Детали погружают в парильные ёмкости или огромные ванны с горячей водой, на срок от нескольких часов до двух – трёх суток, в зависимости от типа и твёрдости древесины.

Оборудование для производства

В 19 веке появились первые механические устройства для нарезки шпона, до этого его производили вручную, распиливая кряжи пилой. Сейчас практически весь производственный процесс автоматизирован, предприятия по изготовлению шпона оснащены высокотехнологичным оборудованием, однако профессиональные навыки по-прежнему в цене.

Основные типы оборудования по производству шпона можно разделить на три категории:

• Лущильные станки – позволяют получать листы толщиной от 1.5 до 5 мм из любых сортов древесины. Обычно они оснащены функцией автоматической установки бревна. Для повышения производительности станки оборудованы гидравлическими подъёмниками с центроискателем, который совмещает оси вращения заготовки и центровочных валов.
• Шпонострогальные станки – позволяют создавать тонкие листы из дорогих и твёрдых пород древесины. Станки бывают горизонтальные, вертикальные и наклонные. Такие станки напоминают огромные рубанки, только стружка должна быть определённых размеров.
• Пилорамы – применяются для производства пилёного шпона – ламели.

Линия оборудования для производства шпона включает также станки для сшивки шпона, шпонопочиночные, для рубки ленты шпона и сушильные камеры

Технология изготовления шпона

Шпон по способу изготовления подразделяется на три вида – лущёный, пиленый и строганный. Существенное значение для получения качественного материала имеет состояние древесины. После подготовки бревна выбирают подходящий способ обработки.

Изготовление лущеного шпона

Технология производства лущёного шпона представляет снятие слоя древесины с вращающейся заготовки. Предварительная гидротермическая обработка усиливает пластические характеристики древесины, это позволяет избежать возникновения трещин на изнанке листа. Нужно подобрать оптимальную температуру для ванн, так как слишком высокая степень нагрева может привести к размягчению волокон и образованию ворсистой поверхности.

В процессе лущения чураки вращаются, а режущие ножи совершают поступательные движения по отношению к оси вращения заготовки. Диаметр чурака при этом постепенно уменьшается. В результате он приобретает форму цилиндра, которая называется карандашом. Лента, образуемая при лущении, нарезается специальными ножницами, затем готовые пластины укладывают в стопки. Лущёный шпон в основном применяется для облицовки фанеры, для отделки дверей и лестниц, при производстве спичек.

Изготовление строганного шпона

Строганный шпон – это срез тонкого слоя дерева с красивым рисунком текстуры. Производят такой вид шпона методом строгания подготовленных деревянных брусков на шпонострогальных станках. Для этого бревно распиливают вдоль на две половины и определяются с возможным рисунком. Если есть необходимость, тот кряж нарезают ещё раз пополам для получения нужного узора. Принцип работы станка заключается в том, что заготовка закрепляется на подвижной раме, а горизонтальный нож при каждом проходе рамы отрезает пластину. Затем заготовка подаётся вперёд. Толщина получаемого листа от 0.2 до 5 мм.

Производство пиленого шпона

Технология изготовления пилёного шпона заключается в распиливание подготовленных брусков на тонкие ленты, шириной от 2 до 10 мм. Данный способ хорошо сохраняет красоту древесной текстуры, так как не применяется термообработка, которая немного высветляет оттенок древесины. Получаемый шпон (ламель) используют в производстве мебели, при изготовлении столярных изделий, паркета, дверных полотен. Из ламели собирают клееные щиты, которые используют для мебельных гарнитуров в качестве альтернативы массиву дерева. Для промышленного производства пиленого шпона используют полностью автоматизированные пилорамы, оснащенные загрузочным механизмом, захватами для бруса и двухсторонним режущим полотном. Спиленные ламели складируются в пачках в том порядке, в каком выходят из-под ножа.

Производство коренного шпона

Коренной шпон получают из капа дерева – наростов на стволах, образующихся на кроне или близко к корням дерева. Такие наросты чаще всего можно встретить на берёзах, но также они образуются и на осине, дубе, орехе. Способ получения сырья – это трудоёмкий процесс, да и встречаются капы не так часто, а рисунок среза необычайно красив и уникален. Промышленное производство коренного шпона не поставлено на широкий поток. Поэтому шпон из капа считается одним из самых дорогих, приравнивается по ценности к изделиям из редких пород дерева. Используется в дорогой отделке салонов элитных автомобилей, в изготовлении эксклюзивных деталей интерьера.

Изготовление шпона своими руками

Изготовление шпона вполне осуществимо и в домашних условиях. Если имеется хотя бы небольшой навык обращения с деревом и некоторые инструменты – можно смело приступать к решению этой задачи. Чтобы изготовить своими руками пилёный шпон, необходим деревянный брус, на котором следует сделать вертикальную разметку линиями на расстоянии не более 12 мм. Далее, закреплённый на верстаке брус нужно распилить по разметке лобзиком или пилой.

Аналогичным способом можно получить строганный шпон. В данном случае заготовка обрабатывается с помощью электрического рубанка. Чтобы своими руками сделать лущёный шпон нужна заготовка цилиндрической формы. Заготовку следует закрепить так, чтобы она вращалась. Снимая по спирали слои древесины можно получить листы большого размера.

Область применения шпона довольно широкая – от производства мебели, декоративной фанеры, музыкальных инструментов, до отделки салонов автомобилей и круизных морских лайнеров. Отделка шпоном придаёт изделиям уникальность и привлекательность благодаря естественной красоте текстуры дерева. Ресурсы древесины ценных пород неумолимо уменьшаются, а использование шпона помогает экономить этот уникальный, дефицитный материал.

Источник

Технология производства лущеного шпона

Шпон — древесный материал, представляющий собой тонкие листы древесины толщиной от 0.1 до 10 мм.

Получить шпон можно тремя способами – лущением, строганием либо пилением.

Основная область использования лущеного шпона – производство слоистых клееных материалов, таких как фанера, древесные слоистые пластики, гнутоклееные изделия и др.

Гнутоклееные детали мебели

В зависимости от качества древесины и обработки шпон под­разделяют на пять сортов: Е (элита), I, II, III, IV — для лиственных
пород; Ех (элита), 1х, IIх, IIIх, IVx — для хвойных пород.

Стандартные толщины лущеного шпона лиственных пород: 0,55; 0,75; 0,95; 1,15; 1,25 до 4,00 с градацией 0,25 мм. Стандартные толщины лущеного шпона хвойных пород: 1,2-4,0 мм с градацией 0.4 мм; 4,0-6,5 мм с градацией 0,5 мм.

Условное обозначение шпона должно содержать следующие сведения:
— наименование продукции;
— породу древесины;
— сорт;
— размеры;
— обозначение стандарта.

Пример условного обозначения березового шпона сорта Е, длиной 1300мм, шириной 800 мм и толщиной 1,15мм:
Шпон, береза, Е, 1300* 800х 1,15 ГОСТ 99-96.

В качестве сырья для изготовления лущеного шпона могут использоваться следующие лиственные породы древесины: дуб, клен, ясень, береза, ильм, бук, граб, ольха, осина, тополь и липа. Наиболее широко используемые породы – береза, ольха и осина.

Наилучшей породой для лущения считается береза, т.к. она имеет следующие достоинства:
— малая сбежистость;
— однородность структуры;
— высокая прочность.

Недостатки березового сырья:
— неправильная форма ствола;
— сравнительно большая доля коры;
— прочное сцепление коры с древесиной.

Отличия хвойных пород:
— высокая смолистость, ухудшающая качество склеивания при производстве фанеры из шпона;
— существенная разница в свойствах ранней и поздней древесины годичных слоев, что обуславливает неравномерную прочность и разную толщину лущеного шпона, его повышенную шероховатость и препятствует получению тонкого шпона;

Сырье лиственных пород может заготавливаться в кряжах или чураках. При диаметре 16 см и более установлены длины лиственных чураков 1,3 и 1,6 м и кратные им; при диаметре 18 см и более могут также изготавливаться чураки длиной 1,91; 2,23; 2,54 м и кратные им. Минимальный диаметр чураков для хвойных пород — 18 см. При диаметре 18 см и более установлены длины 1,3; 1,6 м и кратные им, при диаметре 20 см и более — 1,91; 2,23; 2,54 м и кратные.

Кряж представляет собой сортимент, длина которого кратна длине будущих чураков.

Технологический процесс производства лущеного шпона включает следующие операции:

— доставка сырья на склад;
— гидротермическая обработка сырья*;
— раскрой кряжей на чураки*;
— окорка сырья*;
— лущение чураков;
— раскрой ленты шпона на форматные листы и отбор кускового делового шпона;
— сушка шпона;
— сортировка;
— починка листов шпона и соединение кускового шпона в форматные листы.
*ГТО, поперечный раскрой на чураки и окорка могут меняться местами в зависимости от условий конкретного предприятия.

Доставка сырья на склад может осуществляться сухопутным (авто или ж/д) либо водным транспортом. Во избежание появления грибных окрасок при хранении бревен свыше 3 суток, необходимо принять меры по сохранению высокой влажности сырья. Для этого торцы бревен замазывают краской либо антисептической пастой, штабеля затеняют. Если возможности предприятия позволяют, целесообразно использовать хранение в бассейне либо в плотных штабелях с регулярным дождеванием. Зимой сырье защищают замораживанием (при хранении на открытой площадке).

Гидротермическая обработка сырья – обязательная операция, позволяющая повысить пластичность древесины. Без проведения этой операции невозможно получение качественного шпона, он будет растрескиваться в процессе лущения.

Сырье должно быть подогрето до температуры, которая составляет для разных пород древесины от 30 до 55°С. Так, например, для березового и ольхового сырья температура на поверхности будущего карандаша должна быть не менее 20С, на поверхности – не более 40-50С. Продолжительность ГТО зависит от породы, размеров сырья, его начальной температуры и влажности, а также от температуры обрабатывающего агента.

Гидротермическая обработка может производиться в воде (операция тогда называется проваривание) или в среде насыщенного пара (пропаривание). При производстве лущеного шпона как правило используется проваривание. Проваривание может осуществляться по мягкому и жесткому режиму.

Мягкий режим характеризуется температурой обрабатывающей среды (воды) в диапазоне 35–45°С и большой длительностью обработки. При этом происходит полное оттаивание древесины и ее прогрев по всему объему до температуры, близкой к темпе­ратуре обрабатывающей среды. Достоинством мягкого режима является равномерная температура древесины и, как следствие этого, высокое качество получаемого шпона. Недостаток – потребность в больших производственных площадях.

Жесткий режим предусматривает высокую температуру среды, достигающую 90°С и малые сроки обработки, при которых происходит полное оттаивание чураков и по­вышение температуры на окружности будущего «карандаша» до 15–20°С. Поскольку наружные слои обработанных чураков будут иметь температуру, значительно превы­шающую оптимальную, после выгрузки из бассейна они должны быть выдержаны в помещении. В процессе выдержки температура на поверхности чураков понижается, а в центре – повышается. Однако полной равномерности температуры по всему объему достигнуть, как правило, не удается. В результате происходит снижение качества полу­чаемого шпона, что является серьезным недостатком жестких режимов обработки. Дос­тоинство – уменьшение задействованных производственных площадей, что объясняется меньшей продолжительностью обработки.

Чаще всего для гидротермической обработки сырья провариванием используют варочные бассейны открытого или закрытого типа.

Бассейны гидротермической обработки

Гидротермическая обработка может проводиться как до, так и после окорки и разделки кряжей на чураки. Если операция ГТО выполняется первой, то это облегчает окорку сырья, особенно в зимний период. Однако проварочные бассейны загрязняются частицами коры, дубильными веществами и песком. Кроме того, затрачивается энергия на прогрев некондиционной древесины, которая затем будет удаляться из техпроцесса на стадии разделки. Окаривание сырья до ГТО повышает культуру производства и сокращает продолжительность операции прогрева.

Раскрой кряжей на чураки. Кряж – круглый сортимент, длина которого кратна длине чурака. При раскряжевке пропилы должны быть выполнены строго перпендикулярно оси чурака. Не допускается образование торцевых сколов и ступенчатого пропила.

Для разделки кряжей на чураки может использоваться следующее оборудование:
— переносной механизированный инструмент (например, бензопилы);
— однопильные стационарные раскряжевочные станки с цепными или круглыми пилами;
— многопильные стационарные раскряжевочные установки (обычно круглопильные).

Раскряжовочная установка

Окорка сырья может производиться как на специально для этой цели предназначенных окорочных станках, так и на лущильном станке. Окорка в окорочном станке дает следующие преимущества:
– уменьшается затупление лущильного ножа;
– меньше забивается зазор между лущильным ножом и прижимной линейкой;
– шпон-рванину без коры можно использовать для получения более качествен­ной технологической щепы;
– производительность станка увеличивается на 5 %;
– повышается качество шпона;
– создаются условия для более комплексного использования отходов;
— если окорка производится перед ГТО, то сокращается продолжительность ГТО, уменьшается расход тепла, уменьшается засорение и загрязнение бассейна и трудозатраты на его очист­ку.

Подача окоренных чураков в цех лущения

Лущение чураков. Лущением называют процесс резания древесины в плоскости параллельной направлению волокон и перпендикулярно их длине. При лущении чураку сообщается вращательное движение, а ножу – прямолинейно-поступательное движение подачи к оси вращения чурака. Ширина получаемой ленты шпона равна длине чурака, а общая длина зависит от диаметра чурака и толщины шпона.

На его качество шпона при лущении существенно влияет взаиморасположение ножа и линейки, их линейные и угловые параметры, а также степень обжима шпона.

Работа на лущильном станке включает в себя следующие операции:
1) чурак направляется в загрузочное устройство и устанавливается между шпинделями;
2) чурак зажимается большими кулачками шпиндельных бабок, включается вращательное движение шпинделей;
3) на ускоренной подаче подводится суппорт, захваты центрирующего устройства отводятся;
4) ускоренная передача переключается на обдирочную, при этом прижимная линейка отведена;
5) после оцилиндровки включается рабочая подача, одновременно опускается прижимная линейка;
6) при диаметре чурака 120-130 мм автоматически включается приспособление, предотвращающее изгиб чурака, а большие кулачки заменяются малыми;
7) при подходе суппорта к кулачкам суппорт автоматически останавливается и на ускоренной подаче отводится назад, прекращается вращение шпинделей, они разводятся и карандаш падает вниз.

Подача чурака в лущильный станок

При выходе продукции из чурака различают четыре зоны:
I – Зона шпона-рванины. Первая зона является следствием неправильной формы чурака (искривления его оси, сбежистости и эллипсоидальности сечения);
II – Зона кускового шпона. Куски шпона, длина которых достигает половины длины чурака, а ширина – более 150 мм называются короткими деловыми кусками. Куски, длина которых равна длине чурака, а ширина более 150 мм называются длинными деловыми кусками;
III – Зона форматного шпона;
IV – Карандаш. Диаметр карандаша зависит от диаметра малого шпинделя лущильного станка, глубины прогрева чурака при тепловой обработке и в среднем составляет около 75 мм.

Объем древесины, заключенной в каждой из рассмотренных зон, может быть охарактеризован следующими цифрами: зона рванины 23-28%, зона кускового шпона 5-7%, зона полноформатного шпона 57-59%, зона карандаша 5-7%. Шпон рванина и карандаш являются отходами. Кусковой шпон сращивается в форматные листы.

Выход лущеного шпона из лущильного станка

Процент выхода продукции из чурака в значительной степени зависит от правильности выполнения центрирования при установке чурака в лущильном станке. Центрирование (базирование) чураков выполняется с целью совмещения оси чурака с осью вращения шпинделей лущильного станка. От точности выполнения этого условия значительно зависит полезный выход шпона. Соответствующие устройства называются центровочно-загрузочными (ЦЗУ). Центрирование осложняется разнообразием формы поперечного сечения чураков и наличием неправильностей по их длине.

Линия производства лущеного шпона

Раскрой ленты шпона на форматные листы и отбор кускового делового шпона. Раскрой ленты шпона на форматные листы чаще всего осуществляется с использованием форматных ножниц гильотинного типа. Применение конвейера-петлеукладчика позволяет создать буферный запас шпона и уменьшить длину конвейера.

Лента лущеного шпона на приемном конвейере-петлеукладчике после лущильного станка Рубка шпона на листы

Сушка шпона. Процесс сушки шпона имеет ряд существенных отличий по сравнению с процессом сушки пиломатериалов. К ним относятся:
— малая толщина листа шпона (0,3–4,0 мм) при большой его площади создает благоприятные для интенсивного удаления влаги;
— шпон можно сушить очень жесткими температурными режимами без ущерба для его качества;
— продолжительность сушки шпона очень мала и исчисляется минутами;
— на протяжении всего процесса сушки необходимо фиксировать плоскую форму листов шпона, чтобы избежать их коробления и одновременно обеспечивать возможность их свободной усушки.

Наиболее распространенным оборудованием для сушки шпона являются роликовые сушилки, в которых шпон перемещается в потоке нагретого сушильного агента парными вращающимися роликами. Роликовые сушилки представляют собой установки непрерывного действия с принудительной многократной циркуляцией сушильного агента. Сушилки устраивают многоэтажными, т. е. роликовые конвейеры, по которым двигаются листы шпона располагают один над другим в несколько рядов (от 3 до 8).

Многоэтажная сушилка для шпона

По виду сушильного агента различают воздушные и газовые роликовые сушилки. В воздушных сушилках с паровым обогревом температура не превышает 130 0 С. В газовых сушилках без ущерба для качества шпона температура в первом периоде сушки может достигать 300 0 С, а во втором – 180 0 С. Интенсивность сушки при этом повышается в 2,0–2,5 раза.

По характеру циркуляции сушильного агента роликовые сушилки могут быть с продольной (относительно шпона), поперечной циркуляцией и с сопловым дутьем.

Сортировка шпона. Шпон после сушки сортируют, т. е. делят на группы с учетом породы древесины, размеров и качества листов шпона.

Шпон, предназначенный для последующего изготовления из него фанеры общего назначения, делят на 8 сортов:
— пять сортов – для наружных слоев фанеры: Е (элита), I, II, III, IV;
— три сорта – для внутренних слоев фанеры: 1, 2, 3.

Сортирование проводят в зависимости от наличия у листов шпона сортообразующих пороков древесины, к которым относятся: сучки; грибные поражения; изменения окраски; трещины, а также дефектов обработки, основным из которых является шероховатость поверхности.

Способы организации сортировки шпона:
1. Вручную непосредственно возле сушилки.
2. С помощью сортировочного конвейера на специально отведенном для этого месте (сортплощадке).
3. На транспортере, установленном на выходе из сушилки.

Починка шпона. Качество шпона может быть повышено путем выполнения следующих операций: а) вырубкой участков ленты шпона, содержащих недопустимые пороки древесины; б) починкой форматных листов шпона; в) стягивание трещин клеевой лентой или скобами.

Первый из перечисленных способов применяют при переработке крупномерного сырья высокого качества. В этом случае вырубка дефектных участков и последующее соединение образующихся полос в форматные листы не слишком трудоемко. Если же древесное сырье имеет диаметр 20-40 см, то ленту шпона лучше раскраивать на форматные листы, а затем производить их починку.

Починка заключается в вырубании дефектов и размещении на их месте вставки из здоровой древесины. Эта операция должна выполняться с соблюдением следующих условий: а) полное удаление дефекта; б) плотная постановка вставки; в) совпадение направления волокон листа шпона и вставки; г) одинаковый цвет и толщина листа шпона и вставки. Плотная постановка вставки обеспечивается наличием натяга (0,1-0,2 мм), а также более высокой (на 3-5%) влажностью вставки по сравнению с листом шпона. Форма вставки может быть овальной, в виде «лодочки», «собачьей кости» и др. Размеры вставок могут быть от 25×15 мм до 100×60 мм. Практика показывает, что из общего количества листов сухого шпона починке может подвергаться 10-30 %.

Шпонопочиночный станок

• 
• 

Вставки на месте вырубки дефектов при починке

Ребросклеивание шпона. Во время лущения чураков и последующей обработки полученного шпона образуется 15-20 % кускового шпона, который можно соединить в форматные листы и использовать затем для внутренних, а иногда и для наружных слоев фанеры. Этот процесс называется ребросклеиванием и включает в себя следующие операции:
— предварительное сортирование кусков по качеству, ширине и толщине;
— выравнивание кромок кусков;
— соединение полос шпона в форматные листы.

Соединять куски шпона между собой можно тремя способами:
1) клеевой лентой на бумажной основе;
2) синтетической нитью, покрытой термопластичным клеем (в настоящее время это наиболее распространенный способ ребросклеивания);
3) клеем на гладкую фугу;
4) точечным нанесением клея на шов.

Ребросклеивающий станок

При производстве шпона для большеформатной фанеры часто возникает необходимость соединения полос шпона не только по ширине, но и по длине. Такое соединение обычно производят на шип. Зарезка шипов выполняется фрезой.

Источник