Технология производства строганого шпона
Строганием называется процесс поперечного резания древесины с целью получения листового шпона, при котором траекторией резания является прямая линия.
Строганый шпон используют для облицовывания плитных материалов и заготовок, предназначенных для изготовления изделий мебели, стеновых панелей и т. д. Преимуществом строганого шпона перед лущеным являются более высокие декоративные свойства, выраженная текстура древесины.
Текстура шпона определяется направлением движения строгального ножа по отношению к волокнам древесины. Шпон, в зависимости от его текстуры, подразделяют на следующие виды:
Радиальный. Годичные слои имеют вид прямых параллельных линий, расположенных по всей поверхности листа. Сердцевинные лучи имеют вид полос, расположенных не менее чем на ¾ площади листа.
Полурадиальный. Годичные слои имеют вид прямых параллельных линий, расположенных не менее чем на ¾ площади листа. Сердцевинные лучи имеют вид наклонных или продольных полос, расположенных не менее чем на ½ площади листа.
Тангентальный. Годичные слои имеют вид конуса нарастания, углов или кривых линий. Сердцевинные лучи имеют вид продольных или наклонных штрихов или линий.
Тангентально-торцовый. Годичные слои имеют вид замкнутых кривых линий. Сердцевинные лучи имеют вид кривых линий или штрихов. Тангентально-торцовый шпон обычно получают при строгании наплывов на стволе дерева.
В зависимости от качества древесины и размеров по длине и ширине строганный шпон подразделяют на сорта: 1 и 2.
Толщина шпона из лиственных мелкорассеянно-сосудистых и крупнорассеянно-сосудистых пород: 0,5; 0,6; 0,7; 0,8 мм, из лиственных кольцесосудистых 0,7; 0,8; 0,9 и 1,0 мм, их хвойных пород – 0,8; 0,9; 1 мм. Ширина не менее 120 мм для шпона 1-го сорта и не менее 60 мм – для шпона 2-го сорта. Длина не менее 900 мм для шпона 1-го сорта и не менее 400 мм – для шпона 2-го сорта.
В условное обозначение строганого шпона входят: порода древесины, вид шпона, сорт, толщина, обозначение настоящего стандарта. Пример условного обозначения шпона ясеневой породы, полурадиального вида, 2-го сорта, толщиной 0,8 мм: Ясень ПР 2–0,8 ГОСТ 2977-82.
Листы шпона упаковывают в пачки с подбором по породам, виду шпона, кнолю и сорту. Количество листов в пачке должно быть не менее 10.
Технологический процесс получения строганого шпона включает следующие операции:
— доставка сырья (кряжей) на склад, хранение сырья;
— поперечный раскрой кряжей на отрезки;
— продольный раскрой отрезков с получением заготовок для строгания, называемых ванчесами;
— гидротермическая обработка ванчесов;
— окорка (снятие с ванчесов остатков коры);
— строгание ванчесов с получением строганого шпона, формирование кнолей;
— сушка шпона;
— обрезка шпона по длине и ширине;
— сортирование;
— маркировка, упаковывание.
Для производства строганного шпона используется сырье 1, 2 сортов. Минимальная длина отрезков 1,5 м. Градация по длине – 0,1 м. Минимальный диаметр сырья для получения ванчесов зависит от породы древесины: клен, граб, орех – 22 см; дуб, бук, ясень – 26 см; красное дерево – 40 см.
Поперечный раскрой сырья может производиться с использованием маятниковых или балансирных круглопильных станков или переносных электро- или бензопил. Длина отрезков определяется с учетом индивидуальных особенностей кряжей, типа шпонострогальных станков и длины ножей. Отрезки могут иметь длину 1.5, 2.0, 2.5, 2.75 или 3.0 м.
Для продольного раскроя сырья могут использоваться горизонтальные лесопильные рамы или ленточнопильные бревнопильные станки.
Продольный раскрой сырья необходим для подготовки плоскости строгания в соответствии с размерами кряжа и текстурой древесины, а также для обеспечения предпосылок для надежного закрепления ванчеса на столе строгального станка. При продольном раскрое учитывают, что ширина первого листа шпона должна быть не менее 60 мм.
Кряжевой способ используют при диаметре сырья 22-40 см, ширина пропиленной пласти обычно 8-10 мм. Выход строганого шпона составляет 44-51 %, причем радиальный шпон составляет 12-15%.
Брусовой раскрой используют для сырья диаметром более 40 см. Преимущество – в шпонострогальный станок можно устанавливать сразу несколько ванчесов. Выход шпона из тупокантного ванчеса 38-45%, из острокантного – 35-40%.
Ванчесный способ раскроя применяют для сырья диаметром 40-80 см. Выход шпона 48-50%, радиального шпона – 20-25%.
Секторный способ очень трудоемкий, в ванчесы сложной формы приходится строгать по одному. Применяют для сырья с диаметром от 60 см. Выход шпона 55-60%, радиального шпона – 35-40%.
Мальевым способом раскраивают толстое сырье (диаметр более 70 см). Выход шпона 60-65%, радиального шпона – 20-25%.
Гидротермическая обработка ванчесов перед строганием может производиться как провариванием, так и пропариванием. Пропаривание более распространено по двум причинам:
1. Обработка паром в меньшей степени изменяет натуральный цвет древесины ценных пород;
2. Сокращается продолжительность обработки древесины твердых пород.
Для пропаривания древесины могут быть использованы парильные камеры, парильные ямы или автоклавы. Преимуществом использования автоклавов является их герметичность, хорошая теплоизоляция.
Автоклав представляет собой горизонтально расположенную цилиндрическую стальную емкость герметично закрываемую съемной крышкой. По дну автоклава проложен рельсовый путь, являющейся продолжением рельс снаружи автоклава. При открытой крышке два участка рельсового пути соединяются откидными рельсами. Между рельсами расположена парораспределительная труба с отверстиями для подачи пара. Распределительная труба подключена к паропроводу. Автоклав оснащен системой отвода конденсата, выхлопной трубой, манометром и предохранительным клапаном. Порядок автоклавной обработки древесины следующий. Ванчесы, погруженные на вагонетку, закатываются в автоклав по рельсовому пути. После загрузки и закрытия автоклава внутрь подается пар с параметрами: р=0,3 МПа, t=130°С. Продолжительность обработки зависит от размеров ванчесов, породы древесины и изменяется в широких пределах от 3 до 60 часов. Когда обработка завершена, подачу пара прекращают, остаток его сбрасывают через выхлопную трубу и сливают конденсат. После выгрузки из автоклава ванчесы перед строганием выдерживают 2–4 часа в помещении цеха для выравнивания температуры по объему (после автоклавирования температура в центре ванчеса — около 20-30С, в то время как на поверхности — 130С).
Окорка сырья выполняется чаще всего вручную, поскольку на ванчесах остаются только небольшие участки поверхности с корой. Кроме того, после гидротермической обработки сырья эта кора легко отделяется от древесины.
Строгание шпона осуществляется на шпонострогальных станках. Существует три основных вида конструкций шпонострогальных станков:
— горизонтальные;
— вертикальные;
— роторные.
В горизонтальной схеме движение резания сообщается ножу и происходит в горизонтальной плоскости. Во время резания ванчес остается неподвижным, а в конце холостого хода ножевого суппорта подается вертикально вверх на заданную толщину шпона.
Резание ведется с наклоном ножа к оси ванчеса и направлению волокон под углом φ=10-12°. Это позволяет уменьшить усилие на ноже при входе в древесину. Кроме того, при наклонной установке ножа в каждый момент резания он соприкасается с несколькими пучками волокон, сила резания распределяется между ними и опасность вырывания волокон уменьшается. Таким образом, наклон ножа обеспечивает получение более гладкой поверхности шпона.
При строгании, как и при лущении, вблизи от лезвия ножа устанавливают прижимную линейку. Ширина щели между линейкой и ножом меньше номинальной толщины шпона, вследствие чего происходит обжим срезанного шпона при прохождении его через щель.
При вертикальной схеме строгания ванчес совершает прямолинейное возвратно-поступательное перемещение в вертикальной плоскости, в то время как нож остается неподвижным. Подача ножа на толщину шпона происходит в конце нерабочего (холостого) перемещения кряжа вверх. Ванчес устанавливают без наклона по отношению к лезвию ножа, но эффект снижения усилий резания достигается перемещением ванчеса по наклонным направляющим.
В роторных шпонострогальных станках ванчес закреплен на поворотной станине, нож совершает поступательное движение.
Отходами строгания является рванина и отструг. Рваниной называют куски шпона, получаемые в процессе пристрожки ванчесов с целью выравнивания их поверхности.
Шпон, получаемый при строгании, укладывают в кноли.
Кноль – это пачка шпона, собранная в последовательности получения листов при строгании ванчеса. На шпоне из одного кноля прослеживается сквозной древесный рисунок, который хорошо стыкуется при наборе рубашки из шпона.
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
