Оборудование для изготовления фанеры
Фанерное сырье заготавливают по техническим условиям, определяемым ГОСТ 9462-88 - для лиственных и ГОСТ 9463-88 - для хвойных пород. Наиболее широко в нашей стране используется березовое сырье, так как оно характеризуется малой сбежистостью, однородностью структуры, высокой прочностью. К недостаткам березы относится неправильная форма ствола, сравнительно большая доля коры и ее более прочное (чем у хвойных пород) сцепление с древесиной. Древесина хвойных пород отличается повышенной смолистостью, большой разницей свойств у ранней и поздней древесины годичных слоев (за исключением кедра), что обуславливает неравномерную прочность и разную толщину лущеного шпона, его повышенную шероховатость и препятствует получению тонкого шпона. Тем не менее доля хвойного сырья, в основном соснового, в фанерной промышленности постоянно увеличивается в связи с ростом производства строительной фанеры большой толщины и больших форматов.
Склад сырья фанерного предприятия отличается от склада лесопильного завода наличием бассейнов для тепловой обработки (проварки) сырья. Установлено, что качественное лущение шпона возможно при температуре древесины не ниже 20°С. Проварка (выдержка в горячей воде) фанерного сырья пластифицирует древесину и обеспечивает ее качественное лущение.
На большинстве фанерных предприятий в России используется следующая технология подготовки сырья к лущению:
- приемка;
- удаление и переработка неделовой древесины (дров);
- укладка сырья на хранение;
- тепловая обработка древесины;
- окорка кряжей, удаление, складирование и переработка коры;
- раскрой кряжей на чураки, их сортировка по диаметру и передача в лущильный цех.
При хранении в штабелях чаще всего используют дождевание или замазку торцов лесоматериалов для сохранения их высокой влажности. Наиболее эффективным способом может оказаться водное хранение на акватории предприятия (если таковая имеется) или в специальном бассейне.
Такой бассейн в зимнее время может подогреваться отработанным паром и в нем может выполняться первая ступень тепловой обработки сырья. В зимнее время в бассейне сырье размораживается, что значительно облегчает его переработку. В летнее время обработка в бассейне защищает древесину от грибков и насекомых.
Дальнейший порядок операций может быть разным. На многих предприятиях применяют прогрев сырья в кряжах, после чего выполняют их окорку и раскряжевку. Раскряжевка фанерного сырья обычно заключается в получении из кряжей чураков нужной длины, соответствующей длине ножа в лущильном станке. Для раскроя используют круглопильные станки с пилой диаметром до 2 м или цепные пилы. Длина чураков может составлять 1,3; 1,6; 1,91; 2,5 м. Из самых коротких и самых длинных чураков получают шпон для изготовления строительной фанеры форматом 1,22 х 2,44 м, из чураков длиной 1,6 м - шпон для фанеры форматом 1,525 х 1,525 м, а из чураков длиной 1,91 м - фанеру форматом 1,83 х 1,83 м.
Эта технология предполагает большие теплопотери, так как прогрев ведется в открытых бассейнах, куда сырье загружается навалом или пучками. В зимнее время необходимо закрывать водную поверхность специальными крышками, которые притапливают древесину и сокращают теплопотери в атмосферу.
Подготовка сырья
Процесс производства ламинированной фанеры требует тщательного отбора и подготовки сырья. В первую очередь подбираются стволы нужного размера. Для производства стандартной фанеры (1220 × 2440 мм) перерабатываются стволы диаметром 20—40 см и длиной 5,2 м (в дальнейшем такие стволы можно распилить на чураки по 1,3 или 2,6 м, необходимые для производства продольного и поперечного шпона требуемого формата). Основным этапом подготовки является проварка сырья. Она осуществляется в специальном бассейне (открытом или закрытом) в течение 24 часов. Летом температура в бассейне поддерживается на уровне 35÷40 ºС, зимой — 40÷45 ºС. Для повышения качества шпона, из которого впоследствии будет изготовлена фанера, важно, чтобы на этапе проварки соблюдались термический режим и время обработки древесины. Проваренный фанерный кряж подается в отделение по окорке и распиловке.
Окорка
Окорка осуществляется следующим образом: специальные ножи окорочного станка надрезают кору и снимают ее лентами по спирали. Снятая кора используется для отопления. Окоренный кряж (практически без коры) проходит через металлодетектор, который помогает обнаружить металлические включения в древесине: гвозди, остатки проволоки, которые могут испортить оборудование. При обнаружении металла на пульт управления станка поступает сигнал, процесс останавливается, а металл удаляется.
После окорки выполняется распиловка. Обработанное сырье пилится на чураки для производства продольного и поперечного шпона.
Лущение шпона
Следующий этап — лущение шпона на специальных станках, где с подготовленного чурака срезается непрерывная тонкая лента шпона. Чем тоньше шпон, тем больше слоев будет в фанере определенной толщины. Чем больше слоев, тем прочнее фанера. Шпон из березы, по сравнению с другими породами древесины, — самый тонкий: 1,2÷1,5 мм против 1,6÷2,6 мм для тополиного шпона или 2,0÷4,0 мм для хвойного шпона. На этапе лущения осуществляется контроль качества шпона: ежедневно отбираются образцы для проверки толщины и ряда других параметров, полученные результаты сравниваются с нормативными. С учетом этих данных производится настройка лущильных станков.
После лущения лента шпона подается на автоматические ножницы, где происходит рубка на форматные листы шпона размером 1,3 × 2,6 м для производства фанеры формата 1220 × 2440 мм. Продольный и поперечный шпон (для последующего склеивания в одном листе фанеры) производится на отдельных лущильных линиях.
Сушка шпона
Разрезанный на форматные листы шпон поступает в сушилку. Находясь в сушилке, листы шпона обдуваются горячим воздухом. За 8—10 минут из древесины уходит до 90 % влаги. На выходе из сушилки листы шпона укладываются на поддон или попадают на транспортер (в зависимости от конструкции сушилки).
Сортировка шпона
После просушки шпон сортируется по целому ряду параметров, в том числе по наличию выпавших сучков, трещин и т. п. На многих комбинатах на этом этапе используется автоматизированное оборудование: параметры сортов заложены в компьютерную программу, управляющую процессом. При сортировке происходит сканирование поверхности и ее автоматическая оценка, после которой сканер сам управляет раскладкой шпона по стопам. Оператор в данном случае лишь наблюдает за процессом. На этом же этапе оценивается влажность листов. Если шпон оказался недосушенным, он откладывается в отдельную стопу и досушивается позже.
Если на этапе сортировки выявляются дефекты, то листы не утилизируются, а отправляются на починку. Починка шпона может осуществляться как на ручных станках, так и на оборудовании с автоматическим управлением. Автоматические станки позволяют повысить качество фанеры, сократив затраты ручного труда в три раза. После починки шпон вновь сортируется.
Комплектование фанеры
Для получения готовой фанеры необходимо склеить несколько листов шпона между собой. Волокна в соседних слоях шпона располагаются перпендикулярно друг другу, что придает прочность готовому продукту. Полученные листы оказываются стойкими к деформации в любых направлениях. Эта особенность и определяет возможность применения фанеры в опалубочных системах для монолитного строительства.
При производстве березовой фанеры склеивается нечетное количество листов шпона. Между собой листы склеиваются при помощи клея, который изготавливают в специальном смесителе. Клей состоит из мела, воды, смолы, а также древесной или ржаной муки. На современных предприятиях установлено оборудование, которое автоматически контролирует пропорции ингредиентов в соответствии с рецептурой.
На следующем этапе — вальцовке — лист шпона пропускается между двумя валиками, смазанными клеем. Клей равномерно распределяется по обеим поверхностям листа, после чего эти листы отправляются в наборку. В стопе наборного пакета сухой шпон чередуется со шпоном, намазанным клеем. Количество чередующихся листов зависит от толщины фанеры. В конце процесса комплектования одного листа фанеры автомат подает два листа сухого шпона (последний лист предыдущего «сэндвича» и первый следующего), что позволит позже отделить один лист фанеры от другого. Подготовленная таким образом стопа отправляется на подпрессовку.
Холодная подпрессовка
Холодная подпрессовка пакетов собранного шпона производится непосредственно перед горячим прессованием с целью получения цельных пакетов, удобных для транспортирования и загрузки в горячий пресс. Время холодной подпрессовки составляет 5—10 минут при давлении 1,0—1,5 МПа.
Горячее прессование шпона
После этого осуществляется загрузка предварительно склеенных листов в этажерку горячего пресса для окончательного приклеивания при температуре 120—130 ºС и давлении 1,2—1,8 МПа.
После прессования склеенные листы обрезаются с четырех сторон под требуемый формат с точностью до 3 мм.
Шлифование фанеры
Далее выполняется шлифование фанеры на станке для выравнивания по толщине и придания гладкости поверхности. Фанера последовательно проходит через шлифовальные ленты с разной зернистостью. После этого фанеру классифицируют по внешнему виду: качество листов оценивает оператор.
Ламинирование поверхности
На заключительном этапе на лист фанеры с двух сторон наносится пленка. Фанера загружается в многопролетный пресс, в котором одновременно могут находиться 15—18 листов продукции. Прессование, в процессе которого пленка схватывается с поверхностью плиты, осуществляется в течение 4,5—10,0 минут при температуре 130—136 ºС. Время прессования зависит от плотности пленки, толщины фанеры и вида покрытия. За счет пленки фанера приобретает дополнительную защиту от воды, механических повреждений, агрессивных сред. Так, из обычной «белой» фанеры получается фанера с покрытием, или ламинированная.
Помимо глянцевой пленки, на ламинированную фанеру может наноситься сетчатое покрытие, обладающее антискользящим эффектом. Такая фанера востребована в транспортном машиностроении и строительстве: она применяется для устройства полов трейлеров и легких коммерческих автомобилей, а также в качестве настилов в строительных лесах.
Форматирование фанеры
Далее ламинированная фанера попадает на линию обрезки. После этого готовую продукцию сортируют по внешнему виду и геометрическим параметрам и укладывают в пачки. По завершении сортировки пачки фанеры подаются в покрасочную камеру. Здесь на торцы плиты наносится специальная водоэмульсионная краска на акриловой основе. Такое покрытие защищает фанеру от попадания влаги и препятствует разбуханию.
Примечание
Чем лучше прокрашены торцы, тем выше влагостойкость плиты, а значит, больше циклов заливки бетона она сможет выдержать. Особенно это важно для опалубки перекрытий, где фанера подвергается сильным механическим нагрузкам и воздействию агрессивной среды — бетонной смеси.
Если ламинированная фанера хорошо склеена внутри, имеет ровную поверхность, которая покрыта износостойкой пленкой, и защищенные от влаги торцы, она будет долго сохранять свою форму, позволяя многократно применять один и тот же лист фанеры при обустройстве монолитных перекрытий.