Фанера — это композитный материал, изготовленный из тонких слоев или «слоев» древесного шпона , которые были сложены и склеены вместе. Это инженерная древесина из семейства промышленных плит, включающего фанеру, древесноволокнистые плиты средней плотности (MDF), ориентированно-стружечные плиты (OSB) и древесно-стружечные плиты (или ДСП).
Все фанеры связывают смолу и листы древесного волокна ( клетки целлюлозы длинные, прочные и тонкие), образуя композитный материал . Листы древесины укладываются таким образом, что каждый слой имеет свои волокна, расположенные обычно (см. ниже) перпендикулярно соседним слоям. Такое чередование волокон называется перекрестным расположением волокон и имеет несколько важных преимуществ: оно уменьшает тенденцию древесины раскалываться при прибивании гвоздями по краям; оно уменьшает разбухание и усадку по толщине, обеспечивая улучшенную размерную стабильность; и оно делает прочность панели постоянной во всех направлениях. Обычно имеется нечетное количество слоев, так что лист сбалансирован (т. е. волокна поверхностных слоев расположены параллельно друг другу) - это уменьшает коробление. Поскольку фанера скреплена волокнами, идущими друг против друга, и нечетным количеством композитных частей, она имеет высокую жесткость , перпендикулярную направлению волокон поверхностного слоя.
Более мелкие, тонкие и низкокачественные фанеры могут иметь слои, расположенные только под прямым углом друг к другу. Некоторые фанерные изделия более высокого качества по конструкции имеют пять слоев с шагом в 45 градусов (0, 45, 90, 135 и 180 градусов), что обеспечивает прочность по нескольким осям.
Слово ply происходит от французского глагола plier , [1] «складывать», от латинского глагола plico , от древнегреческого глагола πλέκω . [2]
Древние египтяне и греки тонко нарезали древесину и склеивали ее слоями с волокнами в перпендикулярных направлениях, поскольку качественная древесина была в дефиците. Считается, что это делалось исключительно в косметических и экономических целях, но это оказалось прекрасной альтернативой чистой древесине, поскольку она уменьшала изгиб, делая ее универсальным строительным материалом. [3]
В 1797 году Сэмюэл Бентам подал заявку на патенты, охватывающие несколько машин для производства шпона. В своих патентных заявках он описал концепцию ламинирования нескольких слоев шпона с клеем для формирования более толстого куска — первое описание того, что мы сейчас называем фанерой. [4] Бентам был британским военно-морским инженером, на счету которого множество изобретений в области судостроения. Во времена Бентама шпон распиливали на плоскости , на бороздках или на четвертях , то есть разрезали вдоль или поперек бревна вручную под разными углами к волокнам и, таким образом, ограничивали по ширине и длине. [ требуется ссылка ]
Примерно пятьдесят лет спустя Иммануил Нобель , отец Альфреда Нобеля , понял, что несколько тонких слоев древесины, соединенных вместе, будут прочнее, чем один толстый слой древесины. Понимая промышленный потенциал ламинированной древесины, он изобрел роторный токарный станок . [5]
Существует мало записей о раннем внедрении роторного токарного станка и последующей коммерциализации фанеры, какой мы ее знаем сегодня, но в своем издании 1870 года французский словарь Robert описывает процесс производства шпона на роторном токарном станке в своей статье Déroulage . [6] Таким образом, можно предположить, что производство фанеры на роторном токарном станке было устоявшимся процессом во Франции в 1860-х годах. Фанера была введена в Соединенные Штаты в 1865 году [7] , и вскоре после этого там началось промышленное производство. В 1928 году первые стандартные листы фанеры размером 4 фута на 8 футов (1,22 м на 2,44 м) были введены в Соединенные Штаты для использования в качестве общего строительного материала. [4]
Художники используют фанеру в качестве подложки для станковых картин, заменяя традиционный холст или картон. Готовые художественные доски для масляной живописи из трехслойной фанеры (3-слойные) производились и продавались в Нью-Йорке еще в 1880 году. [8]
Проводились опыты склеивания фанеры фенольными смолами, в основном в виде спиртового раствора или порошка, что, однако, не обеспечивало достаточной точности нанесения. Около 1930 года в производстве водостойкой фанеры начал распространяться сухой способ склеивания шпона с фанером фенольной смолой в виде пленки . [9] [10]
Типичная фанерная панель имеет лицевой шпон более высокого качества, чем внутренний шпон. Основная функция внутренних слоев заключается в увеличении расстояния между внешними слоями, где изгибающие напряжения самые высокие, тем самым увеличивая сопротивление панели изгибу . В результате более толстые панели могут охватывать большие расстояния при тех же нагрузках. При изгибе максимальное напряжение возникает в самых внешних слоях, один при растяжении , другой при сжатии . Изгибное напряжение уменьшается от максимального значения в лицевых слоях до почти нуля в центральном слое. Сдвиговое напряжение , напротив, выше в центре панели и на внешних волокнах. В Европе базовую фанеру можно разделить на три основные категории: березовая фанера (плотность примерно680 кг/м3 ) , смешанная фанера (плотность ок.620 кг/м 3 ) и хвойной фанеры (плотность 460–520 кг/м 3 ). [11]
Существуют различные виды фанеры для различных сфер применения:
Фанера из хвойных пород древесины обычно изготавливается из кедра , пихты Дугласа или ели , сосны и пихты (совместно именуемых ель-сосна-пихта или SPF) или красного дерева и обычно используется в строительстве и промышленных целях. [12]
Наиболее распространенный размер — 1,2 на 2,4 метра (3 фута 11 дюймов × 7 футов 10 дюймов) или немного больший имперский размер — 4 фута × 8 футов. Толщина слоев варьируется от 1,4 мм до 4,3 мм. Количество слоев, которое всегда нечетное, зависит от толщины и сорта листа. Для кровли можно использовать более тонкую 16-миллиметровую ( 5 ⁄ 8 дюйма) фанеру. Черновой пол имеет толщину не менее 19 миллиметров ( 3 ⁄ 4 дюйма), толщина зависит от расстояния между балками пола . Фанера для напольных покрытий часто имеет соединение «шип-паз» (T&G); это предотвращает перемещение одной доски вверх или вниз относительно соседней, обеспечивая ощущение цельности пола, когда стыки не лежат на балках. Фанера T&G обычно имеет толщину от 13 до 25 миллиметров ( от 1 ⁄ 2 до 1 дюйма).
Фанера из твердых пород дерева изготавливается из древесины двудольных деревьев (дуба, бука и красного дерева) и используется для требовательных конечных применений. Фанера из твердых пород дерева характеризуется превосходной прочностью, жесткостью, долговечностью и устойчивостью к ползучести. Она имеет высокую прочность на сдвиг и ударопрочность, что делает ее особенно подходящей для тяжелых конструкций пола и стен. Конструкция из ориентированной фанеры имеет высокую несущую способность колес. Фанера из твердых пород дерева имеет превосходную твердость поверхности, а также устойчивость к повреждениям и износу. [13]
Тропическая фанера изготавливается из смешанных лиственных пород тропической древесины . Первоначально из азиатского региона, теперь она также производится в странах Африки и Южной Америки. Тропическая фанера превосходит хвойную фанеру из-за своей плотности, прочности, равномерности слоев и высокого качества. Она обычно продается по высокой цене на многих рынках, если изготовлена по высоким стандартам. Тропическая фанера широко используется в Великобритании, Японии, США, Тайване, Корее, Дубае и других странах мира. Она используется в строительных целях во многих регионах из-за своей низкой стоимости. Однако леса во многих странах были чрезмерно вырублены, включая Филиппины, Малайзию и Индонезию, в основном из-за спроса на производство и экспорт фанеры. [14]
Высокопрочная фанера, также известная как авиационная фанера, изготавливается из красного дерева, ели и/или березы с использованием клея с повышенной устойчивостью к теплу и влажности. Она использовалась при строительстве десантных планеров во время Второй мировой войны , а также нескольких истребителей , в частности многоцелевого британского Mosquito . Прозванная «Деревянным чудом», фанера использовалась для поверхностей крыльев, а также плоских секций, таких как переборки и стенки лонжеронов крыла. Фюзеляж имел исключительную жесткость из-за склеенного 'сэндвича' фанера-бальза-фанера его монококовой оболочки; эллиптический в поперечном сечении, он был сформирован из двух отдельных зеркальных половин с использованием изогнутых форм.
Структурная авиационная фанера чаще всего изготавливается из африканского красного дерева, елового или березового шпона, которые склеиваются вместе в горячем прессе поверх твердой древесины липы или тополя или из европейского березового шпона по всей длине. Липа — это еще один тип авиационной фанеры, которая легче и гибче, чем фанера из красного дерева и березы, но имеет немного меньшую [ требуется ссылка ] структурную прочность. Авиационная фанера изготавливается в соответствии с рядом спецификаций, включая те, которые изложены с 1931 года в Правилах Germanischer Lloyd по обследованию и испытанию фанеры для самолетов и MIL-P-607, последний из которых требует испытания на сдвиг после погружения в кипящую воду на три часа, чтобы проверить, что адгезионные свойства между слоями соответствуют спецификациям. Авиационная фанера изготавливается из трех или более слоев березы общей толщиной всего 0,40 миллиметра ( 1 ⁄ 64 дюйма). Она чрезвычайно прочная и легкая.
H-4 Hercules Говарда Хьюза был построен из фанеры. Самолет был построен компанией Hughes Aircraft Company с использованием процесса Duramold с использованием фанеры и смолы . [15] Специализированный деревянный шпон был изготовлен компанией Roddis Manufacturing в Маршфилде, штат Висконсин . [16]
Обычно облицовывается древесиной твердых пород , включая ясень , дуб , красный дуб , березу , клен , красное дерево , шореа (часто называемая лауаном, меранти или филиппинским красным деревом, хотя она не имеет никакого отношения к настоящему красному дереву), палисандровое дерево , тик и большое количество других твердых пород.
Гибкая фанера предназначена для изготовления изогнутых деталей, практика, которая восходит к 1850-м годам в производстве мебели. [ требуется ссылка ] Трехслойная «доска для покачивания» или «согнутая доска» из красного дерева толщиной 3 ⁄ 8 дюйма (9,5 мм) поставляется в листах размером 4 на 8 футов (1,2 м × 2,4 м) с очень тонким центральным слоем с поперечными волокнами и двумя более толстыми внешними слоями, либо с длинными волокнами на листе, либо с поперечными волокнами. Доску для покачивания часто склеивают в два слоя после того, как она сформирована в желаемую кривую, так что окончательная форма будет жесткой и устойчивой к движению. Часто в качестве поверхностного слоя добавляют декоративный деревянный шпон.
В Великобритании однослойные листы шпона использовались для изготовления шляп печных труб в викторианскую эпоху, поэтому гибкую современную фанеру там иногда называют «шляпной фанерой», [ необходима ссылка ], хотя изначально материалом была не фанера в строгом смысле слова, а одинарный лист шпона.
Морская фанера изготавливается из прочного лицевого и внутреннего шпона с небольшим количеством дефектов, поэтому она дольше служит как во влажных, так и в мокрых условиях и устойчива к расслоению и грибковому поражению. Ее конструкция такова, что ее можно использовать в средах, где она подвергается воздействию влаги в течение длительного времени. Каждый деревянный шпон будет изготовлен из тропических твердых пород древесины и иметь незначительный зазор в сердцевине, что ограничивает вероятность застревания воды в фанере и, следовательно, обеспечивает прочное и стабильное клеевое соединение. Она использует внешний клей, устойчивый к погодным условиям и кипячению (WBP), аналогичный большинству внешних фанер.
Морская фанера может быть градуирована как соответствующая BS 1088 , который является британским стандартом для морской фанеры, и IS:710 — это Бюро индийских стандартов (BIS) для морской фанеры. Существует несколько международных стандартов для градации морской фанеры, и большинство стандартов являются добровольными. Некоторая морская фанера имеет штамп Lloyd's of London , который сертифицирует ее как соответствующую BS 1088. Некоторая фанера также маркируется на основе древесины, использованной для ее изготовления. Примерами этого являются окуме или меранти .
В Великобритании можно встретить продавцов строительной продукции, рекламирующих сорт фанеры как «судостроительную», которая не соответствует стандарту BS 1088. Обычно онлайн-реклама такой продукции содержит предупреждение вроде «не подходит для лодок».
В Индии морская фанера широко известна под названием «Kitply» по названию бренда, популяризировавшего концепцию водостойкой морской фанеры в 1980-х годах.
Другие типы фанеры включают огнестойкую, влагостойкую, сетчатую, знаковую и прессованную. Однако фанера может быть обработана различными химикатами для улучшения огнестойкости фанеры. Каждый из этих продуктов предназначен для удовлетворения потребностей в промышленности.
Фанера Baltic Birch — это продукт региона вокруг Балтийского моря. Первоначально производилась для европейских производителей мебели, но теперь популярна и в Соединенных Штатах. Она очень стабильна и состоит из внутреннего безпустотного сердечника из перекрещивающихся березовых слоев с внешним клеем. Лицевой шпон толще, чем традиционный мебельный сорт
Для производства фанеры требуется хорошее бревно, называемое лущильным станком, которое обычно прямее и больше в диаметре, чем то, которое требуется для переработки в размерные пиломатериалы на лесопилке . Бревно укладывается горизонтально и вращается вокруг своей длинной оси, в то время как в него вдавливается длинное лезвие, заставляя тонкий слой древесины отслаиваться (примерно как непрерывный лист бумаги с рулона). Регулируемый носовой упор, который может быть сплошным или роликовым, прижимается к бревну во время вращения, чтобы создать «зазор» для прохождения шпона между ножом и носовым упором. Носовой упор частично сжимает древесину во время ее лущения; он контролирует вибрацию лущильного ножа; и помогает удерживать шпон, лущенный до точной толщины. Таким образом, бревно лущится на листы шпона, которые затем разрезаются до желаемых размеров, чтобы он мог сжиматься (в зависимости от породы дерева) при высыхании. Затем листы заделываются, сортируются, склеиваются и затем запекаются в прессе при температуре не менее 140 °C (284 °F) и давлении до 1,9 МПа (280 фунтов на кв. дюйм) (но чаще 1,4 МПа [200 фунтов на кв. дюйм]) для формирования фанерной панели. Затем панель можно заделать, заделать мелкие дефекты поверхности, такие как трещины или небольшие отверстия от сучков, изменить размер, отшлифовать или иным образом отполировать, в зависимости от рынка, для которого она предназначена.
.jpg/1280px-Joensuu_plywood_mill_(1).jpg)
Для фанеры для внутреннего использования обычно используют менее дорогой карбамидоформальдегидный клей, который имеет ограниченную водостойкость, в то время как наружная и морская фанера разработана так, чтобы выдерживать влагу, и использует водостойкий резорцин-формальдегидный или фенол-формальдегидный клей для предотвращения расслоения и сохранения прочности в условиях высокой влажности . [17]
Клеи, используемые в фанере, стали предметом беспокойства. Как мочевиноформальдегид , так и фенолформальдегид являются канцерогенными в очень высоких концентрациях. В результате многие производители переходят на клеевые системы с низким выделением формальдегида, обозначенные рейтингом "E". Фанера, произведенная по "E0", фактически не имеет выбросов формальдегида. [18]
Помимо того, что клеи выдвигаются на первый план, сами древесные ресурсы становятся центром внимания производителей, отчасти из-за экономии энергии, а также заботы о природных ресурсах. Производителям, участвующим в этих программах, доступно несколько сертификаций. Программа одобрения лесной сертификации (PEFC), Лесной попечительский совет (FSC), Лидерство в энергетическом 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. [19]
Наиболее часто используемый диапазон толщины составляет от 1 ⁄ 8 до 3 дюймов (3,2–76,2 мм). Размеры наиболее часто используемых листов фанеры составляют 4 на 8 футов (1220 мм × 2440 мм) [20], что впервые было использовано компанией Portland Manufacturing Company, которая разработала современную фанеру со шпоном для Всемирной ярмарки в Портленде в 1905 году. Обычный метрический размер листа фанеры составляет 1200 × 2400 мм. 5 × 5 футов (1500 × 1500 мм) также является общепринятым европейским размером для балтийской березовой фанеры и авиационной фанеры. [21]
Размеры специализированной фанеры для формовки бетона могут варьироваться от 15 ⁄ 64 до 13 ⁄ 16 дюйма (от 6 до 21 мм), и существует множество форматов, хотя наиболее часто используется размер 15 × 750 × 1500 мм (.59 дюйма × 30 × 59 дюймов) (19/32 дюйма × 2 фута 6 дюймов × 4 фута 11 дюймов).
Авиационная фанера выпускается толщиной от 1 ⁄ 8 дюйма (3 мм) (трехслойная конструкция) и более; обычно для авиационной фанеры используется шпон толщиной 0,5 мм (приблизительно 1/64 дюйма), хотя для изготовления некоторых тонких панелей также используются гораздо более тонкие слои шпона, например, 0,1 мм.
Правила классификации различаются в зависимости от страны происхождения. Наиболее популярными стандартами являются Британский стандарт (BS) и Американский стандарт (ASTM). Однако Джойс (1970) приводит некоторые общие указания по правилам классификации: [22] [ нужна страница ]
Фанера используется во многих областях, где требуется высококачественный, высокопрочный листовой материал. Качество в данном контексте означает устойчивость к растрескиванию, разрыву, усадке, скручиванию и короблению.
Наружная клееная фанера подходит для использования на открытом воздухе, но поскольку влажность 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 применения.
Фанера также используется в качестве конструкционного материала для приложений с напряженной обшивкой. [ требуется ссылка ] Она использовалась в морских и авиационных приложениях со времен Второй мировой войны. Наиболее известным является британский бомбардировщик de Havilland Mosquito с фюзеляжем из березовой фанеры, проложенной между бальзовым сердечником, и широко использующим фанеру для крыльев. Фанера также использовалась для корпусов жесткоскулых моторных торпедных катеров (MTB) и моторных артиллерийских катеров (MGB), построенных British Power Boat Company и Vosper 's, американских торпедных катеров и десантных катеров Higgins , критически важных для высадки в Нормандии. Американские дизайнеры Чарльз и Рэй Имз известны своей мебелью на основе фанеры, как и финский архитектор Алвар Аалто и его фирма Artek , в то время как Фил Болджер спроектировал широкий спектр лодок, построенных в основном из фанеры. Джек Кёпер из Кейптауна спроектировал фанерную парусную лодку Dabchick , на которой по состоянию на 2015 год [обновлять]все еще плавает большое количество подростков.
.jpg/1280px-Detrola_Model_579_(1946).jpg)
Фанера часто используется для создания изогнутых поверхностей, поскольку она может легко сгибаться вместе с волокнами. Пандусы для скейтборда часто используют фанеру в качестве верхней гладкой поверхности над изогнутыми кривыми для создания перехода, который может имитировать формы морских волн.
Типичные области конечного использования фанеры из ели:
Существуют покрытия, которые маскируют выраженную структуру зерна фанеры из ели. Для этих фанер с покрытием существуют некоторые конечные применения, где требуется разумная прочность, но легкость ели является преимуществом, например:
Фанера из твердых пород древесины , покрытая пленкой на основе фенольной смолы (Film Faced), обычно используется как готовый к установке компонент, например:
Березовая фанера используется в качестве конструкционного материала в специальных областях, например:
Гладкая поверхность и точная толщина в сочетании с долговечностью материала делают березовую фанеру подходящим материалом для многих специальных конечных применений, например:
Тропическая фанера широко поставляется из региона Юго-Восточной Азии, в основном из Малайзии и Индонезии .
"MR BWR BWP PLYWOOD PLYWOOD"https://www.toshgold.in/blogs/types-of-plywood ; Автор Tosh gold
