Фанера — это композитный материал , изготовленный из тонких слоев или «слоев» деревянного шпона , которые склеены с соседними слоями, при этом волокна древесины повернуты друг к другу на угол до 90° . Это инженерная древесина из семейства промышленных плит, к которым относятся древесноволокнистые плиты средней плотности (МДФ), ориентированно-стружечные плиты (OSB) и древесностружечные плиты (или ДСП).
Все фанеры связывают листы смолы и древесного волокна ( ячейки целлюлозы длинные, прочные и тонкие), образуя композитный материал . Такое чередование волокон называется перекрестным волокном и имеет несколько важных преимуществ: оно уменьшает склонность древесины к раскалыванию при забивании гвоздями по краям; уменьшает расширение и усадку, обеспечивая улучшенную стабильность размеров; и это делает прочность панели одинаковой во всех направлениях. Обычно количество слоев нечетное, поэтому лист сбалансирован — это уменьшает коробление. Поскольку фанера склеена с находящимися друг на друге волокнами и с нечетным количеством составных частей, она имеет высокую жесткость , перпендикулярную направлению волокон поверхностного слоя.
Фанера меньшего размера, тоньше и более низкого качества может иметь только слои (слои), расположенные под прямым углом друг к другу. Некоторые изделия из фанеры более высокого качества по конструкции имеют 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 , [1] «складывать», от латинского глагола plico , от древнегреческого глагола πλέκω . [2]
Древние египтяне и греки разрезали древесину тонко и склеивали ее слоями, располагая волокна в перпендикулярных направлениях, поскольку ценных пород древесины было в дефиците. Считается, что это было сделано исключительно в косметических и экономических целях, но оказалось, что это отличная альтернатива чистой древесине, поскольку она снижает гибкость, что делает ее универсальным строительным материалом. [3]
В 1797 году Сэмюэл Бентам подал заявку на получение патента на несколько машин для производства шпона. В своих патентных заявках он описал концепцию ламинирования нескольких слоев шпона клеем для получения более толстого куска – первое описание того, что мы сейчас называем фанерой. [4] Бентам был британским военно-морским инженером, на счету которого множество изобретений в судостроении. Во времена Бентама виниры распиливали плоско , распиливали с трещинами или распиливали на четверть ; т.е. разрезать бревно вдоль или поперек вручную под разными углами к волокнам и, таким образом, ограничить ширину и длину. [ нужна цитата ]
Примерно пятьдесят лет спустя Иммануил Нобель , отец Альфреда Нобеля , понял, что несколько более тонких слоев древесины, склеенных вместе, будут прочнее, чем один толстый слой древесины. Понимая промышленный потенциал клееной древесины, он изобрел ротационный токарный станок . [5]
Существует мало сведений о раннем внедрении токарно-винторезного станка и последующей коммерциализации фанеры в том виде, в каком мы ее знаем сегодня, но в издании 1870 года французский словарь Роберта описывает процесс производства шпона на токарном станке в своей статье «Дерулаж» . [6] Таким образом, можно предположить, что производство фанеры на ротационных станках было устоявшимся процессом во Франции в 1860-х годах. Фанера была завезена в Соединенные Штаты в 1865 году [7] , и вскоре после этого там началось промышленное производство. В 1928 году в Соединенных Штатах были представлены первые листы фанеры стандартного размера размером 4 на 8 футов (1,22 на 2,44 м) для использования в качестве обычного строительного материала. [4]
Художники используют фанеру в качестве подставки для станковых картин, заменяя традиционный холст или картон. Готовые доски художника для масляной живописи из трехслойной фанеры (3-ply) производились и продавались в Нью-Йорке еще в 1880 году. [8]
Были эксперименты с проклейкой фанеры фенольными смолами, преимущественно в виде спиртового раствора или порошка, которые, однако, не обеспечивали достаточной точности нанесения. Около 1930 года в производстве водостойкой фанеры начал распространяться сухой процесс приклеивания шпона к фанере фенольной смолой в виде пленки . [9] [10]
Типичная фанерная панель имеет лицевой шпон более высокого качества, чем основной шпон. Основная функция внутренних слоев — увеличить расстояние между внешними слоями, где напряжения изгиба самые высокие, тем самым увеличивая сопротивление панели изгибу . В результате более толстые панели могут преодолевать большие расстояния при тех же нагрузках. При изгибе максимальное напряжение возникает в самых внешних слоях: один при растяжении , другой при сжатии . Напряжение изгиба снижается от максимума на лицевых слоях до почти нуля в центральном слое. Напряжение сдвига , напротив, выше в центре панели и у внешних волокон. В Европе базовую фанеру можно разделить на три основные категории: березовая фанера (плотность ок.680 кг/м 3 ), смешанная фанера (плотность ок.620 кг/м 3 ) и хвойной фанеры (плотностью 460–520 кг/м 3 ). [11]
Для разных целей существуют разные сорта фанеры:
Фанера 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 в строительных 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 фанеру толщиной 16 миллиметров ( 5 ⁄ 8 дюймов). Черновой пол имеет толщину не менее 19 миллиметров ( 3 ⁄ дюйма ), толщина зависит от расстояния между балками пола . Фанера для напольных покрытий часто бывает шпунтованной (T&G); Это предотвращает перемещение одной доски вверх или вниз относительно соседней, обеспечивая ощущение твердости пола, когда стыки не лежат на балках. Фанера T&G обычно имеет размер от 13 до 25 миллиметров ( от 1 ⁄ до 1 дюйма).
Фанера твердых пород изготавливается из древесины двудольных деревьев (дуб, бук и красное дерево) и используется для требовательных конечных целей. Фанера из лиственных пород отличается превосходной прочностью, жесткостью, долговечностью и устойчивостью к ползучести. Он обладает высокой прочностью на плоский сдвиг и ударопрочностью, что делает его особенно подходящим для тяжелых конструкций полов и стен. Конструкция из ориентированной фанеры имеет высокую колесную грузоподъемность. Фанера из лиственных пород обладает превосходной твердостью поверхности, устойчивостью к повреждениям и износу. [13]
Тропическая фанера изготавливается из смешанных лиственных пород тропической древесины . Родом из азиатского региона, сейчас 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 наценкой, если он произведен 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 во многих странах, в том числе на Филиппинах, в Малайзии и Индонезии, леса подвергаются чрезмерной вырубке, 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 клеев с повышенной устойчивостью к теплу и влажности. Он использовался при строительстве десантно-штурмовых планеров во время Второй мировой войны, а также нескольких истребителей , в первую очередь многоцелевого британского Mosquito . Фанера, получившая прозвище «Деревянное чудо», использовалась для поверхностей крыла, а также плоских секций, таких как переборки и стенки лонжеронов крыла. Фюзеляж обладал исключительной жесткостью благодаря сэндвичу из склеенных слоев бальзы и слоев монокока ; Эллиптический в поперечном сечении, он был сформирован из двух отдельных зеркальных половин с использованием изогнутых форм.
Конструкционная фанера авиационного класса чаще всего изготавливается из шпона африканского красного дерева, ели или березы, который склеивается в горячем прессе на сердцевине липы или тополя, или из шпона европейской березы по всей длине. Липа — это еще один тип фанеры авиационного класса, который 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 изложены с 1931 года в Правилах Germanischer Lloyd по исследованию и испытаниям фанеры для самолетов и MIL-P-607, последний из которых требует проведения испытаний на сдвиг после погружения в кипящую воду для три часа для проверки качества сцепления между слоями на соответствие техническим требованиям. 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 технологии Duramold из фанеры и смолы . [15] Специализированный деревянный шпон был изготовлен компанией Roddis Manufacturing в Маршфилде, штат Висконсин . [16]
Обычно облицовывают твердыми породами древесины , включая ясень , дуб , красный дуб , березу , клен , красное дерево , шореа (часто называемую лауан, меранти или филиппинское красное дерево, хотя не имеющее никакого отношения к настоящему красному дереву), палисандр , тик и большое количество других лиственных пород. .
Гибкая фанера предназначена для изготовления изогнутых деталей - практика изготовления мебели, зародившаяся в 1850-х годах. [ нужна ссылка ] Трехслойная «доска для покачивания» или «гибкая доска» из красного дерева толщиной 3 ⁄ 8 дюймов (9,5 мм) состоит из листов размером 4 на 8 футов (1,2 м × 2,4 м) с очень тонким центральным поперечным волокном. слой и два более толстых внешних слоя, либо с длинным волокном на листе, либо с поперечным волокном. Доску для покачивания часто склеивают в два слоя после того, как ей придается желаемая кривая, чтобы окончательная форма была жесткой и сопротивлялась движению. Часто в качестве поверхностного слоя добавляют декоративный шпон.
В Соединенном Королевстве в викторианские времена однослойные листы шпона использовались для изготовления шапок печных труб , поэтому гибкую современную фанеру иногда называют там «слойом шляпников», хотя исходным материалом была не просто фанера, а один лист шпона.
Морская фанера изготавливается из прочного лицевого и внутреннего шпона с небольшим количеством дефектов, поэтому она дольше служит как во влажных, так и влажных условиях, а также устойчива к расслоению и поражению грибком. Его конструкция такова, что его можно использовать в средах, где он подвергается воздействию влаги в течение длительного времени. Каждый шпон изготавливается из тропических лиственных пород и имеет незначительный зазор между сердцевинами, что ограничивает вероятность попадания воды в фанеру и, следовательно, обеспечивает прочное и стабильное клеевое соединение. В нем используется клей для наружных работ, устойчивый к атмосферным воздействиям и кипячению (WBP), аналогичный большинству наружных фанер.
Морская фанера может быть оценена как соответствующая BS 1088 , который является британским стандартом для морской фанеры, и IS: 710 - Бюро индийских стандартов (BIS) для морской фанеры. Международных стандартов классификации морской фанеры немного, и большинство стандартов являются добровольными. Некоторые виды морской фанеры имеют штамп Lloyd's of London , подтверждающий ее соответствие стандарту BS 1088. Некоторая фанера также маркируется в зависимости от древесины, из которой она изготовлена. Примерами этого являются Окуме или Меранти .
В Великобритании можно найти продавцов-строителей, рекламирующих слой пленки как «морской слой», который не соответствует BS 1088. Обычно онлайн-реклама этой продукции включает в себя предостережение типа «не подходит для лодок».
В Индии морскую фанеру обычно называют «Kitply» в честь бренда, который популяризировал концепцию водонепроницаемой морской фанеры в 1980-х годах.
Другие типы фанеры включают огнестойкую, влагостойкую, проволочную, знаковую и обработанную давлением. Однако фанера может быть обработана различными химикатами для улучшения огнестойкости фанеры. Каждый из этих продуктов предназначен для удовлетворения потребностей промышленности.
Фанера из балтийской березы производится в районе Балтийского моря. Первоначально производился для европейских краснодеревщиков, но теперь популярен и в Соединенных Штатах. Он очень устойчив и состоит из внутренней сердцевины без пустот из переплетенных березовых листов с клеем для наружных работ. Лицевой шпон толще, чем традиционный корпусной шпон.
Для производства фанеры требуется хорошее бревно, называемое пилорезом, которое обычно более прямое и больше в диаметре, чем то, которое требуется для переработки в размерные пиломатериалы на лесопилке . Бревно укладывают горизонтально и вращают вокруг своей длинной оси, при этом к нему прижимают длинное лезвие, в результате чего тонкий слой древесины отслаивается (так же, как сплошной лист бумаги из рулона). Регулируемая ножка, которая может быть сплошной или роликовой, прижимается к бревне во время вращения, чтобы создать «зазор» для прохождения шпона между ножом и ножкой. Ножовка частично сжимает древесину при ее очистке; контролирует вибрацию ножа для очистки; и помогает поддерживать отслаиваемый шпон до точной толщины. Таким образом, бревно очищается от листов шпона, которые затем разрезаются до желаемых размеров, чтобы дать ему возможность дать усадку (в зависимости от породы древесины) при высыхании. Затем листы латают, сортируют, склеивают, а затем обжигают 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 можно залатать, иметь незначительные поверхностные дефекты, такие как трещины или небольшие отверстия от сучков, заполнить, изменить размер, отшлифовать или отполировать иным образом, в зависимости от рынка, для которого она предназначена.
.jpg/1280px-Joensuu_plywood_mill_(1).jpg)
Для фанеры для внутреннего использования обычно используется менее дорогой карбамидоформальдегидный клей, который имеет ограниченную водостойкость, тогда как фанера для наружного и морского применения рассчитана на устойчивость к влаге и использует водостойкий резорциноформальдегидный или фенолформальдегидный клей для предотвращения расслоения. и сохранять прочность в условиях повышенной влажности . [17]
Клеи, используемые в фанере, стали предметом беспокойства. И карбамидоформальдегид, и фенолформальдегид канцерогенны в очень высоких концентрациях. В результате многие производители обращаются к клеевым системам с низким уровнем выделения формальдегида, обозначаемым рейтингом «E». Фанера, произведенная по стандарту «E0», практически не выделяет формальдегида. [18]
Помимо клеев, которые выдвигаются на первый план, в центре внимания производителей становятся сами древесные ресурсы, отчасти из-за энергосбережения, а также заботы о природных ресурсах. Производителям, участвующим в этих программах, доступно несколько сертификатов. Программа одобрения лесной сертификации (PEFC) , Лесной попечительский совет (FSC), Лидерство в энергетическом и экологическом проектировании (LEED), Инициатива устойчивого лесного хозяйства (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 3,0 дюйма (от 3,2 до 76,2 мм). Размеры наиболее часто используемых листов фанеры составляют 4 х 8 футов (1220 х 2440 мм) [20] , которые впервые были использованы Портлендской производственной компанией, которая разработала то, что мы знаем как современную фанеру с наполнителем из шпона, для Всемирной выставки в Портленде 1905 года. . Обычный метрический размер листа фанеры – 1200 х 2400 мм. 5 × 5 футов (1500 × 1500 мм) также является распространенным европейским размером для фанеры из балтийской березы и авиационной фанеры. [21]
Размеры специальной фанеры для формования бетона могут варьироваться от 15 ⁄ 64 до 13 ⁄ дюйма (от 6 до 21 мм), и существует множество форматов, хотя 15 × 750 × 1500 мм (0,59 дюйма × 30 × 59 дюймов) ( 19/32 дюйма × 2 фута-6 дюймов × 4 фута-11 дюймов) очень часто используются.
Авиационная фанера доступна толщиной 1 ⁄ дюйма (3 мм) (3-слойная конструкция) и больше; Обычно в авиационной фанере используется шпон толщиной 0,5 мм (около 1/64 дюйма), хотя при изготовлении некоторых более тонких панелей также используется гораздо более тонкий шпон, например 0,1 мм.
Правила оценки различаются в зависимости от страны происхождения. Наиболее популярными стандартами являются Британский стандарт (BS) и Американский стандарт (ASTM). Джойс (1970), однако, приводит некоторые общие указания правил оценивания: [22] [ необходима страница ]
Фанера используется во многих сферах, где требуется высококачественный и высокопрочный листовой материал. Качество в этом контексте означает устойчивость к растрескиванию, разрушению, усадке, скручиванию и короблению.
Клееная фанера для наружных работ подходит для наружных работ, но поскольку влага влияет на прочность древесины, оптимальные характеристики достигаются там, где содержание влаги остается относительно низким. Минусовые температуры не влияют на размерные и прочностные свойства фанеры, что делает возможным ее специальное применение.
Фанера также используется в качестве инженерного материала для конструкций, подвергающихся нагрузкам. [ нужна ссылка ] Он использовался для морских и авиационных применений со времен Второй мировой войны. Наиболее примечательным является британский бомбардировщик de Havilland Mosquito с фюзеляжем из березовой фанеры с прослойкой из бальзы и широко используемой фанерой для крыльев. Фанера также использовалась для корпусов моторных торпедных катеров (MTB) и моторных артиллерийских катеров (MGB), построенных British Power Boat Company и Vosper 's, американских катеров PT , а также десантных кораблей Higgins , критически важных для D. -Дневные посадки. Американские дизайнеры Чарльз и Рэй Имс известны своей мебелью из фанеры, а также финский архитектор Алвар Аалто и его фирма Artek , а Фил Болджер спроектировал широкий спектр лодок, построенных в основном из фанеры. Джек Кепер из Кейптауна спроектировал фанерную парусную лодку Dabchick , на которой по состоянию на 2015 год [обновлять]до сих пор плавает большое количество подростков.
.jpg/1280px-Detrola_Model_579_(1946).jpg)
Фанеру часто используют для создания изогнутых поверхностей, поскольку она легко сгибается вместе с волокнами. Пандусы для скейтбордов часто используют фанеру в качестве верхней гладкой поверхности над изогнутыми кривыми, чтобы создать переход, который может имитировать формы океанских волн.
Типичными конечными сферами применения еловой фанеры являются:
Существуют покрытия, которые маскируют выраженную зернистую структуру еловой фанеры. Для этой фанеры с покрытием существуют некоторые конечные области применения, где необходима достаточная прочность, но легкость ели является преимуществом, например:
Фанера из твердых пород древесины с пленочным покрытием из фенольной смолы обычно используется в качестве готового к установке компонента, например:
Березовая фанера используется в качестве конструкционного материала в особых случаях, например:
Гладкая поверхность и точная толщина в сочетании с долговечностью материала делают березовую фанеру подходящим материалом для многих специальных целей, например:
Тропическая фанера широко доступна в регионе Юго-Восточной Азии, главным образом в Малайзии и Индонезии .
