Дорогостоящие сорта лесоматериалов являются прекрасным сырьем для создания предметов мебели, однако не все люди могут себе позволить такую дорогую продукцию. С целью экономии ценных пород древесины и снижения стоимости конечного продукта и был придуман шпон. Этот материал сегодня крайне популярен для облицовки мебели. Шпон на 100% повторяет узор, текстуру и оттенок натуральной древесины.
Для создания шпона на производствах пользуются специальными станками. Шпон бывает:
- лущеный
- строганый
- пиленый.
Соответственно и станок для производства шпона бывает трех типов.
Для реализации лущения шпона сырье необходимо предварительно обработать паром для того, чтобы увеличить пластичность. После этого кряжи подаются на окорочный станок, где с заготовки удаляется кора, а вместе с ней грязь и песок, которые часто становятся причиной быстрого затупления лущильных ножей. При помощи пилы кряжи раскраивают на чураки определенной длины. Чурак нужно предварительно оцилиндровать, после чего можно приступать к лущению. Лента шпона, которая выходит из лущильного станка, кладется на конвейер, подающий ее к ножницам. Ножницы режут шпон на листы необходимого формата. По конвейеру шпон укладывается в пачку, которая выносится из-под ножниц и при помощи электрического погрузчика доставляется в сушилку. Сушат продукцию в роликовой сушилке, далее на конвейере его сортируют и складывают по сортам в пачки. Дефектные листы можно склеить. Если на листах имеются сучки, их отправляют на шпонопочиночный станок, где удаляют изъяны и декорируют их вставками из шпона.
Такой станок для шпона позволяет получить листовой материал толщиной от 1,5 до 5 мм из разнообразных сортов лесоматериалов. На большинстве станков имеется система, которая позволяет в автоматическом режиме устанавливать бревно для последующей обработки.
Чтобы повысить производительность и удобство работы оператора станки оборудуют гидравлическими подъемниками-центроискателями, которые сами определяют подходящую ось вращения заготовки и совмещают ее с осью вращения центровочных валов.
Лущение пропаренной древесины используется для сосновых, ольховых, березовых лесоматериалов. Из лущеного шпона изготавливают фанеру.
Прежде всего, кряжи подвергают поперечному раскрою. Во время этой процедуры кряжи распиливают на отрезки необходимой длины. Все отрезки распиливают вдоль, вследствие чего образуется двухкантный брус. Иногда его распиливают пополам. После этого ванчесы подвергают тепловой обработке в пропарочной камере или автоклаве.
Далее ванчесы нужно острогать на шпонострогальном станке. Строганный шпон сушат в роликовых сушилках, торцуют и пакуют в пачки. В каждом наборе составляется конкретный рисунок. Оттенок и узор древесины должны совпадать в каждом наборе. Именно по этой причине листы шпона, которые получаются из каждого ванчеса во время строгания, складывают, сушат и пакуют в пачки точно в том порядке, в каком они выходили из строгального станка. Когда строгаются одновременно три ванчеса, шпон из каждого из них складывают в три разные пачки. Укомплектованную, высушенную, запакованную и перетянутую шпагатом пачку шпона называют кнолем.
Станок для изготовления шпона позволяет создать из дорогостоящих сортов лесоматериалов, которые отличаются необычной текстурой, тонкие листы. Такой материал отлично подходит для фанерования. Методы создания шпона:
- радиальный
- тангенциальный
- радиально-тангенциальный
- тангенциально-торцовый.
Наиболее привлекательным сырьем для создания шпона является дубовая древесина. Такой шпон используют для облицовки рустикальных предметов мебели элитного сегмента.
Кроме дубового шпона в специализированных магазинах можно встретить кленовый, буковый, липовый материал, а также из красного дерева.
Шпон режут на специализированных аппаратах. Он отличается довольно тонкой и хрупкой структурой. Для того, чтобы отделать поверхность шпоном, его необходимо соединить между собой для получения полотна, скатываемого в рулоны. Шпон соединяют двумя способами:
- склейка
- сшивка.
Эти методы одинаково популярны на мебельных производствах. Сшивку шпона осуществляют на станке или ручным способом. Для небольших мастерских разработаны ручные устройства для склейки или сшивки шпона. При помощи особого устройства клеевую или термонить разогревают, и в виде зигзага наносят на основную сторону.
Сегодня станки для сшивки шпона представляют собой небольшие аппараты, функционирующие в автономном режиме. Управление такой машиной осуществляет один специалист. Вся работа на них производится четко, качественно и достаточно быстро.
Ручная сшивка встречается все реже, главным образом, в антикварных, реставрационных и авторских мастерских.
Копировальные станки очень помогают в создании конкретной детали по шаблону для партий небольшого объема. Копировально-фрезерный станок применяют как на предприятиях, занимающихся производством продукции для крупных оптовых клиентов, так и в мелких мастерских, а также для бытого использования. Промышленные станки способны создавать изделия почти в неограниченном количестве. Однако в этой статье мы расскажем о том, как сделать копировально-фрезерный станок своими руками для мелкосерийного мебельного производства.
21 мартаСтроганый шпон – тонкий слой древесины красивой текстуры и цвета. Чаще всего его используют как облицовочный материал в производстве мебели.
В качестве сырья для производства строганого шпона обычно используют породы с красивым цветом и текстурой. Это древесина тропических пород, а также пород, произрастающих на территории России. Большинство тропических пород, используемых в производстве строганого шпона, произрастает в Африке. В основном применяются: акажу (африканское махогони), сапели, сипо, косипо, тпама-эдинам, котибе, фрамире, дибету (африканский орех). Также применяются древесные породы Индии, Вьетнама, Лаоса. Из отечественного сырья используются: ясень, бук, дуб, клен, ильм, вяз, орех, каштан, чинара, бархат, берест, тополь, береза, ольха, груша, яблоня, черешня, лиственница и другие.
Строгание шпона, так же, как и лущение, представляет собой резание древесины поперек волокон. Принципиальная схема процесса строгания приведена на рис. 37. Так же, как и при лущении, обжим шпона выполняется с помощью прижимной линейки.
Рис. 37. Схема строгания шпона:
1 – нож; 2 – прижимная линейка; 3 – ванчес
Толщина строганого шпона зависит от породы древесины. Для рассеянно-сосудистых лиственных пород она равна 0,4; 0,6 и 0,8 мм (бук, орех, яблоня, груша, красное и лимонное деревья); для кольцесосудистых – 0,8; 1,0 мм (дуб, карагач, шелковица, каштан). Шпон из древесины хвойных пород имеет толщину 0,8; 1,0 мм.
Длина листов шпона от 550 мм и выше. Ширина зависит от сорта: I сорт – не менее 120 мм, II сорт – не менее 80 мм, влажность шпона 8±2 %.
Поперечный раскрой бревен на кряжи выполняется по той же технологии, что и распиловка бревен на чураки перед лущением.
Для производства строганого шпона отрезки кряжей должны быть ограничены как минимум двумя плоскими или параллельными поверхностями, являющимися базой и начальной поверхностью строгания.
Существует несколько способов продольного раскроя кряжей на ванчесы. Выбор схемы раскроя диктуется размерами сырья, породой древесины и желаемой текстурой.
Сердцевина в строганом шпоне не допускается. Заболонную древесину, имеющую светлую или ненормальную окраски, также удаляют.
Для разделки кряжей в продольном направлении применяют горизонтальные или вертикальные ленточные пилы и горизонтальные лесопильные рамы. Первые находят большее применение, так как обеспечивают высокую точность реза, чистоту пропила и дают возможность распиливать кряжи больших диаметров. Также широко используются узкоспециализированные круглопильные станки фирмы «Angelo Cremona» (Италия), их отличительная особенность – возможность поворачивать кряж на любой угол вокруг его продольной оси.
Гидротермическая обработка кряжей перед строганием рассмотрена нами в разделе 4.3.
Строгание шпона производят на горизонтальных, вертикальных или наклонных шпонострогальных станках. На шпонострогальные станки ванчесы подают при помощи мостовых кранов (или тельфера по монорельсу).
В настоящее время горизонтальные станки устаревших моделей (FMM-3100, FMM-4000, DK-4000 и др.) постепенно заменяют на горизонтальные станки с кривошипно-шатунным механизмом - DKV-3000, DKV-4000 (ЧССР), наклонные - TN28, TN35, ТА40 (Италия), а также станки вертикального типа SM/36, SM/40, SМ/46, SМ/52 (ФРГ). Получают распространение шпонострогальные станки фирм «Angelo Cremona» (Италия), Grenzebach-BSH (Германия), марки MZQ 200; 250 фирмы «Ками-Станкоагрегат» (Россия) и др. (рис. 38-40)
Шпонострогальные станки Capital Machine Co. Inc. (США) спроектированы специально для производства тонкого шпона, они способны производить самый тонкий шпон в мире – толщиной 0.005" (0,127 мм). Максимальная толщина шпона может доходить до 0.250" (6,35 мм).
Рис. 38. Схема работы горизонтального шпонострогального станка: 1 – стол станка, 2 – зажимы; 3 – брусья; 4 – суппорт; 5 – прижимная линейка; 6 - строгальный нож
Рис. 39. Горизонтальный шпонострогальный станок марки TN «Angelo Cremona»
Рис. 40. Вертикальный шпонострогальный станок марки TZ/E «Angelo Cremona»
На горизонтальных станках резание осуществляется в горизонтальной плоскости, главное рабочее возвратно-поступательное движение совершается ножом, а движение подачи материалом осуществляется в вертикальной плоскости во время холостого хода, на величину, равную толщине снимаемого слоя (толщине шпона). Недостатком данного оборудования является вынужденное торможение хода суппорта перед переменой направления движения (нарушение плавного хода, износ оборудования, снижение скорости резания).
На вертикальных станках обрабатываемый материал помещается на каретке, совершающей возвратно-поступательное движение в вертикальной плоскости. Нож устанавливают на суппорте, периодически перемещающемся в горизонтальном направлении для снятия древесины требуемой толщины. Эти станки компактны, удобен отбор шпона от станка. Но на каретке можно установить только один брус.
Наклонные станки удобны при отборе листов шпона. Они менее энергоемки, имеют меньшие габариты (усовершенствованный вертикальный станок).
Количество шпона из одного ванчеса (F, м 2) определяется по формуле:
где D – диаметр кряжа, из которого выпиливается ванчес, взятый посередине его длины, мм;
H 1 – высота сегмента, отделяемого от ванчеса при его продольной разделке, мм;
H 2 – толщина доски, остающейся после строгания ванчеса, мм;
S – толщина шпона, мм;
l – длина ванчеса, м;
b ср – средняя ширина листов, м.
В процессе строгания листы шпона укладываются в пачку (кноль) в той последовательности, в которой они выходят из станка. Это облегчает подбор листов по текстуре при склеивании их на ребро.
Изготовленный шпон сушат, сортируют, прирезают и упаковывают.
Для сушки используют роликовые и ленточные сушилки. Режимы сушки более мягкие, чем у лущеного шпона: температура сушки 80…130 о С; влажность – 15…25 %; продолжительность сушки 6…35 мин.
1.1. Характеристика строганого шпона и сырья для его изготовления
Строганый шпон изготавливается из древесины красивой текстуры и цвета (см. цв. вкл., ил. 22) и применяется как облицовочный материал для деталей из малоценной древесины, фанеры и ДСтП.
Из древесины рассеяннососудистых пород (красное дерево, бук, орех, клен, груша, яблоня, тополь, береза) изготавливается шпон толщиной 0,4; 0,6; 0,8 мм. Из кольцесосудистых пород (дуб, ясень, ильм) и хвойных пород (лиственница, сосна) изготавливается шпон толщиной 0,8 и 1 мм. Толщина шпона обусловливает удобство работы с ним, исключение просачивания клея, возможность шлифования и отделки.
В зависимости от направления волокон различают радиальный, полурадиальный, тангентальный и тангентально-торцовый шпон. В радиальном шпоне годичные слои расположены в виде параллельных линий на всей площади листа. В полурадиальном шпоне годичные слои в виде параллельных линий занимают 3/4 общей площади. В торцовом шпоне годичные слои в виде острых углов, а в тангентально-торцовом шпоне годичные слои располагаются в виде замкнутых кривых линий.
В зависимости от вида дефектов древесины и обработки шпон подразделяют на первый и второй сорт. Ширина делянок шпона первого сорта - от 100 до 400 мм. Ширина делянок второго сорта - от 70 до 150 мм. Длина от 1 до 3,5 м - первого сорта, от 0,5 до 3,5 м - 2 сорта. Влажность 8 ± 2%. Шероховатость поверхности: для лиственных пород - от 100 до 200 мкм, для хвойных пород - от 100 до 250 мкм.
Для изготовления строганого шпона используются ценные породы древесины с ярко выраженной текстурой. Лиственные породы: дуб, ясень, ильм, бук диаметром 26 см и более, красное дерево диаметром 40 см и более, длиной 3 м и более; хвойных пород: лиственница диаметром 32 см и более, длиной не менее 2,5 м.
1.2. Схема технологического процесса изготовления строганого шпона. Подготовка сырья к строганию
Схема технологического процесса изготовления строганого шпона представлена на рисунке 1.
Подготовка сырья к строганию заключается в поперечном и продольном раскрое сырья и его гидротермической обработке. Сырье раскраивается по длине при помощи цепных пил. Продольный раскрой на ванчесы и брусья производится на горизонтальных лесопильных рамах или ленточных станках. Способы разделки выбираются в зависимости от породы древесины, диаметра сырья и его формы (рис. 2).
Двухкантнобрусовый применяется для древесины, не содержащей ярко выраженных сердцевинных лучей (практически не применяется). Тупокантный способ раскроя используется при диаметре сырья от 30 до 40 см (встречается очень редко).
Рис. 1 Схема процесса изготовления строганого шпона: 1 - хранение; 2 - продольный раскрой; 3 и 4 - поперечный раскрой; 5 - переработка отходов; 6 - гидротермическая обработка; 7 - строгание шпона; 8 - сушка шпона; 9 - сортировка и упаковка.
Ванчесный четырехсторонний - основной способ для переработки сырья диаметром от 30 до 80 см. Для древесины с овальной формой в поперечном сечении применяется способ асимметричной разделки.
Рис. 2
Сырье диаметра 80 см и более раскраивается на четверти. Секторный способ разделки применяется при изготовлении радиального шпона. Ванчесный четырехсторонний способ применяется для древесины с внутренней гнилью.
Гидротермическая обработка ванчесов перед строганием шпона производится в автоклавах для придания древесине пластических свойств. Обычно производится пропарка с использованием мягких режимов.
Оптимальная температура: дуб, ясень, ильм, вяз 40– 50°C; бук, орех, клен, береза 45–50°C; лиственница 70– 75°C; красное дерево 50–60°C или 70–75°C в зависимости от породы. Продолжительность обработки выбирается в зависимости от размеров ванчеса.
1.3. Строгание шпона, применяемое оборудование и расчет его производительности
Процесс строгания шпона отличается от процесса лущения только траекторией движения ножа - возвратнопоступательной. Существует два основных способа строгания: вертикальный и горизонтальный (рис. 3). Основным режущим инструментом режима строгания является нож, а для предотвращения образования трещин применяется прижимная линейка. Основными параметрами режима строгания являются угол заточки ножа (β = 16–17°) и степень обжима Δ.
При изготовлении строганого шпона применяются горизонтальные и вертикальные шпонострогальные станки.
Рис. 3 Способы строгания: а - вертикальный; б - горизонтальный; 1 - нож; 2 - траектория строгания; 3 - сердцевинные лучи; 4 - годичные слои.
Рис. 4
В горизонтальных станках суппорт перемещается по горизонтальным направляющим за счет кулисного механизма (рис. 4).
Ванчесы устанавливаются на подъемном столе в количестве до четырех. После срезания слоя древесины стол поднимается каждый раз на шаг, равный толщине шпона. Станки этой конструкции имеют следующие преимущества: хорошее базирование ванчесов, высокая производительность за счет установки нескольких ванчесов и одновременного их строгания. Их недостатком является трудность удаления шпона из зоны резания, что требует применения специальных выносных устройств. Более прост отбор шпона в вертикальных шпонострогальных станках (см. рис. 5). Заготовка в этих станках закрепляется в вертикальных направляющих, совершающих возвратно-поступательное движение. Суппорт перемещается после каждого движения на величину, равную толщине шпона. Производительность шпонострогальных станков П, м2/час, определяется по формуле
где τ в - продолжительность установки ванчеса, мин; τ стр - время строгания, мин; n - количество одновременно строгаемых ванчесов; m - количество листов, получаемых из одного ванчеса; b, l - соответственно ширина и длина листов, м; k - коэффициент использования рабочего времени.
Рис. 5
Производительность горизонтальных шпонострогальных станков составляет 400–700 м2/час, вертикальных - 1400–1500 м2/час.
1.4. Сушка, сортировка, обрезка и упаковка шпона. Выход строганого шпона
Обработка шпона производится с учетом кнольности. Кноль - пачка листов шпона, срезанного из одного и того же ванчеса, одной текстуры и качества.
Сушка шпона обычно производится в сетчатых сушилках, т. е. сетка натянута на ролики. Роликовые сушилки не применяются из-за малого коэффициента их загрузки. Строганый шпон сушится при температуре 120°C. После сушки производится обрезка с четырех сторон на гильотиновых ножницах. После обрезки сортировка производится по кнолям.
Пачка кнолей не менее 10 штук обвязывается шпагатом в двух местах.
Пачка укладывается в пакеты, оборачивается слоями полиэтиленовой пленки и обвязывается стальной лентой. На каждой пачке ставится этикетка с указанием породы, сорта и стандарта. Учет продукции производится в м2. Расход древесины при изготовлении 1000 м2 строганого шпона (выход шпона) составляет для дуба 1,9 м3, для ясеня и красного дерева 2,1 м3.
Но в любом случае для производства шпона требуется:
- сушильная камера,
- оборудование для определения влажности древесины,
- оборудование для непосредственного производства шпона (зависит от способа производства материала).
Для производства фанеры чаще всего используются лущильный, калибровочный и раскроечный станки.
С помощью лущильного станка осуществляется получение тонкой поперечной стружки. На этих станках обрабатываются короткие бревна, которые по-другому называются чураки. На суппорте станка устанавливается нож, который при вращении бревна срезает с него слой древесины. Для улучшения качества шпона и увеличения его прочности во время лущения шпона производится обжим древесины с помощью прижимной линейки.
Калибровочный станок используется для пропуска бревен с сечениями. Благодаря возможности регулировать положение ножей на роторе можно обрабатывать на этом станке бревна различного сечения.
Раскроечные станки предназначаются для раскройки фанеры. Они характеризуются большими габаритами, что позволяет разрезать фанеру на листы разных размеров.
Производство фанеры состоит из нескольких этапов:
- подбор материала;
- снятие коры;
- снятие слоя шпона на лущильном станке;
- просушка шпона.
Первоначально древесину замачивают на некоторое время в воде (время зависит от плотности древесины) и пропаривают ее. Замачивание и пропаривание необходимо для придания древесине одинаковых физических свойств по всему объему. Далее идет процесс сушки в сушильной камере. Естественное высыхание древесины не даёт однородности. После этого с древесины снимается кора. Далее материал поступает на специальное оборудование, которое предназначается для производства фанеры.
На лущильном станке снимаются первый слой шпона, после чего его разделяют на отдельные листы. При наличии в шпоне большого количества влаги его отправляют на просушку. Далее производится склеивание листов шпона. Клеящие составы подаются желобки нескольких клеевых вальцов. Прокатывается клеящий состав с обеих сторон пиломатериала. Далее промазанные клеем листы шпона склеиваются с помощью пневматических, гидравлических или винтовых прессов. При склеивании фанеры при комнатной температуре их необходимо продержать в помещении около 6 часов. При повышенной температуре на склеивание шпона уходит всего несколько минут.
Если производится гнутая фанера используется специальные инструментальные плиты, которые характеризуются наличием нескольких пресс-форм. Далее фанера поступает на раскроечный станок, где осуществляется ее резка на листы различных размеров.
Выпуск фанеры требует наличия специальных линий. Это специализированное оборудование, которое значительно упрощает процесс производства. Древесина в виде бревна или чурака очищается от разнообразных загрязнений, а также с нее снимается кора. Для этого в течение нескольких часов применяется влаготермическая обработка. После того, как древесина прошла процесс размягчения, ее закрепляют в специальном станке, который вращается вокруг своей оси. К чураку подводится лущильный нож и с его помощью снимается тонкий слой древесины. Благодаря этой процедуре вырабатывается стружка. Эта стружка и становится основой будущей фанеры. Шпон раскраивается на листы. Эти листы проходят процесс сортировки согласно их качеству. При этом учитывается наличие трещин, сучков и разнообразных незначительных дефектов.
Шпон, полученный с помощью лущения, самый низкозатратный. Делают шпон таким путем очень просто: на токарный станок помещается деревянная заготовка, проводится ее грубая и первичная обработка. Заготовка становится ровной и гладкой. А потом, одновременно по всей длине, снимается определенный, заранее заданный слой. Древесина для такого производства необязательно должна быть сухой. Во время производства шлифованной фанеры используются специальные шлифовальные станки, на которых она проходит соответствующую обработку. В случае изготовления ламинированной фанеры используется специальная пленка, которая наклеивается сверху на фанеру. Благодаря этой пленке фанера имеет отличные технические характеристики, а также повышенный уровень износоустойчивости. Водостойкую фанеру во время производства обрабатывают специальными смолами.
Высококачественный шпон из древесины основных и экзотических пород, а также эксклюзивные стволы в широком ассортименте представлены в компании Кингвуд.
