Содержание страницы
1. Клееная массивная древесина
1.1. Несущие строительные конструкции из клееной древесины
Клееную массивную древесину изготавливают в виде заготовок или готовых конструкций склеиванием массивных заготовок из пиломатериалов по толщине, ширине или длине. Номенклатура конструкций из клееной массивной древесины весьма разнообразна. В строительстве ее применяют в виде несущих конструкций зданий и сооружений (рис. 1). Конструкции деревянные клееные (КДК) используются в промышленном, гражданском, сельскохозяйственном строительстве, в зданиях общественного назначения.
Рис. 1 Несущие строительные конструкции из клееной древесины
На рисунке 2 изображены балки в качестве несущих строительных конструкций. Ими перекрывают пролеты от 6 до 35 м.
Для увеличения прочности балки делают двутавровыми (см. цв. вкл., ил. 2). Балки имеют наиболее простую конструкцию и внешний вид.
Арки (рис. 3) обеспечивают возможность перекрытия пролетов до 100 м. Кроме того, они обеспечивают высокие эстетические и архитектурные свойства. Наибольшее распространение получили арки треугольной формы с длиной от 12 до 18 м. Они применяются для строительства складов и спортивных сооружений.
Рамами (рис. 4) перекрывают пролеты от 18 до 24 м.
Рис. 2 Балки в качестве несущих строительных конструкций
Рис. 3 Применение арок
Рис. 4 Перекрытие помещений рамами из клееного бруса
Рис. 5 Фермы из клееной массивной древесины
Фермами (рис. 5) перекрывают сооружения пролетами свыше 50 м. Но широкого распространения фермы не получили из-за большой трудоемкости их изготовления и сборки.
Клееная массивная древесина с успехом применяется в деревянном домостроении (см. цв. вкл., ил. 1).
1.2. Клееные щиты из массивной древесины и столярные плиты
В мебельной промышленности из клееной массивной древесины изготавливают клееные щиты (см. цв. вкл., ил. 6) и клееные брусья (см. цв. вкл., ил. 4).
Клееные реечные щиты толщиной 16, 19 и 22 мм в настоящее время широко применяются в мебельном производстве (рис. 6а). При изготовлении щитов применяется древесина березы, дуба, сосны, ольхи и др.
а б
Рис. 6 Мебель из клееного мебельного щита: а — корпусная мебель; б — межкомнатные двери.
Клееные реечные щиты также применяются при изготовлении дверей (рис. 6 б).
При склеивании щитов используют поливинилацетатные и карбамидоформальдегидные смолы. Клееные щиты и блоки могут быть склеены как на гладкую фугу, так и с использованием шпунтового или зубчатого соединения (рис. 7). Сорт определяется в зависимости от количества дефектов по ТУ или контракту.
Плиты столярные (см. цв. вкл., ил. 5а) состоят из реечных щитов, которые по пласти облицованы лущеным шпоном. Варианты соединения показаны на рисунке в цветной вклейке (см. цв. вкл., ил. 5б).
В зависимости от конструкции плиты бывают из не склеенных между собой реек НР и склеенных СР и реечных блоков БР. Ширина реек обычно не превышает 1,5 толщины. Длина плит — от 1525 до 2500 мм. Ширина — 1220, 1525 мм. Толщина — 16, 19, 22, 25, 30 мм. Влажность — 8 ± 2%. Столярные плиты являются легким и прочным материалом. Обладают хорошей гвоздеи шурупоудерживающей способностью.
Рис. 7 Варианты соединения брусков при склеивании щитов и блоков
2. Характеристика основных видов клееной слоистой древесины
2.1. Классификация фанерной продукции
Классификация фанерной продукции показана на рисунке 8.
Основным видом клееной слоистой древесины является фанера, которая подразделяется на фанеру общего назначения, строительную, авиационную, бакелизированную и т. д. Фанера склеивается из трех и более слоев шпона, применяется в строительстве, в качестве облицовочных материалов мебельных изделий, в производстве тары, в производстве легких летательных аппаратов и т. д.
Рис. 8 Классификация фанерной продукции
2.2. Фанера общего назначения
Фанера (см. цв. вкл., ил. 11) общего назначения выпускается трех марок: ФК — фанера, склеенная карбамидоформальдегидными клеями; ФСФ — фенолоформальдегидными клеями; ФБА — фанера, склеенная альбуминоказеиновыми клеями.
Фанера считается той породы, из которой состоят наружные слои. Сорт фанеры определяется сортом лицевого и оборотного слоев. В наружных слоях используется шпон более высокого качества, чем во внутренних. Сорт листов шпона, используемых в наружных слоях фанеры, зависит от количества дефектов, основными из которых являются сучки. Сорта шпона внутренних слоев фанеры не регламентируются. Классифицируют фанеру по внешнему виду шпона наружных листов на сорта: Е (элита), I, II, III, IV — для лиственных пород, Ех, Iх, IIх, IIIх, IVх — для хвойных. При обозначении вначале ставят сорт лицевого слоя, затем через дробь сорт оборотного слоя. Пример такого обозначения — Е/I.
По степени обработки фанера может быть не шлифованной (НШ), шлифованной с одной стороны (Ш1) или шлифованной с двух сторон (Ш2). В зависимости от величины содержания свободного формальдегида в 100 г абсолютно сухого материала фанера подразделяется на классы эмиссии Е1, Е2. В фанере класса эмиссии Е1 допустимая норма содержания свободного формальдегида в 100 г фанеры составляет до 10 мг; Е2 — от 10 до 30 мг.
Фанера изготавливается следующих размеров, мм: толщиной — 3; 4; 6,5; 9; 12; 15; 18; 21; 24; 27; 30; шириной от
950 до 1525 мм, длиной от 1220 до 2440. В нашей стране чаще всего согласно ГОСТ 3916.1-96 производится фанера форматом 1525×1525, за рубежом — 2440×1220.
Условное обозначение содержит наименование продукции, сочетание сортов шпона наружных сортов, класс эмиссии, вид обработки поверхности, размеры и обозначение стандарта. Пример обозначения:
Фанера береза/береза, ФК, I/II, Е1, Ш2, 2440×1220×12 ГОСТ 3916.1-96.
Качество склеивания характеризуется пределом прочности при скалывании по клеевому слою. В зависимости от водостойкости образцы фанеры могут быть испытаны в сухом состоянии (неводостойкие клеи), после выдержки в холодной воде в течение 24 ч (водостойкие клеи), после кипячения в течение 1 ч (клеи повышенной водостойкости). Фанера марки ФК испытывается после вымачивания в течение 24 ч в холодной воде. Предел прочности при скалывании для древесины: березы — 1,6 МПа; липы, ольхи, тополя — 1,2 МПа. Фанера марки ФСФ испытывается после кипячения в течение 1 ч. Предел прочности при скалывании: для березы — 1,2 МПа; липы, ольхи — 1,6 МПа. Фанера марки ФБА испытывается в сухом состоянии. Прочность березы — 1,2 МПа; липы, осины, тополя — 1,6 МПа. ФБА — после кипячения в течение 1 ч: береза — 0,5 МПа; ольха, липа, тополь — 0,3 МПа. Остальные технические требования к фанере общего назначения с наружными слоями соответственно из древесины лиственных и хвойных пород установлены по ГОСТ 3916.1 и ГОСТ 3919.2.
Строительная фанера (см. цв. вкл., ил. 7) является разновидностью фанеры общего назначения. Она склеивается с применением клеев повышенной водостойкости из толстых листов шпона хвойных пород.
2.3. Фанера березовая авиационная
Фанера березовая авиационная предназначена для изготовления легких летательных аппаратов (см. рис. 9а) и музыкальных инструментов (рис. 9б).
Фанера марки БП-А изготавливается с применением бакелитовой пленки марки А, фанера марки БП-В изготавливается с применением бакелитовой пленки марки В, БС-1 — изготовлена с применением фенолоформальдегидной смолы СФЖ-3011.
Рис. 9 Изделия из авиационной фанеры
Предел прочности при скалывании по клеевому слою после кипячения в течение 1 ч должен быть не менее 2 МПа. Фанера выпускается следующих размеров: толщиной от 1 до 12 мм, шириной от 800 до 1525 с градацией 25 мм, длиной от 1000 до 1525 с градацией 25 мм. Влажность фанеры составляет 8 ± 2%, шероховатость — 60–100 мкм.
2.4. Фанера бакелизированная
Бакелизированная фанера склеивается из тонких листов березового шпона, предварительно пропитанного фенолоформальдегидной (бакелитовой) смолой (рис. 10). Основное отличие от фанеры общего назначения заключается в ее более высокой плотности (до 1200 кг/м3), большой длине листов и более темной окраске — обычно красно-коричневого оттенка. Эта фанера является высокопрочным материалом, способным конкурировать со многими материалами, включая низколегированные стали.
Рис. 10 Бакелизированная фанера
Марка фанеры зависит от вида применяемого клея и способа его нанесения. ФБС — фанера бакелизированная, склеенная с помощью спирторастворимых фенолоформальдегидных смол. ФБВ — с помощью водорастворимых фенолоформальдегидных смол.
Рис. 11 Применение бакелизированной фанеры: а — судостроение; б — строительство.
Если в обозначении используется индекс «1» (ФБС1), то фанера изготовлена из менее качественного шпона. Фанера характеризуется высокой водостойкостью, плотностью. Применяют в судостроении (рис. 11а), машиностроении, строительстве (рис. 11б), в изделиях, эксплуатирующихся в условиях повышенной влажности.
Фанера характеризуется высокой прочностью при склеивании по клеевому слою после кипячения в течение 1 ч — 2,5–4 МПа. Влажность фанеры находится в преде8 лах 6 ± 2%. Бакелизированная фанера выпускается сле8 дующих размеров: толщиной 1, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 15, 18, 22 мм; шириной 750–1830 мм с градацией 25 мм; длиной 1220–2440 мм с градацией 25 мм.
Бакелизированная фанера изготавливается длиной от 2440 до 5240 мм.
2.5. Облицованная, декоративная, композиционная и армированная фанера
Облицованная фанера состоит из трех и более слоев лущеного шпона, у нее один или оба наружных слоя явля8 ются облицовочными материалами (см. цв. вкл., ил. 10). Облицовывание может выполняться как одновременно со склеиванием, так и в виде отдельной операции.
Фанера, облицованная строганным шпоном, подразделяется на марки: ФОФ — фанера, изготовленная с использованием фенолоформальдегидных клеев, ФОК — фанера, изготовленная с использованием карбамидоформальдегидных клеев. По количеству облицованных сторон она делится на одностороннюю и двухстороннюю. Для облицовки применяется строганный шпон толщиной от 0,6 до 1 мм. В зависимости от сорта строганного шпона декоративная фанера бывает 1 и 2 сорта. Фанеру изготавливают шлифованной и нешлифованной; толщиной 4, 5, 6, 8, 9, 10 мм, длиной 1830 и 1525 мм, шириной 725, 1220 и 1525 мм. Фанеру марки ФОФ используют в условиях повышенной влажности — в судостроении, в строительстве, а фанеру марки ФОК — в основном в мебельном производстве. Для придания фанере поверхностной стойкости против механических воздействий ее облицовывают шпоном, пропитанным меламиноформальдегидной смолой.
Декоративная фанера в зависимости от вида облицовочного покрытия и применяемых при изготовлении смол бывает марок: ДФ-1 и ДФ-3 с прозрачным, бесцветным и окрашенным покрытием на основе сульфатной бумаги, ДФ-2 и ДФ-4 изготавливают с непрозрачным покрытием бумаги, на которую нанесен рисунок, обычно имитирующий текстуру древесины (см. цв. вкл., ил. 9). Для производства декоративной фанеры обычно применяют древесину березы.
Склеивают шпон фенолоформальдегидной смолой СФЖ-3011 или бакелитовой пленкой марки Б. В зависимости от качества облицованной поверхности фанера подразделяется на 1 и 2 сорта. Декоративная фанера не шлифуется. Применяется в качестве облицовочного материала в строительстве, автои судостроении, мебельном производстве. Фанера может быть облицована декоративным бумажно-слоистым пластиком, ДВП, стекловолокнистыми материалами.
Композиционная фанера представляет собой композицию из двух или трех различных древесных материалов (см. цв. вкл., ил. 14).
В армированной фанере внутренние слои состоят из листов металла, резины или металлической сетки. Армирование металлом повышает жесткость и прочность, а резиной — увеличивает эластичность и уменьшает водопроницаемость. Шпоновые доски представляют собой материал из слоев лущеного шпона толщиной 3–4 мм, склеенных вдоль волокон. Применяют как строительный материал для несущих и ограждающих конструкций.
2.6. Плиты фанерные
Фанерные плиты изготавливают из слоев лущеного шпона толщиной 1,15–1,5 мм. Толщина фанерных плит составляет от 8 до 78 мм, ширина — до 1525 мм, длина — до 2440 мм. Плотность плит находится в пределах 550– 850 кг/м3. Плиты изготавливают с применением карбамидоформальдегидных и фенолоформальдегидных смол. Применяются плиты в вагоностроении, сельхозмашиностроении (рис. 12).
Рис. 12 Применение фанерных плит в автомобилестроении
В зависимости от способа формирования пакета плиты выпускаются следующих марок: ПФ-А — все смежные слои имеют взаимно перпендикулярное направление волокон; ПФ-Б — каждые 5 слоев с параллельным направлением волокон чередуются с одним перпендикулярным; ПФ-В — все слои, кроме центрального, имеют параллельное направление волокон; ПФ-Х и ПФ-Л — все слои имеют параллельное направление волокон.
Плиты ПФ-А, ПФ-Б и ПФВ применяют в сельскохозяйственном машиностроении ив автомобилестроении, плиты ПФ-Х — при изготовлении ручек и крюков хоккейных клюшек, ПФ-Л — при изготовлении лыж. Толщина лущеного шпона составляет обычно 1,15–1,5 мм. Шпон склеивают фенолоформальдегидными и карбамидофор% мальдегидными клеями, а при изготовлении плит ПФ%А и ПФ%Х — только фенолоформальдегидными клеями.
Новым материалом является плита фанерная ячеис% тая (см. цв. вкл., ил. 18). Внутренние слои плиты фанер% ной ячеистой выполнены из полос шпона, уложенных с зазором между ними. Наружные слои собираются цель% ными. Наличие внутренних воздушных прослоек позво% ляет использовать плиту фанерую ячеистую в качестве теплоизоляционного материала.
Рельефная фанера имеет объемный рисунок на лице% вой поверхности (см. цв. вкл., ил. 12) и может применять% ся как отделочный материал в строительстве в качестве облицовочного материала и в мебельном производстве.
2.7. Гнутоклееные и плоскоклееные заготовки из шпона
Гнутоклееные заготовки представляют собой слоистый материал, которому в процессе производства придают требуемую форму. Эти заготовки при изготовлении имеют сложную форму при малом расходе материалов. Заготовки бывают симметричные и несимметричные, прямолинейные и криволинейные, замкнутые и незамкнутые. По профилю различают: Л-образные, П-образные, Г-образные, круглые, трапециевидные, дугообразные и другие — более сложные по конфигурации. Заготовки склеивают с одновременным изгибом пакета в двух направлениях — двояковыпуклыми. Гнутоклееные заготовки используются в мебельном произ% водстве в качестве спинок стульев (рис. 13), ножек, под% локотников, элементов ящиков и полок корпусной мебели. В строительстве гнутоклееные заготовки применяются в качестве несущих элементов конструкций, балок, ферм для перекрытия зданий и сооружений. При изготовлении мебельных заготовок применяют карбамидоформальдегидные смолы, а несущих конструкций — фенолоформальдегидные. Прочность при скалывании по клеевому слою — от 1,5 до 2 МПа.
Разновидностью гнутоклееных заготовок являются фанерные трубы и муфты, изготавливаемые преимущественно методом рулонной навивки. Трубы бывают марок: Ф1, Ф2, Ф3, М1, М2, М3 (муфты). Размеры фанерных труб: внутренний диаметр — 50–300 мм, длина — 1,5–7 м. Размеры муфт: длина — 150–350 мм, толщина стенки — 70–170 мм. Достоинства фанерных труб: небольшая плотность 700–800 кг/м3; немагнитность; низкая теплопроводность; стойкость к химическим реагентам. Фанерные трубы могут применяться для транспортировки жидких и сыпучих веществ, изготовления строительных конструкций и деталей машин.
Рис. 13 Изделия из гнутоклееных заготовок: а — стулья; б — кресла.
Рис. 14 Изделия из плоскоклееных заготовок: а — кресло; б — ламели.
Наряду с гнутоклееными заготовки из шпона изготавливают плоскоклееными. На их основе можно получить целые элементы мебели:
- сиденья и боковины кресел, стульев и парт (см. рис. 14а);
- локотники кресел и диванов;
- ламели (рис. 14б).
Их достоинством является отсутствие соединений в узлах, что повышает долговечность мебели. Недостатками технологии является большая трудоемкость их изготовления.