Изготовление строганого шпона

1. Состав основных технологических операций и применяемое оборудование для изготовления строганого шпона

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 Продольный раскрой бревен на ленточнопильном станке

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 Схема горизонтального шпонострогального станка

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 Схема вертикального шпонострогального станка

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.