Древесный шпон как наполнитель для армированных материалов: способ получения, свойства, применение

Шпон - это натуральный природный материал. Представляет собой тонкие листы изготовленные из натуральной древесины различных пород. В зависимости от метода производства шпон называют - лущённым (изготавливается на специальных лущильных станках), строганным или пилёный шпоном [12].

Производство древесного шпона

Производство шпона требует специальных знаний и большого умения. Оно начинается с покупки бревен. Заказчик определяет качество сырья, необходимое для коммерческой целесообразности изготовления из него шпона. Обследуя торец бревна, нужно определить качество древесины, потенциальный узор шпона, цвет и соотношение заболони и сердцевины дерева. Необходимо одновременно учитывать и другие факторы, влияющие на ценность бревна, включая наличие и обширность побочных пятен и каких-то недостатков и дефектов, как, например, трещины, вросшая кора, избыточная сучковатость, смоляные ходы или кармашки. Большинство этих дефектов выявляются при первом же разрезе бревна вдоль его длины, но покупатель должен приобрести бревно до того, как оно распилено.

После того как бревно куплено и доставлено на лесопильный завод, все зависит от мастерства нарезчика шпона, поскольку именно он должен определить лучший способ переработки сырья, чтобы получить наибольшее количество листов высококачественного материала.

Сортировка. При нарезке декоративного шпона его листы по очереди складываются в кипу. Перед сортировкой шпон просушивается.

Шпон из большинства видов древесины обрезают по стандартным типоразмерам «гильотиной» - резальной машиной. Другие - например, тисовый или каповый - оставляют такими листами, как были нарезаны.

Цена шпона зависит от размера и качества. Он оценивается по естественным или приобретенным при переработке дерева дефектам, например по толщине, типу рисунка и цвета, и относится к соответствующей группе. Одно бревно может дать шпон различного качества. Более качественные шпоны относятся к облицовочным сортам и ценятся выше, чем второсортные (поуже или похуже) шпоны для покрытия задних частей изделий.

Шпон хранят в пачках с количеством листов кратным четырем (16,24,28 или 32шт.) с целью сочетаемости узора на листах. Пачки штабелируются по порядку, и, как бы вновь собранное из листов бревно, хранится на складе в прохладных условиях, готовое к продаже.

Нарезка шпона. Фанерные кряжи отрезаются от основного ствола дерева между комлем и первой ветвью. Кора снимается, а дерево проверяется на наличие инородных тел, таких, как, например, гвозди и другие инородные тела [12].

До переработки кряжа в шпон его смягчают погружением в горячую воду или пропариванием. Такой обработке может подвергаться либо бревно целиком, либо нарезанные из него огромной ленточной пилой заготовки, подходящие для того или иного метода получения шпона. Условия этой обработки задаются в соответствии с типом и твердостью древесины и необходимой толщиной шпона. Срок может составлять от нескольких дней до нескольких недель. Светлые сорта древесины, такие, как клен, не проходят такой подготовки, поскольку этот процесс обесцветит шпон. Существуют три основных способа получения шпона: фанеропильный, лущение и строгание. На шпонострогальных станках режущий инструмент (нож) быстро движется вперёд-назад и слой за слоем срезает древесину с четырёх-шести скреплённых рядом кряжей (рисунок 11.1, а). Стандартный строганый шпон имеет толщину 0,4; 0,6; 0,8 и 1,0 мм.

На лущильных станках (нож) срезает тонкий слой древесины с вращающегося чурака, как бы разворачивая его наподобие рулона бумаги (рисунок 11, б). Такой шпон называется лущёным. Толщина его 0,35-4,0 мм.

Строганым шпоном покрывают мебель, лущёным — столярные плиты (СП) и древесностружечные плиты (ДСП).

Рисунок 11.1. Схема получения шпона: а – строганного, б - лущёного;

1 - упор, 2 - нож, 3 - шпон.

Поделочный шпон из мягких и некоторых твердых сортов древесины нарезаются лущильным методом. Кряж целиком устанавливается в большой лущильный станок, который отрезает «бесконечный» лист шпона. Кряж, вращаясь, прижимается к ножу и прижимной штанге по всей длине станка. Нож установлен прямо под штангой и впереди на толщину шпона. Расположение ножа и штанги по отношению к бревну весьма важно для предотвращения поверхностных дефектов - трещин, так называемой посечки. На каждый оборот кряжа нож автоматически подается вперед на толщину листа.

Шпон, произведенный этим способом, можно отличить по отчетливому «водному» узору, образующемуся при прохождении ножа сквозь годичные кольца. Лущение особенно эффективно при получении шпона для производства искусственных древесных материалов, так как ширина листа здесь практически не ограничена.

Строгание. Строгальный метод используется для производства отделочного шпона из твердых пород дерева. Как следует строгать кряж – зависит от естественных характеристик дерева. Сначала бревно пилят вдоль на две части и оценивают структуру для определения возможного рисунка. Кряж может нарезаться и дальше таким образом, чтобы получить требуемый узор. Именно то, как бревно разрезано и установлено в станок, и определяет узор. Ширина листа при таком способе зависит от размеров заготовки.

Половина или четверть бревна закрепляется на подвижной раме, которая движется вверх и вниз. Прижимная штанга и нож установлены горизонтально перед заготовкой, и при каждом ходе рамы вниз отрезается лист шпона. После каждого реза нож или заготовка подается вперед на требуемую толщину шпона. При таком строгании полубревна получается декоративный шпон, обычно используемый при изготовлении шкафов, сервантов, комодов [12].

Сорта древесины, которые дают красивый рисунок при поперечно-слоистой распиловке, режутся на заготовки радиальным способом. Заготовки устанавливают в станок так, чтобы лучи шли в направлении максимально близком к направлению резания. Четверти кряжа также можно использовать для получения продольно-слоистого шпона методом тангенциального резания.

Растрескивание. Станки для получения шпона похожи на огромные рубанки, а шпон - «стружка» от них. Но в этом случае важно, чтобы стружка получалась гладкой и строго выдержанных размеров. Качество резки регулируется силой давления прижимной штанги и положением ножа.

Свойства древесного шпона

Древесина отличается высокой твердостью, прочностью, с трудом поддается обработке самыми острыми инструментами. Хорошо склеивается и отделывается. Применяют в виде шпона для облицовывания небольших изделий и мозаичных работ, для токарных изделий, мелкой резьбы и моделей.

Состав древесного шпона: 92 – 94 % - натуральная древесины, 7 – 8 % связующее (клей), 0,3 – 0,5 % - краситель [12].

Свойства древесного шпона приведены в таблицах 11.1 и 11.2.

Таблица 11.1 – Вес 1 м² шпона в килограммах [12]

Таблица 11.2 – Физико-механические свойства шпона [12]

Шпон обладает очень высокой прочностью при ярко выраженной анизотропией (таблица 11.3).

Таблица 11.3 - Предел прочности лущеного шпона при растяжении [12]

Основными достоинствами шпонированных изделий являются:

а) экологичность (природный натуральный материал);

б) безупречность внешнего вида (богатый ассортимент, возможность удаления дефектов, свойственных массиву дерева);

в) легкость в производстве (простота изготовления, высокая скорость работы);

г) длительность эксплуатации (изделия, облицованные шпоном, не рассыхаются, как изделия из массива дерева, не боятся влажности и температуры).

Применение шпона

Шпон - это листовой древесный материал, используемый для облицовки поверхности изделий и изготовления клееных и гнутоклееных деталей. Как самостоятельный продукт, шпон используется крайне редко, как правило, мы сталкиваемся с уже подготовленными к использованию заготовками, созданными методом венирования либо фанерования, т.е. с панелями, с уже наклеенными тонкими слоями натурального шпона.

Шпон лущеный является одним из важнейших конструкционных материалов, значение и ценность которого в мировом мебельном производстве быстро растет. Шпон изготавливается методом лущения (размотки чураков) на специальных станках из древесины различных пород. Шпон представляет собой экологически безопасный, прочный и пластичный материал - возобновляемый природный ресурс.

Лущеный шпон применяется главым образом для изготовления фанеры, фанерных и столярных плит, изготовления полоскоклееных и гнутоклееных элементов мебели и др. изделий, для облицовывания мебельных и др. деталей. Он имеет и много других применений (спички, древесные пластики, спортивный инвентарь, художественные и хозяйственные изделия и т.д.).

Сегодня, при широком использовании современных клеев и искусственных досок и панелей, венированные или фанерованные изделия в определенных ситуациях превосходят цельную древесину. В условиях, когда естественные ресурсы ценной древесины постепенно исчезают, шпон и фанера позволяют нам экономно тратить дефицитный материал.