Характеристики, властивості та області застосування фанери
Фанера це композитний матеріал, який виробляється із деревини, об’єднуючи в собі кілька тонких шарів дерев’яного шпону за допомогою склеювання. Унікальність фанери полягає в тому, що волокна суміжних шарів розташовані під специфічним кутом одне до одного, часто перпендикулярно.
Цей спосіб конструкції призводить до хороших міцнісних властивостей фанери та її стійкості до змін вологості, що в поєднанні зі значними розмірами листа робить її практично неперевершеною у порівнянні з традиційною деревиною.
Як виготовляють фанеру
- Спочатку відібрані для виробництва колоди вимочують в теплій воді, щоб забезпечити деревині м’якість, необхідну для обробки.
- З підготовлених чураків певного розміру отримують шпон, який потім вирівнюють і висушують.
- Шпон сортується, в ньому усуваються дефекти і з нього формуються листи певного розміру.
- Листи шпону збираються в певному порядку і скріплюються між собою клеєм.
- Після висушування отриманих пакетів їхні краї обрізаються до необхідного формату, а лицьові поверхні при необхідності шліфуються і покриваються декоративним шаром.
Одержання шпону для фанери
Для отримання шпону використовують різні методи. Найчастіше застосовують кругове лущення: підготовлений чурак обертається навколо поздовжньої осі, а спеціальний ніж знімає з нього тонкий шар.
Знятий шар деревини розгортається в стрічку, ріжеться на листи і відправляється на подальшу обробку.
В деяких випадках використовують лущення з ексцентричним обертанням заготовки. Це дає більш цікавий періодичний малюнок через перетинання ножем шарів.
Рідше використовують плоске стругання, яке дозволяє отримувати шпон з заданим характером малюнка в залежності від напрямку обробки. Розрізняють тангенціальний і радіальний шпон. Вони розрізняються розташуванням площині обробки по відношенню до радіусу колоди і видом візерунка, який утворює деревна структура. Для виробництва шпону цим методом відбирається якісна деревина, яка не має вад.
Усунення дефектів і формування листів
Отриманий шпон містить різні дефекти, успадковані від деревини. Крім того, можуть бути пошкодження, зумовлені самим процесом виробництва. Крім того, первинний матеріал не завжди відповідає необхідним форматам аркушів. Для приведення шпону до потрібних параметрів проводиться його додаткова обробка.
Насамперед, проводиться відбір і вибракування матеріалу. Видаляються погані листи або їх частини, слабо пов’язані або вражені гнилизною і відбираються придатні для подальших етапів. Вирізаються гнилі, пухкі і неякісні ділянки. Потім окремі деталі прирізаються по краях і склеюються в листи потрібних розмірів. При необхідності видаляються сучки і на їх місце вставляються заплатки. Таким же чином ремонтуються тріщини.
Склеювання
З підготовлених і висушених листів шпону формуються клей-пакети. Зазвичай в них входить непарна кількість шарів. Центральний шар укладається в поперечному напрямку, кожен наступний – під прямим кутом до попереднього. Напрямок зовнішніх шарів з обох сторін збігається і вважається поздовжнім.
Є фанера і з парною кількістю шарів. У цьому випадку два центральних шари мають однаковий напрям структури. Всі шари, як правило, мають однакову товщину. Але в ДСТУ спеціально зазначено вимогу, щоб були однаковими шари, розташовані симетрично відносно центрального.
Склеювання шпону проводиться за допомогою преса і високої температури. Прес забезпечує рівномірність і мінімальну товщину клейових прошарків, а нагрівання необхідне для затвердіння смоли. Після склеювання листи витримуються в пакетах для рівномірного охолодження і вирівнювання внутрішніх напружень і вологості.
Обрізка
Склеєні листи обрізаються по краях на спеціальних верстатах. Ця операція дає рівні торці і забезпечує точний формат аркушів.
Марки і сорти фанери
- порода деревини, що йде на шпон;
- тип клею, яким клеїться шпон, спеціальному просоченню і іншим особливостям виробництва, які визначають основні якості матеріалу;
- якості лицьових шарів і застосування спеціальних покриттів.
За типом деревини фанеру поділяють на листяну і хвойну. Фанера ламінована може виготовлятися як з шпону одного виду, так і з їх комбінацією. Її вигляд визначається по виду деревини зовнішніх шарів.
Марки
Існує кілька марок фанери, які розрізняються за своїми властивостями.
1. ФСФ – фанера, склеєна фенолформальдегідною смолою. Міцна і досить стійка до зволоження. Найчастіше застосовується в будівництві.
2. ФК – шари шпону склеюються карбамідним клеєм. Матеріал має дещо меншу, ніж ФСФ, вологостійкість. Як правило, при виробництві легше забезпечується екологічна безпека. Застосовується для виробництва меблів, тари, для внутрішньої обробки, конструкцій, що застосовуються в сухих приміщеннях.
3. ФБ – сімейство бакелізованої фанери з різними варіантами склеювання і просочування шпону бакелітовими смолами. Застосування бакелітової смоли надає плитам поверхневу твердість, в 2-4 рази збільшує межу міцності при вигині, підвищує вологостійкість на 50-70 %.
Особливо високу міцність і вологостійкість має фанера ФБС, повністю виготовлена із застосуванням бакелітової смоли. Вона витримує навіть контакт з морською водою. З неї виготовляють пайоли, банки і транці для надувних човнів, деталі корпусного набору малих суден.
Марка ФБВ відрізняється тим, що для склеювання застосовується водорозчинна смола. Завдяки цьому ФБВ приблизно на 16 % менш вологостійка, ніж ФБС.
Крім цих двох, є додаткові марки, з різним комбінуванням спирторозчинних і водорозчинних смол: ФБС-1, ФБВ-1, ФБС-1А.
Для бакелізованої фанери марок ФБС і ФБВ на зовнішній шар використовується шпон не нижче II сорту, для фанери з комбінуванням смол різних видів (ФБС-1, ФБВ-1, ФБС-1А) застосовується шпон не нижче III сорту.
4. ФБА – єдина марка повністю натуральної фанери. В ній шпон склеюється альбуміновим або казеїновим клеєм. Цей матеріал абсолютно безпечний екологічно, але не вологостійкий.
Сорти
Сорт фанери визначається якістю її поверхні. Деревина – неоднорідний матеріал, в якому можуть зустрічатися сучки, каверни, тріщини, гниль. При лущенні ці дефекти переходять у шпон. Про їх видалення було сказано вище, в розділі, присвяченому виробництву.
У ДСТУ визначено широкий перелік усіх допустимих дефектів: як природних для деревини, так і специфічних огріхів виробництва. У ній передбачена допустимість дефектів кожного виду для кожного сорту матеріалу, їх граничні розміри та кількість, що припадає на лист або на одиницю площі.
Для листяних і хвойних порід вимоги дещо різняться, тому сорти хвойної фанери мають в назві індекс «х». Нижче в дещо спрощеному вигляді наведено допустимі дефекти для листяних і для хвойних порід.
Елітний сорт Е.
- На поверхні листів сорти Е неприпустимі ніякі видимі дефекти.
- На хвойній фанері сорту Ех можуть бути шпилькові сучки в кількості до 3 штук на 1 м2.
- Для листяної допустимі одиничні незначні зміни в структурі деревини.
Сорт 1
- сучки, у тому числі випадаючі і отвори від них;
- зімкнуті тріщини;
- сліди зарослих механічних пошкоджень деревини;
- здорова зміна кольору;
- прогалини шпону внутрішніх шарів шириною до 2 мм, крайові дефекти;
- ремонтні вставки для закладення сучків.
Сорт 2
- сучки і червоточини;
- зімкнуті і розкриті тріщини;
- світлі і темні прорости;
- смоляні кишені;
- нахлест шпону зовнішнього шару;
- подряпини і вм’ятини;
- вставки шпону для закладення сучків і прогалин;
- клейова стрічка або просочування клею.
Сорт 3
Поверхня фанери 3 сорту може містити всі види дефектів, перераховані для 2 сорту. Різниця в кількості і розмірах.
- Допустима довжина нахлесток для хвойних порід збільшена з 200 до 400 мм, а їх кількість – з 3 до 5 штук. Аналогічні зміни є і для листяних порід.
- Довжина тріщин збільшена з 300-400 мм до 600, а їх ширина – з 2 до 5 мм, а для сорту 3x – до 10.
- Знято обмеження на довжину зімкнутих тріщин;
- Для хвойних порід знято обмеження на кількість сучків і збільшено їх розмір до 70 мм, а для листяних можна сучки з тріщинами.
Сорт 4
Для фанери 4 сорту знято більшість обмежень. Регламентуються тільки максимальні розміри великих дефектів, таких як сучки (до 100 мм), тріщин (до 15 мм) ширина крайових дефектів (до 15 мм) та інших. Цей сорт – технічний матеріал, до зовнішніх шарів якого пред’являються мінімальні вимоги до того, щоб вона зберігала необхідні механічні якості.
Додаткові вимоги до якості.
Для кожного сорту фанери існує вимога до кількості видів одночасно присутніх на аркуші дефектів. Наприклад, якщо крім сучків є ще тріщини, нахлестки і прорости, то сорт такого матеріалу не може бути вище, ніж 2 або 1.
Для сорту 4 допустимі в будь-якій кількості, будь-які дефекти за винятком гнилі, але з обмеженням їх розмірів.
Якість двох різних поверхонь листа може не збігатися. У цьому випадку сорт позначається для кожного з них, через косу риску. Наприклад, сорт фанери 1/2, сорт 2/2, сорт 2/4, сорт 4/4 і так далі.
Види лицьової поверхні фанери
- нешліфована (НШ);
- шліфована з однієї сторони (Ш1);
- з двостороннім шліфуванням (Ш2)
Шліфування надає матеріалу гладкість, і робить його готовим для чистової обробки, що зручно при виготовленні меблів. Піддається шліфуванню одна або обидві сторони аркуша.
Поверхня фанери може покриватися шаруватим паперово-смоляним покриттям на основі фенол-формальдегідної смоли. Це покриття надає поверхні твердість і зносостійкість. Ламіновану фанеру використовують у меблевому виробництві, для оздоблювальних робіт, в якості матеріалу для створення різних конструкцій, для виготовлення багаторазової опалубки.
Маркування фанери
Основні параметри фанери вказуються в позначенні, яким вона маркується.
- найменування матеріалу;
- породу, з якої виготовлений шпон зовнішніх шарів;
- марку;
- сорт;
- клас емісії;
- формат аркушів.
Наприклад: «Фанера сосна ФСФ 2/4 Е1 Ш1 1525х1525х6,5» – це позначення соснової фанери ФСФ з поверхнями 2 і 4 сортів, першого класу емісії, з однобічним шліфуванням, товщиною 6,5 мм розмірами 1525х1525 мм.
Для ламінованої фанери додатково вказується марка плівки. Маркування бакелізованої фанери простіше. У неї входять тільки найменування, марка, розміри.
Наприклад: «Фанера ФБС 1500х1250х5».
Технічні характеристики фанери
Міцність і щільність фанери
Міцність фанери залежить від характеристик вихідної деревини і міцності склеювання. На міцність побічно вказує щільність матеріалу. Як правило, щільність фанери коливається в межах 550-750 кг/м3, тобто, приблизно відповідає щільності деревини або трохи перевищує її через більш високу щільність смоли, якою скріплюється шпон.
В ДСТУ для звичайної фанери передбачені різні рівні щільності – від 300 до 1000 кг. Низька питома вага можлива при використанні легкої деревини і «пухкого» шпону. Обтяження відбувається через застосування більш щільних смол та інших особливостей виготовлення конкретного виду матеріалу. Наприклад бакелізована фанера може мати щільність до 1200 кг/м3. Вона відрізняється найбільшою міцністю.
Головні, найбільш важливі показники міцності фанери – це межа міцності при вигині, міцність утримання кріплення. Міцність фанери марок ФСФ і ФК на вигин приблизно в 3-4 рази нижча, ніж у цільної деревини. Марки ФБС і ФБВ по міцності перевершують вихідну деревину. Опір висмикування шурупів досить високий за рахунок вираженої шаруватої структури і досягає 6-8 кг на кожен міліметр довжини кріплення.
Екологічність
Екологічні властивості фанери характеризуються її класом емісії. Найкраща в цьому відношенні марка – ФБА. У ній зовсім немає синтетичних матеріалів.
Всі інші марки фанери в тій чи іншій мірі є джерелами летючого формальдегіду. Для використання в житлових приміщеннях слід вибирати матеріали з класом емісії Е1 і нижче.
Біологічна стійкість
Фанера не застрахована від ураження гниллю, синявою (для хвойних порід), цвіллю. Однак стійкість фанери до біологічного враження вища, ніж у звичайної деревини. Це обумовлено тим, що шпон знаходиться в безпосередньому контакті з фенольними або карбамідними смолами, які частково виконують функції антисептика. Хвойний шпон має більш високу опірність за рахунок особливостей деревини. Найбільшою стійкістю володіє бакелізована фанера.
У будь-якому випадку слід враховувати умови експлуатації матеріалу і вибирати підходящий для них або проводити додаткову антисептичну обробку.
Горючість
Фанера відноситься до сильно горючих матеріалів. Це обов’язково потрібно враховувати при її застосуванні. Підвищити вогнестійкість конструкцій і виробів з неї можна спеціальною обробкою. Є й особливий, важко горючий сорт фанери – ФСФ-ТБ.
Вологостійкість
Вологостійкість найбільш популярних сортів ФСФ і ФК демонструє випробування на розшарування листа, яке проводиться після сильного зволоження. Фанеру ФК перед випробуванням вимочують у воді протягом 24 годин, марка ФСФ підлягає кип’ятінню протягом години, а за погодженням із замовником – протягом 6 годин. Марки ФБС і ФБВ також піддаються кип’ятінню 1 год.
- ФК та ФСФ – від 2 до 10 кг/см2 (0,2—1 МПа);
- ФБВ – 14,7 кг/см2;
- ФБС – 17,6 кг/см2.
Марка ФБС підходить для тропічного клімату і інших складних умов.
Ізоляційні властивості
Фанера може використовуватися в складі зовнішніх огороджувальних конструкцій. При такому застосуванні враховуються її ізоляційні якості.
Проникність для вологи
Будь-яка фанера здатна вбирати воду, і тому проникна для вологи. Однак вологопроникність матеріалу має капілярний характер і залежить від типу просочення. У будь-якому випадку, при зволоженні одного боку волога проникає на протилежний і може передаватися на суміжні шари огороджувальної конструкції.
Теплопровідність
Теплопровідність фанери залежить від її щільності і може коливатися від 0,09 до 0,25 Вт/(м2). Для найбільш використовуваних марок теплопровідність матеріалу близька до деревини.
Паропроникність
Проникність для водяної пари – важливий параметр, який враховується при розрахунках багатошарових конструкцій, що огороджують приміщення з штучним мікрокліматом.
Паропроникність фанери приблизно втричі нижча, ніж проникність деревини в напрямку поперек волокон, і вп’ятеро нижча, ніж проникність цегляної кладки. Ці властивість у деяких випадках можна використовувати для пароізоляції стін зсередини, і обов’язково потрібно враховувати при використанні фанери для зовнішньої обшивки.
Особливості застосування
При використанні фанери слід враховувати деякі її особливості.
Маючи плоскі деталі в трьох взаємно перпендикулярних площинах, легко домогтися високої міцності виробу. Головне – грамотно розподілити діючі навантаження і забезпечити надійність кріплень.
Саморізи та шурупи дуже добре чинять опір висмикуванню.
При розпилюванні фанери потрібно враховувати легкість, з якою при цій операції виникають поверхневі відколи і відриви шпону. Для отримання чистого зрізу потрібно використовувати малозубні пилки, високошвидкісні розпилювальні верстати з підрізною фрезою, а при роботі ручним інструментом залишати запас для чистової обробки шліфуванням. Для шліфування потрібно використовувати стрічкову шліфувальну машину з напрямком руху стрічки вздовж кромки.
Основна область застосування фанери – це будівництво. Її застосовують для обшивки каркасних конструкцій і облицювання, в якості основи під покрівлю або підлогового покриття.
В залежності від марки цей матеріал застосовується у виробництві тари і меблів, в суднобудуванні і вагонобудуванні. З нього робляться настили під вантаж і переставна опалубка для бетонних робіт.
