ОСНОВЫ ПРОИЗВОДСТВА РУЛОННОГО ШПОНА

Источник: журнал WOODWORKING NEWS,  апрель 2008

 

В основу этой статьи легла презентация известной немецкой компании Klebchemie M.G.Becker + Co.KG. Редакция WN благодарит сотрудни­ков фирмы и лично регионального директора по сбыту г-жу Анжелу Циммерманн за предоставленный материал

«Древесина - это драгоценное сы­рье», - отмечает в своей брошюре г-н Фридрих Коль - владелец одного из крупных немецких предприятий по производству шпона Fritz Kohl Furnierwerk. «К счастью, это восстанавливаемый продукт. Однако его рост требует значительного време­ни. И это достаточный повод, чтобы с данным материалом обращаться рачи­тельно и бережно».

С этими словами нельзя не согла­ситься. Ведь само появление шпона - тонкого слоя древесины с характерным текстурным рисунком, изготавливаемо­го путем лущения, строгания, распи­ливания или раскалывания древесины - является вынужденной мерой. Пер­вые предметы с облицовкой дешевой древесины пластинками из ценных по­род были изготовлены еще в Древнем Египте примерно во II веке до н.э. - уже тогда мастерам не хватало благородно­го и дорогого сырья. Затем изящество Древней Греции и Рима сменилось су­ровым Средневековьем, где внимание уделялось добротности, цельности и прочности. С зарождением на юге Ев­ропы эпохи Ренессанса вновь начина­ется развитие облицовки. В то время были созданы первые пильные станки для изготовления настоящих тонких ли­стов шпона. Промышленное же произ­водство тгого материала было вызвано вырубкой к концу XVIII в. ценных по­род древесины в ряде стран. Например, в Германии и Франции к этому времени уже практически не осталось дубовых лесов, а в Испании и Португалии нача­ли возникать большие сложности с по­купкой любой деловой и корабельной

Шпон в начале XIX в. впервые изго­товили в США на лущильном станке, ширина которого не превышала 1,5 м. В 1806 г. г-н Марк Исамбард Брюнел  получил патент на механический станок для строгания шпона. Через 12 лет г-н Генри Фейверьер (Неnгу Faveryear) утвердил свое первенство на изобретение установки для лущения. В Европе промышленные предприятия по производству этого ма­териала появились в 40-х годах XIX в.: в 1843 г. в Германии, в 1880 г. во Фран­ции, в 1901 г. фабричное изготовление шпона началось в Италии на горизон­тальном строгальном станке фирмы Сгеmоnа.

Сегодня для производства данной продукции применяют в основном шпо-нострогальные и лущильные станки. Для изготовления шпона используют древесину лиственных мелкорассеяннососудистых пород: бука и березы, граба и груши, клена и липы, ольхи и ореха, осины, тополя и ивы, а также ли­ственных кольцесосудистых: бархатно­го дерева и вяза, дуба и ильмы, карагача, каштана, ясеня. Применяются хвойные - в основном сосна, ель и лиственни­ца, а также наросты (кап) всех пород и. конечно, разнообразные тропические породы древесины. В 2006 г. на выстав­ке ZOW в Бад-Зальцуфлене немецкая компания Mehling & Wiesmann проде­монстрировала продукцию, созданную по технологии «копчения» шпона в вакуумных установках, где он окраши­вается в цвета от золотисто-медового до глубоко-черного. Новинка имеет и еще один эффект - материал некоторых пород древесины приобретает вырази­тельный полосатый рисунок и стано­вится более пластичным и устойчивым к старению, грибкам и насекомым.

Эффективность использования дре­весины при переработке ее на шпон значительно возрастает. Российский журнал Комод & К (№ 47) привел та­кой простой, но показательный пример. Если 1 м3 дубового кругляка порезать на доски толщиной 25 мм для произ­водства мебели, то выход пиломате­риала составит 30 м2. Из него можно изготовить примерно два комода. А при переработке такого же количества дре­весины на 0,7-миллиметровый шпон возможным будет изготовление пане­лей, отделанных с двух сторон шпоном, которых хватит для производства 50 та­ких же комодов.

Рассмотрим более подробно

главные технологические этапы изготовления шпона.

Этап подготовки сырья включает в себя следующие операции: просуш­ку бревен, разделку кряжей на чураки (длиной 480-720 или до 1.600 мм), окор­ку (для последующего лущения) либо выпиливание бруса или ванчеса для строгания и. наконец, термообработку. Термообработка заключается в пропар­ке или проваривании древесины, что повышает ее пластичность и облегчает строгание или лущение, а также обла­гораживает цвет получаемого шпона. Длительность данного процесса может занимать от нескольких до сотни часов, причем даже незначительное отклоне­ние во времени и температуре влечет за собой изменение цвета и снижение стоимости получаемого материала.

Лущеный шпон вырабатывают обыч­но толщиной 0,1-4 мм методом среза­ния непрерывного полотна спиральной стружки одновременно по всей боковой поверхности вращающегося чурака, за­крепленного в центрах. При лущении целого чурака шпон не будет иметь характерной текстуры перерезаемых годовых колец древесины, что снижа­ет его декоративные свойства. Поэто­му для улучшения рисунка применяют способы эксцентрического лущения - когда сердцевина чурака не совпада­ет с осью вращения станка или лущение производится в  полдерева, в треть, четверть, и т.д. Иногда в операции ис­пользуют специальный волнистый нож, который перерезает за оборот большое количество годовых колец и значитель­но разнообразит текстуру.

Поверхность лущеного шпона - ли­цевая и оборотная - существенно отли­чается по качеству. Вдоль волокон обо­ротной стороны образуются трещины, что связано с технологией формирова­ния шпона: при резании слой древеси­ны сначала загибается в обратную сто­рону, затем расправляется в листы.

В процессе получения строганого шпона (толщиной 0,2-5 и более милли­метров) применяются станки с движе­нием ножа вдоль или поперек волокон, а также по криволинейной траектории. Последние обеспечивают больший вы­ход продукции с извилистой текстурой. Рисунок во многом зависит от выбора направления строгания, в результате чего создается радиальный, радиально-тангенциальный, тангенциальный и тангенциально-торцовый шпон. Для обеспечения последующего подбора шпона по цвету и текстуре его листы из одного бруса (ванчсса) не переворачи­вая, укладывают в пачки - кноли в по­рядке их сострагивания.

Следующий этап обработки - сушка, где применяются камеры проходного типа, в основу работы которых поло­жен контактный (с помощью нагретых роликов или сетчатых лент), конвек­тивный (за счет циркуляции горячего воздуха) или комбинированный метод. Габариты таких камер довольно боль­шие: высота 8 и более метров, длина -десятки метров. В процессе начальная влажность шпона 60-180% снижается до 7-12%. Сушка производится в очень жестких высокотемпературных режи­мах в течение нескольких минут.

К новым технологиям сушки можно отнести камеры, где процесс разделен на предварительную стадию и досушку. Запатентованный метод пропуска шпо­на через сушильную установку под не­большим углом позволил значительно снизить волнистость листов на выходе.

Высушенный материал поступает на следующий участок, где ручным или автоматизированным способом осуществляется его сортировка. Эта операция, как правило, совмещается с обрезкой шпона, а затем и паке гон (кнолей) на продольных и торцовых гильотинных ножницах. На паксм.1 наклеивается этикетка, они упаковы­ваются и обвязываются.

Традиционные поставщики обо­рудования для изготовления шпона - финские компании Raute и Рlymас, немецкие Grenzebach и Moeringer, итальянская Cremona, бразильская Fezer, японская Hashimoto и т.д.

Натуральный шпон используется для отделки поверхности элементов интерьера,  мебели и т.п. или постав­ляется на специализированные предприятия, например, для производства рулонного шпона с последующим его использованием в качестве об-лицовочного материала для плитных изделий и профильного погонажа. В данной сфере в Германии работают такие известные компании, как Heitz, Richter, Furwa, Polykarp Schnell, в Италии - Caspani, в Испании - Fresma, в Чехии – DIB, в Венгрии - BMF, в Литве - Largus. В Российской Феде­рации фирма Eдличка из Москвы.

Процесс производства рулонного шпона

в большинстве эгих предприятий начинается с закупки шпона. На эту операцию выезжают, как правило, опытные работники - ведь целесоо­бразность приобретения материала, просмотр его текстуры и качества закладывают основу для получения прибыли.

Следующим этапом является раз­глаживание. Из-за неравномерной усадки слоев древесины в шпоне вдоль листов иногда образуются волнистость. Поэтому перед приме­нением их увлажняют, и один или несколько кнолей с одинаковой тол­щиной помещают в холодный пресс на сутки, что приводит к разглажи­ванию и распрямлению материала. Реже используется горячее прессо­вание с последующим охлаждением точно контролировать: нагрев может привести к пересушиванию шпона и повышению ломкости, что сделает его непригодным для последующего облицовывания профильного пого­нажа. Плоские листы шпона в даль­нейшем становится возможным ис­пользовать для автоматизированной обработки, в частности - шлифовать до небольшой толщины (например, оптимальная толщина материала для облицовывания погонажа составляет менее 0,3 мм).

Операция раскроя производится 1- и 2-х ножевыми гильотинными ножницами или автоматизирован­ными отрезными установками со сканером дефектов. Данные станки осуществляют параллельную об­резку пакетов шпона с двух сторон, в т.ч. с использованием верхнего и нижнего ножей, что обеспечивает дальнейшее качественное склеива­ние материала на ребро. Но иногда для дополнительного выравнивания кромки применяют фуговальные станки, где порой перед фуговальной головкой имеется и вспомогатель­ный пильный узел.

Раскроенные и прифугованные ли­сты шпона подбираются по текстуре и склеиваются при необходимости встык вдоль волокон - ведь рулоны шпона выпускаются шириной 600 и даже 1200 мм. Для такого соедине­ния сегодня применяется, как пра­вило, клеевая нить или клеевой шов. В первом случае два участка шпона плотно прижимаются друг к другу вдоль кромок фрикционными валами, на шов волнистой линией или зигза­гом наносится стеклонить с расплавленным до температуры 170°С (при электрическом) или 270°С (при воз­душном нагреве) клеем, Соединение прикатывается цилиндрическим ро­тиком, а нагревающая балка обеспечивает схватывание клея. Нить нано-сится на оборотную сторону рубашки шпона и в последующем остается под облицовкой. Во втором случае на ребра листов наносится клей (ПВА или клей на основе карбамидных смол), участки стыкуются на столе станка и продвигаются вперед до захвата ме­ханизмом подачи, например, гусени­цей. Затем они прижимаются друг к другу и нагреватель, расположенный под гусеницей, ускоряет отверждение клея. Шпон, проходя через станок в первом или втором варианте, соеди­няется в бесконечный ковер, который разрезается на полосы или листы на выходе из установки автоматически­ми ножницами и укладывается в сто­пу позади станка.

Склеивание полос по длине осу­ществляется встык на гладкую пря­мую фугу или ус (как, например, в модели Hashimoto SL) посредством клеевой нити иди при помощи шипо­вого соединения. Первая линия сра­щивания шпона на зубчатые шипы поперек волокон была разработана немецкой фирмой Kuper в конце 70-х годов. Сейчас наиболее известны в Европе еще 2 компании, выпускаю­щие такое же оборудование: Casati (Италия) и Ludi (Нидерланды). По­добные установки, как правило, состоят из двух станков: один осу­ществляет высечку зубцов, стыковку и проклейку соединения. Он иногда имеет на выходе узел обрезки полос заданной длины. Вторая установка производит намотку непрерывной ленты шпона в рулон с электронным контролем силы натяжения.

Станки Кирег Zi/Zu, высекающие зубцы, могут комплектоваться вы­рубными штампами шириной 160, 330, 500 и 670 мм трех видов: для плотного и прочного простого ши­пового соединения, для практически невидимого шипового соединения с нерегулярными шипами и для фор­мирования стыкового соединения под прямым умом. Последний вари­ант применяется при производстве шпона для паркета и мебельных фа­садов. Особенностью штампов этой немецкой фирмы является то, что их не требуется затачивать 5-7 лет, и они при этом качественно работают, высекая зубцы как на тонком (0,25 мм) шпоне, применяемом для отделки профильных изделий, так и на толстом (2,5 мм), используемом на фанерных и мебельных предприяти­ях. Соединение кусков шпона укре­пляется с помощью наклеивания перфорированной бумажной ленты, ленты нетканого материала из синтетических волокон - флизелина (флиза) или прямым нанесением клея-расплава.

Для того чтобы сделать соедине­ние шпона максимально незамет­ным, важно использовать соседние полосы с одинаковой или похожей текстурой. Для этого листы из одно­го кноля переворачиваются через один, чтобы стыковались их торцы из переднего или заднего торца кно­ля. Этим достигается практически полное совпадение текстуры в изго­тавливаемой ленте.

И еще одна важная деталь: в ряде случаев станки подобного типа ис­пользуются на предприятиях для переработки короткомерных отходов полноцен­ного облицовочного материала, су­щественно повышая рентабельность производства в целом - ведь шпон ценных пород недёшев. Например, станок Кирег Zi/Zu может работать с короткими полосками длиной от 340 мм, а установка Casati NG-Na с об­резками 400 мм.

До недавнего времени для соеди­нения шпона в основном использо­вался клей ПВА. С распространени­ем технологии мембранного прессо­вания высокая температура процесса и большие механические нагрузки на шпон потребовали замены клея ПВА, который терял при этом свои свой­ства, другим - карбамидным. Для полимеризации последнего стала не­обходимой высокая температура про­цесса (около 200°С) и длинная зона нагрева (у станка Кирег FL/Innovation, например, она составляет 1200 мм). Зато соединение карбамидным клеем имеет более высокую проч­ность и стойкость при прессовании под действием температуры, а шов при этом носит те же механические характеристики, что и сам шпон. В результате стало возможным облицо­вывание более сложных профилиро­ванных поверхностей.

В дальнейшем рулонный шпон мо­жет быть доработан и облагорожен. Например, на оборотную сторону шпона иногда осуществляется пред­варительное нанесение клея (ВУА или в редких случаях ПВАс). Чаще для повышения прочности шпон в рулонах проклеивают флизелином (дублируют), для чего используют специальные установки, где на не­прерывную ленту шпона вальцом наносится клей (обычно ПВА), затем накатывают флизелин и направляют в горячий пресс. При этом пористая оборотная поверхность такого мате­риала обеспечивает хорошую адге­зию клея во время облицовывания погонажа или отделки плит мето­дом «софтформинг». Дублирование также производится для изготовления толстых и многослойных кромок. Процесс может осуществляться и с использованием клея-расплава. Од­нако, во-первых, его стоимость выше, чем ПВА, а во-вторых, дополнитель­ный нагрев может снизить влажность шпона и увеличить его ломкость.

Несколько лет назад итальянская компания Albeflex создала очень гиб­кий шпон, склеив тонкий материал из эбенового дерева, венге или сапелли со специальной гибкой основой и до­полнительно прошлифовав его. Этот материал нашел свое применение в облицовывании филенок и т.д., а в качестве рекламы фирма выпустила из него обыкновенные ремни.

В производстве часто требуется провести калибровку толщины шпо­на и его шлифование - ведь обра­батывать облицованный погонаж и кромки типа «софтформинг» более сложно, чем плоский материал. По­этому дублированный шпон обыч­но шлифуют, для чего используют специальные станки, где рулонный материал плотно прижимается к нижней базовой поверхности, что предотвращает её перешлифовку. В подобных установках имеется от одного до 3 и более шлифовальных агрегатов, а непосредственно за ними иногда устанавливается устройство для нанесения на поверхность шпо­на липкой защитной ленты. Это не­обходимо, когда шпон склонен к растрескиванию или он применяется для облицовывания деталей с малы­ми радиусами перегиба. Завершаю­щая стадия производства рулонного шпона - нанесение на него слоя лака и раскрой на мелкие рулоны на бабинорезательных станках.

Новый шаг к упрочению и обла­гораживанию поверхности шпона сделан немецкой фирмой Klebchemie, где была разработана технология про­зрачного полнуретанового покрытия НоtСоаting. Процесс состоит из нане­сения на шпон через щелевое устрой­ство расплавленного материала HotCoating PUR HC 717 и дальнейшего его отверждения. В естественных условиях полимеризация происходит за 3-4 дня, но ее можно значительно ускорить, применяя ультрафиолето­вое излучение. При этом не требует­ся многослойного нанесения и про­межуточного шлифования - за один проход шпон приобретает гладкую и стойкую поверхность. Образование при полимеризации молекулярных перекрестных связей придает рулон­ному материалу твердость и устойчи­вость к механическим воздействиям (ударам, истиранию, царапинам и т.д.). Покрытие остается достаточно эластичным и стойким к ультрафио­летовому излучению. Для получения высококачественных шпонированных изделий с твердой однородной поверхностью покрьпие HotCoating используют совместно с применени­ем плавких полиуретановых клеев.

В середине прошлого века на мировом рынке появи­лась новая революционная технология

файн-лайн (fine-line).

В страны СНГ ее в основном по­ставляют две компании: итальянская А1рi и транснациональная Viswood. Файн-лайн - искусственный шпон, который производится из натураль­ной древесины и успешно исполь­зуется в современной индустрии. Он позволяет имитировать любую породу древесины, создавать слож­ные рисунки, повторяющие красоту текстуры и расцветки натурального шпона, которые остаются стабиль­ными в каждой новой партии. К его преимуществам относится большой формат листов, постоянное наличие в продаже (производство не зависит от природных условий) и отсутствие пороков и дефектов.

Технология производства файн-лайн начинается с подбора древесины. Итальянская фирма Аlрi применяет для изготовления древесину местных быстрорастущих тополей, у которых крона находится в самой верхней части ствола, и тропическую породу Ayous из Камеруна, где у компании имеются свои 4 плантации. Поэтому основным материалом для изготовле­ния файн-лайн стал невыразительный лущеный шпон этих пород,

Главным пунктом технологии яв­ляется окраска листов шпона в подо­бранные цвета с применением орга­нических красок на водной основе. Листы шпона опускаются в стальные резервуары с постоянно контролиру­емой температурой окрасочных рас­творов. После этого шпон сушится в конвективной камере горячим возду­хом, а затем сортируется.

На следующем этапе окрашенные листы лущеного шпона, в зависи­мости от имитируемой древесины и требуемого рисунка, укладываются в определенном порядке с учетом на­правления волокон. Этот пакет полистно перемещается через клеенаносящие вальцы, В результате фор­мируется монолитный блок и, в зави­симости от цвета применяемого клея и шпона, создается специфический декор окончательного продукта.

Сложенный проклеенный блок подается в пресс с плоскими или специальными (в зависимости от не­обходимой текстуры) пластинами. Полосатые декоры успешно созда­ются плоским прессованием, а ими­тация текстуры комля - в изогнутых прессформах. Окончательная струк­тура декора определяется углом, под которым происходит дальнейшее строгание блока на шпоно строгаль­ном станке. Стандартные размеры спрессованного блока - длина 1 м, ширина 0,7 м.

Перед подачей в станок эта заго­товка шлифуется и делится на ван-чесы. В результате изготавливаются листы файн-лайн толщиной от 0,3 до 3,0 мм. Качество каждого из них тщательно проверяется, они сорти­руются и отправляются покупателю. Исправление дефектов листов шпо­на или дополнительная окраска для производства высокохудожествен­ных изделий могут осуществляться вручную.

При работе с файн-лайн надо учи­тывать его специфику: этот пори­стый материал требует повышенного (на 25-30%) расхода клеевых мате­риалов, а при отделке с запечатыва­нием пор на него необходимо нано­сить 5-6 слоев полиуретанового лака вместо обычных двух-трех. Фирма Klebchemie рекомендует при работе с файн-лайн использовать клей марки Kleiberit 871.0 и 303.0,303.2, обеспе­чивающий отличное качество конеч­ного продукта.

ИСПОЛЬЗОВАННАЯ ЛИТЕРАТУРА:

1.       А. Соколов. Как работать со шпоном. Журнал Фабрика мебели, №1-3, 2004

2.       Н. Грызлов. Все о шпоне. Журнал Шпиндель, № 3, 2005

3.       Ткаченко. Как рождается шпон. Журнал Оборудова­ние н инструмент, № 1, 2007

4.       С. В. Гайда. Шпон: от «А» до «Я». Журнал Оборудова­ние и инструмент для профессионалов. № 3, 2006

5.       И. Константинов. Элитная мебель «эконом-класса». Журнал Дерево.Ру, № 6, 2006

6.       В. Герасимов. Что мы знаем о реброскленвании шпона. Журнал Шпиндель, № 3, 2005

7.       Файн-лайн - шпон будущего. Журнал Дерево.Ру. № 6, 2006

 Установки для получения рулонного шпона фирмы Kuper (вверху)   и  Casati