Конструкция многослойной фанеры общего назначения
GENERAL PURPOSE PLYWOOD CONSTRUCTION

Изобретение относится к производству фанеры и может быть использовано, преимущественно, в технологических потоках производства многослойной фанеры общего назначения.
Известна конструкция листа многослойной фанеры общего назначения с нечетным числом листов шпона (Куликов В.А., Чубов А.Б. Технология клееных материалов. М.: «Лесная промышленность», 1984. С. 171), которые при формировании пакета листа фанеры располагаются во взаимно перпендикулярном направлении к смежным листам, при этом клей наносится на листы шпона через один лист. Формирование пакета листа фанеры производится с помощью клеевых вальцев для двухстороннего нанесения клея на лист шпона, а шпон в них всегда подается с одинаковым (продольным) направлением волокон древесины. Выходя из клеевых вальцев, листы шпона с клеевым слоем всегда укладываются в пакет будущего листа многослойной фанеры в одном и том же направлении - в направлении движения листов из клеевых вальцев.
Недостатком данной конструкции листа многослойной фанеры является его низкая равнопрочность в направлениях длины и ширины, связанная с тем, что в листе фанеры располагается разное количество листов шпона с одинаковым расположением волокон в направлениях длины и ширины листа фанеры. Кроме того, клей наносится на листы шпона, которые имеют только продольное направление волокон, а листы шпона с поперечным направлением волокон укладываются в формируемый пакет без клея, несмотря на то, что известно: прочность листа шпона с нанесенным на него клеем выше прочности листа шпона без нанесенного клея.
Известна конструкция листа многослойной фанеры общего назначения с четным числом листов шпона (ГОСТ 3916.1-2018 «Фанера общего назначения с наружными слоями из шпона лиственных пород. Технические условия»), включающая два центральных листа шпона с клеевым слоем и с одинаковым направлением в них волокон древесины, и остальные листы шпона, которые располагаются симметрично относительно центральной оси листа фанеры, с чередованием - лист шпона с клеевым слоем и лист шпона без него. При этом направление волокон древесины в смежных листах шпона -взаимно перпендикулярное. Принята за прототип.
При сборке пакета восьмислойной фанеры на формирующий конвейер укладывают сначала нижний лист шпона без клеевого слоя, лицевая сторона (с меньшим количеством трещин) которого обращена наружу будущего листа фанеры. На него укладывают второй лист шпона с нанесенным на клеевых вальцах клеем на обе поверхности листа, а расположение волокон в этом листе шпона взаимно перпендикулярное уже уложенному нижнему листу шпона. После этого укладывают третий лист шпона без клеевого слоя с расположением волокон, взаимно перпендикулярным по отношению ко второму листу шпона. Затем на третий лист шпона укладывают два листа (четвертый и пятый) шпона с нанесенным клеем на каждую сторону каждого из этих двух листов шпона, но расположение волокон в этих двух листах шпона -взаимно перпендикулярное третьему листу шпона без клеевого слоя. А в дальнейшем, для соблюдения симметрии расположения листов шпона одинаковой характеристики, укладывают шестой лист шпона без клеевого слоя с взаимно перпендикулярным расположением волокон по отношению к четвертому и пятому листам шпона. После этого укладывают седьмой лист шпона с нанесенным с его обеих сторон клеем, но с взаимно перпендикулярным направлением волокон к шестому листу шпона. Затем на седьмой лист шпона укладывают восьмой (верхний) лист шпона без клея, но с взаимно перпендикулярным расположением волокон по отношению к седьмому листу шпона.
Недостатком указанной конструкции листа многослойной фанеры является его низкая равнопрочность, связанная с тем, что клей наносится на листы шпона, которые имеют только продольное направление волокон, а листы шпона с поперечным направлением волокон укладываются в формируемый пакет без клея, несмотря на то, что известно: прочность листа шпона с клеевым слоем выше прочности такого же листа шпона без клеевого слоя.
Цель, на решение которой направлено изобретение, заключается в повышении равнопрочности листа фанеры в направлениях его длины и ширины.
Это достигается тем, что в конструкции многослойной фанеры общего назначения, с четным числом листов шпона, включающей два центральных листа шпона с клеевым слоем и с одинаковым направлением в них волокон древесины, и остальные листы шпона, которые располагаются симметрично центральной оси листа фанеры, с чередованием - лист шпона с клеевым слоем и лист шпона без него, согласно изобретению, с целью повышения равнопрочности листа фанеры в направлениях его длины и ширины остальные листы шпона, кроме двух наружных - верхнего и нижнего, где они располагаются по одному, располагаются симметрично центральной оси листа фанеры по два, причем эти два листа шпона имеют одинаковое расположение волокон древесины, один из которых с клеевым слоем, а другой без него, и они чередуются с двумя листами шпона, оба из которых имеют одинаковое расположение волокон древесины, при этом один из них с клеевым слоем, а другой без него, и эти два листа шпона имеют взаимно перпендикулярное направление волокон древесины относительно двух смежных листов шпона.
При сборке пакета восьмислойной фанеры на формирующий конвейер укладывают сначала нижний лист (слой) шпона без клеевого слоя, лицевая сторона (с меньшим количеством трещин) которого обращена наружу будущего листа фанеры. На него укладывают второй лист шпона с нанесенным на клеевых вальцах клеем на обе поверхности листа, а расположение волокон в этом листе шпона взаимно перпендикулярное уже уложенному нижнему листу шпона. После этого укладывают третий лист шпона без клеевого слоя с таким же расположением волокон, как и у второго листа шпона. Затем на третий лист шпона укладывают два листа (четвертый и пятый) шпона с нанесенным клеем на каждую сторону каждого из этих двух листов шпона, но расположение волокон в этих двух листах шпона - взаимно перпендикулярное третьему листу шпона без клеевого слоя. А в дальнейшем, для соблюдения симметрии расположения листов шпона одинаковой характеристики, укладывают шестой лист шпона без клеевого слоя с взаимно перпендикулярным расположением волокон по отношению к четвертому и пятому листам шпона. После этого укладывают седьмой лист шпона с нанесенным с его обеих сторон клеем и с таким же расположением волокон, что и у предыдущего шестого листа шпона. Затем на седьмой лист шпона укладывают восьмой (верхний) лист шпона без клея, но с взаимно перпендикулярным расположением волокон по отношению к седьмому листу шпона.
В результате получается, что все листы шпона, кроме двух центральных и двух наружных - верхнего и нижнего, где они располагаются по одному, располагаются симметрично центральной оси листа фанеры по два, причем эти два листа шпона имеют одинаковое расположение волокон древесины, один из которых с клеевым слоем, а другой без него, и они чередуются с двумя листами шпона, оба из которых имеют одинаковое расположение волокон древесины, при этом один из них с клеевым слоем, а другой без него, и эти два листа шпона имеют взаимно перпендикулярное направление волокон древесины относительно двух смежных листов шпона.
Ниже приведены схемы сборки пакета листа фанеры известной и предлагаемой конструкций. При этом приняты условные обозначения: «=» - продольное направление волокон древесины; «+» - поперечное (взаимно перпендикулярное) направление волокон древесины; в скобках - лист шпона с нанесенным клеем.
Известная конструкция
Предлагаемая конструкция
Для наглядности в таблице 1 приведены сведения о конструкциях листов фанеры по различным вариантам.
Как следует из таблицы 1, в первом варианте количество листов шпона с продольным и поперечным направлениями волокон древесины в листе фанеры неодинаковое, что повышает вероятность его коробления. Кроме того, в такой конструкции листа фанеры все листы шпона только с продольным расположением волокон намазываются клеем, а все поперечные листы шпона - без нанесенного клея. Учитывая, что листы шпона с нанесенным клеем по своей прочности выше, чем листы шпона без нанесенного клея, то можно ожидать меньшей прочности листа фанеры, особенно при его растяжении в направлениях длины и ширины.
Во втором варианте количество листов шпона с продольным и поперечным направлениями волокон древесины одинаковое, но также с клеевым слоем только продольные листы шпона, а все поперечные - без клеевого слоя.
В третьем варианте (предлагаемой конструкции) с клеевым слоем располагаются как продольные, так и поперечные листы шпона. Оптимальной является слойность фанеры 8, 16 и 24, то есть кратная 8. При такой слойности количество листов шпона с продольным и поперечным направлениями волокон древесины одинаковое, и одинаковое количество с клеевым слоем как продольных, так и поперечных листов шпона.
В таблице 2 приведена прочность листов березового шпона толщиной 1,5 мм с нанесенным на его поверхности клеем (смола КФ-Ж, удовлетворяющая требованиям ГОСТ 14231-88 «Смолы карбамидоформальдегидные. Технические условия»). Смола содержала 1% отвердителя - хлористого аммония. Шпон с нанесенным клеем подсушивали при температуре 90°С в течение 15 мин.
Как следует из данных таблицы 2, прочность листа шпона с нанесенным клеем значительно выше прочности листа шпона без нанесенного клея. Это различие составляет для шпона с нанесенным клеем 15,3% для предела прочности при растяжении вдоль волокон и 29,6% для предела прочности при растяжении поперек волокон.
2
В таблице 3 приведены значения прочности березовой фанеры общего назначения марки ФК толщиной 6, 5, 15 и 24 мм. Фанера была изготовлена из березового шпона толщиной 0,95, 1,15 и 1,5 мм. Использование различных толщин шпона связано с необходимостью уложиться в требуемые значения упрессовки пакета. В качестве клея использовали карбамидоформаль-дегидную смолу марки КФ-Ж. Расход смолы составлял 130 г/м поверхности шпона. Режим горячего прессования был следующим: температура - 115°С, давление - 1,8 МПа и продолжительность, в зависимости от толщины фанеры: 2,5 мин. для толщины 6,5 мм; 6,5 мин. для толщины 15 мм и 13 мин. для толщины 24 мм.
Как следует из таблицы 3, неравнопрочность фанеры в направлениях длины и ширины листа вариантов 1 и 2 очень большая. Наименьшую прочность при статическом изгибе имеют листы фанеры в поперечном направлении. Если предел прочности при статическом изгибе вдоль волокон наружных слоев находится в пределах 25,3-26,0 МПа (1 вариант) и 27,4-28,0 МПа (2 вариант), то этот показатель в направлении поперек волокон находится в пределах 16,4-16,8 МПа (1 вариант) и 16,9-18,5 МПа (2 вариант) в зависимости от толщины и слойности фанеры.
Прочность фанеры при статическом изгибе как вдоль, так и поперек направления волокон растет при условии равного количества листов шпона в листе фанеры в продольном и поперечном направлениях (варианты 1 и 2). Еще в большей мере эта прочность растет при условии, когда не только имеет место равное количество листов шпона в листе фанеры, но и количество листов шпона с клеевым слоем в поперечном направлении (варианты 2 и 3). Так, сравнивая значения прочности по вариантам 2 и 3, получается, что по предлагаемому варианту (3) предел прочности при статическом изгибе вдоль волокон наружных слоев растет на 30,7-32,9%, а этот показатель в направлении поперек волокон увеличивается практически в 2 раза. Причем, по предлагаемому варианту (3) предел прочности при статическом изгибе как вдоль, так и поперек волокон наружных слоев практически одинаков, что говорит о равнопрочности фанеры как в направлении длины, так и ширины ее листа.
Как видно из таблицы 4, неравнопрочность фанеры в направлениях длины и ширины листа вариантов 1 и 2 также очень большая. Наименьшую прочность при растяжении листы фанеры имеют в поперечном направлении. Если предел прочности при растяжении вдоль волокон наружных слоев находится в пределах 30,4-31,2 МПа (1 вариант) и 32,0-32,8 МПа (2 вариант), то этот показатель в направлении поперек волокон находится в пределах 18,1-18,3 МПа (1 вариант) и 19,0-19,6 МПа (2 вариант) в зависимости от толщины и слойности фанеры.
Данные таблицы 4 показывают, что прочность фанеры при растяжении как вдоль, так и поперек направления волокон также растет при условии равного количества листов шпона в листе фанеры в продольном и поперечном направлениях (варианты 1 и 2). Но еще в большей мере эта прочность растет при условии, когда не только имеет место равное количество листов шпона в листе фанеры, но и количество листов шпона с клеевым слоем в поперечном направлении (варианты 2 и 3). Так, сравнивая значения прочности по вариантам 2 и 3, получается, что по предлагаемому варианту (3) предел прочности при растяжении вдоль волокон наружных слоев растет на 15,6-15,8%, а этот показатель в направлении поперек волокон увеличивается также практически в 2 раза. Причем, по предлагаемому варианту (3) предел прочности при растяжении как вдоль, так и поперек волокон наружных слоев практически одинаков, что также говорит о равнопрочности фанеры как в направлении длины, так и ширины ее листа.
Такая конструкция многослойной фанеры общего назначения позволяет повысить равнопрочность листа фанеры в направлениях его длины и ширины.