Лущеный шпон – универсальный полуфабрикат
Лущеный шпон − универсальный ценный полуфабрикат для производства разнообразной продукции с высокой добавленной стоимостью. Шпоном называют любой тонкий лист древесины (от нем. Span − стружка). В деревообработке различают шпон лущеный, строганый и пиленый.
Производство лущеного шпона − это часть технологического процесса производства клееной фанеры. Лущеный шпон используется в основном для изготовления фанеры и фанерной продукции. Строганый шпон применяют для облицовки мебельных щитов. Производство строганого шпона может быть самостоятельным предприятием или частью мебельного комбината как основного потребителя этой продукции. Пиленый шпон − это разновидность пиломатериалов, тонкие дощечки толщиной не более 6−8 мм, которые сегодня используют прежде всего для производства напольных покрытий. Пиленый шпон выпускается на лесопильном предприятии.
По объемам выпуска лущеный шпон толщиной 1−2 мм является наиболее массовой продукцией фанерных производств. Из него изготавливают фанеру − слоистый материал с взаимно перпендикулярным направлением волокон в смежных слоях − и фанерную продукцию, структура которой может отличаться другим расположением волокон в слоях. Рядовая фанера типа interior предназначена для использования внутри помещений (обычно это материал марки ФК из березового шпона на карбамидных клеях), а фанера типа exterior − для использования при наружных работах (это, например, материал марки ФСФ на фенольных связующих). Некоторые разновидности фанеры ФСФ называют строительной фанерой. К ним относится обычно фанера толщиной 12−20 мм из соснового шпона толщиной 2 мм и более, как квадратного формата, так и с соотношением сторон 1:2 (например, 1,22 х 2,44 м).
Головным оборудованием в производстве шпона являются линии лущения-сушки шпона, состоящие из накопителя чураков, центровочно-загрузочного устройства, лущильного станка с конвейерами для уборки отходов, приемного конвейера для шпона и ленточной сушилки с ножницами для рубки шпона на выходе. Признанный лидер в производстве оборудования для изготовления шпона и фанеры − финская фирма Raute. В качестве лущильных можно использовать станок модели 2HV-78 для чураков длиной 1,65−1,9 м или станок модели 4VKKT-104/75 для чураков длиной 2,2−2,5 м и максимального диаметра 80 см. Нужно помнить, что увеличение длины чурака снижает полезный выход шпона, то есть увеличивает долю отходов, но зато позволяет получать ценный шпон большой длины. Среди сушилок наиболее современные и эффективные − ленточные моделей VMSK той же фирмы Raute.
Лента шпона после сушки рубится на пневматических ножницах на форматные листы, которые сортируются по качеству. Шпонопочиночные станки могут повысить сортность шпона за счет постановки заплаток на месте черных и выпавших из тела листа сучков. Среди наиболее современного оборудования, которое используется на этом участке, − роторные ножницы, в том числе производства российского завода «Пролетарская свобода», а также полностью автоматизированная система починки шпона RoboPatching фирмы Plytec (Финляндия).
В клеильно-обрезном цехе следует использовать линии нанесения клея и сборки пакетов с прессом холодной подпрессовки. Головным оборудованием здесь остаются горячие многоэтажные прессы с современными системами автоматического управления циклом прессования. После выдержки и охлаждения фанера проходит операции послепрессовой обработки клееной продукции: форматную обрезку, сортирование, переобрез и мелкий ремонт отдельных листов, шлифование (по необходимости) и упаковку.
К «элитным» видам фанеры следует отнести авиационную и бакелизированную (бакфанеру). Производство авиационной фанеры регламентировано ГОСТ 102, разработанным еще в 30-е годы прошлого века для нужд авиастроения. Наибольший интерес вызывает фанера марки БП-А толщиной 1 мм, получаемая из трех слоев шпона толщиной 0,4 мм (разница 0,2 мм устраняется упрессовкой). Такой материал обладает высокой прочностью при низкой плотности, к тому же не боится вибрации и низких температур, что весьма ценится в авиастроении.
Изготовление авиационной фанеры не требует каких-либо изменений базовой технологии по сравнению с производством рядовой фанеры. При этом используется березовое сырье только первого сорта, лущится шпон малой толщины и применяется водостойкий фенолоформальдегидный клей.
Бакфанера отличается от рядовой фанеры тем, что слои шпона для нее предварительно пропитываются фенольной (бакелитовой) смолой и подсушиваются без отверждения смолы. Затем эти слои помещают в горячий пресс, в котором под высоким давлением происходит плавление и отверждение термореактивной смолы и формируется материал высокой прочности и атмосферостойкости плотностью около 1,2 г/см3. Бакфанера широко применяется в судостроении (особенно в строительстве яхт), автостроении, гидротехническом строительстве, как конструкционный материал − в машиностроении, в качестве многоразовой опалубки и др. Длина листов бакфанеры может доходить до 7,7 м.
Для производства этой продукции необходимо оборудовать участок пропитки и сушки пропитанного шпона. Пропитка может выполняться методом окунания или с помощью автоклавов, сушка − в обычных конвективных роликовых сушилках типа СУР-4, СУР-5 ярославского завода «Пролетарская свобода». На участке прессования нужен специальный пресс, например, отечественный марки Д7247 или фирмы Italpresse (Италия) с удельным давлением до 5 МПа.
Еще один уникальный материал, получаемый из лущеного шпона, − древесно-слоистые пластики. Технология их изготовления схожа с технологией изготовления бакелизированной фанеры. Разница заключается в структуре материала (волокна в смежных слоях могут быть взаимно перпендикулярны, параллельны или даже составлять угол 45°) и необходимости очень высокого давления при прессовании − до 15 МПа. Это позволяет добиться упрессовки пропитанного березового шпона примерно на 40% от прежнего объема и повышает плотность пластиков до 1,3 г/см3. Основная область применения пластиков − замена деталей из цветного металла в машиностроении. Пластики прессуются в виде плоских квадратных листов (толщиной 1−12 мм) или плит (толщиной до 60 мм) с длиной стороны 1,6−1,9 м, а затем распиливаются на заготовки для различных деталей. Из пластиков изготавливают дейдвудные подшипники для судостроения, детали электроаппаратуры высокого напряжения, самосмазывающиеся подшипники (в том числе для ползунов лесопильных рам), детали текстильных машин, зубчатые колеса, втулки и т. п.
В качестве головного оборудования здесь нужен пресс с давлением до 25 МПа производства упомянутой уже фирмы Italpresse, при этом число этажей в прессе и их размеры могут быть согласованы с заказчиком.
В последние годы большое распространение получили шпоновые балки LVL (Laminated Veneer Lumber). Их предшественниками можно считать фанерные плиты. Этот материал отличается от рядовой фанеры структурой листов. Так же как и в древесно-слоистых пластиках, при изготовлении LVL часто используют продольное расположение волокон в смежных слоях, а сами плиты раскраивают на заготовки целевого назначения − для деталей сельхозмашин, оборудования для мукомольной промышленности, для изготовления спортивного инвентаря (лыж, клюшек), то есть в тех случаях, когда прочности натуральной (массивной) древесины недостаточно.
Сращивание шпона по длине позволило склеивать фанерные плиты большой длины. Затем такие плиты распиливаются на шпоновые доски заданной ширины. При использовании в строительстве в качестве деталей несущих конструкций шпоновые доски получили название балок. На российском предприятии «ЛВЛ-Югра» выпускают балки длиной 1,8−2,5 м, шириной 160−360 мм и толщиной 27−75 мм. В качестве исходного полуфабриката используется в основном хвойный шпон толщиной 3,2 мм. Особенно широко LVL-балки применяются в деревянном домостроении при устройстве полов, в качестве надпотолочных покрытий, стоек, распорок, перемычек и т. п. − они экономичнее, чем пиломатериалы. Шпоновые доски используют также в деталях дверных и оконных блоков, как элементы интерьера. Преимущество деталей из шпоновых досок перед деталями из массивной древесины заключается в высокой формостабильности: они склеены из тонких слоев и менее подвержены растрескиванию и короблению.
Производство LVL-балок требует установки в цехе фанерного завода дополнительной линии для сращивания «на ус» листов шпона по длине и использования однопролетного пресса с увеличенными размерами плит. На «ЛВЛ-Югра» используется пресс с размерами плит 8 х 2 м. Если длина заготовки больше 8 м, то прессование выполняется в две стадии.
На фанерных предприятиях наряду с форматным шпоном, который полностью идет на производство фанерной продукции, образуется небольшой объем неформатного шпона. Часть его подвергается операции ребросклеивания и превращается в форматный шпон, но остается еще сравнительно узкий кусковой шпон, который вполне может быть использован для получения попутной продукции. Так называемый товарный шпон представляет интерес для мебельных фабрик, где из него изготавливают детали повышенной прочности, в основном для стульев и кресел. Такие детали могут быть плоско- или гнутоклееными. Плоскоклееные детали (например, боковины стульев) производят в обычных этажных горячих прессах, а гнутоклееные (например, спинки стульев, царги) − в таких же прессах, но с плитами нужной кривизны.
В заключение следует добавить: в составе лесоперерабатывающего предприятия, на которое поступает разнообразное сырье, в том числе большого диаметра, может быть не только лесопильное, но и фанерное (шпоновое) производство. Согласно экономическим расчетам, из крупных лесоматериалов (диаметром более 30 см) целесообразно получать лущеный шпон, а не пиломатериалы. Полезный выход продукции при этом составляет примерно 70% (для пиломатериалов − не более 55%), так как лущение − это резание без образования опилок. Вторичным сырьем при лущении являются шпон-рванина, то есть отходы при оцилиндровке (до 20%) и «карандаши» (остаток от лущения чураков − 8−10%). Шпон-рванина обычно используется в качестве топлива для котельных, а «карандаши», которые представляют собой идеальной формы цилиндры диаметром 70−100 мм при длине 1,6−2,5 м, могут найти применение без какой-либо дальнейшей переработки. Существенный плюс производства лущеного шпона заключается в том, что сырой шпон после лущения сразу отправляется в сушилку, откуда через несколько минут выходит лента сухого шпона, которая может быть свернута в рулон и оправлена потребителю в любой конец планеты без риска загнивания материала (конечная влажность шпона − 8−10%).
Лесопильное предприятие с богатой сырьевой базой может расширить свое производство за счет строительства лущильно-сушильного цеха. Для этого на складе сырья нужно оборудовать участок раскроя окоренных бревен на чураки заданной длины (1,6−2,5 м) и соорудить бассейны для прогрева чураков (период прогрева при температуре воды 40−45 °С − примерно одни сутки). В основном цехе следует установить линии лущения-сушки шпона производительностью до 4,5 м3 сухого шпона в час. При двухсменной работе годовая производительность одной линии (при фонде рабочего времени 4 тыс. ч) составит 18 тыс. м3. Потребность в сырье будет примерно 30−40 тыс. м3 (расходный коэффициент существенно зависит от диаметра и длины чураков). Сегодня кубометр круглых хвойных лесоматериалов стоит ориентировочно 2 тыс. руб., а кубометр лущеного шпона (толщиной 1,5 мм) − примерно 10 тыс. руб. Дополнительную прибыль может дать реализация шпона-рванины на топливо и «карандашей» как самостоятельной товарной продукции.
Учетной единицей лущеного шпона являются не только кубометры, но и квадратные метры, так как шпон можно использовать также для облицовки поверхностей. При наличии такого потребителя предприятие получает стимул производить шпон минимально возможной толщины (для твердых пород − от 0,6 мм).
Владимир ВОЛЫНСКИЙ
