Лущение шпона¶

Лущение шпона — это технологический процесс механической обработки древесины, в ходе которого из предварительно подготовленного отрезка ствола дерева (чурака) срезается непрерывный тонкий слой древесины заданной толщины. Получаемый в результате продукт называется лущёным шпоном и представляет собой листовой материал, широко используемый в производстве фанеры, гнутоклеёных деталей, тары, спичек и отделочных материалов. Лущение является одним из основных способов получения шпона наряду со строганием и пилением.

¶История

Технология лущения шпона берёт своё начало в XIX веке. Первые попытки механизированного получения тонких листов древесины были предприняты во Франции и Германии. В 1819 году французский изобретатель Шарль Пико запатентовал станок для строгания шпона, однако принцип лущения (вращение чурака с одновременным срезанием слоя) был реализован позже. В 1840-х годах в Германии были разработаны первые лущильные станки, которые позволили получать шпон значительно большей ширины, чем при строгании.

В России промышленное производство лущёного шпона началось в конце XIX века, в основном на предприятиях, выпускавших фанеру. Крупнейшим центром фанерного производства стала Вятская губерния (современная Кировская область). В советский период технология лущения была значительно усовершенствована: были созданы высокопроизводительные станки, внедрены системы автоматического контроля толщины и методы гидротермической обработки чураков. В настоящее время лущение остаётся основным способом получения шпона для фанерной промышленности.

¶Сырьё и подготовка

¶Породы древесины

Для лущения шпона используются преимущественно лиственные породы древесины, обладающие достаточной пластичностью и однородностью строения. Наиболее распространёнными являются:

• Берёза — основное сырьё для фанерной промышленности в России и странах Северной Европы. Берёзовый шпон отличается высокой прочностью, светлым цветом и однородной текстурой.
• Ольха — используется для производства фанеры общего назначения и тарного шпона.
• Осина — применяется для изготовления спичечной соломки и фанеры, устойчивой к воздействию влаги.
• Тополь — распространён в южных регионах, используется для производства упаковочной и строительной фанеры.
• Липа — ценится за лёгкость и способность хорошо резаться, применяется для изготовления модельной фанеры и карандашной дощечки.
• Хвойные породы (сосна, ель, лиственница) — используются реже из-за смолистости и склонности к растрескиванию, но применяются для производства строительной фанеры и опалубки.

¶Гидротермическая обработка

Перед лущением чураки подвергают гидротермической обработке (пропарке или проварке) в специальных бассейнах или автоклавах. Цель обработки — повысить пластичность древесины, снизить её твёрдость и уменьшить внутренние напряжения. Температура пропарки обычно составляет 50–80 °C, продолжительность — от 6 до 24 часов в зависимости от породы и диаметра чурака. Недостаточная пропарка приводит к растрескиванию шпона, избыточная — к снижению прочности и изменению цвета.

¶Окорка и раскряжёвка

Перед лущением с чураков удаляют кору (окорка) с помощью окорочных станков. Затем чураки раскряжёвывают (разрезают) на мерные длины, соответствующие ширине лущильного станка. Стандартная длина чураков для фанерного производства составляет 1,3–2,6 м, диаметр — от 10 до 60 см.

¶Технологический процесс лущения

¶Лущильный станок

Основным оборудованием для лущения является лущильный станок. Его конструкция включает:

• Шпиндели — два вращающихся вала, которые зажимают чурак с торцов и приводят его во вращение.
• Лущильный нож — стальной режущий инструмент, установленный под определённым углом к оси чурака.
• Прижимная линейка — элемент, который прижимает срезаемый слой к ножу, предотвращая его коробление и обеспечивая равномерную толщину.
• Механизм подачи — система, которая перемещает нож и линейку в радиальном направлении к центру чурака по мере его уменьшения в диаметре.

¶Режимы резания

Процесс лущения происходит при вращении чурака со скоростью 30–120 об/мин. Нож подаётся на чурак с постоянной скоростью, которая определяет толщину срезаемого шпона. Толщина лущёного шпона варьируется от 0,3 мм (для спичечной соломки) до 6 мм (для тарного шпона). Наиболее распространённая толщина для фанерного производства — 1,0–1,5 мм.

Угол резания (угол между передней гранью ножа и плоскостью резания) обычно составляет 20–25°. Прижимная линейка устанавливается с зазором 0,1–0,3 мм от ножа, что обеспечивает качественное формирование стружки.

¶Получаемый продукт

В результате лущения образуется непрерывная лента шпона, которая сматывается в рулоны или нарезается на листы. Шпон, полученный из центральной части чурака (до остаточного диаметра 50–80 мм), называется лущёным шпоном. Остаток чурака (карандаш) используется для производства древесной массы или топливных гранул.

¶Классификация лущёного шпона

¶По назначению

• Фанерный шпон — используется для склеивания в фанеру. Основные требования: равномерная толщина, отсутствие трещин и сучков.
• Спичечный шпон — тонкий шпон (0,3–0,5 мм) для производства спичечной соломки. Требует высокой чистоты поверхности и отсутствия смоляных карманов.
• Тарный шпон — шпон толщиной 2–6 мм для изготовления ящиков и упаковки. Допускаются дефекты, не влияющие на прочность.
• Отделочный шпон — используется для облицовки мебели и интерьеров. Ценится за текстуру и цвет.

¶По качеству

В России качество лущёного шпона регламентируется ГОСТ 99-96 «Шпон лущёный. Технические условия». В зависимости от наличия дефектов (сучки, трещины, наклон волокон, гниль) шпон делится на сорта:

• Сорт 0 (экстра) — без видимых дефектов, используется для лицевых слоёв фанеры.
• Сорт I — допускаются мелкие здоровые сучки и незначительные трещины.
• Сорт II — допускаются сросшиеся сучки, трещины длиной до 300 мм.
• Сорт III — допускаются несросшиеся сучки, червоточина, обзол.
• Сорт IV — допускаются любые дефекты, не нарушающие целостность листа.

¶Применение

Лущёный шпон является основным сырьём для производства:

• Фанеры — склеивание нескольких слоёв шпона с взаимно перпендикулярным направлением волокон. Фанера используется в строительстве, мебельной промышленности, судостроении, авиастроении и производстве упаковки.
• Гнутоклеёных деталей — шпон склеивается в форме, соответствующей криволинейной детали (стулья, корпуса музыкальных инструментов).
• Спичек — шпон нарезается на соломку, которая затем пропитывается парафином и покрывается головкой.
• Тарной продукции — ящики, поддоны, катушки для кабеля.
• Отделочных материалов — шпон используется для облицовки мебели, дверей, стеновых панелей.

¶Преимущества и недостатки

¶Преимущества

• Высокая производительность процесса — один станок может производить до 10–15 м³ шпона в смену.
• Минимальное количество отходов — полезный выход шпона из чурака достигает 70–80%.
• Возможность получения шпона большой ширины (до 2,5 м), что невозможно при строгании.
• Равномерная толщина и гладкая поверхность шпона.

¶Недостатки

• Ограниченный выбор пород древесины — пригодны только пластичные породы.
• Снижение прочности шпона из-за микротрещин, возникающих при лущении.
• Необходимость гидротермической обработки, требующей энергозатрат.
• Получение шпона только с тангенциальным направлением волокон, что ограничивает его декоративные свойства.

¶Интересные факты

• Самый тонкий лущёный шпон (0,1 мм) используется в производстве музыкальных инструментов (деки скрипок и гитар) и авиамоделировании.
• В России около 70% всей фанеры производится из берёзового шпона.
• Первый лущильный станок в России был установлен в 1897 году на фабрике «Фанерное дело» в Санкт-Петербурге.
• Технология лущения шпона применяется также для получения шпона из ценных пород дерева (красное дерево, палисандр) для декоративной отделки.

¶Источники

• ГОСТ 99-96 «Шпон лущёный. Технические условия»
• ГОСТ 3916.1-96 «Фанера общего назначения с наружными слоями из шпона лиственных пород. Технические условия»
• Уголев Б. Н. «Древесиноведение и лесное товароведение» — М.: МГУЛ, 2007
• Рыкунин С. Н., Кандалина Л. Н. «Технология лесопильно-деревообрабатывающих производств» — М.: МГУЛ, 2005
• Справочник по деревообработке / Под ред. В. А. Куликова — М.: Лесная промышленность, 1988