Кіріспе
Фанера – ағаш қаптамасының жұқа қабаттарынан немесе "плей" -нен жасалған композиттік материал, олар бір-бірімен тік бұрышпен немесе 90 градус бұрышпен жабыстырылған. Бұл – жасалған тақтайлар тобына жататын инженерлік ағаш, оған контрплейд, орташа тығыздықтағы талшықты тақтай (MDF), бағдарланған жіпті тақтай (OSB) және бөлшекті тақтай (немесе шырша тақтай) кіреді. Барлық фанералар смола мен ағаш талшықтарынан (целлюлоза жасушалары ұзын, мықты және жұқа) жасалған композиттік материалды құрайды. Мұндай қабаттасу "қарсы бағытты қабаттасу" деп аталады және бірнеше маңызды артықшылықтары бар: бұл қабаттардың шеттеріне шеге қағу кезінде ағаштың жарылу мүмкіндігін азайтады; кеңею мен қысылуды азайтады, өлшемдік тұрақтылықты жақсартады; және панельдің барлық бағыттағы беріктігін бірдей етеді. Әдетте, қабаттардың саны тақ болады, бұл панельдің тепе-теңдігін сақтап, иілуді азайтады. Фанера қабаттары бір-біріне перпендикуляр және тақ санында болғандықтан, беттік қабатының талшық бағытына перпендикуляр жоғары қаттылыққа ие. Төмен сапалы, жұқа фанералардың қабаттары тек тік бұрыштармен орналасуы мүмкін. Ал сапалырақ фанера өнімдері 45 градус қадаммен (0, 45, 90, 135 және 180 градус) бес қабаттан тұруы мүмкін, бұл бірнеше бағытта беріктік береді. "Плай" сөзі француз тіліндегі "plier" ("бүктеу"), латын тіліндегі "plico" және ежелгі грек тіліндегі "πλέκω" етістіктерінен шыққан.
Plywood is a composite material manufactured from thin layers, or "plies", of wood veneer that are glued together with adjacent layers, having both glued with each other at right angle or at 90 degrees angle. It is an engineered wood from the family of manufactured boards, which include plywood, medium density fibreboard (MDF), oriented strand board (OSB), and particle board (or chipboard). All plywoods bind resin and wood fibre sheets (cellulose cells are long, strong and thin) to form a composite material. This alternation of the grain is called cross graining and has several important benefits: it reduces the tendency of wood to split when nailed at the edges; it reduces expansion and shrinkage, providing improved dimensional stability; and it makes the strength of the panel consistent across all directions. There is usually an odd number of plies, so that the sheet is balanced—this reduces warping. Because plywood is bonded with grains running against one another and with an odd number of composite parts, it has high stiffness perpendicular to the grain direction of the surface ply. Smaller, thinner, and lower quality plywoods may only have their plies (layers) arranged at right angles to each other. Some better quality plywood products will by design have five plies in steps of 45 degrees (0, 45, 90, 135, and 180 degrees), giving strength in multiple axes. The word ply derives from the French verb plier, "to fold", from the Latin verb plico, from the ancient Greek verb πλέκω.
Тарих
Ежелгі египеттіктер мен гректер ағаштарды жұқалап кесіп, оларды қабаттап, ағаш талшықтарын бір-біріне перпендикуляр бағытта жабыстырған, себебі сапалы ағаш тапшы болған. Бұл тек эстетикалық және экономикалық мақсатта жасалғаны саналады, бірақ ол таза ағашқа керемет балама болды, өйткені иілуді азайтып, әмбебап құрылыс материалына айналдырды. 1797 жылы Сэмюэл Бентам бірнеше машинаға патент алуға өтініш берді. Ол патенттік өтініштерінде бірнеше қабатты қаптаманы желіммен біріктіріп, қалың бөлік жасау тұжырымын сипаттады – қазіргі кезде біз фанера деп атайтын нәрсенің алғашқы сипаттамасы. Бентам – британдық теңіз инженері, кеме жасау саласында көптеген өнертабыстар жасаған. Бентам заманында қаптамалар жазық, тік немесе төрттен кесілген; яғни, ағаштан әртүрлі бұрыштармен қолмен кесілген, сондықтан олардың ені мен ұзындығы шектеулі болған. Одан шамамен 50 жыл өткен соң Альфред Нобельдің әкесі Иммануэль Нобель бірнеше қабат ағашты біріктіргеннің, бір қалың ағаштан мықтырақ болатынын түсінді. Ламинатталған ағаштың өнеркәсіптік әлеуетін түсінген ол роторлық токарлық станогын ойлап тапты. Роторлық токарлық станогының алғашқы қолданылуы және содан кейінгі фанераның қазіргідей коммерциялануы туралы мәліметтер аз, бірақ 1870 жылғы француз сөздігі Роберт өзінің "Déroulage" жазбасында роторлық токарлық станогымен қаптама жасау процесін сипаттайды. Осылайша, роторлық токарлық станогымен фанера жасау 1860 жылдары Францияда қалыптасқан процесс болды деп болжауға болады. Фанера 1865 жылы АҚШ-қа әкелінді және көп ұзамай өнеркәсіптік өндіріс басталды. 1928 жылы АҚШ-та жалпы құрылыс материалы ретінде пайдалану үшін алғашқы стандартты 4 фут x 8 фут (1,22 м x 2,44 м) өлшемді фанера паралары енгізілді. Фенол шайырымен, көбінесе спирттік ерітінді немесе ұнтақ түрінде, фанераны жабыстыру тәжірибелері жүргізілді, бірақ олар қолданудың жеткілікті дәлдігін қамтамасыз етпеді. 1930 жылдардың шамасында су өткізбейтін фанераны өндіру үшін фенол шайыры пленкасы түрінде қаптаманы жабыстырудың құрғақ процесі тарала бастады.
Құрылымдық сипаттамалар
Типик фанера панелінің беткі қабаттары негізгі қабаттардан жоғары сапалы болады. Негізгі қабаттардың басты міндеті – ең жоғары иілу кернеуі болатын сыртқы қабаттар арасындағы қашықтықты арттыру, осылайша панельдің иілуге төзімділігін жоғарылату. Соның салдарынан, қалың панельдер бірдей жүктемеде үлкен аралықты көтере алады. Иілу кезінде максималды кернеу сыртқы қабаттарда, біреуі созуда, екіншісі қысылуда болады. Иілу кернеуі беткі қабаттардағы максималды мәннен орталық қабатқа қарай дерлік нөлге дейін төмендейді. Керісінше, қисылу кернеуі панельдің ортасында және сыртқы талшықтарда жоғары болады. Еуропадағы қарапайым фанераны үш негізгі санатқа бөлуге болады: қайын фанерасы (денситі шамамен 680), аралас фанера (денситі шамамен 620) және қылқан жапырақты фанера (денситі 460–520).
Жұмсақ ағаш
Жұмсақ ағаштан жасалған фанера көбінесе самырсын, Дуглас шыршасы немесе қайраң, қарағай және шырша (жинап айтқанда қайраң-қарағай-шырша немесе SPF) немесе қызыл ағаштан жасалады және әдетте құрылыс және өнеркәсіптік мақсаттарда қолданылады. Ең көп таралған өлшемдері – 4 фут × 8 фут немесе одан сәл үлкен 4x8 футтық (империялық) өлшем. Қабаттардың қалыңдығы 1,4 мм-ден 4,3 мм-ге дейін өзгереді. Қабаттардың саны – әрқашан тақ сан – қалыңдыққа және фанера сапасына байланысты. Шатыр жабу үшін жұқа фанера қолданылуы мүмкін. Еден астындағы қабаттар кем дегенде ... қалың болуы керек, қалыңдығы еден қабырғалары арасындағы қашықтыққа байланысты. Еденге төсеуге арналған фанера көбінесе тілді және ойықты (T&G) болып келеді; бұл бір тақтаның көршісіне қатысты жоғары немесе төмен жылжуына жол бермейді, буындар қабырғалардың үстінде жатпағанда берік еденді қамтамасыз етеді. T&G фанерасы көбінесе ... диапазонында кездеседі.
Қатты ағаш
Қатты ағаштан жасалған фанера екі жапырақты ағаштардан (емен, шаған және махагон) жасалады және жоғары талаптарға жауап беретін қолданулар үшін пайдаланылады. Қатты ағаштан жасалған фанера өте жоғары беріктігімен, қатаңдығымен, ұзақ өмірлілігімен және деформацияға төзімділігімен ерекшеленеді. Ол жоғары жазықтық сырғыма беріктігіне және соққыға төзімділігіне ие, бұл оны ауыр жүктемеге арналған еден және қабырға конструкциялары үшін ерекше қолайлы етеді. Бағытталған фанера конструкциясының дөңгелектерді тасу қабілеті жоғары. Қатты ағаштан жасалған фанераның беткі қабаты өте қатты, зақымдануға және тозуға төзімді.
Тропикалық
Тропикалық фанера тропикалық ағаш түрлерінің аралас қатты ағашынан жасалады. Бастапқыда Азия аймағынан шыққан, қазір Африка және Оңтүстік Америка елдерінде де өндіріледі. Тропикалық фанера тығыздығымен, беріктігімен, қабаттарының тегіс болуымен және жоғары сапасымен жұмсақ ағаш фанерасынан артық. Егер жоғары стандарттарда өндірілсе, көптеген нарықтарда қымбатқа сатылады. Тропикалық фанера Ұлыбритания, Жапония, АҚШ, Тайвань, Корея, Дубай және әлемнің басқа да елдерінде кеңінен қолданылады. Көптеген аймақтарда құрылыс жұмыстарына арзан болғандықтан пайдаланылады. Дегенмен, Филиппин, Малайзия және Индонезия сияқты көптеген елдердің ормандары фанера өндірісі мен экспортқа байланысты сұраныстың артуынан тым көп кесілген.
Ұшақ
Жоғары беріктікті фанера, сонымен қатар авиациялық фанера деп те аталады, магони, шырша және/немесе қайың ағаштарынан, жылу мен ылғалға жоғары төзімді жабысқыштарды пайдалана отырып жасалады. Ол Екінші дүниежүзілік соғыс кезінде әуе шабуылына арналған планерлерді, сондай-ақ бірнеше истребитель ұшақтарды, ең әйгілісі көп мақсатты британдық Mosquito-ны құруда қолданылды. "Ағаш ғажайыбы" деп аталған бұл фанера қанат беттеріне, сондай-ақ қабырғалар мен қанат тіректерінің торлары сияқты жалпақ бөліктерге қолданылды. Авиациялық сападағы фанера көбінесе Африка магониі, шырша немесе қайың жалатынан жасалады, олар ыстық престе басвуд немесе топольдің қатты ағаш ядроларына немесе толығымен еуропалық қайың жалатына біріктіріледі. Басвуд – авиациялық сападағы фанераның тағы бір түрі, ол магони және қайың фанерасына қарағанда жеңіл және икемді, бірақ құрылымдық беріктігі біршама төмен. Авиациялық сападағы фанера бірқатар талаптарға сәйкес жасалады, соның ішінде 1931 жылдан бері Germanischer Lloyd ұшақтарға арналған фанераны тексеру және сынау ережелері мен MIL P 607, соңғысы жабысқақ қасиеттерді тексеру үшін үш сағат бойы қайнаған суға батырып, содан кейін қию сынағын талап етеді. Ұшақ класты фанера қайыңның үш немесе одан көп қабаттарынан жасалады, қалыңдығы өте жұқа және өте жеңіл. Говард Хьюздің H 4 Hercules ұшағы фанерадан салынған. Ұшақ Хьюз авиакәсіпорындары Duramold процесімен, фанера мен шайырды қолдана отырып жасалды. Арнайы ағаш жалатын Висконсин штатының Маршфилд қаласындағы Roddis Manufacturing компаниясы жасаған.
Декоративті (өшірілген)
Көбінесе күл, емен, қызыл емен, қайың, шаған, махоган, шоря (лауан, меранти немесе филиппин махоганы деп аталатын, бірақ нағыз махоганмен байланысы жоқ), ағаш, тик және көптеген басқа қатты ағаштармен кездеседі.
Икемді
Иілгіш фанера қисық бөлшектер жасауға арналған, бұл практика 1850 жылдардан бері жиһаз жасауда қолданылып келеді. Жұпқа, үш қабатты махоган "қимылдақ тақта" немесе "иілгіш тақта" өте жұқа көлденең талшықты орталық қабатымен және екі қалың сыртқы қабатымен келеді, олар табақтағы бойлық немесе көлденең талшықты болуы мүмкін. Қимылдақ тақта қалыптасқаннан кейін, соңғы пішін берік болып, қозғалуға төзімді болу үшін көбінесе екі қабатта біріктіріледі. Көбінесе, беткі қабат ретінде әдемі ағаш қаптамалары қосылады. Ұлыбританияда Виктория дәуірінде пеш түтіктеріне капор жасау үшін бір қабатты шпон қолданылды, сондықтан иілгіш заманауи фанера кейде онда "капорлық фанера" деп аталады, бірақ бастапқы материал қатаң фанера емес, бір қабатты шпон болды.
Басқа
Басқа фанера түрлеріне отты басаушы, ылғалға төзімді, сым торлы, табельдік сапалы және қысыммен өңделгендер жатады. Дегенмен, фанераның отқа төзімділігін жақсарту үшін әртүрлі химиялық заттармен өңдеуге болады. Бұл өнімдердің әрқайсысы өнеркәсіптегі қажеттіліктерді қанағаттандыру үшін жасалған. Балтық қайыңы – Балтық теңізі маңындағы аймақтың өнімі. Алғашқыда еуропалық жиһаз жасаушылар үшін өндірілген, бірақ қазір Америка Құрама Штаттарында да кең таралған. Ол өте тұрақты, сыртқы сападағы желіммен біріктірілген, қиылысқан қайың қабаттарынан жасалған ішкі қуыссыз ядродан тұрады. Сыртқы қабаттары дәстүрлі жиһаздық фанерадан қалың болады.
Өндіріс
Фанера өндірісі үшін жақсы, "бүркеме" деп аталатын ағаш қажет, ол әдетте кесу фабрикасында өлшемді ағаш өңдеуге қажеттіге қарағанда түзу және диаметрі үлкен болады. Ағаш көлденең орналастырылып, ұзын осымен айналдырылады, ал ұзын пышақ оған басылып, жұқа ағаш қабатын қабылдайды (рульдегі қағаздың үздіксіз парағы сияқты). Пышақ пен "мұрындық" арасында қаптаманың өтуі үшін "бос орын" жасау үшін айналу кезінде қатты немесе ролик түріндегі реттелетін мұрындық ағашқа басылады. Мұрындық қаптама жасалғанда ағашты ішінара қысады; ол қаптама пышағының діріліне бақылау жасайды; және қаптаманың қалыңдығын дәл сақтауға көмектеседі. Осылайша ағаш қаптама парақтарына айналады, содан кейін кептіргенде (ағаш түріне байланысты) қысқаруына мүмкіндік беру үшін қажетті артық өлшемдерге кесіледі. Содан кейін парақтар жөнделеді, сапасы сортталады, бір-біріне жабыстырылады, содан кейін кемінде 0,7°C температурада және (бірақ көбінесе 200 psi) қысымда престе пісіріледі. Панельді жөндеуге болады, бетіндегі жарықтар немесе кішкентай түйін тесіктері сияқты ұсақ ақауларды толтыруға болады, өлшемдерін өзгертуге болады, тегістеуге немесе оның қандай нарыққа арналғандығына байланысты басқаша қайта өңдеуге болады. Ішкі пайдалануға арналған фанералар әдетте суға төзімділігі шектеулі, арзан урея-формальдегид желімін қолданады, ал сыртқы және теңіздік фанералар ылғалға төзімді болу үшін жасалған, қабаттанудың алдын алу және жоғары ылғалдылықта беріктігін сақтау үшін суға төзімді резорцинол-формальдегид немесе фенол-формальдегид желімін қолданады. Фанерада қолданылатын желімдер маңызды мәселеге айналды. Урея-формальдегид және фенол-формальдегид өте жоғары концентрацияларда канцерогенді болып табылады. Нәтижесінде көптеген өндірушілер аз формальдегид шығаратын желім жүйелеріне көшуде, олар "E" рейтингісімен белгіленеді. "E0" стандартына сәйкес жасалған фанера формальдегидтің нөлдік шығарылымын қамтамасыз етеді. Желімдерге назар аударумен қатар, өндірушілердің назары энергияны сақтауға, сондай-ақ табиғи ресурстарды қорғауға бағытталған ағаш ресурстарын да қамтиды. Бұл бағдарламаларға қатысатын өндірушілерге бірнеше сертификаттар қол жетімді. Орман сертификаттауын қолдау бағдарламасы (PEFC), Орманды басқару кеңесі (FSC), Энергия және экологиялық дизайн саласындағы лидерлік (LEED), Тұрақты орман шаруашылығы бастамасы (SFI) және Greenguard – бұл өндіріс және құрылыс тәжірибесінің тұрақтылығын қамтамасыз ететін сертификаттау бағдарламалары. Бұл бағдарламалардың көптегені өндірушіге де, соңғы пайдаланушыға да салық жеңілдіктерін ұсынады.
Өлшемі
Ең көп қолданылатын қалыңдық диапазоны – 4 x 8 фут (1220 x 2440 мм) құрайды. Бұл өлшемді алғаш рет Портленд Өндірістік Компаниясы қолданған, олар 1905 жылғы Портленд Әлемдік көрмесі үшін қазіргі заманғы қабықшалы ядролы фанераны жасады. Фанера парағының ең көп таралған метрикалық өлшемі – 1200 x 2400 мм. Бұл өлшем Балтық шайыры фанерасы және авиациялық фанерасы үшін де кең таралған еуропалық өлшем болып табылады. Бетон қалыптауға арналған арнайы фанераның өлшемдері әртүрлі болуы мүмкін, бірақ 15 × 19/32 дюйм × 2 фут 6 дюйм × 4 фут 11 дюйм жиі қолданылады. Авиациялық фанера 3 қабатты конструкциядан бастап әртүрлі қалыңдықтарда қол жетімді; әдетте, авиациялық фанера үшін 0,5 мм (шамамен 1/64 дюйм) қалыңдықтағы қабықшалар қолданылады, бірақ кейбір жұқа панельдерді жасауда 0,1 мм сияқты одан да жұқа қабықшалар да қолданылуы мүмкін.
Степендері
Сыныптау ережелері шығарылған елге байланысты әртүрлі болады. Ең танымал стандарттар – британдық стандарт (BS) және американдық стандарт (ASTM). Алайда, Джойс (1970) сыныптау ережелерінің кейбір жалпы көрсеткіштерін тізімдейді:
+ Типикалық батыс сыныптары, Джойс сыныптарының сипаттамасынан кейін:
A Бет және артқы қабаттар барлық ақаулардан дерлік таза.
A/B Бет қабаты барлық ақаулардан дерлік таза. Арқа жағында тек бірнеше кішкентай түйіндер немесе түс өзгерістері болуы мүмкін.
A/BB Беті A сыныбымен бірдей, бірақ артқы жағында біріктірілген қабаттарға, үлкен түйіндерге, тығындарға және т.б. рұқсат етіледі.
B Екі жақты қабаттарда тек бірнеше кішкентай түйіндер немесе түс өзгерістері болуы мүмкін.
B/BB Бет қабатында бірнеше кішкентай түйіндер немесе түс өзгерістері болуы мүмкін. Арқа жағында біріктірілген қабаттар, үлкен түйіндер, тығындар және т.б. болуы мүмкін.
BB Екі жағында да біріктірілген қабаттар, үлкен түйіндер, тығындар және т.б. рұқсат етіледі.
C/D Құрылымдық фанера үшін бұл сынып бетіндегі түйіндер мен ақаулардың толтырылғанын, ал артқы жағында толтырылмағандары болуы мүмкін екенін білдіреді. Ешбір жағы көрініс сыныбына жатпайды және тегіс болмайды. Бұл сынып көбінесе еден, сайдинг, қабырға немесе шатыр материалдары сияқты басқа өніммен жабылудан бұрын ғимараттың бетін қаптау үшін қолданылады.
WG Тек жақсы желімделгеніне кепілдік беріледі. Барлық сынған түйіндер тығындалады.
X Түйіндер, түйін тесіктері, жарықтар және басқа да барлық ақауларға рұқсат етіледі.
WBP Теңіз фанерасында ауа райына және қайнауға төзімді желім қолданылады. Белгілеу EN 314 стандартымен ауыстырылды 3.
+ Жапония фанералық инспекция корпорациясының (JPIC) стандарттарына сәйкес сыныптар:
Сыныптың сипаттамасы
BB/CC Беті BB, артқы жағы CC. BB – 1/4 дюймнен кішкентай түйіндер, сәл түс өзгерісі, шіру жоқ, жарықтар мен құрт тесіктері шеберлікпен түзетілген, түстері сәйкес келген, көпіршіктер мен қырсықтар жоқ. Жиһаз, қаптама және құрылыс сияқты көптеген қолданбалар үшін ең танымал таңдау.
+ Typical Western grades, after Joyce Grade Description A Face and back veneers practically free from all defects. A/B Face veneers practically free from all defects. Reverse veneers with only a few small knots or discolorations. A/BB Face as A but reverse side permitting jointed veneers, large knots, plugs, etc. B Both side veneers with only a few small knots or discolorations. B/BB Face veneers with only a few small knots or discolorations. Reverse side permitting jointed veneers, large knots, plugs, etc. BB Both sides permitting jointed veneers, large knots, plugs, etc. C/D For structural plywood, this grade means that the face has knots and defects filled in and the reverse may have some that are not filled. Neither face is an appearance grade, nor are they sanded smooth. This grade is often used for sheathing the surfaces of a building prior to being covered with another product like flooring, siding, masonry, or roofing materials. WG Guaranteed well glued only. All broken knots plugged. X Knots, knotholes, cracks, and all other defects permitted. WBP Weather and boil proof glue used in marine plywood. Designation replaced by EN 314 3. + Grades according to Japan Plywood Inspection Corporation (JPIC) Standards Grade Description BB/CC Face as BB, back as CC. BB as very little knots of less than 1/4 inches, slight discoloration, no decay, split and wormholes mended skillfully, matched colors, no blister, no wrinkle. Most popular choice for many applications like furniture, packing and construction.
Қолданбалар
Фанера жоғары сапалы, жоғары беріктікті қажет ететін көптеген қолданыстарда қолданылады. Бұл контексте сапа дегеніміз – жарылуға, сынуға, қысқаруға, бұрылуға және иіліп кетуге төзімділік. Сыртқы желіммен жабысқан фанера сыртқы пайдалануға жарамды, бірақ ылғал ағаштың беріктігіне әсер ететіндіктен, ылғалдың мөлшері салыстырмалы түрде төмен сақталғанда ең жақсы нәтижелерге қол жеткізіледі. Субнольдік температуралар фанераның өлшемдік немесе беріктік қасиеттеріне әсер етпейді, бұл кейбір арнайы қолданыстарға мүмкіндік береді. Фанера сонымен қатар жүктемеге ұшырайтын қабықталған конструкциялар үшін инженерлік материал ретінде қолданылады. Ол Екінші дүниежүзілік соғыстан бері теңіз және авиация салаларында қолданылып келеді. Ең танымал мысалы – британдық де Хавилланд Москито бомбалаушысы, оның фюзеляжы қайың фанерасынан жасалған, арасында балса ядросы бар, ал қанаттарында фанера кеңінен қолданылған. Фанера сондай-ақ британдық Power Boat Company және Vosper's компаниялары жасаған қатты түйреуішті моторлық торпедолық катерлер (MTB) және моторлық пулеметтік катерлер (MGB), американдық PT катерлері және D күніне жасалған Хиггинстің десанттық кемелері үшін де қолданылды. Америкалық дизайнерлер Чарльз және Рей Имстер фанерадан жасалған жиһаздарымен, сондай-ақ фин сәулетшісі Альвар Аалто және оның Artek фирмасымен танымал, ал Фил Болгер негізінен фанерадан жасалған кемелердің кең ауқымын жобалады. Кейптаун қаласынан Джек Кёпер 2015 жылға дейін көптеген жасөспірімдер жүзіп жүрген "Дабчик" желкенді қайығын жобалады. Фанера көбінесе қисық беттер жасау үшін қолданылады, өйткені оны талшық бағыты бойынша оңай иілуге болады. Скейтборд рампылары көбінесе мұхит толқындарының пішінін имитациялайтын өтулер жасау үшін иілген қисықтардың үстіндегі тегіс бет ретінде фанераны пайдаланады.