COTOARA CIPRIAN (391-402):

CAPITOLUL 11

SEMIFABRICATELE DIN LEMN: FOILE DE FURNIR ŞI SEMIFABRICATELE PE BAZĂ DE FURNIR

SHELDON SHI¹ ŞI JOHN WALKER

¹Departamentul de Produse Forestiere, Universitatea de Stat Mississippi, Mississippi, SUA

1. INTRODUCERE

Un semifabricat poate fi definit ca un material compus în principal din elemente lemnoase. Aceste elemente lemnoase sunt de obicei legate între ele printr-un adeziv plastifiabil prin încalzire (grinzile de lemn pot fi de asemenea cosiderate ca semifabricate din lemn). Cel mai des folosiţi adezivi includ adezivii be bază de uree industrială (precum răşina ureo-formaldehică), adezivi fenolici (rezorcin-formaldehici), adezivi isoclinali, şi adezivi din resurse regenerabile (precum lignina). Elementele lemnoase dintr-un semifabricat pot fi de diferite forme după cum urmează:

Cherestea lungă: pentru producţia de lemn lamelat încleiat (Glulam) şi grinzi; Furniruri: pentru foile de furnir sub forma de grinzi incleiate(LVL), şi lemn din

straturi lipite în paralel (PSL); Fibre: pentru fibre lemnoase de densitate medie (MDF), fibre lemnoase de

densitate mare (HDF), şi alte produse bazate pe fascicule de fibre; Rămăşiţe din lemn: pentru prelucrare si sortare apoi destinate fabricarii

materialelor compozite.

Aşchii de lemn: pentru plăcile din aşchii de lemn, plăci aglomerate din lemn (OSB), panouri aglomerate din lemn laminat (PAL).

Pânza: pentru produse pe bază de pânză, ca de exemplu pergamentul,fete PALmelaminat.

Semifabricatele tradiţionale din panel sunt făcute din piese egale ca dimensiuni si legaţi între ei prin adezivi. Mai recent, lemnul a fost combinat (prin presare perpendiculară sau prin presare într-o direcţie paralelă cu suprafaţa plăcii şi în sensul extinderii) cu polimeri sintetici, de exemplu polimeri termoplastici, pentru a face produse din polimeri (WPC). Produsele din polimeri s-au dezvoltat foarte mult în ultimii ani, în special pe piaţa duşumelelor, unde Wolcott (2004) a observat că oferta pieţei a crescut de la 2% în 1997

1

la 14% in 2003. În plus, munca de cercetare suplimentară a studiat folosirea polimerilor armaţi cu fibre (FRP) pentru a îmbunătăţi performanţa structurii compoziţilor din lemn prelucrat mecanic, numite materiale compozite hibride cu fibre. (Dagher et al., 1998; Shi, 2002).

Câteva semifabricate prelucrate mecanic sunt facute din combinarea altor semifabricate, precum grinzile brute, LVL (grinzi stratificate furnire incleiate), sau alti compoziţi structurali de lemn împreună cu învelişuri din foi de furnir.

Tabelul 11.1 Cererea pieţei (în Mm³) la cherestea şi la alte semifabricate din Statele Unite ale Americii în 2004 (Adair and Camp, 2003; Adair, 2004).

a) volumul grinzilor în milioane picioare; b) include remodelarea; c) mobilă, palete, transport.

Semifabricatele din lemn se împart în 2 categorii în funcţie de cererea finală: cererea de panouri, precum foile de furnir, OSB (plăci aglomerate din lemn), plăci celulare, plăci fibrolemnoase; şi cererea de ginzi sau prisme, precum glulam, LVL, OSL, PSL, şi lemn pe bază de pânză. Cererea de panouri este în principal pentru duşumele şi podele pentru construcţia de locuinte şi alte cereri în domeniul industriei. Cererea de grinzi sau prisme este în principal pentru construcţiile rezidenţiale şi comerciale, precum uşile glisante de garaj, grinzi de schelărie.

2. TENDINŢE

Tendinţele pe termen lung în prelucrarea lemnului reflectă dezvoltarea socială şi economică şi schimbările în resurse. Diamentrele arborilor sunt din ce în ce mai mici în timp ce costul muncii s-a mărit constant, forţând industria să folosească lemnul eficient astfel încat productivitatea muncii să fie deasupra costului ei. Acele procese de producţie care folosesc ferăstruirea lemnul în bucăti mici de fibre sunt cele mai adaptabile la fluxul continuu, la automatizare, la standardizarea produselor, şi la operaţiunile la scară largă. Astfel de produse sunt din punct de vedere tehnologic progresiste şi pot fi fabricate respectând totodată şi pretul ridicat al efortului uman. Pe de altă parte, acele produse în care lemnul este păstrat cât mai aproape de starea naturală şi în care articolele sunt manipulate individual tind să fie din punct de vedere tehnologic mai înapoiate (retrograde), importantă lor fiind în declin. Astfel, există un progres natural de la lemnul masiv, la foi de furnir, la compoziţi pe bază de fibre, plăci celulare, plăci fibrolemnoase şi hârtie.

2

Semifabricatele din lemn sunt folosite la scară largă pentru cererea industrială (mobilă, ambalaje), şi alte cereri pentru exterior, precum podurile. Oricum, cea mai mare piaţă pentru semifabricatele din lemn o reprezintă cererea pentru construcţiile rezidenţiale şi comerciale. În Statele Unite, aproximativ 95% din totalul locuinţelor rezidenţiale a fost construit din semifabricate din lemn. Pe măsură ce arborii se micşorează şi noile tehnologii pentru semifabricate se dezvoltă, aşa şi cheresteaua brută sau grinzile din construcţia locuinţelor au fost înlocuite gradual cu produsele din lemn prelucrate tehnic, precum lemnul lamelat încleiat (Glulam), lemnul masiv laminat (LVL), lemn din straturi lipite parale (PSL), etc. Duşumelele din lemn masiv, membrana pereţilor, panourile de lemn, şprăituirea plafonului, au fost în schimb placate cu semifabricate structurale pe bază de panel cum ar fi foile de furnir sau plăcile aglomerate din fibre de lemn (PFL). Tabelul 11.1 rezumă cererea pentru principalele semifabricate din lemn şi cherestea din Statele Unite ale Americii în 2004.

În America de Nord toată producţia de placaj se conformă standardul presctriptiv PSl (APA, 1995). Oricum, o dată cu introducerea standardelor performante cum ar fi PS2 (NIST, 2004) şi PRP-108 (APA, 2001) în anii 1990 alte produse structurale din panel, precum OSB, puteau şi au fost folosite alternant în cererea pentru produsele structurale din panel.

Figura 11.1 arată producţia structurala de panel din 1970 până în 2004, şi cateva produse din lemn prelucrate tehnic, (precum lemnul lamelat încleiat, Glulam, lemnul masiv laminat, LVL) din 1980 până în 2004 în America de Nord. Producţia placajelor structurale a fost sub 15 milioane m³ în 1970, dar a crescut pană la 37 milioane m³ până în 2004. Deşi plăcile aglomerate din aschii de lemn (OSB) au devenit importante pe piaţa placajelor structurale doar din ani 1980, au ajuns din urmă foile de furnir la sfârşitul anilor 1990, datorită costurilor mici de producţie. În schimb, foile de furnir au căutat posibilităţi mai diversificate de întrebuinţare industrială, cum ar fi industria mobilei sau a transporturilor. Semifabricatele pe bază de furnir au pătruns şi alte domenii precum cererea de lemn masiv laminat LVL unde producţia a crescut simţitor în ultimii 10 ani.

3

Figura 11.1. Producţia de paneluri structurale şi a produselor de lemn prelucrate tehnic în America de Nord (Camp, 2003, si Adair, 2004)Tabelul 11.2. Producţia (în mm³) a câtorva semifabricate datând din 2003 (Anuarul FAO: producţia forestieră, 2005).

4

a) Atât lemn de diverse foioase moi şi tari. B) Plăci de furnir structurale şi decorative. C) Incluzând OSB, dar nu cele cu adezivi anorganici. D) plăci izolante, plăci fibrolemnoase de densitate medie şi plăci fibrolemnoase dure.

Tabelul 11.2 arată producţia din 2003 atât a cherestelei brute cât şi a placajelor de lemn pentru diverse regiuni ale lumii. Producţia de paneluri structurale este dominată de America de Nord , în principal datorită faptului ca semifabricatele structurale din panel au beneficiat de o poziţie dominantă în construcţiile rezidenţiale. Statele Unite reprezintă un producător substanţial de placaje din lemn de diverse foioase moi pentru producţia domestică, dar numai un procent de 10% este exportat; pe când jumatate din acest volum este importat ca placaj din lemn de diverse foioase tari. Europa produce şi foloseşte în comparaţie puţin placaj şi OSB. În schimb, regiunea se bazează pe propriile resurse domestice de lemn de calitate slabă pentru producerea altor placaje lemnoase, ca de exemplu plăcile celulare sau plăcile fibrolemnoase. În mod surprinzator, producţia de panel în Asia este egală cu producţia cherestelei, reflectând lanţul de stocuri inter-regional din China.

Placajul tradiţional a necesitat un grad mult mai ridicat de buşteni decât era necesarul pentru fabricarea altor placaje lemnoase, deci acele naţiuni cu stocuri de lemn nepotrivite au fost nevoite să importe placaj deşi acum, acolo sunt grade de fabricare ce folosesc tipuri de buşteni mai mici si mai sărăcăcioşi.

Producătorii de alte placaje lemnoase caută cel mai ieftin lemn posibil. Ei sunt capabili să utilizeze buşteni de calitate slabă şi reziduuri lemnoase rămase de la alte industrii de procesare a lemnului şi pot totuşi să producă plăci omogene cu proprietaţi mecanice şi fizice adecvate. În mod tipic, costul de livrare a buştenilor în stare brută, a buştenilor cojiţi şi a aşchiilor de lemn este în jur de 80-60%, 60-40% şi 40-15%, respectiv din costurile de producţie a cherestelei, placajelor, şi plăcilor făcute din rumegus.

3. PLACAJUL

Cu mii de ani în urmă, Chinezii şi Egiptenii cojeau lemnul şi-l lipeau pentru a obţine efecte speciale cu suprafeţe plane furniruite. În secolele XVII şi XVIII, englezii şi francezii au dezvoltat principalul principiu al placajului, conform căruia una sau două plăci de furnir cu suprafeţe plane erau acoperite, scânduri sau şipci, aşezate alternativ, o dată înguste, o dată nu, una lângă alta pentru a contracara tendinţa naturală a lemnului de a se deforma (de a se încovoia): cele mai netede articole erau piesele furniruite şi puteau fi curbate prin aburire.

Placajul tipic începutului de eră modernă era făcut din lemn decorativ de diverse foioase tari şi era cel mai adesea folosit în fabricarea articolelor gospodăreşti, cum ar fi vitrine, dulapuri, birouri şi usi. Placajul de construcţie făcut din speciile de lemn de diverse foioase moi nu a apărut pe piaţa până în secolul XX, deşi prima autorizaţie pentru placaj a fost editată în 1865 lui John K. Mayo din New York. Industria placajului a început să se dezvolte cu adevarat în 1905 în oraşul Portland, Oregon, din Statele Unite ale Americii.

Placajul este fabricat din foi de furnir aşezate suprapus, în straturi, şi încleiate cu adezivi. De obicei, structura trebuie să fie simetrică pe la punctul din mijloc. De aceea, placajul are un număr impar de straturi, în care fiecare strat poate conţine una sau mai multe foi. Construcţia placajului este reflectată de numărul de foi şi straturi (de exemplu

5

3 foi/ 2 straturi). În unele cazuri de 4 foi per 3 straturi, placajul este fabricat folosind 4 foi de furnir , cele 2 foi de furnir interioare fiind orientate perpendicular pe plăcile de pe faţă şi pe spate (pentru a menţine simetria în jurul punctului din mijloc sau în jurul punctului neutru al axei). Din cauza modului de înmagazinare a placajului, mişcările din interiorul plăcii sunt minime deoarece fibra lemnului este poziţionată în unghiurile corecte una faţă de cealaltă în foile alternante: alinierea axiala a fibrei într-o foaie de furnir restrânge mişcările tangenţiale în plăcile învecinate. Placajul rezultat are aceleasi proprietăţi la contragere şi rezistenţă în aceste două direcţii şi astfel schimbările de dimensiuni mari şi valorile slabe ale rezistenţei care apar de-a lungul fibrei din lemnul masiv sunt eliminate. Oricum, restrângerea lemnului în planul plăcii sfârşeşte prin a fi mai mai mare decât mişcările normale din plăcile mai subţiri. Alte trăsături ideale pentru placaj sunt rezistenţa la crăpare, disponibilitatea sa de a lua forma de foaie, şi capacitatea sa de a rezista la forţele distrugătoare exercitate asupra structurii, de exemplu forţele produse de un cutremur.

Producţia de placaj din lemn de diverse foioase moi din America de Nord a crescut până la 345000 m³ în jurul anului 1933, având întrebuinţări importante pe piaţa industrială precum uşi din placaj, vitrine, cufere, şi butoni pentru sertare. Mai târziu, în anii 1940 şi 1950 placajul era promovat pentru construcţia rezidenţială, iar prin 1960 producţia de placaj din lemn de diverse foioase moi a ajuns la 8 milioane de m³ din care aproape 50% era folosită la acoperişuri pentru construcţiile rezidenţiale. Placajul a fost de asemenea folosit pentru susţinerea şinelor în zona schimbătoarelor de cale, macazuri , stâlpi de susţinere, etc. Piaţa restaurărilor şi remodelărilor clădirilor non-rezidenţiale era de asemenea în creştere. Prin 1980, producţia de placaj din America de Nord a ajuns la 16mm³. Atunci a fost introdusă tehnologia OSB, iar OSB (plăcile aglomerate din lemn) au înlocuit în mare parte placajul în ceea ce priveşte structura acoperişurilor în construcţia de locuinţe. În consecinţă, producţia de placaj a stagnat: în 1999, producţia de OSB de 18mm³ a luat locul producţiei de placaj de 17 mm³. Mai recent în 2005, piaţa construcţiilor rezidenţiale satisface doar o treime din cererea pieţei pentu placaj din Statele Unite ale Americii. În schimb, placajul a asigurat necesarul, gradual, pieţelor industriale, cum ar fi mobila, şi altele.

Peste 70 de specii de lemn sunt folosite la fabricarea placajului (APA, 1995). Aceste specii sunt împărţite în 5 grupe făcute pe baza rezistenţei şi rigidităţii (solidităţii). Speciile cele mai rezistente sunt în Grupa 1, în timp ce speciile cele mai firave sunt în Grupa 5. Gradele furnirului (A, B, C, C plin, sau Cp, D) definesc înfăţişarea furnirului în ceea ce priveşte proprietăţile naturale şi numărul permis de reparaţii şi mărimea lor care pot fi făcute în timpul fabricării (Tabelul 11.3). A reprezintă cel mai mare grad, iar D cel mai mic. Gradele de pe faţa şi de pe spatele furnirului dintr-o foaie de placaj definesc gradul de placaj ( cum ar fi A-A, A-B, A-D, B-B, B-D, C-Cp, C-D, etc). Gradul A de pe faţa furnirului este necesar dacă este solicitată o suprafaţă care poate fi pictată, în timp ce Gradul B oferă o faţă solidă potrivită pentru vopsire. Gradul minim de furnir pentru întrebuinţări exterioare este Gradul C,

în timp ce Gradul D pentru furnir este folosit la placajul pentru întrebuinţări interioare. Pot fi permise şi grade mai mici pe spatele unei feţe de panel , de exemplu C-D. Placajul

6

va indica dacă a fost fabricat cu un adeziv de interior sau exterior. Placajul poate fi folosit în stare brută, neacoperit, acoperit cu nisip, semiacoperit cu nisip, şi vopsit. Plcajele de pe suprafeţe aspre sunt folosite numai în scop decorativ cum ar fi pervazurile de pereţi. Panelurile nu sunt umplute cu nisip dacă nu este solicitată o suprafaţă netedă pentru sub platelaj, acoperişuri, şi întrebuinţări la pereţi. Duşumelele şi pardoselile pot presupune numai plăci semiumplute pentru că dimensionarea să facă suprafaţa panelului mai uniformă. Panelurile din furnir de gradul B sau furnirurile mai bune pentru vitrine, poliţe (rafturi), şi piese de mobilier. Există 2 tipuri de acoperire (vopsire): acoperire de densitate mare (HDO) şi acoperire de densitate medie (MDO). Aceste straturi de acoperire pot fi aplicate placajului în acelaşi timp când panelul este presat, într-o etapă, sau după ce panelul este presat, în două etape. Procesul în două etape de obicei presupune ca panelurile să fie umplute cu nisip înainte de acoperire.

Tabelul 11.3. Gradele furnirului pentru placaj (APA, 1995)

A Neted, potrivit pentru pictat. Nu mai mult de 2 reparaţii făcute cu acurateţe, în paralel cu fibra, permise

B Suprafaţă solidă. Reparaţii prin lamelare, tip router, şi noduri până la 25,4 mm de-a lungul fibrei, permise

C plin Furnirurile îmbunatăţite de tip C cu crăpături de până la 3,2 mm lăţime şi găuri în lemn sau alte defecte deschise de până la 6,4x12,7mm.Reparaţii lemnoase sau sintetice permise. Se admit unele fibre rupte (frânte).

C Noduri stânse până la 38,1 mm. Găuri în lemn până la 25,4 mm de-a lungul fibrei şi unele de până la 38,1 mm dacă lăţimea totală a nodurilor şi a găurilor în lemn se încadrează în limitele specificate.Reparaţii lemnoase şi sintetice permise. Defecte ca decolorarea sau defecte de umplere care nu avariază lungimea, permise. Număr de crăpături limitat, permis. Cârpirea permisă.

D Noduri şi găuri în lemn până la 6,5 mm lăţime de-a lungul fibrei şi 12,7 mm mai larg între limitele specificate. Număr de crăpături limitat, permis. Cârpirea permisă. Limitat la expunere de tip 1 sau la paneluri interioare.

4. CEREREA DE MATERIE BRUTĂ

Caracteristicile ideale ale speciilor de placaj includ densitatea, culoarea, uşurinţa la exfoliere sau feliere, uscarea fără încreţituri (încovoieri), capacitatea de îmbinare (încleiere), etc. Oricum, doar câteva specii şi-au câştigat acceptarea generală cu un volum suficient de buşteni care trebuie să fie disponibil pe piaţa internatională pe o bază continuă şi aceştia trebuie să fie de mărime suficientă şi formă adecvată.

Primele gatere din zona Pacificului de Nord a Statelor Unite făceau placaj efectiv din buşteni perfecţi, fără niciun defect, maturi (seculari), de diametre mari (> 1,5m) din specia de pin Duglas. La mijlocul anilor 1960 pinul Douglas reprezenta 90% din

7

producţia de placaj din America de Nord, scăzând la 55%, zece ani mai târziu. Scăderea disponibilităţii buştenilor de furnir din Duglas în cantităţi mari şi de calitate superioară a cauzat o schimbare majoră pe piaţa placajului din Statele Unite ale Americii. Principala creştere a fost înregistrată pe piaţa construcţiilor şi industriilor (C şi I), pentru acoperişuri, pardosele (cu covoare, vinil sau un strat de lemn de diverse foioase tari aplicat pe deasupra) şi pentru containere. O trasatură cheie este accentul pus pe proprietăţile fizice şi mecanice decât pe caracteristicile vizuale. Astfel, în sudul Statelor Unite o nouă industrie şi-a făcut apariţia în anii 1960 producând relativ ieftin plăci de furnir de tip 5 şi 9 din pin sudic cu suprafaţa furnirului de gradele C şi Cp. Aceste paneluri diferă de cele produse mai devreme prin acele noduri largi de 35 mm din diametru şi crăpături de 5 mm lăţime permise, iar cererea de material brut s-a schimbat de la buştenii cu gradul tradiţional de cojire la buşteni de gater de gradul 1 şi 2. (Lutz, 1971). Asemenea tendinţe au forţat silvicultorii să-şi reconsidere ideile lor despre managementul plantaţiilor de lemn de diverse foioase moi. Buştenii de dimensiuni mari şi de calitate superioară erau de obicei consideraţi ca potenţiali buşteni de furnir şi într-o plantaţie administrată aceştia puteau fi obţinuţi numai din ultima tăiere (defrişare) dar chiar şi atunci numai la sfârşitul unor lungi cicluri de rotaţie. Astăzi, în sudul Statelor Unite câţiva dintre primi pini, cei mai firavi reprezentanţi, la vârsta de 12 ani sunt folosiţi pentru furnir. Dimensiunea buşteanului nu mai este de o importanţă aşa de mare. Aici buştenii mai buni pot să ia şi drumul gaterelor mai degrabă decât să ajungă în depozitele de placaj. Pe la mijlocul anilor 1970, 30% din procentul placajul Statelor Unite era din pin sudic, ridicându-se la 50% prin 1983. Oriunde în America de Nord speciile principale pentru placaj sunt reprezentate în mare de Duglas şi larice în interiorul Statelor Unite, în principal cucuta şi Douglas pe Coasta de Vest, şi în Canada în principal, Duglas si molid.

Marfa de placaj din pin sudic presupune 3 ore/m³, iar fagurele de hârtie/OSB doar 1h/m³ (Spelter, 1988). În schimb în Finlanda accentul este pus pe creşterea valorii unei mărfi de bază (fundamentale). Buştenii de mesteacăn care cresc greu, în medie de numai 200-250 mm în diametru sunt decojiti până la un diametru în miez de 60-65 mm. Numai operaţiunile eficiente pot avea probabilitatea de a fi profitabile când vine vorba de cojirea unor buşteni aşa de mici. Costurile în curs de creştere cauzate de producţia slabă (36%) şi calitatea modestă a buştenilor sunt amplificate şi de faptul că producţia slabă reduce de asemenea randamentul normal. Utilizarea abundentă a unei singure specii (placaj pur de mesteacăn sau doar foi de placaj) şi grosimea furnirului (1,5 mm) ajută la automatizare – deşi 35% din procentul de materie brută este de 2,5-3,2 mm furnir de molid. (Hoglund, 1980). Furnirul făcut din buşteni de diametru mic necesită multă muncă de renovare, de exemplu cârpirea şi îmbinarea (încleierea) reprezintă cam o treime din munca prestată. Pentru a creşte valoarea sa, două treimi din placaj sunt procesate: prin îmbinarea de tip eşafod, (cu o pierdere locală de 10-30% în rezistenţă, în funcţie de grosimea plăcii .2,4-6,4 mm) în paneluri uriaşe (de până la 2,75x12,5 m); prin tratamente cu substanţe conservante; prin acoperire (vopsire) ( pentru înfăţişare – refolosite de 10-80 de ori) sau prin adăugarea unui învelis de răşină cu o textură densă (2 mm; 200 g/m²), asigurând un model nealunecos pentru pardoseală, magazii, eşafodaj, şi schelărie; sau paneluri de perete prefabricate.

Europa are mai mult de 40% din cele 10 miliarde de m² de pe piaţa globală de materiale pe bază de panel, cu oferta de piaţă pentru melamina uşor presată (51%), furnir (18%), foi de hârtie (13%), laminate bine presate şi suprafeţe vopsite (7% fiecare), etc.

8

(O’Carroll, 2001). Primul substrat este placa celulara şi MDF, cu excepţia întrebuinţărilor enumerate mai sus, de exemplu la pardoseli unde placajul abundă. Hârtia laminată este de obicei o foaie absorbantă care este saturată în răşini.

Placajul este un produs de marfă uniform (similar). (Todd, 1982). America de Nord fabrică în mare măsură placaj din lemn de diverse foioase moi. Producţia din Asia este reprezentată de placajul din lemn de diverse foioase tari, în timp ce producţia din Europa este o combinaţie de placaj din lemn de diverse foioase moi şi tari din zona temperată. În prezent, un panel „combi” care combină atât speciile de lemn de diverse foioase tari cât şi cele din lemn de diverse foioase moi nu este banal (obişnuit). De exemplu, mulţi fabricanţi din Europa folosesc, la producerea panelurilor, mesteacăn pentru suprafeţele exterioare şi molid, pentru interior, în timp ce fabricanţii din China cel mai probabil folosesc larice de provenienţă rusească pentru suprafeţele exterioare, şi plop la interior. Unele fabrici de furnir din Statele Unite ale Americii folosesc furnir cu suprafaţa din Pin Radiata (din Australia) şi spatele din Douglas. Oricum, furnirul din Pin Radiata tinde să prezinte o suprafaţă mai lineară decât furnirul din Douglas datorită celui mai înalt unghi microfibros al lemnului şi neregularităţii fibrei, şi astfel deformarea înauntrul planului este mai problematică. Alte fabrici folosesc pentru suprafeţele furnirului specii de eucalipt de densitate mare.

Placajul de lemn de diverse foioase tari este vândut atât pe piaţa decorativă (plăci subţiri, <6 mm) cât şi pe piaţa construcţiilor (plăci groase, >6 mm). Speciile de lemn de diverse foioase tari din zona temperată sunt folosite în principal pentru scopuri decorative, totuşi mesteacănul finlandez face excepţie, fiind folosit la întrebuinţările specializate de mare valoare din construcţii. Plăcile subţiri sunt fabricate din lemn de diverse foioase tari şi sunt folosite la întrebuinţările decorative şi estrade. Întrebuinţările decorative includ lambriurile şi foile de uşă. Ca estradă, placa subţire primeşte o suprafaţă decorativă care este ori tiparită ori acoperită cu vopsea pe suprafaţa lamelată, punct în care este cunoscută ca semifabricat; acestea sunt articolele principale comercializate pe plan internaţional. Plăcile subţiri din lemn tropical sunt fabricate cu adezivi impermeabili pentru interioare, pe când majoritatea celorlalte plăci folosesc răşini fenol-formaldehice care pot fi utilizate la exterioare.

5. FABRICAREA PLACAJULUI (BALDWIN, 1981; SELLERS, 1985)

Producţia de placaj poate fi împărţită în trei stagii de fabricare (Figura 11.2): fabricarea furnirului; debitarea, uscarea şi upgradarea, presarea şi finisarea.

Placajele de panel pentru construcţii (1,2 x 2,4 m) sunt făcute din furnir decojit prin derulare de 2-6 mm grosime, de grade care admit în general defecte mari. O fabrică obişnuită ar procesa 1 000 m ³ pe an.

5.1. Fabricarea furnirului

5.1.1. Principiile tăierii prin derulare a furnirului

Procesul tăierii prin derulare a furnirului este esenţial în ferăstruirea (tăierea) perpendiculară pe fibră cu un cuţit aşezat paralel la fibră. Prisma este aşezată între cele

9

două rozete de srângere pe derulator, şi apoi întoarsă (derulată) spre cuţit pe întreaga lungime a prismei. În timp ce prisma este prelucrată, o foaie subţire de furnir este scoasă prin spaţiul liber dintre bara de presare şi muchia cuţitului ca o fâşie continuă de furnir lungă. Calitatea furnirului este determinată într-o măsură considerabilă de montarea precisă a derulatorului. (Figura 11.3). Este important ca furnirul să nu se rupă şi să aibă un finisaj neted. Grosimea uniformă este un semn al unui control bun al derulatorului.

În timp ce cuţitul taie lemnul, furnirul este îndoit sau rotit ca o grindă în consolă şi este predispus la rupere (Figura 11.3a). Un mod evident de a reduce momentul îndoirii este

Fabricarea furnirului (linia de cojire)

Figura 11.2. O schiţă a principalelor etape a producţiei de placaj

10

de a mări unghiul de înclinare, α, şi de a ţine la minimum atât unghiul exact al cuţitului, β, cât şi unghiul liber, γ (Figura 11.3b). Din păcate, nu este practică folosirea unui cuţit cu o lamă prea subţire deoarece aceasta se toceşte rapid. Numai dacă îmbinarea nu este prea mare (<2,5 mm) un unghi liber negativ este posibil, din moment ce numai pânza mică a cuţitului (fierăstrăului) va tivi (străpunge) prisma. O bară de presare este esenţială. Fără o bară de presare furnirul poate fi despărţit de prismă înaitea cuţitului şi suprafaţa furnirului ar fi foarte aspră. Bara de presare compresează lemnul perpendicular pe fibră astfel încat furnirul este tăiat la cuţit iar pânza panglicei cuţitului în sine defineşte suprafaţa furnirului. Presiunea barei de presare este obţinută prin reducerea spaţiului dintre bara de presiune şi muchia cuţitului atât cât să fie mai mic decât grosimea furnirului care este tăiat. Ajustarea poziţiei barei de presare nu afectează grosimea nominală a furnirului, dar influenţează calitatea acestuia. Grosimea nominală a furnirului este determinată de viteza de avans a cuţitului pe turaţia butucului, de exemplu, dacă 3 mm de furnir sunt tăiaţi, cuţitul avansează 3 mm pe turaţie. De obicei, presiunea barei de presare este între 10 si 20%, astfel încât deschiderea (spaţiul) prin care furnirul trebuie să iasă este de 90-80% din grosimea nominală a furnirului. Dacă

deschiderea barei de presare este prea mare, furnirul va fi compresat insuficient si va fi lărgit şi de o grosime inegală. Dacă deschiderea barei de presare este prea îngustă, furnirul va fi compresat dincolo de limita elastică pentru lemn şi va fi foarte compact (strâns) şi prea comprimat: nu se va mai recupera la grosimea lui nominală. Mai mult, puterea necesară la cojirea butucului creşte gradual pe măsură ce presiunea barei de presare este mărită.

Furnirul este caracterizat de prezenţa micilor întreruperi, numite întreruperi de maşină, pe latura furnirului care a fost iniţial cel mai aproape de centrul prismei. Întreruperile de maşină se formează pe măsură ce furnirul este îndoit brusc în timp ce trece printre muchia cuţitului şi bara de presare (Figura 11.3a, inserţie). Întreruperile la latura tăiată a furnirului încep pe măsură ce foaia de furnir se desface din prismă şi se îndreaptă spre utilizare. Latura tăiata a furnirului este latura slăbită şi latura barei de presare este latura stânsă, comprimată. Furnirul care are multe întreruperi adânci de maşină se numeşte furnir slăbit în timp ce furnirul care are întreruperi mai puţin adânci se numeşte furnir compact (stâns). Întreruperile adânci de maşină vor afecta gradual calitatea furnirului.

Un cuţit tocit cauzează alte probleme. Fibrele se pot îndoi (încovoia) şi deforma între ele pe măsură ce avanseaza cuţitul, în loc să se separe curat (îngrijit). Aceasta înseamnă că tăierea la pânza cuţitului poate fi intermitentă pe măsură ce se formează o blocare (un astupuş) înainte ca furnirul să fie tăiat. În acelaşi timp, aceste fibre sunt comprimate, rezistenţa la tăiere în faţa cuţitului va genera spaţii extensibile în urma pânzei. Aceste spaţii extensibile pot fi suficiente ca să formeze întreruperi în furnir, rezultând grupuri de celule rupte de pe suprafaţa furnirului. În cele din urmă, fricţiunea dintre cuţit şi furnir poate genera multe spaţii extensibile retezate din fibrele adiacente la cuţit, rezultatul fiind o suprafaţă slab finisată. Injectarea cu abur supraîncălzit ( pana la 200˚ C) în spatele pânzei cuţitului şi introducerea unui „cuţit fierbinte” au îmbunătăţit actul ferăstruirii prin netezirea fibrelor lemnoase la contactul instantaneu cu cuţitul şi prin reducerea fricţiunii dintre furnir şi spatele pânzei cuţitului. (Walser, 1978).

Bara de presare îndeplineste un număr de funcţii în menţinerea calităţii furnirului:

11

Comprimă lemnul înaintea pânzei de cutit, fapt ce reduce probabilitatea ruperii lemnului înaintea cuţitului. Despicarea înaintea cuţitului are ca rezultat o suprafaţă foarte aspră.

Comprimarea furnirului permite acestuia să fie îndoit mai uşor şi cu mai puţine riscuri de eşec din moment ce furnirul iese dintre bara de presare şi muchia cuţitului.

Aplicând o presiune stabilă asupra prismei, bara de presare elimină orice urmă din sistemul mecanic datorată uzurii, şi ghidează cuţitul în relaţie cu suprafaţa exterioară a prismei. Acest lucru asigură un furnir de grosime constantă.

O bară de presare rulantă mecanizată (cu acţionare electrică) (Figura 11.3c) reduce fricţiunea şi curătă aşchiile care se lipesc de spaţiul liber (de gaura de deschidere). Acestea strică furnirul bun şi întrerup cojirea.

Figura 11.3. Maşină de tăiat furnir prin derulare (Derulator) (Feihl si Godin, 1967). (a) Cuţitul şi bara de presare rulantă montate pe o singură suprafaţă înaintează către suporţi pe măsură ce butucul se roteşte. Inserţia arată eşecurile de structură care sunt predispuse să se formeze pe măsură ce furnirul este îndoit ca să treacă printre bara de presare şi muchia cuţitului: cele mari rele întreruperi de maşină sunt împiedicate de uşoara comprimare a furnirului (b) Prim-plan a unei bare de presare fixe şi a unui cuţit. Spaţiul dintre cele două determină gradul de comprimare a furnirului, în timp ce grosimea nominală a furnirului este o funcţie a vitezei de avans a cuţiului şi turaţia butucului. (c) Prim-plan a unei bare de presare rulante. (d) Microascuţirea pânzei cuţitului măreşte rezistenţa sa la daunele produse de nodurile tari.

12

13

Figura 11.4. Câteva trăsături a maşinilor de tăiat moderne. (a) centrarea automată şi dispozitivul de alimentare a maşinii. (b) rozete de srângere telescopice retractabile pentru cojirea buştenilor masivi. (c) Volanţi de susţinere cu acţionare electrică.

Walser (1978) a evaluat beneficiile încălzirii perimetrului unei bare de presare şi introducerii de apă fierbinte în spaţiul dintre bara de presare şi prismă. Numai cele mai superficiale fibre pot fi încalzite şi netezite, dar acest efect şi fricţiunea redusă sunt suficiente pentru a reduce consumul electric şi oferă un furnir mai neted de o grosime mai uniformă. Din 1980, diametrul mic de 16 mm al barei de presare a fost înlocuit de o bară rulantă de presare mai mare, cuprinsă între 64-95 mm în diametru. Cea mai mare bară rulantă de presare permite productivitatea şi recuperarea mai ridicată a funirului.

Alte progrese tehnice la maşinile conventionale de tăiat furnir au făcut ca decojirea buştenilor mici (<200 mm) să fie, din punct de vedere economic, viabilă. Aceste progrese includ:

14

Scanarea prismelor (butucilor) de-a lungul lungimii lor pentru a obţine un profil tri-dimensional. Centrul optim al axei care dădea cel mai mare posibil tambur real de lemn este computerizat. Butucul este atunci repoziţionat prin deplasarea capetelor orizontal şi vertical astfel încât să poată să treacă prin maşina de tăiat în poziţia optimă (Figura 11.4a). Dispozitivele tradiţionale de poziţionare au ajuns doar la 25 mm pe lângă poziţia optimă.

BALTAG CATALIN (403-414):

Precentrarea pivoţilor înaintea încărcării lamei de cuţit a rezultat în rate de strângere în exces a 5 pivoţi pe minut.

Utilizarea telescopică, retractabilă permite transferul unei mari forţe de învârtire a lemnului, când acesta este mai mare, pe când mâneca din afară poate fi retrasă pentru a permite cojirea la un diamertru mai mic (figura 11.4b).

Roţile de susţinere măresc forţa de rotaţie transmisă şi prin butuc, de a se îndepărta de lamă (figura 11.4c). Forţa de rotaţie suplimentară diferă de roţile de susţinere rezistente la mare frecare, înseamnă că forţa de rotire poate fi redusă.

Roţile de susţinere permit butucilor să fie la o distanţă de 130mm, partea centrală fără pierdere de lemn la capetele butucului, lucru care se întamplă dacă se rotesc libere.

Viteza mare de cojire, până la 6m/s permite ca mari cantităti de furnir să fie cojite. Sistemele de control hidraulic care acţionează asupra lamei au înlocuit roţile dinţate şi mecanismul care se poate uza.

Folosirea hidraulicii variabilitatea grosimii furnirului ce ii permite să fie reglată foarte repede, de exemplu a coji furnire în strat gros în timpul rotirii şi apoi furnir în strat subţire când se produce o fâşie continuă.

Mini-strungul de 1.2m poate fi folosit pentu a produce furnir din miez din mari miezi cojiţi rezultaţi dintr-o parte într-alta a strungului sau din lemnul cu dimensiuni mai mici decât lemnul mediu. Înjumătăţind lungimea lamei, se înjumătăţeşte şi forţa de rotire necesară pentru a coji butucul scurtat, în timp ce forţa de rotire care poate fi aplicată rămane neschimbată. Stungul pentru miez scurt este rezultatul convenţional care a fost înlocuit conceptual de strungul fără ax.

Strungul fără ax “Duran- Raute” (Baldwin, 1987; Bland, 1990; Sorensor, 1985a) a transformat economia şi a mărit productivitatea gaterelor de placaj din buşteni mici. La capătul din faţă un strung care se roteste cojeste buşteanul până când 50% din suprafaţa sa este îmbrăcată şi resturile curăţate ajung la gunoi. Buşteanul curăţat este trecut prin strungul fără ax (Figura 11.5a). Buşteanul este împins gravitaţional la capătul pivoţilor şi apoi ridicat hidraulic deasupra barei fixe de presare şi cuţitul adiacent care imediat cojeşte o panglică continuă de furnir. Cu producţia de 2.5m s َ ¹ un buştean cu diametrul de 165mm poate fi cojit până la 50mm într-o secundă şi jumătate. Astfel de maşini sunt capabile să cojească 15-20 buşteni pe minut şi 5.600 buşteni pe schimb.Creşterea în eficienţă este considerabilă ca şi timpul petrecut încărcând şi rotind buştenii cu diametru mic într-un strung convenţional poate fi cu jumatate mai lung decât timpul cojirii sale.

15

Unghiul optim al lamei variază cu diametrul buşteanului şi trebuie reglat continuu mai ales în cojirea butucilor mici. Dacă unghiul este prea mare, lama tinde să turuie când taie, dând furnizorului o formă de val. Dacă unghiul este prea mic tocul lamei se freacă de buştean şi poate forţa lama să devieze de la linia de tăiere în formă de spirală dând furnirului o forma de val lung şi ondulat. Rezultă furnir de grosimi diferite.

16

17

Figura 11.6. Recuperarea furnirului din buşteni cojiţi de Duglas (Woodfin, 1973)

O altă abordare neconvenţională este oferită de strungul MENISAN ARIST (fig.11.5b). Buşteanul este ţinut într-un strung modificat, iar forţa periferică aplicată de un grup de discuri zimţate situate la intervale de 50 mm de-a lungul lungimii sale pentru a împinge buşteanul spre lamă (sakamata,1987) Forţa de tăiere este aplicată direct spre lamă eliminand forţa de rotire. Este cu atât mai puţină tendinţa pentru buştenii despicaţi să se rupă şi astfel de material poate fi acum cojit cu succes. Furnirul este plat şi se usucă mai uşor. Într-un rezumat (fig11.6) demonstrează pierderile mari de miez la buştenii mici şi subliniază stimulenţii pentru a reduce aceste manufacturi de durată a furnirului (Woodfin1973). Tabelul 11,5 arată eficienţele atinse de manufacturierii de furnir în ciuda faptului că au folosit buşteni de brad sau pin mult mai mici. Mărimile ţintă de miez şi mărimile actuale de miez sunt cu mult mai mici decât până acum şi recuperarea este chiar o îmbunătăţire.

Fig.11.5. Strung de furnir neconvenţional a) Strungul fără ax.(prin bunăvoinţa Durand-Route, Nastola, Finlanda). Forţa de rotire este oferită de rotirea celor 3 roţi .b) Caracteristicile strungului ARIST sunt comparate cu cele ale unui strung convenţional (datorită Maşinării Meinan, Aichi-ken, Japonia).

18

Tabelul 11.5. Declinul în ceea ce priveşte atât calitatea buşteanului cât şi resursele de buştean pentru placaje din brad sau pin a fost atenuat de schimbările în tehnologie.

5.1.2.Specificaţii despre buşteni

Conceptul plopului despre buşteanul cilindric ideal pentru producţia de furnir se înrudeste mai mult cu furnirul cojit rotativ. Furnirul feliat poate fi tăiat din buşteni care au un grad de iregularitate inacceptabil în acest domeniu. Furnirul feliat este preţuit, puternicul nuc este un exemplu classic . Pe când butucii cu diametru mare prefurcaţi, lipsa şi cresterea costurilor buştenilor au forţat fabricile să folosească buşteni mici. Forma de val, îngustimea şi excentricitatea, toate scad recuperările de furnir. Efectul formei de val poate fi scăzut prin tăierea logică a tulpinilor în butuci drepti. Îngustimea produce lungimi mici de furnir pe durata rotirii inţiale, şi mult din acest material este de nefolosit . Mai mult decât atât, fibrele într-un butuc îngust nu sunt paralele cu lama.

Excentricitatea rezultă în producţia foilor mici în timpul rotirii, care pot fi folosite dar nu sunt valoroase. Mai rău, excentricitatea buştenilor cu forme de val indică prezenţa lemnului cu mişcare longitudinală mare (>1%) poate rezulta în placajul de brad şi stabilitatea scândurii este una din bunele caracteristici ale placajului, lemnul tare pe de altă parte, poate face o suprafaţă neclară după ce fibrele tind să se îndoaie decât să fie drepte. Acest lucru este critic pentru furnirul de lemn tare decorativ.

Densitatea lemnului este, logic, legată de greutate, caracteristicile transformării şi folosirea lui. Felurile de furnir tind să aibă densitati între 380 şi 700kg m3. Buştenii şi cheresteaua cu densitate mică prelucraţi pentru miezi deoarece se taie usor, deoarece în general se usucă mai uşor cu puţine tendinţe de a se umezi şi pentru că dau panouri mai uşoare. Cu toate acestea, lemnul cu densitate scăzută poate fi greu de cojit. El poate să facă o suprafaţă cu denivelări. La un anumit nivel, cojind când lemnul este foarte ud şi celulele sunt pline de apă acest lucru dă suport celulelor în timpul tăierii. Însă un mare conţinut ridicat de apă nu este eliminată, dacă buşteanul este cojit, apa este eliminată forţat, iar celulele cedează. Din acest motiv buştenii ,,scufundati’’ca lemnul roşu nu sunt cojiţi. Specii cu un nivel al apei uniform au o tăiere foarte bună de 50-80%.

19

Speciile cu o densitate ridicată nu sunt necesare pentru gradele structurale de placaje. Există probleme asociate cu cojirea lemnului dens prin:

Necesită o putere mai mare de tăiere , iar lamele şi maşinile se uzeaza mai mult. Tind să dezvolte adâncimi ce trec peste lamă Nu sunt întodeauna uşor de uscat Au nevoie de o legatură de adeziv, lemnul dens se mută mai nefavorabil.

Nodurile sunt acceptate în placaje structurale, şi în mai multe tipuri de placaje. Însă, nodurile ar trebui să fie stabile. Aburirea înainte de-a coji ajută la înmuierea nodurilor şi permite buşteanului să fie procesat mai uşor.

Textura spiralată poate avea ca rezultate curbarea sau fisurarea în timpul uscării furnirului. Chiar dacă astfel de material poate fi uscat cu succes, placajul subţire, în mod particular, se poate deforma dacă plăcile nu sunt echilibrate corect.

Creşterea rapidă poate rezulta în urma cojirii alternative a unor fâşii de furnir. O fâşie făcută din acest material poate să fie neechilibrată. Panourile cu 3 sau mai multe placaje sunt mai stabile .

51.3 Aspecte practice ce privesc manipularea furnirului

Obiectivul primar este să se mărească recuperările cu furnir în fâşii lungi cu cantitatea minimă de furnir pierdut, şi cu furnirul care are o suprafaţă fină şi o grosime uniformă.

Furnirul ar trebui tăiat pe bucaţi cu cât mai repede dupa cădere. Dacă buştenii sunt depozitaţi, sunt mai bine păstraţi cu totul scufundaţi sau într-un sistem de stropire pentru a preveni o eventuală deteriorare.

Precondiţionarea. Buştenii pentru furnir sunt primii descărcaţi şi precondiţionaţi înainte de cojire. În afară de nevoia evidentă de-a încalzi buştenii îngheţaţi, condiţionarea este de dorit pentru că ridică calitatea şi recuperarea furnirului. Pinul tânăr, tocmai doborât cu densitate mică, care este moale şi maleabil, şi Duglasul sunt excepţii parţiale, furnirul putând fii obţinut chiar dacă ei sunt cojiţi reci. Obiectul precondiţionării este acela de a înmuia buştenii pentru a se produce furnir fin de grosimi uniforme. Consumul de curent al strungului este redus iar buşteanul poate fi cojit la un miez mic. Calitatea furnirului creşte pentru că lemnul fierbinte este mai elastic şi se va îndoi spre lamă. Chiar nodurile mari în buştenii de clase mici sunt înmuiate şi pot fi tăiate mult mai curat cu mai puţine noduri. Furnirul cald poate fi manipulat cu mai puţine şanse de fisuri ulterioare: fisura constă în mai multe tăieturi şi sunt produse mai puţine fâşii de furnir late. Transferul de căldură uniform eficient este obţinut atunci când bustenii sunt încălziţi într-un amestec de apă şi aburi sau sunt băgaţi în apă fierbinte.Unele forme de separare sunt de dorit când perioada oscilează de la câteva ore la 3 sau mai multe zile, depinzând de diametrul butucului şi numărul de caracteristici ale speciei. Buştenii pot fi condiţionaţi în grup şi în cazane sau tunele continuu udate: cu tunelele, viteza bandei rulante determină perioada de condiţionare, iar secţiunile individuale din tunel permit grupurilor

20

de butuci să fie tratate separat. Cea mai proeminentă caracteristică a temperaturii insuficiente o reprezintă nodurile tari care rezultă din crestăturile lamei. De obicei, lemnul tare şi dens este încălzit la temperaturi mai mari de 80 -100 grade C decât lemnul uşor. Temperatura excesivă poate cauza delaminări lemnului verde sau lemnului târziu, care pot avea ca efecte secundare asprimea exagerată la nivele de compresiune scăzute si textură încâlcită la nivelele mai ridicate de compresiune. În general centrul lemnului uşor trebuie încălzit la nu mai mult de 50 grade C: cu cât este mai scazută densitatea de bază a buşteanului cu atât este mai scazută temperatura necesară pentru miez.

Strung cu rotire parţială. Există avantaje în rotirea parţială a buşteanului înainte ca aceasta să fie trecut la strungul principal, forma de val şi îngustarea buşteanului sunt ăn mare parte îndepărtate până când recuperarea lungimii scurte sau lăţimii furnirului pare viabila, la acest punct buşteanul este pregătit şi gata pentru strungul principal ce reduce semnificativ perioada de timp neproductiv la strungul principal. Mai mult, orice mizerii sau pietre marchează lama de la rotire decât lama principală de furnir care trebuie păstrată în condiţii perfecte dacă se urmăreşte tăierea furnirului de calitate.

Consumul strungului. Furnirul este cojit la viteze de 2.5 şi 6.0ms.Viteza de cojire a pus presiune pentru a permite întregii linii să meargă mai bine. Abordarea tradiţională a fost aceea de-a separa procesele de cojire şi retezare. Depozitarea fără pagube şi mânuirea potrivită sunt necesare. Furnirul poate fi depozitat în role (în general furnirul subţire din lemn tare) sau mai obişnuit, direcţionat automatic pe nişte platforme de depozitare cu multiple punţi (numerotate de la 2 la 5 şi cu o lungime de 70m, îndeajuns pentru întreaga lungime a furnirului cojit de pe un singur butuc). Cu toate acestea, într-un număr recent de fabrici care lucrază cu butuci mici, strungul a fost cuplat direct.

Tăietor. Unul din obiective este de-a creşte recuperările de furnire, mai ales în fâşii de lăţime întreagă care minimalizează manipulările viitoare. În acelaşi timp, există o decizie pentru cel mai valoros furnir de clasă de calitate A sau B pentru faţă şi spate, ceea ce înseamnă îndepărtarea defectelor cu determinări, găuri de nod sau crăpături. Managementul trebuie să găsească cel mai profitabil echilibru. De preferat ar fi producţia din jumatate din lăţimea întreagă de clasa C sau D. Valoarea adăugată trebuie să depăşească costul mânuirii extra şi a îmbinării lăţimilor înguste. Furnirul este sortat după lăţime la întamplare.

Există configuraţii de fabrici alternative. Unele fabrici moderne direcţionează furnirul de la strung la uscător. Avantajul tăierii rezultate dupa uscare este acela că furnirul poate fi tăiat la mărimea dorită mult mai bine decât atunci când este verde. Producţia poate creşte cu până la 3-5%. De obicei, 15-35% din furnir rezultă în fâşii înguste şi poate să-şi petreacă 40% din timp retezând împrejur şi 60% din timp.

Strungurile computerizate folosesc scanerea pentru a detecta fisuri sau defecte în cadrul furnirului şi apoi, scanerele le taie automat. În mod obişnuit, 15-35% din furnir este tăiat îngust şi strungul poate procesa 40% din timpul său de lucru pentru a aranja (aşeza) şi contoriza, şi 60% din timpul său,

21

Figura 11.7. Principiile tăierii rulante a furnirului (prin bunavoinţa Duran-Route, Nastola, Finlanda)

tăind fâşii întregi dintr-o panglică de furnir continuă. O dată ce furnirul este continuu, fâşiile în mărime întreagă sunt retezate mai rapid. Acţiunea de uscare şi coborâre a vechii lame de ghilotină a înterupt ieşirea continuă şi stabilă a furnirului, acest lucru ar putea cauza îndoirea capătului furnirului, şi să cauzeze pierderi de furnir.

Astăzi retezarea foarte rapidă este obţinută de cu un cleşte rotativ. Dispozitivul lucrează cu lama plasată între două role rotative verticale. Rola de jos se comportă ca o nicovală, iar cea de sus ca un suspensor pentru lamă. Lama este controlată electronic şi se roteşte între role tăind furnirul împotriva rolei de jos. Tăierea este foarte rapidă şi nu cauzează nici o curbare a furnirului când şi rolele şi lama se rotesc o data cu venirea furnirului. Aceste lame funcţionează cu viteze de 1.8-3.0m/s. Ele sunt mai discrete, mai de încredere, şi necesită mai puţină întreţinere decât lamele convenţionale.

Tăierea furnirului. Furnirul poate fi tăiat când este verde înainte ca el să intre în uscător. Fâşiile de furnir trec printre rolele de tăiere unde un model de tăieri fine sunt făcute pe partea tare a furnirului într-o anumită direcţie. Rolele de tăiere conţin numeroşi dinţi în formă de daltă. Există multe beneficii din tăierea furnirului. S-a demonstrat că tipul de uscare a furnirului poate fi redus până la 10 % şi se obţine furnir mai puţin ridicat, uscat. De asemenea, furnirul tăiat poate fi cu 24% mai bine păstrat. Fabricile ne arată că furnirul tăiat are o mai bună calitate a legăturii şi el poate reduce substanţial delaminarea, datorită unei mai mari permeabilităţi a furnirului tăiat.

22

5.2. Uscarea şi îmbunătăţirea furnirului.

Peste o jumatate din energia necesară fabricii este folosită în uscarea furnirului. Cu toate acestea, arderea reziduurilor de lemn ar trebui să fie mai mult decât suficientă pentru a muţumii cererea pentru procesul de aburire.

După cojire, furnirul este prea ud pentru a putea fi lipit şi trebuie să fie uscat. De-a lungul timpului, furnirul a fost uscat până la 2-5% conţinut de apă, dar astăzi conţinutul de apă a fost ridicat la 6-12% chiar şi 15%. Furnirul cu un conţinut ridicat de apă de circa 20% poate fi lipit cu succes, iar acest lucru reduce dramatic timpul de uscare şi produce mai mult placaj (mai puţină contragere). Cu toate acestea, astăzi obiectivul ar fi ca panourile să părăsească presa la 12%. Chiar cu un control excelent, conţinutul de apă al furnirului uscat variază foarte mult, deci este esenţial să monitorizăm conţinutul de apă a fâşiilor în mod individual, atunci când ele ies din uscător şi să o marcăm şi să izolăm materialul neuscat pentru următoatea reuscare. În mod normal, 10-15% din producţie trebuie reuscată. Acesta este un stat de afaceri dezirabil atunci când prea-uscarea nu numai că reduce personalul, dar şi creşte costurile de uscare, dar cauzează micşorarea necesară a furnirului, îl face mai fragil şi mai înclinat spre a se degrada, şi poate cauza probleme cu adezivul la presa pentru placaj. De exemplu în 1979 s-a înregistrat o creştere în prima uscare de 18%, urcând rata de reuscare de la 5 la 16 %. O mai bun utilizare a uscătorului este obţinută şi furnirul să ia în seama o variatie mare în conţinutul iniţial de apă. A umezi lemnul uscat, a usca lemnul umed, şi a reusca furnirul necesită programe progresive blânde de uscare.

Uscătoarele continue. Foarte mari beneficii pot fi obţinute, dar este esenţial să se separe furnirele după grupurile de specii, grosime, conţinutul de apă, de exemplu: lemn umed sau lemn uscat, şi condiţiile de uscare să fie ajustate în consecinţă. Furnirul strâns şi păstrat plat de role sau plase şi trecut uşor printr-un tunel încălzit (15-100m lung) care are un număr de secţiuni controlate independent. Uscătorul poate avea mai multiple punţi, în mod normal 4, care măresc rezultatul. Temperaturile mari (150-200 gradeC) pot fi utilizate în primele secţiuni ale uscătorului unde furnirul este foarte umed. Prin împingerea prin jet gazele fierbinţi sunt direcţionate prin mici găuri să ajungă perpendicular pe feţele furnirului cu viteză foarte mare (20 m/s). Impactul rupe stratul subţire stagnant, care în mod normal opreşte transferul rapid la căldura între aerul circulant şi suprafaţa furnirului, iar uscarea este intensificată. Lemnul uscat udat (>100% conţinut de apă) poate fi uscat în 6-8 minute. Ultima secţiune răceşte furnirul pe masură ce aplicăm adezivul de lipire, furnirul prea fierbinte poate crea probleme de evaporare excesivă a apei, iar lipirea rezultă într-o întindere săracă şi repararea parţială înainte de presăre. Scăderea temperaturii înregistrată când aerul trece peste furnir, este indicator al cantităţii de evaporaţie care are loc, care în schimb redă estimativ conţinutul de apă al furnirului. O scădere mare a temperaturii indică furnirul umed, aerul fiind răcorit ca un rezultat al evaporării rapide. Uscătorul este ajustat să reflecte condiţiile actualale din fiecare secţiune a uscătorului.

Uscătoarele plate. Sistemele de uscare au fost considerate că încălzesc suprafaţa furnirului direct cu plăcile încălzite. Un singur furnir este plasat pe placa de jos în fiecare zi, în presa multiplă de zi şi plăcile închise (100-200 kPa presiunea asupra furnirului), menţinâdu-se astfel furnirul plat.

23

Figura 11.8. Efectul ratei reuscării asupra furnirului uscat (McCarthy şi Smart, 1979).

în timpul uscarii.Un uscător plat nu este capabil să usuce lăţimi la întamplare (prea multă întârziere în încarcare) şi furnirul are un model pe spate, iar placa trebuie să fie făcută în aşa fel încât să permită apei să iasă în timpul presării. Presa uscătorului reduce radical consumul de abur şi electricitate la un uscător cu jet cu o capacitate similară, de 50%. Plăcile de presă costă cel putin 25% mai puţin decât un uscător cu jet, dar este susţinută o returnare mai bună a invenţiei când costurile de funcţionare şi menţionare sunt mai scăzute. Mai mult, rezută un furnir mai plat, având un conţinut de apă mai uniform. Există foarte puţină micşorare, ceea ce face posibilă tăierea fâşiilor mai mici. De exemplu, fâşiile de lăţime mare pot fi tăiate la 1.285 m dacă sunt presate-uscate, decât la 1.36m. Cu toatea acestea, o mare parte din beneficiile fâşiilor înmulţite este de tipar înalt, corespunzând cu scăderea în grosime a furnirului. Wellons (1983) a notat că furnirul de brad Duglas permite numai 4% din grosimea şi timpul uscării convenţionale comparată cu aproximativ 8% cu uscarea plata. În alte cuvinte, rezistenţa furnirului individual în direcţia tangenţială consolidează micşorarea la direcţia radicală.

24

Asemenea furnir este bun pentru plăcile interioare sau pentru cele exterioare ale panoului, dar pot cauza probleme apărute la panouri.

Uscătoarele cu radio-frecvenţă sunt folosite pentru a reusca grupuri de furnir. Aceste uscătoare sunt eficiente dacă căldura generată ca funcţiune internă a moleculelor de apă care sunt în continuă mişcare, sunt concentrate în zone unde conţinutul de apă este mare. O cantitate de apă este îndepărtată, pe când restul este distribuit mai uniform printre şi în plăcile de furnir.

Acoperirea găurilor furnirului. Adesea este de preferat recuperarea unei mari cantităţi de furnir bun eliminând defectele şi adaugând alte bucăţi care să se potrivească precis în fâşia de furnir. În trecut, acesta era o lucrare manuală, dar acum, sistemele automate trimit furnirul la uscat, elimină defectele, presează alte bucăţi ăn locurile cu găuri şi le asigură cu câteva picături de adeziv fierbinte. Aceste maşini pot fi legate la un detector cu defecte automat care mecanizează tot procesul. Cu toate acestea, moda este de-a avea loc această peticire a furnirului şi să se peticească panourile. Opţiunile de unire la capete includ folosirea de bandă, adeziv şi de sfoară sau o combinaţie între adeziv şi sfoară. De exemplu, sfoara din fibră de sticlă acoperită cu adeziv fierbinte poate fi aplicată furnirului într-un număr de locuri folosind o rolă încălzită. Fâşii întregi de furnir pot fi uşor folosite ca piese diferite.

Furnirul verde poate fi lipit/ cârpit la capete folosindu-se forma în zig –zag sau în formă de inel. Un fir de poliester este folosit de obicei atunci când se micşorează la aceiaşi cantitate ca a furnirului uscat. Furnirul îmbinat este introdus într-un tăietor programat si apoi într-un aşezător automat.

5.3.Panouri , presare şi încheiere

Panourile structurale de placaj sunt suficient de durabile pentru a permite panourilor să fie folosite în situatii exterioare. Cu rola tradiţională care acoperă cantitatea de adeziv stropită pe furnir este regulată, ajustând decalajul dintre rola doctor şi rola aplicatoare din caucic (fig11.9a). Stratul de adeziv poate fi inegal dacă grosimea furnirului variază foarte mult, cu stratul subţire pentru a atinge stratul de adeziv de pe rola superioară. Pe când stratul inegal este de nedorit, conducerea este avertizată de faptul că nu este controlată grosimea furnirului la strung. Furnirul subţire inacceptabil este îndepărtat, includerea lor într-o fâşie de placaj va scădea calitatea plăcii dacă aceasta nu are grosimea necesară.

În operaţii mai mici, rolele ce acoperă producând placaje de specialitate şi de calitate superioară şi adezivul este forţat printr-un rezervor orificiu prelungit şi îngust sau despicat şi se prelinge continuu pe întreaga suprafaţă a furnirului care trece regulat pe dedesubt (Figura 11.9b).

25

Figura 11.9. Diverse maşini de pulverizare a cleiului (Sellers, 1985). (a) Aplicator rulant. (b) Pulverizator. (c) Pulverizator de spumă adezivă cu prese rulante.

26

Cantitatea de clei aplicată este controlată de compatimentul de presiune din rezervor, lăţimea deschizăturii, vâscozitatea cleiului şi viteza cu care furnirul trece pe sub maşină. Cleiul care cade pe oricare parte a furnirului sau între foi poate fi colectat şi refolosit.

Pulverizatoarele pot să împrăştie mici picături pe suprafaţă pe măsură ce furnirele trec dedesubt: picăturile se împraştie şi dau o acoperire completă în timpul presării. Altermativ, răşina (sau gudronul) poate fi aplicată prin pulverizarea spumei, acolo unde cleiul este pulverizat printr-o serie de orificii separate între ele la 10-15 mm depărtare şi este întins într-o serie de picături continue, paralele una cu cealaltă pe furnir (figura 11. 9c). Lipiciul este spumat de 5 sau 6 ori faţă de volumul iniţial pe măsură ce este pulverizat sub formă de picături. Aceste maşini folosesc o pre-presă dintr-un pivot rulant pentru a stoarce spuma transversal cu lăţimea furnirului, pentru a umple defectele şi găurile şi pentru a asigura o bună acoperire pe ambele părti ale furnirului. Cleiul refolosit trebuie să fie curăţat de spumă înainte de a fi reciclat.

Asemenea metode alternative de pulverizare a lipiciului pot reduce consumul de lipici cu 20% sau chiar mai mult, şi sunt potrivite pentru sistemele mecanice de înmagazinare. Costurile răşinilor se limitează în continuare la adăugarea substanţelor de umplere şi diluanţi, elemente destul de dense, care se combină şi contribuie la adeziune (lipire). Ele modifică multe caracterisrici ale răşinilor cum ar fi vâscozitatea şi rata conversiei, şi pot contribui cu până la 50% în volumul răşinilor.

Consumul de clei (g de furmir per o singura linie de clei) este o funcţie a mixului de clei şi un număr de variabile procesuale. De exemplu:

Furnirul aspru necesită un pulverizator mai puternic decât cel normal. Ajustările tehnice la formula adezivului sunt necesare pentru a asigura că forţa dipozitivul de umplere a cleiului să fie acceptabilă.

Furnirele calde (>35˚) necesită mai mult adeziv pentru a contracara evaporarea umiditaţii mai importante la îmbinarea apropiată a panelului.

Furnirul foarte uscat necesită mai mult adeziv pentru a obţine o mai bună acoperire; în timp ce îmbinarea conţinutul de umiditate mai ridicat necesită unele cleiuri cu un conţinut ceva mai solid.

Timpul total al asamblării, de la aplicarea adezivului la intrarea în presa caldă, este cuprins între 20 şi 40 de minute. Pentru o parte din acest timp, cleiul este expus şi poate pierde foarte rapid din umiditate. Vâscozitatea cleiului şi alte caracteristici ale lipiciului se schimbă în timp şi puterea de încleiere după trecerea prin presa caldă este influenţată de asemenea factori. Sistemele automate minimalizează asamblarea deschisă cât şi timpul total de asamblare.

Sistemele automate de stratificare. Convertoarele trec furnirul pe sub o serie de capete de încleiere, furnirul aglomerat este stropit la capât înaite să fie pasat la alt capăt de încleiere, unde următorul furnir este adăugat, şi tot aşa până când numărul dorit de straturi este obţinut. Aceast proces funcţionează pentru toate foile şi cu furnirul constant îmbinat care este tăiat în lăţime în acest punct. Există o reducere a utilizării cleiului datorită capacităţii de reciclare şi aproximativ o scădere de 4% pierderi de furnir la acest stagiu, datorită unei mai bune manevrări. Cu toate acestea, tăieturi şi îmbinări mai importante ale furnirului sunt necesare. Sistemele automate de producţie ridicată scutesc munca abilă, calificată. Ele au un control mai bun şi produc articole mult mai consistente.

27

IACOB ALEXANDRA-RAMONA(415-426):

Presarea la cald Aceste prese funcţionează hidraulic şi au 10-15 interspatii(treceri sub presă),fiecare dintre acestea putand ţine o foaie de furnir.Tendinta este aplicarea mai multor treceri sub presă, ceea ce înseamnă că încărcarea manuală nu este suficient de rapidă.Astfel se preîncarcă furnirul pe rastel(suport) şi se introduce în presă dintr-o singură mişcare,iar panelele presate la cald sunt descărcate. Presa efectuează un număr de operaţii.Presiunea iniţială din presă,de regulă între 1200 si 1400 kPa,împreună cu plastifierea(înmuierea) foilor de furnir(placajelor) sub acţiunea mixtă a căldurii şi umezelii,asigură un contact interfacial bun:pelicula de lipici are o grosime mai mică de 0,5 mm.Mediul de circulaţie încălzeşte plăcile de contact la aproximativ 140-165°C(pentru răsina fenolaldehidică) şi pe măsură ce căldura merge spre suprafeţele de lipire ,răşina se polimerizează şi se întăreşte.Presarea este completă cînd suprafeţele de lipire s-au întărit.Întărirea şi pierderea de umiditate au loc repede la peste 100°C,iar presarea este completă în două minute din momentul în care suprafaţa de lipire cea mai apropiată ajunge la această temperatură.Sellers(1985) oferă tipuri de presare semnificativi(Tabelul 11.6.).Furnirul de lemn este un conductor de căldură slab şi acest lucru limitează viteza de uscare(întărire) a cleiului în interiorul scîndurii:transferul de căldură prin evaporarea umidităţii de pe foile de furnir de suprafaţă şi trecerea acesteia în interiorul panelului nu se face la fel de uşor ca în cazul folosirii unui suport mai deschis din placa aglomerată.

Tabelul 11.6.Graficul presării la cald pentru furnirul de pin sudic(american) lipit cu fenolaldehidă,1980(Sellers,1985).Încărcarea,închiderea presei şi descărcarea necesită aproximativ un minut.

a)Echivalenti metrici aproximativi,rotunjiţi la 0,5mm

Se aplica presiune pentru a consolida furnirul şi a asigura un contact bun pe suprafeţele de lipire.Totuşi,straturile umede calde pot fi compactate,mai ales dacă lemnul este o specie cu densitate mică,astfel încît pe măsură ce presarea are loc,presiunea se reduce continuu pentru a se evita reducerea nejustificată a grosimii panelului.Wellons et al.(1983) a observat o pierdere a grosimii de aproximativ 11% cînd s-a presat o foaie de

28

furnir de brad de tip Douglas cu un conţinut de umiditate de 6% la 166°C şi o presiune de 1380 kPa.Pentru a diminua pierderile de grosime,presiunea finală ar trebui să fie mică şi redusă ulterior cît mai repede posibil.Aceste pierderi sunt mai mari la placajele neprelucrate deoarece necesită presiuni mai mari pentru a realiza un contact bun de-a lungul tuturor suprafeţelor de lipire.Se observă o arcuire(2-5%) la descărcare şi prin pulverizarea fină cu apă a suprafeţelor panelelor se obţine o recuperare de 1%.Presiune de presare scăzute vor fi necesare dacă se doreşte o încleiere cu conţinut ridicat de umiditate,ca în cazul scîndurilor(panourilor) care ies din presă cu un conţinut de umiditate de 12%. Există un număr de variabile care influenţează formarea panelelor.Acestea include temperatura de presare,timpul de presare,conţinutul de umiditate,formarea cleiului şi reglarea presiunii.Influenţa acestor variabile se va discuta ulterior cînd se are în vedere fabricarea plăcilor fibrolemnoase şi a plăcilor aglomerate(Capitolul 12).Tendinţa la presarea furnirului cu conţinut ridicat de umiditate indică faptul că migraţia umidităţii prin furniruri va contribui mai mult la transferul de căldură decît pînă acum. Tratamentul termic necorespunzător sau adezivitatea suprafeţei de lipire datorate în parte gradului ridicat de umiditate pot duce la exfoliere cînd se scot panourile din presă.În acelaşi timp nu este convenabil să se continue presarea pînă ce polimerizarea răşinii nu s-a terminat,prin urmare întărirea răşinii fenolice continuă după ce panelele au fost scoase din presă.Scanere ultrasonice amplasate de la centrul presei spre periferie pot detecta intervalele de aer(bule de aer) între furniruri şi panelele suspecte sunt marcate şi descărcate pentru verificare mai atentă.Acest sistem reduce numărul panourilor defecte ce urmează să fie preluate ulterior şi permite un feedback mai bun al metodelor de exploatare şi presare. Din presă panelele încleiate cu fenolaldehidă sunt stivuite pentru întărirea ulterioară înainte de tăierea marginilor şi capetelor.Nu se întamplă acelaşi lucru în cazul panelelor lipite cu uree fenolaldehidică.Panelele cu uree fenolaldehidică sunt presate la temperaturi mai mici(<130°C) şi nu pot fi încălzite pentru perioade de timp îndelungate deoarece răşina este distrusă de caldură mai mare de 70°C.Aceste panele trebuie răcite în momentul scoaterii din presă. Panelele se sortează în funcţie de furnirul de pe faţă şi de pe spate.Crestăturile,nodurile,găurile de nod şi golurile de răşina sunt îndepărtate sau rindeluite înainte de a fi umplute cu chit sau reparate.Petele de pe lemn sunt îndepartate cu ajutorul spumei poliuretanice cu densitate mare care se întăreşte folosind lămpi termice.Nu este ceva neobişnuit să vedem placaje de brad şlefuite de tip Douglas cu 20 de cepuri pe furnirul finisat.În cele din urmă panelele sunt şlefuite.Maşinile de şlefuit moderne cu curele late şi viteză mare(0.75 m s-1 sau mai mult) folosesc o serie de curele cu ajutorul cărora se obţin succesiv suprafeţe mai fine. Placajul se prelucrează mai departe ,cu canturi lambă şi uluc;se acoperă,se vopseşte sau i se dă o lăcuire texturată de suprafaţă;şi se îmbină în muchie pentru a obţine scînduri(panouri) supradimensionate.

6.CONCURENŢA ŞI SCHIMBAREA TEHNOLOGICĂ

Anii ′70 si ′80 au cunoscut inovaţii semnificative în industria placajului,ca reacţie la declinul calităţii şi dimensiunii buşteanului şi la presiunile enorme ale concurenţei altor

29

tipuri de panele cum ar fi micropanourile şi panourile fibrate orientate.Tabelul 11.7.ilustrează rata de punere în aplicare a noii tehnologii în America de Nord.Efectul acestor schimbări asupra costurilor de producţie şi poziţia competitivă a placajului faţă de alte panele din lemn structural sunt arătate într-un alt studiu de Spetter(1988).Caracteristica interesantă o reprezintă convergenţa costurilor lemnului şi a răşinii pentru placaj şi OSB şi microplăci(Tabelul 11.8.).Pierderea poziţiei competitive la începutul anilor ′70 a fost în principal rezultatul politicii de achizitionare a buştenilor decojiţi,cînd industria ar fi putut supravieţui mai convenabil dintr-un amestec mai slab de buşteni care ar fi produs totuşi proporţii mici de furnir de calitate A şi B de care era de fapt nevoie. Neînţelegerea constă în convingerea că toţi buştenii ar trebui să fie de calitate,în timp ce buştenii de calitate inferioară,mai ieftini ar fi potriviţi pentru straturile interne sau chiar pentru furniruri de suprafaţă.Îmbinarea furnirurilor şi a panelelor de placaj este semnificativă,deoarece ea permite fabricarea unor panele enorme din materiale de calitate inferioară şi oferă o flexibilitate mai mare prin faptul că panelele pot fi tăiate la dimensiuni exacte dorite de cei care asamblează case mobile ,de tîmplării de mobile,etc. Provocarea pentru industria placajului astăzi constă în supravieţuirea şi obţinerea de profit din buşteni mici la preţurile lemnului pentru celuloză.În Japonia interesul pentru strungul Arist şi strungul fără fus constă în oportunitatea de a decoji furniruri scurte din rărituri de arboret de calitate inferioară ce provine din pădurile indigene.Acest lucru este exemplificat de lucrarea conceptual a lui Okama şi Lee(1985) care au analizat proprietăţile plăcii furniruite laminate obţinută dintr-un “amestec de deşeuri,de elemente de furnir mici,450*900mm”,îmbinate în foi mari şi apoi în placaj. Materialele composite lemnoase reprezintă astăzi o matrice de oportunităţi.Fiecare produs are propriul său avantaj diferit.Cîteva dintre produsele care se gasesc în comerţ includ:

Blocklvard,material compozit lemons original şi încă foarte reuşit,cu miez stratificat lateral de cherestea acoperit cu furnir

Plystran sau Com-Ply cu miez de fibră orientată de-a lungul panelului şi acoperit cu furnir aliniat paralel cu lungimea panelului.

Triboard cu un miez gros de fibră orientată acoperit cu un strat de placă din fibră de densitate medie, combinînd astfel o rezistenţă excelentă cu o suprafaţă tare şi fină.

Tabelul 11.7. Adoptarea inovatiile tehnologice recente de fabricile de placaj Nord Americane.

30

Date de la cîţiva furnizori de maşini pentru placaj (Spelter si Sleet, 1989). Estimările din 1990 sunt furnizate de Sleet. Cu aproximativ 200 strunguri în USA şi schimbări majore ale strungurilor prea costisitoare pentru adaptarea a 140 de fabrici mai mici corespund saturării efective a pieţei.

Tabelul 11.8.Impactul schimbărilor tehnologice asupra costurilor de producţie preconizate a învelirii placajului şi OSB-ului/microplăcilor.

Costuri în dolari americani pe m3 pentru panele de 9.5 mm(3/8). Costurile energetice mai mari pentru OSB de la sfarşitul anilor `80 se datorează deşeurilor lemnoase mai puţine şi nevoii de a cumpăra mai multă energie. Estimările includ scăderea bucaţilor de placaj de la 355 la 230 mm, cu dimensiunea miezului ţintă de 135 şi respectiv 50 mm; şi trecerea răşinii OSB de la 5,6% lichidă la răşină PF 2,1% praf.

31

7. FURNIRUL FELIAT/TĂIAT ÎN FELII(LUTZ,1974)

Operaţiile de tăiere în felii a furnirului au loc la scară mică comparativ cu majoritatea fabricilor care prelucrează mai puţin de 30.000 m3 de buşteni pe an. Acestea taie o diversitate de specii. Din tăierea în felii se obţin furniruri fasonate de m are calitate pentru bunuri finisate. Se taie furnirul foarte subţire între 0,25- 2,00mm, de regulă aproximativ 08 mm, pentru a creşte zona furnirului de finisare tăiat din buşteni scumpi. Furnirul tăiat are tendinţa de a crăpa mai uşor, de a se bomba şi de a face cute(încreţiri) cand este uscat datorită variaţiei texturii neuniforme a lemnului. O bună parte din acest furnir tăiat subţire se foloseşte pentru furnirul de finisare şi poate fi pus peste un furnir mai ieftin care nu este intrebuinţat în scop decorativ. Placajul cu 5, 9 si 15 straturi măreşte suprafaţa de acoperire a furnirului de calitate deoarece pe consumator nu-l interesează în mod special materialul folosit ca substrat. Pentru furnirul de finisare uniformitatea culorii este importantă şi adesea necesită separarea sevei şi duramelului. Tradiţia sau moda dictează preferinţele pentru materiale lemnoase albe sau deschise la culoare sau pentru cele mai închise. Deşi multe specii de lemn ar fi potrivite pentru tăierea în felii, selecţia se limitează la acele tipuri care se găsesc în cantităţi mari, au un diametru corespunzător şi nu prezintă prea multe defecte. Lutz (1971) a indicat un diametru minim al buşteanului de 0,45 m pentru tăierea plană şi 0,6 m pentru tăierea radială deoarece lăţimea şipcii de furnir ce poate fi tăiată este limitată de diametru. Caracteristicile vizibile care determină valoarea unui anumit tip de furnir ţin de configuraţia şi culoarea lemnului şi de modul în care buştenii sunt tăiaţi.(Figura 11.10.). Specii cu fibrozitate sincronizată (unită) se taie radial cel mai bine. În acest caz schimbările de sens periodice ale oblicităţii fibrelor faţă de axa buşteanului au drept rezultat benzi întunecate şi luminoase de-a lungul furnirului: dacă se întoarce furnirul cu faţa la lumină, benzile întunecate se deschid la culoare şi invers. Aceasta reprezintă o caracteristică a multor tipuri de lemn tropicale de exemplu mahonul. Moda dictează ca furnirul cu o faşie îngustă sau lungă este mai apreciat. Fibra creată sau neregulată(Harris, 1989) se taie mai bine plan, de exemplu tec-ul.Asemenea furnir se foloseşte la cutiile de viori ,de exemplu: de arţar sau nuc.

32

Figura 11.10.Tăierea furnirului(Lutz,1974).Metode de despicare a buştenilor şi strategii de tăiere.Multe specii se taie plan sau radial, alegerea fiind determinată de buştean şi cerinţele pieţei.Benzile late întunecate reprezintă scandura rămasă în maşina de tăiat după ce furnirul a fost tăiat.Acolo unde se taie din maduva spre cambiu,furnirul este descris ca

33

tăiere în sens invers.Se foloseşte cand duramenul este îngust şi foarte apreciat,de exemplu lemnul de trandafir.

De regulă buştenii se taie în lungime şi cu ferăstrăul în rondele(Figura 11.10.) înainte de a fi încălziţi în căzi.Unele lemne de esenţă tare sunt supuse tratamentului cu vapori, cum ar fi buştenii întregi, deoarece acest lucru reduce pierderile de la despicarea capetelor şi la extinderea crăpăturii duramenului în formă de stea (radial) şi a inelului existent (tangenţial) (Figura 6.16.).Aceste neajunsuri ale lemnului apar ca răspuns la tensiunile mari de creştere sau deteriorării din timpul exploatării;astfel de arbori trebuie doboraţi şi nu lăsaţi să cadă.Despicarea internă a buşteanului reprezintă mai puţin o problemă dacă se taie şi nu se decojeşte.Este posibil să se elimine efectele produse de despicături cand se taie rondele prin facerea primei tăieri cu ferăstrăul de-a lungul celei mai mari despicături.Astfel rondelele sunt rotunjite/rindeluite înainte de tăiere.Valoarea mare a buştenilor pentru furnir justifică costurile ridicate ale forţei de muncă ale acestor operaţii. Acţiunea de tăiere este asemănătoare celei care implică cojirea rotativă, excepţie făcand tăierea intermitentă (30-80 felii pe minut) folosind un mecanism excentric cu manivelă. Rondeaua trebuie fixată bine cu carlige şi pusă pe o masă cu vid.Axa longitudinală a rondelei este înclinată în unghi uşor faţă de cuţit astfel încat lama să nu afecteze în acelaşi timp lungimea totală a buşteanului.Există două configuraţii posibile.Fie se fixează cuţitul şi rondeaua intră în acesta sau se fixează rondeaua şi cuţitul se mişcă deasupra acesteia.Curelele de descărcare indică furnirul de la cuţite pentru ca stivuitoarele să-l manevreze în siguranţă.Furnirul din fiecare rondea este stivuit pe rand şi se identifică clar fiecare rondelă.Se stabileşte tipul fiecărei rondele prin examinarea a numai trei foi:una din partea superioara,una de la mijloc şi una din partea de jos. Furnirurile înguste sunt îmbinate pentru a alcătui foi întregi care pot fi laminate în orice tip de panel pentru a obţine o finisare decorativă:panelul necesită un furnir de compensare pe verso, dar acesta nu are o calitate asemănătoare dacă nu este verificat.Atunci cand şipci(benzi) alternative sunt întoarse pentru a forma imagini în oglindă,structura se numeşte „carte-pereche”.În acest caz fiecare a doua şipcă va avea suprafaţa liberă la vedere şi un furnir fin este esenţial dacă se doreşte o finisare decorativă de calitate superioară. Rondelele pot fi tăiate longitudinal (Sakamoto,1987) cu ajutorul unei maşini mai compacte.Cu acest dispozitiv de tăiere se poate tăia o cantitate mică de furnir din scanduri/rondele selectate de calitate superioară care provin de la gatere.Rondele individuale sunt ţinute de benzi transportatoare şi duse de o maşină de tăiere în plan cu freza proeminentă şi lamă.Folosind un sistem circular se pot tăia 15-20 de furniruri pe minut.Acest sistem face ca rondelele să fie feliate în scanduri de 5 mm în comparaţie cu cele de 30 mm aşa cum e maşina de tăiat clasică (Figura 11.10.).Această maşină nu este un utilaj de producţie mare dar cu ajutorul ei se obţin furniruri de calitate superioară cu o grosime de 0,2-0,5 mm din cele mai bune scanduri din buşteni de gater.

34

8.PRODUSE ASEMĂNĂTOARE LEMNULUI

S-au facut multe demersuri interesante pentru a depăşi lipsa lemnului de calitate superioară şi de dimensiuni mari.Inginerii au apelat la căpriori,grinzi în I şi cadre de spaţiere pentru a realiza ceea ce se făcuse anterior din grinzi din lemn solid.Materialele compozite cum ar fi glulamul şi noile produse aduse în discuţie mai jos furnizează elementele înlocuitoare care pot fi încorporate în designul modern.Forţa de dezvoltare a acestor produse noi s-a îmbunătăţit,prin fiabilitate (rezistenţă şi duritate) şi piaţă competitivă.Există avantaje generale sau profituri financiare.De exemplu,structura uşoară a lemnului ,materialului lemnos poate reduce costurile forţei de muncă de bază sau poate reduce timpul de fabricare şi astfel poate fi o soluţie atractivă chiar şi atunci cand noul produs este mai scump.

8.1.Cheresteaua cu furnir laminat (LVL)

Eficienţa intrinsecă a cojirii buştenilor pentru a obţine furnir a sugerat că acelaşi proces ar trebui aplicat şi la fabricarea pieselor componente structurale laminate.Cheresteaua cu furnir laminat (LVL) a fost fabricată prima dată la începutul anilor ′70 şi de atunci se găseşte în comerţ în multe ţări.Astăzi este produsul structural compozit din cherestea cel mai răspandit pe piaţa imobiliară rezidenţială din Statele Unite. La fabricarea LVL-ului,spre deosebire de placaj,toate straturile de furnir sunt aşezate paralele unul cu celălalt.Se produce prin încleierea straturilor de furnir din lemn folosind raşina fenolaldehidică într-un bolţ mare (latime de 1200mm) la o temperatură şi presiune corespunzatoare dintr-o presă staţionară sau presă la cald în trepte sau într-o presă la cald continuă.Pentru a obţine proprietăţile de design dorite, foi individuale de furnir sunt transportate cu ajutorul unui dispozitiv de măsurare a calităţii furnirului în vederea determinării gradului de umiditate,densităţii şi a valorilor durităţii.Se foloseşte timpul de propagare acustică sau cu ultrasunete pentru a da furnirului duritate în unele linii de producţie a LVL-ului.Se folosesc îmbinări în gat-de-lup şi îmbinări prin suprapunere pentru a forma o foaie de furnir îmbinată la lungimea dorită.Îmbinările capetelor dintre straturi sunt grupate în linii alternate/în zig-zag pentru a elimina efectele de diminuare a rezistenţei.Lungimea îmbinării în gat-de-lup este de regulă de 8-10 ori mai mare decat grosimea furnirului. Grosimea LVL-ului poate fi de la 19 la 75 mm şi poate avea lungimi de pană la 25m.Prin urmare se taie materialul în funcţie de profilul sau dimensiunea dorită în grinzi (căramizi) perpendiculare pentru construcţii,tălpi de grinzi laminate în I,dulapi pentru schele,grinzi cu zăbrele şi pentru lucrul de asamblare unde caracterul său de stabilitate şi linii drepte reprezintă trăsături pozitive.Nu există limitare în ceea ce priveşte speciile de lemn pentru LVL.Orice specie folosită la placaj poate fi folosită şi pentru LVL.Se pot folosi şi specii de calitate inferioară sau utilizate anterior. Laminarea îmbunătăţeşte rezistenţa materialelor compozite din lemn prin reducerea zonelor cu defecte din orice secţiune transversală:prin îndepărtarea defectelor,medierea densităţilor lemnoase a furnirurilor individuale şi prin eliminarea lemnului tanăr de proastă calitate limitandu-l de miezul de cojit.Duritatea reprezintă o chestiune mai uşor de prelucrat deoarece valorile durităţii sunt calculate mai degrabă ca media populaţiei de calitate decat jumătate din a suta parte în ceea ce priveşte rezistenţa:de aici beneficiile

35

clasării acustice, sortării şi scanării furnirului.Într-adevăr unele firme adaugă furniruri din esenţă tare cu grad mare de duritate,de exemplu eucalipt, în produsele lor.Cercetarile au luat în considerare încorporarea unui strat de material sintetic ţesut sau din polimeri întăriţi cu fibră într-un sistem LVL pentru a-i îmbunătăţi duritatea şi rezistenţa (Laufenberg et al.,1984;Dagher et al.,1999).De regula,LVL este de aproximativ 1,5-3 ori mai dur şi rezistent decat cheresteaua-rezistentă la deformare. Schaffer et al. (1972,1977) a examinat posibilităţile pentru cojirea groasă a pinului sudic (american),uscarea prin presă,aplicarea adezivului şi apoi încrederea în căldura reziduală din interiorul furnirurilor pentru a usca/întări piesele componente laminate.S-a luat în vedere mai degrabă un adeziv fenol-resorcinol care se întăreşte la temperaturi moderate decat un adeziv clasic pentru placaj astfel încat furnirul laminat să necesite doar presare la rece.Deşi schema iniţială de folosire a furnirului gros (pana la 13 mm) pentru a reduce numărul suprafeţelor de încleiere,acestea au clapete mai adanci ale strungului şi necesită întinderi ale cleiului mult mai mari (aproximativ cu 50% mai mult) decat pentru placaj.

Figura 11.11.Procesul de prelucrare pentru PSL

36

8.2.Cheresteaua cu fibre paralele(PSL)

Cheresteaua cu fibre paralele (PSL) a fost introdusă pe piaţă de MacMillan Bloedel Ltd în anii ′80.Figura 11.11. prezintă procesul de fabricare a PSL-ului.Reziduuri de la placaj si fabrici de LVL pot fi folosite ca materie prima pentru PSL-in principal brad Douglas,cucuta,pin sudic (american) sau plop galben. Se fabrică din furnir (<6mm) tăiat la o anumită lungime (de aproximativ 150 de ori mai gros decat fibra) şi o anumită laţime (<18 mm), se amestecă cu adeziv fenol-resorcinol formaldehidic şi se întăreşte la microunde.Fibrele lungi permit un transfer mai complet al încărcăturii de-a lungul suprafeţelor de încleiere (Figura 11.12.) astfel încat materialul să atingă rezistenţa de bază a lemnului curat, în parte pentru ca cererea de furniruri cu lungimi mari elimină fibrele cu noduri şi textură mare.

Figura 11.12.Rezistenţa suprafeţei de încleiere (Barnes,1988)

a)Creşterea cantităţii de fibre suprapuse duce la creşterea rezistenţei îmbinării

37

b)Rezistenţa suprafeţei de încleiere este determinată de tensiunile localizate la fiecare „îmbinare a cleiului” şi unghiul prin care se transferă încărcătura de la o fibră la alta

Se obţine o rezistenţă maximă prin alinierea precisă a fibrelor drepte şi presate paralele atat cu axa de producţie ,cat şi cu lungimea grinzilor.Curele de oţel trag paletul într-o presă continuă în care răşina se întăreşte cu ajutorul microundelor (Figura 11.13.).Energia microundelor penetrează şi se dispersează uniform de-a lungul secţiunii mari care permite o întărire a răşinii mult mai rapidă decat ar fi posibil folosind o presă la cald clasică:presa la cald se bazează pe transferul de căldură pentru a întări răşina din interior, iar aceasta este lentă şi neprofitabilă pentru piesele componente groase. Din punct de vedere tehnic nu există limită de lungime pentru cheresteaua cu fibre paralele din moment ce se folosesc operaţii de presare continuă.Cu toate acestea,ţinand cond de restricţiile de manevrare, se taie taglele de PSL la lungimi de 20 m în secţiune pană la 280*480 mm.Se taie taglele din nou la dimensiunile dorite pentru folosire ca grinzi,cărămizi perpendiculare,coloane şi stalpi. PSL-ul este foarte tare în axa sa primară.Proprietăţile de rezistenţă sunt mai bune decat cheresteaua tăiată cu ferăstrăul.Se obţine rezistenţă suplimentară din densificarea cu 10 % faţă de cheresteaua originală.Fibrele nu fac faţă tensiunii din cauza că suprapunerea fibrelor este mare şi rezistentă la forfecare este mai mare decat rezistenţa la întindere a fibrei.

38

Figura 11.13.Presă continuă de 300*375 mm pentru fabricarea cherestelei cu fibre paralele (Churchland,1988).Patru cilindre de acţionare antrenează fibrele în presă.Dolia acţionează ca o prepresă care reduce grosimea paletului cu 35-40% a grosimii sale neconsolidate.Atat plăcile,cat şi batardourile laterale aplică forţe de compresie paletului care este uscat (intărit) cu energie cu microunde admisă prin ferestre ceramice în batardourile laterale.Acestea sunt transparente pentru energia cu microunde şi totuşi susţin forţele de compresie întregi asupra capetelor produsului.

8.3.Cherestea pe bază de panză Cheresteaua pe bază de panză (Hutchings si Leicester,1988;Seale,2004) reprezintă un produs care foloseşte lemn cu diametru mic şi de calitate inferioară (76-203 mm).Această cherestea a fost iniţial produsă de CSIRO în Australia şi comercializată ca Scrimber.Astăzi ea este relansată în State ca TimTek.Mai tarziu,lemnul rotund se debarcă şi fiecare buştean este turtit şi stivit pentru a forma o saltea de fibre interconectate într-o serie de instalaţii cu cilindre de laminare.Saltelele individuale din panza stivită (ţesătură) trec printr-un uscator continuu înainte de a fi colecţionate şi aşezate una langă alta (ca la LVL),acoperite cu un strat de adeziv (cum e fenolformaldehidă) şi consolidate pe o secţiune transversală de 180*1200 mm.Salteaua trece printr-o presă de injecţie cu abur pentru a se obţine grinzi.După ce se întăreşte,se taie din nou cu ferăstrăul în dimensiuni standard ale secţiunii şi la lungimile dorite.Acest produs trece printr-un program de management total a calităţii pe tot parcursul fabricării sale.Piaţa sa de desfacere a fost identificată ca fiind materialele pentru construcţii grele şi ca atare el concurează direct cu betonul,oţelul şi grinzile din lemn.Figura 11.14. evidenţiază procesul de fabricare pentru cheresteaua pe bază de panză.

39

Figura 11.14.Cheresteaua pe bază de panză foloseşte lemn tanăr sau arboret din plantaţii cu rotaţie scurtă într-un proces simplu pentru a fabrica un produs tehnologic cu o calitate uniformă (prin bunăvoinţa companiei TimTek Ltd)

Resursa lemnoasă pentru cheresteaua pe bază de panză este net inferioară celei folosite la LVL sau la cheresteaua cu fibre paralele.Lemnul cu diametru mic se obţine din lemnul tanăr,dar fibrele sunt foarte lungi şi asigură un transfer bun al tensiunilor de-a lungul suprafeţei de încleiere.Cheresteaua pe bază de panză are potenţialul de a deveni de aproximativ 2 ori mai tare şi mai rezistentă decat cheresteaua cu noduri originală.Cheresteaua pe bază de panză se pozitionează pe piaţa structurală generală unde ţinteşte să fie competitivă din punct de vedere al preţului.LVL-ul şi cheresteaua din fibre paralele au proprietăţi net superioare şi se vand la un preţ mai mare pentru mai multe pieţe specializate.

40