Plywood

Bakgrund

Plywood består av tre eller flera tunna träskikt som är sammanfogade med ett lim. Varje lager av trä, eller skikt, är vanligtvis orienterat så att dess fibrer löper i rät vinkel mot det intilliggande lagret för att minska krympningen och förbättra hållfastheten hos det färdiga stycket. Det mesta av plywood pressas till stora, platta skivor som används i byggnadskonstruktioner. Andra plywoodstycken kan formas till enkla eller sammansatta kurvor för användning i möbler, båtar och flygplan.

Användningen av tunna träskikt som konstruktionsmedel går tillbaka till cirka 1500 f.Kr. då egyptiska hantverkare limmade tunna bitar av mörkt ebenholtträ på utsidan av en cederkista som hittades i kung Tut-Ankh-Amons grav. Denna teknik användes senare av grekerna och romarna för att tillverka fina möbler och andra dekorativa föremål. På 1600-talet blev konsten att dekorera möbler med tunna träbitar känd som fanering, och själva träbitarna blev kända som faner.

Fram till slutet av 1700-talet skars fanerbitarna helt för hand. År 1797 ansökte engelsmannen Sir Samuel Bentham om patent för flera maskiner för att framställa faner. I sina patentansökningar beskrev han konceptet att laminera flera lager faner med lim för att bilda ett tjockare stycke – den första beskrivningen av det vi nu kallar plywood.

Trots denna utveckling tog det nästan ytterligare hundra år innan laminerat faner fick någon kommersiell användning utanför möbelindustrin. Omkring 1890 användes laminerat trä för första gången för att tillverka dörrar. I takt med att efterfrågan ökade började flera företag tillverka skivor av laminerat trä med flera lager, inte bara för dörrar utan även för användning i järnvägsvagnar, bussar och flygplan. Trots denna ökade användning gav konceptet att använda ”klistrat trä”, som vissa hantverkare sarkastiskt kallade det, produkten en negativ image. För att motverka denna bild möttes tillverkarna av laminerat trä och enades slutligen om termen ”plywood” för att beskriva det nya materialet.

1928 introducerades de första plywoodskivorna i standardstorlek 1,2 m x 2,4 m (4 ft x 8 ft) i USA för användning som allmänt byggnadsmaterial. Under de följande decennierna gjorde förbättrade lim och nya produktionsmetoder det möjligt att använda plywood till en mängd olika användningsområden. I dag har plywood ersatt sågtimmer för många konstruktionsändamål, och tillverkningen av plywood har blivit en världsomspännande industri som omsätter flera miljarder dollar.

Råvaror

De yttre skikten av plywood kallas för framsida respektive baksida. Framsidan är den yta som ska användas eller synas, medan baksidan förblir oanvänd eller dold. Det mittersta lagret kallas kärnan. I plywood med fem eller fler lager kallas de mellanliggande lagren för tvärband.

Plywood kan tillverkas av lövträ, barrträ eller en kombination av de två. Några vanliga lövträd är ask, lönn, mahogny, ek och teak. Det vanligaste barrträet som används för att tillverka plywood i USA är douglasgran, även om flera sorter av tall, ceder, gran och redwood också används.

Kompositplywood har en kärna av spånskivor eller massiva träbitar som är sammanfogade kant i kant. Den har en yta och baksida av plywoodfaner. Kompositplywood används när mycket tjocka skivor behövs.

Vilken typ av lim som används för att binda ihop träslagen beror på det specifika användningsområdet för den färdiga plywooden. Barrträplywoodskivor som är avsedda att monteras på utsidan av en konstruktion använder vanligtvis en fenol-formaldehydharts som lim på grund av dess utmärkta hållfasthet och motståndskraft mot fukt. För barrträplywoodskivor som är avsedda att monteras på insidan av en konstruktion kan man använda ett lim av blodprotein eller sojaprotein, även om de flesta invändiga barrträskivor numera tillverkas med samma fenol-formaldehydharts som används för utvändiga skivor. Träplywood av lövträ som används för inomhusbruk och vid konstruktion av möbler tillverkas vanligen med ett urea-formaldehydharts.

Vissa tillämpningar kräver plywoodskivor som har ett tunt skikt av plast, metall eller hartsimpregnerat papper eller tyg som är limmat på antingen framsidan eller baksidan (eller båda) för att ge den yttre ytan ytterligare motståndskraft mot fukt och nötning eller för att förbättra dess färghållande egenskaper. Sådan plywood kallas överlagrad plywood och används vanligen inom byggnads-, transport- och jordbruksindustrin.

Andra plywoodskivor kan beläggas med en flytande färg för att ge ytorna ett färdigt utseende, eller behandlas med olika kemikalier för att förbättra plywoodens flamskydd eller motståndskraft mot röta.

Klassificering och sortering av plywood

Det finns två stora klasser av plywood, var och en med sitt eget klassificeringssystem.

Den ena klassen kallas bygg- och industriplywood. Kryssfaner i denna klass används i första hand för sin styrka och klassificeras efter sin exponeringsförmåga och den klass av faner som används på fram- och baksida. Exponeringskapaciteten kan vara interiör eller exteriör, beroende på limtypen. Fanerklasserna kan vara N, A, B, C eller D. N-kvalitet har mycket få ytfel, medan D-kvalitet kan ha många kvistar och sprickor. Till exempel är plywood som används som undergolv i ett hus klassificerad som ”Interior C-D”. Det betyder att det har en C-sida med en D-baksida och att limmet är lämpligt för användning i skyddade utrymmen. De inre skikten i all bygg- och industriplywood är tillverkade av faner av klass C eller D, oavsett klassning.

Den andra klassen av plywood är känd som lövträ och dekorativ. Kryssfaner i denna klass används främst för sitt utseende och klassificeras i fallande ordning efter fuktbeständighet som Technical (Exterior), Type I (Exterior), Type II (Interior) och Type III (Interior). Deras ytfaner är praktiskt taget fria från defekter.

Storlekar

Plywoodskivor varierar i tjocklek från. 06 tum (1,6 mm) till 3,0 tum (76 mm). De vanligaste tjocklekarna ligger i intervallet 0,25 tum (6,4 mm) till 0,75 tum (19,0 mm). Även om kärnan, tvärbanden samt fram- och baksidan av en plywoodskiva kan vara gjorda av olika tjocklek på faner, måste tjockleken på var och en av dem vara balanserad runt mitten. Till exempel måste fram- och baksidan vara lika tjocka. På samma sätt måste de övre och nedre tvärbanden vara lika stora.

Den vanligaste storleken på plywoodskivor som används i byggnadskonstruktioner är 1,2 m (4 fot) bred och 2,4 m (8 fot) lång. Andra vanliga bredder är 0,9 m (3 fot) och 1,5 m (5 fot). Längden varierar från 2,4 m (8 fot) till 3,6 m (12 fot) i steg om 0,3 m (1 fot). Särskilda tillämpningar som båtbygge kan kräva större ark.

Tillverkningsprocessen

Träden som används för att tillverka plywood är i allmänhet mindre i diameter än de som används för att tillverka timmer. I de flesta fall har de planterats och vuxit på områden som ägs av plywoodföretaget. Dessa områden förvaltas noggrant för att maximera trädens tillväxt och minimera skador från insekter eller brand.

Här är en typisk arbetssekvens för att bearbeta träd till standardplywoodskivor på 1,2 m x 2,4 m (4 ft x 8 ft):

Stockarna avbarkas först och skärs sedan till skalblock. För att skära blocken till fanerremsor blötläggs de först och skalas sedan till remsor.

Avverkning av träd

• 1 Utvalda träd i ett område markeras som färdiga att avverkas, eller fällas. Avverkningen kan ske med bensindrivna kedjesågar eller med stora hydrauliska saxar monterade framtill på hjulfordon som kallas fällare. Grenarna avlägsnas från de fallna träden med kedjesågar.
• 2 De beskurna trädstammarna, eller stockarna, släpas till en lastningsplats av hjulförsedda fordon som kallas skidare. Stockarna kapas till längder och lastas på lastbilar för resan till plywoodfabriken, där de staplas i långa högar som kallas stockdäck.

Förberedelse av stockarna

• 3 När stockarna behövs plockas de upp från stockdäcken av gummidragna lastare och placeras på en kedjetransportör som för dem till avbarkningsmaskinen. Denna maskin avlägsnar barken, antingen med vassa tandade slipskivor eller med högtrycksvattenstrålar, medan stocken långsamt roteras runt sin långa axel.
• 4 De avbarkade stockarna transporteras in i sågverket på en kedjetransportör där en enorm cirkelsåg kapar dem i sektioner som är cirka 2,5 m till 2,6 m långa och som lämpar sig för tillverkning av 2,4 m långa standardplåtar. Dessa stocksektioner kallas för peelerblock.

Framställning av faner

• 5 Innan faner kan skäras måste skalblocken värmas upp och blötläggas för att mjuka upp träet. Blocken kan ångas eller doppas i varmt vatten. Denna process tar 12-40 timmar beroende på träslaget, blockets diameter och andra faktorer.
• 6 De uppvärmda skalblocken transporteras sedan till skalmaskinen, där de automatiskt riktas in och matas in i svarven en i taget. När svarven roterar blocket snabbt runt sin långa axel, skalar ett knivblad med full längd ett kontinuerligt fanerblad från ytan av det snurrande blocket med en hastighet av 90-240 m/min (300-800 ft/min). När blockets diameter är reducerad till 230-305 mm (ca 3-4 tum), stöts den återstående träbiten, den så kallade skalkärnan, ut ur svarven och ett nytt skalblock matas in på plats.
• 7 Den långa skivan av faner som kommer ut från svarven kan bearbetas omedelbart, eller så kan den lagras i långa, flervåningsfack eller lindas på rullar. I vilket fall som helst innebär nästa process att faneret skärs till användbara bredder, vanligen ca 1,4 m (4 ft-6 in), för tillverkning av standard 1,2 m (4 ft) breda plywoodskivor. Samtidigt letar optiska skannrar efter sektioner med oacceptabla defekter, och dessa klipps bort så att det blir mindre än standardbredda bitar av faner kvar.
  

  De våta fanerremsorna lindas till en rulle, medan en optisk skanner upptäcker eventuella oacceptabla defekter i träet. När faneret är torkat sorteras och staplas det. Utvalda sektioner av faner limmas ihop. En varmpress används för att försegla faneret till en solid plywoodbit, som trimmas och slipas innan den stämplas med sin lämpliga kvalitet.

• 8 Fanersektionerna sorteras och staplas sedan efter kvalitet. Detta kan göras manuellt eller automatiskt med hjälp av optiska skannrar.
• 9 De sorterade sektionerna förs in i en torktumlare för att minska deras fukthalt och låta dem krympa innan de limmas ihop. De flesta plywoodfabriker använder en mekanisk torktumlare där delarna rör sig kontinuerligt genom en uppvärmd kammare. I vissa torkar blåses strålar av upphettad luft med hög hastighet över delarnas yta för att påskynda torkningsprocessen.
• 10 När fanersektionerna kommer ut ur torken staplas de efter kvalitet. Sektioner som är mindre breda har ytterligare faner som skarvas på med tejp eller lim för att göra bitarna lämpliga för användning i de inre skikten där utseende och hållfasthet är mindre viktiga.
• 11 De delar av faner som ska monteras på tvären – kärnan i trelagiga skivor eller tvärbanden i femlagiga skivor – kapas till längder på cirka 1,3 m (4 ft-3 tum).

Formning av plywoodskivor

• 12 När de lämpliga sektionerna av faner är monterade för en viss serie plywood börjar processen med att lägga upp och limma ihop bitarna. Detta kan göras manuellt eller halvautomatiskt med hjälp av maskiner. I det enklaste fallet med treskiktsskivor läggs den bakre fanern platt och körs genom en limspridare, som applicerar ett lager lim på den övre ytan. De korta sektionerna av kärnfaner läggs sedan korsvis ovanpå den limmade ryggen och hela skivan körs genom limspridaren en andra gång. Slutligen läggs ytfaneret ovanpå den limmade kärnan och plåten staplas med andra plåtar som väntar på att gå in i pressen.
• 13 De limmade arken lastas i en varmpress med flera öppningar. pressarna kan hantera 20-40 ark åt gången, där varje ark lastas i en separat slits. När alla ark är laddade pressar pressen ihop dem under ett tryck på ca 110-200 psi (7,6-13,8 bar), samtidigt som de värms upp till en temperatur på ca 230-315° F (109,9-157,2° C). Trycket säkerställer god kontakt mellan fanerlagren, och värmen gör att limmet härdar ordentligt för maximal styrka. Efter en period på 2-7 minuter öppnas pressen och skivorna lossas.
• 14 De grova skivorna passerar sedan genom en uppsättning sågar som trimmar dem till den slutliga bredden och längden. Plåtar av högre kvalitet passerar genom en uppsättning 1,2 m breda bandslipmaskiner som slipar både fram- och baksidan. Plåtar av mellanklass slipas manuellt för att rensa bort ojämna områden. Vissa skivor körs genom en uppsättning cirkulära sågblad, som skär ytliga spår i ytan för att ge plywoodskivan ett strukturerat utseende. Efter en slutkontroll repareras eventuella kvarvarande fel.
• 15 De färdiga skivorna stämplas med ett klassmärke som ger köparen information om exponeringsklass, klass, fabriksnummer och andra faktorer. Plåtar med samma kvalitet och varumärke binds ihop i staplar och flyttas till lagret i väntan på leverans.

Kvalitetskontroll

Precis som med virke finns det inget perfekt plywoodstycke. Alla plywoodbitar har en viss mängd defekter. Antalet och placeringen av dessa defekter avgör plywoodkvaliteten. Standarder för bygg- och industriplywood definieras i Product Standard PS1 som utarbetats av National Bureau of Standards och American Plywood Association. Standarder för lövträ och dekorativ plywood definieras i ANSIIHPMA HP som utarbetats av American National Standards Institute och Hardwood Plywood Manufacturers’ Association. I dessa standarder fastställs inte bara klassificeringssystem för plywood, utan även kriterier för konstruktion, prestanda och tillämpning.

Framtiden

Även om plywood utnyttjar träden ganska effektivt – i princip tar man isär dem och sätter ihop dem igen i en starkare och mer användbar konfiguration – finns det fortfarande ett betydande slöseri i tillverkningsprocessen. I de flesta fall omvandlas endast 50-75 % av den användbara volymen trä i ett träd till plywood. För att förbättra denna siffra är flera nya produkter under utveckling.

En ny produkt kallas oriented strand board, som tillverkas genom att hela stocken hackas till strängar, i stället för att man skalar av en faner från stocken och kastar kärnan. Strängarna blandas med ett lim och komprimeras till lager med fibern i en riktning. Dessa komprimerade lager orienteras sedan i rät vinkel mot varandra, som plywood, och limmas ihop. Oriented strand board är lika starkt som plywood och kostar något mindre.