Первые прототипы фанеры появились еще в Древнем Египте.
И хотя мы называем это «фанера», но она даже не клеилась — это были тонкие дощечки, которые собирались вместе. В Древнем Египте любили ценные виды древесины, но они были слишком дорогие. Поэтому мебель делали из дерева попроще, а сверху покрывали ценными сортами. Такая «фанера» имела совсем другие свойства и назначение. Но прошли столетия…
Конструктивно, нечто похожее на фанеру появилось в Древнем Риме. Там тоже были не тонкие листы шпона, а тонкие дощечки, но они хотя бы склеивались различными составами, в которые входила древесная смола. В Европе после средневековья фанера появилась только в 16-м веке и с той же целью — сделать мебель из дешевого дерева, которая как будто сделана из дорогого. В те годы фанера больше напоминала инкрустацию.
Обостряю на это внимание — фанера не была конструктивным материалом, который прочнее и выносливее простого дерева.
Фанера в то время — просто аналог изготовления позолоченного предмета вместо золотого.
Однако, попаданца такой подход не может удовлетворить.
Дело в том, что настоящая фанера склеивается из тонких слоев, в которых волокна древесины идут в перпендикулярных направлениях. Это дает не только механическую прочность, но и изотропию свойств, фанера везде имеет гарантированные механические свойства. Она не расщепляется вдоль волокон и может изгибаться. При той толщине, что имеет фанера, она многократно превосходит любую древесину той же толщины.
Однако, такая фанера появилась только к концу 18 века, когда британец Сэмюэл Бентам построил несколько машин для шпонирования и склейки фанеры. И именно машинная обработка тут ключевое понятие.
Дело в том, что механическая прочность обеспечивается именно абсолютной равномерностью как листов шпона, так и проклейки. Это отличие — то же самое, которое есть между проволокой тянутой и прокованной. Тянутая проволока имеет абсолютно ровный диаметр и поэтому при сгибании нагрузки равномерно распределяются по всей длине, а у прокованой — любая мельчайшая вмятинка собирает напряжения и проволока в этих местах ломается.
Если фанеру сделать из шпона, произведенного вручную и так же вручную проклеить — ее механическая прочность резко упадет.
Любые изменения толщины, а хуже — «ступеньки» будут собирать напряжения и фанера в этих местах начнет лопаться.
Поэтому если попаданец решит делать фанеру ручной выделки, то не стоит использовать ее как нагруженный элемент — только как декоративный.
в 1819 г. в Фишер изобрел способ получения облицовочной фанеры путем лущения. Благодаря станку Фишера, получившему название «фанерный рубанок», позднее стало возможным производство клееной фанеры. Именно этот способ позволяет получить тонкие листы шпона и при этом — фактически безотходно. И именно этот метод используется до сих пор. Поэтому если попаданцу потребуется изготавливать фанеру, то на методы с распилкой древесины ему смотреть не стоит.
Для производства шпона берут круглое бревно, удаляют кору и проваривают. Это бревно устанавливают на лущильный станок, на котором оно вращается вокруг своей оси, а в это время к нему подводят лущильный нож и снимают этим ножом широкую стружку, которая и называется шпоном.
Шпон нужно выровнять, выкроить и высушить. Затем отсортированный шпон собирают в пакеты, то есть кладут так, чтобы каждый следующий слой располагался перпендикулярно предыдущему. Причем важно, чтобы этих слоев было нечетное количество. Четные листы с двух сторон намазывают клеем. Далее пакеты помещают под пресс, где они под давлением и при высокой температуре склеиваются.
Собственно, остается только один вопрос — а чем фанеру склеивать?
Ведь от клея очень зависит не только механические свойства, но и водостойкость.
Посмотрим, чем склеивается фанера сейчас.
— Альбуминоказеиновый клей. Фанера получается только для внутренних работ, водостойкость отсутствует.
— Карбамидный клей. Не водостойкая. Для мебельного производства и внутренней отделки.
— Фенолформальдефигный клей. Это и есть самая популярная и привычная фанера, которую мы все знаем. И свойства ее и водостойкость тоже. Это неплохая фанера.
— Бакелитовый лак. Шпон полностью им пропитан. Максимальные свойства сопротивлению окружающей среде. Используется в тропиках при повышенной влажности.
— Бакелитовый клей. Великолепные свойства — сверхвысокая прочность, стойкость к агрессивным средам, гибкость, упругость, водонепроницаема, не гниет, не раскисает. Именно эта фанера идет в авиа и судостроение. Естественно, цена самая высокая.
Большинство этих клеев попаданцу может быть доступно. Технология получения бакелита не настолько сложна даже в древние времена. Ну а получение бакелитового клея и бакелитового лака чуть посложнее, но варианты имеются.
Милль пардон, товарищч, но анизотропия это как раз неоднородность свойств в зависимости от направления, а то, про что вы пишете называется просто изотропия, это просто, два греческих корня — изо- и тропос-.
Извиняюсь, описка вышла. Поправил.
Да уж, видно КRAZа сильно достали любители обсудить невозможности постройки планера без фанеры в средние века — и появилась статья про фанеру 😉
А фанеру ручной выделки с хорошей равномерностью по толщине шпона сделать всетаки можно. Во времена туманной юности для получения шпона нужной толшины практиковался следующий метод — на циркуляке отпиливалась полоска минимально возможной толщины, лишь бы не ломалась. На круглую деревяшку диаметром 20 см и толщиной 1,5 см наклеивалась шкурка, по центру у деревяшки болт, головка болта утоплена в деревяшку, сверху накручивалась и затягивалась гайка. Оставшийся конец болта зажимался в патрон сверлильного станка. Выставлялать необходимая толщина и вперед. Способ не очень производительный, но равномерность по толщине шпона +-0,1 мм (видимо сказывалось биение). Куски были по 50 см длиной , 10 см шириной и толшиной по 0,8 мм , время шлифовки с двух сторон 1 мин без учета времени перенастройки по толщине( тоньше разрывало при шлифовке ( или аккуратней надо было работать ;))
Вот вот, именно этот способ я и подразумевал, отрезать минимально возможное и зашлифовать.
Ну тут не первая статья так появилась. 😀
А ваш метод хорош, если есть куча технологий. Но ведь обсуждаются-то методы построения планеров в Римской Империи!
Это какая же куча технологий? если непонятно, ребятки в своей туманной юности просто здраво рассудили что ручками шпон шуровать лень, вот и соорудили шлифмашинку из сверлильного станка.
могли б и вручную это все делать, как я в свое время (у меня задача была косой срез, поэтому технику не приспособили).
Есть возможность производить в ЛЮБОЕ время шпон, только в древности она уж больно времязатратная…
Кстати, зря вы в статье говорите что мол в древнем Египте и Риме это был не шпон. Маркетри это как раз инкрустация шпоном а не вставки из кусков древесины. Так что если специалисты говорят что это маркетри, то нечего лезть поперек экспертов со своим мнением что мол шпона там не было. Был. Пиленый и колотый а не лущеный (скорее всего, хотя черт их знает, может и до лущеного додумались), но шпон.
А сверлильный станок — это не куча технологий? В Древнем Риме его соберете?
А макетри — да, шпон. Но весь смысл в том, то макетри ничем от инкрустации не отличается. То есть формально оно фанера — но это не конструктивный материал. А нам красивые разводы из красного дерева не интересуют, нам нужно чтобы нагрузки держало и при этом весило как можно меньше.
маркетри разумеется не фанера. Это просто подтверждение того что шпон есть.
А раз есть шпон то его можно склеить любым клеем укладывая слои поперек.
Вот вам и фанера. Не бакелитовая конечно, но фанера.
А сверлильный станок в данном случае просто удобный инструмент заменяющий ручной труд.
можно было эту же наждачку набить на брусок и шуровать столько сколько нужно. Ограничить толщину можно парой металлических полос, так чтобы брусок ходил по ним а наждак по лежащему между ними шпону.
Короче нет никаких причин по которым нельзя изотовить шпон в древние времена…
Тут весь смысл силового материала — в гарантированой точности слоев по всему размеру. Иначе имеет декоративный материал. Тоже неплохо, но не нужно.
И зачем брусок, если можно с бревна снимать, как это и делается, даже в древние времена?
Но прикиньте сложность детали — во-первых снять равномерно, во-вторых получить водостойкий клей, и в третьих — при температуре и заданном давлении склеить.
Я не говорю, что это не возможно, но это само по себе — отдельная промышленность. И изготовление бакелита — вторая отдельная промышленность.
То есть чтобы построить планер — нужно развивать другие отрасли промышленности.
И если вы просто оказались в Древнем Риме и начали с постройки планера — окончится это плачевно.
А это мы только один аспект планера зацепили!
Тут нужно развивать еще волочение проволоки (и ответа — пойдет ли медная проволока пока я не увидел, хотя подозреваю, что пойдет).
Там реально набежит много всего. Собственно, именно это я и пытаюсь доказать.
А не надо строить планер из фанеры. Нафига? Дельтаплан куда проще и можно сделать в любом обществе, начиная с Древней Греции. Только я бы не стал даже пытаться, не имея опыта управления дельтапланом и не зная основ их аэродинамики, повторить судьбу Лилиенталя совсем не хочется.
Однозначно дельтаплан лучше.
Но вот только построить его можно только там, где растет бамбук. Возможно я что-то упустил, но я не вижу подходящего материала в Европе.
Упустили еще шелк 🙂
Там нагрузка на ткань- огого! Нервюр то нет…
и кстати сам бамбук придется перерабатывать в клееный брус. простого бамбукового ствола не хватит или по прочности или по весу…
Да, с тканью может получится весело.
Но шелк не спасение. Нужно смотреть в сторону парусины — там реально ткань делали воздухонепроницаемую и очень даже прочную — в шторм нагрузка на парус будет даже повыше, чем у дельтаплана. Однако, по весу такая ткань может оказаться очень тяжелой. Тут нужно смотреть образцы, может и был компромисс.
А про клеить бамбук…
http://blog.vils.com.br/2009/04/asa-delta-de-bambu-e-saco-de-adubo.html
У вас как-то странно — то говорите, что папье-маше годится вместо фанеры, то вам бамбук не катит. Спорим ради спора?
С бамбуком- убедили. Видимо я недооценил его прочность.
А папье маше для замены миллиметровой фанеры это как раз нормально. Вот бамбук для замены дюралевой трубы это немного странно.
А не надо пытаться решить проблему в лоб, как ее решают сейчас, когда при желании можно купить хоть чорта лысого. Можно использовать менее прочные деревянные рейки, а для прочности использовать верхние и нижние расчалки, как на ранних бипланах, с их помощью можно создать весьма легкую и тем не менее жесткую конструкцию.
Льняная ткань вполне пойдет на обшивку, если нити будут тонкие и с большим кручением, гм, похоже вначале придется изобретать Дженни…
короче говоря проще построить «жесткий» дельтоплан, с нормальным профилированным крылом. А раз уж взялись делать так то и планер по сложности мало чем отличается.
Нельзя. Дельта принципиально требует довольно высокое аэродинамическое качество, а это крыло с большим удлинением при малой массе. Даже тот бамбуковый аппарат на фото неизвестно как летает. А дельта из реек либо даже планировать с горы нормально не будет, либо мгновеннотсломаетсятпри отрыве от земли.
Ну нет, у дельтаплана качество в районе 10, у жесткого немного выше. Дельтаплан это вообще хреновкнький балансирный планер…
Расчалки на нем и так есть, станет их больше- качество еще больше упадет, но летать будет еще можно. вверх, на термиках, не получится, а вниз с холма — почему нет… вот только практического применения тут не найти.
Дельту — нельзя. Дельта принципиально требует легких и прочных материалов. Она, собственно, и появилась тогда, когда появились соответствующие материалы
А как Вам такая идея — деревянный сверлильный станок из прочного дерева, вышеописанная технология с кругом и аналогом шкурки( можно даже из акульей кожи ) Ось захлестнуть луком или просто канатом и пусть рабы попеременно дергают за веревочки или концы лука хоть целыми днями 😉
Кстати идея частей станков из твердых пород деревьев сильно недоценена. Встречал описанные случаи изготовления шестеренки из дуба одним ножом для лодочного мотора — дед не зная о таком подвохе нормально отъездил на моторке целый сезон 😉
Из личного опыта — лет 10 или 12 назад при сборке итальянского шкафа сборщики раскололи в замке одну деталюшку сложной формы — от нее шел привод на поворотные штанги с крючками на конце для зацепления и фиксации весьма тяжелой зеркальной двери( эти заразы макаронники ее отлили из силумина ;( ) и шкаф естественно не закрывался. Не хотел, чтобы жена расстраивалась из-за такой мелочи и из куска дуба(больше ничего под руками не было ( в последствии намеревался изготовить из латуни)) надфилем, кстати без использования всяких измерительных инструментов — исключительно на глаз, выпелил деталь — замок при ежедневном по несколько раз в день использовании работает без нареканий до сих пор ;))
Мне почему-то кажется, что описанная технология с распариванием бревна и резцом будет получше.
А уж насколько меньше отходов…
При этом крутить бревно тоже рабами можно, а что мастер с регулировкой ножа нужен — то и в вашем случае без него не обойтись.
Про дверь и шестеренку…
Там точность в 1 мм вполне достаточна. Причем точность эта достигается итерационно — померял-подошло.
Для сложных вещей из любого материала не годится.
А в использовании дерева как материала засада только одна — негарантированая прочность.
То есть может будет работать, а может и не будет.
То есть вопрос не в самом материале, а в нестабильности материала.
В лущении две засады, мощность мотора (попробуйте ка на метровом участке срезать слой) и сам нож. Его не так просто изготовить, точить и т.д. Так что ручная технология лущения получится вовсе не так проста…
Ну а отходы… мы ж не массовое производство строительных материалов затеваем, а изготовление стратегической вундервафли 🙂 Она затратна по определению.
Ну а негарантированная прочность древесины компенсируется толщиной.
Ну, мощность в данном случае не важна, у нас нет высокой скорости резания и можно обойтись большим рычагом.
А вот сам нож — это да, кромка должна быть исключительно ровной. Но так как это одна деталь, а проконтролировать прямую линию куда проще криволинейных, то тут нерешаемых проблем нет (хотя точить геморройно). Единственное — вопросы стали, из которой делать нож. То есть из десятка ножей только один будет нормального качества.
Зато сравните производительность — а она у нас будет приоритетна. Потому что любая технология, которая не годится для продажи, окажется золотой.
Не, ну если вы хотите построить для разведывательный службы всего один планер и больше вообще их строить не собираетесь (как и ремонтировать этот один) — тогда да.
Только вундервафли не выйдет.
>>Ну а негарантированная прочность древесины компенсируется толщиной.
А не компенсируется, сами понимаете.
Исключительной ровности не нужно — после первого же оборота бревно будет точно соответствовать ножу, а небольшая волнистость шпона при распаренном бревне не проблема.
Гм. Возможно и так. Главное ведь — чтобы получить равномерную толщину.
По поводу идеальной толщины не все так просто. Во-первых дерево не металл, даже если срезать идеально ровный шпон, его локальная прочность будет гулять из-за неоднородности древесины. Во-вторых видел когда нибудь ОСП? Там уж точно никакой однородности, а прочность все равно выше чем у массива.
А фанера по сортам как раз по неоднородности раскладывается. Там есть четыре сорта и сорт «элита».
Не очень понял — чем отличаются фенолформальдефигный клей, бакелитовый лак и бакелитовый клей?
Это ж одно и то же (фенолформальдная смола, или по-простому, эпоксидка) только называется по-разному.
Или там концентрация разная?
Там кроме фенолформальдегида еще куча наполнителей и активаторов есть.
Например, тот же клей БФ — чуть ли не наполовину поливинилацеталь, хотя в основе фенолформальдегид.
Вообще-то фенолоформальдегидный и бакелитовый — полные синонимы, первый термин современный технический, второй — времён первой мировой бытовой.
Если сомневаетесь — забейте в поисковик бакелитовую смолу.
А разве цифра в названии БФа — это не процент поливинацеталя? Его всего три вида делают, вроде, БФ-2, БФ-4 и БФ-6.
Можно использовать для фанеры в качестве клея а) порошковую канифоль, склеивая листы горячим прессом или б) разогретую смесь смолы с кизяком, этим вполне себе когда-то клеили в пакеты по несколько кусков кожи для ламеллярного доспеха.
Если это все до огнестрельного оружия, фанера позволяет подобрать разные типы древесины (одни для работы на растяжение, другие на сжатие) для серийного производства мощных арбалетов. Опять же, возможно что ламинарный доспех из фанеры а-ля лорика сегментата будет не хуже оригинала, а в производстве в разы дешевле, но это надо пробовать.
Ох, забываем про рубанок…
Относительно гарантированной прочности фанеры:
Почему-то ни один фанерный сайт не упоминает, что древнеримские щиты-скутумы изготавливались из трёхслойной фанеры. (Конноли, «Греция и Рим. Эволюция военного искусства на протяжении 12 веков»)
И эта технология не была забыта в средние века: я встретил упоминание о «фанерных» щитах изготовленных в 13-16 веках.
наверно потому, что фанерой древние склейки можно называть с большой натяжкой 🙂 шпон, аднака…
Шпон, аднака, это древесная пластина толщиной до 3 мм. Скутум имеет толщину около одного сантиметра, с учётом двух слоёв клея получаем искомые 3 мм на пластину. Так что фанера и без всяких натяжек.
Поначалу фанера склеивалась растительными или животными клеями, поэтому она совершенно лишена была влагостойкости и чуть ли не стала почти что бранным словом. Внедрение фенольных клеев все изменило и, между прочим, занятнейшим образом проиллюстрировало, как может трансформироваться отношение к материалу. Современная фанера на фенольных клеях совершенно не поддается воде — она не расслаивается, когда намокает. Поэтому она широко используется в судостроении.
…
Древесина состоит из трубочек с довольно тонкими стенками. Когда она разрезается, трубки на срезах очень редко бывают параллельны их поверхности. Поверхность образуется большим числом трубок, выходящих наружу под малым углом, то есть она представляет собой набор наклонных отверстий. В то же время операция разрезки в микроскопическом масштабе — действие довольно грубое, поэтому кромки среза у трубок повреждены и механически довольно слабы. Чтобы склейка была надежной, клей должен проникнуть в эти трубки на некоторую глубину, схватывание происходит тогда между их неповрежденными частями.
Если что-то мешает клею просочиться в трубки, склейка произойдет между их поврежденными кромками, которые при малейшей нагрузке легко разрушаются. В процессе изготовления “закаленной” фанеры кромки трубок загнуты внутрь горячими плитами пресса. Они преграждают путь клею внутрь трубок, и клеевое соединение не имеет прочности (рис. 44).
…
Рис. 44. «Закаленная» (а) и хорошо зачищенная (б) фанера. В первом случае выходящие на поверхность кромки клеток в процессе горячего прессования загнулись внутрь и клей не может попасть в трубочки древесины. Во втором случае клей попадает в трубочки на значительную глубину, обеспечивая надежную склейку
Такая фанера была смертельно опасной, в ней крылась причина многих аварий и жертв. Единственный путь избежать этих опасностей заключался в снятии поврежденного слоя фанеры путем зачистки поверхности шкуркой. Зачистка должна была быть основательной, легкое царапание ничего не давало. Определить, какие листы в дальнейшем не поддадутся склейке, заранее не удавалось, поэтому надо было зачищать всю фанеру, которая использовалась в самолетостроении. Оказалось, что это не так-то просто организовать. Полагаться на ручную зачистку оказалось невозможным, и была разработана система механизированной обработки, после которой на фанере ставился специальный штамп.