Témata
Reklama

Třískové, vláknité a zhuštěné dřevěné materiály

16. 06. 2004

Rostoucí zájem o konstrukční materiály z obnovitelných zdrojů přinesl na loňské veletrhy zajímavé novinky z vývoje a úprav deskových a tvarových materiálů z třískového, vláknitého a zhuštěného dřeva, odpadů dřeva a z jednoletých rostlin.

Některé z těchto novinek jsou již komerčními technologiemi a získávají ceny za průmyslový design, jiné jsou teprve na prahu průmyslové realizace. Nové možnosti využití MDF desek znamenají přínos k ochraně životního prostředí, zlepšení konstrukčních vlastností dřeva a využívání odpadu.
Reklama
Reklama
Reklama

Probarvené MDF desky

Na posledním ročníku veletrhu Materialica byla v soutěži průmyslového designu Materialica Design Award v kategorii materiál oceněna technologie hlubokého probarvování dřevovláknitých MDF desek německé firmy BASF s perspektivou využití nejen v designu interiérů a nábytku, ale i v automobilovém průmyslu.
U desek MDF z třísek či vláken ztrácí dřevo více či méně své charakteristiky, jako jsou barva, kresba a charakter kreativně zpracovatelného materiálu. Mimo jiné i proto se MDF desky povrchově upravují laminací, silnovrstvými barevnými laky s vysokým podílem pigmentů a plniv, a/nebo čirými clearcoaty. Pokud se barva užívá k identifikaci, barví se HDF desky, které jsou odolnější proti vlhkosti, na podlahové lamináty zeleně a desky s vyšší požární odolností červeně.
Barvení též přispívá k vyšší funkcionalitě desek, např. na podlahy počítačových pracovišť, kde tmavé vodivé pigmenty s vodivými sazemi nebo kovovými oxidy snižují elektrostatický odpor povrchu podlah na přijatelné hodnoty 104 - 106 ?. Podobnou úpravu vodivými pigmenty vyžaduje i zemnění desek při elektrostatickém práškovém lakování. Problém byl též v rozdílu barev při lepení.
Nová technologie, vyvinutá BASF AG v Ludwigshafenu, dává u MDF deskových materiálů vyniknout jejich přírodnímu charakteru a optice, nesnaží se potlačit jejich původ z vláken ani při obrábění, broušení, lakování, lazurování nebo voskování. Zároveň vyřešila vývoj barev, lepidel, vliv dřeva a vlastní technologii barvení a lisování.

Barvy či spíše barviva

Pro barvení se nehodí minerální pigmenty, nerozpustné ve vodě a lepidlech. Specifické vlastnosti dřeva vyžadují jemně dispergované, intenzivní a brilantní barvy s velkou afinitou ke dřevu a stálostí na světle. K tomu vyvinul BASF spolu s Fraunhoferovým ústavem pro výzkum dřeva Wilhelm-Klauditz-Institut (WKI) v Braunschweigu zcela novou řadu barev Dispers a desky Design-MDF. K probarvení pro identifikaci se barvy používají v koncentraci 0,2 - 0,5 % hm., vztaženo na hmotnost suchých vláken, pokud se desky neobrábí. U obráběných desek se jejich podíl v pojivu pohybuje mezi 2 - 4 % hmotnosti suchých vláken.

Barevná pojiva a lepidla

U desek s pojivem obsahujícím melaminové pryskyřice je bobtnání menší; u desek HDF na podlahové lamináty, spojovaných na zámky (click) bez lepidel, je bobtnání za 24 h menší než 8 %. U MDF a HDF desek se pro nižší bobtnání používají pojiva močovino/melamin-formaldehydových pryskyřic (MUF) s podílem melaminu mezi 8 - 22 %. Přísada barvy do pojiv a lepidel je prakticky bez vlivu na zpracovatelnost a dobu do vzniku gelu. Pro lepidla byla připravena rozpustná barviva Dispers, použitelná v polyvinylacetátových lepidlech typu Dispercoll a polyuretanových nebo tavných lepidlech s teplotou tavení do 200 °C.

Vliv dřeva a technologie

Na barevný tón MDF desek s dekorativními barvami má dřevo vliv v tom smyslu, že měkká dřeva, jako např. smrkové, dávají světlejší brilantní odstíny, zatímco tvrdá dřeva, jako např. buk, dávají tmavší odstíny. Důležité je zachování konzistence barevných odstínů u dřev různého původu a stáří. Mechanické vlastnosti MDF desek se probarvením nemění.
Barvy se míchají do pigmentových preparátů pojiv a jejich odstín, barevný tón, skladba barev (chromo) a jas se kontrolují spektrometrem. Musí se počítat s tím, že samotné lisování za tepla mění odstín nebarvených dřevěných vláken do žlutohněda. U probarvených dřev se lisováním za tepla při teplotách do 200 °C odstín prakticky nemění. Výhodou BASF jako výrobce barev Dispers a probarvených lepidel je know-how procesu, ověřené spoluprací s WKI na pilotním zařízení. Zájemcům o technologii tak může poskytnout všestrannou podporu.

Cesta k novým designům

Hluboce probarvené desky otevírají nové možnosti nábytku jasných pastelových barev. Zatím se nepodařilo vyřešit probarvování nabílo. Důvodem je nízká afinita běžné titanové běloby ke dřevu a neschopnost probarvení nažloutlých vláken.
Nová technologie nabízí probarvování masivního dřeva, překližek, dýh a mramorovaných vrstev. Spolupráce BASF a WKI může přinést nové a netušené perspektivy úprav MDF desek pro nábytkářství - na rámy dveří, dvířka, rámy postelí, sokly, desky, police, pracovní desky; na zařízení obchodů, veletržní fundusy, hotelová vybavení, hračky aj.

MDF desky Topan a Isorel

Zbývá dodat, že technologii BASF a barvy Dispers používá na probarvené MDF desky německá firma Glunz AG, Göttingen. Do podzimu 2003 měla ve výrobním programu probarvené desky MDF v černém a hnědém provedení pod značkou Topan Black ve formátech 2620 x 2070 mm až 5240 x 2070 mm v tloušťkách 10, 16, 19 a 25 mm a Topan Brown ve stejných formátech a tloušťkách 16 a 19 mm, v omezeném barevném sortimentu tmavších odstínů desky Topan Colour. Nově dodává i desky Topan FF Red, Blue, Yellow a Green v červeném, modrém, žlutém a zeleném probarvení. Silnostěnné neprobarvené přírodní desky dodává jako Topan Standard v tloušťkách 6 - 40 mm a pod označením Isorel MDF i v tloušťkách 40 - 55 mm (též strukturované drážkovaním a prořezy, umožňujícími ohyby) nebo tenkostěnné v tloušťkách 5, 4, 3 a 2,5 mm.

MDF desky pojené enzymy

Využití obnovitelných surovin, vláken nebo štěpků ze dřeva i jedno- nebo víceletých rostlin na výrobu deskových i tvarových materiálů sice stále roste, ale neklesá používání pojiv ze syntetických pryskyřic na bázi močovina/melamin-fenol - formaldehyd (MUF) se všemi jejich ekologickými a zdravotními riziky.
Ve výrobě a užití materiálů MDF, HDF a nověji OSB (Oriented Strand Boards) desek, s podílem pojiv 8 až 12 % hm. na hmotnost suchých vláken, se jedná zejména o uvolňování toxického formaldehydu, užívání surovin z fosilních zdrojů a o jejich likvidaci. Nyní se však nabízí možnost výroby desek s pojivy přírodními enzymy bez vlivu na zhoršení vlastností a jakosti desek.
Ústav pro technologii dřeva a papíru Technické univerzity v Drážďanech spolu s ústavem SIAB (Sächsisches Institut für Angewandte Biotechnologie) univerzity v Lipsku vyvinul technologii lepení s náhradou syntetických pojiv využitím vazebných sil na celulózová vlákna přírodními enzymy typu oxidáz a hydroláz.
Použití enzymů, náhradou za syntetická pojiva, nejenže u MDF desek střední hustoty 750 - 850 kg.m-3 zvyšuje výslednou minimální pevnost v ohybu a v tahu napříč a modul pružnosti E, ale zmenšuje bobtnání za 24 h při zkouškách dle DIN EN 622, které lze ještě zlepšit hydrofobizací (na max. 12 %). Postup výroby desek je shodný se stávajícím, jen místo pojiv ze syntetických pryskyřic se používá aktivovaných enzymů. Hydrolázy ze skupiny tzv. levných enzymů mají rychlý účinek a při ekologické a zdravotní nezávadnosti i významné ekonomické přínosy. Jedním z cílů výzkumu je též vývoj biotechnologické výroby levných enzymů pro pojivové systémy a lepení.
Jako zdroj vláken k výrobě desek a tvarových výrobků lepených enzymy pro nábytkářství, konstrukce a obaly se hodí měkké a rychle rostoucí dřeviny, obilná a řepková sláma, len a konopí i odpadová celulózová vlákna, čímž se otevírají další možnosti využití zemědělské a lesní produkce.
K výrobě tepelně-izolačních desek z vláken dřevěných odpadů, obilných slam, řepky, slunečnice a konopí zde rovněž vyvinuli technologii pojiv na bázi modifikovaných škrobů suchou cestou ve formě prášků, nebo mokrou cestou se suspenzí ve vodě. Výsledkem jsou obalové tvarovky a desky o hustotě od 100 kg.m-3 (podle pevnosti v tlaku) a s nízkou tepelnou vodivostí ? mezi 38 až 49 mW.m-1K-1.

Termomechanicky zhuštěné dřevěné profily

Slabinou užití přírodního masivního dřeva jako hraněného a profilovaného dřeva v dřevěných inženýrských konstrukcích je nedostatečná hustota, pevnost, modul pružnosti a z toho vyplývající ohybové momenty a tuhost. Je však známo, že se zvýšením hustoty dřeva dojde ke zvýšení jeho pevnostních charakteristik.
Při termomechanickém zpracování smrkového dřeva tvářením kolmo na směr vláken při teplotě 140 °C a za tlaku 5 MPa u profilů ve statickém nebo průchozím lisu dojde k plastifikaci buněčné struktury a zhuštění dřeva na asi 50 % výchozího objemu. U masivního dřeva postup sleduje 4 kroky: ohřev - zhuštění - tváření - ochlazení. Přitom lze dřevo ohýbat, rolovat a tvarovat do uzavřených profilů a trubek. Po tváření a ochlazení si zhuštěné dřevo uchovává tvar. Vzniklé lamely a profily však lze ještě lepit, za tepla opakovaně tvářet a dosahovat hustot kolem 1400 kg.m-3. Použitím zhuštěných profilů se dosahuje zajímavých materiálových úspor.
Výroba profilů vyvinutá ústavem Institut für Baukonstruktionen und Holzbau Technické univerzity v Drážďanech je předmětem přihlášky evropského patentu.

Překližky pro hluboké tažení

Zajímavé designérské materiály představují dýhy vhodné pro laminaci masivního dřeva a MDF desek a tenké i tlusté překližky 3D-Furniere německé firmy Reholz z Kesselsdorfu u Drážďan, dovolující trojrozměrné tváření technikou hlubokého tažení a lisování jako tenké plechy.
Křížově překládané dýhy připravené technologií podle vlastního know-how v tloušťkách 0,5 až 1,5 mm se lepí dvousložkovými polyuretanovými lepidly s krátkým vytvrzením v lisu tlakem 2,5 MPa při teplotě 100 °C. Překližky a dýhy s vysokou plasticitou, které snášejí bez porušení ohýbání o poloměru 25 mm, resp. laminování oblých hran, se tvarují trojrozměrným zpracováním tažením a lisováním na ohýbaný nábytek, nábytkové desky a užitkové předměty. Používají se dýhy z buku, buku lesního (červeného buku), třešně a z exotických dřev. Předností technologie jsou kompaktní hrany výrobků, které se nemusejí tmelit. S oblibou s tímto materiálem pracují skandinávští návrháři.
-ab-
Reklama
Vydání #6
Kód článku: 40609
Datum: 16. 06. 2004
Rubrika: Inovace / Materiály
Autor:
Firmy
Související články
Aplikace nanomateriálů ve strojírenství

Nanotechnologie umožňují vývoj nových generací kompozitů s vylepšenou funkčností a širokou škálou aplikací. V současnosti nanokompozity představují mnoho aplikací v mnoha průmyslových oborech. Užitné vlastnosti nanomateriálů vyplývají z jejich výjimečných fyzikálních a chemických vlastností, velikosti, tvaru či povrchové morfologii. Velikostní efekt (size efect) umožňuje výrazně zlepšovat užitné vlastnosti konvekčních materiálů. Nanotechnologie díky svému inovačnímu potenciálu již dnes výrazně ovlivňují moderní průmyslové produkty.

Pokročilé slitiny mědi a vysoce odolné mosazi

Společnost FRW Carobronze, která se specializuje na dodávky slitin mědi s pokročilými technickými vlastnostmi výrobcům v různých oborech, doplnila svoji řadu vysoce specializovaných slitin mědi o kované nebo vytlačované polotovary ze slitiny CuNi14Al2 (UN14A2) a kované nebo vytlačované polotovary z vysoce odolných mosazí CuZn19Al6 (UZ19A6) a CuZn23Al4 (UZ23A4).

Termomechanické zpracování

Globální svět s možností volného cestování a neomezeného přístupu k informacím s sebou přináší riziko chybných nebo nepřesných překladů odborných pojmů z jiných jazyků. Ve své praxi vysokoškolského lektora s předchozí zkušeností technologa se setkávám zejména v posledních letech se značným rozvolňováním odborných pojmů, které mohou vést až k matení odborné veřejnosti. V tomto příspěvku se pokusím stručně shrnout přehled a podstatu technologických postupů, označovaných v češtině pojmem termomechanické zpracování (TMZ, resp. TMP, z anglického thermomechanical processing, což odpovídá též pojmu thermo-mechanical treatment – TMT).

Související články
Fórum výrobních manažerů

Jak se odráží ve vaší výrobě stále přetrvávající nedostatek materiálových vstupů? Jak to ovlivňuje chod vaší firmy, plánování průchodu zakázky výrobou? Navýšení cen surovin musíte pravděpodobně promítnout do výsledných cen vašich produktů. Jak na to reagují odběratelé?

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Odlehčovací optimalizace 3D tištěné frézy

Vývoj v oboru obrábění se tradičně potýká s mimořádným dynamickým zatížením soustavy na straně jedné a požadavky na přesnost a produktivitu obrábění na straně druhé. Nalezení takové konstrukce nástroje, která odolá extrémním provozním podmínkám, a přitom umožní proces obrábění urychlit, může vést k zefektivnění výrobního procesu. Příkladem toho může být vývoj odlehčené frézovací hlavy. Dosavadní konstrukce obráběcích nástrojů vycházely z jednolitých plných tvarů zaručujících vysokou tuhost na úkor dynamických vlastností nástroje. Změnou vnitřní struktury je však možné najít optimum mezi těmito protichůdnými požadavky.

Zcela jiné možnosti s aditivními technologiemi

Nadnárodní společnost General Electric napříč všemi svými dceřinými společnostmi neustále prohlubuje obrovské know-how. Vlastní zkušenosti s vývojem aditivně vyráběných částí zejména pro potřeby leteckého průmyslu přesahující již dvě dekády daly podnět ke vzniku zákaznického centra. GE Additive otevřela v roce 2017 zákaznické centrum (Customer experience center – CEC) kousek od Mnichova, kde firmám nabízí pomoc s nelehkými začátky s aditivními technologiemi.

Výrobní laserové technologie

Výrobní laserové technologie lze dělit mnoha způsoby-, podle použitého výkonu, délky pulzu nebo interakce s materiálem. Nejjednodušší způsob rozdělení laserových technologií je do tří skupin: dělení a odebírání materiálu, spojování materiálu a úprava povrchu materiálu. Vzhledem k rozmanitosti využití laseru není toto dělení zcela jednoznačné a existuje několik dalších technologií, které se nacházejí mezi těmito kategoriemi.

Finance pro podnikání - Zaostřeno na úspory energie

„Je lepší dobrý úvěr a podpora úvěru než dotace. Jen tak se prokáže životaschopnost projektu.“ To jsou slova Ing. Vladimíra Fabera, zakladatele a dnes předsedy dozorčí rady české strojírenské společnosti FMP.

Vliv složek ochranných atmosfér na WAAM

Svařování v současné době není už pouze technologií ke spojování materiálů. S rozvojem aditivní výroby strojních součástí lze tento proces využít také pro výrobu komplexních a geometricky složitých součástí. Technologie WAAM využívá svařování pro vrstvení jednotlivých svarových housenek do tvaru vyráběné strojní součásti a je charakterizována mnoha proměnnými – mimo jiné i účinky ochranné atmosféry. Cílem příspěvku je zhodnotit vliv jednotlivých složek ochranných atmosfér používaných pro MAG svařování.

Cena MM Award na EMO 2019

Také v roce 2019 došlo na udílení cen MM Award. Jedná se o oficiální a jediné ceny udělované na veletrhu EMO. Porota i letos vybírala z mnoha přihlášených exponátů, nejen německých výrobců. Do užšího výběru se jich dostalo jen pár, a nakonec bylo rozdáno pět hlavních cen v pěti kategoriích. S prázdnou neodešly ani firmy, jejichž produkty se ocitly na druhém a třetím místě. I v tomto roce došlo k jistému „posunu“ ve vnímání obsahu jednotlivých kategorií, a tedy i oceněných produktů. Pojďme se podívat na vítězné exponáty podívat jednotlivě. Je to lehký nástin toho, jak EMO vidí němečtí kolegové.

Made in Česko - Romantické tóny z Hradce Králové

V roce 1948 byla doslova ze dne na den znárodněna česká firma Petrof vyrábějící dokonalé, světově proslulé klavíry. Její majitel, dědeček dvou dam a pradědeček třetí, tedy těch, které v současné době firmu úspěšně vedou, musel tehdy okamžitě svoji továrnu opustit. O dlouhou řadu let později se, nejen díky revoluci, ale i díky nezměrnému úsilí jeho samého i jeho potomků, podařilo firmu, která figuruje na předním místě mezi českým „rodinným stříbrem“, vrátit do rukou rodiny Petrofů.

Moskva ve znamení trubek a drátů

Oblíbené příležitosti k setkání lidí z branží trubek a drátů se v roce 2019 uskuteční v Moskvě, ale v rozdílných termínech. Přední ruský veletrh drátů a kabelů – wire Russia – se zde uskuteční od 18. do 20. června 2019, zatímco kombinace veletrhů Tube Russia / Metallurgy Russia / Litmash Russia se bude konat o měsíc dříve. Na rozsáhlé ploše moskevského veletržního areálu Krasnaya Presnya očekávají pořadatelé v obou případech rekordní účast.

Kombinace technologií slévání a 3D tisku

Aditivní technologie přinášejí do oboru slévárenství nový pohled na věc a výrazně ovlivňují nejen proces výroby odlitků, ale i myšlení pracovníků ve slévárnách. Aditivní výroba zásadním způsobem mění zavedené pracovní postupy, systémy práce s výrobní dokumentací, technickou přípravu výroby a technologii výroby odlitků. Mění také možnosti konstrukce odlitků včetně jejich tvarové náročnosti. Proto můžeme bez přehánění tvrdit, že celou slévárnu a její postup výroby odlitků lze vměstnat do jednoho stroje - 3D tiskárny na kovy.

Výuka a výzkum aditivních technologií

Inovativní výrobní technologie nacházejí své místo také v technickém vzdělávání. Do svých osnov je dříve či později zakomponovaly všechny technické vysoké školy. Avšak pořízení nákladných technologií se neobejde bez podpory ze strany průmyslového výzkumu. Na Fakultě strojní ČVUT v Praze nyní disponují úplně novým zařízením M2 cusing pro výrobu dílů metodou DMLS německého výrobce Concept Laser, dnes působící pod značkou GE Additive. Stroj dodala společnost Misan a technologie slouží primárně pro výzkum v leteckém průmyslu.

Reklama
Předplatné MM

Dostáváte vydání MM Průmyslového spektra občasně zdarma na základě vaší registrace? Nejste ještě členem naší velké strojařské rodiny? Změňte to a staňte se naším stálým čtenářem. 

Proč jsme nejlepší?

  • Autoři článků jsou špičkoví praktici a akademici 
  • Vysoký podíl redakčního obsahu
  • Úzká provázanost printového a on-line obsahu ve špičkové platformě

a mnoho dalších benefitů.

... již 25 let zkušeností s odbornou novinařinou

      Předplatit