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

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
Německé inovace ocelí 2012

Předposlední červnový den vyhlásilo německé centrum pro informace o oceli Stahl-Informations-Zentrum v Düsseldorfu vítěze ceny Stahl-Innovationspreis 2012 v kategoriích: inovace výrobků z oceli, oceli pro stavebnictví, výzkum a vývoj ocelí, design výrobku z oceli a zvláštní cenu pro výrobek z oceli s největším ekologickým přínosem.

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).

Související články
Zařízení pro nízkoteplotní zpracování kovů

Zpracování kovových dílů za nízkých teplot je u některých aplikacích důležitou součástí procesu tepelného zpracování. Pro tyto účely společnost Linde Gas nabízí kompletní program Cryoflex, který zahrnuje chladicí boxy s následným ohřevem, skříně a tunely, jakož i dodávky a skladování kapalného dusíku a poradenství aplikačních inženýrů.

Reklama
Reklama
Reklama
Reklama
Související články
Vysokopevnostní ocelové plechy svařované laserem

Vysokopevnostní a otěruodolné oceli Optim a Raex, vyvinuté společností Ruukki, nabízejí jedinečné možnosti aplikace pro výrobce různých typů sklápěčů a nádrží. Raex je extrémně tvrdá, otěruodolná ocel, zatímco v případě oceli Optim jde o vysokopevnostní konstrukční ocel. Společně umožňují výrobu optimalizovaných a lehčích ocelových konstrukcí bez ztráty tvrdosti a pevnosti.

Ocel odolná proti opotřebení pro náročné použití

Ocel Raex odolná proti opotřebení od společnosti Ruukki byla navržena tak, aby vydržela i ty nejnáročnější podmínky, proto představuje bezpečnou a nákladově efektivní volbu pro potřeby těžebního průmyslu. I přes svou vysokou pevnost a tvrdost se ocel Raex může pochlubit dobrou svařitelností a tvářitelností.

Materiálová řešení vodovodních fitinků

První část článku, která byla uveřejněna v minulém čísle, pojednávala o problémech s náhradou kovových součástí plastem a krípu, jako základního nedostatku termoplastů. V tomto čísle budou probrány možná řešení náhrady jinými materiály.

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).

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.

Startovní výstřel pro kovozpracování a subdodavatele

Veletrhy Intec a Z 2021, které se budou konat v příštím roce od 2. do 5. března, opět promění Lipsko v centrum strojírenství a evropského subdodavatelského průmyslu. V nelehkých dobách nabídnou důležitou pomůcku pro orientaci v zásadních změnách, kterými průmysl prochází. Vystavovatelé z Česka mají na veletrzích Intec a Z ty nejlepší předpoklady navázat, či dále prohloubit obchodní vztahy s významnými společnostmi z Německa a celé Evropy. Ministerstvo průmyslu a obchodu plánuje společnou expozici českých firem v rámci programu na podporu exportu.

Bezobslužná výroba forem rychle a přesně

Požadavky na výrobce nástrojů pro vstřikování plastových dílců rostou kontinuálně, současně se zvyšuje tlak na ceny ze zemí s nízkými mzdami. Pro výrobu těchto nástrojů jsou proto vyžadovány obráběcí stroje, které jsou vysoce produktivní i velmi přesné, aby bylo možné snížit náklady na opravu zmetků a rychle splnit přání zákazníků. Kromě toho musí "ladit" podpora ze strany výrobce stroje.

EBM - průlomová technologie výroby exponovaných součástí

Tvarově složité součásti přímo z výchozích materiálů. Vysoká produktivita. Kvalitní struktura. Výborné mechanické vlastnosti. Redukovaná zbytková napjatost. Žádné opotřebené nástroje, upínací prvky. Různé materiály. Přímá tvorba montážních sestav. Sjednocení více součástek do jedné. Úspora energie, času, nákladů. Bez odpadu. Energeticky efektivní a ekologické. To je EBM!

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.

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.

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