Sololit – vlastnosti a účel dřevovláknitého materiálu

* Tato práce není vědeckou prací, není závěrečnou kvalifikační prací a je výsledkem zpracování, strukturování a formátování shromážděných informací určených k použití jako zdroj materiálu pro vlastní přípravu vzdělávacích prací.

Velmi podobná díla
Najděte ještě více

Zvýšený zájem o dřevokompozitní materiály (kompozity) je dán řadou důvodů: nízká cena dřevěných surovin, nízké náklady na pracovní sílu a energii při výrobě dřevěných kompozitních materiálů a výrobků z nich, cenných a v některých případech unikátní, vlastnosti těchto kompozitů, nepřetržitá obnovitelnost zdrojů dřeva atd.

Podle divize Forest and Forest Products Division of the United Nations Food and Agriculture Commission (UN FAO) světová produkce pouze tří dřevěných kompozitních materiálů podle objemu převyšuje produkci ocelí, plastů a hliníku.

Kompozitní materiály se skládají ze dvou nebo více složek (fází), mezi kterými existuje rozhraní.

Pojem kompozitní materiál v širokém slova smyslu jistě zahrnuje přírodní materiály, jako je dřevo. Dřevěné kompozitní materiály by se tedy měly nazývat materiály sestávající ze dřeva nebo jeho částic a jedné nebo více dalších složek (kov, polymer, minerál), mezi nimiž existuje rozhraní.

U dřevěného kompozitu může být rozhraní mezi komponentami podél vnějšího povrchu a podél vnitřního povrchu, tzn. na povrchu cév, vláken a pórů dřeva.

Nárůst výroby dřevěných kompozitů je do značné míry dán tím, že objem materiálů spotřebovaných na planetě se každých 11 let zdvojnásobí a zásoby surovin pro výrobu tradičních materiálů jsou omezené a neobnovované.

Materiáloví vědci jsou jednotní ve svém hodnocení, že doba levných surovin skončila!

V těchto podmínkách je zvláštní pozornost věnována dřevěným materiálům. Roční přírůstek pevné biomasy světových lesů je 50 miliard tun, přírůstek průmyslového dřeva je 3,5–4 miliardy tun ročně, ale ve světě se těží pouze 1,1–1,3 miliardy tun. Z celé lesní plochy se spotřebuje cca 7,5 % dřeva a minimálně 30 % průmyslového dříví končí v tzv. „odpadu“. V důsledku toho nyní svět produkuje 330–1200 milionů tun (přibližně 660–2400 milionů hutných metrů krychlových) „odpadního“ dřeva, ze kterého lze vyrábět kompozitní materiály v množství, které se rovná produkci oceli, hliníku a plastů dohromady podle hmotnosti. Tato surovinová základna v budoucnu nevyschne, protože lesy se neustále obnovují a život na planetě je možný pouze tehdy, bude-li existovat les, který poskytuje kyslík a chrání lidi z hlediska životního prostředí. Obnovitelnost a vysoká ekonomická efektivita jsou hlavními faktory, které zaručují dřevokompozitům pozici materiálů budoucnosti. Jsou doplněny nízkou hustotou (50–1400 kg/m 3 ), dostatečná pevnost (až 300 MPa), nízká pracnost a energetická náročnost výroby.

Dřevoplasty (dřevo plasty, Holzplaste, plasty du bois) – materiály na bázi dřeva podrobené tepelnému zpracování pod tlakem (plastifikace). Dřevoplasty se dělí na: 1) lisované dřevo (měkčené); 2) plasty laminované dřevem; 3) dřevní buničina; 4) dřevěné desky (dřevovláknité a dřevotřískové desky).

Dřevovláknité desky jsou plošné materiály vytvořené z pojivových dřevěných vláken. Jsou vyrobeny z dřevěného odpadu nebo nekvalitního dřeva. V některých případech, v závislosti na podmínkách zásobování podniku surovinami, se současně používá jak dřevěný odpad, tak palivové dřevo v kulaté formě. Nejběžnější způsoby výroby desek jsou mokré a suché. Prostřední mezi nimi, a méně obvyklé, budou mokro-suché a polosuché metody. Mokrá metoda je založena na vytvoření koberce z vysušené dřevovláknité hmoty ve vodném prostředí a lisování za tepla jednotlivých tkanin vystřižených z koberce, které jsou v mokrém stavu (při relativní vlhkosti 60–70 %).

Suchá metoda je založena na vytvoření koberce z vysušené dřevovláknité hmoty ve vzdušném prostředí a lisování za tepla pláten, která mají vlhkost

5–8%.

Polosuchá metoda je založena na vytvoření koberce z vysušené dřevovláknité hmoty ve vzdušném prostředí a lisování pláten za tepla o vlhkosti 16–18 %.

Mokro-suchá metoda je založena na vytvoření koberce z dřevovláknité hmoty ve vodném prostředí, sušení pláten a lisování suchých pláten za tepla s vlhkostí blízkou nule.

V procesu výroby desek pomocí kterékoli z výše uvedených metod se dřevo nejprve rozdrtí na třísky a poté se třísky přemění na vlákna, ze kterých se vytvoří koberec. Koberec je rozřezán na listy. Suché pásy jsou lisovány do tvrdých desek. Mokré pásy se buď lisují, čímž se získají tvrdé nebo polotuhé desky, nebo se suší, čímž se vyrábějí měkké (izolační) desky.

Existují 3 způsoby získávání vláknité hmoty: termomechanický – pomocí defibrátorů a rafinérů, mechanický – s mletím v defibrátorech a chemicko-mechanický, kdy mletí předchází vaření surovin v alkalických roztocích. Do vláknité hmoty se zavádějí různé emulze (parafín, pryskyřice, olej) a srážedla (síran hlinitý), aby se získala odolnost vůči vodě. Desky jsou tvarovány na licích strojích. Vlhkost desek po odlití dosahuje 70 %. Proto se izolační desky posílají k sušení a pevné a polotuhé se lisují v horkých vícepatrových lisech (t 135 -180 ?). Tvrdá a supertvrdá prkna se pak kalí t 150 – 170 ? následuje zvlhčení na 5 – 7 % (hmotnostních). Superhard mají objemovou hmotnost nejméně 950 kg/m 3 ; pevný – ne méně než 850 kg/m 3 ; polotuhé – ne méně než 400 kg/m 3 ; izolační a dokončovací – 250–350 kg/m 3 ; izolační – do 250 kg/m 3 . Rozměry desky (v mm): délka od 1200 – 3600, šířka 1000 – 1800, tloušťka 3 – 8.

Nejdůležitějším ukazatelem kvality dřevovláknitých desek je pevnost v ohybu. Dočasná odolnost proti statickému ohybu musí být minimálně (v kgf/cm 2 ): pro supertvrdé desky – 500; pro tvrdé desky – 400; pro polotuhé – 150; pro izolaci a konečnou úpravu – 20; pro izolační desky – 12.

Podstatným ukazatelem kvality supertvrdých, tvrdých a polotvrdých desek je hygroskopicita. Norma povoluje množství bobtnání desek po každodenním pobytu zkušebních vzorků ve vodě: pro tvrdé a polotuhé – ne více než 20% a pro supertvrdé – ne více než 12%. Absorpce vody je stanovena: pro supertvrdé desky – 15%, pro tvrdé – 30%, pro polotvrdé – 40%. Desky vyrobené suchou metodou mají výrazně nižší hygroskopičnost 10–12 %, protože se při jejich výrobě používají fenolformaldehydové pryskyřice.

U izolačních a izolačních desek mají rozhodující význam ukazatele tepelné vodivosti, protože jejich hlavním účelem je tepelná izolace. Součinitel tepelné vodivosti měřený v kcal/m_*ч_*krupobití, u izolačních desek by neměla být větší než 0.06 a u izolačních a dokončovacích desek 0.08.

Při použití masivních dřevovláknitých desek ve stavebních konstrukcích nabývá na důležitosti především tvrdost a otěrové vlastnosti desek.

Pojiva a přísady při výrobě dřevovláknitých desek.

V dřevovláknitých deskách se používají tato polymerní pojiva: fenolformaldehydová a močovinoformaldehydová, která mají termosetové vlastnosti a vysokou přilnavost ke dřevu. Termosetové syntetické pryskyřice tvrdnou za vysoké teploty a tlaku. Pro urychlení reakce se zavádějí různé katalyzátory. Vytvrzená pryskyřice se při opětovném zahřátí nerozpouští a nezměkne. Syntetické pryskyřice se získávají polykondenzační reakcí fenolu nebo močoviny s formaldehydem. Spotřeba pryskyřice je obvykle do tří procent hmotnosti desek.

Jako hydrofobní látky lze použít různé vosky: parafín, ceresin, ozokerit. Jejich obsah v deskách obvykle nepřesahuje jedno procento hmotnosti, protože tyto látky oslabují vazbu mezi vlákny a tím snižují hustotu desek. Vodoodpudivé látky se zavádějí do vláknité hmoty ve formě vodných emulzí. K získání jemně dispergované emulze se jako emulgátory používají vysokomolekulární kyseliny „olejová, stearová, polmetová“. K emulgaci parafínu stačí pouze dvě až tři procenta hmotnosti parafínu kyseliny olejové, nicméně při ukládání parafínu na vlákna síranem hlinitým vzniká oleát amonný oleát hlinitý, který má vodoodpudivé vlastnosti, proto se kyselina olejová používá v větší množství. Nezbytnými podmínkami pro ukládání hydrofobních látek na vlákna je vytvoření kyselého prostředí v dřevovláknité hmotě.

pH 4.5 – 5.0. Takové médium vzniká v důsledku zavedení roztoku síranu hlinitého nebo kamence draselného do hmoty dřevitých vláken, které současně slouží jako koagulátory nebo srážedla.

Mnohem účinnějším vodoodpudivým prostředkem (ve srovnání s parafínem a jeho emulzemi) je ataktický polypropylen (APP). Na rozdíl od parafínu a jeho emulzí je APP účinný po celou dobu životnosti výrobků a úspěšně se používá pro zavádění do kompozic dřevovláknitých desek v množství 0.5-5.0 %. Se zavedením APP se současně zvyšuje pevnost, rázová houževnatost a tekutost materiálu při jeho zpracování na produkty.

Antiseptika se používají k ochraně dřevěných výplní před dřevokaznými houbami a hmyzem. Pentachlorfenolát sodný, přidávaný v množství 1-2% hmotnosti suchého dřeva, je účinný proti všem bioničitelům.

Pro snížení nebezpečí požáru jsou zavedeny retardéry hoření. Formulace zpomalující hoření obsahuje následující složky: kyselina ortofosforečná, močovina, dikyandiamid. Zavedení této formulace do kompozice suché dřevovláknité desky vede k výrobě málo hořlavých materiálů. Složky formulace působí společně a každá z nich plní specifické funkce: kyselina ortofosforečná potlačuje hoření, močovina zvyšuje pevnost a snižuje destruktivní účinek kyseliny na dřevo při výrobě a provozu dřevovláknitých desek, dikyandiamid se podílí na tvorbě retardéru hoření komplex, který je stabilní při lisovací teplotě desek, zajišťuje jejich pevnost a voděodolnost. Pro výrobu mokrých dřevovláknitých desek se používá nefelinový retardér hoření.

přihláška

Měkké dřevovláknité desky jsou široce používány ve stavebnictví jako materiál pro tepelnou izolaci stěn, stropů a podlah. Díky své nízké hustotě, velkým rozměrům a snadnému zpracování jsou měkké desky dobrou izolací pro prvky panelových, panelových a rámových domů. Pevné desky se používají ve stavebnictví jako deskový obkladový materiál pro obklady rámových příček stěn a stropů. Na podlahy se používají supertvrdé desky.

Výroba dřevovláknitých desek je jednou z perspektivních možností využití dřevního odpadu a nekomerčního dřeva.

Dřevotřískové desky

Dřevotřísková deska (dřevotříska) je materiál získaný lepením dřevěných částic s pojivem naneseným na jejich povrch během lisování v důsledku vytvoření kontaktu mezi dřevěnými částicemi a působením tepla. V tomto uměle vytvořeném materiálu s porézní strukturou jsou částice dřeva umístěny rovnoběžně s rovinou desky a jsou dezorientovány ve směru vláken. Anizotropie vlastností desek, určená strukturou, tedy v rovině chybí a existuje kolmo k rovině materiálu. Objem pórového prostoru v desce je určen hustotou a obsahem pojiva. Vlastnosti materiálu závisí především na těchto dvou charakteristikách. Obsah pojiva se pohybuje od 7 do 15 % (počítáno sušiny z hmoty absolutně suchého dřeva) v závislosti na provedení, typu a účelu desek. K tvorbě dřevotřískové desky dochází při působení tepla v důsledku přechodu pojiva v oligomerní formě do netavitelného a nerozpustného stavu síťové struktury a vzniku adhezivních vazeb mezi složkami dřeva a pojiva. Směr těchto procesů je značně ovlivněn lisovacími podmínkami. Dřevotřískové desky se vyrábějí lisováním dřevěných třísek za tepla. Náklady na výrobu dřevěných štěpků jsou nižší než náklady na dřevní vlákna. Jako pojiva se používají močovinoformaldehydové, fenolformaldehydové a další pryskyřice.

Dřevotřískové desky jsou klasifikovány podle způsobu lisování, provedení, druhu drceného dřeva, použitého pojiva a obkladového materiálu. Podle způsobu lisování se rozlišují plošně lisované a extrudované dřevotřískové desky, tedy získané extruzí. První jsou vyrobeny působením přítlačné síly kolmé k rovině desky a druhé jsou vyrobeny rovnoběžně s ní. Ploché lisovací desky se dle provedení vyrábí v jedno-, tří-, pěti- a vícevrstvé; extruze – jednovrstvá kontinuální as vnitřními kanály. U jednovrstvých desek je velikost dřevěných částic a obsah pojiva v celé tloušťce desky stejné. U tří a pětivrstvých desek jsou jedna nebo obě vnější vrstvy (na každé straně) vyrobeny z jemnějších částic a s vyšším obsahem pojiva ve srovnání s vnitřními vrstvami. Takové desky mají hladký povrch a jsou vysoce odolné. Dřevotřískové desky se vyrábí lemované i nedýhované (s jednou nebo dvěma vrstvami loupané nebo krájené dýhy, papír napuštěný syntetickými pryskyřicemi, syntetická fólie). Dřevotřísková deska se vyrábí broušená i nebroušená. Podle hustoty (v závislosti na způsobu lisování a značce) se dřevotřískové desky dělí do skupin: velmi nízká hustota (350 – 450 kg/m 2 ), nízká (450 – 650), střední (650 – 800), vysoká (700 – 800). Hlavní rozměry dřevotřískové desky (mm): ploché lisování – délka 2500 – 3500; šířka 1220 – 1750; tloušťka 10 – 25; vytlačování – délka 2500; šířka 1250; tloušťka 15 – 52.

Fyzikální a mechanické vlastnosti dřevotřískových desek závisí především na objemové hmotnosti, tvaru a velikosti dřevěných částic, množství a kvalitě pojiva, provedení atd. Dřevotřísková deska se vyznačuje těmito ukazateli: vlhkost 8%; absorpce vody 12 – 88 %; součinitel tepelné vodivosti 0.06 – 0.22 kcal/(m_*ч_*?); měrná tepelná kapacita 1.7 – 1.9 kJ/(kg_*NA); bobtnání (za 24 hodin) v tloušťce 5 – 30 %; pevnost v tahu kolmo k desce 0.25 – 0.4 MN/m 2 (2.5 – 4 kg/cm 2 ).

Pojiva a přísady

Nejběžnějšími pojivy používanými pro výrobu dřevotřískových desek pro různé účely jsou močovinoformaldehydové oligomery díky řadě výhod: schopnosti rychlého vytvrzení v přítomnosti urychlovačů, kombinaci relativně vysoké koncentrace s nízkou viskozitou. Poskytují vysokou pevnost dřevotřískové desky používané při výrobě nábytku a částečně ve stavebnictví, přičemž jsou horší než ostatní pryskyřice především v odolnosti proti současnému a dlouhodobému vystavení vlhkosti a zvýšeným teplotám (více než 60 ?). Močovinoformaldehydové pryskyřice jsou přibližně dvakrát levnější než fenolformaldehydové pryskyřice. Fenolformaldehydové oligomery poskytují tvorbu adhezivních sloučenin, které mohou dobře odolávat proměnlivým účinkům vysoké vlhkosti a okolní teploty. Vyžadují však použití vyšších teplot pro lisování desek nebo prodloužení doby trvání tohoto procesu. Kromě toho se výrazného zlepšení odolnosti vůči vodě dosáhne pouze přidáním více než 15 % pryskyřice. Použití fenolformaldehydových pryskyřic pro dřevotřískové desky je také omezeno nevyhovujícími sanitárními a hygienickými vlastnostmi spojenými s toxicitou fenolu. Melaminformaldehydové oligomery mají všechny výhody močovinových a fenolformaldehydových oligomerů a nemají své nevýhody. Melaminformaldehydové pryskyřice mají vysokou odolnost proti vodě a teplu. Vzhledem k omezenému objemu výroby a vysokým nákladům na melamin však nebyly široce používány pro výrobu dřevotřískových desek.

Ve složení dřevotřískové desky se používá přídavek 0.5 – 1.0 % vodoodpudivých látek. Mezi vodoodpudivé látky patří: parafín, ceresin, vazelína, vosk a jejich emulze. Emulgátory těchto látek jsou mýdlo, povrchově aktivní látky (tenzidy) atd. Nejlepším emulgátorem je povrchově aktivní látka značky OP-7. Hlavní nevýhodou uvedených vodoodpudivých látek je jejich dočasný účinek na snížení nasákavosti. Nejúčinnějším vodoodpudivým prostředkem, stejně jako u dřevovláknitých desek, je ataktický polypropylen (APP). Do složení dřevotřískové desky se přidává v množství 3.0 %.

Ohnivzdorné dřevotřískové desky se vyrábějí tak, že se do jejich složení zavádí směs kyseliny ortofosforečné a chloridu zinečnatého v poměru 2 : 5 až 5 : 2. Ohnivzdorné dřevotřískové desky se získávají přidáním granulované kyseliny borité v množství 5 – 10 % .

přihláška

Dřevotřískové desky jsou ve srovnání s řezivem a jinými deskovými materiály jedním z nejslibnějších konstrukčních a dokončovacích materiálů pro nábytkářský průmysl a stavebnictví. Pevností a tuhostí se blíží dřevu jehličnanů.