Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav nábytku, designu a bydlení

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav nábytku, designu a bydlení Technologie oblých nábytkových dílců o velkém poloměru u čelních ploch Bakalářská práce Vedoucí práce: Ing. Josef Hlavatý Vypracoval: Martin Fousek Brno 2012

2 PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Technologie oblých nábytkových dílců o velkém poloměru u čelních ploch zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s 47b Zákona č.111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. V Brně, dne:... podpis studenta

3 Na tomto místě bych rád poděkoval vedoucímu bakalářské práce Ing. Josefovi Hlavatému a Ing. Karlovi Krontorádovi, CSc., za odborné vedení a konzultace při tvorbě této bakalářské práce.

4 Abstrakt Jméno: Martin Fousek Téma: Technologie oblých nábytkových dílců o velkém poloměru u čelních ploch Tato bakalářská práce se zabývá technologií oblých nábytkových dílců o velkém poloměru u čelních ploch nábytku. Smyslem této práce je vytvořit a vzájemně porovnat jednotlivé varianty technologií výroby oblých nábytkových dílců z hlediska jejich materiálového složení a uvedení jejich výhod a nevýhod. Práce obsahuje přehled dosud používaných technologií pro tvarování nábytkových dílců, použitých materiálů a lepidel. Klíčová slova: oblý nábytkový dílec, tvarování, MDF Topanform, Recoflex, ohýbání dřeva Abstrakt Name: Martin Fousek Topic: Technology round furniture components on a large radius of the faces. This thesis deals with the technology of curved furniture parts at large radius front surfaces of furniture. The purpose of this work is to create and to compare the different variants of production technologies curved furniture parts in terms of their material composition and of their advantages and disadvantages. The work provides an overview of the currently used technologies for shaping of furniture components, materials and adhesives. Key words: round furniture mil, shaping, MDF Topanform, Recoflex, steam bending

5 Obsah 1 Úvod do problematiky oblých nábytkových dílců, definice pojmů, analýza technologických podmínek a faktorů Úvod Definice pojmů Řezání, frézování Ohýbání Lamelování Tvarování segmentů Prořezávání Analýza technologických podmínek a faktorů Dýhovací přístroj Granát Membránový lis Cíl a metodika práce Analyzovat současný stav materiálů, lepidel, technologií a jejich vliv na tvarování oblých nábytkových dílců Materiály DVD polotvrdé vyrobené suchým způsobem MDF (Medium density fibreboard) Dýhy Elastická třísková deska Recoflex Deska se středem z jádrových prken Lepidla PVAC lepidla Močovinoformaldehydová lepidla (UF) PUR lepidla Tavná lepidla Lepidla ze směsi syntetického kaučuku a pryskyřic Technologie tvarování oblých nábytkových dílců Tvarování řezáním Tvarování ohýbáním Plastifikace dřeva Ohýbání Tvarová stabilizace Tvarování lamelováním Technologický proces tvarování na VF lisech Technologický proces plastifikace mikrovlnným ohřevem Technologický proces tvarování komprimací s následným ohýbáním Návrh konstrukčních a technologických řešení Výroba zaoblených dvířek za použití prořezávané MDF Topanform Elastická třísková deska Recoflex oboustranně opláštěná překližkou Masivní smrková tvarovaná dvířka Zaoblená dvířka vyfrézovaná ze slepeného bloku MDF Vyhodnocení variant návrhů Diskuze s návrhy na použití v praxi Závěr Resume Seznam literatury Seznam obrázků Seznam tabulek... 55

6 12 Seznam zkratek... 56

7 1 Úvod do problematiky oblých nábytkových dílců, definice pojmů, analýza technologických podmínek a faktorů. 1.1 Úvod Dřevo a materiály na bázi dřeva se v technologickém procesu výroby nábytku tvarují za účelem získání dílců a celých výrobků požadované konstrukce, tvaru, funkce a vlastností. V současné době se tvarovaný nábytek dostává do popředí požadavků zákazníků a nahrazuje již méně atraktivní ostré linie nábytku. Tvarované dílce jsou předmětem hlavně nových tvarovaných provedení u všech druhů nábytku včetně dnes velmi žádaných moderních kuchyní. Oblé nábytkové dílce mají i svůj význam z hlediska bezpečnosti pro své okolí, praktičnosti při užívání a využití jinak neprosperujících prostorů v interiéru, např. rohové zakulacené skříňky. 8

8 1.2 Definice pojmů Tvarování dílců ve výrobě nábytku lze dosáhnout následujícími technologiemi. Řezání, frézování Ohýbání Lamelování Tvarování segmentů Prořezávání Řezání, frézování Řezání patří mezi třískový způsob obrábění materiálů, během kterého se postupným odebíráním vhodným nástrojem mění tvar a rozměr výrobku. Frézování patří rovněž mezi třískový způsob obrábění, jedná se o obrábění materiálu frézovacím nástrojem, který se otáčí. Tato operace následuje po operaci řezání Ohýbání Tvarování ohýbáním řadíme mezi beztřískové způsoby tvarování, tento způsob tvarování je založen na tvarovatelnosti dřeva, za předpokladu, že dřevo bylo nejdříve plastifikováno Lamelování Je technologie slepování sesazenek dýh do souboru, který si zachovává orientaci podél jejich vláken v jedné rovině tvarovaného dílce. Lamelování se využívá hlavně ve výrobě sedacího nábytku. V technologii oblých nábytkových dílců se s lamelováním můžeme v praxi setkat např. při výrobě tvarovaných rámečků kuchyňských dvířek, nebo při výrobě tvarovaných sedáků a opěradel židlí Tvarování segmentů Tato technologie je založena na principu tvarování slepených přířezů v celku. Tvarování se provádí hlavně frézováním. Tato technologie se v praxi používá při výrobě tvarovaných ozdobných lišt u rustikálních kuchyní. Nebo se této technologie užívá při výrobě sudů, kde se jednotlivé segmenty skládají v celek. 9

9 1.2.5 Prořezávání V současné době se k této technologii využívá nařezávaná MDF deska Topanform. Deska se dá tvarovat podle požadavků na nábytkový dílec. Je možné také použít jádrových prken, které jsou oboustranně prořezány na okružních pilách s mnoha pilovými kotouči. 1.3 Analýza technologických podmínek a faktorů Lepení dekoračních materiálů na tvarované plochy Technologie lepení dekoračních materiálů na tvarované plochy plošných dílců nepatří zcela mezi nové technologie. Je doloženo, že se této technologie užívalo již v roce Dýhovací přístroj Granát Tímto přístrojem bylo možno snadno a efektivně dýhovat lišty, sloupky, hrany dveří, krycí lišty, kulaté a ohnuté plochy mnoha profilů. Za použití dýh, hodících se k příslušnému kusu nábytku, může každý ve své dílně dýhovat kulaté rohy, hrany a krycí lišty, nohy ke stolům atd. až do 300mm šířky dýhy (Matulík 1934). (Obr. 1 Dýhovací přístroj Granát ) Pracovní postup při práci byl následující: Přítlačná vřetena se vyšroubovala a odsunula ke straně. Lisovací pruh byl pak volný a dřevo určené k dýhování se do něj mohlo pohodlně vkládat. Posunovatelný držák umístěný na spodní části se seřizoval podle druhu lišt, které se měly dýhovat. Materiál určený k dýhování se připravil a vložil do lisovacího pruhu. Následně se podle tvaru předmětu, který se měl dýhovat, použila příložka příslušné dýhované lišty. Přítlačné šrouby se pak nařídily na střed vloženého materiálu a od středu se začaly 10

10 postupně utahovat. Lisovací pruh bylo možno zahřát na kamnech na dýhování, a nebo se celý přístroj postavil přímo na kamna. Při dýhování nesměl být lisovací pruh mastný. (Obr. 2 Dýhování zakulacených rohů) Bylo možné dýhovat i zakulacené rohy s libovolně širokou prodlouženou rovnou plochou, přičemž vyztužené závěsné lišty lisovacího pruhu nepřišly do styku s dýhovaným materiálem. Lis byl montován kompletně, proto byl vždy připraven k práci. (Obr. 3 Dýhování rohů) (Obr. 4 Dýhování zcela kulatého sloupku) Při použití pytlíku s pískem nebo profilových příložek bylo možno dýhovat i vydutá vykrojení všeho druhu. Úplně kulaté a oválné lišty a sloupky do 80 mm průměru nebo 250 mm obvodu se podle vedlejšího vyobrazení (Obr. 4) dýhují jen použitím lisovacího pruhu, dvou dřevěných lišt a obyčejných šroubových ztužidel (Matulík 1934). Gumový lisovací pruh byl opatřen silnou vložkou z lněné tkaniny a téměř ho nebylo možné roztrhnout. Aby se zabránilo nestejnosměrného namáhání dlouhého gumového pruhu, který byl součástí přístroje, bylo dobré si pořídit alespoň ještě jeden krátký lisovací pruh na krátké předměty. 11

11 (Obr. 5 Dýhování profilovaných dílců) Membránový lis Konstrukční řešení membránových lisů vychází z principu taktových lisů, pohyblivý je horní přítlačný rám, na kterém je zavěšena membrána (Trávník a Svoboda 2007). Tato speciální pružná membrána vytváří tlak, který je potřebný k dýhování plošných prohnutých, vypouklých a jinak tvarovaných dílců. Při použití membrány nevyžaduje technologie náročnou výrobu lisovacích forem, což značně zvýhodňuje individuální výrobu nábytku. K dosažení potřebného tepelného režimu se využívají elektrické zářiče, které zajišťují regulaci teplot, což zvyšuje životnost membrány. Ale je nutné dimenzovat výkon zářiče, aby v technologickém cyklu došlo ke vytvrzení dýhovaného dílce. Tak např. celkový výkon zářičů u lisu s rozměrem desek 1800 a 3200 mm je cca 90 kw (Trávník a Svoboda 2007). Jako vyhřívací média se používají teplá voda, nebo pára. Volba vyhřívacího média je závislá na ekonomické situaci investora. U lisovacího zařízení lze lisovací výkon zvýšit vkládacím a odkládacím zařízením, tím lze lisovací cyklus zkrátit až o 50 % a podle velikosti dílců lze za hodinu dosáhnout 15ti až 20ti lisovacích cyklů. K lepení se používají UF lepidla nebo PVAC lepidla stejných jako u plošného dýhování (Trávník a Svoboda 2007). Dekorativní materiály fólie a dýhy, musí být dostatečně flexibilní, aby byly schopné se přizpůsobit požadovaným tvarům dílce. 12

12 (Obr. 6 Membránový lis) 2 Cíl a metodika práce Cílem této práce je zpracování současného stavu v oblasti oblých nábytkových dílců s velkým poloměrem zaoblení určených pro čelní plochy. Seznámení s dnes nejvíce používanými materiály k výrobě tvarovaných nábytkových dílců (MDF Topanform, Recoflex) a způsoby použití těchto materiálů. dílců. Přiblížit aplikace současně známých materiálů na řešení technologie výroby (Tab. 1: Použití materiálů při výrobě tvarovaných dílců) Materiál Použití Masivní dílce Ohýbaný nábytek, tvarované segmenty. Lamelové dílce Sedáky a konstrukce židlí, rámy stolů, postelové lamely, zaoblené vlysy kuchyňských dvířek. MDF Topanform Zaoblená dvířka, tvarované nábytkové dílce. Třísková deska Recoflex Tvarované profily, dekorativní prvky v interiéru. Deska se středem z jádrových prken Zaoblená dvířka, tvarované nábytkové dílce. 13

13 UF lepidla PUR lepidla PVAC lepila Tavná lepidla (Tab. 2: Použití lepidel při výrobě tvarovaných dílců) Lepidlo Kontaktní lepidla (SBR) Použití Výroba překližovaných materiálů, dýhování. Lepení PVC fólií, vzájemné lepení DT a DV materiálů. Montážní lepení, olepování papírovými fóliemi. Olepování bočních ploch. Lepení umakartu, čalounických materiálů, tuplování třískových materiál. 3 Analyzovat současný stav materiálů, lepidel, technologií a jejich vliv na tvarování oblých nábytkových dílců 3.1 Materiály Pro výrobu oblých nábytkových dílců se v převážné většině používají materiály: 1) Polotvrdá DVD nařezávaná MDF Topanform 2) Dýhy listnaté dřeviny BK, BR, DB, TP 3) Deska se středem z jádrových prken 4) Speciální materiály na bázi dřevních třísek elastická třísková deska Recoflex DVD polotvrdé vyrobené suchým způsobem MDF (Medium density fibreboard) V současné době se vyrábějí ve stále věší míře jako náhrada za DTD (Křupalová 1999). Jako surovina pro výrobu se využívá jehličnaté dřevo (SM, JD) a dřevo listnaté. Vyrobené štěpky ze dřeva se třídí, perou, plastifikují a rozvlákňují v defibrátoru. K takto vyrobenému vláknu se přidává parafín a UF nebo melaminformaldehydová lepidla. Dále se vlákna suší a vrství do vláknitého koberce. Po následném lisování ve víceetážových, nebo jednoetážových lisech se takto vyrobené desky chladí, tvrdí a brousí. Tyto desky se vyznačují tím, že mají v celém svém průřezu homogenní strukturu (Muzikář a kol. 2008). 14

14 Proto se už nemusí poddýhovávat a dají se přímo povrchově upravovat pigmentovými nátěrovými hmotami.oproti DTD se mnohem lépe obrábějí, je možné je profilovat tvarovým frézováním, nástroje se tolik neotupují a řez je čistější. Hustota MDF desek se pohybuje v rozmezí kg/m 3. Tloušťka desek je v rozmezí 6 38 mm. Formát desky je nejčastěji 2750 * 2070 (1830) mm. MDF materiálu se ve výrobě oblých nábytkových dílců využívá při použití nařezávané MDF Topanform, která se k těmto účelům používá v tloušťce 8 12 mm. Je to MDF, která má jednostranně naříznutý povrch v podobě hustých rovnoběžných drážek. (Obr. 7 MDF Topanform) Dýhy Dýha je tenký list dřeva vyrobený loupáním, krájením, nebo řezáním. Dýhou lze rovněž nazvat listy dřeva o tloušťce 7mm a menší (Muzikář a kol. 2008). Nejčastěji používané dýhy pro výrobu lamel a tvarovaných překližek jsou loupané nebo krájené dýhy z listnatých dřevin (BK, BR, DB, TP) nebo z jehličnatých dřevin (BO, JD, SM). Tvarované díly z překližek se skládají z pravoúhle nebo hvězdicově vrstvených loupaných nebo krájených dýh, které se lisují ve formách na zakřivené díly (Nutsch a kol. 1999). Použité lepidlo po vytvrdnutí mezi vrstvami dýh udržuje zakřivené dýhové vrstvy v poloze určené formou, tím je zabráněno zpětnému vyrovnání. Slisované dílce mohou být dále řezány nebo frézovány na požadovaný formát. Při výrobě tvarovaných nábytkových dílců o velkém poloměru se tenké překližky mohou použít v kombinaci s nařezávanou MDF Topanform. Lamely - tvarované dílce z vrstveného dřeva,které mají stejnosměrný průběh vláken jednotlivých dýhových vrstev. Pomocí lamel lze vyrábět jen jednoduše zakřivené 15

15 díly jako jsou např. kruhy, sedáky a podstavce židlí, rámy stolů a postelové lamely. Používají se také např. k výrobě zakulacených nábytkových dvířek. Duroplastické lepení jednotlivých vrstev dýh způsobuje, že díly si zachovávají svůj tvar (Nutsch a kol.1999). Mají také vyšší pevnost než ohýbané masivní dílce. Na viditelných plochách lamel mohou být použity dýhy z jiných druhů dřevin. (Obr. 8 Lamelový horní vlys u zakulacených kuchyňských dvířek) Elastická třísková deska Recoflex Deska Recoflex patří mezi nově vyvinutý materiál, který je možné tvarovat v každém směru a při ohýbání do malých poloměrů je odolný vůči zlomení. Deska se skládá z 95% obnovitelných surovin. Má zvukově izolační schopnosti a její hustota je 440kg/m 3. Vyrábí se ze stejného podílu dřevní hmoty, latexového granulátu, korku a PUR pojiva (Muzikář a kol. 2008). Barva této desky je přibližně stejná jako je barva přírodního dřeva. Po vytvarování si deska neponechává získaný tvar, proto je nutné desku fixovat, toho dosáhneme oboustranným oplášťováním ručně nebo v tvarovém lisu. K oplášťování je možné použít umakart, dýhu, lamináty, impregnovaný papír, nebo tenkou překližku. Desky se dají opracovávat stejně jako při obrábění dřeva (řezat, brousit, hoblovat, frézovat). Tato deska je recyklovatelná a obsahuje minimální množství volného formaldehydu. Lze jej použít hlavně při výrobě zakulacených profilů ve výrobě nábytku, pro viditelné plochy nábytku jako dekorativní prvek v interiérech nebo jako podlahový materiál (Muzikář a kol. 2008). 16

16 Je vyráběna v tloušťkách 3 30 mm a vyvinula ji německá firma BSW GmbH, BAD BERLEBURG. (Obr. 9 Možnosti tvarování elastické třískové desky Recoflex) Deska se středem z jádrových prken Místo laťovkového středu se používají jádrová prkna slepená ve spárovku a ta je následně oboustranně prořezána na okružních pilách s mnoha pilovými listy. Vzniklé kanálky zabraňují borcení dřeva a umožňují plošné tvarování desky. Při lepení poddýžky nesmí do kanálků zatéct mnoho lepidla, protože by pak kanálky neměly význam. Kromě uvedeného způsobu možno užíti při tlustších deskách dvojitého kanálkového jádra, proloženého poddýžkou (Kouřil a Buben 2003). (Obr. 10 Deska se středem z nařezávaných jádrových prken) 3.2 Lepidla Při výrobě oblých nábytkových dílců se používají převážně syntetická lepidla a to UF lepidla, PUR lepidla, tavná lepidla nebo PVAC lepidla PVAC lepidla Polyvinylacetátová lepidla se získávají polymerací termoplastu vinilacetátu (Nutsch a kol. 1999). PVAC není rozpustný ve vodě, proto jsou a jeho malé částice jemně rozptýleny ve vodě (dispergovány). Tyto lepidla se proto prodávají pouze v kapalné formě. Barva 17

17 PVAC lepidla je mléčně bílá. PVAC lepidla jsou vhodná pro lepení porézních materiálů na bázi dřeva, lepený spoj dosahuje vyšší pevnosti, než je pevnost dřeva. Pro PVAC lepidla jsou charakteristické vlastnosti: - vysoká pevnost ve smyku - krátká doba lisování pro vytvrzení filmu lepidla (5 20 min.) - omezená odolnost lepidla vůči působení vody - minimální filmotvorná teplota (MFT) 13 o C a vyšší Použití těchto lepidel se uplatňuje hlavně při montážním lepení pomocí kolíkových spojů, kdy je nános lepidla 120g/m 2 a při lepení na tupou spáru 300g/m 2 lepidla. U oblých nábytkových dílců je možno PVAC lepidla použít při oplášťování dílců papírovými fóliemi. Vodou ředitelná lepidla se nanášejí vždy na jeden z lepených povrchů (Muzikář a kol. 2008). Po 5 minutách od nanesení lepidla se spoj stává samosvorným a po 5 10 minutách lze dílec přenášet. Po uplynutí 4 6 hodin získává lepený spoj 80% své konečné pevnosti a po 24 hodinách dosahuje finální pevnosti. Mezi nejznámější PVAC lepidla patří Dispercoll, Duvilax LS 50, Duvilax LSU 60, Rakoll Močovinoformaldehydová lepidla (UF) Močovinoformaldehydová lepidla patří mezi často používaná lepidla k lepení dřeva. Polykondenzační reakce močoviny s formaldehydem je přerušena ve stavu resolu, takže lepidlo je tekuté a rozpustné ve vodě (Křupalová 1999). Vytvrzením lepidla do konečného stavu se dosáhne působením tvrdidla chloridu amonného nebo citrátu amonného, buď za studena, nebo za působení vysoké teploty. Při dodávce tepla je hodnota PH 7 8, což je vysoká hodnota pro vytvrzování, použitím tvrdidla se hodnota snižuje. Po vytvrzení lepeného spoje se dlouhodobě do ovzduší uvolňuje volný formaldehyd, který je zdraví škodlivý. V současné době se UF lepidla vyrábějí s minimálním množstvím volného formaldehydu (v tzv. emisní třídě E1) (Křupalová 1999). Při výrobě tvarovaných plošných dílců se UF lepidla používají k vzájemnému slepení nařezávané MDF, k lepení překližek a dýh lamelových dílců. Ve výrobě nábytku se využívají hlavně při dýhování. 18

18 3.2.3 PUR lepidla Polyuretanová lepidla jsou jednosložková nebo dvousložková. Jednosložková lepidla jsou termoplastická (tavná), dvousložková jsou reaktoplastická (Křupalová 1999). Jednosložková lepidla obsahují rozpouštědla, která jsou zdraví škodlivá a nehořlavá. Tato lepidla rychle schnou. Používají se proto při nanášení lepidla na jednu lepenou plochu a to při lepení fólií z PVC a v slepovacích zařízeních. Lepený spoj je odolný proti vlhkosti a teplotě do 70C o. Přidáním tvrdidla se zvýší odolnost vůči teplu asi na 100C o a zlepší se i adhezní vlastnosti. Dvousložková lepidla neobsahují rozpouštědla, jsou tvořena isokyanátem a druhou složkou je polyesterová pryskyřice. Po smísení obou složek v odpovídajícím poměru, může být doba zpracovatelnosti několik minut, ale také i 8 hodin. Pro nalepení plastových fólií na nosné desky stačí nanést lepidlo ozubenou špachtlí nebo nanášečkou na jednu stranu. PUR lepidla se používají také k vzájemnému slepování MDF Topanform, nebo k lapení MDF hran na tvarované dílce Tavná lepidla V dřevozpracujícím průmyslu se používají hlavně k olepování bočních ploch nábytkových dílců slepovacími páskami. Jsou samostatná ve formě granulí, drolků apod., anebo jsou nanesena na rubové straně olepovaného materiálu a aktivují se teplem (Křupalová 1999). Druhy tavných lepidel: - Etylenvinylacetátová (EVAC) používají se k olepování bočních nábytkových dílců, nevýhodou je nízká tepelná odolnost, max. 50C o. - EVAC k olepování bočních ploch - GLUFLENE N1 k olepování bočních ploch - GLUFLENE N2 k montážnímu lepení metodou Folding - Polyamidová (PA) používají se také k olepování bočních ploch, výhodou je, že oproti EVAC mají vyšší tepelnou odolnost a odolnost proti působení organických rozpouštědel nátěrových hmot. 19

19 - Polyuretanová (PUR) jsou to jednosložková lepidla, která mají podobu válečku nebo jsou v tubě. Používají se k olepování bočních ploch a k lepení konstrukčních spojů. - JET-WELT - TE Lepidla ze směsi syntetického kaučuku a pryskyřic Vyrábějí se jako jednosložková nebo dvousložková. Jsou většinou jednosložková,tuhnou odpařením rozpouštědel (Křupalová 1999). Butadien-styren nebo butadien-akrylonitril je základní složkou pro jeho výrobu. Výhodou těchto lepidel jsou pevné, pružné spoje a výborná adheze. Aplikují se také stříkáním. - ALKAPREN - CHEMOPREN - TERRALEP EXTRA - VUKOPLAST Technologie tvarování oblých nábytkových dílců U tvarového a konstrukčního opracování se setkáváme se základními technologickými operacemi: a) řezání řezáním od šířky a délky je přířez transformován na požadovaný dílec b) frézování při frézování jsou na dílci provedeny otvory např. drážky, polodrážky atd. Pro upevnění zad skříní, vložení profilů pro posuvné dveře, skla, c) vrtání kdy jsou na dílci provedeny otvory pro konstrukční spoje nebo kování. Tyto hlavní technologické operace tvarového a konstrukčního opracování mohou být také doplněny o olepování rovných nebo tvarových bočních ploch a jejich konečnou povrchovou úpravu podle jmenovitého rozměru dílce včetně zarážení kolíků. Charakter daného dílce je nejpodstatnějším požadavkem ve výrobě nábytku tzn. jaký materiál byl použit k výrobě a jaký tvar se opracovává. Z tohoto pohledu je nutné rozlišovat dílce vyráběné z přírodního masivního materiálu a dílce plošné z aglomerovaných materiálů (Trávník a Svoboda 2007). 20

20 Dřevo a materiály na bázi dřeva se v technologickém procesu výroby nábytku tvarují za účelem získání dílců a celých výrobků požadované konstrukce, tvaru, funkce a vlastností. Následujícími technologiemi lze tvarování dosáhnout: řezáním, frézováním ohýbáním lamelováním tvarování segmentů prořezávání Tvarování můžeme rozdělit na: 1) beztřískové ohýbání, lisování, lamelování, laserem 2) třískové řezání, frézování, soustružení, vrtání Každá z uvedených metod má ve vztahu k vyráběným dílcům a k výchozímu materiálu své specifické vlastnosti. Pro plošné dílce je typickým znakem rovinnost a obdélníkový tvar přířezů (Trávník a Svoboda 2007). Tvarově mohou být upravovány do dílců čtvercového nebo obdélníkového tvaru s různým zakřivením eliptického tvaru, nebo použitím kombinace s masivními dílci při plošném tvarování. Boční plochy dílců mohou mít rovný nebo profilovaný tvar Tvarování řezáním Tvarování řezáním je jednou z nejdůležitějších operací technologie dřeva, kterou se mění tvar a objem opracovávaného dílce a pomocí kterého se nástrojem přeměňuje na výrobek. Řezání je základním druhem obrábění a je to fyzikální jev, který podléhá daným zákonitostem. Je to univerzální způsob obrábění aplikovaný na dřevěný materiál v jeho přírodní podobě, nebo v jeho aglomerované formě. Při opracování některých dílců, nebo jejich částí, které jsou umístěny na neviditelných místech a neplní tak estetickou funkci, může být tvarování řezáním poslední operací (Trávník a Svoboda 2007). Řezání patří mezi třískový způsob opracování, ve kterém se mění tvar postupným odebíráním hmoty a následně se vytváří konečný tvar dílců frézováním, nebo soustružením. Technologická operace řezání se při větším úběru hmoty používá 21

21 před frézováním, protože má větší účinnost. Řezáním se materiál rozděluje na rozdíl od frézování, kdy se materiál odebírá, jestliže je opracování některých dílců, nebo jejich částí dokončeno tvarováním řezáním a jsou-li tyto dílce umístěny na neviditelných místech, kde neplní estetickou funkci, může být tvarování řezáním poslední operací. Tvarově jednoduché masivní dílce, u kterých je charakteristická paralelnost ploch, se tvarují rovinnými frézkami (tloušťkovací, srovnávací) s pevně uloženými nástroji. Tvarování řezáním se využívá hlavně při výrobě menších nábytkových dílců (nohy, opěráky sedacího nábytku), nebo dílců na neviditelných místech, jako jsou např. kostry čalouněného nábytku. Tvarování frézováním masivních a plošných dílců složitějších tvarů, se provádí na principu kopírování. To je založeno na vztahu mezi modelem, nástrojem a opracovaným dílcem. V převážné míře přebírá šablona funkci modelu a vodícím kroužkem se přenáší požadovaný tvar. Princip kopírování při použití vrchní frézy je přenášení tvaru šablony vodícím kolíkem (Trávník a Svoboda 2007). Tímto způsobem se tvarují vnější i vnitřní obvody plošných dílců a drážky na jejich ploše. Využití frézování ve výrobě plošných nábytkových dílců najdeme např. u tvarovaných dílců schodišť. Oproti tvarování řezáním má tvarování ohýbáním tyto výhody: technologie ohýbání je jednodušší a rychlejší než třískové obrábění v porovnání s technologií řezání je pevnost a tuhost ohýbaných dílců vyšší a povrch dílců je kvalitnější při ohýbání jsou menší ztráty dřevní hmoty než při výrobě tvarovaných dílců řezáním nebo frézováním pořizovací náklady na ohýbací zařízení jsou nižší než náklady na stroje potřebné k zhotovení stejných tvarů získaných obráběním 22

22 3.3.2 Tvarování ohýbáním Tvarování ohýbáním řadíme mezi beztřískové způsoby obrábění, tato technologie je založena na principu tvarovatelnosti dřeva, které bylo předem plastifikováno. Aby bylo dřevo tvarovatelné po dobu potřebnou pro ohýbání, musí být plastifikováno teplem, nebo chemickou cestou. Dosažený tvar se po ohýbání stabilizuje sušením. Na ohýbání se používají listnaté druhy dřevin, buk, jasan, jilm, dub apod., které se vyznačují lepší homogenností a rovnoměrnější anatomickou stavbou (Trávník a Svoboda 2007). Pro ohýbání jsou vhodné listnaté druhy dřevin buk, jasan, jilm, dub apod. Hranolky určené k ohýbání musí být zdravé, rovnovláknité, bez trhlin, suků a s hladce opracovaným povrchem. Přípustný sklon vláken v rovině ohýbání je 4 o a v rovině kolmé na rovinu 10 o. Má-li hranolek nadměrný sklon vláken, nebo je sukovitý, dochází při ohýbání k lámání. Možnost ohýbatelnosti dřeva je závislá na druhu dřeviny, způsobu úpravy dřeva a na způsobu ohýbání. Ohýbatelnost buku se vyjadřuje minimálním poloměrem při výšce dílce h=1 (Trávník a Svoboda 2007). Hlavní výhodou ohýbání oproti frézování tvarovaných dílců je znatelně vyšší tuhost a pevnost ohýbaných dílců. Během ohýbání musí být zachován rovnoměrný průběh dřevních vláken a také nevzniká složitější kresba letokruhů jako u frézování. V důsledku možného dotvarování dílce frézováním se zvyšuje možnost různých dezénových provedení. Tato technologie patří mezi bezodpadové, jelikož se ohýbáním dřeva ve vztahu k přířezu jako výchozí surovině zvyšuje výtěž dřevní suroviny. Při celkovém hodnocení materiálové náročnosti je potřebné uvažovat i s požadavkem vyšší kvality vstupního materiálu (Trávník a Svoboda 2007). Tvarování ohýbáním nemá ve výrobě plošných tvarovaných dílců o velkém poloměru příliš zastoupení ale je možné této technologie využít při výrobě nákližků pro tvarované dílce, totéž platí i pro technologický proces tvarování komprimací s následným ohýbáním. 23

23 Plastifikace dřeva Plastifikace dřeva má významný vliv na ohýbatelnost a tvárnost dřeva před ohýbáním. Plastifikace je složitý fyzikálně chemický proces, kterým se zvyšuje plastičnost dřeva, což znamená, že se mění vlastnosti dřeva vlivem vnějších sil a tím se dosáhne požadovaného tvaru a tento tvar si materiál zachová. Při plastifikaci se také snižují pevnostní vlastnosti, jelikož dochází ke změně lignin sacharidové matrice. Účelem plastifikace je přechodná změna mechanických a fyzikálních vlastností, během kterých se vytvoří ideální podmínky pro jeho tvarování. Pro technologii tvarování je nejvýhodnější takový stav, při kterém dřevo dosáhne nejvyšší stupeň plasticity, ale jeho jednotlivé složky lignin-sacharidové matrice jsou nejméně degradované (Trávník a Svoboda 2007). Pro plastifikaci má největší význam tepelné zpracování dřeva za vlhka pařením nebo vařením dřeva. Vlivem působení tepla a vlhkosti, přejde lignin tvořící strukturu buněk v koloidní roztok, čímž dojde k zvýšení deformační schopnosti buněk Jestliže dojde k vysušení dřeva ve stavu, v kterém bylo ohnuto, koloidní hmoty ztuhnou a ohnutý dílec si zachová daný tvar. Použití chemické metody plastifikace se průmyslově nevyužívá z důvodů vysokých nákladů, ekologie, vyvolání barevných změn u hranolků a působení koroze na pásnice. Plastifikaci můžeme provádět těmito metodami: 1) Hydrotermicky: pařením nízkotlaká pára - vysokotlaká pára - vařením 2) Chemicky 3) Energetickým ohřevem VF ohřev - mikrovlnný ohřev - ultrazvukem Paření patří mezi průmyslově nejvíce používaný způsob plastifikace dřeva. V průběhu paření se vlhkost dřeva mění neznatelně, což umožňuje dřevo prohřát na potřebnou teplotu při velmi malé změně teploty. K paření se používá nenasycená pára s mírným přetlakem (0,02 0,5 MPa) o teplotě C o (Trávník a Svoboda 2007). 24

24 Nejenom, že nasycená pára dřevo nahřívá, ale způsobuje i jeho zvýšení vlhkosti. Nežli se hranolky do pařáku vloží, musí mít teplotu C o, vlhkost %, tlak páry 0,02 0,05 MPa. Hranolky, které mají větší příčný průřez, se do pařáku vkládají proloženě. Je-li vlhkost dřeva menší než 25%, prodlužuje se doba paření na každé procento pod 25% o dalších 5 minut (Trávník a Svoboda 2007). Vaření v horké vodě je další způsob plastifikace. Nevýhodou tohoto způsobu je, že dochází k nerovnoměrnému zvlhčení dřeva a k přesycení jeho vnějších vláken. Vaření se proto používá jen když je propaření technicky obtížné, je-li potřeba upravit jen část dílce, nebo když je počáteční vlhkost nízká do 25%. Na plastičnost dřeva má vliv změkčení střední lamely, jejichž hlavní složkou je lignin. Nejčastěji používaná technologie plastifikace je paření a následná stabilizace teplovzdušným sušením. Materiál Plastifikace pařením Vlastní ohýbání Stabilizace sušením Klimatizace ohybů Ohnutý dílec (Obr. 11 Klasická technologie tvarování ohýbáním) Technologií tvarového ohýbání ve VF poli se zkracuje celkový čas a vytváří se i technické podmínky pro agregaci procesu realizace v jednom technickém zařízení. Materiál Plastifikace, ohýbání, sušení Klimatizace (Obr. 12 Technologie tvarového ohýbání ve VF poli) Ohnutý dílec Délka doby plastifikace je závislá od rozměrů, způsobu plastifikace a poloměru ohýbání (Trávník a Svoboda 2007). Na dobu, po kterou je materiál plastifikován, má vliv množství dílců v plastifikačním zařízení. Určenou dobu plastifikace je nutné dodržovat, protože se prodlužováním doby plastifikace mění zabarvení dřeva, naopak při zkracování vzniká nadměrné množství vadných dílců. 25

25 Ohýbání Při ohýbání hranolku je materiál namáhaný na vnější straně (konvexní) na tah a na vnitřní straně (konkávní) na tlak. Vrstva, která se nazývá neutrální, se nachází mezi těmito zónami. Zde přechází tahové napětí v tlakové a z tohoto důvodu je namáhána na smyk. Má-li se dosáhnout trvalé deformace, nesmí dojít ke smyku, ale k prodloužení tahových a ke zkrácení tlakových zón. Tahová zóna je při ohýbání kritickým místem. Roztažnost dřeva v podélném směru je v neupraveném stavu (přírodním) 0,75 až 1,00% a hydrotermickou úpravou se zvýší na 1,5 až 2,00% (Trávník a Svoboda 2007). Ale stlačitelnost dřeva je podstatně vyšší při ideálních vlhkostních a teplotních podmínkách to může být až 30%. V praxi vedou tyto teoretické poznatky o ohýbání a vlastnostech dřeva k využití jeho vyšší stlačitelnosti. Toho se využívá při ohýbání pomocí pásnice a působení čelního tlaku. Když se na ohýbaný dílec přiloží z vnější strany pásnice, ohýbají se jako jeden celek. Tím se neutrální plocha v kombinovaném materiálu, který se skládá z hranolku a pásnice s rozdílným modulem pružnosti přesouvá směrem k pásnici. Aby bylo zabráněno posunutí neutrální plochy během ohýbání, je důležité působení koncového tlaku. K tomu slouží koncové zarážky na pásnici a přiléhání vnější strany hranolku na pásnici. Ohýbatelnost dřeva se uvádí kritickým ohybem, což je poměr tloušťky dílce k poloměru ohybu h * r -1 (Trávník a Svoboda 2007). Jsou-li hranolky plastifikované, pak se ohýbají buď strojně, nebo ručně. Při ručním ohýbání se hranolky ohýbají do nepravidelných tvarů, dvakrát nebo vícekrát ohnutých. Při strojním ohýbání se hranolky ohýbají na ohýbačkách s pásnicí nebo bez pásnic. Ohýbáním pomocí pásnice se současným působením čelního tlaku se provádí vlastní ohýbání dílců. Tloušťka pásnic se pohybuje v rozmezí od 0,2 do 2mm podle tloušťky ohýbaného dřeva a podle tvaru ohybu (Trávník a Svoboda 2007). Kovové zarážky, které působí na čela hranolků, jsou na konci pásnic, aby při ohýbání nedošlo ke smykovému napětí, musí být jejich vzdálenost stejně dlouhá jako délka ohýbaných hranolků. Na vnější straně ohybu zabraňuje pásnice zlomení hranolku. Při ohýbání dřeva s pásnicí s koncovými zarážkami, drží pásnice vnější vrstvy hranolku v dané délce a vnitřní strany hranolku jsou stlačeny. 26

26 Když ohýbáme hranolek bez pásnice a koncových zarážek, dřevo se snadněji trhá a vnější vrstvy se otevírají. Širší pásnice se používají při výrobě jednodušších ohybů a při ohýbání hranolků menších průřezů. Těmito pásnicemi je možné ohýbat i několik kusů hranolků najednou. Další významnou částí ohýbaček jsou tvárnice, jsou to formy, na které se ohýbají, nebo na které se ohýbá napařený hranolek (Trávník a Svoboda 2007). Po ohnutí musí hranolek zůstat v tvárnici do té doby, než se vysuší. Až skončí ohýbací cyklus, musí se poloha tvaru zajistit zajišťovací tyčí Tvarová stabilizace Pro všechny způsoby ohýbání je vždy společné, že požadovaný tvar není trvalý. Ohnutý materiál má tendenci se vracet do své původní polohy, proto je potřebné jej fixovat a tvarově stabilizovat (Trávník a Svoboda 2007). Stabilizace je změna z dočasné tvarové změny na požadovanou tvarovou změnu. K tomuto stavu dochází při změně vlastností dřeva, materiál se vrátí z plastického do původního stavu a to pomocí snížení vlhkosti a teploty oproti stavu během ohýbání. Tvarové stabilizace dřeva se docílí, sníží-li se sušením vlhkost dřeva na %. Ohnuté dílce se suší v komorových sušárnách. Doba pro stabilizaci ohybů je závislá na řadě faktorů vlhkost vzduchu a vysoušecí spád, rychlost proudění vzduchu, objemová hmotnost dřeva, příčný průřez ohybu, směr vláken, požadavky na jakost a rozměry ohybů. Pro zachování trvale ohnutého stavu dílce je zapotřebí nerovnoměrné vysušení ohnutého dílce s následným ochlazením v průběhu 2 až 3 hodin. V komorových sušárnách se na stabilizaci používá pomalé proudění vzduchu do 0,5 m/s, teplota 80C o až 90C o a relativní vlhkost 10 až 30%. Stabilizace trvá 12 až 24 hodin. Při stabilizaci dílců se nedoporučuje používat vyšší teploty, protože vyvolávají nevhodné zabarvení dřeva. Klimatizační dosoušení dílců pro vyrovnání resp. snížení vlhkosti na cca 10% je trvá v závislosti od průřezu a počáteční vlhkosti dílců, při teplotě 20C o a relativní vlhkosti vzduchu 35 55% je to až 21 dnů, při teplotě 30C o a relativní vlhkosti vzduchu 30 50% je to až 13 dnů (Trávník a Svoboda 2007). 27

27 3.3.3 Tvarování lamelováním Lamelování je technologie lepení dýh do souboru, které si zachovávají stejnosměrný průběh vláken jednotlivých vrstev. K faktorům, které ovlivňují kvalitu lamely, patří: druh suroviny, lepidlo, poloměr ohybů, lisovací tlak, teplota, druh ohřevu, tloušťka dýhy apod. Pro výrobu lamelových dílců a výrobků ze souboru dýh z listnatých dřevin se používá nejčastěji buk, bříza, dub, topol a z jehličnatých dřevin borovice, jedle, smrk a to vždy po hydrotermické úpravě (Trávník a Svoboda 2007). Na vnější vrstvy se používají listy dýh celých formátů a lepší kvality. Na vnitřní vrstvy se používají dýhy, které mohou být sesazené z menších formátů a horší kvality. Je-li dýha vyspravena v místech ohybu, má to negativní vliv na následnou kvalitu finálních výrobků, jelikož je toto místo při používání velmi namáhané. V tomto případě je důležitá vlhkost materiálu, protože má značný vliv při tvarování. Se vzrůstající vlhkostí se dosahuje lepšího ohýbání na malé poloměry. Podle použitého druhu lepidla a podmínek lisování se určuje počáteční vlhkost. Vlhkost by se měla při lisování za tepla pohybovat v rozmezí 6 10 %. Pro slabší dýhy (0,5 mm) je nižší vlhkost. A pro dýhy tloušťky maximálně 3mm je vlhkost vyšší. Dýhované listy mohou mít různou tloušťku od 0,7 do 2,5 mm, přičemž je v souborech kombinace dýh o různé síle možná. Poloměry ohybů značně ovlivňuje tloušťka dýh. Problematika používaných lepidel je důležitá vzhledem k tomu, že kvalita lepeného spoje se významně podílí na kvalitě celého výrobku (Trávník a Svoboda 2007). Používané druhy lepidel se volí v závislosti na jejich pevnostních vlastnostech a podle použitého ohřevu. Před použitím lepidla je důležité brát ohled na hlediska, jako jsou vlastnosti, ekonomické ukazatele, aplikovatelnost apod. Nejčastěji se používají nánosy od 120 do 330 g/m 2. 28

28 Postup lisování se skládá z těchto operací: nanášení lepidla sesazování souboru vkládání souboru lisování vytvrzování pod tlakem vyjmutí souboru klimatizace základní strojní opracování Protože je dřevo heterogenní materiál, má různé vlastnosti v různých směrech. Moduly pružnosti a pevnosti v tahu jsou u dýh ve směru rovnoběžném s vlákny asi 50krát vyšší, než ve směru kolmo na vlákna (Trávník a Svoboda 2007). Nejlépe se proto dýha ohýbá ve směru kolmo na vlákna. Při ohýbání je vnitřní strana namáhána na tlak a vnější na tah a to tím více, čím je poloměr menší (Trávník a Svoboda 2007). Během vytvrzování souboru dochází v jednotlivých vrstvách k vyrovnávání napětí, což se rovná napětí, které vzniká při ohýbání masivního dřeva. U bukových loupaných dýh o vlhkosti 6 až 12% je minimální poloměr ohybu ve směru vláken a tloušťce od 0,2 do 2,2 mm v rozmezí 4 až 80 mm. Lisování souboru dýh se provádí v kovových, nebo dřevěných lisovacích nástrojích. Pro lisování v kovových nástrojích je možné k vyhřívání použít elektrickou energii nebo teplonosná media jako jsou olej, pára, voda. U dřevěných lisovacích nástrojů se převážně používá elektrický ohřev, odporové teplo, VF ohřev. Kontaktní ohřev se většinou používá při lisování souboru do tloušťky 15 mm, kdy je směr prostupu tepla od povrchu dílce směrem ke středu. Pro lisování silnějších souborů je výhodnější použít VF ohřev, protože se celý soubor ohřívá rovnoměrně v celém průřezu. VF ohřev je výhodnější pro soubory větších tloušťek, který je nejdokonalejší a má své výhody: Při lisování se celý soubor ohřívá rovnoměrně v celé tloušťce a použité lepidlo vytvrzuje rovnoměrně a současně ve všech vrstvách, tím se zvyšuje kvalita lepení a tvarová stálost. Rychlost ohřevu je možné měnit změnou frekvence a napětím elektrického pole. Ve výrobě zabírá lisovací zařízení méně místa. 29

29 Použití VF ohřevu podstatně urychluje tvarování souboru a vytvrzování lepidla a od tloušťky 8mm i zvýšenou hospodárnost tvarového lisování vrstveného dřeva (Trávník a Svoboda 2007). Při lisování souboru dýh, který má tloušťku 20 mm a při kterém se používá kontaktní ohřev, je délka lisování kolem 25 min. Při použití VF ohřevu je délka cyklu cca 5 až 10 min. Velikost kmitočtů, se kterými pracuje, se pohybují v rozsahu mezi 10 až 30 khz. Technologie výroby výlisků lamelováním má tyto výhody: a) je možné vyrábět dílce ve tvarech, kterých není možno dosáhnout jinými technologiemi b) je možné požít dřevin, které nelze využít pro výrobu hranolků c) při použití loupaných a krájených dýh dochází ve srovnání s ohýbáním masivního dřeva k velkým úsporám dřevní hmoty d) docílit výrobu dlouhých dílců je umožněno délkovým nastavením dýh, aniž by se tím snížila pevnost dílce e) u vrstvených dýh je snazší dosáhnout stabilizace dílců než u ohýbání masivního dřeva f) použité dřevo se nemusí před použitím plastifikovat g) tvarové dílce mají výbornou tvarovou stálost a dobrou pevnost Mezi nevýhody této technologie patří a) potřeba náročnějšího zařízení lisy, cena formy b) vyšší spotřeba elektrické energie c) nelze dosáhnout uzavřeného dílce 30

30 Technologické procesy ohýbání novými technologiemi V současné době se kromě používaných způsobů plastifikace pařením nebo vařením využívá i elektrického tepla. Podle fyzikálního principu přeměny elektrické energie na teplo je známý ohřev odporový, indukční, dielektrický (vysokofrekvenční nebo mikrovlnný), infračervený a laserový (Trávník a Svoboda 2007). Těmto způsobům ohřevu odpovídají jednotlivé pracovní frekvence nebo frekvenční pásma, která slouží k vyhřívání elektrotepelných zařízení. Tato zařízení řídí a regulují průběh tepelných procesů Technologický proces tvarování na VF lisech Vysokofrekvenční ohřev (VF) je vlastně dielektrický ohřev v pásmu frekvencí mezi 30 až 300 khz (Trávník a Svoboda 2007). K ohřevu je využita složka elektromagnetického vlnění, při kterém dochází k zahřívání dielektrických, neboli špatně vodivých a polovodivých materiálů. K tvorbě tepla, tedy k přeměně energie elektromagnetického pole na kinetickou energii částic, dochází vždy rovnoměrně v celém objemu materiálu. Jedná se o tepelný efekt, ale s tím rozdílem, že VF teplo je už velmi zušlechtěná energie, proto na rozdíl od normální elektrické energie je dražší. Velkou předností oproti ostatním způsobům ohřevu dřeva je, že tento děj neovlivňuje tepelná vodivost dřev. Vysoká frekvence je založena na principu kondenzátoru elektrody (horní a spodní část lisovací formy) jsou připojeny na VF generátor a jako dielektrikum (izolant mezi elektrodami) slouží ohřívané dřevo. Celé zařízení se skládá ze dvou hlavních částí. Vlastní proces ohýbání probíhá v jednoetážovém lisu, kde jsou umístěny masivní lisovací formy, sloužící současně jako elektrody, horní část je uložena na pohyblivé pracovní desce a spodní část je připevněna k pevné lisovací desce nebo naopak (Trávník a Svoboda 2007). VF generátor zajišťuje ohřev dřeva, stabilizaci sušením a ochlazení. Při výrobě elektrod hlavně záleží na velikosti, tvaru a druhu materiálu. Konstrukci elektrod také ovlivňuje účel ohřevu. Při lisování se elektrody dotýkají lisovaného materiálu, nebo nepřijdou do přímého styku s materiálem vůbec. Materiál, ze kterého jsou elektrody vyrobeny, musí být dobrým vodičem (měď, hliník, mosaz, dural) (Trávník a Svoboda 2007). 31

31 Lisovací forma je umístěna pod vodivou vrstvou elektrod, vyrábí se z DTD desek nebo vodovzdorných překližek. V celém procesu ohýbání ve VF lisech se vše určuje od vzdálenosti elektrod tzn. velikost vzduchové mezery mezi nimi. Jak rychlý bude úbytek vlhkosti z materiálu závisí na velikosti mezery a tím následné rychlosti tvořícího se tepla. Přibližování obou elektrod musí být pozvolné, protože je závislé na počáteční vlhkosti materiálu, jeho průřezu a na teplotě dřeva, kterou musí dosáhnout, aby ho bylo možno ohnout do požadovaného tvaru bez jeho mechanického porušení. Vhodná vlhkost ohýbaného dřeva je 20 22%. Při nedostatečné vlhkosti je zapotřebí materiál před ohýbáním vlhčit a naopak při vysoké vlhkosti dochází při VF ohřevu k elektrickým výbojům (probíjejí mezi deskami), tím k znehodnocení materiálu (vnitřní zuhelnatění) (Trávník a Svoboda 2007). Při velké rychlosti VF ohřevu dochází k rychlému úniku vody ze dřeva a to má za následek špatný vliv na obývatelnost dřeva. Má-li materiál vyšší vlhkost, dochází ke srážení vodních par na pracovních elektrodách a vznikají elektrické zkraty, které mohou poškodit materiál a technologické zařízení. Všechny dílčí operace, jako jsou plastifikace, vlastní ohýbání a sušení ve VF lisu probíhají při VF. Proto agregace těchto technologických operací umožnila zkrácení času výroby. Materiál Plastifikace, Ohýbání, Sušení Klimatizace (Obr.13 Technologie tvarového ohýbání ve VF poli) Ohnutý dílec Velikost mezery je úměrná dimenzi hranolků a jejich vlhkosti, je-li mezera menší, dřevo se lépe ohřívá, ale dochází k většímu úbytku vlhkosti, což snižuje intenzitu plastifikace (Trávník a Svoboda 2007). 32

32 (Obr. 14 Lisovací forma) (Obr. 15 Lisovací forma ve VF lisu) Technologický proces plastifikace mikrovlnným ohřevem Mikrovlnný ohřev (VVF) je netypickým druhem dielektrického ohřevu, který využívá elektromagnetického vlnění o frekvencích 300 MHz až 300 GHz. Přeměnou elektrické energie v dielektrickém materiálu vzniká teplo. Ohřev probíhá v uzavřených prostorech, v tzv. dutinových rezonátorech (Trávník a Svoboda 2007). Což je prostor s nerovnoměrně rozloženou hustotou energie. Během mikrovlnného záření se mění stav a vlastnosti materiálu. Dojde-li v prostoru ke změně uspořádání materiálu, nastane deformace elektromagnetického pole natolik, že konečná teplota materiálu může mít ve stejném čase velký rozptyl. Každý materiál se v průřezu při různých délkách a různých tvarech průřezů prohřívá jinak. Je dokázáno, že se ohřevem zvyšují deformace v tahu podél vláken, ale jen po určitou hranici jeho působení, poté dochází k poklesu. Na deformaci má značný vliv vlhkost dřeva. 33

33 3.3.6 Technologický proces tvarování komprimací s následným ohýbáním V porovnání s klasickou technologií je úprava dřeva komprimováním rozšířena o mechanickou úpravu podélným stláčením dřeva hranolku. Při komprimování dochází v struktuře dřeva k tzv. harmonikovému efektu, což přispívá ke zvýšení roztažnosti při ohýbání a umožňuje vyrábět malé poloměry ohybu. Při ohýbání se na vnitřní straně ohybu dřevo dále stláčí a na vnější straně se vyrovnávají stlačené vrstvy (Trávník a Svoboda 2007). Tímto způsobem upravené dřevo umožňuje ohýbání malých poloměrů, aniž by bylo nutné použít pásnici. Další výhodou tohoto tvarování je možnost oddělení úpravy dřeva od jeho tvarování, tzn. že se na jednom místě materiál komprimuje a zabalí a na dalších místech se materiál ohýbá v studeném nebo polonahřátém stavu (Trávník a Svoboda 2007). Výhody komprimovaného dřeva jsou znatelné především u tvarově složitých prostorových ohybů, u kterých by bylo použití pásnice obtížné. Na komprimaci se používá dřevo listnatých dřevin, které je dobře ohýbatelné a tvrdé. U komprimovaného dřeva jsou mechanické vlastnosti o něco nižší než u masivního dřeva a vliv změny vlhkosti je výraznější. Tento jev je zapříčiněn tím, že je mechanicky porušena struktura dřeva vlivem stlačení, dřevo se během přijímání vlhkosti více prodlužuje. Při mechanickém opracování takto upraveného dřeva je možné, že dojde k problémům zvýšená drsnost povrchu dřeva. Schématické znázornění tvarování komprimovaného dřeva P K O S B Sk O S P plastifikace S - stabilizace K komprimace B - balení O ohýbání Sk skladování (Obr. 16 Tvarování komprimovaného dřeva) Do technologické operace ohýbání je také možno zařadit tzv. ohýbání za studena.toto ohýbání je na technologii komprimace dřeva založeno tj. stlačení dřeva v podélném směru. 34

34 Úprava dřeva komprimováním v porovnání s klasickou technologií ohýbání je rozšířena o mechanickou úpravu stlačení dřeva v podélném směru (Trávník a Svoboda 2007). Jako materiál se používají hranolky bukové, jasanové, dubové nebo z javoru a kvalita hranolků by měla být jako u klasické technologie. Vlhkost hranolků, které by měly být použity ke komprimaci, by měla být %. Hranolek musí být před stlačením plastifikován buď hydrotermicky nebo VF. Při plastifikování hydrotermicky by měla být teplota povrchu 100 C o a doba plastifikace pro příčný průřez 25 x 25 mm cca 45 minut. Doba pro plastifikaci při použití VF je cca 5 10 minut. Tato doba je závislá na kapacitě VF generátoru. Po plastifikaci hranolku je hranolek uložen do komory, což je přípravek, ve kterém je vlivem působení vysokého čelního tlaku hranolek podélně stlačen. Během opakovaného stlačení a působení čelního tlaku je hranolek stlačován v podélném směru o % původní délky. Výsledná délka hranolku je po opakovaném stlačování kratší o 3 10 % původní délky. To, jak dalece došlo ke zborcení vnitřní struktury materiálu tzv. harmonikového efektu, ukazuje zkrácení původní délky hranolku. Vlastní podélné stlačování se provádí ve speciálním přípravku, který je konstruován tak, aby v průběhu stlačení hranolku nedocházelo k jeho vychýlení, k bočnímu ohnutí (Trávník a Svoboda 2007). Není-li plastifikovaný hranolek následně tvarován ohýbáním, nesmí jeho vlhkost klesnout pod 25 %. Aby se předešlo k poklesu uvedené vlhkosti hranolku, provádí se jeho zabalení (zatavením) do PVC fólie a tím je možné skladování 6 měsíců. Jelikož dochází ke změně struktury dřeva, je velmi důležité, aby se hranolek opracovával vždy ve směru vláken a nedocházelo k vytrhávání vláken. Operace jako je řezání a broušení se provádí stejným způsobem jako u běžného dřeva (Trávník a Svoboda 2007). Při opracování frézováním je třeba dbát zvýšené pozornosti, protože komprimované dřevo je podstatně pružnější a během frézování musí být pevně upnuto k vodítku, aby při působení nástroje nedošlo k jeho ohnutí a vyrobení nepřesného profilu. Komprimované dřevo je také možno délkově nastavovat, dále pak využít pro výrobu nákližků stolových desek, nebo různých profilů, madel u schodišť apod. 35

35 4 Návrh konstrukčních a technologických řešení Ve své práci jsem uvedl 4 varianty návrhu konstrukčního a technologického řešení výroby nábytkových dvířek. Ta jsou zaoblena o poloměru 800 mm a použita na skříňku šířky 600 mm a výšky 720 mm. Každá varianta se zabývá použitím jiného materiálu a povrchové úpravy. (Obr. 17 Rozměry tvarovaných dvířek) (Obr. 18 Tvarovaná dvířka kuchyňské vrchní skříňky) 36

36 Výpočet délky oblouku tvarovaných dvířek : sin 2 α = r l 2 sin 2 α = l 2 r = α = 26,74º 2 α = 53,48º o = 2 α π r 360 o = 74,67 cm 4.1 Výroba zaoblených dvířek za použití prořezávané MDF Topanform Jedná se v současné době o nejvíce používaný způsob tvarování nábytkových dílců. Jde převážně o ohýbání za studena, ale je možno použít i vysokofrekvenčních lisů. Deska se položí na šablonu, formu nebo do kopyta a na drážky desky se nanese lepidlo. Na první desku se zrcadlově položí druhá deska. Forma se uzavře nebo stáhne a lepidlo se nechá zaschnout. Aby bylo do takto vyrobeného tvarovaného dílce možné navrtat závěs, upevnit úchytku, nebo přivrtat jiné kování, je nutné po slepení část jedné MDF Topanform nahradit kusem MDF 9,5. Potřebná část MDF Topanform se odfrézuje buď na CNC stroji, nebo ručně žiletkovou frézou s kopírovacím ložiskem podle předem připravené šablony. Poté se do připravených otvorů vlepí přesný kus MDF. Povrchová úprava je provedena nalepením dekorativního laminátu kontaktním lepidlem. Lepidlo je vyrobeno na bázi kaučuku s nízkým obsahem VOC. Aplikuje se stříkáním ze spreje, nebo je dodáváno v tlakových nádobách, kdy se nanášení provádí 37