Mendelova univerzita v Brně Institut celoživotního vzdělávání

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Institut celoživotního vzdělávání Oddělení expertního inženýrství Hodnocení mechanických vlastností QSB desky a jejich srovnání s vlastnostmi vybraných konstrukčních materiálů pro dřevostavby Diplomová práce Vedoucí diplomové práce: Ing. Bc. Petr Junga, Ph.D. Vypracoval (a): Bc. Petr Fait Brno

2 2

3 Prohlášení: Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma: Hodnocení mechanických vlastností QSB desky a jejich srovnání s vlastnostmi vybraných konstrukčních materiálů pro dřevostavby zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová práce byla zveřejněna v souladu s 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Brně, dne:. Podpis studenta: 3

4 Poděkování: Touto cestou bych chtěl poděkovat všem lidem, kteří mi při zpracování diplomové práce jakkoli pomohli a poradili. Především bych chtěl poděkovat vedoucímu práce Dr. Ing. Bc. Petru Jungovi za jeho odborné vedení a doc. Dr. Ing. Pavlu Králi za odborné konzultace. Dále chci poděkovat své rodině za jejich podporu a trpělivost během mého studia na škole. 4

5 ABSTRAKT Autor: Petr Fait Název práce: Hodnocení mechanických vlastností QSB desky a jejich srovnání s vlastnostmi vybraných konstrukčních materiálů pro dřevostavby. Diplomová práce. Brno Cílem této diplomové práce bylo vypracování literárního přehledu konstrukčních velkoplošných materiálů používaných pro dřevostavby a následné experimentální provedení zkoušky pevnosti a modulu pružnosti ve statickém ohybu u vybraných velkoplošných materiálů OSB, QSB a DTD desek při rozdílných vlhkostech. Dalším krokem této práce bylo statistické vyhodnocení jednotlivých hodnot výsledků ve formě tabulek a grafů. Klíčová slova: OSB desky, QSB desky, DTD desky, mez pevnosti a modul pružnosti v ohybu, konstrukční materiály, aglomerovaný materiály ABSTRACT Author: Petr FAIT The theme of the dissertation: The evaluation of mechanical characteristics of quality strandboards and their comparison to selected materials designated to wooden constructions. The dissertation. Brno The aim of this dissertation was to prepare a literery overview of the material broadly used for the wooden constructions and their consecutive experimental trials focused to strength and module of elasticity in bending at strictly selected large oriented strandboards, quality strandboards and chipboards at different levels of moisture. The next phase of the dissertation was to prepare a statistics evaluation of gained data and results during the evaluation period which are outlined at different forms including tables and statistics charts. Key words: oriented strand boards, quality strand boards, chipboard, strength and modulud of elasticity in bending, construction materials, composite material 5

6 OBSAH 1. ÚVOD Cíl a zaměření práce Charakteristika materiálů na bázi dřeva a jejich vlastnosti Podmínky určující výběr vhodného druhu dřeva pro výrobu aglomerovaných materiálu Dřevěný sortiment používaný při výrobě aglomerovaných materiálů Jiné lignocelulosové suroviny Lepidla Močovinoformaldehydová lepidla UF Melaminoformaldehydová lepidla MEF Fenolformaldehydová lepidla PF Isokyanátová lepidla Sulfitové výluhy Minerální pojiva Vliv hustoty a množství lepidla na mechanické vlastnosti OSB desky Definice třískových desek a jejich rozdělení Produkce dřevotřískových desek v Evropě Produkce dřevotřískových desek ve světě Definice vláknitých desek a jejich rozdělení Vláknité desky vyrobené mokrým procesem Vláknité desky vyrobené suchým způsobem Značení vláknitých desek Produkce dřevovláknitých desek v Evropě Produkce dřevovláknitých desek ve světě Definice překližovaných desek a jejich rozdělení Produkce překližovaných desek v Evropě Produkce překližovaných desek ve světě Produkce vybraných velkoplošných materiálů ve světě v letech Vybrané velkoplošné materiály používané ve výstavbě dřevostaveb Deska z orientovaných plochých třísek (OSB)

7 Využití OSB desek Typy OSB desek podle EN 300 a podle ČSN EN Technologie výroby OSB desek Fyzikální a mechanické vlastnosti OSB desek Cementotřískové desky (CTD) Typy cementotřískových desek a jejich využití Technologie výroby lehkých stavebních CTD desek z dřevní vlny Fyzikální a mechanické vlastnosti cementotřískových desek (CTD) Dřevotřískové desky (MFP) Vlastnosti MFP desek a jejich využití Technologie výroby dřevotřískových desek (trojvrstvé) Fyzikální a mechanické vlastnosti MFP desek Překližkové desky Typy překližkových desek Oblast použití překližek Technologie výroby překližek Fyzikální a mechanické vlastnosti překližek Speciální překližky využívané ve stavebnictví Sádrovláknité desky Vlastnosti a použití SVD Technologie výroby SVD Fyzikální a mechanické vlastnosti SVD QSB deska Vlastnosti a použití QSB desky Technologie výroby QSB desek Fyzikální a mechanické vlastnosti QSB desek Vybrané mechanické vlastnosti dřeva Pružnost dřeva Pevnost dřeva Materiál a metodika Hlavní úkol (předmět) zkoušky Použité technické normy

8 9.3. Použité pomůcky a zkušební zařízení Výběr konstrukčních materiálu pro experiment Výroba, rozměry a počet vzorků Určení vlhkosti zkoušených vzorků Klimatizace zkušebních těles Zjišťování rozměrů a hmotnosti zkušebních těles Stanovení pevnosti v ohybu a modulu pružnosti v ohybu Pevnost ve statickém ohybu Modul pružnosti ve statickém ohybu Výsledky Popisná statistika Mez pevnosti v ohybu DTD desky Modul pružnosti v ohybu DTD desky Mez pevnosti v ohybu OSB desky Modul pružnosti v ohybu OSB desky Mez pevnosti v ohybu QSB desky Modul pružnosti v ohybu QSB desky Diskuze Modul pružnosti v ohybu DTD, OSB a QSB desek při různých vlhkostech Pevnost v ohybu DTD, OSB a QSB desek při různých vlhkostech Závěr Resume Literatura Internetové zdroje Seznam tabulek Seznam obrázků

9 1. ÚVOD Dřevo je velmi účinný přírodní materiál, který pozitivně ovlivňuje ekologický koloběh a hraje velmi důležitou roli v souvislosti s naší živitelkou zemí. Všeobecně se traduje nutnost starostlivě zacházet s přírodními zdroji, a tak zajistit trvalý vývoj pro budoucnost. Pojem trvalý vývoj se stal v posledních letech módním slovem, které se různě interpretuje a definuje. Zásada trvalosti vychází původně ze středoevropského hospodářství. Pro příklad nemusíme chodit daleko, např. ve Švýcarsku bylo v r předepsáno pokácet v lesích pouze tolik dřeva, kolik ho přiroste. A tento princip hospodaření spotřebovat jenom tolik, aby pozemek neodebíral kapitál, se osvědčil nejenom v dřevařském hospodářství, ale získal dnes význam v globálním myšlení. Zásada trvalosti při výstavbě a užívání budovy stanoví spotřebovat pouze tolik zdrojů (materiál, energie, voda, životní prostředí), kolik příroda může doprodukovat. Ten, kdo staví ze dřeva, poskytuje proto v zásadě již významný přínos. Ten, kdo mimo toho navrhuje plášť budovy s masivní izolací, používá ekologicky vhodné doplňkové materiály, optimalizuje výrobní metody, přepravní a montážní podmínky, dostává se velmi blízko k požadovanému cíli spotřebovat pouze tolik, kolik může příroda doprodukovat. Pojem ekologie je složena z řeckých slov oikos (dům, domácnost) a logos (nauka, učení). V překladu to znamená nauka o domu. Ekologie spadá do oblastí biologie a značí vědu o vzájemném působení mezi organizmy a jejich neživým okolním prostředím. Dřevo je považováno za ekologicky příznivý konstrukční materiál, jak již bylo uvedeno v předcházejícím textu. Pokud se sleduje jeho růst podrobněji, vycházejí najevo překvapivé poznatky. Z oxidu uhličitého, světla a vody se vytvářejí fotosyntézou sacharidy a pro člověka důležitý kyslík. Z toho vyplývá, že dřevo, které roste, váže fotosyntézou stromu oxid uhličitý, pokácené dřevo ho uchovává (váže). Je všeobecný předpoklad, že oxid uhličitý má největší vliv na vznik skleníkového efektu. Používáním dřeva se z atmosféry odebere pro dobu životnosti výrobku příslušné množství oxidu uhličitého. Zvlášť vhodné jsou dřevěné výrobky s dlouhou životností. K tomu přistupuje to, že spalování dřeva je neutrální na oxid uhličitý a při technickém využití získaného tepla je možné ušetřit fosilní zdroje energie. Pro příklad výhřevná hodnota jednoho kubického metru vysušeného bukového dřeva odpovídá asi 300 litrům topného oleje. Předpokladem pro trvalý vývoj je povědomí o koloběhu. Každý výrobek prochází svým vlastním životním cyklem. Tento cyklus obsahuje veškeré stupně od růstu dřeva, přes získání suroviny, zpracování a použití, 9

10 až po opětovné použití. Dřevo jako obnovitelný a tradiční materiál je velice vhodný k poznání a vysvětlení trvalého vývoje a může tak působit jako příklad pro budoucí stavění.(kolb, 2008), Pokud si bude chtít člověk udělat celkový obrázek o energetických nárocích, které bezprostředně souvisí s výstavbou stavby, měl by uvažovat také o energiích potřebných: na výrobu stavebních materiálů, energií na jejich přepravu např. energii potřebnou na vypálení cihel, energii na výrobu cementu, oceli atd. energie a náklady na rekultivaci a obnovu krajiny, ve které došlo k nenávratným vytěžením stavebních hmot (cihlářská hlína, štěrky, písky, vápenec a suroviny na výrobu cementu, železnou rudu atd.) energie a náklady na likvidaci klasických staveb Pokud by se tyto náklady vyčíslily a poté by se zahrnuly do výroby cihel, cementu nebo oceli, tedy tak, jak to opravdu je, cena těchto komodit by se okamžitě vyšplhala do závratné výše. Cena těchto komodit je ale uměle dotována z kapes nás všech, protože pokud se investuje do obnovy prostředí, které bylo poškozeno těžbou těchto komodit, jsou na to používány státní prostředky (tedy peníze daňových poplatníků). Z těchto poznatků vyplývá následující: používat takové materiály, které pochází z obnovitelných zdrojů a nevyžadují složitou a nákladnou rekultivaci a následnou obnovu krajiny po vytěžení používat takové materiály, u kterých výroba, transport a manipulace vyžadují co nejméně energie stavět takové stavby, které budou mít co nejnižší energetické a nákladové požadavky na svoji adaptaci a přestavbu po celou dobu své fyzické životnosti a také pak v rámci jejich následné likvidace a odstranění stavět stavby, které budou po uplynutí své fyzické existence co nejvíce recyklovatelné, (RŮŽIČKA, 2006) 10

11 2. CÍL A ZAMĚŘENÍ PRÁCE Hlavním cílem této diplomové práce je vypracování literárního přehledu v oblasti konstrukčních velkoplošných materiálů používaných pro dřevostavby a jejich fyzikálních vlastností. Dalším neméně důležitým cílem této diplomové práce je zvolení metodiky v experimentální části u velkoplošných materiálů OSB desky, QSB desky, DTD desky o jmenovité tloušťce 18 mm. Experimentální provedení analýzy pevnosti a modulu pružnosti ve statickém ohybu těchto materiálů při různých rovnovážných vlhkostech. Tato experimentální část bude provedena v souladu s technickými normami a zjištěné výsledky budou vzájemně statisticky a graficky porovnány mezi sebou a následně vyhodnoceny. Součástí této diplomové práce také bude vyhodnocení produkce vybraných velkoplošných materiálů ve světě a Evropě v období 1997 až

12 3. CHARAKTERISTIKA MATERIÁLŮ NA BÁZI DŘEVA A JEJICH VLASTNOSTI 3.1. PODMÍNKY URČUJÍCÍ VÝBĚR VHODNÉHO DRUHU DŘEVA PRO VÝRO- BU AGLOMEROVANÝCH MATERIÁLU Pro výrobu třískových desek mají důležitý význam parametry jako například (hustota dřeva, roztřískovatelnost, podíl běle a jádra, PH dřeviny). Pro výrobu vláknitých desek jsou podstatné vlastnosti jako (délka dřevních vláken, obsah ligninu a hemicelulos, rozvláknitelnost Kůra břízy, která je tuhá a houževnatá, je nežádoucí. Dub obsahuje vysoký obsah tříslovin, je křehký a dává lámavé třísky, zvláště dub cer ( Quercus cerris ) Topol zapříčiňuje těžkosti při roztřískování tím, že třísky obalují ostří nožů z důvodu nevhodného řezného úhlu U buku je třeba zohlednit vzhledem k jeho vyšší hustotě i vyšší požadavky na rovnoměrnost vrstvení Při použití exotických dřevin mohou vadit určité extraktivní látky a další nevýhodou je též vysoký obsah křemičité látky, které způsobují rychlé otupování nožů sekaček a roztřískovačů, (HRAZSKÝ, KRÁL, 2007) 12

13 DŘEVĚNÝ SORTIMENT POUŽÍVANÝ PŘI VÝROBĚ AGLOMEROVANÝCH MATERI- ÁLŮ a) Tenké lesní sortimenty z probírek a prořezávek, při kterých je třeba mít na zřeteli vysoký obsah kůry. b) Dříví 5. třídy jakosti (rovnané dříví průmyslové vlákninové) ve formě kuláčů a štěpin. Jsou-li odzrněny, mohou být vhodné k výrobě povrchových třísek. c) Hrubý průmyslový odpad, jako například pilařské krajiny, odřezky, zbytky od zkracovacích pil, loupárenské zbytkové válce, dýhárenský odpad. d) Drobný průmyslový odpad, zejména hobliny, piliny a škrabky napadající při loupání sloupů. e) Třísky a štěpky z pilařských agregátních strojů. f) Štěpky a třísky dovážené z jiných dřevařských závodů. g) Lesní štěpky (po vhodném třídění a čištění). h) Truhlářský kusový odpad ze zpracování suchého dřeva v nábytkářském a stavebně-truhlářské výrobě. (HRAZSKÝ, KRÁL, 2007) V období let činil podíl rovnaného dříví průmyslového pro výrobu aglomerovaných materiálů % a podíl průmyslového dřevního odpadu %. V dalším období byl sledován prudký nárůst procenta dřevních odpadů na úkor lesní hmoty, a to např. na 45 % v roce 1980, % (ve světě). Ze zkušeností světových výrobců třískových desek (Německo, Itálie) tvoří cena dřeva a lepidla % nákladů na výrobu desky. Aby se tyto náklady snížily, používá se proto ve velké míře odpadová dřevní hmota (staré palety, staré bedýnky, vadné bubny na elektrické kabely, odpady z nábytkářských závodů, starý nábytek, piliny apod.). Z důvodu zpracování těchto velkoobjemových dřevních odpadů vyvinula celá řada firem speciální stroje. (HRAZ- SKÝ, KRÁL, 2007) 13

14 3.2. JINÉ LIGNOCELULOSOVÉ SUROVINY a) Pazdeří odpadní produkt zpracovatelských závodů konopí a lnu, které je vhodné pro výrobu pazdeřových respektive pilinopazdeřových desek. Konopí a len se pěstují za účelem získání vláken anebo cenného tvrdnoucího oleje. Stonky se skládají ze silně zdřevnatělých buněk, v kterých jsou uloženy svazky lýkových vláken. Mezi konopným a lněným pazdeřím je v tloušťce stonku podstatný rozdíl. Lněné pazdeří tvoří hotové jehličky, konopné pazdeří hrubé částice, které je nutno dále roztřískovat. b) Bagasa pro výrobu třískových desek má velký význam bagasa. V dnešní době ve světě vyrábí z bagasy desky na 43 závodů v 25 zemích. Velké linky dosahují kapacity až tun TD/rok. Po vylisování a extrakci cukru z cukrové třtiny vznikne bagasa. Bagasa je po dřevě nejdůležitější surovinou pro výrobu třískových desek. Produkce bagasy na celém světě je 60 mil. tun/rok. Bagasa se vyskytuje v cukrovarech tropických a subtropických oblastí, zejména na Kubě a jiných ostrovech Karibské oblasti a také v Africe a v Asii, kde se po řadu let používá k výrobě TD a VD, ale také k výrobě papíru. Ke kvalitní výrobě aglomerovaných materiálů z bagasy je zapotřebí vytřídit dřeňový podíl, aby aglomerované materiály vykazovaly vyhovující fyzikální a mechanické vlastnosti. Mezi hlavní problémy při zpracování bagasy patří obsah zbytkového cukru (4 7 %), který při skladování bagasy fermentuje a podporuje její hnilobu. Proto je důležité snížení vlhkosti bagasy pod 20 %, při kterém se vývoj škodlivých mikroorganismů zastavuje nebo přinejmenším podstatně omezuje. Při zpracování těchto odpadů musí být při výrobě DT přidávány odpovídající ochranné prostředky, které by měly zabezpečit ochranu proti napadení houbami rodu Basidiomycetes a Ascomycetes. (HRAZSKÝ, KRÁL, 2007) c) Stonky bavlníku v zemích, kde se pěstuje bavlník, zůstává po tomto sběru velké množství zdřevnatělých stonků bavlníku, dosahujících tloušťky 1 až 2 cm. Většinou jsou na polích spalovány bez užitku, hlavně z důvodů zabránění rozší- 14

15 ření bavlníkového červa a jiných škůdců. Při vhodném ošetření stonků insekticidy se dají dobře zpracovat na třískové desky. d) Bambus a papyrus V rozvojových zemích různé druhy bambusu, především Phylostachus bambusoides a Cyperus papyrus, představují pozoruhodnou surovinovou bázi pro výrobu aglomerovaných materiálů. Bambus obsahuje křemičitany, které způsobují rychlé otupování nožů roztřískovačů. Dále se vyznačuje délkou elementárního vlákna a to 2,5 3 mm. Rákos, papyrus a podobně dlouhostonkové rostliny se také využívají v celých délkách k výrobě velkoplošných rohoží (šíře až 2 m), které se spojují pomocí drátu a využívají se pro stavební účely. e) Sláma využívá se pro výrobu vláknitých desek izolačních. V rozvojových zemích se jedná hlavně o rýžovou slámu. Vláknité desky z tohoto druhu suroviny se vyrábí např. v Egyptě. Vyznačují se horší kvalitou než desky ze dřeva, což souvisí s nižším obsahem ligninu a vyšším obsahem křemičitanů. Na výrobu panelů je možno využít obilnou slámu bez dezagregace na třísky (celá délka stonku) speciální technologií Stramit. Při tloušťce 50 mm se tyto materiály používají jako samonosný materiál na vnější stěny, příčky a střešní podhledy. Ze slámy je možné vyrábět široký sortiment třískových desek, od lehkých desek s pórovitou dekorativní strukturou a výbornými izolačními vlastnostmi až po desky tlusté s uzavřenou povrchovou plochou. Sláma obsahuje skoro stejné chemické složky jako dřevo. Obsahuje menší procento ligninu a celulosy, současně má vyšší obsah hemicelulos. Povrchová vrstva stébel je pokryta tenkou vrstvou vosku. Tato vrstva má komplikované chemické složení, je vysoce odpudivá a způsobuje problémy při nanášení lepidla. Desky ze slámy mají téměř stejné vlastnosti jako desky dřevotřískové. Pouze stav vlhkostní rovnováhy desek ze slámy je o něco nižší než u desek třískových. f) Catole palma V zemích s nedostatkem dřeva (Asie a Afrika) se využívají k výrobě aglomerovaných materiálů také různé druhy palem, obzvláště Catole palma. Při zpracování tohoto druhu suroviny vznikají jehlicovité třísky způsobující velké výrobní těžkosti. Při výrobě desek z těchto surovin se používá izokyanátových lepidel. (HRAZSKÝ, KRÁL, 2007) 15

16 TAB. Č.1 PODÍL ZÁSADNÍCH SLOŽEK VE SLÁMĚ V % RŮZNÝCH DRUZÍCH VE SROVNÁNÍ S JINÝMI LIGNOCELULOSOVÝMI MATERIÁLY, (HRAZSKÝ, KRÁL, 2007) Materiál Popel (%) Lignin (%) Celulosa (%) Pentosany (%) Ječná sláma Ovesná sláma Pšeničná sláma Žitná sláma Řepková sláma Lněné pazdeří Bukové dříví Smrkové dříví 1, LEPIDLA Druhou nejdůležitější surovinou ve výrobě aglomerovaných materiálů jsou syntetická lepidla (pryskyřice) termoreaktivního typu, a to lepidlo močovinoformaldehydová (UF), fenolformaldehydová (PF), melaminoformaldehydová (MEF), isokyanátová, taninová, omezeně sulfitové výluhy a dále minerální pojiva. Na účelu použití toho kterého aglomerovaného materiálu závisí druh požitého lepidla. UF lepidla se použijí u desek určených do suchého (vnitřního) prostředí. Desky vystavené delším expozicím vlhkosti například pro stavebnictví budou vyráběny s použitím PF nebo MEF lepidel. Dnes se používají také diisokyanátová lepidla, která i při menší spotřebě zabezpečí dostatečnou pevnost a odolnost třískových desek vůči vlhkosti. Pro vláknité desky vyráběné mokrým způsobem musí být použita pryskyřice ředitelná vodou (fenolformaldehydová, albumin). Obecně platí, že vyšší nános lepidla, tedy vyšší obsah lepidla v třískové desce, způsobí vzestup vlastností pevnost v ohybu a pevnost v tahu kolmo na rovinu desky a 16

17 pokles hodnot bobtnání po 2 hod. uložení ve vodě (při dané hustotě třískových desek). (HRAZSKÝ, KRÁL, 2007) MOČOVINOFORMALDEHYDOVÁ LEPIDLA UF Tato lepidla jsou preferována pro výrobu třískových desek a vláknitých desek polotvrdých vyráběných suchým způsobem. Připravuje se kondenzací močoviny a formaldehydu, kde tato reakce mezi močovinou a formaldehydem je velmi složitá. Touto chemickou kombinací se vytvářejí lineární polymery, rozvětvené polymery a trojrozměrné sítě ve vytvrzených pryskyřicích. Jedním z důležitých aspektů výroby UF pryskyřic je molární poměr močoviny a formaldehydu. Tento poměr společně s charakterem předpolymeru vyrobeného v prvním stupni výroby pryskyřice má hlavní úlohu při řízení tvorby meziproduktů vznikajících v průběhu vytvrzování a v konečném důsledku i vlastnosti vytvrzené pryskyřice. Močovinofolmardehydová lepidla nelze zpracovat v dodaném stavu, kdy jsou neutrální. Při lepení třísek se lepidlo ředí většinou na %, a proto se přidává tvrdidlo, které sníží ph na hodnotu, kdy proběhne za normální nebo zvýšené teploty vytvrzení lepidla. K vytvrzování UF lepidla se používají tvrdidla různého složení, například chlorid amonný, síran hlinitý, chlorid železitý, fosforečnan amonný, hexametylentetramín anebo jejich kombinace. (HRAZSKÝ, KRÁL, 2007) MELAMINOFORMALDEHYDOVÁ LEPIDLA MEF Melaminoformaldehydová lepidla vynikají velmi dobrými pevnostními vlastnostmi a jsou podobná svým chemickým složením močovinoformaldehydovým lepidlům. Jsou odolná studené a po omezenou dobu i vařící vodě a povětrnostním vlivům. Mezi jejich nedostatky patří malá stabilita roztoků a vyšší cena než cena močovinoformaldehydovým lepidel. Májí podobné vlastnosti jako lepidla fenolformaldehydová. UF a MEF pryskyřice mají společné některé fyzikální a mechanické vlastnosti vytvrzených a nevytvrzených pryskyřic Melaminoformal dehydové pryskyřice jsou však kvalitnější než močovinoformaldehydové pryskyřice, protože lépe odolávají účinkům vody a tepla, jsou tvrdší. Mají však kratší dobu skladování a v porovnání fenolickými lepidly jsou 17

18 reaktivnější. Reakce melaminu s formaldehydem probíhá podobně jako reakce močoviny s formaldehydem. Za zvýšené teploty v neutrálním nebo slabě alkalickém prostředí vznikají v první fázi adiční sloučeniny obsahující metylolové skupiny, kde mohou vznikat mono až hexametylolomelaminy. (HRAZSKÝ, KRÁL, 2007) FENOLFORMALDEHYDOVÁ LEPIDLA PF Tato lepidla jsou polykondenzační produkty vzniklé reakcí fenolu nebo jeho homologů (resolů a xylenolů) s formaldehydem v alkalickém prostředí. Kondenzačními reakcemi fenolu a formaldehydu vznikají zpočátku fenolalkoholy, monomethylol a dimethylolfenol a tato navzájem kondenzací spolu vytváří dvojrozměrná řetězovitá spojení. Reakce formaldehydu a fenolu probíhají za sebou a paralelně, proto do vytvoření makromolekulárního resitu obsahuje kondenzační produkt molekuly různé velikosti. Tak vzniknou z fenolu a formaldehydu nejprve fenolalkoholy, které další reagují dále za současného odštěpování vody za vzniku methylenových a dimethyleneterových můstků. (HRAZ- SKÝ, KRÁL, 2007) ISOKYANÁTOVÁ LEPIDLA Isokyanátová lepidla vznikají adiční polymerací polyisokyanátů s vícemocnými alkoholy nebo polyestery bohatými na hydroxylové skupiny. V dnešní době se používá jednosložkový produkt skládající se z polymerního methylendiisokyanátu (MDI). Lepidlo MDI je tmavě hnědá kapalina, která má silnou adhesi k různým materiálům, i k lisovacím deskám. Tento nedostatek se dá vyřešit tak, že se MDI používá pouze pro středovou vrstvu a na povrchovou vrstvu se používá UF nebo PF pryskyřice. (HRAZ- SKÝ, KRÁL, 2007) SULFITOVÉ VÝLUHY Sulfitové výluhy jsou levným odpadním produktem při výrobě buničiny. Jelikož toto pojivo vyžaduje samo o sobě dlouhé lisovací časy a dodatečnou tepelnou úpravu, v praxi se sulfitové výluhy neujaly. Klasická termoreaktivní lepidla jsou sice dražší, 18

19 dovolují ale efektivnější výrobní postup a lepší využití kapacity lisu. (HRAZSKÝ, KRÁL, 2007) MINERÁLNÍ POJIVA Velmi rozšířeným minerálním pojivem je hydraulický cement, který vytvrzuje vázáním vody a tvoří tak vodovzdorné pojivo. Existuje několik druhů hydraulického cementu portlandský, vysokopecní, hlinitanový, hutní, železoportlandský. Dalším druhem minerálního pojiva pro výrobu aglomerovaných materiálů je hořečnatý cement tzv. Sorelův cement. Velmi důležitým pojivem je dále sádra a to pro výrobu sádrotřískových, sádrokartonových a sádrovláknitých desek. (HRAZSKÝ, KRÁL, 2007) VLIV HUSTOTY A MNOŽSTVÍ LEPIDLA NA MECHANICKÉ VLASTNOSTI OSB DESKY Výsledky zkoušek mechanických vlastností (pevnost v ohybu, modul pružnosti, a pevnost v tahu kolmo k desce) provedené doc. Dr. Ing. Králem a doc. Dr. Ing. Hrázským, ukázaly nižší pevnost v ohybu a snížení hodnoty modulu pružnosti v obou osách při zvýšení množství lepidla a snížení jeho hustoty a to z důvodu poklesu dřevního materiálu v oblasti OSB desky. Na druhé straně bylo prokázáno zlepšení pevnosti v tahu kolmo k povrchu desky. Při výraznějším snižování hustoty lepidla by již OSB desky neodpovídala požadavkům spotřebitele, jelikož při snížené hustotě lepidla se prokazatelně snižují mechanické vlastnosti především na okrajích OSB desky. Při snížení množství lepidla a jeho konstantní hustotě na povrchu a v centrální vrstvě způsobilo pokles hodnot všech mechanických vlastností desky zejména pevnosti v tahu kolmo k povrchu desky. Na základě výsledků těchto testů je možno konstatovat následující: Při konstantní hustotě lepidla a snížení jeho množství dochází k poklesu všech mechanických vlastností desky a to zejména v tahu kolmo k povrchu desky Při snížení hustoty lepidla a zvýšení jeho množství dochází ke snížení pevnosti v ohybu a snížení hodnoty modulu pružnosti v obou osách desky,(král, HRÁZSKÝ, 2009) 19

20 4. DEFINICE TŘÍSKOVÝCH DESEK A JEJICH ROZDĚLENÍ ČSN EN 309:2005 definuje třískové desky jako materiály vyrobené slisováním částic (třísek, hoblin, pilin atd.) nebo jiných lignocelulosových materiálů v podobě částic (pazdeří, konopí, bagasa, sláma atd.) s přídavkem polymerního lepidla.(hrázský, KRÁL, 2007) Podle ČSN EN 309:2005 se dělí třískové desky následovně: Podle výrobního procesu - lisované plošně - lisované válci (kalandrované) - lisované výtlačně a) plné b) odlehčené (s otvory) Podle stavu povrchu - nebroušené (surové) - broušené nebo frézované - lakované např. barvou - povrchově upravené nalisováním tuhého materiálu (fólie, dýhy, pryskyřicí impregnovaného dekoračního papíru, laminátu vrstvené lisované desky) Podle tvaru - rovné - se strukturovaným (profilovaným) povrchem 20

21 - se strukturovanými (profilovanými) boky Podle struktury desky - jednovrstvé - vícevrstvé (různé částice orientované nebo neorientované v různých vrstvách) - s plynulým přechodem vrstev - odlehčené výtlačné desky Podle tvaru a velikosti částic - třísková deska - deska z jiných částic, například z pazdeří (Pazderová deska) Podle účelu použití - desky pro všeobecné účely pro použití v suchém prostředí - desky pro vnitřní vybavení (včetně nábytku) pro použití v suchém prostředí - nenosné desky pro použití ve vlhkém prostředí - nosné desky pro použití v suchém prostředí - nosné desky pro použití ve vlhkém prostředí - zvlášť zatížitelné nosné desky pro použití v suchém prostředí - zvlášť zatížitelné nosné desky pro použití ve vlhkém prostředí Tato norma neobsahuje desky z orientovaných plochých třísek (OSB),(HRÁZSKÝ, KRÁL, 2007) Podle množství obsahu volného formaldehydu (není předmětem ČSN EN 309) - TD emisní třídy E1 s obsahem formaldehydu do 8 mg/100 g a.s. 21

22 - TD emisní třídy E2 s obsahem formaldehydu 8 30 mg/100 g a.s. - TD emisní třídy E3 s obsahem formaldehydu mg/100 g a.s. Dělení třískových desek podle ČSN EN 312: P 1 Desky pro všeobecné účely pro použití v suchém prostředí - P 2 Desky pro vnitřní vybavení (včetně nábytku) pro použití v suchém prostředí - P 3 Nenosné desky pro použití ve vlhkém prostředí (t = 20 C, relativní vlhkost okolního vzduchu přesahující 85 % jen několik týdnů v roce) - P 4 Nosné desky pro použití v suchém prostředí - P 5 Nosné desky pro použití ve vlhkém prostředí - P 6 Zvlášť zatížitelné nosné desky pro použití v suchém prostředí - P 7 Zvlášť zatížitelné nosné desky pro použití ve vlhkém prostředí, (HRÁZ- SKÝ, KRÁL, 2007) 4.1. PRODUKCE DŘEVOTŘÍSKOVÝCH DESEK V EVROPĚ Celkový nárůst a produkce DTD desek v Evropě byla v roce Nejvyšší produkci DTD desek v Evropě má Německo. V České republice byla produkce DTD desek nejvyšší v roce 2007 a nejnižší v roce

23 TAB. Č. 2 PRODUKCE DTD DESEK V EVROPĚ V LETECH , (FAOSTAT) Produkce DTD desek v Evropě v letech (tis. m 3 ) Rakousko Česká republika Itálie Francie Rumunsko Ruská federace Polsko Německo Evropa celkem OBR. Č. 1 PRODUKCE DTD DESEK V EVROPĚ V LETECH , (FAOSTAT) 23

24 4.2. PRODUKCE DŘEVOTŘÍSKOVÝCH DESEK VE SVĚTĚ Na produkci DTD desek ve světě se nejvýznamněji podílí Evropa a Severní Amerika a nejméně pak Afrika. Nejprogresivnější nárust produkce DTD desek ve světě byl v roce TAB. Č. 3 PRODUKCE DTD DESEK VE SVĚTĚ V LETECH ,(FAOSTAT) Produkce DTD desek ve světě v letech (tis. m 3 ) Afrika Jižní Amerika Severní Amerika Asie Evropa Svět celkem OBR. Č.2 PRODUKCE DTD DESEK VE SVĚTĚ V LETECH ,(FAOSTAT) 24

25 5. DEFINICE VLÁKNITÝCH DESEK A JEJICH ROZDĚLENÍ ČSN EN 316 definuje vláknité desky jako vláknitý materiál tloušťky 1,5 mm a více, který je vyrobený z lignocelulosových vláken při použití ohřevu či tlaku. Kompaktnosti materiálu je dosaženo zplstnatěním vláken (a jejich přirozenou lepivostí) s přídavkem syntetické pryskyřice na vlákno. (HRÁZSKÝ, KRÁL, 2007) Podle výrobního procesu se dělí vláknité desky: Desky vyrobené mokrým procesem Desky vyrobené suchým procesem 5.1. VLÁKNITÉ DESKY VYROBENÉ MOKRÝM PROCESEM Tyto desky při formátování koberce mají vlhkost vyšší než 20 %. Podle jejich hustoty se rozdělují na následující typy: Izolační desky s hustotou menší než 400 kg/m 3 - základní vlastnosti těchto desek jsou akustické a izolační. Další úpravou lze u nich získat i další vlastnosti, jako například odolnost proti ohni a vlhkosti Polotvrdé desky s hustotou větší než 400 kg/m 3 a menší než 900 kg/m 3 další úpravou lze u nich získat i další vlastnosti, jako například odolnost proti ohni a vlhkosti. Tyto desky se dále dělí podle hustoty: - Polotvrdé desky s nižší hustotou (400 kg/m 3 až 560 kg/m 3 ) - Polotvrdé desky s vyšší hustotou (560 kg/m 3 až 900 kg/m 3 ) Tvrdé desky s hustotou větší než 900 kg/m 3 mohou získat dodatečnou úpravou další vlastnosti, například vlhkuvzdornost, odolnost proti ohni, odolnost proti biologickému napadení, opracovatelnost (například formovatelnost), (HRÁZSKÝ, KRÁL, 2007) 25

26 5.2. VLÁKNITÉ DESKY VYROBENÉ SUCHÝM ZPŮSOBEM Jsou to desky, které mají menší než 20% vlhkost při tvorbě (vrstvení koberce) a při hustotě 600 kg/m 3. Středně husté vláknité desky o hustotě kg/m 3 ( MDF desky) se vyrábějí s přídavkem syntetické pryskyřice za použití teploty a tlaku. Tyto desky mohou dalším zpracováním získat další vlastnosti, například vlhkuvzdornost, odolnost proti ohni, odolnost proti biologickému napadení. (HRÁZSKÝ, KRÁL, 2007) 5.3. ZNAČENÍ VLÁKNITÝCH DESEK Dle normy ČSN EN 316 se užívají následné značky: Izolační deska - SB Izolační deska s dodatečnými vlastnostmi - SB. I Polotvrdá deska nižší hustoty - MB. L Polotvrdá deska vyšší hustoty - MB. H Polotvrdá deska vyšší hustoty s dodatečnými vlastnostmi - MB. I Tvrdá deska - HB Tvrdá deska s dodatečnými vlastnostmi - HB.I Středně hustá vláknitá deska - MDF Středně hustá vláknitá deska s dodatečnými vlastnostmi - MDF. I, (HRÁZSKÝ, KRÁL, 2007) 26

27 5.4. PRODUKCE DŘEVOVLÁKNITÝCH DESEK V EVROPĚ Mezi největší výrobce DVD v Evropě patří Německo a Polsko. Nejprudší nárůst DVD v letech zaznamenaly taktéž Německo a Polsko. Česká republika snížila výrobu DVD od roku 1997 do roku 2012 až o dvě třetiny původní produkce. V celé Evropě se produkce DVD od roku více než zdvojnásobila. TAB. Č. 4 PRODUKCE DVD V EVROPĚ V LETECH ,(FAOSTAT) Produkce DVD desek v Evropě v letech (tis. m 3 ) Česká republika Itálie Francie Španělsko Ruská federace Polsko Německo Evropa celkem OBR. Č. 3 PRODUKCE DVD V EVROPĚ V LETECH ,(FAOSTAT) 27

28 5.5. PRODUKCE DŘEVOVLÁKNITÝCH DESEK VE SVĚTĚ Jak je patrné z grafu, nejvyrovnanější produkci DVD desek ve světě v období měla Severní Amerika. Nejprogresivnějším producentem v tomto období byla Asie, ta v roce 2012 měla desetinásobně vyšší produkci DVD oproti roku1997. Tento nárůst produkce DVD desek v Asii se projevil také na celkovém světovém nárůstu produkce těchto desek. TAB. Č.5 PRODUKCE DVD VE SVĚTĚ V LETECH ,(FAOSTAT) Produkce DVD desek ve světě v letech (tis. m 3 ) Afrika Jižní Amerika Severní Amerika Asie Evropa Svět celkem Produkce DVD ve světě v letech (v tis. m3) 1997 (v tis. m3) 2002 (v tis. m3) 2007 (v tis. m3) Afrika Jižní Amerika Severní Amerika Asie Evropa Svět celkem OBR.Č. 4 PRODUKCE DVD VE SVĚTĚ V LETECH ,(FAOSTAT) 28

29 6. DEFINICE PŘEKLIŽOVANÝCH DESEK A JEJICH ROZ- DĚLENÍ Překližovaná deska je definovaná jako deska se vzájemně slepenými vrstvami, kde směr sousedních vláken je na sebe kolmý. Vnější a vnitřní vrstvy desky jsou na obou stranách kolmo uspořádány, vzhledem ke střední vrstvě, případně ke středové vrstvě symetricky uspořádány.(král, 2000) Překližované desky je možné klasifikovat podle různých hledisek: Podle vzhledu I. Podle konstrukce desek: a) Překližky truhlářské, stavební, obalové, letecké, desky z vrstveného lisovaného dřeva apod. b) Jádrové desky laťovky, dýhovky c) Složené desky voštinové desky, velitové desky II. Podle tvaru: a) Ploché b) Tvarované Podle hlavních vlastností I. Podle životnosti: a) Pro použití ve venkovním prostředí b) Pro použití ve vlhkém prostředí c) Pro použití ve vnitřním suchém prostředí II. Podle mechanických vlastností 29

30 III. IV. Podle vzhledu povrchu (ČSN EN 635) Posuzování překližovaných desek podle vzhledu povrchu se provádí podle počtu a rozsahu přirozených charakteristik dřeva a podle vad, které vzniknou ve výrobě. Na základě tohoto posouzení se rozlišuje 5 vzhledových tříd, které jsou identifikovány těmito značkami (E, I, II, III, IV). (KRÁL, 2005) Podle způsobu úpravy povrchu: a) Nebroušené b) Broušené c) Povrchově upravené d) Oplášťované (folií, dekoračním dýhou, impregnovaným papírem apod.) Podle požadavků uživatele,(král, 2005) 6.1. PRODUKCE PŘEKLIŽOVANÝCH DESEK V EVROPĚ Nejvýznamnějším producentem překližovaných desek v Evropě je Ruská federace. Druhým největším producentem je Finsko, které mělo v průběhu let téměř konstantní produkci. V České republice je produkce překližovaných desek v tomto období také vyrovnaná. 30

31 TAB. Č. 6 PRODUKCE PŘEKLIŽOVANÝCH DESEK V EVROPĚ V LETECH ,(FAOSTAT) Produkce překližovaných desek v Evropě v letech (tis. m 3 ) Rakousko Česká republika Itálie Francie Finsko Ruská federace Polsko Německo Evropa celkem Produkce překližovaných desek v Evropě v letech (tis. m3) 1997 (tis. m3) 2002 (tis. m3) 2007 (tis. m3) 2012 OBR. Č. 5 PRODUKCE PŘEKLIŽOVANÝCH DESEK V EVROPĚ V LETECH ,(FAOSTAT) 31

32 6.2. PRODUKCE PŘEKLIŽOVANÝCH DESEK VE SVĚTĚ Z grafu je patrná největší produkce překližovaných desek ve světě v letech 2007a Největším producentem překližovaných desek v období je Asie a nejmenším producentem překližovaných desek na světě je Afrika. TAB. Č.7 PRODUKCE PŘEKLIŽOVANÝCH DESEK VE SVĚTĚ V LETECH , (FAOSTAT) Produkce překližovaných desek ve světě v letech (tis. m 3 ) Afrika Jižní Amerika Severní Amerika Asie Evropa Svět celkem Produkce překližovaných desek ve světě v letech (v tis.m3) 1997 (v tis.m3) 2002 (v tis.m3) 2007 (v tis.m3) Afrika Jižní Amerika Severní Amerika Asie Evropa Svět celkem OBR. Č. 6 PRODUKCE PŘEKLIŽOVANÝCH DESEK VE SVĚTĚ V LETECH ,(FAOSTAT) 32

33 Název osy 6.3. PRODUKCE VYBRANÝCH VELKOPLOŠNÝCH MATERIÁLŮ VE SVĚTĚ V LETECH Od roku 1997 do roku 2007 docházelo ve světě u vybraných velkoplošných materiálů k pozvolnému nárůstu produkce. Od roku si tento pozvolný nárůst udržela pouze produkce DVD desek. U DTD a překližovaných desek v tomto období docházelo ke stagnaci či pozvolnému poklesu produkce Produkce vybraných velkoplošných materiálů ve světě v letech DTD DVD Překl. Deska (v tis.m3) OBR. Č. 7PRODUKCE VYBRANÝCH VELKOPLOŠNÝCH MATERIÁLŮ VE SVĚTĚ V LETECH , (FAOSTAT) 33

34 7. VYBRANÉ VELKOPLOŠNÉ MATERIÁLY POUŽÍVANÉ VE VÝSTAVBĚ DŘEVOSTAVEB 7.1. DESKA Z ORIENTOVANÝCH PLOCHÝCH TŘÍSEK (OSB) OSB deska je velkoplošný materiál, který je vyráběný z dlouhých, štíhlých a tenkých třísek. Třísky ve středové vrstvě jsou uspořádány náhodně nebo kolmo na vnější vrstvy a třísky ve vnějších vrstvách jsou orientovány rovnoběžně s délkou nebo šířkou desky. S růstem rozměrů třísek (tzv. štíhlostní stupeň) a jejich orientací ve vnějších vrstvách se významně projevují pevnostní vlastnosti desek, zejména pevnost v ohybu a modul pružnosti v ohybu. Jako pojivo se používá, močovino-, fenol-, melamin-, formaldehydové lepidlo nebo jiné druhy syntetických pryskyřic.(svoboda, 2012), V USA jsou dnes OSB desky používané z 65 % na stavbu nových domů, především jako konstrukční materiál stěn (obklady), střešní desky, materiál na podlahy. Ostatních 19 % OSB desek se využívá k renovaci domů. OSB desky se používají jako obalový materiál, materiál na bedny, materiál na palety, které nahrazují především překližky. Důležitým využitím OSB desek je tzv. OSB nosníku, který je tvořen jako dvojitý T nosník a nalézá použití v konstrukcích střech z důvodu úspornosti materiálu. Konstrukce tohoto nosníku spočívá ve vložení stojiny s OSB desky (překližka by byla dražší) mezi dva dřevěné pásy nebo pásy z PARALLAMU PSL (MICROLLAMU).(HRAZSKÝ, KRÁL, 2007) VYUŽITÍ OSB DESEK Schválené typy desek se v Evropě používají ve stavebnictví hlavně jako stěnové pláště dřevostaveb, opláštění sloupových konstrukcí domů a hal, v konstrukcích podlah, stropů, krovů, střech, při výrobě vazníků. Další použití OSB desek: Dělící stěny Dekorativní elementy Obalový materiál 34

35 Ztracená bednářská bednění Transportovatelné stavby (domy) Zemědělské stavby Haly,(HRÁZSKÝ, KRÁL, 2007) TYPY OSB DESEK PODLE EN 300 A PODLE ČSN EN 300 OSB je standardizovaný produkt, který podle EN 300 a ČSN EN (platnost od 12/2006) rozlišují čtyři typy OSB, které jsou určeny pro konkrétní oblasti použití viz. Tabulka: TAB. Č. 8 TYPY OSB DESEK PODLE OBLASTI POUŽITÍ,(SVOBODA, 2012) Typ OSB/1 OSB/2 OSB/3 OSB/4 Oblasti použití Desky pro všeobecné účely a pro použití v interiéru v suchém prostředí Desky pro nosné účely pro použití v suchém prostředí Desky pro nosné účely pro použití ve vlhkém prostředí Zvlášť zatížitelné nosné desky pro použití ve vlhkém prostředí TECHNOLOGIE VÝROBY OSB DESEK Pro výrobu OSB desek je možné použít mnoho dřevin, ale měly by se upřednostňovat takové dřeviny, jejichž hustota leží v rozmezí kg/m 3. Dřevní hmoty s menší hustotou vyvolávají pokles pevnostních vlastností OSB desek a trhliny v nich, zejména při lisování. U dřevní hmoty s velmi vysokou hustotou se musí lisovací tlak při lisování desek enormně zvyšovat pro dosažení požadovaných vlastností a uzavřených hran desky. Výroba třísek se provádí rozstřikováním (velikost třísek je 75 x 25 x 0,6). V zásadě se používají dva způsoby roztřískování diskovým rozstřískovačem a válcovým rozstřískovačem. Ve většině linek OSB desek se nachází diskový rozstřikovač. Použité dřevo by mělo být relativně čerstvé, aby se mohly vyrobit dostatečně elastické třísky. Třísky se poté skladují ve velkém mezizásobníku. V průběhu sušení jsou vlhké třísky vysušeny 35

36 z původní vlhkosti na vlhkost technologickou tj. 2-4 %. Pro sušení se používají speciálně tvarované sušící systémy, které jsou energeticky velmi úsporné a zabezpečují šetrné zacházení se sušenými třískami. Vysušené třísky se třídí na tři frakce. Jemný podíl (< 6 mm) je odsířován. Menší frakce je použita pro středové vrstvy a dlouhé třísky pro povrchové vrstvy. U současných linek se v dnešní době používají válečkové třídiče, kde se velikost frakcí třísek nastavuje změnou mezery mezi válečky. Po frakcionování jsou třísky skladovány v zásobních silech. Třísky jsou dávkovány pomocí pásové váhy do nanášečky (pomalu otáčející se buben). Lepicí směs, tj. lepidlo plus přísady, jsou do nanášečky vstřikovány tryskami. Velmi důležitou technologickou operací je vrstvení třísek. Při vrstvení třísek nezáleží na jejich separaci, ale na orientaci. Orientace ve středové vrstvě je kolmá na směr výroby, orientace v povrchových vrstvách je ve směru výrobního toku. Tato orientace se provádí buď mechanicky, nebo elektrostaticky. Mechanické vrstvící stanice se skládají z dávkovacího zásobníku a mechanického zařízení na orientování třísek a elektrostatické zařízení pracuje na principu, podle kterého třísky při přechodu mezi rovnoběžně uspořádanými elektrodami působí jako dipól a usměrňují se ve směru elektrostatického mezi deskami. Po navrstvení je kontinuální trojvrstvý třískový koberec dopraven k příčné pile a rozřezán na jednotlivé formáty a dále jsou transportovány k lisu. Po vylisování jsou OSB desky podélně a příčně ořezány a následně děleny. V případě použití fenolformaldehydového lepidla se mohou desky ihned stohovat bez chlazení v turniketech.(hrázský, KRÁL, 2007) 36

37 FYZIKÁLNÍ A MECHANICKÉ VLASTNOSTI OSB DESEK TAB. Č. 9 FYZIKÁLNÍ A MECHANICKÉ VLASTNOSTI OSB DESEK,(HRÁZSKÝ, KRÁL, 2004) Fyzikální a mechanické vlastnosti OSB desky Vlastnosti Eurostrand Sterling OSB Hustota OSB kg/m kg/m 3 Mez pevnosti v ohybu kolmo na podélnou osu desky N/mm 2 30 N/mm 2 Mez pevnosti v ohybu kolmo na příčnou osu desky N/mm 2 15 N/mm 2 Modul pružnosti v ohybu kolmo na podélnou osu desky 5 5,6 kn/mm 2 5 kn/mm 2 Modul pružnosti v ohybu kolmo na příčnou osu desky 2 2,7 kn/mm 2 2 kn/mm 2 Pevnost v tahu kolmo na rovinu desky 0,5 N/mm 2 0,5 N/mm 2 Odolnost vůči vytažení spojovacího prostředku 430N 430N Tepelná vodivost 0,13 W/m 2.K 0,13 W/m 2.K Lineární roztažnost při r. v. 65/85 % 0,15 % 0,15 % Součinitel difuze vodní páry µ Bobtnání po 24 h. 8 % 10 % Emisní třída E 1 Index šíření plamene po povrchu desky Is = 73 mm/min Třída hořlavosti C2 C2 Rychlost odhořívání 0,78 mm/min Vnitřní vlhkost po výrobě 8 ± 3 % 6 % 7.2. CEMENTOTŘÍSKOVÉ DESKY (CTD) Cementotřísková deska (CTD) je deska vyrobená lisováním z částic na bázi dřeva nebo jiných rostlinných částic pojených hydraulickým cementem a možnými přísadami. Podle tvaru, hustoty dřevních částic a podle hustoty výrobků se rozlišují tři základní typy cementotřískových desek: Lehké stavební desky z dřevní vlny (do 450 kg/m 3 ). 37

38 Cementotřískové desky střední hustoty z hrubých třísek ( kg/m 3 ). Cementotřískové desky vysoké hustoty z jemných třísek nad (850 kg/m 3 ). Nejčastějším minerálním pojivem je hydraulický cement, který se vytvrzuje vázáním vody a tvoří vodovzdorné pojivo. Můžeme vycházet z několika druhů hydraulického cementu portlandský, hutní, hlinitanový, železoportlandský.(svoboda, 2012) TYPY CEMENTOTŘÍSKOVÝCH DESEK A JEJICH VYUŽITÍ Desky CETRIS jsou vyráběny v těchto variantách: CETRIS BASIC CTD s hladkým šedocementovým povrchem CETRIS PD CTD o rozměrech 1250 x 625 mm včetně pera a drážky určená pro technologie suchých podlah CETRIS PDB CTD kalibrovaná broušením, určená pro technologie suchých podlah CETRIS PROFIL CTD, jejíž povrch tvoří reliéf imitující strukturu dřeva, omítky nebo břidlice CETRIS PLUS CTD s hladkým povrchem, na obou stranách a všech hranách je nanesen základní nátěr bílé barvy CETRIS PROFIL PLUS CTD, jejíž povrch tvoří reliéf imitující strukturu dřeva, omítky nebo břidlice, na obou stranách a všech hranách je nanesen základní nános bílé barvy CETRIS FINISH CTD s hladkým povrchem opatřeným základním podnátěrem a finální barvou CETRIS PROFIL FINISH CTD, jejíž povrch tvoří reliéf imitující strukturu dřeva, omítky nebo břidlice. Deska je opatřena základním podnátěrem a finální barvou CETRIS AKUSTIC vrtaná CTD CETRIS BASIC pro použití jako pohltivý akustický obklad 38

39 CETRIS POLYCET skládaná lehká suchá plovoucí podlaha s izolačními deskami z elastifizovaného pěnového polystyrénu a roznášecí vrstvy tvořené dvěma vrstvami CTD CETRIS, (SVOBODA, 2012) TECHNOLOGIE VÝROBY LEHKÝCH STAVEBNÍCH CTD DESEK Z DŘEVNÍ VLNY Z po krácené dřevní suroviny (délka 50 cm) se na hoblovacím stroji vyrobí dřevní vlna. Dřevní vlna se zváží a postupuje do impregnační nádrže, kde nastává pomocí roztoku chloridu vápenného nebo hořečnatého mineralizace o koncentraci 1 4 %. Důvodem této mineralizace je zlepšení propojení dřeva s cementem a následného urychlení vytvrdnutí cementu. Po následném vyjmutí z impregnační nádrže a vytlačení přebytečného množství impregnačního roztoku se vlna dopraví do směšovače a tam se důkladně smíchá s odměřenou dávkou portlandského cementu 350 v poměru 2 díly cementu, 1 díl dřevní vlny, 1 díl solného roztoku. Nanesená dřevní vlna ze směšovače putuje na rozdělovací válce, které vrství materiál do forem. Tyto formy jsou dřevěné a natírají se olejem z důvodu zamezení přilepování cementodřevní hmoty. Naplněné formy uložené na sobě na vozíku v počtu 25 ks. Tento vozík se dopraví do stohovacího lisu, kde proběhne vlastní lisování desek. Po následné slisování je vozík sepnut 4 tyčemi a nastává 24 h vytvrzování pod tlakem mimo lis. Po 24 h vytvrzování je možné tyto desky vyjmout z formy. Pro dokonalé vysušení a dozrání cementu na finální pevnost se surové desky složené na paletách ukládají v krytém skladu na dobu 21 až 28 dnů a následně před expedicí se čtyřstranně omítají.(hrázský, 1997) 39

40 FYZIKÁLNÍ A MECHANICKÉ VLASTNOSTI CEMENTOTŘÍSKOVÝCH DESEK (CTD) TAB. Č. 10 FYZIKÁLNÍ A MECHANICKÉ VLASTNOSTI OSB DESEK,(SVOBODA, 2012) Požadavky pro rozhodné vlastnosti CTD podle EN 634 2: 2007 Zkušební metoda Jednotka Požadavky Hustota EN 323 Kg/m Pevnost v ohybu EN 310 N/m 2 9 Modul pružnosti v ohybu EN 310 N/m Rozlupčivost EN 319 N/m 2 0,5 Bobtnání po 2 h EN 317 % 1,5 Rozlupč. po cyklickém testu EN 319 N/m 2 0,3 Bobtnání po cyklickém testu EN 321 % 1, DŘEVOTŘÍSKOVÉ DESKY (MFP) MFP desky se dovážejí do ČR například z Německa pro využití ve stavebnictví, interiéru, obalovém průmyslu apod. Při výrobě se používají dlouhé, štíhlé třísky o běžné tloušťce lepené močovinoformaldehydovým lepidlem. Tyto třísky jsou ve vrchních vrstvách a středové vrstvě uspořádány náhodně, neuspořádaně rozptýlené. Díky této vrstvené struktuře vzniká deska se stabilními vlastnostmi (bez rozdílu v pevnostních vlastnostech v závislosti na směru výrobního toku) a rovnoměrnou strukturou v průřezu desky. U těchto desek se deklaruje dobrou odolnost proti vlhkosti, tento typ desek vznikl jako možná alternativa k OSB deskám.(svoboda, 2012) VLASTNOSTI MFP DESEK A JEJICH VYUŽITÍ MFP desky jsou ideálním materiálem na nosné díly dřevostaveb, u kterých je požadavek na tyto vlastnosti: 40

41 Vysoká pevnost Vynikající opracovatelnost (vrtání, řezání a obrábění jako u masivního dřeva) Hřebíky, skoby a šrouby drží dokonale, zvlášť při okrajích Uhlazený povrch možnost další bezproblémové povrchové úpravy Symetrické drážky a spojovací pera pro přesné a rychlé prodlužování,(edrevo) MFP funkční a dekorativní dřevěný materiál otevírá nepřeberné možnosti použití a využití: Schváleno jako obklad u staveb z dřevěných rámů Pokládání podlah Obklad stěn Nábytkářský průmysl Obaly,(UNDERWOOD) TECHNOLOGIE VÝROBY DŘEVOTŘÍSKOVÝCH DESEK (TROJVRSTVÉ) Třískové desky se vyrábějí z dřevní kulatiny, ale také z druhotných zdrojů dřevní hmoty jejím rozstřikováním. Dříví větších rozměrů se zpracovává na třísky jedno- anebo dvojstupňovým způsobem. Jednostupňovým způsobem se vyrábějí třísky přímo žádané tloušťky z kmenů nebo z kuláčů v délkách 2 16 m. Kdežto dvojstupňovou technologií se nejdříve vyrobí štěpky a ty se dále zpracovávají na třísky žádané tloušťky.(hrázský, 1997)V navazujícím procesu výroby se třísky třídí, popřípadě domílají, suší, nanáší se lepidlo, hydrofobizační a případně i další přísady. Mezi nejpoužívanější 41

42 lepidla při výrobě dřevotřískových desek patří močovinoformaldehydová lepidla. Po dokonalém promísení třísek, lepidla a přísad dochází k postupnému vrstvení povrchového a středového koberce, který se za horka slisuje na pevnou desku. Výroba třískových desek končí formátováním a broušením. Většina dnes vyráběných desek má povrchy oboustranně broušené s hladkým kompaktním povrchem se strukturou z dřevních částic tmavšího nebo světlejšího odstínu. Další úpravou dřevotřískových desek může být laminování, což je lisování souboru papírových vrstev nasycených melaminovou pryskyřicí. Na třískové desky je možné lepit tapety, případně jejich povrch dýhovat nebo oplášťovat vláknitými tvrdými deskami. Pod nátěrové povrchové úpravy je povrch třískových desek potřeba tmelit. (HUJŇÁK, 1996), (HRÁZSKÝ, 1997) 42

43 FYZIKÁLNÍ A MECHANICKÉ VLASTNOSTI MFP DESEK TAB. Č. 11 FYZIKÁLNÍ A MECHANICKÉ VLASTNOSTI MFP DESEK,(SVOBODA, 2012) Vlastnosti desek MFP Norma Jednotka MFP 15 mm MFP 18 mm MFP 22 mm Hustota EN 310 Kg/m Pevnost v ohybu EN 310 N/mm Modul elastický EN 310 N/mm Pevnost v tahu kolmo na rovinu desky Tloušťkové bobtnání po 24 h EN 319 N/mm 2 0,7 0,7 0,6 EN 317 % Pevnost v tahu kolmo na EN 1087 N/mm 2 0,15 0,15 0,15 rovinu desky po varném testu Obsah formaldehydu EN 120 Emisní El<8,0 mg El<8,0 mg El<8,0 mg třída Tepelná vodivost DIN W/mK Hořlavost DIN B2 B2 B2 Koeficient odporu proti DIN /100 50/100 50/100 difuzi vodní páry (vlhko/sucho) Tloušťková tolerance EN 324 mm ±0,3 ±0,3 ±0,3 Rozměrová tolerance (délka/šířka) EN 324 mm ±2 ±2 ±2 Pravoúhlost EN 300 mm 2,0 2,0 2,0 43

44 7.4. PŘEKLIŽKOVÉ DESKY Překližka se ve stavbách využívá v širokých možnostech v mnoha konstrukčních prvcích jako deskový materiál, například pro opláštění stěn nebo panelů jako stojina nebo pásnice u nosníků a také jako styčníková deska při spojování jednotlivých prutů rámů nebo příhradových vazníků. Výhodou je především objemová stálost, která je dána způsobem výroby překližek.(havířová, 2005) TYPY PŘEKLIŽKOVÝCH DESEK I. Dle vzhledové třídy: a) (B) téměř bez defektu je možno připustit jen několik zdravých srostlých suků do průměru 8 mm, výběrová deska, obecně světlá, stejnoměrně zbarvená jsou přípustné hnědé proužky a určená k přírodní povrchové úpravě. Nejsou povoleny žádné vysprávky (zátky). b) (BB) je to deska obecně světlá a stejnoměrně zbarvená, jsou povoleny občasné srostlé suky, přípustná oprava povrchu listů (otevřené suky a zjevné vady jsou vyříznuty a nahrazeny kulatými nebo vejčitými dýhovými vysprávkami se stejnou obecnou barvou jako má základní lícová dýha. Všeobecně je velmi málo vysprávek na lícní desce a mnozí zpracovatelé si tuto jakostní třídu kupují na rozřezání pro přírodní povrchovou úpravu c) (CP) u těchto desek jsou přípustné suky o průměru max. 6 mm v množství 10 ks na m 2 povrchu listu, občasné vlasové prasklinky jsou povoleny, kulaté či vejčité zátky (vysprávky) můžou barevně ladit se základní lícovou dýhou. d) (C) je to deska obalové kvality, jsou přípustné všechny výrobní vady, jestliže nesnižují pevnostní vlastnosti překližky, suky o průměru max. 40 mm jsou přípustné v neomezeném množství, rozevřené praskliny a zjevné vady jsou povoleny. Tyto desky jsou doporučeny na výrobu beden, přepravek nebo k použití v případech, kde nezáleží na vzhledu např. šalovací desky atd. 44

45 II. Dle použití a povrchové úpravy: a) Dle stupně odolnosti lepeného spoje vůči vodě: dle ČSN EN 636 lepení IF 20, FK nebo MR (určeny pro použití ve vlhkém prostředí) nebo lepení AW100, WBP, BFU 100 (určeny pro použití ve venkovním prostředí). b) Dle stupně mechanické úpravy: Nebroušená Broušená z jedné strany Broušená z obou stran c) Dle vzhledu povrchu a vzhledové třídy (vrchní krycí dýha) d) Dle povrchové úpravy: Nefoliované Foliované Protiskluzové,(NIRGOS OBLAST POUŽITÍ PŘEKLIŽEK Stavební průmysl (bednění pro betonování) Obložení stěn rámových konstrukcí Konstrukční desky Truhlářská a nábytkářská výroba (korpusy, záda nábytku, zásuvky, nosné konstrukce pod čalounění, pracovní desky stolů) Zařízení interiérů 45

46 Nosné i nenosné konstrukce Obklady stěn Letecký průmysl Podlahy a stěny dopravních prostředků,(nirgos) TECHNOLOGIE VÝROBY PŘEKLIŽEK Na výrobu překližek se používají kmeny vhodných dřevin, zvláště smrk, buk jedle, topol, bříza, osika a olše. Nejprve se kmeny před loupáním plastifikují, odkorní a nakrátí se na požadovanou délku, která je odvislá od rozpětí upínacího zařízení, na kterých můžeme dýhy zpracovávat loupáním nebo krájením. Při procesu loupání dochází rotačním pohybem výřezu proti přímočarému pohybu nože k odkrajování souvislého pásu dýhy, který se dále vysuší a nastříhá na požadovaný rozměr. Po opravách vad v dýhách se na požadované dýhy nanese lepidlo. Lepidlo lze nanášet na obě strany každé sudé vrstvy v překližce, nebo pouze na jednu stranu každé vrstvy a na druhou vrstvu se přenese kontaktem. Množství nánosu lepidla je odvislé od druhu použité dřeviny, stavu ploch, viskozity lepidla a teploty lisování. Při použití močovinoformaldehydového lepidla je teplota lisu C, lisovací tlak se pohybuje od 1 do 2 MPa, po dobu 1 3 minuty plus 1 minuta na každý mm tloušťky od osy po plochu desky. Doba je dále odvislá od druhu dřeviny, počtu vrstev, teploty lisovacích desek, lisovacího tlaku a velikosti nánosu lepidla. Posledním technologickým úkonem je naformátování překližovaných desek na požadovaný rozměr a broušení desek (egalizování na požadovanou tloušťku) kdy se odstraní nerovnosti a nečistoty.(král, 2005) 46

47 FYZIKÁLNÍ A MECHANICKÉ VLASTNOSTI PŘEKLIŽEK TAB. Č. 12 MECHANICKÉ VLASTNOSTI BUKOVÉ A SMRK. PŘEKLIŽKY,(HUJŇÁK, 1996) Jednotky Buková překližka Smrková překližka Tloušťka mm 8 8 Pevnost v ohybu kolmo na rovinu desky N/mm Pevnost v tahu v rovině desky N/mm Pevnost v tahu kolmo na rovinu desky N/mm 2 3,4 1,5 Pevnost ve smyku kolmo na rovinu desky N/mm TAB. Č. 13 FYZIKÁLNĚ MECHANICKÉ VLASTNOSTI KOMBINOVANÉ PŘEKLIŽKY BUK/SMRK,(HUJŇÁK, 1996) Jednotka Překližka buk/smrk Tloušťka mm 8 Objemová hustota kg/m Modul pružnosti rovnoběžně s vlákny povrchových dýh Modul pružnosti kolmo na vlákna povrchových dýh N/mm N/mm Emisní třída (ČSN EN 636) - E1 Stupeň hořlavosti (ČSN C2 47

48 SPECIÁLNÍ PŘEKLIŽKY VYUŽÍVANÉ VE STAVEBNICTVÍ Stavebnictví patří mezi největší spotřebitele dřeva a výrobků ze dřeva. Firmy vyrábějící stavební překližky a velkoplošné materiály se stále snaží vyvíjet nové vhodné materiály pro výrobu betonářského bednění dle požadavků stavebních projektantů. V dnešní době se používají nejčastěji překližované desky, třívrstvé masivní desky a laťovky. Na tyto materiály jsou kladeny specifické nároky. Výrobní technologie těchto desek jsou velmi náročné a nákladné, což vytváří druhotný požadavek, kterým je zaručení dalšího opakovaného použití. Materiály používané na výrobu bednění by měly zabezpečit několikanásobné použití. Při výrobě betonových konstrukcí (tzv. mokrý proces) je bednění vystaveno agresivnímu prostředí cementu z betonových směsí. Aby nedocházelo k jejich degradaci jsou velkoplošné materiály pro bednění opatřeny fólií nebo nátěrem proti vniknutí vlhkosti a hrany bývají natřeny nátěrem se stejnou funkcí. Firma Doka vyrábí tyto materiály na bednící systémy: Doka 3-SO třívrstvá deska Dokadur třívrstvá deska Dokaplex kombinovaná překližovaná deska Ploma Foil,(HRÁZSKÝ, KRÁL, 2004) OBR. Č. 8 BEDNICÍ DESKA 3-SO SE STRUKTUROU DOKA,(DOKA) 48

49 7.5. SÁDROVLÁKNITÉ DESKY Základními surovinami pro výrobu sádrovláknitých desek (SVD) jsou sádra, starý papír, voda a pro regulaci doby vytvrzení také malé množství přídavných látek. Nároky na kvalitu sádry jsou vyšší než při výrobě sádro-kartonových desek (SKD). Při použití starého papíru se tento papír musí zbavit cizorodých látek a musí být snadno rozvláknitelný. Tento papír může být nahrazen částečně či úplně jiným materiálem VLASTNOSTI A POUŽITÍ SVD Sádrovláknité desky představují homogenní nehořlavý materiál použitelný ve stavebnictví pro vnitřní použití: Bytové příčky Požární stěny Podhledy Opláštění vnitřních stění Suchá omítky Výstavba podkroví Ve srovnání se sádrokartonovými deskami, které se ve stavebnictví používají, mají SVD mnoho předností: Jsou obrobitelné stejnými nástroji jako klasické TD Dobře se řežou, frézují, hoblují a vrtají Jsou vhodné pro foliování a dýhování,(hrázský, 1997) 49

50 TECHNOLOGIE VÝROBY SVD Hlavní surovinou pro výrobu SVD desek je sádrovec, do směsi se přidávají celulózová vlákna získaná recyklací papíru. Tyto přírodní suroviny, sádra i celulózová vlákna se smíchají a po přidání vody (bez použití dalších pojiv) dojde k lisování desky pod vysokým tlakem. Poté se vylisované desky vysuší a oříznou na požadovaný formát. SVD desky se obvykle vyrábí v tloušťkách 10, 12, 15 a 18 mm, v šířce mm a délce do mm. Při výrobě SVD sádra reaguje s vodou, prostoupí do vláken a obalí je. Tímto způsobem se dosáhne výborné stability desky, která se poté může použít při opláštění dřevěné nosné konstrukce stěn, stropů a střešních konstrukcí jako materiál spolupůsobící ze statického hlediska při přenosu zatížení.(havířová, 2005) FYZIKÁLNÍ A MECHANICKÉ VLASTNOSTI SVD TAB. Č. 14 FYZIKÁLNÍ A MECHANICKÉ VLASTNOSTI SVD DESEK,(HRÁZSKÝ KRÁL, 2007) Vlastnosti Jednotka Hodnota Hustota Kg/m Pevnost v ohybu kolmo na výrobní tok N/mm Pevnost v ohybu ve směru výrobního toku N/mm Odolnost vůči vytažení šroubu N//cm 300 Odolnost vůči ohni - A2 Tloušťkové tolerance % ±2 až 3% Modul pružnosti ve směru výrobního toku N/mm Modul pružnosti kolmo na výrobní tok N/mm Tepelná vodivost W/m 2 K 0,35 50

51 7.6. QSB DESKA Quality standart board je zkratka anglického názvu QSB. QSB deska je dřevotřísková deska bez orientovaných třísek, která se vyrábí z tříděných třísek, jež jsou základem pro vysokou hustotu a kompaktnost v celém jejím průřezu. QSB desky mají zlepšenou trvanlivost vůči vlhkému prostředí z důvodu použití melamin-močovinoformaldehydovému lepidlu.(kronospan) VLASTNOSTI A POUŽITÍ QSB DESKY Důležité vlastnosti QSB desky jsou rozměrová přesnost a tvarová stabilita, stejná pevnost v celém průřezu. Tyto desky je možné přesně opracovávat běžnými nástroji, které se používají při obrábění masivního dřeva. Mezi důležité vlastnosti patří také odolnost proti vlhkosti a snadná fixace pomocí standardních spojovacích materiálů. Mezi základní využití QSB desky patří: Výroba obalů, kontejnerů, palet s vysokými nároky na nosnost a odolnost proti nárazu Opláštění stěnových a stropních panelů Dočasné oplocení stavenišť Kostry pro čalouněný nábytek Podkladní desky u podlahových systémů,(kronospan) TECHNOLOGIE VÝROBY QSB DESEK QSB deska se vyrábí z různých druhů dřevní suroviny například štěpka, pilařské odřezky, použité dřevo, obaly, starý nábytek i kůra. Na upravené ploše se surovina nechá v hromadách přirozeně vysychat. Částečně vyschlá surovina podle kvality a velikosti vstupní suroviny dále prochází jednostupňovým či dvojstupňovým rozstřikováním. Pro další zpracování se používají velkokapacitní sušárny, kde se za pomocí horkého vzdu- 51

52 chu ve vznosu docílí požadovaná vlhkost třísek okolo 3%. Suché třísky se třídí vibračními síty na různé frakce třísek. Třísky se ze zásobníku dopravují do nanášečů lepidla, kde se aplikuje na třísky melamin-močovino-formaldehydová pryskyřice většinou postřikem. Třískový koberec s lepidlem požadované tloušťky je přepraven do vyhřívaného lisu (více etážový či kontinuální). Vytvrzené desky se dále formátují či brousí povrchové vrstvy.(reisner, 2012) FYZIKÁLNÍ A MECHANICKÉ VLASTNOSTI QSB DESEK TAB. Č.15 FYZIKÁLNÍ A MECHANICKÉ VLASTNOSTI QSB DESKY,((KRONOSPAN) Specifické požadavky na třískové desky podle ČSN EN 312 Vlastnosti Zkušební postup Požadavek Tloušťková třída v (mm) >4 >6 až >13 >20 >25 >32 Jednotky až 6 13 až 20 až 25 až 32 až 40 Pevnost v ohybu Modul pružnosti v ohybu EN MPa EN MPa Rozlupčivost EN 319 0,5 0,45 0,45 0,4 0,35 0,3 MPa Bobtnání v tloušťce (24 h) EN % Emisní třída EN 636 E1 52

53 8. VYBRANÉ MECHANICKÉ VLASTNOSTI DŘEVA Dřevo skýtá nenahraditelné vlastnosti, které mu předurčují široké uplatnění v praxi. Mezi hlavní mechanické vlastnosti aglomerovaných materiálů patří především pevnost a pružnost. Tyto mechanické vlastnosti charakterizují schopnost aglomerovaných materiálů odolávat vnějším účinkům sil PRUŽNOST DŘEVA Pružnost je schopnost materiálu odolávat deformacím a nabývat počáteční tvar a rozměry, po ukončení působení vnějších sil měnit rozměry a tvar. Při krátkodobých zatíženích je pružnost dřeva a aglomerovaných materiálů charakterizována modulem pružnosti, modulem pružnosti ve smyku a koeficientem příčné deformace (Poissonovým číslem). Modul pružnosti se může určit pouze experimentálně, jelikož pro většinu materiálů zatím neexistují teoreticky odvozené rovnice. Tyto parametry jsou většinou zjišťovány na zkušebních strojích se současným měřením deformace a silového působení síly. Vyobrazení závislosti mezi napětím a deformací v pravoúhlých souřadnicích při stejnoměrné rychlosti zatížení se nazývá pracovním diagramem. Obecný tvar tohoto pracovního diagramu pro dřevo je na obr. č. 9,(MATOVIČ, 1993) OBR. Č. 9 OBECNÝ TVAR PRACOVNÍHO DIAGRAMU,(MATOVIČ) 53

54 Deformační čára vyznačuje závislosti mezi napětím a deformací. Tato čára má dva významné body: A a B. Mez, po kterou při zatížení vznikají jen deformace pružné, se označuje bodem A. Po odstranění zatížení pružné deformace zanikají a těleso se vrací do původního stavu. Mezi úměrnosti σú se nazývá napětí, které této mezi odpovídá. Do meze úměrnosti platí Hookeuv zákon. Nad mezí úměrnosti se stoupajícím napětím dále vzrůstá, není ale přímo úměrná napětí, a tak deformační čára nabývá charakter křivky. Začínají vznikat deformace plastické, které po odstranění působení vnější síly nezanikají (těleso se nevrací do původního stavu. Po dosažení napětí v bodu B dojde k porušení tělesa (mez pevnosti).(matovič, 1993), pro výpočet modulu pružnosti v ohybu se zatížením uprostřed tělesa dle rovnice č. 1: kde: l 0 vzdálenost mezi podpěrami [mm] F působící síla [N] B šířka zkušebního tělesa [mm] H tloušťka zkušebního tělesa [mm] y průhyb tělesa [mm] Podle ČSN EN 310 je tento vztah upraven dle rovnice č. 2: kde: l 1 vzdálenost mezi středy podpěr [mm] 54

55 b šířka zkušebního tělesa [mm] t tloušťka zkušebního tělesa [mm] F 2 F 1 přírůstek zatížení v přímkové části zatěžovací křivky [N] a 2 a 1 přírůstek průhybu ve středu délky zkušebního tělesa [mm] 8.2. PEVNOST DŘEVA Pokud je jednoduchý nosník umístěný na dvou podpěrách a působí-li síla F v tomto středu, vychází se při výpočtu maximálního napětí v povrchových vrstvách z Navierova vzorce č. 3: σ Tento vztah předpokládá lineární průběh napětí až po mez pevnosti a je tedy určitým zjednodušením. Pokud by se vycházelo ze skutečného průběhu napětí během ohybu ve dřevě, byl by výpočet komplikovaný a pro praktické účely nepoužitelný. Pevnost dřeva v ohybu je jednou z nejdůležitějších mechanických vlastností. U dřeva rozlišujeme dva způsoby pevnosti v ohybu s ohledem na průběh vláken a to: a) Pevnost v ohybu, kdy vlákna probíhají rovnoběžně s podélnou osou tělesa a síla působí napříč vláken v radiálním nebo tangenciálním směru b) Pevnost v ohybu, kdy vlákna probíhají kolmo na podélnou osu tělesa, kdy příčný řez je orientován ve směru působící síly nebo kolmo k působící síle Většinou se sleduje a používá pevnost dřeva v ohybu napříč vláken. U zkoušení dřeva se orientují zkušební tělesa většinou tak, aby zatížení působilo napříč vláken v tangenciálním směru (tangenciální ohyb). Při zatížení tělesa vzniká v horní části toho- 55

56 to tělesa napětí v tlaku a ve spodní části v tahu. V tělese nedeformovatelná část bez normálového napětí se označuje jako neutrální osa. Mezi tlakovým a tahovým napětím se nachází napětí smykové. Pevnost dřevotřískových desek je ovlivněná použitým lepidlem, druhem použitého dřeva, typem desky apod. Především je závislá na hustotě desky: se zvyšující hustotou se zvyšují hodnoty pevnosti v ohybu a platí zde lineární vztah.(gandelová, HORÁČEK, 2009) 56

57 9. MATERIÁL A METODIKA 9.1. HLAVNÍ ÚKOL (PŘEDMĚT) ZKOUŠKY Hlavním úkolem zkoušky bylo zjištění pevnosti a modulu pružnosti ve statickém ohybu velkoplošných materiálů na bázi dřeva (DTD, OSB a QSB desky) o jmenovité tloušťce 15 mm a jejich následné porovnání v závislosti na různých rovnovážných vlhkostech vzorků a jejich následná analýza s ohledem na výsledky zkoušky. Rovnovážná vlhkost vzorku odpovídala parametrům prostředí, ve kterém se vzorek nacházel POUŽITÉ TECHNICKÉ NORMY Postupy použité při vymanipulování zkušebních vzorků, při měření, zjišťování výsledků nebo alespoň jejich částí byly provedeny v souladu s technickými normami: ČSN EN 322: Desky ze dřeva, zjišťování vlhkosti ČSN EN 325: Desky ze dřeva, stanovení rozměrů zkušebních těles ČSN EN: 323 Desky ze dřeva, zjišťování hustoty ČSN EN 310: Desky ze dřeva, stanovení modulu pružnosti v ohybu a pevnosti v ohybu 9.3. POUŽITÉ POMŮCKY A ZKUŠEBNÍ ZAŘÍZENÍ Klimatizační komora SANYO Horkovzdušná sušárna SANYO Posuvné měřidlo Laboratorní váhy RADWAG WPX 650 Univerzální zkušební zařízení ZWICK Z 050 obr. č. 10 Software ZWISK obr. č

58 OBR. Č.10 UNIVERZÁLNÍ ZKUŠEBNÍ ZAŘÍZENÍ ZWICK Z 050PŘI ZKOUŠCE 9.4. VÝBĚR KONSTRUKČNÍCH MATERIÁLU PRO EXPERIMENT Pro experiment byly na skladě náhodně vybrány formáty QSB, OSB a DTD desek o rozměrech formátu (2500x1250) mm a tloušťky 18 mm bez viditelných vad a poškození VÝROBA, ROZMĚRY A POČET VZORKŮ Desky byly rozřezány na formátovací pile s ohledem na předpokládanou přesnost, která by se měla pohybovat kolem 0,1 mm. Zkušební vzorky byly vyrobeny v počtu 30 ks vzorků z každého zkoušeného materiálu, celkem bylo vyrobeno 90 ks vzorků (tento počet zahrnoval 21 kusů rezervních vzorků). Každý vzorek byl opatřen popisem s pořadovým číslem a plánovanou vlhkostí. Zkušební tělesa byla vyrobena dle normy ČSN EN 310: Zkušební tělesa musí být pravoúhlá Šířka tělesa b musí být (50±1) mm 58

59 Délka tělesa l 2 musí být 20tinásobkem jmenovité tloušťky zkušebního tělesa plus 50 mm, s největší délkou 1050 mm a minimální délkou 150 mm (pro vzorek o tloušťce 15 mm je tento rozměr 350 mm) OBR. Č. 11 ZKUŠEBNÍ TĚLESA PŘIPRAVENÁ KE ZKOUŠCE URČENÍ VLHKOSTI ZKOUŠENÝCH VZORKŮ Pro tento experiment byly určeny tři vlhkostní stupně, na které byly zkušební vzorky klimatizovány v počtu zkušebních vzorků 30 ks na každý vlhkostní stupeň. Tyto vlhkostní stupně byly stanoveny takto: Absolutně suché vzorky 0 % vlhkosti Vlhkost 12 % Vlhkost nad mezí nasycení buněčných stěn po 7 dnech máčení asi 46 % KLIMATIZACE ZKUŠEBNÍCH TĚLES Zkušební tělesa se dle požadavků klimatizují v prostředí s určitou relativní vzdušnou vlhkostí a teplotou, kterou u zkušebních těles požadujeme. Toto prostředí nám poskytu- 59

60 je tzv. klimatizační komora, kde se hmotnost vzorků považuje za ustálenou, když se výsledky dvou měření provedených za sebou v intervalu 24 hodin vzájemně neliší o více jak 0,1 % hmotnosti zkušebního tělesa ZJIŠŤOVÁNÍ ROZMĚRŮ A HMOTNOSTI ZKUŠEBNÍCH TĚLES Podstatou zkoušky dle ČSN EN 325 je stanovení délky, tloušťky a šířky zkušebního tělesa. Měřící zařízení pro zjišťování tloušťky a šířky zkušebního tělesa musí být certifikováno mikrometr nebo jednoduchý měřící přístroj, u kterého dílky stupnice musí dovolovat čtení s přesností 0,01 mm. Pro měření délky zkušebních těles je postačující měřidlo s přesností 0,1 mm. Každé zkušební těleso se zváží s přesností na 0,01 g na speciálních digitálních vahách STANOVENÍ PEVNOSTI V OHYBU A MODULU PRUŽNOSTI V OHYBU Pevnost v ohybu a modul pružnosti v ohybu se stanoví statickým zatížením zkušebního tělesa ve středu tohoto tělesa, uloženého na dvou podpěrách a modul pružnosti se vypočítá z lineární části zatěžovací křivky. Tato hodnota není skutečný modul, jelikož zkušební metoda zahrnuje kromě ohybu také smyk. Pevnost ohybu a modul pružnosti v ohybu desek se dle ČSN EN 310 zjišťuje pomocí tzv. trojbodového ohybu, který je znázorněn na obr. č. 12 OBR. Č. 12 SCHÉMA TROJBODOVÉHO OHYBU 60

61 PEVNOST VE STATICKÉM OHYBU Dle ČSN EN 310 se pevnost dřevěných desek ve statickém tříbodovém ohybu vypočítá dle rovnice č. 4: σ kde: F max síla, při které dojde k porušení tělesa [N] l 1 vzdálenost podpěr [mm] b šířka zkušebního tělesa [mm] t tloušťka zkušebního tělesa [mm] MODUL PRUŽNOSTI VE STATICKÉM OHYBU Dle ČSN EN 310 se modul pružnosti dřevěných desek ve statickém tříbodovém ohybu vypočítá dle rovnice č. 5: kde: l 1 vzdálenost podpěr mm F 2 síla, která odpovídá 40 % maximální síly N F 1 síla, která odpovídá 10 % maximální síly N b šířka zkušebního tělesa mm t tloušťka zkušebního tělesa mm 61

62 a 2 průhyb tělesa uprostřed délky při F 2 a 1 průhyb tělesa uprostřed délky při F 1 OBR. Č. 13 HODNOCENÍ EXPERIMENTU POMOCÍ POČÍTAČOVÉHO PROGRAMU SOFT- WARE ZWISK 62

63 10. VÝSLEDKY POPISNÁ STATISTIKA MEZ PEVNOSTI V OHYBU DTD DESKY Nejvyšší průměrná hodnota meze pevnosti 13,33 MPa se směrodatnou odchylkou 0,91 MPa a koeficientem variability 6,83 % byla měřením zjištěna u vzorků DTD desky s vlhkostí 10 %. Nejnižší průměrná hodnota meze pevnosti 6,23 MPa se směrodatnou odchylkou 0,79 MPa a koeficientem variability 12,68 % byla měřením zjištěna u vzorků DTD desky s vlhkostí 46 %. TAB. Č.16 MEZ PEVNOSTI V OHYBU DTD DESKY PŘI RŮZNÝCH VLHKOSTECH F m [MPa] DTD 18 mm při různých vlhkostech W = 0 % W = 10 % W = 46 % N platných Střední hodnota 11,52 13,33 6,23 Medián 11,78 12,85 6,4 Směrodatná odchylka 1,53 0,91 0,79 Variační koeficient [%] 13,28 6,83 12,68 Minimum 8,48 12,69 5,06 Maximum 13,32 15,16 7,46 Rozdíl max. - min. 4,84 2,47 2, MODUL PRUŽNOSTI V OHYBU DTD DESKY Nejvyšší průměrná hodnota modulu pružnosti v ohybu 2837 MPa se směrodatnou odchylkou 104 MPa a koeficientem variability 3,66 % byla měřením zjištěna u vzorků DTD desky s vlhkostí 10 %. Nejnižší průměrná hodnota modulu pružnosti v ohybu 916 MPa se směrodatnou odchylkou 94 MPa a koeficientem variability 10,26 % byla měřením zjištěna u vzorků DTD desky s vlhkostí 46 %. 63

64 TAB. Č.17 MODUL PRUŽNOSTI V OHYBU DTD DESKY PŘI RŮZNÝCH VLHKOSTECH E m [MPa] DTD 18 mm při různých vlhkostech W = 0 % W = 10 % W = 46 % N platných Střední hodnota Medián Směrodatná odchylka Variační koeficient [%] 8,48 3,66 10,26 Minimum Maximum Rozdíl max.- min MEZ PEVNOSTI V OHYBU OSB DESKY Nejvyšší průměrná hodnota meze pevnosti 16,62 MPa se směrodatnou odchylkou 2,03 MPa a koeficientem variability 12,21 % byla měřením zjištěna u vzorků OSB desky s vlhkostí 0 %. Nejnižší průměrná hodnota meze pevnosti 8,61 MPa se směrodatnou odchylkou 1,01 MPa a koeficientem variability 11,73 % byla měřením zjištěna u vzorků OSB desky s vlhkostí 46 %. TAB. Č. 18MEZ PEVNOSTI V OHYBU OSB DESKY PŘI RŮZNÝCH VLHKOSTECH E m [MPa] OSB 18 mm při různých vlhkostech W = 0 % W = 10 % W = 46 % N platných Střední hodnota 16,62 15,22 8,61 Medián 16,9 15,44 8,74 Směrodatná odchylka 2,03 2,10 1,01 Variační koeficient [%] 12,21 13,79 11,73 Minimum 13,26 12,30 6,47 Maximum 19,25 19,05 9,55 Rozdíl max. - min. 5,99 6,75 3,08 64

65 MODUL PRUŽNOSTI V OHYBU OSB DESKY Nejvyšší průměrná hodnota modulu pružnosti v ohybu 2323 MPa se směrodatnou odchylkou 106,39 MPa a koeficientem variability 4,57 % byla měřením zjištěna u vzorků OSB desky s vlhkostí 0 %. Nejnižší průměrná hodnota modulu pružnosti v ohybu 1363 MPa se směrodatnou odchylkou 245,06 MPa a koeficientem variability 17,9 % byla měřením zjištěna u vzorků OSB desky s vlhkostí 46 %. TAB. Č.19 MODUL PRUŽNOSTI V OHYBU OSB DESKY PŘI RŮZNÝCH VLHKOSTECH E m [MPa] OSB 18 mm při různých vlhkostech W = 0 % W = 10 % W = 46 % N platných Střední hodnota Medián Směrodatná odchylka 106, ,06 Variační koeficient [%] 4,57 9,58 17,9 Minimum Maximum Rozdíl max. - min MEZ PEVNOSTI V OHYBU QSB DESKY Nejvyšší průměrná hodnota meze pevnosti 12,10 MPa se směrodatnou odchylkou 0,47 MPa a koeficientem variability 3,88 % byla měřením zjištěna u vzorků QSB desky s vlhkostí 10 %. Nejnižší průměrná hodnota meze pevnosti 7,10 MPa se směrodatnou odchylkou 0,68 MPa a koeficientem variability 9,57 % byla měřením zjištěna u vzorků QSB desky s vlhkostí 46 %. 65

66 TAB. Č. 20. MEZ PEVNOSTI V OHYBU QSB DESKY PŘI RŮZNÝCH VLHKOSTECH F m [MPa] QSB 18 mm při různých vlhkostech W = 0 % W = 10 % W = 46 % N platných Střední hodnota 9,28 12,10 7,10 Medián 9,03 12,16 7,21 Směrodatná odchylka 1,11 0,47 0,68 Variační koeficient [%] 11,96 3,88 9,57 Minimum 7,43 11,21 6,35 Maximum 11,26 12,77 8,25 Rozdíl max. - min. 3,83 1,56 1, MODUL PRUŽNOSTI V OHYBU QSB DESKY Nejvyšší průměrná hodnota modulu pružnosti v ohybu 2373 MPa se směrodatnou odchylkou 91,29 MPa a koeficientem variability 3,84 % byla měřením zjištěna u vzorků QSB desky s vlhkostí 10 %. Nejnižší průměrná hodnota modulu pružnosti v ohybu 1000 MPa se směrodatnou odchylkou 92,23 MPa a koeficientem variability 9,22 % byla měřením zjištěna u vzorků QSB desky s vlhkostí 46 %. TAB. Č.21 MODUL PRUŽNOSTI V OHYBU QSB DESKY PŘI RŮZNÝCH VLHKOSTECH E m [MPa] QSB 18 mm při různých vlhkostech W = 0 % W = 10 % W = 46 % N platných Střední hodnota Medián Směrodatná odchylka 87,88 91,29 92,23 Variační koeficient [%] 3,86 3,84 9,22 Minimum Maximum Rozdíl max. - min

67 11. DISKUZE MODUL PRUŽNOSTI V OHYBU DTD, OSB A QSB DESEK PŘI RŮZ- NÝCH VLHKOSTECH Jak je patrné z grafu, u všech zkoušených materiálů je dosaženo nejnižších hodnot při vlhkosti nad mezí hydroskopicity tj. 46 %. Z těchto materiálů dosahuje při této vlhkosti nejhorších výsledků DTD deska. Nejvyšší hodnoty v modulu pružnosti v ohybu dosahuje také DTD deska, kde je tento velký rozptyl možno připisovat její elasticitě. Zajímavostí výsledků této zkoušky jsou rozdílné změny materiálů s ohledem na stoupající vlhkost. Zatímco u OSB desky se stoupající vlhkostí se modul pružnosti plynule snižuje, tak u QSB a DTD desek se při stoupající vlhkosti k 10 % modul pružnosti zvyšuje. To s největší pravděpodobností způsobuje zvyšování hustoty a plasticity materiálu v důsledku narůstání vlhkosti. S rostoucí hustotou je dosahováno vyšších modulů pružnosti a to především z důvodu, kdy dochází k namáhání v povrchových vrstvách. Jestliže je hustotní maximum v těchto vrstvách, dosahují materiály také vyšších hodnot modulu pružnosti.(hrázský, KRÁL, 2003) TAB. Č.22 ANALÝZA STŘEDNÍCH HODNOT MODULU PRUŽNOSTI V OHYBU DTD, OSB A QSB DESEK PŘI RŮZNÝCH VLHKOSTECH E m [MPa] Střední hodnota modulu pružnosti v ohybu při různých vlhkostech Vlhkost 0 % Vlhkost 10 % Vlhkost 46 % DTD tl. 18 mm OSB tl. 18 mm QSB tl. 18 mm

68 Modul pružnosti v ohybu [MPa] Vlhkost 0 % Modul pružnosti v ohybu [MPa] Vlhkost 10 % Modul pružnosti v ohybu [MPa] Vlhkost 46 % 0 DTD 18 mm OSB 18 mm QSB 18 mm OBR.Č.14 ANALÝZA STŘEDNÍCH HODNOT MODULU PRUŽNOSTI V OHYBU DTD, OSB A QSB DESEK PŘI RŮZNÝCH VLHKOSTECH PEVNOST V OHYBU DTD, OSB A QSB DESEK PŘI RŮZNÝCH VLHKOS- TECH Výrazně nejvyšších hodnot pevnosti v ohybu dosahuje OSB deska. Tato pevnost OSB desky je dána štíhlostí a orientací třísky při výrobě desky. Vysoká pevnost v ohybu je také způsobená strukturou materiálu a hlavně rozložením hustoty (hustotním profilem) v příčném průřezu desky, s hustotním maximem v povrchových vrstvách.(hrázský, KRÁL, 2003), Nejnižších hodnot pevnosti v ohybu dosahuje DTD deska. Stejně jako u modulu pružnosti jsou změny hodnot materiálu rozdílné s ohledem na stoupající vlhkost. U OSB desky se stoupající vlhkostí lineárně snižují hodnoty pevnosti v ohybu, zatímco u QSB a DTD desek se zvyšováním vlhkosti k 10 % hodnoty pevnosti v ohybu zvyšují z důvodů plasticity třískových desek. 68