ALTERNATIVNÍ PLNIVO V CEMENTOT ÍSKOVÝCH DESKÁCH Auto i: Ing. Miroslav Vacula Robert Mildner CZ.1.07/1.1.07/02.0099 Popularizace a zvýšení kvality výuky d evozpracujících a stavebních oborů v Moravskoslezském kraji
Miroslav VACULA 1, Robert MILDNER 2 ALTERNATIVNÍ PLNIVO V CEMENTOT ÍSKOVÝCH DESKÁCH Abstrakt Cementot ískové desky jsou vyráběny lisováním směsi d evěných t ísek, cementu, vody a hydratační p ísady. D evěné plnivo může být částečně nahrazen alternativními materiály, ale fyzikálně mechanické parametry, musí být zachována. Klíčová slova Cementot ísková deska, d evěné t ísky, vlákna, kamenná vlna, pevnost v tahu za ohybu. 1 ÚVOD Jedním z mnoha stavebních konstrukčních deskových materiálů jsou cementot ískové desky. Podle harmonizované normy [1] jsou azeny mezi desky na bázi d eva. Toto za azení je způsobeno plnivem v deskách d evěnými t ískami a pilinami. Právě složením směsi pro výrobu cementot ískových desek tyto desky vynikají vysokou odolností vůči vlhkosti, mechanické odolnosti a zároveň odolnosti vůči ohni. Cementot ískové desky slučují výhodné vlastnosti d eva a cementu, a právě tento synergický účinek je určuje k všestrannému stavebnímu použití [2]. D evěné plnivo vnáší bohužel i svá negativa do výsledného stavebního výrobku. Jako každý materiál na bázi d eva cementot ísková deska reaguje na změnu vlhkosti prost edí změnou rozměrů - roztažností pop ípadě smrštěním. Plnivo může být částečně nahrazeno taktéž druhotnými surovinami nebo i úplně nahrazeno jinými rostlinnými zdroji, jako je technické konopí. Tento text navazuje na p edchozí publikované texty [3] [4], a se zabývá možností využití odpadu z výroby kamenné vlny izolačních desek z nového dodavatele, získaného v roce 2014. 2 POPIS ALTERNATIVNÍ SUROVINY P i výrobě tepelných izolací z minerální vlny vzniká vláknitý odpad v různé podobě a úpravě. V roce 2011 byl získán odpad z výrobního závodu Bohumín společnosti Rockwool, a.s. Jednalo se o odpad s písčitou složkou, která obsahuje větší a menší zrna z čedičového skla. Tento materiál bylo t eba upravit [3] a následně byl vyzkoušen [4]. P i náhradě 10 % d evěného plniva byly dosaženy p íznivé výsledky vyrobené cementot ískové desky s alternativním složením. Tento typ odpadu od roku 2013 výše uvedený výrobce nenabízí, proto další kroky v pokračování této vývojové etapy byly ukončeny. Na konci roku 2013 ale p íznivě na naši poptávku reagoval jiný výrobce izolačních desek z kamenné vlny společnost KNAUF INSULATION, s.r.o. Ve své výrobním závodě v Nové Bani (Slovenské republika) produkuje také různé odpady ve formě vláken z kamenné vlny. Po sérií jednání a oboustranných návštěv vzešla jako nejlepší varianta nabídka jemného odpadu z formátování izolačních desek, s obchodním označením NOBASYP. Tento typ odpadu je vhodný p ímo do výrobní směsi pro cementot ískové desky, protože neobsahuje žádné pevné skelné částice, zbytky tkanin a svou frakcí odpovídá velikostí používaných d evěných t ísek. V několika etapách bylo v roce 2014 do 1 Ing. Miroslav Vacula, CIDEM Hranice, a.s. divize CETRIS, Nová 223, 753 01 Hranice, tel.: (+420) 5Ř1 676 393, e-mail: vacula@cetris.cz. 2 Robert Mildner, CIDEM Hranice, a.s. divize CETRIS, Nová 223, 753 01 Hranice, tel.: (+420) 5Ř1 676 3014, e-mail: mildner@cetris.cz.
výrobního závodu v Hranicích pro výrobu cementot ískových desek společnosti CIDEM Hranice, a.s. dopraveno pro otestování celkem 10 m3 vláknitého odpadu. Obr. 1: Detail vláknitého odpadu z formátování izolace 3 PROVOZNÍ ZKOUŠKY S ALTERNATIVNÍM PLNIVEM 3.1 Složení receptur Stávající složení směsi pro výrobu cementot ískových desek vychází z použití těchto základních surovin: - portlandský cement CEM 42,5R (objemově cca 25 %) - d evěné t ísky, piliny p evážně smrkové d evo (objemově cca 63 %) - voda (objemově cca 10 %) - chemické p ísady vodní sklo, síran hlinitý (objemově cca 2 %) Obr. 2: Graf složení směsi pro výrobu cementot ískové desky Plnivem ve směsi jsou d evěné t ísky, které se také výrazně podílejí na zajištění pevnostních charakteristik (p edevším pevnost v tahu za ohybu, modul pružnosti). Částečná náhrada d evěných t ísek vlákny může snížit pevnost v tahu za ohybu desek.
V p edchozím testu v roce 2013 [4] bylo zkoušeno dávkování ve výši 10 % objemu d evěných t ísek. Nově nabízená alternativa vláknitého odpadu má denní produkci cca 6 tun, což p i standartní výrobě cementot ískových desek (cca 1Ř0 míchaček denně) postačí zhruba na dávkování cca 33 kg/ míchačku, což odpovídá 5 % objemu d evěných t ísek. Z tohoto důvodu byla zvolena odlišná receptura, než v roce 2013. V receptu e cementot ískových desek bylo p i provozní zkoušce v červnu 2014 tedy nahrazeno 5 objemových procent atro t ísky skelným vláknem. Byla změ ena vlhkost dodaného skelného vlákna, hodnota HABS = 0,43 %. Skelné vlákno není nasákavé, namě ená vlhkost je pro stanovení celkové vlhkosti CT směsi nepodstatná a nebylo s ní p i výpočtu počítáno. Sypná hmotnost skelných vláken je více než dvojnásobná oproti sypné hmotnosti atro d eva. Množstevně bylo nahrazeno v jedné míchačce 13 kg atro d eva 31 kg skelného vlákna. Průměrná objemová hmotnost hotových cementot ískových desek se dle výpočtu zvýší cca o 30 kg/m3. V únoru 2015 byl proveden ještě jeden provozní test, množstevně bylo nahrazeno v jedné míchačce 3Ř kg atro d eva ř1 kg skelného vlákna (15 % náhrada). 3.2 Postup výroby V obou p ípadech p ed samotnou výrobou byla testována surovina navážena do plastových pytlů a vynesena k míchačce. Oproti standartním vstupním materiálům byla alternativní vlákna nasypána ručně do míchačky. Namíchaná směs z míchačky je průběžně dopravována do vrstvících komor a následně vzduchovým t íděním vrstvena na plechy. Vzhledem k tomu, že výroba cementot ískových desek je kontinuální záležitost, byly vyrobeny vždy minimálně 4 míchačky, aby vrstvící komory byly dokonale zaplněny a došlo k dokonalému vrstvení. Obr. 3: Mísení směsi pro výrobu cementot ískové desky Rozmíchávání výrobní směsi s vláknitým odpadem probíhalo standardně. Nebyly zjištěny žádné problémy s rozmícháváním, vrstvením směsi. Žádná vlákna se nezachytávala na sítech ani v tryskách
vrstvících strojů. P i každém provozním testu byla vždy vyrobena jedna paketa cementot ískových desek tl. 12 mm. 4 ZHODNOCENÍ A NÁVRH NA DALŠÍ VYUŽITÍ Z celkového množství zkušebních desek byly namátkově vybrány t i desky a jejich mechanické vlastnosti byly porovnány s namátkově odebranými srovnávacími deskami vyrobenými ve stejném období, ale se standartní výrobní recepturou (tab. 1). Tab. 1 Srovnání mechanických vlastností vybraných desek Normové hodnoty dle ČSN EN 634-1 Průměr z výroby Test 2013 (10% náhrada vlákny z kamenné vlny) Test 2014 (5% náhrada vlákny z kamenné vlny) Test 2015 (15% náhrada vlákny z kamenné vlny) Objemová hmotnost (kg/m 3 ) Pevnost v tahu za ohybu (N/mm 2 ) Modul pružnosti (N/mm 2 ) >1000 1 329 1 408 1 364 1 388 >9,00 11,95 12,08 12,66 9,61 >4 500 6 569 6 765 7 650 7 475 5 ZÁVĚR Další provozní zkouška v roce 2014 opět prokázala, že náhrada d evěného plniva vlákny z kamenné vlny (tentokráte v množství 5 %) nezhoršuje fyzikálně-mechanické parametry. V p ípadě porovnání s referenčním současně vyrobeným vzorkem klasickou recepturou došlo dokonce k mírnému zvýšení ohybové pevnosti a modulu pružnosti. Vyšší náhrada d evěných t ísek vlákny z izolačních desek na bázi kamenné vlny (test únor 2015 15 % náhrady) již snižuje pevnosti desek v tahu na ohybu, a to témě na minimální normovou hodnotu. Na nízkých hodnotách pevností může mít al vliv i zimní výroba cementot ískových desek dlouhodobě v zimním období dochází k poklesu dosažených fyzikálně mechanických hodnot u vyráběných desek oproti dlouhodobému průměru. Z provedených testů lze konstatovat, že vhodnou úpravou a dávkováním odpadu z výroby kamenné vlny v množství do 10 % lze dosáhnout srovnatelných parametrů jako u standardně vyráběné cementot ískové desky. S ohledem na materiálovou bázi vláken minerální vlny lze p edpokládat zvýšení požární odolnosti desek. LITERATURA [1] ČSN EN 13řŘ6 Desky na bázi d eva pro použití ve stavebnictví Charakteristiky, hodnocení shody a označení [2] Firemní literatura společnosti CIDEM Hranice, a.s. [3] Vacula, M., Klvač M., Mildner R., Libosvárová M., Bačovský J. Výzkumná zpráva č. 01/2011/CIDEM Možnosti p edúpravy vláknitých anorganických odpadů z výroby izolačních materiálů, CIDEM Hranice, 2011.
[4] Vacula, M., Klvač M., Mildner R., Libosvárová M., Výzkumná zpráva č.01/2013/cidem Alternativní suroviny využitelné jako plnivo p i výrobě cementot ískových desek ově ení parametrů, CIDEM Hranice, 2013. Keywords ALTERNATIVE ADDITIVE IN CEMENT-SPLINTER BOARDS Cement bonded particle boards, wood chips, fibre, stone woll, tensile bending strength. Summary Cement bonded particle boards are manufactured by compression of a mixture of wood chips, cement, water and hydrating ingredients. Wooden filler can be partially replaced by alternative materials, but physic-mechanical parameters must be retained.