VLAKNINSKA IN IVERNA LESNA TVORIVA -...

Vlakninska in iverna lesna tvoriva 18.02.2009

2009/10 -‐ Uni 1

VLAKNINSKA IN IVERNA LESNA TVORIVA

doc. dr. Sergej MEDVED

PREDSTAVITEV

➠ Predavatelj

doc. dr. Sergej Medved

➠ Telefon

01/320 36 17

➠ Govorilne ure

Sreda: 13:00 - 15:00

➠ e-mail

[email protected]

➠ Domača stran

http://les.bf.uni-lj.si

2!

PREDSTAVITEV

ORGANIZACIJA DELA

➠ Predavanja: 5 ur/teden (sreda 08:00 – 11:00; četrtek 08:00 – 10:00)

Pristonost na predavanjih ni obvezena, je pa zaželena (preverjanje prisotnosti).

➠ Vaje: 4 ure/teden (četrtek 10:00 – 14:00)

Pristonost na vajah je obvezena!!!

➠ Terenski dnevi: 3

Prisotnost je obvezna!!!

3!


2009/10 -‐ Uni 2

PREDSTAVITEV

OBVEZNOSTI IN OCENJEVANJE

➠ Obveznosti

➠ Prisotnost na laboratorijskih in terenskih vajah (100%)

➠ Predstavitev opravljenih vaj (ob koncu posameznih vaj – ustno))

➠ Opravljen kolokvij vaj (vsake vaje – ustno)

➠ Ocenjevanje – ocena izpita

➠ Seminarska naloga (30%) in

➠ Pozitivna ocena delnih izpitov – trije (70%) ali

➠ Vsak pozamezen izpit doseženih 5,1 točke ali več priznan izpit

➠ Zbranih skupno 12 točk ustni zagovor (tri vprašanja)

➠ Končni izpit pisni (70%)

4!

PREDSTAVITEV

LITERATURA – MONOGRAFIJE

 Ambrozy, H.G., Giertlová, Z., 2005. Holzwerkstoffe: Technologie – Konstruktion –

Anwendung. SpringerWienNewYork (nemški jezik)

 Kollmann, F./ Kuenzi, W. E./ Stamm, J. A., 1975. Principles of Wood Science and

Technology – Volume II: Wood Based Materials. Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo,

Springer–Verlag (angleški in nemški jezik)

 Krpan, J., 1970. Tehnologija furnira i ploča. Tehnička knjiga Zagreb (hrvaški jezik)

 Maloney, T. M., 1977. Modern particleboard & Dry–process fiberboard manufacturing. San

Francisco, Miller Freeman Publications Inc. (angleški jezik)

 Miljković, J., 1991. Iverice : kompozitni materijali od usitnjenog drveta. Beograd, Naučna

knjiga (srbski jezik)

5!

PREDSTAVITEV

LITERATURA – MONOGRAFIJE

 Mizi, F. et al., 2009. Performance in use and new products of wood based composites.

London: Brunel University press (angleški jezik)

 Moslemi, A. A. 1974a. Particleboard – Volume 1: Materials. Amsterdam, London, Southern

Illinois University Press (angleški jezik)

 Moslemi, A. A. 1974b. Particleboard – Volume 2: Technology. Amsterdam, London,

Southern Illinois University Press (angleški jezik)

6!


2009/10 -‐ Uni 3

PREDSTAVITEV

LITERATURA – REVIJE

 Drevársky vyskum ➯ Wood Research (angleški jezik)

 Drvna industrija (hrvaški in angleški jezik)

 Forest Products Journal (angleški jezik)

 Holz als Roh– und Werkstoff (angleški in nemški jezik)

 Holzforschung (angleški in nemški jezik)

 Holzforschung und Holzverwertung (angleški in nemški jezik)

 Holztechnologie (angleški in nemški jezik)

 Les (slovenski in angleški jezik)

 Zbornik gozdarstva in lesarstva (slovenski in angleški jezik)

 Wood and Fibre Science (angleški jezik)

 Wood Science and Technology (angleški jezik)

7!

PREDSTAVITEV

LITERATURA – TERMINOLOGIJA

 Lesarski terminološki slovar, Ljubljana, Lesarska založba, 2008, 121 s

8!

PREDSTAVITEV

OPIS VSEBINE PREDMETA

 Zgodovina razvoja plošč iz dezintegriranega lesa (OSB, iverne, in vlaknene plošče, WPC)

 Tehnološki postopki izdelave

 Značilnosti plošč iz dezintegriranega lesa

 Lastnosti plošč

 Osnove snovanja lesnih ploščnih kompozitov iz iveri in vlaken – inženirski pristop

 Oblaganje plošč

 Ekologija

9!


2009/10 -‐ Uni 4

UVOD

ANGLEŠKA IN NEMŠKA TERMINOLOGIJA

Slovensko Angleško Nemško OSB (iverna plošča s ploščatim usmerjenim iverjem)

OSB OSB

Iverna plošča Particleboard, Chipboard Spanplatte Vlaknena plošča Fibreboard, Fiberboard Fasserplatte Lahki ploščni kompozit Lightweight composite Leichtbau Werkstoffe/platte Ploščata iver – strands Strands Strands Iver Particle Span, Späne Iverjenje Flaking, Chipping Zerspanerung Vlakno Fibre, Fiber Fasser Razvlaknjevanje Defibration, Defiberation Zerfasserung Sekanec Chip Hacker Lepilo Adhesive, Glue, Resin Leim Olepljanje Blending Beleimung

10!

UVOD

ANGLEŠKA IN NEMŠKA TERMINOLOGIJA

Slovensko Angleško Nemško Natresanje Forming, Spreading Streuen Preproga (iverna, vlaknena) Mat (strands, particle, fibre,

fiber) Vlies (strands, span, fasser)

Predgretje Pre-steamin Vorwärmung Stiskanje Pressing Pressen Oblaganje Surfacing, Surface lamination Oberflächenbehandlung,

Oberflächenvergütung, Beschichtung

Obložena plošča Surface board, Surfaced board

Beschichtete paltte

11!

UVOD

12!


2009/10 -‐ Uni 5

UVOD

LESNI INŽENIRSKI KOMPOZITI

Skupina proizvodov iz lesa zlepljenih z ustreznim lepilom in stisnjenih v kompoziten material.

➠ Furnirne plošče

➠ LVL

➠ Parallam

➠ PSL

➠ OSB

➠ Iverne plošče

➠ Vlaknene plošče

➠ Iverno–cementne plošč

➠ Vlakneno mavčne plošč

➠ WPC (wood plastic composit – iverno-plastičen kompozit, lesno-plastičen kompozit)

13!

UVOD

ZAKAJ LESNI PLOŠČNI KOMPOZITI?

➠ Celovita izraba lesne mase

➠ Relativno homogena struktura

➠ Relativno dobre mehanske, fizikalne in reološke lastnosti

➠ Dimenzijska stabilnost problematično je samo delovanje v vertikalni smeri (debelinski

nabrek)

➠ Serijska proizvodnja (možna izdelava velikih količin)

➠ Ciljna izdelava glede na zahtevane oz. željene lastnosti

➠ Enostavna nadaljnja predelava in obdelava

➠ Možna uporaba tako za pohištvo kot tudi v gradbeništvu

➠ Cenen proizvod

➠ Ekološko sprejemljivi???

14!

UVOD

ZAKAJ NE

➠ Izgled

➠ Nosilnost

➠ Delovanje v vertikalni smeri – debelinski nabrek

➠ Uporabnost

➠ Ekologija – hrup, prah, voda, zrak

➠ Lepilo formaldehid (kancerogen) in druge lahkohlapne organske komponente

➠ Nevarnost požarov in eksplozij (pri proizvodnji)

15!


2009/10 -‐ Uni 6

ZGODOVINA

6 stoletje p. n. š. – Zametki današnjih vlaknenih plošč (Japonska)

1772 – Patent za izdelavo plošč iz celuloznih vlaken

1858 – Patent za izdelavo vlaknenih plošč

1880 – Poskus izdelave vlaknenih plošč po mokrem postopku

1887 – Zapisi o uporabi lesnih odpadkov za izdelavo ivernih plošč (Hubbard)

1889 – Patentirana metoda stiskanja oblepljenenih iveri

1905 – Patent za stiskanje iveri

1914 – Postavljena prva tovarna vlaknenih plošč (ZDA – Minnesota)

1924 – Patentiran t. im. masonitov postopek (Masonit – ZDA)

1931 – Patentiran t. im. defibrator postopek (Asplund)

1932 – Pognana prva tovarna na Švedskem, ki je uporabljala Asplundov postopek defibriranja

1941 – Proizvodnja ivernih plošč

16!

ZGODOVINA

1965 – Proizvodnja MDF

1949 & 1954 – Patent za “waferboard”

1955 – Proizvodnja “waferboard”

1978 – Proizvodnja OSB plošč

1946 – Pognana tovarna za izdelavo vlaknenih plošč po mokrem postopku v Ilirski Bistrici

(prenehala obratovati 1986)

1971 – Postavljena sodobna tovarna ivernih plošč v Nazarju

1973 – Postavljena sodobna tovarna ivernih plošč v Otiškem vrhu (posodobljena 2007)

1976 – Postavljena sodobna tovarna ivernih plošč v Novi Gorici (prenehala z obratovanjem

leta 2002) ter Cerknici (prenehala z obratovanjem leta 1994)

1976 – Pognana tovarna za izdelavo vlaknenih plošč po suhem postopku v Ilirski Bistrici

2002 – Prenehala z obratovanjem tovarna ivernih plošč v Novi Gorici

17!

PROIZVODNJA

PROIZVODNJA LESNIH PLOŠČNIH KOMPOZITOV V EU (2008)

➠ Proizvedeno skupaj 65,8 miljonov m3

➠ Izolacijske & HDF 5%

➠ OSB 6%

➠ Furnirne plošče 6%

➠ MDF 22%

➠ Iverne plošče 61%

18!


2009/10 -‐ Uni 7

PROIZVODNJA

PROIZVODNJA OSB, IVERNIH IN VLAKNENIH PLOŠČ V SLOVENIJI

OSB 0

Iverne plošče 200.000…250.000 m3

Vlaknene plošče 100.000…150.000 m3

19!

UPORABA

➠ Embalaža

➠ Pohištvo:

➠ Regali

➠ Omare

➠ Stoli

➠ Mize

➠ Vratna krila

➠ Podboji

➠ Razne obloge: talne, stenske, stropne

➠ Notranja oprema avtomobilov, vlakov, letal

➠ Ohišja televizorjev in zvočnikov

20!

UPORABA

➠ Reklamni panoji

➠ Police oz. regali v trgovinah

➠ Gradbeništvu:

➠ Krovstvo

➠ Talne podloge pri polaganju parketov

➠ Zunanje in predelne stene

➠ Izolacija

➠ Hiše

21!


2009/10 -‐ Uni 8

TEHNOLOŠKI POSTOPEK

➠ Izdelava OSB plošč

➠ Izdelava ivernih plošč

➠ Izdelava vlaknenih plošč

22!

TEHNOLOŠKI POSTOPEK

OSNOVNE FAZE PROIZVODNJE

➠ Priprava lesne surovine

➠ Oblepljanje lesne surovine

➠ Natresanje oz. izdelava tepiha

➠ Stiskanje

➠ Končna obdelava

23!

TEHNOLOŠKI POSTOPEK – PRIPRAVA LESNE SUROVINE

➠ Hlodovina in celolesni ostanki

➠ Drobni lesni ostanki (žagovina, skobljanci, ...)

➠ Rabljen/recikliran les

Hlodovina C.L.O. D.L.O. Rabljen les

Sekanci Sekanci Sekanci

Strands Iver Vlakno

24!


2009/10 -‐ Uni 9


➠ Skladiščenje

➠ Lesna vrsta

➠ Oblika

➠ Dezintegracija oz. drobljenje lesa se začne z:

➠ Čiščenjem vhodne surovine

➠ Detekcija in odstranjevanje kovinskih delcev

➠ Odstranjevanje skorje (proizvodi višje kakovosti, plošče s svetlo površino)

25!


IZDELAVA SEKANCEV

➠ Valjčni sekirostroj

Maier, 2009 Pallmann, 2009

26!


IZDELAVA SEKANCEV

➠ Kolutni sekirostroj Andritz, 2009

Acrowood, 2009

27!


2009/10 -‐ Uni 10


IZDELAVA STRANDSOV

➠ Strands – ploščata rezana iver

➠ Debelina: do 2 mm

➠ Širina: 10...40 mm

➠ Dolžina: 50...200 mm

➠ Uporabljajo se predvsem iglavci

➠ Izdelava strandsov iz hlodovine in celolesnih ostankov ➯ direktno iverjenje

➠ Izdelava sekancev (večjih dimenzij, predvsem daljši) iz hlodovine in celolesnih ostankov

izdelava strandsov ➯ indirektno iverjenje (Maier, 2002)

28!


IZDELAVA STRANDSOV

➠ Obročasti iverilnik za hlodovino ➯ izdelava rezanega ploščatega iverja (stradsov)

➠ Rezanje poteka v smeri vlaken

➠ Strandsi so gladki, pravokotne oblike, nadzorovanih (željenih) dimenzij

➠ Majhen delež finih – nezaželjenih frakcij

➠ Uporabne za proizvodnjo iveri

Pallmann, 2009

29!


IZDELAVA STRANDSOV

➠ Obročasti iverilnik za sekance ➯ izdelava ploščatega iverja

Maier, 2009

30!


2009/10 -‐ Uni 11


IZDELAVA IVERJA

➠ Iverje (ploščato, paličasto, rezano, drobljeno)

➠ Debelina: do 2 mm

➠ Širina: 1...10 mm

➠ Dolžina: 1...40 mm

➠ Uporabljajo se iglavci in listavci

➠ Hlodovina in celolesni ostanki ➯ iverje (direktno iverjenje)

➠ Hlodovina in celolesni ostanki ➯ sekanci ➯ iverje (indirektno iverjenje)

➠ Drobni lesni ostanki iverje ➯ iverje (direktno iverjenje)

➠ Rabljen les ➯ sekanci ➯ iverje (indirektno iverjenje)

➠ Drobljenje/pomlevanje

31!


IZDELAVA IVERJA

➠ Ploščato rezano iverje – hlodovina in celolesni ostanki (direktno iverjenje)

➠ Rezanje v smeri vlaken ali pravokotno na smer vlaken

➠ Valjčni iverilnik Kolutni iverilnik

Bruks, 2009

32!


IZDELAVA IVERJA

➠ Paličasto rezano iverje – hlodovina in celolesni ostanki

➠ Predhodno izdelani sekanci (indirektno iverjenje)

➠ Rezanje predvsem v smeri vlaken

➠ Paličasto iverje – drobni lesni ostanki (direktno iverjenje)

➠ Smer rezanja odvisna od velikosti delca - naključna

➠ Obročasti iverilnik

Maier, 2009

33!


2009/10 -‐ Uni 12


IZDELAVA IVERJA

➠ Drobljeno iverje

➠ Dodatno drobljenje/pomlevanje iverja

➠ Smer rezaja naključna

➠ Udarni križni mlin

➠ Mlin s kladivi

➠ Mlin s siti

Pallmann, 2009 Maier, 2009

34!


IZDELAVA IVERJA IZ ODSLUŽENEGA LESA

35!


IZDELAVA VLAKEN

➠ Dvostopenjski proces

➠ Izdelava sekancev in separacija

➠ Izdelava vlaken

➠ Priprava sekancev – izpiranje in “kuhanje”

➠ Razvlaknjevanje

36!


2009/10 -‐ Uni 13


IZDELAVA VLAKEN

➠ Izdelava sekancev in separacija

➠ Dimenzije: 30×25×5 mm

Andritz, 2009

37!


IZDELAVA VLAKEN

➠ Priprava sekancev

➠ Izpiranje Metso, 2004

38!


IZDELAVA VLAKEN


➠ “Kuhanje”

➠ Asplundov postopek

➠ Kemijski postopek

➠ Masonov postopek

39!


2009/10 -‐ Uni 14


IZDELAVA VLAKEN


➠ Asplundov postopek Metso, 2004 Pallmann, 2004

40!


IZDELAVA VLAKEN


➠ Kemijski postopek

41!


IZDELAVA VLAKEN



42!


2009/10 -‐ Uni 15


IZDELAVA VLAKEN


➠ Mehanično razvlaknjevanje

43!


IZDELAVA VLAKEN


➠ Defibrator Andritz, 2004

44!


IZDELAVA VLAKEN



45!


2009/10 -‐ Uni 16

TEHNOLOŠKI POSTOPEK – SUŠENJE

➠ Predgrelci

➠ Uporabljajo se pri delcih z visoko H

➠ Predvsem cevni sušilniki

➠ Povečanje kapacitete sušenja

➠ Kapaciteta izparevanja: 1...15 t/h

➠ Kapaciteta sušenja: 1...85 t/h (vlažen)

➠ Ogrevanje (olje, plin, lesni prah, ...)

➠ Kombinirana uporaba svežega zraka in rekuperacija toplega zraka

➠ Istočasen dovod materiala z različno H

46!


➠ Dovajanje toplote

➠ Direktno

➠ Indirektno

➠ Transport

➠ Mehanski

➠ Pnevmatski

47!


Vrsta sušilnika Oblika Temperatura Čas Kapaciteta

Rotacijski -

cevni do 200° C do 20 min

do 9 t/h (izpar)

do 19 t/h (vla.)

Rotacijski -

valjčni do 160° C do 20 min

do 18 t/h (izpar.)

do 55 t/h (vla.)

48!


2009/10 -‐ Uni 17



Valjčni – enojni

prehod do 450° C do 30 min

do 40 t/h (izpar.)

do 90 t/h (vla.)

Valjčni – trojni

prehod do 400° C do 7 min

do 25 t/h (izpar.)

do 50 t/h (vla.)

49!



Cevni do 500° C do 20 s do 45 t/h (izpar.)

do 80 t/h (vla.)

Cevni s šobami do 500° C do 3 min do 10 t/h (izpar.)

do 20 t/h (vla.)

50!


➠ Cevni sušilnik s separacijo

➠ a...gorilec

➠ d...sušilna cev

➠ e...separatoji delcev

➠ m...vhod iverja

➠ n...izhod iverja

➠ p...izhod praha

51!


2009/10 -‐ Uni 18


➠ Cevni sušilnik s sistemom za oblepljanje

➠ Blowline

➠ Tvhodna: 250...340° C

➠ Tizhodna: 65...90 ° C

➠ Tpovp ≤160° C

➠ Čas sušenja ≤ 20 sek

➠ Hitrost vlaken: 3,0...3,3 kg/s

➠ Hitrost zraka: 25 m/s

52!


➠ Sušenje z nenasičeno vodno paro

Običajen proces sušenja

Sušenje z nasičeno vodno paro

53!

TEHNOLOŠKI POSTOPEK - SEPARACIJA

MEHANSKA SEPARACIJA

➠ Perforiran boben

➠ Sita

54!


2009/10 -‐ Uni 19


MEHANSKA SEPARACIJA

➠ Valji

55!


PNEVMATSKA SEPARACIJA

56!

TEHNOLOŠKI POSTOPEK - OBLEPLJANJE

➠ PRIPRAVA LEPILA

Diskontinuiran

Kontinuiran Blowline Metso, 2004

57!


2009/10 -‐ Uni 20


DOZIRANJE LESNE SUROVINE (strandsov, iveri, vlaken)

➠ Gravimetrično ali volumetrično merjenje

➠ Visoka fleksibilnost Metso, 2004

Pal, 2004

58!


Vrsta plošče Vrsta lepila Sloj Delež lepila

OSB

MF 4…10%

FF 6…8%

pMDI/MDI 2…6%

Iverna plošča

UF CL 4…8%

SL 8…14%

MF CL 4…8%

SL 8…14%

FF CL 6…9%

SL 8…12%

pMDI/MDI CL 2…4%

SL 6…8%

59!


Vrsta plošče Vrsta lepila Sloj Delež lepila

Vlaknena plošča

UF 12…19% (BL)

UF 9…12% (DF)

MF 10…12%

FF 8…12%

pMDI/MDI 2…6%

60!


2009/10 -‐ Uni 21


OBLEPLJANJE STRANDSON IN IVERI

61!


OBLEPLJANJE VLAKEN

➠ Oblepljanje vlaken v vodni suspenziji (izdelava vlaknenih plošč po mokrem postopku)

62!


OBLEPLJANJE VLAKEN

➠ Oblepljanje mokrih vlaken – Blowline postopek

➠ Oblepljanje pred ali med sušenjem

➠ Hitrost vlaken med 150 in 500 m/s oz. 3,0...3,3 kg/s

➠ Hitrost zraka do 25 m/s

➠ Tlak nanosa lepila med 14 in 16 barov

➠ Velikost kapljice lepila med 50 in 80 µm

➠ Hladno lepilo naneseno na vlakna s T med 100 in 110° C

63!


2009/10 -‐ Uni 22


OBLEPLJANJE VLAKEN

➠ Oblepljanje suhih vlaken

64!


OBLEPLJANJE VLAKEN

➠ Kombinirano – dvostopenjsko oblepljanje vlaken

➠ Prva stopnja: delen nanos lepila z blowline postopkom (20...30 %)

➠ Druga faza: nanos lepila po sušenju (valjčni stroji za oblepljanje)

65!

TEHOLOŠKI POSTOPEK - NATRESANJE

NATRESANJE OZ. FORMIRANJE TEPIHA

66!


2009/10 -‐ Uni 23


OSB PLOŠČE

Siempelkamp, 2004

Dieffenbacher, 2004

67!


IVERNA PLOŠČA

Lučanje (CL) Zračno (SL) Valjčno (CL in SL)

Siempelkamp, 2004

68!


VLAKNENA PLOŠČE

69!


2009/10 -‐ Uni 24

TEHNOLOŠKI POSTOPEK – PREDSTISKANJE IN PREDGRETJE

PREDSTISKANJE

Metso, 2004

70!


PREDGRETJE

➠ Segrevanje SL

➠ T nasičene vodne pare: 103...105° C

Dieffenbacher, 2004

71!


PREDGRETJE

➠ Segrevanje CL (vlaknene plošče)

➠ T nasičene vodne pare: 103...105° C

Metso, 2004

72!


2009/10 -‐ Uni 25


PREDGRETJE

➠ Segrevanje celotne plošče

➠ Zrak s povečano vsebnostjo vlage: T<100° C

➠ Uravnavana količina dovedene vlage

Siempelkamp, 2004

73!

TEHNOLOŠKI POSTOPEK - STISKANJE

➠ Temperatura: 150…220° C

➠ Tlak: 2…10 N/mm2

➠ Čas stiskanja ➯ specifičen čas stiskanja

➠ τPress...čas stiskanja v s

➠ t... debelina v mm

➠ Fs...specifičen čas stiskanja v s/mm Thoemen, 2005

➠ OSB > 8 s/mm

➠ Iverne plošče > 3 s/mm

➠ Vlaknene plošče > 5 s/mm

74!


STISKALNICE

Klasične Stiskalnice Valjčne

Diskontinuirane Enoetažne

Večetažne

Kontinuirane

Batne

75!


2009/10 -‐ Uni 26


BATNE STISKALNICE

76!


VALJČNE STISKALNICE

77!


ENOETAŽNE STISKALNICE

1940…1950

78!


2009/10 -‐ Uni 27



1950 ➯

79!



➠ Določanje debeline?

80!


VEČETAŽNE STISKALNICE

81!


2009/10 -‐ Uni 28


KONTINUIRANE - PRETOČNE STISKALNICE

➠ Bartrev-ov princi stiskanja, UK – 1950

82!



➠ Oljna blazina

➠ Tlak

➠ Hydro–Dyn Bison

➠ Za oblaganje plošč

➠ Valji/veriga

➠ Tlak in temperatura

➠ Siempelkamp, Metso, Dieffenbacher

83!



Metso, 2004

Siempelkamp, 2004

84!


2009/10 -‐ Uni 29


KONTINUIRANE - PRETOČNE STISKALNICE Dieffenbacher, Metso, Thoemen, 2004

85!



➠ S hladilno cono

Metso, Barbu, 2004

86!

TEHNOLOŠKI POSTOPEK – OHLAJANJE/KONDIC./KLIMAT.

➠ Vlažnost plošče ???

➠ Temperatura plošče ???

➠ UF T>70° C ➯ hidrolizacija lepila

➠ pMDI/MDI brez posledic

➠ FF brez ohlajanja – temperiranje v zložajih (visoka T) ???

➠ Ohlajanje T<60° C

➠ Kondicioniranje ???

➠ Klimatiziranje ???

➠ Vlaknene plošče - moker postopek

➠ Obdelava v toplotnih komorah: T=160...170º C; τ=3...5 ur

➠ Navlaževanje: vsebnost vlage v ploščah mora biti med 6...7%

87!


2009/10 -‐ Uni 30

TEHNOLOŠKI POSTOPEK – NADALJNJA OBDELAVA

➠ Prirezovanje roba

➠ 15...30 mm od vsakega roba

➠ Brušenje

➠ Debelina brušenja 0,5...2 mm

➠ Tračni brusilni stroji (4..8 glav)

➠ Zrnatost: 40...120

➠ Podajalna hitrost do 60 m/min

➠ Hitrost traka do 40 m/sek

➠ Razžagovanje na različne dimenzije

➠ Oblaganje

88!

TEORETIČNE OSNOVE

 Lastnosti lesnih ploščnih kompozitov so lahko prilagojene namenu uporabe plošče

 Lastnosti lesnih ploščnih kompozitov so predvidljive, “neodvisne” od lege v plošči – ni

anizotropije, ponovljive

 Uporabljena vrsta lesa lahko v omejenem obsegu vpliva na lastnosti lesnih ploščnih

kompozitov

89!

TEORETIČNE OSNOVE

90!


2009/10 -‐ Uni 31

TEORETIČNE OSNOVE

GOSTOTA LESNIH PLOŠČNIH KOMPOZITOV

➠ Gostota izdelanih plošč

➠ OSB ➯ cca. 1,5...2,0 m3/m3 (strandsov)

➠ Iverna plošča ➯ cca. 1,5...2,0 m3/m3 (iveri)

➠ Vlaknena plošča ➯ cca. 2,5...3,0 m3/m3 (vlaken)

➠ Delež dodanega lepila

➠ Zgostitev

91!

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA IVERJENJA

➠ Lesna vrsta

➠ Gostota

➠ Anatomska zgradba

➠ Oblika vhodne surovine

➠ Rezano ploščato iverje

92!

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA IVERJENJA


➠ Ploščato iverje

Pal, 2009

➠ Centrifugalna sila dovolj velika, da je omogočeno odrezovanje iverja

➠ Enakomerna debelina, ki je odvisna zgolj od nastavitve stroja

93!


2009/10 -‐ Uni 32

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA IVERJENJA


➠ Paličasto iverje

Pal, 2009

➠ Centrifugalna sila premajhna

➠ Surovina (d.l.o.) “skačejo” po rezilu – udarjajo ob rezilo

➠ Ni odrezovanja ampak se razcepijo

➠ Neenakomerna debelina

94!

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA IVERJENJA

➠ Vlažnost

➠ Vrsta iverilnika in/oz. sekirostroja

➠ Ostrina rezila

95!

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA RAZVLAKNJEVANJA


➠ Mehanska: traheide (I), vlakna (L)

➠ Transportna: traheide (I), taheje (L), trakovni parenhim (I in L)

➠ Skladiščna: parenhim (I in L) Gorišek, 2009

Element Iglavci Listavci Traheje / 4…25…39% Traheide 87…93…96% do 12% Libriformska vlakna 0…1…2% 35…52…75% Trakovno tkivo 4…7…12% 2…15…29% Smolni kanali 0,4…1,1% /

96!


2009/10 -‐ Uni 33

TEORETIČNE OSNOVE


➠ Kemijska zgradba

Gorišek, 2009

Element Iglavci Listavci Polimerno stanje Osnovna enota

Vloga

Celuloza 42±2% 45±2% Kristalizacija; dolge orientirane, linearne molekule DP: 2000…4000…10000

Glukoza Vlakno

Polioze - hemiceluloza

27±2% 30±2% Kristalizacija – izjemno; manjše molekule DP: 50…400

Galaktoza, manoza, ksiloza

Matriks

Lignin 28±2% 20±2% Amorfen, 3-D polimer Fenilpropan Matriks Ekstraktivi 3±2% 5±4% Osnovne komponente,

topne v organskih topilih Terpeni, polifenoli, stilbeni

Različno

97!

TEORETIČNE OSNOVE



98!

TEORETIČNE OSNOVE



99!


2009/10 -‐ Uni 34

TEORETIČNE OSNOVE



Les

Hemiceluloza Celuloza Lignin

Pentozani Heksozani

100!

TEORETIČNE OSNOVE



Pentozani Heksozani

Pentoze Heksoze

Odpadne vode

Izguba lesne mase

cca. 100ºC ⇒mravljična ⇒ocetna k.

101!

TEORETIČNE OSNOVE



Pentozani Heksozani

HMF in furfural Razgradnja lignina

cca. 170°C Konden. hidrol. HC

Aktivni lignin

NARAVNO VEZIVO

102!


2009/10 -‐ Uni 35

TEORETIČNE OSNOVE


➠ Lesna vrsta



➠ Gostota

➠ Vlažnost

➠ Postopek “kuhanja” sekancev

➠ Postopek razvlaknjevanja

103!

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA SUŠENJA

➠ 2 fazi sušenja:

➠ HDelca > TNCS ➯ izhlapevanje proste vode, naraščanje T delca do konstantne T (T

izhlapevanja vode), enakomerno izhlapevanje

➠ HDelca < TNCS ➯ desorpcija in izhlapevanje vezane in kapilarne vode, naraščanje T (T v

sušilnici oz. grelnega medija), počasnejše izhlapevanje, nevarnost samovžiga

➠ Kondukcija (neposreden dotik, brez mešanja snovi); radiator – sušenje na radiatorju

➠ Konvekcija (z mešanjem snovi); topel zrak v predavalnici je posledica toplih radiatorjev in

konvekcije – mešanja zrak, sušenje s fenom

104!

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA SUŠENJA

➠ Vlažnost

➠ Vrsta sušilnika

➠ Način sušenja

➠ Dovod toplote

➠ Velikost delcev

➠ Lesna vrsta

105!


2009/10 -‐ Uni 36

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA SUŠENJA

➠ Nevarnosti oz. napake

➠ Zaskoritev

➠ Kolaps

➠ Vlažna sredica

➠ (Samo)vžig

➠ Eksplozija

106!

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA SEPARACIJE/NATRESANJA

➠ Mehanska

➠ Velikost delca (sita, boben)

➠ Debelina, širina ➯ vertikalni sejalniki

➠ Dolžina, širina ➯ horizontalni sejalniki

➠ Dolžina, debelina ➯ kombinirani sejalniki (deloma tudi širina)

107!

TEORETIČNE OSNOVE


➠ Pnevmatska

➠ Masa (tudi velikost)

G...sila gravitacije, ki deluje na iver v N

P...sila vzgona, ki deluje na iver v N

ZL...hitrost zraka, ki je potrebna za lebdenje iverja v m/s

ti...debelina iverja v m

Ai...površina iverja v m2

ρi...gostota iverja v kg/m3

ρz...gostota zraka v kg/m3

g...gravitacijski pospešek

C...koeficient zračnega upora

Z...hitrost toka zraka v m/s

➠  Smreka (430 kg/m3; debelina 0,1...0,3 mm; dolžina 5...20 mm; širina 2...4 mm) ➯ 3,6...5,4 m/s

➠  Bukev (650 kg/m3; debelina 0,3...0,5 mm; dolžina 5...30 mm; širina 2...5 mm) ➯ 7,7...9,4 m/s

108!


2009/10 -‐ Uni 37

TEORETIČNE OSNOVE


➠ Mehanska

➠ Lučanje

➠ Masa

➠ Hitrost

109!

TEHNOLOŠKE OSNOVE

TEORIJA OBLEPLJANJA

➠ Lesna vrsta

Smreka (frakcija 0,237 ➯ 26,60%) Bukev (frakcija 0,237 ➯ 25,77%)

Hrast (frakcija 0,237 ➯ 23,06%)

110!

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA OBLEPLJANJA

➠ Velikost

Ob

lep

ljen

ost

v %

Specifična površina v m2/100 g

111!


2009/10 -‐ Uni 38

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA OBLEPLJANJA

➠ Površina delcev

➠ Aktivnost/neaktivnost površine

➠ Izdelava

➠ Sušenje

112!

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA STISKANJA

➠ Zgostitev (iztisnitev zraka)

➠ Doseganje željene debeline in gostote

➠ Utrditev lepila

113!

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA STISKANJA

➠ Mehanični del

➠ Zgostitev - CR

114!


2009/10 -‐ Uni 39

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA STISKANJA

➠ Termični del

➠ Prehod toplote (Vir: Thoemen, 2005)

115!

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA STISKANJA

➠ Termični del


116!

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA STISKANJA

➠ Termični del


117!


2009/10 -‐ Uni 40

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA STISKANJA

➠ Kemični del

➠ Utrjevanje lepila

➠ Polikondenzacija, poliadicija

118!

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA STISKANJA

➠ Gostotni profil – porazdelitev gostote po debelini

Go

sto

ta v

g/

cm3

Debelina v mm

119!

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA STISKANJA


➠ Faza 1

➠ Zapiranje stiskalnice ➯ zgoščevanje pogače oz. tepiha

➠ Enakomerno zgoščevanje SL in CL

➠ Faza 2

➠ Zapiranje stiskalnice ➯ zgoščevanje pogače oz. tepiha

➠ Zgoščevanje SL

➠ CL se ne zgoščuje

➠ Faza 3

➠ Nadaljevanje zgoščevanja SL

➠ Zgoščevanje CL

120!


2009/10 -‐ Uni 41

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA STISKANJA


➠ Faza 4

➠ SL dokončno zgoščen

➠ Nadaljevanje zgoščevanja CL

➠ Faza 5

➠ Odpiranje stiskalnice

➠ Povratna deformacija – “Springback” efekt

➠ Raztezanje plošče

➠ Raztezanje SL ➯ “padanje” oz. “naraščanje” gostote na površini

➠ Raztezanje CL ➯ deloma deluje na dodatno zgostitev SL

Go

sto

ta v

g/

cm3

Debelina v mm

121!

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA STISKANJA


➠ Lesna vrsta oz. gostota lesne vrste

➠ Velikost iveri oz. vlaken

➠ Vezivno sredstvo

➠ Struktura plošče

➠ Tlak stiskanja

➠ Porazdelitev tlaka med procesom stiskanja

➠ Zmanjševanje deleža praznih prostorov med stiskanjem ➯ povečevanje deleža stičnih

površin

122!

TEORETIČNE OSNOVE

TEORIJA STISKANJA


➠ Temperatura in vlažnost (Vir: Thoemen, 2005)

123!


2009/10 -‐ Uni 42

TEORETIČNE OSNOVE

FORMALDEHID

http://www.home-air-purifier-expert.com/formaldehyde.html (2009)

124!

TEORETIČNE OSNOVE

FORMALDEHID

➠ HCHO, H2CO (alifatski aldehid)

➠ Metanal (tudi metilaldehid, metilenoksid, oksometan, oksimetilen, metaldehid,

metilenglikol, formitrol, formol, formalin, mravljični aldehid)

➠ Tališče: -92° C

➠ Vrelišče: -21° C

➠ Naravna komponenta; brezbarvna tekočina ali plin z močnim, dušečim vonjem

➠ 35…40% vodna raztopina znana tudi kot formalin, je razkuž �ilo, antiseptik in konzervans

125!

TEORETIČNE OSNOVE

FORMALDEHID

➠ Kako pride v kompozit?

➠ Lepilo (UF, MF, FF, MUF, MUFF)

➠ Produkt pri degradaciji/razgradnji hemiceluloze in lignina

➠ Problem?

➠ Draži oči, kožo, dihalne poti, povzroča solzenje

➠ Verjetno karcenogen za človeka (pri posebnih pogojih)

➠ nad 7 mg/m3

➠ IRAC 2004 reklasifikacija v karcenogeni razred 1

126!


2009/10 -‐ Uni 43

TEORETIČNE OSNOVE

FORMALDEHID

Marutzky (2008)

127!

TEORETIČNE OSNOVE

FORMALDEHID

➠ Pomen

➠ Sodeluje pri reakciji utrjevanja

➠ Več kot 95% lesnih ploščnih kompozitov je zlepljenih z lepili na osnovi formaldehida

➠ Več kot 80% pohištva emitira formaldehid

128!

TEORETIČNE OSNOVE

FORMALDEHID

➠ Metode določanja emisije formaldehida

➠ Perforator metoda (SIST EN 120); tekočinsko – tekočinska ekstrakcija, določanje

emisijskega potenciala, primerna za surove OSB, iverne in vlaknene plošče

➠ Steklenična metoda (SIST EN 717-3); primerna za obložene iverne in vlaknene plošče,

kakor tudi za furnirne plošče

➠ Plinska nalaiza (SIST EN 717-2); primerna za obložene iverne in vlaknene plošče, kakor

tudi za furnirne plošče

Marutzky (2008)

129!


2009/10 -‐ Uni 44

TEORETIČNE OSNOVE

FORMALDEHID

➠ Metode določanja emisije formaldehida

➠ Metoda komore (SIST EN 717-1); primerna za vse vrste materialov

Marutzky (2008)

➠ Desikator metoda (ISO/DIS 12460-4)

130!

TEORETIČNE OSNOVE

FORMALDEHID

➠ Mejne vrednosti

➠ Zaprti prostor: 0,1 ppm (0,124 mg/m3)

➠ Emisijski razredi

➠ E1 ≤ 0,1 ppm

➠ E2 0,1…1 ppm

➠ E3 ≥ 1 ppm

Material Posamezna vrednost Opomba

Vlaknena plošča 8,0 mg/100 g 0,1 ppm

Perforator metoda (SIST EN 120) Metoda komore (SIST EN 717-1)

Iverna plošča 8,0 mg/100 g 0,1 ppm


OSB 8,0 mg/100 g 0,1 ppm


Obložene plošče 3,5 mg m-2 h-1 Plinska analaiza(SIST EN 717-2)

131!

TEORETIČNE OSNOVE

FORMALDEHID

➠ Zmanjšanje emisije

➠ Uporaba lepil (predvsem aminoplastičnih) z nižjim molarnim razmerjem F/U ali F/M

➠ Lovilci formaldehida dodani lepilu

➠ Dodajanje lovilcev med proizvodnjo; brizganje površine tepiha, dodajanje k mokrim ali

suhim delcem

➠ Odstranjevanje z vakuumom po končanem stiskanju

➠ Obdelava že izdelanih plošč

➠ Oblaganje plošč, furniranje, lakiranje, itd.

➠ Uporaba alternativnih lepil

132!


2009/10 -‐ Uni 45

LAHKI PLOŠČNI KOMPOZITI

➠ Gostota med 100 in 400 kg/m3

➠ Zakaj?

➠ Zahteve trga

➠ Oblikovalske smernice

➠ Komponente z debelino med 40 in 150 mm

➠ Komponente z debelino med 10 in 13 mm (nenosilno pohištvo, police)

➠ Stroški

➠ Pakiranja

➠ Rokovanja

➠ Transporta

➠ Sestavljanja

133!


➠ Zahteve

➠ Zmanjšanje teže, pri čemer se morajo ohraniti relativno dobre mehanske in sorpcijske

lastnosti

➠ Upogibna trdnost

➠ Natezna trdnost

➠ Tlačna trdnost

➠ Čvrstost površine

➠ Razslojna trdnost???

➠ Odpornost protu udarcu

➠ Trdota

➠ Odpornost proti izvleku vijaka

➠ Dimenzijska stabilnost

134!


➠ Zahteve

➠ Kvaliteta površine

➠ Obdelovalnost – možnost furniranja, oblaganja, obdelave površine

➠ Trdnost robov – obdelava robov

➠ Prilagodljivost, dimenzije

➠ Nizki stroški izdelave in predelave

135!


2009/10 -‐ Uni 46


➠ Kako

➠ Zmanjševanje gostote z zmanjševanjem mase materiala – ultra lahke vlaknene plošče

➠ Zmanjševanje gostote z uporabo lesnih vrst z nižjo gostoto in/ali enoletnic npr. slama,

konoplja, lan, itd.

➠ Uporaba ekstrudiranih plošč z luknjami kot sredice

➠ Sendvič plošče s sredico iz homogenega ali nehomogenega materiala

136!


SOP LPK Iz lesa in lesu

podobnih materialov

LDF/ULDF (300 – 550 kg/m3)

Drugi materiali

UL IP (300 – 350 kg/m3)

Furnirne plošče (350 – 400 kg/m3)

EHB (z luknjami) (250 – 400 kg/m3)

PU/PE/PP pene (200 – 500 kg/m3)

SWP

137!


SWP LPK Površina Furnir

Vlaknena plošča (do 8 mm)

Iverna plošča (do 8 mm)

Žagan les

Laminat

Aluminij

Sredica

138!


2009/10 -‐ Uni 47


SWP LPK Sredica Les =/⊥

LDF (do 350 kg/m3)

Izolacijske plošče (do 200 kg/m3)

PU/PE/PP pene

Satovje

Tanki trakovi iz VP/IP

Tanki trakovi iz fur.

Ekstr. z luknjami

139!


OBDELAVA ROBOV

Thoemen (2005)

140!


KONSTRUKCIJSKE REŠITVE

Spojni elementi

Vstavek Varjenje z lesom Thoemen (2005)

141!


2009/10 -‐ Uni 48

OBLAGANJE

➠ Zakaj?

➠ Izboljšanje kvalitete površine

➠ Estetski videz plošč

➠ Izboljšanje odpornosti proti staranju

➠ Zmanjšanje emisije prostega formaldehida

➠ Izboljšanje mehanskih lastnosti plošč

➠ Izboljšanje odpornosti proti kemijskim vplivom

➠ Povečanje ekonomske vrednosti izdelka

➠ Spekter uporabe

142!

OBLAGANJE

➠ Materiali

➠ Barve in laki

➠ Direktno tiskanje

➠ Naravni furnirji

➠ Fineline

➠ Kovinske in tekstilne obloge

➠ Laminati

➠ Obloge v obliki folij

➠ Obloge v obliki papirja oz. papirji impregnirani s sintetičnimi smolami

143!

OBLAGANJE

FURNIRANJE

➠ Priprava furnirja

➠ Nanos lepila

➠ Stiskanje

➠ T 110...130° C

➠ p 0,3...1,0 N/mm2

➠ τ 20...60 sek (običajno 30 sek)

144!


2009/10 -‐ Uni 49

OBLAGANJE

OBLAGANJE Z LAMINATOM

➠ Laminat

➠ Kraft papir (nebeljena sulfatna celuloza impregnirana s fenolno smolo) – število lističev

določa debelino laminata

➠ Dekorativni papir impregniran z melaminsko smolo (papir ima površinsko težo 70...150 g/

m2). Vsebnost suhe smole je med 100...140%

➠ Pri svetlih dekorativnih papirjih se uporabljajo podložni papirji, ki preprečujejo presevanje

temne fenolne smole – površinske teža 80...100 g/m2. Podložni papir je impregniran z

melaminsko smolo (70...90%)

➠ Zaščitni papirji – povečanje odpornosti površine proti obrabi s površinsko težo 20...40 g/

m2. Impregniran je z melaminsko smolo z nanosom 250%. Papir postane popolnoma

porozen.

145!

OBLAGANJE


➠ Laminat

➠ Stiskanje

➠ T 140...150° C

➠ p 8,0...9,0 N/mm2

➠ τ 80...90 minut

➠ Faza segrevanja (150° C)

➠ Faza utrjevanja

➠ Faza ohlajanja (50° C)

➠ Obžagovanje in razžagovanje

➠ Brušenje

146!

OBLAGANJE


➠ Vroče stiskanje

➠ UF ali PVAc lepila

➠ Kalander stiskalnice

➠ KT stiskanje

➠ Kontinuiranje

➠ Hladno stiskanje

➠ PVAc

147!


2009/10 -‐ Uni 50

OBLAGANJE

OBLAGANJE Z IMPREGNIRANIMI PAPIRJI, FOLIJAMI

➠ Impregnacija

➠ Pomik: 25...50 m/min

➠ Nanos: 40...180%

➠ Tsušenja: 70...160° C

➠ Tohlajanja: 20...25° C

1...surov papir

2...kad z lepilno mešanico I

3...sušilni kanal I (4 cone)

4...kad z lepilno mešanico II

5...sušilni kanal II (šest con)

6...škarje za razrez

7...zložaj impregniranega papirja

148!

OBLAGANJE

OBLAGANJE Z IMPREGNIRANIMI PAPIRJI, FOLIJAMI

➠ Oblaganje

➠ Oblaganje

➠ KT postopek

➠ Enoetažne diskontinuirane stiskalnice

➠ Kontinuirane stiskalnice

➠ Membransko stiskanje

149!

LASTNOSTI

METODE DOLOČANJA/UGOTAVLJANJA LASTNOSTI

➠ Destruktivne

➠ Nedestruktivne (NDT)

➠ On-line

➠ Off-line

150!


2009/10 -‐ Uni 51

LASTNOSTI


151!

LASTNOSTI


➠ Destruktivne

152!

LASTNOSTI


➠ Destruktivne

153!


2009/10 -‐ Uni 52

LASTNOSTI


➠ Destruktivne

154!

LASTNOSTI


➠ Nedestruktivne (Grecon, 2009)

155!

LASTNOSTI



156!


2009/10 -‐ Uni 53

LASTNOSTI



157!

LASTNOSTI

DEBELINA

➠ Ligno – celulozen material ➯ lesna vrsta

➠ Velikost in oblika delcev (strandsi, iveri, vlaken)

➠ Sušenje oz. vlažnost delcev

➠ Oblepljanje

➠ Oblikovanje pogače oz. tepiha ➯ natresanje ➯ razmerje SL/CL

➠ Pogoji predstiskanje in stiskanje

158!

LASTNOSTI

VSEBNOST VLAGE




➠ Oblepljanje

➠ Pogoji stiskanja

➠ Klimatiziranje in kondicioniranje

159!


2009/10 -‐ Uni 54

LASTNOSTI

GOSTOTA




➠ Oblepljanje

➠ Oblikovanje pogače oz. tepiha ➯ natresanje ➯ razmerje SL/CL

➠ Pogoji predstiskanje in stiskanje

160!

LASTNOSTI

DIMENZIJSKA STABILNOST


➠ Velikost in oblika delcev (strandsi, iveri, vlaken) predvsem v SL


➠ Oblepljanje

➠ Oblikovanje pogače oz. tepiha ➯ natresanje ➯ razmerje SL/CL ➯ usmerjenost

➠ Predstiskanje in stiskanje

➠ Brušenje

➠ Debelina plošč

➠ Prostorninska masa in vertikalna porazdelitev

161!

LASTNOSTI

UPOGIBNA TRDNOST IN MODUL ELASTIČNOSTI


➠ Velikost in oblika delcev (iveri, vlaken)


➠ Oblepljanje


➠ Predstiskanje in stiskanje (postopek stiskanja)

➠ Brušenje


➠ Gostota in gostotni profil

162!


2009/10 -‐ Uni 55

LASTNOSTI

ČVRSTOST POVRŠINE




➠ Oblepljanje



➠ Brušenje


➠ Gostota in gostotni profil (predvsem SL)

163!

LASTNOSTI

RAZSLOJNA TRDNOST




➠ Oblepljanje



➠ Brušenje


➠ Gostota in gostotni profil (predvsem CL)

164!

VLAKNINSKA IN IVERNA LESNA TVORIVA -...

Documents

Transcript of VLAKNINSKA IN IVERNA LESNA TVORIVA -...