VLAKNINSKA IN IVERNA LESNA TVORIVA

Transcription

1 VLAKNINSKA IN IVERNA LESNA TVORIVA doc. dr. Sergej MEDVED PREDSTAVITEV Predavatelj doc. dr. Sergej Medved Telefon 01/ Govorilne ure Sreda: 13:00-15:00 Domača stran 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 1

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., Holzwerkstoffe: Technologie Konstruktion Anwendung. SpringerWienNewYork (nemški jezik) Kollmann, F./ Kuenzi, W. E./ Stamm, J. A., Principles of Wood Science and Technology Volume II: Wood Based Materials. Berlin, Heidelberg, New York, Tokyo, Springer Verlag (angleški in nemški jezik) Krpan, J., Tehnologija furnira i ploča. Tehnička knjiga Zagreb (hrvaški jezik) Maloney, T. M., Modern particleboard & Dry process fiberboard manufacturing. San Francisco, Miller Freeman Publications Inc. (angleški jezik) Miljković, J., Iverice : kompozitni materijali od usitnjenog drveta. Beograd, Naučna knjiga (srbski jezik) 5! PREDSTAVITEV LITERATURA MONOGRAFIJE Mizi, F. et al., 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 2

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 3

4 UVOD ANGLEŠKA IN NEMŠKA TERMINOLOGIJA Slovensko Angleško Nemško OSB (iverna plošča s OSB OSB ploščatim usmerjenim iverjem) 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, Vlies (strands, span, fasser) fiber) 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 4

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 5

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 m 3 Izolacijske & HDF 5% OSB 6% Furnirne plošče 6% MDF 22% Iverne plošče 61% 18! 2009/10 - Uni 6

7 PROIZVODNJA PROIZVODNJA OSB, IVERNIH IN VLAKNENIH PLOŠČ V SLOVENIJI OSB 0 Iverne plošče m 3 Vlaknene plošče m 3 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 7

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 8

9 TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE 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! TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE IZDELAVA SEKANCEV Valjčni sekirostroj Maier, 2009 Pallmann, ! TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE IZDELAVA SEKANCEV Kolutni sekirostroj Andritz, 2009 Acrowood, ! 2009/10 - Uni 9

10 TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE IZDELAVA STRANDSOV Strands ploščata rezana iver Debelina: do 2 mm Širina: mm Dolžina: 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! TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE 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, ! TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE IZDELAVA STRANDSOV Obročasti iverilnik za sekance izdelava ploščatega iverja Maier, ! 2009/10 - Uni 10

11 TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE IZDELAVA IVERJA Iverje (ploščato, paličasto, rezano, drobljeno) Debelina: do 2 mm Širina: mm Dolžina: 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! TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE 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, ! TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE 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, ! 2009/10 - Uni 11

12 TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE IZDELAVA IVERJA Drobljeno iverje Dodatno drobljenje/pomlevanje iverja Smer rezaja naključna Udarni križni mlin Mlin s kladivi Mlin s siti Pallmann, 2009 Maier, ! TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE IZDELAVA IVERJA IZ ODSLUŽENEGA LESA 35! TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE IZDELAVA VLAKEN Dvostopenjski proces Izdelava sekancev in separacija Izdelava vlaken Priprava sekancev izpiranje in kuhanje Razvlaknjevanje 36! 2009/10 - Uni 12

13 TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE IZDELAVA VLAKEN Izdelava sekancev in separacija Dimenzije: mm Andritz, ! TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE IZDELAVA VLAKEN Priprava sekancev Izpiranje Metso, ! TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE IZDELAVA VLAKEN Priprava sekancev Kuhanje Asplundov postopek Kemijski postopek Masonov postopek 39! 2009/10 - Uni 13

14 TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE IZDELAVA VLAKEN Priprava sekancev Asplundov postopek Metso, 2004 Pallmann, ! TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE IZDELAVA VLAKEN Priprava sekancev Kemijski postopek 41! TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE IZDELAVA VLAKEN Priprava sekancev Masonov postopek 42! 2009/10 - Uni 14

15 TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE IZDELAVA VLAKEN Razvlaknjevanje Mehanično razvlaknjevanje 43! TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE IZDELAVA VLAKEN Razvlaknjevanje Defibrator Andritz, ! TEHNOLOŠKI POSTOPEK PRIPRAVA LESNE SUROVINE IZDELAVA VLAKEN Razvlaknjevanje Masonov postopek 45! 2009/10 - Uni 15

16 TEHNOLOŠKI POSTOPEK SUŠENJE Predgrelci Uporabljajo se pri delcih z visoko H Predvsem cevni sušilniki Povečanje kapacitete sušenja Kapaciteta izparevanja: t/h Kapaciteta sušenja: t/h (vlažen) Ogrevanje (olje, plin, lesni prah,...) Kombinirana uporaba svežega zraka in rekuperacija toplega zraka Istočasen dovod materiala z različno H 46! TEHNOLOŠKI POSTOPEK SUŠENJE Dovajanje toplote Direktno Indirektno Transport Mehanski Pnevmatski 47! TEHNOLOŠKI POSTOPEK SUŠENJE 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 16

17 TEHNOLOŠKI POSTOPEK SUŠENJE Vrsta sušilnika Oblika Temperatura Čas Kapaciteta 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! TEHNOLOŠKI POSTOPEK SUŠENJE Vrsta sušilnika Oblika Temperatura Čas Kapaciteta 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! TEHNOLOŠKI POSTOPEK SUŠENJE 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 17

18 TEHNOLOŠKI POSTOPEK SUŠENJE Cevni sušilnik s sistemom za oblepljanje Blowline T vhodna : C T izhodna : C T povp 160 C Čas sušenja 20 sek Hitrost vlaken: 3,0...3,3 kg/s Hitrost zraka: 25 m/s 52! TEHNOLOŠKI POSTOPEK SUŠENJE 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 18

19 TEHNOLOŠKI POSTOPEK - SEPARACIJA MEHANSKA SEPARACIJA Valji 55! TEHNOLOŠKI POSTOPEK - SEPARACIJA PNEVMATSKA SEPARACIJA 56! TEHNOLOŠKI POSTOPEK - OBLEPLJANJE PRIPRAVA LEPILA Diskontinuiran Kontinuiran Blowline Metso, ! 2009/10 - Uni 19

20 TEHNOLOŠKI POSTOPEK - OBLEPLJANJE DOZIRANJE LESNE SUROVINE (strandsov, iveri, vlaken) Gravimetrično ali volumetrično merjenje Visoka fleksibilnost Metso, 2004 Pal, ! TEHNOLOŠKI POSTOPEK - OBLEPLJANJE Vrsta plošče Vrsta lepila Sloj Delež lepila OSB MF FF pmdi/mdi 4 10% 6 8% 2 6% UF CL SL 4 8% 8 14% Iverna plošča MF FF CL SL CL SL 4 8% 8 14% 6 9% 8 12% pmdi/mdi CL SL 2 4% 6 8% 59! TEHNOLOŠKI POSTOPEK - OBLEPLJANJE Vrsta plošče Vrsta lepila Sloj Delež lepila Vlaknena plošča UF UF MF FF pmdi/mdi 12 19% (BL) 9 12% (DF) 10 12% 8 12% 2 6% 60! 2009/10 - Uni 20

21 TEHNOLOŠKI POSTOPEK - OBLEPLJANJE OBLEPLJANJE STRANDSON IN IVERI 61! TEHNOLOŠKI POSTOPEK - OBLEPLJANJE OBLEPLJANJE VLAKEN Oblepljanje vlaken v vodni suspenziji (izdelava vlaknenih plošč po mokrem postopku) 62! TEHNOLOŠKI POSTOPEK - OBLEPLJANJE 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 21

22 TEHNOLOŠKI POSTOPEK - OBLEPLJANJE OBLEPLJANJE VLAKEN Oblepljanje suhih vlaken 64! TEHNOLOŠKI POSTOPEK - OBLEPLJANJE OBLEPLJANJE VLAKEN Kombinirano dvostopenjsko oblepljanje vlaken Prva stopnja: delen nanos lepila z blowline postopkom ( %) Druga faza: nanos lepila po sušenju (valjčni stroji za oblepljanje) 65! TEHOLOŠKI POSTOPEK - NATRESANJE NATRESANJE OZ. FORMIRANJE TEPIHA 66! 2009/10 - Uni 22

23 TEHOLOŠKI POSTOPEK - NATRESANJE OSB PLOŠČE Siempelkamp, 2004 Dieffenbacher, ! TEHOLOŠKI POSTOPEK - NATRESANJE IVERNA PLOŠČA Lučanje (CL) Zračno (SL) Valjčno (CL in SL) Siempelkamp, ! TEHOLOŠKI POSTOPEK - NATRESANJE VLAKNENA PLOŠČE 69! 2009/10 - Uni 23

24 TEHNOLOŠKI POSTOPEK PREDSTISKANJE IN PREDGRETJE PREDSTISKANJE Metso, ! TEHNOLOŠKI POSTOPEK PREDSTISKANJE IN PREDGRETJE PREDGRETJE Segrevanje SL T nasičene vodne pare: C Dieffenbacher, ! TEHNOLOŠKI POSTOPEK PREDSTISKANJE IN PREDGRETJE PREDGRETJE Segrevanje CL (vlaknene plošče) T nasičene vodne pare: C Metso, ! 2009/10 - Uni 24

25 TEHNOLOŠKI POSTOPEK PREDSTISKANJE IN PREDGRETJE PREDGRETJE Segrevanje celotne plošče Zrak s povečano vsebnostjo vlage: T<100 C Uravnavana količina dovedene vlage Siempelkamp, ! TEHNOLOŠKI POSTOPEK - STISKANJE Temperatura: C Tlak: 2 10 N/mm 2 Čas stiskanja specifičen čas stiskanja τ Press...čas stiskanja v s t... debelina v mm F s...specifičen čas stiskanja v s/mm Thoemen, 2005 OSB > 8 s/mm Iverne plošče > 3 s/mm Vlaknene plošče > 5 s/mm 74! TEHNOLOŠKI POSTOPEK - STISKANJE STISKALNICE Stiskalnice Klasične Valjčne Diskontinuirane Enoetažne Večetažne Kontinuirane Batne 75! 2009/10 - Uni 25

26 TEHNOLOŠKI POSTOPEK - STISKANJE BATNE STISKALNICE 76! TEHNOLOŠKI POSTOPEK - STISKANJE VALJČNE STISKALNICE 77! TEHNOLOŠKI POSTOPEK - STISKANJE ENOETAŽNE STISKALNICE ! 2009/10 - Uni 26

27 TEHNOLOŠKI POSTOPEK - STISKANJE ENOETAŽNE STISKALNICE ! TEHNOLOŠKI POSTOPEK - STISKANJE ENOETAŽNE STISKALNICE Določanje debeline? 80! TEHNOLOŠKI POSTOPEK - STISKANJE VEČETAŽNE STISKALNICE 81! 2009/10 - Uni 27

28 TEHNOLOŠKI POSTOPEK - STISKANJE KONTINUIRANE - PRETOČNE STISKALNICE Bartrev-ov princi stiskanja, UK ! TEHNOLOŠKI POSTOPEK - STISKANJE KONTINUIRANE - PRETOČNE STISKALNICE Oljna blazina Tlak Hydro Dyn Bison Za oblaganje plošč Valji/veriga Tlak in temperatura Siempelkamp, Metso, Dieffenbacher 83! TEHNOLOŠKI POSTOPEK - STISKANJE KONTINUIRANE - PRETOČNE STISKALNICE Metso, 2004 Siempelkamp, ! 2009/10 - Uni 28

29 TEHNOLOŠKI POSTOPEK - STISKANJE KONTINUIRANE - PRETOČNE STISKALNICE Dieffenbacher, Metso, Thoemen, ! TEHNOLOŠKI POSTOPEK - STISKANJE KONTINUIRANE - PRETOČNE STISKALNICE S hladilno cono Metso, Barbu, ! 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)??? OhlajanjeT<60 C Kondicioniranje??? Klimatiziranje??? Vlaknene plošče - moker postopek Obdelava v toplotnih komorah: T= º C; τ=3...5 ur Navlaževanje: vsebnost vlage v ploščah mora biti med 6...7% 87! 2009/10 - Uni 29

30 TEHNOLOŠKI POSTOPEK NADALJNJA OBDELAVA Prirezovanje roba mm od vsakega roba Brušenje Debelina brušenja 0,5...2 mm Tračni brusilni stroji (4..8 glav) Zrnatost: Podajalna hitrost do 60 m/min Hitrost traka do 40 m/sek Razžagovanje na različne dimenzije Oblaganje 88! 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! 90! 2009/10 - Uni 30

31 GOSTOTA LESNIH PLOŠČNIH KOMPOZITOV Gostota izdelanih plošč OSB cca. 1,5...2,0 m 3 /m 3 (strandsov) Iverna plošča cca. 1,5...2,0 m 3 /m 3 (iveri) Vlaknena plošča cca. 2,5...3,0 m 3 /m 3 (vlaken) Delež dodanega lepila Zgostitev 91! TEORIJA IVERJENJA Lesna vrsta Gostota Anatomska zgradba Oblika vhodne surovine Rezano ploščato iverje 92! TEORIJA IVERJENJA Oblika vhodne surovine 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 31

32 TEORIJA IVERJENJA Oblika vhodne surovine 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! TEORIJA IVERJENJA Vlažnost Vrsta iverilnika in/oz. sekirostroja Ostrina rezila 95! TEORIJA RAZVLAKNJEVANJA Anatomska zgradba Element Iglavci Listavci Traheje / % Traheide % do 12% Libriformska vlakna 0 1 2% % Trakovno tkivo % % Smolni kanali 0,4 1,1% / Mehanska: traheide (I), vlakna (L) Transportna: traheide (I), taheje (L), trakovni parenhim (I in L) Skladiščna: parenhim (I in L) Gorišek, ! 2009/10 - Uni 32

33 TEORIJA RAZVLAKNJEVANJA Kemijska zgradba Element Iglavci Listavci Polimerno stanje Osnovna enota Celuloza 42±2% 45±2% Kristalizacija; dolge orientirane, linearne molekule Glukoza DP: Polioze - hemiceluloza 27±2% 30±2% Kristalizacija izjemno; manjše molekule DP: Galaktoza, manoza, ksiloza Vloga Vlakno Matriks Lignin 28±2% 20±2% Amorfen, 3-D polimer Fenilpropan Matriks Ekstraktivi 3±2% 5±4% Osnovne komponente, Terpeni, topne v organskih topilih polifenoli, Različno stilbeni Gorišek, ! TEORIJA RAZVLAKNJEVANJA Kemijska zgradba 98! TEORIJA RAZVLAKNJEVANJA Kemijska zgradba 99! 2009/10 - Uni 33

34 TEORIJA RAZVLAKNJEVANJA Kemijska zgradba Les Celuloza Hemiceluloza Lignin Pentozani Heksozani 100! TEORIJA RAZVLAKNJEVANJA Kemijska zgradba Pentozani Pentoze cca. 100ºC mravljična ocetna k. Heksozani Heksoze Odpadne vode Izguba lesne mase 101! TEORIJA RAZVLAKNJEVANJA Kemijska zgradba Pentozani Heksozani Konden. hidrol. HC HMF in furfural cca. 170 C Razgradnja lignina Aktivni lignin NARAVNO VEZIVO 102! 2009/10 - Uni 34

35 TEORIJA RAZVLAKNJEVANJA Lesna vrsta Anatomska zgradba Kemijska zgradba Gostota Vlažnost Postopek kuhanja sekancev Postopek razvlaknjevanja 103! TEORIJA SUŠENJA 2 fazi sušenja: H Delca > TNCS izhlapevanje proste vode, naraščanje T delca do konstantne T (T izhlapevanja vode), enakomerno izhlapevanje H Delca < 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! TEORIJA SUŠENJA Vlažnost Vrsta sušilnika Način sušenja Dovod toplote Velikost delcev Lesna vrsta 105! 2009/10 - Uni 35

36 TEORIJA SUŠENJA Nevarnosti oz. napake Zaskoritev Kolaps Vlažna sredica (Samo)vžig Eksplozija 106! TEORIJA SEPARACIJE/NATRESANJA Mehanska Velikost delca (sita, boben) Debelina, širina vertikalni sejalniki Dolžina, širina horizontalni sejalniki Dolžina, debelina kombinirani sejalniki (deloma tudi širina) 107! TEORIJA SEPARACIJE/NATRESANJA Pnevmatska Masa (tudi velikost) G...sila gravitacije, ki deluje na iver v N P...sila vzgona, ki deluje na iver v N Z L...hitrost zraka, ki je potrebna za lebdenje iverja v m/s t i...debelina iverja v m A i...površina iverja v m 2 ρ i...gostota iverja v kg/m 3 ρ z...gostota zraka v kg/m 3 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 mm; širina mm) 3,6...5,4 m/s Bukev (650 kg/m3; debelina 0,3...0,5 mm; dolžina mm; širina mm) 7,7...9,4 m/s 108! 2009/10 - Uni 36

37 TEORIJA SEPARACIJE/NATRESANJA 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! TEORIJA OBLEPLJANJA Velikost Oblepljenost v % Specifična površina v m2/100 g 111! 2009/10 - Uni 37

38 TEORIJA OBLEPLJANJA Površina delcev Aktivnost/neaktivnost površine Izdelava Sušenje 112! TEORIJA STISKANJA Zgostitev (iztisnitev zraka) Doseganje željene debeline in gostote Utrditev lepila 113! TEORIJA STISKANJA Mehanični del Zgostitev - CR 114! 2009/10 - Uni 38

39 TEORIJA STISKANJA Termični del Prehod toplote (Vir: Thoemen, 2005) 115! TEORIJA STISKANJA Termični del Prehod toplote (Vir: Thoemen, 2005) 116! TEORIJA STISKANJA Termični del Prehod toplote (Vir: Thoemen, 2005) 117! 2009/10 - Uni 39

40 TEORIJA STISKANJA Kemični del Utrjevanje lepila Polikondenzacija, poliadicija 118! TEORIJA STISKANJA Gostotni profil porazdelitev gostote po debelini Gostota v g/cm 3 Debelina v mm 119! TEORIJA STISKANJA Gostotni profil porazdelitev gostote po debelini 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 40

41 TEORIJA STISKANJA Gostotni profil porazdelitev gostote po debelini Faza 4 SL dokončno zgoščen Nadaljevanje zgoščevanja CL Faza 5 Odpiranje stiskalnice Povratna deformacija Springback efekt Raztezanje plošče Gostota v g/cm 3 Debelina v mm Raztezanje SL padanje oz. naraščanje gostote na površini Raztezanje CL deloma deluje na dodatno zgostitev SL 121! TEORIJA STISKANJA Gostotni profil porazdelitev gostote po debelini 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! TEORIJA STISKANJA Gostotni profil porazdelitev gostote po debelini Temperatura in vlažnost (Vir: Thoemen, 2005) 123! 2009/10 - Uni 41

42 FORMALDEHID (2009) 124! FORMALDEHID HCHO, H 2 CO (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 razkužilo, antiseptik in konzervans 125! 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/m 3 IRAC 2004 reklasifikacija v karcenogeni razred 1 126! 2009/10 - Uni 42

43 FORMALDEHID Marutzky (2008) 127! 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! 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 43

44 FORMALDEHID Metode določanja emisije formaldehida Metoda komore (SIST EN 717-1); primerna za vse vrste materialov Desikator metoda (ISO/DIS ) Marutzky (2008) 130! FORMALDEHID Mejne vrednosti Zaprti prostor: 0,1 ppm (0,124 mg/m 3 ) Emisijski razredi E1 0,1 ppm E2 0,1 1 ppm E3 1 ppm Material Posamezna vrednost Opomba Vlaknena plošča Iverna plošča OSB 8,0 mg/100 g 0,1 ppm 8,0 mg/100 g 0,1 ppm 8,0 mg/100 g 0,1 ppm Perforator metoda (SIST EN 120) Metoda komore (SIST EN 717-1) Perforator metoda (SIST EN 120) Metoda komore (SIST EN 717-1) Perforator metoda (SIST EN 120) Metoda komore (SIST EN 717-1) Obložene plošče 3,5 mg m -2 h -1 Plinska analaiza(sist EN 717-2) 131! 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 44

45 LAHKI PLOŠČNI KOMPOZITI Gostota med 100 in 400 kg/m 3 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! LAHKI PLOŠČNI KOMPOZITI 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! LAHKI PLOŠČNI KOMPOZITI Zahteve Kvaliteta površine Obdelovalnost možnost furniranja, oblaganja, obdelave površine Trdnost robov obdelava robov Prilagodljivost, dimenzije Nizki stroški izdelave in predelave 135! 2009/10 - Uni 45

46 LAHKI PLOŠČNI KOMPOZITI 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! LAHKI PLOŠČNI KOMPOZITI LPK SOP Iz lesa in lesu podobnih materialov LDF/ULDF ( kg/m 3 ) UL IP ( kg/m 3 ) Furnirne plošče ( kg/m 3 ) EHB (z luknjami) ( kg/m 3 ) Drugi materiali PU/PE/PP pene ( kg/m 3 ) SWP 137! LAHKI PLOŠČNI KOMPOZITI LPK SWP Površina Furnir Žagan les Vlaknena plošča (do 8 mm) Iverna plošča (do 8 mm) Laminat Aluminij Sredica 138! 2009/10 - Uni 46

47 LAHKI PLOŠČNI KOMPOZITI LPK SWP Sredica Les =/ PU/PE/PP pene LDF (do 350 kg/m 3 ) Izolacijske plošče (do 200 kg/m 3 ) Satovje Tanki trakovi iz VP/IP Tanki trakovi iz fur. Ekstr. z luknjami 139! LAHKI PLOŠČNI KOMPOZITI OBDELAVA ROBOV Thoemen (2005) 140! LAHKI PLOŠČNI KOMPOZITI KONSTRUKCIJSKE REŠITVE Spojni elementi Vstavek Varjenje z lesom Thoemen (2005) 141! 2009/10 - Uni 47

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 C p 0,3...1,0 N/mm 2 τ sek (običajno 30 sek) 144! 2009/10 - Uni 48

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 g/ m 2 ). Vsebnost suhe smole je med % Pri svetlih dekorativnih papirjih se uporabljajo podložni papirji, ki preprečujejo presevanje temne fenolne smole površinske teža g/m 2. Podložni papir je impregniran z melaminsko smolo ( %) Zaščitni papirji povečanje odpornosti površine proti obrabi s površinsko težo g/ m 2. Impregniran je z melaminsko smolo z nanosom 250%. Papir postane popolnoma porozen. 145! OBLAGANJE OBLAGANJE Z LAMINATOM Laminat Stiskanje T C p 8,0...9,0 N/mm2 τ minut Faza segrevanja (150 C) Faza utrjevanja Faza ohlajanja (50 C) Obžagovanje in razžagovanje Brušenje 146! OBLAGANJE OBLAGANJE Z LAMINATOM Vroče stiskanje UF ali PVAc lepila Kalander stiskalnice KT stiskanje Kontinuiranje Hladno stiskanje PVAc 147! 2009/10 - Uni 49

50 OBLAGANJE OBLAGANJE Z IMPREGNIRANIMI PAPIRJI, FOLIJAMI Impregnacija Pomik: m/min Nanos: % Tsušenja: C Tohlajanja: 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 50

51 LASTNOSTI METODE DOLOČANJA/UGOTAVLJANJA LASTNOSTI 151! LASTNOSTI METODE DOLOČANJA/UGOTAVLJANJA LASTNOSTI Destruktivne 152! LASTNOSTI METODE DOLOČANJA/UGOTAVLJANJA LASTNOSTI Destruktivne 153! 2009/10 - Uni 51

52 LASTNOSTI METODE DOLOČANJA/UGOTAVLJANJA LASTNOSTI Destruktivne 154! LASTNOSTI METODE DOLOČANJA/UGOTAVLJANJA LASTNOSTI Nedestruktivne (Grecon, 2009) 155! LASTNOSTI METODE DOLOČANJA/UGOTAVLJANJA LASTNOSTI Nedestruktivne (Grecon, 2009) 156! 2009/10 - Uni 52

53 LASTNOSTI METODE DOLOČANJA/UGOTAVLJANJA LASTNOSTI Nedestruktivne (Grecon, 2009) 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 Ligno celulozen material lesna vrsta Velikost in oblika delcev (strandsi, iveri, vlaken) Sušenje oz. vlažnost delcev Oblepljanje Pogoji stiskanja Klimatiziranje in kondicioniranje 159! 2009/10 - Uni 53

54 LASTNOSTI GOSTOTA 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 160! LASTNOSTI DIMENZIJSKA STABILNOST Ligno celulozen material lesna vrsta Velikost in oblika delcev (strandsi, iveri, vlaken) predvsem v SL Sušenje oz. vlažnost delcev 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 Ligno celulozen material lesna vrsta Velikost in oblika delcev (iveri, vlaken) Sušenje oz. vlažnost delcev Oblepljanje Oblikovanje pogače oz. tepiha natresanje razmerje SL/CL usmerjenost Predstiskanje in stiskanje (postopek stiskanja) Brušenje Debelina plošč Gostota in gostotni profil 162! 2009/10 - Uni 54

55 LASTNOSTI ČVRSTOST POVRŠINE Ligno celulozen material lesna vrsta Velikost in oblika delcev (iveri, vlaken) Sušenje oz. vlažnost delcev Oblepljanje Oblikovanje pogače oz. tepiha natresanje razmerje SL/CL usmerjenost Predstiskanje in stiskanje (postopek stiskanja) Brušenje Debelina plošč Gostota in gostotni profil (predvsem SL) 163! LASTNOSTI RAZSLOJNA TRDNOST Ligno celulozen material lesna vrsta Velikost in oblika delcev (iveri, vlaken) Sušenje oz. vlažnost delcev Oblepljanje Oblikovanje pogače oz. tepiha natresanje razmerje SL/CL usmerjenost Predstiskanje in stiskanje (postopek stiskanja) Brušenje Debelina plošč Gostota in gostotni profil (predvsem CL) 164! 2009/10 - Uni 55