TWORZYWA DRZEWNE - materiały, które powstały z uprzednio rozdrobnionego surowca drzewnego, spojonego następnie przeważnie za pomocą naturalnych lub syntetycznych środków wiążących mają z reguły postać płyt używanych do produkcji mebli skrzyniowych, itp. Materiał ten pozbawiony jest wad drewna, a równocześnie nadane mu są inne pożądane właściwości.

Materiały drewnopochodne- poza tworzywami drzewnymi obejmują drewno lite, zmodyfikowane w różny sposób, a także kompozyty drzewne, w których drewno połączone jest z innymi materiałami np. tworzywami sztucznymi, metalami, artykułami tekstylnymi.

Podstawowe wady drewna:

• anizotropia - nierównomierne właściwości we wszystkich kierunkach;

• higroskopijność - wodochłonność;

Można usunąć anizotropię poprzez odpowiedni ścisk włókien. Znacznie trudniej jest usunąć nadmierną hydrofilność drewna. Panuje opinia, że drewno lite jest trwałe i naturalne, a tworzywa drzewne nietrwałe i nienaturalne.

Zalety tworzyw drzewnych w stosunku do drewna litego:

• równomierne właściwości (izotropia);

• duża różnorodność;

• korzystny stosunek wytrzymałość/gęstość;

• duża podatność do obróbki i przerobu;

• wyjątkowa podatność na uszlachetnianie;

• korzystny stosunek cena/ nakład;

• nowe dziedziny zastosowanie i nowe wyroby.

Zalety ekologiczne

• surowiec (90% drewno);

• wykorzystanie drewna drobnicy i odpadów;

• korzystny bilans energetyczny;

• zamknięty obieg surowca i energii;

• praktycznie brak odpadów;

• niskoemisyjne wyroby i takie metody produkcji (CH₂)O;

• produkty nadające się do recyklingu (>90%)

Tworzywom drzewnym możemy nadawać właściwości odpowiednio do ich przeznaczenia i utrzymywać je na stałym poziomie. Można otrzymywać mnóstwo różnych tworzyw. Właściwości tworzyw drzewnych są w znacznej mierze izotropowe w płaszczyźnie płyty, a warstwy wierzchnie są homogeniczne i równomierne. Tworzywa można pokrywać: farbami, lakierami, laminatami, itp.

Płyty MDF są niezwykle homogeniczne i łatwe do profilowania. Atutem tworzyw drzewnych są ich dobre właściwości ekologiczne. Ważną rolę przy określaniu ekologiczności pełnią: emisje, zużycie energii, recykling i utylizacja powierzchni, odnawialność drewna, korzystna dla środowiska produkcja przy małych nakładach energii, dobre właściwości użytkowe, możliwość energetycznego wykorzystania odpadów (te zalety odnoszą się zarówno do drewna jak i tworzyw drzewnych), większy rozkład energii do produkcji tworzyw rekompensowany jest w kosztach surowców, np. drewno krótkowymiarowe, odpady.

W ostatnich latach zmniejszyła się emisja pyłów, rozwiązano również problem emisji formaldehydu oraz nieprzyjemny zapach masy włóknistej. Do obróbki i przerobu płyt stosuje się technologię bezpyłowe, materiały niskorozpuszczalnikowe. TD klejone klejami organicznymi mogą po okresie użytkowania być stosowana jako materiały. TD które nie zawierają środków uszlachetniających mogą być stosowane jako paliwa. Płyty pilśniowe i wiórowe mogą być częściowo wykorzystane w systemie recyklingu, a na pewno, gdy były klejone żywicami mocznikowymi. Innym rodzajem utylizacji tworzyw drzewnych jest ich kompostowanie. Wióry mogą stanowić surowiec w dalszej obróbce.

PODZIAŁ TWORZYW DRZEWNYCH

Podział tworzyw drzewnych
Na bazie drewna litego	Na bazie forniru	Na bazie wiórów	Na bazie włókien	Inne kompozyty
typu płyta typu belka, słupki	sklejka równoległowłókniste drewno warstwowe LVL pasmowe drewno równoległowłókniste (PSL, Parallan) płyta typu plastra miodu (komórkowa)	płyty wiórowe płaskie prasowane i wytłaczane płyty z wiórów orientowanych OSB wiórowe drewno równoległowłókniste LSL (Interallan) płyty wiórowe wielopłatkowe (waflowe, waterboard) scrimber płyty wiórowe zaklejane spoiwami mineralnymi płyty wiórowe elastyczne płyty wiórowe do wtórnego formowania	płyty pilśniowe wytwarzane metoda mokrą płyty pilśniowe wytwarzane metoda suchą kompozyty: włókna drzewne, plastiki WPC	belki dwuteowe płyty stolarskie płyty stolarskie listewkowe płyty podłogowe itd.

Tworzywa na bazie drewna litego:

Typu płyta - są to tworzywa drzewne na bazie drewna litego. Wytwarzane są płyty jedno- lub wielowarstwowe (przeważnie 3 warstwowe):

• płyty jednowarstwowe; WISA WOOD - powstają z drewna niskowymiarowego; zastosowanie: podłogi;

• płyty wielowarstwowe:

• pełne - 3 lub 5 warstwowe, przy czym warstwa środkowa wykonana

jest z wyściółek albo listewek (aby obniżyć cenę produkcji);

zastosowanie: meblarstwo, budownictwo szkieletowe, materiał podłogowy, wykładziny, materiały szacunkowe;

• pustakowe - warstwa środkowa jest pusta;

zastosowanie: elementy ścian domów z drewna, elementy stropowe,

podłogowe;

Typu belka, słupki (gluelam- warstwowo klejone drewno)

Najczęściej otrzymuje się je w wyniku ogrzewani wiórów drzewnych mikrofalowo.

Elementy wielowarstwowe (dł. do 18m, szer. do 2m, grubość do 320mm); można produkować jako elementy gięte; belki krzyżowe (można je nazwać belkami pustakowymi;

zastosowanie: konstrukcyjny materiał budowlany;

Tworzywa na bazie forniru:

Sklejka (wg EN313) - płyta drewnopochodna składająca się ze sklejonych ze sobą warstw drewna, przy czym włókna sąsiadujących warstw przebiegają najczęściej pod kątem prostym.

Klasyfikacja sklejki:

1. Ze względu na wygląd ogólny:

• ze względu na budowę:

• sklejka z forniru;

• sklejka o środku wykonanym z drewna:

• płyty stolarskie;

• płyty z grubych fornirów;

• sklejka różnowarstwowa;

• ze względu na postać i kształt:

• płaska;

• profilowana;

• Ze względu na jej właściwości:

• ze względu na właściwości mechaniczne;

• ze względu na trwałość:

• do użytkowania w warunkach suchych;

• do użytkowania w warunkach wilgotnych;

• do użytkowania w warunkach zewnętrznych;

• ze względu na wygląd powierzchni;

• ze względu na wykończenie powierzchni:

• sklejka szlifowana;

• sklejka nieoszlifowana;

• sklejka wstępnie wykończona;

• sklejka z okładzinami (oklejona okleiną, filmem, papierem nasyconym);

• ze względu na eksploatacyjne wymagania użytkownika;

LVL - drewno warstwowe z forniru - materiał bardzo podobny do sklejki, wytworzony jest ze skrawanego obwodowo forniru o grubości 3mm, sklejony najczęściej klejami fenolowymi (stos. w budownictwie); z arkuszy tworzona jest wstęga bez końca o równoległym układzie warstw; mogą być prasowane w prasie ciągłej; zróżnicowane właściwości mechaniczne. Stosowane w budownictwie jako belki.

PSL - pasmowe drewno równoległowłókniste - forniry są grubsze (do 4mm), cięte na paski o szerokości 13mm i długości ok. 2m; pokrywane są klejem fenolowym, a następnie formowane w kobierzec bez końca, prasowane w prasie ciągłej.

Tworzywa na bazie wiórów:

Płyta wiórowa - tworzywo drzewne w postaci płyty, wykonane przez sprasowanie pod wpływem temperatury małych cząstek drewna (np. wióry: drzewne, strugane, waflowe, pasmowe) i/lub inne cząstki lignocelulozowe (np. paździerze: lniane, konopne, bagassa) z klejem.

Klasyfikacja płyt wiórowych:

• wg sposoby wytwarzania:

• płasko prasowane;

• prasowane w prasie kalandrowej (walcowej);

• prasowane poprzecznie:

• pełne;

• pustakowe;

• wg stanu powierzchni:

• surowe (nieoszlifowane);

• szlifowane lub strugane;

• powlekane cieczami (np. lakierem);

• laminowane materiałami stałymi (np. okleina, papier dekoracyjny, płyty warstwowe z tworzyw sztucznych, folie);

• wg kształtu:

• płaskie;

• z profilowaną powierzchnią;

• profilowanymi wąskimi płaszczyznami (krawieckie);

• wg wielkości i kształtu cząstek:

• płyta wiórowa;

• płyta waflowa; (płyta z dużych płaskich wiórów);

• płyta OSB (płyta z długich wysmukłych ukierunkowanych wiórów);

• płyta paździerzowa (płyta z innych wiórów, np. paździerze lniane);

• wg budowy płyty:

• jednowarstwowa;

• wielowarstwowa;

• pneumatycznie frakcjonowana;

• poprzecznie prasowana płyta pustakowa;

• wg przeznaczenia:

• płyty ogólnego przeznaczenia;

• płyty do urządzania wnętrz (łącznie z meblami, w obszarze suchym);

• płyty do celów nośnych lub konstrukcyjnych w budownictwie:

• w obszarze suchym;

• w obszarze wilgotnym;

• płyty do celów specjalnych:

• płyty o szczególnie podwyższonej zdolności do przenoszenia obciążeń

• płyty o podwyższonej odporności biologicznej;

• płyty o podwyższonej ognioodporności;

• płyty akustyczne;

• inne;

Płyta OSB (wg EN 300 )- płyta wielowarstwowa wykonana na z paskowych wiórów drewna o z góry ustalonym kształcie i grubości powiązanych lepiszczem. Wióry w warstwach zewnętrznych są ukierunkowane równolegle do długości lub szerokości płyty; wióry w warstwie środkowej lub w warstwach środkowych mogą być ukierunkowane losowo lub ułożone w jednym kierunku; zwykle pod kątem prostym do kierunku włókien.

Scrimber (TimTek) - tworzywa wytworzone głownie w Australii; wytwarzane z drewna małowymiarowego; drewno miażdżone między obracającymi się walcami po uprzednim okorowaniu; tworzą pasma o nieregularnym przekroju, ale ciągłości włókien; po wysuszeniu i zaklejeniu następuje prasowanie (do grubości 150mm).

LSL- wiórowe drewno równoległowłókniste; produkowane głównie w Kanadzie; wytwarzane z wiórów o długości 300mm z drewna topolowego lub osikowego, zaklejonego w technologii PMDI i prasowanego w pakietach w prasie z wtryskiem pary; niski ciężar właściwy; gęstość 600kg/m³. Duża wytrzymałość. Grubość dochodzi do 140mm.

Płyty wiórowe zaklejane spoiwami mineralnymi

Spoiwem mineralnym jest cement lub gips. Wióry spełniają podwójną rolę:

• zbrojenia (właściwości mechaniczne);

• wypełniacza (obrabialność mechaniczna izolacyjność płyt);

Płyty cementowe nie są wytwarzane w Polsce. Do wyrobu płyt cementowych stosuje się cement:

• portlandzki - najbardziej rozpowszechniony; (stosuje się do 20% wagowych drewna, 60% objętościowych drewna); gęstość ok. 1400kg/m³; wydłużalność przy zmianie wilgotności nie pozwala na łącznie na styk; płyty są trudnopalne i wodoodporne;

zastosowanie: ściany zewnętrzne, ścianki działowe, stropy, podłogi;

• żużlowy - płyty żużlowe otrzymuje się przez szybkie chłodzenie w wodzie będącego jeszcze w stanie ciekłym żużla wielkopiecowego, wielkopiecowego następnie zmielenie materiału; w odróżnieniu od płyt z cementu portlandzkiego są bardzo odporne na cukry i garbniki; prasowane są w prasie w temp. Ok. 130^OC, ponadto wymagają 24- godzinnego kondycjonowania;

zastosowanie: podobne do płyt z cementu portlandzkiego.

• magnezytowy - prażony magnezyt:

MgCO₃ MgO + CO₂

magnezyt prażony magnezyt

Wióry zakleja się najpierw żywicą melaminowo - mocznikową (MUF), dodaje się siarczanu magnezu i wodę magnezytową przeprowadza się prasowanie w temp. 170^OC; wysoka cena płyt ze względu na wysoką cenę magnezytu; zamiast wiórów można stosować wełnę drzewną; słabe właściwości mechaniczne;

zastosowanie: pokrycia dachowe, izolacyjne.

Płyty z wełny drzewnej - produkowane głównie w Holandii; wełna taka nasączana jest wytworem odpowiednich soli i potem mieszana z cementem i umieszczana w formach. Prasowana jest w prasie wielopółkowej pod obciążeniem (często przydusza się płytami betonowymi). Po wysuszeniu takie płyty nadają się do przesyłki. Charakteryzują się stosunkowo niską wytrzymałością na zginanie 1,7-0,4 MPa; 1m² waży ok. 36kg.;

zastosowanie: płyta głusząca hałasy, płyta izolacyjna, powierzchnia dachów.

Płyty gipsowo- wiórowe - Polska posiada duże zasoby gipsu naturalnego oraz odpadowego (fosforowy, wapienny). W Polsce wytwarza się płyty gipsowo- kartonowe. Są one mało wytrzymałe na odkształcenia; karton odkleja się pod wpływem wilgoci. Na świecie stosuje się raczej płyty gipsowo- wiórowe. Ich gęstość wynosi do 1200kg/m³, natomiast wytrzymałość do 5,5 MPa; bardzo niska wydłużalność liniowa. Istotnymi zaletami są: niepalność, łatwość obrabiania i mocowania. Często wytworzone jako płyty 3-warstowe. Powierzchnię tych płyt można ulepszać poprzez smarowanie tych płyt węglanem potasu:

CaSO₄ + K₂CO₃ K₂SO₄ + CaCO₃

Gips nadaje dużą twardość

Szkło wodne (kw. nieorganiczny)- jako środek wiążący materiały pochodzenia roślinnego a także tworzywa sztuczne, tekstylia i inne. Wg patentu potasowe szkło wodne to mieszanina kwasu i tlenków. Nanosi się je na materiały lignocelulozowe, następnie formuje się w luźny kobierzec na sicie bez końca. Po wstępnym prasowaniu przepuszcza się przez kobierzec CO₂ w temp. 80^OC, następuje utwardzenie. Zaletami są niskie koszty wytworzenia, wykorzystanie ciepła gazów spalinowych. Jest to produkt ekologiczny. Grubość takich płyt wynosi do 200 mm, gęstość 80 - 300 kg/m³.

Płyty wiórowe do wtórnego formatowania - stosuje się w nich żywicę, która w procesie produkcji nie ulega do końca procesowi usieciowania,, co umożliwia nadanie jej odpowiedniego kształtu. Żywica utwardza się po następnym podgrzaniu.

Płyty wiórowe elastyczne (giętkie) - elastyczne płyty wiórowe. W 2005 roku opracowano w Niemczech płyty elastyczne produkowane z wysoko elastycznych pianek poliuretanowych oraz wiórów zwykłych lub z kory. Na rynku znane jako płyty „Recoflex”; ich wadą jest to, że nie można w nich umieszczać wkrętów.

zastosowanie: wykładziny podłogowe, stosowane do produkcji powierzchni zakrzywionych;

Tworzywa na bazie włókien:

Płyty pilśniowe - materiał płytowy o grubości 1,5mm i większej, wytworzony z włókien lignocelulozowych z zastosowaniem ciepła i/lub ciśnienia, przy czym wiązanie uzyskuje się w wyniku:

• spilśnienia włókien i ich naturalnych właściwości adhezyjnych;

• dodanie kleju syntetycznego.

Mogą zawierać środki hydrofobowe i ognioodporne.

Klasyfikacja płyt pilśniowych:

• ze względu na sposób wytwarzania:

• płyty pilśniowe formowane na mokro; (ich włókna w czasie formowania mają wilgotność większą niż 20%);

• płyty pilśniowe formowane na sucho;

• ze względu na warunki użytkowania:

• na warunki suche - wilgotność 65% przekraczana jest tylko kilka razy w roku;

• na warunki wilgotne (H) - wilgotność 85% przekraczana jest tylko kilka razy w r.;

• na warunki zewnętrzne (E) - narażenie na działanie zmiennych warunków klimatycznych lub działanie deszczów, pary w miejscu wilgotnym lub przewiewnym;

• ogólnego przeznaczenia - nie narażone na żadne działania;

• ze względu na przeznaczenie:

• ogólne;

• do przenoszenia obciążeń (L);

• do długotrwałych obciążeń (A);

• na chwilowe obciążenia (S);

• ze względu na gęstość:

• płyty pilśniowe mokroformowane:

• płyty twarde HB (ρ ≥ 900 kg/m³)- można nadać im dodatkowe właściwości

• płyty półtwarde MB (ρ = 400-900 kg/m³);

• płyty półtwarde o niskiej gęstości MBL (ρ = 400-560 kg/m³);

• płyty półtwarde o wysokiej gęstości MBH (ρ = 560-900 kg/m³);

• płyty porowate SB (ρ = 230-400 kg/m³); dobra izolacja cieplna i akustyczna

• płyty pilśniowe suchoformowane

• HDF (ρ ≥ 800 kg/m³);

• właściwe MDF (ρ = 650- 800 kg/m³);

• lekkie MDF (ρ = 550- 650 kg/m³); (lMDF);

• ultra lekkie MDF (ρ < 550 kg/m³); (ulMDF);

WPC (Wood Plastic Composit) - są to kompozyty cząstek drewna z polimerami (najczęściej termoplastycznymi). W płytach tych stosuje się włókna drzewne, żeby zwiększyć ich właściwości wytrzymałościowe. Takie wyroby w przeciwieństwie do konwencjonalnych wyrobów można wytwarzać przy użyciu wtryskarek i wytłaczarek. Materiały te coraz częściej są stosowane jako nieobciążone powierzchnie oraz do wyrobu mebli. Zawierają one na ogół 60-80% włókien drzewnych lub wiórów; reszta to polimer termoplastyczny, np. polipropylen + polietylen. Dodaje się również stabilizatory, farby, środki ognioodporne oraz środki wiążące. Mają ogromną odporność na wilgoć i bardzo dobrą odporność na wytrzymałość. Ciągle przeprowadzane są badania nad zagęszczeniem termoplastyku w tym wyrobie i uzyskaniem wyższej zależności, wytrzymałości od udziału włókien drzewnych w kompozycie.

ROZWÓJ PRZEMYSŁU PŁYT DREWNOPOCHODNYCH W POLSCE:

Sklejka:

Produkcja sklejki w Polsce (tyś m³):

• 2003 - 132,4

• 2004 - 144,7

• 2005 - 148,5

Oprócz sklejek ogólnego przeznaczenia, iglastych, suchotrwałych, ognioodpornych, są jeszcze sklejki techniczne; głuszące zastępujące sklejki w poszczególnych działach gospodarczych:

• transport 14%

• opakowania 12%

• meblarstwo 23%

• budownictwo 20%

• inne 31%

Obecnie działające zakłady produkcji sklejki w Polsce: Orzechowo, Ostrów Wlkp., Piotrków Trybunalski, Białystok, Bydgoszcz, Pisz, Ełk, Morąg.

Ogólna produkcja sklejki w Europie charakteryzuje się w przedziale 3,7- 4 mln m³ rocznie.

Płyty pilśniowe mokroformowane:

Przemysł w Polsce rozpoczął się po przejęciu niemieckiego Świeradowie Zdroju małego niemieckiego zakładu (likwidacja w latach 90). Zakłady produkujące PPM: Czarna Woda, Koniecpol, Ruciane Nida, Czarnków, Przemyśl, Krosno Odrzańskie, Karnin,

Przemysł ten przeżył potężne załamanie na początku lat 90- tych; wprowadzał duże ilości ścieków bardzo zanieczyszczonych. Zostały zlikwidowane zakłady w Świeradowie Zdroju. Zakłady Handex w Krośnie zostały spółką państwa. W Przemyślu i Koniecpolu - polscy prywatni przedsiębiorcy. Czarnków i Ruciane Nidy - Niemcy; Karnin - niemiecka firma Homanin.

Metoda produkcji suchych płyt formowanych ożywiła produkcję płyt mokroformowalnych (cienkich płyt porowatych). Duże zastosowanie mają również jako okładziny, zamiast styropianu.

Produkcja płyt pilśniowych mokroformowanych (tyś t)

- 1996 - 47

- 2003 - 96

- 2004 - 110

- 2005 - 127

Produkcja płyt twardych oraz miękkich wzrasta. Płyty twarde nadal są chętnie stosowane, bo zawierają bardzo mało środków wiążących (syntetycznych).

Produkcja płyt pilśniowych twardych w Polsce (t):

- 2003r - 219

- 2004r - 268

- 2005r - 308

Płyty twarde są jedynymi tworzywami, które są czyste ekologicznie. Na zachodzie polikwidowano fabryki płyt mokroformowanych.

Płyty wiórowe

Gwałtowny wzrost produkcji płyt wiórowych w latach 40, po produkcji klejów
syntetycznych (PF, UF). Pierwsze zakłady płyt wiórowych powstały w Szwajcarii, później w Niemczech. W Polsce płyty wiórowe weszły z pewnym opóźnienie (1959- 60). Oddano fabrykę w Rucianym Nidzie (33 tys. m_­­³ rocznie) oraz płyt paździerzowych w Witaszycach k. Jarocina.

Do połowy lat 60 zbudowano zakłady w: Szczecinku i Suwałkach. Chciano stawiać fabryki w miejscach, gdzie jest surowiec. W drugiej połowie lat 70 powstało dużo zakładów. W 1974 uruchomiono w Jaśle pierwszą nowoczesną fabrykę płyt 3-warstwowych z warstwami zewnętrznymi z mikrowiórów o wydajności 120 tys. m³ rocznie. Później uruchomiono fabryki w Wieruszowie i Grajewie (dwie największe fabryki) teraz: Czarnków, Żary, Szczecinek, Mielec.

Przed rokiem 90 łączna zdolność produkcji zakładów osiągała 1350 tys. m³ płyt, potem nastąpiło załamanie, teraz produkcja osiąga już ponad 2200 tys. m³ rocznie.

Wszystkie zaliczane są do zakładów dużych - produkcja ok. 300 tys. m³. Zakład w Szczecinku i Mielcu jest własnością austriackiego Kronospanu, Szczecinek - płyty wiórowe (700 tys. m³/rok). Zakład w Żarach został wykupiony przez szwajcarski Kronopol. Grajewo i Wieruszów stanowiły jedność; po modernizacji zostały sprzedane koncernowi Pfleiderer. Łącznie płyt wiórowych
ponad 3 mln m³/rok.

Zdolność produkcyjna polskiego przemysłu płyt wiórowych i MDF

	Płyta wiórowa + OSB ( tys. m^3/rok)	MDF
Grajewo	600	-
Wieruszów	500	-
Szczecinek	720	900
Mielec	720	130
Żary	820	240
Razem	3360	1270

Płyty pilśniowe suchoformowane

Kronopol w Żarach uruchomił produkcję płyt w prasach ciągłego działania, zastosował kleje izocyjanianowe. Pierwsze liczne PPS uruchomiono w Szczecinku (z prasami ciągłego

działania - 2 linie - każda 300 tys. m³/rok). W Szczecinku uruchomiono kolejne 2 linie produkcyjne cienkie płyty pilśniowe (zdolność produkcji ok. 240 tys. m³/rok). Dwa lata temu uruchomiono PPS w Mielcu, też na prasie ciągłego działania. Od 1998 PPS produkuje Kronopol - Żary. W meblarstwie stosuje się kleje UF, w budownictwie kleje izocyjanianowe oraz PF (nie stosuje się w Polsce). Rośnie spożycie płyt przez budownictwo, barierą może być surowiec. W obliczu obecnych przepisów, surowiec lignocelulozowy jest spalany w elektrowniach. Przemysł tworzyw zużywa ponad 8 mln m³ rocznie surowca. W Czarnkowie produkuje się włókno drzewne. Znajduje to zastosowanie w przemyśle motoryzacyjnym. Wytwarza się też płyty z włókna drzewnego do ocieplania domów. Uruchomiono największą linię belek dwuteowych (27 mln m_bieżących/ rok). Wielkość produkcji tworzyw drzewnych kształtuje Polskę w czołówce światowej.

Produkcja tworzyw na świecie:

	Sklejka:	OSB:	Wiórowe	MDF
1)	Chiny	Niemcy	Niemcy	Niemcy
2)	Rosja	Francja	Włochy	Turcja
3)	Finlandia	Czechy	Hiszpania	Polska
4)		Polska	Polska

SUROWCE DRZEWNE DO PRODUKCJI TD

Produkcja tworzyw drzewnych opiera się na dwóch komponentach: drewnie (czasami zastępowane innym surowcem lignocelulozowym) oraz kleju. Korzystny jest fakt, że drewno jest przyjazne dla środowiska i tanie. Można je sklasyfikować wg:

• pochodzenia

• postaci

• gatunku drewna

W zależności od przeznaczenia, drewno jako surowiec w różnych gałęziach przemysłu musi charakteryzować się różną postacią i właściwościami. W zależności od pochodzenia wyróżnić można następujące grupy surowców lignocelulozowych:

• drewno pochodzące bezpośrednio z lasu:

• dłużyce, kłody

• wałki, szczapy

• drewno krótko- i średniowymiarowe

• zrębki leśne

• drewno odpadowe pochodzące z przemysłu drzewnego:

• właściwe odpady przemysłowe (produkcyjne):

• zrębki przemysłowe

• wióry odpadowe

• trociny

• drewno poużyteczne:

• powstaje w skutek zużycia i wyrzucenia materiału drzewnego

• inne surowce lignocelulozowe (niedrzewne)

• odpady roślin jednorocznych

Kolejnym dość ważnym czynnikiem jest gatunek drewna (dotyczy zwłaszcza tworzyw płytowych). Gatunki drewna można przyporządkować wg malejącej przydatności:

• lekkie i średniociężkie gatunki iglastych (wejmutka, sosna, świerk)

• lekkie i średniociężkie gatunki liściaste rozpierzchłonaczyniowe (topola, olcha, brzoza, wierzba)

• ciężkie gatunki liściaste rozpierzchłonaczyniowe (buk)

• ciężkie gatunki liściaste pierścieniowonaczyniowe (dąb)

Drewno lekkich i średnio ciężkich gatunków jest najczęściej wykorzystywane na warstwy zewnętrzne, a ciężkich gatunków na warstwy wewnętrzne.

Surowiec przeznaczony do produkcji tworzyw drzewnych może mieć różnorodną postać. Ze względu na postać można podzielić na:

• dłużyce i kłody,

• wałki i szczapy,

• drewno mało- i średniowymiarowe,

• zrębki leśne,

• zrębki przemysłowe,

• wióry odpadowe,

• trociny,

• inne odpady przemysłowe (łuszczki, forniry, zrzyny, opoły)

Dłużyce - drewno okrągłe iglaste o dł. min 9 m, a liściaste ok. 6 m

Kłody - drewno okrągłe iglaste lub liściaste o dł. ok. 2,5 m, średnica: iglaste powyżej 14 cm,
liściaste powyżej 18 cm

Wałki - drewno okrągłe o średnicy w cieńszym końcu 5-24 cm, dł. 1-2 m

Szczapy - drewno powstałe przez rozłupanie wałków o większej średnicy. Zarówno wałki jak i szczapy stanowią bardzo cenny surowiec do wytwarzania wiórów płaskich.

Drewno małowymiarowe - tyczki, gałęzie, przy czym średnica w grubszym końcu musi mieć
min. 7 cm, średnica znamionowa musi wynosić 6 cm.

Żerdzie - drewno okrągłe, średnica znamionowa 7-11 cm, dł. ok.. 2,5 m

Zrębki - to drewno pocięte głównie na płaskie równoległościany, których większe powierzchnie są styczne do słojów rocznych. Wytwarza się je z odpadów drzewnych, albo z drewna okrągłego czy też małowymiarowego. Jakość zrębków przemysłowych ocenia się na podstawie kryteriów:

• frakcyjności

• udziału kory

• mechanicznych uszkodzeń ich powierzchni

Zrębki przemysłowe są bardzo niejednorodne i zwierają wiele frakcji; dzielimy je na 3 grupy:

• frakcja gruba

• frakcja właściwa

• frakcja drobna

Frakcja główna (właściwa) składa się ze zrębków o kształcie i wymiarach odpowiadających wymaganiom procesu technologicznego. Frakcja gruba składa się z nieregularnych drzazg, wiórów i sęków- są to tzw. niedorębki; może być poddana dodatkowemu rozdrobnieniu. Frakcja drobna zawiera trociny i pył. Jest to uciążliwy odpad, często wykorzystywane są do spalania. Wymiary zrębków określa się przez sortowanie na sitach o oczkach kwadratowych. Stosowane są zrębki, które przechodzą przez oczka 50x50 mm, a zostają na sicie 10x10 mm. Wióry odpadowe powstałe przy mechanicznej obróbce drewna; bardzo niejednorodne materiały na ogół znajdują zastosowanie do produkcji warstw wewnętrznych płyt wiórowych albo do płyt wytłaczanych.

Trociny - to cząstki drewna o kształcie zbliżonym do ziaren lub krótkich pasemek; stosowane do produkcji płyt wiórowych, poprzecznie prasowanych płyt trocinowych lub do mikrowiórów na warstwy zewnętrzne. Trociny stanowią istotną część wsadu w produkcji płyt wiórowych i MDF, dochodzi nawet do 40%.

Inne odpady - odpady łuszczki i forniru, zrzyny i opoły.

Wymagania jakościowe surowców:

Wszystkie surowce powinny wykazywać odpowiednią jakość. Najwyższe stawia przemysł sklejki (surowiec tartaczny najwyższej jakości). W płytach wiórowych i pilśniowych wymagania zmalały dzięki postępowi chemii środków wiążących. Gorsza jakość - płyta pilśniowa - pogłębiający się deficyt surowca drzewnego sprawił, że przestały obowiązywać wymagania dotyczące surowców, tj.:

• zawartość kory

• grubość

• udział zgnilizny

• wilgotności

• wielkości zrębków

• zanieczyszczenia mineralne

• zanieczyszczenia metalami

• stopnia degradacji wynikającego ze złego składowania

Do płyt wiórowych dawniej stosowano papierówkę. Ograniczenia jakościowe zostały zniesione ze względu na ogromny postęp technologiczny. Drewno może być gorszej jakości ale musi być zdrowe, brak zgnilizny, brak zanieczyszczeń mineralnych i metalowych, brak kory, wilgotność 30 - 60 %, odpowiedni stopień rozdrobnienia przed skrawaniem.

Wadą jest ogromne marnotrawstwo drewna odpadowego, brak zainteresowania ze strony przemysłu. Przemysł musi jeszcze bardziej gospodarować surowcem. Podstawiać, za drewno z lasu, drewno odpadowe lub poużyteczne. Mianem odpadu poprodukcyjnego określamy te resztki surowca, które w wyniku procesu technologicznego nie znajdują zbytu. W różnych zakładach przemysłu drzewnego powstają różne odpady o różnym stopniu.

PODZIAŁ ODPADÓW DRZEWNYCH

ODPADY
POUZYTKOWE			POPRODUKCYJNE
I GRUPA	II GRUPA	III GRUPA	CZYSTE	ZANIECZYSZCZONE
odpady nie zawierające żadnych zanieczyszczeń (bez klejów, lakierów i powłok uszlachetniających)	drewno o powierzchni uszlachetnionej, klejone, bez środków ochrony drewna i powłok zawierających związek halogenoorganiczne (niska toksyczność),	drewno o największym stopniu zanieczyszczeń zawierające związki halogenoorganiczne, oleje smołowe, związki metali ciężkich; nie nadają się zupełnie do produkcji tworzyw drzewnych ze względu na toksyczność.	- odpady pomanipulacyjne - wałki połuszczarskie - kora - obrzynki tarcicy - zrębki - trociny - pył drzewny - masa włóknista - odpady łuszczki - drewno poużytkowe	- zrzyny: sklejki, płyt pilśniowych, płyt wiórowych - pyłty po szlifowaniu: sklejki, płyt pilśniowych, płyt wiórowych - odpady kawałkowe: sklejki, płyt pilśniowych, płyt wiórowych - odpady poużytkowe: sklejki, płyt pilśniowych, płyt wiórowych

Odpady czyste - powstają przez pierwiastkowy przerób drewna (przerób tartaczny) podczas przygotowania drewna do tworzyw; w stolarce budowlanej; są bardzo dobre do wyrobu tworzyw drzewnych.

Odpady zanieczyszczone - najczęściej przyjmują postać pyłów poszlifierskich, zrzynów płytowych; znajdujemy wśród nich kawałki folii, żywicy.

Główne odpady to wióry, trociny, małowymiarowe elementy drewna.

Drewno pożyteczne - szalenie modne; efektywne wykorzystanie surowca zależy nie tylko od środków

finansowych, ale od organizacji produktów skupu i magazynowania; drewno poużytkowe lub tworzywa drzewne poużytkowe to taki rodzaj materiału, który jest częścią wyrobów, które zakończyły swój cykl użytkowy, np. rozbierane konstrukcje budowlane; opakowanie, podkłady kolejowe, słupy teletechniczne, zużyte meble.

Zanieczyszczenia - środki ochrony (farby, lakiery, folie sztuczne, utwardzone kleje), części metalowe, szkło. Stopień zanieczyszczeń decyduje o możliwościach wykorzystanie odpadów.

Na proces przerobu drewna składa się:

• transport materiału - podajniki pasowe, rynny wibracyjne, ślimaki podawczerozdrabnianie materiału - młyny młotkowe, skrawarki pierścieniowonożowe, rębarki,

• zabezpieczenia instalacji - elektromagnesy, zabezpieczenia do sit, wykrywacze iskier

• rozmontowywanie,

Z drewna poużytkowego musi być wyeliminowane drewno, które zawiera środki toksyczne ze środków ochronnych, które mogą być źródłem emisji toksyn i brzydkich zapachów.

Proces wdrażania drewna poużytkowego do produkcji tworzyw drzewnych pochodzi z Niemiec. Niemcy kupowali palety i opakowania; pozyskiwali tanio surowiec do produkcji tworzyw. W wyniku recyklingu mebli metodą np. „retro” ok. 20% odpadów trzeba usuwać. W wysoko rozwiniętych krajach recykling traktuje się jako tzw. zło konieczne; jest znaczącą gałęzią przemysłu; przyczynił się do powstania wielu miejsc pracy, a także dostarcza wiele surowca, chroni środowisko naturalne. Przerób drewna poużytkowego stawia wysokie wymogi jakościowe w Polsce. Odpady wymagają gruntownego przerzedzenia w celu ustalenia zanieczyszczeń. Makulatura może być stosowana wyłącznie do płyt pilśniowych mokroformowanych lub do płyt MDF. Makulaturę pochodzącą ze śmieci musi być dodatkowo sterylizowana.

Odpady poprodukcyjne - tylko te resztki surowca i odpadów poprodukcyjnych, które nie znajdują zastosowania oraz zbytu. Pochodzą z różnych gałęzi przemysłu. Dzieli się je na odpady czyste i zanieczyszczone. Aż 70 % z nich stanowią odpady tartaczne, 13 % odpady z przemysłu meblarskiego, 13 % z przemysłu płyt i sklejek, 1 % inne.

Rodzaje odpadów i sposoby ich wykorzystania:

1. Przemysł tartaczny - opoły i zrzyny są przerabiane na zrębki; w zależności od ich zanieczyszczeń korą są przeznaczane na pełnowartościowy surowiec pyt pilśniowych. Koszty transportu trocin są stosunkowo duże; utylizacja kory jest w znacznym stopniu przeznaczona na cele energetyczne; można zastąpić torf korą.

2. Przemysł sklejek - czyste odpady powstają przy manipulowaniu kłód cylindrowaniu wyrzynków; pył jest również czysty. Odpady przy produkcji sklejki posiadają domieszki żywic; korę, obrzynki, zrębki, trociny są najczęściej spalane; wybrakowane kawałki forniru przerabiane są na zrębki lub spalone; przy produkcji sklejki powstają również wałki połuszczarskie.

3. Przemysł budowlany - są w niewielkim stopniu zanieczyszczone; powstają z dobrych gatunków drewna litego; drewno kawałkowe, wióry, pył drzewny.

4. Przemysł płyt pilśniowych mokroformowanych - nie ma żadnych odpadów, bo odpady przy formatyzowaniu płyt są na nowo włączane do procesu technologicznego. Obrzynki płyt pilśniowych twardych lakierowanych stosuje się jako materiał opałowy, a powstający w niewielkich ilościach pył przy szlifowaniu płyt pilśniowych jest mieszany z węglem i spalany.

5. Przemysł płyt pilśniowych suchoformowanych - odpady powstają przy uruchamianiu linii maszyn po remoncie; w większości przypadków sucha masa jest spalana; spalanie prowadzi się w specjalnych piecach (zawartość żywicy)

6. Przemysł meblarski - odpady z drewna litego albo płyt wiórowych lub pilśniowych; zawierają elementy wykończeniowe; kawałki drewna litego są stosowane do wyrobów galanteryjnych i do tworzyw drzewnych.

7. Przemysł wiórowy - obrzynki, pyły trociny, niewielkie ilości kory; pył się spala; trociny i obrzynki zawraca się z powrotem do produkcji.

Ogólna ilość odpadów, która powstaje corocznie sięga 3 mln m³, ale miejsca ich powstawania są bardzo rozproszone. Największym problemem są odległości transportu odpadów.

NIEDRZEWNE SUROWCE DO PRODUKCJI TD

Na podstawie badań i publikacji stwierdza się, że podstawowym kryterium zagospodarowania surowca jest zawartość substancji szkodliwych, które dostały się do drewna w procesie technologicznym. Zużycie surowca poużytkowego wiąże się z doborem odpowiedniej mieszaniny surowca świeżego i z drewna poużytkowego. Zużycie drewna jest uwarunkowane wiedzą i możliwościami.

Udział sortymentów drewna do produkcji płyt wiórowych Leukens
27%	Drewno przemysłowe z lasu
5%	Odpady płyt wiórowych własne
5%	Odpady płyt wiórowych obce
15%	Drewno poużytkowe
5%	Tartaczne odpady użyteczne
13%	Zrębki
18%	Trociny
10%	Wióry strugane
2%	Wióry łuszczone

Do produkcji higienicznych tworzyw drzewnych można stosować odpady drzewne, które nie są obciążone metalami, a także te, które nie są sklejane, lakierowane lub powlekane.

Niedrzewne surowce lignocelulozowe.

Od początku produkcji materiałów płytowych jako surowce stosowane są odpady rolnicze. Ze względu na zróżnicowaną budowę morfologiczną materiałów trzeba było opracować specjalne technologie ich przerobów. Podział:

• I grupa - rośliny łykowe:

• paździerze lniane

• paździerze konopne

• łodygi juty

• łodygi sizalu

• II grupa - pozostałość roślin oleistych:

• słoma rzepakowa

• słoma słonecznikowa

• len oleisty

• III grupa - pozostałości roślin spożywczych:

• trzcina

• łodygi winorośli

• słomy zbożowe (jęczmień, żyto, pszenica, owies)

• łuski arachidowe(?)

• łuski ryżowe, migdałowe

Odpady te są doceniane tam, gdzie są niedobory drewna. Największe znaczenie mają paździerze lniane, konopne, bagassa (trzcina cukrowa), a ostatnio słomy 4 podstawowych zbóż. Wykorzystanie jest umiarkowane:

• złożami

• transportem

Przy przerobie tych materiałów występują różnice w porównaniu do drewna:

• dostawy surowca są okresowe

• występują znaczne wahania jakości surowca (warunki pogodowe)

• surowiec jest bardzo nieodporny na wilgoć

• zawiera znaczne ilości substancji mineralnych

W Polsce: paździerze lniane, konopne, słomy 4 podstawowych zbóż. W latach 80. nastąpiło odrodzenie przemysłu włókien łykowych. Odpady ich można wykorzystywać do produkcji wiórów, włókna do płyt lub papieru. Paździerze mogą być wykorzystywane w zależności od surowca: paździerze słane oraz paździerze biologiczne, które przenosi się do suszarni.

Zalety w porównaniu z drewnem:

• zdecydowanie niższe wykorzystanie energii

• mają niższe gęstości

• duża twardość, sprężystość, smukłość i gładkość cząsteczek, ognioodporność, niski stopień chłonności wody i pęcznienia

Dzięki takim zaletom uzyskuje się dobre zaklejanie powierzchni przy mniejszym zużyciu środka wiążącego, i płyty o wysokich właściwościach przy niższych gęstościach.

Wady:

• zabrudzenia: piasek, pył, kurz,

• w warunkach wilgotnych nieprzyjemny zapach,

• pH paździerzy jest różne, wiec trzeba dobrze dozować klej i utwardzacz

• paździerze z juty i konopi wymagają zwiększenia zaklejania ze względu na znaczną ilość rdzenia miękkowego

• na powierzchni znajduje się warstewka woskowa utrudniająca adhezję kleju.

Bagassa (odpady trzciny cukrowej)

W pierwszej kolejności przeznacza się bagassę jako surowiec do produkcji energii cieplnej, resztę na tworzywa. Bagassa w momencie pozyskania posiada znaczne ilości wody, 7% resztek cukru, inne zanieczyszczenia: liście, chwasty i piasek. Wymagane jest jej wstępne suszenie do wilgotności poniżej 20% i magazynowaniu w magazynach zadaszonych. Trzeba oczyścić wnętrze (wyrzucić rdzeń), bo nastąpi fermentacja cukru, wskutek czego łodyga nabiera brunatnego zabarwienia oraz rozwijają się grzybice, które są groźne dla ludzi. By tego uniknąć spryskuje się bagassę kwasem propionowym. Mimo tego, bagassa pozwala na wytworzenie płyt tak dobrych jak z drewna. Można również stosować bagassę do produkcji płyt pilśniowych. W Polsce nie ma bagassy, ale jest zwykła trzcina. Ma niską gęstość, najmniejszą chłonność wody ze wszystkich materiałów budowlanych, ma niską palność, duża zawartość popiołu, tępienie się narzędzi, konieczność stosowania rozdrobnionego surowca. Produkcja płyt trzcinowych w Polsce jest niska, bo jest mało trzciny i są rozrzucone.

Łodygi bawełny

Wysokość krzaków bawełny 1-1,5 m. Po zbiorze torebek łodygi są pozostawione na polach i stanowi odpad. Jest on stosowany jako surowiec do produkcji płyt lignocelulozowych, ale wydajność jest niska, bo zawierają dużo kory.

Odpady roślin oleistych

Odpady słomy rzepakowej. Słomy zbóż mogą być doskonałym surowcem do produkcji płyt. Przy zbiorze słoma jest rozdrabniana i rozrzucana po polu. Można ją wykorzystać, lecz trzeba najpierw wyeliminować rdzeń gąbczasty słomy rzepakowej, by móc ją wykorzystać w celach przemysłowych, jednak jest to nieopłacalne. W przyszłości mogłaby być stosowana jako domieszki do produkcji płyt. Jest to surowiec przyszłościowy, gdyż ruszył postęp produkcji biopaliw, więc wzrasta ilość odpadów (słomy rzepakowej)

Słoma 4 podstawowych zbóż

Słoma zbożowa jest surowcem corocznie odnawialnym; występuje w dużych ilościach 140 mln t
(w Europie, z czego 2-3% jest przerabiane w przemyśle). Wykorzystywana jest głównie jak ściółka, dodatek do karmy lub surowiec opałowy. Spalanie słomy jest możliwe tylko w kotłach, które zapewniają spalanie całkowite. Słoma składa się z łodygi, listowia i wymłóconych kłosów. Łodygi mogą stanowić 40 - 90% rośliny. W środkowej części łodygi są bardzo smukłe końcówki łykowe ok. 3mm oraz giętkie - wzmacniające. Słomy nie sklei się klejami UF, PF, MUF. Słoma pozwala na otrzymywanie płyt o bardzo wysokiej jakości (przewyższa właściwościami płyty OSB).

Zalety:

• mniej celulozy i ligniny, wiece hemiceluloz i wosków,

• o 1/3 mniejsza gęstość nasypowa, stopień zagęszczenia słomy w prasie jest większy niż surowca drzewnego,

• „wióry” słomowe są dłuższe, cieńsze i węższe niż wióry z drewna. Smukłość jest 5 -7 razy większa od wiórów.

Zalety te mają wpływ na lepsze właściwości płyt słomowych na zginanie. Płyty te są bardziej higieniczne, o niższej gęstości, większej wodoodporności, lepszych właściwościach mechanicznych.

Inne odpady

Łuski ryżu, orzechów, migdałów. W krajach tropikalnych stosuje się inne gatunki, np.: bambus (to jest trawa) do otrzymywania tworzyw. W Portugalii stosuje się proszek korkowy.

PRASOWANIE

Każde części tworzące prasy mogą występować w wielu szczegółowych formach, różniących się od siebie wariantami wykonania. Jest to podstawą szeregu kryteriów klasyfikacji.

Podział pras:

• wg konstrukcji (sposób połączenia kołnierza z głowicą):

• ramowe

• słupowe

• skrzyniowe

• wg liczby pólek:

• jednopółkowe

• wielopółkowe

• wg układu i sposobu pracy cylindrów:

• górno i dolnocylindrowe

• jedno i wielocylindrowe

• sztywne i giętkie

• wg sposobu ogrzewnia:

• wodne

• parowe

• elektryczne oporowe

• dielektryczne (prądami wysokiej częstotliwości)

• mikrofalowe (zazwyczaj tylko wstępne ogrzanie wsadu)

• wg rodzaju cieczy hydraulicznej:

• wodne

• emulsyjne

• olejowe

• wg układu krążenia cieczy hydraulicznej

• wg sposobu zamykania

• wg sposobu załadowania i rozładowania

Występuje także szereg innych elementów mogących decydować o ewentualnych dodatkowych kryteriach klasyfikacyjnych.

Prasowanie może wystąpić w różnych okresach procesu technologicznego wytwarzania TD. Koncentrując się na tzw. prasach głównych do wytwarzania TD wyróżnić możemy następujące, najczęściej stosowane grupy:

• wielopółkowe prasy hydrauliczne taktowe ogrzewane olejowo

• wielopółkowe prasy hydrauliczne taktowe ogrzewane parowo

• jednopółkowe prasy hydrauliczne taktowe ogrzewane olejowo

• jednopółkowe prasy hydrauliczne taktowe ogrzewane parowo

• jednopółkowe prasy hydrauliczne taktowe z tzw. „uderzeniem parowym”

• prasy ciągłego działania:

• korbowe do wytwarzania płyt wiórowych poprzecznie prasowanych

• kalandrowe typy „mende”

• hydrauliczne taśmowe (typu „conti”)

Prasy hydrauliczne taśmowe

Obecnie wyróżniamy cztery stosowane i dostępne prasy ciągłego działania przeznaczone do prasowania głównego:

• Contiroll firmy Simpelkamp

• Conti-Panel_System (CPS) firmy Diffenbacher

• Contipress firmy Kusters

• Hydro-Dyn firmy Bison

Proces ciągłego prasowania daje następujące korzyści:

• duża zmienność wymiarowa

• bardzo mały naddatek na szlifowanie

• korzystny profil gęstości

• możliwość bezpośredniego nakładania powłok

• bardzo małe zużycie energii

Cechy wspólne wszystkich hydraulicznych pras taśmowych ciągłego działania:

• prasa segmentowa, jednopółkowa konstrukcji ramowej

• prasowanie kobierca pomiędzy dwiema taśmami napiętymi na bębnach o średnicy ok. 2 m

• ukształtowanie części wlotowej prasy w kształcie klina o regulowanym kącie, co umożliwia regulowanie profilu gęstości i odparowania wody

• bezstopniowa zmiana grubości prasowanego kobierca

• ogrzewanie olejowe

• mikroprocesowe sterowanie pracą.

Nowoczesne systemy prasowania płytowych tworzyw drzewnych.

Współczynnik prasowanie P

p= d/(g*v) [s/mm]

d- efektywna długości prasy

g- grubość płyty

Prasa Contiroll jest prasą górno - cylindrową. Natomiast rolę materiałów tulejkowych - maty rolkowe (prętowe). Średnica prętów 18mm, odstęp między prętami w strefie prasującej 2mm.

Prasa CPS - sposób wywierania ciśnienia - 2 cylindry w strefach bocznych i 2 rzędy w strefie środkowej pod dolną płytą grzejną, mata rolkowa podobnie jak przy Contirollu.

ŚRODKI WIĄŻĄCE

Obok surowca drzewnego kleje stanowią bardzo ważny produkt do produkcji tworzyw drzewnych. W przypadku klejów, cena nie wzrasta w przeciwieństwie do postępu. Stąd przemysł płytowy wykazuje tendencje do wykorzystywania tańszych sortymentów drewna oraz lepszych klejów. Jeśli lepsze kleje nie pomagają, to stosuje się wyższe stopnie zaklejenia. Jakość zaklejenia determinuje w większym stopniu niż drewno właściwości tworzyw drzewnych. Przy stopniu zaklejenia z = 10%, kleje determinują drewno i spoina jest najsłabszym ogniwem w tworzywie. To ona ulega zniszczeniu w skutek obciążeń mechanicznych lub zmian klimatycznych. Stosuje się prawie wyłącznie kleje duroplastyczne (kondensacyjne), przede wszystkim: UF, MUF, PF, MUPF oraz żywice poliaddycyjne izocyjanianowe PMDI. W Polsce nie ma problemu z klejami. Są dobrej jakości, jest duży wybór. Obecnie prowadzone są prace nad środkami wiążącymi nie zawierającymi CH₂O.

W produkcji głównie: 90% UF, 10% PF i PMDI

Żywice mocznikowe

Dają płyty o bardzo dobrych właściwościach mechanicznych, o ograniczonej wodoodporności, z wydzielaniem się CH₂O. Powstają w wyniku polikondensacji mocznika z CH₂O. Te żywice produkuje się w procesie polikondensacji dwustopniowej. Najpierw w środowisku alkalicznym tworzą się hydroksymetylomoczniki, drugi stopień to zakwaszenie. Stosuje się wodne w roztwory ok. 70%

Poprzez pomiar lepkości sprawdza się czy klej jest już OK.

Ekologia może spowodować wzrost kosztów żywic. W Europie 90% produkcji stosuje żywice UF. Żywice UF mają pewne wady. Z jednej strony dają płyty o bardzo dobrych właściwościach mechanicznych, ale o bardzo ograniczonej wodoodporności oraz emitują formaldehyd. Ilości wydzielanego formaldehydu w ostatnich latach uległy zmniejszeniu (stosunek mocznika do formaldehydu U:F - 1 : 1,12-1,15). Mniej nie może być bo klej by słabo wiązał.

Żywice mocznikowa posiada żywotność nawet do kilku miesięcy, gdy jest całkowicie odparowana. Można ją zwiększyć stosując żywice w proszku. UF są polimerami o stosunkowo wysokim ciężarze molowym. Skondensowane wstępnie żywice UF są utwardzane poprzez obniżenie pH 8-9 do 4-6; stosuje się utwardzacze (pełnią rolę katalizatorów reakcji polikondensacji). Utwardzacze nie powinny reagować w temperaturze pokojowej, a bardzo szybko w temperaturze podwyższonej. Utwardzacze stosowane to sole amonowe mocnych kwasów nieorganicznych, np. NH₄Cl

NH₄Cl + H₂O --> NH₄OH + H⁺ + Cl^-

amoniak reaguje z formaldehydem tworząc urotropinę

Stosuje się azotan amonu albo siarczan amonu, bo chlor tworzy dioksyny. Oprócz tego do żywicy dodaje się amoniak, zwłaszcza do warstw zewnętrznych, gdyż opóźnia zakwaszanie (zarazem i utwardzanie) tych warstw oraz wiąże formaldehyd. Ważne jest również w procesie prasowanie rola i ilość wilgoci w kobiercu. Nadmiar wilgoci będzie spowalniał proces polikondensacji. Stosuje się również nawilżanie warstw zewnętrznych, tzw. uderzenie parowe, by para ta zwiększała przegrzewanie warstw wewnętrznych.

W fazie wstępnej utwardzania następuje najpierw wzrost lepkości i następnie równie szybko następuje żelowanie żywicy. Wpływa to na jej wytrzymałość, odporność na działanie wody. Utwardzone żywice są twarde, kruche i nadają płytom doskonałe właściwości wytrzymałościowe. Nie nadaje się do użytkowania w środowiskach wilgotnych.

Kleje melaminowe

Należą do środków wiążących stosowanych do wytwarzania tworzyw o zwiększonej wodoodporności. Sama melamina jest bardzo droga; żywice również bardzo drogie, czyste żywice melaminowe mają krótki czas żywotności. Czyste żywice utwardzają się tylko pod wpływem podwyższonej temperatury. Proces produkcji jest bardzo uciążliwy ze względu na tworzenie się wielu produktów ubocznych. Żywice melaminowe dają ładne, jasne tworzywa. Dużą rolę odgrywają żywice MUF, bo nie zmydlają się, nie tworzą plam klejowych na powierzchni płyt pilśniowych suchoformowanych. Firma Basf stosuje kleje MUPF - żywica ma jasną barwę, nieduży dodatek fenolu. U nas takie kleje produkuje firma Silekol pod nazwą Melfemo. oraz Ustków pod nazwą PW- 100. Ta żywica jest tańsza od melaminowej i lepsza od fenolowej.

Żywice PF

Należą do środków wiążących stosowanych do wytwarzania tworzyw o zwiększonej wodoodporności. Znalazły zastosowanie na samym początku produkcji tworzyw. Dwa typy: nowolakowe i rezolowe. Żywice nowolakowe - stosunek molowy formaldehydu do fenolu jest taki, że niemożliwe jest samousieciowanie żywicy, trzeba dodać utwardzacza (urotropina). Silnie kwaśne środowisko powoduje brak zastosowań w produkcji tworzyw.

Żywice rezolowe- w środowisku alkalicznym z nadmiarem formaldehydu, przy czym obecność dużych ilości NaOH jest pożądana ze względu na to, że NaOH jest stabilizatorem żywicy ( przedłuża żywotność żywicy w stanie płynnym). Pracuje się nad tym, aby tak modyfikować żywice PF, aby była bardziej stabilna i miała wyższe właściwości, była bardziej reaktywna w temperaturze pokojowej przy mniejszych ilościach NaOH. Pracuje się, aby zmniejszyć czas prasowanie, obniżyć temperaturę utwardzania. W Polsce żywice PF nie są stosowane w przemyśle płyt wiórowych i pilśniowych suchoformowanych. Produkuje się przy pomocy żywic PF sklejkę wodoodporną. Stosuje się ją również do produkcji płyt pilśniowych mokroformowanych.

Kleje izocyjanianowi PMDI

grupa funkcyjna- -NCO

Zastosowanie klejów polizocyjanianowych w przemyśle tworzyw drzewnych. Jako pierwsza patent miała niemiecka firma NOVOPAN. W 1990 roku w Niemczech 2% płyt było zaklejanych poliziocyjanianami. Dzielą się na 3 grupy:

• poliizozyjaniany - można stosować same lub w mieszaninie z kauczukami; można stosować same, gdy materiał klejony ma grupy funkcyjne reagujące z izocyjanianami.

• propolimery - produkty nadmiaru izocyjanianu ze związkami zawierającymi 2 lub więcej wolnych atomów wodoru.

• zawiązki polimeryczne - zawierające aktywne grupy z wodorem, a które zmodyfikowano w reakcji z izocyjanianami.

Pośród szerokiej gamy poliizocyjanian w przemyśle zastosowanie znalazł jeden - PMDI.

Właściwości PMDI:

• w normalnej temperaturze jest ciemnobrązową cieczą

• niska prężność pary

• trwałość 6-12 miesięcy

Ważne są dwie reakcje:

• reakcja izocyjanianów z wodą --> otrzymywanie polimocznika

• reakcja izocyjanianów z grupami hydroksylowymi --> tworzy się połączenie uretanowe między klejem, a drewnem

Uważa się, że za doskonałe właściwości tworzyw drzewnych odpowiedzialne jest tworzenie połączeń uretanowych (daje odporność na wilgoć). Kleje poliizocyjanianowe pozwalają na zmniejszenie stopnia zaklejania, skrócenie czasu prasowania lub obniżaniu temperatury prasowania. Zaklejenie: warstwy zewnętrzne do 6,5%, warstwy wewnętrzne do 8%. Jest możliwe wytwarzanie płyt trudnopalnych. Wióry zaklejane mają żywotność nawet do 5 godzin.

Wady:

• zaklejone wióry w kontakcie z metalami mają doskonałą adhezję; opracowano środki antyadhezyjne; spryskuje się nimi blachy

• kleje izocyjanianowe zmniejszają sklejalność cząstek w kobiercu wiórów, co uniemożliwia wstępne prasowanie (rozsypuje się)

• wysoka zdolność izocyjanianów do wchłaniania wilgoci z powietrza wymaga szczelności (trzeba pamiętać o płukaniu przewodów)

• wysoka chłonność wody ma wpływ na wysoką wilgotność płyt

• PMDI jest klejem 100% (nie stosuje się zaklejarek konwencjonalnych, lecz dysze nastryskowe)

Produkuje się wodne emulsje izocyjanianów, żeby klej lepiej roznosił się na wiórach.

BHP:

• izocyjaniany rozwiązują problemy formaldehydu; po prasowaniu płyt nie stwierdzono w nich emisji izocyjanianów do atmosfery

• izocyjaniany nie są lotne, ale parują; drażnią układ oddechowy (astma); stężenie dopuszczalne 0,02 ppm w powietrzu

• w przemyśle płyt wiórowych istotne jest zabezpieczenie pracowników przy zaklejaniu wiórów

Poszukuje się kleje bez formaldehydu; próbuje się produkować płyty w oparciu o środki wiążące pochodzące z roślin, np. polifenole (taniny); większość krajowych gatunków drzew zawierają znikome udziały tanin.; więcej mają gatunki tropikalne (np. mimoza quebracco). Innym surowcem są ługi posiarczanowe (kleje sulfitowe). Zregenerowano z nich, bo były zbyt długie czasy prasowania.

Bezklejowe łączenie drewna

Kronospan rozpoczął produkcję płyt pilśniowych suchoformowanych metodą bezolejową!

Za aktywowane łączenie drewna należy uznać każdy proces spajania dwóch powierzchni materiału, w którym między nimi wytwarza się wiązanie chemiczne. Wiązania te mogą powstać w dwojaki sposób:

• bezpośredni - wtedy, gdy wskutek reakcji chemicznej grup funkcyjnych znajdujących się na powierzchni następuje wiązanie

• gdy w reakcjach tych uczestniczy wprowadzany z zewnątrz reagent (reagent nie może po zakończeniu procesu występować jako odrębne indywiduum)

Zdolność drewna do aktywacji chemicznego wiązania - uaktywnienie drewna to stan, w którym występują warunki do jego chemicznego reagowania z wytworzeniem jego trwałych wiązań (na powierzchni drewna muszą znajdować się zdolne do reakcji grupy funkcyjne, których celem jest wytworzenie tego stanu noszą nazwę reakcji aktywacji drewna, a wszelkie działanie do zmniejszenia liczby grup funkcyjnych noszą nazwę dezaktywacji)

Drewno podczas cięcia ulega dezaktywacji, których przyczyną są:

• dyfundowanie na powierzchni substancji hydrofobowych

• powstają mikropęknięcia na powierzchni

• częściowa reorientacja cząstek ligniny

Celem aktywacji jest wytwarzanie jak największej ilości zdolnych do reakcji grup funkcyjnych bez naruszenia struktury materiału; więc nie polega ona na odwróceniu skutków dezaktywacji, lecz również utworzeniu nowych. Metody:

• fizyczne - energia cieplna, promieniowanie γ, wyładowania koronowe

• chemiczne - oddziaływanie substancjami aktywnymi chemicznie (substancje utleniające); kwas azotowy, zasady, układ redoks, woda utleniona, aktywacja enzymatyczna.

Termoplasty

Zastosowanie termoplastów do spajania cząstek drzewnych, np. wiórów; pozwala na wytworzenie różnych kształtek o dowolnym kształcie. Są stosowane jako zamienniki kształtek z drewna ( zwłaszcza w budownictwie). Najwięcej badań obserwuje się w USA, gdzie corocznie w Madison obywają się światowe konferencje. Ideą początkową była utylizacja odpadów termoplastycznych, w których mają coraz większy udział termoplasty, bo to właśnie termoplasty są materiałem, z których wytwarza się materiał o tzw. krótkim czasie życia, np. sztućce plastikowe, długopisy. Odpady te nie są zagrożeniem dla środowiska, ale są trudno biodegradowane. Proces rozkładu jest niezwykle powolny. Najważniejszą cechą odróżniającą tworzywa drzewne na bazie termoplastów od innych tworzyw jest odporność na zimną wodę.

Metody wytwarzania tworzyw drzewnych na bazie termoplastów:

• metoda wytłaczania- rozwinięcie standardowych technologii

• metoda prasowania

Można zastępować część wiórów odpadami termoplastycznymi; płyty takie mają podwyższoną wodoodporność, lecz mają niższe właściwości mechaniczne; znajdują wstępnie zastosowanie jako tani materiał do produkcji mebli łazienkowych, materiałów szalunkowych

Wytłaczanie - polega na przeciskaniu stopionej masy termoplastycznej przez dyszę, a następnie chłodzenie. Kształt wyrobu zależy wyłącznie od kształtu dyszy. Z czasem okazało się jednak, że zastosowanie mączki drzewnej pozwala na poprawę właściwości. Zawartość drewna w płytach wytłaczanych wynosi do 50%, a właściwości są wysokie. Należy pamiętać, że wyroby doskonałej jakości można uzyskać, jeżeli ma się dobry wsad (polichlorek winylu pierwotny). Stąd segregacje plastików, bo każda partia dostarczana do zakładu musi mieć podobną jakość (brak domieszek).

Prasowanie - wytwarzanie materiałów drewnopochodnych z termoplastów stanowi rozwinięcie dotychczas stosowanych technologii o pewne parametry technologiczne a także zastąpienie części materiału lignocelulozowego odpadem z plastiku. Jedna z niemieckich firma 30% wiórów zastąpiła odpadami po produktach spożywczych. Płyty te mają gorsze właściwości mechaniczne, natomiast mają zdecydowanie wyższą odporność na wilgoć i zimną wodę. Stąd tego typu płyty znajdują zastosowanie w meblach łazienkowych i panelach szalunkowych.

ŚRODKI HYDROFOBOWE

Tworzywa drzewne pęcznieją w warunkach klimatu wilgotnego oraz podczas zwilżania wodą. Jest to zjawisko negatywne. Przy płasko prasowanych płytach pęcznienie na grubość jest większe niż w kierunkach wzdłużnych i odwrotnie. Pęcznienie płyt złożone jest z dwóch składników, przede wszystkim z właściwego pęcznienia drewna, jakie można zaobserwować w przypadku drewna litego oraz odkształcenia pierwotnego - dążenie sprasowanych wiórów do powrócenia pod wpływem wody do pierwotnego kształtu sprzed prasowania.

Siła pęcznienia płyty zależy od:

• gatunku drewna

• jakości zaklejania

• rodzaju środka wiążącego

• wilgotności płyty

Spęcznienie na grubość niezabezpieczonych prasowanych płasko płyt po 2h zanurzenia w wodzie wynosi 15-20%. Stosowane są zatem środki hydrofobizujące. Nanoszone na wióry (parafina w postaci emulsji). Parafina nadje śliskość powierzchni wiórów, przez co zmniejsza się tendencja do zatykania się otworów transportowych. Ta właściwość parafiny pozwala na zwiększenie produkcji (mniejsze przestoje, szybsze formowanie kobierca). Dodaje się jej od 0,3-1% w stosunku do suchej masy surowca. Parafina tylko opóźnia pęcznienie - nie zapobiega.

Teoria zaklejania emulsją parafinową w czasie prasowania.

W płycie początkowo penetracja wody w głąb płyty odbywa się wolnymi przestrzeniami pomiędzy cząsteczkami drewna (małe nieregularne kapilary); powstawanie nowych powierzchni wymaga pracy, bo siły kohezji pomiędzy cząsteczkami cieczy mają tendencje do ograniczania tych powierzchni do minimum. Praca ta jest wykonywana przez ciśnienie kapilarne i zewnętrzne. Woda, która wpływa w głąb płyty jest odwrotnie proporcjonalna do gęstości płyty. Przy tym samym wsadzie materiałowym wzrost gęstości daje obniżenie nasiąkliwości płyty. Jeśli chodzi o mechanizm hydrofobizacji, to zakłada się, że w trakcie cyklu produkcji mają miejsce dwa zjawiska:

• parowanie wosku z wodą doprowadza do rozprowadzenia parafiny w kobiercu (wyrównanie w całym przekroju)

• wykroplenie parafiny

Celem uzyskania najlepszego efektu hydrofobizującego konieczne jest powleczenie jak najmniejszą ilością parafiny jak największej ilości płyty. Drugim czynnikiem jest to, że w czasie prasowania musi ulec zniszczeniu środek emulgujący. Gdyby to nie nastąpiło, to po namoczeniu w wodzie parafina wypłynęłaby z płyty. Cząstka parafiny uwolniona od emulgatora przywiera do wióra na stałe. Proces ten zależy od właściwości parafiny (zależy od temp. topnienia, od zawartości ciekłych parafin, temp. wrzenia, od budowy chemicznej - liniowe lepsze od rozgałęzionych). Polepszenie wodoodporności, którą można osiągnąć przy zwiększeniu zużycia parafiny z 0,5- 0,7% jest znacznie niższe niż przy wzroście z 0,3-0,5%. Dalsze dodawanie parafiny nie zmniejsza nasiąkliwości, lecz zmniejsza wytrzymałość na zginanie (powyżej 1%).

Poważną wadą hydrofobizacji parafina jest to, że przy oddziaływaniu wilgotnego powietrza nie opóźnia nasiąkliwości (tylko przy zanurzeniu). Metody:

• oddzielna operacja: daje lepszy efekt hydrofobowy; wymaga niestety oddzielnej instalacji

• mieszanina klejowa: zapewnia lepsze rozprowadzenie małych ilości parafiny na wióry

Do tłoczenia emulsji parafinowej stosowane muszą być pompy membranowe. Emulsje parafinowe są tylko prowizorycznym środkiem hydrofobowym; wadą jest to, że nie opóźniają nasiąkliwości i pęcznienia pod działaniem wilgotnego klimatu.

Skuteczność hydrofobizacji zależy od rodzaju drewna i od czasu jego składowania na gorąco- sztaplowania. Gatunki drewna określają ilość parafiny niezbędnej do odpowiedniej impregnacji drewna. Nadmierna hydrofobizacja może być przyczyną, poza spadkiem wytrzymałości, kłopotów z wykończeniem płyt (zmniejszenie adhezji). Dla uniknięcia podklejeń stosowane są środki antyadhezyjne. Silikony są świetnymi separatorami, ale są antyadhezyjne (stosuje się je, gdy później będziemy szlifować). Znaczna skłonność żywic fenolowych do podklejeń; należy dodawać środki zapobiegające (antyadhezyjne).

Metody hydrofobizacji:

1. W masie

Rozwłókniony materiał drzewny przed skierowaniem na maszyny klejące jest poddawany operacji zaklejania:

• zaklejanie hydrofobowe: ma na celu zwiększenie odporności płyt na wodę

• zaklejanie wzmacniające: polepszenie właściwości wytrzymałościowych

W Polsce stosowano tylko zaklejanie hydrofobowe (drewno ma właściwości hydrofilne i ulega odkształceniom). Rozwłókniony i domielony materiał ma więcej grup hydrofilowych niż naturalne drewno. W procesie produkcji płyt pilśniowych mokroformowanych dąży się do uformowania arkusza i połączenia go wiązaniami takimi, jakie były w drewnie. Ten efekt próbuje się osiągnąć poprzez zbliżanie powierzchni na odległość rzędu 0,25nm (odtwarzanie wiązań wodorowych); nie udaje się ich całkowicie zrekonstruować i duża ilość grup hydrofilowych pozostaje wolna i dostępna dla wody (zbyt duża nasiąkliwość i odkształcalność). Zapobiega się temu poprzez dodatek do masy włóknistej środków hydrofobizujących.

Zaklejanie wzmacniające płyt pilśniowych mokroformowanych twardych, w którym najczęściej dodaje się środek wiążący (żywica PF) dodawany w ilości 3%. Wytrącanie tej żywicy następuje na włóknach (tak samo jak środki hydrofobowe). Jako środek wiążący można stosować białka (albuminę).

Środki hydrofobizujące: parafina, gacz barisolowy, kalafonia. Działanie jest czysto mechaniczne. Hydrofobowość nie jest trwała, gdyż woda może w sposób stopniowy wnikać w układy kapilarne płyty. Przed połączeniem włókien w płytę uniemożliwiamy niektórym grupom funkcyjnym możliwość reakcji (wiązań). Z jednej strony taki środek hydrofobizuje, ale może również obniżać właściwości mechaniczne płyty. Rodzaj środka hydrofobizującego:

• początkowo rozpoczęto- parafina (biała parafina jest droga)

• gacz barisolowy

• kalafonia (w Polsce już się nie produkuje)

Przemysł powrócił do stosowania parafiny. W przemyśle przeważa metoda nanoszenia środka hydrofobizującego przez skrzynię sklejarską w postaci emulsji. Emulgatorem jest oleinian amonu. Mechanizm hydrofobizacji nazywany jest zaklejaniem hydrofobowym. Polega na dodaniu emulsji do masy, wymieszaniu i trwałym osadzeniu emulgatora na włóknach. To osadzanie spotyka pewne kłopoty: ładunek elektrostatyczny włókna i emulsji są niestety ujemne. Trzeba tak poprowadzić proces, aby nastąpiło wytrącenie emulsji na włóknach. Stosuje się to przez wymieszanie, a następnie dodaje się 3. składnika np. Al₂(SO₄)₃, Fe₂(SO₄)₃

Al₂(SO₄)₃ --> 2Al⁺³ + 3SO₄^2-

Al₂(SO₄)₃ + 6H₂O --> Al(OH)₃ + 6H⁺ + 3SO₄^2-

O właściwym procesie hydrofobizacji decyduje pH. Prawidłowe zaklejanie hydrofobowe otrzymuje się, jeśli po dodaniu siarczanu glinu pH spada do 4,2-4,8 (zależy od gatunku drewna). Dlatego proces ten nazywa się często zakwaszaniem.

Skrzynia sklejarska- obudowa obita blachą kwasoodporną

Wlew masy włóknistej następuje w I części, dodaje się emulsję hydrofobową, klejową dodaje się do I części skrzyni, to jest ciągle mieszane. Siarczan glinu dodaje się w III części, gdy wszystko jest dobrze wymieszane.

Hydrofobizacja powierzchniowa

Nanoszenie gorącej roztopionej parafiny za pomocą walców na wstęgę odwodnioną masy włóknistej; właściwe zaklejanie następuje w czasie prasowania (190^oC)- następuje dyfuzja parafiny w głąb płyty (nie w Polsce).

Metoda do produkcji płyt BT (bardzo twardych) polega na powierzchniowym natrysku za pomocą dysz na odwodnioną wstęgę emulsji oleju mającego dużo wiązań nienasyconych (np. olej lniany). Wiązania podwójne pękają, łączą się z drewnem; otrzymujemy hydrofobowość płyt, wzmocnienie właściwości mechanicznych. Do emulsji dodaje się brunat heliotropowy (nadaje tylko barwę). Ujemną cechą jest wysoka cena oleju, zastępuje się go olejem ftalowym.

Zaklejanie podczas rozwłókniania

Może nastąpić w defibratorze (rozwłókniaczu). W rozwłókniaczu jest podgrzewacz (można do niego dodawać parafinę albo między płyty rozwłókniacza).

ZABEZPIECZENIA PRZECIWOGNIOWE

Środki zabezpieczające tworzywa drzewne przed działaniem ognia i grzybów najbardziej ekonomicznie jest stosować podczas produkcji tworzyw. Jednym z podstawowych zagrożeń budynków mieszkalnych są palne materiały i one stanowią w warunkach pożaru pierwsze zagrożenie. Zwłaszcza niebezpieczne są pożary w budynkach użyteczności publicznej. Wymagania, co do odporności są bardzo wysokie. Pożar to nie tylko ogień, lecz i toksyczne dymy, które powodują śmierć człowieka. Jeśli chodzi o produkty pirolizy i spalania możemy podzielić je na:

• CO₂, CO, tlenki azotu, cyjanowodór, siarkowodór (działanie duszące)

• chlorowce, chlorowcopochodne , amoniak (drażniące)

• nitrozwiązki, nienasycone związki organiczne, alkohole (działanie narkotyzujące)

Z punktu widzenia toksyczności najgroźniejsze są: CO₂, CO, NO_X, cyjanowodór, chlorowce.

Trzeba uważać, by produkty dodawane w celu zwiększenia bio- i ognioodporności nie były toksyczne.

Kryteria i znormalizowane metody przeciwpożarowości tworzyw drzewnych:

• badanie zapalności materiału - ile czasu mija do zapalenia próbki

• szybkość powierzchniowego rozprzestrzeniania się płomieni przy określonej ekspozycji promieniowania

• kinetyka przyrostu ciepła

• dymotwórczość materiału

• toksyczność wydzielanych dymów

Metodologia zabezpieczania tworzyw drzewnych oparta jest na praktyce zabezpieczenia drewna litego i innych materiałów celulozowych (tkaniny, papier). Drewno w materiałach płytowych jest w stanie rozdrobnionym, to zwiększa jego powierzchnię styku z powietrzem, stąd ognioodporność płyt jest niższa. Zależy ona od:

• rodzaju surowca

• grubości

• gęstości

• środka wiążącego

• środka zabezpieczającego

Dwie metody:

• zabezpieczenie powierzchni gotowych za pomocą powłok ognioodpornych (farby pęczniejące, niepalne)

• wprowadzenie antypiernów i ich mieszanin w trakcie produkcji płyty

Płyty z drewna iglastego są mniej odporne na ogień (żywice). Płyty z roślin jednorocznych są bardzo odporne (substancje mineralne) Obecność kleju UF wpływa hamująco na palenie, bo:

UF --> NH₃ + H₂O + CO₂

Żywice PF są mniej odporne na spalanie, ale bardzo wytrzymałe na wysoką temp. (600^OC).

Jakie warunki powinien spełniać środek bio- i ognioodporny, który może mieć zastosowanie w przemyśle tworzyw:

• nie może przesuwać pH klejów w stopniu wpływającym na czas żelowania żywicy (żywotność zaklejonych wiórów)

• nie może wpływać na szybkość utwardzania w procesie prasowania (zwłaszcza spowalniać)

• nie może spowodować pogorszenia wł. fizyko- chemicznych wyrobów

• nie może powodować jakichkolwiek efektów zapachowych w gotowym produkcie

• nie może oddziaływać korodująco na urządzenia służące do produkcji płyt

Jaki byłby idealny?

• podwyższałby temp. zapalności

• obniżał szybkość rozprzestrzeniania ognia

• obniżał ilość wydzielonego ciepła

• ograniczał wydzielanie produktów gazowych

Istnieje wiele sposobów zabezpieczania płyt przed ogniem, dzielą się na:

1. związki amonowe oraz te zawierające halogen (zwłaszcza pochodne organiczne)- w podwyższonej temp. wytwarzają przy powierzchni warstewkę niepalnych gazów; mają również właściwości inhibitowania procesu produktu ulegającemu paleniu; można je wbudowywać w strukturę środka wiążącego; tworzą niestety dioksyny

2. związki boru, polifosforany, kwas wolframowy, tlenki molibdenu- hamują wzrost temp. dzięki wysokiemu ciepłu topnienia i rozkładu; w środowisku płomienia przechodzą w stan ciekły, niepalny; izolują płytę prze ogniem; na powierzchni tworzy się zwęglona powierzchnia; woda niekorzystnie oddziałuje na właściwości materiału, katalizuje reakcję spalania

3. sole amonowe oraz związki łączące I i II grupę

4. włókna mineralne, azbest, włókna szklane, wełna mineralna, mika i jej pochodne- obniżają współczynnik przewodzenia ciepła i same nie poddają się oddziaływaniu ognia; zaletą jest podwyższenie izolacyjności i obniżenie wydzielania produktów toksycznych

5. środki, które zabezpieczają przed działaniem ciepła przez tzw. ekranizację (odbijanie promieniowania cieplnego)- folie aluminiowe, płyty glino- krzemionowe, farby pęczniejące; niski koszt zabezpieczenia, całkowite zabezpieczenie rozprzestrzeniania się ognia po powierzchni.

VOC - LOTNE SUBSTANCJE ORGANICZNE

VOC obejmuje wszystkie związki lotne organiczne o temp. wrzenia do 250^OC. Źródłem tego typu związków są produkty wytworzone przez przemysł drzewny (zwłaszcza artykuły wyposażenia wnętrz: meble, podłogi, boazerie, wykładziny, zasłony, firany). Badania wykazały, że emisja z gotowych wyrobów silnie zależy od rodzaju środka wiążącego, środka powłokowego, grubości warstwy powłokowej, metodyki pomiaru (są mało precyzyjne). Prowadzi się badania w celu wyznaczenia TVOC (ogólna ilość substancji organicznych dopuszczalna w pomieszczeniu); narzuca maksymalną sumę stężeń wszystkich związków.

Całkowita emisja z różnych materiałów wyrażona jako stężenie VOC w powietrzu w μg/cm³

płyta pilśniowa twarda 3,2 mm 30

sklejka do zastosowania wewnątrz 10mm 150

MDF, żywica UF, 16mm 110

płyta gipsowa, 12mm 140

strugana deszczułka sosnowa 170x25mm 920

trociny i strużyny suszone 190

płyta wiórowa dwutygodniowa, 16mm 430

płyta wiórowa 10- letnia, 10mm 110

Od lat przemysł tworzyw drzewnych stosuje wyłącznie tworzywa klejone żywicą z niewielką zawartością formaldehydu. Zmniejsza się emisje formaldehydu z oklein naturalnych na nośniku papierowym. W materiałach lakierowych stosuje się coraz częściej systemy zawierające mniejsze ilości rozpuszczalników. Nie stosuje się już benzenu i rozpuszczalników zawierających chlor. Meble pakuje się w folię perforowaną, by mogły „oddychać” podczas transportu i magazynowania.

• formaldehyd może być powodem bólu głowy, suchości krtani, alergii itp.

• dopuszczalne stężenie formaldehydu w pomieszczeniach

• ogólnoeuropejskie 0,1 ppm= 0,125mg/m³;

• w Polsce 0,05 mg/m³

Czynniki wpływające na zmniejszenie emisji formaldehydu:

• właściwości żywicy stosowanej jako klej: do żywic dodaje się środki wiążące formaldehyd:

• mocznik CO(NH₂)₂ --> NH₃ + H₂CO₃

• amoniak NH₄OH --> NH₃ z formaldehydem tworzy urotropinę

• węglan amonu NH₄HCO₃ --> NH₃↑ + H₂O↑ + CO₂↑ (lotne w 200^OC, wypłukujące formaldehyd)

• warunki technologiczne wytwarzania tworzyw: manipulowanie parametrami prasowania poprzez wydłużenie czasu i zwiększenie temp. prasowania, wilgotności wiórów (im wyższa wilgotność, tym wyższa emisja formaldehydu)

• warunki użytkowania

• stosunek formaldehyd - żywica

Metody pomiaru emisji formaldehydu wg norm europejskich:

• bezpośrednie(komorowa, poligonowa)

• pośrednie(perforatorowa, test butelkowy, analiza gazowa)

Bezpośrednie: do pomiaru nie trzeba pobierać próbki; pomiar można wykonywać bezpośrednio na powierzchni np. mebla.

1. Metoda „perforator” (EN 120)- najczęściej stosowana, do płyt. W tej metodzie CH₂O ekstrahuje się z płytek o wymiarach 25x25x grubość przy użyciu wrzącego toluenu w czasie 2h, równocześnie reekstrahując z toluenu do wody; formaldehyd w ekstrakcie wodnym oznacza się spektrometrycznie i oblicza wg wzoru. Wg tej metody płyty pierwszej jakości E1 maksymalnie mogą mieć 8mg/100g zupełnie suchej płyty dla wilgotności płyty 6,5% Jeżeli badana płyta ma inną wilgotność, to norma podaje wzór, aby to przeliczyć. Metoda ta jest nieodpowiednia dla płyt uszlachetnionych.

2. Metoda testu butelkowego (EN 717-3)- nadaje się do emisji CH₂O, można również badać płyty nieuszlachetnione; próbki 25x25xgrubość; łączna waga ok. 20g; próbki umieszcza się w szklanej butelce o pojemności 500ml nad powierzchnią wody, przy czym odległość miedzy lustrem wody, a próbką wynosi ok. 40mm. Butelkę zamyka się i pozostawia się na 3h w cieplarce o temp. 40^OC Następnie butelkę wyjmuje się z cieplarki, chłodzi i formaldehyd zawarty w wodzie oznacza się spektrometrycznie. Jest to metoda lepsza od metody perforator, gdyż nie zawiera substancji toksycznych (toluen), możemy badać więcej próbek za jednym razem. Wg polskie normy możemy tą metodą badać również okleiny, ale zamiast wody stosujemy roztwory soli.

3. Metoda analizy gazowej - próba 400x50xgrubość; nieuszlachetnione boki zabezpiecza się i umieszcza w komorze o temp. 60 ^OC i co 60 min zmienia się zestaw płuczek, do którego łapane jest powietrze wychodzące z komory zawierającej próbki. Powietrze krąży z szybkością 60 l/h Pomiar trwa 4h; wynik podaje się w mg CH₂O/m²h

4. Metoda komorowa - wyrób jest higieniczny jeżeli w komorze klimatyzowanej i z regulowanym przepływem powietrza w warunkach 23 ^OC, jedna wymiana powietrza na godzinę przy wilgotności względnej powietrza 45 ^ORh i obciążeniu 1m² powierzchni materiału na 1m³ komory.

0,124 CH₂O/m³ - w większości krajów nie może przekraczać tej wartości; stały pobyt ludzi- 0,05 mg CH₂O/m³

PRZYGOTOWANIE SUROWCA

1. korowanie surowca

2. usuwanie zanieczyszczeń mineralnych

3. usuwanie metali

4. rozdrabnianie, aby dopasować wymiar

* korowanie- kora stanowi ok. 10% masy surowca; sposoby:

• korowanie przez tarcie- w rynnie wstrząsowej zrębki nawzajem się ocierają

• korowarki pierścieniowe

*mycie zrębków leśnych i trocin

* zanieczyszczenia metalowe:

• usuwanie ich jest konieczne (przy kontakcie z częściami maszyn powstają iskry i mogą wywołać pożar)

• układ elektromagnesów umieszczonych nad:

• transporterem

• wokół bębna

*rozdrobnienie surowca - zrębki produkowane są w rębarkach (prostopadłe lub wzdłużno- prostopadłe). Na ten proces składają się poszczególne operacje:

• przecinanie drewna za pomocą noża skrawającego (żądana długość zrębków)

• ścinanie wzdłuż włókien (określona grubość)

• rozpad (szerokość)

Grubość i szerokość zależy od gatunku drewna oraz od kąta skrawania.

Im szybsze skrawanie i średnica skrawanego drewna większa, tym większa jest równomierność wymiarów. W miarę zużycia ostrzy zwiększa się udział frakcji drobnych. W przemyśle płyt wiórowych stosuje się:

• skrawarki tarczowe

• skrawarki bębnowe (lepsze dla surowca drobnego, pozwalają na otrzymanie dłuższych zrębków)

WYTWARZANIE WIÓRÓW

Może przebiegać wg 2 schematów:

• oddzielnie skrawa się wióry na warstwy zewnętrzne i wewnętrzne

• rozdział wiórów następuje dopiero po suszeniu

Proces technologiczny powstawania wiórów ma różny przebieg:

drewno okrągłe --> skrawanie wiórów --> rozdrabniania --> suszenie --> domielanie --> sortowanie

drewno odpadowe --> wytwarzanie zrębków --> skrawanie wiórów --> suszenie

--> sortowanie

wióry odpadowe --> rozdrabnianie --> suszenie --> sortowanie

Elementy jakości wióra:

• długość

• stopień smukłości

• stopień płaskości

• współczynnik szerokości

• skład frakcyjny

• powierzchnia właściwa

• gęstość nasypowa

Podział wiórów ze względu na sposób wytwarzania:

• skrawane

• odpadowe

• drzazgowe

Wióry skrawane- ich kształt zależy od postaci surowca i od rodzaju skrawania; najlepszą jakoś płyt zapewniają wióry o prawie równoległych płaszczyznach (wióry płaskie); grubość wiórów stosowanych na warstwy zewnętrzne 0,2-0,3mm, wewnętrznych 0,4-0,6mm; długość , szerokość 2-10mm.

Odmianą wiórów płaskich są tzw. wióry płatkowe (podobne do kawałków forniru); nieco dłuższe, szerokość ok. 20mm. Oprócz tego typu wiórów wytwarzane są wióry o grubości 0,7-0,9mm, które ze względu na niedużą szerokość nazywane są (niesłusznie) wiórami drzazgowymi.

Wióry odpadowe- bardzo niejednorodne pod względem kształtu; grubość 0,1-1mm; często poskręcane.

Wióry drzazgowe- powstają poprzez rozbijanie i łamanie w różnego rodzaju młynach; ze względu na zupełnie przypadkowy kierunek podziału w stosunku do ułożenia włókien uzyskuje się wióry o nierównomiernych wymiarach; ich grubość może dochodzić do kilku mm; stosowane były, gdy płytom były stawianie niezbyt wysokie wymagania mechaniczne.

Od płyt wiórowych wymaga się bardzo gładkich powierzchni, stąd warstwy zewnętrzne wykonuje się z wiórów drobniejszych. Można je podzielić na dwie podgrupy:

• przechodzące przez sito o oczkach 1x1mm, a zatrzymujące się na 0,315x0,315mm

• pył, który przechodzi przez sito

Można je podzielić na:

• mikrowióry: cząstki uzyskane przez rozdrobnienie wiórów w młynach; długość mikrowiórów jest równa długości wiórów, z których są wytwarzane; średnica 0,2-0,3mm, długość 3-4mm

• włókniste: cząstki otrzymywane przez rozwłóknianie materiałów drzewnych w młynach tarczowych bez uprzedniej obróbki hydrotermicznej; stanowią mieszaninę pęczków włókien i pojedynczych włókien; powinny być sypkie; nie powinny wykazywać tendencji do spilśniania ze zrębków i trocin; wymiary podobne do mikrowiórów.

Co wpływa na jakość wiórów?

• jakość skrawanego drewna

• warunki eksploatacji skrawarki

• rozrzut grubości, kształtu, udział frakcji drobnych i drzazg

Czynniki wpływające na jakoś skrawania:

• rodzaj skrawanego drewna: gatunek drewna wpływa na opór skrawania; opór wzrasta w miarę wzrostu gęstości drewna;

• postać i wymiary: podatność drewna na odkształcanie się- im większe jest spękanie, tym różniejszy kształt wiórów

• wilgotność:

• poniżej PNW moc i praca skrawarki zwiększają się w miarę malejącej wilgotności; pogarsza się jakość wiórów; wzrasta chropowatość wiórów, wzrasta ilość pyłu.

• powyżej PNW nie obserwuje się zależności wilgotności i jakości wiórów. Nie skrawa się zbyt wysuszonego surowca.

• grubość wiórów (założona): kształt i wymiary surowca decydują o kierunku pracy ostrza; materiał o nieregularnym kształcie nie przesuwa się regularnie podczas skrawania, utrudnia je

• stan noży skrawarki: jeżeli noże są stępione następuje zgniatanie i oddzieranie wióra od skrawanego drewna; wióry są odrywane- nie skrawane- złej jakości; ta zależność (wykorzystanie mocy) jest wykorzystywana do kontroli pracy skrawarki

• skrawanie:

• wióry muszą być równe

• powinno powstawać jak najmniej odpadów (drzazg i pyłu)

Istnieje wiele odmian skrawarek. Ogólnie można podzielić skrawarki ze względu na przeznaczenie do:

• skrawania drewna nie rozdrobnionego

• skrawania zrębków

Podział ze względu na zespół roboczy:

• tarczowe

• wałowe

• z głowicą nożową

Do skrawania wiórów ze zrębków stosowane są skrawarki pierścieniowe.

Rozdrabnianie wiórów

Wióry wytworzone w skrawarkach mają podobny kształt. Niezbędny jest dodatkowy proces rozdrobnienia. Mechanizm ten polega na kierowaniu tego materiału do młynów lub ponowny zawrót do rozdrabniarki. Może następować rozbijanie ich w kierunku wzdłuż włókien lub łamanie w poprzek włókien (niekiedy cięcie materiału).

W zależności od sposobu doprowadzania materiału do komory mielenia rozróżnia się rozdrabniarki o:

• poosiowym doprowadzaniu materiału

• obwodowym doprowadzaniu materiału

Ze względu na technikę rozdrabniania:

• młotkowe- uniwersalne

• krzyżakowe: na warstwy zewnętrzne

• nożowe: do rozbijania drzazg

Sprawność ich ocenia się stopniem rozdrobnienia materiału.

Do otrzymywania wiórów na warstwy zewnętrzne stosuje się również domielanie (rozbijanie- mikrowióry lub rozcieranie- wióry włókniste) cząstek.

Aby zapobiec eksplozji materiału z reguły doprowadza się go przez kaskadę magnetyczną lub rozdzielacz cząstek ciężkich. Prawidłowe domielanie powinno prowadzić do powstawania równomiernych wiórów o niskim udziale cząstek pylastych.

Suszenie i frakcjonowanie

Przed zaklejaniem wióry należy doprowadzić do równomiernej określonej wilgotności. Jest ona zawsze niższa od wilgotności drewna, więc trzeba je suszyć. Dzięki wstępnym przesuszeniu na powietrzu można zredukować koszty suszenia. Drewno poużytkowe (w= 9%)- obniżenie kosztów suszenia. Jeśli przerabia się drewno natychmiast po dostarczeniu, to trzeba liczyć się z nierównomierną wilgotnością surowca. Różnicuje się wilgotność wiórów warstwy zewnętrznej i wewnętrznej. Suszymy je w oddzielnych ciągach technologicznych (suszarniach) lub jest jedna suszarnia i wióry warstwy zewnętrznej są skraplane wodą (lepiej, gdy ich wilgotność jest wyższa). Utworzona para wodna powoduje uplastycznienie warstw powierzchniowych, szybsze przegrzanie kobierca i jego zagęszczenie. Jeśli jest za dużo substancji lotnych w płycie następuje rozwarstwienie warstw płyty.

Na suszenie wiórów wpływa:

• gatunek drewna

• wymiary wzdłużne wiórów

• grubość wiórów

• gęstość

• wilgotność wejściowa

• temperatura suszenia

• czas przebywania wiórów w suszarni

Etapy suszenia:

• odparowywanie wody kapilarnej

• usunięcie pary wodnej na zewnątrz

Stosuje się:

• suszarki rurowe

Ze względu na sposób doprowadzenia ciepła wyróżniamy suszenie:

• kontaktowe: przekazywanie ciepła następuje przez kontakt wiórów z płytą grzejną

• konwekcyjne: bezpośredni przekaz ciepła przez medium grzewcze, np. powietrze, gazy spalinowe

Suszarnie używane pośrednio pozostały suszarkami z wiązką rur (ruchomą lub stabilną). Przy wiązkach stabilnych transport wiórów odbywa się za pomocą ruchomego bębna.

W przypadku suszenia konwekcyjnego dominują jednobębnowe jednociągowe.

Suszarka pneumatyczna znajduje zastosowanie jako suszarnia wstępna i jako jedyna do suszenia włókna przed ich ostatecznym zaklejeniem przy produkcji płyt MDF. Medium grzewcze doprowadzane i odprowadzane są osiowo. Zastępuje się gazy spalinowe przegrzaną parą wodną.

Suszenie pośrednie:

• mniejsza emisja

• mniejszy hałas

• niższe koszty

• wyższe nakłady na konserwację

Sprawność suszarni charakteryzuje się poprzez zdolność do odparowania wody w kg/h. Wydajność- kg absolutnie suchych wiórów /h. Szybkość transportu materiału w suszarni wynosi 25 m/s. W gazach spalinowych znajduje się pył drzewny- stosuje się odpylanie filtrowe lub wodne. Kontrola procesu suszenia jest całkowicie zautomatyzowana.

Parametry kontrolowane:

• masa wiórów podawanych do suszenia z zasobników

• temperatura na wlocie i wylocie suszarni

• wilgotność wiórów na wylocie suszarni

W stosowanych suszarniach panuje temperatura 180- 250^OC. Częste są pożary, groźne i niebezpieczne, dużo ofiar. Korzystną okolicznością zapobiegania pożarom jest fakt, że w wiórach znajduje się woda. Niebezpieczne sytuacje są w momencie przesunięcia wiórów podczas rozruchu:

• 30% pożarów w suszarniach wywołane jest zbyt wysoką temperaturą suszenia

• 20% pożarów jest wynikiem osadzenia się wiórów, pyłów w martwych punktach, albo złą izolację

• czasami zapala się również suchy materiał wiórowy znajdujący się w górnej części separatora

• 25% w wyniku rozruchu, zbyt wczesne czyszczenie, niedostateczne opróżnienie, uszkodzenie silnika, przerwa w dostawie prądu, mieszanie się gazów palnych z powietrzem.

• 20% przyczyny szczególne: tarcie części metalowych o ściany suszarni

• 1% opary lotne z żywicy

Ze względu na zagrożenie pożarowe suszarnie wyposażone się w instalacje gaśnicze, urządzenia przeciwpożarowe w przewodach transportujących suche wióry.

Sortowanie wiórów

Następuje po procesie suszenia. Jest to konieczne, gdyż za duże wióry niekorzystnie wpływają na właściwości płyt. Dwie metody:

• pneumatyczna

• mechaniczna: sita płaskie i wstrząsowe, oscylacyjne

Funkcjonalność sit zależy od:

• maksymalnej przelotowości sita, przy której następuje jeszcze wystarczająco dokładny przesiew

• wilgotności wiórów

• swobodnej powierzchni sita

• czasu przesiewania

• otworów w sitach (kwadratowe, okrągłe, szczelinowe)

Największą trwałością charakteryzują się sita o oczkach okrągłych. Są jednak mniej selektywne od tych o oczkach kwadratowych (lecz wymagają częstszego czyszczenia). Sita szczelinowe- materiał ma tendencję do ustawiania się w pionie.

Sita sortują wióry ze względu na powierzchnię, a nie na grubość. Zatem później sortuje się je jeszcze pneumatycznie. Odchodzi się od sortowania pneumatycznego, gdyż zużywa zbyt dużo energii, jest głośniejsze.

CHARAKTERYSTYKA TD

Płyty pilśniowe twarde

Płyta pilśniowa - materiał płytowy wytwarzany z włókien lignocelulozowych z zastosowaniem ciepła i/lub ciśnienia, o grubości 1,5mm i większej. Wiązanie w płycie uzyskuje się w wyniku spilśnienia włókien i wykorzystania ich naturalnych właściwości adhezyjnych.

Płyty formowane na mokro- płyty, których włókna w operacji formowania mają wilgotność większą niż 20%:

• płyty twarde HB ( ρ≥ 900 kg/m³)

• płyty półtwarde MB (ρ= 400-900 kg/m³)

• płyty półtwarde o wysokiej gęstości (ρ= 560-900 kg/m³)

• płyty półtwarde o niskiej gęstości (ρ= 400-560 kg/m³)

• płyty porowate SB (ρ= 230-400 kg/m³)

Klasyfikacja płyt twardych HB ze względu na warunki użytkowania:

• płyty ogólnego stosowania użytkowane w warunkach suchych (HB)

• płyty ogólnego stosowania użytkowane w warunkach wilgotnych (HB.H)

• płyty ogólnego stosowania użytkowane w warunkach zewnętrznych (HB.E)

• płyty przenoszące obciążenia użytkowane w warunkach suchych (HB.LA)

• płyty przenoszące obciążenia użytkowane w warunkach wilgotnych (HB.HLA1)

Pozostałe wyroby przemysły płyt pilśniowych:

• płyty pilśniowe porowate

• luźna masa defibratorowa

• masa defibratorowa w postaci zbelowanej

• maty z masy defibratorowej

• płyty izolacyjne

Produkcja tworzyw drzewnych w Polsce w 2005 roku; mln m³:

• PW- płyty wiórowe- 4

• PP- płyty pilśniowe- 1,3; w tym 0,75 suchoformowanych

• Sklejka- 0,2-0,3

Proces technologiczny produkcji płyt pilśniowych twardych i półtwardych formowanych na mokro:

1. Rozdrabnianie surowca na zrębki

2. Sortowanie zrębów i dodatkowe rozdrabnianie odrostu

3. Rozwłóknianie zrębów

4. Domielenie masy włóknistej

5. Zaklejanie w masie

6. Formowanie i odwadnianie wstęgi włóknistej

7. Zaklejanie powierzchni

8. Prasowanie

9. Hartowanie

10. Nawilżanie

11. Formatyzowanie

12. Magazynowanie

Zastosowanie płyt pilśniowych twardych i półtwardych w meblarstwie:

• ściany tylne mebli

• dna szuflad

• warstwy podtrzymujące meble tapicerskie

• szkielety mebli tapicerskich

• wypraski profilowe

• płyty barwione

Płyta pilśniowa może być półproduktem w:

• płycie stolarskiej komórkowej

• płycie kombinowanej

Płyty pilśniowe porowate

* jedyne tworzywo nie prasowane!!!!

Proces technologiczny produkcji płyt pilśniowych porowatych:

1. rozdrabnianie

2. sortowanie

3. rozwłóknianie

4. domielenie masy włóknistej (wyższe do 45-65 DS)

5. zaklejanie masy

6. formowanie wstęgi włóknistej

7. suszenie płyt (+ chłodzenie)

Zastosowanie w budownictwie.

Płyty wiórowe płatkowe

• produkowane głównie w USA i Kanadzie

• powierzchnia 40x40x8 (0,3-0,5 mm)

• w postaci płyt 1- lub 3- warstwowych odporność na warunki atmosferyczne- spełniają normę V100

W odróżnieniu od tradycyjnych płyt wiórowych płyty Waferboard są zaklejanie klejem PF w postaci sproszkowanej, stopień zaklejenia z≤ 2,5%; ρ= 650-700 kg/m³

Zalety płyt Waferboard:

• są tańsze od sklejki (tańszy i gorszy surowiec)

• wydajność surowca 75%

• są porównywalne ze sklejką- właściwościami

• możliwość wytwarzania ze względu na dostępność surowca

Drewno do ich produkcji musi być w stanie świeżym, najlepiej gatunki rozpierzchłonaczyniowe.

Różnice w produkcji płyt płatkowych i sklejki:

• tu i tu maczamy surowiec w basenie

• surowiec w większej postaci

• czas suszenia dłuższy, temperatura niższa, wióry suszy się do wilg. 4-6%

• zaklejanie w operacjach bębnowych

• rola emulsji parafinowej:

• hydrofobowa

• płynna parafina daje przyczepienie do wiórów

• formowanie kobierca (grawitacyjne)

• prasowanie wstępne

• prasowanie właściwe- wyższe ciśnienie i szybsze zamykanie prasy

• czas prasowania długi- 0,5 min/mm grubości płyty

Zastosowanie:

• ściany boczne, podłogowe i dachowe

OSB

• właściwości określa się w dwóch kierunkach

• oś główna- kierunek płaszczyzny płyty, w których wytrzymałość na zginanie ma najwyższe wartości

• oś boczna- oś leżąca pod kątem prostym do osi głównej

Klasyfikacja płyt OSB:

• OSB1: płyty ogólnego stosowania oraz stosowane we wnętrzach, przeznaczone do warunków suchych; kleje UF

• OSB2: płyta nośna do użytkowania w warunkach suchych; kleje UF, wyższy stopień zaklejenia (stosowane w meblarstwie)

• OSB3: płyty nośne do użytkowanie w warunkach wilgotnych; kleje MUPF, izocyjanianowe

• OSB4: płyty o podwyższonej wytrzymałości do przenoszenia obciążeń w warunkach wilgotnych, wyższy stopień zaklejenia

Zastosowanie płyt OSB:

• do usztywniania materiałów szalunkowych, podłóg, belki

System kodowanie płyt:

• jeden lub dwa białe paski- ogólnego stosowania

• jeden pasek żółty- płyta nośna

• jeden biały lub żółty, a drugi niebieski- warunki suche

• jeden biały lub żółty, a drugi zielony- warunki wilgotne

Płyty OSB daję ze względu na orientację wiórów oraz proporcje możliwości łatwiejszego otrzymywania płyt o założonych właściwościach. Zakleja się je klejem płynnym (wióry pasmowe). Możliwość orientowania wiórów rozpoczyna się, gdy długość/szerokość ≥2. Drewno korowane, dużo odpadów (kora), zbyt duże i zbyt małe wióry.

Optymalne wymiary wiórów:

• długość wiórów 75-100 mm

• szerokość 10-15 mm (mało istotny parametr)

• grubość ≤ 0,5 mm

Skrawarki tarczowe dają tak cienkie i długie wióry. Skrawarki cylindryczne dają zbyt grube wióry. Na płyty OSB nie nadaje się drewno gatunków pierścieniowonaczyniowych, ponieważ mają zbyt duże zdolności do łupania.

Płyty jednowarstwowe znajdują zastosowanie jako warstwy wewnętrzne sklejki (są tańsze od forniru)

Proces technologiczny produkcji płyt OSB:

1. rozładunek i sortowanie

2. mycie

3. okorowanie (korowarki bębnowe)

4. łuszczenie wiórów (skrawanie w kierunku stycznym, skrawarki tarczowe)

5. sortowanie

6. suszenie (suszarki bębnowe, do wilgotności w=8%)

7. zaklejanie (zaklejarka bębnowa, kleje izocyjanianowe, MUPF)

8. nasypywanie kobierca (stacja nasypowa: nasypuje i orientuje); orientowanie elektrostatyczne i mechaniczne

9. prasowanie

10. formatyzowanie

11. załadunek

Na płyty OSB nie nadaje się drewno o nieregularnym ułożeniu włókien. Na płyty stosuje się drewno okrągłe, np. papierówka I klasy, wałki, surowiec najwyższej jakości bez sęków, najlepszy surowce: topola i osika (trudno łamliwe, nie zwijają się- również do płyt płatkowych), jabłoń, olsza, sosna, wejmutka, świerk.

Płyty MDF

Produkcja płyt pilśniowych metodą suchą polega na wyeliminowaniu wody i zastąpieniu jej powietrzem.

Zalety metody suchej w porównaniu z metodą mokrą:

• nie ma problemów ze ściekami

• 2-3 krotne zwiększenie linii technologicznej

• możliwość opłacalnego produkowanie płyt o znacznej grubości (do 40mm)

Wady:

• zanieczyszczenie środowiska przez zapylenie

• niebezpieczeństwo pożaru

• bardzo duże wymagania w stosunku do niezawodności urządzeń

Zalety MDF:

• przekrój płyt- homogeniczny

• bardzo gładkie powierzchnie

• w porównaniu z płytami wiórowymi mają bardziej płaski profil gęstości

• łatwość przy obróbce

Zalety MDF w porównaniu do drewna:

• nie trzeba suszyć i sezonować

• przy obróbce czołowej nie trzeba się liczyć z kierunkiem włókien

• możliwe jest lakierowanie MDF z takim samym skutkiem jak drewna

• wykorzystanie surowca jest zdecydowanie niższe do produkcji MDF niż drewna

Proces technologiczny produkcji płyt MDF:

1. otrzymywanie zrębów

2. rozwłóknianie

3. zaklejanie masy włóknistej (zaklejarki firmy IMAL)

4. suszenie włókien:

• w suszarkach pneumatycznych

• do w=8-10%

• reguluje się ostateczną wilgotność poprzez temperaturę gazów

• prędkość 1500 m/s

• stosunek gazu do włókien 3m³/kg

5. międzyoperacyjne magazynowanie masy

6. formowanie kobierca: włókna nanoszone pneumatycznie lub nasyp mechaniczny- tworzenie wstęgi następuje w jednym ciągu na cały przekroju płyty; urządzenie łatwo jest nastawiać i regulować, mniejsze zapylenie, zużycie energii przy metodzie mechanicznej jest mniejsze o 20%

7. prasownie wstępne

8. prasowanie właściwe w prasie gorącej; technologia Mende lub przy pomocy prasy kalandrowej

9. chłodzenie płyt

10. formatyzowanie płyt

11. szlifowanie płyt

Zastosowanie płyt MDF:

• meblarstwo, wyposażenie wnętrz

• jako substytut drewna o różnych kształtach, np. karnisze

• w budownictwie, systemy ociepleń

• izolacja podłóg, ścian dachów

Zastosowanie płyt HDF:

• stosuje się wszędzie tam, gdzie są stosowane płyty twarde mokroformowane

• panele podłogowe

Sklejka

Zaczęto produkować pod koniec XIX w. w krajach nadbałtyckich: Finlandia, Polska, Rosja. Sklejka mokro-klejona; początkowo do klejenia używano krwi bydlęcej, postępem było zastosowanie klejów syntetycznych.

Sklejka - płyta drewnopochodna złożone ze sklejonych ze sobą warstw drewna, przy czym włókna sąsiadujących warstw przebiegają najczęściej pod kątem prostym; musi być zachowana symetria względem środka.

Klasyfikacja sklejki:

• ze względu na budowę:

• z forniru

• ośrodku wykonanym z drewna (płyta stolarska listewkowa i fornirowa)

• różnowarstwowa

• ze względu na postać i kształt:

• płaska

• profilowana

• ze względu na trwałość:

• do użytkowania w warunkach suchych (kleje UF)

• do użytkowania w warunkach wilgotnych (MUF)

• do użytkowania w warunkach zewnętrznych (PF)

• ze względu na wykończenie powierzchni:

• nieoszlifowana

• szlifowana

• wstępnie wykończona

• z okładzinami (oklejana i okleinowana, itp.)

• ze względu na właściwości mechaniczne

• ze względu na wygląd powierzchni

• ze względu na eksploatacyjne wykończenie

Główni producenci sklejki w Polsce: Pisz, Morąg, Ełk, Białystok, Bydgoszcz, Orzechowo, Ostrów i Piotrków. Obecnie produkuje się ok. 150 tys. m³ rocznie. Problemem jest brak surowca do produkcji sklejki.

Zastosowanie sklejki:

• budownictwo

• meblarstwo

• przemysł samochodowy i transportowy

• przemysł opakowań

• przemysł stoczniowy i szkutnictwo

• inne, np. do produkcji skrzyń pianin lub fortepianów, skrzynek kolumn głośnikowych, w galanterii drzewnej, do produkcji zabawek oraz sprzętu sportowego

Przebieg procesu technologicznego produkcji sklejki:

1. składowanie i konserwacja surowca drzewnego

2. obróbka hydrotermiczna surowca drzewnego:

Prowadzona jest w dołach warzelnianych, w wodzie o temp. 40-50^OC, ma na celu uplastycznienie drewna; czas obróbki zależy od gatunku drewna, średnicy surowca, pory roku: brzoza i świerk ok. 30h; buk 72h

parzenie- działanie gorącą parą nasyconą

3. korowanie surowca drzewnego:

korowarki mechaniczne oczyszczają surowiec z kory i łyka oraz innych zanieczyszczeń mineralnych.

4. cięcie

5. skrawanie wyrzynków:

skrawarki obwodowe; grubość forniru po zeskrawaniu wynosi standardowo 1,5mm (0,8- 2,5mm); wilgotność do 110%

6. suszenie forniru do wilgotności w= 4-6%

suszarnie taśmowe (długie wstęgi) lub suszarnie rolkowe (arkusze), temp. 160-180^OC

7. naprawa forniru:

usuwanie miejsc wadliwych i wstawianie w nie wstawek forniru bez wad

8. spajanie wzdłużne

9. nakładanie kleju i formowanie zestawów:

UF, MUF, PF; 160-180 g/m²

10. prasowanie wsadów:

prasy wielopółkowe, na gorąco, temp. UF: 90-130^OC, PF: 130-150 ^OC, czas prasowania 1 min/mm grubości gotowego wyrobu; ciśnienie prasowanie musi zapewnić zbliżenie forniru na odpowiednią odległość i umożliwić sprasowanie sklejki: 1,4- 1,6 MPa

11. obróbka wykończeniowa

12. sortowanie sklejki:

klasyfikacja jakościowa (4 klasy)

13. pakowanie sklejki

Problem wykorzystania odpadów, ok. 50% surowca wyjściowego stanowią odpady. W Polsce wałki połuszczarskie są wykorzystywane w celach konstrukcyjnych, część odpadów jest spalana.

Sklejka do cięcia laserem - typ sklejki o specjalnie ulepszonej budowie bez żadnych rozsunięć forniru na powierzchni i w rdzeniu materiału. Produkowana z drewna liściastego (100% brzoza, 100% olcha, olcha- brzoza), suchotrwała na bazie żywicy UF lub MUF, spoina musi być bezbarwna! Stosowana wszędzie tam, gdzie do wycinania elementów lub wzorów używa się laserów.

Sklejki z filmami - otrzymywane przez zaprasowywanie na sklejkę liściastą, wodoodporną papieru zaimpregnowanego żywicą, tzw. filmu, pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temp. Żywica z filmu przenika do struktury drewna płyty bazowej, dając bardzo odporną powierzchnię. W przypadku sklejki z filmami melaminowymi stosuje się również sklejki suchotrwałe i wodoodporne z jasną spoiną.

Podwyższona odporność na:

• uszkodzenia mechaniczne

• ścieranie

• wilgoć i wodę

• wysoką temperaturę

• niekorzystne warunki atmosferyczne

kształtki sklejkowe (profilowane) - formatki o wyprofilowanym kształcie wykonane metodą tzw. preformingu. Zbudowane z nieparzystej liczby fornirów jednakowej lub różnej grubości ułożonych pod kątem prostym.

Kleje:

• UF- suchotrwałe

• PF- wodoodporne

• MUF- wodoodporne z jasną spoiną

Drewno liściaste (buk, brzoza)- dobre właściwości mechaniczne; iglaste- elementy o niewielkich krzywiznach niezbyt dużych wymaganiach wytrzymałościowych. Grubość zależy od promienia krzywizny jaki można uzyskać bez zniszczenia forniru. Elementy o niewielkich promieniach krzywizny- arkusze bezsęczne, inne elementy- fornir taki jak do produkcji sklejek.

ciśnienie prasowania: 2-3 MPa

temperatura: zależy od sposobu nagrzewania i użytego kleju

prasowanie: prasy mechaniczne, hydrauliczne, urządzenia specjalne; można również kleić na zimno w prasach śrubowych

Sklejka elastyczna (flexible plywood)- PERFORM produkowane z egzotycznego drewna liściastego.

Właściwości:

• warstwa środkowa: forniry o grubości 0,8mm z długowłóknistych gatunków drewna o średniej gęstości i wytrzymałości na zginanie wyższej niż dąb i jesion

• warstwy zewnętrzne: forniry o większej grubości pozyskiwane z gatunków drewna o cienkościennych komórkach

Zalety:

• możliwość łatwego wyginania bez udziału ciepła i ciśnienia (formowanie odbywa się na zimno

• małe promienie gięcia (nawet do 3cm, przy 3mm grubości sklejki)

• mała gęstość

• dwie „gładkie” powierzchnie

• wygięcia odznaczają się idealnie gładką powierzchnią

• materiał może być frezowany i wykazuje dobrą zdolność utrzymywania gwoździ i wkrętów

• łatwość: stosowania, transportu i magazynowania

Zastosowanie:

• krzywoliniowe elementy wchodzące w skład wszelkiego rodzaju mebli

• elementy aranżacji wnętrz

• elementy poszycia jachtów i łodzi

• elementy zabawek
  

Lignofol- „drewno pancerne”

Materiał drzewny warstwowy prasowany na gorąco pod wysokim ciśnieniem (5- 20MPa) z forniru drzewnego (buk, brzoza) o grubości: 0,8; 0,6; 0,5 mm i specjalnych żywic fenolowych. Arkusze fornirów nasączane są żywicą, która przenika do struktury komórkowej drewna i w fazie prasowania w wysokiej temperaturze (145±5 ^OC) następuje jej utwardzenie w strukturze drewna.

Rodzaje lignofolu:

• lignofol arkuszowy: otrzymywany przez sklejanie na gorąco pod wysokim ciśnieniem z drewna bukowego o grubości 0,8mm; sklejany PF w roztworze wodnym. Ze względu na kierunek włókien w sąsiednich warstwach wyróżniamy:

• lignofol arkuszowy krzyżowy (warstwy są układane pod kątem prostym wobec siebie)

• lignofol arkuszowy równoległy wzmocniony

• lignofol samosmarowy: forniry z drewna bukowego o grubości 0,6mm powlekane emulsją składającą się z żywicy fenolowej, oleju maszynowego i grafitu. Wyróżniamy:

• lignofol krzyżowy

• lignofol równoległy wzmocniony

• lignofol DELTA: forniry brzozowe o grubości 0,5mm; kleje PF w roztworze spirytusowym; przemysł lotniczy

Przebieg procesu technologicznego produkcji lignofolu jest podobny do procesu wytwarzania sklejki z pewnymi różnicami:

• niewielka grubość fornirów

• niższa wilgotność fornirów wsadowych

• wysokie ciśnienie i długi czas prasowania

• chłodzenie wsadów w prasie

Proces prasowania:

1. powolne nagrzewanie wsadu (40^OC i zwiększanie ciśnienia): 20-40 min

2. przegrzewanie wsadu (czas prasowania zasadniczego): 3-4 min/mm grubości

3. studzenie do temperatury 40 ^OC: 1,5-2,5 min/mm grubości (chłodzenie wsadów w prasie)

Elkon - elektroizolacyjne drewno warstwowe

• specjalne tworzywo drzewne o bardzo wysokich właściwościach elektroizolacyjnych- „drewno transformatorowe”

• stosowane do produkcji rdzeni wielkowymiarowych transformatorów energetycznych

• drewno bukowe, grubość 2mm, żywica PF w roztworze alkoholowym, ciśnienie 6-12MPa, temp. ok. 140 ^OC

Rodzaje:

• krzyżowy: warstwy są układane pod kątem prostym do siebie

• równoległy: warstwy układane włóknami biegnącymi równolegle do siebie

LVL- Laminated Veneer Lumber

Tworzywo warstwowe, powstałe ze sklejenia fornirów o wzajemnie równoległym układzie włókien w sąsiednich warstwach, przy czym w pewnych odmianach mogą występować warstwy o układzie poprzecznym. Nazwy handlowe: Microllam, Svedlam.

Zalety LVL:

• wyższa i ujednolicona wytrzymałość i stabilność wymiarowa w porównaniu do konstrukcyjnego drewna litego

• stosunkowo niski ciężar właściwy

• możliwość wytwarzania elementów o wymiarach trudno osiągalnych lub wręcz niedostępnych dla drewna litego: grubość 19- 75mm, szerokość 100-1200mm, długość 2,5- 25m

• możliwość wykorzystania wyrzynków o małych długościach i średnicach do produkcji elementów konstrukcyjnych o dużych przekrojach

• duża dokładność

Proces technologiczny produkcji LVL:

1. pozyskiwanie i segregacja fornirów (podobnie jak sklejka)

Skrawanie forniru o grubości 3,2mm z wyrzynków o długości 1,6m- skrawarki z kłami dwustopniowymi lub bezkłowe. Przekrawarka rotacyjna- automatyczne wycięcie ze wstęgi miejsc wadliwych oraz cięcie jej na formatki. Suszenie forniru w<5% - suszenie rolkowe o działaniu ciągłym. Linia sortowania forniru suchego- wyposażona w automatyczne urządzenie do ciągłego pomiaru wilgotności.

Klasyfikacja jakościowa- rozdział materiału na poszczególne klasy jakości zależnie od przeznaczenia LVL. Wizualna klasyfikacja jakościowa wspomagana przez metody ultradźwiękowe.

2. kompletowanie zestawów i prasowanie:

• stanowisko formowania- łączenie arkuszy i układanie ich we wstęgi; połączenia uciosowe o długości ok. 30mm

• nanoszenie kleju (PF- nakładarki walcowe, polewarki, głowice natryskowe, naniesienie 220- 250 g/m²

• kompletowanie zestawów arkuszy fornirów w postaci wstęgi bez końca

• wstępne prasowanie na zimno, ciśnienie 0,8 MPa

• transportowanie zestawów do prasy zasadniczej (gorącej)

• parametry prasowania:

• ciśnienie: 1,4- 1,8 MPa

• temperatura prasowania: 140-180^OC

• czas: w zależności od grubości produkowanego LVL oraz od sposobu ogrzewania zestawu w prasie (ogrzewanie konwencjonalne lub pojemnościowe

• stosowane prasy:

• o działaniu cyklicznym

• o działaniu ciągłym

• wielopółkowe

3. obróbka wykończeniowa:

• chłodzenie

• klimatyzacja

• wzdłużny i poprzeczny podział na mniejsze elementy: belki, płyty

• mogą być wykonywane w elementach profile

Zastosowanie- konstrukcje wielkowymiarowe

PSL- Parallel Strand Laumber

• tworzywo drzewne powstałe z równoległego sklejenia pasków forniru przy zastosowaniu żywicy PF

• opracowane w 1969r. w Kanadzie, na rynku pojawił się w 1893r.

Proces technologiczny produkcji PSL:

1. pozyskiwanie forniru (podobnie do sklejki)

skrawany obwodowo fornir o grubości 3mm (np. cedr, bambus, sosna, daglezja, topola)

2. formowanie: wstęga forniru dzielona na arkusze o szerokości 1,22m

3. suszenie: suszarki przelotowe, rolkowe- do w= 2-3%

4. sortowanie: eliminowanie arkuszy zawierających niedopuszczalne wady i dzielenie forniru na paski o szerokości 12mm

5. zaklejanie: nanoszenie kleju poprzez zanurzenie (PF)

6. formowanie: układanie pasków forniru w luźny blok bez końca; muszą zazębiać się równomiernie na długość materiału

7. prasowanie: wstępne oraz właściwe- ogrzewanie energią mikrofalową

8. obróbka wykończeniowa: wzdłużny podział pozyskanych belek na mniejsze przekroje o szerokości 75- 82mm; szlifowanie

Właściwości PSL:

• materiał konstrukcyjny, gęstość ρ= 600- 700 kg/m³

• bardzo jednorodna budowa zarówno na przekroju poprzecznym, jak i na długości elementów; pozbawiona typowych wad drewna litego

• dzięki warstwowemu układaniu pasków forniru różnice właściwości w obu kierunkach są zdecydowanie wyższe niż drewna litego

• mniejsza skłonność do pękania i paczenia się

• wymiary: praktycznie nieosiągalne dla elementów litych

• wytrzymałości dużo wyższe niż drewna

Zastosowanie:

• elementy nośne konstrukcji domków jednorodzinnych i budynków wielkowymiarowych

• odpowiednio zabezpieczony może być stosowany w konstrukcji mostów

Płyta stolarska

Płyta złożona z warstwy środkowej zwanej środkiem, oklejona obustronnie jedną lub dwiema warstwami obłogu lub arkuszami z płyty pilśniowej.

Podział:

• płyty pełne: deszczułkowe, listewkowe, fornirowe: ρ≤700 kg/m³

• płyty komórkowe (pustakowe): mają środki wykonane z różnych materiałów, duża ilość wolnej przestrzeni w środku ρ< 150 kg/m³

Grubość obłogów:

• 1,8- 3,5mm - płyty trójwarstwowe

• 1,5- 3mm- środkowe płyt pięciowarstwowych

• 1- 1,5mm- zewnętrzne płyt pięciowarstwowych

* układ obłogów krzyżowy względem środka

Kleje:

• UF, PF

• naniesienie: 250- 300 g/m² (płyty pustakowe)

Oklejanie:

• ciśnienie:

• do 1MPa płyty pustakowe

• 1,5- 2 MPa- płyty z pełnymi środkami

• temperatura zależy od rodzaju kleju

• czas zależy od grubości obłogów

Przebieg procesu technologicznego produkcji płyty stolarskiej:

1. przetarcie na traku pionowym surowca iglastego na deski (po wysuszeniu)

2. suszenie do wilgotności końcowej w= 9± 1% (4- 15h)

3. chłodzenie: 0,5h i klimatyzowanie 2-3 dni

4. kalibracja desek na grubościówce i podział na listewki piłą wielotarczową

5. układanie listewek na przenośniku rolkowym długością w kierunku ruchu rolek

6. nakładanie kleju na taśmę listewek: walce klejarskie

7. nakładanie na obie strony taśmy przyciętego na formatki forniru: 1,2; 1,5; 2,5mm

8. prasowanie wstępne: dociskanie forniru

9. prasowanie zasadnicze: ruchoma jednootworowa prasa taktowa, która dociska sklejany zestaw wraz z taśmą nośną (ok. 1,5 min)

10. otwarcie prasy, powrót i zamknięcie na dalszym odcinku taśmy, przewinięcie do przodu itd.

11. wyrównanie brzegów taśmy za pomocą pił i przycięcie formatki

Zastosowanie:

• meblarstwo: płyciny drzwiowe, drzwi

• budownictwo

• lotnictwo (płyty pustakowe)

• komunikacja, przemysł okrętowy

OKLEINY NATURALNE

Wyprodukowanie wysokiej jakość oklein i obłogów wymaga:

• odpowiedniego surowca

• dokładnego przestrzegania procedur obróbki hydrotermicznej i suszenia

• doświadczonych pracowników, którzy potrafią uzyskać okleinę o odpowiednim kolorze

Surowiec:

• średnice kłód wszystkich gatunków drewna: 35- 90 cm (wyjątek sosna- do 70cm)

• średnica kłód olchowych i brzozowych może wynosić nawet do 30cm (duży udział w ich przekroju fałszywej twardzieli)

• kłody powinny być proste, tylko odziomkowe, długość: 2,5- 3m; bez żadnych wad

• niezależnie od gatunku należy je okorować

HOD- hydrotermiczna obróbka drewna

Czynnikiem decydującym jest temperatura- w zależności od gatunku drewna:

• temperatura: 80- 100^OC

• czas: ok. 50h

• wyjątek: drewno olchowe- czas 5-6 dni

Skrawanie

Po każdym zeskrawaniu płata nad powierzchnią półfabrykatu musi unosić się para wodna. Po zeskrawaniu na powierzchni płatów nie powinna występować szorstkość i mechowatość ( zbyt małe uplastycznienie i przegrzanie).

Dopasowanie grubości płatów do gatunku drewna:

• okleiny: sosna- 0,8mm; olcha, brzoza- 0,65mm

• obłogi: sosna- 1,25- 1,5mm

Suszenie:

• suszarki taśmowe z inwekcyjnym prostopadłym nawiewem powietrza (czas kilka min)

• suszarki taśmowe z poprzecznym obiegiem powietrza (czas kilka razy dłuższy)

• temperatura powietrza: 110-130 ^OC (zależnie od gatunku)

• wilgotność niezależnie od gatunku 15± 3%

USZLACHETNIANIE

Zespół czynności i operacji technologicznych stosowanych w celu uzyskania odpowiedniego wyglądu i zabezpieczenia wyrobów z drewna i tworzyw drzewnych; stosuje się:

• lakiery

• laminaty HPL

• folie termoplastyczne

• okleiny, itp.

OKLEINY SZTUCZNE

Klasyfikacja oklein sztucznych na nośniku papierowym:

1. rodzaje- w zależności od sposobu wykończania powierzchni okleiny:

• okleina nielakierowana N

• okleina lakierowana gładka F

• okleina lakierowana z moletem mechanicznym Fn

• okleina lakierowana synchroporowa Fs

2. odmiany:

• w zależności od stopnia elastyczności (dotyczy tylko N):

• sztywne Ns- o elastyczności >10 mm

• elastyczne Ne- o elastyczności ≤10mm

• w zależności od wzoru, nadruku i barwy dekoracyjnej powierzchni:

• jednobarwne

• wielobarwne

• drewnopochodne

• fantazyjne, np. odzwierciedla kamień, marmur

Dodatkowo oznacza się oklein znakiem E1, jeśli spełniają wymagania higieniczności

Nośnik - papier dekoracyjny; celuloza długowłóknista, jednorodna struktura, odpowiednia chłonność i wytrzymałość wstęgi papieru na mokro:

• gramatura papieru 110- 160 g/m²

• grubość wytwarzanych oklein 0,15-0,25 mm

Farby drukarskie - nie mogą utrudniać impregnacji, zaklejania, utwardzania żywicy, muszą być odporne na działanie temp., światła oraz spełniać warunki higieniczne (zawartość metali ciężkich)

Żywice:

• najczęściej UF: odpowiednia lepkość, napięcie powierzchniowe i tolerancja wodna- wpływają na zdolność penetracji żywicy w głąb papieru

Produkcja oklein sztucznych na nośniku papierowym- podstawowe urządzenia linii impregnacyjnej:

• odwijak

• urządzenia nasycające zwane impregnarką

• tunel suszący

• układ prowadzący wstęgę

• komora schładzania

Nasycenie papieru następuje za pomocą 2 lub 3 wałków; papier przechodzi dwa razy przez układ wałków; ilość żywicy zależy od lepkości, stężenia i szczeliny między wałkami; po nasyceniu wstęga przechodzi do suszarni (temp. 90-150 ^OC); po wysuszeniu wstęga kierowana jest do chłodzenia, a następnie do urządzenia wycinającego wstęgę; później zwijana jest w rolę.

* lakiery synchroporowe- imitują rysunek drewna z porami

* żywotność oklein ok. 6 miesięcy

Wady oklein sztucznych na nośniku papierowym:

• plamy żywiczne

• zagniecenia

• uszkodzenia mechaniczne

• zanieczyszczenia

• deformacja nadruku

• odchylenia kolorystyczne

• pęcherze na powłoce lakierowej

• kratery

• matowe plamy

• rysy

FOLIE PREIMPREGNAT

Technologia wytwarzania:

Papiery bazowe poddane są procesowi impregnacji przez producenta jeszcze przez procesem nadruku. proces impregnacji można prowadzić w dwojaki sposób:

• używając do impregnacji kalander zaklejający maszyny papierniczej,

• wyprodukowany papier zaimpregnować w odrębnym procesie roboczym,

Impregnacja - mieszanina żywic melaminowo- akrylowych, uzyskuje się odpowiednią odporność żywicy na rozwarstwienia nie pozbawiając jej elastyczności.

*gramatura folii (przed zadrukowaniem i lakierowaniem):

• 60 g/m², 20% to żywica

• gramatura papieru bazowego 48 g/m²

Folię preimpregnat otrzymuje się poprzez zadrukowanie i lakierowanie zaimpregnowanego papieru bazowego.

Zadrukowanie preimpregnatów - metoda wklęsłodruku:

• farba drukarska nanoszona na cylinder z wygrawerowanym wzorem,

• nadmiar usuwany za pomocą rakla, aż do grawerowanej powierzchni cylindra,

• po naniesieniu każdej barwy suszenie w komorze suszarniczej na maszynie drukarskiej,

• lakierowanie na maszynie lakierniczej - lakiery akrylowe,

Zalety folii preimpregnat:

• elastyczność,

• niełamliwa,

• dobra do rozkroju,

• odporna na zarysowania,

• odporna na działanie niskich i wysokich temperatur,

• odporna na działanie środków spożywczych i pary wodnej,

• higieniczna (odpowiadająca normie E1),

• możliwe jest uzyskanie na folii efektu synchroporowego, tzw. por, otrzymywanego metodą fizyczną,

• można uzyskać powierzchnię porównywalną z powierzchnią laminowaną (poprzez zastosowanie lakieru podkładowego, a następnie nałożenie właściwej warstwy lakieru melaminowego),

• wymaga mniejszego naniesienia kleju w procesie oklejania powierzchni, przez co końcowy produkt staje się tańszy,

• wyższa wydajność - szybkie przenikanie ciepła,

Zastosowanie folii preimpregnat:

• płyty wiórowe: korpusy meblowe, fronty meblowe, półki,

• płyty MDF: listwy meblowe, fronty meblowe, panele ścienne,

• płyty PDF: tylne ściany mebli,

• sklejki: sprężynujące elementy mebli wypoczynkowych,

TAŚMY OBRZEŻOWE

• jednowarstwowe,

• wielowarstwowe,

• gładkie,

• z wytłoczeniem porów drewna,

Jednowarstwowe - unofleks, grubość 0,3- 0,35 mm

• gramatura papieru: 185-190 g/m²

• impregnacja: mieszanina żywic mocznikowo- akrylowych,

• warstwa lakieru wodorozcieńczalnego lub rozpuszczalnikowego,

• powierzchnie zabezpieczone folią samoprzylepną (później się zdziera),

Trójwarstwowa - lamiflex, grubość 0,4 mm

• warstwa górna: nasycona żywicą melaminową 130-140%,

• warstwa dolna: nasycone żywicą papiery podłożowe (minimum 100%),

• pergamin stanowiący międzywarstwę nadający elastyczność i umożliwiający zwijanie,

TECHNOLOGIA OKLEINOWANIA PŁYT WIÓROWYCH I MDF OKLEINAMI SZTUCZNYMI

1. Prasy taktowe

• prasy jednopółkowe- krótkocykliczne

• 80 g/m² kleju UF, wypełniacz,

• temperatura: 130-140 ^OC

• czas: 35-45s

• ciśnienie: 0,4-0,6 MPa

• prasy wielopółkowe

• do 110 g/m² kleju UF

• temperatura: 95-110 ^OC

• czas: 2-4 minuty

• ciśnienie: 0,4-0,6 MPa (wskazane 0,4 MPa)

*podczas zaklejania płyty grzejne prasy muszą być czyste, gładkie, najlepiej: aluminiowe, chromo- niklowe; szlifowane, polerowane,

2. Prasy walcowe

• stosowane w przypadku oklein elastycznych, zwłaszcza finish

• działają na zasadzie docisku liniowego, oklejanie powierzchni następuje metodą ciągłą,

• kleje:

• UF (na gorąco)

• polioctanowinylowe białe (na zimno)

• topliwe

• temperatura walców prasujących 195 ^OC

• temperatura kalandrów 190 ^OC

• promienniki do 50 ^OC - ułatwiają odparowanie części lotnych

*w przypadku folii preimpregnat, klej nanosi się na folię, a nie na płytę (niższe zużycie kleju)

3. Prasy Bürkle - oklejanie na zimno

• okleiny typu finish

• promienniki ustawione przed walcami klejowymi delikatnie podgrzewają płytę

FOLIE PCV

Gotowy materiał okładzinowy, nie wymagający żadnych operacji wykończeniowych. Odporne zadziałanie środków chemii gospodarczej oraz na działanie światła (dzięki zastosowaniu zdwajania folii). Powierzchnie mebli łatwo konserwować i utrzymywać w czystości. Mało odporne naszkodzenia mechaniczne oraz na oddziaływania ciepła.

zdwajanie folii - naklejanie na powierzchnię jednej folii cienkiej warstewki folii zabezpieczającej,

Folie PCV otrzymuje się przez kalandrowanie lub wytłaczanie, drukowanie i zdwajanie. Mają różne kolory i desenie, Wytwarza się folie z imitacją rysunku drewna wszystkich gatunków drewna o powierzchni z wytłaczanymi porami (molet) oraz jednobarwne gładkie (produkuje się o grubości 0,15-0,3mm z odstopniowaniem co 0,05mm). Folie PCV służą do oklejania elementów mebli skrzyniowych, mebli szpitalnych i gastronomicznych, stosowane w produkcji elementów szuflad meblowych systemem folding (fold- zwijać, składać) w powiązaniu z przelotowym, zamkniętym obwodowo oklejaniem folią PCV boków i tyłów szuflad.

Jednobarwne (uni)- jednowarstwowe:

• moletaowane lub gładkie powleczone zabezpieczającą powłoką lakierową

Dekoracyjne (dekor)- wielowarstwowe:

• moletowane z nadrukiem wzorów imitujących fakturę

Nadruk - między dwiema warstwami folii chroni go przezroczysta warstewka folii PCV (grubość ok. 150μm) oraz ochronna powłoka lakierowa- zarysowanie powierzchni folii nie może uszkodzić dekoracyjnego nadruku. Na dolną warstwę folii PCV- primer ułatwia proces klejenia i polepsza adhezję kleju do folii.

*folie PCV przeznaczone są do pras 3D

NOWE TECHNIKI OKLEJANIA POWIERZCHNI TWORZYW DRZEWNYCH

Softforming

• okleinowanie miękkie

• najpierw płaszczyzny szerokie, a potem wąskie

• nieskomplikowane profile- okleiny naturalne podklejane tkaniną (UF)

• skomplikowane profile- folie PCV, grubość 0,3-1,2 mm; kleje topliwe, dyspersyjne + primery

• folie uplastycznia się termicznie

• naprasowywanie- w specjalnym urządzeniu najczęściej z zastosowaniem układu rolek dociskowych

Technika oklejania prasami membranowymi (3D)

• prasy membranowe- oklejanie z użyciem folii syntetycznych i oklein naturalnych

• membrana- grubość 3-4 mm, polimery silikonowe lub kauczuk syntetyczny

• prasy bezmembranowe- funkcję membrany przyjmuje folia

• czynnik wywierający ciśnienie na membranę- sprężone i gorące powietrze

• konieczne wyssanie powietrza spod folii- pęcherze- wytwarzane podciśnienie- „praca membranowo- próżniowa”

• TICCA- system (Finlandia)- prasy, które opłaszczowują elementy folią PCV tylko na zasadzie podciśnienia

Główne operacje technologii uszlachetniania profilowanych powierzchni płyt:

• formatowanie i frezowanie profili płyt MDF

• oczyszczanie i odpylanie powierzchni

• naniesienie kleju- PUR 60-80 g/m², na wąskie płaszczyzny 120 g/m²

• podsuszenie naniesionego kleju

• ułożenie elementów (wraz z folią PCV) na stołach załadowczych prasy- perforowane, wyposażone w stopki i podgrzewane do temp. 50-70 ^OC

• wprowadzenie stołu załadowczego do prasy- temp. ok. 80 ^OC, czas: 80-150s

• zamknięcie prasy i wywarcie podciśnienia- przyssanie folii do profilu za pomocą próżni na poziomie 0,08 MPa w czasie 30- 70s

• naprasowanie folii- za pomocą sprężonego powietrza o ciśnieniu: 0,4-0,7 MPa, czas: 90-120s, temp. 120-130 ^OC

* cykl oklejania ok. 3-4min

Prasy membranowo-próżniowe- klucz do technologii:

• tradycyjnej- oklejanie elementów obłych okleinami naturalnymi

• współczesnej- oklejanie płycin do drzwi ramiakowych okleinami naturalnymi

• oklejanie elementów meblowych z płyt MDF dekoracyjnymi foliami PCV

• oklejanie elementów foliami PCV pod wykończenia lakierami, folie PCV zastępują lakiery podkładowe- skrócenie procesu lakierowania na połysk

Opłaszczowanie profili (profilummantel)

• polega na oklejaniu powierzchni profilowych elementów płytowych fornirami naturalnymi, dekoracyjnymi okleinami sztucznymi lub foliami termoplastycznymi w jednym ciągu technologicznym

• urządzenia składają się z wielu podzespołów, które w odpowiedniej kolejności naprasowują i dociskają folię na daną płaszczyznę:

• integralne części linii: odwijak forniru lub folii, szczotki odpylające powierzchnię, zespól nanoszenia kleju na powierzchnię forniru lub folii oraz rolki posuwowe

• kleje topliwe lub dyspersyjne

• panele boazeryjne, profile okienne, listwy ozdobne, różnego rodzaju ramy, itp.

OKLEINY NATURALNE

Typy oklein w zależności od rysunku drewna:

• okleina zwykła

• warstwowa

• błyszczowa (Bł)

• pasiasta (Ps)

• półwzorzysta (Pwz)

• wzorzysta (Wz)

• kwiecista (Kw)

• piramidalna (Pr)

Technologia okleinowania tworzyw drzewnych obejmuje opracje:

• składanie arkuszy oklein w formatki o określonym wzorze

• przygotowanie powierzchni tworzyw drzewnych do okleinowania

• nanoszenie kleju i okleinowanie w prasach

• przygotowanie powierzchni zaokleinowanych płyt do malowania

Składanie okleiny:

• spajanie w formatki o określonym wzorze:

• ręczne- za pomocą pasków papieru powleczonego warstwą kleju lub za pomocą zszywek (fastrygowanie); następnie nakłada się pasek łączący arkusze

• mechaniczne- w starych typach pasek papieru z klejem, w nowych spajanie nitką kleju termoplastycznego ściegiem zygzakowym

W procesie okleinowania arkuszy okleiny układa się nitką w stronę płyty

Zasady:

• każdy wzór musi być z jednej paczki

• odpowiednia wilgotność

Okleinowanie

Kleje posiadają:

• dużą lepkość (wypełniacze)

• jasny kolor

• niealkaliczny odczyn (brunatne plamy)

Najlepsze kleje UF (pozwalają się spieniać i można je podbarwiać). Nakładanie za pomocą nakładarek czterowalcowych rowkowanych, ok. 120 g/m²

• w prasach wielopółkowych z ręcznym załadunkiem

• w prasach wielopółkowych z mechanicznym załadunkiem

• przelotowe prasy jednopolowe- krótkotaktowe pozwalają na połączenie okleinowania w ciąg:

• podawanie płyt na walce klejarskie

• obustronne nanoszenie kleju na płytę

• okleinowanie

• odbiór płyt z zespołów wyładowczych prasy

Parametry okleinowania:

• temp. 110- 140 ^OC

• ciśnienie: 0,6- 0,8 MPa - wartość ciśnienia nie powinna przekraczać granicy sprężystości tworzy drzewnych

• czas 15- 50s - w zależności od temperatury i grubości okleiny

Wady zaokleinowanych powierzchni:

• przebicia klejowe

• pęcherze na powierzchni okleinowanej

• pofalowania powierzchni

Okleiny:

• gatunki krajowe , grubość 0,8- 1mm

• gatunki egzotyczne, grubość 0,6- 0,7mm

Mikrookleiny:

• 0,1- 0,4mm, wzmocnione przez naklejanie na papier, tkaniny (fizelina)

• z cennych gatunków drewna: orzech, mahoń, palisander

• grubość gotowego produktu: 0,4- 0,6mm

Płytę pilśniową mokroformowaną się lakieruje, a na sklejkę naprasowuje się filmy, okleina okleiną naturalną (jedno lub dwustronnie).

LAMINATY

Wysokociśnieniowa wielowarstwowa płyta dekoracyjne (HPL) składa się z warstw materiału włóknistego (np.: papieru) nasyconego żywicami termoutwardzalnymi, spojonych na gorąco pod ciśnieniem ≥7MPa z warstwą lub warstwami, po jednej lub obu stronach płyty, mającymi dekoracyjne wzory.

Laminowanie powierzchni tworzyw drzewnych:

• metoda trzycykliczna: wytworzenie laminatu, wytworzenie płyty, naklejenie laminatu; stosuje się ją na w dwojaki sposób:

• okleinowanie płaskich powierzchni płyt wiórowych laminatami HPL np. typu unilam

• okleinowanie laminatami HPL typu postforming, profilowanych elementów płytowych

• dwucykliczna: wytworzenie płyty i połączenie z zestawem filmów do laminowania (produkcja paneli podłogowych)

• jednocykliczna: wytworzenie płyty połączone z laminowaniem

Rodzaje filmów:

• wyrównawczy (underlay, nasycenie żywicą ok. 100%)

• podkładowy

• dekoracyjny (ok. 140-150%; warstwa żywicy UF (musi szybciej płynąć i utwardzić się niż żywica melaminowa) + żywica melaminowa)

• osłonowy (overlay) (do 300% żywica melaminowa)

• przeciwprężny- zapobiega odkształceniom, na lewą stronę płyty

*coraz częściej rezygnuje się z filmu osłonowego (tylko do podłóg) na rzecz asymetrycznego nanoszenia żywicy na film dekoracyjny.

Laminaty powstają w wyniku działania wysokiej temp. (150 ^OC) i przy wysokim ciśnienie (7-11MPa) na wielowarstwowy pakiet papierów impregnowanych żywicami termoutwardzalnymi; prasowanie w prasach wielopółkowych, czas ok. 90min

W procesie tym następuje polikondensacja żywic, w wyniku której otrzymuje się bardzo trwałą płytę o strukturze homogenicznej.

Produkuje się w dwóch wersjach:

• do okleinowania: o grubości 0,5-1,8mm

• w wersji samonośnej: o grubości 2,0-25mm- materiał konstrukcyjny i elewacyjny

Laminaty do okleinowania:

• ozdobne laminaty warstwowe (w Polsce Unilam):

• rdzeń- kilka warstw papieru o gramaturze 100 g/m² - żywicy PF

• warstwa zewnętrzna- papier z nadrukiem: 160 g/m² i overlay, żywica MF lub MUF

• odporność na działanie zimnej i gorącej wody, tłuszczów, substancji chemicznych, żaru papierosa

* można stosować tylko wewnątrz pomieszczeń.

Oklejanie:

• na zimno: kleje PVAC, neoprenowe, melaminowe

• na gorąco: UF

Powierzchni wewnętrzne laminatu przed oklejaniem szorstkuje się w celu zwiększenia adhezji laminatu

Laminaty softforming (wąskie płaszczyzny, szerokie):

Odpowiednio dobrane żywice pozwalają na zastosowanie laminatu w miejsce stosowania oklein naturalnych lub folii PCV

Laminaty postforming

Postforming polega na równoległym sklejeniu płaszczyzn szerokich i wąskich oraz różnych elementów profilowanych. Specjalne dekoracyjne laminaty postformowalne zdolne są po ogrzaniu i uplastycznieniu do wtórnego uformowania.

Adhezja laminatu do okleinowanego podłoża zależy od:

• rodzaju użytego kleju

• warunku aktywizacji (niezbędne dla niektórych klejów)

• temp. i czasu klejenia

Termiczne uplastycznienie laminatów HPL przed i podczas wtórnego formowania - ogrzewanie poniżej 170 ^OC:

• promieniowanie IR

• konwekcyjne poprzez układ dysz

• kontaktowe:

• zbyt wysoka temp.- pęknięcie, rozwarstwienie, pęcherze

• zbyt niska temp.- pęknięcia laminatów w czasie oklejania profili

Zasada: laminat musi być nagrzany tak szybko, jak to tylko możliwe, a końcowe formowanie i naprasowywanie musi następować bez jakiejkolwiek straty ciepła. Mogą być stosowane do profili o zaokrągleniach wklęsłych i wypukłych o różnych promieniach krzywizn. Promień oklejanego profilu powinien równać się 15-krotnej grubości laminatu HPL - zwykle dobierane doświadczalnie. Po zakończeniu postformowania powierzchnie są schładzane nadmuchem zimnego powietrza.

Etapy postformingu:

• nałożenie kleju na powierzchnię laminatu i/lub podłoża oraz oklejenie płaszczyzn płyty

• po naniesieniu klejów topliwych lub kontaktowych (PVAC lub polichloroprenowe) - uformowanie termicznie uplastycznionego nadmiaru laminatu i oklejenie profilu

Sposoby wykonania postformingu:

• system stacjonarny

• system ciągły

Proces ciągłego postformingu:

• postforming standardowy

• Fast- Forming (Barberau)

• Postforming - Complitte - Verfahren (Homag)

Laminaty HPL są produkowane z orientacją kierunkową - od produkowania surowych papierów poprzez nadruk dekoracyjny, impregnację oraz wyrób samego laminatu; wszystkie operacje odbywają się w kierunkach wzdłużnym.

*nie naklejać w kierunku poprzecznym, ponieważ zacznie pękać

Właściwości powierzchni uszlachetnionych laminatami HPL:

• doskonałe walory dekoracyjno - estetyczne

• odporne na ścieranie, uderzenia, zarysowania

• dobra odporność na związki chemiczne

• dobra odporność na wilgoć, wodę i parę wodną

• odporność na wysoką temperaturę

• znakomite zachowanie w kontakcie z ogniem, z niską emisją dymu

• łatwość czyszczenia

Sposoby laminowania:

• z chłodzeniem w prasie: prasy wielopółkowe, długie czasy prasowania do (17min), stosowanie płyt o znacznej gęstości 700 kg/m³, duże straty ciepła w trakcie obniżania temp. prasy ze 140 ^OC do 60 ^OC

*nie stosuje się obecnie tego sposobu laminowania w Polsce

• bez chłodzenia w prasie: jednopałkowe prasy krótkotaktowe typu przelotowego:

• krótki czas prasowania (20-30s)

• możliwość laminowania płyt o małej gęstości

• wysoka temp. prasowania: 210-220 ^OC

Wady technologiczne w produkcji laminatów:

• paczenie płyt laminowanych

• przyklejenie do matryc

• porowatość powierzchni

• zamglenia na powierzchni

• plamy parowe i wodne

• matowe krawędzie

• niedostateczny połysk

• wyrwania

• pęknięcia włosowate

• odpryskiwanie

*matryce muszą być regenerowane (szlifowane i polerowane), co 200-300 cykli,




46

---