Aglomerované dřevovláknité desky: Komplexní přehled

Rostoucí spotřeba dřeva ve stavebnictví je podnětem k vývoji nových speciálních stavebních a velkoplošných materiálů s optimálními mechanicko-fyzikálními vlastnostmi. Nově vznikající materiály mají předem určený způsob použití v konstrukcích a nejsou již považovány pouze za materiály pro levné a náhradní řešení. Dřevo slouží potřebám lidstva již několik tisíc let. Zatímco při výrobě nábytku je potenciál dřeva přiměřeně zužitkován, ve stavebnictví na své masivní využití dřevo teprve čeká. Je to způsobeno především tím, že vlastnosti dřeva jsou oproti jiným materiálům používaným ve stavebnictví značně odlišné.

Vývoj a výhody aglomerovaných materiálů na bázi dřeva

Hlavním důvodem, který vedl k vývoji materiálů na bázi dřeva, byla snaha o výrobu produktů využívajících příznivé vlastnosti dřeva (izolační vlastnosti, snadná obrobitelnost, příznivé působení na prostředí, nízké výrobní nároky na energii) a zároveň překonávajících jeho nevýhody. Protože dřevo je materiál tvořený z vláken, který sesychá/bobtná pouze ve směru kolmém na vlákna, lze rozměrové změny materiálů na bázi dřeva minimalizovat vhodným konstrukčním řešením, například tzv. křížovým lepením (lepením materiálu tak, že směry vláken jednotlivých lepených vrstev jsou na sebe kolmé).

Při výrobě aglomerovaných materiálů se dřevo nejdříve dezintegruje na drobné části a tyto drobné části se následně spojují do jednoho celku s uspořádáním podle požadavků na konečný produkt. Tímto výrobním postupem lze dosáhnout nízké vlhkostní roztažnosti. Aglomerovaný materiál označuje kompozitní materiály vzniklé slisováním nebo slepením drobných částic do soudržného celku. Většinou jde o dřevní nebo lignocelulózové částečky (např. třísky, piliny, vlákna), které jsou spojeny vlastním lepidlem nebo přidaným pojivem pod tlakem a teplem.

Materiály na bázi dřeva také překonávají nehomogenitu přírodního dřeva a rozšiřují rozmanitost jednotlivých konstrukčních řešení. Ačkoliv tyto materiály, stejně jako použitá výrobní surovina, vykazují anizotropní chování, na rozdíl od dřeva lze stupeň anizotropie kompozitních materiálů regulovat (například velikostí a orientací dřevních částic). To je další podstatná výhoda těchto materiálů, neboť jejich vlastnosti v jednotlivých směrech mohou být řízeny podle požadavků na konečný způsob aplikace. Variabilita mechanických vlastností je u materiálů na bázi dřeva také menší než v případě nehomogenní přírodní suroviny - dřeva.

Moderní materiály na bázi dřeva jsou vyráběny převážně ze sortimentů nízké kvality z rychle rostoucích druhů dřevin. Skutečnost, že surovina nízké kvality může být použita pro výrobu vysoce kvalitního produktu, je pokládána za jednu z největších výhod těchto materiálů, a to zejména v případech, kdy jsou pro výrobu používány malé průměry kulatin. Další výhodou je, že díky různým technologickým postupům mohou být z několika málo druhů dřevin vyráběny materiály se širokou škálou vlastností pro odlišné aplikace.

Čtěte také: Aglomerované dřevo

Základní dřevní části a hustota aglomerovaných materiálů

Na mechanicko-fyzikální vlastnosti (a na způsoby aplikace) materiálů na bázi dřeva mají výrazný vliv téměř všechny výrobní parametry. Mezi nejpodstatnější se obvykle uvádí: velikost, geometrie, orientace, formování a kvalita dřevních částí, typ a množství použitého lepidla a přídavných látek a lisovací faktory, které vzájemnou interakcí v průběhu lisování třískového koberce usměrňují zejména tvorbu hustotního profilu charakterizujícího rozložení hustoty v deskách.

Základní dřevní části, ze kterých jsou nejčastěji vyráběny aglomerované materiály, zahrnují dýhy, velké ploché třísky pro výrobu OSB, bílou (papírenskou) štěpku, štěpku pro výrobu třísek a vláken, třísky a vlákna. Způsob využití jednotlivých materiálů a jejich mechanicko-fyzikální vlastnosti se často odvozuje podle hustoty (nebo příčného hustotního profilu). Obecně platí, že s vyšší hustotou se mechanické vlastnosti materiálů zlepšují, ale při změnách vlhkosti také dochází ke většímu bobtnání. Při výrobě materiálů na bázi dřev se zmenšující se velikostí částic se zlepšuje možnost jejich formování při lisování, což má za následek stoupající hustotu vyráběného materiálu.

Typy aglomerovaných desek a jejich hustota

U běžně vyráběných materiálů pro konstrukční účely mají povrchové vrstvy obvykle větší hustotu než vrstva středová. Při namáhání v ohybu působí na konstrukční prvky největší síla v povrchových vrstvách. Proto je výhodné vyrábět konstrukční materiály s příčným hustotním profilem ve tvaru písmene „U“ s větší hustotou povrchových vrstev než ve vrstvě středové. Takto vyrobené desky dosahují vyšších hodnot ohybové pevnosti a modulu pružnosti v ohybu než desky s rovnoměrným příčným hustotním profilem při stejné průměrné hustotě. Pevnost v ohybu a modul pružnosti v ohybu jsou další základní charakteristické hodnoty, mající hlavní vliv na způsoby aplikace jednotlivých materiálů. Používají se zejména pro výpočty a dimenzování konstrukcí.

Současný vývoj a využití aglomerovaných materiálů

V současnosti se se vzrůstajícím technologickým a technickým rozvojem množství konstrukčních materiálů na bázi dřeva zvyšuje. Nově vznikající materiály mají specifičtější vlastnosti odpovídající jejich různým způsobům využití. Vznikají kvalitnější voděodolná lepidla a hydrofobizační přídavky, které se používají u materiálů vystavených podmínkám trvale se měnící vlhkosti.

Mezi dnešní nejrozšířenější a nejvíce používané velkoplošné materiály patří:

Čtěte také: Vlastnosti dřevovláknité izolace – požární odolnost

• Třískové desky (výroba nábytku)
• Vláknité desky se střední hustotou (MDF - nábytek, frézované, tvarové prvky)
• Desky z velkoplošných orientovaných třísek (OSB - stavebnictví, obaly)
• Překližky (stavebnictví, obaly)
• Izolační vláknité desky

V budoucnu lze předpokládat zejména rozvoj výroby materiálů a sendvičových panelů přímo pro konkrétní způsob použití. Výrazný pokrok ve vývoji materiálů na bázi dřeva dnes umožňuje jejich použití i v oblastech, které byly ještě nedávno doménou oceli a betonu. Podobně jako u ostatních stavebních materiálů je ale nutné používat vhodné konstrukční řešení pro konkrétní způsob aplikace a respektovat jejich vlastnosti. Jen v takovém případě bude možné plně využívat jediné obnovitelné suroviny zajišťující trvalý rozvoj ve stavebnictví - dřeva - aniž by se snižovala kvalita a bezpečnost provádění staveb.

Vybrané aglomerované materiály a jejich charakteristika:

• Spárovka: Lepená deska z masivního dřeva.
• Překližka: Deska slepená z několika vrstev dýh.
• Deska z orientovaných plochých třísek (OSB): Vícevrstevná deska z dřevěných třísek a lepidla. Třísky mají přesně stanovený tvar a tloušťku. V povrchových vrstvách jsou třísky orientovány podélně s délkou nebo šířkou desky. Ve středové vrstvě jsou orientovány buď náhodně, nebo kolmo na průběh lamel (třísek) vnějších vrstev. V severní Americe jsou desky „OSB“ používány z 65 % na stavbu nových domů, zejména jako konstrukční materiál stěn (obklady), střešní desky, materiál na podlahy. Dalších 19 % „OSB“ slouží k renovaci domů. „OSB“ nahrazují především překližku. Dále jsou OSB používány jako obalový materiál, materiál na bedny, bubny, skříňky a palety.
• Dřevotřísková deska: Materiál vyrobený lisováním za tepla z dřevěných částic (třísek, hoblin, pilin apod.) nebo jiných lignocelulózových částic pojených lepidlem.
• MDF (Medium Density Fiberboard): Vláknité desky se střední hustotou. Vyznačují se stejnorodou strukturou slisovaných vláken v celém svém průřezu. Jsou vyráběny převážně jako jednovrstvé, ale mohou být i vícevrstvé.
• WPC (Wood Plastic Composite): Kompozitní materiály vyráběné ze dřeva (dřevních vláken) a polymeru.
• Dřevovláknitá deska: Materiál o tloušťce 1,5 mm a více, vyrobený z lignocelulózových vláken většinou za pomoci tepla a tlaku. Soudržnost je dána zplstnatěním vláken (a jejich přirozenou lepivostí) s případným přídavkem syntetické pryskyřice na vlákno. Vláknité desky mohou být vyrobeny suchým nebo mokrým způsobem. Měkká deska je nelisovaná a tvrdá vzniká lisováním. Polotvrdá vláknitá deska (MDF - Medium Density Fibreboard) je vyráběná z dřevních vláken nebo vláken jiných lignocelulosových materiálů. Desky se vyznačují stejnorodou strukturou slisovaných vláken v celém svém průřezu. Jsou vyráběny převážně jako jednovrstvé, ale ve speciálních případech mohou být i vícevrstvé.
• Dřevotřísková deska MFP (multifunkční panel): Používá se ve stavebnictví, v nábytkářství, interiéru a obalovém průmyslu. V interiéru nachází tento typ desek uplatnění pro plovoucí podlahy, nástěnné obklady a další dekorativní využití. U desky MFP jsou dřevní třísky uloženy ve všech třech vrstvách nahodile, tj. úmyslně neorientovány do určitého směru. Základním elementem je dlouhá, štíhlá tříska, která je ve vrchní i středové vrstvě nepravidelně rozptýlena. Díky této struktuře deska MFP vykazuje stabilní mechanické vlastnosti - bez jakýchkoliv rozdílů v závislosti na směru výroby.

Výroba třískových desek

Základním materiálem pro výrobu třískových desek je dřevní hmota, která je roztřískávána na malé částice - třísky různých rozměrů. Pro výrobu třískových desek mají zásadní význam následující parametry: hustota dřeva, velikost třísek, podíl běle a jádrového dřeva, pH použité dřeviny. Ve stávající komplikované surovinové situaci a vzhledem k cenovým úrovním musí průmysl aglomerovaných materiálů přistupovat i ke zpracování tvrdých listnatých dřevin, jako například buku, dubu, habru, jasanu i akátu. Platí pak však zásada, že směšovací poměry dřevin je nutno přesně dodržovat. Reakce dřeva je totiž velmi významná. Při zpracování některých dřevin s extrémním pH (např. dub) je nutno upravovat množství přídavných chemikálií, zejména tvrdidla k lepící směsi. Dřevovláknité desky (o tloušťce nad 1,5 mm) jsou velkoplošné aglomerované materiály vyrobené z dřevních vláken. K jejich získání se využívá nejen běžný lesní sortiment (preferují se zvláště jehličnaté dřeviny pro větší délku vláken), ale zhodnocují se i dřevařské kusové odpady ze sekundárních zdrojů (odřezy, krajnice aj.). Soudržnost DVD je dána uspořádáním vláken a jejich inherentními a adhezními vlastnostmi.

Jiné lignocelulosové suroviny

Kromě dřeva se dají k výrobě aglomerovaných materiálů použít i některé nedřevné suroviny, např. ve střední Evropě pazdeří (lněné, konopné), sláma, řepka, v tropických zemích bagasa, rýžová sláma, bambus, papyrus, juta, rákos, stonky bavlníku apod.

• Pazdeří: Je odpadním produktem zpracovatelských závodů lnu a konopí. Je vhodné pro výrobu pazdeřových respektive pilinopazdeřových desek.
• Bagasa: Pro výrobu třískových desek má velký význam bagasa, což je zbytek po vylisování a extrakci cukru z cukrové třtiny. Po dřevě je nejdůležitější surovinou pro výrobu třískových desek.
• Stonky bavlníku: V zemích, ve kterých se pěstuje bavlník, zůstává po sběru značné množství zdřevnatělých stonků bavlníku dosahujících tloušťky 1 až 2 cm. Obvykle jsou na polích bez užitku spalovány.
• Bambus a Papyrus: Různé druhy bambusu představují v rozvojových zemích pozoruhodnou surovinovou bázi pro výrobu aglomerovaných materiálů. Papyrus dosahující výšky až 3 m se vyznačuje kratšími vlákny, v průměru cca 1,2 mm. Papyrus, rákos a podobné dlouhostonkové rostliny se též využívají v celých délkách k výrobě velkoplošných rohoží pro stavební účely.
• Sláma: Má význam pro výrobu VD izolačních. Obilnou slámu je možno využít bez dezagregace na třísky (celá délka stonku) na výrobu panelů „Stramit“. Tyto materiály o tloušťce 50 mm se používají jako samonosný materiál na vnější stěny, příčky a střešní podhledy. Mají dobré izolační vlastnosti. Ze slámy lze rovněž vyrábět široký sortiment třískových desek, a to od desek zcela lehkých s pórovitou dekorativní strukturou a dobrými izolačními vlastnostmi až po desky tlusté s uzavřenou povrchovou plochou.

Používaná lepidla

Druhou nejdůležitější surovinou ve výrobě třískových desek jsou syntetická lepidla (pryskyřice) termoreaktivního typu. Patří sem lepidla močovinoformaldehydová (UF), fenolformaldehydová (PF), melaminformaldehydová (MEF), močovinomelaminformaldehydová (MUF), isokyanátová a minerální pojiva (cementy, sádra).

• Močovinoformaldehydová lepidla (UF): Jsou preferována pro výrobu TD a VD polotvrdých vyráběných suchým způsobem. Připravují se kondenzací močoviny a formaldehydu.
• Melaminformaldehydová lepidla (MEF): Jsou svou chemickou strukturou podobná UF lepidlům. Základními surovinami pro přípravu MEF lepidel jsou melamin a formaldehyd. Tato lepidla vynikají velmi dobrými pevnostními vlastnostmi, jsou odolná studené a po omezené době i vařící vodě a povětrnostním vlivům.
• Fenolformaldehydová lepidla (PF): Jsou polykondenzační produkty vzniklé reakcí fenolu nebo jeho homologů (resolů a xylenolů) s formaldehydem v alkalickém prostředí.
• Isokyanátová lepidla: Byla zavedena již v 50. letech v Německu. V současnosti se používá jednosložkový produkt skládající se z polymerního methylendiisokyanátu (PMDI). Z hygienického hlediska jsou příznivé tím, že neuvolňují formaldehyd, který je vážným problémem zejména u UF lepidel.
• Minerální pojiva: Nejznámější je hydraulický cement, který vytvrzuje vázáním vody a tvoří tak vodovzdorné pojivo. Dalším typem minerálního pojiva pro výrobu aglomerovaných materiálů je hořečnatý cement neboli Sorelův cement. Velkého významu nabyla jako minerální pojivo i sádra, a to pro výrobu sádrotřískových (STD), sádrokartonových (SKD) a sádrovláknitých (SVD) desek.

Hydrofobizační a biocidní prostředky, retardéry hoření

Třískové desky vykazují v důsledku působení vody a vysoké relativní vlhkosti vzduchu značné tloušťkové bobtnání. Pro zvýšení objemové stálosti desek při krátkodobém styku s vodou se přidávají hydrofobizační prostředky, nejčastěji parafín. Pro použití TD v prostředí zvýšené relativní vlhkosti (ve stavebnictví) a pro speciální použití (např. export do tropických zemí) je třeba přidávat speciální látky proti biologickým činitelům (plísně, dřevokazné houby, dřevokazný hmyz).

Čtěte také: Dřevovláknité desky Steico

Použití třískových desek ve stavebnictví, strojírenství a v dopravě si v některých případech vyžaduje zvýšení jejich ohnivzdornosti. Z hlediska technologického a ekonomického je optimální ten způsob, kdy se ochranný prostředek přidává ve směsi s lepidlem. Dnes se používá nový klasifikační systém podle ČSN EN 13 501-1 Požární klasifikace stavebních výrobků a konstrukcí staveb. Třískové desky vyrábí v ČR firmy KRONOSPAN CR s.r.o, Jihlava a DDL Lukavec u Pacova. Třívrstvé oboustranně broušené dřevotřískové desky jsou vyráběny především z domácích surovin a vyznačují se nejvyšší kvalitou. Desky jsou vhodné pro laminování, kašírování a potahování laminátem, dýhování a nábytkářský průmysl. Všechny dřevotřískové desky odpovídají hodnotám podle EN 312 a emisní třídě E 1. Kvalita výrobků a zpracování je průběžně ověřována interní kontrolou kvality a externí kontrolou.

Požadavky na třískové desky

Požadavky na třískové desky stanovuje ČSN EN 312:2004, která specifikuje požadavky pro neopláštěné třískové desky pojené syntetickými pojivy. Třískové desky shodné s touto normou mohou být uváděny jako desky P 1 až P 7. Desky typu P 4 až P 7 jsou určeny pro použití při navrhování a v konstrukcích jako nosné nebo výztužné stavební prvky.

Recyklace dřeva a její environmentální přínosy

Zdravé vnitřní prostředí, ekologické přírodní materiály z trvale udržitelných zdrojů a eliminace využívání fosilních zásob se v posledním desetiletí staly globální prioritou. Surovinou splňující tyto požadavky společnosti je dřevo a materiály na jeho bázi. Aglomerované materiály překonávají do značné míry nevýhody dřeva, přičemž uchovávají většinu pozitivních vlastností dřeva. Jejich produkce představuje významný mezník v hospodaření s méně kvalitní dřevní surovinou.

Odpady provázejí lidstvo od pradávna a jsou produktem prakticky veškeré lidské činnosti. Při pohledu na poslední změny v odpadovém hospodářství lze pozorovat výrazný přechod z odpadového na oběhové hospodářství, tedy přechod z lineární ekonomiky na cirkulární. Jedním z materiálů, který se dá efektivně separovat v odpadovém hospodářství a zpětně využít, je právě dřevo.

V odborných textech zaměřených na odpadovou problematiku se lze setkat s pojmem mrtvé odpadní dřevo - dřevní recyklát. Pod tímto pojmem se rozumí nábytek, dřevěné palety, okenní a dveřní rámy, dřevo z demolic (tedy svým způsobem stavební odpad), použité řezivo, kůra a další zbytky dřeva. Dřevo a výrobky ze dřeva mohou být ke konci svého životního cyklu recyklovány a znovu použity, při čemž dochází k ukládání velkého množství uhlíku absorbovaného stromy z oxidu uhličitého na dlouhou dobu. Také proto přistupují přední výrobci dřevotřískových desek (DTD) a OSB v České republice k progresivním postupům při nakládání s odpadním dřevem a využívají v současné době až 60 % recyklátu s cílem dosáhnout postupným zvyšováním až na 95 % podílu dřevní suroviny. Momentálně je více než polovina materiálu dovážena ze zahraničí. Předpokladem pro úspěšné dosažení tohoto cíle je prosazení účinné legislativy v ČR od roku 2022, která bude podporovat materiálové využívání odpadu, a tudíž povede k propracovanějšímu systému ve shromažďování odpadního dřeva a jeho zpracování.

Proces recyklace dřevního odpadu

Proces recyklace odpadů s obsahem dřeva začíná svozem na sběrné místo, kde lze odpadní surovinu manipulovat, očišťovat od nežádoucích příměsí, odstranit materiály, které jsou dále zpracovatelné (kovy, plasty, sklo) a připravit ji k dalšímu technologickému zpracování. Na sběrném místě vzniká logistický uzel, ve kterém dochází k rozhodování, zda vytříděné dřevo uplatnit pro následné surovinové využití nebo jako zdroj energie, případně jiným způsobem. Alternativou likvidace prostřednictvím sběrných míst je zpracování výrobního odpadního dřeva přímo v místě vzniku (dřevozpracující závod) a to buď přímo k výrobě tepla pro vlastní potřebu nebo pro výrobu kusového paliva (pelety apod.) nebo ponecháním rozkladu přírodními procesy.

Environmentální přínosy recyklace

Realizovaná studie životního cyklu (LCA) OSB desek prokazuje, že nahrazení 50 % přírodní vlákniny dřevním recyklátem má významný environmentální přínos. Využitím recyklovaného dřeva na úkor surového dřeva v 1 m³ produktu OSB 3 Superfinish ECO2 lze dosáhnout:

• Snížení úbytku fosilních zdrojů o více než 57 %.
• Snížení emisí skleníkových plynů vyjádřených jako CO2 o téměř 48 %.
• Snížení fotochemické oxidace o 65 %.
• Snížení acidifikace o 98 %.
• Snížení toxicity pro vodní společenství o 66 % a pro terestriální společenství o 32 %.

Přestože odpadní dřevo není ekologicky šetrným zdrojem energie, soutěží odvětví pro zpětné materiálové zpracování dnes v ČR ve volném tržním prostředí s energetickým sektorem, který je z hlediska zpracovatelských kapacit nenasycený a zároveň státem motivovaný k energetickému využití biomasy jakožto obnovitelného zdroje energie. Recyklace odpadního dřeva a jeho využití do dřevotřískových desek je z hlediska ukládání a vázání CO2 jednoznačně více efektivní a více udržitelná než jeho ukládání na skládky. Energetické využití odpadu mj. stojí v ČR 880-1900 Kč/tunu a bude vždy dražší než recyklace a materiálové využití. Recyklace navíc přináší pracovní místa, nahrazuje primární suroviny a posiluje ekonomiku. Každý milion tun odpadu, které se dnes skládkuje, může přinést 8-10 tisíc nových pracovních míst v sektoru druhotného zpracování.

OSB 3 Superfinish ECO desky jsou nejprogresivnějším typem OSB desek, které jsou v současné době na trhu k dispozici. Jsou vyvinuty a vyrobeny zcela v souladu se současnými požadavky na ekologické bydlení a s potřebou využívat přírodní organické materiály. Díky volbě vhodného dřeva a pojiva splňují vysoké standardy ekologického bydlení. Dřevěné třísky jsou pojeny lepidly bez formaldehydu. Emise formaldehydu jsou omezeny pouze na jeho přírodní a přirozený obsah v masivním dřevě (< 0,03 ppm).

tags: #aglomerovane #drevovlaknite #desky #informace

Oblíbené příspěvky:

• profesionální montážní lepidlo
• Výzvy a řešení pěnového skla v asfaltu
• Skladby a aplikace foukané izolace
• Vše o betonových sloupcích a patkách
• Jak harmonizovat podlahu s dveřmi