Materiał na bazie drewna

Materiały drewnopochodne to materiały wytwarzane przez rąbanie drewna, a następnie łączenie elementów konstrukcyjnych. Rozmiar i kształt cząstek drewna determinuje rodzaj drewna i jego właściwości. Cząstki drewna można łączyć ze sobą za pomocą spoiw lub połączeń mechanicznych lub bez nich .

Sklejka Multiplex

opis

Trociny
Produkcja płyt wiórowych bezpośrednio przed prasą

Materiały drewnopochodne mogą składać się z różnych rodzajów rozdrobnionego drewna, które zasadniczo różnią się wielkością. Największe elementy konstrukcyjne to tarcica , zwłaszcza deski, a także forniry o różnej grubości. Małe elementy są wióry drewniane o różnych wymiarach (zgrubnej drobnych wiórów) wiórów drzewnych , wełny drzewnej , włókien drzewnych i pyłu. Ponadto drewno inne lignocelulozowe materiały, takie jak słoma zbóż , paździerze konopie lub miskant mogą być użyte.

cechy

Właściwości materiałów drewnopochodnych zmieniają się znacznie wraz z rozmiarem i kształtem cząstek drewna. W porównaniu do litego drewna, podczas rozdrabniania drewna zmienia się wiele właściwości. Jednorodność materiału wzrasta wraz ze wzrostem trawienia, ale jednocześnie zmniejsza się wytrzymałość produktów, wzrasta zużycie energii i wpływ na środowisko w porównaniu ze stosowaniem litego drewna. Te właściwości izolacyjne i jakości powierzchni, jednak poprawić. Wymagania dotyczące jakości drewna zmniejszają się, im mniejsze są jego cząstki. Na przykład są one znacznie wyższe w przypadku drewna klejonego warstwowo niż w przypadku płyt wiórowych .

Produkcja

Materiały drewnopochodne w postaci paneli lub pasm są zwykle wytwarzane przez zmieszanie różnych rodzajów kształtów cząstek drewna z naturalnymi i syntetycznymi spoiwami ( klejami ) i, w razie potrzeby, dodanie dalszych dodatków, na przykład środków hydrofobowych , środków do konserwacji drewna lub cząstek barwnych, w trakcie późniejszego prasowania na gorąco. „Nowe” lub „innowacyjne” materiały drewnopochodne są w większości przetwarzane przy użyciu nowoczesnych technologii tworzyw sztucznych, takich jak wytłaczanie lub formowanie wtryskowe . Możliwe są również połączenia mechaniczne, na przykład za pomocą śrub , kołków lub połączeń na pióro i wpust .

Rodzaje materiałów drzewnych

Ze względu na różne zastosowane elementy konstrukcyjne, materiały drewnopochodne można podzielić na materiały oparte na litym drewnie, materiałach fornirowych, materiałach z płyt wiórowych, materiałach włóknistych i materiałach kompozytowych.

Materiały z litego drewna i materiały fornirowe

Drewno świerkowe klejone krzyżowo
Drewno klejone świerkiem

Materiały z litego drewna lub materiały na bazie litego drewna to wszystkie materiały drewniane oparte na elementach z litego drewna, w szczególności deski lub pręty. Natomiast materiały drewnopochodne oparte na sklejce składają się z cienkich łuszczonych fornirów . Lite drewno i materiały z drewna fornirowanego różnią się zasadniczo pod względem grubości zastosowanych elementów drewnianych, w związku z czym oba mogą być wykonane jako sklejka z warstw, które są obrócone o 90 ° i sklejone ze sobą lub jako sklejka z równoległymi warstwami. W pierwszym przypadku włókna widocznych powierzchni biegną równolegle po obu stronach. Dlatego liczba warstw jest w większości nierówna.

Materiały drewnopochodne na bazie litego drewna obejmują:

  • Jedna lub więcej warstw, to jako płyty klejone z litego drewna lub drewno warstwowe są querverleimt, przy czym grubsze warstwy płyty. Drewno klejone krzyżowo jest stosowane głównie jako nośne panele ścienne, dachowe lub sufitowe. Panele z litego drewna o grubości powyżej 12 centymetrów są zwykle produkowane jako konstrukcje wnękowe.
  • Drewno klejone warstwowo i inne konstrukcje stosów płyt, w których ułożenie włókien warstw płyt jest przeważnie w tym samym kierunku. Płyty można po prostu skleić lub połączyć mechanicznie za pomocą gwoździ, kołków, systemu na pióro i wpust lub na jaskółczy ogon.
  • Sklejka szprosowa ( płyta stolarska ) , drewno klejone warstwowo lub inne elementy klejone szprosowe z litego drewna
  • Elementy z litego drewna wykonane z płyt warstwowych, które są łączone kołkami i gwoździami i służą jako duże elementy konstrukcyjne, np. Przy budowie domów. Jako elementy mogą występować całe ściany z wyciętymi oknami i drzwiami.

W przypadku materiałów z drewna litego na właściwości wytrzymałościowe materiału ma wpływ jakość zastosowanego drewna, rodzaj połączenia, struktura warstw oraz kierunek cięcia. Na przykład nośność drewna klejonego można zwiększyć, jeśli w warstwach zewnętrznych zostaną zastosowane warstwy płyt o wysokiej wytrzymałości. Kierunek cięcia wpływa na stabilność wymiarową, ponieważ jest to funkcja naprężeń w materiale.

Płyta multipleksowa brzozowa o grubości 40 mm z ukosem 45 °
Płyta ze sklejki fornirowej wykonana z drewna fornirowanego klejonego krzyżowo, pokrytego linoleum

Podobnie jak w przypadku materiałów z drewna litego, podział materiałów z drewna fornirowanego opiera się przede wszystkim na strukturze paneli, przy czym w przypadku drewna fornirowanego możliwy jest większy zakres zmienności ze względu na małą grubość zastosowanych elementów. Materiały drewnopochodne na bazie drewna fornirowego obejmują:

Materiały z drewna fornirowego są w większości produkowane bez powłoki, ale mogą być również powlekane różnymi materiałami. Dotyczy to w szczególności paneli laminowanych , ale także linoleum i innych materiałów. Specjalna sklejka fornirowana jest również malowana, zbrojona metalem lub zabezpieczona przed fungicydami. Szczególną cechą jest drewno prasowane na bazie żywicy syntetycznej (KP), w którym drewno fornirowe jest impregnowane żywicą syntetyczną , zwłaszcza żywicą fenolową , i prasowane w wysokich temperaturach w celu uzyskania materiału drewnopochodnego o bardzo dużej gęstości i wytrzymałości.

Uwaga: Zgodnie z definicją zawartą w normie DIN 1052: 2008-12 drewno klejone warstwowo, drewno klejone warstwowo i tarcica z forniru klejonego bez warstw poprzecznych nie należą do grupy materiałów drewnopochodnych. Wszystkie właściwości zależne od włókna są zachowane na przekroju z powyższym. Materiały te są najczęściej używane, podobnie jak lite drewno, jako elementy w kształcie prętów. Tylko w przypadku zmiany pierwotnej struktury włókien, np. B. w przypadku tarcicy klejonej warstwowo z poprzecznymi warstwami lub płyt OSB faktycznie powstają materiały drewnopochodne. Komponenty wykonane z tych materiałów drewnopochodnych mogą być używane jako panele lub dyski.

Płyta wiórowa z drewna

Mały kawałek płaskiej płyty prasowanej

Materiały zrębkowe są wytwarzane z wiórów drzewnych, kleju z żywicy syntetycznej i dodatków pod wpływem ciepła i ciśnienia. Zrębki są wydobywane z litego i ciętego piłą drewna za pomocą rębaków i specjalnych noży rębakowych. Rozróżnia się następujące podgatunki:

Płyty wiórowe są najważniejszymi materiałami drewnopochodnymi na całym świecie i mają szeroki zakres zastosowań. W związku z tym istnieje wiele cech klasyfikacyjnych (według produkcji, powierzchni, kształtu, rozmiaru, struktury lub przeznaczenia) klasycznej płyty wiórowej i płyty OSB oraz wielu specjalnych zastosowań. Klasyfikację zgodną z normami można przeprowadzić zgodnie z normą EN 309.

Materiały z włókna drzewnego

Płyta MDF

Płyty z włókna drzewnego są wytwarzane z włókien drzewnych pochodzących z produktów ubocznych piłowania lub pozostałości drewna, ale także z innych roślin włóknistych, takich jak len lub rzepak . Spójność strukturalna jest zasadniczo oparta na matowaniu włókien drzewnych i ich naturalnych składników, ale jako spoiwa można również stosować polimery . W zależności od procesu produkcyjnego (formowanie wstęgi na sucho lub mokro) i ściskania włókien drzewnych wyróżnia się podgrupy:

W przypadku płyt pilśniowych, które zostały wyprodukowane metodą mokrą:

  • Płyta izolacyjna z włókna drzewnego (HFD) (również porowata płyta pilśniowa i „Soft Board” (SB)) to materiał płytowy o małej gęstości (230-350 kg / m³), ​​który jest stosowany do izolacji cieplnej i akustycznej w budownictwie. Płyty pilśniowe porowate można również wiązać bitumem .
  • Te środki płyty pilśniowej (MB) są mł, materiał kartonu o gęstości od 350 do 800 kg /.
  • Twarda płyta pilśniowa (IIB lub HFH) (także „płyta pilśniowa twarda”), o gęstości większej niż 800 kg / m stosuje się szalunek, budowy wewnętrznej, drzwi mebli i opakowania.

Wyjątkowo twarda płyta pilśniowa (HFE) ma jeszcze większą gęstość.

W przypadku płyt pilśniowych, które zostały wyprodukowane na sucho:

  • Płyta pilśniowa średniej gęstości (MDF) produkowana jest w procesie suchym. Ze względu na swoją jednorodność, większą wytrzymałość i lepsze właściwości powierzchni coraz częściej zastępuje płaski preszpan (P2).
  • Płyta pilśniowa o dużej gęstości (HDF) składa się z włókien drzewnych nasączonych klejem i sprasowanych pod ciśnieniem i ciepłem, które są szczególnie mocno sprasowane. Stosowany jest jako materiał nośny przy dużych obciążeniach przy małej grubości materiału (np. Podłogi laminowane ).

Płyta pilśniowa o małej gęstości bez dodatku kleju jest stosowana głównie jako izolacja. Na rynku dostępne są również ultralekkie płyty pilśniowe (ULDF). Klasyfikację zgodną z normami można przeprowadzić zgodnie z normą EN 216.

Materiały kompozytowe

Materiały kompozytowe charakteryzują się tym, że składają się z różnych materiałów. Mogą składać się z różnych fragmentów drewna, a także elementów drewnianych i innych materiałów, takich jak tworzywa sztuczne i inne spoiwa, takie jak żywice , oleje utwardzające , tynk , beton czy papier . Typ skojarzenia również może się znacznie różnić.

Przykładami drewnianych materiałów kompozytowych są

  • Płyta warstwowa wykonana z fornirowanej płyty pilśniowej i rdzenia styropianowego

  • Płyta kompozytowa wykonana z środkowej warstwy OSB i wierzchniej warstwy MDF

  • Płyta wiórowa spajana cementem

  • Blok profilowy wykonany z kompozytu drewno-tworzywo sztuczne

Inni

  • Arboform , znany również jako płynne drewno , jest materiałem przetwarzalnym termoplastycznie, wykonanym z ligniny i celulozy, który można przetwarzać za pomocą uznanych metod przetwarzania tworzyw sztucznych , takich jak formowanie wtryskowe , wytłaczanie, prasowanie, głębokie tłoczenie i rozdmuchiwanie. Ten innowacyjny materiał drewnopochodny był już używany w wielu małych seriach produktów.
  • Drewno Myko to materiał wykonany z twardego drewna, które zostało specjalnie rozbite przez uprawnego grzyba do dalszego użytku przemysłowego. Drewno myko pozyskuje się z okorowanego drewna okrągłego, głównie z buku lub brzozy, rzadziej z kasztanowca lub osiki. Jest wolna od naprężeń, bardziej porowata, bardziej miękka, lżejsza niż surowe drewno, a przez to łatwiejsza w impregnacji i obróbce.

Spoiwa i dodatki

W produkcji materiałów drewnopochodnych kluczową rolę odgrywają spoiwa, których zawartość w płycie wiórowej wynosi 8–10%, aw innowacyjnych biomateriałach, takich jak kompozyty drewno-tworzywo , ponad 20%. Podczas gdy żywice syntetyczne zawierające formaldehyd są głównie stosowane jako spoiwa w konwencjonalnych materiałach drewnopochodnych, w kompozytach z tworzywa sztucznego jest to m.in. re. Zwykle tworzywa sztuczne lub tworzywa sztuczne pochodzenia biologicznego, które są mniej szkodliwe dla zdrowia . Chociaż trwają prace nad spoiwami wytwarzanymi z surowców odnawialnych , nadal nie odgrywają one praktycznie żadnej roli w przemyśle materiałów drewnopochodnych. Innymi dodatkami w materiałach drewnopochodnych mogą być: środki zmniejszające palność , środki do konserwacji drewna, środki hydrofobowe, utwardzacze itp.

Stosowanie materiałów drewnianych

Stalowa konstrukcja ramowa obłożona płytami OSB
Mikroskopia drewna kompozytowego z wyraźnie rozpoznawalnymi komórkami drewna

Materiały drewnopochodne są wykorzystywane głównie w przemyśle budowlanym i meblarskim. Istnieje szeroki zakres zastosowań sklejki jako materiału budowlanego ; w szczególności płyty pilśniowe są używane jako materiały izolacyjne . Głównym odbiorcą płyt wiórowych jest branża meblarska - około 50% produkowanych w Niemczech płyt wiórowych jest produkowanych na meble ( szafy , półki, stoły, meble do salonu i siedzenia itp.). Materiały drewnopochodne są również wykorzystywane w budowie pojazdów i jako materiał opakowaniowy.

Znaczenie ekonomiczne

Branża płyt drewnopochodnych obejmuje producentów włókien drzewnych, płyt wiórowych, płyt OSB i płyt z litego drewna, a także producentów oklein i sklejki. W 2008 r. Przemysł materiałów drewnopochodnych zatrudniał bezpośrednio 15 000 pracowników. 71 firm generowało obroty w wysokości około 5,6 miliarda euro rocznie. Materiały drewnopochodne są zwykle znacznie tańsze niż lite drewno . Niemcy są największym producentem materiałów drewnopochodnych w Europie. Około 10% drewna leśnego w Niemczech jest wykorzystywane do produkcji materiałów drewnopochodnych. W 2008 roku wyprodukowano 7,5 mln m³ płyt wiórowych, ok. 1 mln m³ płyt OSB, 3,9 mln m³ MDF i 175 000 m³ sklejki. Po tradycyjnych materiałach drzewnych w Europie i Niemczech od lat. Z wyjątkiem Wood Plastic Composites (WPC), produkcja w 2008 r. Spadła w porównaniu z rokiem poprzednim: od -2% w przypadku sklejki do -9,3% w przypadku płyt MDF. Produkcja płyt wiórowych i OSB spadła średnio o 6–7%. Również w Europie produkcja płyt drewnopochodnych spadła średnio o 8–9% do około 56 mln m³. Tylko Wood Plastic Composites odnotował wzrost produkcji o 78% w Niemczech.

Wpływ środowiska

Istnieją obawy co do wykorzystania materiałów drewnopochodnych w odniesieniu do emisji z zanieczyszczeń . W tym miejscu wymienia się w szczególności formaldehyd ze spoiw, ale także lotne związki organiczne (VOC), które pochodzą z samego drewna (np. Terpeny ). Niektórzy producenci unikają emisji formaldehydu ze środków wiążących, stosując kleje bezformaldehydowe (np. Kleje poliuretanowe ). Ponadto liczne dodatki, takie jak środki zmniejszające palność , środki do konserwacji drewna, środki hydrofobowe i utwardzacze, muszą zostać sprawdzone pod kątem ich wpływu na środowisko. Oprócz pochodzenia drewna na materiały drewnopochodne ( certyfikacja ), to przede wszystkim spoiwa i dodatki decydują o trwałości materiałów drewnopochodnych.

literatura

  • Peter Niemz, André Wagenführ: Materiały wykonane z drewna. W: André Wagenführ, Frieder Scholz (Hrsg.): Taschenbuch der Holztechnik. Wyspecjalizowany wydawca książek w Carl Hanser Verlag, Lipsk 2012; Str. 127–259. ISBN 978-3-446-42605-4 .
  • Manfred Dunky, Peter Niemz: Materiały drewnopochodne i kleje. Springer Verlag, Heidelberg 2002. ISBN 3-540-42980-8 .

linki internetowe

Commons : Wood Composite  - Zbiór zdjęć, filmów i plików audio

Indywidualne dowody

  1. ↑ zobacz artykuł en: Brettstapel w angielskiej Wikipedii
  2. ↑ Vera Krackler, Daniel Kennecke, Peter Niemz: Przetwarzanie i wykorzystanie twardego drewna. ETH Zurich - Instytut Materiałów Budowlanych - Fizyka Drewna, Zurych 2010, strony 57–59
  3. ↑ http://www.vhi.de/ Verband der deutschen Holzwerkstoffindindustrie (VHI): spoiwa w materiałach drewnopochodnych
  4. ↑ http://www.bshd.eu/sites/branche.php Federalne Stowarzyszenie Przemysłu Tartacznego i Drzewnego w Niemczech
  5. ↑ Mantau / Sörgel 2007: Rozwój zużycia drewna
  6. ^ Stowarzyszenie Niemieckiego Przemysłu Płyt Drewnopochodnych (VHI). Dane branżowe 2008
  7. ^ Stowarzyszenie Niemieckiego Przemysłu Płyt Drewnopochodnych (VHI). Holz-Zentralblatt 13 maja 2009 i 14 maja 2009