Konstruované dřevo - Engineered wood

Velmi velká samonosná dřevěná střecha. Postaveno pro Expo 2000 , Hannover, Německo
Bytový dům o 75 jednotkách, vyrobený převážně ze dřeva, v Mission, British Columbia

Umělé dřevo , nazývané také masivní dřevo , kompozitní dřevo , umělé dřevo nebo vyráběná deska , zahrnuje řadu odvozených dřevěných výrobků, které se vyrábějí vázáním nebo fixací vláken, částic, vláken nebo dýh nebo desek ze dřeva společně s lepidla nebo jiné způsoby fixace za vzniku kompozitního materiálu . Panely se liší velikostí, ale mohou se pohybovat více než 64 x 8 stop (19,5 x 2,4 m) a v případě křížového laminovaného dřeva (CLT) mohou mít jakoukoli tloušťku od několika palců do 16 palců (410 mm) nebo více . Tyto výrobky jsou navrženy podle přesných konstrukčních specifikací, které jsou testovány tak, aby splňovaly národní nebo mezinárodní normy a poskytovaly jednotnost a předvídatelnost jejich strukturálních vlastností. Technické výrobky ze dřeva se používají v různých aplikacích, od výstavby domů přes komerční budovy až po průmyslové výrobky. Tyto výrobky lze použít pro trámy a nosníky, které nahrazují ocel v mnoha stavebních projektech. Termín masivní dřevo popisuje skupinu stavebních materiálů, které mohou nahradit betonové sestavy. Široké přijetí masového dřeva a jeho nahrazení ocelí a betonem v nových středně velkých stavebních projektech v příštích několika desetiletích má potenciál přeměnit dřevostavby na globální záchyt uhlíku , což by mohlo pomoci zmírnit změnu klimatu .

Umělé dřevěné výrobky jsou obvykle vyrobeny ze stejných tvrdých a měkkých dřevin používaných k výrobě řeziva . Odřezky z pily a další dřevní odpad lze použít na upravené dřevo složené z dřevěných částic nebo vláken, ale na dýhy, jako je překližka , dřevovláknitá deska se střední hustotou (MDF) nebo dřevotřísková deska, se obvykle používají celé kulatiny . Některé upravené dřevěné výrobky, jako jsou desky z orientovaných dřevotřískových desek (OSB), mohou využívat stromy z čeledi topolů, což je běžný, ale nestrukturální druh.

Dřevoplastový kompozit , jeden druh upraveného dřeva

Alternativně je také možné vyrábět podobné upravené bambusy z bambusu; a podobné upravené celulózové výrobky z jiných materiálů obsahujících lignin, jako je žitná sláma, pšeničná sláma, rýžová sláma, stonky konopí, stonky kenaf nebo zbytky cukrové třtiny , v takovém případě neobsahují žádné skutečné dřevo, ale spíše rostlinná vlákna .

Plochý nábytek je obvykle vyroben z umělého dřeva kvůli jeho nízkým výrobním nákladům a nízké hmotnosti.

Druhy produktů

Vyrobené dřevěné výrobky v obchodě Home Depot

Překližka

Překližka , dřevěný konstrukční panel, se někdy nazývá originální dřevěný výrobek. Překližka se vyrábí z desek křížem laminované dýhy a spojuje se za tepla a tlaku trvanlivými lepidly odolnými proti vlhkosti. Střídáním směru zrna dýh z vrstvy na vrstvu nebo „křížovým orientováním“ se maximalizuje pevnost a tuhost panelu v obou směrech. Mezi další strukturální dřevěné panely patří desky s orientovanými vlákny a strukturální kompozitní panely.

Zhuštěné dřevo

Zhuštěné dřevo se vyrábí pomocí mechanického horkého lisu ke stlačení dřevěných vláken a zvýšení hustoty třikrát. Očekává se, že toto zvýšení hustoty proporcionálně zvýší pevnost a tuhost dřeva. Dřívější studie potvrdily, že to končí hlášeným zvýšením mechanické pevnosti třikrát.

Chemicky zhutněné dřevo

Novější studie kombinují chemický proces s tradičními mechanickými metodami lisování za tepla za účelem zvýšení hustoty a tím i mechanických vlastností dřeva. Při těchto metodách chemické procesy rozkládají lignin a hemicelulózu, které se přirozeně nacházejí ve dřevě. Po rozpuštění jsou celulózová vlákna mechanicky lisována za tepla. Ve srovnání s trojnásobným nárůstem pevnosti pozorovaným při samotném lisování za tepla bylo prokázáno, že chemicky zpracované dřevo přináší 11násobné zlepšení. Tato mimořádná síla pochází z vodíkových vazeb vytvořených mezi zarovnanými celulózovými nanovlákny.

Zhuštěné dřevo mělo vlastnosti mechanické pevnosti srovnatelné s ocelí používanou ve stavebnictví, což otevíralo dveře pro aplikace zhuštěného dřeva v situacích, kdy by selhalo dřevo s pravidelnou pevností. Z hlediska životního prostředí vyžaduje dřevo k výrobě výrazně méně oxidu uhličitého než ocel a slouží jako zdroj pro sekvestraci uhlíku .

Dřevovláknitá deska

Vláknité desky se střední hustotou a dřevovláknité desky s vysokou hustotou ( sololit ) se vyrábějí štěpením zbytků tvrdého dřeva nebo měkkého dřeva na dřevěná vlákna, jejich kombinováním s voskem a pryskyřičným pojivem a tvarováním panelů působením vysoké teploty a tlaku.

Dřevotřísková deska

Dřevotřísková deska se vyrábí ze štěpky, pilin nebo dokonce pilin a syntetické pryskyřice nebo jiného vhodného pojiva, které se lisuje a vytlačuje. Orientovaná dřevotřísková deska, známá také jako vločková deska, oplatková deska nebo dřevotříska, je podobná, ale používá opracované dřevěné vločky, které nabízejí větší pevnost. Dřevotřísková deska je levnější, hustší a rovnoměrnější než konvenční dřevo a překližka a je nahrazena, když jsou náklady důležitější než pevnost a vzhled. Hlavní nevýhodou dřevotřískových desek je to, že jsou velmi náchylné k roztažení a změně barvy v důsledku vlhkosti, zejména pokud nejsou pokryty barvou nebo jiným tmelem.

Orientovaná deska

Deska s orientovanými vlákny (OSB) je dřevěná konstrukční deska vyrobená z pravoúhlých dřevěných vláken, která jsou orientována podélně a poté uspořádána ve vrstvách, položena do rohoží a spojena dohromady s vlhkostí odolnými, tepelně vytvrzovanými lepidly. Jednotlivé vrstvy mohou být křížově orientovány, aby poskytovaly panelu pevnost a tuhost. Většina panelů OSB je však dodávána s větší pevností v jednom směru. Dřevěné prameny v krajní vrstvě na každé straně desky jsou obvykle zarovnány do nejsilnějšího směru desky. Šipky na produktu často označují nejsilnější směr desky (ve většině případů výška nebo nejdelší rozměr). Vyrobeno v obrovských, souvislých rohožích, OSB je pevný panelový produkt konzistentní kvality bez kol, mezer a prázdnot.

OSB se dodává v různých rozměrech, silách a úrovních odolnosti proti vodě.

Laminované dřevo

Lepené laminované dřevo (glulam) se skládá z několika vrstev rozměrového dřeva slepených lepidly odolnými proti vlhkosti, čímž vzniká velký, pevný konstrukční prvek, který lze použít jako svislé sloupy nebo vodorovné nosníky. Glulam lze také vyrábět v zakřivených tvarech, které nabízejí rozsáhlou flexibilitu designu.

Laminovaná dýha

Řezivo z laminované dýhy (LVL) se vyrábí spojením tenkých dřevěných dýh dohromady ve velkém sochoru. Zrno všech dýh v polotovaru LVL je rovnoběžné s dlouhým směrem. Výsledný produkt má vylepšené mechanické vlastnosti a rozměrovou stabilitu, které nabízejí širší rozsah šířky, hloubky a délky produktu než konvenční řezivo. LVL je členem rodiny konstrukčních kompozitních řeziv (SCL) z průmyslově vyráběných dřevěných výrobků, které se běžně používají ve stejných konstrukčních aplikacích jako konvenční řezivo a dřevo, včetně krokví, záhlaví, nosníků, trámů, okrajových desek, čepů a sloupů.

Křížově laminované

Křížově laminované dřevo (CLT) je univerzální vícevrstvý panel ze dřeva. Každá vrstva desek je umístěna příčně k sousedním vrstvám pro zvýšení tuhosti a pevnosti. CLT lze použít pro dlouhé rozpětí a všechny sestavy, např. Podlahy, stěny nebo střechy. CLT má výhodu rychlejší doby stavby, protože panely jsou vyráběny a dokončovány mimo staveniště a dodávány připravené k montáži a šroubování dohromady jako projekt montáže plochého balení.

Paralelní vlákno

Rovnoběžné řezivo (PSL) se skládá z dlouhých dýhovaných vláken položených v paralelní formaci a spojených dohromady lepidlem k vytvoření hotového strukturálního úseku. Silný, konzistentní materiál, který má vysokou nosnost a je odolný vůči korozním napětím, takže je vhodný pro použití jako nosníky a sloupy pro konstrukci sloupků a nosníků a pro nosníky, záhlaví a překlady pro konstrukci lehkých rámů. PSL je členem rodiny konstrukčních dřevěných výrobků (SCL).

Laminovaný pramen

Laminátové řezivo (LSL) a orientované vlákno (OSL) se vyrábí z vločkových dřevěných vláken, které mají vysoký poměr délky k tloušťce. V kombinaci s lepidlem jsou prameny orientovány a formovány do velké podložky nebo sochoru a lisovány. LSL a OSL nabízejí dobrou pevnost spoje a mechanický výkon konektorů a běžně se používají v různých aplikacích, jako jsou nosníky, záhlaví, čepy, ráfkové desky a součásti frézování . Tyto výrobky jsou členy rodiny konstrukčních dřevěných výrobků (SCL). LSL se vyrábí z relativně krátkých vláken - obvykle asi 1 stopu dlouhých - ve srovnání s 2 stopami až 8 stop dlouhými vlákny používanými v PSL.

Prstový kloub

Prstový spoj je tvořen krátkými kousky dřeva spojenými do delších délek a používá se ve dveřních zárubních, lištách a svornících. Vyrábí se také v dlouhých délkách a širokých rozměrech pro podlahy.

Trámy

I-nosníky a dřevěné I-nosníky jsou konstrukční prvky ve tvaru „ I “ určené pro použití v podlahové a střešní konstrukci. I-nosník se skládá z horních a dolních přírub různých šířek spojených s pásy různých hloubek. Příruby odolávají běžnému ohybovému napětí a tkanina poskytuje smykový výkon. I-nosníky jsou navrženy tak, aby přepravovaly těžké náklady na dlouhé vzdálenosti a přitom používaly méně řeziva než rozměrný trám z masivního dřeva o velikosti nezbytné ke stejnému úkolu. V roce 2005 byla přibližně polovina všech dřevěných lehkých rámových podlah zarámována pomocí I-nosníků.

Krovy

Střešní vazníky a podlahové vazníky jsou konstrukční rámy, které při přenosu zatížení do reakčních bodů spoléhají na trojúhelníkové uspořádání pásů a akordů. Při daném zatížení vyžadují dlouhé dřevěné vazníky postavené z menších kusů řeziva méně surovin a usnadňují dodavatelům střídavého proudu, instalatérům a elektrikářům práci ve srovnání s dlouhými 2x10s a 2x12s tradičně používanými jako krokve a podlahové nosníky .

Průhledné dřevěné kompozity

Průhledné dřevěné kompozity jsou nové materiály, v současné době vyráběné pouze v laboratorním měřítku, které kombinují průhlednost a tuhost pomocí chemického procesu, který nahrazuje sloučeniny pohlcující světlo, jako je lignin , průhledným polymerem.

Výhody

Technické výrobky ze dřeva se používají různými způsoby, často v aplikacích podobných výrobkům z masivního dřeva . V důsledku určitých komparativních výhod mohou být v některých aplikacích upřednostňovány dřevěné výrobky před masivním dřevem:

  • Vzhledem k tomu, že technické dřevo je vyrobeno člověkem, může být navrženo tak, aby splňovalo výkonnostní požadavky specifické pro aplikaci. Požadované tvary a rozměry neřídí požadavky na zdrojový strom (délka nebo šířka stromu)
  • Vyrobené dřevěné výrobky jsou univerzální a jsou k dispozici v široké škále tloušťek, velikostí, jakostí a klasifikací trvanlivosti, takže jsou výrobky ideální pro použití v neomezeném množství stavebních, průmyslových a domácích projektových aplikací.
  • Technické výrobky ze dřeva jsou navrženy a vyrobeny tak, aby maximalizovaly přirozenou pevnost a tuhost dřeva. Výrobky jsou velmi stabilní a některé nabízejí větší strukturální pevnost než typické dřevěné stavební materiály.
  • Lepené laminované dřevo ( glulam ) má větší pevnost a tuhost než řezivo srovnatelných rozměrů a je libra za librou pevnější než ocel.
  • Některé uměle vyrobené dřevěné výrobky nabízejí více možností designu, aniž by byly obětovány strukturální požadavky.
  • S navrženými dřevěnými panely se snadno pracuje pomocí běžných nástrojů a základních dovedností. Lze je řezat, vrtat, frézovat, spojovat, lepit a upevňovat. Překližku lze ohýbat a vytvářet zakřivené povrchy bez ztráty pevnosti. A velká velikost panelu urychluje stavbu snížením počtu kusů, které mají být zpracovány a instalovány.
  • Technické dřevěné výrobky zefektivňují využití dřeva. Mohou být vyrobeny z malých kusů dřeva, dřeva, které má vady, nebo z nevyužitých druhů.
  • Dřevěné vazníky jsou konkurenceschopné v mnoha aplikacích střech a podlah a jejich vysoké poměry pevnosti k hmotnosti umožňují dlouhé rozpětí nabízející flexibilitu v rozložení podlah.
  • Technicky zpracované dřevo nabízí konstrukční výhody pro stavbu domů.
  • Obhájci udržitelného designu doporučují používat upravené dřevo, které lze vyrábět z relativně malých stromů, spíše než velké kusy masivního rozměrového řeziva , které vyžaduje řezání velkého stromu.

Nevýhody

  • Ke své výrobě vyžadují více primární energie než pevné dřevo.
  • Tyto lepicí pásky používané v některých produktech mohou být toxické. Problémem některých pryskyřic je uvolňování formaldehydu v konečném produktu, často pozorované u produktů spojených s močovinou a formaldehydem .
  • Řezání a jiná práce s některými výrobky může zaměstnance vystavit toxickým sloučeninám.
  • Některé upravené dřevěné výrobky, například výrobky určené pro vnitřní použití, mohou být slabší a náchylnější k deformaci způsobené vlhkostí než ekvivalentní masivní dřevo. Většina dřevotřískových a vláknitých desek není vhodná pro venkovní použití, protože snadno nasávají vodu.

Vlastnosti

Překližka a OSB mají typicky hustotu 560–640 kg/m 3 (35–40 lb/cu ft). Například, 9,5 mm ( 3 / 8  v) překližka opláštění nebo OSB opláštění typicky má plošnou měrnou hmotnost 4.9-5.9 kg / m 2 (1-1,2 lb / sq ft). Mnoho dalších upravených dřev má hustotu mnohem vyšší než OSB.

Inženýrská výroba dřevěných podlah

Lamela

Lamela je čelní vrstva dřeva, která je viditelná při instalaci. Obvykle se jedná o řezaný kus dřeva. Dřevo lze řezat ve třech různých stylech: řezané na plocho, na čtvrtiny a řezané v puklinách.

Typy jádra/substrátu

  1. Dřevěná překližka („sendvičové jádro“): Používá několik tenkých vrstev dřeva slepených dohromady. Zrno dřeva každé vrstvy probíhá kolmo na vrstvu pod ní. Stability je dosaženo použitím tenkých vrstev dřeva, které na klimatické změny reagují jen málo nebo vůbec. Dřevo je dále stabilizováno díky stejnému tlaku vyvíjenému podélně a po šířce od vrstev kolmo na sebe.
  2. Konstrukce jádra prstu: Dřevěné podlahy vyrobené z jádra prstu jsou vyrobeny z malých kusů frézovaného dřeva, které vedou kolmo na horní vrstvu (lamelu) dřeva. Mohou být 2vrstvé nebo 3vrstvé, v závislosti na jejich zamýšleném použití. Pokud je třívrstvý, třetí vrstvou je často překližka, která probíhá rovnoběžně s lamelou. Stabilita se získává prostřednictvím kolmých zrn, která jsou navzájem kolmá, a roztahování a smršťování dřeva je omezeno a odsunuto do střední vrstvy, což brání mezerám v mezerách nebo prohýbání.
  3. Dřevovláknitá deska: Jádro tvoří dřevovláknitá deska se střední nebo vysokou hustotou. Podlahy s jádrem z dřevovláknitých desek jsou hygroskopické a nesmí být nikdy vystaveny velkému množství vody nebo velmi vysoké vlhkosti - expanze způsobená absorpcí vody v kombinaci s hustotou dřevovláknité desky způsobí, že ztratí svou formu. Dřevovláknitá deska je levnější než dřevo a díky relativně vysokému obsahu lepidla může emitovat vyšší množství škodlivých plynů.
  4. Konstruovaná podlahová konstrukce, která je v některých částech Evropy populární, je lamela z tvrdého dřeva, jádro z měkkého dřeva položené kolmo na lamelu a konečná krycí vrstva ze stejného ušlechtilého dřeva, jaké se na lamelu používá. Na zadní vrstvu se někdy používá i jiné ušlechtilé tvrdé dřevo, ale musí být kompatibilní. To je mnohými považováno za nejstabilnější z technických podlah.

Lepidla

Mezi druhy lepidel používaných v průmyslovém dřevě patří:

Urea-formaldehydové pryskyřice (UF)
nejběžnější, nejlevnější a není vodotěsný.
Fenolformaldehydové pryskyřice (PF)
žlutá/hnědá a běžně se používá pro výrobky pro venkovní použití.
Melamin-formaldehydové pryskyřice (MF)
bílá, odolná vůči teplu a vodě a často používaná na exponovaných površích v nákladnějších provedeních.
polymerní methylendifenyl diisokyanátové (pMDI) nebo polyuretanové (PU) pryskyřice
drahé, obecně vodotěsné a neobsahující formaldehyd, notoricky obtížněji uvolnitelné z desek a lisů na dřevěný materiál.

Inkluzivnější termín jsou strukturální kompozity . Například vláknocementová vlečka je vyrobena z cementu a dřevěných vláken, zatímco cementová deska je cementový panel s nízkou hustotou, často s přidanou pryskyřicí, potažený sklotextilní sítí .

Obavy o zdraví

Zatímco formaldehyd je základní složkou buněčného metabolismu u savců , studie spojily prodloužené vdechování formaldehydových plynů s rakovinou. Bylo zjištěno, že upravené dřevěné kompozity emitují potenciálně škodlivá množství formaldehydového plynu dvěma způsoby: nezreagovaným volným formaldehydem a chemickým rozkladem pryskyřičných lepidel. Když se do procesu přidá přemrštěné množství formaldehydu, nebude mít přebytek žádné aditivum, které by se spojilo s dřevěným výrobkem, a může časem prosakovat. Levné degradace močovinoformaldehydových (UF) lepidel jsou z velké části zodpovědné za degradované emise pryskyřice. Vlhkost degraduje slabé molekuly UF, což má za následek potenciálně škodlivé emise formaldehydu. Společnost McLube nabízí separační prostředky a uzavírací desky určené pro výrobce, kteří používají lepidla se sníženým obsahem formaldehydu UF a melamin-formaldehyd. Mnoho výrobců orientovaných dřevotřískových desek (SB) a překližek používá fenolformaldehyd (PF), protože fenol je mnohem účinnější přísadou. Fenol vytváří voděodolné spojení s formaldehydem, které se ve vlhkém prostředí nerozkládá. Nebylo zjištěno, že by pryskyřice PF představovaly významná zdravotní rizika v důsledku emisí formaldehydu. Zatímco PF je vynikající lepidlo, průmyslový dřevařský průmysl se začal posouvat směrem k polyuretanovým pojivům, jako je pMDI, aby dosáhl ještě větší odolnosti proti vodě, pevnosti a účinnosti procesu. pMDI se také široce používají při výrobě tuhých polyuretanových pěn a izolátorů pro chlazení. pMDI překonávají jiná pryskyřičná lepidla, ale je notoricky obtížné je uvolnit a způsobit nahromadění na povrchu nástrojů.

Další fixace

Některé upravené výrobky, jako je CLT Cross Laminated Timber, lze montovat bez použití lepidel pomocí mechanického upevnění. Mohou se pohybovat od profilovaných spojovacích desek, patentovaných kovových upevňovacích prvků, hřebíků nebo dřevěných hmoždinek ( Brettstapel - jednovrstvý nebo CLT).

Standardy

K technickým výrobkům ze dřeva se vztahují následující normy:

  • EN 300 - Oriented Strand Boards (OSB) - Definice, klasifikace a specifikace
  • EN 309 - Dřevotřískové desky - Definice a klasifikace
  • EN 338 - Konstrukční dřevo - Třídy pevnosti
  • EN 386 - Lepené laminované dřevo - požadavky na výkon a minimální požadavky na výrobu
  • EN 313-1 - Překližka - Klasifikace a terminologie Část 1: Klasifikace
  • EN 313-2 - Překližka - Klasifikace a terminologie Část 2: Terminologie
  • EN 314-1 - Překližka - Kvalita lepení - Část 1: Zkušební metody
  • EN 314-2 - Překližka - Kvalita lepení - Část 2: Požadavky
  • EN 315 - Překližka - Tolerance rozměrů
  • EN 387 - Lepené laminované dřevo - velké články prstů - požadavky na výkon a minimální požadavky na výrobu
  • EN 390 - Lepené lamelové dřevo - rozměry - přípustné odchylky
  • EN 391 - Lepené laminované dřevo - zkouška střihu lepicích linek
  • EN 392 - Lepené laminované dřevo - Zkouška smykem lepicích linek
  • EN 408 - Dřevěné konstrukce - Konstrukční dřevo a lepené vrstvené dřevo - Stanovení některých fyzikálních a mechanických vlastností
  • EN 622-1 - Dřevovláknité desky - Specifikace - Část 1: Všeobecné požadavky
  • EN 622-2 - Dřevovláknité desky - Specifikace - Část 2: Požadavky na tvrdé desky
  • EN 622-3 - Dřevovláknité desky - Specifikace - Část 3: Požadavky na střední desky
  • EN 622-4 - Dřevovláknité desky - Specifikace - Část 4: Požadavky na měkké desky
  • EN 622-5 - Dřevovláknité desky - Specifikace - Část 5: Požadavky na desky pro suché zpracování (MDF)
  • EN 1193 - Dřevěné konstrukce - Konstrukční dřevo a lepené vrstvené dřevo - Stanovení smykové pevnosti a mechanických vlastností kolmých na zrno
  • EN 1194 - Dřevěné konstrukce - Lepené vrstvené dřevo - Třídy pevnosti a stanovení charakteristických hodnot
  • EN 1995-1-1-Eurokód 5: Navrhování dřevěných konstrukcí-Část 1-1: Obecná ustanovení-Společná pravidla a pravidla pro budovy
  • EN 12369-1-Panely na bázi dřeva-Charakteristické hodnoty pro konstrukční řešení-Část 1: OSB, dřevotřískové a dřevovláknité desky
  • EN 12369-2-Panely na bázi dřeva-Charakteristické hodnoty pro konstrukční řešení-Část 2: Překližka
  • EN 12369-3-Panely na bázi dřeva-Charakteristické hodnoty pro konstrukční řešení-Část 3: Panely z masivního dřeva
  • EN 14080 - Dřevěné konstrukce - Lepené vrstvené dřevo - Požadavky
  • EN 14081-1 - Dřevěné konstrukce - Konstrukční dřevo tříděné podle pevnosti s obdélníkovým průřezem - Část 1: Všeobecné požadavky

Viz také

Reference

externí odkazy