Hlavní faktory ovlivňující mechanické a fyzikální vlastnosti OSB desek

Praha, 25. 4. 2012 Martin Böhm (bohm@fld.czu.cz)

Proč vyrábět OSB a další materiály na bázi dřeva?

Hlavní nevýhody dřeva

Dřevo je materiál hygroskopický, který při změnách vlhkosti sesychá a bobtná.

Materiál s výrazným anizotropním chováním.

Je to nehomogenní materiál.

Materiály na bázi dřeva

Materiály na bázi dřeva do značné míry zachovávají výhodné a překonávají nevýhodné vlastnosti dřeva.

Hlavní výhody a nevýhody materiálů na bázi dřeva

Velkoplošnost a dostupnost širokého sortimentu výrobků.

V porovnání se dřevem nižší vlhkostní roztažnost.

Možnost ovlivnění vlastností výsledného produktu.

Zpravidla vyšší hmotnost v porovnání se dřevem.

Emise škodlivých látek (převážně formaldehydu).

OSB (Oriented Strand Boards)- desky z plochých

orientovaných třísek

Charakteristika OSB

OSB je velkoplošný materiál vyráběný z dlouhých, štíhlých a tenkých třísek.

Třísky ve vnějších vrstvách jsou orientovány rovnoběžně s délkou nebo šířkou desky, třísky ve středové vrstvě jsou orientovány kolmo na třísky vnějších vrstev.

Výroba

OSB

Faktory nejvíce ovlivňující mechanické a fyzikální vlastnosti OSB desek

Orientace třísek Velikost a geometrie třísek Hustotní profil - příčný - podélný Použitá lepidla Vlhkost

Orientace třísek

(Painter et al., 2006)

(Dai, 2005)

Velikost a geometrie třísek

(Nishimura et al., 2004)

- odstranění drobné frakce

- štíhlostní stupeň

Vnitřní dutiny

(Wu, 2006)

(Kamke, 2004)

Hustota

(Kelly, 1997)

Zjišťování příčného hustotního profilu

Hustoní profil OSB/3 25 mm

0

200

400

600

800

1000

0 5 10 15 20 25 30

tloušťka desky (mm)

hust

ota

(kg/

m3)

Příčný hustotní profil

(Painter et al., 2006)

Výrazný vliv na fyzikální a mechanické vlastnosti

Plošná hustota

(Dai, 2005)

Tloušťkové bobtnání

Ztráty pevnosti

(Chunping Dai, 2005)

Lepící směsi

(Peňa, Rojas, 2006)

Vliv na rovnovážnou vlhkost a tloušťkové bobtnání

Charakteristiky materiálu OSB/3 - SUPERFINISH

Tloušťka: 12 mm

Dřeviny: SM (80 %) BO (20 %)

Poměr třísek povrch/střed: cca. 50/50

Vlhkost třísek: střed 10,5 % povrch 5,5 %

Parafín   1,20%  

Použitá lepidla

Povrch:

MUF 8,5 %

Tvrdidlo 2,4 %

Střed:

MDI 3,5 %

OSB SUPERFINISH

Rovnovážná vlhkost OSB

Hysterezní křivky OSB/3 SUPERFINISH pro 20 °C

Sorpce Desorpce15,0 35,0 50,0 65,0 85,0 99,7

Vlhkost vzduchu (%)

0,00

2,00

4,00

6,00

8,00

10,00

12,00

14,00

16,00

18,00

20,00

22,00

24,00

26,00

Vlh

kost

OS

B (

%)

Sorpce Desorpce

15% 35% 50% 65% 85% 100% 100% 85% 65% 50% 35% 15%

2,58 4,88 6,39 8,43 12,8 19,61 22,28 17,14 12,56 10,05 7,75 4,83

Lineární roztažnost OSBLineární roztažnost OSB/3 při 20°C (příčný sm ěr)

L % (sorpce) = -0,0667+0,3795*log10(x)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22

Vlhkost OSB (%)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

0,40

0,45

0,50

0,55R

ozm

ěrov

é zm

ěny

(%)

Lineární roztažnost OSB/3 při 20°C (podélný sm ě r)

L % (sorpce) = 0,0182+0,1946*log10(x)

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Vlhkost OSB (%)

0,00

0,05

0,10

0,15

0,20

0,25

0,30

0,35

Ro

změ

rové

zm

ěn

y (%

)

Tloušťkové bobtnání OSBDesorpce

100% 85% 65% 50% 35% 15%

19,78 17,21 13,57 12,44 10,88 8,55

Sorpce

15% 35% 50% 65% 85% 100%

0,68 1,65 2,41 4,06 8,37 16,07

Tloušťkové změny OSB/3

bobtnání sesychání

0,02,0

4,06,0

7,79,5

11,914,0

16,017,7

19,621,4

23,226,0

Vlhkost OSB (%)

0,0

1,6

3,3

6,0

7,8

10,0

12,0

13,7

15,4

17,3

19,6

22,0

24,0T

louš

ťkov

é zm

ěny

(%)

bobtnání = -0,7371+0,3882*x+0,0237*x^2 sesychání = 4,7583+0,8242*x-0,0067*x^2

Nevratné tloušťkové bobtnání OSB

Tloušťkové bobtnání OSB

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Vlhkost OSB (%).

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

22

24

26

Tlo

ušťk

ové

bobt

nání

(%

)

Celkové tloušťkové bobtnání Nevratné tloušťkové bobtnání

RV

Relativní vlhkost vzduchu, vlhkost OSB a odpovídající podíl tloušťkových změn

35% 50% 65% 85% 100%

vlhkost OSB 4,32 6,26 8,17 13,32 22,07

  TB NTB TB NTB TB NTB TB NTB TB NTB

tl. změny (%) 2,23 0,55 2,87 0,71 4,83 1,13 11,66 3,3 22,66 8,75

Vliv vlhkosti na MOEZávislost modulu pružnosti v ohybu na vlhkosti OSB

podélný sm ěr

příčný sm ě r0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26

Vlhkost OSB (%)

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

Mo

du

l pru

žno

sti v

oh

ybu

(N

/mm2

)

Vliv vlhkosti na modul pružnosti v ohybu

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Vlhkost O SB (%)

2000

2500

3000

3500

4000

4500

5000

5500

6000

6500

7000

Mo

du

l pru

žno

sti v

oh

ybu

(N

/mm

2 ) So rpce Desorpce

> 25 < 25 < 20 < 15 < 10 < 5