CZ34781U1 - Materiál na bázi dubového dřeva s modifikovaným povrchem pro konstrukční i nekonstrukční aplikace v interiéru - Google Patents

Materiál na bázi dubového dřeva s modifikovaným povrchem pro konstrukční i nekonstrukční aplikace v interiéru Download PDF

Info

Publication number
CZ34781U1
CZ34781U1 CZ202038275U CZ202038275U CZ34781U1 CZ 34781 U1 CZ34781 U1 CZ 34781U1 CZ 202038275 U CZ202038275 U CZ 202038275U CZ 202038275 U CZ202038275 U CZ 202038275U CZ 34781 U1 CZ34781 U1 CZ 34781U1
Authority
CZ
Czechia
Prior art keywords
oak
wood
layer
structural
sodium silicate
Prior art date
Application number
CZ202038275U
Other languages
English (en)
Inventor
Jakub Kaloč
Jakub Ing. Kaloč
Tomáš Holeček
Tomáš Ing. Holeček
Přemysl Šedivka
Přemysl Ing. Šedivka
Ondřej Dvořák
Ondřej Ing. Dvořák
David Novák
David Ing Novák
Miloš Pánek
Miloš Doc. Ing Pánek
Aleš Zeidler
Aleš Doc. Ing Zeidler
Jaromír Hradecký
Jaromír Ing Hradecký
Original Assignee
Česká zemědělská univerzita v Praze
Matrix A.S.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Česká zemědělská univerzita v Praze, Matrix A.S. filed Critical Česká zemědělská univerzita v Praze
Priority to CZ202038275U priority Critical patent/CZ34781U1/cs
Publication of CZ34781U1 publication Critical patent/CZ34781U1/cs

Links

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27KPROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K5/00Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B33/00Silicon; Compounds thereof
    • C01B33/20Silicates
    • C01B33/32Alkali metal silicates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Description

Materiál na bázi dubového dřeva s modifikovaným povrchem pro konstrukční i nekonstrukční aplikace v interiéru
Oblast techniky
Předkládané technické řešení se týká povrchové chemické modifikace dřeva dubu vedoucí ke zvýšené schopnosti adheze a zlepšené pevnosti lepeného spoje. Je využitelné pro konstrukční a nekonstrukční účely s požadavky na zvýšenou pevnost a rozměrovou stálost lepeného dřeva dubu v interiéru.
Dosavadní stav techniky
Dub je kruhovitě pórovitá dřevina, která se skládá z jádra a běle. Rozdíl mezi jádrem a bělí je patrný díky odlišnému zbarvení, kdy tmavě hnědě zbarvené jádro obsahuje vysoký podíl taninů a extraktivní látky. Běl tyto látky obsahuje v nižších koncentracích, proto je pro něj typická světle žlutá barva. Díky vysokému obsahu taninů a dalších extraktivních látek má jádrové dřevo dubu vysokou odolnost vůči působení biotických činitelů (dřevokazné houby, plísně, dřevokazný hmyz) a dlouhou životnost v exteriérových, ale i interiérových aplikacích bez využití chemické ochrany fúngicidními a insekticidními látkami. Dřevo dubu má také díky poměrně vysoké hustotě i dobré mechanické vlastnosti. Proto je dřevo dubu vhodné kromě exteriéru i pro uplatnění v interiéru pro konstrukční (nosníky, konstrukce krovů, přístřešky) a nekonstrukční účely (okenní rámy a dveře, schodiště). Pro zvýšení pevnosti, únosnosti, rozměrové stálosti a také možnosti tvorby velkorozměrových nosných konstrukcí je vhodné dřevo dubu lepit. Lepení je však problematické z důvodu možné reakce lepidel s kyselými taniny a adheze je snížena také nerovným povrchem způsobeným komplikovanou morfologickou strukturou dubového dřeva s velkými otevřenými cévami. Z tohoto důvodu je v současné době dřevo dubu využíváno v interiéru zejména pro výrobu nábytku, parket, a už méně na výše uvedené aplikace s nosnou a nenosnou funkcí.
Cílem předkládaného technického řešení je zlepšení adheze dubového dřeva pro lepené spoje v interiéru.
Podstata technického řešení
Předkládané technické řešení se týká chemické modifikace povrchu dubového dřeva, určeného k lepení. Touto cílenou chemickou modifikací dojde k neutralizaci kyselých taninů a extraktivních látek jádra dřeva dubu, případně k jejich bariérové izolaci, a tím se u povrchu dřeva zvýší adhese a dojde ke zlepšené vzájemné interakci chemických vazeb dřeva dubu a adhesiva. Zároveň nedojde k narušení chemického složení adhesiva během vytvrzování. Optimálně dojde i ke snížení nerovnosti povrchu dubového dřeva, způsobeného otevřenými cévami jarního dřeva, čímž se opět zlepší pevnost lepeného spoje. Nedochází přitom k výraznějšímu poškození povrchových vrstev dubového dřeva modifikační chemickou látkou, a tím ani k narušení lepeného spoje v samotném lepeném materiálu - adherendu.
Chemicky modifikovaný materiál je na bázi jádrového a bělového dřeva dubu a je určený pro konstrukční (nosníky, konstrukce krovů, přístřešky) a nekonstrukční (okenní rámy a dveře, schodiště) aplikace v interiéru s chemicky modifikovaným povrchem s požadovanou zvýšenou pevností a rozměrovou stabilitou.
Předmětem předkládaného technického řešení je tedy materiál na bázi dubového dřeva, který obsahuje vrstvu masivního dubového dřeva, obsahující jádrové a/nebo bělové dubové dřevo, na které je umístěna penetrační vrstva, přičemž tato penetrační vrstva obsahuje křemičitan sodný v množství 100 hmoto. %, vztaženo na celkovou hmotnost zaschlé penetrační vrstvy. Penetrační
-1 CZ 34781 UI vrstva se aplikuje jako vodný roztok křemičitanu sodného o celkové sušině 1,5 až 15 % hmotnostního podílu, optimálně 5 % hmotnostního podílu ve vodném roztoku (tedy 1,5 až 15% hmota, vodný roztok křemičitanu sodného). Jak je zmíněno výše, po zaschnutí sestává penetrační vrstva pouze z křemičitanu sodného bez dalších příměsí a přídavných látek.
Vrstva masivního dubového dřeva je s výhodou vybraná ze skupiny zahrnující dubové desky, lamely, fošny, hranoly, okenní hranolky a dubové biodesky.
V jednom výhodném provedení má vrstva masivního dubového dřeva tloušťku alespoň 6 mm, s výhodou má tloušťku od 10 mm do 150 mm, výhodněji od 15 mm do 45 mm.
V jednom provedení je tloušťka penetrační vrstvy po zaschnutí v rozmezí od 1 pm do 10 pm, s výhodou 4 pm.
Předmětem předkládaného technického řešení je dále dílec pro výrobu interiérových dřevěných výrobků a konstrukcí, který obsahuje materiál na bázi dubového dřeva podle předkládaného technického řešení, upravený do tvaru v podstatě kvádru, jehož nejkratší hrana má délku alespoň 6 mm.
S výhodou je penetrační vrstva na dílci pro výrobu interiérových výrobků a dřevěných konstrukcí podle předkládaného technického řešení umístěna na jedné, dvou, třech nebo čtyřech podélných plochách dílce. Může být umístěna i na všech vnějších plochách dílce.
Materiál na bázi dubového dřeva podle předkládaného technického řešení se vyrobí způsobem, kdy se na povrch dubového dřeva (například lamely, desky, fošny z jádrového dřeva dubu s možným podílem běle) nátěrem nebo postřikem aplikuje vodný roztok modifikační látky, kterou je křemičitan sodný (Na2SiO3) známý též pod názvem vodní sklo. S výhodou se aplikuje 1,5 až 15% hmota, vodný roztok křemičitanu sodného. Nános vodného roztoku modifikační látky je aplikován v množství 80 až 160 g na 1 m2 plochy dřeva, optimálně 120 g na 1 m2 plochy dřeva. Optimální koncentrace vodného roztoku křemičitanu sodného je 5 % hmotnostního podílu v roztoku. Aplikovaný roztok se nechá samovolně penetrovat do povrchu dřeva dubu do hloubky 0,1 až 2 mm (dle množství použitého roztoku). Ve vysušeném stavu obsahuje dřevo dubu 1,2 až 24 g křemičitanu sodného, optimálně 6 g na 1 m2 dubového dřeva. Po vysušení se vytváří na povrchu dřeva penetrační vrstva o tloušťce v rozmezí od 1 pm do 10 pm, optimálně 4 pm. Chemickou reakcí zásaditého křemičitanu sodného dojde k neutralizaci kyselých taninů a dalších extraktivních látek v povrchových vrstvách modifikovaného dubového dřeva. Zároveň jeho vysušením dochází k částečnému vyplnění otevřených cév dubového dřeva a tím snížení nerovností povrchů určených k lepení. V případě, že dubové dřevo obsahuje i bělové dřevo s nižším obsahem taninů, jejich neutralizace v jádrovém dřevě zvýší homogenita lepeného materiálu a tím celkově zlepší mechanické vlastnosti a rozměrovou stabilitu lepeného dubového dřeva.
Materiál z dubového dřeva podle předkládaného technického řešení se vyznačuje zvýšenou adhesí pro aplikaci lepidel a je vhodný pro výrobu lepených stavebně-truhlářských výrobků (okna, dveře, schodiště) s požadovanou zvýšenou rozměrovou stálostí a také nosníků v interiérech (Třída použití 1 dle ČSN EN 335) s požadovanou zvýšenou pevností v ohybu. Předkládané řešení je vhodné pro jádro dubového dřeva ale také pro dřevo dubu s obsahem bělového dřeva, jelikož bez zvýšené vlhkosti není riziko napadení biotickými škůdci, zejména dřevokaznými houbami.
Zvýšená vlastnost adhese pro aplikaci lepidel materiálu z dubového jádrového a bělového dřeva podle předkládaného technického řešení je vhodná zejména pro použití v interiéru, například na nosníky, konstrukce krovů, přístřešky, okenní rámy a dveře, schodiště nevystavená povětrnostním vlivům, bez kontaktu se zemí a vzlínající vlhkostí ze země.
- 2 CZ 34781 UI
Objasnění výkresů
Obr. 1: Axonometrický nákres dílce pro výrobu exteriérových dřevěných konstrukcí, který sestává z vrstvy 1 masivního dubového dřeva a penetrační vrstvy 2.
Obr. 2: Smyková pevnost materiálu ošetřeného a neošetřeného chemickou modifikační vrstvou dle předkládaného technického řešení.
Příklady uskutečnění technického řešení
Příklad 1: Lepený lamelový nosník
Pro výrobu lepeného lamelového nosníku pro interiérové použití byly využity lamely z jádrového dřeva dubu o rozměrech 2 x 15 x 250 cm spojované na větší požadovanou délku pomocí spoje na mikro-ozub. Na lamely v požadovaném celkovém délkovém rozměru byla následně nanesena povrchová modifikační látka - křemičitan sodný - v množství 80 až 160 g na 1 m2 plochy dřeva, optimálně 120 g na 1 m2plochy dřeva (Obr. 1). Použitá koncentrace vodného roztoku křemičitanu sodného byla 5 % hmotnostního podílu v roztoku. Modifikační látka byla na spodní lamelu nanášena pouze na jednu její stranu, na kterou byla nalepována druhá následující lamela. Na všechny ostatní lamely, krom vrchní lamely, byla nanášena na obě jejich strany, aby došlo k vytvoření spoje s lepší adhesí z obou stran lepeného nosníku. Na vrchní lameluje modifikační látka dle předkládaného řešení aplikována pouze na stranu přiléhající k další lamele a vrchní část lamely tvořící povrch nosníku již nebyla modifikována. Celkové množství modifikační látky po vysušení na lamele bylo v rozmezí od 4 do 8 g křemičitanu sodného, optimálně 6 g na 1 m2 dubového dřeva. Tloušťka penetrační vrstvy 2 na povrchu dřeva byla v rozmezí od 1 pm do 10 pm, optimálně 4 pm. Takto upravené a modifikované lamely z dubového dřeva byly použity na výrobu lepeného nosníku pomocí polyuretanového jednosložkového lepidla, který vykazoval větší ohybovou pevnost ve srovnání s nosníkem vyrobeným z dubových lamel bez povrchové modifikace.
Příklad 2: Lepený okenní hranol
Pro výrobu lepeného okenního hranolu ze tří lamel byly využity lamely z jádrového dřeva dubu o rozměrech 2,4 x 8 x 150 cm spojované případně na větší požadovanou délku pomocí spoje na mikro-ozub. Na lamely v požadovaném celkovém délkovém rozměru byla nanesena povrchová modifikační látka - křemičitan sodný - penetrační vrstva 2 - dle předkládaného technického řešení. Roztok modifikační látka křemičitanu sodného byl aplikován v množství 140 g na 1 m2 plochy dřeva. Použitá koncentrace vodného roztoku křemičitanu sodného byla 10 % hmotnostního podílu v roztoku. Celkové množství modifikační látky po vysušení na lamele bylo 14 g křemičitanu sodného na 1 m2 dubového dřeva. Vytváří na povrchu dřeva vrstvu o tloušťce v rozmezí od 1 pm do 10 pm. Analogicky bylo upraveno i dřevo dubu s obsahem běli. Modifikační látka byla na spodní lamelu nanášena pouze na jednu její stranu, na kterou bude nalepována středová lamela. Na středovou lamelu byla modifikační látka nanášena na obě její strany, aby došlo k vytvoření spoje s lepší adhesí z obou stran lepeného okenního hranolu. Na vrchní lamelu byla modifikační látka dle předkládaného řešení aplikována pouze na stranu přiléhající ke středové lamele a vrchní část lamely tvořící povrch okenního hranolu již není modifikována. Takto upravené a modifikované lamely z dubového dřeva bylo využito na výrobu okenních hranolů pro lepené okna s větší rozměrovou stálostí díky pevnějšímu lepenému spoji dosaženému povrchovou modifikací dubového dřeva ve srovnání s okenním hranolem vyrobeným z dubových lamel bez povrchové modifikace. Jako lepidlo bylo použito polyuretanové jednosložkové lepidlo.
-3CZ 34781 UI
Příklad 3: Zvýšená pevnost lepeného spoje pří využiti dřeva dubu modifikovaného křemičitanem sodným dle řešení ve srovnání s nemodifikovaným dřevem dubu.
Modifikované lamely dřeva dubu dle předkládaného řešení byly slepeny za použití polyuretanového jednosložkového lepidla a následně vystaveny testům smykové pevnosti dle ČSN EN 302. Zkušební tělesa dle předkládaného byly před smykovou zkouškou slepeny a klimatizovány na 12% vlhkost. Zkušební tělesa slepená z dvou tenkých lamel o rozměrech 150 x 20 x 5 mm s plochou namáhanou ve smyku 20 x 20 mm vytvořenou nařezáním z obou stran až po lepenou spáru byla konci upnuta do čelistí trhacího stroje. Následně se čelisti trhacího stroje začaly od sebe vzdalovat, až došlo k narušení zkušební plochy smykovým namáháním. Na základě vztahu síla potřebná k narušení (N)/plocha (mm2) bylo vypočítáno smykové namáhání v MPa. Na základě vyhodnocení lze vidět, že spoje z povrchově modifikovaného jádrového dřeva dubu vykazovaly vyšší pevnost ve srovnání s nemodifikovaným jádrovým dřevem dubu (Obr. 2).
Průmyslová využitelnost
Průmyslová využitelnost předkládaného technického řešení tkví ve zlepšení adheze lepidla a materiálu jádra a běle dubového dřeva, jehož rovinný povrch je povrchově modifikován, díky čemuž je neutralizován vliv taninů a extraktivních látek v povrchové vrstvě dřeva a zároveň je částečně snížena nerovnost povrchů vyplněním otevřených cév dubového dřeva. Materiál s takto chemicky upraveným povrchem je zejména vhodný pro použití v interiérech pro výrobu lepených stavebně-truhlářských výrobků (okna, dveře, schodiště) s požadovanou zvýšenou rozměrovou stálostí a také nosníků v interiérech ale také v exteriéru bez vystavení srážkám a vzlínající vodě (Třída použití 1 dle ČSN EN 335) s požadovanou zvýšenou pevností v ohybu. Předkládané řešení je vhodné pro jádro dubového dřeva ale také pro dřevo dubu s obsahem bělového dřeva.

Claims (7)

  1. NÁROKY NA OCHRANU
    1. Materiál na bázi dubového dřeva, obsahující vrstvu (1) masivního dubového dřeva, na které je umístěna penetrační vrstva (2), vyznačený tím, že penetraění vrstva (2) sestává z křemiěitanu sodného.
  2. 2. Materiál podle nároku 1, vyznačený tím, že vrstva (1) masivního dubového dřeva je vybraná ze skupiny zahrnující dubové desky, lamely, fošny, hranoly, okenní hranolky a dubové biodesky.
  3. 3. Materiál podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že vrstva (1) masivního dubového jádrového dřeva má tloušťku alespoň 6 mm.
  4. 4. Materiál podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačený tím, že penetrační vrstva (2) má tloušťku v rozmezí od 1 pm do 10 pm, s výhodou 4 pm.
  5. 5. Materiál podle kteréhokoliv z předchozích nároků, vyznačený tím, že množství křemičitanu sodného v penetrační vrstvě (2) je v rozmezí od 1,2 g/m2 do 24 g/m2.
  6. 6. Dílec pro výrobu interiérových výrobků a dřevěných konstrukcí, vyznačený tím, že obsahuje materiál na bázi dubového dřeva podle kteréhokoliv z předchozích nároků 1 až 5, upravený do tvaru v podstatě kvádru, jehož nejkratší hrana má délku alespoň 6 mm.
  7. 7. Dílec pro výrobu interiérových výrobků a dřevěných konstrukcí podle nároku 6, vyznačený tím, že penetrační vrstva (2) křemičitanu sodného je umístěna na jedné, dvou, třech nebo čtyřech podélných plochách dílce.
CZ202038275U 2020-11-26 2020-11-26 Materiál na bázi dubového dřeva s modifikovaným povrchem pro konstrukční i nekonstrukční aplikace v interiéru CZ34781U1 (cs)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ202038275U CZ34781U1 (cs) 2020-11-26 2020-11-26 Materiál na bázi dubového dřeva s modifikovaným povrchem pro konstrukční i nekonstrukční aplikace v interiéru

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CZ202038275U CZ34781U1 (cs) 2020-11-26 2020-11-26 Materiál na bázi dubového dřeva s modifikovaným povrchem pro konstrukční i nekonstrukční aplikace v interiéru

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CZ34781U1 true CZ34781U1 (cs) 2021-01-19

Family

ID=74188289

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CZ202038275U CZ34781U1 (cs) 2020-11-26 2020-11-26 Materiál na bázi dubového dřeva s modifikovaným povrchem pro konstrukční i nekonstrukční aplikace v interiéru

Country Status (1)

Country Link
CZ (1) CZ34781U1 (cs)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Sandberg Additives in wood products—today and future development
US5270108A (en) Building material with protection from insects, molds, and fungi
Bal Some technological properties of laminated veneer lumber produced with fast-growing Poplar and Eucalyptus
Winandy et al. Improving the utility, performance, and durability of wood-and bio-based composites
CN102990730B (zh) 尺寸稳定性可控制的胶合木构件及其制备方法
Udele et al. Biological durability of cross-laminated timber—The state of things
Çolak et al. Effects of logs steaming, veneer drying and aging on the mechanical properties of laminated veneer lumber (LVL)
FI120675B (fi) Menetelmä puun tai puutuotteiden painekyllästämiseksi vesilasia sisältävällä puunsuoja-aineella ja painekyllästetty puu tai puutuote
WO2023079161A1 (de) Bambuselemente als tragende bauteile und t-träger element und deckenelement und verfahren zur herstellung eines bambusrohling
JP2015217521A5 (cs)
JP2015217521A (ja) 高濃度の難燃剤を含有する難燃化木材およびその製造方法
Das et al. Bonding performance of mixed species cross laminated timber from poplar (Populus nigra L.) and maple (Acer platanoides L.) glued with melamine and PUR adhesive
Das et al. Suitability of aspen (Populus tremula L.) for cross-laminated timber (clt)
US5543487A (en) Hydroxymethylated resorcinol coupling agent and method for bonding wood
CZ34781U1 (cs) Materiál na bázi dubového dřeva s modifikovaným povrchem pro konstrukční i nekonstrukční aplikace v interiéru
CN109249491A (zh) 一种复合材胶合木的制备方法
CZ34594U1 (cs) Materiál na bázi dubového dřeva a dílec pro výrobu exteriérových lepených dřevěných konstrukcí jej obsahující
CZ20032392A3 (cs) Způsob redukce emisí formaldehydu u vrstvených produktů s vyšším obsahem formaldehydu
Gao et al. Physico-mechanical properties of plywood bonded by nano cupric oxide (CuO) modified pf resins against subterranean termites
EP2173526B1 (en) Production of acidic polysilicate products and their application to strengthen wooden structures
EP2727690A1 (de) Holzkörper mit einem Gehalt an Kautschuk, dessen Verwendung sowie Verfahren zu dessen Herstellung
Kurt et al. Hydroxymethylated resorcinol (HMR) priming agent for improved bondability of wax-treated wood
Qin et al. Effect of the ACQ Preservative on the Bonding Strength of Aqueous Polymer Isocyanate Bonded Masson Pine Joints and on the Adhesive Penetration into Wood.
DE102005045533A1 (de) Verwendung von modifizierten Holzwerkmaterialien zur Herstellung von Gegenständen
US20210355673A1 (en) Fire-resistant bamboo structural building material

Legal Events

Date Code Title Description
FG1K Utility model registered

Effective date: 20210119

ND1K First or second extension of term of utility model

Effective date: 20240712