Včelí rámek vstřikovaný z kompozitního materiálu

Včelí rámky se u nás nejčastěji vyrábějí z lipového dřeva. Je to tradiční a osvědčené řešení, které má své přednosti, ale v praxi naráží i na limity – zejména v životnosti, údržbě a pracnosti. Náš tým proto začal vyvíjet rámek, který by tyto slabiny omezil, přitom zachoval běžné včelařské postupy: standardní míru i práci s voskovou mezistěnou.

Zkušenosti s dřevěnými rámky z běžného provozu

Ke včelaření nás s manželkou přivedl její otec. Pomáhal jsem mu hlavně při práci u včel a při manipulaci s nástavky, plásty a rámky. Rámky si připravoval sám – dodnes si vybavuji místnost plnou rámků a všudypřítomný propolis.

Když musel ze zdravotních důvodů skončit, převzali jsme jeho osm včelstev i vybavení a na začátku sezony 2017 jsme včelaření převzali „v plném tempu“. Nejprve jsme se snažili využít původní rámky: čistit je, opravovat a znovu nasazovat do provozu. Protože ale rámků nebylo dost, koupili jsme i přířezy druhé jakosti – a právě ty nám daly první tvrdé ponaučení. V dalších letech jsme už volili raději přířezy první jakosti.

Jako rodina s malými dětmi jsme zároveň naráželi na nedostatek času. Přirozeně jsme proto začali uvažovat o hotových rámcích. Po tchánovi zůstala hromada lipových desek a já měl pocit, že z toho budou rámky na dlouhé roky dopředu. Překvapení přišlo ze stolařské dílny: z velkého objemu dřeva jsme získali zpět jen zhruba 200 rámků.

Postupně jsem si začal víc všímat i dalších typických problémů dřevěných rámků: po vyvaření bývají rozviklané, kroucené, často poškozené zavíječem. Při čištění překážejí hřebíčky, spony i drátek vedený po vnějších stranách louček, který se navíc snadno přetrhne.

Zároveň jsme měli několik rámků, které působily pevněji a bez typického proděravění od housenek zavíječe. Podle konstrukce nejspíš pocházely z oddělku, který kdysi tchán koupil – je možné, že byly z jiného dřeva nebo jinak řešené.

Jaké zadání měl nový rámek splnit

Postupně jsem si definoval požadavky na nový typ rámku: odstranit největší slabiny dřeva i některé nevýhody plastových systémů, ale zachovat to, na co jsou včely i včelaři zvyklí. Rozhodl jsem se proto ponechat rozměr a provedení dlouhodobě prověřené míry 39 × 24 cm a zároveň zachovat voskovou mezistěnu jako základ, který včelstvo přirozeně přijímá a vystavuje.

Dřevo jsme naopak chtěli nahradit materiálem s podobným „pocitem“ a vlastnostmi, ale s vyšší odolností a lepší tvarovou stálostí. Jako strojní konstruktér navíc vnímám dlouhodobý úbytek pracovníků v manuálních profesích, a proto jsme od začátku přemýšleli i výrobně: cílem bylo řešení vhodné pro efektivní strojní produkci a do budoucna i pro větší míru automatizace („ať pracují stroje“).

Do úvah vstupuje i širší kontext: dřevo a jeho dostupnost, tržní výkyvy i případná legislativa. Stejně jako v jiných odvětvích může i zde regulační prostředí významně ovlivnit ceny a dostupnost suroviny. Vedle toho jsem se zamýšlel i nad prořezem při výrobě louček. Z dostupných údajů (včetně diskusí s dřevaři a informací z včelařské praxe) lze odhadnout, že jen pro potřeby rámků v ČR se ročně spotřebuje množství dřeva odpovídající více než 100 lipám; v rámci celé EU pak více než 4000 lipám. Nejde o „soud“, ale o čísla, která stojí za zamyšlení.

Vývoj kompozitního rámku

Příležitost posunout myšlenku do reality přišla ve společnosti Zálesí, a. s., Luhačovice, kde se jí ujali odborníci ze závodu Plasty. Vývoj trval tři roky a byl financován z firemních i soukromých prostředků.

Klíčové bylo vybrat materiál, který se bude vlastnostmi blížit dřevu, ale bude odolnější a stabilnější. Pro včelí rámek byl navržen kompozitní materiál: polypropylen plněný dřevěnou vlákninou (v našem případě z borovice). Z podobných materiálů se dnes vyrábějí například příbory pro opakované použití.

V sezoně 2022 jsme na zkušebních lištách/loučkách ověřovali, zda včely kompozit přijmou. Následně jsme více než rok ladili konstrukci rámku a připravovali vstřikovací formu. K finálnímu funkčnímu a zároveň esteticky přijatelnému designu vedla řada zkoušek a úprav.

Patentované vedení drátku pro jednodušší drátkování

Výsledkem je rámek s inovativním způsobem uchycení a vedení včelařského drátku tak, aby nebylo nutné rámek při navlékání otáčet a aby drátek nebyl veden po horní straně loučky – tedy tam, kde se u klasického drátkování často přetrhne při čištění. Díky počítačové grafice a 3D tisku vznikl patentovaný systém, kdy se drátek navléká pouze z jedné strany rámku a neprovádí se provlékání skrz dírky v loučkách. To výrazně zjednodušuje práci a otevírá prostor i pro budoucí automatizaci.

Do rámku se zatavuje standardní vosková mezistěna. Pro možnost opakovaného drátkování je konec drátku uchycen šroubkem nebo nýtem. Preferujeme a do našich rámků montujeme nerezový drátek o průměru 0,4 mm.

Pevnost a provozní zkoušky

Ve třetím roce vývoje jsme se soustředili na pevnost a konstrukční detaily tak, aby plně zamedovaný rámek bezpečně unesl přibližně 2,5 kg medu. Rámky odebrané ze včelstev procházely zátěžovými testy a na základě výsledků jsme dále upravili jak konstrukci, tak složení kompozitního materiálu.

Materiál, životnost, hygiena a recyklace

Použitý materiál patří do kategorie dřevo-plast kompozit (WPC). Podle dostupných zdrojů se životnost těchto materiálů pohybuje minimálně kolem 20–25 let bez zásadní změny vlastností.

Na základě dokumentace výrobce i našich zkoušek má materiál tvarovou stálost i při vysokých teplotách – ověřeno mnohahodinovými testy ve vařící vodě, páře i ve slunečním tavidle. Hladký, tvrdý a nenasákavý povrch přispívá k odolnosti proti zavíječi, plísním a dalším nežádoucím vlivům, což může pozitivně ovlivnit hygienu provozu a zdraví včelstva.

Kompozitní rámek má atest vyhovující hygienickým požadavkům na výrobky z plastů pro opakované použití dle Vyhlášky Ministerstva zdravotnictví ČR č. 38/2001 Sb. (v platném znění) a Nařízení Komise EU č. 10/2011.

Na konstrukci kompozitního rámku a související řešení (např. izolátor matky) byl udělen český patent a užitné vzory; mezinárodní ochrana duševního vlastnictví je v procesu.

Materiál je plně recyklovatelný a přetavitelný. Do budoucna zvažujeme i systém zpětného odběru a využití materiálu pro technicky a hygienicky méně náročné produkty. Vzhledem k očekávané životnosti však předpokládáme spíše dlouhodobé používání, případně další prodej nebo předání rámků mezi včelaři.

Z časopisu včelařství Ing. Miroslav Běhávka