MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ. Lesnická a dřevařská fakulta. Ústav základního zpracování dřeva

MENDELOVA UNIVERZITA V BRNĚ Lesnická a dřevařská fakulta Ústav základního zpracování dřeva

Porovnání pevnosti lepeného spoje smrkového a bukového dřeva s ošetřením a bez ošetření povrchu studeným plazmatem Bakalářská práce

Vedoucí práce:

Vypracoval:

Ing. Jan Šrajer, PhD.

Lukáš Masařík

Brno 2012

Prohlášení Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma „Porovnání pevnosti lepeného spoje smrkového a bukového dřeva s ošetřením a bez ošetření povrchu studeným plazmatem“ zpracoval sám a že jsem uvedl všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s § 47b zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách, a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s vyhláškou rektora MENDELU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace.

V Brně dne: .........................

Podpis studenta: …………………….

Poděkování Chtěl bych tímto poděkovat svému vedoucímu práce Ing. Janu Šrajerovi, PhD., za čas, který mi věnoval v podobě konzultací, za věcné připomínky a rady, které mi posloužily k napsání této práce. Dále bych chtěl poděkovat svým rodičům a dědečkovi Stanislavu Masaříkovi za podporu při studiích. Také bych chtěl poděkovat panu Ing. Zdeňkovi Adamcovi a doc. Ing. Karlu Drápelovi, CSc. za pomoc ve statistických výpočtech.

Abstrakt Práce se zabývá moderní povrchovou úpravou pomocí studené plazmy. Cílem práce bylo zjištění účinku plazmové úpravy povrchu dřeva aplikované před nánosem lepidla, která má vliv na výslednou kvalitu lepení. Práce porovnává pevnost lepeného spoje smrkového a bukového dřeva s ošetřením a bez ošetření povrchu studeným plazmatem při sníženém a nesníženém množství nánosu lepidla. První část práce obsahuje rešerši současných poznatků o zkoumané problematice. Práce se dále snaží o vytvoření základního přehledu o lepidlech a současných normách zabývajících se testováním lepeného spoje dřeva. Výsledky práce dokázaly, že plazmová předúprava má vliv na pevnost lepení a při jejím použití můžeme snížit nános lepidla při zachování dostatečné pevnosti lepeného spoje.

Klíčová slova: plazma, pevnost lepeného spoje, nános lepidla, povrchová úprava, DCSBD

Autor: Masařík Lukáš Název bakalářské práce: Porovnání pevnosti lepeného spoje smrkového a bukového dřeva s ošetřením a bez ošetření povrchu studeným plazmatem

Abstract The thesis discusses modern surface treatment by cold plasma. The aim of the thesis was to discover the effect of plasmatic treatment on the surface of wood applied before glue application, which influences the final quality of glueing. This work compares the firmness of glued bond of spruce and beech wood with and without surface adjustment with cold plasma at reduced and non-reduced amount of glue application. Its first part contains a research about contemporary findings about the examined problematics. Subsequently, the work attempts to establish a general overview of glues and contemporary norms dealing with wooden glued bond testing Results of the research showed, that plasmatic pre-adjustment influences the firmness of glueing and that when using this method, smaller amount of glue while maintaining sufficient firmness of glued bond is needed.

Key words: Plasma, firmness of glued bond, glue layer, surface treatment, DCSBD

Author: Masařík Lukáš Title of thesis: Comparison of bond strength of spruce and beech wood with and without treatment surface by cold plasma.

Obsah 1

ÚVOD ......................................................................................................................10

2

CÍL PRÁCE:...........................................................................................................11

3

LITERÁRNÍ PŘEHLED .......................................................................................12 3.1 TEORIE PLAZMATU ................................................................................................... 12 3.1.1 Úvod do plazmatu.............................................................................................. 12 3.1.2 Historie plazmatu .............................................................................................. 12 3.1.3 Pojem a definice plazmatu ................................................................................ 13 3.1.4 Výskyt plazmatu ................................................................................................. 16 3.2 METODY HODNOCENÍ POVRCHOVÝCH ZMĚN............................................................. 17 3.2.1 Určení povrchové energie pomocí kontaktního úhlu ........................................ 17 3.3 HYDROFOBNÍ A HYDROFILNÍ CHOVÁNÍ KAPALINY .................................................... 18 3.4 LEPENÍ DŘEVA .......................................................................................................... 19 3.4.1 Teorie lepicího procesu ..................................................................................... 19 3.4.2 Úprava dřeva před lepením............................................................................... 20 3.4.3 Charakteristika a běžná lepidla používaná v dřevozpracujícím průmyslu ....... 21 3.4.4 Typy porušení lepeného spoje ........................................................................... 29 3.5 AKTUÁLNÍ STAV ŘEŠENÉ PROBLEMATIKY ................................................................. 30 3.5.1 Vliv tlaků při použití plazmové úpravy na povrchu materiálu .......................... 30 3.5.2 Hydrofobnost a hydrofilnost při použití plazmové úpravy na povrchu materiálu 30 3.5.3 Zkoumání tepelně upraveného dřeva LunaThermo-D s ošetřením povrchu dřeva plazmatem na Mendelove univerzitě ............................................................................ 31 3.5.4 Zlepšení pevnosti s použitím plazmové úpravy ................................................. 32 3.6 VÝPIS NOREM ZABÝVAJÍCÍCH SE SPOJI ...................................................................... 34 3.6.1 Výpis norem pro konstrukční použití ................................................................. 34 3.6.2 Výpis norem pro nekonstrukční použití ............................................................. 35 3.6.3 Výpis norem pro konstrukční a nekonstrukční použití ...................................... 36 3.6.4 Normy pro všeobecné použití ............................................................................ 37

4

MATERIÁL ............................................................................................................38 4.1 PLAZMATICKÉ ZAŘÍZENÍ VYUŽITELNÉ V DŘEVAŘSKÉM PRŮMYSLU........................... 38 4.1.1 Difúzní koplanární povrchový bariérový výboj (DCSBD) ................................ 38 4.2 LISOVACÍ ZAŘÍZENÍ VYUŽITELNÉ V DŘEVAŘSKÉM PRŮMYSLU .................................. 42 4.3 ZKUŠEBNÍ ZAŘÍZENÍ PRO TESTOVÁNÍ PEVNOSTI LEPENÉHO SPOJE DŘEVA ................. 42 4.3.1 Univerzální zkušební stroj ZDM 5/51 ............................................................... 43 4.3.2 Parametry stroje: .............................................................................................. 43 4.3.3 Popis .................................................................................................................. 43 4.3.4 Výpočet pevnosti lepeného spoje ....................................................................... 44 4.3.5 Zjištění procentuální porušení spoje ................................................................. 44

5

METODIKA ...........................................................................................................46

5.1 ZKUŠEBNÍ VZORKY VYROBENÉ ZE SMRKU (SM) ....................................................... 46 5.1.1 Příprava smrkových lamel ................................................................................ 46 5.1.2 Příprava lepicí směsi ......................................................................................... 47 5.1.3 Ošetření plazmatem ........................................................................................... 47 5.1.4 Aplikace lepidla ................................................................................................. 47 5.1.5 Lisování ............................................................................................................. 47 5.1.6 Klimatizace ........................................................................................................ 48 5.1.7 Příprava a rozřezání vzorků .............................................................................. 48 5.1.8 Test pevnosti lepeného spoje dle ČSN EN 205 .................................................. 48 5.1.9 Statistické vyhodnocení ..................................................................................... 48 5.2 ZKUŠEBNÍ VZORKY VYROBENÉ Z BUKU (BK) ........................................................... 48 5.2.1 Příprava bukových lamel .................................................................................. 48 5.2.2 Příprava lepicí směsi: ....................................................................................... 50 5.2.3 Ošetření plazmatem ........................................................................................... 50 5.2.4 Aplikace lepidla ................................................................................................. 50 5.2.5 Lisování ............................................................................................................. 50 5.2.6 Klimatizace ........................................................................................................ 50 5.2.7 Příprava a rozřezání vzorků .............................................................................. 51 5.2.8 Test pevnosti lepeného spoje dle ČSN EN 205 .................................................. 51 5.2.9 Statistické vyhodnocení ..................................................................................... 51 6

VÝSLEDKY ............................................................................................................52 6.1 ZKUŠEBNÍ VZORKY SMRKU ....................................................................................... 52 6.2 ZKUŠEBNÍ VZORKY BUKU ......................................................................................... 55 6.3 POROVNÁNÍ PEVNOSTI OŠETŘENÝCH A NEOŠETŘENÝCH VZORKŮ STUDENÝM PLAZMATEM PŘI STEJNÉM MNOŽSTVÍ NÁNOSU LEPIDLA .................................................... 59

7

DISKUSE ................................................................................................................61

8

ZÁVĚR ....................................................................................................................64

9

SUMMARY.............................................................................................................65

10 POUŽITÁ LITERATURA: ...................................................................................67 11 PŘÍLOHY ...............................................................................................................70 11.1 11.2

ZKUŠEBNÍ VZORKY SMRKU ................................................................................... 70 ZKUŠEBNÍ VZORKY BUKU ..................................................................................... 71

1 Úvod V současné době se výzkumem možného zlepšení povrchových vlastností dřeva zabývá řada výzkumných pracovišť po celém světě. Jedna z alternativ, jak zlepšit povrchové vlastnosti, je plazmová úprava. Plazmová úprava má řadu výhod a předností a z hlediska využití je stále více žádána. Atraktivita jejího využití spočívá v relativně jednoduché a levné aplikaci, kterou provádí mnoho firem a společností za účelem omezení svých nákladů [7]. Plazma (ionizační hmota) je už od pradávna představitelem nejrozšířenější formy materiální hmoty ve vesmíru. Stav plazmatu se dá najít takřka „na každém kroku“, především pro svou velkou rozmanitost forem a velmi rozsáhlé možnosti využití v praxi v různých oborech. Pro technické využití, jako je např. tento experiment, má větší význam nerovnovážné, tedy nízkoteplotní plazma, protože se u něj může samostatně kontrolovat teplota iontů, neutrálních částic a elektronů. V dřevařském průmyslu se plazma především uplatňuje k dosažení lepší smáčivosti a přilnavosti povrchu. Pro získání optimální přilnavosti je tedy nutné zvýšit povrchové napětí materiálu [7]. Tato práce se zaměřuje na studium využití plazmové technologie při aplikaci na dřevo za účelem zvýšení adheze lepidla k materiálu při lepení. K experimentu byl využit difúzní koplanární povrchový bariérový výboj, který vykazuje nejen dobrou kvalitu při ošetřování materiálů, ale i vysokou životnost oproti ostatním zařízením. Tato práce je rozdělena do dvou hlavních částí. První část je teoretická a zabývá se úvodem do problematiky plazmatu. Obsahuje teoretické znalosti týkající se experimentu a rešerši řešené problematiky. V neposlední řadě se zabývá teorií lepení a popisuje lepidla, která jsou nejčastěji používána v dřevozpracujícím průmyslu. Druhá, experimentální část se zabývá porovnáním a statistickým vyhodnocením pevnosti lepeného spoje SM a BK dřeva s ošetřením a bez ošetření povrchu studeným plazmatem.

10

2 Cíl práce: -

hlavním cílem této práce je ověření pozitivního vlivu ošetření studeným plazmatem na pevnost lepení a ověření možnosti snížení nánosu lepidla při zachování dostatečné pevnosti lepeného spoje,

-

vyhledávání literárních zdrojů v oblasti lepení masivního dřeva a testování lepeného spoje v závislosti na ošetření povrchu studeným plazmatem,

-

popis teorie procesu lepení a popis běžně používaných lepidel v dřevozpracujícím průmyslu,

-

vyhledání vhodných norem v oblasti týkajících se testování pevnosti lepeného spoje a jejich základní popis.

11

3 Literární přehled 3.1 Teorie plazmatu 3.1.1 Úvod do plazmatu Moderní techniky plazmatu v současnosti významně zasahují do mnoha průmyslových odvětví a dalších oborů lidské činnosti (např. elektronika, letectví, strojírenství, výroba automobilů, optika, textilní a potravinářský průmysl, archeologie, zdravotnictví a dřevoprůmysl). Asi největší pozornost je věnována úpravě povrchů materiálů různými typy plazmových výbojů, která jim dává specifické vlastnosti. Při výrobě čipů v elektronice se používá proces zvaný leptání, který je založen na odstraňování materiálu z povrchu. V lékařství se plazma využívá především pro sterilizační účely nebo pro spalování nebezpečného zdravotnického odpadu v plazmových pecích. Plazma se dá také použít ke sváření či řezání kovových materiálů [1]. Studiem plazmatu se zabývá několik významných oblastí vědy – studium ionosféry, astrofyzika, jaderná fyzika a fyzika plazmatu [1].

3.1.2 Historie plazmatu K systematickému rozvoji vlastností plazmatu se přistoupilo teprve začátkem 20. století. Avšak využití plazmatu je staré jako lidstvo samo. Plazma totiž nacházíme v každém plameni a ovládnutí ohně je první praktickou aplikací plazmatu v lidské společnosti. S plazmatem je spojena historie ještě mnohem dávnější: řídký plynný mrak, z něhož vznikla před pěti miliardami let naše sluneční soustava, byl plazmatem ohromných rozměrů, které se působením gravitace postupně smršťovalo a vytvořilo kromě planet i horkou hvězdu – Slunce. Vznik a vývoj hvězd, mlhovin a galaxií, výbuchy hvězd a gigantické exploze jader galaxií, nejrůznější druhy záření, které se dějí ve vesmíru – to vše jsou jevy, které probíhají nebo mají původ v látkách ve stavu plazmatu [2]. Poprvé byl termín plazma (v ženském rodě) použit kolem roku 1800 v lékařství pro označení krevní tekutiny Janem Evangelistou Purkyněm. Zjistil, že pokud z krve odstraníme mikroskopické krvinky, zůstane průzračná tekutina = plazma (z řeckého πλασμα = něco formovatelného). Označení plazma (ve středním rodě) pro ionizované 12

plyny začal používat v roce 1927 Irving Langmuir a označil jím vnitřní část elektrického výboje, na kterou neměly vliv stěny a elektrody výbojky [3,4]. V roce 1770 profesor matematiky na univerzitě v Göttingenu Georg Christoph Lichtenberg poprvé vytvořil a zdokumentoval povrchové výboje mezi hrotovou elektrodou a kovovou deskou s izolační mezivrstvou. Lichtenebergovy pokusy ještě nedokázaly vysvětlit původ tohoto jevu. Až Michael Faraday se pokusil o jeho popis a jako první vyslovil hypotézu o čtvrtém skupenství hmoty. Tuto hypotézu potvrdil Sir William Crookes, který v roce 1897 objevil tento čtvrtý stav hmoty jako „zářící hmotu“ ve výbojových trubicích. Poprvé tak byl experimentálně sledován doutnavý výboj [5]. V roce 1906 pozoroval Lord Raileigh (držitel Nobelovy ceny za rok 1904) kolektivní chování při elektronových oscilacích v atomu. V roce 1929 objasňují Atkinson a Houtermans původ energie ve hvězdách – jaderná fúze [3, 4]. V dnešní době je aplikace plazmatu velmi rozšířena a stále více ovlivňuje náš život.

3.1.3 Pojem a definice plazmatu Plazma se obvykle označuje jako čtvrté skupenství hmoty. Jestliže zahříváme pevnou látku, dojde nejdříve k jejímu roztavení na kapalinu, soustava tak přijímá energii. Zvyšováním teploty se kapalina přeměňuje na plyn, soustava tak opět přijímá energii. Pokud budeme plynu stále dodávat další energii, stane se elektricky vodivým, přestože jako celek bude stále neutrální. K tomuto stavu dojde proto, že elektrony získají dostatek energie pro odtržení od atomu nebo molekuly plynu. Soustava se tedy stane kvazineutrální a přechází do stavu plazmatu (obrázek 3.1) [3].

13

Obrázek 3.1 – Čtyři skupenství hmoty [6] Plazma je tedy kvazineutrální plyn nabitých a neutrálních částic, které vykazují kolektivní chování. Mluvíme-li o kvazineutralitě, jedná se o přibližnou rovnost koncentrací kladně nabitých iontů a záporně nabitých elektronů v oblastech plazmatu, kde jsou všechny tři lineární rozměry podstatně větší než Debyeova délka. Díky přítomnosti volných nabitých částic se v plazmatu vytváří prostorový náboj a elektrostatické pole, které zpětně silově působí na nabité částice. Výsledkem je kompenzace fluktuací hustoty náboje a plazma se ve větším měřítku jeví jako elektricky neutrální [7]. Ohříváním pevné látky vznikají různá skupenství v závislosti na dodání energie. Na obrázku 3.2 sledujeme, že kapalina a plyn vznikají náhlým skokem, kdežto plazma vzniká postupným ohříváním plynu v závislosti na stupni ionizace [8].

14

Obrázek 3.2 – Závislost skupenství na množství dodané energie [8] Plazma je tedy možné vytvořit z plynného prostředí zahříváním, elektrickým polem nebo elektromagnetickými vlnami. Ve všech těchto případech je výsledkem rychlejší pohyb částic plynu – atomů a molekul, u kterých se zároveň zvyšuje jejich vnitřní rotační a vibrační energie. Kvůli narůstajícím srážkám mezi těmito částicemi dochází k disociaci molekul a ionizaci atomů, tedy ke vzniku volných nosičů náboje, což jsou lehké elektrony a těžší ionty. Různé typy plazmatu podle koncentrace je možno sledovat na obrázku 3.3 [1].

15

Obrázek 3.3 – Různé typy plazmatu podle koncentrace a teploty elektronů [1]

3.1.4 Výskyt plazmatu Plazma není rozhodně vynálezem nebo výtvorem člověka. Pochází z vesmíru a téměř všechna hmota je ve stavu plazmatu, tedy asi 99 % z ní. Můžeme ho nalézt jak v nitru a atmosférách hvězd – hlavně ve Slunci, ve slunečním větru, v ohonech komet apod. S přirozeným plazmatem na Zemi se setkat můžeme, ale jen velmi výjimečně, a to v podobě blesku při bouřkách a při svitu polární záře. S nepřirozeným plazmatem na Zemi se můžeme setkat například v případě plynu svítícího v zářivkách a neonech nebo plazmatu generovaného pro průmyslové využití. Žijeme tedy v jednom procentu vesmíru, kde se plazma nevyskytuje přirozeně. To znamená, že naše planeta patří do tohoto zbývajícího procenta. Typy plazmatu jsou na obrázcích 3.4 a 3.5 [7].

16

Obrázek 3.4 – Blesk, polární záře a sluneční vítr [6]

Obrázek 3.5 – Vláknité plazma po explozi supernovy [9], sluneční plazma [10]

3.2 Metody hodnocení povrchových změn Z hlediska povrchové úpravy, kterou je úprava povrchu studenou plazmou, je důležité se seznámit s teorií metod hodnocení povrchových změn.

3.2.1 Určení povrchové energie pomocí kontaktního úhlu Kontaktní úhel se řídí rovnováhou sil na rozhraní fází a je definován Youngovou rovnicí (obrázek 3.6). ,

17

kde: je povrchové napětí na rozhraní kapalné látky a plynné fáze, je povrchové napětí na rozhraní tuhé látky a plynné fáze, je povrchové napětí na rozhraní tuhé látky a kapalné látky[11].

Obrázek 3.6 – Kapka na povrchu tuhé látky – grafická interpretace Youngovy rovnice [11]

3.3 Hydrofobní a hydrofilní chování kapaliny Hydrofilní chování kapaliny je chápáno jako smáčivost povrchu materiálu a hydrofobní chování kapaliny jako nesmáčivost povrchu materiálu. Smáčivost se jednoduše vysvětluje tak, že na povrchu pevné látky je umístěna kapka kapaliny, která mění svůj tvar v důsledku svého vstřebávání. Kdežto u nesmáčivosti se její tvar nemění. Kapka kapaliny je závislá na vlastnostech vzniklého mezifázového rozhraní, tj. na vlastnostech povrchů obou fází. Především závisí na povrchovém napětí a na tvaru mikronerovností povrchu. Míru smáčení povrchu pevné látky kapalinou nám určuje tzv. kontaktní úhel smáčení (obrázek 3.6). Jde o úhel, který svírá tečna k povrchu kapky kapaliny s rozhraním pevná látka – kapalina a charakterizuje tvar kapky kapaliny umístěné na povrchu nerozpustné tuhé látky. Velkou roli hraje hraniční hodnota kontaktního úhlu θ = 90°. Při úhlu nad 90° kapalina povrch pevné látky nesmáčí a při úhlu do 90° kapalina povrch pevné látky smáčí. Smáčivost a nesmáčivost je uvedena na obrázku 3.7 [7].

18

Obrázek 3.7 – Hydrofobní a hydrofilní chování kapaliny na povrchu pevné látky [7]

3.4 Lepení dřeva V dřevozpracujícím průmyslu hraje velmi důležitou roli oblast lepení. V současné době se vyskytuje na trhu mnoho druhů lepidel a je jen na spotřebiteli, které zvolí. Při rozhodování je ale nutné znát vlastnosti lepidel a účel konkrétního použití.

3.4.1 Teorie lepicího procesu Lepení je proces spojování materiálů (adherendů), při kterém se dosahuje trvalého spojení stejných, případně různých materiálů prostřednictvím lepidel (adheziv). Lepidlo je látka schopná utvořit pevné a trvalé spojení mezi dvěma materiály. Uvedená schopnost závisí na adhezi k povrchům lepených materiálů (přilnavosti) a na kohezi samotného lepidla (soudružnosti) neboli vnitřním pnutí lepidla. Strukturu adheze a koheze lepeného spoje můžeme vidět na obrázku 3.8 [17].

19

Obrázek 3.8 – Struktura příčného řezu lepeného spoje [18]: 1) lepený podklad – adherend (základní materiál), 2) přilnavostní zóna lepidla, 3) přechodová přilnavostní zóna, 4) nános lepidla – soudržnostní kohezní zóna, 5) přechodová kohezní zóna, 6) přilnavostní zóna lepidla. V praxi rozeznáváme mechanické adhezní síly, které mají původ v mechanickém uchycení (zakotvení) lepidla v nerovnostech a pórech spojovaných materiálů, a specifické adhezní síly, skládající se z chemických sil (např. primární chemické vazby) a fyzikálních sil (van der Waalsovy mezimolekulární síly, difuzní síly, Londonovy disperzní síly, Keesomovy elektrostatické síly, Debeyovy indukční síly, valenční adhezní síly apod.). Koheze je teoreticky definována jako stav, ve kterém jsou částice jednoduché látky drženy pohromadě valenčními a mezimolekulárními silami (van der Waalsovo přitahování) [17].

3.4.2 Úprava dřeva před lepením Před lepením se vždy upravují nerovnosti povrchu a očišťují styčné plochy. Na rozdíl od dřívější praxe se považují za nejvhodnější lepené povrchy hladce opracované, tedy hoblované, frézované, hlavně nezdrsňované. Nerovnosti povrchu nemají být větší než ±0,2 mm. K lepení není vhodné dřevo napadené plísní, houbami, opálené, vyšší vlhkosti, než je přípustné, a jiné degradované dřeviny. Povrch tvrdého dřeva je třeba vyrovnávat mnohem přesněji než povrch dřeva měkkého, u něhož lze menší nerovnosti vyrovnat zvýšením lisovacího tlaku při lepení. Tento postup by při lepení tvrdých dřev vedl naopak k vytlačení lepidla ze spáry, a tedy k chudému a nesoudržnému spoji. K úpravám styčných ploch patří i odstranění pryskyřice. Vlhkost dřeva se upravuje společnou klimatizací (např. uložením dílců na delší dobu v místnosti s odpovídající vlhkostí a teplotou [17].

20

3.4.3 Charakteristika a běžná lepidla používaná v dřevozpracujícím průmyslu Již dříve se k lepení používala lepidla rostlinného a živočišného původu. Velmi často byl používán kostní klíh – tavné glutinové lepidlo vyrobené z kostí, kůží a chrupavek. Dnes se kostní klíh používá zejména v uměleckých řemeslech, kde je nutné použít původní technologii spojování dřevěných dílů [17]. Dnes se při lepení dřeva používají převážně lepidla syntetická, a to fyzikálně tuhnoucí (rozpouštědlová, disperzní a tavná) a reaktivní lepidla (epoxidová, polyuretanová a fenolická) [17].

3.4.3.1

Přírodní lepidla

3.4.3.1.1 Sulfitové výluhy Vlastnosti: Sulfitové výluhy jsou levným odpadním produktem při výrobě buničiny. Na třísky se aplikuje 50% roztok výluhů s 15 % sušiny. Lisování probíhá při teplotách 160–200 °C poměrně dlouhou dobu kvůli vysokému obsahu vlhkosti. Po vylisování se třískové desky (TD) podrobují dvouhodinové tepelné úpravě (vyhřívání) při teplotě 180–200 °C, čímž se sulfitové výluhy stávají ve vodě nerozpustnými a třískové desky (TD) stabilními s bobtnáním do 4 % po 24 hodinách uložení ve vodě [20]. Použití: Jejich použití je v důsledku lepení třísek pro výrobu třískových desek (TD) určené pro vnitřní interiér [20]. Výhody a přednosti: Dovolují efektivnější výrobní postup a lepší využití kapacity lisu [20]. Nevýhody: Vyžadují dlouhé lisovací časy a dodatečnou tepelnou úpravu pro vytvrzování [20].

21

3.4.3.2

Disperzní vodou ředitelná lepidla

3.4.3.2.1 Polyvinylacetátová lepidla (PVAc) Vlastnosti: Polyvinylacetátová lepidla (PVAc) se připravují z acetylénu a kyseliny octové při spolupůsobení rtuťnaté soli. Mají polární charakter, který je základním předpokladem pro vytvoření pevných adhezních spojů. K vytvrzování PVAc disperzí dochází za normální teploty fyzikálním pochodem – voda z disperze oddifunduje do dřeva, lepidlo se koncentruje a gelovatí. Velmi důležitá vlastnost u těchto lepidel je MFT – 13 C a vyšší. Označení MFT je zkratka pro minimální filmotvornou teplotu, tedy nejnižší teplotu, při které se tvoří pevný a souvislý lepidlový film, lepidlo zasychající pod touto teplotou nevytváří

pevný

film.

Poskytují

bezbarevné

spoje,

které

jsou

odolné

proti

mikroorganismům, ale málo odolné proti vodě. Nános se pohybuje mezi 100 a 400 g [18, 19]. Použití: S oblibou se používají v dřevařském průmyslu pro montážní účely při výrobě nábytku, při montáži kolíkových spojů, lepení spárovek, lepení dřevotřískových desek (DTD), na tupou spáru, výrobu hraček, lepení papíru na dřevo a polyuretanové (PUR) pěny na dřevo [18, 19]. Přednosti a výhody: Výhodou

je,

že

nevyžadují

tak

přesné

opracování

lepených

ploch

jako

močovinoformaldehydová lepidla. Spoje mají dobrou smykovou pevnost, která je vyhovující pro montážní lepení. Lepené spoje dosahují rychle vyšší pevnosti, než je pevnost dřeva. Vyznačují se krátkou dobou lisování nutnou pro vytvrzení lepidlového filmu, tedy 5–20 minut, a lepený spoj vykazuje za poměrně krátkou dobu vysokou pevnost (Obrázek 3.9) [18, 19].

22

Obrázek 3.9 – Zlepšení pevnosti spojů lepených disperzními PVAc lepidly [18] Nevýhody: Hlavím nedostatkem je omezená voděvzdornost lepidlového spoje a vůči termoplastickému charakteru se při zvýšených teplotách snižuje pevnost lepeného spoje [18, 19].

3.4.3.3

Syntetická dvousložková lepidla vytvrzovaná chemickou reakcí

3.4.3.3.1 Polyuretanová lepidla (PUR) Vlastnosti: Polyuretanová lepidla (PUR) vznikají polyadiční reakcí, a to adiční polymerací polyizokyanátové skupiny –N=C=O s vícevaznými alkoholy nebo polyestery bohatými na hydroxylové skupiny –OH. Rozmezí teplot pro vytvrzování je široké, včetně teplot okolo 0 °C. Alkoholy a sloučeniny, které obsahují alkoholové skupiny, reagují s izokyanáty a při této reakci dochází ke vzniku derivátu močoviny. Proto se tyto sloučeniny nesmí používat jako rozpouštědla. Některé typy jsou také citlivé na vodu, ale jsou založeny na polyesterpolyizokyanátové kombinaci v jedné složce, kde se naopak citlivost na vodu využívá. Pro vytvrzení lepidla stačí vzdušná vlhkost nebo vlhkost samotného materiálu. Tepelná odolnost spojů polyuretanových lepidel dosahuje až 170 °C [18, 19].

23

Výhody a přednosti: Mezi jejich přednosti patří pevné pružné spoje, jež dobře odolávají dynamickému namáhání, zvýšenému působení vlhkosti a povětrnostním vlivům [18, 19]. Nevýhody: Jejich nevýhodou je především poměrně vysoká cena. Rychle reagují při kontaktu s kůží, což může mít za následek podráždění a jiná poškození [18, 19]. Použití: Jejich význam spočívá především ve využití pro venkovní účely, kde uplatní tyto dobré odolné vlastnosti. Pro vnitřní účely se využívají především k lepení materiálů vystavených namáhání. Také se používají pro lepení dvou různých materiálů jako dřevo a pryž nebo plast a kov atd. [18, 19].

3.4.3.3.2 Epoxidová lepidla (EP) Vlastnosti: Epoxidová lepidla (EP) vznikají polyadiční reakcí. Základní dvě složky lepidla tvoří epoxidová pryskyřice a tvrdidla dikyandiamidu. V nevytvrzeném stavu jsou to kapalné nebo tuhé látky, které jsou rozpustné v esterech, aromatických a chlorovaných uhlovodících, ketonech. K vytvrzení epoxidového lepidla (EP) může dojít jak teplem, tak i za studena při použití plniv. Vlastnosti lepeného spoje jsou ve velké míře závislé na přesném poměru tvrdidla a pryskyřice. Vytvrzování probíhá chemickou cestou, při které dochází k navázání tvrdidla na pryskyřici. Nedochází k velkým objemovým změnám ani nevznikají prchavé látky. V některých případech je dostačující hmotnost materiálu, proto je můžeme zařadit mezi beztlaková lepidla. Další významnou složkou v epoxidových lepidlech (EP) jsou plniva, která zajišťují rovnoměrnost filmu, lepší tepelnou vodivost a celkové zlevnění lepidla. Odolnost za tepla je závislá na použitém tvrdidle a stupni zesíťování [18].

24

Epoxidová lepidla (EP) můžeme rozdělit na: - lepidla pro širší použití, která vytvrzují za normální teploty, - lepidla pro nenáročné konstrukční spoje, která vytvrzují při teplotě 160 až 180 ºC. - lepivé tmely, které odstraňují pórovitost a vyrovnávají nerovnosti [18]. Použití: Patří mezi kvalitní dvousložková lepidla pro lepení dřeva, skla, kovu, porcelánu a keramiky. Dále se používají pro lepení různé kombinace těchto materiálů [18, 19]. Výhody a přednosti: Vyznačují se vysokou odolností vůči organickým rozpouštědlům, alkáliím a minerálním kyselinám

po vytvrzení.

Poskytují spoje s dobrou odolností proti

povětrnostním vlivům a stárnutí. Nevyžadují příliš velký lisovací tlak, obvykle stačí 0,02 MPa [18, 19]. Nevýhody: Je nutné si uvědomit, že tužidlo patří mezi žíraviny, a proto musíme dbát na bezpečnost při jejich nanášení. V důsledku jejich vysoké ceny a náročnosti na zpracování se téměř nepoužívají [18, 19].

3.4.3.4

Syntetická dvousložková lepidla termoreaktivní

V dřevozpracujícím průmyslu se používají močovinoformaldehydová, melaminformaldehydová a fenolformaldehydová lepidla, která pro tvorbu lepeného spoje vyžadují: 

většinou zvýšenou teplotu,



vysoký lisovací tlak.

25

3.4.3.4.1 Močovinoformaldehydová lepidla (UF) Vlastnosti: Močovinoformaldehydová lepidla (UF) patří mezi nejpoužívanější a nejrozšířenější syntetická lepidla v současné době, zvlášť proto, že jsou cenově výhodná. Vznikají polykondenzační reakcí. Vytvrzují zesíťováním působením kyselého katalyzátoru. Základními složkami lepidla jsou močovina a formaldehyd. Močovina je bílá, krystalická látka, dobře rozpustná vodě. Má slabou alkalickou reakci a získává se z

a

za

zvýšené teploty. Formaldehyd je zdraví škodlivý, štiplavě zapáchající, bezbarvý plyn, který se vyrábí dehydrogenací metanu. Faktor, který ovlivňuje vlastnosti lepidla, je i molární poměr mezi močovinou a formaldehydem. Pohybuje se mezi 1:1,2 a 1:1,9 [18]. Použití: Tato lepidla se používají při výrobě plošných aglomerovaných materiálů na bázi dřeva určených do interiéru, dřevotřískových desek, překližek, lisovaného dřeva, dřevotřískových a dřevovláknitých desek střední hustoty [18, 19]. Výhody a přednosti: Mezi jejich výhody a přednosti patří bezbarvost lepené spáry, výborná smyková pevnost, značné rozmezí teplot pro vytvrzování (od 10 °C do 180 °C), a hlavně nízká cena [19]. Nevýhody: Nedostatky těchto lepidel jsou dány zejména omezenou odolností vůči studené vodě a dobou odolnosti vůči vodě o teplotě 70 °C. Během skladování a používání se uvolňuje zbytkový formaldehyd, jsou zdravotně závadné [19].

3.4.3.4.2 Fenolformaldehydová lepidla (PF) Vlastnosti: Fenolformaldehydová lepidla (PF) vznikají polykondenzační reakcí. Patří mezi nejstarší syntetická lepidla. Vytvrzují zesíťováním působením kyselého katalyzátoru a odpařením vody. Tvoří polykondenzační produkty vzniklé reakcí fenolu nebo jeho 26

homologů (resolů a xylenolů) s formaldehydem v alkalickém prostředí. Pro přípravu tvrditelných fenolických pryskyřic jsou nejvýznamnější trojfunkční fenoly, které mohou vytvořit trojrozměrnou, prostorově zesíťovanou makromolekulu pryskyřice po vytvrzení [20]. Fenolformaldehydová lepidla (PF) se podle způsobu vytvrzovaní rozdělují na jednosložková a dvousložková. Jednosložková (PF) lepidla jsou většinou alkalická a vytvrzují za působení tepla. Dvousložková (PF) lepidla se vyrábějí z roztoků reaktivních resolů, které obsahují minimální množství alkálii. Vytvrzují s přídavkem kyselých katalyzátorů [19, 20]. Použití: Používají se pro venkovní využití, zejména ke stavebním účelům, pro nosné konstrukční lepení [19, 20]. Výhody a přednosti: Vznikají pevné a pružné lepené spoje, které odolávají zvýšeným teplotám a vlhkosti, vroucí vodě, většině rozpouštědel, mikroorganismů, povětrnostním podmínkám a stárnutí [19, 20]. Nevýhody: Hlavním problémem je toxicita nezreagovaného zbytkového fenolu, který může vytékat jako alkalická sůl na povrch dřeva a lepidlo tmavne do červenohnědé barvy. Jsou zdraví škodlivé [19, 20].

3.4.3.4.3 Melaminformaldehydová lepidla (MEF) Vlastnosti: Melaminformaldehydová močovinoformaldehydovým

lepidla

(MEF)

pryskyřicím

(UF).

jsou

svojí

Vznikají

strukturou

polykondenzační

podobná reakcí.

Vytvrzují podobně jako fenolformaldehydová lepidla (PF) zesíťováním působením kyselého katalyzátoru a odpařením vody při vyšších teplotách (130 až 140 °C) bez tvrdidel. Surovinami pro výrobu melaminformaldehydových lepidel (MEF) jsou formaldehyd a

27

melamin. Melamin je bílá krystalická látka s teplotou tání 354 °C, která je málo rozpustná ve vodě. Průmyslově se vyrábí z dusíkatého vápna (CaC Reakce

melaminu

s formaldehydem

probíhá

) reakcí s vodou za studena.

podobně

jako

při

přípravě

močovinoformaldehydových lepidel (UF). Molový poměr je 1 : 3. V neutrálním nebo slabě alkalickém prostředí (pH 8) při zvýšené teplotě (asi 80 °C) vznikají v první fázi adiční sloučeniny obsahující methylové skupiny. Mohou vzniknout monometylolmelaminy až hexametylolmelaminy. Dalším zahříváním roztoku melaminu a formaldehydu nebo metylových derivátů melaminu vznikají kondenzáty melaminformaldehydových pryskyřic. Zpočátku jsou rozpustné ve vodě, dalším růstem molekul se rozpustnost zmenšuje, až se stávají nerozpustnými a vypadávají z roztoku. Svými vlastnostmi se blíží fenolickým lepidlům [19, 21]. Použití: Aplikují se zejména při výrobě kuchyňského nábytku. Vyrábějí se lamináty na dřevo a pro konstrukční vodovzdorné lepení dřeva [19, 21]. Výhody a přednosti: Nejsou zdraví škodlivé. Dobře odolávají studené a horké vodě, částečně i povětrnostním podmínkám. Mají vysokou pevnost [19, 21]. Nevýhody: Problémem je malá stabilita lepidlových roztoků při skladování i používání a vyšší cena oproti ostatním lepidlům (jsou asi třikrát dražší než UF lepidla). Proto se nejčastěji používají s UF lepidly jako směsná lepidla. Takové typy vyráběné u nás jsou Umacol ME, Umaform C 1211,

Diamelkol,

Diakolín,

což

jsou

v podstatě

močovinomelamin-

formaldehydové polykondenzáty [19, 21].

28

3.4.4 Typy porušení lepeného spoje Lepené spoje se v důsledku daném svou adhezí a kohezí můžou porušit třemi základními způsoby: Kohezní lom – porušení spoje, kdy trhlina vede materiálem lepidla. Adheze lepidla k lepenému povrchu je větší než koheze lepidla. Adhezní lom – porušení spoje, kdy se lepidlo (adheziv) oddělí od lepeného povrchu (adherendu). Smíšený lom – kombinace předešlých porušení. Uvádí se procentuální podíl jednotlivých typů porušení [22]. Tyto typy porušení lepeného spoje zobrazuje obrázek 3.10.

Obrázek 3.10 – Základní druhy porušení lepeného spoje [22]. CF – kohezní lom, SCF – kohezní lom na hranici substrátu, AF – adhezní lom

29

3.5 Aktuální stav řešené problematiky V této kapitole se budeme zabývat prací autorů, kteří použili podobné metody nebo jiné metody, které se vztahují k úpravě povrchu pomocí studeného plazmatu. Plazmová úprava povrchu je takzvaná suchá úprava, která tvoří pouze tenkou ionizační vrstvu na povrchu materiálu. Touto vrstvou upravujeme dané povrchy materiálů a snažíme se zlepšit jejich vlastnosti pro konkrétní účel použití. Plazmové úpravy v dnešní době velice často nahrazují mokré úpravy (úpravy pomocí chemických látek). Mnoho autorů zabývajících se úpravou dřeva plazmatem se snažilo především zlepšit adhezní vlastnosti lepených materiálů, tj. zlepšit přilnavost lepidla k povrchům materiálů. Tento způsob úpravy vykazuje lepší smáčivost lepidla na povrchu materiálu a zároveň lepší přilnutí lepidel k adherendu. Důležitými parametry plazmových zařízení, které ovlivňují efektivitu a vlastnosti povrchu materiálů, jsou čas úpravy, výkon zařízení a složení pracovního plynu [14].

3.5.1 Vliv tlaků při použití plazmové úpravy na povrchu materiálu Autoři [23] ve svém experimentu porovnávali úpravu vzorků dřeva při nízkém a atmosférickém tlaku. Vzorky dřeva byly vysušené při teplotě 100 až 160 °C. V publikaci autor blíže nepopisuje druh výboje, ale pravděpodobně byl použit objemový dielektrický bariérový výboj. Autor výzkumu při úpravě měnil parametry výkonu, čas úpravy a plyn, ve kterém byl výboj generován. Autor [23] došel k závěru, že úprava plazmovou technologií za atmosférického tlaku i při vyšším napětí (15 kV) zkracuje čas vsáknutí kapky kapaliny méně než úprava při nižším tlaku.

3.5.2 Hydrofobnost a hydrofilnost při použití plazmové úpravy na povrchu materiálu Autoři [24] z Univerzity aplikovaných věd a umění v Německu pozorovali účinek dielektrického bariérového výboje při atmosférickém tlaku na povrchu opracovaného dřeva (řezané, hoblované a leštěné povrchy). Experimenty byly uskutečněny při použití plazmatu hořícího ve vzduchu, heliu, dusíku a argonu. Ukázalo se, že nejlepší hydrofilnost povrchu materiálu byla dosažena při použití plazmatu ve vzduchu. Vlastnosti povrchu dřeva byly 30

analyzovány měřením času potřebného pro absorpci kapky vody do materiálu a měřením kontaktního úhlu. Při úpravě povrchu dřeva po dobu 20 s ve vzduchu se množství absorbované vody zvýšila 22krát a jeho pevnost se zvýšila o 68 %. Při použití plazmatu generovaného v metanu nebo při ošetření povrchu acetylenem autoři [24] zjistili, že dřevo mění hydrofobní vlastnosti. Spotřeba energie na takovou úpravu je velmi nízká, přibližně 0,1 kWh

, což je ekonomicky zajímavé.

Autoři [25] zkoumali účinek plazmatu generovaného v hexamethyldisiloxanu (HMDSO) a fluoridu sírovém (SF6) na třech druzích dřeva (smrku, kaštanu a topolu). Pomocí plazmatu byla vytvořena hydrofobní vrstva a byla studovaná její struktura a průnik vody do takto upraveného dřeva. Analyzovali i časovou trvanlivost úpravy. Výboj byl generován při nízkém tlaku v RF plazmovém reaktoru při tlaku asi 20 Pa a při výkonu 70 W. Čas úpravy se měnil od 1 do 10 minut. Proces stárnutí byl uskutečněn v soláriu s UV lampou. Účinky byly zkoumány FTIR spektroskopií a měřením kontaktního úhlu. Hloubka úpravy dřeva byla zkoumána pomocí laserového indukovaného rozpadu (LIBS). Autorům [25] se podařilo nanést hydrofobní vrstvu bez změny barvy a vzhledu dřeva. Hydrofobnost povrchu potvrdili měřením kontaktního úhlu. Účinek plazmatu se kompletně neztratil ani po tom, co byla nanesená vrstva podrobena stárnutí. Stejně tak tomu je s nánosy monomerů na bázi silanů, které zvyšují hydrofobnost a zanechávají původní tvar povrchu materiálu [26]. Autoři těmito experimenty potvrdili, že plazma jako přípravek může vyrábět hydrofobní a hydrofilní dřevěné povrchy a přitom muže být i zachován vzhled.

3.5.3 Zkoumání tepelně upraveného dřeva LunaThermo-D s ošetřením povrchu dřeva plazmatem na Mendelove univerzitě Zkoumání povrchových změn na tepelně upraveném dřevě LunaThermo-D se zabývali autoři [14] na Univerzitě Komenského v Bratislavě ve spolupráci s Mendelovou univerzitou a jejím Ústavem nauky o dřevě. Upravovali materiál LunaThermo-D s cílem zvýšit jeho hydrofilnost. Materiál byl upravovaný koplanárním dielektrickým bariérovým výbojem při max. výkonu

470 W. Pracovním plynem byl vzduch, protože je

z ekonomického hlediska nejvýhodnější. Byla zkoumána závislost povrchové energie a kontaktního úhlu na času úpravy. Zjistilo se, že zvyšováním času roste povrchová energie, a naopak se snižuje kontaktní úhel kapky destilované vody. Také zkoumali adhezní 31

vlastnosti dřeva LunaThermo-D upraveného a neupraveného plazmatem. Testovalo se na 20 vzorcích v tahu a ve smyku s použitím epoxidového lepidla. Vzorky byly ošetřované plazmatem po maximální dobu 35 sekund. Testy pevnosti lepeného spoje nepotvrdily vliv ošetření plazmatem na tepelně upravené dřevo LunaThermo-D. Autor [14] se domnívá, že výsledky mohou být ovlivněny použitím konkrétního druhu lepidla.

3.5.4 Zvýšení pevnosti s použitím plazmové úpravy Zkoušení

plazmové

předúpravy dřevěných

ploch

objemovým

dielektrickým

bariérovým výbojem při atmosférickém tlaku a při teplotě pracovního plynu 35 °C se zabývali autoři [27] z Univerzity aplikovaných věd a umění v Německu. Na elektrodu bylo přiváděno střídavé napětí 30 kV a 15 kHz. Čas úpravy byl kolem 1 sekundy, a proto je tato úprava ekonomicky zajímavá. Na úpravu bylo zapotřebí pouze 0,1 kWh

. Autoři [27]

při zkoušení různých vlhkostí dřeva zjistili, že vlhkost dřeva před úpravou neměla žádný vliv na konečný výsledek úpravy. Při úpravě povrchu dřeva plazmatem se zkrátil čas absorpce kapky vody do materiálu a zvětšila se mokrá plocha, na které se kapka vpíjela do povrchu vzorků. Autoři také zjišťovali pevnost lepeného dřeva u akátu, smrku a dubu. Na závěr autoři [27] zjistili zvýšení pevnosti lepeného dřeva s použitím plazmatu. Například u akátu byla pevnost zvýšena o 28 % při porovnání s dřevem bez použití plazmatu. Procentuální zvýšení pevnosti dřeva u akátového, týkového a dubového dřeva je na obrázku 3.11.

Obrázek 3.11 – Zvýšení pevnosti dřeva v % [27]

32

Autoři [28] studovali vliv plazmatu pomocí dielektrického bariérového výboje na voskem ošetřeném povrchu bukového dřeva při použití polyvinylacetátového lepidla (PVAc). Jejich cílem bylo sledovat a měřit povrchovou energii a zároveň přilnavost lepidla k materiálu. Studie přinesla první důkaz, že přilnavost PVAc lepidla na navoskovaném povrchu bukového dřeva je pozitivně ovlivněna plazmatem. Výrazně se zvýšila jeho povrchová energie, což mělo za následek zvýšení přilnavosti. Úspěšnější testy s přesvědčivými a jednoznačnými výsledky měly dřevotřískové, dřevovláknité desky a dýhy. Autor [29] se zabýval snížením nánosu lepidla na dřevotřískové a dřevovláknité desky při ošetření dielektrickým bariérovým výbojem. Druh lepidla v literatuře není uveden. Autor při své zkoušce vykázal stejné výsledky při použití plazmatu při třetinovém množství nánosu lepidla a s normovaným nánosem lepidla bez použití plazmatu. Nános byl 75 g

a 25 g

. Autor [29] vysvětluje, že lepidlo s použitím plazmatu je na povrchu

více smáčeno, a lépe tak vyplňuje mikropóry. Zvýšení pevnosti při použití plazmatu můžeme vidět na obrázku 3.12.

Obrázek 3.12 – Hodnocení tahové síly s použitím a bez použití plazmové úpravy [29] Z uvedeného literárního přehledu vyplývá, že lze upravovat dřevěný povrch mokrou a suchou cestou s cílem zlepšit povrchové vlastnosti dřeva a zároveň zvýšit pevnost dřeva. Plazmové technologie vykazují řadu výhod, hlavními jejími přednostmi oproti mokrému způsobu jsou jejich nízké náklady a to, že nezatěžují životní prostředí.

33

3.6 Výpis norem zabývajících se spoji Jelikož se v experimentální části zabýváme testováním lepených spojů, bylo si také zapotřebí udělat literární přehled v oblasti norem. Zde jsou uvedeny veškeré možné normy, zabývající se testováním spojů. Normy jsou rozděleny do skupin podle účelu použití a to pro konstrukční použití, nekonstrukční použití, anebo obojí.

3.6.1 Výpis norem pro konstrukční použití ČSN EN 302-1 Lepidla – pro nosné dřevěné konstrukce – metody zkoušení – část 1: Stanovení podélné smykové pevnosti [30]. Tato norma popisuje metodu stanovení podélné smykové pevnosti lepených spojů na přeplátovaných zkušebních tělesech z buku. Tato norma používá dva typy lepidel na bázi fenoplastů a aminoplastů, které popisuje norma EN 301, a využívá pro klasifikaci různé klimatické podmínky definované v ostatních částech normy, tedy ČSN EN 302 – 2, 3, 4. Spoje jsou zkoumány pro silnou a tenkou vrstvu slepu. Tato norma je vhodná a doporučuji ji použít pro stanovení použitelnosti a jakosti lepidel jen pro konstrukční aplikace [30]. ČSN EN 1194 Dřevěné konstrukce – lepené lamelové dřevo – třídy pevnosti a stanovení charakteristických hodnot [31]. Tato norma stanovuje systém tříd pevnosti a tuhosti v závislosti na hustotě dřeva pro horizontálně lamelové lepené dřevěné prvky pro nosné účely se čtyřmi nebo více lamelami. V současnosti je omezena na jehličnaté lepené lamelové dřevo. Tuto normu bych použil pro výpočet charakteristických hodnot pevnosti a tuhosti lepených lamelových nosníků pro konstrukční stavební účely [31]. ČSN EN 13354 Desky z rostlého dřeva (SWP) – kvalita lepení – metoda zkoušení [32]. Tato norma stanoví metodu zkoušení kvality lepení jednovrstvých a vícevrstvých desek z rostlého dřeva smykovou zkouškou pro suché, vlhké, nebo venkovní prostředí. 34

Tato norma neuvádí druh použití lepidel pro tuto metodu zkoušení, zřejmě se jedná o libovolný výběr lepidla. Tuto normu bych použil pro hodnocení lepidel lepených jednovrstvých a vícevrstvých desek z rostlého dřeva pro různé prostředí [32].

3.6.2 Výpis norem pro nekonstrukční použití ČSN EN 204 Klasifikace termoplastických lepidel na dřevo pro nekonstrukční stavební díly ke spojování dřeva a dřevitých materiálů [33]. Tato norma zařazuje lepidla na dřevo do tříd podle expozice ve vztahu k pevnosti lepeného spoje. Jsou zde uvedeny minimální střední hodnoty pevnosti lepeného spoje, které musí lepidlo splňovat pro každou expozici. Tato norma je hlavně určena k ochraně spotřebitele. Tato norma se používá společně s normou ČSN EN 205. Použil bych ji při výběru vhodného lepidla do jednotlivé expoziční třídy, a tak bych zajistil kvalitu pevnosti lepeného spoje dřeva [33]. ČSN EN 205 Zkušební postupy pro lepidla na dřevo pro nekonstrukční stavební díly. Stanovení pevnosti lepeného spojení ve smyku při tahovém namáhání [34]. Tato norma popisuje zkoušky lepidel na dřevo a dřevité materiály vzhledem k jejich odolnosti vůči různým fyzikálním vlivům (suché, vlhké, nebo venkovní prostředí). Tato lepidla jsou zatříděna do skupin D1 až D4 podle expozice v souladu s EN 204. Týká se to lepidel pro nekonstrukční aplikace, tedy ta, jež nejsou určena pro nosné (konstrukční) stavební díly, překližky atd. Zároveň tato norma předepisuje metodu pro stanovení pevnosti lepeného spoje dřeva ve smyku. Hodnocení spoje může být pro tenkou a silnou vrstvu slepu. Tuto normu doporučuji pro jakékoliv nekonstrukční aplikace k testování pevnosti jejich spoje ve smyku [34]. ČSN EN ISO 9653 Lepidla – zkušební metoda pro hodnocení rázové pevnosti lepených spojů ve smyku [35].

35

Tato norma u lepidel stanovuje rázovou pevnost lepených spojů. Využívá speciální zařízení, které díky své nárazové hlavě překročí do meze pevnosti spojů materiálů lepených kolmo na sebe. Hodnoty odolávající rázovým silám se zaznamenávají. Testování probíhá v prostředí za normálních podmínek. Tuto normu je vhodné použít tam, kde tyto materiály podléhají rázovému namáhání, s nímž se můžeme setkat například u stěn a podlah sportovních hal [35].

3.6.3 Výpis norem pro konstrukční a nekonstrukční použití ČSN EN ISO 13445 Lepidla – stanovení pevnosti ve smyku lepených spojů mezi tuhými substráty metodou smyku mezi bloky [37]. Tato norma využívá zařízení, která jsou určena především jen pro takové materiály, které mají modul pružnosti v materiálu vyšší než modul pružnosti lepeného spoje, a tak nedochází k porušení materiálu. Mezi tyto materiály patří kov, keramika, plast a méně i dřevo. Testování probíhá za normálních podmínek. Tuto normu bych použil pro testování pevnějších lepených spojů, kde je třeba vynaložení větší síly pro odtržení lepidla od materiálu [37]. ČSN EN 14257 Lepidla – lepidla na dřevo – stanovení pevnosti přeplátovaných spojů v tahu při zvýšené teplotě [38]. Tuto normu bych použil pro zkoušení pevnosti v tahu klínovitých spojů dřeva u lepidel, která se vyskytují v prostředí s vyššími teplotami dosahujícími až 80 °C [38]. ČSN EN 1465 Lepidla – stanovení pevnosti ve smyku při tahovém namáhání přeplátovaných lepených sestav [36]. Zkušební metoda pro stanovení pevnosti ve smyku při tahovém namáhání přeplátovaných sestav lepených lepidly je stejná jako u norem ČSN EN 205 a ČSN EN 302-1. Rozdílem této normy od těch předešlých je, že je obecnější a je určená pro testování

36

různých materiálů, a nikoli jen dřeva. Dále obsahuje ustanovení, které se týká bezpečnosti a ochrany životního prostředí. Tuto normu bych použil pro obecnější přehled testování spoje [36].

3.6.4 Normy pro všeobecné použití ČSN EN 13353 Desky z rostlého dřeva (SWP) – požadavky [39]. Tato evropská norma stanoví požadavky a klasifikaci desek z rostlého dřeva pro použití v suchém, vlhkém a venkovním prostředí definované v provozních třídách 1, 2, 3. Normu doporučuji pro shrnutí požadavků a vlastností při technologické přípravě postupu experimentální práce [39]. ČSN EN 789 Dřevěné konstrukce – zkušební metody – stanovení mechanických vlastností desek na bázi dřeva [40]. Tato norma uvádí zkušební metody pro ohyb, tah, tlak a smyk na bázi dřeva pro použití v nosných dřevěných konstrukcích. Ty jsou určeny k výpočtu charakteristických hodnot při návrhu zatížení. Normu doporučuji pro studium obecných vlastností mechanického zatížení, pro upřesnění požadavků, pro přípravu vzorků a zkušebního postupu [40].

37

4 MATERIÁL V této kapitole se věnuji popisu zařízení, která byla využívána při experimentu.

4.1 Plazmatické zařízení využitelné v dřevařském průmyslu Aby bylo možné plazmovou úpravu používat, bylo zapotřebí vyrobit novou technologií pro umělé vytváření plazmatu. Touto problematikou se v současné době zabývá mnoho autorů. V našem případě jsme vybrali technologii a spolupracovali s RNDr. Josefem Ráheľem, PhD. z Masarykovy univerzity (dále jen MU) v Brně. U vybrané technologie se jedná o studený modrý ionizující nedoutnavý plamen, který má svůj rozměr, velikost a tvar a lze jej sledovat na povrchu dielektrika.

4.1.1 Difúzní koplanární povrchový bariérový výboj (DCSBD) Předchůdcem difúzního koplanárního povrchového bariérového výboje (diffuse coplanar surface barrier discharge – dále jen DCSBD) je koplanární dielektrický bariérový výboj (coplanar diffuse barrier discharge – dále jen CDBD), který se liší od difúzního především nehomogenními hořícími mikrofilamenty na povrchu dielektrika a nižší životností zařízení v důsledku hořících plynů na elektrodách zařízení. Geometrické uspořádání je ale stejné. Další, ale méně používaná zařízení, hlavně kvůli kratší životnosti, jsou: [11] -

objemový dielektrický bariérový výboj (ODBV),

-

povrchový dielektrický bariérový výboj (SDBV). Koplanární bariérový výboj je druh dielektrického bariérového výboje, který vzniká na

povrchu dielektrika za pomoci dvojic paralelně uspořádaných elektrod buzených napětím opačné polarity tvořeným kovovými pásky stejných rozměrů a stejného tvaru nacházejícími se uvnitř dielektrika blízko jeho povrchu. Princip takového uspořádání zobrazuje obrázek 4.1.

38

A)

B)

Obrázek 4.1 – A) geometrické uspořádání CDBD, B) počítačové rozložení elektrického pole [11] Plazma koplanárního výboje se skládá z úzkých mikrofilamentů nacházejících se na povrchu dielektrika, které se na koncích rozšiřuje podél elektrod do tvaru písmene H a vytváří difúzní oblast. Tým prof. Černáka z Přírodovědecké fakulty MU optimalizoval geometrii tohoto CDBD elektrodového systému a podařilo se jim tak zkonstruovat tzv. DCSBD. Ten při atmosférickém tlaku generuje makroskopicky homogenní plazma s velice užitečnými vlastnostmi. Toto plazma se skládá z velkého množství mikrovýbojů, jejich tvar a velikost jsou určeny použitím pracovního plynu (Obrázek 4.2).

Obrázek 4.2 – DCSBD mikrofilament s charakteristickými rozměry hořícího plynu ve vzduchu a dusíku [11] Každý mikrovýboj se skládá z úzkého kanálku s difúzními konci. Zvýšením výkonu vzroste počet mikrovýbojů a současně se zrychlí jejich pohyb po povrchu dielektrika, čímž se vytvoří tenká vrstva makroskopicky homogenního plazmatu. Touto vlastností se 39

DCSBD výrazně odlišuje od jiných typů výbojů za atmosférického tlaku, kdy zvyšování výkonu vede ke zvýšené filamentaci výboje, a tedy i zvýšení homogenity [11, 12].

4.1.1.1

Přednosti difúzního koplanárního povrchového bariérového výboje (DCSBD)

Je schopný vytvořit vrstvu makroskopicky homogenního, tepelně nerovnovážného plazmatu s vysokou hustotou elektronů bez jakéhokoliv kontaktu s elektrodami [11]. Výboj hoří prakticky v každém běžně používaném pracovním plynu (Obrázek 4.3) [11].

Obrázek 4.3 – DCSBD hořící v různých plynech [11] Se zvyšováním střídavého vysokého napětí (tj. příkonu) roste počet mikrofilamentů, což má za následek vyšší homogenitu DCSBD (Obrázek 4.4) [11].

Obrázek 4.4 – Růst homogenity DCSBD ve vzduchu se zvyšováním příkonu [11] Výboj se vyznačuje vysokou hustotou výkonu při malé tloušťce plazmatu [11]. 40

Objemová hustota tenké vrstvy difúzního plazmatu je přibližně 100 W.

, s tím

souvisí i krátký čas opracování, a tak se DCSBD stává výhodným pro průmyslové využití (Obrázek 4.5) [13].

Obrázek 4.5 – Příčné rozložení světelného zařízení DCSBD při atmosférickém tlaku v dusíku při napětí 8 kV a frekvenci 6 kHz [11] DCSBD elektrodový systém má teoreticky neomezenou životnost [11]. Kovové elektrody DCSBD nejsou v kontaktu s plazmatem, a proto u nich nedochází k erozi. Je to velká výhoda v porovnání s jinými typy, např. u povrchových dielektrických bariérových výbojů (SDBD) dochází účinkem plazmatu k opotřebení elektrod a k jejich odleptávání, čímž se zkracuje jejich životnost. Odhaduje se na 100 hodin používání [11]. Kontakt lidského těla s DCSBD elektrodovým systémem není nebezpečný ani bolestivý v případě, že jedna z dvojice elektrod je uzemněná (Obrázek 4.6) [14].

Obrázek 4.6 – Kontakt lidského těla s povrchem dielektrika plazmového výboje [14]

41

4.2 Lisovací zařízení využitelné v dřevařském průmyslu Pro pevné spojení lepených dřev bylo použito lisovací zařízení typu ITALPRESSE SCF/6-S s 6 hydraulickými válci, plochou lisu 2500 x 1300 mm, s maximálním atmosférickým tlakem 7 000 b a maximálním lisovací teplotou 99 °C. Toto zařízení je umístěno v dílnách Ústavu nauky o dřevě. Zde je uveden na obrázku 4.7.

Obrázek 4.7 – Lisovací zařízení ITALPRESSE SCF/6-S [foto]

4.3 Zkušební zařízení pro testování pevnosti lepeného spoje dřeva Zkušebních zařízení pro testování lepených spojů dřeva je nemálo. Při výběru zařízení se musíme řídit příslušnou normou dle vybraného testu, ve kterém jsou předepsány požadavky kladené na zkušební zařízení. Pro naše účely byl vybrán modernizovaný zkušební univerzální stroj ZDM 5/51 (Obrázek 4.8).

42

4.3.1 Univerzální zkušební stroj ZDM 5/51

Obrázek 4.8 – Zkušební stroj ZDM 5/51 [foto]

4.3.2 Parametry stroje: - rychlost zatěžování 0–20 mm. - rozsah siloměrné hlavy 0–50 000 - software M-TEST

4.3.3 Popis ZDM 5/51 je univerzální zkušební stroj s mechanickým pohybem horního příčníku. Při zkoušce je ovládán prostřednictvím programu M-TEST přes připojené PC (start zkoušky, záznam a vyhodnocení veličin, ukončení zkoušky). Univerzální stroj umožňuje zkoušet široké spektrum mechanických vlastností podle zvoleného přípravku. Původně byl navržen pro testování rostlého dřeva při namáhání v tahu, tlaku, ohybu a smyku. Zkušební zařízení je umístěno v prostorech Ústavu nauky o dřevě na LDF MENDELU v Brně [15]. Stroj ZDM 5/51 byl nastaven k testování pevnosti lepené spáry na vzorcích dřeva. Vzorek se upíná do čelistí (horní a dolní) a při aktivaci spouštěče na PC se tyto čelisti uvedou do pohybu. Následně je vzorek roztahován. Speciální program M-TEST měří pomocí siloměrné hlavy a PC konečnou sílu a čas při lomu vzorku. Na obrázku 4.9 je vidět grafické znázornění průběhu testování vzorku v M-TESTu. 43

Obrázek 4.9 – Počítačové grafické vyhodnocení pevnosti lepeného spoje dřeva [foto]

4.3.4 Výpočet pevnosti lepeného spoje Nejdůležitější veličinou měřenou na trhacím stroji byla maximální síla k porušení zkušebního tělesa. Prostřednictvím

se vypočte pevnost

potřebná v

pomocí rovnice [16]: =

]

Legenda: – největší vynaložená síla [N] A – slepená zkušební plocha [

]

– délka slepené zkušební plochy [mm] b – šířka slepené zkušební plochy [mm]

4.3.5 Zjištění procentuální porušení spoje Další z parametrů pro statistické vyhodnocování je procentuální porušení v lepené spáře testovaného vzorku (obrázek 4.10).

44

Obrázek 4.10 – Ukázka porušení v lepené spáře testovaného vzorku měřeného v % [foto].

45

5 METODIKA Podmětem této práce byl požadavek firmy Less & Timber, s. r. o., na ověření ekonomického přínosu využití plazmatu v technologii výroby eurohranolů ze smrku. Jednou z variant, jak technologii úpravy povrchu plazmatem využít, bylo snížení množství nánosu lepidla. Testy byly provedeny na dvou dřevinách (smrku a buku).

5.1 Zkušební vzorky vyrobené ze smrku (SM) 5.1.1 Příprava smrkových lamel Všechny operace byly provedeny dle podmínek ČSN EN 205 a ČSN EN 204 pro expoziční třídu D1 při teplotě v prostředí 20

2 °C a relativní vlhkosti 65

Smrkové lamely byly vyrobeny z eurohranolu o vlhkosti 8

5 %.

0,5 %, které dodala firma

Less & Timber, s. r. o. Jednotlivé operace probíhaly v tomto pořadí: - podélné rozřezávání (rozmítání a omítání) – univerzální kotoučová pila - srovnání jedné plochy a hrany – spodní srovnávací frézka - tloušťková egalizace na 7 mm – vrchní tloušťkovací frézka - formátování na přesný rozměr 86 x 7 x 800 mm – univerzální kotoučová pila - zařazení lamel do skupin (Tabulka 5.1). Tabulka 5.1 – Zařazení lamel do skupin

Skupina

1. 2. 3.

Označení lamel

Počet vzorků

001 002 003 004 005 006

12 10 10 11 12 12

Ošetření plazmatem

Nános lepidla [g ]

ANO

80,0

NE

80,0

NE

160,0

46

1. skupina – 80 g

– snížený nános lepidla s ošetřením lepených ploch lamel studeným

plazmatem, bylo zhotoveno 22 vzorků. 2. skupina – 80 g

– snížený nános lepidla bez ošetření lepených ploch lamel

studeným plazmatem, bylo zhotoveno 21 vzorků. 3. skupina – 160 g

– normovaný nános lepidla bez ošetření lepených ploch lamel

studeným plazmatem, bylo zhotoveno 24 vzorků.

5.1.2 Příprava lepicí směsi K lepení bylo použito dvousložkové lepidlo Dura-kol 270 expoziční třídy D4. Poměr lepidla a tvrdidla byl dle výrobce stanoven na 100 : 5.

5.1.3 Ošetření plazmatem Ošetření povrchu plazmatem bylo provedeno na zařízení diffuse coplanar surface barrier discharge (DCSBD). Na zařízení byly nastaveny tyto parametry: max. výkon zařízení 450 W, příkon 500 W, šířka drážky mezi elektrodami 3 mm a mezielektroosová vzdálenost elektrod 1,5 mm, ošetřující plyn = vzduch, teplota plazmatu mezi 60 a 70 °C, napětí na elektrodách 10 kV RMS, frekvence 15 kHz, tlak v reaktoru 1 atm. = 100 kPa, posuv materiálu při ošetřování plazmatem činil 0,14 m.

, doba mezi ošetřením a

lepením se pohybovala mezi 1 a 10 min (popis zařízení v kapitole 4.1)

5.1.4 Aplikace lepidla Nános byl proveden jednostranně. Byl proveden odvážením lepicí směsi na laboratorních vahách a pomocí stěrky byl tento nános rozetřen. Byla použita laboratorní váha METTLER TOLEDO COLORLINE PS 7001-F. Velikost nánosu byla stanovena na 80 a 160 g

.

5.1.5 Lisování Lisování bylo provedeno za studena při teplotě 25 °C a lisovacím tlaku 0,5 MPa. Doba lisování byla stanovena na 24 hodin. Bylo použito lisovací zařízení typu ITALPRESSE SCF/6-S (viz kapitola 4.2) 47

5.1.6 Klimatizace Po odlisování byly vzorky dle příslušné normy klimatizovány při teplotě 20 relativní vlhkosti 65

2 °C a

5 % po dobu 6 týdnů.

5.1.7 Příprava a rozřezání vzorků Příprava a výroba vzorků byla provedena podle požadavků ČSN EN 205 pro expoziční třídu D1.

5.1.8 Test pevnosti lepeného spoje dle ČSN EN 205 Testy byly provedeny na testovacím zařízení ZDM 5/51 (popis zařízení v kapitole 4.3).

5.1.9 Statistické vyhodnocení Výsledky při experimentálním zjišťování jsou statisticky zpracovány v počítačovém programu STATISTICA. Při jejich vyhodnocování byl dodržen tento postup: 1. test extrémních hodnot, 2. základní popisná statistika, 3. test normality jednotlivých výběrů pomocí Shapiro-Wilkova testu, 4. test variability výběru pomocí Cochranova, Hartleyho, Bartlettova testu, 5. výběr

parametrických

nebo

neparametrických

testů

dle

vlastností

základních souborů, 6. určení minimální velikosti souboru, 7. vyhodnocení a stanovení závěru.

5.2 Zkušební vzorky vyrobené z buku (BK) 5.2.1 Příprava bukových lamel Všechny operace byly provedeny dle podmínek ČSN EN 205 a ČSN EN 204 pro expoziční třídu D1 při teplotě v prostředí 20

2 °C a relativní vlhkosti 65

5 %.

48

Příprava lamel: Lamely byly vyrobeny z masivního bukového dřeva – fošen. Jednotlivé operace probíhaly v tomto pořadí: - podélné rozřezávání (rozmítání a omítání) – univerzální kotoučová pila - srovnání jedné plochy a hrany – spodní srovnávací frézka - tloušťková egalizace na 7 mm – vrchní tloušťkovací frézka - formátování na přesný rozměr 86 x 7 x 800 mm – univerzální kotoučová pila - zařazení lamel do skupin (Tabulka 5.2). Tabulka 5.2 – Zařazení lamel do skupin Skupina Označení Počet vzorků Ošetření vzorků plazmatem 001 14 002 15 NE 1. 003 14 2.

3.

4.

1. skupina – 110 g

004 005 006 007 008 009 010 011 012

15 14 15 15 15 15 15 15 15

Nános lepidla [g ] 110,0

ANO

110,0

NE

160,0

ANO

160,0

– snížený nános lepidla bez ošetření lepených ploch lamel

studeným plazmatem, bylo zhotoveno 43 vzorků. 2. skupina – 110 g

– snížený nános lepidla s ošetřením lepených ploch lamel

studeným plazmatem, bylo zhotoveno 44 vzorků. 3. skupina – 160 g

– normovaný nános lepidla bez ošetření lepených ploch lamel

studeným plazmatem, bylo zhotoveno 45 vzorků.

49

4. skupina – 160 g

– normovaný nános lepidla s ošetřením lepených ploch lamel

studeným plazmatem, bylo zhotoveno 45 vzorků.

5.2.2 Příprava lepicí směsi: K lepení bylo použito lepidlo Duvilax LS 50 expoziční třídy D2. Lepicí směs byla rozředěna vodou v poměru 100 : 15.

5.2.3 Ošetření plazmatem Ošetření povrchu plazmatem bylo provedeno na zařízení diffuse coplanar surface barrier discharg (DCSBD). Na zařízení byly nastaveny tyto parametry: max. výkon zařízení 450 W, příkon 500 W, šířka drážky mezi elektrodami 3 mm a mezielektroosová vzdálenost elektrod 1,5 mm, ošetřující plyn = vzduch, teplota plazmatu mezi 60 a 70 °C, napětí na elektrodách 10 kV RMS, frekvence 15 kHz, tlak v reaktoru 1 atm. = 100 kPa, posuv materiálu při ošetřování plazmatem činil 0,14 m

, doba mezi ošetřením a

lepením se pohybovala mezi 1 a 10 min (popis zařízení v kapitole 4.1).

5.2.4 Aplikace lepidla Nános byl proveden jednostranně. Byl proveden odvážením lepicí směsi na laboratorních vahách a pomocí stěrky byl tento nános rozetřen. Byla použita laboratorní váha METTLER TOLEDO COLORLINE PS 7001-F. Velikost nánosu byla stanovena na 110 a 160 g

.

5.2.5 Lisování Lisování bylo provedeno za studena při teplotě 25 °C a lisovacím tlaku 0,5 MPa. Doba lisování byla stanovena na 24 hodin. Bylo použito lisovací zařízení typu ITALPRESSE SCF/6-S (viz kapitola 4.2)

5.2.6 Klimatizace Po odlisování byly vzorky dle příslušné normy klimatizovány při teplotě 20 relativní vlhkosti 65

2 °C a

5 % po dobu 6 týdnů.

50

5.2.7 Příprava a rozřezání vzorků Příprava a výroba vzorků byla provedena podle požadavků ČSN EN 205 pro expoziční třídu D1.

5.2.8 Test pevnosti lepeného spoje dle ČSN EN 205 Testy byly provedeny na testovacím zařízení ZDM 5/51 (popis zařízení v kapitole 4.3).

5.2.9 Statistické vyhodnocení Výsledky při experimentálním zjišťování jsou statisticky zpracovány v programu STATISTICA. Při jejich vyhodnocování byl dodržen tento postup: 1. test extrémních hodnot, 2. základní popisná statistika výběrových souborů, 3. test normality jednotlivých výběrů pomocí Shapiro-Wilkova testu, 4. test variability výběru pomocí Cochranova, Hartleyho, Bartlettova testu, 5. výběr

parametrických

nebo

neparametrických

testů

dle

vlastností

základních souborů, 6. určení minimální velikosti souboru, 7. vyhodnocení a stanovení závěru.

51

6 Výsledky 6.1 Zkušební vzorky smrku Naměřená data byla pro přehlednost roztříděna podle skupin do tabulky 6.1. Vyřazení vzorků je označeno * a bylo prováděno na základě procentuálního porušení zkušebního vzorku. Tabulka 6.1 – Naměřené hodnoty testovacích vzorků pro statistické vyhodnocování (celá tabulka viz příloha 11.1). Vyřazení Konečná síla Porušení zkušebního

Nános lepidla

vzorků

Skupina

porušení [N]

vzorku [%]

6

1112,9

0

160

*

6

1095,85

0

160

*

[g

]

Ošetření

(*)

Obrázek 6.1 – Krabicový graf – vyhodnocení extrémních a odlehlých hodnot souboru. Na obrázku 6.1 můžeme sledovat variabilitu hodnot ve skupinách odpovídající naměřeným silám. Po vyhodnocení dat jsou zde zaznamenány extrémní a odlehlé hodnoty. Extrémní hodnotu zaznamenala skupina se 160g

nánosem lepidla bez použití

plazmové úpravy a odlehlou hodnotu zaznamenala skupina s 80g

nánosem lepidla s

použitím plazmové úpravy. Tyto hodnoty byly odstraněny z předpokladu hrubé chyby měření vzorků, příčinou této chyby měření může být větší vrstva lepidla. Naopak žádnou extrémní a odlehlou hodnotu nezaznamenala skupina s 80g

nánosem lepidla bez

použití plazmové úpravy.

52

Obrázek 6.1 – Krabicový graf skupin Tabulka 6.2 – Základní popisná statistika skupin 160 g

bez

80 g

bez

80 g

Proměnná

plazmatu

plazmatu

s plazmatem

Počet vzorků

4

8

8

Průměr

812,8875

557,775

640,43125

Inter. spol. dolní mez

506,2207

323,5835

478,7672

Inter. spol. horní mez

1119,554

791,967

802,095

Medián

836,425

498,475

631,25

Modus

Vícenás.

Vícenás.

Vícenás.

Četnost

1

1

1

Minimum

583,65

276,7

353,8

Maximum

995,05

1091,4

922,4

Dolní kvartil

654,6

318,325

499,7

53

Horní kvartil

971,175

730,25

792,675

Rozptyl

37142,52229

78470,78357

37393,20138

Směrodatná odchylka

192,7239536

280,1263707

193,3732179

Variační koeficient

23,70856405

50,2221094

30,19421958

Šikmost

−0,394832326

0,986896996

0,002615581

Špičatost

−3,237846737

0,475475291

−1,150560685

Obrázek 6.2 – Histogram – rozdělení normálního souboru. Na základě histogramu byla ověřována normalita souboru. Pomocí Shapiro-Wilkova testu byla zkoumána phodnota, a jelikož platí p > α (0,05) tudíž můžeme předpokládat, že všechny výběry pochází ze základního souboru s normálním rozdělením.

Obrázek 6.2 – Histogram skupin Obrázek 6.3 – Jednofaktorová ANOVA – rozdíly průměrů skupin. V grafu můžeme sledovat rozdíly průměrů skupin s intervalem spolehlivosti odpovídajícím naměřeným

54

silám. Hodnoty těchto průměrů jsou uvedeny v základní popisné statistice (Tabulka 6.2). Z grafu je zřejmé, že nebyl prokázán rozdíl průměrů.

Obrázek 6.3 – Rozdíly průměrů skupin

6.2 Zkušební vzorky buku Naměřená data byla pro přehlednost roztříděna podle skupin do tabulky 6.3. Vyřazení vzorků je označeno * a bylo prováděno na základě procentuálního porušení zkušebního vzorku. Tabulka 6.3 – Naměřené hodnoty testovacích vzorků pro statistické vyhodnocování (celá tabulka viz příloha 11.2). Vyřazení Nános lepidla

Konečná síla

Porušení zkušebního

Skupina

porušení [N]

vzorku [%]

001

586,88

100

110

001

1648,40

100

110

[g

]

vzorků Ošetření

(*)

55

Obrázek 6.4 – Krabicový graf – variabilita souboru. Na obrázku 6.4 můžeme sledovat variabilitu hodnot skupin odpovídající naměřeným sílám. Po vyhodnocení dat jsou také zaznamenány extrémní a odlehlé hodnoty. Extrémní a zároveň odlehlou hodnotu nánosem lepidla s použitím plazmové úpravy. Tyto

zaznamenala skupina se 160 g

hodnoty byly odstraněny z důvodů hrubé chyby měření, příčinou bylo porušení vzorků před jejich testování. U ostatních skupin nebyly zaznamenány žádné extrémní a odlehlé hodnoty.

Obrázek 6.4 – Krabicový graf skupin Tabulka 6.4 – Základní popisná statistika skupin 110 g

bez 110 g

s

160 g

160 g

s

Proměnná

plazmatu

plazmatem

bez plazmatu

plazmatem

Počet vzorků

38

24

21

9

Průměr

1029,516447

Inter. spol. dolní mez

857,223

1354,444792 1333,763095 1162,801

1114,564

1869,608333 1714,800 56

Inter. spol. horní mez

1201,810

1546,088

1552,963

2024,416

Medián

1035,6625

1406,4125

1275,325

1827,325

Modus

Vícenás.

Vícenás.

Vícenás.

Vícenás.

Četnost

1

1

1

1

Minimum

137,425

595

267,45

1562,225

Maximum

2012,2

2047,15

2196,05

2177,475

Dolní kvartil

586,875

979,1625

967,2

1746,725

Horní kvartil

1460,275

1716,9125

1597,975

2067,975

Rozptyl

274763,8438

205978,3133 231891,5631

40561,09297

Směrodatná odchylka

524,1792096

453,8483373 481,5512051

201,3978475

Variační koeficient

50,91508843

33,5080721

36,10470306

10,77219458

Šikmost

−0,075306896 −0,08690974 −0,039463948

0,249789075

Špičatost

−0,982209424

−1,2295642 −0,060138456 −0,897585906

Obrázek 6.5 – Histogram – rozdělení normálního souboru. Na základě histogramu byla ověřována normalita souboru. Pomocí Shapiro-Wilkova testu byla zkoumána phodnota, a jelikož platí p > α (0,05) tudíž můžeme předpokládat, že všechny výběry pochází ze základního souboru s normálním rozdělením.

57

Obrázek 6.5 – Histogram skupin Obrázek 6.6 – Jednofaktorová ANOVA – rozdíly průměrů skupin. V grafu můžeme sledovat rozdíly průměrů skupin s jejich intervalem spolehlivosti odpovídajícím naměřeným sílám. Hodnoty těchto průměrů jsou uvedeny v popisné statistice (Tabulka 6.4). Z grafu je zřejmé, že statisticky významný rozdíl prokázala skupina se 160 g

nánosem lepidla s použitím plazmové úpravy od všech skupin.

58

Obrázek 6.6 – Rozdíly průměrů skupin

6.3 Porovnání pevnosti ošetřených a neošetřených vzorků studeným plazmatem při stejném množství nánosu lepidla Obrázek 6.7 – Sloupcový graf – porovnání průměrů skupin. Obrázek 6.7 porovnává průměry skupin SM a BK vzorků s ošetřením a bez ošetření povrchu studeným plazmatem při stejném množství nánosu lepidla. Z grafu je zřejmé, že na zvýšení pevnosti SM a BK vzorků má vliv použití plazmové úpravy.

59

Obrázek 6.7 – Zvýšení pevnosti SM a BK vzorků v procentech při použití plazmové úpravy v porovnání bez použití plazmové úpravy při stejném množství nánosu lepidla.

60

7 Diskuse Experimenty nám přinesly výsledky pevnosti smrkových a bukových vzorků ve smyku při namáhání v tahu. Výsledky zkušebních vzorků smrku zobrazuje obrázek 6.3. K porovnání skupin došlo jednak při referenčním nánosu lepidla bez ošetření povrchu studeným plazmatem, jednak při sníženém nánosu lepidla s ošetřením a bez ošetření povrchu studeným plazmatem. Jako referenční nános bylo použito 160 g jako snížený nános bylo použito 80 g

lepidla a

Výsledky nám uvádějí rozdíly mezi

průměry skupin, ale pomocí jednofaktorové ANOVY nebyl prokázán žádný statisticky významný rozdíl mezi středními hodnotami skupin. Pravděpodobně hlavním důvodem, proč nejsou výsledky průkazné, je jednak malý počet naměřených vzorků a jednak velká variabilita dat. Tyto hodnoty průměrů jsou uvedeny v tabulce 6.2. Průměrná hodnota pevnosti lepeného spoje ve smyku při nánosu lepidla 160 g bez použití plazmové úpravy byla 812 N, tedy vyšší než průměrná hodnota při nánosu lepidla 80 g

s použitím plazmové úpravy, která činila 640 N. Použití plazmové úpravy

při tomto sníženém množství nánosu lepidla nám nedovolilo zachovat dostačující pevnost lepeného spoje. Průměr skupin smrkových vzorků bez použití plazmové úpravy při nánosu lepidla 80 g

se při použití plazmové úpravy zvýšil o 15 %. To je zobrazeno na

obrázku 6.7. Tyto výsledky nejsou statisticky ověřené, pro jejich průkaznost bude zapotřebí provést další měření. Experiment se zkušebními vzorky buku přinesl pozitivnější výsledky, zobrazuje je obrázek 6.6. K porovnání skupin došlo jednak při referenčním nánosu lepidla s ošetřením a bez ošetření povrchu studeným plazmatem, jednak při sníženém nánosu lepidla s ošetřením a bez ošetření povrchu studeným plazmatem. Jako referenční nános bylo použito 160 g bylo použito 80 g

lepidla a jako snížený nános

Výsledky nám uvádějí rozdíly mezi průměry skupin,

kde pomocí jednofaktorové ANOVY jsme zjistili, že se statisticky významně lišila skupina s průměrem při nánosu lepidla 160 g

s použitím plazmové úpravy od

všech ostatních skupin. Tyto výsledky jsou prokazatelnější než u zkušebních vzorků smrku, kde jejich předpoklad spočívá v počtu naměřených vzorků. Hodnoty průměrů jsou uvedeny v tabulce 6.4. Průměrná hodnota pevnosti lepeného spoje ve smyku při nánosu lepidla 160 g

bez použití plazmové úpravy byla 1333 N, zatímco průměrná

hodnota při nánosu lepidla 110 g

s použitím plazmové úpravy byla 1354 N. Průměr

skupin bukových vzorků bez použití plazmové úpravy při nánosu lepidla 110 g

byl při

použití plazmové úpravy zvýšen o 24 % a průměr skupin bez použití plazmové úpravy při 61

nánosu lepidla 160g

byl při použití plazmové úpravy zvýšen o 29 % viz obrázek 6.7.

Výsledky naznačují, že i při nánosu lepidla sníženém na 110 g

byla při použití

plazmové úpravy zachována dostatečná pevnost lepeného spoje. Výsledky ale nejsou zcela statisticky ověřené, pro jejich průkaznost bude zapotřebí provést další měření. Cílem této práce bylo ověřit pozitivní vliv ošetření studeným plazmatem na pevnost lepení a ověřit možnost snížení nánosu lepidla při zachování dostatečné pevnosti lepeného spoje. Výsledky autorů výzkumů v oblasti zkoumané problematiky je velmi málo. Při rešerši se ale podařilo najít výsledky alespoň jednoho autora [29]. Autor [29] ve svém experimentu zjistil, že aplikováním plazmové úpravy na povrch dřevovláknitých a dřevotřískových desek lze snížit nános lepidla o 2/3 s neměnnou pevností v tahu. Náš experiment nám dovolil s použitím plazmové úpravy snížit množství nánosu lepidla přibližně o 1/3 u buku a přitom zachovat dostačující pevnost v tahu. Naopak nám experiment nedovolil s použitím plazmové úpravy zachovat dostatečnou pevnost u zkušebních vzorků smrku, kde bylo množství nánosu lepidla sníženo o ½. Výsledky nemusejí být ovlivněné jen množstvím sníženého nánosu lepidla, ale také konkrétním výběrem lepidla, čímž se zabývají autoři [14]. Dále mohou být výsledky ovlivněné výběrem zařízení plazmové úpravy a nastavením jeho parametrů, čímž se dále zabývají autoři [23]. Navýšení pevnosti lepeného spoje při použití plazmové úpravy vykázaly jak vzorky smrku, tak vzorky buku. Tyto výsledky se ztotožňují s výsledky autorů [28], kteří přinesli první důkaz o tom, že přilnavost lepidla k adherendu pozitivně ovlivňuje plazmová úprava. Při porovnání navýšení pevnosti dřeva při stejném množství nánosu lepidla s ošetřením a bez ošetření studeným plazmatem vykázal náš experiment podobné výsledky jako výsledky jiných autorů. Autoři [27] zkoumali pevnosti lepeného spoje při nanášení stejného množství lepidla na vzorky s použitím a bez použití plazmové úpravy. Jejich výsledky prokázaly zvýšení pevnosti lepeného spoje při použití plazmové úpravy například u akátu až o 28 procent. Dále u týkového dřeva přibližně o 4 procenta a u dubu přibližně o 18 procent. V naši práci se výsledky zkušebních vzorků smrku při sníženém množství nánosu lepidla podobaly výsledkům dubu a výsledky zkušebních vzorků buku při sníženém množství nánosu lepidla se zase podobaly výsledkům akátu. Na zkušební vzorky smrku při 80 g

množství nánosu lepidla připadalo při použití plazmové úpravy

navýšení pevnosti spoje přibližně o 15 procent. Na zkušební vzorky buku při 110 g 62

množství nánosu lepidla připadalo při použití plazmové úpravy navýšení pevnosti spoje přibližně o 24 procent a při 160 g

množství nánosu lepidla při použití plazmové

úpravy navýšení pevnosti spoje přibližně o 29 procent.

63

8 Závěr Zkoumání čtvrtého skupenství hmoty v podobě plazmatu, které se převážně nachází ve vesmíru, je v současnosti moderním trendem pro výzkum. V dřevozpracujícím průmyslu se setkáváme s nízkoteplotním plazmatem, které využívá řada zařízení. Jedním z nich je difúzní koplanární povrchový bariérový výboj, který byl použit při experimentu. Toto zařízení má při výboji vliv na lepší přilnavost lepených materiálů. V současnosti je řada firem a společností, které se snaží omezit své náklady na výrobu. V dřevoprůmyslu je snaha snižovat náklady při využití plazmových technologií. Při jejich aplikaci tak můžeme regulovat množství nánosu lepidel a zároveň zachovat dostačující fyzikální a mechanické vlastnosti materiálu. Po provedení experimentu a vyhodnocení naměřených dat jsme došli k rozdílným výsledkům u smrku a buku z hlediska ověření možnosti snížení nánosu lepidla při zachování dostatečné pevnosti lepeného spoje. Výsledky zkušebních vzorků smrku s použitím plazmových úprav při na polovinu sníženém množství nánosu lepidla neprokázaly zachování dostatečné pevnosti lepených spojů. Výsledky zkušebních vzorků buku s použitím plazmových úprav při přibližně o 1/3 sníženém množství nánosu lepidla prokázaly zachování dostatečné pevnosti lepených spojů. Výsledky tedy potvrdily, že při použití plazmové úpravy můžeme regulovat nános lepidla na dřevo a zároveň zachovat dostačující pevnost lepeného spoje.

64

9 Summary This work deals with modern surface treatment by cold plasma. The crucial aim of the thesis is to verify the positive impact of cold plasma treatment on the firmness of glueing and to verify the possibility to reduce the amount of glue while maintaining the sufficient firmness of glued bond. In its theoretical part, the work presents an introduction to the plasma problematics. It describes the history of plasma, its occurrence and use from the industrial point of view. It also includes a research about contemporary findings about the problematics and treats a study of methods of surface change evaluation. On the base of this research it describes the hydrophilic and hydrophobic reactions of liquid and differences between them. One part of the work was devoted to wood glueing research field. It describes the theory of glueing process and nowadays use of glue in the woodprocessing industry. It also discusses the before glueing wood treatment. In the experimental part, the work compares firmness of glued bond of spruce and beech wood with and without cold plasma treatment at reduced and non-reduced amount of glue. An experiment with trial samples of spruce with cold plasma surface treatment at reduced amount of glue didn't show a positive result of maintaining a sufficient firmness of glued bond. An average value of glue bond firmness in shear at 160 g

of glue amount

without plasma treatment was 812 N, therefore higher than an average value at 80 g of glue amount with plasma treatment, which was 640 N. Averages of spruce sample groups without plasma treatment application at 80 g

of glue amount increased by

15 % when plasma treatment was applied. However, the tested groups didn't show a statisticaly important difference between the averages. An experiment with trial samples of beech showed more positive results. They show that, although with a reduced amount of glue at 110 g

, a sufficient firmness of glued bond was maintained while treated with

plasma. Average value of firmness of glued bond in shear at 160 g

of glue amount

without plasma treatment application was 1333 N, therefore lower than average value at 110 g

of glue amount with plasma treatment, which was 1354 N. Averages of groups

of beech samples without plasma treatment at 110 g

of glue amount increased by

24 % after being treated with plasma and averages of groups without plasma treatment at 160 g

of glue amount increased by 29 % after plasma treatment application. The

results show that plasmatic pre-adjustment has a positive impact on the firmness of glueing and when used, the amount of glue can be reduced while maintaining sufficient firmness of

65

glued bond. However, the recorded values have not been statisticaly proved yet. It is necessary to verify them with further measurement.

66

10 Použitá literatura: 1. MACKOVÁ, Iva. Povrchové úpravy polyesteru v plazmatu. 2010. Diplomová práce. Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně. 2. KREJČÍ, V. Plazma, čtvrté skupenství hmoty. 1. Praha: Orbis, 1974. 3. AUBRECHT, Vladimír. Technické aplikace plazmatu – současný stav a trendy rozvoje. Brno: Vutium, 2003. 4. KICKUTH, Rolf. Plasma technology. Duesseldor: German Federal Ministry of Education and Research, 2001. Dostupné z: http://www.bmbf.de/pub/plasma_technology.pdf 5. BANDUHN, Norbert et al. Educational materials: Bonding/adhesives textbook. 1. Düsseldorf: feica, 2004, s. 86. 6. LIŠKOVÁ, M. Plazmochemické reakce: studijní text [online]. MU Brno, 2008 [cit. 2012-02-09]. Dostupné z: http://is.muni.cz/th/77987/prif_m/plasmochemie.pdf 7. KUPSKÁ, Ivana. Vliv mikrovlnného plazmatu vzduchu na smáčivost povrchů syntetických polymerů. 2010. Diplomová práce. Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně. 8. VLACHOVÁ, Magda. Techmania: Edutorium. In: Plazma [online]. 2009 [cit. 2012-02-09]. Dostupné z: http://www.techmania.cz/edutorium/clanky.php?key=616 9. Přednášková prezentace. In: Vliv plazmatu na vlastnosti dřeva [online]. [cit. 201202-09]. Dostupné z: http://wood.mendelu.cz/eLearning/SMD/PR/PR_SMD_12a.pdf 10. KUPKA, Lukáš. Aldebaran bulletin: výzkum slunečního plazmatu. [online]. 2004, roč. 2 (č. 23) [cit. 2012-02-09]. Dostupné z: http://www.aldebaran.cz/bulletin/2004_23_son.html 11. ZSOLT, Szalay. Plazmová úprava povrchov lignocelulózových materiálov. 2009. Diplomová práce. Univerzita Komenského v Bratislavě. 12. ŠIMOR, M., RÁHEĽ, J. a ČERNÁK, M. Atmospheric-pressure diffuse coplanar surface discharge for surface treatments. Applied Physics Letters. 2002 (č. 15), 3. DOI: 10.1063/1.1513185. 13. ČERNÁK, M., ČERNÁKOVÁ, L. a KOVÁČIK, D. Diffuse Coplanar Surface Barrier Discharge and its applications for in-line processing of low-added-value materials. The European Physical Journal Applied Physics. 2009, roč. 47, č. 2, 1. DOI: 10.1051/epjap/2009131. 67

14. ODRÁŠKOVÁ, Mária. Účinky elektrickej plazmy na povrch drevených materiálov. 2009. Dizertační práce. Univerzita Komenského v Bratislavě. 15. Ústav nauky o dřevě. Wood.mendelu [online]. [cit. 2012-02-09]. Dostupné z: http://wood.mendelu.cz/ml/unod/?q=cs/node/106. 16. MRŇOUS, Vladimír. Pevnost lepených spojů listnatých druhů dřev, vystaveným extrémním podmínkám. [s. l.], 2010. 63 s. Bakalářská práce. Mendelova univerzita v Brně. 17. GREGOR, Miroslav. Lepidla – tmely. [online]. 2011 [cit. 2011-08-10]. Dostupné z: http://www.gluetechnology.eu/4852/lepeni-lepenie/. 18. KODYS, Josef. Montážní lepení a lepení spárovek tropických druhů dřev. 2007. Bakalářská práce. Mendelova univerzita v Brně. 19. KŘUPALOVÁ, Zdeňka. Nauka o materiálech. 2. Praha: Sobotáles, 2004. ISBN 8086817-02-4. 20. HRÁZSKÝ, Jaroslav a KRÁL, Pavel. Kompozitní materiály na bázi dřeva: Aglomerované materiály. Brno, 2007, 253 s. 21. KRÁL, Pavel a HRÁZSKÝ, Jaroslav. Kompozitní materiály na bázi dřeva: Dýhy a vrstvené materiály masivní materiály. Brno, 2005, 206 s. 22. HAVELKA, Štěpán. Lepení sendvičových střešních panelů při výrobě autobusů v podmínkách SOR Libchavy. 2011. Bakalářská práce. Univerzita Pardubice. 23. PODGORSKI, L., CHEVET, B. et al. Modification of wood wettability by plasma and corona treatments. International Journal of Adhesion and Adhesives. 2000 (č. 2), 103-111. 24. REHN, P. a VIÖL, W. Dielectric Barrier Discharge Treatments at Atmospheric Pressure for Wood Surface Modification. European journal of wood and wood products. 2003 (č. 2). DOI: 10.1007/s00107-003-0369-6. 25. ODRÁŠKOVÁ, M. a ČERNÁK, M. et al. Effect of terpene admixture on negative corona current pulses in air. Czechoslovak journal of physics. 2004 (č. 3). DOI: 10.1007/BF03166488. 26. ZAHORANOVÁ, A. a ODRÁŠKOVÁ, M. et al. Surface modification by nonequilibrium plasma at atmospheric pressure. Proc. The 2nd Seminar on New Trends in Plasma Physics and Solid State Physics. 2006. 27. REHN, P. a VIÖL, W. et al. Wood surface modification in dielectric barrier discharges at atmospheric pressure. Surface and Coatings Technology. 2003.

68

28. AVRAMIDIS, G. a SCHOLZ G. et al. Improved bondability of wax-treated wood following plasma treatment. Wood science and technology. 2009 (č. 2). DOI: 10.1007/s00226-010-0327-5. 29. GERSTENBERK, K. AP – plasma treatment of wooden surface. Tigres. (č. 48). 30. ČSN EN 302-1. Lepidla – pro nosné dřevěné konstrukce – metody zkoušení – část 1: Stanovení podélné smykové pevnosti. Praha: Český normalizační institut, 2004. 31. ČSN EN 1194. Dřevěné konstrukce – lepené lamelové dřevo – třídy pevnosti a stanovení charakteristických hodnot. Praha: Český normalizační institut, 1999. 32. ČSN P CEN/TS 13354. Desky z rostlého dřeva (SWP) – kvalita lepení – metoda zkoušení. Praha: Český normalizační institut, 2005. 33. ČSN EN 204. Klasifikace termoplastických lepidel na dřevo pro nekonstrukční stavební díly ke spojování dřeva a dřevitých materiálů. Praha: Český normalizační institut, 1994. 34. ČSN EN 205. Zkušební postupy pro lepidla na dřevo pro nekonstrukční stavební díly. Stanovení pevnosti lepeného spojení ve smyku při tahovém namáhání. Praha: Český normalizační institut, 1994. 35. ČSN EN ISO 9653. Lepidla – zkušební metoda pro hodnocení rázové pevnosti lepených spojů ve smyku. Praha: Český normalizační institut, 2001. 36. ČSN EN 1465. Lepidla – stanovení pevnosti ve smyku při tahovém namáhání přeplátovaných lepených sestav. Praha: Úřad pro technickou normalizaci, metrologii a státní zkušebnictví, 2009. 37. ČSN EN ISO 13445. Lepidla – stanovení pevnosti ve smyku lepených spojů mezi tuhými substráty metodou smyku mezi bloky. Praha: Český normalizační institut, 2007. 38. ČSN EN 14257. Lepidla – lepidla na dřevo – stanovení pevnosti přeplátovaných spojů v tahu při zvýšené teplotě. Praha: Český normalizační institut, 2007. 39. ČSN EN 13353. Desky z rostlého dřeva (SWP) – požadavky. Praha: Český normalizační institut, 2003. 40. ČSN EN 789. Dřevěné konstrukce – zkušební metody – stanovení mechanických vlastností desek na bázi dřeva. Praha: Český normalizační institut, 2005.

69

11 PŘÍLOHY 11.1 Zkušební vzorky smrku Tabulka 6.1 – Naměřené hodnoty testovacích vzorků pro statistické vyhodnocování.

Skupina

Konečná síla lomu [N]

6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 6 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

1112,9 1095,85 995,05 408,85 917,15 947,3 842,85 1281,3 1334,95 1719,5 1895,45 1371,25 1922 1751,35 1066,25 1790,2 725,55 1481 1443,85 1430,45 583,65 1856,05 1653,85 1284,1 896,7 497,35 1297,2 1321,8 1204,2 499,6 1445,25 774,65 530,6 276,7

Porušení zkušebního vzorku [%] 0 0 95 0 0 85 5 0 30 25 30 0 0 0 35 0 50 0 0 0 100 50 0 15 30 95 10 0 10 80 0 100 0 100

Nános lepidla [g ] 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80

Vyřazení Ošetření vzorků (*) * * * * * * * * * * * * * * * * *

* * * * * * * * 70

4 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3 2

1488,25 332,3 304,35 1154,2 685,85 1091,4 1423,15 1303,65 953,7 1213,45 1236,6 742,55

0 100 100 45 50 50 5 4 45 0 0 0

80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80

*

Plazma

* * * * * *

2

1340,25

0

80

Plazma

*

2 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1

707,9 554,6 922,4 1471,2 353,8 800,35 1252,25 1978,65 1831,75 522,75 816,55 476,65 1448,6 768,8 1404,45 1426,8

95 100 85 0 100 0 0 0 40 95 70 100 100 70 20 0

80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80 80

Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma

*

* * * * *

* *

11.2 Zkušební vzorky buku Tabulka 6.3 - Naměřené hodnoty testovacích vzorků pro statistické vyhodnocování.

Skupina

Konečná síla lomu [N]

001 001 001 001

586,88 1648,40 1683,05 365,23

Porušení zkušebního vzorku [%] 100 100 100 100

Nános lepidla [g ] 110 110 110 110

Ošetření

Vyřazení vzorků (*)

71

001 001 001 001 001 001 001 001 001 001 002 002 002 002 002 002 002 002 002 002 002 002 002 002 002 003 003 003 003 003 003 003 003 003 003 003 003 003 003 004 004 004 004 004 004 004 004

137,43 1753,15 1831,10 1480,65 1819,5 1229,10 1308,45 1870,625 965,13 321,10 995,15 450,85 186,30 892,23 1430,93 1180,50 801,28 788,03 488,28 233,65 1074,20 796,95 894,30 1049,08 1063,45 474,30 1460,28 1586,10 1022,25 1905,675 1484,00 2012,25 1836,825 1768,53 169,83 1290,00 1445,45 773,90 2191,6 771,83 1402,3 1628,3 1550,78 1483,60 1049,90 1602,88 1669,78

100 60 50 100 0 100 100 30 100 100 80 90 100 95 75 100 90 100 100 100 90 100 90 100 80 100 70 95 65 0 100 90 0 70 100 95 100 85 0 100 40 0 90 50 95 75 85

110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110

*

*

*

*

* Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma

* *

72

004 004 004 004 004 004 004 005 005 005 005 005 005 005 005 005 005 005 005 005 005 006 006 006 006 006 006 006 006 006 006 006 006 006 006 006 007 007 007 007 007 007 007 007 007 007 007

1615,725 1641,425 1003,13 676,55 1580,38 2028,875 1617,55 1995,5 595,00 1960,85 1893,40 955,20 1398,68 1764,05 1173,65 1886,675 1122,80 1895,05 2047,15 1997,43 1276,85 2073,85 829,48 2303,325 769,58 1414,15 1405,075 1198,23 1715,575 1901,625 2180,125 2144,8 2188,925 1984,3 1733,725 1937,1 1491,55 2163,5 1597,98 2091,3 1250,60 1514,025 1993,675 1401,03 1838,9 2190,175 1613,9

20 0 100 85 95 10 15 10 100 70 90 100 90 75 20 20 100 90 70 65 100 40 80 0 100 80 45 60 15 20 0 15 15 0 0 0 0 25 95 35 100 30 0 85 0 20 0

110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 110 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160

Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma

* *

* * *

* *

* *

* * * * * * * * * * * * * * * * * 73

007 007 007 007 008 008 008 008 008 008 008 008 008 008 008 008 008 008 008 009 009 009 009 009 009 009 009 009 009 009 009 009 009 009 010 010 010 010 010 010 010 010 010 010 010 010 010

2216,3 1091,10 1368,35 1443,9 841,78 1938,625 1728,7 967,20 1327,425 1238,45 949,05 1862,1 1712,5 1824,95 1217,50 1345,03 2026,075 1663,2 1894,5 1521,7 1910,975 1581,50 1446 1523,675 1275,33 937,88 267,45 1816,43 2012,53 1698,4 2325,4 743,88 2196,05 2085,00 1891 1562,23 2089,63 1724,53 1827,33 2133,2 1989,625 1695,175 1926,35 2067,98 2317,575 2177,48 1746,73

0 100 70 0 95 35 0 65 0 60 100 0 0 60 100 95 40 0 0 40 25 50 20 0 70 95 100 95 95 0 35 100 95 90 0 80 80 90 95 5 0 20 0 95 0 50 60

160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160

*

* * * *

* *

* * * * * * *

* *

Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma

*

* * * * *

74

010 010 011 011 011 011 011 011 011 011 011 011 011 011 011 011 011 012 012 012 012 012 012 012 012 012 012 012 012 012 012 012

1920,325 476,68 2042,125 1795,05 1601,45 1647 1429,525 2049,95 1922 1678,15 1644,475 1646,025 1979,275 2141,3 1823,675 1772,70 1857,90 2027,175 2995,35 1591,125 1841,975 1199,63 1553,7 1604,125 1663,2 1834,025 1778,85 1569,9 1867,4 1817,95 1978,725 1885,7

25 100 30 20 20 0 35 0 0 0 0 0 15 45 15 80 90 0 0 0 40 55 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160 160

Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma Plazma

* * * * * * * * * * * * * *

* * * * * * * * * * * * * *

75