Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta. Vliv pojivové báze lepidel na pevnost a houževnatost lepeného spoje listnatých druhů dřev

Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta

Ústav nábytku, designu a bydlení

Vliv pojivové báze lepidel na pevnost a houževnatost lepeného spoje listnatých druhů dřev

Diplomová práce

2013

Bc.Vladimír Mrňous

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma: „Vliv pojivové báze lepidel na pevnost a houževnatost lepeného spoje listnatých druhů dřev ˝ zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová 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 Mé poděkování za odborné vedení a cenné rady patří především vedoucí mojí diplomové práce doc. Ing. Daniele Tesařové, Ph.D. Dále bych chtěl poděkovat panům Vojtěchu Vičarovi a Ing. Petru Čechovi, Ph.D. za jejich ochotu, rady a pomoc při výrobě zkušebních vzorků. Také bych chtěl poděkovat doc. Ing. Vladimíru Grycovi, Ph.D. za umožnění konzultace. A také všem, kteří mi ochotně pomáhali, jak s přípravou práce, tak i s poskytnutím materiálu na výrobu vzorků.

Abstrakt Jméno: Vladimír Mrňous Název diplomové práce: Vliv pojivové báze lepidel na pevnost a houževnatost lepeného spoje listnatých druhů dřev

Tato diplomová práce se zabývá stanovením rázové houževnatosti lepeného spoje listnatých

druhů

dřev,

vystavených

klimatickým

podmínkám.

Rázová

houževnatost byla zjišťována pomocí Charpyho kladiva. Jako zkoušená dřeva byla použita buk, dub a jasan. Zkoušené vzorky byly lepeny dvěma druhy lepidel. Jednalo se o jednokomponentní reaktivní lepidlo na bázi polyuretanu a jednosložkové lepidlo ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinylacetátu. Zkušební tělesa byla vystavena působení normálních klimatických podmínek, snížené teplotě, zvýšené teplotě a kombinaci snížené a zvýšené teploty. Práce se dále zabývá analýzou vlivu použitého druhu dřeva, lepidla a klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje.

Klíčová slova: Rázová houževnatost, Charpyho kladivo, pevnost lepeného spoje, lepený spoj, lepidlo, reaktivní lepidla, roztoková lepidla, klimatické podmínky.

Abstrakt Name: Vladimír Mrňous Name of the thesis: Impact of glues‘ binder basis on strenght and toughness of glued joints of broadleaved woods. This thesis provides assessment of surge toughness of glued joints of broadleaved woods exposed to climatic conditions. The surge toughness was investigated with the aid of Charpy’s hammer. The examined woods were beech, oak and ash. The examined samples were glued with two types of glues. Single-component reactive glue on basis of polyurethane and single-component glue from synthetic resin on basis of polyvinyl acetate were used. The tested bodies were exposed to impact of ordinary climatic conditions, low temperature, high temperature and combination of low and high temperature. This work additionally analyse impact of the used type of wood, glue and climatic conditions to the strenght of glued joint.

Key words: surge toughness, Charpy’s hammer, strength of glued joint, glued joint, glue, reactive glues, solution glues, climatic conditions.

1 Úvod............................................................................................................................. 10 2 Cíl práce ...................................................................................................................... 11 3 Literární část ............................................................................................................... 12 3.1 Stavba dřeva ......................................................................................................... 12 3.1.1 Chemické složení dřeva ................................................................................ 12 3.1.2 Anatomická stavba listnatých druhů dřev ..................................................... 14 3.2 Mechanické vlastnosti dřeva ................................................................................ 16 3.3 Podstata lepení ..................................................................................................... 17 3.3.1 Lepidla .......................................................................................................... 18 3.3.2 Teorie lepení ................................................................................................. 18 3.3.2.1 Mechanická teorie .................................................................................. 18 3.3.2.2 Specifické teorie adheze ........................................................................ 19 3.3.3. Smáčivost ..................................................................................................... 23 3.3.4 Reologie lepidel ............................................................................................ 23 3.3.4.1 Reologie lepidel před nanášením .......................................................... 23 3.3.4.2 Reologie lepidel při vytvrzování........................................................... 24 3.3.4.3 Reologie vytvrzených lepidel ............................................................... 24 3.3.5 Faktory vztahující se k lepenému materiálu ................................................. 24 3.3.6 Faktory vztahující se k lepidlu ...................................................................... 26 3.3.7 Faktory vztahující se k technologickým podmínkám ................................... 28 3.3.8 Rozdělení lepidel .......................................................................................... 29 3.3.8.1 Podle původu ......................................................................................... 29 3.3.8.2 Rozdělení podle charakteru vytvrzení ................................................... 30 3.3.8.3 Rozdělení podle formy skupenství ........................................................ 30 3.3.8.4 Rozdělení podle vodovzdornosti ........................................................... 30 3.3.8.5 Rozdělení podle způsobu zpracování .................................................... 30 3.3.8.6 Lepidla z přírodních surovin .................................................................. 30 3.3.8.7 Lepidla syntetická .................................................................................. 31 3.4 Polyvinylacetátové lepidla ............................................................................... 31 3.5 Polyuretanová lepidla ...................................................................................... 32 3.6 Typy lepených spojů ........................................................................................ 34 3.7 Charakteristika lepených spojů: ....................................................................... 35 4 Materiál ........................................................................................................................ 38 4.1 Zkoušené druhy dřev a jejich charakteristika ..................................................... 38

4.2 Použité lepidla ke zkoušce pevnosti lepeného spoje .......................................... 41 5 Metodika ..................................................................................................................... 44 5.1 Použité stroje a přístroje....................................................................................... 44 5.2 Zkušební tělesa .................................................................................................... 50 5.2.1 Příprava vzorků ............................................................................................. 50 5.2.2 Manipulace se vzorky před provedením rázové zkoušky ............................. 52 5.2.3 Podstata zkoušky........................................................................................... 53 5.2.4 Postup zkoušky ............................................................................................. 54 6 Výsledky laboratorního měření .................................................................................. 55 6.1 Výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje u dřeva buku, při použití ......... 55 polyuretanového lepidla .............................................................................................. 55 6.2 Výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje u dřeva buku, při použití .......... 58 polyvinylacetátového (PVAc) lepidla ......................................................................... 58 6.3 Výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje u dřeva dubu, při použití .......... 61 polyuretanového lepidla .............................................................................................. 61 6.4 Výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje u dřeva dubu, při použití .......... 64 polyvinylacetátového (PVAc) lepidla ......................................................................... 64 6.5 Výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje u dřeva jasanu, při použití ........ 67 polyuretanového lepidla .............................................................................................. 67 6.6 Výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje u dřeva jasanu, při použití ........ 70 polyvinylacetávého (PVAc) lepidla ............................................................................ 70 7 Diskuse a vyhodnocení dosažených výsledků ............................................................ 73 7.1 Vliv klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na ........... 73 rázovou houževnatost u dřeva buku ............................................................................ 73 7.2 Vliv klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na .......... 75 rázovou houževnatost u dřeva dubu ............................................................................ 75 7.3 Vliv klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na .......... 76 rázovou houževnatost u dřeva jasanu ......................................................................... 76 7.4 Porovnání dosažených výsledků rázové houževnatosti a výsledků měření ........ 78 pevnosti lepených spojů ve smyku v tahu za stejných klimatických podmínek ......... 78 dosažených při řešení bakalářské práce ...................................................................... 78 7.4.1 Porovnání vlivu klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, .......... 78 zkoušeného na rázovou houževnatost a na smykovou pevnost v tahu u dřeva ..... 78 buku ........................................................................................................................ 78

7.4.2 Porovnání vlivu klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, .......... 80 zkoušeného na rázovou houževnatost a na smykovou pevnost v tahu u dřeva ..... 80 dubu ........................................................................................................................ 80 7.4.3 Porovnání vlivu klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, .......... 82 zkoušeného na rázovou houževnatost a na smykovou pevnost v tahu u dřeva ..... 82 jasanu ...................................................................................................................... 82 8 Využití dosažených výsledků ..................................................................................... 84 9 Závěr ........................................................................................................................... 85 10 Conclusion ............................................................................................................... 87 11 Seznam citované literatury....................................................................................... 89 12 Seznam použité literatury ........................................................................................ 90 13 Seznam zkratek ........................................................................................................ 92 14 Seznam tabulek ........................................................................................................ 93 15 Seznam obrázků ....................................................................................................... 97

1 Úvod Dřevo je jedním z nejstarších stavebních materiálů. Můžeme se sním setkat u nejrůznějších druhů staveb a konstrukcí. S rozvojem zpracování dřeva a převážně s vývojem nových spojovacích prostředků se používání dřeva rozšířilo na celou řadu staveb jak v inženýrském, tak pozemním stavitelství. Při použití dřeva na stavební konstrukce jsou oceňovány zejména jeho dostupnost, vysoká pevnost v poměru k hmotnosti, snadná opracovatelnost, dobré izolační vlastnosti. Období od 60. let lze označit jako obrodu dřevěných konstrukcí, která je charakterizována zejména rozvojem a zprůmyslněním výroby lepených dřevěných konstrukcí (halových konstrukcí, lehkých příhradových vazníků, plošných konstrukcí – panelů apod). To mělo za následek rozvoj a vývoj nových druhů lepidel. Lepidla představují v dřevařském průmyslu důležitý pomocný materiál, který velkou mírou přispívá k výrobě nových lepených produktů. Lepidla a materiály sním vyrobené jsou důležitým přínosem, neboť dovolují nejen zpracovávat podrozměrné sortimenty ze dřeva, ale pomáhají vytvářet nové materiálové struktury, které v mnoha případech nahrazují různé sortimenty řeziva. Vzrůstající počet dřevěných staveb, dokazuje, že využívání dřeva a materiálů na bázi dřeva ve stavebních konstrukcích je intenzivní a zřejmě se bude i nadále zvyšovat. Některé typy dřevěných nosných systémů není prakticky reálné navrhovat a realizovat bez použití lepeného dřeva, zvyšuje se však i používání lepeného dřeva u tradičních typů konstrukcí.

.

10

2 Cíl práce

Cílem této diplomové práce je zabývat se analýzou vlivu použitého druhu dřeva a jeho vlivu na pevnost lepených spojů, analýzou pojivové báze lepidel na pevnost lepených spojů a analýzou klimatických podmínek působící na pevnost lepeného spoje. Lepený spoj bude v těchto případech zkoušen na rázovou houževnatost. Podkladem pro práci bude norma ČSN EN ISO 179-1. Rázová houževnatost bude zjišťována pomocí Charpyho kladiva. Jako zkoušená dřeva jsou použita buk, dub a jasan. Zkoušené vzorky budou lepeny dvěma druhy lepidel. Jedná se o jednokomponentní reaktivní lepidlo na bázi polyuretanu a jednosložkové lepidlo ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinylacetátu. Zkušební tělesa budou vystavena působení normálních klimatických podmínek, snížené teplotě, zvýšené teplotě a kombinaci snížené a zvýšené teploty.

11

3 Literární část 3.1 Stavba dřeva 3.1.1 Chemické složení dřeva Slouží k základnímu pochopení jak submikroskopické, tak i mikroskopické stavby dřeva. Chemické složení dřeva ovlivňuje praktické využití dřeva, tak i jeho fyzikální a mechanické vlastnosti.

Dřevo je velmi složitý komplex různých látek, z nichž základ tvoří polymery celulosa, hemicelulosy a lignin. Celulosa a hemicelulosy tvoří polysacharidický podíl dřeva, charakter ligninu je polyfenolický. Tyto složky tvoří tzv. hlavní složky dřeva. Jejich procentní zastoupení ve dřevě je 90-97 %, přičemž sacharidickou část tvoří 70 %. V menší míře jsou ve dřevě zastoupeny další organické a také anorganické látky, které se označují jako doprovodné složky dřeva. Tvoří 3-10 % dřevního komplexu. Základním elementárním složením dřeva je uhlík, kyslík, vodík a dusík. (Šlezingerová 2008)

Celulosa Je polysacharid se stavební funkcí. Tvoří podstatnou část (kostru) buněčných stěn rostlinných buněk, tedy i buněk dřeva dřevin. Dřevo listnáčů obsahuje 41-48 % celulosy. Celulosa tvoří dlouhé vláknité makromolekuly, které vznikají spojením β-Dglukopyranosových jednotek (1 → 4) β-D-glykosidovými vazbami. Vláknité makromolekuly celulosy se mohou prostřednictvím intermolekulových vodíkových vazeb, tj. vazeb mezi OH skupinami sousedních makromolekul celulosy, za současného působení van der Walsových interakcí, spojovat a vytvářet nadmolekulovou strukturu. Pro nativní celulosu je uváděn polymerizační stupeň 5-14 tisíc. U části celulosy jsou vodíkové vazby mezi řetězcovými makromolekulami rozloženy pravidelně za vzniku uspořádaného

prostorového systému, který je podobný mřížce krystalu, tzv.

krystalického podílu celulosy. Zbytek vláknitých makromolekul bez prostorového uspořádání tvoří tzv. amorfní podíl celulosy. Množství krystalické a amorfní celulosy je jedním z nejdůležitějších faktorů, ovlivňující

chemické, fyzikální i mechanické vlastnosti celulosy i dřeva. Nárůst

krystalického podílu pozitivně ovlivňuje hustotu dřeva, Langův modul pružnosti,

12

pevnost v tahu, tvrdost, rozměrovou stabilitu, pokles má vliv na chemickou reaktivitu, navlhavost, bobtnání, ohybovou pevnost, houževnatost. (Šlezingerová 2008)

Obr.1: Vzorec celulosy (www.leccos.com)

Hemicelulosy Jsou to na rozdíl od celulosy , heteropolysacharidy s nižším polymerizačním stupněm ( v rozmezí 100-200), nižší podíl ktystalické části a rozvětvenou strukturu. Jejich obsah, v závislosti na druhu dřeva, kolísá v rozmezí 20-35 %. Doprovází celulosu v jednotlivých vrstvách buněčných stěn anatomických elementů dřeva, tvoří zde tmelící složku

mezi vláknitými strukturami celulosy a ligninem. Hemicelulosy ovlivňují

chemické a fyzikální vlastnosti dřeva. Projevuje se to zejména při technologických procesech sušení, paření, vaření a lisování dřeva. (Šlezingerová 2008)

Lignin Lignin je po celulose nejdůležitější a nejzastoupenější polymer dřeva. Makromolekuly ligninu jsou prostorově

rozloženy, takže mohou dobře vyplňovat

prostory mezi vláknitými strukturami polysacharidů. Průměrné procentuální zastoupení ligninu ve dřevě je u listnatých dřevin 19-28 %.. Lignin dodává dřevu specifické vlastnosti. Zvyšuje jeho mechanickou pevnost (tlakovou, ohybovou, houževnatost), snižuje propustnost dřeva. Lignin je chemicky méně stály než celulosa. Snadněji podléhá vlivu zásad, kyselin i jiných látek. (Šlezingerová 2008)

Doprovodné složky dřeva Doprovodné složky dřeva jsou látky různé chemické povahy, které se ve dřevě vyskytují v malých množstvích, případně mohou být pouze u některých dřev.mají vliv na barvu dřeva, vůni, jeho vlastnosti, na opracování, sušení, povrchovou úpravu, impregnaci dřeva, trvanlivost a odolnost vůči biotickým a biotickým činitelům.

13

Dělí se podle toho zda se dají ze dřeva extrahovat, v tomto případě mluvíme o extraktivních látkách a na ty látky, které zůstávají ve dřevě jako tuhý zbytek po spálení dřeva – anorganické látky. (Šlezingerová 2008) 3.1.2 Anatomická stavba listnatých druhů dřev Dřevo listnatých dřevin má oproti dřevu jehličnanů složitější stavbu. Je tvořeno větším počtem typů buněk. Dřevo listnáčů tvoří cévy, cévice, libriformní vlákna a parenchymatické buňky. Podle orientace ve dřevě jsou anatomické elementy orientovány ve směru podélné osy kmene nebo jsou uloženy kolmo na osu kmene. (Šlezingerová 2008)

Obr.2: Prostorové znázornění anatomické stavby listnatého dřeva (Požgaj, Chovanec a kol., 1997): 1 -- letokruh, 2 -- jarní céva, 3 -- letní céva, 4 -- libriformní vlákno, 5 -- dřeňový paprsek, 6 -- podélný parenchym Cévy Cévy neboli tracheje jsou vodivé elementy dřeva listnáčů, Jsou to různě dlouhé kapiláry, tvořící ve dřevě síť axiálních vodivých drah. V jádrovém dřevě mohou být vyplněny jádrovými látkami, thylami, vodou, případně jsou prázdné. Ztenčeninami buněčný stěn cév, kterými se navzájem propojují, jsou dvůrkaté ztenčeniny neboli dvojtečky. Za určitých podmínek mohou být vnitřní prostory cév vyplněny thylami nebo jádrovými látkami ( gumy, olejnaté pryskyřice, fenolické látky). Thyly jsou tvořeny parenchymatickými buňkami, které dvojtečkami prorůstají do lumenů cév,

14

částečně nebo úplně je vyplňují a tím cévy vyřazují z vodivé funkce.

Mohou se

vyskytovat ve dřevě AK,DB,JL,BK aj. Thyly i ostatní látky uložené v cévách ovlivňují fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva, mohou mít vliv i na různé technologické procesy např. impregnaci dřeva, povrchovou úpravu aj. Z našich dřevin mají nejširší cévní články listnáče s kruhovitě pórovitou stavbou v jarním dřevě, dosahují zde šířky 200-400µm. Průměrné procentní zastoupení cév ve dřevě listnáčů se udává mezi 10 až 20 %. Uspořádání a velikost cév na příčném řezu patří k nejdůležitějším diagnostickým znakům při mikroskopickém určování dřev listnatých dřevin. Podle těchto znaků se dělí dřeva listnatých dřevin do tří základních skupin :

a) dřeva s kruhovitě pórovitou stavbou: - kaštanovník, JS, AK, JM, morušovník, pajasan, DB b) dřeva s roztroušeně pórovitou stavbou: - PL, OL, BK, HB, LP, JV, BR, TP, HR, VR, jírovec, JB, JR c) dřeva s polokruhovitě pórovitou stavbou - OR, TR, SV (Šlezingerová 2008) Trachejdy ( cévice) Trachejdy jsou anatomické elementy dřeva s funkcí vodivou, mechanickou a někdy i zásobní. Existuje několik druhů trachejd, které se od sebe liší tvarem a funkcí. Můžeme je rozdělit na trachejdy cévovité, vazicentrické a vláknité. V některých případech mohou mít vnitřní prostor lemenů vyplněn thylami. ( Šlezingerová 2008) Libriformní vlákna Jsou podstatnou součástí dřeva většiny listnáčů. Tvoří v průměru 50-60 % , někdy až 75 % celkového objemu dřeva. Jsou to anatomické elementy s mechanickou funkcí. Jejich buňky jsou dlouhé, obvykle úzké, zašpičatělé. Tloušťka buněčných stěn se udává v rozmezí 3-7 µm. Tento údaj je velmi důležitý parametr, ovlivňující fyzikální, mechanické i technologické vlastnosti dřeva. Lybriformní vlákna jsou axiálně uložené anatomické elementy. (Šlezingerová 2008)

15

Parenchymatické buňky Procentní zastoupení se uvádí 8-3 % celkového objemu dřeva. Jejich funkce je především zásobní. Tvoří je různé typy hranolovitých nebo krychlovitých buněk. V jádrovém dřevě jsou v lumenech často uloženy anorganické nebo jádrové látky. Parenchymatické buňky jsou uloženy jednak ve směru podélné osy, kdy tvoří podélný neboli axiální dřevní parenchym, jednak kolmo na podélnou osu kmene, kdy tvoří dřeňové paprsky. Parenchymatické buňky se také podílejí na stavbě thyl v lupenech cév. (Šlezingerová 2008)

3.2 Mechanické vlastnosti dřeva Mechanické vlastnosti dřeva jsou dány jeho schopností odporovat působení vnějších mechanických sil. Mezi tyto vlastnosti patří : pružnost, pevnost, tvrdost a houževnatost dřeva. Vnější mechanické síly mohou působit následujícím způsobem:

- staticky ( plynule a pomalu síla narůstá) - rázově ( síla působí ihned plnou hodnotou) - kmitavě ( síla mění střídavě směr i velikost) - trvale ( síla působí dlouhou dobu) (Pecina 2006) Pružnost dřeva Pokud působíme vnějšími mechanickými silami na dřevo, mění se jeho rozměry a tvar. Materiál klade odpor a vzniká napětí. Změnu rozměrů a tvaru označujeme jako deformace. Pokud působící síla nepřesáhne určitou mez, po její odstranění deformace mizí. Takovou deformaci označujeme jako pružnou ( dočasnou). Pokud však síla přesáhne určitou mez, nastává trvalá deformace., která již po odstranění síly nemizí. Nejvyšší možné napětí, po jehož odstranění se ještě obnoví počáteční rozměry i tvar se označuje mez pružnosti. Tuto mez nazýváme mez úměrnosti. Největší se uvádí u dřeva smrkového, následuje borové dřevo, modřín, jasanové a bukové. (Pecina 2006)

16

Pevnost dřeva Rozumíme jí schopnost odporovat porušení celistvosti dřeva působením mechanických sil. Velikost zatížení, při kterém došlo k porušení celistvosti dřeva, se označuje jako mez pevnosti. Pevnost dřeva se liší podle směru působící síly vzhledem ke směru vláken, dále potom na dřevině a na jakosti dřeva. Vlhkost má na pevnost dřeva nepatrný vliv. (Pecina 2006)

Tvrdost dřeva Tvrdostí dřeva rozumíme schopnost materiálu klást odpor proti vnikání jiných těles, aniž by došlo k trvalé deformaci materiálu. Z hlediska použitelnosti dřeva je jeho rozhodující vlastností. Tato vlastnost úzce souvisí s hustotou dřeva. Tvrdé dřeviny mají větší hustotu a jsou tedy těžší. Podle tvrdosti dřeva rozdělujeme na měkká, tvrdá a velmi tvrdá.

- měkká dřeva (do 40 MPa) – smrk, jedle, borovice, lípa, topol - tvrdá dřeva (41-80 MPa) – modřín, dub, buk, jilm, javor - velmi tvrdá dřeva (80-100 MPa) – habr, jasan (Pecina 2006) Houževnatost dřeva Houževnatost je schopnost dřeva odolávat silám působícím na něj v jakémkoliv směru. Jejím protikladem je křehkost. Mírou houževnatosti je práce spotřebovaná na rozlomení zkoušeného kusu ( tzv. přerážecí prácep). Přerážecí práce se zjišťuje pomocí tzv. Charpyho kladiva. Výsledky zkoušek ukazují, že houževnatější jsou dřeva listnatých dřevin než jehličnanů. Nejpružnější je jasan, následuje javor, habr, dub, buk, modřín, smrk, a jedle. (Pecina 2006) 3.3 Podstata lepení Lepení můžeme označit jako spojení dvou na sebe přiléhajících materiálů v pevném skupenství pomocí látky v kapalné nebo tuhé formě procházející kapalným skupenstvím nebo plastickým stavem. Tato látka má schopnost vytvářet pevný film, umožňující trvalý spoj a dostatečnou pevnost mezi lepenými materiály. (Zemiar 2009)

17

3.3.1 Lepidla Lepidla (adheziva) jsou nekovové materiály o vysoké vnitřní soudržnosti (kohezi), schopné spojovat tuhá tělesa v důsledku přilnavosti (adheze) k jejich povrchům. (Drápela 1979)

Můžeme je zařadit do skupiny pomocných materiálů. Tyto látky jsou kapalné, tuhé nebo přinejmenším po dobu působení na slepované materiály (při procesu lepení) se nachází v tekutém skupenství nebo v roztaveném či plastickém stavu. Pevnost lepeného spoje závisí nejen na dokonalé přilnavosti lepidla na povrch adherendu, ale i na dobré soudržnosti molekul lepidla po vytvrzení, také na jeho vysoké kohezi. (Král 2011)

Adheze jsou přitažlivé síly, kterými se navzájem spojují částice na rozhraní mezi lepidlem a povrchem lepeného materiálu. Koheze pak představuje výsledek vzájemného působení molekul lepidla mezi sebou, tedy ve hmotě lepidla po vytvrzení.(Zemiar 2009) Spojování pevných materiálů je velmi starý a rozšířený proces, který se používá nejen na spojování dřevěných výrobků, ale i jiných materiálů (plasty, kovy) nebo jejich kombinaci. V praxi je pro nás nejvíce důležitá přilnavost lepidla ke slepovanému povrchu, tedy adheze. Teorie o původu adhezivních sil a jejich závislost na složení lepidla a o vlastnostech povrchové vrstvy slepovaných materiálů není dosud jednotná. Z tohoto důvodu se lepení a zkoumání jevů sním spojených věnuje i nadále velká pozornost. Díky výzkumu byla zveřejněna celá řada názorů na lepení, které jsou zařazeny do teorie lepení. (Král 2011, Drápela 1979)

3.3.2 Teorie lepení 3.3.2.1 Mechanická teorie Podle této teorie je vysvětlována soudržnost lepeného spoje vniknutím tekutého lepidla do pórů a nerovností povrchu adherendu a po jeho vytvrdnutí vytvoření velkého počtu mikrokolíkových spojů. Touto teorií však nelze vysvětlit spojování neporézních materiálů a lepší lepivost dřeva v podélném směru, než v čelním řezu a to i přesto, že vnikání lepidla do kapilár z příčného řezu je intenzivnější, hlubší a počet

18

mikrokolíkových spojů je značně větší. Lepení tedy musí záviset i na jiných faktorech, které byly hledány zejména v chemické a molekulové interakci mezi adhezivem a adherendem. Takto vznikly různé další názory zahrnuté do tzv. specifické teorie adheze. (Král 2011) 3.3.2.2 Specifické teorie adheze Polarizační teorie Jeden z nejstarších názorů, vysvětlujících adhezi vzájemnou přitažlivostí molekul, je teorie polarizace. Byla publikována v roce 1935 de Brunem. Atomy v molekule jsou spojeny velmi pevnými chemickými nebo primárními vazbami. Rozlišujeme tři druhy chemických vazeb : -

ionové ( elektrovalentní)

-

kovalentní

-

kovové Ke vzniku intramolekulární chemické vazby dochází působením přitažlivých a

odpudivých sil na atomy. Mimo chemických vazeb mezi atomy existuje ještě slabší přitažlivé síly, které působí mezi molekulami a určují mnohé fyzikální vlastnosti většiny organických sloučenin. Tyto fyzikální anebo sekundární síly jsou označovány jako síly Van der Waalsovy. Van der Waalsovy síly se dělí obvykle na tři kategorie, a to na Keesomovy, Debyeovy a Londonovy síly. (Král 2011)

Elektrostatická teorie Byla zveřejněna v letech 1948 až 1950 autory Derjagin a Kratovová. Podle ní je adheze

vysvětlována

elektrostatickými

přitažlivými

silami.

Autoři

vychází

z pozorování, podle nichž při odtržení lepidlového filmu od lepeného materiálu vznikají elektrické výboje. Vysvětlují to tím, že dvouvrstvý systém ( lepidlový film a adherend) vytváří kondenzátor. Vliv elektrostatických nábojů na adhezi nebyl dostatečně dokázán. (Sedliačik 1998)

19

Teorie difúze Tuto teorii vypracoval Vojujkij a spolupracovníci v letech 1959 až 1963. Adhezi vysvětluje mezi dvěma materiály mikro-Brownovým molekulovým pohybem, přičemž migrují molekuly z pojiva do adherendu a opačně. Tato teorie je však podmíněna dvěma předpoklady: 1. polymerní látky v adhezivu a substrátu musí být vzájemně rozpustné 2. makromolekuly nebo jejich částice musí mít dostatečnou pohyblivost (Král 2011)

Teorie adsorpce (molekulová) Na povrchu každé kondenzované fáze působí síly, které jsou schopné vázat cizí materiál. Tento jev je označován jako adsorpce. Dotyková plocha dvou fází tvoří tzv. fázové rozhraní, ve kterém se vyskytuje volná energie. Tato volná energie vzniká tím, že mezi molekulami hmoty působí přitažlivé síly, které se uvnitř hmoty – vzájemně saturují, zatím co na povrchu zůstávají částečně volné. U kapalin působí tato volná energie na zmenšení povrchu, vyjadřuje se jako povrchové napětí kapaliny. U pevných látek zabraňuje této tendenci jejich tuhost a nepoddajnost vůči přetváření. Zůstatková volná energie na povrchu pevných látek ovlivňuje proto adhezi tím, že podporuje roztečení kapalného adheziva na povrchu adherendu, čili podporuje jeho smáčení. V závislosti od hodnoty volné energie ve fázovém rozhraní a od povrchového napětí kapaliny rozteče se kapalina na povrchu pevného adherendu až po dosáhnutí rovnovážného stavu. Intenzita smáčení je vyjadřována kontaktním úhlem theta, který při hodnotě pod 90º naznačuje dobré, nad 90º špatné smáčení. (Sedliačik 1998)

Teorie chemické vazby Podle Brockmana (1970) vznikají chemické (primární) vazby mezi lepidlem a substrátem. Známá je reakce nízkomolekulárních meziproduktů močovinových a melaminových lepidel s OH skupinami, tedy i s OH skupinami polysacharidů dřeva. Podobně reagují i polyizokyanátová lepidla. (Král 2011)

20

Obr.3: Vznik lepeného spoje (www.abclepidla.cz) Stérická adheze Zajímavé vysvětlení pro adhezi mezi povrchy polárních jako i nepolárních látek, např. mezi dřevem a polyetylénem, podává Treiber (1961). Vychází ze starších poznatků Staudingera a frajera a představuje si, že polyetylén rozpuštěný lisováním za tepla vniká do submikroskopických prostor buňkové stěny dřeva, přitom vytváří po ztuhnutí ochlazením inkluzní spojení, teda bez účinků primárních anebo sekundárních vazeb.. Označuje tento druh vazby jako sférickou adhezi. Od mechanické adheze se liší tím, že při mechanické adhezi lepidlo vniká a vytvrzuje v mikroskopických kapilárách dřeva, zatím co při stérické adhezi jde o stereochemické pochody mezi skupinami molekul v submikroskopických kapilárách. (Sedliačik 1998) Reologická teorie Je to nejnovější teorie, podle které cokoliv způsobuje adhezi na rozhraní dvou materiálů, pevnost lepeného spoje je dána zásadně fyzikálně-mechanickými a reologickými vlastnostmi materiálů, které vytvářejí lepený systém. Ze zkoumání vyplývá, že cokoliv způsobuje mezifázovou adhezi, pevnost lepeného spoje je dána mechanickými vlastnostmi materiálů, vytvářející spoj a místními napětími ve spoji, a ne mezifázovými silami, protože lom je v podstatě vždy kohezivní. Toto vysvětlení neřeší otázky příčiny vzniku spoje, ale umožňuje výpočty pevnosti spoje. (Král 2011)

21

Obr.4: Adheze (Feico 2004)

Závěry adhesivních teorií Z výše uvedených adhezivních teorií vyplývá, že ani jedna teorie v podstatě nevysvětluje adhezi se všeobecnou platností. Každá teorie jde potvrdit pouze pro daný případ lepení, respektive pro použité lepidlo. Z velkého počtu uvedených názorů charakterizující adhezi můžeme říci, že adheze je velice komplikovaný proces, né složený jednoho procesu, ale hned několika. Jedná se o komplex složený z fyzikálněchemických procesů probíhající současně. Což vede k problémům při jejich dokazování. I přes to můžeme říci, už velké množství předpokladů a potřebných vlastností, které musí mít dobré lepidlo. ( Sedliačik 1998) Všechny teorie se shodují např. v tom, že se molekuly lepidla a substrátu musí dostatečně přiblížit, aby byla mezi nimi adheze. Proto lepidlo musí být kapalné, anebo aspoň v okamžiku lepení plastické. Lepidlo musí smáčet povrch tuhého substrátu. Aby dobře smáčelo, musí být jeho povrchové napětí nižší jako povrchové napětí tuhého substrátu. Lepidlo se musí v lepené spáře určitý čas udržet v kapalném skupenství, aby se mohly jeho molekuly orientovat. Přitom můžou účinkovat van der Walsové nebo polarizační síly, anebo nastává difúze molekul v důsledku Brownova pohybu. (Sedliačik 1998)

22

3.3.3. Smáčivost U kapalin jde především o velikost povrchového napětí styčných ploch, které vzniká přitažlivostí mezi částečkami kapaliny a částečkami sousedního pevného tělesa. Velikost povrchového napětí určuje také míru smáčivosti. Snášivost se měří okrajovým úhlem, který se vytvoří na hranici vodní hladiny a pevného tělesa. Čím je snášivost lepší, tím je okrajový úhel menší. Při špatné smáčivosti je okrajový úhel velký. Je-li větší než 90º, změní se snášivost v odpudivost. Dobrá snášivost je jednou ze základních podmínek dobré lepivosti lepidel. Materiál se může dobře spojovat jen takovým lepidlem, které má vůči němu dobrou snášivost.(Boublík 1966)

Obr.5: Úhly smáčení (coptel.coptkm.cz) 3.3.4 Reologie lepidel Je to nauka o deformaci a tečení deformovaných těles. U lepidel je třeba si všimnout těchto fází: 3.3.4.1 Reologie lepidel před nanášením Snadné nanášení lepidla a též dokonalé smáčení lepeného povrchu zajišťuje tekutost, popř. nízká viskozita lepidla. Hodnotu viskozity ovlivňuje koncentrace lepidla a velikost jeho makromolekul ( přímá závislost) a teplota (nepřímá závislost). Lepidlo však nesmí do lepeného povrchu vnikat nadměrně, aby nevznikl tzv. „chudý spoj”, jenž je málo pevný. Proto je třeba volit vždy lepidlo optimální tekutosti nebo jeho tečení korigovat přísadami (plnidly, nastavovaly) nebo ředěním. Tekutost lepidla naneseného na lepený povrch se snižuje unikáním disperzního média do dřeva, částečným odpařováním rozpouštědla nebo pokračující polykondenzací lepidla. Nános lepidla se stává „lepkavým”. (Drápela 1979)

23

3.3.4.2 Reologie lepidel při vytvrzování Tvrdnutí lepidla v lepeném spoji je provázeno kohezní pevností. Lepidla tuhnou v důsledku : - unikání disperzního média do dřeva (glutinová, škrobová, rozpouštědlová, disperzní PVAc lepidla), - snížení teploty (tavná lepidla), - zesítění molekul (reaktoplastická, kaučuková, vulkanizační, albuminová lepidla). Většinou se při tvrdnutí lepidel uplatňuje současně více vlivů. (Zemiar 2009) 3.3.4.3 Reologie vytvrzených lepidel Nepříjemný jev při tuhnutí lepidla je jeho smršťování, které pokračuje i po jeho úplném vytvrdnutí. Křehká lepidla mohou v důsledku smršťování popraskat v lepené spáře, což se projeví snížením pevnosti spoje. Pevnost lepeného spoje ovlivňuje tloušťka lepené spáry, se vrůstající tloušťkou spáry

pevnost

spoje

klesá.

V tomto

směru

jsou

zvlášť

choulostivá

močovinoformaldehydová (MF) lepidla, o něco méně citlivá jsou lepidla glutinová a PVAc disperzní lepidla. (Drápela 1979)

3.3.5 Faktory vztahující se k lepenému materiálu Dřevo jako lepený materiál se výrazně liší jak chemicky, tak i morfologicky v závislosti na tom, jak je povrch připraven a jaký druh dřeva se používá. Při lepení dřeva je snaha mít dostatek otevřených buněk na povrchu materiálu z důvodu, aby lepidlo mohlo pronikat do lumenů buněk a byl větší prostor pro mechanické zajištění. Dostupnost otevřených buněk závisí na druhu dřeviny, typu buněk a způsobu přípravy povrchu. U tvrdých dřevin mají mladé buňky tenké stěny, které mají otevřené lumeny s dobrou penetrací pro lepidlo. Na druhé straně u tvrdých dřevin mají starší buňky tlusté stěny, které nejde snadno zlomit a poskytuje méně prostoru pro mechanické zakotvení. V principu všechny otevřené konce buněk, trhliny v buněčných stěnách umožňují lepidlu proniknout do lumenů. (Rowell 2005)

24

Dřevo po chemické stránce tvoří celulosa, hemicelulosy a lignin. Hlavní roli pro lepení mají celulosa a hemicelulosy a jejich polární charakter. Jejich hydroxylové skupiny vytváří ze dřeva polární látku, díky které může dřevo uplatnit adhesivní síly při lepení polárními lepidly. (Drápela 1979)

Pochopení lepení dřeva vyžaduje jak porozumět jedinečnosti struktury dřeva mající vliv na tvorbu vazby lepeného spoje, tak pochopení snižování pevnosti lepeného spoje vyvolané změnami prostředí. Vzhledem k tomu, že přilnavost je mechanická vlastnost, jsou polymerní vlastnosti lepidla, dřevo a dřevo-lepící mezifázové oblasti jednou z oblastí nejdůležitější k pochopení lepení. Tím, že je dřevo nehomogenní materiál musí lepidlo pracovat s mnoha různými typy lepených povrchů. U tvrdých dřevin, tvoří malé vláknové buňky velké cévy a tedy hlavní spojovací povrch spolu s dřeňovými paprsky a dalšími buňkami. Dřevo je porézní, buněčný, anizotropní materiál. Tím že je porézní, voda a nízkomolekulární látky se rychle absorbují a

procházejí dřevem. Druhy buněk a

velikosti jsou výrazně odlišné u listnatého a jehličnatého dřeva. Jednotlivé druhy dřeviny v každé z těchto tříd se značně liší ve své schopnosti pronikání tekutin do povrchu. Může to být vlivem rozdílného množství extrahovatelných látek, tak i zastoupením různých typů buněk. I v rámci druhu jsou rozdíly u jarního dřeva proti letnímu dřevu, bělového dřeva oproti jádrovému dřevu, tlakové a tahové dřevo. Další faktorem je příprava povrchu lepeného materiálu, která má velký vliv na kvalitu povrchu dřeva. Jedním z problémů jsou slabé mezivrstvy, což je rozhraní mezi materiálem a lepidlem, které jsou často slabé a nedokáže být spojené v této vrstvě.

Stehr a Johansson rozdělily slabé hranice dřeva na ty, které jsou chemicky slabé a na ty, které jsou mechanicky nedostačující (Stehr a Johansson, 2000). Rozdíl mezi nimi je, že chemicky slabá vrstva zahrnuje extraktivní látky, které jsou na povrchu a mechanicky slabá vrstva zahrnuje rozdrcené nebo prasklé vrstvy buněk. Role extrahovatelných látek byla obecně považována za významný faktor špatné přilnavosti. Jisté je, že látky s nízkou polaritou, malé molekuly přicházejí na povrch znemožnit proces smáčení. Není však dokázáno, zda jsou obvykle příčinou špatné pevnosti lepeného spoje. (Rowell 2005)

25

Mechanicky slabé povrchové vrstvy jsou často problémem dřeva, na jejich kvalitu má vliv obrábění povrchu materiálu. Dřevěné buňky jsou slabé v radiálním a tangenciálním směru. Pokud dojde vlivem špatného obrábění (např. tupý nástroj) k poškození

povrchových

vrstev

materiálu,

lepidlo

nepronikne

prostřednictvím

rozdrcených buněk do dřeva, což bude mít za následek snížení pevnosti lepeného spoje. (Rowell 2005)

V procesu vytvrzování lepidla hraje důležitý faktor i vlhkost dřeva. V případě kdy se pro lepení používají lepidla, u kterých vytvrzování nastává vlivem odpaření rozpouštědla ( vodou ředitelné lepidla). V takovýchto případech je zapotřebí, aby lepený materiál umožnil rozpouštědlu unikat a to jak odpařením lepenou spárou, tak i vsáknutím do lepeného dřeva. V případě, kdy se k lepení použije příliš vlhké dřevo, rozpouštědlo se bude méně absorbovat do dřeva a nebude mít kudy z lepené spáry unikat. To bude mít negativní vliv na tuhnutí lepidla. V opačném případě, kdy se lepí příliš suché dřevo může nastat opačný efekt, dřevo s nízkou vlhkostí bude více hydrofobní a bude absorbovat příliš rozpouštědla z lepidla. Optimální vlhkost dřeva by proto měla být v rozmezí 4 až 10 % vlhkosti. (Rowell 2005)

3.3.6 Faktory vztahující se k lepidlu

Polymerizační stupeň S rostoucí délkou molekuly stoupá viskozita roztoků, adheze k podkladu zpravidla klesá a koheze stoupá, a naopak. S vyšší polymeračním stupněm se zpravidla také zlepšuje tepelná odolnost. Makromolekuly s nižším polymerizačním stupněm lépe difundují do mikroskopických pórů povrchu. Makromolekuly

vyššího stupně jsou

vhodnější pro vytvoření pevného filmu lepidla. Protože pro správnou funkci lepidla ve spáře je nutná jak vysoká adheze k podkladu, tak koheze, musí být v lepidle zastoupeny v kompromisním poměru vysokomolekulární i nízkomolekulární složky.(Osten 1972)

26

Přídavek plniva Plnivo se přidává do lepidla hned z několika důvodů. Tím hlavním úkolem je nastavení viskozity lepidla, což ovlivňuje prosakování lepidla do lepeného materiálu a za druhé ovlivňuje tloušťku samotného lepidlového filmu. Další vlastností plniv je schopnost rozvedení vnitřního pnutí lepidla nebo fyzikálních vlastností lepidla a lepeného materiálu. (Osten 1972) Přídavek změkčovadla Změkčovadla jsou látky ovlivňující adhezi lepidla k lepenému materiálu, dodávající lepidlu větší měkkost a přilnavost lepidlového filmu. Jejich vlastností je umožnit makromolekulám lepidla větší pohyblivost a díky ní snadněji pronikat do pórů lepeného materiálu. (Osten 1972) Obsah rozpouštědla Rozpouštědla slouží k přípravě lepidel jako prostředek, usnadňující rovnoměrné nanesení polymeru na lepený povrch. Zlepšují také snášivost povrchu, a tím i kontakt lepidla s mikropovrchem hmoty. Rozpouštědlo se z filmu lepidla musí vždy zase odstranit. Děje se to trojím způsobem : -

předběžným odpařením ve fázi otevřeného sestavení spoje

-

vsáknutím do jedné nebo obou lepených ploch s následným odpařením

-

polymerací, jde-li o reaktivní rozpouštědlo

(Osten 1972) Viskozita lepidla Je funkcí obsahu sušiny, polymeračního stupně filmotvorného polymeru, poměru rozpouštědla k ředidlu a teploty. Čím je lepidlo viskóznější, tím hůře se nanáší a v extrémních případech dochází i k nedokonalému smáčení povrchu lepené hmoty. (Osten 1972) Kyselost a zásaditost Některé dvousložkové lepidla se vytvrzují silně kyselými nebo silně alkalickými tvrdícími katalyzátory. Takových lepidel nelze použít k lepení povrchů, které by potřebnou kyselost nebo alkalitu obsaženého tvrdidla otupovaly. Silně kyselé nebo alkalické lepící směsi vyžadují mimo to zvláštní péči o čistotu zařízeni a dodržování předpisů bezpečnosti práce.(Osten 1972) 27

Homogenita lepidla U lepidel obsahující plniva dochází při skladování k sedimentaci plniva na dně nádob. Z tohoto důvodu je potřeba před samotným nanášením lepidlo dobře promíchat, aby se plniva v celém objemu rovnoměrně rozptýlila. Homogenita se vyžaduje i u reaktivních lepidel s přídavky tvrdidla a ostatních pomocných látek.(Osten 1972) Objemová stálost filmu lepidla Během vytvrzování lepidlového filmu v lepené spáře dochází k objemovým změnám lepidla. Největším objemové změny nastávají při lepení rozpouštědlovými a disperzním lepidly na bázi termoplastických polymerů. K nejmenším objemovým změnám dochází při lepení tavnými a reaktivními lepidly. (Osten 1972) 3.3.7 Faktory vztahující se k technologickým podmínkám Tlak Tlak se při lepení vyvozuje z důvodu co největší eliminace nerovností na povrchu lepeného materiálu a aby došlo po celé lepené spáře k tenké uzavřené vrstvě lepidla. Velikost lisovacího tlaku musí umožnit, aby lepené plochy byly v co nejtěsnějším kontaktu, nesmí však být tak vysoký, aby nedošlo k zhuštění dřeva. Při velkém tlaku se může stát, že u úzkých dílců se lepidlo vytlačuje z lepené spáry ven a vzniká tak chudý spoj. Dobře zvolený tlak by měl umožnit rovnoměrné rozložení lepidla ve spáře. Rozložení tlaku má být rovnoměrné po celé ploše. (Zemiar 2009, Osten 1996) Teplota Při vytvrzování lepidla je teplota jedním z nejdůležitějších činitelů. Glutinová lepidla, která se nanášejí za tepla, vytvrzují chladnutím. Většina lepidel, která vytvrzují chemickou reakcí, lze proces lepení značně urychlit zvýšením teploty. Pokud k dokonalému vytvrzení lepidla při normální teplotě nastane po více hodinách, můžeme si tento proces výrazně zkrátit vyhřátím lepené spáry na minuty až sekundy. Čím větší je lisovací teplota, tím kratší je čas potřebný pro vytvrzení lepidla. Pokud by však teplota dosáhla příliš vysoké teploty, mohlo by dojít k degradaci jak lepidla, tak i samotného dřeva. (Eisner 1966)

28

Podle postupů používaných v praxi rozlišujeme lepení: a) za studena, je-li teplota spáry 15 až 25 ºC b) za tepla, je-li teplota spáry 30 až 100 ºC c) za horka, je-li teplota spáry nad 100 ºC Příliš vysoká lisovací teplota, může mít i naopak nepříznivý vliv, jak na lepený spoj, kdy může dojít k přehřátí lepidla a k následnému poklesu pevnosti lepení, tak na samotné dřevo. Dřevo se přílišnou vysokou teplotou přesušuje, tento proces ve dřevě probíhá nerovnoměrně, což způsobí vnitřní pnutí v lepené spáře. Z tohoto důvodu se provádí po lisování klimatizace, kdy dojde k vyrovnání pnutí. Vliv zvýšené teploty na zkrácení lisovacího času, závislý i na tloušťce lepeného dílce. Dřevo je díky své malé tepelné vodivosti dobrým izolantem, důležitou roli hraje tedy čas, za kterou se vyhřeje lepená spára ve středu dílce, aby došlo k dostatečnému vytvrzení lepidla. (Eisner 1966)

Čas Lisovací čas udává po jakou dobu je lepený dílec pod účinkem tlaku a teploty. Během lisování musí proběhnout v lepené spáře fyzikálně-mechanické změny, aby došlo k potřebné jakostí lepení. Lisovací čas je závislý na druhu dřeviny, počtu vrstev a tloušťce lepeného souboru, teplotě lisování, velikosti lisovacího tlaku a velikosti nánosu lepidla. (Král 2011)

3.3.8 Rozdělení lepidel Lepidla tvoří sortiment s velice rozsáhlou a chemicky velmi různorodou skupinou látek, lze je proto dělit hned z několika hledisek. I přesto nelze přesně vystihnout jejich vlastnosti podle jejich zařazení.

3.3.8.1 Podle původu je rozdělujeme na : 1. živočišné – glutinové, kaseinové, albuminové 2. rostlinné – bílkovinové, škrobové, celulózové, pektinové, na bázi sulfitových výluhů, kaučukové, tříslovinové 3. minerální 4. syntetické – polykondenzační, polyadiční, polymerizační

29

3.3.8.2 Rozdělení podle charakteru vytvrzení a) vratné ( vlivem vody je můžeme znovu rozpustit, kožní a kostní klíh) b) nevratné (syntetické, minerální pojiva) 3.3.8.3 Rozdělení podle formy skupenství a) kapalná b) prášková c) fólie d) granule 3.3.8.4 Rozdělení podle vodovzdornosti a) vysoce vodovzdorná (odolávající studené i vroucí vodě, páře, PF lepidla) b) vodovzdorné (odolávající studené vodě) c) nevodovzdorná 3.3.8.5 Rozdělení podle způsobu zpracování 1. podle použité teploty a) lepidla aplikovaná za studena ( pod 25 °C, montážní lepidla) b) za tepla ( 30 až 100 °C, lepidla na aglomerované materiály) c) za horka (nad 100 °C, lepidla na aglomerované materiály) 2. podle způsobu dosažení pevnosti spoje a) odpařením a oddifundováním rozpouštědla b) chemickou reakcí (iniciovanou katalyzátorem, teplem, nebo kombinací obou činitelů) c) změnou teploty, tlaku, UV vytvrzením a pod. 3.3.8.6 Lepidla z přírodních surovin bílkovinová živočišná lepidla – glutinová, kaseinová, albuminová rostlinné – z rostlinných bílkovin, škrobové, z derivátů celulózy, pektiny, rostlinné gumy, algináty, sulfitové a sulfátové výluhy, třísloviny, kaučukové minerální pojiva – vodní sklo, sádra, cementy, asfalty anorganická lepidla – fosfátové, silikátové, metalické, keramické (Liptáková, Sedliačik, 1989)

30

3.3.8.7 Lepidla syntetická

a) Termoreaktivní

-

močovinoformaldehydová

-

melaminoformaldehydová

-

tiomočovinová a dikyandiamidová

-

anilínformaldehydová

-

fenolformaldehydová

-

rezorcinformaldehydová

-

lepící fólie

-

epoxidová

-

polyuretanová

b) Termoplastická -

polyvinylacetátová

-

akrylátová

-

polyvinylchloridová

-

smíšená

-

kaučuková

-

tavná

(Liptáková, Sedliačik, 1989)

3.4 Polyvinylacetátové lepidla Polyvinylacetátová (PVAc) lepidla patřící mezi termoplastické látky používané převážně v nábytkářském průmyslu. Polyvinylacetát vzniká polymerací vinylacetátu. Za normální teploty se jedná o průsvitně bílou a elastickou látku. Je nejedovatý, nehořlavý, stálý na světle, s výbornou přilnavostí k materiálům. Lepící film se vytváří fyzikálním procesem, který je založen na principu odstranění vody z lepidla, průnikem do dřevěného podkladu nebo odpařováním do okolního prostředí. PVAc lepidla mají krátkou dobu tuhnutí a vytváří flexibilní a neviditelné spoje. Vyznačují se dlouhou dobou skladovatelnosti. Existuje celá řada

31

variací těchto lepidel (homo nebo kopolymerní produkty, upravené nebo neupravené, s nebo bez změkčovadel). PVAc lepidla vykazují širokou škálu zpracovatelských a lepících vlastností. Mezi tyto vlastnosti můžeme zařadit např. viskozitu, rychlost vytvrzování, barvu lepidla, pružnost nebo křehkost, tvrdost a hladkost, apod. Vytvoření lepeného spoje, také vyžaduje aplikaci správného tlaku. Konečná pevnost je dosaženo po migrace zbytkové vody z lepené spáry. Minimální teplota tvorby filmu je 4-18 ºC, v závislosti na druhu lepidla a přídavku změkčovadel. Tato teplota je určena především teplotu skelného přechodu Tg použitého polymeru, který pro PVAc je přibližně 28 ºC. Parametry ovlivňující dobu schnutí jsou typ lepidla, druh dřeva, absorpční vlastnost dřevěného povrchu, vlhkost dřeva, relativní vlhkost a teplota okolního vzduchu, množství aplikovaného lepidla a teplota lepidla a dřevěných povrchů. V závislosti na složení lepidla, mohou být různé stupně odolnosti vůči vodě. Vodě odolná jsou například dvousložková PVAc lepidla. (Pizzi, Mittal 2003, Pecina 2006)

3.5 Polyuretanová lepidla Jsou také označována jako izokyanátová. Vytváří se reakcí izokyanátové složky s aminy, polyoly nebo jinými aktivními sloučeninami vodíku. (www.globalspec.com) Izokyanáty reagují s jinými látkami buď polyadicí nebo polykondenzací. Při výrobě polyuretanových lepidel, se používá nejčastěji polyadiční reakce. Jsou k dispozici jako jednosložkové nebo dvousložkové lepidla. Tyto lepidla mohou tvořit eleastomery nebo termosety. Stupeň zesítění a tedy pevnost jsou stanoveny různými surovinami v lepidlech. (Brockmann 2009)

Obr.6: Polyadiční reakce – vznik polyuretanu (www.wikipedia.infostar.cz)

Jednosložková lepidla - tyto polyuretanová lepidla reagují s okolní vlhkostí. Vlhkost tuhnoucí polyuretany jsou používány v nábytkářském průmyslu. Jejich odolnost vůči teplu je zvýšena pomocí zesítění, které probíhá při pokojové teplotě. (Brockmann 2009) 32

Dvousložková

lepidla

- proces vytvrzování je zahájen spojením pryskyřice

(polyglykoly nebo PUR) a tvrdidla (upravený izokyanát). Vytvrzování může trvat od několika málo hodin až několik dnů. Tento proces může však být urychleno teplem, a to také zvyšuje jeho pevnostní vazby. (Brockmann 2009)

Polyuretanové lepidla vyžadují katalyzátor, teplo nebo vzdušnou vlhkost, aby mohla zahájit a dokončit vytvrzení. Nevýhodou polyuretanových lepidel je jejich krátká trvanlivost díky hygroskopické vlastnosti. (Ptáček 1999)

Charakteristickým rysem struktury polymeru polyuretanových lepidel je přítomnost tvrdých a měkkých segmentů. Měkké segmenty jsou tvořeny z dlouhých řetězců polyéterovými polyoly, přičemž mají mírně síťovou strukturu s vlastnostmi eleastomeru. Tvrdé segmenty jsou vytvořeny síťováním diizokyanátů s krátkým řetězcem diolů nebo diaminy s vlastnostmi termosetů. (Brockmann 2009) K dispozici jsou 3 různé typy polyuretanových lepidel : •

dvousložková polyuretanová lepidla (PUR 2C)

•

jednosložková polyuretanová lepidla vytvrzující teplem (PUR 1C - teplo) - tuhé polyuretany

•

jednosložková polyuretanová lepidla vytvrzující vlhkostí (PUR 1C - vlhkost) elastické polyuretany (kde polykondenzační reakce probíhá v první části procesu vytvrzování

a

adiční

reakce

probíhá

v

druhém

kroku)

(www.adhesiveandglue.com)

Hlavními výhodami polyuretanů jsou jeho dobré mechanické pevnosti spojů, vysoká pružnost a odolnost proti dynamickému namáhání, vlhkosti a povětrnostním vlivům. Dobrá afinita k dřevu je v důsledku vysoké polarity, zejména diizokyanátové složky. (Sedliačik 1998)

Nevýhodami jsou negativní zdravotní účinky polyizokyanátů. Při práci s těmito druhy lepidel by se měly dodržovat příslušná hygienická opatření. (Eisner 1966)

33

3.6 Typy lepených spojů Pevnost lepených spojů značně ovlivňuje způsob spojení dřeva vzhledem na jeho anatomickou stavbu, resp. na směr průběhu vláken. Různé způsoby spojení dřeva ve vztahu k průběhu vláken:

Obr.7: Způsoby spojení dřeva ve vztahu k průběhu vláken (Sedliačik 1998) 1-příčné, 2-hvězdicovité, 3-rovnoběžné, 4-čelní, 5-zkosené

Nejčastěji se spojují převážné dílce podélně s příčně se směrem vláken podle obr. 1 a 3, příčné spojení má značně nižší smykovou pevnost jako podélné. Příčina je v neúplném styku lepených dřevěných ploch. Problematické je čelné spojení ( obr. 4). Způsobuje únik velkého množství lepidla do otevřených kapilár nerovností povrchu, zapříčiněné vytrhnutím měkčích vláken jarního dřeva a tím vytvořením neúplného kontaktu lepených ploch. (Sedliacik 1998)

Konstrukce lepených spojů Pro zachování dlouhodobé pevnosti spoje, je zapotřebí přizpůsobit celou konstrukci převážně takto: a) rovnoměrné rozložení mechanického namáhání, tak aby nepůsobilo pouze do jednoho místa b) spoj byl namáhán pokud možno v tahu a ve smyku a minimálně v odlupování c) velikost lepené plochy byla co největší a napětí rovnoměrně rozložené po celém spoji (Pokorný 2000)

34

Další možné typy lepených spojů:

Obr.8: Přehled konstrukčních možností plochých spojů (Osten 1996)

1- spoj tupý, zkosený; 2 – spoj jednoduše přeplátovaný, zkosený; 3 – spoj dvojitě přeplátovaný; 4 – spoj jednoduše přeplátovaný; 5 – spoj jednoduše přeplátovaný, zkosený; 6 – spoj lemový, jednoduše přeplátovaný; 7 – spoj čelní s jednou příložkou; 8 a 9 – spoje s příložkami různého tvaru; 10 – čelní spoj s dvěma příložkami; 11 a 12 – čelní spoj se dvěma zkosenými příložkami

3.7 Charakteristika lepených spojů:

Dokonalý spoj Lepené plochy na sebe těsně doléhají. Vytvrzené lepidlo tvoří v lepené spáře tenký homogenní film. K porušení spoje je zapotřebí velká síla. Při násilném roztrhnutí lepených částí by mohlo dojít zpravidla k porušení lepeného dřeva. (Sedliačik 1998)

35

Rozlepený spoj Spoj je v místě nebo v celé ploše volný. Jsou viditelné spáry v lepeném spoji. Příčinou může byt: -

nedostatečné opracování lepených povrchů, tím nedojde k dostatečnému doléhání

-

malý lisovací tlak

-

velké napětí v lepeném výrobku, příčinou může být nesprávná vlhkost dřeva

-

nerovnoměrný nebo v některých místech chybějící nános lepidla

-

předčasně vytvrzená vrstva lepidla před zalisováním lepených částí

-

nedokonalé vytvrzení lepidla v lepeném spoji

-

porušení dřeva v okolí lepeného spoje

Chudý lepený spoj Spoj nemá na první pohled rozlepená místa, na jeho porušení je však potřeba poměrně malá síla, přičemž se neporuší dřevo v okolí lepeného spoje. V lepeném spoji se nevytvoří souvislý film lepidla, protože lepidlo se vsáklo do lepeného povrchu materiálu. Příčinou může byt: -

příliš velká vlhkost a pórovitost lepeného dřeva

-

nedostatečná viskozita použitého lepidla

-

nedostatečný nános lepidla

-

příliš velký lisovací tlak, který způsobil zatlačení lepidla do dřeva nebo bylo lepidlo vytlačeno mimo lepený spoj

-

příliš pomalé vytvrzování lepidla v lepeném spoji

Zrnitý spoj Spoj je málo pevný, film lepidla má krupicovitou strukturu. Příčinou může byt: -

málo rozpuštěné práškové lepidlo

-

velký obsah nastavovala nebo plniva v lepené směsi, nedokonalé promíchání lepící směsi

-

nesprávné nastavovalo, které brání vsáknutí lepidla do dřeva

-

příliš velká vlhkost lepeného dřeva, které způsobuje vysrážení lepidla v roztoku

(Sedliačik 1998)

36

Zmrzlý spoj Spoj je málo pevný, při násilném rozdělení spoje se na jedné z lepených ploch objeví souvislý film lepidla. Druhá lepená plocha je celkem čistá. Příčinou může byt: -

příliš malá vlhkost lepeného dřeva

-

předčasné vytvrzení vrstvy lepidla, ještě před zalisováním

-

použité lepidlo nebo lepicí směs příliš rychle vytvrďme

Nezakotvený spoj Spoj je málo pevný, při násilném roztržení spoje můžeme sice pozorovat souvislý film lepidla, ten však nepřilne pevně k lepeným plochám. Příčinou může byt: -

znečištěním lepeného povrchu mastnotou nebo prachem

-

malá vlhkost lepeného dřeva

-

příliš vysoká viskozita lepidla nebo lepící směsi

-

předčasné, úplné nebo částečné vytvrzení vrstvy lepidla při jednostranném nanášení lepidla

Zdánlivě pevný spoj Lepený spoj je málo pevný. Při násilném rozlepení se porušuje v blízkosti vytvrzeného filmu v dřevu. Na filmu lepidla zůstává souvislá vrstvička dřevních vláken. Příčinou může byt: -

nevhodné opracování

lepeného

povrchu,

kterým

se porušila pevnost

povrchových vrstev dřeva -

malá

pevnost

lepeného

dřeva

v důsledku

napadení

dřeva

dřevokaznými houbami -

narušení pevnosti dřeva lepidlem nebo některými jeho složkami

(Sedliačik 1998)

37

hnilobou,

4 Materiál 4.1 Zkoušené druhy dřev a jejich charakteristika Buk Latinský název: Fagus L. Barva dřeva: narůžovělá, nahnědlá až červenohnědá, v pozdějším věku častý výskyt nepravého jádra, letokruhy poměrně zřetelné Trvanlivost: méně trvanlivé a málo odolné proti biotickým činitelům Opracovatelnost: dobře se impregnuje, paří, moří, hůře se suší (má sklon k tvorbě trhlin a borcení) Využití: díky svému vzhledu a vlastnostem se využívá v nábytkářství, dobře se ohýbá, čehož se využívá pro výrobu ohýbaného nábytku (židle, křesla), je důležitou surovinou pro výrobu dýh, překližek, parket, železničních pražců, pro chemické a polochemické zpracování

dřeva

(suchá

destilace,

buničina,

k

výrobě

dřevotřískových

a

dřevovláknitých desek); používá se také jako konstrukční materiál, při výrobě dopravních prostředků, dřevěných doplňků strojů, na výrobu drobných předmětů (knoflíky, hračky, cívky, hole) a drobného nářadí, někdy i pažeb k loveckým zbraním Hustota při w0%: 685 kg.m −3 Tvrdost: 61 MPa

a)

b)

c)

Obr.9: Znázornění a) příčného, b) radiálního, c) tangenciálního řezu dřeva buku (www.thuja.mendelu.cz)

38

Dub Latinský název: Quercus L. Barva dřeva: běl nažloutlá až světlehnědá, jádro světle až tmavěhnědé; zřetelná hranice mezi letokruhy i hranice mezi jarním a letním dřevem Trvanlivost: pro velký obsah tříslovin patří k našim nejtrvanlivějším dřevinám. Opracovatelnost: dobře opracovatelné, hůře se suší a obtížněji se impregnuje Využití: na vodní stavby, ke stavbě lodí, v nábytkářství, v řezbářství, soustružnictví, na rozmanité konstrukce, na parkety, prahy, schody, sloupy atd. Hustota při w0%: 680 kg.m −3 Tvrdost: 67,5 MPa

a)

b)

c)

Obr.10: Znázornění a) příčného, b) radiálního, c) tangenciálního řezu dřeva dubu (www.thuja.mendelu.cz)

39

Jasan Latinský název: Fraxinus L.

Barva dřeva: běl nažloutlá, narůžovělá; jádro světlehnědé až hnědé; zřetelné hranice mezi letokruhy i mezi jarním a letním dřevem Využití: výborné vlastnosti (pevné, pružné), zejména jádrové dřevo se používá v nábytkářství, na dýhy, na sportovní potřeby (pádla, sáně, luky aj.), v soustružnictví a kolářství Hustota při w0%: 670 kg.m −3 Tvrdost: 80 MPa

a)

b)

c)

Obr.11: Znázornění a) příčného, b) radiálního, c) tangenciálního řezu dřeva jasanu (www.thuja.mendelu.cz)

40

4.2 Použité lepidla ke zkoušce pevnosti lepeného spoje

Polyuretanové lepidlo Kleiberit PUR-Leim 501.0 Vlhkostí vytvrzující jednokomponentní reaktivní lepidlo na bázi polyuretanu s nejvyšší odolností proti vodě a teplotě, kvalita D4 dle DIN EN 204, rozpuštěné v rozpouštědle. Oblast použití -

lepení oken a dveří, lamel pro výrobu oken a lepení spár ve výrobě dveří

-

vrstvové lepení dřeva a dřevěných materiálů

-

lepení spár pro venkovní prostředí

-

lepení spár MDF desek

-

lepení minerálních stavebních desek

-

lepení keramických materiálů, betonových prvků a tvrdých pěn

Vlastnosti lepeného spoje -

duroplastická lepená spára s vysokou tepelnou odolností a pevností

-

vynikající odolnost proti povětrnostním vlivům

-

kvalita lepeného spoje D4 dle DIN EN 204

Vlastnosti lepidla Báze: izokyanát Hustota: cca 1,18 g/cm 3 Barva: hnědá Konzistence: středně viskózní Zpracování Podmínky zpracování: optimální teplota zpracování 20 °C, optimální vlhkost dřeva 8 – 12 %. Nezpracovávat pod +5 °C. Lepené plochy musí být čisté, suché a zbavené nečistoty. Nanášecí metody: z plastikové láhve, stěrkou nebo ručním válečkem Nános lepidla: stačí jednostranný nános na méně porézní materiál Množství nánosu: 100 – 200 g/m 2 dle materiálu Otevřená doba: 20 – 30 min. při 20 °C. Vyšší teplotou prostředí, vyšší vlhkostí nebo vlhčením se tato doba zkracuje.

41

Vytvrzení: lepidlo vytvrzuje vlivem vlhkosti na vodovzdorný, rozpouštědlem odolný polotvrdý lepivý film. Lisovací tlak: požadovaný tlak je závislý na druhu a velikosti dílce. Minimální lisovací tlak 0,6 MPa Lisovací časy: - při 20 °C – cca 60 min - při 40 °C – cca 30 min - při 60 °C – cca 10 min Dotvrzovací doba: Další opracování dílců je možné po 2 – 3 hodinách, konečná pevnost je dosažena po cca 24 hodinách. (Technický list, Kleiberit, 2009)

Polyvinylacetátové lepidlo Ponal SUPER 3 Jednosložkové lepidlo na dřevo pro lepení podle DIN EN 204/D3. Ponal SUPER 3 je lepidlo ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinylacetátu. Oblast použití -

montážní lepení pro použití v interiéru i exteriéru, např. u oken a dveří

-

lamelování okenních hranolků

-

lepení ploch, např. lepení desek HPL na upínací desky pro římsy parapetů

-

lepení spár, např. pro kuchyňské pracovní desky

Specifické vlastnosti - velmi vysoká lepící pevnost - vodotěsná lepení - odolnost proti teplu - elastická lepená spára - odolné proti stárnutí - bezbarvé - rychle tuhnoucí

42

Hustota: cca 1,1 g/cm 3 Teplota zpracování: nad + 5 °C Spotřeba: cca 150 g/m 2

Otevřená doba sestavení: při teplotě prostředí 23 °C max. 12 minut Lisovací tlak: nejméně 0,2 MPa, v závislosti na struktuře a tloušťce materiálu Lisovací doba: - při lepení dřeva cca 15 až 20 min. při + 20 °C, 25 až 30 min. při + 10 °C - při lepení desek cca 40 min. při +20°C,cca 25 min. při +40°C,cca 15 min. při + 60° C - při lisování za tepla je třeba obrobky dále zpracovávat až po ochlazení

(http://www.ponal.cz/dokumenty-ke-stazeni/)

43

5 Metodika Cílem této diplomové práce je zabývat se analýzou vlivu použitého druhu dřeva a jeho vlivu na pevnost lepených spojů, analýzou pojivové báze lepidel na pevnost lepených spojů a analýzou klimatických podmínek působící na pevnost lepeného spoje. Stanovení těchto závislostí ovlivňující pevnost lepeného spoje bude provedeno zkouškou na rázovou houževnatost, kdy rázová houževnatost bude zjišťována pomocí Charpyho kladiva. Podkladem pro tuto práci bude norma ČSN EN ISO 179-1. Připravené slepené vzorky budou vloženy do klimatických podmínek po dobu 30 dní, viz. kapitola 5.2.2 Manipulace se vzorky před provedením rázové zkoušky. Po vystavení těmto podmínkám budou zkušební tělesa 30 dní klimatizovány a následně na nich měřena rázová houževnatost. Vyhodnocení bude provedeno na základě porovnání dosažených výsledků rázové houževnatosti lepeného spoje vystaveného klimatickým podmínkám.

5.1 Použité stroje a přístroje Laboratorní váhy Ke zjištění nánosu lepidla a vážení vzorků byly použity laboratorní váhy s rozsahem od 0,5g do 3100g. S přesností na 0,01g a odchylkou měření 0,1g.

Vlhkoměr Digitální teploměr

Nanášecí váleček Lepidlo bylo naneseno na materiál pomocí spirálového nanášecího válečku. Velikost nánosu byla přibližně 150g/m2 . Po nanesení lepidla bylo lepidlo překryto druhým dílcem a tím se vytvořen lepený soubor.

44

Drsnoměr SJ 201 Drsnost povrchu byla změřena pomocí přístroje SJ 201 firmy Mitutoyo. Přístroj je vybaven citlivým snímačem drsnosti, který přejíždí po povrchu materiálu a zaznamenává drsnost povrchu do PC.

V našem případě bylo měření provedeno na vzorcích v podélném a příčném směru. V každém směru bylo provedeno 10 měření. Byla zaznamenána hodnota Ra [µm],

která představuje hodnotu střední aritmetické

odchylky profilu.

Obr.12: Drsnoměr SJ 201 (www.prominent-km.cz)

Obr.13: Střední aritmetická odchylka (www.atryx.cz)

Měřicí rozsah : • Ra, Rq: 0,01 - 100 µm • Rz, Ry, Rp, Rt, R3z: 0,02 – 350 µm • S, Sm: 2 – 4000 µm Rozlišení 0,01 µm. Rychlost pojezdu sondy 0,25 nebo 0,5 mm/s. (www.prominent-km.cz)

45

Tab.1:Výsledky drsnosti povrchu zkoušených materiálů Drsnost povrchu Ra [µm] v podélném a příčném směru Materiál JS-podélný JS-příčný DB-podélný DB-příčný BK-podélný BK-příčný

Průměr 15,77 15,13 9,11 17,25 5,54 6,31

Medián 15,69 14,76 9,32 17,17 5,27 6,30

Sm.odch. 3,43 3,19 2,36 1,75 1,04 0,42

Digitální posuvné měřítko Posuvným měřítkem byly měřeny rozměry během výroby vzorků a i při samotné zkoušce na přístroji Impacor II.

Měřící rozsah : 0 až 150 mm Rozlišení : 0,01 mm Maximální chyba : +/- 0,03 mm Pracovní teplota: + 5 až + 40 °C

Obr.14: Posuvné měřítko (www.tipa.eu)

IMPACTOR II - Charpyho kladivo Zařízení Impactor II slouží pro stanovení zkoušky rázové houževnatosti za standardních podmínek napětí. Nejpoužívanější zkušební metodou je metoda Charpy. Tato metoda byla použita i v našem případě. Přístroj obsahuje kladivo, pomocí kterého dochází k přerážení vzorků. Způsob měření vychází ze stanovení hodnoty energie, vyjádřené v joulech, nezbytné ke zlomení vzorku za určitých podmínek ( poloha vzorku, rychlost dopadu kladiva na samotný vzorek. Tím, že maximální potenciál rychlosti kyvadla je znám, je závislí na hmotnosti použitého kyvadla a výšce pádu, je odvozeno, že energie pohlcená vzorkem pro jeho zlomení, se může vypočítat změřením úhlu výskoku kladiva po dopadu. Základní poloha kladiva, při které došlo k uvolnění kladiva a následnému přeražení vzorku byla o velikosti úhlu 150 º. Přístroj byl vybaven kladivem se jmenovitou potencionální energií 25 [J] a jmenovitou rychlostí dopadu 3,8 [m/s]. (ČSN EN ISO 179-1)

46

U zkoušených těles se mohou objevit čtyři typy přeražení:

C – úplné přeražení - přeražení, při kterém je zkušební těleso rozděleno na dva nebo více kusů H – kloubové přeražení – neúplné přeražení, kdy obě části zkušebního tělesa drží Pohromadě pouze tenkou obvodovou vrstvou v podobě kloubu bez zbytkové tuhosti P – částečné přeražení – neúplné přeražení, které nesplňuje definici kloubového přeražení N – nepřeraženo – případ, kdy nedojde k přeražení a zkušební těleso je pouze ohnuto a protlačeno mezi podpěrami. (ČSN EN ISO 179-1)

Obr.15: IMPACTOR II (www.krahl-messtechnik.de)

Obr.16: Stojan pro uložení zkušebního tělesa (www.instron.com)

47

Klimatizační komora MEMMERT HPP 108 Zde byla zkušební tělesa uložena a vystavena působení zvýšené teploty. Rozsah: 0°C až +70 °C Odchylka: +/- 0,1 °C Přesnost nastavení: 0,1 °C Pracovní teplotní rozsah: +5 °C až +70°C

Obr.17: Klimatizační komora Memmert (Mrňous) Mrazící box ELCOLD Zde byla zkušební tělesa uložena a vystavena působení snížené teploty.

Teplotní rozsah: 0 °C až – 40 °C Přesnost nastavení: 1 °C Chyba nastavení : +/- 0,5 °C

Obr.18 :Mrazící box ELCOLD (www.verkon.cz)

Srovnávací frézka R12 Na stroji bylo provedeno srovnání jedné plochy a jedné hrany materiálu.

Tloušťkovací frézka R13 Na stroji bylo provedena úprava materiálu na požadovanou tloušťku.

48

Spodní frézka SCM – T130 Spodní frézka byla použita k rozřezávání vlysů na pásky.

Rozměry stolu : 1200x730 mm Maximální průměr nástroje pod stolem : 320 x 85 mm Pracovní výška hřídele : 180 mm Otáčky : 3000, 4500, 6000, 7000, 10 000 ot./min. Výkon hlavního motoru : 5,5 kW

Obr.19: Spodní frézka

Přesnost stroje : 0,05 mm

(www.panas.cz)

Šestilistový dýhovací lis ITALPRESSE SCF 6 Vzorky byly lisovány v hydraulickém jednoetážovém lisu typ ITALPRESSE SCF 6.

Rozměr desek : 3000 x 1300 mm Tlak při plné ploše: 6 kg.cm −2 Použitá lisovací teplota: 20°C Lisovací doba: 24 h

Obr.20:Dýhovací lis (Mrňous)

Formátovací pila SCM/SI16N 3200 Příprava materiálu, jako krácení, rozmítání bylo prováděno na formátovací pile typ SCM/SI16N 3200. Stroj byl osazen pilovým kotoučem na podélné a příčné řezání dřevěného materiálu. Výkon pily : 505 kW Výkon předřenu pily : 0,75 kW Přesnost : 0,05 mm

49

5.2 Zkušební tělesa Jako podklad pro navržení zkušebních vzorků sloužila norma ČSN EN ISO 179-1. Na základě této normy byl stanoven směr rázu, rozměry a druh zkušebního tělesa. Samotná norma udávala pro zkoušku 10 kusů zkušebních těles, v našem případě byl počet stanoven na 30 kusů. Ke zkoušce byla připuštěna jen taková tělesa, která nevykazovala rozměrové odchylky, snížený nános lepidla, viditelné vady ( trhliny, suky, atd.) nebo jiné nepřípustné odchylky, které by mohly samotnou zkoušku na rázovou houževnatost ovlivnit. Pro zkoušku byla připravena zkušební tělesa o velikosti 14,6 x 14,6 x 150 mm.

5.2.1 Příprava vzorků Na výrobu vzorků bylo použito sušené listnaté neomítané řezivo o vlhkosti 8 % +/- 2 %. Řezivo pocházelo z oblasti Jižní Moravy. Výroba vzorků probíhala v následujícím sledu:

1. hrubé krácení fošen na délku na formátovací pile 2. rozmítání řeziva na šířku 80 mm a následné vymanipulování vad na formátovací pile 3. srovnání plochy a jedné hrany řeziva pomocí srovnávací frézky 4. sjednocení tloušťky vlysů na požadovaný rozměr pomocí tloušťkovací frézky 5. rozřezání vlysů na tloušťku na pásky pomocí spodní frézky 6. sjednocení tloušťky pásků na 7,3 +/- 0,1 mm pomocí tloušťkovací frézky 7. nanášení lepidla na pásky pomocí nanášecího válečku – velikost nánosu byla volena tak, že odpovídalo předepsanému množství nánosu uvedené v technického listu daného lepidla 8. skládání lepeného souboru tak, aby úhel mezi letokruhy a rovinou slepu = 30º až 90º 9. lisování v lisu za studena tlakem 0,6 MPa 10. vyjmutí a klimatizace slepených pásků po dobu 5 dní 11. rozmítání pásků na hranolky o průřezu 14,6 x 14,6 mm na formátovací pile 12. krácení hranolků na požadovaný rozměr, tedy 150 mm.

50

Průsak lepidla

Před zkouškou byl na zkušebních vzorcích na příčném řezu zaznamenán mikrosnímek povrchu lepené spáry, zachycující průsak lepidla do materiálu. Snímky jsou provedeny s 45x zvětšením na přístroji Olympus e 600 s objektivem Opympus DF PLFL 0,5x PX. Pro lepší viditelnost průsaku bylo lepidlo obarveno do červena.

Obr.21 : buk lepený PUR lepidlem

Obr.22: buk lepený PVAc lepidlem

Obr.23: jasan lepený PUR lepidlem

Obr.24: jasan lepený PVAc lepidlem

Obr.25: dub lepený PUR lepidlem

Obr.26: dub lepený PVAc lepidlem

(Mrňous 2013)

51

5.2.2 Manipulace se vzorky před provedením rázové zkoušky Ke zkoušce byly připraveny vzorky tří druhů listnatých dřev (buk, dub, jasan,). Pro každou ze čtyř klimatických podmínek bylo připraveno 30 ks vzorků. Vzorky byly následně vystaveny těmto definovaným podmínkám:

Normální podmínky: teplota prostředí: 22 ºC vlhkost prostředí: 45 %

Zvýšená teplota a vlhkost: teplota prostředí: 30 ºC vlhkost prostředí: 90 %

Snížená teplota – zima: teplota prostředí: – 30 ºC vlhkost prostředí: 0 %

Kombinace zvýšené a snížené teploty: tyto vzorky byl nejdříve vystaveny 15 dnů zvýšené teplotě při podmínkách: teplota prostředí: 30 ºC, vlhkost prostředí: 90 % a následně 15 dnů snížené teplotě za podmínek: teplota prostředí: – 30 ºC, vlhkost prostředí: 0 %.

Při vystavení vzorků těmto expozicím byly vzorky uloženy ve vodorovné poloze a prokládané, aby byl zajištěn přísun teploty a vlhkosti rovnoměrně. Vzorky byly těmto podmínkám vystaveny po dobu 30 dnů. Po vyjmutí byly ponechány v normálních podmínkách tj.(teplota: 22 ºC, vlhkost: 45 %) po dobu 30 dnů, kdy došlo k jejich ustálení. Poté začala zkouška na rázovou pevnost lepených spojů vystavených různým teplotním podmínkám. Podmínky zkoušky byly vybrány podle meteodat z meteostanice Želešice, na základě teplotních hodnot vyskytujících se na našem území v průběhu celého roku.

52

5.2.3 Podstata zkoušky Zkušební těleso umístěné vodorovně na podpěrách

je přeráženo úderem

rázového kyvadla, přičemž směr rázu je veden středem vzdálenosti mezi podpěrami, zkušební těleso je ohýbáno vysokou nominálně konstantní rychlostí. (ČSN EN ISO 179-1)

a)

b)

Obr.27: Schéma: a) Charpyho kladivo v okamžiku rázu, b) zkušební těleso.(Mrňous)

1 – tyč rázového kyvadla 2 – zkušební těleso 3 – podpěra 4 – směr rázu

53

5.2.4 Postup zkoušky Ke zkoušce byly připraveny zkušební tělesa vyhovující rozměrově, kvalitativně a následně vystaveny příslušným klimatizačním podmínkám. Samotná zkouška na rázovou houževnatost Charpy těles na přístroji Impactor II se skládá :

Z měření základních rozměrů zkušebního tělesa tj. tloušťky h a šířky b ve středu zkušebních těles s přesností na 0,02 mm. Hodnoty se zadají do přístroje. Rázové kyvadlo se zvedne do předepsané výšky a zajistí se. Zkušební těleso se umístí na podpěry stroje tak, aby břit rázového kyvadla dopadl do středu zkušebního tělesa. Přístroj se uzavře a rázové kyvadlo se uvolní, tím se provede samotná zkouška. Zaznamená se rázová energie absorbovaná zkušebním tělesem - Energie [J], procento pohlcené energie - Abs. en. [%] a rázová houževnatost - a cU [ kJ / m 2 ]. (ČSN EN ISO 179-1) Výsledky se ukládají do přístroje, odkud se dají následně vyvolat a použít k dalšímu zpracování. Ke každé zkoušce bylo připraveno 30 kusů zkušebních těles. Pokud se během zkoušky vyskytly hodnoty absorbované energie Abs.en. mimo povolený rozsah tj. mimo 20 % a 80 % energie E, která je k dispozici při rázu, byly tyto výsledky zamítnuty a do zkoušky nezapočítány.

Rázová houževnatost Charpy zkušeních těles bez vrubu, a cU , vyjádřená v kilojoulech na metr čtverečný se vypočítá ze vzorce:

a cU =

Ec × 10 3 [ kJ / m 2 ] h×b

kde a cU

rázová houževnatost vyjádřená v kilojoulech na metr čtverečný

Ec

korigovaná energie v joulech spotřebovaná při přeražení zkušebního tělesa

h

tloušťka zkušebního tělesa v milimetrech

b

šířka zkušebního tělesa v milimetrech

54

6 Výsledky laboratorního měření 6.1 Výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje u dřeva buku, při použití polyuretanového lepidla

V následujících tabulkách (tab.2,3 str. 55, tab.4,5 str. 56) jsou uvedeny výsledky laboratorního měření rázové houževnatosti lepených spojů, při použití polyuretanového lepidla u dřeva buku. Vystavených normálním klimatickým podmínkám, zvýšené teplotě, snížené teplotě a kombinaci zvýšené a snížené teploty.

Tab.2: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC,vlhkost: 45 %)

BK-K-Normální podmínky Abs. en. [%] a cU [ kJ / m 2 ]

Energie [J]

Průměr

Medián

Sm.odch.

51,48

50,29

13,27

60,36

58,96

15,56

12,87

12,57

3,32

Tab.3: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %)

BK-K- Zvýšená teplota

Průměr

Medián

Sm.odch.

Abs. en. [%]

47,74

48,54

10,64

a cU [ kJ / m 2 ]

55,79

56,72

12,43

Energie [J]

11,89

12,09

2,65

Abs. en. [%] - procento absorbované energie a cU [ kJ / m 2 ] - rázová houževnatost

Energie [J] - rázová energie spotřebovaná při přeražení zkušebního tělesa 55

Tab.4: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %)

BK-K-Snížená teplota

Průměr

Medián

Sm.odch.

Abs. en. [%]

50,02

44,73

13,91

a cU [ kJ / m 2 ]

58,46

52,28

16,26

Energie [J]

12,46

11,14

3,47

Tab.5: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené 15 dní zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a 15 dní snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %)

BK-K-Kombinace

Průměr

Medián

Sm.odch.

46,93

38,90

18,67

a cU [ kJ / m ]

54,85

45,46

21,82

Energie [J]

11,69

9,69

4,65

Abs. en. [%] 2

Abs. en. [%] - procento absorbované energie a cU [ kJ / m 2 ] - rázová houževnatost

Energie [J] - rázová energie spotřebovaná při přeražení zkušebního tělesa 56

V následujících grafech jsou porovnávány výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje ze dřeva buku, lepeného pomocí polyuretanového lepidla. Vystavené všem zkoušeným klimatickým podmínkám. Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva buku lepeného polyuretanovým lepidlem 110 100 90 80 a [kJ/m2]

70 60 50 40 30 20 10 BK-K-Zvýšená teplota

BK-K-Normální podmínky

BK-K-Snížená teplota

BK-K-Kombinace

0

Průměr Průměr±SmCh Průměr±2*SmOdch Odlehlé Extrémy

Obr.28: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva buku lepeného polyuretanovým lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené průměrem Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva buku lepeného polyuretanovým lepidlem 100 90

a [kJ/m2]

80 70 60 50 40 30 BK-K-Zvýšená teplota

BK-K-Normální podmínky

BK-K-Snížená teplota

BK-K-Kombinace

20

Medián 25%-75% Rozsah neodleh. Odlehlé Extrémy

Obr.29: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva buku lepeného polyuretanovým lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené mediánem

57

6.2 Výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje u dřeva buku, při použití polyvinylacetátového (PVAc) lepidla

V následujících tabulkách (tab.6, 7 str. 58, tab.8, 9, str. 59) jsou uvedeny výsledky laboratorního měření rázové houževnatosti lepených spojů, při použití PVAc lepidla u dřeva buku. Vystavených normálním klimatickým podmínkám, zvýšené teplotě, snížené teplotě a kombinaci zvýšené a snížené teploty

Tab.6: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného PVAc lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC,vlhkost: 45 %)

BK-P- Normální podmínky

Průměr

Medián

Sm.odch.

Abs. en. [%]

55,06

52,50

11,63

a cU [ kJ / m 2 ]

64,54

61,56

13,63

Energie [J]

13,76

13,12

2,90

Tab.7: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného PVAc lepidlem, vystavené zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %)

BK-P- Zvýšená teplota

Průměr

Medián

Sm.odch.

58,59

61,79

12,86

a cU [ kJ / m ]

68,47

72,22

15,03

Energie [J]

14,60

15,39

3,20

Abs. en. [%] 2

Abs. en. [%] - procento absorbované energie a cU [ kJ / m 2 ] - rázová houževnatost

Energie [J] - rázová energie spotřebovaná při přeražení zkušebního tělesa

58

Tab.8: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného PVAc lepidlem, vystavené snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %)

BK-P- Snížená teplota

Průměr

Medián

Sm.odch.

Abs. en. [%]

58,38

57,13

16,48

a cU [ kJ / m 2 ]

49,95

48,89

14,10

Energie [J]

12,44

12,18

3,51

Tab.9: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného PVAc lepidlem, vystavené 15 dní zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a 15 dní snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %)

BK-P- Kombinace

Průměr

Medián

Sm.odch.

Abs. en. [%]

46,94

41,32

14,43

a cU [ kJ / m 2 ]

54,85

48,29

16,86

Energie [J]

11,69

10,29

3,59

Abs. en. [%] - procento absorbované energie a cU [ kJ / m 2 ] - rázová houževnatost

Energie [J] - rázová energie spotřebovaná při přeražení zkušebního tělesa

59

V následujících grafech jsou porovnávány výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje ze dřeva buku, lepeného pomocí PVAc lepidla. Vystavené všem zkoušeným klimatickým podmínkám. Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva buku lepeného PVAc lepidlem 110 100 90

a [kJ/m2]

80 70 60 50 40 30

BK-P-Zvýšená teplota

BK-P-Snížená teplota

BK-P-Kombinace

10

BK-P-Normální podmínky

20

Průměr Průměr±SmCh Průměr±2*SmOdch Odlehlé Extrémy

Obr.30: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva buku lepeného PVAc lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené průměrem Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva buku lepeného PVAc lepidlem 100 90

a [kJ/m2]

80 70 60 50 40

BK-P-Zvýšená teplota

BK-P-Normální podmínky

BK-P-Snížená teplota

BK-P-Kombinace

30

Medián 25%-75% Rozsah neodleh. Odlehlé Extrémy

Obr.31: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva buku lepeného PVAc lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené mediánem

60

6.3 Výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje u dřeva dubu, při použití polyuretanového lepidla

V následujících tabulkách (tab.10, 11 str. 61, tab.12, 13, str. 62) jsou uvedeny výsledky laboratorního měření rázové houževnatosti lepených spojů, při použití polyuretanového lepidla u dřeva dubu. Vystavených normálním klimatickým podmínkám, zvýšené teplotě, snížené teplotě a kombinaci zvýšené a snížené teploty.

Tab.10: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC,vlhkost: 45 %)

DB-K- Normální podmínky

Průměr

Medián

Sm.odch.

Abs. en. [%]

40,51

41,13

15,27

a cU [ kJ / m 2 ]

47,50

48,23

17,90

Energie [J]

10,13

10,28

3,81

Tab.11: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %)

DB-K- Zvýšená teplota

Průměr

Medián

Sm.odch.

36,78

35,47

13,17

a cU [ kJ / m ]

42,99

41,45

15,40

Energie [J]

9,16

8,84

3,28

Abs. en. [%] 2

Abs. en. [%] - procento absorbované energie a cU [ kJ / m 2 ] - rázová houževnatost

Energie [J] - rázová energie spotřebovaná při přeražení zkušebního tělesa

61

Tab.12: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %)

DB-K- Snížená teplota

Průměr

Medián

Sm.odch.

Abs. en. [%]

49,65

46,56

12,35

a cU [ kJ / m 2 ]

58,02

54,42

14,43

Energie [J]

12,37

11,60

3,08

Tab.13: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené 15 dní zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a 15 dní snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %)

DB-K- Kombinace

Průměr

Medián

Sm.odch.

Abs. en. [%]

35,78

32,95

11,34

a cU [ kJ / m 2 ]

41,82

38,51

13,25

Energie [J]

8,91

8,21

2,83

Abs. en. [%] - procento absorbované energie a cU [ kJ / m 2 ] - rázová houževnatost

Energie [J] - rázová energie spotřebovaná při přeražení zkušebního tělesa

62

V následujících grafech jsou porovnávány výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje ze dřeva dubu, lepeného pomocí polyuretanového lepidla. Vystavené všem zkoušeným klimatickým podmínkám. Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva dubu. lepeného polyuretanovým lepidlem 100 90 80

a [kJ/m2]

70 60 50 40 30 20

DB-K-Zvýšená teplota

DB-K-Snížená teplota

DB-K-Kombinace

0

DB-K-Normální podmínky

10

Průměr Průměr±SmCh Průměr±2*SmOdch Odlehlé Extrémy

Obr.32: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva dubu lepeného polyuretanovým lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené průměrem

Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva dubu. lepeného polyuretanovým lepidlem 100 90

a [kJ/m2]

80 70 60 50 40

DB-K-Zvýšená teplota

DB-K-Snížená teplota

DB-K-Kombinace

20

DB-K-Normální podmínky

30

Medián 25%-75% Rozsah neodleh. Odlehlé Extrémy

Obr.33: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva dubu lepeného polyuretanovým lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené mediánem

63

6.4 Výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje u dřeva dubu, při použití polyvinylacetátového (PVAc) lepidla

V následujících tabulkách (tab.14, 15 str. 64, tab.16, 17, str. 65) jsou uvedeny výsledky laboratorního měření rázové houževnatosti lepených spojů, při použití PVAc lepidla u dřeva dubu. Vystavených normálním klimatickým podmínkám, zvýšené teplotě, snížené teplotě a kombinaci zvýšené a snížené teploty.

Tab.14: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC,vlhkost: 45 %)

DB-P- Normální podmínky

Průměr

Medián

Sm.odch.

32,63

28,84

8,77

a cU [ kJ / m ]

38,25

33,82

10,28

Energie [J]

8,15

7,21

2,19

Abs. en. [%] 2

Tab.15: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %)

DB-P- Zvýšená teplota

Průměr

Medián

Sm.odch.

Abs. en. [%]

49,81

47,27

16,02

a cU [ kJ / m 2 ]

58,21

55,24

18,73

Energie [J]

12,41

11,78

3,99

Abs. en. [%] - procento absorbované energie a cU [ kJ / m 2 ] - rázová houževnatost

Energie [J] - rázová energie spotřebovaná při přeražení zkušebního tělesa 64

Tab.16: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %)

DB-P- Snížená teplota

Průměr

Medián

Sm.odch.

Abs. en. [%]

44,15

43,68

14,47

a cU [ kJ / m 2 ]

51,60

51,04

16,91

Energie [J]

11,00

10,88

3,60

Tab.17: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené 15 dní zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a 15 dní snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %)

DB-P- Kombinace

Průměr

Medián

Sm.odch.

Abs. en. [%]

43,35

40,02

16,19

a cU [ kJ / m 2 ]

50,66

46,77

18,92

Energie [J]

10,80

9,97

4,03

Abs. en. [%] - procento absorbované energie a cU [ kJ / m 2 ] - rázová houževnatost

Energie [J] - rázová energie spotřebovaná při přeražení zkušebního tělesa

65

V následujících grafech jsou porovnávány výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje ze dřeva dubu, lepeného pomocí PVAc lepidla. Vystavené všem zkoušeným klimatickým podmínkám. Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva dubu. lepeného PVAc lepidlem 100 90 80

a [kJ/m2]

70 60 50 40 30 20 10 DB-P-Zvýšená teplota

DB-P-Normální podmínky

DB-P-Snížená teplota

DB-P-Kombinace

0

Průměr Průměr±SmCh Průměr±2*SmOdch Odlehlé Extrémy

Obr.34: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva dubu lepeného PVAc lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené průměrem Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva dubu. lepeného PVAc lepidlem 100 90

a [kJ/m2]

80 70 60 50 40

DB-P-Zvýšená teplota

DB-P-Normální podmínky

DB-P-Snížená teplota

20

DB-P-Kombinace

30

Medián 25%-75% Rozsah neodleh. Odlehlé Extrémy

Obr.35: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva dubu lepeného PVAc lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené mediánem

66

6.5 Výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje u dřeva jasanu, při použití polyuretanového lepidla

V následujících tabulkách (tab.18, 19 str. 67, tab.20, 21, str. 68) jsou uvedeny výsledky laboratorního měření rázové houževnatosti lepených spojů, při použití polyuretanového lepidla

u dřeva jasanu. Vystavených normálním klimatickým

podmínkám, zvýšené teplotě, snížené teplotě a kombinaci zvýšené a snížené teploty. Tab.18: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC, vlhkost: 45 %)

JS-K- Normální podmínky

Průměr

Medián

Sm.odch.

Abs. en. [%]

39,01

39,12

10,74

a cU [ kJ / m 2 ]

45,71

45,85

12,59

Energie [J]

9,74

9,77

2,68

Tab.19: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %)

JS-K- Zvýšená teplota

Průměr

Medián

Sm.odch.

43,30

40,76

12,99

a cU [ kJ / m ]

50,60

47,63

15,18

Energie [J]

10,79

10,15

3,24

Abs. en. [%] 2

Abs. en. [%] - procento absorbované energie a cU [ kJ / m 2 ] - rázová houževnatost

Energie [J] - rázová energie spotřebovaná při přeražení zkušebního tělesa

67

Tab.20: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %)

JS-K- Snížená teplota

Průměr

Medián

Sm.odch.

Abs. en. [%]

40,86

38,21

11,52

a cU [ kJ / m 2 ]

47,76

44,65

13,46

Energie [J]

10,18

9,52

2,87

Tab.21: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené 15 dní zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a 15 dní snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %)

JS-K- Kombinace

Průměr

Medián

Sm.odch.

Abs. en. [%

50,18

47,83

13,33

a cU [ kJ / m 2 ]

58,64

55,90

15,58

Energie [J]

12,50

11,92

3,32

Abs. en. [%] - procento absorbované energie a cU [ kJ / m 2 ] - rázová houževnatost

Energie [J] - rázová energie spotřebovaná při přeražení zkušebního tělesa

68

V následujících grafech jsou porovnávány výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje ze dřeva jasanu, lepeného pomocí polyuretanového lepidla. Vystavené všem zkoušeným klimatickým podmínkám. Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného polyuretanovým lepidlem 100 90 80

a [kJ/m2]

70 60 50 40 30 20 JS-K-Zvýšená teplota

JS-K-Normální podmínky

JS-K-Snížená teplota

JS-K-Kombinace

10

Průměr Průměr±SmCh Průměr±2*SmOdch Odlehlé Extrémy

Obr.36: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva jasanu lepeného polyuretanovým lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené průměrem Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného polyuretanovým lepidlem 100 90

a [kJ/m2]

80 70 60 50 40

JS-K-Zvýšená teplota

JS-K-Normální podmínky

JS-K-Snížená teplota

20

JS-K-Kombinace

30

Medián 25%-75% Rozsah neodleh. Odlehlé Extrémy

Obr.37: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva jasanu lepeného polyuretanovým lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené mediánem

69

6.6 Výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje u dřeva jasanu, při použití polyvinylacetávého (PVAc) lepidla

V následujících tabulkách (tab.22, 23 str. 70, tab.24, 25, str. 71) jsou uvedeny výsledky laboratorního měření rázové houževnatosti lepených spojů, při použití PVAc lepidla u dřeva jasanu. Vystavených normálním klimatickým podmínkám, zvýšené teplotě, snížené teplotě a kombinaci zvýšené a snížené teploty.

Tab.22: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC,vlhkost: 45 %)

JS-P- Normální podmínky

Průměr

Medián

Sm.odch.

52,37

56,44

18,63

a cU [ kJ / m ]

61,39

66,15

21,84

Energie [J]

13,09

14,10

4,66

Abs. en. [%] 2

Tab.23: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %)

JS-P-Zvýšená teplota

Průměr

Medián

Sm.odch.

Abs. en. [%]

48,18

46,07

12,30

a cU [ kJ / m 2 ]

56,31

53,84

14,37

Energie [J]

12,00

11,48

3,06

Abs. en. [%] - procento absorbované energie a cU [ kJ / m 2 ] - rázová houževnatost

Energie [J] - rázová energie spotřebovaná při přeražení zkušebního tělesa 70

Tab.24: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %)

JS-P- Snížená teplota

Průměr

Medián

Sm.odch.

Abs. en. [%]

47,27

44,84

13,90

a cU [ kJ / m 2 ]

55,24

52,40

16,25

Energie [J]

11,78

11,17

3,46

Tab.25: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené 15 dní zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a 15 dní snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %)

JS-P-Kombinace

Průměr

Medián

Sm.odch.

Abs. en. [%]

52,72

52,29

13,22

a cU [ kJ / m 2 ]

61,62

61,11

15,45

Energie [J]

13,13

13,03

3,29

Abs. en. [%] - procento absorbované energie a cU [ kJ / m 2 ] - rázová houževnatost

Energie [J] - rázová energie spotřebovaná při přeražení zkušebního tělesa

71

V následujících grafech jsou porovnávány výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje ze dřeva jasanu, lepeného pomocí PVAc lepidla. Vystavené všem zkoušeným klimatickým podmínkám. Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného PVAc lepidlem 110 100 90

a [kJ/m2]

80 70 60 50 40 30 20 JS-P-Zvýšená teplota

JS-P-Normální podmínky

JS-P-Snížená teplota

JS-P-Kombinace

10

Průměr Průměr±SmCh Průměr±2*SmOdch Odlehlé Extrémy

Obr.38: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva jasanu lepeného PVAc lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené průměrem Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného PVAc lepidlem 100 90 80

a [kJ/m2]

70 60 50 40

JS-P-Zvýšená teplota

JS-P-Normální podmínky

JS-P-Snížená teplota

20

JS-P-Kombinace

30

Medián 25%-75% Rozsah neodleh. Odlehlé Extrémy

Obr.39: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva jasanu lepeného PVAc lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené mediánem

72

7 Diskuse a vyhodnocení dosažených výsledků

Na základě naměřených hodnot uvedených v této práci viz. kapitola 6 str. 55, můžeme určit následující závěry:

7.1 Vliv klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost u dřeva buku

Vliv klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost u dřeva buku, lepeného jednokomponentním reaktivním lepidlem na bázi polyuretanu (polyuretan) Na základě dosažených výsledků při laboratorním měření lze konstatovat, že nejvyšší průměrné hodnoty lepeného spoje zkoušeného na rázovou houževnatost u dřeva buku lepeného polyuretanovým lepidlem vykazovaly vzorky vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC,vlhkost: 45 %). Nejnižší průměrné hodnoty byly naměřeny u vzorků vystavených kombinaci zvýšené teploty ( 15 dní teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a snížené teploty ( 15 dní teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %). V rámci rozsahu chyby vyjádřené směrodatnou odchylkou rozdíl mezi těmito hodnotami činil 9 %. Lze se domnívat, že vzorky vystavené kombinaci zvýšené teploty

(15 dní

teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a snížené teploty ( 15 dní teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %) vykazovaly nižší hodnoty rázové houževnatosti tím, že při jejich expozici daným podmínkám došlo k porušení vodíkových můstků, které nebyly následně obnoveny díky malé pružnosti polymerů lepidla

73

Vliv klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost u dřeva buku, lepeného lepidlem ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinylacetátu (PVAc) Na základě dosažených výsledků při laboratorním měření lze konstatovat, že nejvyšší průměrné hodnoty lepeného spoje zkoušeného na rázovou houževnatost u dřeva buku lepeného PVAc lepidlem vykazovaly vzorky vystavené zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %). Nejnižší průměrné hodnoty byly naměřeny u vzorků vystavených kombinaci zvýšené teploty ( 15 dní teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a snížené teploty ( 15 dní teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %). V rámci rozsahu chyby vyjádřené směrodatnou odchylkou rozdíl mezi těmito hodnotami činil 20 %. Tyto výsledky by mohly být zapříčiněny vlivem rozdílných vlhkostí, které na lepené spoje působily. Lze se domnívat, že u vzorků vystavených zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) docházelo s rostoucí vlhkostí k tvorbě vodíkových můstků a tedy k pevnějším vazbám. U vzorků vystavených kombinaci zvýšené teploty (15 dní teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a snížené teploty ( 15 dní teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %) došlo k porušení vodíkových můstků, které nebyly následně obnoveny díky malé pružnosti polymerů lepidla

Porovnání vlivu klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost u dřeva buku, lepeného jednokomponentním reaktivním lepidlem na bázi polyuretanu (polyuretan) a lepidlem ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinylacetátu (PVAc) Porovnáme-li naměřené výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje dřeva buku lepeného polyuretanovým lepidlem a PVAc lepidlem, nejvyšší průměrné hodnoty vykazovaly vzorky vystavené zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %), lepené PVAc lepidlem. Nejnižší průměrné hodnoty byly naměřeny u vzorků vystavených kombinaci zvýšené teploty (15 dní teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a snížené teploty (15 dní teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %) jak u polyuretanového lepidla, tak i PVAc lepidla. V rámci rozsahu chyby vyjádřené směrodatnou odchylkou rozdíl mezi těmito hodnotami činil 20 %.

74

7.2 Vliv klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost u dřeva dubu

Vliv klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost u dřeva dubu, lepeného jednokomponentním reaktivním lepidlem na bázi polyuretanu (polyuretan) Na základě dosažených výsledků při laboratorním měření lze konstatovat, že nejvyšší průměrné hodnoty lepeného spoje zkoušeného na rázovou houževnatost u dřeva dubu lepeného polyuretanovým lepidlem vykazovaly vzorky vystavené snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %). Nejnižší průměrné hodnoty byly naměřeny u vzorků vystavených kombinaci zvýšené teploty ( 15 dní teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a snížené teploty ( 15 dní teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %). V rámci rozsahu chyby vyjádřené směrodatnou odchylkou rozdíl mezi těmito hodnotami činil 28 %. Lze se domnívat, že vzorky vystavené kombinaci zvýšené teploty

(15 dní

teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a snížené teploty ( 15 dní teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %) vykazovaly nižší hodnoty rázové houževnatosti tím, že při jejich expozici daným podmínkám došlo k porušení vodíkových můstků, které nebyly následně obnoveny díky malé pružnosti polymerů lepidla

Vliv klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost u dřeva dubu, lepeného lepidlem ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinylacetátu (PVAc) Na základě dosažených výsledků při laboratorním měření lze konstatovat, že nejvyšší průměrné hodnoty lepeného spoje zkoušeného na rázovou houževnatost u dřeva dubu lepeného PVAc lepidlem vykazovaly vzorky vystavené zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %). Nejnižší průměrné hodnoty byly naměřeny u vzorků vystavených normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC,vlhkost: 45 %). V rámci rozsahu chyby vyjádřené směrodatnou odchylkou rozdíl mezi těmito hodnotami činil 34 %. Lze se domnívat, že tyto výsledky by mohly být zapříčiněny vlivem rozdílných vlhkostí, které na lepené spoje působily. U vzorků vystavených zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) docházelo s rostoucí vlhkostí k tvorbě vodíkových můstků a tedy k pevnějším vazbám a zesílení pevnosti lepeného spoje. 75

Porovnání vlivu klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost u dřeva dubu, lepeného jednokomponentním reaktivním lepidlem na bázi polyuretanu (polyuretan) a lepidlem ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinylacetátu (PVAc) Porovnáme-li naměřené výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje dřeva dubu, lepeného polyuretanovým lepidlem a PVAc lepidlem, zjistíme že nejvyšší průměrné hodnoty rázové houževnatosti vykazovaly vzorky vystavené zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %), lepené PVAc lepidlem. Těmto hodnotám odpovídaly se zanedbatelným rozdílem hodnot i vzorky vystavené zvýšené teplotě, lepené polyuretanovým lepidlem. Nejnižší průměrné hodnoty byly naměřeny u vzorků vystavených normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC, vlhkost: 45 %) a lepené PVAc lepidlem. V rámci rozsahu chyby vyjádřené směrodatnou odchylkou rozdíl mezi těmito hodnotami činil 34 %.

7.3 Vliv klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost u dřeva jasanu

Vliv klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost u dřeva jasanu, lepeného jednokomponentním reaktivním lepidlem na bázi polyuretanu (polyuretan) Na základě dosažených výsledků při laboratorním měření lze konstatovat, že nejvyšší průměrné hodnoty lepeného spoje zkoušeného na rázovou houževnatost u dřeva jasanu lepeného polyuretanovým lepidlem vykazovaly vzorky vystavené kombinaci zvýšené teploty (15 dní teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a snížené teploty (15 dní teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %). Nejnižší průměrné hodnoty byly naměřeny u vzorků vystavených normálním klimatickým podmínkám (teplota:22 ºC, vlhkost:45 %). V rámci rozsahu chyby vyjádřené směrodatnou odchylkou rozdíl mezi těmito hodnotami činil 22 %.

76

Vliv klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost u dřeva jasanu, lepeného lepidlem ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinylacetátu (PVAc) Na základě dosažených výsledků při laboratorním měření lze konstatovat, že nejvyšší průměrné hodnoty lepeného spoje zkoušeného na rázovou houževnatost u dřeva jasanu lepeného PVAc lepidlem vykazovaly vzorky vystavené kombinaci zvýšené teploty (15 dní teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a snížené teploty (15 dní teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %). Těmto hodnotám odpovídaly se zanedbatelným rozdílem hodnot i vzorky vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC, vlhkost: 45 %). Nejnižší průměrné hodnoty byly naměřeny u vzorků vystavených snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %). V rámci rozsahu chyby vyjádřené směrodatnou odchylkou rozdíl mezi těmito hodnotami činil 10 %.

Porovnání vlivu klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost u dřeva jasanu, lepeného jednokomponentním reaktivním lepidlem na bázi polyuretanu (polyuretan) a lepidlem ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinylacetátu (PVAc) Porovnáme-li naměřené výsledky rázové houževnatosti lepeného spoje dřeva jasanu, lepeného polyuretanovým lepidlem a PVAc lepidlem, zjistíme že nejvyšší průměrné hodnoty rázové houževnatosti vykazovaly vzorky vystavené kombinaci zvýšené teploty (15 dní teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a snížené teploty (15 dní teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %), lepené PVAc lepidlem a taktéž těmto hodnotám odpovídaly se zanedbatelným rozdílem hodnot i vzorky vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC, vlhkost: 45 %), lepené PVAc lepidlem. Nejnižší průměrné hodnoty byly naměřeny u vzorků vystavených normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC,vlhkost: 45 %),

lepené polyuretanovým lepidlem. V rámci rozsahu

chyby vyjádřené směrodatnou odchylkou rozdíl mezi těmito hodnotami činil 26 %.

77

7.4 Porovnání dosažených výsledků rázové houževnatosti a výsledků měření pevnosti lepených spojů ve smyku v tahu za stejných klimatických podmínek dosažených při řešení bakalářské práce

7.4.1 Porovnání vlivu klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost a na smykovou pevnost v tahu u dřeva buku

Porovnání vlivu klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost a na smykovou pevnost v tahu u dřeva buku, lepeného jednokomponentním reaktivním lepidlem na bázi polyuretanu (polyuretan) Tab.26: Průměrné hodnoty smykové pevnosti v tahu (Mrňous 2010) a rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného polyuretanovým lepidlem , vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC, vlhkost: 45 %), zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %)

Smyková pevnost BK- K- Normální pod. BK- K- Zvýšená teplota BK- K- Snížená teplota

Pevnost T [ MPa ] 14,10 11,40 14,00

Rázová houževnatost BK- K- Normální pod. BK- K- Zvýšená teplota BK- K- Snížená teplota

a cU [ kJ / m 2 ] 60,36 55,79 58,46

Porovnáme-li vliv klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje u těchto dvou zkoušek, vyplývá z nich, že klimatické podmínky ovlivňovaly dosažené hodnoty u obou zkoušek podobně, tedy že nejvyšší hodnoty obsahovaly u obou zkoušek výsledky za normálních klimatických podmínek (teplota: 22 ºC, vlhkost: 45 %) a nejnižší hodnoty vykazují vzorky vystavené zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %).

78

Porovnání vlivu klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost a na smykovou pevnost v tahu u dřeva buku, lepeného lepidlem ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinylacetátu (PVAc) Tab.27: Průměrné hodnoty smykové pevnosti v tahu (Mrňous 2010) a rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného PVAc lepidlem , vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC, vlhkost: 45 %), zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %)

Smyková pevnost BK- P- Normální pod. BK- P- Zvýšená teplota BK- P- Snížená teplota

Pevnost T [ MPa ] 15,60 11,80 15,70

Rázová houževnatost BK- P- Normální pod. BK- P- Zvýšená teplota BK- P- Snížená teplota

a cU [ kJ / m 2 ] 64,54 68,47 49,95

Porovnáme-li vliv klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje u těchto dvou zkoušek, vyplývá z nich, že klimatické podmínky ovlivňovaly naměřené hodnoty rozdílně, např. působení zvýšené teploty (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) mělo u zkoušek opačný efekt tj. u smykové pevnosti vykazovaly naměřené výsledky nejnižší hodnoty, ale u rázové houževnatosti naopak nejvyšší. Zde je vidět rozdílnost pevnosti lepeného spoj, při působení dvou různých namáhání. Lze se domnívat, že lepidlo je v materiálu pro daný způsob zkoušky namáháno v jiném směru a tudíž i samotné vazby mezi lepidlem a substrátem.

79

7.4.2 Porovnání vlivu klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost a na smykovou pevnost v tahu u dřeva dubu

Porovnání vlivu klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost a na smykovou pevnost v tahu u dřeva dubu, lepeného jednokomponentním reaktivním lepidlem na bázi polyuretanu (polyuretan) Tab.28: Průměrné hodnoty smykové pevnosti v tahu (Mrňous 2010) a rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC, vlhkost: 45 %), zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %)

Smyková pevnost DB-K- Normální pod. DB-K- Zvýšená teplota DB-K- Snížená teplota

Pevnost T [ MPa ] 10,20 9,70 10,80

Rázová houževnatost DB-K- Normální pod. DB-K- Zvýšená teplota DB-K- Snížená teplota

a cU [ kJ / m 2 ] 47,5 42,99 58,02

Porovnáme-li vliv klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje u těchto dvou zkoušek, vyplývá z nich, že klimatické podmínky ovlivňovaly naměřené hodnoty u obou zkoušek podobně, tedy že nejvyšší hodnoty obsahovaly u obou zkoušek výsledky za zvýšené teploty (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %) a nejnižší hodnoty vykazují vzorky vystavené zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %).

80

Porovnání vlivu klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost a na smykovou pevnost v tahu u dřeva dubu, lepeného lepidlem ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinylacetátu (PVAc) Tab.29: Průměrné hodnoty smykové pevnosti v tahu (Mrňous 2010) a rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC, vlhkost: 45 %), zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost : 0 %)

Smyková pevnost DB-P- Normální pod. DB-P- Zvýšená teplota DB-P- Snížená teplota

Pevnost T [ MPa ] 10,20 9,00 9,40

Rázová houževnatost DB-P- Normální pod. DB-P- Zvýšená teplota DB-P- Snížená teplota

a cU [ kJ / m 2 ] 38,25 58,21 51,6

Porovnáme-li vliv klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje u těchto dvou zkoušek, vyplývá z nich, že klimatické podmínky ovlivňovaly naměřené hodnoty rozdílně, např. působení zvýšené teploty (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) mělo u zkoušek opačný efekt tj. u smykové pevnosti vykazovaly naměřené výsledky nejnižší hodnoty, ale u rázové houževnatosti naopak nejvyšší. Zde je vidět rozdílnost pevnosti lepeného spoj, při působení dvou různých namáhání. Lze se domnívat, že lepidlo je v materiálu pro daný způsob zkoušky namáháno v jiném směru a tudíž i samotný způsob tvorby lepeného spoje.

81

7.4.3 Porovnání vlivu klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost a na smykovou pevnost v tahu u dřeva jasanu

Porovnání vlivu klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost a na smykovou pevnost v tahu u dřeva jasanu, lepeného jednokomponentním reaktivním lepidlem na bázi polyuretanu (polyuretan) Tab.30: Průměrné hodnoty smykové pevnosti v tahu (Mrňous 2010) a rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného polyuratnovým lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC, vlhkost: 45 %), zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %)

Smyková pevnost JS-K- Normální pod. JS-K- Zvýšená teplota JS-K- Snížená teplota

Pevnost T [ MPa ] 12,60 9,90 10,50

Rázová houževnatost JS-K- Normální pod. JS-K- Zvýšená teplota JS-K- Snížená teplota

a cU [ kJ / m 2 ] 45,71 50,6 47,76

Porovnáme-li vliv klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje u těchto dvou zkoušek, vyplývá z nich, že klimatické podmínky ovlivňovaly naměřené hodnoty rozdílně, např. působení zvýšené teploty (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) mělo u zkoušek opačný efekt tj. u smykové pevnosti vykazovaly naměřené výsledky nejnižší hodnoty, ale u rázové houževnatosti naopak nejvyšší. Zde je vidět rozdílnost pevnosti lepeného spoj, při působení dvou různých namáhání. Lze se domnívat, že lepidlo je v materiálu pro daný způsob zkoušky namáháno v jiném směru a tudíž i samotný způsob tvorby lepeného spoje.

82

Porovnání vlivu klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje, zkoušeného na rázovou houževnatost a na smykovou pevnost v tahu u dřeva jasanu, lepeného lepidlem ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinylacetátu (PVAc) Tab.31: Průměrné hodnoty smykové pevnosti v tahu (Mrňous 2010) a rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC , vlhkost: 45 %), zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a snížené teplotě (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %)

Smyková pevnost JS-P- Normální pod. JS-P- Zvýšená teplota JS-P-Snížená teplota

Pevnost T [ MPa ] 14,50 13,10 16,80

Rázová houževnatost JS-P- Normální pod. JS-P- Zvýšená teplota JS-P- Snížená teplota

a cU [ kJ / m 2 ] 61,39 56,31 55,24

Porovnáme-li vliv klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje u těchto dvou zkoušek, vyplývá z nich, že klimatické podmínky ovlivňovaly naměřené hodnoty rozdílně, např. působení snížené teploty (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %) mělo u zkoušek opačný efekt tj. u smykové pevnosti vykazovaly naměřené výsledky nejvyšší hodnoty, ale u rázové houževnatosti naopak nejnižší. Zde je vidět rozdílnost pevnosti lepeného spoj při působení dvou různých namáhání. Lze se domnívat, že lepidlo je v materiálu pro daný způsob zkoušky namáháno v jiném směru a tudíž i samotný způsob tvorby lepeného spoje.

83

8 Využití dosažených výsledků Pevnost lepeného spoje při daném namáhání a daných klimatických podmínkách jsou konečnou vlastností daného materiálu, které určují jeho vhodnost pro určenou funkci a použití v praxi. Poznáním vlivu způsobu namáhání lepeného spoje za daných klimatických podmínek nám upřesňuje možnosti uplatnění

s cílem dosáhnout co

nejpevnějšího lepeného spoje výrobku. V praxi se budeme stále častěji setkávat s většími nároky na vlastnosti konstrukčních materiálů. Jednou z možností, jak umožnit jejich lepší využití, je hlubší poznání způsobu tvorby vazby lepeného spoje a jeho chování v náročných podmínkách. K tomu by měla napomoci i tato práce. Práce se zabývala zkoumáním pevnosti lepeného spoje namáhaného na rázovou houževnatost. Získané poznatky by mohly být využity při navrhování lepených dřevěných nosných konstrukcí jako jsou například mosty, haly, lepené lamelové nosníky, lepené vaznice a stropnice nebo rámové styčníky. Zde všude se mohou dané konstrukce setkat s rázovým zatížením a s vystavením různých klimatických podmínek, působící na danou konstrukci. Další možné využití může nastat u stavebně truhlářských výrobku jako jsou okna, dveře, které musí splňovat určité rázové odolnosti, a které jsou taktéž během svého užívaní vystaveny měnícím se klimatickým podmínkám.

Tab.32: Návrh využití lepidel v praxi, pro definované klimatické podmínky Tabulka naznačující vhodnost použití dřeviny a lepidla pro danou klimatickou podmínku Normální podmínky Lepidlo (teplota: 22 ºC, vlhkost: 45 %) Polyuretan PVAc

BK BK,JS

Zvýšená teplota (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) BK,JS BK,DB,JS

Snížená teplota (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %) BK,DB BK,DB,JS

84

Kombinace snížené (teplota: -30 ºC, vlhkost: 0 %) a zvýšené (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) teploty BK, JS BK,DB,JS

9 Závěr Náplní této diplomové práce bylo zabývat se analýzou vlivu použitého druhu dřeva a jeho vlivu na pevnost lepených spojů, analýzou pojivové báze lepidel na pevnost lepených spojů a analýzou klimatických podmínek působící na pevnost lepeného spoje. Lepený spoj byl v těchto případech zkoušen na rázovou houževnatost. Podkladem pro práci byla norma ČSN EN ISO 179-1. Rázová houževnatost byla zjišťována pomocí Charpyho kladiva. Jako zkoušená dřeva byla použita buk, dub a jasan. Zkoušené vzorky byly lepeny dvěma druhy lepidel. Jednalo se o jednokomponentní reaktivní lepidlo na bázi polyuretanu a jednosložkové lepidlo ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinylacetátu. Zkušební tělesa byla vystavena působení normálních klimatických podmínek (teplota : 22 ºC,vlhkost : 45 %), snížené teplotě (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %), zvýšené teplotě (teplota : 30 ºC, vlhkost : 90 %) a kombinaci snížené (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %) a zvýšené (teplota : 30 ºC, vlhkost : 90 %) teploty. Z výsledků laboratorního měření vyplývá, že při měření rázové houževnatosti lepeného spoje ze dřeva buku, vykazují nejlepší výsledky vzorky dřeva buku lepené roztokovým polyvinylacetátovým lepidlem za všech zkoušených klimatických podmínek nebo přinejmenším srovnatelně v případě působení snížené teploty (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %). Ze zkoušek rázové houževnatosti u lepeného spoje ze dřeva dubu jsou výsledky velice rozdílné v závislosti na použitém lepidle a klimatických podmínkách, kterým byly vzorky vystaveny. Tudíž je v případě lepeného spoje u dřeva dubu potřeba zvolit vhodnou kombinaci podle podmínek ve kterých bude lepený spoj používán. Největší rozdíl v hodnotách rázové houževnatosti u dřeva dubu nastal za normálních klima tických podmínek (teplota : 22 ºC,vlhkost : 45 %), kdy za použití jednokomponentního reaktivního lepidla na bázi polyuretanu dosahovaly výsledky o 19,5 % vyšší hodnoty oproti lepidlu ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinylacetátu. Ze zkoušek rázové houževnatosti u lepeného spoje ze dřeva jasanu, vychází výsledky nejlépe při kombinaci dřeva jasanu s lepidlem ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinylacetátu za všech zkoušených klimatických podmínek. Nejlépe vychází tato kombinace dřeva a lepidla při vystavení lepeného spoje normálním klimatickým podmínkám a kombinaci snížené (teplota: -30 ºC, vlhkost : 0 %) a zvýšené teploty (teplota : 30 ºC, vlhkost : 90 %).

85

Po vyhodnocení laboratorních zkoušek, měření a porovnání dosažených výsledků vyplývá, že pro lepení zkoušených dřevin vystavených různým klimatickým podmínkám je vhodným a všestranným lepidlem, lepidlo ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinylacetátu. Jednokomponentní reaktivní lepidlo na bázi polyuretanu v některých podmínkách nevykazovalo o tolik rozdílné hodnoty, naopak vychází i lépe. Je proto velice důležité při navrhování lepených konstrukcí vždy vycházet ze specifických podmínek, kterým bude daný lepený spoj vystaven.

86

10 Conclusion The aim of this thesis was to analyse the impact of used types of wood to the strenght of glued joints, to analyse impact of glues‘ binder basis on strenght of glued joints and to analyse impact of climatical conditions on strenght of glued joints. The glued joints were in these cases investigated for surge toughness. Basis of this work is standard ČSN EN ISO 179-1. The surge toughness was investigated with the aid of Charpy’s hammer. The examined woods were beech, oak and ash. The examined samples were glued with two types of glues. Single-component reactive glue on basis of polyurethane and single-component glue from synthetic resin on basis of polyvinyl acetate were used. The tested bodies were exposed to impact of ordinary climatic conditions (temperature: 22 ºC, humidity: 45 %), low temperature (temperature: -30 ºC, humidity: 0 %), high temperature (temperature: 30 ºC, humidity: 90 %) and combination of low temperature (temperature: -30 ºC, humidity: 0 %) and high temperature (temperature: 30 ºC, humidity: 90 %). The results of laboratory measurements show that the surge toughness of the beech wood is the best for samples glued with solution polyvinyl acetate glues under all climatical conditions or at least comparable in case of low temperature (temperature: 30 ºC, humidity: 0 %). The surge toughness of the glued joint for oak wood depends on the used glue and the climatic conditions. In case of oak wood it is necessary to select convenient combination according to conditions in which the glued joint shall be used. The biggist difference in values of surge toughness becomes under ordinary climatic conditions (temperature: 22 ºC, humidity: 45 %) when single-component reactive glue on basis of polyurethane provided results about 19,5 % better than single-component glue from synthetic resin on basis of polyvinyl acetate. The surge toughness of the glued joint for ash wood is best for glue from synthetic resin on basis of polyvinyl acetate under all investigated conditions. The most convenient climatic conditions are ordinary climatic conditions (temperature: 22 ºC, humidity: 45 %) and combination of low temperature (temperature: -30 ºC, humidity: 0 %) and high temperature (temperature: 30 ºC, humidity: 90 %).

87

After evaluation of laboratory measurements, the glue from synthetic resin on basis of polyvinyl acetate is considered as suitable universal glue for examined woods. Single-component reactive glue on basis of polyurethane provided comparable results in some conditions and even better results under specific circumstances. Therefore during projection of glued constructions it is very important to consider specific conditions to which the glued joints will be exposed.

88

11 Seznam citované literatury BOUBLÍK, Vlastimil. Lepidla a jejich příprava. II. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1966, 190 s. DRÁPELA, Jindřich. Technologie nábytku. 1. vyd. Praha: SNTL, 1979, 240 s. , str.125 KRÁL, Pavel. Dýhy, překližky a lepené materiály. 1. vyd. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 2011, 241 s. 2510. ISBN 978-80-7375-552-2., str.34 LIPTÁKOVÁ, Eva; SEDLIAČIK, Milan. Chémia a aplikácia pomocných látok v drevárskom priemysle. Bratislava : Alfa, vydavaťelstvo technickej a ekonomickej literatury, 1989. 520 s. MRŇOUS, Vladimír. Pevnost lepených spojů listnatých druhů dřev, vystavených extrémním podmínkám. Brno, 2010. Bakalářská práce. Mendelova univerzita. Vedoucí práce doc. Ing. Daniele Tesařové, Ph.D. OSTEN, Miloš. Lepení plastických hmot. Praha: SNTL, 1972, 152 s. , str.10 PECINA, Pavel a Josef PECINA. Materiály a technologie - plasty. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2006, 54 s. ISBN 80-210-4100-5., str.14 ROWELL, Roger M. Handbook of wood chemistry and wood composites. Boca Raton, Fla.: CRC Press, 2005, 485 p. ISBN 08-493-1588-3., str. 225 SEDLIAČIK, Milan a Ján SEDLIAČIK. Chemické látky v drevárskom priemysle. I.-september 1998. Technická univerzita vo Zvolene, 1998. ISBN 80-228-0745-1. ŠLEZINGEROVÁ, Jarmila a Libuše GANDELOVÁ. Stavba dřeva. Vyd. 1. V Brně: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2002, 187 s. ISBN 978-80-7157-636-5, str.91

ČSN EN ISO 179-1 – Plasty - Stanovení rázové houževnatosti metodou Charpy

89

12 Seznam použité literatury BOUBLÍK, Vlastimil. Lepidla a jejich příprava. II. Praha: Státní nakladatelství technické literatury, 1966, 190 s.

BROCKMANN, W. Adhesive bonding: materials, applications and technology. 1. Aufl. Weinheim: Wiley-VCH, c2009, xviii, 414 p. ISBN 978-3-527-31898-8.

ČSN EN ISO 179-1 – Plasty - Stanovení rázové houževnatosti metodou Charpy

DRÁPELA, Jindřich. Technologie nábytku. 1. vyd. Praha: SNTL, 1979, 240 s.

EISNER, Karel; BERGER, Vladimír; HAVLÍČEK, Vladimír, OSTEN, Miloš. Příručka lepení dřeva. Praha : Nakladatelství technické literatury, 1966. 288 s

FEICA Textbook Bonding Adhesives, pdf. 2004

KRÁL, Pavel. Dýhy, překližky a lepené materiály. 1. vyd. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 2011, 241 s. 2510. ISBN 978-80-7375-552-2.

LIPTÁKOVÁ, Eva; SEDLIAČIK, Milan. Chémia a aplikácia pomocných látok v drevárskom

priemysle.

Bratislava :

Alfa,

vydavaťelstvo

technickej

a

ekonomickej literatury, 1989. 520 s.

MRŇOUS, Vladimír. Pevnost lepených spojů listnatých druhů dřev, vystavených extrémním podmínkám. Brno, 2010. Bakalářská práce. Mendelova univerzita. Vedoucí práce doc. Ing. Daniele Tesařové, Ph.D.

OSTEN, Miloš. Lepení plastických hmot. Praha: SNTL, 1972, 152 s.

OSTEN, Miloš. Práce s lepidly a tmely. Vyd. 3., přeprac. a zkrác., v Gradě vyd. 1. Editor Josef Mleziva. Praha: Grada, 1996, 129 s. Profi. ISBN 80-716-9338-3.

90

PECINA, Pavel a Josef PECINA. Materiály a technologie - plasty. 1. vyd. Brno: Masarykova univerzita, 2006, 54 s. ISBN 80-210-4100-5.

PIZZI, A a K MITTAL. Handbook of adhesive technology. 2nd ed., rev. and expanded. New York: M. Dekker, c2003, xii, 1024 p. ISBN 08-247-0986-1.

PTÁČEK, Luděk. Nauka o materiálu II. Brno: CERM, c1999, 350 s. ISBN 80-720-4130-4.

POKORNÝ, Jiří. Lepení a tmelení v dílně i domácnosti. 1. vyd. Praha: Grada, 2000. ISBN 80-716-9857-1.

ROWELL, Roger M. Handbook of wood chemistry and wood composites. Boca Raton, Fla.: CRC Press, 2005, 485 p. ISBN 08-493-1588-3.

SEDLIAČIK, Milan a Ján SEDLIAČIK. Chemické látky v drevárskom priemysle. I.september 1998. Technická univerzita vo Zvolene, 1998. ISBN 80-228-0745-1.

ŠLEZINGEROVÁ, Jarmila a Libuše GANDELOVÁ. Stavba dřeva. Vyd. 1. V Brně: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2002, 187 s. ISBN 978-80-7157-636-5.

ZEMIAR A KOL., Ján. Technológia výroby nábytku. I. Technická univerzita vo Zvolenu, 2009, 287 s. ISBN 978-80-228-20-64-6.

Technický list, Kleiberit, 2009 http://www.adhesiveandglue.com/polyurethane-adhesive.html http://www.globalspec.com/learnmore/materials_chemicals/adhesives/polyurethane_ad hesives http://www.ponal.cz/dokumenty-ke-stazeni/

91

13 Seznam zkratek Abs. en. [%] - procento absorbované energie a cU [ kJ / m 2 ] - rázová houževnatost AK – akát BK - buk BR – bříza

ČSN - česká technická norma DIN - německá národní norma DB - dub EN - evropská norma

Energie [J] - rázová energie spotřebovaná při přeražení zkušebního tělesa HB – habr HPL - vysokotlaký laminát HR – hruška JB - jabloň JM – jilm JR – jeřáb JS - jasan JV – javor K - Kleiberit LP – lípa MDF - středně tvrdá dřevovláknitá deska OL - olše OR - ořech PL - platan P - Ponal PUR - polyuretan PVAc - polyvinylacetát SV – švestka TP - topol TR - třešeň VR - vrba

92

14 Seznam tabulek Tab.1:Výsledky drsnosti povrchu zkoušených materiálů ............................................... 46

Tab.2: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota : 22 ºC, vlhkost : 45 %) ................................................................................................................ 55

Tab.3: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené zvýšené teplotě (teplota : 30 ºC, vlhkost : 90 %) ........................... 55

Tab.4: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené snížené teplotě (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %) ............................ 56

Tab.5: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené 15 dní zvýšené teplotě (teplota : 30 ºC, vlhkost : 90 %) a 15 dní snížené teplotě (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %) ............................................................. 56

Tab.6: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného PVAc lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota : 22 ºC,vlhkost : 45 %) .......... 58

Tab.7: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného PVAc lepidlem, vystavené zvýšené teplotě (teplota : 30 ºC, vlhkost : 90 %) ........................................... 58

Tab.8: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného PVAc lepidlem, vystavené snížené teplotě (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %) ........................................... 59

Tab.9: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného PVAc lepidlem, vystavené 15 dní zvýšené teplotě (teplota : 30 ºC, vlhkost : 90 %) a 15 dní snížené teplotě (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %) .......................................................................... 59

Tab.10: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota : 22 ºC, vlhkost : 45 %) ................................................................................................................ 61

93

Tab.11: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené zvýšené teplotě (teplota : 30 ºC, vlhkost : 90 %) ........................... 61

Tab.12: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené snížené teplotě (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %) ............................ 62

Tab.13: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené 15 dní zvýšené teplotě (teplota : 30 ºC, vlhkost : 90 %) a 15 dní snížené teplotě (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %) ............................................................. 62

Tab.14: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota : 22 ºC,vlhkost : 45 %) .......... 64

Tab.15: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené zvýšené teplotě (teplota : 30 ºC, vlhkost : 90 %) .......................................... 64

Tab.16: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené snížené teplotě (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %) ........................................... 65

Tab.17: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené 15 dní zvýšené teplotě (teplota : 30 ºC, vlhkost : 90 %) a 15 dní snížené teplotě (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %) .......................................................................... 65

Tab.18: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota : 22 ºC, vlhkost : 45 %) ................................................................................................................ 67

Tab.19: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené zvýšené teplotě (teplota : 30 ºC, vlhkost : 90 %) ........................... 67

Tab.20: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené snížené teplotě (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %) ............................ 68

94

Tab.21: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené 15 dní zvýšené teplotě (teplota : 30 ºC, vlhkost : 90 %) a 15 dní snížené teplotě (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %) ............................................................. 68

Tab.22: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota : 22 ºC,vlhkost : 45 %) .......... 70

Tab.23: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené zvýšené teplotě (teplota : 30 ºC, vlhkost : 90 %) ........................................... 70

Tab.24: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené snížené teplotě (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %) ............................................ 71

Tab.25: Hodnoty rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené 15 dní zvýšené teplotě (teplota : 30 ºC, vlhkost : 90 %) a 15 dní snížené teplotě (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %) .......................................................................... 71

Tab.26: Průměrné hodnoty smykové pevnosti v tahu (Mrňous 2010) a rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného polyuretanovým lepidlem , vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC,vlhkost: 45 %), zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost: 90 %) a snížené teplotě (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %) ................................ 78

Tab.27: Průměrné hodnoty smykové pevnosti v tahu (Mrňous 2010) a rázové houževnatosti u dřeva buku, lepeného PVAc lepidlem , vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC,vlhkost: 45 %), zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost : 90 %) a snížené teplotě (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %) ............................... 79

Tab.28: Průměrné hodnoty smykové pevnosti v tahu (Mrňous 2010) a rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného polyuretanovým lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC,vlhkost: 45 %), zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost : 90 %) a snížené teplotě (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %) ............................... 80

95

Tab.29: Průměrné hodnoty smykové pevnosti v tahu (Mrňous 2010) a rázové houževnatosti u dřeva dubu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC,vlhkost: 45 %), zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost : 90 %) a snížené teplotě (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %) ............................... 81

Tab.30: Průměrné hodnoty smykové pevnosti v tahu (Mrňous 2010) a rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného polyuratnovým lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC,vlhkost: 45 %), zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost : 90 %) a snížené teplotě (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %) ............................... 82

Tab.31: Průměrné hodnoty smykové pevnosti v tahu (Mrňous 2010) a rázové houževnatosti u dřeva jasanu, lepeného PVAc lepidlem, vystavené normálním klimatickým podmínkám (teplota: 22 ºC,vlhkost: 45 %), zvýšené teplotě (teplota: 30 ºC, vlhkost : 90 %) a snížené teplotě (teplota : -30 ºC, vlhkost : 0 %) ............................... 83

Tab.32: Návrh využití lepidel v praxi, pro definované klimatické podmínky ................ 84

96

15 Seznam obrázků Obr.1: Vzorec celulosy (http://leccos.com/index.php/clanky/celulosa) 20.3.2013.....…13 Obr.2: Prostorové znázornění anatomické stavby listnatého dřeva (Požgaj, Chovanec a kol.,1997)…………………………………………………..14 Obr.3: Vznik lepeného spoje (www.abclepidla.cz).........................................................21 Obr.4:Adheze (Feico 2004)………………………………………………………….....22 Obr.5: Úhly smáčení (coptel.coptkm.cz) 15.3.2013………………….………………...23 Obr.6: Polyadiční reakce- vznik polyuretanu (http://wikipedia.infostar.cz/p/po/polyurethane.html) 12.3.2013……………….32 Obr.7: Způsoby spojení dřeva ve vztahu k průběhu vláken (Sedliačik 1998)……….…34 Obr.8: Přehled konstrukčních možností plochých spojů ( Osten 1996)………………..35 Obr.9: Znázornění a) příčného, b) radiálního, c) tangenciálního řezu dřeva buku (http://thuja.mendelu.cz/und/sites/default/files/multimedia/stavba_dreva/lexikon/makro/ index.html) 26.3.2013…………………………………………………………………..38 Obr.10: Znázornění a) příčného, b) radiálního, c) tangenciálního řezu dřeva dubu (http://thuja.mendelu.cz/und/sites/default/files/multimedia/stavba_dreva/lexikon/makro/ index.html) 26.3.2013…………………………………………………………………..39 Obr.11: Znázornění a) příčného, b) radiálního, c) tangenciálního řezu dřeva jasanu (http://thuja.mendelu.cz/und/sites/default/files/multimedia/stavba_dreva/lexikon/makro/ index.html) 26.3.2013…………………………………………………………………..40 Obr.12: Drsnoměr SJ 201(http://www.prominent-km.cz/akce.php)20.3.2013...............44 Obr.13: Střední aritmetická odchylka (http://www.atryx.cz/prakticka-prirucka/drsnost-povrchu/)20.3.2013................45 Obr.14: Posuvné měřítko (www.tipa.eu) 20.3.2013……………………………………45

97

Obr.15: IMPACTOR II (http://www.krahl-messtechnik.de/prod_ceast.html) 20.3.2013………………..46 Obr.16: Stojan pro uložení zkušebního tělesa http://www.instron.com/wa/product/CEAST-9050-Series-Pendulums.aspx 28.3.2013………………………………………………………………………47 Obr.17: Klimatizační komora Memmert (Mrňous 2010)………………………………48 Obr.18 :Mrazící box ELCOLD ( http://www.verkon.cz/katalog/search?keyword=elcold) 20.3.2013……………………………………………………………………….48 Obr.19: Spodní frézka (http://www.panas.cz/katalog/spodni-frezky/produkt/tf-130-class#anchorage) 20.3.2013……………………………………………………………………….49 Obr.20:Dýhovací lis (Mrňous 2010)…………………………………………………...49 Obr.21 : Buk lepený PUR lepidlem (Mrňous 2013)…………………………………...51 Obr.22: Buk lepený PVAc lepidlem (Mrňous 2013)………...………………………...51 Obr.23: Jasan lepený PUR lepidlem (Mrňous 2013)…………………………………...51 Obr.24: Jasan lepený PVAc lepidlem (Mrňous 2013)…..……………………………...51 Obr.25: Dub lepený PUR lepidlem (Mrňous 2013)…...……..………………………...51 Obr.26: Dub lepený PVAc lepidlem (Mrňous 2013)…………………...……………...51 Obr.27: Schéma: a) Charpyho kladivo v okamžiku rázu, b) zkušební těleso. (Mrňous 2013)……………………………………………………………..…..53 Obr.28: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva buku lepeného polyuretanovým lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené průměrem…….57 Obr.29: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva buku lepeného polyuretanovým lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené mediánem……..57

98

Obr.30: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva buku lepeného PVAc lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené průměrem………………60 Obr.31: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva buku lepeného PVAc lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené mediánem………………60 Obr.32: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva dubu lepeného polyuretanovým lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené průměrem…….63 Obr.33: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva dubu lepeného polyuretanovým lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené mediánem…….63 Obr.34: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva dubu lepeného PVAc lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené průměrem………………66 Obr.35: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva dubu lepeného PVAc lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené mediánem………………66 Obr.36: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva jasanu lepeného polyuretanovým lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené průměrem……………………………………………………………….69 Obr.37: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva jasanu lepeného polyuretanovým lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené mediánem……………………………………………………………….69 Obr.38: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva jasanu lepeného PVAc lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené průměrem………………72 Obr.39: Závislost rozdílů rázové houževnatosti u dřeva jasanu lepeného PVAc lepidlem u všech zkoušených klimatických podmínek, vyjádřené mediánem………………72

99