Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta

Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav nábytku, designu a bydlení

Pevnost lepených spojů měkkých druhů dřev vystavených vyšším a nižším teplotám

Bakalářská práce

2010

Jan Pavlíček

1

PROHLÁŠENÍ Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: „Pevnost lepených spojů měkkých druhů dřev vystavených vyšším a nižším teplotám“ zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s § 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MZLU 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, rady a pomoc patří především vedoucí mojí bakalářské práce paní doc. Ing. Daniele Tesařové, Ph.D. Dále bych chtěl poděkovat panu Josefu Fraňkovi za jeho ochotu a pomoc při výrobě zkušebních vzorků. V neposlední řadě potom paní Květoslavě Tobiášové a panu Ing. Josefu Hlavatému za pomoc se zkušebními tělísky. A také všem, kteří mi ochotně pomáhali, jak s průběhem celé práce, tak i se sháněním materiálu na výrobu vzorků.

Abstrakt Jméno: Jan Pavlíček

Název bakalářské práce: Pevnost lepených spojů měkkých druhů dřev vystavených vyšším a nižším teplotám

Bakalářská práce se zabývá vlivem extrémních klimatických podmínek na lepené spoje u měkkých druhů jehličnatých dřev. Zkoušené spoje u dřev borovice, modřínu a smrku byly slepené jednosložkovým lepidlem ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinylacetátu a jednokomponentním reaktivním lepidlem na bázi polyuretanu. Spoje byly vystaveny normálním a extrémním klimatickým podmínkám, aby bylo možné porovnat tato lepidla a dřeva z hlediska pevnosti lepeného spoje tahovou zkouškou na smykovou pevnost.

Klíčová slova: Lepené spoje, roztoková lepidla, reaktivní lepidla, lepidlo, pevnost ve smyku.

Abstract Name: Jan Pavlíček

Name of the bachelor´s work: Strength of glued joints of soft kinds of woods exposed to higher and lower temperatures

The bachelor´s work deals with the influence of extreme climatic conditions on glued joints of soft coniferous woods. The tested joints of pine tree wood, larch and spruce were glued with single-component glue from synthetic resin on the basis of polyvinyl acetate and single-component reactive glue on the basis of polyurethane. The joints were exposed to normal and extreme climatic conditions, so that it was possible to compare these glues and woods from the point of strength of the glued joint by tensile test for shear strength.

Key words: Glued joints, solution glues, reactive glues, glue, shear strength.

Obsah

Obsah 1 Úvod .......................................................................................................................9 2 Cíl práce .................................................................................................................10 3 Literární přehled ....................................................................................................11 3.1 Faktory ovlivňující lepení ..............................................................................11 3.1.1 Výběr lepidla ..........................................................................................12 3.1.2 Mechanické vlastnosti .............................................................................12 3.1.3 Tepelná odolnost .....................................................................................12 3.1.4 Odolnost vůči vodě a vlhkosti ................................................................13 3.1.5 Kvalita a vhodnost použitého lepidla .....................................................13 3.2 Rozdělení lepidel ............................................................................................13 3.2.1 Rozdělení lepidel podle fyzikálního stavu .............................................13 3.2.2 Rozdělení lepidel podle původu .............................................................14 3.2.3 Rozdělení lepidel podle charakteru po vytvrdnutí .................................15 3.2.4 Rozdělení lepidel podle skupenství před lepením ..................................15 3.2.5 Rozdělení lepidel podle vodovzdornosti ................................................15 3.2.6 Rozdělení lepidel podle způsobu vytvrzení spoje ..................................15 3.2.7 Rozdělení podle teploty pro zpracování .................................................15 3.3 Syntetická lepidla ...........................................................................................16 3.3.1 Rozdělení syntetických lepidel ...............................................................16 3.4 Polyuretanová lepidla .....................................................................................17 3.5 Polyvinylacetátová lepidla .............................................................................17 4 Materiál a metodika ...............................................................................................19 4.1 Použité pomůcky, přístroje a zkušební metody ..............................................19 4.1.1 Lepidla použitá pro ověření vlastností ...................................................19 4.1.2 Ponal Super 3 ..........................................................................................19 4.1.3 Kleiberit PUR-Leim 501.0 .....................................................................20 4.2 Použité druhy dřev a jejich charakteristika ....................................................21 4.3 Stroje a pomůcky ............................................................................................22 4.3.1 Použité stroje a pomůcky k výrobě vzorků ............................................22 7

Obsah 4.3.2 Použité přístroje k laboratorní zkoušce ..................................................23 4.4. Příprava vzorků .............................................................................................24 4.4.1 Počet zkušebních těles ............................................................................26 4.4.2 Manipulace se vzorky před smykovou zkouškou tahem ........................26 4.4.3 Zkouška pevnosti lepených vzorků ........................................................26 4.5 Podstata zkoušky ............................................................................................27 4.5.1 Postup zkoušky .......................................................................................27 4.6 Výpočet pevnosti lepeného spoje ...................................................................28 5 Výsledky laboratorního měření ............................................................................29 5.1 Výsledky tahové zkoušky pevnosti na smyk u lepidla Kleiberit ...................29 5.2 Výsledky tahové zkoušky pevnosti na smyk u lepidla Ponal ........................31 6 Diskuze a vyhodnocení výsledků .........................................................................37 7 Závěr ....................................................................................................................40 8 Conclusion ...........................................................................................................41 9 Použitá literatura ..................................................................................................42 10 Seznam zkratek ....................................................................................................44 11 Seznam tabulek ....................................................................................................45 12 Seznam obrázků ...................................................................................................46 13 Seznam příloh ......................................................................................................47

8

Úvod

1 Úvod Dřevo jako materiál bylo používáno již odnedávna k výrobě jednoduchých předmětů a později i jako stavební materiál, nábytek a další výrobky sloužící ke splnění potřeb člověka. Jeho spojování a opracovávání však nebylo od počátku tak jednoduché. Dřevěné spoje byly vytvářeny pomocí přírodních materiálů, dřevěných klínů a později i pomocí kovových prvků. Velmi důležitou roli mají v dnešní době i spoje lepené. S poměrně rychlým rozvojem dřevařského průmyslu v dnešním 21. století jsou stále s větší oblibou používány výrobky ze dřeva a do popředí začínají vystupovat i nové moderní stavby na bázi dřeva. Právě u dřevěných staveb je kladen velký důraz na pevnost a odolnost lepených spojů, a to i v extrémních klimatických podmínkách. Stavby a jejich komponenty jsou mnohdy vystavovány vysokým a nízkým extrémním teplotám, které se během roku mohou velmi často střídat.

9

Cíl práce

2 Cíl práce Cílem práce je porovnání lepeného spoje u dřeva borovice, modřínu a smrku, které bylo vystaveno extrémním klimatickým podmínkám podle ČSN EN 205 a namáháno tahem na smykovou pevnost. Použita byla roztoková a reaktivní lepidla, která by měla odolávat extrémnímu klimatickému zatížení a jsou určena pro venkovní použití. Hlavním úkolem této práce je vyhodnotit lepený spoj, který nejlépe odolává extrémním teplotním a vlhkostním podmínkám a vliv na jejich použití u jehličnatých dřev borovice, modřínu a smrku.

10

Literární přehled

3 Literární přehled

3.1 Faktory ovlivňující lepení

Kvalita lepeného spoje může být ovlivněna několika vlivy. Aby lepené spoje byly co nejkvalitnější, je potřeba dodržovat určité zásady, které zaručí správnost a vysokou kvalitu lepení. 1. Výhodou u lepení je porézní povrch, jelikož při vytvrzování lepeného spoje téměř vždy unikají plyny nebo vodní páry, které mohou být porézním povrchem pohlceny. 2. Dalším důležitým činitelem je povrchové napětí lepidla. Dokonalá přilnavost je jedním ze znaků dobré smáčivosti povrchu, a tím i dobré lepivé vlastnosti. Pokud se na povrchu lepeného materiálu začnou vytvářet shluky lepidla nebo kapičky je to jeden ze znaků špatné smáčivosti, tím i špatné lepivosti lepidla pro daný povrch. 3. Velikost lisovacího tlaku by měla být přiměřená podmínkám lepení, druhu lepeného podkladu a použitého lepidla. Nejlépe volit velikost tlaku dle technického listu předepsaného výrobcem. Mírné lisovací tlaky jsou prospěšné, při jejich působení dochází k rovnoměrnému rozprostření lepidla po lepeném povrchu a k vytlačení vzduchových bublinek, které by mohly ovlivnit pevnost spoje. Příliš vysoké tlaky naopak škodí, protože porušují vazebné síly mezi molekulami lepidla. Tlak při lisování by měl působit kolmo na lepenou plochu, aby nedocházelo k posouvání lepených dílců. Rychlost vytvrzování ovlivňuje i teplota lisovacích desek. 4. Množství nánosu lepidla značně ovlivňuje jakost lepeného spoje. Obecně platí, že tenčí nános lepidla na povrch je vhodnější než silnější vrstvy, u kterých se uplatňují některé vlivy zhoršující kvalitu spoje. 5. Mezi chemické vlivy ovlivňující lepení patří především stupeň polymerace před nanesením použitého lepidla, jeho kyselost a vlivy chemických nečistot, které se mohou v lepidlech vyskytovat. Pohlcené látky na povrchu lepeného

11

Literární přehled spoje, jako jsou např. oxid uhličitý, vodní páry, mastnota, prach atd. snižují pevnost spoje.

6. Kvalita očištění lepeného povrchu je jedním z posledních nejdůležitějších faktorů. Lepený povrch by měl být před na nanesením lepidla důkladně očištěn, odmaštěn a v některých případech i neutralizován. (V.Boublík, 1966).

3.1.1 Výběr lepidla Aby bylo dosaženo optimálních výsledků a kvality lepeného spoje, je třeba zvolit vhodné lepidlo, které by mělo být zvoleno podle lepeného materiálu, jeho vystavení klimatickým vlivům a způsobu namáhání. Jedním z prvních ukazatelů při volbě vhodného lepidla je znalost složení, struktury a propustnosti plynů u obou lepených dílců. Jejich složení určuje druh použitého lepidla z hledisek adheze k oběma povrchům. Struktura a propustnost plynů je důležitá z pohledu vytvrzování lepidla ve spoji. Důležitým hlediskem při výběru lepidla a technologie jsou vlastnosti lepeného souboru požadované při jeho použití. Jsou to nároky na mechanickou pevnost, tepelnou odolnost, chemickou stálost, vodovzdornost spoje, odolnost vůči povětrnostním vlivům a případné další požadavky. (M.Osten, 1996)

3.1.2 Mechanické vlastnosti Při použití v praxi může být lepený spoj zatěžován staticky, například vlastní hmotností dílce, nebo dynamicky (chvěním, rázy, kroucením atd.). Staticky může být spoj namáhán smykem, tahem a odlupováním. Lepidla nejméně odolávají namáhání v odlupování, proto je lepší se tomuto spojení u konstrukcí vyhnout. (M.Osten, 1996)

3.1.3 Tepelná odolnost Mezi tepelně odolná lepidla (alespoň 100°C) patří lepidla fenolická, polyuretanová a epoxidová. Jejich tepelnou odolnost je možné zvýšit přídavkem minerálních a kovových prachů. (M.Osten, 1996)

12

Literární přehled 3.1.4 Odolnost vůči vodě a vlhkosti Mezi neodolná lepidla vůči působení vody, patří zejména lepidla škrobová, dextrinová, glutinová, lepidla na bázi karboxymethylcelulózy a polyvinylalkoholu. Naopak dobrou odolnost vůči vodě mají lepidla fenolická, polyuretanová, epoxidová i samovulkanizující kaučuková lepidla. Z disperzních lepidel jsou odolná lepidla polyakrylátová. (M.Osten, 1996)

3.1.5 Kvalita a vhodnost použitého lepidla Kvalita a vhodnost použitého lepidla se hodnotí podle: 1. trvanlivosti 2. způsobu tuhnutí a vytvrzování 3. mechanických vlastností 4. chemických vlastností 5. odolnosti proti teplotám 6. rychlosti stárnutí, elektroizolačních vlastností a další. Lepidlo by mělo být pokud možno snadno zpracovatelné, dobře ředitelné a obsahovat co nejméně fyziologicky škodících prvků, zejména pro použití v interiérech. (V.Boublík,1966)

3.2 Rozdělení lepidel

Jelikož lepidla tvoří velice rozsáhlou a chemicky značně rozmanitou skupinu je celkem obtížné je třídit do skupin tak, aby způsob jejich třídění přesně odpovídal jejich povaze. Dělení probíhá podle několika hledisek a žádné z nich přesně nevystihuje vlastnosti konkrétního typu.

3.2.1 Rozdělení lepidel podle fyzikálního stavu a) tekutá b) pastovitá c) práškovitá d) pěnová e) filmy a lepicí pásky 13

Literární přehled Filmy a lepicí pásky nejsou sice lepidly v pravém smyslu slova, jsou však běžně používaným spojovacím prostředkem, který spojuje materiály vrstvou lepidla. (V.Boublík, 1966).

3.2.2 Rozdělení lepidel podle původu Největší vliv na vlastnosti lepidla, na možnosti použití a na způsob zpracování mají výchozí suroviny, ze kterých je lepidlo vyrobeno.

1. přírodní a) rostlinná - mouky - škroby - dextrin - pektiny - algináty - rostlinné slizy a gumy - přírodní pryskyřice - přírodní kaučuk (protože kaučuková lepidla mohou být přírodní - syntetická, uvádějí se nejčastěji jako samostatná skupina)

b) živočišná - klihy glutinové (kostní, kožní) - klihy kaseinové (z mléčné bílkoviny) - klihy albuminové (z bílkoviny zvířecí krve) - klihy rybí 2. syntetická a) termoreaktivní (fenolkrezolformaldehydová, močovinoformaldehydová, melaminformaldehydová, rezorcínformaldehydová, dikyandiamidformaldehydová, epoxidová, polyesterová) b) termoplastická (akrylátová, vinylická, polyamidová, smíšená) c) polysyntetická (převážně lepidla na bázi derivátů celulózy) ( V. Boublík, 1966).

14

Literární přehled 3.2.3 Rozdělení lepidel podle charakteru po vytvrdnutí a) vratné (působením vody je můžeme znovu rozpustit - kostní a kožní klih) b) nevratné (syntetická a minerální pojiva)

3.2.4 Rozdělení lepidel podle skupenství před lepením a) kapalné b) práškové (tuhé) c) fólie 3.2.5 Rozdělení lepidel podle vodovzdornosti a) vysoce vodovzdorné (odolávají studené i vařící vodě) b) vodovzdorné (odolávají studené vodě) c) nevodovzdorné 3.2.6 Rozdělení lepidel podle způsobu vytvrzení spoje a) odpařením a oddifundováním rozpouštědla b) chemickou reakcí (iniciovanou katalyzátorem, teplem nebo kombinací obou činitelů) c) změnou teploty, tlaku apod. 3.2.7 Rozdělení podle teploty pro zpracování a) za normální teploty (20 až 30°C) b) za zvýšené teploty (30 až 100°C) c) za horka (nad 100°C) (M. Sedliačik, 1989).

15

Literární přehled 3.3 Syntetická lepidla

Syntetická lepidla vynikají vysokou lepivostí a jsou velmi odolná proti působení různých plísní a bakterií. Tvoří nejvýznamnější skupinu lepidel, používaných v dřevařském průmyslu. Od roku 1930 nahrazují postupně lepidla vyráběná z přírodních surovin. Díky jejich rozvoji je dřevo lépe využíváno, například při likvidaci dřevěného odpadu jsou pomocí syntetických lepidel vyráběny třískové desky. Pokud jsou dodrženy předepsané skladovací podmínky, lze je i dlouhou dobu uchovávat. Po vytvrzení se většinou stávají vodovzdornými.

3.3.1 Rozdělení syntetických lepidel Rozdělení syntetických lepidel podle stavby makromolekuly. 1. termoaktivní lepidla (termosety) a) močovinoformaldehydové b) melaminoformaldehydové c) fenolformaldehydové d) rezorcinolformaldehydové e) epoxidové f) izokyanátové g) polyesterové 2. termoplasty

(mají

lineární

makromolekulu,

plastifikovatelné) a) vinylové b) akrylátové c) lepidla na bázi derivátů celulózy (M. Sedliačik, 1998).

16

jsou

rozpustné

a

teplem

Literární přehled 3.4 Polyuretanová lepidla

Polyuretanová lepidla se řadí do skupiny polyadičních lepidel (někdy se označují i jako izokyanátová). Vznikají adiční polymerací polyizokyanátů s vícesytnými alkoholy nebo polyestery, bohatými na hydroxylové skupiny. Vytvrzování polyuretanových lepidel je možné i při teplotách blízkých 0°C. Jako rozpouštědla se nesmí používat alkoholy, protože by došlo k reakci s izokyanáty, přičemž vznikají deriváty močoviny. Stejný účinek má i voda, proto je její přítomnost v rozpouštědle nebo lepidle nežádoucí. U

novějších

typů

polyuretanových

lepidel

založených

na

polyester-

polyizokyanátové kombinaci obsáhlé v jedné složce je ovšem voda využívána k vytvrdnutí spoje. Například při lepení stačí potom k vytvrzení pouze vzdušná vlhkost nebo vlhkost obsažená ve dřevě. Mezi přednosti těchto lepidel patří zejména dobré mechanické vlastnosti, vysoká pružnost spojů, odolnost proti dynamickému namáhání, vlhkosti a povětrnostním vlivům. Pevnostními vlastnostmi a odolností proti působení studené a teplé vody se vyrovná i fenolformaldehydovým lepidlům. Zajímavá je i všestrannost těchto lepidel, umožňující dokonale lepit dřevo, ale také další materiály, jako jsou kov, keramika, termoplasty atd.). (E.Liptáková, M. Sedliačik, 1989).

3.5 Polyvinylacetátová lepidla

Polyvinylacetánová lepidla (PVAC) se připravují z acetylénu a kyseliny octové za přítomnosti rtuťnatých solí. PVAC lepidla se vyznačují velmi dobrou přilnavostí ke dřevu a umožňují velmi kvalitní a pevné spoje. Jejich vlastnosti se mohou ještě zlepšit po přidání změkčovadel, nejčastěji dibutylftaláty. Tato lepidla řadíme do skupiny lepidel, která nejsou zdraví škodlivá, ovšem změkčovadla mají špatný fyziologický vliv a proto je jejich maximální obsažené množství přípustné pouze do 5%. Při vytvrzování PVAC lepidel nedochází k žádným chemickým reakcím, jde o fyzikální proces, kdy dřevo odebírá vlhkost z lepidla a tím dochází k vytvoření

17

Literární přehled lepidlového filmu na povrchu. Jsou to lepidla, která odolávají mikroorganismům, jsou nehořlavá a vytváří průsvitné, bezbarvé spoje. Kvalita lepených spojů se u těchto lepidel vyznačuje velmi vysokou pevností ve smyku, kde vyhovuje požadavkům na montážní lepení. (E.Liptáková, M. Sedliačik, 1989).

18

Materiál a metodika

4 Materiál a metodika 4.1 Použité pomůcky, přístroje a zkušební metody

4.1.1 Lepidla použitá pro ověření vlastností 4.1.2 Ponal Super 3 - jednosložkové lepidlo ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinyacetátu pro lepení dřeva podle DIN EN 204/D3

Specifické vlastnosti -

velmi vysoká lepicí pevnost

-

vodotěsná lepení

-

odolnost proti teplu

-

elastická lepená spára

-

odolné proti stárnutí

-

bezbarvé

-

rychle tuhnoucí

-

téměř neomezená použitelnost rovněž u kritických dřev vzhledem k změně zabarvení a teplotám

Technické údaje

Hodnota pH: cca 3 Pevnost spoje: Ponal Super 3 vyhovuje požadavkům normy DIN EN 204 třídy D3. Po přidání tužidla splňuje požadavky DIN EN 204/D4. Hustota (měrná hmotnost): Ponal Super 3: přibližně 1,1 g.cm-3, Lepená spára: elastická, šetří nástroje, odolná proti stárnutí, bezbarvá Teplota při nanášení: teplota prostředí i materiálu nejméně +5°C Spotřeba: přibližně 150 g.m-2 v závislosti na savosti podkladu Doba zavadnutí: při pokojové teplotě (+20°C) maximálně 12 minut (lepidlo D3) nebo 10 minut (lepidlo D4)

19

Materiál a metodika 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 zatepla je třeba obrobky dále zpracovávat až po ochlazení. Lisovací tlak / zalisování: V závislosti na struktuře, tvaru a tloušťce materiálu nejméně 0,2 MPa.

Použití: Montážní lepení pro použití v interiérech i exteriérech, např. u oken a dveří, lamelování okenních hranolků, lepení spár, např. pro kuchyňské pracovní desky, jakož i veškeré druhy lepení v interiérech se silným klimatickým kolísáním a vlhkostní zátěží. (http://www.ponal.cz/produkty/ponal-super-3/, 21.11.2009)

4.1.3 Kleiberit PUR-Leim 501.0 -vlhkostí vytvrzující jednokomponentní reaktivní lepidlo na bázi polyuretanu s nejvyšší odolností proti vodě a teplotě, kvality D4 dle DIN EN 204. 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 použití

-

lepení spár MDF desek

-

lepení minerálních stavebních desek

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

20

Materiál a metodika Podmínky zpracování Ideální teplota 20°C, ideální vlhkost dřeva 8-12%. Nezpracovávat pod +5°C. Lepené plochy musí být čisté, suché a zbavené mastnoty. Množství nánosu 100-200 g.m-2 dle materiálu Otevřená doba 20-30 min. při 20°C Lisovací tlak: minimálně 0,6 MPa Lisovací časy - při 20°C – 60min. - při 40°C – 30min. - při 60°C – 10min. (http://www.kleiberit.cz/, 20.11.2009) 4.2 Použité druhy dřev a jejich charakteristika

Mezi použité druhy patří jehličnatá dřeva s pryskyřičnými kanálky, vyskytující se na území ČR. Konkrétní dřeva pro měření pocházejí z oblasti Jižní Moravy. a) borovice lesní (Pinus sylvestris L.) – jádrové dřevo, jehož hustota je při w0%=505kg.m-3. Borovicové dřevo je náchylné na zamodrání, které neovlivňuje žádné z vlastností dřeva z hlediska mechanických vlastností. Výskyt v celém mírném a chladnějším pásmu Eurasie. Použití zejména jako stavební a konstrukční materiál, v nábytkářství nebo například v chemickém průmyslu k výrobě buničiny. b) modřín opadavý (Larix decidua Mill.) – jeho hustota je při w0%=505kg.m-3. Jedná se o jádrové dřevo, které určitě patří k jednomu z nejkvalitnějších dřev používaných v nábytkovém truhlářství, výrobě oken, dveří nebo ke stavbě lodí a vodních staveb. Jeho přirozený výskyt je zejména v horských oblastech Evropy, především Alpy a Karpaty. c) smrk (Picea sp.) – bělové dřevo, jehož hustota je při w0%=420kg.m-3. Patří mezi nejrozšířenější dřeva v ČR, jeho použití je velice rozmanité. Používá se k výrobě truhlářských výrobků, sloupů, podlah, střešních a mostních

21

Materiál a metodika konstrukcí, k výrobě buničiny a bez obsahu vad i jako rezonanční dřevo k výrobě hudebních nástrojů. Jeho výskyt je především v mírnějším a chladnějším pásmu Eurasie a Severní Ameriky, ovšem jako uměle vysazený se vyskytuje i v jiných částech planety, například jako okrasná dřevina. (http://wood.mendelu.cz/nod/e107_cz/nod_plugins/projects/stavba_dreva/lexikon/makro /index.html?drevina=sm, 21.1.2009) 4.3 Stroje a pomůcky 4.3.1 Použité stroje a pomůcky k výrobě vzorků

Spodní frézka SCM-T130 Rozměry stolu [mm]: 1200x730 Pracovní výška hřídele [mm]: 180 Otáčky [ot./min.]: 3000, 4500, 6000, 7000, 10 000 Maximální průměr nástroje pod stolem [mm]: 320x85 Výkon hlavního motoru [kW]: 5,5 Přesnost stroje [mm]: 0,05 (http://www.panas.cz/stroj.php?sid=38, 20.2.2010)

Šestipístový dýhovací lis ITALPRESSE SCF 6 Rozměr desek: 3000x1300 mm Tlak při plné ploše: 6 kg.cm-2 (Použité lisovací tlaky 0,6MPa) Použitá lisovací teplota: 20°C Lisovací doba: 24h (http://www.italpresse.com/it/catalogue/, 20.2.2010)

Formátovací pila SCM/SI16N 3200 Výkon pily [kW]: 5,5 Výkon předřezu pily [kW]: 0,75 Přesnost [mm]: 0,05

22

Materiál a metodika Digitální posuvné měřítko Měřící rozsah [mm]: 0 až 150 Rozlišení [mm]: 0,01 Maximální chyba [mm]: +/- 0,03 Pracovní teplota: +5 až +40°C

Teploměr, vlhkoměr, nanášecí válečky, srovnávací frézka R12, tloušťkovací frézka R13

4.3.2 Použité přístroje k laboratorní zkoušce

Trhací zařízení INSTRON 3365 Maximální síla zatížení [kN]: 5 Maximální posuv trhacích kleštin [mm/min]: 1000 mm/min Maximální vertikální testovací prostor [mm]: 1193 mm

Klimatizační komora MEMMERT HPP 108 Nastavitelný rozsah: 0°C až +70°C Odchylka: +/- 0,1 °C Přesnost nastavení: 0,1°C Pracovní teplotní rozsah: +5°C až +70°C

Mrazicí box ELCOLD Teplotní rozsah: 0°C až -40°C Přesnost nastavení: 1°C

Obr. 1: Trhací zařízení Instron 3365 (http://www.instron.com/wa/product/3300Dual-Column-Testing-Systems.aspx, 23.1.2010)

23

Materiál a metodika 4.4 Příprava vzorků

Neomítané řezivo (obr. 2, str. 24) o rozměrech cca 350 x 3000 x 40 mm, bylo omítnuto, rozřezáno podélně ve směru vláken na polovinu a dále spodní frézkou nařezáno na pásky (obr. 3, str. 24) o rozměrech 80 x 1000 x 7 mm, srovnáno a ohoblováno na tloušťku 5 +/- 0,1 mm. Na tyto pásky o vlhkosti 8-10% bylo poté naneseno nanášecími válečky lepidlo oboustranně a došlo k zalisování v lisu tlakem 0,6MPa. Po vyjmutí z lisu se pásky rozřezaly pomocí spodní frézky na 20 +/- 0,2 mm široké latě, které byly dále na kotoučové pile rozřezány na 150 +/- 5 mm dlouhé zkušební vzorky (obr. 4, str. 25). Aby bylo vzorky možné trhat, byly proříznuty v šabloně na spodní frézce do hloubky 5 +/- 0,1 mm. Řezy byly vedeny tak, aby oddělily vrstvy dřeva. Zvláštní důraz musel být kladen na to, aby řez pronikl i skrz lepenou vrstvu, ale pouze nepatrně porušil druhou část spoje. Po dokončení výroby zkušebních těles byly vzorky dále podrobeny klimatizaci.

Obr. 2: Neomítané řezivo (Pavlíček)

Obr. 3: Pásek 80 x 1000 x 7 mm (Pavlíček)

24

Materiál a metodika

Obr. 4: Neproříznuté zkušební vzorky 150 mm (Pavlíček)

Obr. 5: Přeplátovaná zkušební tělíska (Pavlíček)

Legenda: l = 150+/- 5 mm: celková délka zkušebního tělíska b = 20,0 +/- 0,2 mm: šířka zkušebního tělíska (šířka zkoušeného lepeného povrchu) l2 = 10,0 +/- 0,2 mm: délka přelepu (délka zkoušeného lepeného povrchu) s = 5,0 +/- 0,1 mm: tloušťka panelů α = 30° až 90°: úhel mezi letokruhy a lepenými povrchy (zdroj: ČSN EN 205, obr. Pavlíček)

25

Materiál a metodika 4.4.1 Počet zkušebních těles Ke zkoušce byl použit počet zkušebních těles dle normy ČSN EN 205. Za nevhodná tělesa byla považována ta, která neměla vhodný nános lepidla, obsahovala vady, nebyla správně proříznuta nebo vykazovala další zjevné nedostatky pro zkoušku pevnosti.

4.4.2 Manipulace se vzorky před smykovou zkouškou tahem Vzorky byly rozděleny na třetiny a uloženy v těchto podmínkách: normální podmínky (22°C, 45% vlhkost), zvýšená teplota a vlhkost (30° C, 90%) a snížená teplota - zima (-30°C). Přitom muselo být zajištěno, aby vzorky byly uloženy ve vodorovné poloze s proklady. V těchto podmínkách setrvaly 30 dní a po vyjmutí byly nechány k ustálení 3 dny v normálních podmínkách (22°C, 45% vlhkost). Po ustálení začaly zkoušky na pevnost spojů vystaveným těmto extrémům.

4.4.3 Zkouška pevnosti lepených vzorků Lepené vzorky byly vystaveny tahovému namáhání a byla u nich měřena pevnost lepeného spoje ve smyku tahem. Jako podklad pro měření smykové pevnosti tahem byla norma ČSN EN 205. K posouzení pevnosti a odolnosti lepeného spoje byla měřena maximální síla potřebná k přetržení nebo porušení lepeného spoje, pevnost lepeného spoje a tahové protažení při maximálním zatížení do bodu, než došlo k porušení vzorku v lepeném spoji nebo ve dřevě. Délkové protažení spoje bylo důležité sledovat především při změnách klimatických podmínek, kterým byly zkušební vzorky vystaveny a porovnávat vliv těchto podmínek na zkušební vzorky.

26

Materiál a metodika 4.5 Podstata zkoušky Podstatou zkoušky bylo zjistit potřebnou maximální sílu k porušení vzorků, změřit délkové protažení lepeného spoje při maximálním zatížení a stanovit pevnost lepeného spoje. Vzhledem k použití vzorků z různých druhů dřev, vystaveným různým klimatickým podmínkám a lepených dvěma druhy lepidel, bylo nutné porovnat všechna dřeva a jejich chování v rozdílných podmínkách při použití rozdílných typů lepidel.

4.5.1 Postup zkoušky Vyrobené vzorky podle uvedeného postupu na str. 24, byly změřeny dle ČSN EN 205 a překontrolovány z hlediska výskytu nežádoucích vad. Nevyhovující vzorky byly před měřením vyřazeny. Po překontrolování byly rozděleny na třetiny a uloženy v mrazicím boxu, klimatizační komoře a normálních podmínkách pod dobu 30 dní. Po uplynutí 30 dní, byly ponechány 3 dny v normálních podmínkách k vyrovnání teplot a vlhkosti. Konce takto připravených vzorků byly upevněny do čelistí trhacího stroje v délce 40 – 50 mm, jejich rozměrové parametry byly zadávány přímo do programu Instron Bluehill ver.2.22 (www.instron.com). Na takto upnuté vzorky působil stroj silou rovnoběžně s osou zkušebního tělesa do doby, než došlo k jeho porušení. Rychlost posuvu trhacích čelistí v tomto případě byla 50mm/minutu. K přetržení vzorků docházelo ve dřevě nebo v lepeném spoji, především v závislosti na druhu použitého lepidla. Vzorky přetržené v lepeném spoji nebo dřevě byly záměrně ponechány ve výsledcích měření, aby bylo možné vyhodnocení vhodnosti lepidla pro dané podmínky a druh dřeva. Při zjištění vady v průběhu měření, jako bylo například nedokonalé proříznutí vzorku, chudý spoj, vady ve dřevě atd., byly vzorky z měření vyřazeny.

Obr. 6: Upnutí vzorku do čelistí trhacího stroje (Pavlíček)

27

Materiál a metodika 4.6 Výpočet pevnosti lepeného spoje

Při měřeních na trhacím stroji byla hlavní měřená veličina maximální síla Fmax potřebná k porušení zkušebního vzorku. Právě pomocí Fmax se vypočítá pevnost τ v N.mm-2 podle rovnice

τ=

Fmax Fmax = A l2 . b

[N . mm ] −2

Fmax - největší vynaložená síla v Newtonech [N] A - slepená zkušební plocha v milimetrech čtverečních [mm2] l2 - délka slepené zkušební plochy v milimetrech [mm] b - šířka slepené zkušební plochy v milimetrech [mm]

28

Výsledky laboratorního měření

5 Výsledky laboratorního měření Výsledky laboratorního měření jsou uvedeny v tabulkách 1- 6, kde jsou uvedeny průměrné hodnoty maximální síly potřebné k porušení zkušebního tělesa, pevnosti, energie spotřebované do dosažení maximální síly Fmax, rychlosti posuvu a tahového protažení při maximálním zatížení pro vzorky lepené lepidly Ponal a Kleiberit, vystavené normálním klimatickým podmínkám a sníženým a zvýšeným teplotám (teplu a zimě). A obrázky 9-11, které graficky znázorňují pro přehlednost jednotlivé závislosti a porovnávají i vliv lepidla a podmínek na druh použité dřeviny.

5.1 Výsledky tahové zkoušky pevnosti na smyk u lepidla Kleiberit Výsledky zkoušek provedených u dřev borovice (tab.1, str. 29), modřínu (tab.2, str. 30) a smrku (tab.3, str. 30), lepených lepidlem Kleiberit, které byly vystaveny normálním klimatickým podmínkám a sníženým a zvýšeným teplotám (teplu a zimě).

Tab. 1: Průměrné hodnoty u dřeva borovice, lepeného lepidlem Kleiberit, vystavené normálním klimatickým podmínkám a sníženým a zvýšeným teplotám (teplu a zimě).

Fmax N BO-K-Normální p.* Směrodatná odchylka Variační koeficient Průměr BO-K-Teplo* Směrodatná odchylka Variační koeficient Průměr BO-K-Zima* Směrodatná odchylka Variační koeficient Průměr

Pevnost τ N.mm-2

Energie do Fmax J

Rychlost posuvu mm/min

Tahové protažení při max. zatížení mm

260,926 21,533 1211,8

1,305 21,533 6,1

0,063 33,723 0,18716

0 0 50

0,052 16,959 0,307

209,374 16,695 1254,1

1,047 16,695 6,3

0,353 52,305 0,67503

0 0 50

0,285 35,477 0,802

211,744 19,342 1094,7

1,059 19,342 5,5

0,208 40,938 0,50908

0 0 50

0,183 26,146 0,701

* normální p. (22°C, 45% vlhkost), teplo (30°C, 90% vlhkost), zima (-30°C) 29

Výsledky laboratorního měření Tab. 2: Průměrné hodnoty u dřeva modřínu, lepeného lepidlem Kleiberit, vystavené normálním klimatickým podmínkám a sníženým a zvýšeným teplotám (teplu a zimě).

Fmax N

Pevnost τ N.mm-2

MD-K- Normální p.* Směrodatná odchylka 422,559 Variační koeficient 26,972 Průměr 1566,6 MD-K-Teplo* Směrodatná odchylka 352,723 Variační koeficient 21,498 Průměr 1640,8 MD-K-Zima* Směrodatná odchylka 397,09 Variační koeficient 23,477 Průměr 1691,4 Tab. 3: Průměrné hodnoty u dřeva

Energie do Fmax J



2,113 0,166 26,972 53,214 7,8 0,31202

0 0 50

0,088 23,223 0,377

1,764 0,577 21,498 46,564 8,2 1,23973

0 0 50

0,313 27,702 1,131

1,985 0,48 0 0,288 23,477 37,363 0 25,277 8,5 1,28372 50 1,14 smrku, lepeného lepidlem Kleiberit, vystavené

normálním klimatickým podmínkám a sníženým a zvýšeným teplotám (teplu a zimě).

Fmax N SM-K- Normální p.* Směrodatná odchylka Variační koeficient Průměr SM-K-Teplo* Směrodatná odchylka Variační koeficient Průměr SM-K-Zima* Směrodatná odchylka Variační koeficient Průměr

Pevnost τ N.mm-2

Energie do Fmax J



412,596 59,623 692

2,063 0,147 59,623 78,656 3,5 0,18732

0 0 50

0,11 27,076 0,405

400,558 50,149 798,7

2,003 0,32 50,149 86,505 4 0,37039

0 0 50

0,278 44,943 0,619

479,147 58,718 816

2,396 0,273 58,718 87,129 4,1 0,31278

0 0 50

0,208 42,011 0,495


Výsledky laboratorního měření 5.2 Výsledky tahové zkoušky pevnosti na smyk u lepidla Ponal Výsledky zkoušek provedených u dřev borovice (tab.4, str. 31), modřínu (tab.5, str. 32) a smrku (tab.6, str. 32), lepených lepidlem Ponal, které byly vystaveny normálním klimatickým podmínkám a sníženým a zvýšeným teplotám (teplu a zimě).

Tab. 4: Průměrné hodnoty u dřeva borovice, lepeného lepidlem Ponal, vystavené normálním klimatickým podmínkám a sníženým a zvýšeným teplotám (teplu a zimě).

Fmax N BO-P- Normální p.* Směrodatná odchylka Variační koeficient Průměr BO-P-Teplo* Směrodatná odchylka Variační koeficient Průměr BO-P-Zima* Směrodatná odchylka Variační koeficient Průměr

Pevnost τ N.mm-2

Energie do Fmax J



277,92 17,171 1618,5

1,39 17,171 8,1

0,226 46,168 0,48846

0 0 50

0,122 24,335 0,501

326,353 23,637 1380,7

1,632 23,637 6,9

0,375 53,901 0,69507

0 0 50

0,263 34,762 0,756

401,229 28,382 1413,7

2,006 28,382 7,1

0,515 68,609 0,7512

0 0 50

0,362 47,325 0,765


Výsledky laboratorního měření Tab. 5: Průměrné hodnoty u dřeva modřínu, lepeného lepidlem Ponal, vystavené normálním klimatickým podmínkám a sníženým a zvýšeným teplotám (teplu a zimě).

Fmax N

Pevnost τ N.mm-2

MD-P- Normální p.* Směrodatná odchylka 365,013 1,825 Variační koeficient 17,609 17,609 Průměr 2072,9 10,4 MD-P-Teplo* Směrodatná odchylka 259,072 1,295 Variační koeficient 14,081 14,081 Průměr 1839,8 9,2 MD-P-Zima* Směrodatná odchylka 413,784 2,069 Variační koeficient 20,543 20,543 Průměr 2014,3 10,1 Tab. 6: Průměrné hodnoty u dřeva smrku,

Energie do Fmax J



0,558 44,384 1,25801

0 0 50

0,265 27,834 0,951

0,455 38,398 1,18575

0 0 50

0,278 28,992 0,96

0,686 0 0,32 37,799 0 22,184 1,81476 50 1,443 lepeného lepidlem Ponal, vystavené

normálním klimatickým podmínkám a sníženým a zvýšeným teplotám (teplu a zimě).

Fmax N SM-P- Normální p.* Směrodatná odchylka Variační koeficient Průměr SM-P-Teplo* Směrodatná odchylka Variační koeficient Průměr SM-P-Zima* Směrodatná odchylka Variační koeficient Průměr

Energie Pevnost τ do Fmax N.mm-2 J



217,816 22,191 981,6

1,089 0,178 22,191 74,791 4,9 0,23734

0 0 50

0,2 48,772 0,409

248,244 26,289 944,3

1,241 0,173 26,289 59,271 4,7 0,29216

0 0 50

0,156 34,695 0,45

229,473 24,323 943,4

1,147 0,21 24,323 57,558 4,7 0,36501

0 0 50

0,246 42,244 0,583



Obr. 7: Porušení lepeného spoje v dřevních vláknech. (Pavlíček)

Obr. 8: Porušení v lepeném spoji. (na obrázku lepidlo Kleiberit), (Pavlíček)

33


Obr. 9: Závislost rozdílů Fmax u všech testovaných dřev a jejich porovnání ve všech zkoušených podmínkách.

34


Obr. 10: Závislost rozdílů pevnosti u všech testovaných dřev a jejich porovnání ve všech zkoušených podmínkách.

35


Obr. 11: Závislost rozdílů protažení při maximálním zatížení u všech testovaných dřev a jejich porovnání ve všech zkoušených podmínkách.

36

Diskuze a vyhodnocení výsledků

6 Diskuze a vyhodnocení výsledků Práce je zaměřena na pevnost lepených spojů, testovaných tahovou zkouškou na smykovou pevnost u měkkých druhů jehličnatých dřev vyskytujících se v našich klimatických podmínkách, dle použité normy ČSN EN 205. Vzorky měkkých druhů dřev byly lepeny dvěma druhy lepidel s rozdílnou třídou kvality D3 a D4 proto, aby došlo k porovnání těchto lepidel a vlivu použitých druhů, u nás velmi často používaných dřev. Porovnávaným faktorem u lepidel Ponal (jednosložkové lepidlo ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinylacetátu pro lepení podle DIN EN 204/D3) a Kleiberit (vlhkostí vytvrzující jednokomponentní reaktivní lepidlo na bázi polyuretanu pro lepení podle DIN 204/D4), byl vliv klimatických podmínek na vlastnosti lepených spojů. Z výsledků laboratorních zkoušek vyplývá, že průměrná největší síla potřebná k porušení zkušebního vzorku uloženého v normálních klimatických podmínkách (22°C, vlhkost 45%), musela být vynaložena u vzorků modřínu lepených lepidlem Ponal. Nejhorší výsledky vykazovaly vzorky smrku lepené lepidlem Kleiberit, kde průměrná síla potřebná k porušení vzorků byla o 66,62% nižší. U vzorků, uložených při zvýšené teplotě – v teple (30°C, vlhkost 90%) a při snížené teplotě - v zimě (-30°C), měly z hlediska maximální síly potřebné k porušení vzorku nejlepší výsledky dřeva modřínu lepené lepidlem Ponal a k nejhorším výsledkům docházelo u dřeva smrku při použití lepidla Kleiberit. U vzorků dřeva smrku při použití lepidla Kleiberit, uložených při zvýšené teplotě – v teple, byla průměrná síla potřebná k porušení o 56,59% nižší než u dřeva modřínu lepeného lepidlem Ponal. U vzorků dřeva smrku, při použití lepidla Kleiberit, uložených při snížené teplotě - v zimě, byla průměrná síla potřebná k porušení spoje až o 59,49% nižší, než u dřeva modřínu, lepeného lepidlem Ponal. Délkové protažení při maximálním zatížení bylo jednou z dalších důležitých sledovaných veličin. K největšímu průměrnému délkovému protažení u vzorků uložených v normálních podmínkách došlo u modřínu, lepeného lepidlem Ponal, a to o 67,72% delšímu než u nejmenšího protažení vzorků dřeva borovice, lepených lepidlem Kleiberit. U hodnot naměřených u vzorků uložených při zvýšené teplotě – v teple, docházelo k největšímu protažení u modřínu lepého lepidlem Kleiberit a to o 60,21% většímu než u nejmenšího protažení vzorků smrku, lepených Ponalem. Vzorky, uložené 37

Diskuze a vyhodnocení výsledků při snížené teplotě - v zimě, vykazovaly nejdelší prodloužení u modřínu lepeného Ponalem, kde prodloužení bylo o 65,7% větší než u smrku lepeného pomocí Kleiberitu. Celkově nejvyšší pevností, ze všech testovaných druhů dřev a z obou druhů lepidel, vyniká dřevo modřínu lepené lepidlem Ponal a vystavené normálním klimatickým podmínkám, kde jeho dosahovaná nejvyšší pevnost byla o 66,35% vyšší než pevnost dřeva smrku, vystaveného taktéž normálním klimatickým podmínkám. Při porovnání délkového protažení při maximálním zatížení, vychází dřevo modřínu lepené Ponalem, vystavené snížené teplotě (-30°C), jako dřevo, které má o 78,72% větší protažení, než dřevo borovice, uložené v normálních klimatických podmínkách. Nejlepších výsledků měření celkové pevnosti lepeného spoje dosahuje dřevo modřínu lepené lepidlem Ponal, vystavené všem klimatickým podmínkám. Pro použití k lepení, kde je spoj vystavován atmosférickým vlivům, vychází jako nejvhodnější tato kombinace. Současně podle laboratorního měření lepidlo splňuje požadavky na kvalitu D3 podle DIN EN 204. Nejhorších výsledků pevnosti bylo dosaženo u dřeva smrku, lepeného lepidlem Kleiberit. Z toho vyplývá, že tato kombinace lepidla a dřeva není příliš vhodná ke spojům vystavovaných teplotním extrémům. Možnou příčinou těchto výsledků může být vysoký obsah pryskyřic ve dřevě smrku, které zabránily dokonalému styku lepidla s povrchem a zapříčinily tak celkově nestabilní charakter lepeného spoje. Lepidlo Ponal u smrku vykazuje o 18,88% lepší výsledky pevnosti, než spoj lepený Kleiberitem. Nejlepších výsledků pevnosti, bylo dosaženo u dřeva modřínu. Z porovnání výsledků lepených spojů lepidly Kleiberit a Ponal vyplývá, že lepený spoj lepidlem Ponal, vykazuje o 17,54% lepší výsledky, než spoj lepený lepidlem Kleiberit. Z laboratorního měření vyplývá, že lepidlo Ponal je nejvhodnějším lepidlem k lepení spojů, vystavovaných rozdílným atmosférickým vlivům pro všechny druhy testovaných dřev, uvedených v této bakalářské práci. U vzorků byl sledován způsob porušení, ke kterému docházelo ve dřevě nebo lepeném spoji. U lepidla Ponal došlo v 91,57% k porušení lepeného vzorku ve dřevě a 8,43% bylo porušení v lepeném spoji. Zatímco u lepidla Kleiberit došlo k porušení ve dřevě vzorků v 84,33% a v 15,67% v lepeném spoji. Nejčastěji docházelo k porušení v lepeném spoji u vzorků uložených v normálních podmínkách a lepených lepidlem 38

Diskuze a vyhodnocení výsledků Kleiberit. Z hlediska vlivu klimatických podmínek na porušení vzorků, nebyla vykazována žádná závislost. Měření bylo poměrně rozsáhlé, byly testovány tři druhy dřev a dva druhy lepidel, proto jsou v přílohách této práce ještě uvedeny obrázky, zobrazující jednotlivé závislosti pevností, protažení a maximální síly potřebné k porušení vzorků z důvodu detailnější přehlednosti a snadnější orientace.

39

Závěr

7 Závěr Práce byla zaměřena na testování pevnosti lepených spojů vystavených rozdílným klimatickým podmínkám. Z laboratorních výsledků vyplývá, že nejlepší kombinací dřeva a lepidla z hlediska pevnosti, bylo jednoznačně dřevo modřínu, lepené jednosložkovým lepidlem Ponal na bázi pryskyřic. Jako méně vhodná kombinace se podle výsledků měření jeví dřevo smrku, lepené jednokomponentním reaktivním lepidlem Kleiberit na bázi polyuretanu. Při porovnání délkového protažení u jednotlivých dřev vykazuje dřevo modřínu, uložené ve snížené teplotě a lepené jednosložkovým lepidlem Ponal na bázi pryskyřic, největší protažení v lepeném spoji. Nejnižší hodnotu délkového protažení vykazovalo dřevo

borovice,

uložené

v normálních

klimatických

podmínkách

a

lepené

jednokomponentním reaktivním lepidlem, Kleiberit. Z naměřených výsledků uvedených v této bakalářské práci je patrné, že jednosložkové lepidlo Ponal na bázi pryskyřic, je vhodnější pro víceúčelové použití lepených spojů u testovaných druhů dřev, vystavených rozdílným klimatickým vlivům.

40

Conclusion

8 Conclusion

The work has been aimed at testing of the strength of the glued joints exposed to different climatic conditions. From the laboratory results is seen that the best combination of a wood and glue from the strength point of view is definitely the wood of larch, glued with singlecomponent glue Ponal on the basis of resin. As a less suitable combination, according to results of the measurement, shows to be the wood of spruce glued with singlecomponent reactive glue Kleiberit on the basis of polyurethane. When comparing the elongation of individual woods, the wood of larch stored at lower temperatures and glued with single-component glue Ponal on the basis of resin, shows biggest elongation in the glued joint. The lowest value of elongation has been seen in the wood of pine stored in normal climatic conditions and glued with a singlecomponent reactive glue Kleiberit. From the measured results, stated in this bachelor´s work is seen that the singlecomponent glue Ponal on the basis of resin, is more suitable for the multi-purpose use of glued joints of the tested kinds of woods, exposed to different climatic conditions.

41

Použitá literatura

9 Použitá literatura

1. SEDLIAČIK, Milan; SEDLIAČIK, Ján. Chemické látky v drevárskom priemysle.I. vydání. Zvolen : TU Zvolen, 1998. 286 s. ISBN 80-228-0745-1.

2. OSTEN, Miloš. Práce s lepidly a tmely. III. přepracované vydání. Havlíčkův Brod : Grada, 1996. 136 s. ISBN 80-7169-338-3. 3. BOUBLÍK, Vlastimil. Lepidla a jejich příprava. II. vydání. Praha : Státní nakladatelství technické literatury Praha, 1966. 192 s. ISBN 04-952-66. 4. LIPTÁKOVÁ, Eva; SEDLIAČIK, Milan. Chémia a aplikácia pomocných látok v drevárskom priemysle. I.vydání. Bratislava : Alfa, 1989. 520 s. ISBN 80-0500116-9. 5. ČSN EN 205. Lepidla na dřevo pro nekonstrukční aplikace - Stanovení pevnosti lepeného spojení ve smyku při tahovém namáhání, 2003. 16 s. 668508. 6. Ponal.cz : Systém lepidel pro truhláře [online]. 2007 [cit. 2009-11-21]. Lepidla. Dostupné z WWW: . 7. Kleiberit.cz [online]. 2008 [cit. 2009-11-20]. Adhesives. Dostupné z WWW: . 8. Material testing machines [online]. 2010 [cit. 2010-01-23]. Instron. Dostupné z WWW:

Systems.aspx>. 9. Macchine lavorazione legno [online]. Italy : 2009 [cit. 2010-02-20]. ITALPRESSE. Dostupné z WWW: .

42

Použitá literatura

10. Dřevoobráběcí stroje [online]. 2009 [cit. 2010-02-20]. Panas. Dostupné z WWW: . 11. Ústav nauky o dřevě : vlastnosti, procesy, identifikace, dendrochronologie [online]. Brno : 2003 [cit. 2010-04-21]. Wood mendelu. Dostupné z WWW: .

43

Seznam použitých zkratek

10 Seznam zkratek BO

- borovice

SM

- smrk

MD

- modřín

ČSN

- česká technická norma

EN

- Evropská norma

DIN

- Deutsche Industrie-Norm (německá národní norma)

PVAC - Polyvinylacetát PUR

- Polyuretan

K

- Kleiberit (vlhkostí vytvrzující jednokomponentní reaktivní lepidlo na bázi polyuretanu

P

- Ponal (jednosložkové lepidlo ze syntetických pryskyřic na bázi polyvinylacetátu)

Fmax

- maximální síla potřebná k porušení vzorku [N]

44

Seznam tabulek

11 Seznam tabulek Tab. 1:

Průměrné hodnoty u dřeva borovice, lepeného lepidlem Kleiberit, vystavené normálním klimatickým podmínkám a sníženým a zvýšeným teplotám (teplu a zimě) ......................................29

Tab. 2:

Průměrné hodnoty u dřeva modřínu, lepeného lepidlem Kleiberit, vystavené normálním klimatickým podmínkám a sníženým a zvýšeným teplotám (teplu a zimě).......................................30

Tab. 3:

Průměrné hodnoty u dřeva smrku, lepeného lepidlem Kleiberit, vystavené normálním klimatickým podmínkám a sníženým a zvýšeným teplotám (teplu a zimě) ......................................30

Tab. 4:

Průměrné hodnoty u dřeva borovice, lepeného lepidlem Ponal, vystavené normálním klimatickým podmínkám a sníženým a zvýšeným teplotám (teplu a zimě) ........................................31

Tab. 5:

Průměrné hodnoty u dřeva modřínu, lepeného lepidlem Ponal, vystavené normálním klimatickým podmínkám a sníženým a zvýšeným teplotám (teplu a zimě) ........................................32

Tab. 6:

Průměrné hodnoty u dřeva smrku, lepeného lepidlem Ponal, vystavené normálním klimatickým podmínkám a sníženým a zvýšeným teplotám (teplu a zimě) ........................................32

45

Seznam obrázků

12 Seznam obrázků Obr. 1:

Trhací zařízení Instron 3365.......................................................................23

Obr. 2:

Neomítané řezivo .....................................................................................24

Obr. 3:

Pásek 80 x 1000 x 7 mm ..........................................................................24

Obr. 4:

Neproříznuté zkušební vzorky 150mm ....................................................25

Obr. 5:

Přeplátovaná zkušební tělíska ..................................................................25

Obr. 6:

Upnutí vzorku do čelistí trhacího stroje ...................................................27

Obr. 7:

Porušení lepeného spoje v dřevních vláknech ..........................................33

Obr. 8:

Porušení v lepeném spoji (Kleiberit) ........................................................33

Obr. 9:

Závislost rozdílů Fmax u všech testovaných dřev a jejich porovnání ve všech zkoušených podmínkách ..........................................34

Obr. 10: Závislost rozdílů pevnosti u všech testovaných dřev a jejich porovnání ve všech zkoušených podmínkách ..............................35 Obr. 11: Závislost rozdílů protažení při maximálním zatížení u všech testovaných dřev a jejich porovnání ve všech zkoušených podmínkách ..........................................................................36

46

Seznam příloh

13 Seznam příloh Příloha 1:

Závislost zobrazující rozdíly maximální síly potřebné k přetržení vzorků dřeva borovice .......................................................1

Příloha 2:

Závislost zobrazující rozdíly maximální síly potřebné k přetržení vzorků dřeva modřínu .......................................................1

Příloha 3:

Závislost zobrazující rozdíly maximální síly potřebné k přetržení vzorků dřeva smrku ............................................................2

Příloha 4:

Závislost zobrazující rozdíly pevnosti u vzorků dřeva borovice ...............................................................................................2

Příloha 5:

Závislost zobrazující rozdíly pevnosti u vzorků dřeva modřínu ................................................................................................3

Příloha 6:

Závislost zobrazující rozdíly pevnosti u vzorků dřeva smrku ...................................................................................................3

Příloha 7:

Závislost zobrazující rozdíly protažení při maximálním zatížení vzorků dřeva borovice ............................................................4

Příloha 8:

Závislost zobrazující rozdíly protažení při maximálním zatížení vzorků dřeva modřínu ............................................................4

Příloha 9:

Závislost zobrazující rozdíly protažení při maximálním zatížení vzorků dřeva smrku ................................................................5

Příloha 10: Závislost zobrazující rozdíly maximální síly potřebné k přetržení vzorků dřeva borovice, modřínu a smrku, uložených v normálních klimatických podmínkách ............................5 47

Seznam příloh Příloha 11: Závislost zobrazující rozdíly maximální síly potřebné k přetržení vzorků dřeva borovice, modřínu a smrku, uložených v teple .................................................................................6

Příloha 12: Závislost zobrazující rozdíly maximální síly potřebné k přetržení vzorků dřeva borovice, modřínu a smrku, uložených v zimě .................................................................................6

Příloha 13: Závislost zobrazující rozdíly pevnosti u vzorků dřeva borovice, modřínu a smrku, uložených v normálních podmínkách .........................................................................................7

Příloha 14: Závislost zobrazující rozdíly pevnosti u vzorků dřeva borovice, modřínu a smrku, uložených v teple ....................................7

Příloha 15: Závislost zobrazující rozdíly pevnosti u vzorků dřeva borovice, modřínu a smrku, uložených v zimě ....................................8

Příloha 16: Závislost zobrazující rozdíly protažení při maximálním zatížení u vzorků dřeva borovice, modřínu a smrku, uložených v normálních podmínkách ..................................................8

Příloha 17: Závislost zobrazující rozdíly protažení při maximálním zatížení u vzorků dřeva borovice, modřínu a smrku, uložených v teple .................................................................................9

Příloha 18: Závislost zobrazující rozdíly protažení při maximálním zatížení u vzorků dřeva borovice, modřínu a smrku, uložených v zimě .................................................................................9

48

Přílohy

Příloha 1: Závislost zobrazující rozdíly maximální síly potřebné k přetržení vzorků dřeva borovice.

Příloha 2: Závislost zobrazující rozdíly maximální síly potřebné k přetržení vzorků dřeva modřínu.

1

Přílohy

Příloha 3: Závislost zobrazující rozdíly maximální síly potřebné k přetržení vzorků dřeva smrku.

Příloha 4: Závislost zobrazující rozdíly pevnosti u vzorků dřeva borovice.

2

Přílohy

Příloha 5: Závislost zobrazující rozdíly pevnosti u vzorků dřeva modřínu.

Příloha 6: Závislost zobrazující rozdíly pevnosti u vzorků dřeva smrku.

3

Přílohy

Příloha 7: Závislost zobrazující rozdíly protažení při maximálním zatížení vzorků dřeva borovice.

Příloha 8: Závislost zobrazující rozdíly protažení při maximálním zatížení vzorků dřeva modřínu.

4

Přílohy

Příloha 9: Závislost zobrazující rozdíly protažení při maximálním zatížení vzorků dřeva smrku.

Příloha 10: Závislost zobrazující rozdíly maximální síly potřebné k přetržení vzorků dřeva borovice, modřínu a smrku, uložených v normálních klimatických podmínkách.

5

Přílohy

Příloha 11: Závislost zobrazující rozdíly maximální síly potřebné k přetržení vzorků dřeva borovice, modřínu a smrku, uložených v teple.

Příloha 12: Závislost zobrazující rozdíly maximální síly potřebné k přetržení vzorků dřeva borovice, modřínu a smrku, uložených v zimě.

6

Přílohy

Příloha 13: Závislost zobrazující rozdíly pevnosti u vzorků dřeva borovice, modřínu a smrku, uložených v normálních podmínkách.

Příloha 14: Závislost zobrazující rozdíly pevnosti u vzorků dřeva borovice, modřínu a smrku, uložených v teple.

7

Přílohy

Příloha 15: Závislost zobrazující rozdíly pevnosti u vzorků dřeva borovice, modřínu a smrku, uložených v zimě.

Příloha 16: Závislost zobrazující rozdíly protažení při maximálním zatížení u vzorků dřeva borovice, modřínu a smrku, uložených v normálních podmínkách.

8

Přílohy

Příloha 17: Závislost zobrazující rozdíly protažení při maximálním zatížení u vzorků dřeva borovice, modřínu a smrku, uložených v teple.

Příloha 18: Závislost zobrazující rozdíly protažení při maximálním zatížení u vzorků dřeva borovice, modřínu a smrku, uložených v zimě.

9

Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta

Recommend Documents