Mendelova univerzita v Brně

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

Pevnosti lepených spojů stolového nábytku ovlivněných extrémním působením tepla Diplomová práce

Příloha:

Normy a zákony vztahující se ke stolovému nábytku Výsledky zkoušek vzorků tvaru L Výsledky zkoušek vzorků tvaru U

Brno 2012/2013

Bc. Hřebačková Jitka

Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma: Pevnosti lepených spojů stolového nábytku ovlivněných extrémním působením tepla, zpracovala sama a uvedla 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 Mendelovy univerzity 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 Děkuji panu Ing. Josefu Hlavatému za cenné rady, odborné vedení a pomoc při zpracování této diplomové práce. Velké poděkování patří mým blízkým za podporu v průběhu celého studia.

ABSTRAKT Autor: Bc. Hřebačková Jitka Název práce: Pevnosti lepených spojů stolového nábytku ovlivněných extrémním působením tepla Práce je zaměřena na změny pevnostních charakteristik lepených spojů stolového nábytku vlivem působení extrémních teplot. Obsahuje základní poznatky o lepení se zaměřením na montážní lepidla používaná v současnosti, dále se zabývá stolovým nábytkem a jeho namáháním. Součástí práce je také přehled studií zaměřených na mechanické vlastnosti nábytkových spojů. Předmětem diplomové práce je posouzení pevnosti a tuhosti lepených spojů stolového nábytku vystavených působení vysokých a nízkých teplot. Lepené kolíkové spoje stolového nábytku byly krátkodobě i dlouhodobě exponovány teplotám -30°C, -18°C, +60°C, +85°C a byly sledovány vybrané mechanické vlastnosti (ohybový moment a tuhost lepeného kolíkového spoje), hodnoty vzorků vystavených teplotnímu namáhání byly porovnány s referenčními vzorky. Výsledky jen částečně prokázaly vliv vysokých a nízkých teplot na pevnost a tuhost lepených kolíkových spojů vyrobených z dřevotřískových desek.

Klíčová slova: lepený spoj, namáhání lepených spojů, pevnost, působení tepla, stolový nábytek, stoly

ABSTRACT Author: Bc. Hřebačková Jitka Title: Strength of glued table joints influenced by extreme heat exposure

The thesis focuses on strength characteristics of glued table joints. The aim of this diploma thesis is to evaluate impact of heat exposure on strength and stiffness of glued dowel furniture joints. Thesis includes basic knowledge about adhesives and it also concerns an overview about table furniture. Furniture joints were exposed to temperatures of -18°C, -30°C, +60°C and +85°C. After the exposure (on a long-term basis/ short-term basis) bending strength and stiffness of the dowel corner joints in tension and compression were tested. Results of joints exposed to high and low temperature were compared to referential joints. The results indicates effects of high and low temperatures on the strength and stiffness of dowel corner joints made of particleboard.

Key words: desks, effect of heat exposure, glued joint, loading of glued joints, table furniture, strength, tables

OBSAH 1

ÚVOD.......................................................................................................................................... 1

2

CÍL PRÁCE ................................................................................................................................ 2

3

LITERÁRNÍ PŘEHLED ............................................................................................................ 3 3.1 LEPENÍ - ZÁKLADNÍ POJMY ..................................................................................................... 3 3.1.1 Lepidla ......................................................................................................................... 4 3.1.2 Adheze .......................................................................................................................... 4 3.1.3 Koheze .......................................................................................................................... 4 3.2 FAKTORY OVLIVŇUJÍCÍ VÝSLEDEK LEPENÍ ............................................................................... 5 3.2.1 Faktory související s lepenými materiály ....................................................................... 5 3.2.2 Faktory vztahující se k adhezivu .................................................................................... 5 3.2.3 Technologické a konstrukční faktory .............................................................................. 6 3.3 VÝHODY A NEVÝHODY LEPENÝCH SPOJŮ ................................................................................ 8 3.3.1 Výhody lepených spojů .................................................................................................. 8 3.3.2 Nevýhody lepených spojů .............................................................................................. 8 3.4 TEORIE LEPENÍ ....................................................................................................................... 9 3.4.1 Mechanická teorie......................................................................................................... 9 3.4.2 Teorie chemické vazby .................................................................................................. 9 3.4.3 Polarizační teorie ....................................................................................................... 10 3.4.4 Elektrostatická teorie .................................................................................................. 10 3.4.5 Difuzní teorie .............................................................................................................. 11 3.4.6 Teorie adsorpce .......................................................................................................... 11 3.4.7 Reologická teorie ........................................................................................................ 11 3.5 ZÁSADY PRO VYTVOŘENÍ KVALITNÍHO LEPENÉHO SPOJE ........................................................ 12 3.6 SLOŽENÍ LEPIDEL ................................................................................................................. 13 3.7 VYTVRZOVÁNÍ LEPIDEL ........................................................................................................ 14 3.7.1 Tvorba lepidlového filmu odpařením disperzního prostředí .......................................... 14 3.7.2 Tvorba lepidlového filmu chemickou reakcí polymeru a tvrdidla .................................. 14 3.7.3 Tvorba lepidlového filmu odpařením vody ................................................................... 15 3.7.4 Tvorba lepidlového filmu tavných lepidel..................................................................... 15 3.8 ZÁKLADNÍ ROZDĚLENÍ LEPIDEL ............................................................................................ 16 3.9 POUŽITÍ LEPIDEL V NÁBYTKÁŘSTVÍ ....................................................................................... 17 3.10 STOLOVÝ NÁBYTEK ............................................................................................................. 20 3.11 PRÁVNÍ PŘEDPISY A NORMY.................................................................................................. 21 3.12 TYPY KONSTRUKCE STOLOVÉHO NÁBYTKU ........................................................................... 22 3.12.1 Stoly pevné.................................................................................................................. 23 3.12.2 Stoly s měnitelnými rozměry ........................................................................................ 23 3.12.3 Stoly skládací a sestavovací......................................................................................... 25 3.13 SPOJE STOLOVÉHO NÁBYTKU ................................................................................................ 26 3.14 NAMÁHANÍ STOLOVÉHO NÁBYTKU ....................................................................................... 29 3.14.1 Základní pojmy ........................................................................................................... 29 3.14.2 Namáhání stolového nábytku....................................................................................... 32 3.14.3 Zatížení nábytkových konstrukcí .................................................................................. 32

4

STANOVENÍ ŘEŠENÍ DANÉ PROBLEMATIKY ................................................................. 34

5

POUŽITÉ MATERIÁLY, VZORKY A ZAŘÍZENÍ ............................................................... 35 5. 1 POUŽITÉ MATERIÁLY ............................................................................................................ 35 5.1.1 Dřevotřísková deska (DTD)......................................................................................... 35 5.1.2 Lepidlo ....................................................................................................................... 36 5.1.3 Ostatní použité materiály ............................................................................................ 36 5. 2 DRUHY ZKUŠEBNÍCH VZORKŮ............................................................................................... 37 5.2.1 Rohové kolíkové spoje tvaru L ..................................................................................... 37 5.2.2 Kolíkové spoje tvaru U ................................................................................................ 38 5. 3 POUŽITÁ ZAŘÍZENÍ ............................................................................................................... 39 5.3.1 Trhací stroj Instron 3365............................................................................................. 39 5.3.2 Zkušební zařízení TESTR (prototyp - TEST 1 SEKO-K, spol. s.r.o. 2007) ..................... 39 5.3.3 Laboratorní sušárna HS 401 A .................................................................................... 40 5.3.4 Mrazicí box a pultový mrazák...................................................................................... 41 5.3.5 Ostatní použitá zařízení ............................................................................................... 41

6

METODIKA ............................................................................................................................. 42 6. 1 METODIKA PŘÍPRAVY VZORKŮ KE ZKOUŠENÍ ......................................................................... 42 6.1.1 Klimatizace vzorků po montáži .................................................................................... 42 6.1.2 Expozice zkušebních spojů nízkým a vysokým teplotám ................................................ 42 6.1.3 Klimatizace po expozici vysokým a nízkým teplotám .................................................... 43 6. 2 METODIKA ZKOUŠEK A METODIKA ZPRACOVÁNÍ VÝSLEDKŮ SPOJŮ L ...................................... 44 6.2.1 Metodika zkoušek spojů tvaru L................................................................................... 44 6.2.2 Metodika zpracování výsledků spojů tvaru L................................................................ 46 6. 3 METODIKA ZKOUŠEK A METODIKA ZPRACOVÁNÍ VÝSLEDKŮ SPOJŮ U ..................................... 50 6.3.1 Metodika zkoušek spojů tvaru U .................................................................................. 50 6.3.2 Metodika zpracování výsledků spojů tvaru U ............................................................... 52

7

VÝSLEDKY .............................................................................................................................. 53 7. 1 VÝSLEDKY ZKOUŠENÍ SPOJŮ TVARU L .................................................................................. 53 7.1.1 Hodnocení pevnosti lepeného kolíkového spoje v tahu a tlaku ...................................... 53 7.1.2 Hodnocení tuhosti lepeného kolíkového spoje v tahu a tlaku ........................................ 56 7. 2 VÝSLEDKY ZKOUŠENÍ SPOJŮ TVARU U ................................................................................. 60 7.2.1 Hodnocení vychýlení spojů při zkoušce cyklickým namáháním ..................................... 60

8

DISKUZE .................................................................................................................................. 63

9

ZÁVĚR...................................................................................................................................... 67

10

SUMMARY............................................................................................................................... 68

11

ZDROJE ................................................................................................................................... 69

12

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK ....................................................................................... 81

13

SEZNAM TABULEK ............................................................................................................... 82

14

SEZNAM OBRÁZKŮ............................................................................................................... 83

15

PŘÍLOHY ................................................................................................................................. 84

1

ÚVOD

Nábytek slouží k vybavování interiérů již celá staletí. Snad jen v pravěku, kdy lidé z místa na místo putovali pěšky, zhotovovali si primitivní nábytek pokaždé znovu. Avšak již do období starověku lze datovat první transport zařizovacích předmětů. Už vladaři starověkého Egypta, Říma či Řecka přepravovali rozličnými způsoby nejrůznější stoličky, křesla, stolky, truhly a skříňky ať už jako kořist či jako dar často z velice vzdálených oblastí celého světa. Česká republika se nachází v oblasti mírného klimatického pásma, ovšem s přeměnou českého trhu s nábytkem z téměř výhradně lokálního (případně národního) na úroveň celosvětového, se změnily vlivy, jimž je nábytek vystaven v průběhu transportu i během užívání. Nábytek zohledňující podmínky mírného klimatického pásu snad dokáže dobře sloužit středoevropským odběratelům, ovšem v oblastech s jinými klimatickými podmínkami nemůže zcela zaručit bezchybné plnění své funkce. Platí, že se nelze nadále upínat pouze na středoevropské teritorium a řešit volbu konstrukce a materiálů z pohledu podmínek tohoto regionu (Hlavatý 2010). Nejen podmínky oblasti, v níž je nábytek nakonec používán, ovlivňují jeho životnost. Velkou měrou se na nábytek a jeho trvanlivost promítají i vlivy prostředí a procesů, které probíhají během transportu od výrobce ke konečnému spotřebiteli. V průběhu transportu dochází k nejrůznějším otřesům, zatížením a namáháním - obaly, ve kterých je nábytek dopravován ke konečnému uživateli, by sice měly tato namáhání eliminovat, přesto jim zcela zabránit nelze. Nejčastější namáhání, kterým je nábytek při transportu vystaven, jsou charakteru mechanického (nárazy, otřesy a údery), teplotního (extrémně vysoké či nízké teploty, střídání teplot) a vlhkostního (extrémní hodnoty vlhkosti prostředí, velké změny vlhkosti prostředí). Všechny tyto faktory mají vliv na výslednou pevnost spojů, odolnost nábytku a v neposlední řadě spoluurčují celkovou životnost a použitelnost výrobku. Jak uvádí Hlavatý (2010) „nábytek nestačí jen kvalitně navrhnout, ale je třeba vyřešit konstrukci, materiálové složení, technologii a poté vyrobený nábytek vhodně zabalit, tak aby byl v nezměněném stavu dopraven ke konečnému příjemci“. Za jeden z nejvýznamnějších faktorů, které pro výrobek představují zátěž, lze považovat teplotní podmínky prostředí. Protože vliv teplotního namáhání na lepené spoje nebyl dosud detailně prozkoumán, byl zmíněný činitel zvolen jako téma této diplomové práce.

1

2

CÍL PRÁCE

Předmětem diplomové práce je posouzení vlivu vysokých a nízkých teplot na pevnost a tuhost lepených kolíkových spojů stolového nábytku. Cílem práce je analyzovat důsledky působení tepelného namáhání na kvalitu lepeného stolového spoje, za tímto účelem bude provedeno experimentální ověření vybraných mechanických vlastností (tuhost, ohybový moment, deformace) zkušebních vzorků dlouhodobě i krátkodobě vystavených teplotám - 30°C, -18°C, +23°C, +60°C a +85°C. V literární rešerši bude stručně zpracována problematika lepení s důrazem na současné druhy lepidel, budou představeny základní typy konstrukcí a běžně používané spoje stolového nábytku. Součástí práce bude také přehled dosavadních výzkumů s podobným tematickým zaměřením.

2

3 3.1

LITERÁRNÍ PŘEHLED Lepení - základní pojmy

Lepení představuje způsob nedestruktivního nerozebíratelného spojování materiálů na rozhraní jejich povrchů. Při lepení je dosahováno trvalého pevného spojení stejných či různých materiálů (adherendů) prostřednictvím lepidla (adheziva), které vytvoří souvislou vrstvu pevně držící na přiléhajících površích adherendů. Během lepení nedochází k narušení jednotlivých spojovaných materiálů ani konstrukce (na rozdíl od spojování mechanického - pomocí kování, vrutů, atp.), tento fakt jednak ovlivňuje estetické kvality výrobku, ale hlavně umožňuje zachování původních hodnot mechanických vlastností adherendů. Obvykle je vyžadováno, aby pevnost spoje převyšovala pevnost vlastního lepeného materiálu. Lepení je výhodné pro vytváření velkoplošných spojů i pro upevňování malých součástí, navíc umožňuje vytvářet tvary, které by jinými způsoby spojování nebyly dosažitelné. Další výhodou lepení oproti mechanickým spojům je, že při dynamickém namáhání se vzniklé pnutí v lepených spojích rozvádí rovnoměrněji (Vaněrek a Benešová 2012, Osten 1972). Lepení je specifický proces, jehož průběh i výsledek závisí přímo či nepřímo na mnoha faktorech. V dřevařském a nábytkářském průmyslu 1 patří mezi důležité technologické operace (Sedliačik 2005). K dosažení optimálních vlastností spoje je třeba nejen dodržovat určité technologické zásady, ale také je nutné znát vlastnosti adheziv a adherendů a způsob, jak budou lepené materiály namáhány. Má-li mít lepený spoj dlouhou životnost, musí být jako lepený spoj konstruován. Při navrhování lepených spojů je třeba zohlednit způsob, velikost a směr působení zatížení, kterému budou celá konstrukce i samotný spoj vystaveny. Lepené spoje bývají nanamáhány jak staticky (vlastní hmotností dílce), tak dynamicky (chvěním, rázy, aj.). Nejvyšší odolnost vykazují při namáhání ve střihu a tlaku, nejsou však odolné vůči štípání. Lepení se nehodí ani pro díly, u nichž je požadavek na vysokou pevnost v odlupování, či jsou namáhány na krut, protože těmto namáháním lepené spoje odolávají nejméně. Nejvhodnější je lepené spoje konstruovat tak, aby výsledné namáhání bylo smykové nebo tlakové (Osten 1996).

V těchto výrobních oborech jsou lepidla jako taková důležitým pomocným materiálem, který neslouží pouze k vytváření celků z jednotlivých komponentů (montážní lepení), ale umožňuje vznik velkoplošných materiálů - překližky, laťovky, třískové desky, vlákninové desky. 1

3

3.1.1 Lepidla Lepidla jsou nekovové materiály s dobrou vnitřní soudržností (kohezí) obvykle na polymerní bázi, které jsou schopny spojovat tuhá tělesa v důsledku dobré přilnavosti jejich povrchů. Jsou to látky, které se při procesu lepení nachází v tekutém skupenství nebo v roztaveném či plastickém stavu (Muzikář et al. 2008). Pro lepidla je charakteristickou vlastností lepivost. Lepivostí označujeme součet adheze a koheze (Osten 1996). Je závislá na mnoha podmínkách, zejména na povrchu, struktuře a vlastnostech adherendů, technologických podmínkách procesu lepení (např. době vytvrzování, teplotě, vlhkosti) a samozřejmě také na použitém lepidle.

3.1.2 Adheze Adheze (přilnavost) je označení pro sílu, která spojuje dva materiály na rozhraní jejich povrchů. Soubor různorodých fyzikálně-chemických pochodů, kterými se vzájemně poutají částice různých materiálů (lepidla a lepeného spoje). Rozeznáváme totální, chemickou, specifickou a mechanickou adhezi. Jsou-li adhezivum a adherend různého složení, jedná se o heteroadhezi, jsou-li stejné, mluvíme o autoadhezi (Osten 1996).

3.1.3 Koheze Koheze (soudržnost) je vnitřní molekulová síla materiálu závislá na velikosti a struktuře makromolekul lepidla. Charakterizuje stav látky, ve které drží její částice pohromadě působením mezimolekulárních a valenčních sil. Je důležitá pro těkavost a bod varu, má vliv na rozpustnost, mísitelnost a ovlivňuje i pevnost lepidla. Velikost koheze udává tzv. kohezní energie, což je energie potřebná k odtržení jedné částice od ostatních. V závislosti na tloušťce lepidla se mění jeho soudržnost a platí, že s ubývající tloušťkou se zvyšuje pevnost celého spoje. Soudržnost lepidla v lepeném spoji musí být vyšší nebo alespoň stejná jako soudržnost lepeného materiálu (Uhlíř 1997).

4

3.2

Faktory ovlivňující výsledek lepení

Průběh i výsledek lepení je ovlivněn celou řadou činitelů. Obecně lze faktory ovlivňující konečný produkt procesu lepení rozlišit následovně: - faktory související s lepenými materiály, - faktory vztahující se k adhezivu, - faktory technologické a konstrukční.

3.2.1 Faktory související s lepenými materiály Mezi tyto faktory zařazujeme veškeré proměnné vztahující se k adherendům. Důležité jsou zejména mikrostruktura a makrostruktura materiálů a chemické složení, ty následně určují fyzikální a mechanické vlastnosti adherendů (např. pórovitost, povrchové napětí, hustota), patří sem vlastnosti a kvalita povrchu, vlhkost, teplota materiálů při lepení, aj. V souvislosti s těmito faktory lze zmínit výsledky výzkumů, které potvrdily např.: že spoje vytvořené z MDF se vyznačují vyšší pevností a tuhostí ve srovnání se spoji z dřevotřískových desek (Vassiliou and Barboutis 2008, Tankut 2005, Zhang et al. 2005, Guntekin 2003, Efe et al. 2002), pevnost lepených spojů se liší v závislosti na drsnosti povrchu (Zosel 1997, Young 1985, Fuller and Tabor 1975), způsobu úpravy povrchu (Ozcan et al. 2012) nebo použitém typu materiálu (Albin et al. 1987), obsah určitých extraktivních látek zpomaluje vytvrzování a snižuje pevnost lepených spojů (Moredo and Sakuno 1991), vlhkost se významně podepisuje na dimenzionální stabilitě a trvanlivosti lepených spojů (Sellers et al. 1990, Palardy 1989), teplota adherendů může zkrátit dobu lepení (Trávník 2005) nebo ovlivnit mechanické vlastnosti (Ayrilmis et al. 2010, Bekhta and Marutzky 2007), aj.

3.2.2 Faktory vztahující se k adhezivu Sem řadíme veškeré činitele související s lepidlovou směsí. Hlavní faktory této kategorie představují: chemické složení adheziv, chemické a fyzikální vlastnosti lepidel, reaktivita, obsah a poměr jednotlivých složek jako jsou rozpouštědla, plniva, aj., řadíme sem také způsob tvorby lepidlového filmu a vytvrzování. Výsledný lepený spoj i samotný proces lepení významně ovlivňují zejména viskozita a smáčivost adheziva. Pro zajištění kapilárního toku adheziva do adherendu je nutné, aby lepidla v kapalném stavu měla optimální hodnoty viskozity a smáčivosti, to umožní filmotvorným látkám adheziva působit na substrát. Aby docházelo ke smáčení povrchu adherendů, musí být povrchové napětí nátěru menší než povrchové napětí substrátu, v opačném případě kapalina povrch nesmáčí.

5

Míru smáčivosti určuje povrchové napětí, jehož zjišťování se provádí nepřímo měřením okrajového úhlu 2 kapaliny aplikované na pevný povrch adherendu. Čím menší je okrajový úhel, tím lepší je smáčivost. Přesáhne-li úhel 90°, změní se smáčivost v odpudivost (Muzikář et al. 2008).

Obr. 1 Úroveň smáčivosti lepidel (dle Matovič 1981)

Ve spojitosti s činiteli vztahujícími se k lepidlu lze uvést například zjištění Sellerse et al. (2005, 1990), ti prokázali vliv různých plniv v adhezivech použitých při výrobě překližek na jejich výsledné vlastnosti. Na základě experimentů zase Ching a Yiren (1994) došli k závěrům, že pro lepení korpusových konstrukcí se nejlépe hodí lepidla na bázi PVAC, tato zjištění pak potvrdili také Efe et al. (2002). Zájem vědců se nyní upírá také na využití nanočástic k ovlivnění vlastností adheziv a výsledných spojů, experimenty v této oblasti provedli například Veigel et al. 2012, Atta-Obeng 2011, Eichhorn et al. 2010, López-Suevos et al. 2010, Richter et al. 2009, aj.

3.2.3 Technologické a konstrukční faktory Nejdůležitějším činitelem z této skupiny je konstrukce lepeného spoje (rozměry, způsob spojení). Do kategorie technologických a konstrukčních faktorů spadá také metoda aplikace lepidlové směsi, množství naneseného lepidla, podmínky samotného lepení (tlak 3, teplota4, čas 5) a procesů bezprostředně po něm následujících (klimatizace),

Okrajový úhel svírá tečna ke křivce vyznačující hranice kapaliny v bodě dotyku s povrchem tělesa. Lisovacím tlakem rozumíme působení lisovacích desek či jiných ploch na lepený soubor, jeho vlivem dochází k přiblížení povrchů adherendů, vytlačování vrstvy vzduchu a přebytečného lepidla ze spáry, vzniku mezimolekulárních přitažlivých sil a rovnoměrnému rozložení lepidla v lepené spáře. Lisovací tlak je určen druhem lepidla a lepených materiálů, jejich vlastnostmi a hladkostí lepených povrchů. 4 Teplota, která působí během lepení je důležitá zejména s ohledem na použitý typ lepidla - např. u tavných lepidel dochází k vytvrzení spoje ochlazením, naopak termoreaktivní lepidlové směsi vyžadují pro vytvrdnutí lepidlového filmu teplotu zvýšenou. Na základě teploty v lepené spáře lze rozlišit: lepení za studena (15-25°C), za tepla (30-100 °C) nebo za zvýšené teploty (nad 100°C) (Trávník 2005). 2 3

6

můžeme sem zařadit také přípravu adherendů před lepením (očištění, odmaštění) a podmínky skladování hotového lepeného spoje či produktu. Konstrukce lepeného spoje zásadně ovlivňuje mechanické vlastnosti a chování lepeného souboru během užívání. Samotný spoj představuje nejslabší článek konstrukce a je primární příčinou selhání, tuhost a pevnost použitého spoje determinuje celkovou pevnost a tuhost nábytkového kusu (Eckelman 1987). Studií, které se zabývaly problematikou konstrukčních spojů nábytku, je nespočet. Velké zásluhy na poli výzkumu v této oblasti lze připsat Carlu Eckelmanovi, který je spolu s dalšími kolegy podepsán pod celou řadou prací zaměřených na problematiku mechanických vlastností nábytku. Srovnání odolnosti různých konstrukčních spojení provedl např. v roce 1987 - Lin and Eckelman 1987, na spojení čep a dlab se zaměřil v pozdějších pracích - viz Tankut et al. 2007, Eckelman and Haviarova 2006, Eckelman et al. 2004, 2006, Erdil et al. 2005, Denizli-Tankut et al. 2003, další výzkumy s tímto zaměřením provedli také Barboutis and Melissides (2011), Erdil et al. (2005), Kamenicky (1975), Tankut and Tankut (2005), Yang and Lin (1968a,b), aj. Zkoušením mechanických vlastností rybinového spoje se zabývali Maleki et al. (2012), tzv. moltinject spoje testovali Cai et al. (1995), spojům s lamelami se věnovali Vassilliou and Barboutis (2008, 2006, 2005), Georgieu (2004), Tankut and Tankut (2004), Kociszewski (2005), Kociszewski and Wilczynski (2001), spojům šroubovým (Rajak and Eckelman 1996), spojům na klínový ozub zase Özcifci and Yapici (2008) a zkoumání s moderními typy kování provedli např. Šimek a Koňas (2009, 2008), Tankut (2006), Ors et al. (1998, 2001), Eckelman. Odlišné rozdělení pro činitele ovlivňující výsledek lepení používá Trávník (2005), ten rozeznává tzv. technologické podmínky a technologické faktory. Mezi technologické podmínky řadí: druh materiálů, vlhkost, hladkost povrchu, rozměr, druh lepidla, velikost nánosu, obsah sušiny a konzistenci. Jako technologické faktory označuje: tlak, teplotu a čas.

Doba lepení je časový interval, během něhož dochází ke spojení částí, dílců atp. Jedná se o součet času potřebného k přechodu tepla lepenou vrstvou do prostoru lepené spáry a času, během něhož dochází k vytvrzení lepidla. V případě lisování se doba lepení označuje jako tzv. lisovací čas. Délka doby lepení je dána druhem adherendů, tloušťkou nánosu, velikostí lepené plochy, použitým lepidlem, u lisování ještě teplotou lisovacích desek a velikostí lisovacího tlaku (Trávník 2005).

5

7

3.3

Výhody a nevýhody lepených spojů

Lepení má celou řadu výhod a nevýhod, zde je uveden přehled těch nejvýznamnějších.

3.3.1 Výhody lepených spojů - nedochází k narušení celistvosti spojovaných materiálů, - široké aplikační možnosti (různé způsoby nanášení, aplikace za různých teplot), - možnost spojování různých druhů materiálů, - možnost spojování materiálů bez ohledu na jejich tloušťku, - možnost průhledných či různě barevných spojů, - odstranění tzv. konstrukčních koncentrátorů napětí, - malá hmotnost lepených spojů (spoje nezvyšují zásadně hmotnost konstrukce), - odolnost vůči korozi, - pevnost a pružnost spojů, - plynotěsnost i vodotěsnost spojů, - ekonomická úspornost, - rychlost spojování, - utlumení mechanických vibrací lepeným spojem (tlumení vibrací i hluku).

3.3.2 Nevýhody lepených spojů - vysoké požadavky na rovnost a čistotu povrchu lepených dílců, - malá odolnost vůči namáhání v odlupování a kroucení, - náchylnost k tepelné či chemické degradaci, - omezená doba použití, - nevhodnost pro spoje vystavované proměnlivým zatížením, - pevnost spoje je někdy nízká ve srovnání s jinými spojovacími technikami, - plné pevnosti spoje je dosaženo až po určité době (vytvrzení), - obvykle nutno instalovat filtrační a odvětrávací zařízení.

8

3.4

Teorie lepení

Podstatu lepení se snažilo v minulosti i současnosti vysvětlit mnoho odborníků 6, za historicky první vědeckou práci zabývající se problematikou adheze je považována studie McBaina a Hopkinse z roku 1925. Ti přišli s názorem, že při lepení se uplatňují dva typy adheze: mechanická a specifická. V reakci na ně se pak objevili další vysvětlení tohoto jevu a vzniklo několik teorií (mechanická, polarizační, vodíková, adsorpční, difúzní, teorie chemických vazeb), žádné z nich se ovšem nepodařilo adhezi objasnit zcela. Závěry jednotlivých přístupů jsou však obvykle platné pro určitou třídu lepidel (Kinloch 1987, Pizzi 1992, Schultz and Nardin 1999). Pro lepší pochopení problematiky adhezních teorií odkazuji na práce De Bruyneho a Houwinka (1951), Eleye (1961) a Weisse (1961).

3.4.1 Mechanická teorie Tato teorie vysvětluje soudržnost lepeného spoje vytvořením tzv. mikrokolíkových spojů vniknutím a vytvrzením lepidla v pórech a kavitách povrchu adherendů. Teorie je aplikovatelná na lepení pórovitých materiálů jako je papír, textilie či polymerní pěny, ovšem uspokojivě nevysvětluje spojení nepórovitých adherendů či lepší lepivost dřeva v podélném řezu oproti čelnímu. Princip mechanické teorie byl v nedávné minulosti podroben přezkoumání (např. Davis 1991, Critchlow and Brewis 1995), a podle Packhama (1998) se jedná o akceptovaný mechanismus adheze.

3.4.2 Teorie chemické vazby Zdůvodňuje vznik adheze vytvořením primárních chemických (kovalentních) vazeb napříč rozhraním u vzájemně spojovaných materiálů. K tomuto jevu ovšem může docházet jen výjimečně, protože lepení obecně probíhá v termodynamických podmínkách, které vznik chemických vazeb neumožňují. Jednoznačně prokázat vliv vazeb na zvýšení pevnosti spoje se nepodařilo, protože snahy zavést do adheziv nebo adherendů reakceschopné funkční skupiny často nevedly ke zkvalitnění vlastností adhezního spoje (Beran 1996).

Teoriím adheze se věnovali např. Voyutskii and Starkh (1957), Voyutskii and Zamazii (1957), Borroff and Wake (1951), Voyutskii and Margolina (1949), Deryagin and Krotova (1949), Bikerman (1947), DeBruyne (1939), Truax et al. (1929), McBain and Lee (1927), McBain and Hopkins (1925), aj.

6

9

3.4.3 Polarizační teorie Dle této teorie je adheze zapříčiněna vzájemnou přitažlivostí molekul chemickými (primárními) anebo fyzikálními (sekundárními) vazbami. Rozlišujeme chemické vazby iontové (elektrokovalentní), kovalentní a kovové. Vazba iontová je velmi silná, charakteristická pro anorganické sloučeniny, uplatňuje se při spojování kovových a nekovových prvků. Vazba kovalentní je opět velmi silná, mechanickými prostředky těžce narušitelná, vzniká mezi atomy při sdílení elektronového páru ve valenční elektronové vrstvě. Fyzikální síly tzv. VanDerWaalsovy jsou v porovnání s primárními slabší, obvykle se rozdělují na Keesonové, Debyeové a Londonovy síly. Další vazby představují tzv. vodíkové můstky. Jedná se o speciální případ interakce mezi dipóly, kdy je vodík kovalentně vázán na elektronegativní atomy, nejčastěji kyslík, a to buď intermolekulárně nebo intramolekulárně.

Obr. 2 Teorie polarizace - vazby

Autorem polarizační teorie je Norman Adrien De Bruyne (1939), který upozornil na nutnou kompatibilitu adherendů a adheziva a vytvořil tzv. De Bruynův zákon, který říká, že silné vazby se mohou utvořit pouze mezi polárními povrchy a polárními adhezivy a mezi nepolárními povrchy a nepolárními adhezivy. Později poznamenal, že fyzikální intermolekulární síly mohou být adekvátním vysvětlením adheze (De Bruyne 1947). Polarizační teorií se nedají vysvětlit např. adhezní jevy u nepolárních látek.

3.4.4 Elektrostatická teorie Adheze je způsobena elektrostatickými přitažlivými sílami. Teorii publikovali B. V. Deryagin a N. A. Krotovová v roce 1949 (Deryagin and Krotova 1949), podle nich je lepený spoj kondenzátor - lepidlový film a adherend tvoří dvojvrstvý systém rozdílně nabitých „desek“, které se vzájemně přitahují. Při oddělení lepidlového filmu od substrátu vznikají elektrické výboje z důvodu rozdílů v napětí. Vliv elektrostatických nábojů na adhezi nebyl dostatečně prokázán.

10

3.4.5 Difuzní teorie Vysvětluje adhezi mezi dvěma materiály vzájemnou difuzí částic napříč rozhraními. Teorie se opírá o práce Voyutského (Voyutskii et al. 1957, Shapovalova et al. 1956), podle něj molekuly migrují ze spoje do adherendu a naopak. Difuzní teorie je aplikovatelná jen za předpokladu, že polymerní molekuly či jejich části difundují z adheziva do substrátu nebo navzájem mezi sebou, a že makromolekuly nebo jejich části mají dostatečnou pohyblivost. Její platnost byla experimentálně potvrzena, přitom byly dokázány některé vztahy mezi pevností adheze a teplotou, tlakem, časem, viskozitou, relativní hmotností polymerů a kompatibilitou adherendů a adheziva. Nelze jí vysvětlit spojování materiálů, které vzájemně nedifundují (např. sklo - kov).

3.4.6 Teorie adsorpce Vychází z jevů smáčení, adsorpce a adheze. Na základě tzv. specifické adheze, kterou nastínili již McBain a Hopkins (1925), myšlenku adheze jako výsledku vzájemného působení molekul adherendu a lepidla představili v roce 1963 Sharp a Schonhorn. Podle teorie jsou molekuly adheziva adsorbovány povrchem substrátu (při přiblížení na vzdálenost menší než 0,5 nm) a následně kotveny mezimolekulárních silami (Van Der Waalsovými). Oba druhy molekul musí mít polární funkční skupiny schopné vzájemného působení (Konieczko 1979).

3.4.7 Reologická teorie Jedná se o nejnovější příspěvek do diskuze ohledně adheze na rozhraní dvou materiálů. Podle reologické teorie závisí adheze na mechanickofyzikálních a reologických vlastnostech materiálů tvořících lepený spoj. Opírá se o zjištění, že roztržení pravého spoje neprobíhá na jeho rozhraní, ale v jednom či druhém materiálu. Pevnost spoje je mechanickou vlastností materiálů, které tvoří spoj, není tedy dána mezifázovými silami. Každá z teorií objasňuje pouze určité druhy lepení. Z dosavadních debat vyplývá, že lepení je složitý komplexní proces závislý na různých faktorech, které souvisí s chemickými a molekulovými interakcemi mezi adhezivem a adherendem (Butt et al. 2007-2008). Navzdory neshodám v původu adheze, panuje shoda ohledně podmínek, které je třeba dodržet, aby měl výsledný spoj dobré vlastnosti.

11

3.5

Zásady pro vytvoření kvalitního lepeného spoje

− lepidlo musí být při nanášení tekuté (v tekutém, roztaveném nebo plastickém stavu), aby se molekuly adheziva a adherendu dostatečně přiblížily a došlo k adhezi, − volná energie (neboli povrchové napětí) lepidla musí být menší než volná energie substrátu, aby jej lepidlo smáčelo - úhel smáčení povrchu lepidlem musí být θ<90°, − lepidlo se po určitý čas musí udržet v lepené spáře v kapalném skupenství, tehdy dochází k žádoucí orientaci molekul, do procesu se mohou zapojit Van der Waalsovy síly, také může docházet k difůzi v důsledku Brownova pohybu a vzniku vzájemných chemických vazeb, − je nutná správná volba lepidla pro daný účel - je potřeba zohlednit namáhání, kterým bude výsledný spoj vystaven (např. volit lepidla dostatečně pružná 7 pro výrobky dynamicky namáhané), − volba adekvátní konstrukce spoje (vyhnout se dvojitému lepení, velkým a složitým zakřivením, lepená konstrukce má být tvořena z co nejméně složitých částí), − mít znalost vlastností zpracovávaného lepidla a slepovaných materiálů, − dbát na úpravu povrchu (povrchová vrstva adherendu nesmí být znečištěná či mastná, povrch nepórovitých substrátů je vhodné zdrsnit či naleptat, tím zvětšit plochu lepení) − důsledně dodržovat technologické postupy jak při zpracování jednotlivých lepidel, tak i při přípravě na lepení a během samotného lepení.

7

Lepidla nesmí být pružná příliš - velká pružnost lepených spojů vede k tzv. studeným tokům.

12

3.6

Složení lepidel

Pojiva představují hlavní funkční složku lepidel. Jsou to adhezní základy zajištující pevnost a odolnost spoje obvykle na bázi makromolekulárních látek v kapalném stavu (tavenina, roztok, disperze). Pojiva jsou zodpovědná za přilnavost (adhezi) vrstev lepidel k podkladu a vnitřní soudržnost vrstev lepidel (Muzikář et al. 2008). Rozpouštědla jsou kapaliny nebo směsi kapalin, které se používají při výrobě lepidel rozpouštěním či zředěním pojiva, slouží k úpravě tokových vlastností lepidlových směsí Plniva jsou jemně mleté látky bez vlastní lepivosti organického 8 či anorganického 9 původu. Zlepšují zpracovatelské vlastnosti a zvyšují plnicí schopnosti lepidla, zamezují vzniku chudého spoje a zabraňují prosakování lepidla dýhou, také snižují vnitřní pnutí ve vytvrzeném spoji. Používají se pro úsporu drahých surovin a ke zlevnění materiálové skladby. Jako plniva slouží např. křída, kaolín, práškové kovy, dřevní moučka, aj. Nastavovadla jsou jemně mleté, bobtnavé organické látky s vlastní lepivostí, které snižují obsah adhezivního základu a zvyšují viskozitu lepidlových směsí, přidávají se také pro snížení ekonomické náročnosti lepících směsí a zlepšení elasticity lepených spojů. Patří sem např. obilná mouka, škrob nebo celulóza (Muzikář et al. 2008). Tvrdidla jsou látky, které katalyticky působí na lepidlo a způsobují zesíťování lepidla a vytvoření pevného lepidlového filmu. Tvrdidla se přidávají obvykle těsně před aplikací v množství 1 – 4 % nejčastěji ve formě roztoku případně prášku, také mohou být před lepením nanesena na jednu lepenou plochu (Osten 1996). Ředidla upravují tekutost a rozliv lepidla při jeho nanášení (Muzikář et al. 2008). Lepidlová směs může být obohacena přídavnými látkami, jako jsou stabilizátory, barviva, antioxidanty (prostředky proti stárnutí), nadouvadla, hydrofobizační přísady, biocidní prostředky nebo retardéry hoření, takto upravené lepidlové směsi se používají zejména při výrobě aglomerovaných materiálů na bázi dřeva. Lepidla obsahují také složky jako plastifikátory, smáčedla a jiné přísady, které ačkoli primárně slouží pro jiné účely, jako vedlejší efekt ovlivňují smáčivost a přilnavost lepidla (Osten 1996). Organická plniva jsou měkká a neotupují nástroj při následném obrábění spoje. Nevýhodou jejich použití je snižování vodovzdornosti a objemové stálosti filmu. Organickými plnivy jsou např. technická žitná mouka a škrob, tyto mají oblé částice, které dobře rozvádějí vnitřní pnutí, rovněž dřevitá moučka je plnivo organické, tato má ovšem vláknitou strukturou, používá se ke zhuštění lepicí směsi. 9 Anorganická plniva mohou mít strukturu destičkovitou, vláknitou či ostrohrannou. Plniva s destičkovou strukturou (kaolin, slída) negativně ovlivňují mechanické vlastnosti lepeného spoje a zvyšují konzistenci směsi. Vláknitá plniva (azbest, sekaná skleněná vlákna) zvyšují viskozitu lepidla. Plniva ostrohranná (mletý porcelán, vápenec, kovy) umožňují vysoký stupeň naplnění lepidla a mohou zvyšovat tepelnou a elektrickou vodivost filmu. Pro spoje určené k obrábění je vhodné použít měkké plnivo (např. mastek). 8

13

3.7

Vytvrzování lepidel

Proces tvorby lepidlového spoje začíná smáčením plochy nosného materiálu adhezivem a končí vytvořením pevného lepeného spoje. V závislosti na typu lepidla existuje několik způsobů, jak se spoj vytváří - základní odlišností je zda v průběhu vytvrzování dochází pouze k fyzikálním reakcím (odpařování, difuze), nebo se zapojují i reakce chemické. Jinak se tvoří film u lepidel rozpustných ve vodě, jinak u lepidel rozpustných v rozpouštědlech, u lepidel bez obsahu vody a rozpouštědel a jinak u lepidel tavných. Zvláštní skupinu tvoří tlakocitlivá lepidla aplikovaná na různých nosičích. Proces vytvrzení zpravidla urychluje teplo (odpaření vody, rozpouštědla a zahájení chemické reakce) a tlak (přiblížení lepidla a lepených ploch k sobě). Výsledná pevnost lepené spáry závisí na kohezi lepidla a na adhezi k substrátu, u porézních materiálů navíc na mechanickém zajištění lepidla v materiálu. Až na výjimky dochází při vytvrzování lepidlové směsi ke změně viskozity (Muzikář et al. 2008).

3.7.1 Tvorba lepidlového filmu odpařením disperzního prostředí Týká se lepidel s polymery rozpuštěnými v rozpouštědle. Ke vzniku lepeného spoje dochází odpařením rozpouštědla naneseného na oba slepované materiály a následným vyvinutím lisovacího tlaku na slepované materiály. Před samotným přiložením slepovaných ploch k sobě, je nutno dodržet požadavek na tzv. otevřenou dobu 10. Po odpaření rozpouštědla se makromolekuly rozpuštěného lepidla k sobě přibližují a v lepidle vznikají mezimolekulární síly. Působením lisovacího tlaku dojde k vytlačení vrstvy vzduchu nad lepenými povrchy a nad vrstvami lepidel obou lepených povrchů, zároveň se při lisování obou lepených dílů spojují tvárné makromolekuly obou vrstev lepidla adhezními a koheznímu silami. Lisovací tlak přispívá ke zvýšení adhezních sil mezi vrstvou lepidla a povrchy adherendu a nárůstu kohezních sil v lepidlovém filmu.

3.7.2 Tvorba lepidlového filmu chemickou reakcí polymeru a tvrdidla K vytvrzení dochází chemickou reakcí mezi dvěma složkami - polymerem a tvrdidlem, které se do adheziva přidává těsně před aplikací. Po smísení obou komponent dojde k chemickým reakcím za vzniku nových chemických příčných vazeb, vzroste vnitřní soudržnost (kohezní síly) a dojde ke změně skupenství z kapalného na pevné. Otevřená doba - časový interval od okamžiku nánosu lepidla na povrch lepených dílců do doby, kdy je nanesené lepidlo schopné ještě dobrého zakotvení do druhého adherendu (podklad) za vzniku kvalitního spoje. Přímo závisí na velikosti nánosu, teplotě, savosti a absolutní vlhkosti adherendů (Osten 1996).

10

14

3.7.3 Tvorba lepidlového filmu odpařením vody Ve vodou ředitelném (dále VŘ) disperzním lepidle dochází k vytvoření lepidlového spoje vlivem koalescence. Molekuly pojiva jsou zde volně rozptýleny v disperzním prostředí (vodě). Po nanesení lepidla na jeden lepený poklad se voda odpařuje nebo oddifundovává do porézního nosného materiálu, díky tomu disperze již vzájemně neodděluje vrstva vody, částice se dotýkají a dochází k jejich prolnutí, lepidlo gelovatí a vytváří se souvislý lepidlový film (Beran 1996). Ve vrstvě lepidlového filmu vznikají kohezní sily, mezi lepidlem a povrchem adhezní. Současně vzrůstají i síly mechanické zatečením a následným vytvrdnutím lepidla v pórech adherendu. Podmínkou pro použití VŘ lepidla je poréznost alespoň jednoho lepeného podkladu. Vlhkost lepeného podkladu při tvorbě lepeného spoje má být 10 - 12 %. Působením vody a vlhkosti lepidlový spoj bobtná, čímž se zmenšuje pevnost spoje. Není také vhodné spojovat spolu materiály s rozdílným obsahem vlhkosti.

3.7.4 Tvorba lepidlového filmu tavných lepidel Tavné lepidlo je směs termoplastických hmot a přísad, které za normálních podmínek nejsou lepivé. Zahřátím nad teplotu tání dochází ke změně skupenství, díky tomu má lepidlo vyhovující tekutost a adhezi k lepeným materiálům. Teplota taveniny se pohybuje od 180 - 240°C. Roztavené lepidlo se nanese na jeden z adherendů, druhá lepená plocha se k němu okamžitě přitlačí a tlakem po dobu několika sekund se zalisuje. Při poklesu teploty taveniny okamžitě dochází k zatuhnutí. Tavná lepidla neobsahují rozpouštědla ani vodu, ale tvoří je 100 % sušiny, díky tomu při vytvrzování žádné látky neunikají do lepeného podkladu ani se neuvolňují odpařováním. Nespotřebovaná lepidla lze znovu použít.

15

3.8

Základní rozdělení lepidel

Rozlišení jednotlivých druhů lepidel lze provést na základě mnoha kritérií (báze materiálu, vytvrzovací mechanismus, způsob nanášení lepidla, účel použití, vlastnosti lepeného spoje, aj.), nejběžnější je dělení podle výchozí suroviny, z níž byla adheziva vyrobena (Muzikář et al. 2008). Tab. 1 Rozdělení lepidel Organická přírodní rostlinná živočišná -mouky - škroby - deriváty celulosy - přírodní pryskyřice - rostlinné bílkoviny - aj.

- glutinová - kaseinová - albuminová

termoplastická

syntetická reaktoplastická

- močovinoformaldehyd. - melaminoformaldehyd. - polyvinylchloridová - epoxidová - polyvinylacetátová - fenolformaldehyd. - polyakrylátová - fenolkresolformaldehyd - polyamidová - rezorcinformaldehyd. - etylenvinylacetátová - polyesterová - aj. - polyuretanová - aj.

Anorganická rozpouštědlová - roztoková na bázi syntet. kaučuku - disperzní na bázi syntet. kaučuku

- sádry - cementy - vodní sklo

V minulosti byla pro lepení dřeva využívána hlavně přírodní lepidla, v průmyslové výrobě je postupem času nahradila lepidla syntetická, zejména díky jejich lepší tepelné, chemické a biologické odolnosti a také možnosti úprav jejich vlastností dle požadavků na lepený spoj (Eisner et al. 1966). Své využití mají lepidla přírodního původu nadále ve specializovaných řemeslných výrobách (např. výroba replik historického nábytku a uměleckých předmětů, výroba a opravy hudebních nástrojů, restaurátorství).

16

3.9

Použití lepidel v nábytkářství

Lepidla se uplatňují v procesu výroby dekoračních i konstrukčních materiálů, jako jsou např. dýhové sesazenky, velkoplošné aglomerované materiály na bázi dřeva (DTD, DVD, OSB), velkoplošné materiály z masivu (spárovky, biodesky), překližované desky (překližky, laťovky), lamely, kompozitní materiály, aj., při povrchové úpravě materiálů (dýhování, lepení okrasných fólií, laminace), při úpravě bočních ploch dílců (olepování bočních ploch), a v neposlední řadě také při montáži11. Prakticky lze lepidla rozlišit podle účelu použití v nábytkářské výrobě následovně: Sesazování – Technologie spojování dýh či jiných materiálů (např. fólií) za účelem vytvoření sesazenek požadovaného rozměru či textury. Lepení dekoračních materiálů – Vytváření lepených souborů za účelem zvýšení estetické hodnoty a kvality povrchu materiálu nalepením dýhy, fólie či laminátu. Lamelování – Lepení vícevrstvých souborů dýh s totožnou orientací. Konstrukční lepení – zahrnuje 3 druhy lepení, z nichž právě poslední bod je důležitý s ohledem na problematiku této práce, proto je dále detailněji rozebrán. a) Lepení masivu – spojováním se vytváří plošné dílce, hranoly, vlysy požadovaných rozměrů, pevnosti a stabilitě (např. výroba spárovky). b) Lepení konstrukčních prvků – vzájemné spojení součástek a dílců do sestav nebo podsestav, uplatňuje se zejména při výrobě rámových konstrukcí. c)

Montážní lepení – běžné spojování dílců, sestav a podsestav výrobků.

Montážní lepení - Současné druhy lepidel a jejich použití Montážním lepením rozumíme vytváření vyšších montážních prvků, sestav a finálních výrobků spojováním pomocí adheziv. Představuje poslední fázi výroby nábytku. Nároky na montážní lepidla se řídí zejména podmínkami prostředí, ve kterém bude finální výrobek používán, ovšem volba závisí také na konstrukčním řešení výrobku a technickém zázemí výrobce (Drápela et al. 1980). Základní požadavky na montážní lepidla jsou: vysoká pevnost spoje, odolnost střídavým pnutím, jednoduchá aplikace a vysoká rychlost vytvrzování, důležitým faktorem je také cena. Mezi používané druhy lepidel, které se v současnosti uplatňují při montážním lepení, patří zejména lepidla: polyvinylacetátová (PVAC) a polyuretanová (PUR), méně již močovinoformaldehydová (UF), případně lepidla tavná. Pro účely této diplomové práce je relevantní montážní lepení, proto se dále budeme zabývat pouze lepidly používanými k tomuto typu lepení.

11

17

Polyvinylacetátová lepidla (PVAC) patří v dřevařském a nábytkářském průmyslu mezi hojně užívané pomocné materiály. Jedná se o disperze drobných 12 částic polyvinylacetátu v disperzním prostředí. Připravují se z kyseliny octové a acetylenu za spolupůsobení rtuťnatých solí tzv. emulzní polymerizací vinylacetátu. Díky polárnímu charakteru se vyznačují dobrou afinitou ke dřevu, poskytují velmi pevné bezbarvé elastické spoje s dobrou smykovou pevností, které nepodléhají stárnutí a jsou odolné plísním. PVAC lepidla nezpůsobují zbarvování dřeva (nesmí však přijít do styku s železem), dobře se zpracovávají a spoje rychle zrají. Jsou to kapalná lepidla mléčné barvy, která se nacházejí ve stavu okamžitého použití. Obejdou se bez přídavků dalších přísad, nicméně lze je doplnit o plastifikátory (obvykle diisobutylftalát), které zvyšují pružnost spojů, případně je lze ředit vodou do cca 3 % (vyžadují-li to technologické podmínky)(Trávník 2005). Vytvrzování může probíhat dvěma mechanismy: a) fyzikálně - u PVAC disperzí dochází k úniku disperzního prostředí do savého podkladu, částice disperze se k sobě přibližují, až dojde ke vzniku souvislého ve vodě nerozpustného filmu; b) zčásti fyzikálně a zčásti chemicky - PVAC disperze vytvrzující reakcí s tvrdidlem. Tvrditelná PVAC lepidla mohou být jedno 13 nebo dvousložková 14, jejich velkou výhodou je odolnost vodě (i horké), ta je ovšem nižší v porovnání s lepidly fenolformaldehydovými. Podmínkou pro použití disperzního lepidla je schopnost alespoň jednoho slepovaného materiálu přijímat vodu z lepidla. Pro vznik kvalitního a souvislého filmu je také potřeba dodržet tzv. minimální filmotvornou teplotu (cca 13 °C), pokud je teplota nižší, dochází ke vzniku nepevného bíle zbarveného filmu. Dále je nutno zachovat těsnost lepené spáry - kvůli obsahu sušiny (50 - 60 %) nemají PVAC lepidla velkou plnicí schopnost, platí tedy, že čím těsněji na sebe lepené plochy přiléhají, tím je výsledná pevnost spoje vyšší (uplatňují se přitažlivé síly specifické adheze). Tloušťka nánosu by neměla přesahovat 0,2 mm, jinak může dojít k poklesu pevnosti spoje. Velikost nánosu závisí na charakteru a kvalitě adherendů, pohybuje se v rozmezí 80 - 400 g.m-2 (např. nánosy 100 g.m-2 se užívají při lepení dekoračních fólií). Otevřená doba lepidla při pokojové teplotě je 3 - 5 minut, lisovací čas 12 - 30 minut (opět závisí na charakteru spoje). Lisovací čas lze podstatně zkrátit (na 3 - 5 minut) předehřátím jedné z ploch o velikosti 1,0 - 1 μm Tvrdidlo je součástí základní báze lepidla. 14 Tvrdidlo se do lepicí směsi přidává těsně před samotným použitím. 12 13

18

na teplotu 60 - 90 °C, na takto připravenou plochu se přikládá neohřátý dílec opatřený nánosem lepicí směsi. Po 2 - 4 hodinách je dosaženo dostatečné pevnosti pro další opracování. Lisovací tlak se řídí konstrukcí spoje, způsobem lepení, druhem a stavem dřeva a závisí také na teplotě a požadavcích kladených na spoj. Na výsledný spoj má významný vliv vlhkost spojovaných materiálů, ta by měla být přibližně stejná u obou adherendů (u dřeva 8 ± 2 %). S vyšší vlhkostí se prodlužuje čas potřebný k vytvrzení a klesá pevnost spoje, naopak nižší vlhkost způsobuje rychlé vstřebávání do podkladu a brání vzniku souvislého filmu (Trávník 2005). Polyuretanová lepidla (PUR) se připravují polyadicí vícefunkčních izokyanátů a vícesytných alkoholů za vzniku uretanů. Vyznačují se řadou velmi dobrých vlastností: dobrá zpracovatelnost i za nízkých teplot, odolnost dynamickému namáhání, odolnost proti působení tepla a vlhkosti, vysoká pevnost, pružnost, možnost spojování různých materiálů (kov, pryž, plast). Vyrábí se buď jako lepidla jednosložková (k vytvrzení využívají vzdušnou vlhkost) nebo jako dvousložková. Využití nacházejí v exteriéru, většímu rozšíření PUR lepidel ovšem brání vysoká cena (Muzikář et al. 2008). Močovinoformaldehydová lepidla (UF) - jedná se o dvousložková reaktivní lepidla vytvrzují chemickou reakcí pryskyřice s tvrdidlem. Vytváří křehký bezbarvý spoj neodolný vlhkosti. Málo odolávají střídavému pnutí, je proto dobré mísit je v poměru 2:1 s lepidly na bázi polyvinylacetátů. K omezení vsakování do podkladu se obohacují plnivy (technické nebo dřevní mouky, bramborový škrob), výhodou je jejich nízká cena. Uplatňují se při lepení překližek a laťovek, třískových a pazdeřových desek, dýhování a nezastupitelné jsou při výrobě aglomerovaných materiálů (Muzikář et al. 2008). Tavná montážní lepidla - Jedná se o bezrozpouštědlové termoplasty na bázi etylenvinylacetátu (EVA), polyamidu (PA), polyolefinu (PO) nebo polyuretanu (PUR). Aplikují se ve formě taveniny při teplotě v rozmezí 130 - 200°C. Vyznačují se velmi krátkou vytvrzovací dobou (několik sekund), což značně zvyšuje produktivitu práce. Vytvrzení spoje probíhá fyzikálně, pouhým zchlazením, změna skupenství je tedy reverzibilní. Této vlastnosti se hojně využívá pro výrobu tzv. nažehlovacích hran. Nevýhodou je malá odolnost vodě a vysokým teplotám (nad 100°C). V nábytkářství se uplatňují zejména k olepování bočních ploch dílců, lze je také využít pro pomocné montážní spoje dřevěných materiálů a pro softforming (Tout 2000).

19

3.10 Stolový nábytek Stolovým nábytkem se rozumí nábytek tvořený pracovní deskou na zvýšeném podnoží, které zajišťuje pevnost a tuhost výrobku (ČSN 91 0000 Nábytek - Názvosloví, 2005). Stolový nábytek patří k základním nábytkovým předmětům téměř v každém interiéru. V závislosti na konstrukci, velikosti a umístění plní celou řadu funkcí, ať už jako místo pro stolování (jídelní stoly), přípravu jídla, setkávání (jednací, konferenční stoly), odkládání (stolky konzolové, odkládací, přístavné) či jako prostor k výkonu speciálních činností (stoly rýsovací, laboratorní, hrací, aj). Mohou sloužit jak při samotném pracovním úkonu, tak jen při dočasném odkládání či dlouhodobém umístění předmětů. Dva důležité parametry stolů jsou velikost stolové desky a její výška nad podlahou. Rozměry stolu by měly respektovat ergonomii lidského těla a umožnit vhodné používání předmětů, pohodlné držení těla při práci a také by měly odpovídat způsobu práce a požadavkům činnosti u stolu vykonávané. Rozměr stolové desky je určen účelem použití stolu, výška desky nad zemí je zase dána polohou, kterou člověk při používání stolu zaujímá a řídí se také druhem a rozměry sedadla. Na správnou funkci stolu mají vliv nejen výše zmíněné parametry, ale důležitá je stabilita a tuhost celé konstrukce. Mezi faktory, které zásadním způsobem ovlivňují tuhost a z dlouhodobého hlediska tedy i životnost stolu, patří jak vhodné rozměrové dimenzování s ohledem na použitý materiál, tak způsob provedení konstrukčních spojů. Podle účelu užití musí stolový nábytek splňovat nejrůznější kriteria: - stabilita a rovinnost pracovní plochy - platí pro všechny stoly bez výjimky, - matnost a hladkost plochy - týká se pracovních stolů a stolů pro vzdělávací instituce, - zdravotní nezávadnost, dostatečný rozměr, snadná čistitelnost a odolnost - vztahuje se na dětský stolový nábytek a pracovní kuchyňské desky. Další požadavky na nábytek jsou specifikovány v technických normách a příslušných legislativních dokumentech.

20

3.11 Právní předpisy a normy Výrobky uváděné na trh nebo do oběhu musí být pro spotřebitele bezpečné dle zákona o obecné bezpečnosti výrobku č. 102/2001 Sb. (§ 1). Z tohoto důvodu musí nábytek splňovat požadavky dle obecně platných předpisů řešících bezpečnost výrobku, a to jednak na úrovni právních předpisů Evropské unie 15, tak na úrovni předpisů země, v níž je nábytek vyroben a rovněž musí vyhovovat legislativě země, v níž je prodáván. Konkrétní požadavky kladené na nábytek jsou definovány v technických normách16 (ISO, EN, národních normách např. ČSN), tyto jsou alespoň v České republice dobrovolné. Dodržování požadavků technických norem je nicméně doporučeno, protože bezpečnost výrobku je (dle zákona č. 102/2001 Sb.) posuzována právě podle technických norem. V současnosti platné normy uvádí názvosloví nábytku, definují rozměrové, technické a funkční požadavky konstrukce a stanovují zkoušení stolového nábytku z pohledu funkčních charakteristik i požadavků na povrchovou úpravu a emise těkavých látek. Zkoušky mechanických vlastností se soustřeďují zejména na ověření stability, pevnosti, mechanické odolnosti a trvanlivosti (houževnatosti). Metodika zkoušení pevnosti lepených spojů nábytku řeší zkoušení lepeného spoje z hlediska pevnosti lepidla, adheze, koheze a pevnosti spojovaných materiálů, z hlediska rázové pevnosti a z hlediska houževnatosti při cyklickém namáhání (Hlavatý 2010). Ve stávajících normách platných v Evropské unii nejsou zapracovány požadavky ani metodika postupů k ověření vlastností nábytku ovlivněných změnami klimatických podmínek. V ČR platná norma ČSN 91 0211 Nábytek - Zkouška odolnosti proti změnám klimatických podmínek stanovuje pouze zkoušení po uložení v odlišných vlhkostních podmínkách, vlivem teploty se nezabývá. Účinky tepla a vlhkosti jsou spíš jen okrajově ověřovány při zkouškách nových laků a lepidel a jejich vztahu k použití v kuchyňském nábytku a na povrchově namáhaných plochách (Hlavatý 2010). Vybrané normy a zákony související s řešenou problematikou (stolový nábytek) shrnují tabulky uvedené v příloze této práce (Tab. P1 - P5).

15

např. Směrnice Rady 1992/59-2001/ 95 EC o obecné bezpečnosti výrobků, Směrnice Rady č. 89/106/EHS (hygiena, zdraví a životní prostředí), Nařízení evropského parlamentu a rady (EU) č. 305/2011 ze dne 9. března 2011 (účinnost od 1.6.2013) a Směrnice Evropského parlamentu a Rady 1999/44/ES o určitých aspektech prodeje spotřebního zboží a záruk na spotřební zboží (Vaniš 2008). 16 Technické normy jsou dokumentované dohody, obsahující technické specifikace nebo jiná určující kritéria používaná jako pravidla, směrnice, pokyny či definice charakteristik k zajištění toho, že materiály, výrobky, postupy a služby vyhovují danému účelu a jsou bezpečné (Zejda 2007).

21

3.12 Typy konstrukce stolového nábytku Rozebrat (ať už z hlediska konstrukčního či materiálového) veškeré typy konstrukcí, s nimiž se u stolového nábytku v současnosti lze setkat, by vydalo na samostatnou publikaci. Pro účely této diplomové práce je podstatný pouze nábytek z velkoplošných materiálů na bázi dřeva, proto další kapitoly zcela vynechávají stoly kovové, plastové, skleněné či stoly vytvořené kombinací více materiálů. Dle typu konstrukce rozlišujeme dva druhy stolů: - s krabicovou konstrukcí - celé vyrobeny z velkoplošných materiálů, - s nosnou částí se samostatnýma nohama (částečně užity rámové konstrukční spoje). Jiné základní rozdělení vymezuje stoly na demontovatelné a stoly pevné, jako třetí typ lze označit stoly s měnitelnými rozměry, speciální kategorii představují pak stoly skládací a sestavovací. Teoreticky lze říci, že čím členitější je stolová konstrukce, tím náchylnější může být k poškození či poruše, protože každý jeden prvek představuje potenciální riziko nefunkčnosti v případě jeho vady. Toto tvrzení však neplatí bezvýhradně a vždy záleží na celé řadě faktorů např.: na celkové konstrukci, použitých materiálech, dodržení technologické kázně, aj. Rozdělení stolů dle konstrukce 1) Stoly pevné (nerozebíratelné bez přídavných desek). 2) Stoly s měnitelnými rozměry 2a) stoly demontovatelné, 2b) stoly s měnitelnou výškou horní desky, 2c) stoly s nastavitelnými rozměry - s možností zvětšení stolní desky, - s přídavnými deskami na hranách nepohyblivých desek, - s přídavnými deskami na hranách pohyblivých desek, - s rozpůlenými deskami a středními vložkami, - s překlápěcími deskami. 3) Stoly skládací a sestavovací: - se sklopnými koncovými deskami, - sklápěcí a vyklápěcí z korpusů skříní, - sestavovací.

22

3.12.1 Stoly pevné Pevnými stoly rozumíme takové, jejichž horní deska je pevně a trvale spojena s nosnou konstrukcí. Jejich rozměry jsou pevně dány, nelze je prodlužovat, zvětšovat či jinak upravovat, nepředpokládá se ani žádná provozní manipulace, jako posouvání nebo překlápění. Vývoj konstrukčních řešení stolu však takovouto definici poněkud narušil, většina stolů je dnes již konstruována jako stoly rozebíratelné či stavebnicové, tím je ztracen charakteristický znak pevného a trvalého spojení (Halabala 1982). Produkce pevných stolů je doménou individuální výroby, naopak v současné sériové výrobě převažuje výroba demontovatelných stolů.

3.12.2 Stoly s měnitelnými rozměry Stoly demontovatelné Demontovatelné stoly se vyznačují možností dočasně rozebrat konstrukci tvořenou z několika menších celků či dílů. Tato vlastnost usnadňuje přenos a stěhování nábytku a snižuje prostorové nároky při přepravě a skladování, což pozitivně ovlivňuje ekonomickou stránku výroby a transportu. Konstrukčních variant provedení je na trhu k dispozici mnoho. Nejčastěji používané je spojení lubů za pomoci trnů z ohýbaného ocelového plechu nebo kovových výlisků, pro připevnění k noze pak mohou být použity buď kombinované šrouby (vrut a metrický závit) pro zavrtání přímo do nohy nebo metrické šrouby pro zašroubování do předem zapuštěného válečku (Sibera 2010-2013). Stoly s nastavitelnými rozměry Stoly s měnitelnými rozměry umožňují přizpůsobit velikost daným potřebám, lze je rozdělit na stoly s pohyblivou výškou nebo stoly s měnitelnou velikostí stolové desky. První kategorie stolů nachází uplatnění zejména v dětských pokojích, bývají označovány jako tzv. „rostoucí“. Lze u nich měnit výšku stolové desky nad podlahou, často umožňují také její naklápění pod určitým úhlem. Druhou skupinu tvoří stoly s přídavnými deskami, díky nimž lze uzpůsobovat velikost stolové plochy. U stolů s přídavnými deskami lze základní velikost stolu podle potřeby měnit díky konstrukci, která umožňuje přidání dalších dílců ke stolové desce. Obvykle takovéto stoly označujeme jako vytahovací, roztahovací, rozkládací, výsuvné, apod. Stoly s přídavnými plochami můžeme rozdělit podle způsobu jejich zvětšování do čtyř skupin, z nichž každá má několik různých alternativ (Halabala 1982).

23

a) Stoly s přídavnými plochami na hranách nepohyblivých základních desek Stolovou desku lze zvětšit přidáním dílců nasunutím nebo položením na polorámky nebo lišty, které jsou buď součástí základní stolové desky, nebo jsou upevněny přímo na přídavných

deskách,

v druhém

případě se zvětšení plochy provede nasunutím podpěrných lišt do objímek či vedení na spodní straně desky. Další typ představují konstrukce, kde jsou přídavné desky pomocí závěsů připevněny přímo na hranu stolu, ty jsou buď stále viditelné jako svislé plochy nebo je lze podklopit pod

Obr. 3 Stůl s přídavnou plochou na hraně základní desky

stolovou desku, která je pak zdvojená. Zvednutím přídavných desek do vodorovné polohy a jejich zajištěním podsunutím lišt pod stůl se plocha zvětší (Halabala 1982).

b) Stoly s přídavnými plochami na hranách pohyblivých stolových desek Na základní stolovou plochu se připojují přídavné desky, přičemž se mění umístění základní desky vzhledem k nosné konstrukci. Tento typ reprezentuje tzv. štýrská konstrukce. Jedná se o stůl se šikmými výsuvnými lištami, horní deska je vcelku, volně uložená na dvou trnech na příčném můstku

mezi

protilehlými

luby.

Přídavné desky spočívají pod horní deskou

na obou

stranách

můstku

na horních hranách lubů nebo rámu. Každá má na spodní ploše připevněny Obr. 4 Stůl s přídavnou plochou na hraně pohyblivé základní desky

dvě lišty ve tvaru klínu, tyto zvedají vysouvanou desku do roviny desky

horní. Během vysouvání se zvedá i deska horní, po vysunutí přídavných desek se zaklapne zpět do své polohy. Druhou alternativou tohoto typu stolů je konstrukce, kde se deska stolu posouvá po vedení ve směru podélné osy a na uvolněné místo na nosné konstrukci se připojí přídavná plocha, která se zajistí příslušným kováním (Halabala 1982).

24

c) Stoly s rozpůlenými základními deskami a vložkami uprostřed Stoly, jejichž základní stolová deska je rozdělena na dva díly, prodloužení se provádí vložením přídavných desek mezi tyto díly. Existují různé varianty uložení přídavných desek (např. volně mezi luby, vyklápěcí

na otočných čepech,

aj.)

(Halabala 1982). Obr. 5 Zvětšovatelný stůl vložkou uprostřed

d) Stoly s překlopnými deskami Stolové desky těchto stolů jsou v základní

poloze

„zdvojeny“,

obvykle

vybaveny

speciálním

kováním

(závěsy,

čepy),

které

umožňují posun či otočení základní desky a následné

po nosné zajištění

konstrukci překlopené

zvětšující desky do stabilní polohy (Halabala 1982).

Obr. 6 Stůl s překlopnou přídavnou deskou

3.12.3 Stoly skládací a sestavovací Patří sem stoly se sklopnými koncovými deskami nebo stoly sklápěcí a vyklápěcí z korpusů skříní, stěn, apod. První varianta je zastoupena stoly, na jejichž střední rám jsou pomocí závěsů připevněny další rámy, které po vytočení do stran slouží jako nosná konstrukce pro horní desku. Druhou variantu představují stolové desky, které jsou pomocí závěsů připevněny ke zdi či ke korpusům skříní, vyklopením o 90° a zafixováním pomocí trojúhelníkového rámku či nohy se vytvoří kolmá stolová plocha, která slouží jako stůl (Halabala 1982).

25

3.13 Spoje stolového nábytku Spoje u stolového nábytku lze obecně rozlišit na pevné (lepené) a na rozebíratelné. Na stolovém nábytku rozeznáváme dva typy základních konstrukčních spojení: - spojení nosné části konstrukce (spoj nohy - luby), - spojení nosné části a horní stolové desky. 3.12.1 Spoje pevných stolů Na spoje mezi nohou a lubem (Obr. 7) se u pevných stolů používají nejčastěji bukové kolíky nebo spoje na čep a dlab lepené truhlářským lepidlem. Dřevěné kolíky se vyrábí lisováním (s povrchem hladkým) nebo frézováním (s povrchem rýhovaným) z tvrdého listnatého dřeva 17. Využívá se převážně kolíků rýhovaných (s rýhováním šroubovitým nebo rovným), které umožňují zatékání lepidla po celém povrchu kolíku (Máchová 2008). Výzkumy prokázaly, že pevnost kolíkového spoje závisí zejména na těsnosti spoje 18 (Eckelman 1969) a množství použitého lepidla 19 (Eckelman and Erdil 2000), roli hraje také průměr kolíku a hloubka zapuštění do dílce (Joščák 1999) a rovněž délka kolíků a velikost rozestupů mezi kolíky (Kurt et al. 2009, Tankut 2005, Zhang and Eckelman 1993a,b).

Obr. 7 Nerozebíratelné spojení lubů a noh (dle Stránský et al. 1988) a - spojení na kolíky, b - spojení na čep Nejvhodnější jsou dřeviny roztroušeně pórovité, především buk, méně se využívá javoru, břízy, dubu. Ideální je minimální rozdíl mezi průměrem kolíku a otvorem, u kolíků s drážkami může být průměr větší o 0,2-0,4 mm než je průměr otvoru (Joščák 1999). 19 Doporučuje se aplikace větší dávky lepidla tak, aby jím stěny otvoru pro kolíky byly zcela pokryty. 17 18

26

K optimálnímu provedení lepeného spoje pomocí čepů či kolíků je třeba zapustit je dostatečně hluboko do nohy, proto bývá spoj umisťován co nejblíže k vnějšímu okraji rohového spoje. Do dlabů noh zapadají čepy lubů ze 2/3, zbývající 1/3 je péro rovné, šikmo seříznuté anebo podříznuté. Účelem této úpravy je zabránit, možnému rozštípnutí nohy v horní části při dotláčení čepů. Pevnost spojení závisí na těsnosti přiblížení lepených částí a velikosti lepené plochy. Čím větší je lepená plocha čepů v dlabech, tím je i větší pevnost spoje (Kouřil a Buben 2003). U pevných stolů s krabicovou konstrukcí se lze setkat také s rohovým spojením na ozuby, sdružené čepy, drážku a pero (nebo lamelu), u rámových konstrukcí stolů lze spojení nohy a lubu provést na čep a rozpor (např. pro spojení krátkých lubů a noh), náročnější a proto v průmyslové výrobě příliš neužívaný je spoj na čep a dlab s perem (Stránský et al. 1988). 3.12.2 Spoje demontovatelných stolů Při tvorbě základních rohových demontovatelných spojů konstrukcí stolů se uplatňuje kování (Obr. 8). Lze použít vnější spojovací elementy (plastové a kovové prvky), šrouby a válcové matice, šrouby a plastové hmoždinky nebo různé druhy excentrického kování. Někdy se můžeme setkat i se spojením pomocí konfirmátového šroubu. U lidového nábytku můžeme nalézt rozebíratelné spojení tvořené průběžným čepem, který je na protější straně zajištěn tažným klínem.

Obr. 8 Rozebíratelné spojení lubů a noh (dle Stránský et al. 1988) pomocí: a-rohové destičky a vrutu, b- válcové matky a svorníku, c- kovové výztuhy

27

Stolová deska může být k nosné části připevněna různými způsoby, obvykle se uplatňuje kování nejrůznějšího typu, lze také využít plastových elementů. Způsoby spojení nosné části stolu se stolovou deskou jsou schematicky znázorněny na Obr. 9. Pro spoje u deskových konstrukcí se užívá šroubů a válcových matic, excentrických spojovacích kování, vnějších spojovacích elementů, nověji také spojovacích systému na principu excentru tzv. minifixů a maxifixů (Obr. 10).

Obr. 9 Spojení nosné části se stolovou deskou (dle Lukeš 2011) a - šroubem, b - na kolíky, c - svlakovou lištou, d - kovovým úhelníkem, e - lištou ve tvaru L, f - plastovým úhelníkem

Obr. 10 Spojení nosné části se stolovou deskou (dle Häfele 2013) pomocí a - kování se zajišťovací funkcí, b - maxifixu, c - minifixu, d - excentrického kování, e - šroubu a válcové matice

28

3.14 Namáhaní stolového nábytku 3.14.1 Základní pojmy Síla Síla F je vektorová fyzikální veličina charakterizující míru vzájemného působení dvou těles. Může způsobit změnu tvaru či objemu (deformační účinek síly) nebo se projevuje změnou pohybového stavu (kinetický účinek síly). Jako vektorová veličina je určena velikostí, směrem a působištěm. Jednotkou je Newton N (kg.m.s-2) (Joščák 1999).

Napětí Působením vnějších sil dochází ke vzniku napětí v tělese. Napětí σ představuje míru vnitřních sil vyvolaných působením sil vnějších. Je definováno jako velikost vnitřní síly vztažené na jednotku plochy tělesa. Působí-li síly kolmo na plochu průřezu tělesa, jedná se o normálové napětí20, působením sil v rovině průřezu dochází ke vzniku smykového (tangenciálního) napětí. Při různých druzích napětí jsou pro pevná tělesa charakteristické dvě základní vlastnosti - pružnost a pevnost.

Deformace Deformace vyjadřuje odpor tělesa vůči působícímu napětí. Tímto pojmem označujeme tvarové a rozměrové změny tělesa vyvolané působením mechanických sil. Deformace je spojena s posunutím bodů v tělese. V případě působení normálových napětí probíhá jednoduchá změna rozměrů (prodloužení nebo zkrácení), dochází k tzv. normálovým21 deformacím ε, tangenciální napětí pak způsobuje deformace smykové γ (tangenciální). Po kvalitativní stránce se deformace rozdělují na: - pružné (návrat tělesa do původního stavu ihned po ukončení působení vnějších sil), - pružné v čase (deformace odezní po určité době od okamžiku ukončení působení sil), - plastické (dochází k nevratné změně tvarů nebo rozměrů tělesa) (Horáček 2008).

Příkladem normálových napětí je napětí v tahu a tlaku, typickým tangenciálním napětím je napětí ve smyku. Kombinaci normálového a tangenciálního napětí představuje ohyb. 21 Pro normálová napětí, tlak a tah, se normálová deformace obvykle vyjadřuje jako poměrné zkrácení nebo prodloužení tělesa. 20

29

Zatížení Zatížením rozumíme různé vlivy způsobující změnu stavu napjatosti a stavu přetvoření, případně změnu tvaru a polohy konstrukce. Patří k nim zejména vnější mechanické síly a fyzikální vlivy (teplota, vlhkost, aj.). Zdroji zatížení mohou být přírodní fyzikální jevy (gravitace, záření,…) nebo jevy antropomorfní, vyvolané lidskou činností. Základními vlastnostmi zatížení jsou: druh (statické, dynamické, apod.), intenzita (kvantita, velikost), čas trvání, opakovatelnost (Joščák 1999).

Mechanické namáhání Interakci mechanických sil působících na těleso a odezvu tělesa na tyto síly označujeme jako mechanické namáhání těles. Druhy mechanického namáhání rozlišujeme na základě napětí, které v tělese vzniká jako odpověď na působení sil, namáhání tedy může být normálové nebo tangenciální, případně kombinované (Horáček 2008). Důsledkem mechanického namáhání dochází k dočasným nebo trvalým změnám tvaru či rozměrů tělesa. Je-li namáhání v čase neměnné, označujeme jej jako statické, mění-li se jeho velikost nebo frekvence, jedná se o tzv. dynamické namáhání (Joščák 1999).

Mez úměrnosti Mez úměrnosti σU je maximální hodnota napětí, kdy je deformace pružná nebo pružná v čase (platí lineární závislost deformace a napětí popsaná Hookeovým zákonem přetvoření je přímo úměrné napětí). Jednotkou je Newton na metr (Nm-1) eventuelně Pascal (Pa) (Horáček 2008).

Mez pružnosti Mez pružnosti (mez elasticity) σE - udává hodnotu napětí, kdy deformace přestává být pružná, se zvyšováním napětí ještě dochází ke vzrůstání deformace, ovšem změna rozměrů a tvaru je již trvalá, dochází k plastické deformaci. Jednotky jsou stejné jako u meze úměrnosti Newton na metr (Nm-1) případně Pascal (Pa) (Horáček 2008).

Mez pevnosti Mez pevnosti σp (mez únosnosti) - napětí, při kterém dochází k porušení soudržnosti tělesa. Měří se v Newtonech na metr (Nm-1) nebo Pascalech (Pa) (Horáček 2008).

30

Pevnost Pevnost tělesa charakterizuje odolnost (odpor) tělesa proti jeho trvalému porušení, vyjadřuje tedy schopnost odolávat silovým účinkům. Kvantitativně se pevnost vyjadřuje napětím, při němž dojde k porušení soudržnosti tělesa - mez pevnost σp. Údaje o pevnosti se zjišťují výpočtem nebo zkouškami, kdy je sledována hodnota napětí v okamžiku porušení tělesa (Horáček 2008). Pevnost nábytku je normou ČSN EN 91000 definována jako schopnost konstrukce odolávat účinku sil vznikajících při užívání (ČSN 91 0000 Nábytek - Názvosloví, 2005). Pevnost (únosnost) spoje Fmax, Mmax vyjadřuje maximální jednotkovou sílu nebo ohybový moment, při němž dojde k porušení spoje (Joščák 1999).

Koeficient tuhosti spoje Koeficient tuhosti spoje t vyjadřuje deformovatelnost spoje vlivem zatížení silou nebo ohybovým momentem. Je obrácenou hodnotou koeficientu poddajnosti, což je modul posunutí - tj. velikost síly potřebné k vyvození jednotkového posunu, nebo torzní tuhost poddajného spoje - moment způsobující pootočení ve spoji o 1 rad) (Joščák 1999).

Tuhost konstrukce Tuhost konstrukce udává, jak velké budou účinky zatížení. Vyjadřuje se hodnotami sil nebo momentů vyvozujících jednotkové hodnoty příslušných přetvoření (Joščák 1999). Normou ČSN EN 91000 Nábytek - Názvosloví (2005) je tuhost konstrukce definována jako schopnost konstrukce nábytku eliminovat účinky působících sil při jeho užívání.

Ohybový moment Ohybový moment je statická veličina charakterizující moment síly, který způsobí ohyb tělesa v daném směru. Značí se M a základní jednotka je Newton na metr. Veličina se používá při dimenzování konstrukcí v nábytkářství, stavebnictví, strojírenství, aj.

31

3.14.2 Namáhání stolového nábytku Na stolový nábytek působí nejen síly vyvolané člověkem při užívání stolu (např. při stolování, práci), ale také hmotnost vlastních konstrukčních prvků (stolová deska, zásuvky, aj.) a hmotnost předmětů uložených na stole či v zásuvkách. Jako další zdroje namáhání je nutno uvažovat síly působící při skladování, transportu a montáži. K nim se přičítá také pnutí, které vzniká v lepené spáře v důsledku odlišných vlastností lepidla a adherendů. V místech s největším pnutím je pevnost spoje nejmenší a právě zde dochází k poškození nejdříve (Joščák 1999). Stolový nábytek je namáhán souborem různě velkých a různě časově lokalizovaných sil působících jak ve vodorovném tak ve svislém směru. Svislé síly při správném používání stolů nepředstavují pro nábytek ohrožení, protože nábytek je konstruován s ohledem na tuto zátěž, větší riziko představuje namáhání stolů tzv. nefunkčním užíváním (např. stoupání, usedání na stolovou plochu, posunování stolu, opírání se o stůl, apod.). Typické případy tzv. nefunkčního používání stolů lze pozorovat na Obr. 11, 12 (ČSN 91 0100 Nábytek – Bezpečnostní požadavky, 2006).

Obr. 11 Zatížení stolu při usedání osob

Obr. 12 Zatížení stolu při posouvání

3.14.3 Zatížení nábytkových konstrukcí Zatížením rozumíme působení fyzikálního vlivu, které vyvolává v konstrukci napětí. Zatížení lze rozdělit na přímé (konstrukce je přímo zatěžována mechanickými silami) a na nepřímé (vynucené - na konstrukci působí zátěž v podobě tepelných či vlhkostních změn, nerovnosti podlah, apod.). Rozlišení lze také provést na základě toho, jak zatížení vzniká: prvotní nebo druhotné (reakce), také může být charakterizováno dle rozložení: rovnoměrné či nerovnoměrné, podle charakteru působení: statické nebo dynamické, podle místa působení: objemové nebo povrchové (plošné), či z časového hlediska působení: trvalé (stálé) nebo občasné (Joščák 1999).

32

Aby nábytek plnil svoji funkci, musí odolávat různým namáháním a zatížením, vzniklým v důsledku působení sil. Znamená to tedy, že musí mít dostatečnou pevnost a tuhost. Přitom obě charakteristiky jsou přímo determinovány pevností a tuhostí jednotlivých částí konstrukce a způsobem jejich spojení. Zásadní význam, který tyto charakteristiky sehrávají, je důvodem velkého zájmu odborníků o tuto problematiku. Existuje řada výzkumů věnovaných mechanickým vlastnostem korpusového nábytku z DTD, OSB nebo překližek (Yerlikaya 2013, 2012, Yerlikaya and Aktas 2012, Župčič et al. 2012, Kasal et al. 2011, Kořený a Šimek 2011, Kureli and Altinok 2011, Tas 2010, Tankut and Tankut 2010, 2009, Altinok et al. 2009a, b, Atar and Özcifci 2008, Altinok 2006, Kasal et al. 2006, Kociszewski 2005, Norvydas et al. 2005, Smardzewski and Ozarska 2005, Eckelman et al. 2002, Smardzewski and Prekrad 2002, Kurt et al. 2001, Wilczynski and Kociszewski 2000, Liu and Eckelman 1998, Özçifçi et al. 1996, Cai et al. 1995, Cai and Wang 1993, Ho and Eckelman 1994, Zhang and Eckelman 1993a,b, Lin and Eckelman 1987, Eckelman 1971). Také bylo provedeno mnoho experimentů na vzorcích z masivu, obvykle simulujících namáhání kolíkových spojení konstrukcí židlí a čalouněného sedacího nábytku (Prekrat et al. 2011, Horman et al. 2010, Smardzewski and Papuga 2004, Smardzewski and Gawrónski 2001, 2003, Warmbier and Wilczyński 2000, Eckelman 1999, Eren and Eckelman 1998). V současnosti se můžeme setkat též s řadou studií, které místo tradičních zkoušek používají numerickou analýzu a modelování chování spojů s využitím metody konečných prvků (FEM 22) (Lashgari and Hashemi 2012, Novotný et al. 2011, Smardzewski and Klos 2011, Demirci 2010, Šimek a Koňas 2009a,b, Gawrónski 2006, Kasal 2006, Mostowski and Sydor 2006, Nicholls and Crisan 2002). Navzdory velkému množství výzkumů z oblasti mechanických vlastností nábytkových spojů, nebyl vliv expozičních teplot na pevnost a tuhost lepených spojů nábytku z kompozitních materiálů detailně prozkoumán, proto je zmíněnému tématu věnována tato práce.

Za „otce“ metody konečných prvků je považován Olgierd Cecil Zienkiewicz, autor učebnice „The Finite Element Method in Continuum and Structural Mechanics“ z roku 1965, která metodu zpopularizovala, nicméně její počátky spadají již do 50. let 20. století k M. J. Turnerovi, R.W. Cloughovi, aj. (Gupta and Meek 1996). Lze předpokládat, že díky dobré dostupnosti technologií i potřebných programů a výhodám, které metoda přináší, bude tento trend i nadále pokračovat. 22

33

4

STANOVENÍ ŘEŠENÍ DANÉ PROBLEMATIKY

Stolové konstrukce jsou v závislosti na účelu použití obvykle vystaveny kombinovaným namáháním - statickou zátěž nejčastěji představuje svislé zatížení vlastní vahou stolové desky nebo předmětů na ní uložených, dynamickou zátěž nacházíme v podobě rázů, otřesů, posunů, opírání, usedání na stolovou desku a jiného obvykle nefunkčního namáhání (viz Obr. 13).

Obr. 13 Síly působící na konstrukci stolu při jeho užívání (Brunecký 2009)

Tato práce se zabývá vybranými mechanickými vlastnostmi stolových konstrukcí exponovaných různým teplotám. Cílem práce je posouzení vlivu vysokých a nízkých teplot na pevnost lepených kolíkových spojů stolového nábytku. Experimentálně byly zjišťovány tuhost, ohybový moment a výchylka u vzorků krátkodobě i dlouhodobě vystavených vybraným teplotám, hodnoty byly porovnány s výsledky referenčních vzorků uložených ve standardních podmínkách (φ=50 ± 5 %, 23 ± 2°C).

Na základě běžně užívané konstrukce stolů a napojení stolových noh k lubům pomocí kolíkového spoje byla stanovena podoba zkušebních vzorků. Byly vytvořeny dvě sady vzorků - rohové spoje tvaru L a spoje tvaru U, ty byly následně rozděleny do tří skupin. První skupinu tvořily vzorky referenční (A) uložené ve standardních podmínkách (tj. teplotě 23±2°C, vlhkosti 30 %), druhá skupina byla exponována vysoké (+60°C) a velmi vysoké teplotě (+85°C), třetí skupina teplotě nízké (-18°C, resp. -30°C). Část vzorků vystavených extrémním teplotám byla 6 resp. 7 dní před samotnou zkouškou kondicionována ve standardních podmínkách (skupina B), zbytek vzorků byl testován ihned po expozici, bez klimatizace (skupiny C, D). Ke zkouškám byla použita zařízení: zkušební trhací stroj Instron 3365 a zařízení na zkoušení nábytku TESTR. Na vzorcích typu L byly provedeny zkoušky na tah a tlak v úhlové rovině na trhacím stroji. U vzorků tvaru U byla testována deformace konstrukcí cyklicky namáhaných horizontálními silami na univerzálním zkoušecím zařízení TESTR. Tato zkouška simuluje běžné namáhání nábytku, k němuž dochází např. při posunování stolů, opírání o boky stolu, usedání osob na stolovou desku, atp.

34

5

POUŽITÉ MATERIÁLY, VZORKY A ZAŘÍZENÍ

5. 1 Použité materiály 5.1.1 Dřevotřísková deska (DTD) Dřevotřískové desky 23 jsou materiály z dřevěných částic (třísek, hoblin, pilin, apod.) s přídavkem syntetického lepidla a parafinu 24 vyrobené lisováním třískového koberce v etážových nebo kontinuálních lisech při teplotě 145 - 200°C a tlaku 3 - 4 N/mm2. V základě orientace třísek v desce rozlišujeme DTD plošně lisované (třísky rovnoběžné s plochou) nebo výtlačně lisované (třísky kolmo na plochu). Současný sortiment tvoří desky s hustotou v rozmezí 550 - 750 kg/m3, ta závisí na použitém druhu dřeviny, tloušťce a způsobu výroby (Hrázský a Král 2007). V současnosti jsou nejrozšířenějším a nejvíc vyráběným aglomerovaným materiálem. Mezi jejich výhody patří zejména velkoplošnost, plošná izotropnost vlastností, cena, využití méně kvalitních surovin,

možnost

výroby desek

s různou hustotou

i mechanickými, fyzikálními a akustickými vlastnostmi bez výskytu vad, variabilita povrchových úprav ploch a boků, možnost spojování klasickými spojovacími prostředky, možnost recyklace či energetického využití po skončení životnosti výrobku. Nevýhody DTD jsou: všeobecně horší mechanické vlastnosti oproti rostlému dřevu, malá odolnost proti působení dlouhodobé vlhkosti, neestetický vzhled surových desek, poměrně hrubá vnitřní struktura, která neumožňuje čisté a hladké profilování boků a reliéfování ploch desek (Böhm et al. 2012). Vlastní výroba desek se skládá z výroby třísek, jejich úpravy, nanášení lepidla a lisování (plošné, výtlačné nebo válcové). Desky se vyrábí obvykle jako třívrstvé - střed tvoří větší třísky (tzv. lístkové), které zajišťují pevnost desky, na povrchu jsou homogennější vrstvy z jemných třísek (tzv. jehlicovitých) k zajištění hladkého povrchu. Výsledné vlastnosti DTD lze ovlivnit volbou dřeviny, rozměrů a druhů třísek, použitým lepidlem, způsobem vytváření koberce a postupem lisování desky (Böhm et al. 2012). V nábytkářské výrobě slouží DTD jako základní konstrukční materiál. Ze surových desek se vyrábějí některé neviditelné dílce čalouněného nábytku, na nejlevnější bytový Vznik výroby lze datovat na konec 40. let 20. století, v bývalém Československu se DTD začaly lisovat roku 1949 v Bučině Zvolen, za první domácí průmyslově vyráběné DTD (tzv. drťovky), lze považovat výrobu třískových desek ve Zlíně. U firmy Baťa byl v roce 1944 zahájen vývoj a o 5 let později třísměnný poloprovoz s měsíční produkcí okolo 4500 m2 s formátem 100×100 cm. Z těchto desek byl vyráběn nábytek, obklady, podlahy, aj. (Böhm et al. 2012). 24 V nanášecím zařízení se přidávají zj. močovinoformaldehydová, fenolformaldehydová, izokyanátová nebo melaminoformaldehydová lepidla o nánosu 0,72 – 27,2 g/m2. Parafin se přidává pro zvýšení odolnosti DTD vůči vlhkosti v množství 0,5 – 1,5 % na absolutně suché třísky. 23

35

nábytek se používají desky s foliemi z plastů a lakovaného papíru, dražší kusy bytového nábytku se vyrábí z dýhovaných DTD. Laminované desky s odolným povrchem nachází uplatnění ve výrobě koupelnového, kuchyňského či kancelářského nábytku. V interiéru se DTD využívá také jako podkladová nebo nosná vrstva podlahovin (Böhm et al. 2012)

5.1.2 Lepidlo Pro výrobu vzorků bylo použito lepidlo KLEIBERIT Klebit 303.2. Volba lepidla pro účely zkoušení pevnosti lepených spojů se opírala o závěry práce Pevnosti lepených spojů sedacího nábytku (Tesařová et al. 2009a, b). Nejlepší pevnosti a trvanlivosti při namáhání statickým i dynamickým zatížením dosáhlo právě výše zmíněné lepidlo. KLEIBERIT Klebit 303.2 je průmyslové disperzní lepidlo na bázi PVAC pro vodovzdorné spoje DIN EN 204, kvalita spoje D3, s obsahem sušiny 65 %. Použitelné jako jedno-komponentní (tvoří bezbarvou elastickou spáru) nebo jako dvousložkové s přídavkem tužidla pro vyšší nároky (tvoří nažloutlou lepenou spáru). Hlavní výhody: krátké lisovací časy, různé možnosti nanášení, vhodné pro lepení za studena i za tepla, k lepení oken a dveří, tvrdých a exotických dřevin, plošné lepení HPL materiálů, panelů a dělících stěn, dýhování, vysokofrekvenční lepení, aj. Podle technického listu lepidla musí být lepené materiály suché, zbavené prachu a aklimatizované podmínkám prostředí. Vhodná teplota zpracování je 18-20°C a vlhkost dřeva 8-10 % při vnitřním použití a 10-14 % při výrobě oken. Lepidlo se nesmí zpracovávat při teplotě pod 10°C. Obvykle je jednostranný nános dostatečný, u tvrdých a exotických dřevin je doporučen nános oboustranný. Tab. 2 Vybrané technické údaje použitého lepidla KLEIBERIT Klebit 303.2 Hustota 1,10 g/m3 Viskozita při 20°C cca13 000 +/- 3 000 mPa.s Otevřená doba při 20°C 6-10 min Množství nánosu dýhování: 100-130 g/m2, lepení masivu: 150-200 g/m2 Lisovací čas při 20°C lepení spár: od 15 min, plošné lepení: 15-20 min

5.1.3 Ostatní použité materiály Pro výrobu zkušebních vzorků tvaru L byly použity bukové kolíky se spirálovitými drážkami ∅8×35 mm, na vzorky tvaru U bukové kolíky s rozměryØ10 ×50 mm, povrch vzorků byl upraven vodou ředitelným lakem Becker Acroma EM4268-0030.

Při samotném

zkoušení

byly

pro

upevnění

U

vzorků

ke zkušebnímu

stolu

(1750×950×730 mm) použity vruty 4×35, dřevěné hranolky, válcová matice M6×14/7×Ø10 a šrouby M6×100 mm s šestihrannou hlavou DIN 931, materiál ocel.

36

5. 2 Druhy zkušebních vzorků Tvary zkušebních těles (spoje) vychází z běžné konstrukce stolu - napojení stolové nohy k lubu kolíkovým spojem. Byly vytvořeny dvě sady vzorků - tvaru L a tvaru U25.

5.2.1 Rohové kolíkové spoje tvaru L Vzorky tvaru L byly vyrobeny z třívrstvé plošně lisované DTD tloušťky 18 mm, spojovací prostředek bukové kolíky a vodou ředitelné PVAC lepidlo KLEIBERIT Klebit 303.2. Po vytvoření noh byly všechny viditelné plochy dílců zadýhovány jasanovou dýhou, skryté plochy - čela noh a lubů a horní plochy lubů zůstaly nedokončené (v praxi se také běžně nedýhují).

Povrchová

úprava

vodou

ředitelný lak Becker Acroma EM42680030 proti příjmu nadbytečné vlhkosti. Vzorky

tvaru

L

byly

testovány

na zařízení Instron 3365 na tah a tlak v úhlové rovině.

Obr. 14 Rohový zkušební spoj tvaru L

Obr. 15 Výkres zkušebního spoje L

Typ L a luby pro U vzorky byly vyrobeny stolářskou firmou Josef Votava, stolové nohy pro U typ byly dodány firmou JITONA, která je vyřadila z výroby z důvodu drobných vad povrchové úpravy. 25

37

5.2.2 Kolíkové spoje tvaru U Tyto vzorky mají velikost dílců reálného stolu. Jedná se o spojení lubu a dvou noh pomocí kolíků (Ø10×50 mm). Byly použity stolové nohy z dýhované DTD (rozměry 63×63×712 mm) a luby (rozměry 18×100×790 mm) z třívrstvé dřevotřískové desky olepené jasanovou dýhou. Nohy nebyly dále povrchově upravovány, luby byly dokončeny vodou ředitelným lakem Becker Acroma EM4268-0030. Pro lepení spoje bylo opět použito lepidlo KLEIBERIT Klebit 303.2. Spoje U byly před samotným zkoušením připevněny pomocí kolíků a šroubů k připravenému zkušebnímu stolu a byly testovány zapojené do konstrukce na zkušebním zařízení TESTR.

Obr. 16 Výkres zkušebního spoje U (Ošťádal 2012)

38

5. 3 Použitá zařízení 5.3.1 Trhací stroj Instron 3365 Trhací stroj Instron 3365 je elektromechanické stolní zkušební zařízení určené k testování různých materiálů při namáhání v tahu a tlaku s maximálním zatížením 5 kN. Stroj tvoří ocelový rám, pojízdný příčník, regulátor a snímací zařízení. Pohyb příčníku, který lze osadit čelistmi, tlačným břevnem nebo tlačnou deskou, je zajištěn šroubovým mechanismem pomocí motoru s digitálním řízením polohy, max. rychlost posuvu příčníku je 1000 mm/min, minimální rychlost posuvu 0,01 mm/min. Stroj má také automatickou kalibraci snímačů síly a protažení. Vnější rozměry zařízení: 1582×756×707 mm, světlost mezi kleštinami: 650 mm. Naměřené hodnoty byly zaznamenávány počítačem a zpracovány v programu Bluehill verze 2.22. Zkouška probíhala podle předem připraveného skriptu metodiky (Ošťádal 2012). Data byla dále exportována do programů Microsoft Word a Excel. K testování požadovaných vlastností byl stroj osazen speciálními přípravky sestrojenými pro tyto účely: - základová ocelová deska - deska o rozměrech 420×400×20 mm, která má na spodní straně vyřezány závity pro uchycení ke spodní hlavě trhacího zařízení, na horní straně je ve středu desky vyfrézována drážka s hloubkou 1mm a úhlem 120°, - tlačné břevno - ocelový hranol (380×24×25 mm)

s

vyfrézovanou

středovou drážkou na spodní straně o hloubce 1 mm a úhlem 120°, k němu je přivařen profil 100×100×15 mm z ocele se závity vyřezanými pro uchycení k horní hlavě trhacího stroje, -

2

vozíčky

(398×100×24 mm),

při zkoušce na tah v úhlové rovině slouží k pohybu po základové desce (při „rozevírání úhlu“ vzorků).

Obr. 17 Trhací stroj Instron 3365 a PC s programem Bluehill (Ošťádal 2012)

39

5.3.2 Zkušební zařízení TESTR (prototyp - TEST 1 SEKO-K, spol. s.r.o. 2007) Zkušební zařízení TESTR (Obr. 18) je univerzální stroj určený k mechanickému namáhání

různých

druhů

nábytku.

Konstrukci

stroje

tvoří hlavní a vedlejší portál, na nichž jsou vedeny pozičně nastavitelné

sloupy

vždy

s dvěma pneumatickými válci. Menší válec pracuje se zatěžující silou max. do 500 N, větší se silou do 2500 N. Stroj

je

ovládán

řídící

jednotkou - před začátkem zkoušení se zadají

vstupní

parametry zkušebního procesu (čas a velikost zatěžujících sil v jednotlivých

osách,

délka

prodlevy působení sil a počet

Obr. 18 Zkušební zařízení TESTR (Votava 2012)

cyklů), po vykonání zadaných operací se stroj automaticky vypne. Výrobu stlačeného vzduchu zajišťuje šroubový kompresor typ ORL 18,5 AX firmy ORLIK Compressors.

5.3.3 Laboratorní sušárna HS 401 A Vzorky exponované vysoké teplotě byly uloženy v horkovzdušné velkoobjemové sušárně

s automatickým

režimem

o rozměrech 865×865×565 mm (pracovní prostor 400 litrů) a s nuceným oběhem horkého vzduchu.

Obr. 19 Laboratorní sušárna HS 401 A

40

5.3.4 Mrazicí box a pultový mrazák Pro expozici vzorků nízké teplotě byl použit mrazicí box o vnitřních rozměrech 2000×2400×2400 mm s chladící jednotkou o výkonu 2,1 kW průtokem vzduchu 1560 m3/h, dosažitelná teplota: -20°C a pultový mrazák Elcold DK-9500 o objemu 11 l, maximální dosažitelná teplota: -45°C.

5.3.5 Ostatní použitá zařízení Pro měření deformací spojů tvaru U vzniklých při cyklickém namáhání byl použit úchylkoměr s rozsahem 0–10 mm, dělení otočné stupnice: 0,01 mm (Obr. 20).

Ke

zjištění

teploty

vzorků

zkoušených

bez kondicionování, okamžitě po expozici byl použit

dotykový teploměr

GTH 1170

se

snímačem - termočlánek typu K (NiCr-Ni), o rozsahu 65 ÷ 1150°C, rozlišení: 0,1°C (rozsah

Obr. 20 Úchylkoměr připravený k měření

65 ÷ 199,9°C). K upevnění vzorků ke zkušebnímu stolu byla použita: akumulátorová vrtačka, křížový bit s nástavcem, klíč ráčnový očkoplochý, křížový šroubovák.

41

6

METODIKA

Kapitola je členěna na: metodiku přípravy vzorků před zkoušením, metodiku zkoušek a zpracování výsledků spojů L, metodiku zkoušek a zpracování výsledků spojů U.

6. 1 Metodika přípravy vzorků ke zkoušení 6.1.1 Klimatizace vzorků po montáži Zkušební spoje stolového nábytku byly před samotnou expozicí různým teplotám uloženy v normálních podmínkách (dále jen NP) na základě požadavků ČSN EN ISO 9142 „Lepidla – Směrnice k výběru laboratorních podmínek stárnutí pro hodnocení lepených spojů“ nejméně po dobu 24 hodin 26. U referenčních vzorků byly tyto podmínky (T=23±2°C, φ=50±5%) udržovány až do doby samotného zkoušení. Doba uložení vzorků v NP před i po expozici a čas expozice jsou uvedeny v tabulce (Tab. 3). 6.1.2 Expozice zkušebních spojů nízkým a vysokým teplotám Dle informací o transportních podmínkách nábytku 27, mohou v závislosti na podnebném pásu a ročním období teploty v přepravních jednotkách klesat hluboko pod bod mrazu či přesahovat teplotu +60°C (Hapag-Lloyd 2011) 28. Pro simulaci těchto podmínek byly vzorky vystaveny teplotám +60°C, -30°C a -18°C, dále byla také vykonána zkouška pro spoje tvaru U exponované teplotě +85°C. Expozice vzorků různým teplotám probíhala na Ústavu nábytku, designu a bydlení v Brně a dále v mrazicím boxu v Šakvicích. Spoje byly rozděleny do tří skupin, každá skupina vzorků byla exponována jiným teplotám, referenční vzorky byly uloženy v normálních podmínkách až do doby vlastního zkoušení. Samotné expozici předcházelo označení vzorků podle klíče: − číselný údaj - číslo vzorku; − písmeno A, B, C, D - označení skupiny dle doby expozice a kondicionování: A - referenční vzorky (uloženy v NP) 29; B - dlouhodobě exponovány vybraným teplotám a po expozici kondicionovány v NP po dobu 7 dní; C - vzorky dlouhodobě vystaveny působení vysokých/nízkých teplot a testovány bez kondicionování, ihned po expozici; D - vzorky po krátkodobé expozici testovány bez kondicionování; − zkratka - teplota expozice - TEP: +60°C, xTEP: +85°C, ZIM: -30°C, xZIM: -18°C.

Doba uložení v NP se u jednotlivých skupin vzorků liší z důvodu různého harmonogramu vkládání vzorků do mrazicího boxu a sušárny. 27 Pro další informace o transportních podmínkách nábytku odkazuji na práce z roku 2012, věnované ověření vlivu vlhkosti a teploty na nábytkové spoje (Votava 2012, Ošťádal 2012, Vyhlídal 2012). Předkládaná diplomová práce je součástí tohoto souboru studií. Vzhledem k podrobnému vypracování uvedené problematiky ve výše zmíněných studiích, nebyla tato kapitola začleněna do obsahu této práce. 28 Leinberger (2006) uvádí, že nejnižší teplota dosažená v kontejneru byla -21°C, nejvyšší +57°C. 29 Vzorky A byly uloženy v NP po různou dobu z důvodu harmonogramu využití testovacího zařízení. 26

42

Tab. 3 Celkové shrnutí - počet a typ vzorků, podmínky expozice a zkoušky Značení

Typ

Vzorek

1-10 A 11-20 A 1-8 B TEP 1-8 B TEP 1-8 B ZIM 1-8 B ZIM 1-4 C TEP 1-4 C ZIM 1-5 D TEP 1-5 D ZIM 1-3 A 1-3 B xZIM 1-3 B TEP 1-3 B xTEP

L L L L L L L L L L U U U U

Podmínky expozice Počet (ks) 10 10 8 8 8 8 4 4 5 5 3 3 3 3

Expozice dlouhod. dlouhod. dlouhod. dlouhod. dlouhod. dlouhod. krátkod. krátkod. dlouhod. dlouhod. dlouhod.

Teplota (°C) +23 +23 +60 +60 -30 -30 +60 -30 +60 -30 +23 -18 +60 +85

Doba (hod) 70 70 168 168 100 288 10 10 168 168 50

Uloženo v NP před po expozici (dny/hod) 19/456 26/624 12/288 6/144 12/288 6/144 13/312 6/144 13/312 6/144 12/288 0 13/312 0 17/408 0 18/432 0 25/600 13/312 7/168 12/288 7/168 12/288 7/168

Typ zkoušky tlak v úhlové rovině tah v úhlové rovině tlak v úhlové rovině tah v úhlové rovině tah v úhlové rovině tlak v úhlové rovině tlak v úhlové rovině tlak v úhlové rovině tlak v úhlové rovině tlak v úhlové rovině cyklické namáhání cyklické namáhání cyklické namáhání cyklické namáhání

Vysoké teplotě bylo vystaveno 25 vzorků tvaru L a 3 spoje U v laboratorní sušárně HS 401A. Vnitřní prostředí sušárny bylo udržováno na teplotě +60°C (resp. +85°C pro vzorky B xTEP) po dobu 7 pracovních dnů 30 u skupiny B a u skupiny D 1 pracovní den, skupina Bx TEP 5 pracovních dní. Nízké teplotě bylo exponováno 24 ks vzorků tvaru L a 3 ks tvaru U. Vzorky tvaru U byly po dobu 7 dní z prostorových důvodů uloženy v mrazicím boxu v Šakvicích při teplotě -18°C, spoje L byly exponovány teplotě -30°C v pultovém mrazáku v laboratoři Mendelovy univerzity v Brně. 6.1.3 Klimatizace po expozici vysokým a nízkým teplotám Zkušební vzorky byly po expozici zvýšeným a sníženým teplotám klimatizovány, tento krok byl zařazen na základě instrukcí pro zkoušení dle Joščáka (1999). Podle něj musí být zkušební tělesa před započetím zkoušek mechanických vlastností spojů po ukončení působení vyšších a nižších teplot alespoň

jeden týden uložena v normálních

podmínkách. Tento postup slouží pro přiblížení reálným podmínkám, kdy je nábytek přepravovaný na delší vzdálenosti obvykle po transportu nejprve uskladněn u prodejce, až poté distribuován k zákazníkovi.

Výjimka byla učiněna u vzorků skupin B, D

z důvodu testování chování spojů okamžitě po expozici. Lze předpokládat, že v praxi k namáhání ihned po expozici dochází při překládce nábytku z transportních jednotek např. do skladů, dopravních prostředků, aj. O víkendu sušárna nebyla v provozu. Expozice probíhala v době mezi 7.00-17.00 hod. V čase, kdy sušárna nebyla v provozu, byly vzorky ponechány ve vypnuté sušárně, vnitřní teplota tak postupně klesala, tento proces simuloval střídání dne a noci.

30

43

6. 2 Metodika zkoušek a metodika zpracování výsledků spojů L Laboratorní podmínky: teplota +23°C, relativní vlhkost vzduchu 30 %. 31

6.2.1 Metodika zkoušek spojů tvaru L Zkušební vzorky tvaru L byly testovány na tah a tlak v úhlové rovině na zařízení Instron 3365 doplněném o speciální přípravky potřebné pro vykonání zkoušky, zařízení Instron 3365 bylo napojeno na PC s programem Bluehill, který zaznamenával průběh zkoušek. 6.2.1.1 Příprava univerzálního trhacího stroje pro experiment 1) Očištění přípravků od nečistot a prachu. 2) Upevnění základní desky ke spodní hlavě trhacího stroje a připevnění tlačného břevna na horní hlavu stroje (k hornímu příčníku). Při zkoušce na ohyb v úhlové rovině tahem umístíme na základní desku vozíčky. 3) Spuštění trhacího stroje a řídícího počítače se softwarem Bluehill. 4) Nastavení parametrů stroje (v sekci metodika v softwaru BlueHill): předzatížení: 10 N, posuv příčníku při předzatížení: 8 mm/min a v testu: 10 mm/min, vzorkovací frekvence: 0,1 s. 6.2.1.2 Metodika zkoušek na ohyb v úhlové rovině v tlaku a tahu 1) Umístění vzorků do pracovní polohy - spoj usazen do drážek v základové desce a tlačném břevnu, při zkoušce na tah je spoj umístěn, tak aby jeho horní hrana spočívala v drážce tlačného břevna a spodní hrany na středu vozíčků. 2) Resetování a vyvážení zařízení. 3) Spuštění předzatížení a následně samotného testu. Po spuštění testu vlivem působící síly roste ve vzorku napětí a deformace, po dosažení přednastavené hodnoty protažení se test ukončí. 4) Návrat stroje do výchozí polohy po ukončení testu a vyjmutí zkoušeného spoje. 5) Výsledky testu jsou zaznamenány v programu Bluehill dle nastaveného skriptu zaznamenává se velikost tlakového zatížení F (N) a tlakové protažení f (mm). Na základě těchto dat je vytvořen pracovní diagram průběhu zkoušky a tabulka s definovanými

hodnotami

tlakového

zatížení

a protažení

v 10 %,

v 40 %

a v maximálním zatížení.

31

Stejné laboratorní podmínky byly také při zkoušení spojů tvaru U.

44

Obr. 21 Zkoušení spoje tvaru L na ohyb v úhlové rovině v tahu

Obr. 22 Zkoušení spoje tvaru L na ohyb v úhlové rovině v tlaku

Zkoušení rohových spojů bez klimatizace (za zvýšené nebo snížené teploty) U vybraných spojů bylo provedeno testování ihned po vyjmutí ze zařízení simulujícího namáhání vysokou/nízkou teplotou (mrazák, sušárna). Postup zkoušení na univerzálním trhacím stroji byl zcela totožný s postupem popsaným výše - na vzorcích byla vykonána zkouška na tlak. Okamžitě po vyjmutí byly vzorky upnuty do univerzálního trhacího stroje a podrobeny zkoušce na tlak nebo tah. Čas od vyjmutí zkušebního spoje z mrazáku či sušárny až po konec samotného zkoušení na trhacím stroji nepřesáhl 60 sec.

45

6.2.2 Metodika zpracování výsledků spojů tvaru L Hodnoty získané měřením rohových spojů tvaru L slouží pro výpočet vybraných pevnostních charakteristik (ohybového momentu a koeficientu tuhosti) podle vztahů popsaných Joščákem (1999) a Jivkovem, Marinovovou a Petutschniggem (2008). Výpočty a statistické porovnání bylo provedeno v programech Microsoft Excel 2007, IBM SPSS Statistics 21 a STATISTICA 10. Maximální hodnota ohybového momentu M charakterizuje pevnost spoje namáhaného v tlaku či tahu. Koeficient tuhosti spoje t vyjadřuje deformovatelnost spoje vlivem působení ohybového momentu v tahu nebo tlaku, vypočítá se jako podíl rozdílů ohybových momentů M při 10 % a 40 % z maximálního zatížení a rozdílů mezi deformacemi (pootočením) α při 10 % a 40 % z maximálního zatížení (viz vzorce 4, 10).

6.2.2.1

Zkouška na ohyb v úhlové rovině v tlaku

Během působení tlakového zatížení F na rohový spoj dochází k rozměrovým a úhlovým změnám. Při zatěžování dochází ke stlačování ramen spoje (zkracují se vzdálenosti mezi rameny spoje), se vzrůstajícím tlakovým zatížením F se ve spoji zvětšuje tlakové protažení f, dochází ke zmenšování vnitřního uhlu γ a změně délky ohybového ramene li. Při výpočtech je nutno tuto skutečnost zohlednit.

Obr. 23 Schéma zatížení a deformace vzorků - ohyb v úhlové rovině v tlaku L, Li – vzdálenost mezi rameny spoje [mm], F – tlakové zatížení [N], f – tlakové protažení [mm], a – délka ramene trojúhelníku [mm], l, li – rameno momentu [mm], γ – úhel spoje při zatížení [rad]

46

Rozměry rohových spojů a deformace zkušebních těles namáhaných na ohyb v úhlové rovině v tlaku jsou znázorněny na Obr. 23. Vztahy pro výpočet ohybového momentu M a koeficientu tuhosti t spojů jsou následující:

Změna polohy ramen spoje Li při působení síly F: Li = L − f

(1) kde:

[mm],

f – tlakové protažení spoje [mm], L – vzdálenost mezi rameny spoje [mm].

Změna vnitřního úhlu ramen spoje γ daná vlivem působení síly F: L

(2) kde:

γ = 2 arcsin 2ai

[rad],

a – délka ramene trojúhelníku [mm].

Změna délky ohybového ramene li v důsledku působícího zatížení: (3)

𝑙𝑖 = 𝑎 ∙ cos

𝛾

[mm].

2

Ohybový moment je dán součinem působící síly a délky ramene momentu síly: 𝑙

(4) kde:

𝑖 𝑀tlak = 𝐹 ∙ �1000 � [Nm],

F – velikost tlakového zatížení (N).

Koeficient tuhosti spoje v tlaku se vypočte jako podíl rozdílů ohybových momentů M při 10 % a 40 % z maximálního zatížení a rozdílů mezi deformacemi (pootočením) α při 10 % a 40 % z maximálního zatížení. (5)

𝑡𝑡𝑙𝑎𝑘 =

𝑀∆ 𝛼∆

=

𝑀10% − 𝑀40% 𝛼40% −𝛼10%

[Nm∙rad-1],

přičemž změna vnitřního úhlu α je určena vztahem: (6)

𝛼=

𝜋 2

− γ [rad].

47

6.2.2.2

Zkouška na ohyb v úhlové rovině v tahu

Během tahové zkoušky dochází k rozvírání ramen spoje od sebe, vlivem toho se zvětšuje vnitřní úhel spoje. Rozměry a deformace zkušebních těles namáhaných na ohyb v úhlové rovině v tahu zobrazuje Obr. 24.

Obr. 24 Schéma zatížení a deformace vzorků - ohyb v úhlové rovině v tahu F – tlakové zatížení [N], f – tlakové protažení [mm], L, Li – vzdálenost mezi rameny spoje [mm], a – délka ramene trojúhelníku [mm], l, li – rameno momentu [mm], γ – úhel spoje při zatížení [rad]

Obdobně jako u zkoušky v tlaku, tak i u zkoušky v tahu vychází vzorce z těchto hodnot: f - tlakové protažení spoje [mm], L - vzdálenost mezi rameny spoje [mm], a - délka ramen trojúhelníku [mm], F - velikost tlakového zatížení při zkoušce) [N]. Pomocné výpočty pro zjištění ohybového momentu M a koeficientu tuhosti t jsou pak následující: Změna polohy ramen spoje Li při působení síly F podle vzorce: (1)

Li = L − f [mm].

Úhel spoje při zatížení γ [rad] vlivem působení síly F: (8)

L

γ = 2 arccos ai [rad],

kde: a – délka ramene trojúhelníku [mm]. Změna délky ohybového ramene li v důsledku působícího zatížení: (9)

𝑙𝑖 = 𝑎 ∙ sin

𝛾

2

[mm],

kde: l, li – rameno momentu [mm].

48

Velikost ohybového momentu M se vypočte pomocí vzorce: (10)

𝐹

𝑙

𝑖 𝑀tah = ∙ �1000 � [Nm],

2

kde: F – tlakové zatížení [N].

Koeficient tuhosti spoje v tlaku se vypočte stejně jako v případě tlakové zkoušky jako podíl rozdílů ohybových momentů M při 10 % a 40 % z maximálního zatížení a rozdílů mezi deformacemi (pootočením) α při 10 % a 40 % z maximálního zatížení. Koeficient tuhosti t rohového spoje je dán vzorcem: (11)

𝑡𝑡𝑎ℎ =

𝑀∆ 𝛼∆

=

𝑀10% − 𝑀40% 𝛼40% −𝛼10%

[Nm∙rad-1],

kde změna vnitřního úhlu α spoje je vypočtena za použití vztahu: (12)

6.2.2.3

𝛼= γ−

𝜋 2

[rad].

Statistické vyhodnocení výsledků spojů L

Pro zjištění vlivu působení vysokých a nízkých teplot na pevnost lepených spojů stolového nábytku byly výsledky zkoušek statisticky zpracovány. K vyhodnocení bylo užito následujících metod: popisná statistika (aritmetický průměr, medián, směrodatná odchylka, minimum, maximum), krabicové grafy, Kruskal-Wallisův test 32 a test Dunnové 33. Kruskal-Wallisův test je vícevýběrový test shody mediánů, založený na pořadí původních datových hodnot. Jedná se vlastně o obdobu jednofaktorové analýzy rozptylu a používá se v případech, kdy nejsou splněny předpoklady pro použití parametrické analýzy rozptylu. Slouží k posouzení rozdílů mezi mediány. Pro identifikaci původu rozdílů je nutno provést test mnohonásobného porovnání (Drápela 2000). Pro účely této práce byl zvolen test Dunnové, protože nejlépe vyhovuje získaným datům.

Kruskal-Wallisův test ověřuje nulovou hypotézu (H0): mediány výběrů jsou shodné, (H0: x̃1 = x̃2 = x3̃ ⋯= x̃k). Při zamítnutí H0 platí hypotéza alternativní (H1): alespoň jedna dvojice mediánů se vzájemně liší), prakticky to znamená, že sledovaný faktor má statisticky významný vliv (Drápela 2000). 33 Testy mnohonásobného porovnání jsou neparametrické statistické metody určené k porovnání vzájemných rozdílů mezi skupinovými průměry a posouzení statistické významnosti těchto rozdílů (Drápela 2000). Pro účely této práce byl zvolen test Dunnové, protože nejlépe vyhovuje získaným datům. 32

49

6. 3 Metodika zkoušek a metodika zpracování výsledků spojů U 6.3.1 Metodika zkoušek spojů tvaru U U rohových spojů U byla na zkušebním zařízení TESTR testována schopnost odolávat působení horizontálních sil, k němuž v praxi dochází např. při posunování stolu po podlaze, opírání osob o boky stolu, apod. Spoje U byly zapojeny do konstrukce stolu, nebyly zkoušeny jako samostatný element. Metodika zkoušky byla vytvořena na základě norem ČSN EN 527-3 a ČSN EN 1730 34. Byla provedena upravená horizontální zátěžová zkouška, která je pro účely této práce vyhovující jednak z pohledu časové náročnosti, tak s ohledem na vypovídací schopnost. Samotnému zkoušení každého vzorku předcházelo upevnění spojů ke konstrukci stolu pomocí kolíků 35, šroubů a válcových matic k dlouhým lubům a pomocí vrutů a dřevěných hranolků ke stolové desce - tímto byl vytvořen zkušební stůl. Metodika zkoušky deformace spojů působením horizontálních sil 1) Umístění zkušebního stolu na podlahu mezi pracovní části zkušebního zařízení, zajištění polohy zarážkami, zajištění stability stolu proti překlopení při působení horizontální síly (umístění závaží o hmotnosti 80 kg na střed stolové desky). 2) Zapnutí zařízení TESTR, seřízení pneumatických pracovních jednotek do potřebné pozice a nastavení podmínek zkoušky - střídavé jednostranné působení horizontální síly o velikosti 450 N, doba 10 s. Jeden cyklus tvoří působení síly zprava a zleva, trvá 20 s. 3) Přiložení úchylkoměrů ke stolovým nohám ve výšce 400 mm nad podlahou. 4) Spuštění testu. Spuštěním začne na jednu stranu stolu tlačit píst o průměru 100 mm silou 450 N, dochází k vychýlení konstrukce. Po 10 sekundách působení je z úchylkoměrů odečtena a zaznamenána výchylka stolu a píst se vrací do původní polohy. Postup se opakuje 3x na každé straně. Poté je třeba odsunout úchylkoměry. 5) Cyklické namáhání - stůl namáhán 10 cykly střídavě zprava a zleva, po stanoveném množství cyklů naprogramované zařízení automaticky namáhání ukončí. 6) Přiložení úchylkoměrů a opakování bodu č. 4. 7) Cyklické namáhání - zařízení naprogramováno pro namáhání stolu 20 cykly. 8) Přiložení úchylkoměrů a opakování bodu č. 4. 9) Odsunutí úchylkoměrů, demontáž otestovaného spoje a montáž nového spoje. ČSN EN 527-3 Kancelářský nábytek - Pracovní stoly a desky - Část 3: Metody zkoušení pro stanovení stability a mechanické pevnosti konstrukce. ČSN EN 1730 Bytový nábytek- Stoly- Metody zkoušení pro stanovení pevnosti, trvanlivosti a stability. 35 Spoje nebyly ke zbytku konstrukce lepeny, pro zajištění jejich vyměnitelnosti po provedení zkoušky. 34

50

Obr. 25 Zkouška deformace spojů U působením horizontálních sil (Ošťádal 2012)

Obr. 26 Zkoušení spojů U - umístění úchylkoměru

Obr. 27 Zkoušení spojů U - detail při cyklování

51

6.3.2 Metodika zpracování výsledků spojů tvaru U 6.3.2.1 Zkouška deformace spojů působením horizontálních sil Hodnoty výchylek zjištěné při zkoušce deformace spojů působením horizontálních sil slouží pro stanovení odolnosti konstrukce vůči namáhání horizontálně působícími silami. Z naměřených hodnot pro jednotlivé skupiny je vypočtena průměrná výchylka po 0 cykly, 10 cykly a 30 cyklech. Tyto průměrné výchylky jsou vzájemně porovnány mezi skupinami. Vyšší hodnota výchylky znamená menší odolnost konstrukce uvedenému namáhání. Výpočty a statistické porovnání bylo provedeno v programech Microsoft Excel 2007, IBM SPSS Statistics 21 a STATISTICA 10. Vyhodnocení zkoušek stolového nábytku se obvykle řídí normou ČSN EN 91 080136. Ta stanovuje limitní hodnotu posunu stolové desky o ≤ 2 % výšky, nejvíce však 10 mm , také udává požadavek, aby po zkoušení nebyly poškozeny montážní články a konstrukční spoje. Vzhledem k provedení upravené horizontální zátěžové zkoušky, nelze tuto normu použít pro hodnocení výsledků zkoušek v našem případě. Výsledky zkoušek jsou posouzeny podle deformace konstrukce. Deformaci měříme výchylkou nohy stolu vůči vertikální ose nohy v původní poloze. Hodnota výchylky se změří úchylkoměrem.

Obr. 28 Zkouška deformace působením horizontálních sil

6.3.2.2 Statistické vyhodnocení výsledků K vyhodnocení zkoušky bylo užito následujících charakteristik a metod: aritmetický průměr, krabicové grafy, Kruskal-Wallisův a Dunnové test. Testy byly zvoleny na základě výsledků zkoušky, aby bylo vyhověno požadavkům pro užití daných technik.

36

ČSN 91 0801 Nábytek. Stolový nábytek. Technické požadavky.

52

7

VÝSLEDKY

Kapitola shrnuje výsledky jednotlivých zkoušek. Je členěna s ohledem na typ rohových spojů, které byly testovány a dle podmínek, kterým byly spoje vystaveny. Výsledky jsou prezentovány v podobě grafů a tabulek vybraných naměřených a vypočtených charakteristik.

7. 1 Výsledky zkoušení spojů tvaru L Spoje tvaru L byly podrobeny zkoušce na ohyb v úhlové rovině v tahu a tlaku zjišťovány byly hodnoty tlakového zatížení F [N] a tlakového protažení f [mm], které byly využity pro výpočet hodnot ohybového momentu M [Nm] a koeficientu tuhosti t [Nm∙rad-1]. Výsledky zkoušek i vypočtené hodnoty M a t jsou s ohledem na rozsah této práce uvedeny v příloze (Tab. P6-P15), závislosti tlakového zatížení F [N] na tlakovém protažení f [mm] zjištěné během zkoušek zachycují grafy vytvořené programem Bluehill (Obr. P1-10 v příloze). Křivky závislosti protínají body (▲), které vyznačují hodnoty při 10 % a 40 % z maximálního tlakového zatížení a při maximálním tlakovém zatížení.

7.1.1 Hodnocení pevnosti lepeného kolíkového spoje v tahu a tlaku Hodnoty pevnosti rohových kolíkových spojů vystavených působení různých teplot zobrazuje Obr. 29. Pevnost je charakterizovaná maximálním ohybovým momentem v tahu (Mtah) a tlaku (Mtlak) pro jednotlivé skupiny vzorků. Maximální ohybový moment M (Nm)

Maximální ohybový moment M (Nm) tlak

200,0 172,39

150,0

170,74

tah

165,19

100,0 50,0

84,75

0,0 A

85,78 B TEP

84,66 B ZIM

38,81 C TEP

87,44 C ZIM

41,26 D TEP

81,59 D ZIM

Skupiny vzorků Obr. 29 Průměr maximálního ohybového momentu jednotlivých skupin spojů

Z grafu (Obr. 29) je zřejmé, že pevnost v tahu je více než dvojnásobně vyšší v porovnání s pevností v tlaku (průměrná Mtlak dosahuje 42,5 % hodnoty Mtah).

53

Tab. 4 Popisné statistiky maximálního ohybového momentu M jednotlivých skupin Ohybový moment Mtlak (Nm) Ohybový moment Mtah Označení A B TEP B ZIM C TEP C ZIM D TEP D ZIM A B TEP B ZIM Průměr 84,75 85,78 84,66 38,81 87,44 41,26 84,87 172,39 170,74 165,19 Medián 80,59 87,12 86,08 38,32 87,44 43,07 83,57 175,50 172,04 166,69 Sm. odchylka 13,36 6,62 5,85 2,14 7,13 4,93 11,82 18,55 15,46 32,51 Minimum 66,85 70,36 75,87 36,46 77,44 32,99 70,47 135,81 144,07 107,18 Maximum 110,86 94,38 95,10 42,15 97,44 45,92 98,67 197,16 190,30 212,77 N

10

8

8

4

4

4

5

10

8

8

Nejnižší i nejvyšší hodnota ohybového momentu v tahu byla naměřena u vzorků dlouhodobě

vystavených

působení

nízké

teploty

(minMtah = 107,18 Nm,

maxMtah = 212,77 Nm), lze tedy konstatovat, že vzorky namáhané chladem vykazovaly nejvyšší variabilitu, což nutně nemusí indikovat vliv nízkých teplot na pevnost v tahu. Průměrné nejvyšší hodnoty dosahovaly vzorky uložené v normálních podmínkách, ovšem rozdíl mezi skupinami nebyl nijak významný: necelé 1 % u vzorků namáhaných vysokou teplotou a 4,18 % u vzorků vystavených chladu. Pro vzorky zkoušené v tahu provedení Kruskal-Wallisova testu potvrdilo skutečnost zřejmou již z grafického vyjádření výsledků (Obr. 30) - mezi průměrnými hodnotami ohybového momentu v tahu nebyl mezi skupinami zjištěn signifikantní rozdíl. Výsledky provedené zkoušky na ohyb v úhlové rovině v tahu nenasvědčují tomu, že by teplota měla významný vliv na mechanické vlastnosti lepených kolíkových spojů.

Maximální ohybový moment M v tahu (Nm) Maximální ohybový moment M: KW-H(2;22) = 0,0069; p = 0,9965

Maximální ohybový moment M

220

200

180

160

140

120

100 A

B TEP

B ZIM

Medián 25%-75%

Skupina

Obr. 30 Maximální ohybový moment Mtah

54

U zkoušky na ohyb v úhlové rovině v tlaku byly výsledky různorodější (Obr. 31). Oproti téměř shodným výsledkům skupin A, B, C ZIM a D ZIM se vyčlenily skupiny vzorků namáhaných vysokou teplotou zkoušené ihned po expozici, bez kondicionování (C TEP a D TEP), jejichž hodnoty maximálního ohybového momentu byly v porovnání s ostatními vzorky méně než poloviční. Skupina exponovaná vysoké teplotě krátkodobě (D TEP) dosahovala 48,68 % a vzorky vystavené působení tepla dlouhodobě (C TEP) pouze 45,8 % z průměrné hodnoty vzorků uložených v normálních podmínkách. Nejvyšší hodnoty Mtlak vykazovaly vzorky dlouhodobě vystavené působení nízké teploty zkoušené ihned po expozici bez kondicionování (C ZIM Mtlak = 87,44 Nm). Mírně horších výsledků oproti C ZIM dosahovaly referenční vzorky, dále spoje, které byly po expozici extrémními teplotami kondicionovány v normálních podmínkách (B TEP a B ZIM) a spoje exponované krátkodobě a testované ihned po expozici (D ZIM) (hodnoty Mtlak byly u těchto skupin max. o 3,2 % nižší oproti C ZIM). Vzorky skupin B TEP, B ZIM dosahovaly přibližně stejných hodnot jako referenční vzorky (vzájemné diference max. 1,2 %). Velké rozdíly byly zjištěny u vzorků exponovaných vysoké teplotě krátkodobě (D TEP) i dlouhodobě (C TEP) a které byly zkoušeny ihned po expozici bez kondicionování. Únosnost těchto vzorků činila pouze 47,19 % (D TEP) a 44,39 % (C TEP) z nejvyšší dosažené hodnoty.

Maximální ohybový moment M v tlaku (Nm)

Maximální ohybový moment M v tlaku (Nm)

ohyb.moment: KW-H(6;43) = 19,5615; p = 0,0033 110 100 90 80 70 60 50 40 30 A

B TEP

B ZIM

C TEP

C ZIM

D TEP

Skupina

D ZIM

Medián 25%-75% Odlehlé

Obr. 31 Maximální ohybový moment Mtlak

55

Provedení statistické analýzy a následné mnohonásobné porovnání potvrdilo statisticky významný rozdíl pouze mezi skupinami C TEP a B TEP, u ostatních skupin test označil rozdíly jako nevýznamné. Situaci, která zde nastala lze přičítat vlastnosti, která je společná všem neparametrickým metodám testování (a tedy i testu Dunnové), a tou je malá citlivost. Nicméně vycházíme-li z grafického zobrazení ohybového momentu u jednotlivých skupin, lze vyvodit závěr o vlivu expoziční teploty a podmínek kondicionování na vybrané mechanické vlastnosti lepených kolíkových spojů. Tab. 5 Výsledek mnohonásobného porovnání testem Dunnové pro Mtlak Maximální ohybový moment Mtlak. Vícenásobné porovnání p hodnot (oboustr.). Nezávislá proměnná: Skupina. Kruskal-Wallisův test: H ( 6, N = 43) =19,56152 p =,0033 A B TEP B ZIM C TEP C ZIM D TEP D ZIM A 1,000000 1,000000 0,090704 1,000000 0,204719 1,000000 B TEP 1,000000 1,000000 0,037821 1,000000 0,088649 1,000000 B ZIM 1,000000 1,000000 0,098175 1,000000 0,214486 1,000000 C TEP 0,090704 0,037821 0,098175 0,102212 1,000000 0,195788 C ZIM 1,000000 1,000000 1,000000 0,102212 0,201294 1,000000 D TEP 0,204719 0,088649 0,214486 1,000000 0,201294 0,381167 D ZIM 1,000000 1,000000 1,000000 0,195788 1,000000 0,381167

7.1.2 Hodnocení tuhosti lepeného kolíkového spoje v tahu a tlaku Tuhost spojů charakterizovanou koeficientem tuhosti t zobrazuje Obr. 32. Podobně jako u ohybového momentu i hodnoty koeficientu tuhosti v tahu (ttah) a tlaku (ttlak) se vzájemně liší. Průměrná hodnota všech skupin v tlaku (ttlak = 1780,72 Nm.rad-1) byla oproti celkové průměrné hodnotě v tahu téměř poloviční (ttah = 3134,94 Nm.rad-1). Tento poměr je způsoben zejména velmi nízkými hodnotami teplem namáhaných vzorků testovaných bez kondicionování, které celkový průměr ttlak značně snižují.

Koeficient tuhosti t (Nm/rad)

Koeficient tuhosti t tlak tah

4000,00 3129,08

3000,00

3172,41

3103,32

2000,00 1000,00

2049,68

1964,36

1964,22

0,00 A

B TEP

B ZIM

1096,02

2044,14

C TEP

C ZIM

1042,09

2304,52

D TEP

D ZIM

Skupiny Obr. 32 Průměr koeficientu tuhosti jednotlivých skupin spojů

56

Tab. 6 Popisné statistiky koeficientu tuhosti t jednotlivých skupin Koeficient tuhosti ttlak (Nm/rad) Značení A B TEP B ZIM C TEP C ZIM D TEP Průměr 2049,68 1964,36 1964,22 1096,02 2044,14 1042,09 Medián 1987,98 1992,14 1984,22 1117,03 2014,48 1047,84 Sm. odch. 197,91 140,37 218,73 64,15 125,04 141,65 Min. 1665,09 1728,81 1578,60 989,55 1910,02 836,59 Max. 2380,02 2141,73 2265,81 1160,45 2237,60 1236,09 N 10 8 8 4 4 4

D ZIM 2304,52 2338,78 225,37 2000,41 2645,54 5

Koeficient tuhosti ttah A B TEP B ZIM 3129,08 3172,41 3103,32 3217,08 3190,84 3236,37 365,05 203,78 372,52 2505,75 2806,30 2367,13 3820,51 3445,87 3510,88 10 8 8

Hodnoty koeficientu tuhosti v tahu byly pro všechny testované vzorky bez ohledu na skupinu srovnatelné, v porovnání se skupinou vzorků uložených ve standardních podmínkách průměrné hodnoty vzorků B TEP mírně převyšují (o 1,4 %) hodnoty skupiny A, u vzorků vystavených chladu byly naopak koeficienty tuhosti o málo nižší, rozdíly referenční skupiny a vzorků B ZIM ovšem nepřesáhly 1 %. Maximální hodnoty koeficientu tuhosti v tahu dosáhl spoj ze skupiny referenčních vzorků, minimum ttah vykázal vzorek skupiny B ZIM. Statistické testování neodhalilo signifikantní rozdíly mezi skupinami, rozložení hodnot koeficientu tuhosti a výsledky Kruskal-Wallisova testu jsou zobrazeny na Obr. 33. Koeficient tuhosti t v tahu (Nm/rad) Koeficient tuhosti t: KW-H(2;22) = 0,0504; p = 0,9751 4000 3800

Koeficient tuhosti t

3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 A

B TEP Skupina

B ZIM

Medián 25%-75% Odlehlé

Obr. 33 Koeficient tuhosti ttah

Maximální koeficient tuhosti v tlaku (Tab. 6, Obr. 34) byl zaznamenán u zkušebních spojů krátkodobě namáhaných chladem bez kondicionování po expozici (D ZIM ttlak = 2645,54). Průměrná hodnota ttlak této skupiny spojů přesahuje průměr referenčních

57

vzorků o 12,43 %. Přibližně shodné hodnoty ttlak dosahovaly vzorky referenční a skupina C ZIM (průměr referenčních vzorků převyšoval C ZIM jen o 0,27 %). Koeficient tuhosti ttlak skupin B TEP a B ZIM byl nižší o necelých 4,2 %. Výrazně snížené hodnoty ttlak vykazovaly nekondicionované vzorky namáhané teplem (C TEP, D TEP). V případě dlouhodobé expozice (C TEP) byla průměrná hodnota koeficientu tuhosti 53,47 %, při krátkodobém působení tepla (D TEP) 50,84 % průměrné hodnoty referenčních vzorků. Ovšem s ohledem na výsledky ostatních skupin vzorků exponovaných vysoké nebo nízké teplotě, lze snížení vybraných mechanických vlastností připisovat spíše vlivu absence kondicionování než vlivu samotné teploty. Koeficient tuhosti t v tlaku (Nm/rad) koeficient tuhosti: KW-H(6;43) = 23,5096; p = 0,0006 2800

Koeficient tuhosti t v tlaku (Nm/rad)

2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 1200 1000 800 600 A

B TEP

B ZIM

C TEP

C ZIM

D TEP

D ZIM

Skupina

Medián 25%-75% Odlehlé

Obr. 34 Koeficient tuhosti ttlak

U koeficientu tuhosti v tlaku vedlo statistické porovnání (Tab. 7) k odhalení dvou skupin, které vykazovaly signifikantně významné rozdíly, jednu dvojici tvořily skupiny D ZIM a C TEP, druhý pár D ZIM spolu s D TEP. Rovněž v tomto případě lze pouhé dva odhalené případy diference připisovat malé citlivosti provedeného testu. Tab. 7 Výsledek mnohonásobného porovnání testem Dunnové pro ttlak Koeficient tuhosti ttlak. Vícenásobné porovnání p hodnot (oboustr.). Nezávislá proměnná: Skupina. Kruskal-Wallisův test: H ( 6, N = 43) =23,50957 p =,0006 A B TEP B ZIM C TEP C ZIM D TEP D ZIM A 1,000000 1,000000 0,098692 1,000000 0,064280 1,000000 B TEP 1,000000 1,000000 0,459833 1,000000 0,323961 1,000000 B ZIM 1,000000 1,000000 0,370094 1,000000 0,258251 1,000000 C TEP 0,098692 0,459833 0,370094 0,473878 1,000000 0,004056 C ZIM 1,000000 1,000000 1,000000 0,473878 0,350613 1,000000 D TEP 0,064280 0,323961 0,258251 1,000000 0,350613 0,002516

58

D ZIM

1,000000

1,000000

1,000000

0,004056

1,000000

0,002516

Na základě výsledků zkoušek na ohyb v úhlové rovině v tahu a tlaku lze učinit závěr, že expozice vysokým či nízkým teplotám nemá vliv na výslednou tuhost spoje v tahu. Tuhost spoje v tlaku je ovlivněna expozicí vysoké teplotě zejména tehdy, jsou-li vzorky namáhány ihned po expozici bez kondicionování, ještě vyhřáté na vysokou teplotu. Naopak zkoušení vzorků exponovaných nízké teplotě bez kondicionování (a tedy stále zchlazených na teplotu nižší než standardní) nasvědčuje tomu, že nízká teplota pozitivně působí na tuhost rohových kolíkových spojů. Obecně lze tedy konstatovat, že expoziční teplota a podmínky kondicionování ovlivňují vybrané mechanické vlastnosti rohových kolíkových spojů. Způsob porušení spojů působením tlakového zatížení lze pozorovat na fotografiích (Obr. 35, Obr. 36).

Obr. 36 Porušení spoje při zkoušce na ohyb v úhlové rovině v tahu

Obr. 35 Porušení spoje při zkoušce na ohyb v úhlové rovině v tlaku

59

7. 2 Výsledky zkoušení spojů tvaru U 7.2.1 Hodnocení vychýlení spojů při zkoušce cyklickým namáháním Zkouškám byly podrobeny vzorky referenční (A), vzorky dlouhodobě exponované vybraným

teplotám,

které

byly

před

samotným

zkoušením

kondicionovány

ve standardních podmínkách (B), měření pro skupiny spojů bez kondicionování (ihned po expozici) bohužel nebyla kvůli malému množství vzorků provedena. Hodnoty vychýlení vzorků tvaru U cyklicky namáhaných působením horizontální síly jsou uvedeny v tabulkách Tab. P16-P19 (v přílohách), souhrnně výsledky zobrazuje níže uvedený graf (Obr. 37). Z grafu je patrná odlišnost velikosti výchylek u skupin namáhaných velmi vysokou teplotou (+85°C - B xTEP37) a skupin exponovaných chladu (-18°C - B xZIM). Největší vychýlení vykazovaly vzorky vystavené velmi vysoké teplotě, výchylka byla v porovnání s referenčními vzorky (A) o víc než 35 % větší při měření bez namáhání (po 0 cyklech) a o víc než 30 % po namáhání 10 a 30 cykly. U vzorků exponovaných nízké teplotě přesahovala výchylka hodnoty vzorků uložených v normálních podmínkách o 7,9 % po 0 cyklech, o 12,23 % po 10 cyklech, po 30 cyklech o necelou jednu čtvrtinu (23,73 %). Mírně lepších hodnot deformace (menších výchylek) v porovnání s referenčními vzorky dosáhla skupina exponovaná vysoké teplotě (B TEP), průměrná výchylka byla nižší oproti skupině A po 0 cyklech o 1,44 %, po 10 cyklech o 2,95 % a po celkem 30 cyklech o 3,09 %. Výchylky při zkoušce cyklickým namáháním (mm) Po 0 cyklech

Vychýlení [mm]

10,00

7,45

8,00 6,00

Po 30 cyklech

9,52

9,14

9,00 7,00

Po 10 cyklech

10,03

11,00

6,82

8,79 6,38

5,00

7,03 6,99

4,00 B xTEP (+85°C)

B TEP (+60°C)

Skupiny

7,69

7,89

B xZIM (-18°C)

6,47

A (+23°C)

Obr. 37 Výchylky rohových spojů U při zkoušce cyklickým namáháním

U spojů skupiny B xTEP (+85°C) jsou průměrné hodnoty výchylky po 10 a 30 cyklech zobrazené v Obr. 37 počítány pouze z výsledků jednoho vzorku, dva ze tří vzorků B xTEP nevydržely namáhání a již během prvního cyklování došlo k jejich destrukci, která neumožnila další zkoušení. 37

60

Níže uvedené grafy zobrazují průměrné hodnoty výchylek jednotlivých skupin po 0 cyklech (Obr. 38), po namáhání 10 cykly (Obr. 39) a 30 cykly (Obr. 40). Výchylka rohových spojů U po 10 cyklech

Výchylka rohových spojů U po 0 cyklech

Po 10 cyklech: KW-H(3;60) = 21,8352; p = 0,00007 11,0 Výchylka po 10 cyklech (mm)

Výchylka po 0 cyklech (mm)

Po 0 cyklech: KW-H(3;72) = 34,3594; p = 0,00000 10,0 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5 6,0

A

B xZIM

B TEP

10,5 10,0 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0 6,5

B xTEP

A

B xZIM

Skupina

B TEP

B xTEP

Skupina

Obr. 38 Výchylky spojů po 0 cyklech

Obr. 39 Výchylky po 1. cyklování (po 10 cyklech)

Výchylka rohových spojů U po 30 cyklech Výchylka po 30 cyklech (mm)

Po 40 cyklech: KW-H(3;60) = 28,5455; p = 0,00000 11,5 11,0 10,5 10,0 9,5 9,0 8,5 8,0 7,5 7,0

A

B xZIM

B TEP

B xTEP

Skupina

Obr. 40 Výchylky spojů po 2. cyklování (po dalších 20 cyklech)

Mnohonásobné porovnání odhalilo významnost rozdílů výchylek rohových kolíkových spojů při testování bez namáhání (po 0 cyklech) pouze u skupiny B xTEP oproti všem zbývajícím, po prvním cyklování (tj. po 10 cyklech) byly statisticky významné rozdíly nalezeny mezi skupinami B xTEP a A, B xTEP a B TEP, B xZIM a B TEP. Tab. 8 Test Dunnové pro výchylky po 0 cyklech Vícenásobné porovnání p hodnot (oboustr.). Kruskal-Wallis: H (3, N = 60) =21,83522 p =,0001 A B TEP B xZIM B xTEP A 1,0000 0,3744 0,0000 B TEP 1,0000 0,0744 0,0000 B xZIM 0,3744 0,0744 0,0275 B xTEP 0,0000 0,0000 0,0275

Tab. 9 Test Dunnové pro výchylky po 10 cyklech Vícenásobné porovnání p hodnot (oboustr.). Kruskal-Wallis: H (3, N=60) =21,83522 p =,0001 A B TEP B xZIM B xTEP A 1,0000 0,1861 0,0089 B TEP 1,0000 0,0052 0,0004 B xZIM 0,1861 0,0052 0,5896 B xTEP 0,0089 0,0004 0,5896

61

U výchylek po druhém cyklování (tj. po namáhání dalšími 20 cykly - celkem tedy 30 cyklů) byly identifikovány významné rozdíly mezi skupinami A - B xZIM, rovněž B TEP - B xZIM, dále také mezi A - B xTEP, B TEP - B xTEP. Tab. 10 Test Dunnové pro výchylky po dalších 20 cyklech Vícenásobné porovnání p hodnot (oboustr.). Kruskal-Wallis: H ( 3, N = 60) =21,83522 p =,0001 A B TEP B xZIM B xTEP A 1,0000 0,0073 0,0160 B TEP 1,0000 0,0001 0,0007 B xZIM 0,0073 0,0001 1,0000 B xTEP 0,0160 0,0007 1,0000

Z provedeného testování spojů tvaru U vyplývají následující závěry: −

vysoká teplota (+60°C) zlepšuje odolnost konstrukce vůči cyklickému namáhání,

−

působení velmi vysoké teploty (+85°C) způsobuje degradaci materiálů (DTD, lepidlo) a je příčinou destrukce celého dílce vytvořeného z těchto materiálu, nebylo proto možno ověřit odolnost samotného spoje vůči cyklickému namáhání,

−

nízká teplota (-18°C) zhoršuje odolnost stolové konstrukce vůči opakovanému namáhání horizontální silou, výchylka ve spojích exponovaných chladu se zvětšuje rychleji než u spojů uložených v normálních podmínkách nebo ve spojích vystavených vysoké teplotě (+60°C).

Výsledky zkoušek rohových kolíkových spojů namáhaných působením horizontálních sil jsou v rozporu se zjištěními vyplývajícími ze zkoušení spojů tvaru L. Vzhledem k malému počtu měření spojů tvaru U lze usuzovat, že hlavní důvod nesouladu ve výsledcích zkoušek spočívá pravděpodobně v nereprezentativitě dat pro spoje tvaru U. Další možnou příčinou může být nedodržení technologické kázně při výrobě a kompletaci vzorků a montáži zkušební stolové konstrukce, v takovém případě by rozdíly mohly být způsobeny spíše než tepelným namáháním např. špatným dotažením konstrukce, nedostatečným zajištěním stolových noh proti posunu během zkoušení, různým množstvím nánosů lepidla ve spojích, různou velikostí otvorů pro kolíky, aj.

62

8

DISKUZE

Navzdory velkému množství výzkumů z oblasti mechanických vlastností nábytkových spojů, byl dosud proveden pouze jediný, zabývající se vlivem expozičních teplot na pevnost a tuhost lepených spojů nábytku (Jivkov, Marinova and Petutschnigg 2008). Uvedená studie i všechny ostatní dosud realizované experimenty navíc pracovaly s odlišnou konstrukcí, než jaká byla použita v této práci, z těchto důvodů nelze zcela porovnat zjištěné hodnoty s výsledky ostatních autorů. Provedené zkoušky naznačují, že pevnostní charakteristiky lepených spojů stolového nábytku jsou ovlivněny expozicí vysokým a nízkým teplotám, nicméně záleží na způsobu

namáhání,

podmínkách

bezprostředně

předcházejících

zkoušení

a významným limitem jsou také vlastnosti materiálu, z nichž je konstrukce tvořena. Obecně vykazují lepené kolíkové DTD spoje namáhané v tahu asi dvojnásobnou hodnotu pevnosti v porovnání se spoji vystavenými tlakovému zatížení. Dále bylo zjištěno, že při tomto způsobu namáhání se efekt tepelné expozice změnami v pevnosti ani tuhosti téměř neprojevuje. Rozdíly v hodnotách pevnosti Mtah i tuhosti ttah u jednotlivých skupin vzorků byly zanedbatelné. Působení vysokých i nízkých teplot ovlivňuje pevnost a tuhost při namáhání tlakem, nejsou-li vzorky před namáháním kondicionovány. Vlivem vysoké teploty dočasně dochází ke snížení ohybového momentu a koeficientu tuhosti lepených kolíkových spojů. Uložením spojů ve standardních podmínkách po expozici se velikost tohoto efektu omezuje. Bez ohledu na délku expozice, vykazují zahřáté spoje zkoušené ihned po expozici výrazně nižší pevnostní charakteristiky. Během testování byly hodnoty Mtlak těchto vzorků asi poloviční oproti ostatním skupinám. Naopak nízká teplota ovlivňuje vybrané mechanické vlastnosti spojů pozitivně, opět platí, že kondicionování tento účinek redukuje. Vzorky krátkodobě i dlouhodobě uložené v chladu zkoušené bez kondicionování dosahovaly nejvyšší pevnosti i tuhosti. Toto zjištění potvrzuje závěry Jivkova a jeho kolegů (Jivkov et al. 2008), rovněž se shoduje s výsledky práce Votavy (2012). Působením nízké teploty dochází ke zpevňování dřeva vlivem dočasného přeskupení vnitřní struktury a díky přechodným změnám ve vnitřní energetické hladině (Greenand and Evans 2008). Jak píše Votava zlepšení pevnosti a tuhosti je důsledkem vzniku ledových krystalů v mezibuněčných prostorách, vyztužením vláken amorfní celulózy a hemicelulózy molekulami vody a vlivem zvětšování vzájemných vazebných sil polymerních látek obsažených ve dřevě.

63

Výsledky zkoušek deformace spojů tvaru U působením horizontálních sil (zkouška cyklickým namáháním) nejsou konzistentní s výše zmíněnými závěry zkoušek na ohyb v úhlové rovině. Měření byla provedena pouze pro kondicionované vzorky38, při zkoušení nebyl zjištěn významný rozdíl mezi referenčními vzorky a spoji skupiny B TEP (exponovány teplotě +60°C před zkoušením kondicionovány), negativně se projevil vliv expozice nízké teplotě (-18°C) a teplotě velmi vysoké (+85°C). Na základě experimentů provedených na spojích tvaru U lze konstatovat, že namáhání chladem má negativní dopad na vybrané mechanické vlastnosti konstrukce. Velkou počáteční výchylku (po namáhání 0 cykly) měly právě vzorky vystavené nízké teplotě, vlivem cyklického namáhání velikost výchylky u vzorků exponovaných nízké teplotě (B xZIM) narůstala více ve srovnání s referenční skupinou (A) - po 30 cyklech se výchylka téměř ztrojnásobila u skupiny B xZIM, u A dosáhla jen dvojnásobku. Vykonané zkoušky potvrzují významný negativní účinek velmi vysoké teploty na dřevotřískový materiál. Obrázky (Obr. 41, 42) zachycují způsob porušení spojů exponovaných velmi vysoké teplotě během cyklického namáhání horizontální silou.

Obr. 41 Porušení spoje 1B xTEP

Obr. 42 Porušení spoje 1B xTEP - detail

Pro nekondicionované vzorky nebyly zkoušky z technických důvodů provedeny. Oproti zkouškám na ohyb v úhlové rovině v tahu a tlaku přibyla skupina namáhaná velmi vysokou teplotou. 38

64

Obr. 43 Porušení spoje 2B xTEP

Obr. 44 Porušení spoje 2B xTEP - detail

Lepené kolíkové spoje vystavené teplotě +85°C cyklickému namáhání podlehly, dva ze tří vzorku nevydržely ani první cyklování. Lze vyvodit závěr, že velmi vysoká teplota významným způsobem poškozuje lepené spoje z DTD. K destrukci došlo ovšem přímo v samotné dřevotřískové desce nikoli v kolíkovém spoji, tato skutečnost dokládá obecně významný vliv vysoké teploty na mechanické vlastnosti spojů vyrobených z DTD 39 bez ohledu na typ samotného spoje. Snížení mechanických vlastností dřevotřískových desek zjištěné provedenou zkouškou odpovídá závěrům dříve provedených studií (Bektha and Niemz 2003). Během expozice také došlo ke zničení povrchové úpravy (odloupnutí dýhy - Obr. 45), toto zjištění je významné nejen s ohledem na celkovou estetickou kvalitu výrobku, ale nutno poznamenat, že porušením povrchové úpravy se otevírá cesta pro vnik vlhkosti, to v konečném důsledku může vést ke ztrátě mechanických vlastností výrobku. Velmi důležitou roli tedy v případě namáhání lepených spojů

dřevotřískového

nábytku

vysokými

teplotami

sehrávají nejen vlastnosti montážního lepidla, ale také vlastnosti adheziv použitých pro výrobu samotných DTD i jejich následnou povrchovou úpravu 40. Obr. 45 Poškození povrchové úpravy Působením vysokých teplot dochází k degradaci dřevotřískové desky a ke strukturálním změnám vlivem termoplastického chování lepidla a materiálu, tím ztrácí DTD své dobré mechanické vlastnosti. 40 Jak bylo zmíněno již v úvodu práce - při navrhování nábytku je třeba volit konstrukci i materiálovou skladbu adekvátní podmínkám prostředí, v němž bude nábytek užíván tak, aby dokázal odolávat namáháním, kterým bude nábytek vystaven (Hlavatý 2010). 39

65

Kvůli omezenému množství některých vzorků byl u vybraných kategorií (spoje tvaru U, spoje L - skupiny C, D) pouze malý počet měření, z toho důvodu je třeba výsledné statistiky považovat jen za orientační. Nutno poznamenat, že závěry vyplývající z výsledků testování jsou platné pouze pro spoje konstrukčně a materiálově odpovídajících spojům vytvořeným pro účely této práce. Práce byla řešena jako součást souboru zkoušek ověřujících vliv teploty a vlhkosti na pevnost a tuhost nábytku vyrobeného z dřevotřískových desek. Tímto odkazuji na práce Votavy, Ošťádala a Vyhlídala z roku 2012, v nichž lze nalézt další poznatky a teorie i podnětné diskuze s podobným tematickým zaměřením.

Závěry vyplývající z výsledků zkoušek lze shrnout v bodech následovně: − Spoje namáhané v tahu vykazují asi dvojnásobnou pevnost oproti spojům namáhaným v tlaku. − Při namáhání na ohyb v úhlové rovině v tahu nemá epelná expozice významný vliv na vybrané mechanické vlastnosti spojů (pevnost, tuhost). − Při namáhání v tlaku: snížená teplota dočasně zlepšuje pevnost, zvýšená teplota naopak pevnost snižuje, nejsou-li vzorky před namáháním kondicionovány. − Kondicionování spojů po expozici ovlivňuje změny vybraných pevnostních charakteristik - redukuje pozitivní i negativní efekty extrémních teplot. − U spojů zapojených do konstrukce stolu namáhaných cyklickým zatížením nebyl vliv zvýšené teploty (+60°C) na pozorované mechanické vlastnosti prokázán.

−

Velmi vysoká teplota (+85°C) poškozuje aglomerované materiály (DTD) a povrchovou úpravu, také snižuje pevnost spojů vyrobených z těchto materiálů.

−

Nízká teplota snižuje odolnost konstrukcí vůči působení horizontálních sil.

66

9

ZÁVĚR

Při transportu je nábytek zatěžován nejen mechanickými silami, ale ovlivňují jej i vlhkostní a teplotní změny prostředí. Dobrá znalost přepravních podmínek může eliminovat rizika poškození v důsledku působení těchto činitelů. Provedení konstrukce, obalové materiály, postup balení, volba druhu přepravy a způsobu uložení nábytku v přepravní jednotce by z proto měly vycházet z analýzy transportních podmínek. Cílem této práce bylo porovnat vliv vysokých a nízkých teplot na pevnost a tuhost lepených kolíkových spojů. Tuhost a pevnost spojů byly charakterizovány maximálním ohybovým momentem M, koeficientem tuhosti t a odolnost konstrukce deformacím horizontálními silami byla vyjádřena hodnotou vychýlení. Byla provedena série experimentů: zkoušky na ohyb v úhlové rovině v tahu a tlaku a zkoušky cyklickým namáháním hoziontální silou. Provedené zkoušky dokazují vliv expozičních teplot na mechanické vlastnosti lepených spojů stolového nábytku, nicméně záleží na způsobu namáhání a podmínkách bezprostředně předcházejících tomuto namáhání. V návaznosti na zjištění této práce lze vyvodit následující doporučení pro praxi:

−

S ohledem na protikladné výsledky zkoušek je vhodné provést opětovná měření a budoucí výzkumy koncipovat jako experimenty s větším množstvím vzorků.

−

Nutné je přísné dodržování technologické kázně ve výrobě, důsledný monitoring podmínek

při logistických procesech a rozvoj metod

zkoušení nábytku

v problematické oblasti lepených spojů.

−

Směr dalšího výzkumu působení tepla na nábytkové dílce by se měl zaměřit na změny vlastností spojů lepených tavnými lepidly, případně ověřit vliv takto namáhaných spojů na povrchovou úpravu.

67

10

SUMMARY

During transport the furniture is loaded not only by mechanical forces, but it is also affected by the moisture and temperature changes of the environment. Good knowledge of conditions of carriage can help to eliminate the risk of damage. Conditions during transport shoul be taken into account in the construction design and selection of packaging materials, transport mode and method of furniture stabilization in the transport unit. The aim of this study was to compare the effect of high and low temperatures on the mechanical properties of glued dowel joints. Stiffness and strength of the joints were characterized by the maximum bending moment M and by the stiffness coefficient t, the construction resistance to deformation was characterized by the deflection. To determine the effects of thermal stress on strength and stiffness, sets of experiments were carried out: The diagonal compression and tension strength tests and modified test for resistance to deformation under static loading. The performed tests partially proved the influence of exposure temperature on strength characteristics of glued table furniture joints, however it depends on way how the stress works and conditions immediately prior to that stress. Following recommendations can be drawn: − Considering contradictory results, tests should be repeated. Future research should be designed as experiments with a larger number of samples. − Adherence to the technological rules (technical discipline) is a necessary condition of quality in the furniture production. Also monitoring, control of conditions during transport, and development of methods for testing furniture glued joints are important. − Following tests should focus mainly on hot melt glued joints influenced by heat exposure and on effect of the exposition on surface finishing of furniture.

68

11

ZDROJE

ALBIN, R., MULLER, M. and H. SCHOLZE. 1987. Investigations on the strength of corner joints in case-type furniture. Holz als Roh-und Werkstoff 45 (5):171–178. ALTINOK, Mustafa. 2006. Tablalı Mobilyada Köşe Birleştirme İşlemlerinin Diyagonal Basınç ve Çekme Dirençlerine Etkisi (The Effects of the Edge Fastening Processes in Panel Furniture on Diagonal Tension and Compression Strengths). Gazi Üniversitesi Politeknik Dergisi, 9(4):311–317. (In Turkish). ALTINOK, Mustafa, TAS, Hasan Hüseyin and Mesut ÇIMENC. 2009a. Effects of combined usage of traditional glue joint methods in box construction on strength of furniture. Materials and Design 3:3313–3317. ALTINOK, Mustafa, TAS, Hasan Hüseyin and Emre SANCAK. 2009b. Load carrying capacity of spline joints as affected byboard and adhesives type. Scientific Research and Essay 4(5):479–483. ATAR, Musa and Ayhan ÖZÇIFÇI. 2008. The effects of screw and back panels on the strength of corner joints in case furniture. Materials and Design 29:519–525 ATTA-OBENG, E. 2011. Characterization of phenol formaldehyde adhesive and adhesive-wood particle composites reinforced with microcrystalline cellulose, M.S. thesis, Auburn University. AYRILMIS, Nadir, UMIT Buyuksari and A.S. NUSRET. 2010. Bending strength and modulus of elasticity of wood-based panels at cold and moderate temperatures. Cold regions science and technology 63:40–43. BARBOUTIS, Ioannis and Theodosios MELISSIDES. 2011. Influence of the time between machine and assembly of mortise and tenon joints on pension strength ot Ttype joints. Annals of Warsaw University of Liffe Sciences - SGGW. Forestry and wood technology 73:23–29. BEKHTA, P. and R. MARUTZKY. 2007. Bending strength and modulu sof elasticity of particleboards at variol temperatures. Holtz Roh Werkst 65:163–165. BEKTHA, P. and P. NIEMZ. 2003. Effect of high temperature on the change in color, dimensional stability and mechanical properties of spruce. Holzforschung 57:539–546. BERAN, Rudolf. 1996. ABC lepidla. Lepení [online]. [2010] [cit. 2010-07-08]. Dostupný z WWW: http://www.abclepidla.cz/pdfs/Zaklady_teorie_lepeni.pdf BIKERMAN, J. J. 1947. The fundamentals of tackiness and adhesion. Journal of Colloid Science 2:163–175. BÖHM, M., REISNER, J. a J., BOMBA. 2012. Materiály na bázi dřeva. Praha: Česká zemědělská univerzita v Praze, Fakulta lesnická a dřevařská. ISBN 978-80-213-2251-6.

69

BORROFF, E. N. and W. C. WAKE. 1951. Adhesion of Rubber and Textiles - Effect of Amount of Spun Staple Yarn in Textile. Ind. Eng. Chem. 43 (2):439–442. BRUNECKÝ, Petr. 2009. Standardy nábytku. 1. vyd. V Brně: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita. BUTT, M. Arif, Chughtai, ARSHAD, Ahmad, JAVAID, Ahmad, RAFIQ, Majeed, USMAN, and I. H. KHAN. 2007-2008. Theory Of Adhesion and its Practical Implications A Critical Review. J. of Faculty of Engineering & Technology. 21–45. CAI, Lipıng and Fenghu WANG. 1993. Influence of the stiffness of corner joint on case furniture deflection. Holz als Roh-und Werkstoff 51(6):406–408. CAI, Lipıng, WANG, Fenghu and Haiyan TAN. 1995. Study on the strength of Moltinject corner joints of furniture. Holz als Roh-und Werkstoff 53(6):385–388. CRITCHLOW, G.W. and D.M. BREWIS. 1995. Review of surface pretreatments for titanium alloys. International Journal of Adhesion and Adhesives 15:161–172. ČSN 91 0000. Nábytek – Názvosloví. Praha: Český normalizační institut. 2005. ČSN 91 0100. Nábytek – Bezpečnostní požadavky. Praha: Český normalizační institut. 2006. ČSN 91 0801 Nábytek. Stolový nábytek. Praha: Český normalizační institut. Technické požadavky. 1987. ČSN EN 1730 Bytový nábytek - Stoly - Metody zkoušení pro stanovení pevnosti, trvanlivosti a stability. Praha: Český normalizační institut. 2013. ČSN EN 527-3 Kancelářský nábytek - Pracovní stoly a desky - Část 3: Metody zkoušení pro stanovení stability a mechanické pevnosti konstrukce. Praha: Český normalizační institut. 2005. DAVIS, G.D. 1991. Surface Treatments of Aluminum and Titanium: From Basic Research to Production Failure Analysis. Surface and Interface Analysis 17:439–447. DE BRUYNE, N. A. 1939. The nature of adhesion. The Aircraft Engineer XVII (12):51–54. DE BRUYNE, N. A. 1947. The physics of adhesion. Journal of Scientific Instruments 24(2): 24–35. DE BRUYNE, N. A and R. HOUWINK, eds. 1951. Adhesion and Adhesives, Amsterdam: Elsevier Publishing Co. DEMİRCİ, Halil İbrahim. 2010. The experimental and finite element analysis of diagonal tensile tests conductes on fram-type constructed corner joints. Technology 14(1):11–21.

70

DENIZLI-TANKUT., N., TANKUT, A., ECKELMAN, C. and H. GIBSON. 2003. Design and testing of bookcase frames constructed with round mortise and tenon joints. Forest Products Journal 53:80–86. DERYAGIN, B. V. and N. A. KROTOVA. 1949. Adhesion. Moscow-Leningrad: Acad. Sci. Press. DRÁPELA, Jindřich et al. 1980. Výroba nábytku – technologie. Vyd. 1. Praha: SNTL – nakladatelství technické literatury n. p. 236 s. DRÁPELA, Karel. 2000. Statistické metody II: (pro obory lesního, dřevařského a krajinného inženýrství). Vyd. 1. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita. ECKELMAN, C.A. 1969. Engineering Concepts of Single-Pin Dowel Joint Design. Forest Products Journal 19(12):52–60. ECKELMAN, C.A. 1971. Bending Strength and Moment Rotation Characteristics of Two-Pin Moment-Resisting Dowel Joints. Forest Products Journal 21(3):35–39. ECKELMAN, C. A. 1999. The Bending Strength of Leg Mounting Plate Joints in Table Construction. Holz als Roh-und Werkstoff 57:171–177. ECKELMAN, C. A, and Yusuf A. ERDIL. 2000. Joint Design Manual for Furniture Frames Constructed of Plywood and Oriented Strand Board, Forestry and natural rescources 170:1–34. ECKELMAN, C.A., ERDIL Y.Z. and J. ZHANG. 2002. Withdrawal and Bending Strength of Dowel Joints constructed of Plywood and Oriented Strand Board. Forest Products Journal 52(9):66–74. ECKELMAN, Carl and E. HAVIAROVA. 2006. Performance tests of school chairs constructed with round mortise and tenon joints. Forest Products Journal 56(3):51–57. ECKELMAN, C.A., HAVIAROVA, E., ERDIL, Y., TANKUT, A., AKCAY, H. and N. DENIZLI. 2004. Bending moment capacity of round mortise and tenon furniture joints. Forest Products Journal 54(12):192–197. ECKELMAN, Carl, YUSUF, E. and E. HAVIAROVA. 2006. Effect of shoulders on bending moment capacity of round mortise and tenon joints. For. Prod. J. 56 (1):82–86. EFE, H., KASAL, A. and L. GÜRLEYEN. 2002. The compressive strength of corner joints with dowel bonded with various types of adhesives on case construction. J. Ind.l Arts Edu., Faculty of Gazi University 10:39–56. EICHHORN, S. J., DUFRESNE, A., ARANGUREN M. et al. 2010. Review: current international research into cellulose nanofibres and nanocomposites. Journal of Materials Science 45(1):1–33. EISNER, K., BERGER, V., HAVLÍČEK V. a M. OSTEN. 1966. Příručka lepení dřeva. Praha: Státní nakladatelství technické literatury.

71

ELEY, D. D., ed. 1961. Adhesion, London: Oxford Press. ERDIL, Y. A., A. KASAL and C.A. ECKELMAN. 2005. Bending moment capacity of rectangular mortise and tenon furniture joints. Forest Products Journal 55(12):209–213. EREN, Serhat and C. ECKELMAN. 1998. Edge Breaking Strength of Wood Composites. Holz als Roh- und Werkstoff 56:115–120. FULLER, K. N. G. and D. TABOR. 1975. The Effect of Surface Roughness on the Adhesion of Elastic Solids. Proceedings of the Royal Society of London. Series A, Mathematical and Physical Sciences 345(1642):327–342. GAWROŃSKI T. 2006. Rigidity-strength models and stress distribution in housed tenon joints subjected to torsion, Electronic Journal of Polish Agricultural Universities, Wood Technology 9(4). GEORGIOU, A. 2004. Effect of connector, glue and panel material on strength of the furniture Conner and middle joints. Master Thesis. Aristotle University of Thessaloniki, Faculty of Forestry and Natural Environment. (In Greek). GREENAND, David W. James W. EVANS. 2008. The immediate effectt of temperature on the modulus of elasticity of green and dry lumber. Wood and Fiber Science 40(3):374–383. GÜNTEKIN, E. 2003. Performance of ready-to-assemble (RTA). Süleyman Demirel Univer. For. Faculty J. 2:37–48. GUPTA, K.K. and J.L.Meek. 1996. A brief history of the beginning of the Finite element method. International j. for numerical methods in engineering 39:3761–3774. HÄFELE NAGOLD. 2013. Nábytkové kování 2013 CZ, katalog produktů. Nagold. [online]. [© 2012] [cit. 2010-07-08]. Dostupný z WWW: http://easylink.hafele.com/isbin/intershop.static/WFS/HCZ-EasyLink_HCZ-Site/HCZEasyLink_HCZ/cs_CZ/pdfcatalog/DGH-M2013/index.html. HALABALA, Jindřich. 1982. Výroba nábytku: tvorba a konstrukce 3.vyd. Praha: SNTL HAPAG-LLOYD AG. 2011. Container packing. Hapag-Lloyd Group Communication 10/2011. [online]. [cit. 2013-03-02]. Dostupné z WWW: http://www.hapaglloyd.com/downloads/press_and_media/publications/Container_Packing_Broschuere_e ng.pdf HLAVATÝ, Josef. 2010. Analýza zkušebních metod pro testování pevnosti a trvanlivosti nábytku namáhaného během dopravy k zákazníkovi do oblastí s odlišnými klimatickými podmínkami. Brno: MENDELU v Brně. HO, Chia-Lin and C.A. ECKELMAN. 1994. The Use of Performance Tests in Evaluating Joint and Fastener Strength in Case Furniture. Forest Products Journal 44(9):47–53.

72

HORÁČEK, Petr. 2008. Fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva I. 2., přeprac. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně. ISBN 978-80-7375-169-2. HORMAN, Izet, HAJDAREVIĆ, Seid, MARTINOVIĆ, Sandra and Nikola VUKAS. 2010. Numerical Analysis of Stress and Strain in a Wooden Chair. Drvna industrija 61 (3):151–158. HRÁZSKÝ, Jaroslav a Pavel KRÁL. 2007. Kompozitní materiály na bázi dřeva. Vyd. 1. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita. 253 s. ISBN 978-80-7375-034-3. CHING S.W. and W. YIREN. 1994. A study on bending moment resistance ofParticleboard corner joint in carcass furniture. Department of forest products industry, National Chia-yi Institute of Agriculture. Taiwan For. Prod. Ind. 13 (4):600–610. CHENG, W., DUNN, P. F. AND R. M. BRACH. 2002. Surface roughness effects on misroparticle adhesion. The Journal of Adhesion, 78. 929–965. JIVKOV, Vassil, MARINOVA, Assia and Alexander PETUTSCHNIGG. 2008. Influence of the temperature on the bending strength and stiffness characteristics of glued corner joints of frame structural elements made from solid beech wood. In: NABYTOK 2008 [online]. Zvolen: Technická univerzita [cit. 2013-03-08]. Dostupné z WWW: http://www.fh-salzburg.ac.at/fileadmin/fh/forschung/holz-biogenetech/documents/Publikationen/2008_Konferenz_Jivkov.pdf JOŠČÁK, Pavol. Pevnostné navrhovanie nábytku. 1999 [2000]. 1. vyd.Zvolen: Technická univerzita vo Zvolene, ISBN 80-228-0921-7. KAMENICKY, J. 1975. The rigidity of mortise joints in furniture constructions. Drevarsky vyskum 20(4):197–214. KASAL, Ali. 2006. Determination of the Strength of Various Sofa Frames with Finite Element Analysis. Gazi University Journal of Science 19(4):191–203. KASAL, Ali, ŞENER, Sıddık, BELGİN Çağatay Mehmet and Hasan EFE. 2006. Bending Strength of Screwed Corner Joints with Different Materials. G.U. Journal of Science 19(3): 155–161. KASAL, Ali, YUKSEL, Mehmet, FATHOLLAHZADEH, Ali, ERDIL, Yusuf Ziya and Nadir YILDIRIM. 2011. Ultimate Failure Load and Stiffness of Screw Jointed Furniture Cabinets Constructed of Particleboard and Medium-Density Fiberboard. Forest Products Journal 61(2):155–160. KINLOCH, A.J. 1987. Adhesion and Adhesives: Science and Technology. Chapman and Hall, London. KOCISZEWSKI, M. and A. WILCZYNSKI. 2001. Stresses in biscuit corner joints in case constructions. Ann. Warsaw Agric. Univ. For. Wood Technology Spec. 1:83–87.

73

KOCISZEWSKI, M. 2005. Stiffness and load capacity of biscuit conner joints. Folia Forestalia Polonica, Series B 36:39–47. KONIECZKO, Michael Boguslaw. 1979. Fundamental Study of Adhesion Problems involving Polyethylene and other Polymers. Leicester. KOŘENÝ, Adam a Milan ŠIMEK. 2011. Experimental testing of cam fittings. Annals of Warsaw University of Life Sciences. Forestry and Wood Technology 73:51-59. KOUŘIL, Jan a František, BUBEN. 2003. Truhlářství: Tradice z pohledu dneška. 1. vyd. Praha: Grada. ISBN 80-247-9056-4. KURELI Ihsan and Mustafa ALTINOK. 2011. Determination of mechanical performances of the portable fasteners used on case furniture joints. African Journal of Agricultural Research 6(21):4893–4901. KURT, Seref, UYSAL, Burhanettin, ÖZCAN, Cemal and Mehmet Nuri YILDIRIM. 2009. The effects of edge banding thickness of uludag bonded with some adhesives on withdrawal strengths of beech dowel pins in composite materials. BioResources 4(4):1682–1693. LASHGARI, Amir and Seyyed Khalil Hosseini HASHEMI. 2012. 128. Analysis of stress distribution and prediction of failures for t-shaped wood screw joints using the finite element method (FEM). Lignocellulose 1(2):119−128. LEINBERGER, DAVID A. 2006. Ocean Container Temperature and Humidity Study. [online]. [cit. 2013-03-02]. (publik. 27. 02. 2006). Dostupné z WWW: http://www.ista.org/forms/LEINBERGER_Dimensions06_paper.pdf LIN, Shi-Chao and C.A. ECKELMAN. 1987. The Rigidity of Furniture Cases with Various Joint Constructions. Forest Products Journal 37(1):23–27. LIU, Wan-Qian, and Carl A. ECKELMAN. 1998. Effect of Number of Fasteners on the Strength of Corner Joints for Cases. Forest Products Journal 48(1):93–95. LÓPEZ-SUEVOS, F., EYHOLZER, C., BORDEANU, N. and K. RICHTER. 2010. DMA analysis and wood bonding of PVAc latex reinforced with cellulose nanofibrils. Cellulose 17(2):387–398. LUKEŠ, Martin. 2011. Konstrukční návrh rohového kancelářského pracoviště. Bakalářská práce. Mendelova univerzita v Brně. MÁCHOVÁ, E. 2008. Používané spojovací prostředky a kování při konstruování nábytku. [online]. [cit. 2013-02-02]. (publik. 22. 04. 2008 15:08). Dostupné z WWW: https://is.mendelu.cz/auth/dok_server/dokumenty_cteni.pl?id=31869;dok=29008. MALEKI, Sadegh, DERIKVAND, Mohammad, DALVAND, Mosayeb and Ghanbar EBRAHIMI. 2012. Load-carrying capacity of mitered furniture corner joints with dovetail keys under diagonal tension load. Turkish Journal of Agriculture and Forestry 36:636–643.

74

MATOVIČ, Anton. 1981. Nauka o dřevě. Dotisk [2. vyd.]. Brno: VŠZ. MCBAIN, J. W. and D. G. HOPKINS. 1925. Adhesives and Adhesive Action. Journal of Physical Chemistry 29:197–203. MCBAIN, J. W. and W. B. LEE. 1927. Adhesives and Adhesion Mechanical Properties of Films of Adhesives. Industrial and Engineering Chemistry 19:1005–1008. MOREDO, C.C. and T. SAKUNO. 1991. Effects of apitong (Dipterocarpus spp.) extractives on bond strength development and curing rate of adhesives. International Journal of Adhesion and Adhesives 11(4):228–234. MOSTOWSKI, Rafał and Maciej SYDOR. 2006. Board delamination with edge breakage as one of silure mechnism in semi-rigid corner joints - numerice analysis. 47th International conference of department sof design of machine elements and mechanisms. [online]. [cit. 2013-03-08]. Dostupné z WWW: http://www.au.poznan.pl/sdwtd/sydor/mostowski_sydor_board_delamination_2006.pdf MUZIKÁŘ, Zdeněk a kol. 2008. Materiály II: pro UO Truhlář. Praha: Informatorium. ISBN 978-80-7333-061-3. NICHOLLS, T. and R.CRISAN. 2002. Study of the stress-strain state in corner joints and box-type furniture using Finite Elements Analysis. Holz als Roh-und Werkstoff 60:66−71. NORVYDAS, Valdas, JUODEIKIENĖ, Inga and Darius MINELGA. 2005. The Influence of Glued Dowel Joints Construction on the Bending Moment Resistance. Material Science 11(1):36–39. NOVOTNÝ, M., NEUGEBAUER, R. a M. ŠIMEK. 2011. Static analysis of an office desk construction. Acta univ. agric. et silvic. Mendel. Brun. LIX (6):247–254. ORS,Y. and H. EFE. 1998. The mechanical behavior of joint connectors on furniture (frame construction) design. Turk. J. Agric. For. (22):21–28. (in Turkish). ORS,Y., EFE, H., and A. KASAL. 2001. The tensile strength of screw joints on furniture Conner joints for case construction. Politeknik Dergisi 4(4):1–9. (in Turkish). OSTEN, Miloš. 1972. Lepení plastických hmot. Praha: STNL – Nakladatelství technické literatury. OSTEN, Miloš. 1996. Práce s lepidly a tmely. III. přepracované vydání. Havlíčkův Brod: Grada. OŠŤÁDAL, Zdeněk. 2012. Pevnosti lepených spojů stolového nábytku ovlivněných extrémním působením vlhkosti. Diplomová práce. Mendelova univerzita v Brně.

75

OZCAN, S., ÖZÇIFÇI, A., HIZIROGLU, S. and H. TOKER. 2012. Effects of heat treatment and surface roughness on bonding strength. Construction and Building Materials 33:7–13. ÖZÇIFÇI, A. and F. YAPICI. 2008. Structural performance of the finger-jointed strength of some wood species with different joint configurations. Construction and Building Materials 22(7):1543–1550. ÖZÇIFÇI, A., ALTINOK M. and R. ÖZEN. 1996. Evaluation and Statistical Analysis of Experimental Results on strength properties of some corner joints (on case furniture), J. Sci. Res. Foundation 1(2):63–70. PACKHAM, D.E. 1998. The mechanical theory of adhesion – A seventy year perspective and its current status. In: OOIJ, W.J. Van and H.R. ANDERSON, eds. Mittal Festschrift 82–108. PALARDY, R.D., HAATAJA, B.A., SCHALER, S.M., WILLIAMS, A.D. and T.L. LAUFENBERG. 1989. Pressing panels at moderate temperature and high moisture content. Forest Products Journal 39(4):27–32. PIZZI, A. 1992. A brief, non-mathematical review of adhesion theories as regards their applicability to wood. Holzforschung und Holzverwertung 1:6–10. PREKRAT, Silvana, PERVAN, Stjepan and Jerzy, SMARDZEWSKI. 2011. Optimization of furniture testing. Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW, Forestry and Wood Technology 73:60−65. RAJAK Z. and C.A. ECKELMAN. 1996. Analysis of corner joints constructed with large screws. J Trop Forest Sci 2(1):80-92. RICHTER, K., BORDEANU, N., LÓPEZ-SUEVOS, F. and T. ZIMMERMANN. 2009. “Performance of cellulose nanofibrils in wood adhesives,” In: Proceedings of the Swiss Bonding. 239–246. Rapperswil, Switzerland. SEDLIAČIK, J. 2005. Procesy lepenia dreva, plastov a kovov. Zvolen: TU vo Zvolene, 220 s. ISBN 80-228-1500-4. In: ŠMIDRIAKOVÁ, Mária a Milan KOLLÁR. Modifikácia polyuretánových lepidel biopolymérmi na lepenie dreva s vyšším obsahom vlhkosti. Acta Facultatis Xylologiae Zvolen 52(1):75−83. Zvolen: Technická univerzita vo Zvolene, 2010. ISSN 1336−3824. SELLERS, T., Jr., MILLER, G. D. and W.L.S. NIEH. 1990. Evaluation of three fillers in PF adhesives used to bond intermediate moisture content plywood: glueline durability and knife wear, Forest Products Journal 40(10):23–28. SELLERS, Terry, Jr., MILLER, George D. and Wade SMITH. 2005. Tool wear properties of five extender/fillers in adhesive mixes for plywood. Forest Prod. J. 55(3):27–31.

76

SHAPOVALOVA A. I., S. S., VOYUTSKII, and H. Y. PISARENKO. 1956. Kolloidnyi Zhurnal 18(475). In: Konieczko, Michael Boguslaw. 1979. Fundamental Study of Adhesion Problems involving Polyethylene and other Polymers. Leicester. SCHULTZ, J. and M. NARDIN. 1999. Theories and mechanisms of adhesion. In: Adhesion Promotion Techniques: Technological Applications. Eds K.L. MITTAL and A. PIZZI. Marcel Dekker, New York, 1–26. SIBERA, Michael. Stoly - spojové kování. [online]. cit. 2013-02-02. [publik. 20102013] Dostupné z WWW: http://nabytek-dnes.cz/stoly-spojove-kovani-p41 SMARDZEWSKI J. and T. GAWROŃSKI T. 2001. FEM algorithm of chair optimisation. Electronic Journal of Polish Agriculture Universities 4(2). SMARDZEWSKI J. and T. GAWROŃSKI T. 2003. Gradient optimisation of skeleton furniture with different connections. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities, Wood Technology 6(1). SMARDZEWSKI, Jerzy and Robert, KLOS. 2011. Modeling of joint substitutive rigidity of board elements. Annals of Warsaw University of Life Sciences – SGGW, Forestry and Wood Technology 73:7–15. SMARDZEWSKI J. and B. OŻARSKA. 2005. Rigidity of cabinet furniture with semi.rigid joints of the confirmat type. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities, Wood Technology 8(2). SMARDZEWSKI, J. and T. PAPUGA. 2004. Stress distribution in angle joints of skeleton furniture. Electronic Journal of Polish Agricultural Universities 7(1). SMARDZEWSKI J. and S. PREKRAD. 2002. Stress distribution in disconnected furniture joints. Electronic Journal of Polish Agriculture Universities 5(2). STRÁNSKÝ, Karel, MARTÍNKOVÁ Věra a Pavel KLOC. 1988. Konstrukce nábytku I pro 3. ročník SUPŠ: učebnice pro střední odborné školy s výukou odborných předmětů nábytkářských. 1. vyd. Praha: Státní pedagogické nakladatelství. ŠIMEK, Milan a Petr KOŇAS. 2008. Minifix a rondorfix - mechanické namáhání spojů korpusového nábytku. In: 1. ANSYS Konference. Luhačovice: SVS FEM s.r.o., 1– 13. ISBN 978-80-254-3355-3. ŠIMEK, Milan a Petr KOŇAS. 2009a. Modelování ohybového namáhání demontovatelných nábytkových spojů metodou konečných prvků. Acta Universitatis Agriculturae et Silviculturae Mendelianae Brunensis 57(1):137–146. ISSN 1211-8516 ŠIMEK, M. a P. KOŇAS. 2009b. Bending stress modeling of dismountable furniture joints applied with a use offi nite element method. Acta univ. agric. et silvic. Mendel. Brun. LVII, (1):137–146. TANKUT, A. 2005. Optimum dowel spacing for corner joints in 32-mm cabinet construction Forest Products Journal 55(12):100–104.

77

TANKUT, Nurgul. 2006. Moment resistance of corner joints connected with different RTA fasteners in cabinet construction. Forest Products Journal 56(4):35–40. TANKUT, A.N. and N. TANKUT. 2004. Effects of some factors on the strength of furniture Conner joints constructed with wooden biscuits. Turk J. Agric. For. 28:301–9. TANKUT, A.N. and N. TANKUT. 2005. The effects of joint forms (shape) and dimensions on the strengths of mortise and tenon joints. Turk J. Agric. For. 29:493–8. TANKUT, Ali Naci and Nurgul TANKUT. 2009. Investigations the effects of fastener, glue, and composite material types on the strength of corner joints in case-type furniture construction. Materials & Design 30(10):4175–4182. TANKUT, Ali Naci and Nurgul TANKUT. 2010. Evaluation the effects of edge banding type and thickness on the strength of corner joints in case-type furniture. Materials and Design 31:2956–2963. TANKUT, Ali, TANKUT, N. and C.A. ECKELMAN. 2007. Design and testing of wall cabinet frames constructed with round mortise-and-tenon joints. Forest Products Journal 57(3):18–22. TAS, H. Hüseyin. 2010. Strength properties of L-profiled furniture joints constructed with laminated wooden panels. Scientific Research and Essays 5(6):545–550. TESAŘOVÁ, Daniela, HLAVATÝ, Josef, KACHYŇA, František, a Radim, MARUŠÁK. 2009a. Pevnost lepených spojů sedacího nábytku - I. Stolársky magazín 10(10):14–16. ISSN 1335-7018. TESAŘOVÁ, Daniela, HLAVATÝ, Josef, KACHYŇA, František, a Radim, MARUŠÁK. 2009b. Pevnost lepených spojů sedacího nábytku - II. Stolársky magazín 10(11):16–18. ISSN 1335-7018. TOUT, Roger. 2000. A review of adhesives for furniture. International Journal of Adhesion and Adhesives 20(4):269–272. TRÁVNÍK, Arnošt. 2005. Technologické operace výroby nábytku. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně. ISBN 80-7157-865-7. TRÁVNÍK, Arnošt a Jaroslav SVOBODA. 2008. Organizace a řízení výrobního provozu. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně. ISBN 97880-7375-190-6. TRUAX , T.R., BROWNE, F.L. and Don, BROUSE. 1929. Significance of Mechanical Wood-Joint Tests for the Selection of Woodworking Glues. Industrial and Engineering Chemistry 21(1):74–79. UHLÍŘ, Alois. 1997. Technologie výroby nábytku II: pro 3. ročník studijního oboru Nábytkářství. Praha: Informatorium. ISBN 80–86073-09–2.

78

VANIŠ, Kamil. 2008. Požadavky kladené na úložný nábytek ve vztahu k jeho funkci, ukládaným předmětům a ergonomii. Disertační práce. Praha: Česká zemědělská univerzita v Praze. VANĚREK, J. a A. BENEŠOVÁ. 2012. Kontrola lepidel z hlediska jejich trvanlivosti. Vysoké učení technické v Brně, Fakulta stavební, Ústav technologie stavebních hmot a dílců. [online]. cit. 2013-02-02. [publik. 5. 3. 2012] Dostupné z WWW: http://stavba.tzb-info.cz/deskove-materialy-na-bazi-dreva/8339-kontrola-lepidel-zhlediska-jejich-trvanlivosti. VASSILIOU, V. and I. BARBOUTIS. 2005. Bending strength of corner joints constructed with bisquits. 6th Furniture symposium. Zvolen. Slovakia. VASSILIOU, V. and I. BARBOUTIS. 2006. Tension strength of furniture middle joints constructed with bisquits. International Scientific Conference. 10th Anniversary of Engineering design, interior and furniture design, University of forestry. Sofia, Bulgaria. VASSILIOU, V. and I. BARBOUTIS. 2008. Strength of corner joints constructed with bisquits. In: Proceedings of international conference of Nábytok. Zvolen. Faculty of Wood Science and Technology, Technical University in Zvolen. ISBN 978-80-2281839-1. VEIGEL, S., RATHKE, J., WEIGL, M., and W. GINDL-ALTMUTTER. 2012. Particle board and oriented strand board prepared with nanocellulose-reinforced adhesive. Journal of Nanomaterials - Special issue on Nanofiber Manufacture, Properties, and Applications. VOTAVA, Josef. 2012. Pevnosti lepených spojů úložného nábytku ovlivněných extrémním působením tepla. Diplomová práce. Mendelova univerzita v Brně. VOYUTSKII, S. S., and Yu. L. MARGOLINA. 1949. Uspeki khimii 18:446–452. VOYUTSKII, S. S. and B. V. STARKH. 1957. Effect of Molecular Weight, Shape of the Molecule, and Presence of Polar Groups on the Autohesion of High Polymers. Rubber Chemistry and Technology 30(2):548–555. VOYUTSKII, S. S. and V. M. ZAMAZII. 1957. Self-Adhesion (Autohesion) of Polyisobutylene. II. Rubber Chemistry and Technology 30(2):544–547. VOYUTSKII S. S., SHAPOVALOVA, N. I. and N. L. PISARENKO. 1957. Kolloidnyi Zhurnal 29:279–286. In: Konieczko, Michael Boguslaw. 1979. Fundamental Study of Adhesion Problems involving Polyethylene and other Polymers. Leicester. VYHLÍDAL, Michal. 2012. Pevnosti lepených spojů úložného nábytku ovlivněných extrémním působením vlhkosti. Diplomová práce. Mendelova univerzita v Brně. WEISS, P. 1961. Adhesion and Cohesion, Proceedings of Symposium July 1961, General Motors Research Lab., Michigan: Warrren. 127–135.

79

WARMBIER, Krzysztof and Arnold WILCZYŃSKI. 2000. Strength an stiffness of dowel corner joint – effect of joint dimensions. Folia forestalia polonica, series B, 31:29–41. WILCZYŃSKI, Arnold and Marek KOCISZEWSKI. 2000. Dowel corner joints in case construction - effect of dowel dimensions on stresses in a glue line. Folia forestalia polonica, series B, 31:17–27. YANG, M.J. and T.Y. LIN. 1968a. Studies on the strength of mortise and tenon joints (I). For. Prod. Ind. 5(2):41–48. YANG, M.J. and T.Y. LIN. 1968b. Studies on the strength of mortise and tenon joints (II). For. Prod. Ind. 5(3):21–30. YERLIKAYA, N. Cetin. 2013. Failure load of corner joints, which are reinforced with glass-fiber fabric in case-type furniture. Scientific Research and Essays 8(8):325–340. YERLIKAYA, Nurdan Çetin. 2012. Effects of glass–fiber composite, dowel, and minifix fasteners on the failure load of corner joints in particleboard case -type furniture. Materials and Design 39:63–71. YERLIKAYA, Nurdan Çetin, and Alaattin AKTAS. 2012. Enhancement of load-carrying capacity of corner joints in casetype furniture. Materials and Design 37:393–401. YOUNG, R., FUJITA, M. and B. RIVER. 1985. New approach to wood bonding, A base-activated lignin adhesive system. Wood Science and Technology 19:363–381. ZEJDA, Milan. 2007. Normy, normalizace při mokrých povrchových úpravách obecné zásady. [online]. [cit. 2013-03-03]. Dostupné z WWW: http://www.sossouspk.cz/esf/Norm.pdf ZHANG, J. and C.A. ECKELMAN. 1993a. Rational desing of multi-dowel corner joints in case construction, For. Prod. J. 43(11/12):52–58. ZHANG, J. and C.A. ECKELMAN. 1993b. The bending moment resistance of single dowel corner joints in case construction. For. Prod. J. 43(6):19–24. ZHANG, J., H. EFE, Y. Z. ERDIL, A. KASAL, and N. HAN. 2005. Moment resistance of multiscrew L-type corner joints. Forest Prod. J. 55(10):56-63. ZOSEL, A. J. 1997. The effect of bond formation on the tack of polymers. Journal of Adhesion Science and Technology 11(11):1447–1457. ŽUPČIC, I., GRBAC, I., BOGNER, A. and D. HADŽIC. 2012. Research corner joints in corpus furniture. In: Grbac, I. (ed.). Wood is good: with knowledge and technology to a competitive forestry and wood technology sector. Proceedings of the 23rd International Scientific Conference, Zagreb, Croatia, 12th October 2012 2012:229-235. [online]. [cit. 2013-03-08]. Dostupné z WWW: http://www.sumfak.unizg.hr/Upload/Ambienta2013/doc/Conference%20Proceedings%2 0Ambienta%202012.pdf.

80

12

SEZNAM POUŽITÝCH ZKRATEK

aj.

a jiné

apod.

a podobně

č.

číslo

ČR

Česká republika

DTD

dřevotřísková deska

DVD

dřevovláknitá deska

EVA

etylenvinylacetát

formaldehyd.

formaldehydová

MDF

středně tvrdá vláknitá deska

Max.

maximum

Min.

minimum

oboustr.

oboustranný

OSB

plošně lisované desky z orientovaných velkoplošných třísek

PA

polyamid

PO

polyolefin

Pozn.

poznámka

PUR

polyuretan

PUR

polyuretan

PVAC

polyvinylacetát

Sb.

sbírky

Sm. odch.

směrodatná odchylka

syntet.

syntetický

tzv.

tak zvané

UF

močovinoformaldehyd

VŘ

vodou ředitelný

zj.

zejména

81

13

SEZNAM TABULEK

Tab. 1 Rozdělení lepidel ..............................................................................................16 Tab. 2 Vybrané technické údaje použitého lepidla KLEIBERIT Klebit 303.2 ..............36 Tab. 3 Celkové shrnutí - počet a typ vzorků, podmínky expozice a zkoušky ................43 Tab. 4 Popisné statistiky maximálního ohybového momentu M jednotlivých skupin ...54 Tab. 5 Výsledek mnohonásobného porovnání testem Dunnové pro Mtlak .....................56 Tab. 6 Popisné statistiky koeficientu tuhosti t jednotlivých skupin ...............................57 Tab. 7 Výsledek mnohonásobného porovnání testem Dunnové pro ttlak ........................58 Tab. 8 Test Dunnové pro výchylky po 0 cyklech .........................................................61 Tab. 9 Test Dunnové pro výchylky po 10 cyklech .......................................................61 Tab. 10 Test Dunnové pro výchylky po dalších 20 cyklech..........................................62

82

14

SEZNAM OBRÁZKŮ

Obr. 1 Úroveň smáčivosti lepidel (dle Matovič 1981) ....................................................6 Obr. 2 Teorie polarizace - vazby ..................................................................................10 Obr. 3 Stůl s přídavnou plochou na hraně základní desky ............................................24 Obr. 4 Stůl s přídavnou plochou na hraně pohyblivé základní desky ............................24 Obr. 5 Zvětšovatelný stůl vložkou uprostřed ................................................................25 Obr. 6 Stůl s překlopnou přídavnou deskou .................................................................25 Obr. 7 Nerozebíratelné spojení lubů a noh (dle Stránský et al. 1988) ...........................26 Obr. 8 Rozebíratelné spojení lubů a noh (dle Stránský et al. 1988)..............................27 Obr. 9 Spojení nosné části se stolovou deskou (dle Lukeš 2011) ..................................28 Obr. 10 Spojení nosné části se stolovou deskou (dle Häfele 2013) ...............................28 Obr. 11 Zatížení stolu při usedání osob ........................................................................32 Obr. 12 Zatížení stolu při posouvání ............................................................................32 Obr. 13 Síly působící na konstrukci stolu při jeho užívání (Brunecký 2009) ................34 Obr. 15 Výkres zkušebního spoje L .............................................................................37 Obr. 14 Rohový zkušební spoj tvaru L.........................................................................37 Obr. 16 Výkres zkušebního spoje U (Ošťádal 2012) ....................................................38 Obr. 17 Trhací stroj Instron 3365 a PC s programem Bluehill (Ošťádal 2012) .............39 Obr. 18 Zkušební zařízení TESTR (Votava 2012)........................................................40 Obr. 19 Laboratorní sušárna HS 401 A ........................................................................40 Obr. 20 Úchylkoměr připravený k měření....................................................................41 Obr. 21 Zkoušení spoje tvaru L na ohyb v úhlové rovině v tahu...................................45 Obr. 22 Zkoušení spoje tvaru L na ohyb v úhlové rovině v tlaku..................................45 Obr. 23 Schéma zatížení a deformace vzorků - ohyb v úhlové rovině v tlaku ...............46 Obr. 24 Schéma zatížení a deformace vzorků - ohyb v úhlové rovině v tahu ................48 Obr. 25 Zkouška deformace spojů U působením horizontálních sil (Ošťádal 2012) ..... 51 Obr. 26 Zkoušení spojů U - umístění úchylkoměru ......................................................51 Obr. 27 Zkoušení spojů U - detail při cyklování...........................................................51 Obr. 28 Zkouška deformace působením horizontálních sil ...........................................52 Obr. 29 Průměr maximálního ohybového momentu jednotlivých skupin spojů ............53 Obr. 30 Maximální ohybový moment Mtah .................................................................54 Obr. 31 Maximální ohybový moment Mtlak ................................................................55 Obr. 32 Průměr koeficientu tuhosti jednotlivých skupin spojů .....................................56 Obr. 33 Koeficient tuhosti ttah ......................................................................................57 Obr. 34 Koeficient tuhosti ttlak .....................................................................................58 Obr. 35 Porušení spoje při zkoušce na ohyb v úhlové rovině v tlaku ............................59 Obr. 36 Porušení spoje při zkoušce na ohyb v úhlové rovině v tahu .............................59 Obr. 37 Výchylky rohových spojů U při zkoušce cyklickým namáháním.....................60 Obr. 38 Výchylky spojů po 0 cyklech ..........................................................................61 Obr. 39 Výchylky po 1. cyklování (po 10 cyklech) ......................................................61 Obr. 40 Výchylky spojů po 2. cyklování (po dalších 20 cyklech) .................................61 Obr. 41 Porušení spoje 1B xTEP .................................................................................64 Obr. 42 Porušení spoje 1B xTEP - detail......................................................................64 Obr. 43 Porušení spoje 2B xTEP .................................................................................65 Obr. 44 Porušení spoje 2B xTEP - detail......................................................................65 Obr. 45 Poškození povrchové úpravy ..........................................................................65

83

15

PŘÍLOHY

15.1

Normy a zákony vztahující se ke stolovému nábytku

15.2

Výsledky zkoušek vzorků tvaru L

15.3

Výsledky zkoušek vzorků tvaru U

84