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

Mendelova zemědělská a lesnická univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta

Ústav nábytku, designu a bydlení

Bakalářská práce Montážní lepení a lepení spárovek tropických druhů dřev

2006 / 2007

Josef Kodys

2

PROHLÁŠENÍ

Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma: Montážní lepení a lepení spárovek tropických druhů dřev zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje bakalářská práce byla zveřejněna v souladu s § 47 b Zákona č. 111/1998 Sb. o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy zemědělské a lesnické univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou (subjektem) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla dle řádné kalkulace.

V Brně, dne: ……………………………podpis studenta

3

Poděkování Mé poděkování za odborné vedení a pomoc patří především paní doc. Ing. Daniele Tesařové, Ph.D. Květoslavě Tobiášové za její pomoc během laboratorních zkoušek. Dále bych chtěl poděkovat firmě SWN MORAVIA s.r.o., za poskytnuté vzorky lepících směsí a tropických druhů dřev. A také všem kteří mi pomohli svými radami či připomínkami.

4

ABSTRAKT Název bakalářské práce:

Montážní lepení a lepení spárovek tropických druhů dřev

Předmětem bakalářské práce je vyhodnocení vybraných druhů PVAc lepidel v závislosti na jejich vlastnostech, s cílem vybrat nejvhodnější, pro lepení materiálů na bázi dřeva pro daný druh tropického dřeva. Kritériem pro výběr nejvhodnějšího PVAc lepidla byly jak výsledky laboratorního ověřování, tak i praktické zkušenosti při aplikaci a zohlednění ekonomických nákladů. Tropická dřeva jsou atraktivním, vyhledávaným a nyní již snadno dostupným materiálem. Hlavní myšlenkou bylo poskytnout co nejvíce informací o těchto tropických dřevech a najít nejlepší způsoby pro jejich lepení pomocí vybraných druhů lepidel. Nejlepší výsledků bylo dosaženo při druhu dřeva Jatoba, lepidlem RAKOLL LP 8022, a nejnižší pevností lepeného spoje se vyznačovalo spojení dřeva Iroko pomocí lepidla SYNTURIT B 2/4. Klíčová slova: Tropické dřevo, lepidlo, lepící směs, pevnost lepeného spoje, tahové namáhání.

ABSRACT The name of bachelor´s work:

Assembly and gluing of a Finger– Joint made from wood of tropical origin.

The aim of this bachelor work is to determine the characteristics of all chosen PVAc adhesives with the aim to choose the most appropriate one for gluing with respect to each tropical wood. The conclusion for the most appropriate adhesive was determined after the laboratory checks were performed, as well as practicality of application, and with financial aspects being taken into account. Tropical woods are very sought after and these days are also more readily available. The main objective was to give as much information as possible about this tropical wood and find out about the best ways of gluing with all the selected adhesives. The best result with regards to adhesion was achieved using a wood called Jatoba and a glue RAKOLL LP 8022. The worst quality of adhesion proved to be a wood called Iroko combined with a glue called SYNTURIT B 2/4. Keywords: Tropical wood, glue, melts for gluing, strehgt of glued-joint in tension.

5

Obsah 1 ÚVOD........................................................................................................................... 8 2 CÍL PRÁCE .................................................................................................................. 9 3 LITERÁRNÍ ČÁST .................................................................................................... 10 3.1 Chemické složení dřeva ........................................................................................ 10 3.2 Vlastnosti dřeva jako lepeného materiálu............................................................. 10 3.3 Lepení ................................................................................................................... 12 3.3.1 Požadavky na lepidla a lepení........................................................................ 12 3.3.2 Dobré výsledky při lepení zajišťuje............................................................... 12 3.3.3 Správná volba lepící směsi a požadavky ....................................................... 13 3.3.4 Koheze a adheze ............................................................................................ 13 3.3.5 Hodnocení pevnosti lepeného spoje .............................................................. 14 3.3.6 Technologie lepení......................................................................................... 15 3.3.7 Příprava materiálů na lepení .......................................................................... 16 3.3.8 Konstrukce lepených spojů............................................................................ 16 3.3.9 Lepení dřeva s minerálními materiály ........................................................... 17 3.3.10 Příprava lepidel a lepících směsí ................................................................. 17 3.3.11 Úprava viskozity lepidla .............................................................................. 18 3.3.12 Ovlivňování procesu kvality lepení ............................................................. 18 3.3.13 Podstata lepícího procesu............................................................................. 19 3.3.15 Struktura lepeného spoje.............................................................................. 20 3.3.16 Pevnost lepených spojů................................................................................ 20 3.4 Charakteristika vybraných druhů lepidel používaných v dřevozpracujícím průmyslu ..................................................................................................................... 21 3.4.1 Polyuretanová lepidla .................................................................................... 21 3.4.2 Močovinoformaldehydová lepidla................................................................. 22 3.4.3 Polyvinylacetátová lepidla............................................................................. 22 3.5 Chyby lepených spojů........................................................................................... 23 3.5.1 Vady lepení .................................................................................................... 23 3.5.2 Ostatní vady lepených výrobků ..................................................................... 25 3.6 Hodnocení a zkoušení lepidel ............................................................................... 25 3.7 Montážní lepení .................................................................................................... 25 3.8 Tvorba lepidlového spoje a lepidlové spáry ........................................................ 26 3.8.1 Tvorba lepidlové spáry, podle tvorby lepeného spoje ................................... 26 3.9 Spojované dílce z rostlého dřeva .......................................................................... 27 3.10 Zhotovení spojovaných dílců z rostlého dřeva ................................................... 30 3.11 Lepení dílců z rostlého dřeva.............................................................................. 30 3.12 Kvalita lepených dílců z rostlého dřeva.............................................................. 31 3.12.1 Ostatní kvalitativní podmínky: .................................................................... 31 3.13 Charakteristika použitých druhů dřev a jejich vlastnosti.................................... 32 3.13.1 Jatoba (Hymenaea courbaril) ....................................................................... 32 3.13.2. Merbau (Intsia bijuga) ............................................................................... 32 3.13.3 Iroko (Chlorophora excelsa) ........................................................................ 33 3.13.4 Hevea (Hevea Brasiliensis).......................................................................... 34 4 VÝCHODISKA ŘEŠENÍ............................................................................................ 35 5 MATERIÁL A METODIKA ...................................................................................... 36 5.1. Požité druhy dřev ................................................................................................. 36 5.2 Použitá lepidla....................................................................................................... 36

6

5.2.1 Ponal Super 3 ................................................................................................. 36 5.2.2 Rakoll-LP 8022.............................................................................................. 37 5.2.3 Synturit B 2/4................................................................................................. 39 5.3 Použité přístroje a pomůcky ................................................................................. 40 5.3.1 Trhací stroj.................................................................................................... 40 5.3.2 Hydraulický lis............................................................................................... 41 5.4 Ostatní přístrojové pomůcky................................................................................. 41 5.5 Metodika ............................................................................................................... 42 5.6 Příprava vzorků..................................................................................................... 42 5.7 Zkušební metody................................................................................................... 42 5.7.1 Stanovení sušiny v lepících směsích a pojivech podle ČSN EN ISO 3251 (67 3031) ....................................................................................................................... 42 5.7.2 Stanovení pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání podle ČSN EN 205 .......................................................................................................................... 42 5.7.3 Stanovení voděodolnosti, expozice podle ČSN EN 205................................ 43 6 VÝSLEDKY LABORATORNÍHO MĚŘENÍ ........................................................... 45 6.1 Výsledky zkoušky stanovení sušiny v lepících směsích a pojivech podle ČSN EN ISO 3251 (67 3031) .................................................................................................... 45 6.2 Výsledky zkoušky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání ................. 46 6.3 Zkouška voděodolnosti ......................................................................................... 54 6.4 Fotografie porušení spoje vzorků při stanovování pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání podle ČSN EN 205 ...................................................................... 57 7. DISKUSE A VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ .......................................................... 60 8. ZÁVĚR ....................................................................................................................... 62 9. RESUME .................................................................................................................... 63 10. SEZNAM ZKRATEK .............................................................................................. 64 11. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY ...................................................................... 65 12. SEZNAM TABULEK .............................................................................................. 66 13. SEZNAM OBRÁZKÚ.............................................................................................. 67 14. SEZNAM PŘÍLOH .................................................................................................. 68 15. PŘÍLOHY ................................................................................................................. 69

7

1 ÚVOD Tropické dřevo ve většině případů pochází z dřevin rostoucích v různých lesních formách subtropického a tropického klimatického pásma. Slovo tropy má původ v řeckém tropos = obrat, a tropy dle toho jsou obvykle vymezeny obratníky Raka (23°26′ s.š.) a Kozoroha (23°26′ j.š.). V tomto smyslu tvoří tropy jeden souvislý pás obepínající Zemi podél rovníku. Jeho jedinečnými vlastnostmi jsou odolnost proti dřevokaznému hmyzu, houbám a plísním, dlouhá životnost a bezúdržbovost.(některé druhy se nemusí se dodatečně povrchově upravovat ani hloubkově impregnovat) Exotická dřeva jsou vyhledávány pro svojí pestrost a barevnost, např. na výrobu dýh (hlavně dekorativních s výraznou texturou a barvou), hudebních nástrojů, event. specifických výrobků (modelářství, sportovní potřeby, umělecké soustružnictví, intarzie apod.). Proto se rozšiřují domácí zdroje dovozem dřeva, přičemž jednou z nejvýhodnějších surovin jsou dřeva z oblasti subtropického a hlavně tropického pásma, kde můžeme najít množství dřev s různými tóny barvy, výraznou texturou i požadovanými vlastnostmi. Exotická dřeva jsou vhodné do interiéru i exteriéru. Používají se pro tvorbu teras, zahradních cest, dřevěných roštů, na balkony, terasy a k dalšímu použití. Základem pro použití jednotlivých druhů dřeva je znalost vlastností a chování v konkrétních podmínkách. Jedna z klíčových technologických operací při výrobě nábytku, lamel, konstrukcí, dýhování atd., je lepení. K tomu abychom dosáhli kvalitního lepeného spojení, je důležité znát nejen vlastnosti lepidel a lepených materiálů, ale i způsob, jakým budou lepené materiály namáhány. Má-li mít lepený spoj dlouhou životnost musí být konstruován jako lepený spoj. Pokud lepidlo použijeme jen proto, že použití vhodnější technologie je pro nás nedostupné, anebo jako poslední záchranu, když jsou ostatní technologie neúčinné, pak je velmi malá pravděpodobnost na úspěch. S lepením tropických dřev moderními lepidly současné generace jsou malé zkušenosti a každá firma si musí vyhotovit zkoušky a zvolit správnou technologii lepení a podle těchto výsledků vypracovat správné technologické postupy. Tato práce vyplynula z požadavků firmy SWN MORAVIA s.r.o., která ze zabývá výrobou schodišť a doplňků z tropických dřev.

Obr. 1: Výskyt tropických lesů na Zemi1 1

http://cs.wikipedia.org/wiki/Tropick%C3%BD_de%C5%A1tn%C3%BD_prales

8

2 CÍL PRÁCE Tato práce se zabývá vlastnostmi lepených spojů pomocí rozpouštědlových vodou ředitelných disperzních na bázi PVAc lepících směsí. Vyzkoušet pevnost lepeného spoje v tahu a prokázat vztah mezi pevností lepeného spoje u jednotlivých druhů tropických dřev s různou anatomickou stavbou a PVAc lepících směsí s odlišnými vlastnostmi. PVAc lepidla se liší rozdílnými mechanickými vlastnostmi při tahových zkouškách. Součástí byl také test voděodolnosti u vybraného druhu lepidla. Analyzovat současný stav lepení spárovek, montážního lepení tropických druhů dřev, lepení spárovek tropických druhů dřev. Stanovit metodu měření pevnosti lepených spojů, a to montážního lepení a lepení spárovek. Laboratorní výsledky měření pevnosti lepených spojů tropických druhů dřev, a to montážního lepení a lepení spárovek. Vyhodnocení výsledků laboratorního měření pevnosti lepených spojů v závislosti na použitém lepidle. Cílem této práce je ověření vlastností a vhodnosti dřev při lepení, vyhodnocení vlastností PVAc lepidel. Vybrat nejvhodnější k danému druhu tropického dřeva, tak aby jeho praktické užití bylo založeno na výsledcích experimentálního měření. Tropická dřeva jsou atraktivním vyhledávaným a dnes již snadno dostupným materiálem. Konkrétních a spolehlivých informací o exotických dřevech je velmi málo. Hlavní myšlenkou bylo poskytnout co nejvíce konkrétních informací o těchto tropických dřevech a najít nejlepší způsoby jejich lepení, pomocí vybraných druhů lepících směsí.

9

3 LITERÁRNÍ ČÁST 3.1 Chemické složení dřeva Po chemické stránce představuje dřevo složitý systém různých látek. Ve dřevě se vyskytují látky od monomerních až po biopolymery s velkou molekulovou hmotností. Skládá se z celulózy, hemicelulózy, ligninu a extrahovatelných látek. Zatímco u celulózy, hemicelulózy a ligninu se jedná o polymerní látky různé velkosti, které jsou ve vodě a běžných organických rozpouštědlech spíše nerozpustné, extrahovatelné látky představují mnohosložkovou směs individuálních chemických sloučenin. Jedná se o třísloviny, barviva, cukry, škrob, pigmenty a pod. Jejich obsah se v našich dřevinách pohybuje v rozmezí 3 – 10 %. Ze dřeva se dají tyto látky odstraňovat rozpouštědly různé polarity. Přestože se extrahovatelné látky považují z hlediska vlastností konkrétního druhu dřeva obecně za vedlejší a nevýznamné, pro kvalitu jeho lepení mohou mít naopak rozhodující význam. Extrahovatelné látky totiž způsobují při lepení dřeva celou řadu defektů a těžkostí.[1] Průměrné procentuelní zastoupení celulózy je 40-50 %, lignin 20-30 %, hemicellulóza 20-30 %.Další látky 1-3 %, u tropických dřevin až 15 %: terpeny, tuky, vosky, pektiny, třísloviny (pouze u listnáčů), steroly, pryskyřice, popel 0,1-0,5 %, u tropických dřevin až 5 %. Tyto látky mají vliv na fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva.2 Ty se projevují např.: ƒ výskytem nežádoucích barevných defektů na povrchu ƒ postupnou migrací těchto látek do lepidla, které mohou přivodit zhoršení vlastností lepeného spoje ƒ ovlivňování vytvrzování lepeného spoje Tato problematika není zdaleka systémově probádána a přítomnost nežádoucích látek ve dřevě může ještě i dnes přinést aplikátorovi lepících směsí nečekanou nepříjemnost.

3.2 Vlastnosti dřeva jako lepeného materiálu Význam lepení spočívá především v tom, že kvalita všech materiálů, technologické podmínky technologické faktory vytváří základní předpoklad kvality dané technologické operace. Pevné a trvalé spojení je cílem všech operací lepení a základním předpokladem funkčních a estetických požadavků kladených na výrobky nábytkářského průmyslu.

2

ŠLEZINGEROVÁ, J. - GANDĚLOVÁ, L., Stavba dřeva. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2002. 187 s. ISBN 80-7157-636-0.

10

Materiál ovlivňuje průběh technologické operace a dosaženou změnu, protože jeho vliv se projevuje nejenom při použití různých materiálů, ale i při použití stejného druhu.3 Pro správné objasnění vzájemných vlivů dřeva a lepidla je nutné poznat nejenom vlastnosti lepící směsi, ale i všeobecné vlastnosti dřeva. Kromě hlavních složek, celulózy, hemicelulózy a ligninu, dřevo obsahuje ještě další, menší množství látek různého složení, které můžou do jisté míry ovlivnit kvalitu lepení. V malém množství každá dřevina obsahuje další látky, např. bílkoviny, cukry, anorganické soli, tuky, pryskyřice a éterické oleje.4 Extrémně kyselá nebo alkalická lepidla působí nepříznivě na dřevo, protože depolymerizuje lehko hydrolyzované hemicelulózy, částečně i celulózu, což se projevuje zřetelným snížením mechanických vlastností v okolí lepené spáry. Mezi fyzikální vlastnosti dřeva, které mají přímý vztah k pevnosti lepení patří hustota. Se stoupající hustotou dřeva se při lepení vyžaduje i zvýšený tlak, který závisí i od hladkosti, rovinnosti povrchu dřeva. Použití nadměrných tlaků na vyrovnání nerovnosti povrchu je neúčelné, protože se lepený vzorek zhušťuje a lepidlo se z lepené spáry vytláčí a vzniká tzv. chudý spoj.[2] Z hlediska kvality lepení je důležitý charakter povrchu materiálu. Rozlišujeme vnější povrch dřeva, který je vytvářen anatomickou stavbou dřeva, technologii opracování povrchu materiálu, ale i např. šířku letokruhů, přítomnost pryskyřic apod. U dřeva má velký význam i jeho vnitřní povrch, tvořený systémem kapilárních dutin. Povrchové vlastnosti dřeva, které jsou určující pro funkci adherentu, vyplývají z jeho vnitřní struktury a lze je ovlivnit dodatečným opracováním. V porovnání s jinými substráty mají velký význam morfologické vlastnosti, které s chemickým složením dávají dřevu charakter pórově kapilární, omezeně bobtnající koloidní látky. V souladu s obecnou definicí koloidního stavu uplatňuje se pro smáčení dřeva především morfologické vlastnosti dané jeho anatomickou stavbou. Textura povrchu dřeva je výsledkem morfologické stavby dřeva, která je daná mimo jiné stavbou tvarem, šířkou a výrazností letokruhů, z toho vyplývá nemožnost připravit ve fyzikálně-chemickém slova smyslu ideálně hladký povrch dřeva. Nezanedbatelný význam pro kvalitu lepení má i čistota povrchu. Povrch lepených materiálů často obsahuje prach, eventuelně mastnotu, které zhoršují snášelivost a zabraňují tak potřebné penetraci lepidla do povrchu materiálu.5

3

TRÁVNÍK, A., Technologické operace výroby nábytku. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2005. 178 s. ISBN 80-7157-865-7. 4 LIPTÁKOVÁ, E. - SEDLIAČIK, M., Chémia a plikácia pomocných látok v drevárskom priemysle. Bratislava. Alfa – Vydavatel´stvo technickej a ekonomickej literatúry, 1989. 520 s. ISBN 80-05-00116-9 5 TRÁVNÍK, A., Technologické operace výroby nábytku. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2005. 178 s. ISBN 80-7157-865-7.

11

3.3 Lepení Lepení se stalo nepostradatelnou technikou spojování dvou nebo více materiálů stejných i různých vlastností, nejenom v průmyslu ale i v každodenním životě. S prudkým rozvojem vědy a techniky se ve všech průmyslových odvětvích dostávají do popředí systémy spojování nejrůznějších materiálu pomocí lepidel. Představují důležitý pomocný materiál konstrukce výrobků, který přispívá ke zdokonalení jejich kvality. Navíc se stala základem pro vznik nových výrobků. Lepidla jsou materiály schopné spojovat tuhá tělesa v důsledku přilnavosti k jejich povrchu a mají dobrou vnitřní soudržnost. Lepení se velmi rozšířilo nejen v průmyslových oborech, ale i při individuálních pracích, neboť lepidla umožňují spojování materiálů bez nároku na vybavení dílny. I když lze některými typy lepidel lepit širokou škálu materiálů nelze je přesto považovat za universální. Universální lepidla neexistují. Jen s určitými druhy lepidel, na konkrétních materiálech a za určitých pracovních podmínek je možné získat spoje s optimálními vlastnostmi v určitém směru. Nárůst požadavků na technickou úroveň konstrukcí se projevuje v poslední době intenzivně i v oblasti spojování materiálů, kde lepení je často jedinou spojovací metodou, která nenarušuje vlastnosti citlivých materiálů, poskytuje nové kombinační schopnosti a dovoluje získat takové tvary a vlastnosti, které nejsou jiným způsobem dosažitelné. Současná nabídka lepidel na trhu nabízí nepřeberné množství různých typů lepidel vyrobených jak tuzemskými, tak i zahraničními výrobci. S mnoha z těchto lepidel lze lepit téměř všechny materiály, a to mezi sebou navzájem nebo i s jinými, přesto je nelze považovat za univerzální. Pro úspěšné praktické používání lepidel je důležitá znalost technologických postupů lepení a rovněž faktorů, které ovlivňující pevnost lepených spojů. Zvolení konkrétního lepidla bývá kompromisem mezi cenou a jeho funkčními vlastnostmi. Nedostatky adheziva bývají většinou zjištěny až při aplikaci nebo u konečného spotřebitele. Proto je nutné věnovat výběru vhodného lepidla a jeho odzkoušení plnou pozornost.[11.] 3.3.1 Požadavky na lepidla a lepení ƒ ƒ ƒ

požadavky kladené na vlastnosti lepených spojů podmínky a poměry, za nichž je možno lepit ekonomická hlediska

3.3.2 Dobré výsledky při lepení zajišťuje ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

správná volba lepidla pro daný účel dokonalá znalost vlastností zpracovávaného lepidla a podstaty a teorie lepení přesné dodržování zásad pro zpracování jednotlivých lepidel dodržování osvědčeného technologického postupu a technologických podmínek kontrola celého postupu lepení

12

3.3.3 Správná volba lepící směsi a požadavky ƒ

ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

lepidlo musí vykazovat spoje dostatečně pevné a odolné vůči destruktivním činitelům, kterým je vystaven u výrobků dynamicky namáhaných, je třeba volit lepidla dostatečně pružná barva lepící směsi příslušná pro vzhled lepených materiálů lepidlo nesmí reagovat s konečnou povrchovou úpravou nežádoucí je přílišná tvrdost vytvrdnutého lepidla, zejména jsou-li v lepící směsi minerální látky, které nadměrně otupují nástroje, kterými jsou opracovávány nesmí obsahovat látky, které nadměrně otupují nástroje, kterými jsou opracovávány výhodou je jednoduchá příprava lepidel k lepení a dlouhá životnost natužené směsi lepicí směs nebo lepidlo musí být snadno roztíratelné a rovnoměrně tvořit nános

Velká pružnost lepených spojů vede k tzv. studeným tokům typická pro termoplastická lepidla. Studený tok lepidla je závada u lepených spojů trvale staticky namáhaných. Ekonomická hlediska neovlivňuje jenom cena lepidla, ale musí se přihlížet k množství nánosu, k možnosti nastavení lepidel nastavovadly, vydatnost lepidla. V technologii výroby lamelových tvarovaných nábytkových dílců je poměrně důležitá otázka tvarové stability.6 3.3.4 Koheze a adheze Koheze neboli vnitřní soudržnost stejnorodých molekul je směrodatná pro těkavost a bod varu, má vliv na rozpustnost, mísitelnost a na pevnost. Je úměrná molekulové váze resp. jeho stupni polymerace. Má také velký význam pro pevnost lepeného spoje má i jeho soudržnost-koheze-filmu lepidla po jeho vytvrzení. Adheze neboli vzájemná přilnavost různorodých molekul je v zásadě vyvolána stejnými mezimolekulárními silami jako koheze. Adheze je v podstatě síla vyvolávající přilnavost lepidla (adheziva) k lepenému podkladu (adherentu). Na adhezi závisí jevy související s povrchem hmoty adsorpce a smáčení. Aby se uskutečnila dobrá adheze mezi dvěma povrchy je potřeba přiblížit je k sobě na vzdálenost menší než 3 Å (Å - angstorm, jednotka napětí 10-10 m). Pro adhezi musí být povrchy naprosto hladké. Pro lepení má rozhodující význam velikost molekul lepidla.7 Pevnost je komplexní vyjádření vlastností adherentů, adheze a koheze lepící směsi,tedy pevnosti lepeného spoje bývá vyjádřena jako pevnost ve smyku při zatěžování v tahu v jednotkách [MPa=N/mm2].

6

TESAŘOVÁ, D., Povrchová úprava nábytku. 2005. EISNER, K., BERGER, V., HAVLÍČEK, V., OSTEN, M., Příručka lepení dřeva, 2.přepracované vydání, SNTL, Praha 1966, 287s. 7

13

3.3.5 Hodnocení pevnosti lepeného spoje Pevnost je komplexní vyjádření vlastností adherendů, adheze a koheze lepidla,tedy pevnosti lepeného spoje. Bývá vyjádřena jako pevnost ve smyku při zatěžování v tahu v jednotkách MPa = N/mm2 . Při hodnocení lepidla a pevnosti lepeného spoje se řeší problém nejslabšího článku a to např. : ƒ lepení na MDF se špatnou povrchovou vrstvou a s malým proniknutím lepidla do povrchu ƒ lepení dvou materiálů s rozdílnou tepelnou roztažností (kov x sklo) ƒ působením vlhkostí ( dřevo x kov) ƒ povrchové vrstvy: mastnota, prach ƒ migrace změkčovadel, krystalizace složek lepidla8 Vlastnosti lepících směsí používaných při výrobě nábytku upravuje evropská norma ČSN EN 205, stanovení pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání. Norma určuje skupiny podle různých tříd expozice ve vztahu k pevnosti lepeného spoje. Hodnotí lepidla podle způsobu použití při výrobě výrobků na bázi dřeva. K zařazení lepící směsi do jedné ze tříd expozice podle tabulky musí naměřené střední hodnoty pevnosti lepeného spoje dosáhnout minimálních hodnot uvedených v tabulce. Lepidla se hodnotí podobně jako nátěrové hmoty. V dodaném stavu se u lepících směsí hodnotí sušina (obsah netěkavých složek), výtoková doba, vzhled, viskozita, konzistence, doba životnosti natužené směsi. Ve vytvrzeném stavu se hodnotí rychlost tvorby lepeného spoje, pevnost lepeného spoje ve smyku, pevnost lepeného spoje v tahu, v odlupování, pevnost lepeného spoje při namáhání rázem, odolnost lepeného spoje při tepelném namáhání WPS 88, polštářkové zkoušky, studené toky. Tab. 1.: Třídy trvanlivosti lepeného spoje podle klimatických podmínek a užití9 Třída trvanlivosti D1 D2

D3

D4

8 9

Příklady klimatických podmínek a oblasti použití Interiér, kde teplota překročí pouze příležitostně a krátkodobě 50°C a vlhkost dřeva je maximálně 15 %. Interiér s příležitostným krátkodobým působením tekoucí nebo kondenzované vody, nebo občasnou vysokou vlhkostí vzduchu, jestliže nárůst vlhkosti dřeva nepřesáhne 18 %. Interiér s častým krátkodobým působením tekoucí nebo kondenzované vody, nebo dlouhodobým působením vysoké vlhkosti vzduchu. Exteriér chráněný před působením povětrnosti. Interiér s častým silným působením tekoucí nebo kondenzované vody.Exteriér vystavený povětrnosti, který je opatřený přiměřenou povrchovou úpravou.

TESAŘOVÁ, D., Povrchová úprava nábytku. 2005. ČSN EN 205, Stanovení pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání, 1995

14

Tab.2: Požadavky na lepidla podle pevnosti lepeného spoje10 Expozice podle EN 205

Pevnost lepeného spoje v N/mm2 Třídy trvanlivosti

Číslo série Délka expozice a typ D1 D2 D3 expozice prostředí 1 7 dní1),normální2) >10 >10 >10 7 dní normální 3h, 2 studená voda4), >3 >8 7dní normální 7 dní normální, >2 3 4 dny studená voda4) 7 dní normální, 4 4 dny studená voda4), >8 7 dní normální 7 dní, normální, 5 6 h vařící voda, 4) 2 h studená voda 7 dní normální 6 h vařící voda 6 2 h studená voda4) 7 dní normální 1) 1den = 24 h 2) (23±2)°C a ( 50±5) % nebo (20±2)°C a (65±5)% relativní vlhkost vzduchu 3) nevyžaduje se žádná zkouška 4) voda musí mít stejnou teplotu jako použité zkušební prostředí (20 nebo 23°C)

D4 >10 >4 -

>4

>8

3.3.6 Technologie lepení Na základě teorie lepení můžeme určit tyto základní podmínky lepení: ƒ správná volba lepeného materiálu a lepidla ƒ správný návrh konstrukce spoje ƒ vhodná povrchová úprava materiálů ƒ dodržování předepsaného postupu při lepení ƒ utvoření fyzikálně-chemických a jiných podmínek vzniku pevných vazeb Při volbě materiálů na lepení se přihlíží na jejich chemickou povahu (chemické složení), polaritu, mechanické, povrchové, fyzikální a fyzikálně-chemické vlastnosti.

10

ČSN EN 205, Stanovení pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání, 1995

15

V případě lepících směsí to jsou: ƒ chemická povaha ƒ viskozita lepidla ƒ povrchově napětí ƒ bod vzplanutí ƒ způsob vytvrzování ƒ tepelná roztažnost a mechanické vlastnosti Princip lepení a jeho pracovní postup se ve všeobecnosti skládá z přípravy povrchu lepených materiálů, přípravy a nanášení lepící směsi, montáže spoje a utvoření pevného spoje (např. vytvrzování). Kvalitu lepeného spoje můžeme ovlivnit: ƒ způsobem nanášení lepidla ƒ tloušťkou nanesené vrstvy ƒ podmínkami při vytvrzování (tlak, teplota, čas) ƒ použitím ultrazvuku ƒ tepelného ovlivnění lepidla různými zdroji ohřevu (např. infračervený anebo laserový paprsek) ƒ přípravou povrchu materiálu a úpravou lepidla na jeho použití11 3.3.7 Příprava materiálů na lepení Příprava materiálů na lepení se skládá z dělení, obrábění, čištění, odmaštění a slícování lepených dílců. Cílem přípravy povrchu je dosáhnout maximální adheze a zabránit oxidaci lepící směsi. Povrchová úprava adherendu je jednou z nejdůležitějších operací při lepení. Navrhuje se dle druhu a stavu lepeného materiálu, podle druhu použitého lepidla, podle provozních podmínek a životnosti spoje, dle únosnosti výrobních nákladů apod. Na čištění a odmašťování se používají: alkalické odmašťování, tamponování rozpouštědly a odmašťování v parách rozpouštědla. Pro odmašťování a čištění lepených materiálů se nedoporučuje používat laková rozpouštědla a benzin. Vhodná rozpouštědla jsou např.: aceton, technický líh, toluen, éter, perchóretylén aj. V případě moření se obyčejně dosahuje vyšší pevnost spojů jako při mechanické úpravě povrchu. Z hlediska kvality lepených spojů je důležitá také drsnost povrchu. 3.3.8 Konstrukce lepených spojů Lepenou konstrukci je důležité rozdělit na části co nejméně složité a vhodné na lepení. Při lepení je nutné dodržovat technologický předpis, například se vyhnout dvojitému lepení. Není vhodné lepit dílce, které jsou při montáži vystavené odlupujícím silám. Na lepení se nehodí dílce s velikým a složitým zakřivením. Mechanické namáhání musí být rozděleno rovnoměrně aby se nesoustředilo se pouze v místě spoje. Spoj musí být namáhán v tahu a smyku a minimálně namáhán v odlupování. 11

TESAŘOVÁ, D., Povrchová úprava nábytku. 2005.

16

Plocha spoje musí být dostatečně velká a napětí v celém lepeném spoji musí být rovnoměrně rozdělené. Lepené materiály by měli mít v místě spoje stejné, nebo mít podobné koeficienty roztažnosti. Nejběžnější jsou jednoducho přeplátované spoje. Lepších výsledků se dosahuje u tenčích adherendů. Po lepení se můžou v místě spoje vrtat otvory a například nýtovat. Lepící směs si konstruktér vybírá podle požadované pevnosti spojů, technologie zpracování lepící směsi a samozřejmě podle ceny. Pro většinu lepených spojů platí, že pevnost ve smyku není příliš závislá v rozmezí tloušťky vrstvy lepidla 0,05 - 0,4 mm. Pevnost lepených spojů ve smyku zpravidla stoupá s pevností adherendu. 3.3.9 Lepení dřeva s minerálními materiály Pro lepení podlahovin se také používají minerální lepidla. Převážně je to nalepování dřevěných podlahovin (mozaikových parket na beton), spojování cementových desek nebo skla s dřevem. Minerální základ musí být dostatečně pevný. Jeho vlhkost nemá být vyšší než 4 %. Povrch musí být čistý bezprašný a nemastný. Použité lepidlo nesmí obsahovat kysele reagující látky, které rozrušují cement, např. fenolformaldehydové (PF) lepidla vytvrzující přidáním kyselin, a nemohou se použít lepidla, při kterých alkalický cement neutralizuje katalyzátor, a tak zabraňuje vytvrdnutí při nižším pH, například močovinoformaldehydové (UF) lepidla. Na přímé lepení vyžadují poměrně dlouhý čas na zasychání a často vytékají na povrch mezerami mezi jednotlivými vlysy. Používaly se také tmely z kaseinového cementu (Mirofix), které jsou bílé, ale příliš křehké, důsledkem toho bylo, že se při malých nerovnostech lehko odlupovaly i s vrstvou betonu. Nejlépe se osvědčili PVAc tmely plněné 50 % kaolínu a 20 % změkčovadla. Na lepení cementových desek na dřevěné rámy při normální teplotě se může použít epoxidové lepidlo, fenol-rezorcinoformaldehydové lepidlo (FR) a lepidlo polyesterové. Dobrá vodovzdornost lepeného spoje se dosáhne lepením při zvýšené teplotě kaseinovým nebo fenolovým lepidlem. Na lepení skla se doporučují epoxidová a polyizokyanátové lepidla, ale také kontaktní lepidla na bázi chloroprenového kaučuku. Vhodné je zdrsňování povrchu skla pískováním nebo naleptáním. [5.] 3.3.10 Příprava lepidel a lepících směsí Lepidlo se musí v lepené spáře určitý čas udržet v kapalném skupenství, aby se mohly jeho molekuly orientovat. Při tom mohou účinkovat van der Waalsovy nebo polarizační síly, nebo nastává difuse molekul v důsledku Brownova pohybu. V některých případech mohou nastat částečné chemické reakce se substrátem. Výrazné úspěchy ve výzkumu ahezivního působení potvrzují, že problematika teorie lepení (adheze) je náročný komplex složený z více fyzikálně-chemických procesů probíhajících současně. A to komplikuje dokazování předpokladů a dosahovaných vlastností, které musí mít dobrá lepící směs. Vlastnosti lepených spojů také určují podmínky, které se musí při lepení respektovat. Stupeň adheze závisí na charakteru povrchové nebo venkovní vrstvy molekul substrátu. Úpravou povrchu se může jeho způsobilost lepení zlepšit (u nepórovitých

17

substrátů zdrsněním nebo chemickým naleptáním). Adhezi výrazně ovlivňuje velikost molekul lepidla. Relativní molekulová hmotnost nesmí překročit určitou hranici, protože se zmenšuje pohyblivost molekul a zhoršuje orientace dipólů nebo se omezuje difúze nepolárních látek. Pokud jde o tloušťku nánosu teoreticky by stačila molekulární vrstva o tloušťce 1 až 100 ηm. Zvýšený tlak, teplota a lisovací čas zlepšují adhezi, pokud se jejich účinkem zvyšuje orientace molekul lepidla. Všech osm teorií (od roku 1935) se shoduje v tom, že „molekuly lepidla a substrátu se musí dostatečně přiblížit, aby byla mezi nimi adheze“. [5.] 3.3.11 Úprava viskozity lepidla Cílem úpravy lepících směsí před jejich vlastním zpracováním je dosáhnout optimálních vlastností, které vyhovují danému způsobu použití a namáhání. Lepící směsi na základě přírodních nebo syntetických surovin je vhodné, výhodné a v některých případech nevyhnutelné upravovat. Aby se lepidlo dalo nanášet na lepený materiál a vytvořilo rovnoměrný film s optimální tloušťkou, je potřebné vhodně upravit jeho viskozitu. Viskozita lepící směsi se upravuje takovým rozpouštědlem, které tato lepící směs obsahuje, nebo rozpouštědlem které doporučí výrobce. To platí především u rozpouštědlových lepidel na základě termoplastů. Ředidla, většinou organické, přidáváme jen takové množství, aby se lepící směs dala lehce nanášet na lepený materiál. Při větším zředění je nebezpečí, že lepidlo bude málo viskózní, bude se vsakovat do lepeného materiálu a nevytvoří dostatečně hrubý film, který je zárukou pevného lepeného spoje. Mezi nejvíce zpracovávané lepící směsi v dřevozpracujícím průmyslu patří syntetická termoaktivní lepidla, která se ředí vodou a přidávají se nastavovala (mouka, našlehání vzduchem). Mezi něž patří fenolformaldehydová (PF) lepidla se vyrábí se sušinou 45-50 % a močovinoformaldehydová (UF) se sušinou 65 %. Při aplikaci na montážní lepení za studena tato lepidla většinou neředí. Na úpravu konzistence lepících směsí, které neobsahují volná rozpouštědla, používáme reaktivní rozpouštědla, které chemicky reagují s lepidlem v procesu jeho vytvrzování (hlavně epoxidová lepidla). Při lepení pórovitých materiálů se vyžaduje použít zahuštěné lepidla, nebo hustější lepící směsi. Nejčastěji se zahušťuje přídavkem vhodných plniv a nastavovadel. U těchto technologií lepení přidáváme do lepících směsí také zušlechťující přísady: změkčovadla a plniva. Plniva nemají lepící účinky jsou to obyčejné jemné minerální prášky. Část širokého sortimentu lepidel se dá přímo použít na lepení. Některá lepidla jsou dodávaná výrobcem již ve zpracovatelské konzistenci. 3.3.12 Ovlivňování procesu kvality lepení Nastavovadla mají lepící účinky. Patří k nim škrobové látky (také mouka). Tyto přísady se používají z technických a ekonomických důvodů. Plniva zvyšují viskozitu lepidel, čímž zabraňují jejich vnikání do dřeva a zamezí vzniku chudého spoje. Plniva příznivě působí na smršťování lepidla a zabraňují vzniku napětí v lepené spáře.

18

V některých případech zlepšují roztíratelnost lepidla. Z ekonomického hlediska je použití plniv výhodné, protože nahrazují dražší syntetické lepidlo. Některé látky (např. škrobové mouky) bobtnají s vodou a mají také určitý lepící účinek jako nastavovadla. Nastavovat můžeme až do 100 % (moukou). Jejich nedostatkem je, že při vyšším obsahu v UF lepidlech snižují odolnost lepeného spoje proti vlhkosti. Potřeba dodatečného přidání vody zvyšuje do určité míry výskyt chybných výrobků, protože při nadbytku vody se tvoří parní puchýře, prodlužuje se také lisovací čas (škrobové látky podstatně prodlužují kondenzační čas, prodlužují také životnost lepící směsi, a to v některých případech může být výhodou). Jedním z nejlevnějších nastavovadel je vzduch, kterým se lepidlo spěňuje (našlehá). Přidáním malého množství povrchově aktivního prostředku (asi 1 % alkylarylrsulfonátu) do lepící směsi a šleháním v kotli při vyšších otáčkách můžeme objem lepidla oproti původnímu zvětšit o 3 až 4 násobek. Nanesené spěněné lepidlo vytváří podstatně tenčí vrstvu. Výhody takového procesu: ƒ nižší nános lepící směsi (ekonomika), tenčí vrstva vytvrdnutého lepidla ve spáře ƒ lepící směs neproniká přes póry na povvrch ƒ do lepidlové spáry se zbytečně nevnáší voda Zušlechťující přísady jsou látky, kterými zlepšujeme vlastnosti lepené spáry. Na ochranu lepeného dřeva nebo lepidla (bílkovinových typů, glutinových, kaseinových), proti různým biologickým činitelům se do lepidla přidávají směsi různých ochranných prostřeků na bázi fenolů, anorganických fungicidů, nebo portlanský cement. Na zvýšení odolnosti proti teplé vodě (všeobecně zvýšení vodovzdornosti) u UF lepidel se přidává melamín, fenol, rezorcinol nebo jejich kondenzáty s formaldehydem. Tyto látky se také používají jako aditiva na vázání volného formaldehydu v UF lepidlech. Taková lepidla se označují jako zesílená. Vhodně plněné lepidlo umožňuje spojovat také plochy s větší nerovností.[5.] 3.3.13 Podstata lepícího procesu Lepení je proces spojování materiálů (adherentů), při kterém se dosahuje trvalé spojení stejných, případně různých materiálů prostřednictvím lepících směsí (adhesiv). Jsou to látky schopné utvořit pevné a trvalé spojení mezi dvěma materiály. Uvedená schopnost závisí od adheze k povrchům lepených materiálů a od koheze samotného lepidla. V praxi rozeznáváme mechanické adhezní sily, které mají původ v mechanickém uchycení (zakotvení) lepidla v nerovnostech, v pórech spojovaných materiálů a ve specifických adhezních sílách, skládajících se z chemických sil (např. primární chemické vazby) a fyzikálních sil (van der Waalsovy mezimolekulární síly, difuzní síly, Londonovy disperzní síly, Keesomovy elektrostatické síly, Debeyovy indukční síly, valenční adhezní síly, apod.).

19

Koheze je teoreticky definována jako stav, ve kterém jsou částice jednoduché látky drženy pohromadě valenčními a mezimolekulárními silami (van der Waalsovo přitahování). A nakonec jedna vize do budoucnosti. Látky s tekutými krystaly se vyznačují vysokým stupněm strukturního uspořádání. Epoxidové pryskyřice s tekutými krystaly, jestliže se v tomto stavu vytvrzují (fotochemicky), vykazují zřetelně vyšší kohezní a adhezní pevnost spoje ve srovnání s izotropní strukturou. Za předpokladu, že je to spojeno s vyšším stupněm uspořádání molekul v blízkosti rozhraní mezi spojovaným dílcem a lepidlem, mohlo by to vést k novému rozvoji výzkumu v oblasti adheze. [9.]

3.3.15 Struktura lepeného spoje Z hlediska vnitřní struktury lze každý konstrukčně pevný a dostatečně odolný lepený spoj dvou základních materiálů považovat za komplex tří hlavních vrstev a dvou mikrovrstev. Jsou to: 1. lepený podklad - adherend (základní materiál) 2. přilnavostí zóna lepidla 3. přechodová přilnavostí zóna 4. nános lepidla - soudržností kohezní zóna 5. přechodová kohezní zóna 6. přilnavostí zóna lepidla Obr. 2: Struktura lepeného spoje12 3.3.16 Pevnost lepených spojů Pevnost je komplexní vyjádření vlastností adherendů, adheze a koheze lepící směsi, tedy pevnosti lepeného spoje. Bývá vyjádřena jako pevnost ve smyku při zatěžování v tahu v jednotkách [MPa=N/mm2]. Nosnost, a v některých případech i deformace lepených konstrukcí závisí od mechanických vlastností a napěťově-deformačního stavu lepeného spoje. Napěťovědeformační stav lepeného spojů je obyčejně nerovnoměrný a lom spoje začíná v zóně, ve které napětí dosahují pro daný spoj kritické hodnoty. Z tohoto důvodu experimentální hodnocení pevnosti lepeného spoje ve většině případů vede k určení lomového namáhání lepeného spoje, anebo určení „střední pevnosti“ tím, že se lomové namáhání dělí lepenou plochou.

12

D. TESAŘOVÁ, Povrchová úprava nábytku. 2005

20

Standartní vzorec pro stanovení smykové pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání:

T=

Fmax A b l

Tmax Fmax = A l ⋅b

[MPa]

nejvyšší síla v [N] b.l šířka přeplátovaného spoje délka přeplátovaného spoje

Deformace jednostranně přeplátovaného spoje v důsledku excentrického působení sil, rozdělení napětí po délce přeplátovaného spoje. Dle teorie lepení lepené spoje nejméně odolávají namáhání v odlupovaní a ohybovému namáhání. V případě konstrukčních spojů je důležité takové řešení, aby nedocházelo k ohybovému namáhání. Ve všeobecnosti se doporučuje při lepení volit tenké vrstvy lepidla, které vykazují kvalitnější pevnostní vlastnosti. Lepené spoje dosahují vysokých pevností ve smyku, tahu (tlaku) a dynamickému (cyklickému) namáhání (v případě nízkocyklové a vysokocyklové únavy materiálů překonávají lepené spoje oproti spojům svarovým), které jsou úspěšně již dlouhá léta aplikována v lepených konstrukčních spojích zejména v leteckém průmyslu. [9.]

3.4 Charakteristika vybraných druhů lepidel používaných v dřevozpracujícím průmyslu 3.4.1 Polyuretanová lepidla Lepidla vznikají adiční polymerací polyizokyanátu s vícevaznými alkoholy nebo polyestery bohatými na hydroxylové skupiny. Polyuretanová lepidla zařazujeme mezi polyadiční lepidla. Rozmezí teplot pro vytvrzování je široké, včetně teplot okolo 0°C. Alkoholy a sloučeniny, které obsahují alkoholové skupiny, reagují s izokyanáty a při této reakci dochází ke vzniku derivátu močoviny. Proto se tyto sloučeniny nesmí používat jako rozpouštědla. U starších typů lepidel byla voda v rozpouštědle nepřípustná, protože měla podobný účinek jako výše zmíněné alkoholové skupiny. Některé typy jsou také citlivé na vodu, ale jsou založeny na polyester – polyizokyanátové kombinaci v jedné složce, kde se naopak citlivost na vodu využívá. K tomu, aby proběhlo vytvrzení lepidla, stačí vzdušná vlhkost nebo vlhkost samotného materiálu. Lepené spoje se vyznačují dobrými mechanickými vlastnostmi, mají vysokou pružnost a odolnost vůči povětrnostním vlivům, vlhkosti a dynamickému namáhání. Svojí odolností proti studené, ale i horké vodě, jsou shodné jako u fenolformaldehydových lepidel. [11.]

21

3.4.2 Močovinoformaldehydová lepidla Mezi nejpoužívanější a nejrozšířenější syntetická lepidla v současné době patří močovinoformaldehydová lepidla. Protože stoupá výroba aglomerovaných a překližovaných materiálů, stoupá i spotřeba močovinoformaldehydového lepidla. Základními složkami lepidla jsou močovina a formaldehyd. Močovina je bílá, krystalická látka, dobře rozpustná vodě. Má slabou alkalickou reakci a získává se z CO2 a NH3 za zvýšené teploty. Formaldehyd je zdraví škodlivý, štiplavě zapáchající, bezbarvý plyn, který se vyrábí dehydrogenací metanu. Močovinoformaldehydová lepidla jsou charakteristická možností vytvrzovat v širokém rozmezí teplot, a to od 15-50 °C, a tím, že poskytují bezbarvý lepený spoj. Mezi jejich nevýhody patří omezená odolnost proti studené vodě. Omezenou dobu odolávají vodě o teplotě 70 °C. Další výraznou nevýhodou je uvolňování formaldehydu během skladování a používání. Faktor, který ovlivňuje vlastnosti, je i molární poměr mezi močovinou a formaldehydem. Pohybuje se mezi 1:1,2 až 1:1,9.13 Změnu vlastností je možné ovlivnit přidáním plniv a nastavovadel. Plniva se používají pro snížení křehkosti a rychlosti stárnutí filmu v závislosti na přibývající tloušťce nanášeného filmu. Jako plniva se používají hydrolizované piliny, mletý sádrovec, perlit, kaolin. Nastavovadla se používají pro zvýšení viskozity a stálosti lepeného spoje a v neposlední řadě snižují spotřebu vlastního lepidla a tím jeho cenu. 3.4.3 Polyvinylacetátová lepidla PVAc lepidla se s oblibou používají ve dřevařském průmyslu pro montážní účely. Připravují se z acetylénu a kyseliny octové při spolupůsobení rtuťnaté soli. Mají polární charakter, který je základním předpokladem pro vytvoření pevných adhezních spojů. Spoje jsou také velmi pružné. Jejich pružnost se může dále zlepšovat přidáváním plastifikátoru. Nejčastěji se za tímto účelem používá diisobutylftalátu nebo trikrezylfosfátu. Při vytvrzování PVAc disperzí dochází k odebíraní vody dřevem z lepidla a následnému vzniku souvislého filmu. Při tomto procesu nedochází k žádné chemické reakci. Jde o fyzikální proces. Jejich pH se pohybuje mezi 4 až 6 a někdy mohou vyvolat slabou kyselou reakci. PVAc lepidla poskytují bezbarevné spoje, které jsou odolné proti mikroorganismům, ale málo odolné proti vodě. Dalším druhem PVAc lepících jsou tvrditelné PVAc disperze. Jejich velkou výhodou je velká odolnost proti vlhkosti. Tato lepidla rozdělujeme na jednosložková a dvousložková. U jednosložkových lepidel je reaktivní přísada obsažena už v základní bázi lepidla a u dvousložkových se tvrdidlo přidává těsně před použitím. Tato lepidla jsou odolná i proti horké vodě, ale jejich odolnost není taková, jako u fenolformaldehydových lepidel. Výhodou výše zmíněných disperzí je skutečnost, že nevyžadují tak přesné opracování lepených ploch jako močovinoformaldehydová lepidla. Spoje mají dobrou smykovou pevnost, která je vyhovující pro montážní lepení. Nános se pohybuje mezi 100 až 400 g/m2. Tloušťka nánosu by neměla přesáhnout 0,2 mm, protože plnící 13

LIPTÁKOVÁ, E. - SEDLIAČIK, M., Chémia a plikácia pomocných látok v drevárskom priemysle. Bratislava. Alfa – Vydavatel´stvo technickej a ekonomickej literatúry, 1989. 520 s. ISBN 80-05-00116-9

22

schopnost lepidla je špatná a při nadbytku PVAc disperze dochází k poklesu pevnosti spoje. Otevřený čas je 3 až 5 minut a je limitován vytvořením zaschnutého filmu na povrchu. Čas lisování se pohybuje od 5 do 30 minut při pokojové teplotě a optimální pevnost lepení se dosahuje za 60 až 90 minut. Při použití teploty 60 až 90 °C u lisování se čas pro vytvrzení a lisování muže podstatně zkrátit.14 Nevýhodou je, že PVAc lepidla patří mezi termoplasty, kde při zvýšené teplotě dochází k poklesu pevnosti lepeného spoje. [11.]

Obr.3 Nárůst pevnosti spojů lepených disperzními PVAc lepidly. 15

3.5 Chyby lepených spojů Kvalitní lepený spoj je výsledek souhry více činitelů, které mají vliv na lepení. Souhrn těchto okolností vystihují podmínky lepení uvedené v technologickém postupu. Při nedodržení předepsaných postupů, vznikají různé chyby. Dokonalý spoj: lepené spoje ne sebe těsně doléhají, vytvrzené lepidlo tvoří mezi lepenými povrchy tenký, souvislý homogenní film. 3.5.1 Vady lepení Rozlepený spoj Spoj místy nebo v celé ploše volný, viditelné spáry v lepeném spoji. Příčiny: ƒ nedostatečné opracování povrchu, plochy na sebe nedoléhají ƒ velké pnutí v lepeném stavu ƒ nános lepící směsi vytvrdil předčasně před zalisováním lepených dílů ƒ porušení dřeva v okolí lepeného spoje ƒ nedokonalé vytvrdnutí lepidla v lepeném spoji 14

LIPTÁKOVÁ, E. - SEDLIAČIK, M., Chémia a plikácia pomocných látok v drevárskom priemysle. Bratislava. Alfa – Vydavatel´stvo technickej a ekonomickej literatúry, 1989. 520 s. ISBN 80-05-00116-9. 14 LIPTÁKOVÁ, E. - SEDLIAČIK, M., Chémia a plikácia pomocných látok v drevárskom priemysle. Bratislava. Alfa – Vydavatel´stvo technickej a ekonomickej literatúry, 1989. 520 s. ISBN 80-05-00116-9.

23

Chudý lepený spoj Spoj nemá zjevně rozlepená místa, k jeho přerušení je potřeba poměrně málo síly, přičemž se neporuší lepený povrch v okolí lepeného spoje.V lepeném spoji se nevytvořil souvislý film lepidla , lepící směs se vsákla do lepeného povrchu. Příčiny: ƒ vysoká vlhkost nebo pórovitost lepeného materiálu ƒ nízká viskozita lepidla ƒ pomalé vytvrzování lepidla ƒ penetrace lepidla ƒ nedostatečný nános ƒ vysoký lisovací tlak Zamrzlý spoj Spoj je málo pevný, po rozloupnutí má film vytvrzené lepící směsi krupicovitý charakter. Pokud je lepidlo nanášeno jednostranně pak na jedné ploše je film dobrý a na druhé straně téměř chybí. Pokud je lepidlo nanášeno oboustranně, film je souvislý na obou plochách, ale nedrží. Příčiny: ƒ nedostatečně rozpuštěná lepící směs ƒ značný obsah nastavovala nebo plniva lepidla ƒ nevhodné nastavovadlo, které nemůže zabránit vsakování lepidla do podkladu ƒ moc rychlé lepidlo (vysoká rychlost vytvrdnutí) ƒ nízká teplota substrátu ƒ předčasné vytvrzení před zalisováním Zdánlivě pevný (opticky) spoj Spoj je málo pevný přestože při jeho násilném porušení se spoj porušuje v blízkosti vytvrzeného filmu lepidla ve dřevě a na filmu lepidla zůstává vrstvička jemných dřevěných vláken. Příčiny: ƒ nevhodné opracování lepeného povrchu, které porušilo pevnost povrchové vrstvy lepeného povrchu ƒ je-li pevnost povrchu lepeného podkladu dříve narušena lepidlem nebo jeho některými složkami ƒ napadené dřevo ƒ aglomerované materiály - nedostatečně penetrované Nezakotvený spoj Film nedrží na podkladu. Příčiny: ƒ nízká ( vysoká ) vlhkost dřeva ƒ vysoká viskozita lepu ƒ nečistoty na povrchu ƒ zaprášený povrch

24

Zrnitý spoj Příčiny: ƒ velké množství plniva, nebo špatně rozmíchané ƒ nevhodné plnivo ƒ plnivo zůstalo na povrchu, ale lepící směs se vsákla ƒ sražené lepidlo 3.5.2 Ostatní vady lepených výrobků ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

borcení lepených výrobků lepení již zborcených dílců vzájemné lepení dílců nestejné vlhkosti vzájemné lepení různých druhů dřevin zbarvení lepeného dřeva lepidlem chemický charakter použitého lepidla: příliš vysoká alkalita, styk lepidla a lepených výrobků s kovovými lisovacími přípravky nebo deskami lisů chemickou reakcí tříslovin s lepidlem prosakováním nízkoviskozního zbarveného lepidla dýhami, znečistění lepených výrobků lepidlem vytečeným při lisování z lepené spáry vznik puchýřků ve vrstvených materiálech (u překližek, dýhovaných dílců) předčasné uvolnění lisovacích tlaků ještě před tím než lepidlo v lepeném spoji dokonale vytvrdne nestejnoměrná tloušťka středů, nestejnoměrná tloušťka vrstev (dýh) vysoká vlhkost vysoký nános lepicí směsi nerovnoměrný lisovací tlak

3.6 Hodnocení a zkoušení lepidel ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

vzorkování lepidla posouzení rozpustnosti a ředitelnost stanovení měrné hmotnosti tekutých lepidel, tvrdidel stanovení obsahu vlhkosti a sušiny zjišťování viskozity zjišťování doby životnosti a doby tvrdnutí lepidel WPS - odolnost lepeného spoje vůči působení zvyšující teplotě stanovení bodu bělení PVAc disperzních lepidel

3.7 Montážní lepení Při montážním lepení se spojují a upevňují jednotlivé konstrukční prvky do míst a poloh, v jakých budou ve výrobku. Při výběru lepidel je nutno brát v úvahu podmínky, při kterých má být konstrukce používaná. Druhým činitelem určujícím výběr lepidla je charakter namáhání, kterému bude konstrukce vystavena. Lepidla také musí odolávat střídavému pnutí ve spojích konstrukce.

25

Pro montážní lepení při zohlednění uvedených požadavků se používají disperzní vodou ředitelná lepidla na bázi polyvinilacetátu, a to různé druhy s odlišnými vlastnostmi, které jsou vhodné pro lepení dřev. Jejich výhodou je nenáročnost na zpracování, rychlé zrání lepených spojů a jejich pružnost a pevnost. [9.] 3.8 Tvorba lepidlového spoje a lepidlové spáry Proces vytvoření lepidlového spoje začíná smáčením lepené plochy nosného materiálu lepidlem v tekutém stavu a končí pevným lepeným spojem, vznikem lepidlové spáry. Proces tvorby lepeného spoje se urychluje zpravidla teplem (odpaření vody, rozpouštědla a zahájení chemické reakce) a tlakem přiblížení lepidla a lepených ploch k sobě. Pevnost lepeného spoje (spáry) závisí na kohezi lepidla a na adhezi, přilnavosti lepidla na části spoje, a u porézních materiálů navíc na mechanickém zajištění lepidla v materiálu. Při tvorbě lepeného spoje je třeba rozlišovat tvorbu lepidlového filmu lepidel rozpustných ve vodě, lepidel rozpuštěných v rozpouštědlech, lepidel bez obsahu vody a rozpouštědel, lepidel které tvoří film chemickou reakcí a nebo pouze změnou skupenství u tavných lepidel. Zvláštní skupinu tvoří lepidlo, které slouží také k vyplnění meziprostorů mezi spojovanými díly a také tlakově-citlivá lepidla aplikovaná oboustranně nebo jednostranně na různých nosičích. 3.8.1 Tvorba lepidlové spáry, podle tvorby lepeného spoje Tvorba lepidlového filmu rozpouštědlového lepidla s rozpuštěnými polymery v rozpouštědle odpařením rozpouštědla: Kohezní síly ve vrstvě lepidla lepidlového spoje vznikají odpařením rozpouštědla a následným vyvinutím relativně vysokého lisovacího tlaku. Po odpaření rozpouštědla se makromolekuly rozpuštěného lepidla naneseného na obě lepené plochy těsně k sobě přibližují. Ve vrstvách těsně vedle sebe vytvoří makromolekuly lepidla mezimolekulární síly. Při dotyku a lisování obou lepených dílů se spojují tvárné makromolekuly obou vrstev lepidla silnými adhezními a koheznímu silami. Lisovací tlak způsobuje vedle zvýšení adhezních sil mezi vrstvou lepidla a povrchem spojovaného dílu i nárůst kohezních sil v lepidlovém filmu. Působením lisovacího tlaku dojde k vytlačení vrstvy vzduchu nad lepenými povrchy a nad vrstvami lepidel obou lepených povrchů. Při lepení rozpouštědlovými lepidly je nutno po nanesení lepidla na obě lepené plochy dodržet požadavek na otevřenou dobu lepidla před přiložením obou ploch na sebe, aby došlo k odpaření většiny rozpouštědla a nanést, co možná nejmenší možný nános lepidla. Tvorba lepidlového filmu vodou ředitelných disperzních lepidel odpařením vody je schématicky zachycena na obr.4. Při dokončování vodou ředitelným disperzním lepidlem musí být alespoň jeden lepený podklad porézní. Vlhkost lepeného podkladu při tvorbě lepeného spoje má být 10 ± 2 %. Není vhodné spojovat spolu slepovat

26

materiály s rozdílným obsahem vlhkosti. Působením vody a vlhkosti na lepený spoj způsobuje bobtnání filmu, čímž se zmenšuje pevnost spoje. 16

1. Nános disperzního lepidla, disperze se vznášejí ve vodě. 2. Část vody se odpařila a oddifundovala do podkladu, disperze se přiblížili k sobě. 3. Z nánosu disperzního lepidla se odpařila voda, disperze se přiblížily k sobě a dotýkají se. Vypařují se zbytky koalescenty a vznikají vazby mezi disperzemi. 4. Vznikl pevný lepidlový film. Obr. 4: Tvorba lepidlového filmu vodou ředitelných disperzních lepidel odpařením vody [9.]

3.9 Spojované dílce z rostlého dřeva Evropská norma s označením EN 13629 (49 2137) stanovuje vlastnosti spojovaných dílců z rostlého listnatého řeziva s drážkou, nebo pery, pro použití jako podlahovina v interiéru. Nevztahuje se na „palubky“, frézované dřevěné dílce z jehličnatého řeziva. Pro ty dosud platí ČSN 49210, v současnosti se připravuje zavedení normy EN 13990. Spojované dílce podle této normy tvoří samostatnou skupinu výrobků. Spojovaný dílec z rostlého řeziva je široký a obvykle dlouhý prvek z rostlého dřeva, sestavený z několika lamel, které jsou spojeny na rybinu, nebo slepeny na bocích a čelech. Tento prvek má rovnoběžné strany, je opracován do pravidelné tloušťky a průřezu s tvarovými boky a čely a může být sestaven s dalšími stejnými prvky. Přířezy mohou být spojeny v bocích na spáru hladkou, profilovou, na drážku a pero, vložené péro, na kolíky i čepy. Hladké spárování je výrobně jednoduché, nezajišťuje však lícování přířezů a spojení není tak pevné jako ostatní způsoby spárování. Borcení spárovek zmírníme náležitým vysušením dřeva a správným složením přířezů. Předností spárovek je, že jsou pevné ve směru dřevních vláken, přičemž se mohou zužitkovat různé odpady. Třídění Je založeno na klasifikaci podle vzhledu, přičemž, přirozené vlastnosti dřeva jako suky a trhliny jsou označovány jako znaky. V tabulce je uveden přehled třídění pro nejběžnější dřeviny. V případě této normy jsou uvedena pravidla pro volnou třídu – tedy třídění, které je popsáno na základě dohody mezi výrobcem a zákazníkem.

16

D. TESAŘOVÁ, Povrchová úprava nábytku. 2005

27

Rozměry Všechny rozměry jsou udávány při referenční vlhkosti 9 %. Postup měření geometrických vlastností je uveden v EN 13647. Pro orientační určení rozměrových změn se může ve smyslu této normy postupovat následovně: Tloušťka a šířka prvku se zvětšuje o 0,25 % s každým 1 % vlhkosti nad referenční vlhkost a zmenšuje se o 0,25 % s každým 1 % vlhkosti pod referenční vlhkost. Hodnoty rozměrů jsou uvedeny v tabulce, stejně jako povolené úchylky rozměrů prvků ve všech bodech.[13.] Tab. 3: Klasifikace podle vzhledu, pro ostatní listnaté druhy dřev17 Znaky

Třída

■ O

∆

Nedovoluje se Dovolují se pokud: průměr ≤ 5 mm průměr ≤ 3 mm

Dovoluje se

Dovolují se slabé stopy Zdravá běl Suky Zdravé a srostlé Shnilé Výsušné trhliny Zárostky Blesková trhlina Odklon vláken Barevné rozdíly Dřeňové paprsky Biotické zhodnocení

Dovolují se pokud: průměr ≤ 10 mm průměr ≤ 5 mm Nedolují se procházející lamelou. Nedovolují se Dovolují se pokud šířka trhliny ≤ 0,5 % šířky lamely Nedovolují se Nedovolují se Nedovoluje se Nedovoluje se Dovoluje se bez Dovoluje se bez omezení omezení Dovolují se Dovolují se Dovolují se

Nedovoluje se

Všechny znaky jsou povoleny bez omezení velikosti nebo množství, pokud nesnižují pevnost nebo odolnost opotřebení dřevěné podlahy.

Dovolují se

Nedovoluje se

Nedovoluje se, s výjimkou zamodrání a výletových otvorů.

Skryté části: Všechny znaky jsou povoleny bez omezení velikosti nebo množství, pokud nesnižují pevnost nebo odolnost proti opotřebení dřevěné podlahy.

17

POLÁŠEK, J. -- POLÁŠEK, M. Nové normy pro dřevěné podlahoviny. (3) Spojované dílce z rostlého dřeva. Podlahy a interiér. 2004. sv. 7-8, č. 7, s. 28--30. ISSN 1214-391X.

28

2) 1)

2)

3)

4)

5) Obr. 5: Nejčastější spojení přířezů na šířku18 1) - spojení na tupou spáru, 2 – profilová spára, 3- na vložené pero, 4 - pero a drážka, 5- tupá spára s kolíky

18

W.NUTSCH a kolektiv ,Příručka pro dřevaře, Sobotáles, ISBN 80-85706-14-1

29

3.10 Zhotovení spojovaných dílců z rostlého dřeva Výrobky z řeziva (konstrukční nosníky, krovy, okna, dveře) se vyrábí slepováním dřevěných lamel do souboru pomocí konstrukčních lepidel. Nejvhodnější jsou fenol-rezorcínformaldehydová lepidla. Konstrukce do suchého prostředí se mohou slepit kaseinovými lepidly (kaseinát vápenáty s 2 - 3 % biocidní látky). Na rohy oken a dveří i u nekonečných vlysů se používají katalyzovaná vodou ředitelná disperzní polyvinylacetátová lepidla. Výsledná kvalita lamelových výrobků souvisí s dodržením technologických podmínek, a to maximální vlhkost dřeva 15 % a použití po jednom až dvou dnech klimatizace při cca 20°C po lepení. Lepidlo se nanáší válečkem na obě slepované plochy v množství 300 - 600 g/m2, slepený soubor se zalisuje 0,2 až 1 MPa po dobu asi 12 hodin. Výrobek se před další manipulací uloží na dva až tři dny.

Obr. 6: Zásady při klížení přířezů 19

3.11 Lepení dílců z rostlého dřeva Spojení přířezů: ƒ spojení na tupou spáru ƒ spoj na profilovou spáru - mají větší pevnost - spára se frézuje na spodní frézce ƒ spojení na tupou spáru a kolíky - dosahuje větší pevnosti a trvanlivosti ƒ spoj na vložené pero

19

W.NUTSCH a kolektiv ,Příručka pro dřevaře, Sobotáles, ISBN 80-85706-14-1

30

Technologie výroby ƒ výroba přířezu ƒ srovnání – skládání přířezu ƒ označení ƒ nanášení lepidla ƒ stáhnutí do ztužidel nebo hydraulických přípravků ƒ po zaschnutí ohoblování dýhování Použití ƒ výroba masivního nábytku ƒ výroba obkladových stavebních (nikoli konstrukčně nosných) prvků pro interiér (podlahy, stěny, stropy) ƒ různé svépomocné práce, regály apod. 3.12 Kvalita lepených dílců z rostlého dřeva A - běžně standardně barevně sladěná; ojedinělá plná očka do 3 mm; minerální kanálky (Buk - dovolen 1 ks na 1 přířez v maximálních rozměrech 20 mm x 1mm) u ostatních dřevin bez omezení. B - barevně nesladěná; jádro (běl) zdravé, tmavě hnědé do 50 % plochy desky; plná očka do 5 mm; zdravé suky v barvě dřeva do 8 mm; lehký zápar; minerální kanálky bez omezení C - jakákoli přírodní barevnost; jádro (běl) zdravé, hnědé do 50 % desky; plná očka do 5 mm; zdravé plné suky v barvě dřeva do 8 mm; lehký zápar; minerální kanálky bez omezení D - jakákoli přírodní barevnost; jádro (běl) zdravé, tmavě hnědé do 100 % plochy desky; plná očka do 5 mm; zdravé plné suky v barvě dřeva do 8 mm; zápar bez omezení; minerální kanálky bez omezení; tmelení prasklých suků a drobných vad 3.12.1 Ostatní kvalitativní podmínky: Vady, které nejsou uvedeny výše, nejsou dovoleny. Mechanicky musí být spárovka v pořádku, bez prasklin. Spoje délkového napojení musí být těsné, bez mezer. Nedovoluje se žádné mechanické poškození. Povolené kombinace kvalit: Základní : ƒ A/B ƒ A/C ƒ C/C ƒ D/D Vedlejší : ƒ B/B ƒ B/C ƒ C/D

31

3.13 Charakteristika použitých druhů dřev a jejich vlastnosti 3.13.1 Jatoba (Hymenaea courbaril) Areál: jedna z nejznámějších užitkových dřev tropických nížinných vlhkých stálezelených a opadavých (do nadmořské výšky asi 500 m) lesů rozsáhlých území Jižní Ameriky a jihu Severní Ameriky (Brazílie, Bolívie, Peru, Venezuela, Kolumbie, Guyany, Panama až jižní Mexiko, ostrovy Karibského moře).

Obr. 7: Jatoba 20

Popis: běl široká 6-12 cm, šedohnědá, narůžovělá; čerstvé jádrové dřevo červenooranžové, tmavne na tóny červenohnědé až červenohnědofialové, často tmavě žilkované.

Textura: středně jemná, fládrovaná, vlivem žilkování pruhovaná; dřevo velmi dekorativní, hedvábně lesklé, nevonné. Vlastnosti: středně tvrdé až velmi tvrdé, průměrná hustota dřeva při 12 % vlhkosti je 800 – 950 - 980 kg/m3 , velmi trvanlivé a odolné proti houbám, hmyzu; ve styku se zemí méně odolné, silně biologicky aktivní dřevo; prach poškozuje sliznice a pokožku. Použití: dýhy, nábytek, venkovní i vnitřní silně namáhané konstrukce, parkety, podlahy, schody, stavba lodí a člunů, pražce, soustružnictví, intarzie (v USA často nahrazuje akát). 3.13.2. Merbau (Intsia bijuga) Areál: jednotlivě ve stálezelených i suchých tropických lesích, také pobřežních lesích (mangrovy a údolí řek) jihovýchodní Asie (Barma, Vietnam, Thajsko, Kambodža, Malajsie, Indonésie).

Obr. 8: Merbau 21

Popis: běl světležlutá, 5 - 8 cm široká, (u starých tlustých stromů úzká); jádrové dřevo od hnědošedé po tmavě červenohnědou, zónované.

Textura: hrubší, obvykle rovnovlákná, někdy vlivem točitosti vláken lehce pruhovaná, dřevo velmi dekorativní, slabě lesklé.

20

ŠLEZINGEROVÁ, J.GRYC, V.GANDELOVÁ, A. Lexikon vybraných tropických dřev multimediální výukové texty. [online]. 2003. URL: URL: http://wood.mendelu.cz/nod/e107_cz/nod_plugins/projects/tropicka_dreva/index.htm.

18

ŠLEZINGEROVÁ, J.GRYC, V.GANDELOVÁ, A. Lexikon vybraných tropických dřev multimediální výukové texty. [online]. 2003. URL: URL: http://wood.mendelu.cz/nod/e107_cz/nod_plugins/projects/tropicka_dreva/index.htm.

32

Vlastnosti: těžké, velmi pevné, ohebné, pružné (mechanické pevnosti jsou vyšší než teaku a dubu), trvanlivé (i v půdě) a odolné proti houbám, hmyzu i povětrnostním vlivům, mastný povrch. Použití: stavební a konstrukční dřevo pro exteriéry i interiéry, stavebně truhlářské výrobky (okna, dveře, podlahy, parkety, schody), vodní stavby, stavby lodí, laboratorní podlahy a nábytek, dýhy, nábytek, pražce. 3.13.3 Iroko (Chlorophora excelsa) Areál: Ch. excelsa roste roztroušeně v různých lesních formacích (vlhkých stálezelených, vlhkých poloopadavých i opadavých, galeriových) v celém tropickém pásmu Afriky (od Sierra Leona v západní Africe po Tanzanii a Mozambik na východě); světlomilná dřevina, krásné stromy rostou na holinách, u cest, na vyvýšeninách; Ch. regia roste v Guinei a na Pobřeží Slonoviny. Popis: jádro a běl dobře rozlišitelné; běl nažloutlebílá až šedá Obr. 9: Iroko 22 5-10 cm široká, nepoužitelná; jádro zpočátku šedožluté až světlehnědé, na vzduchu rychle tmavne na zlato až olivově hnědou, někdy až na čokoládově hnědou barvu. Textura: stejnorodá, poměrně hrubá, na podélných řezech fládrovaná nebo pruhovaná; dřevo dekorativní, lesklé, nevonné, na povrchu mastné. Vlastnosti: středně těžké až těžké, průměrná hustota dřeva při 12 % vlhkosti je 500 760 kg/m3, dřevo tvrdé, pevné, pružné, velmi trvanlivé, odolné proti houbám, hmyzu, vodě, dřevo biologicky vysoce aktivní; prach způsobuje dermatické potíže a poškození sliznic. Použití: jedno z nejcennějších afrických dřev, náhrada za teak, dub, doussie, merbau, kokroduu; vodní stavby (mosty, přístavní stavby, zdymadla), lodě, lodní kostry, stavební a konstrukční dřevo pro exteriéry, stavebně truhlářské výrobky (okna, dveře, vrata, rámy, schody, podlahy, parkety), sudy, kádě, nádrže pro chemický průmysl, dílenský a laboratorní nábytek, soustružnictví, řezbářství.

22

ŠLEZINGEROVÁ, J.GRYC, V.GANDELOVÁ, A. Lexikon vybraných tropických dřev multimediální výukové texty. [online]. 2003. URL: URL: http://wood.mendelu.cz/nod/e107_cz/nod_plugins/projects/tropicka_dreva/index.htm.

33

3.13.4 Hevea (Hevea Brasiliensis) Areál: nachází se na plantážích v Asii, Africe a Latinské Americe, hlavními producenty kaučuku jsou Thajsko, Malajsie, Vietnam a Indonésie.

Obr. 10: Hevea23

Popis: dřevo je při kácení bělavě žluté a časem směřuje k bledě krémové barvě, často s růžovým nádechem, bělové dřevo se neliší od jádrového dřeva.

Textura: je jemně vrstevnaté, ale se stejnoměrnou strukturou. Vlastnosti: lehké a tvrdé, průměrná hustota dřeva při 12% vlhkosti je 560 - 640 kg/m3, je odolné proti mnoha houbám, bakteriím a plísním. Použití: stavební a konstrukční dřevo pro exteriéry i interiéry, stavebně truhlářské výrobky (okna, dveře, podlahy, parkety, schody), nábytek a okrasné dýhy.24

23

ŠLEZINGEROVÁ, J.GRYC, V.GANDELOVÁ, A. Lexikon vybraných tropických dřev multimediální výukové texty. [online]. 2003. URL: URL: http://wood.mendelu.cz/nod/e107_cz/nod_plugins/projects/tropicka_dreva/index.htm.

34

4 VÝCHODISKA ŘEŠENÍ Východiska řešení předložené bakalářské práce jsou dána výběrem ověřovaných materiálů, tzn. vybranými druhy dřev a lepidel, technologickými parametry přípravy vzorků a požadavky na ekologické vlastnosti a zdravotní nezávadnost. Jatoba (Hymenaea courbaril), Merbau (Intsia bijuga), Iroko (Chlorophora excelsa), Hevea (Hevea Brasiliensis) jsou druhy dřev, které se v současné době prověřují pro použití na výrobu spárovek, a proto byla vybrána pro ověření montážního lepení vybranými lepidly. Výběr vhodných lepidel pro lepení spárovek signifikantně ovlivnily požadavky na ekologické, fyzikálně - mechanické a vzhledové vlastnosti lepených spojů. Při zohlednění uvedených vlastností lepených spojů byly zvolená následující vodou ředitelná disperzní lepidla na bázi PVAc, a to RAKOLL LP 8022, PONAL SUPER 3, SYNTURIT B 2/4, které byly zvolené na základě požadavků zadavatele. Mezi další východiska řešení patří výběr technologie lepení, předepsanými požadavky na fyzikálně - mechanické a ekologické vlastnosti lepících směsí. Dalšími východisky byly požadavky na pevnostní vlastnosti lepených spojů, ověřované podle pevnostních požadavků na vlastnosti lepeného spoje, které udává norma ČSN EN 205, pevnost lepeného spojení při tahovém namáhání. Zaměření na splnění předepsaných požadavků na vlastnosti lepidel a lepených spojů je orientováno hlavně na naplnění požadavků na pevnost lepeného spojení při tahovém namáhání podle ČSN EN 205, série expozice číslo 1. (normou je minimální hodnota pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání stanovena na ≥10 MPa) a vyhovění požadavků na ekologičnost a zdravotní nezávadnost, dobrou a jednoduchou zpracovatelnost. Mezi další východiska řešení patří také ověření vhodnosti technologie lepení. Dalším východiskem je přepokládané budoucí využití lepených spárovek, a to na nášlapy, schodnice, stupnice, podstupnice a dalších doplňků ke schodištím. Z tohoto důvodu se ověřovala také zkouška voděodolnosti u lepící směsi PONAL SUPER 3, vzorky byly zkoušeny podle ČSN EN 205 série expozice číslo 4. (normou je minimální hodnota pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání stanovena na ≥8 MPa).

35

5 MATERIÁL A METODIKA 5.1. Požité druhy dřev ƒ ƒ ƒ ƒ

Jatoba (Hymenaea courbaril) Merbau (Intsia bijuga) Iroko (Chlorophora excelsa) Hevea (Hevea Brasiliensis)

5.2 Použitá lepidla 5.2.1 Ponal Super 3 Jednosložkové lepidlo na dřevo na lepení dle normy DIN EN 204/D3. Odolnost proti teplotě (zkouška Watt 91>7 N/mm2). Speciální charakteristiky: ƒ vysoká pevnost spojení ƒ lepené spoje odolné proti vodě ƒ vysoká odolnost proti teplu (zkouška Watt 91 >7 N/mm2) ƒ transparentní lepený spoj ƒ odolnost proti stárnutí ƒ téměř neomezené využití i pro obtížné druhy dřeva Technické údaje: ƒ hodnota pH: přibližně 3 ƒ pevnost spoje Ponal Super 3 vyhovuje požadavkům normy DIN EN 205 třídy D3 ƒ po přidání tužidla splňuje požadavky DIN EN 204/D4 ƒ hustota: Ponal Super 3: přibližně 1,1 g/cm3, Tvrdidlo Ponal D4: přibližně 1,2 g/cm3 ƒ doba zpracovatelnosti pro kvalitu D4: 8 hodin ƒ lepená spára je elastická, šetří nástroje, odolná proti stárnutí, bezbarvá ƒ teplota při nanášení: teplota prostředí i materiálu minimálně 5°C ƒ spotřeba přibližně 150 g/m2 v závislosti na savosti podkladu ƒ doba zavadnutí lepidla při pokojové teplotě (+20°C) maximálně 12 minut (lepidlo D3) nebo 10 minut (lepidlo D4). Nanášení lepidla Štětcem, hřebenem z umělé hmoty, ručním válečkem nebo strojem na nanášení lepidla naneste lepící směs lepidla Ponal SUPER 3 tence na jednu stranu. U tvrdých druhů dřev se doporučuje nanést lepící směs na obě strany. Při práci s lepící směsí nepoužívejte nástroje obsahující železo, protože mohou způsobit odbarvení.

36

Otevřená doba Doba nanášení závisí na okolní teplotě, vlhkosti vzduchu, vlhkosti dřeva a tloušťce nanášeného lepidla. Při okolní teplotě 20°C je maximální doba zavadnutí 15 minut. Díly se spojují, dokud je lepidlo ještě mokrém stavu. Lisovací tlak Závisí na struktuře, tvaru a tloušťce lepeného materiálu. Minimální tlak: 0,2 N/mm2, u montážních spojů a tvrdého dřeva: 0,3 až 0,7 N/mm2. Doba lisování V závislosti na teplotě, druhu a vlhkosti dřeva a množství aplikovaného lepidla. Za normálních podmínek jsou minimální doby lisování následující: 1. Dřevo ƒ přibližně 25 - 30 minut při +10°C ƒ přibližně 15 - 20 minut při +20°C 2. Deska HPL (dekorativní vysokotlaké lamináty) ƒ přibližně 40 minut při +20°C ƒ přibližně 25 minut při +40°C ƒ přibližně 15 minut při +60°C Po sevření za tepla se neprovádí žádné další technologické operace, dokud neproběhne klimatizace.

5.2.2 Rakoll-LP 8022 Jednosložkové D 3 lepidlo, smícháním s tvrdidlem D4. Vlastnosti RAKOLL-LP 8022 je PVAc lepidlo s dobrou voděodolností, které při jednosložkovém zpracování vyhovuje nárokům skupiny D3. Smícháním s RAKOLLGXL 3-Härter nárokům skupiny D4 dle DIN EN 204. RAKOLL-LP 8022 vytvrzuje velmi rychle. Působením tepla se lisovací čas zkracuje. Vytvrzená spára se vyznačuje dobrou odolností vůči zvýšené teplotě. Při opracovávání lepených spár šetří nástroje. Zatřídění dle DIN EN 204 ƒ jednosložkový : D 3 ( certifikát– Rosenheim) s RAKOLL-GXL-3 Härter ƒ smícháním : D 4 ( certifikát-Rosenheim), ro tuto směs je k dispozici i KOMOcertifikát. Použití Příklady klimatických podmínek a oblasti použití : ƒ D3: vnitřní prostory s častým výskytem odtékající vody nebo zkondenzované vody nebo dlouhodobé působení vyšší vzdušné vlhkosti ƒ D4: vnitřní prostory s častým silným působením odtékající vody nebo zkondenzované vody.

37

ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

venkovní oblast odolává povětrnostním podmínkám, avšak s dostatečnou povrchovou úpravou plošné lepení dekoračních folií vysokofrekvenční lepení stacionární olepování hran z dýhy, laminátu a masivních dřevěných lišt plošné lepení HPL/CPL v taktovém lisu korpusové a montážní lepení lepení spárovky, laťovky a bloků z měkkého i tvrdého dřeva

Pokyny pro zpracování Otevřený čas a lisovací čas jsou silně při práci ovlivněny např.: teplotou, vlhkostí vzduchu, savostí materiálu, naneseným množstvím a pnutím v materiálu. Dobrých výsledků je dosaženo za následujících předpokladů : ƒ Teplota místnosti a materiálu 18 - 20 °C ƒ Vlhkost dřeva 8 - 10 % ƒ Relativní vlhkost vzduchu 60 - 70 % Množství nánosu : ƒ montážní lepení ƒ plošné lepení ƒ otevřený čas při 150 g/m2 ƒ lisovací tlak u dílů bez pnutí

160 - 180 g/m2 80 - 140 g/m2 8 - 12 min 0,1 - 0,8 N/mm2 = [MPa]

Minimální lisovací čas : ƒ plošné lepení dekoračních folií v taktových lisech ƒ vysokofrekvenční lepení s ohřevem od ƒ plošné lepení HPL/CPL v taktových lisech při ƒ montážní lepení ƒ spárovka, lepení bloků

5 - 10 s 15 s 70 °C od 45 s 8 - 15 min 10 - 15 min

Nános lepidla RAKOLL®-LP 8022 se obvykle nanáší jednostranně, při požadavku na vyšší vodovzdornost také oboustranně, nanášecím zařízením, válečkem, štětcem nebo jiným zařízením v tenké, rovnoměrné vrstvě. Lisování Lepené díly se spojují v průběhu otevřeného času a lisují tak dlouho, dokud není dosaženo dostatečné počáteční pevnosti. Lisovací tlak by měl být tak velký, aby se lepená spára v celé délce uzavřela. Počáteční pevnost lepené spáry potřebná k dalšímu zpracování se dosáhne v závislosti na druhu materiálu a druhu spoje za krátký čas. Vyšší odolnost lepeného spoje vůči vodě se tvoří pomaleji a dosáhne se až po 7 dnech po slepení.

38

Barvení dřeva S ohledem na rozdílné složení jednotlivých látek ve dřevě, v závislosti na oblasti růstu může dojít v jednotlivých případech k zabarvení spoje, např. u buku, třešni. Vedle toho může kov ve spojení s kyselinami ve dřevě způsobit barevné změny, zvláště u dubu. Doporučuje se provádět vlastní zkoušky. Skladování V dobře uzavřených originálních baleních při normální teplotě. Teplota nad 25°C zkracuje minimální skladovací dobu. RAKOLL-LP 8022 po delším skladování trochu zhoustne. Lepidlo je po důkladném rozmíchání opět použitelné. Je citlivé na mráz.

5.2.3 Synturit B 2/4 Dvousložkový disperzní lepící směs na bázi polyvinylacetátu, proti vodě odolnému a tepelnému namáhání třídy D4 podle ONORM (die österreichische Normungsorganisation) EN 204. S 5% bezbarvé tvrdící přísady B4, dosahuje při 80°C hodnot pevnosti předepsaných Ústavem pro okenní techniku v Rosenheimu. Požití: Masivní a montážní lepení při výrobě stavebně truhlářských výrobků. Lepení okenních hranolů. Zpracování klihu: Synturit B 2/4 Bezbarvá tvrdící přísada B 4

100 Hmotnostních dílů 5 Hmotnostních dílů

Nanášení: Jednostranně nebo oboustranně špachtlí, štětcem, válečkem, nebo strojně. Zpracovatelnost: ƒ v uzavřené nádobě při 20°C asi 5 dní Teplota při zpracování: ƒ minimálně +8°C (nářadí, lepidlo, materiál) Spotřeba: ƒ 200 – 300 g/m2 lepené spáry (orientační hodnoty, přesnou spotřeba se zjišťuje zkusným nánosem a měřením) Vlhkost dřeva: ƒ 8-12%

39

Doba stlačení: ƒ měkké dřevo 20 min / 20°C ƒ tvrdé dřevo 30 min / 20°C ƒ desky z plastů 45 min / 20°C K tomu je nutno připočítat cca 1 minutu prohřátí na 1mm síly materiálu. Bezbarvá tvrdící přísada B4 obsahuje nitrát hliníku. ƒ dráždí oči a pokožku ƒ je nutné vyhýbat se kontaktu s očima a pokožkou ƒ znečištěný nasáklý oděv je nutné ihned svléknout ƒ nesmí de vypouštět do kanalizace ani vodních toků ƒ při požití ihned vyhledat lékařskou pomoc25

5.3 Použité přístroje a pomůcky 5.3.1 Trhací stroj ƒ ƒ ƒ

Veb Thuringer industriewerk rauenstein typ: 2141 odečítaný stupeň B, rozsah 0 – 5000N.

Obr. 12: Detail: upínací čelist trhacího stroje

Obr. 11: Trhací stroj, Veb Thuringer industriewerk rauenstein

25

Technické listy lepidel

40

5.3.2 Hydraulický lis Toto zařízení je součástí dílenského vybavení Lesnické a dřevařské fakulty. Jedná se o hydraulický plošný lis s nastavitelnou teplotou a tlakem. ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

výrobce: ITAL PRESSE plošný rozměr lisovacích desek: 2500 x 1300 mm tlak: 0 – 500 bar teplota: 0 – 150°C zdvih: 650 mm

Obr. 13: Hydraulický lis ITAL PRESSE

5.4 Ostatní přístrojové pomůcky ƒ ƒ ƒ ƒ ƒ

nanášecí stěrka skleněná tyčinka laboratorní váhy – Kern & Sohn GmbH, EW 3000 – 2M, Max. : 3000 g, min. : 0,5 g, e = 0,1g, d = 0,01 g binokulární lupa ZX 12 pilka - čepovka

41

5.5 Metodika 5.6 Příprava vzorků Zkušební vzorky byly nařezány na rozměr 150 x 20 mm o tloušťce 5 mm z vybraných druhů exotických dřev. Povrch nebyl broušený ani upravovaný. Pro měření byly použity čtyři druhy dřeva. Jatoba (Hymenaea courbaril), Merbau (Intsia bijuga), Iroko (Chlorophora excelsa), Hevea (Hevea Brasiliensis). Následně byly k sobě slepeny pomocí vybraných PVAc lepících směsí v kombinacích tak, aby všechny druhy dřeva byl slepeny se všemi testovanými lepidly. Klížení probíhalo v hydraulickém lisu ITAL PRESSE. Byly dodrženy technologie lepení všech lepidel doporučené výrobcem. Po klimatizaci se vymezila zkušební plocha zářezy s rozměry 10 x 20 mm. Je zapotřebí dbát, aby zářezy prořízly vrstvu lepidla. V případě slabé vrstvy lepidla je nutné, aby zářezy co nejméně zasahovaly do druhé časti zkušebního tělesa. Vzorky byly připraveny podle zkušební normy ČSN EN 205, stanovení pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání. 5.7 Zkušební metody Vlastnosti lepidel a pevnosti lepeného spoje byly zkoušené podle následujících zkušebních metod. 5.7.1 Stanovení sušiny v lepících směsích a pojivech podle ČSN EN ISO 3251 (67 3031) Sušina jsou hmotnostní zbytky získané odpařením za předepsaných podmínek zkoušky. Stanovení hmotnostního obsahu netěkavých podílů v lepících směsích, pryskyřicích a roztocích pryskyřic, používaných jako pojivo pro lepící směsi. Miska s plochým dnem se odmastí a vyčistí. Vysuší se v sušárně při předepsané nebo dohodnuté teplotě a době. S přesností na 1 mg se do misky naváží 1 g vzorku a rovnoměrně se rozprostře. Po dohodě je možno požít jiné navážky než 1 g. Miska s navážkou vzorku se ponechá po dobu 10-15 minut při teplotě okolí. Potom se miska se zbytkem zváží s přesností na 1 mg a vypočítá se hmotnost zbytku. Od každé lepící směsi se provedou tři vzorky, z nichž se vypočítá průměr. Dle vlastností pojiva použitých lepidel byla zvolena teplota 125°C, doba vystavení lepidla teplu byla 60 minut. 5.7.2 Stanovení pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání podle ČSN EN 205 Evropská norma ČSN EN 205 popisuje hodnocení lepidel na dřevo a dřevité materiály. Metody podle této normy jsou vhodné k hodnocení pevnosti lepených spojů. Zkušební vzorky se připraví z nepařeného, ohoblovaného dřeva s rovnými vlákny. Úhel mezi letokruhy a rovinou slepu se povoluje 30° až 90°, vlhkost 12 %. Tloušťka vzorků před slepením je 5 mm. Při jejich lepení musí být dodrženy

42

technologické podmínky stanovené výrobcem lepidla. Šířka slepených zkušebních těles je 20 mm a délka 150 mm. Zkušební plocha je vymezena délkou 10 mm. Je zapotřebí dbát, aby zářezy prořízly vrstvu lepidla. V případě slabé vrstvy lepidla je nutné, aby zářezy co nejméně zasahovaly do druhé časti zkušebního tělesa. Zkušební těleso se upne do čelistí hlavy trhacího stroje tak, aby bylo těleso přesně vyrovnáno. Síla zkušebního zařízení musí být vyvíjena při rovnoměrném růstu rychlosti asi 50 mm/min. Pro stanovení porušení dřeva po zkoušce se těleso osvětlí šikmým světlem dopadajícím pod úhlem 10-15°. Opticky se určí rozsah plochy pokryté dřevem bez ohledu na hloubku porušení dřeva. Pro přesnost se berou při hodnocení do úvahy obě porušené plochy a hodnotí se s přesností 10 %.26 Pro vyjádření výsledků zkoušky platí: pevnost – T, v N/mm2 se vypočítá podle vzorce:

T=

Tmax Fmax = A l ⋅b

Kde Fmax je nejvyšší síla v N: A slepená zkušební plocha v mm2 l délka slepené zkušební plochy v mm b šířka slepené plochy v mm

5.7.3 Stanovení voděodolnosti, expozice podle ČSN EN 205 Zkouška voděodolnosti byla prováděna u vybraného PVAc lepidla PONAL SUPER 3. Vzorky byly zkoušeny podle ČSN EN 205 série expozice číslo 4. Sedm dní po slepení se ponořily do studené vody na čtyři dny. Teplota vzduchu: 20°C; relativní vlhkost vzduchu 65±5 %. Po-té se vzorky vyjmuly z vodní lázně a následovala sedm dní klimatizace, pak byla jejich pevnost lepeného spoje při tahovém namáhání odzkoušena na trhacím stroji.

26

Stanovení pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání ČSN EN 205

43

Tab. 3: Zkoušky pevnosti lepených spojů podle sérií expozic - ČSN EN 205 Expozice podle EN 205

Pevnost lepeného spoje v N/mm2 Třídy trvanlivosti

Číslo série Délka expozice a typ D1 D2 D3 expozice prostředí 1 7 dní1),normální2) >10 >10 >10 7 dní normální 3h, 2 studená voda4), 7dní >3 >8 normální 7 dní, normální 4dny >2 3 studená voda4) 7 dní normální 4 4 dny studená voda4) >8 7 dní, normální 7 dní, normální 5 6 h vařící voda 4) 2 h, studená voda 7 dní, normální 6 h vařící voda 6 2 h,studená voda4) 7 dní, normální 1) 1den = 24 h 2) (23±2)°C a ( 50±5)% nebo (20±2)°C a (65±5)% relativní vlhkost vzduchu 3) nevyžaduje se žádná zkouška 4) voda musí mít stejnou teplotu jako použité zkušební prostředí (20 nebo 23°C)

44

D4 >10 >4 -

>4

>8

6 VÝSLEDKY LABORATORNÍHO MĚŘENÍ 6.1 Výsledky zkoušky stanovení sušiny v lepících směsích a pojivech podle ČSN EN ISO 3251 (67 3031) Celkové výsledky zkoušky stanovení sušiny s vybranými druhy PVAc lepidel, jsou shrnuty v tabulce č. 4. Tab. 4: Celkové výsledky zkoušky stanovení obsahu sušiny ve vybraných lepících směsích a pojivech podle ČSN EN ISO 3251 (67 3031) Název lepidla

Teplota (°C)

RAKOLL LP 8022 PONAL SUPER 3 SYNTURIT B 2/4

125 125 125

Obsah sušiny v lepidle (%) Vzorek Vzorek Vzorek 1 2 3 Průměr 51 46 48 48,3 51 47 48 48,6 49 49 51 49,6

Obsah sušiny v lepících směsích 50

48

47,5

SYNTURIT B 2/4

48,5

PONAL SUPER 3

49

RAKOLL LP 8022

Obsah sušiny v (%)

49,5

Druh lepící směsi

Obr. 14: Celkové výsledky zkoušky stanovení obsahu sušiny ve vybraných lepících směsích a pojivech podle ČSN EN ISO 3251 (67 3031).

45

6.2 Výsledky zkoušky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání Výsledky stanovení meze pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání podél vláken, mezi vybranými druhy dřev a PVAc lepidly jsou uvedeny v tabulce 4, 5 ,6. Zkoušeno bylo dle požadavků normy, 30 kusů vzorků od každého druhu dřeva ke konkrétnímu lepidlu. Tab. 5: Celkové výsledky zkoušky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání s vybranými druhy dřev u lepidla RAKOLL LP 8022. RAKOLL LP 8022

Průměr Směrodatná odchylka Min. Max. Medián

Merbau [MPa] 12,11

Jatoba [MPa] 16,08

Iroko [MPa] 8,59

Hevea [MPa] 13,55

3,97

4,27

2,09

3,44

4 19 11,57

6,55 23,4 15,67

5,3 14,6 8,3

4,6 20,6 14,1

Celkové výsledky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání vybraných dřev s lepidlem RAKOLL LP 8022 25

Síla [MPa]

20

Směrodatná ochylka

15

Průměr 10

1 díl = 5 [Mpa] 5

- Limitní hodnota 0

Merbau

Jatoba Iroko Druhy dřev

Hevea

Obr. 15: Závislost pevnosti lepeného spoje s použitým lepidlem RAKOLL LP 8022 a vybranými druhy dřev.

46

Tab. 6: Celkové výsledky zkoušky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání s vybranými druhy dřev u lepidla PONAL SUPER 3. PONAL SUPER 3

Průměr Směrodatná odchylka Min. Max. Medián

Merbau [MPa] 12,05

Jatoba [MPa] 14,87

Iroko [MPa] 8,15

Hevea [MPa] 10,35

3,17

3,92

1,64

2,11

6,78 19,5 11,95

8,15 22,25 14,2

5,05 11,55 7,8

6,75 14,25 10,35

Celkové výsledky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání vybraných dřev s lepící směsí PONAL SUPER 3 20 18 16

Směrodatná ochylka

Síla [MPa]

14 12

Průměr

10 8

1 díl = 2 [MPa]

6 4

- Limitní hodnota

2 0

Merbau

Jatoba Iroko Druhy dřev

Hevea

Obr. 16: Závislost pevnosti lepeného spoje s použitým lepidlem PONAL SUPER 3 a vybranými druhy dřev.

47

Tab. 7: Celkové výsledky zkoušky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání s vybranými druhy dřev u lepidla SYNTURIT B 2/4. SYNTURIT B 2/4

Průměr Směrodatná odchylka Min. Max. Medián

Merbau [MPa] 9,05

Jatoba [MPa] 10,58

Iroko [MPa] 7,05

Hevea [MPa] 8,52

2,14

2,82

0,95

2,61

5,75 15,45 8,85

5,5 16,4 9,97

5,5 9,25 6,87

5,5 15,65 7,9

Celkové výsledky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání vybraných dřev s lepidlem SYNTURIT B 2/4 16 14

Směrodatná ochylka

Síla [MPa]

12 10

Průměr

8 6 4

1 díl = 2 [MPa]

2

- Limitní hodnota

0

Merbau

Jatoba Iroko Druhy dřev

Hevea

Obr. 17: Závislost pevnosti lepeného spoje s použitým lepidlem SYNTURIT B 2/4 a vybranými druhy dřev.

48

Tab. 8: Výsledky zkoušky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání s vybranými druhy dřev pomocí lepidla RAKOLL LP 8022. RAKOLL LP 8022 Druh dřeva: Číslo MERBAU Porušení JATOBA Porušení IROKO Porušení HEVEA Porušení vzorku [MPa] spoje [MPa] spoje [MPa] spoje [MPa] spoje 1 8,79 D/L 23 D 7,8 D 14 D/L 2 10,01 D/L 23,4 D 10,7 D 14,27 D 3 13,75 D/L 8 L 5,6 D 13,5 D 4 17,5 D 18,5 D 11,35 D 16 D 5 16,25 D 19,5 D 7 D 17,28 D 6 12,5 D/L 12,9 D 10,35 D 4,6 L 7 9,79 D 17,4 D 5,5 D 20,5 D 8 8 D/L 15,5 D 10 D 16,5 D 9 9,75 D 13,26 D 7,75 D 12,2 D 10 16,5 D 12,75 D 10,6 D 16,5 D 11 11,5 D 20,75 D 11,25 D 11,26 D 12 4 L 20,5 D 7,3 D 10,5 D 13 15,5 D 16,76 D 8,35 D 14,65 D 14 17 D 21,76 D 8,35 D 10,35 D 15 17,5 D 23,25 D 5,3 D 18,2 D 16 13,79 D 6,55 L 12,45 D/L 17,6 D 17 9 D 15,4 D 8,6 D 8,55 D/L 18 11,65 D 13,75 D 14,6 D 10,6 D 19 6 L 12,76 D/L 8 D 14,55 D 20 11,05 D 16,15 D 8,25 D 14,7 D 21 11,5 D/L 15 D 7,1 D 8,25 D/L 22 5,75 D/L 15,74 D 8,6 D 15,9 D 23 17,25 D 10 D/L 5,75 D/L 16,2 D 24 5,5 L 11,05 D/L 6,3 D/L 9,6 D 25 19 D 15,6 D/L 7,75 D/L 13,8 D 26 14,25 D 18,4 D 9,3 D/L 16,8 D 27 15,78 D 16,6 D 8,41 D/L 15,5 D 28 13,1 D/L 14,8 D/L 9,11 D 11,5 D/L 29 11,2 D/L 20,4 D 8,2 D/L 12,6 D 30 10,9 D/L 13,1 D/L 8,1 D/L 10,05 D Legenda: D – Porušení nastalo ve dřevě (porušení vláken) D/L – Porušení nastalo ve dřevě a lepené spáře L – Porušení nastalo v lepené spáře

49

Tab. 9: Výsledky zkoušky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání s vybranými druhy dřev pomocí lepidla PONAL SUPER 3. PONAL SUPER 3 Druh dřeva: Číslo MERBAU Porušení JATOBA Porušení IROKO Porušení HEVEA Porušení vzorku [MPa] spoje [MPa] spoje [MPa] spoje [MPa] spoje 1 12,6 D 13,3 D/L 6,25 D/L 10 D 2 12,7 D 17,95 D 6,95 D/L 10,3 D 3 9 D/L 9,6 D/L 7,25 D 12,45 D 4 14,5 D 14,8 D 6 D/L 12,7 D/L 5 19 D 9,55 D/L 10,7 D 6,75 D/L 6 12,2 D 13,3 D 7,3 D/L 8,5 L 7 8 L 12 D/L 7,55 D/L 8,9 L 8 12,1 D 19,9 D 5,05 L 14,25 D 9 9,7 D 9,05 D/L 10,3 D 11,75 D 10 9,6 D/L 18,25 D 9,5 D/L 12,65 D/L 11 18,5 D/L 11,05 D/L 8 D/L 13,29 D 12 6,78 D/L 22,25 D 8,05 D/L 13,59 D/L 13 13,95 D 20,05 D 9,95 D/L 8,5 D/L 14 13,75 D 16,45 D/L 9,75 D/L 9 D 15 12,1 D/L 16 D/L 9,25 D/L 13,4 D 16 16,8 D 12,45 D 6,95 D/L 6,75 D 17 14,15 D 12,3 D 11,5 D/L 8,5 D 18 13 D 21,55 D 6,5 D/L 7,95 D 19 11,5 D 18,1 D 6,25 D/L 8,6 D/L 20 19,5 D 8,15 D/L 8,35 D/L 10,7 D 21 9 D/L 16,7 D 11,55 D 11 D 22 9,2 D 18,2 D 7,25 D/L 10,4 D 23 11,6 D 21,75 D 7,6 D/L 11,99 D 24 9,8 D 10,95 D/L 10,15 D 10,7 D 25 9,29 D 11,4 D/L 7,3 D/L 6,8 D/L 26 8,12 D 12,8 D/L 6,6 D/L 12,5 D 27 12,1 D 13,6 D/L 8,1 D/L 9,1 D 28 11,8 D 16,2 D 7,4 D/L 8,9 D 29 9,9 D 15,4 D/L 8,6 D/L 10,8 D 30 11,4 D 13,3 D/L 8,8 D/L 9,9 D

50

Tab. 10: Výsledky zkoušky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání s vybranými druhy dřev pomocí lepidla SYNTURIT B 2/4. SYNTURIT B 2/4 Druh dřeva: Číslo MERBAU Porušení JATOBA Porušení IROKO Porušení HEVEA Porušení vzorku [MPa] spoje [MPa] spoje [MPa] spoje [MPa] spoje 1 12 D/L 10,3 D 7,5 D 9,25 L 2 9 D/L 15,75 D 7,75 D 7,9 D 3 11,8 D/L 5,5 D/L 5,75 D 15,65 D 4 8,75 D/L 11,95 D/L 7,15 D/L 12,75 D 5 10,45 D 6,4 D/L 6,65 D 13,1 D 6 6 D/L 14,95 D/L 8,7 D 12,55 D 7 15,45 D 12,25 D 7,1 D 8,4 D/L 8 8,55 D/L 13,25 D 6,5 D 13,95 D 9 9,1 D/L 8,95 D 6 D 11,2 D 10 8,7 D/L 8,55 D 5,5 D 6 L 11 7,1 D/L 10,95 D 8,15 D 8,15 D 12 6,4 L 13,9 D 9,25 D/L 9,25 D/L 13 12,9 D 9,25 L 6,4 D 6,4 D 14 8,65 D 9,6 D/L 6 D 6 D 15 8,05 D/L 8 L 7 D 7 D 16 11,45 D 11,65 D/L 6,75 D 6,75 D 17 9,55 D 9,5 L 5,5 D/L 5,5 D/L 18 9,4 D 13,5 D 6,4 D 6,55 D 19 10,2 D/L 7,1 D 8 D 6,4 D 20 10,75 D/L 16,4 D 6,15 D/L 8 D 21 7,4 D 10,15 D/L 6,75 D 6,1 D/L 22 8,5 D/L 6,4 L 6,3 D 6,75 D 23 7,25 D 13,6 D 8,25 D 6,3 D 24 6,25 L 9,75 D/L 6,4 D/L 8,25 D 25 5,75 L 9,8 D/L 7,75 D/L 6,4 D/L 26 9,1 D/L 13,85 D/L 6,61 D/L 7,75 D 27 8,8 D/L 9,25 D/L 8,1 D/L 9,12 D/L 28 6,4 D/L 8,36 D/L 7,9 D/L 8,6 D/L 29 8,9 D/L 11,1 D/L 8 D/L 7,7 D/L 30 9,1 D/L 7,6 L 7,3 D/L 7,9 D/L

51

Výsledky pevnosti lepeného spojení vybraných druhů dřev při tahovém namáhání s lepidlem RAKOLL 18 16

12 10

1 díl = 2 [MPa]

8

0

HEVEA

2

IROKO

4

JATOBA

6 MERBAU

Síla odtrhu [MPa]

14

Druh dřeva

Obr. 18: Celkové výsledky pevnosti lepených spojů u vybraných dřev s lepidlem RAKOLL LP 8022.

Výsledky pevnosti lepeného spojení vybraných druhů dřev při tahovém namáhání s lepidlem PONAL SUPER 3 16 14

Síla odtrhu [MPa]

12 10

1 díl = 2 [MPa]

8

- Limitní hodnota

6

HEVEA

IROKO

0

JATOBA

2

MERBAU

4

Druhy dřev

Obr. 19: Celkové výsledky pevnosti lepených spojů u vybraných dřev s lepidlem PONAL SUPER 3.

52

Výsledky pevnosti lepeného spojení vybraných druhů dřev při tahovém namáhání s lepidlem SYNTURIT B 2/4 12

8

1 díl = 2 [MPa] 6

- Limitní hodnota

4

HEVEA

0

IROKO

2

JATOBA

1 MERBAU

Síla odtrhu [MPa]

10

Druhy dřev

Obr. 20: Celkové výsledky pevnosti lepeného spojení u vybraných dřev s lepidlem SYNTURIT B 2/4.

Přehled výsledků pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání, vybraných druhů dřev s PVAc lepícími směsy 18 16

12

1 díl = 2 MPa

10

- Limitní hodnota

8

RAKOLL LP 8022

PONAL SUPER 3

Hevea

Iroko

Jatoba

Merbau

Hevea

Iroko

Jatoba

Merbau

0

Hevea

2

Iroko

4

Jatoba

6 Merbau

Síla odtrhu [MPa]

14

SYNTURIT B 2/4

Druh lepící směsi na konkrétním druhu dřeva

Obr. 21: Přehled výsledků pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání, vybraných druhů dřev s vybranými PVAc lepícími směsi.

53

6.3 Zkouška voděodolnosti Zkouška voděodolnosti byla prováděna u vybraného PVAc lepidla PONAL SUPER 3. Vzorky byly zkoušeny podle expozice ČSN EN 205 série expozice číslo 4. Sedm dní po slepení se ponořily do studené vody na čtyři dny. Teplota vzduchu: 20 °C. Relativní vlhkost vzduchu 65±5 %. Po-té byly vzorky vyjmuty z vodní lázně a následovala sedm dní klimatizace, pak byla jejich pevnost lepeného spoje v tahu odzkoušena na trhacím stroji. Tab. 11: Celkové výsledky pevnosti lepeného spoje s lepidlem PONAL SUPER 3 a vybranými druhy dřev při zkoušce voděodolnosti podle expozice ČSN EN 205 série expozice číslo 4. PONAL SUPER 3

Průměr Směrodatná odchylka Min. Max. Medián

Merbau [MPa] 9,45

Jatoba [MPa] 14,56

Iroko [MPa] 5,7

Hevea [MPa] 6,54

1,88

2,59

0,8

1,47

6 13,05 9,45

9,98 20,5 14

4,1 7,9 5,85

4,75 9,9 6,1

Celkové výsledky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání vybraných dřev s lepidlem PONAL SUPER 3 20 18 16

Směrodatná ochylka

Síla [MPa]

14 12

Průměr

10 8 6

1 díl = 2 [MPa] - Limitní hodnota

4 2 0

Merbau

Jatoba Iroko Druhy dřev

Hevea

Obr. 22: Závislost pevnosti lepeného spoje pomocí lepidla PONAL s vybranými druhy dřev při zkoušce voděodolnosti podle expozice ČSN EN 205 série expozice číslo 4.

54

Tab. 12: Test voděodolnosti, (ČSN EN 205 série expozice číslo 4), výsledky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání s vybranými druhy dřev, pomocí lepidla PONAL SUPER 3.

PONAL SUPER 3 Druh dřeva: Číslo MERBAU Porušení JATOBA Porušení IROKO Porušení HEVEA Porušení spoje spoje spoje spoje vzorku [MPa] [MPa] [MPa] [MPa] 11,3 D/L 13,7 D/L 4,1 D/L 9,9 D/L 1 7,29 D/L 17,85 D/L 6 D/L 4,75 D/L 2 6 D/L 13,65 D/L 7,9 D/L 6,55 D/L 3 8,95 D/L 14,85 D/L 4,95 D/L 6,05 D/L 4 12,05 D/L 20 D/L 5,55 D/L 5,58 D/L 5 13,05 D/L 20,5 D/L 6,35 D/L 5,31 D/L 6 9,95 D/L 16 D/L 5,9 D/L 6,2 D/L 7 10,1 D/L 14 D/L 5 D/L 6,15 D/L 8 11,1 D/L 12,5 D/L 6,1 D/L 5,8 D/L 9 12,8 D/L 15,2 D/L 5,8 D/L 6,1 D/L 10 11,6 D/L 13,3 D/L 6,6 D/L 6,5 D/L 11 9,3 D/L 9,98 D/L 5,3 D/L 5,9 D/L 12 10,9 D/L 12,1 D/L 5,1 D/L 5,5 D/L 13 9,8 D/L 10,5 D/L 5,5 D/L 6,1 D/L 14 10,1 D/L 16,11 D/L 6,1 D/L 9,8 D/L 15 8,7 D/L 13,5 D/L 4,9 D/L 5 D/L 16 7,6 D/L 17,5 D/L 5,5 D/L 5,5 D/L 17 9,1 D/L 12,56 D/L 5,9 D/L 6 D/L 18 7,1 D/L 14,5 D/L 6,1 D/L 7,1 D/L 19 6,55 D/L 19,1 D/L 4,9 D/L 6,9 D/L 20 9,9 D/L 10 D/L 5,1 D/L 9,8 D/L 21 11,1 D/L 13,8 D/L 6,6 D/L 4,9 D/L 22 7,05 D/L 15,8 D/L 5 D/L 5,3 D/L 23 12,1 D/L 16,7 D/L 5,9 D/L 6,1 D/L 24 8,3 D/L 12,5 D/L 7 D/L 8,8 D/L 25 9,6 D/L 15 D/L 4,3 D/L 8,9 D/L 26 7,9 D/L 13,6 D/L 6,3 D/L 8 D/L 27 8,5 D/L 14,11 D/L 6,6 D/L 5,1 D/L 28 6,9 D/L 14,9 D/L 4,9 D/L 5,8 D/L 29 9,1 D/L 13 D/L 6 D/L 7 D/L 30

55

Závislost pevnosti lepeného spoje pomocí lepidla PONAL SUPER 3 s vybranými druhy dřev, před a po zkoušce voděodolnosti podle expozice ČSN EN 205, série expozice číslo 4 a 1. 16 14

Síla [MPa]

12 10 8

1 díl = 2 MPa - Limitní hodnota

6

Po zkoušce

Hevea

Iroko

Jatoba

Merbau

Hevea

Iroko

0

Jatoba

2

Merbau

4

Před zkouškou Druhy dřev

Obr. 23: Závislost pevnosti lepeného spoje pomocí lepidla PONAL s vybranými druhy dřev před a po zkoušce voděodolnosti podle expozice ČSN EN 205, série expozice číslo 4 a 1.

56

6.4 Fotografie porušení spoje vzorků při stanovování pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání podle ČSN EN 205 Fotografie byly pořízeny pomocí binokulární lupy typ ZX 12, osazeným digitální zrcadlovkou OLYMPUS E 330.

Obr. 24: Porušení lepeného spoje, k porušení došlo ve dřevě a v lepené spáře (D/L), zvětšeno 3,5×

Obr. 25: Porušení lepeného spoje, k porušení došlo ve dřevě (D), zvětšeno 3,5×

57

Obr. 26: Detail porušení lepeného spoje, k porušení došlo ve dřevě (D), zvětšeno 6,25×

Obr. 27: Detail porušení lepeného spoje, k porušeni došlo ve dřevě a lepené spáře (D/L), zvětšeno 6,25×

58

Obr. 28: Celkový pohled na porušený spoj, zvětšeno 3,5×

59

7. DISKUSE A VYHODNOCENÍ VÝSLEDKŮ Práce se zabývá navržením a výběrem vhodného PVAc lepidla pro konkrétní druh tropického dřeva, které vyhovuje všem předepsaným požadavkům na vlastnosti lepených spojů. Vhodné lepidlo bylo vybráno na základě dosažených výsledků laboratorních měření pevnosti lepeného spoje podle ČSN EN 205. Všechny lepící směsi testovaných lepidel se nanášely ve stejných laboratorních podmínkách. Hmotnost nánosů byla podle doporučení výrobce uvedených v technických listech. Testovací vzorky z tropických dřev byly připraveny také stejně. Získané výsledky zkoušek s měřitelnými hodnotami byly statisticky vyhodnoceny. Nejvyšší podíl sušiny v lepících směsích a pojivech podle ČSN EN ISO 3251 (673031), ověřovaných druhů lepidel byla naměřena u lepidla SYNTURIT B 2/4 (49,6 %), dále u PONALU SUPER 3 (48,6 %) a nejmenší podíl byl naměřen u RAKOLLU LP 8022 (48,3 %). Porovnání podílů sušiny jednotlivých lepících směsí je na obr. 14. U stanovení pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání se nejlépe ukázalo řešení spojení pomocí PVAc lepidla RAKOLL LP 8022, a to u všech vybraných tropických druhů dřev. Nejvyšší dosažené hodnoty pevnosti lepeného spoje s tímto lepidlem byly u dřeva Jatoby. Průměrná hodnota dosahovala hodnot 16,08 MPa se směrodatnou odchylkou - 4,27 MPa. Naměřené hodnoty ostatních dřev činily: Hevea 13,55, smodch. - 3,44; Merbau - 12,11, smodch. - 3,97 MPa. Iroko nevyhovělo limitnímu minimu pevnosti lepeného spoje (limitní minimum podle série expozice číslo 1 je ≥10 MPa) a s hodnotami o průměru: 8,59, smodch. - 2,09 MPa, byla shledána tato kombinace jako nevyhovující. Druhého nejvyššího výsledku bylo dosaženo za použití technologie lepení lepící směsi lepidla PONAL SUPER 3. Zde byla naměřena nejlepší průměrná hodnota u dřeva Jatoby - 14,87 MPa se směrodatnou odchylkou - 3,92 MPa. Naměřené hodnoty u ostatních dřev činily: Merbau 12,05, smodch. - 3,17; Hevea – 10,35, smodch. 2,11[Mpa]. Iroko opět nevyhovělo limitnímu minimu pevnosti lepeného spoje. Pevnost lepeného spojení s výsledky: průměrná hodnota - 8,15, smodch. - 1,64 Mpa, byly stanoveny jako nevyhovující. Nejnižších hodnot aritmetických průměrů naměřených veličin bylo dosaženo s dvousložkovou PVAc lepící směsí SYNTURIT B 2/4 s bezbarvou tvrdící přísadou B4. Nejvyšších hodnoty byly naměřeny u Jatoby – 10,58, se směrodatnou odchylkou - 2,82 MPa. Ostatní dřeviny nevyhověly limitnímu minimu pevnosti lepeného spoje. Naměřené hodnoty u ostatních dřev činily: Merbau – 9,05, smodch. - 2,14; Hevea – 8,52, smodch. - 2,61; Iroko – 7,05, smodch. - 0,95 Mpa. Nejvyšší hodnoty byly vždy naměřeny na zkušebních vzorcích z Jatoby. Tento druh dřeva ze všech vybraných má velmi vysokou hustotu, malé póry a homogenní anatomickou stavbu. Díky těmto vlastnostem dosahuje vyšší pevnosti lepeného spojení něž ostatní vybrané druhy dřev. K porušení u zkoušených vzorků docházelo nejčastěji v D/L nebo i v lepené spáře, kvůli malé pórovitosti a malému proniknutí lepidla do dřeva. U lepených spojů dřeva Iroko byly dosaženo nejnižších hodnot. Jedním z důvodů, který ovlivňuje pevnost lepeného spoje je velikost pórů. Druh tropického dřeva Iroko se vyznačuje velkými průměry i hloubkou pórů. K porušení lepených spojů dřeva Iroko dochází vlivem jeho anatomické stavby většinou v adherentu - ve dřevě. U všech

60

ověřovaných lepících směsí Iroko nevyhovělo limitnímu minimu pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání podle ČSN EN 205. Po vyhodnocení všech laboratorních zkoušek a porovnání dosažených výsledků se jeví jako nejvhodnější kombinace z vybraných a ověřovaných návrhů užití PVAc lepící směsi RAKOLL LP 8022 s dřevem Jatoba. Spoj dosažený touto lepící směsí splnil jak předepsané požadavky pevnosti lepených spojů , tak i ekologické požadavky. Porovnání celkových výsledků je na obr. 20. Zároveň byla ověřena voděodolnost lepeného spoje PVAc lepidla PONAL SUPER 3 a všech ověřovaných adherentů zkušebním postupem podle ČSN EN 205, číslo série expozice 4. Nejvyšších hodnot při stanovení pevnosti lepeného spoje bylo dosaženo u zkušebních vzorků z Jatoby – 14,56 MPa se směrodatnou odchylkou 2,59 MPa. Snížení pevnosti o 2,1 % oproti vzorkům které byly zkoušeny podle série expozice číslo 1. U Merbau – 9,45, smodch. – 1,88 MPa, snížení pevnosti o 21,6 %. Ostatní druhy dřev nevyhověly limitnímu minimu stanovenému normou. (limitni minimum podle série expozice číslo 4 je ≥8 MPa) Naměřené hodnoty u ostatních dřev činily: Hevea – 6,54, smodch. - 1,47. Snížení pevnosti o 36,9 %; Iroko – 5,7, smodch. – 0,8. Snížení pevnosti o 30,1 %. Porovnání výsledků této zkoušky je na obr. 21.

61

8. ZÁVĚR Tato bakalářská práce byla zaměřena na lepení spárovek tropických druhů dřev a na montážní lepení tropických dřev vybranými druhy PVAc lepidel. Úkolem bylo ověřit fyzikální a mechanické vlastnosti lepidel a vliv vybraného druhu dřeva i lepidla na pevnost lepeného spoje a jeho voděodolnosti. U vybraných druhů lepících směsí byly měřeny pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání podél vláken podle ČSN EN 205 v závislosti na použitých adherentech. Byl tedy prokázán významný vliv použitého druhu lepící směsi a lepeného druhu dřeva na pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání. Mezi lepenými spoji jednotlivých dřev, které byly slepené stejným typem lepící směsi byly zaznamenány velké rozdíly v závislosti na lepeném druhu adherentu. Na základě výsledků těchto zkoušek lze konstatovat, že nejvyšších hodnot pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání podél vláken dosáhl ze všech navržených a zkoušených možností lepený spoj lepící směsi lepidla RAKOLL LP 8022. Tento spoj vykázal vyhovující výsledky, v pevnostní zkoušce se všemi vybranými druhy tropických dřev kromě lepeného spoje dřeva Iroka, které nevyhovělo limitnímu minimu, (≥10 MPa podle ČSN EN 205, číslo série expozice 1) s žádným typem ověřované lepící směsi. Součástí byla také zkouška voděodolnosti u lepených spojů lepící směsí PONALU SUPER 3, podle série expozice 4. Opět nejlepší výsledky měly lepené spoje dřeva Jatoba, u níž došlo ke snížení pevnosti lepeného spojení jen o 2,1 %. U lepených spojů Merbau snížení pevnosti o 21,6 %. Ostatní ověřovaná exotická dřeva nevyhověla limitnímu minimu (≥8 MPa podle ČSN EN 205, série expozice číslo 4). Nejnižších hodnot pevnosti lepených spojů bylo dosaženo u dřeva Iroka, kde došlo ke snížení pevnosti o 30,1 %. Pro úspěšné používání lepidel v praxi je důležitá znalost technologických postupů lepení a rovněž faktorů, které ovlivňují pevnost lepených spojů. Nedostatky adheziv a nerespektování jejich deklarovaných vlastností bývají většinou příčinami vad vzniklými při jejich aplikaci nebo při užívání výrobku u konečného spotřebitele. Proto je nutné věnovat zvýšenou pozornost výběru vhodného lepidla a jeho odzkoušení.

62

9. RESUME This bachelor work was written with the focal point on adhesion and bonding techniques of Finger–Jointed wood of a tropical kind, with regards to assembling these with all the selected PVAc adhesives. The aim was to test all the physical and mechanical characteristics of all the selected adhesives and their effects on all the selected types of wood. The main focus was on bonding techniques such as strength of glued wood combination and how well waterproofed the glued joint was. All of the chosen kinds of bonding mixtures were measured with regards to their strength of tension of their fibres according to ČSN EN 205 in relation to all adhesives that were used. It was demonstrated that there was a vast influence with regards to the bonding mixture and the type of wood when it comes to strength of the given glued combinations and their tension on the fibres. There were vast differences being recorded between all tested combinations of wood and glue. Based on these tests it is possible to state that of all tested combinations the highest strength of the glue was achieved with adhesive mixture RAKOLL LP 8022. This particular glue showed satisfactory results with regards to the strength test on all chosen types of tropical wood, except Iroko wood. Iroko wood did not comply with the minimum requirement (≥10 MPa in accordance with ČSN EN 205, number series exposure 1) with any of the tested bonding substances. Another category was to test the waterproof quality on all glued joints that were put together with gluing mixture PONALU SUPER 3 - in accordance with ČSN EN 205, series exposure number 4. Repeatedly, the best results of the glued joints were those of Jatoba wood, which showed lowering of the strength by only 2,1 %. The strength of Merbau wood joints were lowered by 21,6 %. The rest of the tested exotic woods did not comply with the minimum requirement (≥8 MPa in accordance with ČSN EN 205, series exposure number 4). Finally the lowest of the values was demonstrated by the Iroko wood which decreased its strength by 30,1 %. For successful application of all adhesives, it is important to follow all technical procedures, bonding techniques and other factors that affect the strength of a glued joint. Inadequacies of particular adhesives as well as disregarding some of an adhesive’s particular characteristics are the typical causes of damage that may occur after application. It is therefore very important to pay utmost attention when choosing the right kind of adhesive for a particular instance of use.

63

10. SEZNAM ZKRATEK Å D D/L FR HPL L MDF ONORM PF PVAc pH smodch UF WPS 88

angstorm, jednotka napětí 10-10 m porušení ve dřevě porušení ve dřevě a lepidle fenol-rezorcinoformaldehydová lepící směs dekorativní vysokotlaké lamináty porušení v lepené spáře polotvrdé vláknité desky die österreichische Normungsorganisation fenolformaldehydová lepící směs polyvinylacetát vyjadřuje, zda vodný roztok reaguje kysele či alkalicky směrodatná odchylka močovinoformaldehydová lepící směs odolnost lepeného spoje při tepelném namáhání

64

11. SEZNAM POUŽITÉ LITERATURY [1.] [2.] [3.] [4.]

[5.] [6.] [7.] [8.]

[9.] [10.] [11.] [12.] [13.]

[14.]

BANDUHN, N. Aducational materials Bonding adhesives textbooks [online]. 2004. URL: www.feica.com . ČSN EN 205, Stanovení pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání, 1995 EISNER, K., BERGER, V., HAVLÍČEK, V., OSTEN, M., Příručka lepení dřeva, 2.přepracované vydání, SNTL, Praha 1966, 287s. LIPTÁKOVÁ, E. - SEDLIAČIK, M., Chémia a plikácia pomocných látok v drevárskom priemysle. Bratislava. Alfa – Vydavatel´stvo technickej a ekonomickej literatúry, 1989. 520 s. ISBN 80-05-00116-9 SEDLIAČIK, J., 2007, Príprava a úprava lepidiel a lepiacich zmesí . Stolařský magazín. 1-2/2007. str. 10-11. ISBN 1335-7018 SEDLIAČIK, J., 2007, Lepenie dreva s nedrevenými materiálami . Stolařský magazín. 1-2/2007. str. 12-14. ISBN 1335-7018 ŠLEZINGEROVÁ, J. - GANDĚLOVÁ, L., Stavba dřeva. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2002. 187 s. ISBN 80-7157-636-0. ŠLEZINGEROVÁ, J. -- GRYC, V. -- GANDELOVÁ, A. Lexikon vybraných tropických dřev - multimediální výukové texty. [online]. 2003. URL: URL: http://wood.mendelu.cz/nod/e107_cz/nod_plugins/projects/tropicka_dreva/index .htm. TESAŘOVÁ, D., Povrchová úprava nábytku. 2005. TRÁVNÍK, A., Technologické operace výroby nábytku. 1. vyd. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická univerzita, 2005. 178 s. ISBN 80-7157-865-7. ZELA V., Diplomová práce, Úprava reologie lepidla určeného pro lepení materiálů na bázi dřeva s cílem omezení sedimentace plniv, 2006 NUTSCH, W., a kolektiv, Příručka pro truhláře, 2003. ISBN 80-86706-14-1 POLÁŠEK, J. -- POLÁŠEK, M. Nové normy pro dřevěné podlahoviny. (3) Spojované dílce z rostlého dřeva. Podlahy a interiér. 2004. sv. 7-8, č. 7, s. 28-30. ISSN 1214-391X. SEDLIAČIK, M. -- SEDLIAČIK, J. Technológia spracovania dreva II. : Časť: Lepidlá a pomocné látky. 1. vyd. Zvolen: Technická univerzita vo Zvolene, 1995. 247 s. ISBN 80-228-0399-5.

65

12. SEZNAM TABULEK Tab. 1.: Třídy trvanlivosti lepeného spoje podle klimatických podmínek a užití .......... 14 Tab. 2: Požadavky na lepidla podle pevnosti lepeného spoje......................................... 15 Tab. 3: Klasifikace podle vzhledu, pro ostatní listnaté druhy dřev ................................ 28 Tab. 3: Zkoušky pevnosti lepených spojů podle sérií expozic - ČSN EN 205............... 44 Tab. 4: Celkové výsledky zkoušky stanovení obsahu sušiny ve vybraných lepících směsích a pojivech podle ČSN EN ISO 3251 (67 3031)........................................ 45 Tab. 5: Celkové výsledky zkoušky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání s vybranými druhy dřev u lepidla RAKOLL LP 8022. .......................................... 46 Tab. 6: Celkové výsledky zkoušky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání s vybranými druhy dřev u lepidla PONAL SUPER 3. ........................................... 47 Tab. 7: Celkové výsledky zkoušky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání s vybranými druhy dřev u lepidla SYNTURIT B 2/4............................................. 48 Tab. 8: Výsledky zkoušky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání s vybranými druhy dřev pomocí lepidla RAKOLL LP 8022. ................................ 49 Tab. 9: Výsledky zkoušky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání s vybranými druhy dřev pomocí lepidla PONAL SUPER 3. ................................. 50 Tab. 10: Výsledky zkoušky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání s vybranými druhy dřev pomocí lepidla SYNTURIT B 2/4................................... 51 Tab. 11: Celkové výsledky pevnosti lepeného spoje s lepidlem PONAL SUPER 3 a vybranými druhy dřev při zkoušce voděodolnosti podle expozice ČSN EN 205 série expozice číslo 4. ............................................................................................. 54 Tab. 12: Test voděodolnosti, (ČSN EN 205 série expozice číslo 4), výsledky pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání s vybranými druhy dřev, pomocí lepidla PONAL SUPER 3................................................................................................... 55

66

13. SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1: Výskyt tropických lesů na Zemi........................................................................... 8 Obr. 2: Struktura lepeného spoje .................................................................................... 20 Obr.3 Nárůst pevnosti spojů lepených disperzními PVAc lepidly. ............................... 23 Obr. 4: Tvorba lepidlového filmu vodou ředitelných disperzních lepidel odpařením vody [9.].................................................................................................................. 27 Obr. 5: Nejčastější spojení přířezů na šířku.................................................................... 29 Obr. 6: Zásady polohy klížení přířezů .......................................................................... 30 Obr. 8: Merbau ............................................................................................................... 32 Obr. 10: Hevea................................................................................................................ 34 Obr. 12: Detail: upínací čelist trhacího stroje ................................................................. 40 Obr. 11: Trhací stroj, Veb Thuringer industriewerk rauenstein ..................................... 40 Obr. 13: Hydraulický lis ITAL PRESSE ........................................................................ 41 Obr. 14: Celkové výsledky zkoušky stanovení obsahu sušiny ve vybraných lepících směsích a pojivech podle ČSN EN ISO 3251 (67 3031)........................................ 45 Obr. 15: Závislost pevnosti lepeného spoje s použitým lepidlem RAKOLL LP 8022 a vybranými druhy dřev.......................................................................................... 46 Obr. 16: Závislost pevnosti lepeného spoje s použitým lepidlem PONAL SUPER 3 a vybranými druhy dřev.......................................................................................... 47 Obr. 17: Závislost pevnosti lepeného spoje s použitým lepidlem SYNTURIT B 2/4 a vybranými druhy dřev.......................................................................................... 48 Obr. 18: Celkové výsledky pevnosti lepených spojů u vybraných dřev s lepidlem RAKOLL LP 8022.................................................................................................. 52 Obr. 19: Celkové výsledky pevnosti lepených spojů u vybraných dřev s lepidlem PONAL SUPER 3................................................................................................... 52 Obr. 20: Celkové výsledky pevnosti lepených spojů u vybraných dřev s lepidlem SYNTURIT B 2/4................................................................................................... 53 Obr. 21: Přehled výsledků pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání, vybraných druhů dřev s vybranými PVAc lepícími směsi. ...................................................... 53 Obr. 22: Závislost pevnosti lepeného spoje pomocí lepidla PONAL s vybranými druhy dřev při zkoušce voděodolnosti podle expozice ČSN EN 205 série expozice číslo 4. ................................................................................................................................ 54 Obr. 23: Závislost pevnosti lepeného spoje pomocí lepidla PONAL s vybranými druhy dřev před a po zkoušce voděodolnosti podle expozice ČSN EN 205, série expozice číslo 4 a 1. ............................................................................................................... 56 Obr. 24: Porušení lepeného spoje, k porušení došlo ve dřevě a v lepené spáře (D/L), zvětšení 3,5× ........................................................................................................... 57 Obr. 25: Porušení lepeného spoje, k porušení došlo ve dřevě (D), zvětšení 3,5× .......... 57 Obr. 26: Detail porušení lepeného spoje, k porušení došlo ve dřevě (D), zvětšení 6,25× ................................................................................................................................ 58 Obr. 27: Detail porušení lepeného spoje, k porušeni došlo ve dřevě a lepené spáře (D/L), zvětšení 6,25× ......................................................................................................... 58 Obr. 28: Celkový pohled na porušený spoj, zvětšení 3,5× ............................................. 59

67

14. SEZNAM PŘÍLOH Příloha 1: Podmínky pro lepení spárovek z exotických dřevin, vycházejících ze standardů podnikové normy, firmy SWN MORAVIA s.r.o................................... 69 Příloha 2: Podmínky pro lepení spárovek, vycházejících ze standardů podnikové normy, firmy SWN MORAVIA s.r.o.................................................................................. 70

68

15. PŘÍLOHY Příloha 1: Podmínky pro lepení spárovek z exotických dřevin, vycházejících ze standardů podnikové normy, firmy SWN MORAVIA s.r.o. Podmínky pro lepení spárovky z exotických dřevin. Pro lepení dílců určených pro schodiště je třeba dodržovat „Podmínky pro lepení spárovky v SWN“ z 15. 3. 2006 a navíc použít u exotů následující typ lepidla: 1/ lisovací čas: Rakoll er 3 otevřená doba 0,5–12 min., lisování min. 30 minut Synturit B2/4 s tuž. 1,0-10 min., min. 60 minut 7/ klimatizace (schnutí) min. 16 hodin tj. do příští směny (do následného opracování), především je třeba tuto dobu schnutí dodržovat u oprav, které chceme přednostně a nenecháváme čas lepidlu dostatečně vytvrdnout. Zde nejčastěji vzniká problém s vylézáním lepidla ze spáry. 8/ teplota vzduchu při schnutí po lisování = 18,0 - 25,0 0C v hale 9/ lisovací tlak - na lisech Dvořák je rozteč lisovacích válců dána a nelze měnit. Dosahované tlaky jsou dostatečné při tlaku v hydraulickém systému 150 bar = 15 Mpa. Na lisu Hess při lisování nášlapů tl. 40 i 50 mm nastavovat písty dle rozpisu: požadované měrné tlaky: tvrdé dřeviny: 0,8 –1 ,2 Mpa dosahovaný měrný tlak měkké dřeviny: 0,4 - 0,7 MPa při tlaku manometru 150 bar nášlapy 40, 50 mm nášlapy 40, 50 mm

délka do 120cm 3 písty = 1,45 – 1,95 MPa délka nad 120cm 4 písty = 1,50 – 2,05 MPa

Při lisování sloupků písty srazit těsně k sobě: sloupky 80x80, 100x100 mm délka do 120cm 4 písty = 0,90 - 1,00 MPa sloupky 80x80, 100x100 mm délka nad 120cm 5 a více = 0,75 – 0,95 MPa sloupky pentagon š. 120-130 jen písty těsně u sebe = 0,50 – 0,70 Mpa PROTO: Při lisování širokých sloupků (pentagonů) přidat navíc ztužidla pro dosažení potřebné síly stlačení pro tvrdé dřeviny 0,8 – 1,2 MPa.27 Mladoňovice 15. 3. 2006 27

Ing. Josef Pacal

PACAL J., Podniková norma

69

zásob. a technologie Příloha 2: Podmínky pro lepení spárovek, vycházejících ze standardů podnikové normy, firmy SWN MORAVIA s.r.o. Podmínky pro lepení spárovky v SWN

verze: 11.8.2006

Pro lepení dílců určených pro schodiště je třeba dodržovat tyto podmínky pro lepení a následné zpracování: 1/ vlhkost dřeva 2/ teplota dřeva

6,0 - 10,0 % zabezpečeno nákupem, sušením 18,0 - 23,0 0C zabezpečeno klimatizací

3/ teplota vzduchu 18,0 - 25,0 0C v hale při lepení 4/ vlhkost vzduchu 40 - 50 %

zabezpečeno zvlhčovacím systémem Merlin

5/ nános lepidla 230 +-30 gram/m2 Uvedený nános běžně dosahujeme jedním přejezdem válečkem, každý další přejezd již souvislého nánosu (bez vynechaných míst) je zbytečný a nevhodný. Je třeba nanášet válečkem rovnoměrně po celé ploše lepené plochy jednostranně. 6/ lisovací čas: Ponal Super 3 otevřená doba 0,5–12 min., lisování min. 30 minut Rakoll LP 8022 otevřená doba 0,5–12 min., lisování min. 30 minut Synturit B2/4 s tužidlem 1,0-10 min., min. 60 minut 7/ klimatizace (shrnutí) min. 16 hodin tj. do příští směny (do následného opracování), především je třeba tuto dobu schnutí dodržovat u oprav, které chceme přednostně a nenecháváme čas lepidlu dostatečně vytvrdnout. Zde nejčastěji vzniká problém s vylézáním lepidla ze spáry. 8/ teplota vzduchu při schnutí po lisování = 18,0 - 25,0 0C v hale 9/ lisovací tlak - na lisech Dvořák je rozteč lisovacích válců dána a nelze měnit. Dosahované tlaky jsou dostatečné při tlaku v hydraulickém systému 150 bar = 15 MPa. Na variabilním lisu Dvořák (Hess) při lisování nášlapů tl. 40 i 50 mm nastavovat písty dle rozpisu: požadované měrné tlaky: tvrdé dřeviny: 0,8–1,2 Mpa dosahovaný měrný tlak měkké dřeviny: 0,4-0,7 MPa při tlaku manometru 150 bar nášlapy 40, 50 mm nášlapy 40, 50 mm

délka do 120cm 3 písty = 1,45 – 1,95 MPa délka nad 120cm 4 písty = 1,50 – 2,05 MPa

Při lisování sloupků písty srazit těsně k sobě (rozteč min. 350 mm):

70

sloupky 80x80, 100x100 mm délka do 120cm 4 písty = 0,90 - 1,00 MPa sloupky 80x80, 100x100 mm délka nad 120cm 5 a více = 0,75 – 0,95 MPa sloupky pentagon š. 120-130 jen písty těsně u sebe = 0,50 – 0,70 MPa PROTO: Při lisování širokých sloupků (pentagonů) přidat navíc ztužidla pro dosažení potřebné síly stlačení pro tvrdé dřeviny 0,8 – 1,2 MPa.28 Mladoňovice 11. 8. 2006

28

Ing. Josef Pacal technologie

PACAL J., Podniková norma

71