TECHNICKÁ UNIVERZITA VO ZVOLENE DREVÁRSKA FAKULTA
DÝHOVANIE NÁBYTKOVÝCH DIELCOV Z MDF KONTAKTNÝM LEPIDLOM
DIPLOMOVÁ PRÁCA
2011
Bc. Vendula Zemanová, DiS.
TECHNICKÁ UNIVERZITA VO ZVOLENE DREVÁRSKA FAKULTA
DÝHOVANIE NÁBYTKOVÝCH DIELCOV Z MDF KONTAKTNÝM LEPIDLOM
DIPLOMOVÁ PRÁCA
Študijný program:
Nábytok a výrobky z dreva
Pracovisko (katedra/ústav):
Katedra nábytku a drevárskych výrobkov
Vedúci diplomovej práce:
doc. Ing. Ján Sedliačik, PhD.
Konzultant diplomovej práce:
Ing. Milan Kollár, PhD.
Zvolen 2011
Bc. Vendula Zemanová, DiS.
Poděkování Děkuji vedoucímu mé diplomové práce doc. Ing. Jánu Sedliačiku, PhD. za odbornou pomoc a poskytnutí rad a zkušeností v oblasti lepidel a lepení. Dále děkuji panu Júliusi Kušpálovi za praktickou pomoc při zkoušce pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky.
Abstrakt v českém jazyce V diplomové práci se zabývám zkoumáním vhodnosti použití kontaktního lepidla v oblasti dýhování plošných a tvarových dílců. Dále srovnáním vlastností lepeného spoje při použití kontaktních a PVAC lepidel. Za použití dvou zkoušek na pevnost lepeného spoje jsem zjišťovala konkrétní hodnoty při různých variantách lepení. Výběr vhodné varianty lepení bychom chtěli využít v praxi na dýhování nábytkových dílců z MDF v sériové výrobě.
Abstrakt v cizím jazyce In my diploma work, I have researched the suitability of contact adhesive for use in veneering flat and shaped parts. I compared the properties of bonded joints made using contact adhesive and PVAC glue. I conducted two tests for each joint variation in order to compile data on bond strength. Using this data, it will enable me to select the method best suited to the manufacture of veneered medium density fibreboard for use furniture parts.
Obsah Obsah ............................................................................................................................... 5 Seznam obrázků.............................................................................................................. 7 Seznam tabulek ............................................................................................................... 9 Seznam zkratek a značek ............................................................................................. 10 Slovník termínů............................................................................................................. 11 Úvod ............................................................................................................................... 12 1 Cíl práce ................................................................................................................... 13 2 Současný stav řešené problematiky....................................................................... 14 2.1
Teorie lepení ........................................................................................................ 14
2.2
Parametry lisování ............................................................................................... 15
2.3
Materiály vstupující do procesu dýhování .......................................................... 17 2.3.1 Dýhy................................................................................................................ 17 2.3.2 MDF deska...................................................................................................... 22 2.3.3 Lepidlo ............................................................................................................ 22 2.3.3.1 Kontaktní lepidlo .................................................................................. 23 2.3.3.2 PVAC lepidlo........................................................................................ 27
2.4 Dýhování................................................................................................................. 28 3 Rozbor problematiky v podniku............................................................................ 29 3.1 Konkrétní případy použití kontaktního lepidla ...................................................... 33 3.1.1 Dýhování rovných dílců (odlehčených).......................................................... 33 3.1.2 Dýhování tvarových dílců............................................................................... 34 3.1.3 Dýhování dílců atypických rozměrů ............................................................... 35 3.2 Analýza příčin vzniku rozlepeného spoje při kontaktním lepení...........................36 4
Metodika práce a metody zkoumání.....................................................................37
4.1 Příprava vzorků a dýhování ................................................................................... 37 4.1.1 Parametry ovlivňující lisování ....................................................................... 37 4.1.1.1 Velikost nánosu.................................................................................... 37 4.1.1.2 Lisovací tlak.................................................................................... .....37 4.1.1.3 Otevřený čas......................................................................................... 38 4.1.1.4 Lisovací čas.......................................................................................... 38 4.1.2 Podmínky lisování ......................................................................................... 38 4.2 Zápis hodnot lisování zkušebních vzorků............................................................... 39
4.3 Zkoušení pevnosti spoje.........................................................................................40 4.3.1 Dlátová zkouška..............................................................................................40 4.3.2. Zkouška pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky...........................................43 5
Vyhodnocení výsledků a diskuse.................................................................... .....45
Závěr .............................................................................................................................. 55 Seznam použité literatury ............................................................................................ 56 Přílohy............................................................................................................................ 57
Seznam obrázků Obr. 1
Metody sesazování - spoj rovný ..................................................................... 18
Obr. 2
Metody sesazování - spoj bodový................................................................... 18
Obr. 3
Sesazování páskou celistvou........................................................................... 19
Obr. 4
Sesazování páskou perforovanou.................................................................... 19
Obr. 5
Sesazování tavným vláknem........................................................................... 19
Obr. 6
Velikosti nánosu kontaktního lepidla stříkáním ............................................. 25
Obr. 7
Riziková místa při dýhování tvarového dílce ................................................. 28
Obr. 8
Nepřilnutá dýha k podkladu při dýhování ve vákuovém lise ......................... 29
Obr. 9
Vákuový lis před zatažením membrány.......................................................... 29
Obr. 10 Vákuový lis po zatažení membrány................................................................ 30 Obr. 11 Odlehčená deska ............................................................................................ 32 Obr. 12 Defekty na odlehčené desce po zadýhování ................................................... 32 Obr. 13 Dýhovaný tvarový dílec.................................................................................. 33 Obr. 14 Defekt na tvarovém dílci po zadýhování ........................................................ 33 Obr. 15 Dýhovaná police ............................................................................................. 34 Obr. 16 Defekt na polici po zadýhování ...................................................................... 34 Obr. 17 Speciální dláto na dlátovou zkoušku............................................................... 39 Obr. 18 Způsob odlupování dýhy z MDF desky.......................................................... 39 Obr. 19 Výsledek dlátové zkoušky - MDF deska, odloupnutá dýha ........................... 40
7
Obr. 20 Přípravek na zkoušku pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky....................... 42 Obr. 21 Stroj na zkoušku pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky .............................. 43 Obr. 22 Schéma místa porušení zkušebního vzorku .................................................... 44
8
Seznam tabulek Tab. 1
Srovnání kontaktního a PVAC lepidla - dýhování plošných dílců ................. 31
Tab. 2
Srovnání kontaktního a PVAC lepidla - dýhování tvarových dílců ............... 31
Tab. 3
Analýza příčin vzniku rozlepeného spoje při kontaktním lepení.................... 35
Tab. 4
Zápis hodnot lisování zkušebních vzorků - nános 1 + 1................................. 38
Tab. 5
Zápis hodnot lisování zkušebních vzorků - nános 2 + 2................................. 38
Tab. 6
Vážení vzorků před a po nanesení kontaktního lepidla .................................. 38
Tab. 7
Zápis hodnot zkoušky pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky vzorek č.1, vzorek č.2........................................................................................................ 45
Tab. 8
Zápis hodnot zkoušky pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky vzorek č.3, vzorek č.4........................................................................................................ 46
Tab. 9
Zápis hodnot zkoušky pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky vzorek č.5, vzorek č.6........................................................................................................ 47
Tab. 10 Zápis hodnot zkoušky pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky vzorek č.7, vzorek č.8........................................................................................................ 48 Tab. 11 Zápis hodnot zkoušky pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky vzorek č.9, vzorek č.10...................................................................................................... 49 Tab. 12 Zápis hodnot zkoušky pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky vzorek č.11, vzorek č.12...................................................................................................... 50 Tab. 13 Zjištěné hodnoty dlátové zkoušky .................................................................. 51
9
Seznam zkratek a značek
MDF polotvrdá vláknitá deska MPa
megapascal, 106 Pa
π
matematická konstanta, je přibližně 3,14159265
Pa.s
Pascal . sekunda
RH
pevnost v tahu kolmo na rovinu desky
s
směrodatná odchylka
vk
variační koeficient
Pm
manometrický tlak
Fsp
specifický tlak
DTD dřevotřísková deska DVD dřevovláknitá deska
10
Slovník termínů Kontaktní lepidlo je lepidlo vytvrzující vyprcháním kapalných složek lepidla. PVAC lepidlo je polyvinylacetátové lepidlo . MDF deska je polotvrdá vláknitá deska Sériová výroba je opakovaná výroba dílců stejných rozměrů a vlastností. Defekt je chyba, nežádoucí stav. Vytvrzování je změna vlastností lepidel. Otevřený čas je doba, za kterou je možno uskutečnit lepení. Polymerizace je reakce, při které vzniká makromolekula z jednoduchých molekul.
11
Úvod Dýhování je povrchová úprava dekoračním materiálem za účelem zlepšení technických a estetických vlastností výrobku. V nábytkářském průmyslu lze dýhování využít na téměř všechny druhy nábytku. Vzhledem k příznivým vlastnostem jako je tvarová stálost, dostupnost dřevin, vyloučení nežádoucích chyb z materiálu, cena a v neposlední řadě i úspora dřeva jako surovinové základny je dýhování neustále vyhledáváno řadou zákazníků. Firma Truhlářství Josef Budil - Budenín se zabývá zakázkovým truhlářstvím a poskytováním služeb jako je výroba dýhových sesazenek, dýhování, lepení laminátů, výroba lisovaných polotovarů a egalizace plošných dílců. Ve firmě se dýhováním zabýváme 5 let. Na počátku jsme sbírali zkušenosti v oblasti plošného dýhování a v poslední době jsme rozšířili obzor i v oblasti dýhování tvarových dílců. Jedna z nejdůležitějších aspektů mající vliv na kvalitu zadýhované plochy je výběr vhodného typu lepidla, určení velikost nánosu lepidla a stanovení lisovacích podmínek. V diplomové práci se zabýváme zkoumáním vhodnosti použití kontaktního lepidla v oblasti dýhování plošných a tvarových dílců. Dále srovnáním vlastností lepeného spoje při použití kontaktních a PVAC lepidel. Vlastnosti lepeného spoje PVAC lepidlem jsou ve firmě odzkoušené, proto jsme se zaměřili na pevnost lepeného spoje u lepidla kontaktního. Zkoušky jsme prováděli dvěma způsoby, z nichž jedna byla hlavní a druhá pouze orientační. Dané téma zpracováváme kvůli zvýšení efektivity práce v podniku.V případě nahrazení PVAC lepidla lepidlem kontaktním, bychom snížili čas potřebný na dýhování a uspokojili tak zvyšující se
poptávku na dýhování tvarových dílců a dýhování
atypických plošných dílců, bez nákupu dalšího lisovacího zařízení.
12
1 Cíl práce Cílem této diplomové práce je zjistit důvod vzniku defektů po zadýhování kontaktním lepidlem a posoudit, zda použití tohoto lepidla bude pro firmu Truhlářství Josef Budil, ve stávajících podmínkách ekonomicky výhodnější než do této doby používané PVAC lepidlo. Aktuálnost tématu: nyní se ve firmě k dýhování plošných i tvarových dílců používá PVAC lepidlo, což není z časových důvodů u tvarových dílců ekonomicky příliš výhodné. Je potřeba zvýšit produktivitu práce, což nám delší doba vytvrzení PVAC lepidla neumožňuje. Produktivitu práce bychom chtěli zvýšit použitím kontaktního lepidla, které má mnohonásobně menší dobu vytrvzení. Problém který chceme vyřešit: s použitím kontaktních lepidel máme ve firmě špatné zkušenosti z hlediska pevnosti spoje. Po zadýhování jsou pozorovány defekty. Někdy se projevují chyby hned po zalisování, jindy až po delší době, nebo po následné povrchové úpravě lakováním. Při zjišťování informací o zkušenostech v jiných firmách jsme zjistili, že zhruba polovina dotázaných firem, má obdobné negativní zkušenosti při lepení tímto lepidlem. Podle výrobce je ale toto lepidlo z pohledu pevnosi lepeného spoje velmi dobré a spolehlivé. Používané metody a postup řešení: pevnost spoje (dýha/MDF) jsme zkoušeli dlátovou zkouškou a zkouškou pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky. Výsledky jsme postupně vyhodnocovali a zjišťovali důvod, proč nám při použití spoj špatně držel a tvořily se po zadýhování defekty.
13
2 Současný stav řešené problematiky 2.1 Teorie lepení Kontaktní lepení – způsob lepení, kde spoj vzniká působením tlaku, po vyprchání kapalných složek z použitého lepidla. Postup lepení kontaktním lepidlem: 1) nanesení lepidla na jednu plochu 2) nanesení lepidla na druhou plochu 3) odvětrání prchavých složek = zavadnutí lepidla 4) přitlačení obou lepených ploch k sobě
Faktory ovlivňující pevnost spoje -
výška tlaku
-
velikost nánosu
-
doba použitelnosti
-
podmínky skladování
Kontaktní lepidla se používají na lepení za normální teploty (20 ± 2 °C). Faktory ovlivňující lepení -
druh lepeného materiálu, vlhkost , opracování povrchu
-
druh použitého lepidla
-
způsob a rozsah nanášení lepidla
-
způsob a podmínky lisování (tlak, teplota, čas)
-
bezpečnostní a hygienické opatření
Příprava povrchu a aplikace lepidla: - povrchy obou lepených dílců (MDF, dýha) musí být zbaveny prachu, čisté, odmaštěné, stejná vlhkost – 12%. - obě plochy (oba dílce) je potřeba stříkat minimálně jednou vodorovně a jednou svisle, aby byla pokryta větší plocha dílce. Pro větší pokrytí lepené plochy se doporučuje provádět nánosy dva. 14
2.2 Parametry lisování Mezi nejdůležitější parametry ovlivňující lisování patří: lisovací tlak, lisovací čas a lisovací zařízení. [Sedliačik, 2005] Manometrický tlak Tlak je potřebný na spojení lepidlem nanesených částí dřeva a na odstranění nerovnosti povrchu, aby se po celé lepené spáře vytvořila tenká uzavřená vrstva lepidlové směsi a tím se zamezilo tvorbě vzduchových bublin. V provozu se pohybuje specifický tlak takto: -
měkké dřeviny 0,2 – 1,2 MPa
-
tvrdé dřeviny 1,5 – 2,5 MPa
-
DTD až 3,5 MPa
-
DVD 7 MPa
Vysokým tlakem se vytlačí z lepené spáry hodně lepidla nebo se lepidlo vtlačí do dřeva = chudé spoje.
Manometrický tlak P (lisovací tlak) se vypočte podle vzorce: P= (P/s*n)*S [MPa]
P – specifický tlak [MPa], obyčejně udaný s – plocha pístu lisu [mm2] n – počet pístů S – plocha lisovaného materiálu [mm2]
Lisovací čas -
na vytvrzování má největší vliv teplota. Od ní závisí délka lisovacího času. Při lisování za studena je čas mnohonásobně vyšší, než při lisování za teploty.
15
Lisovací zařízení 1) Ruční: - přítlak válečkem (plochy které nelze lisovat strojně - odlehčené desky) 2) Strojní: -
hydraulické lisy
-
pneumatické lisy
-
mechanické lisy
-
autoklávy
16
2.3 Materiály vstupující do procesu dýhování 2.3.1
Dýhy
Dýhy a dýhování -
používají
se
jako
dekorační
materiál
za
účelem
zabezpečení
požadovaného vzhledu -
lze je použít i jako materiál podkladový (poddýhy)
Dýhy mohou mít různé tloušťky: 0,5 - 2,5 mm. Dýhy lze vyrábět z kmene stromu, nebo z části oddenkové. (tzv. kořenice). Jsou vyrobeny krájením, loupáním nebo řezáním.
Podle způsobu výroby a podle polohy nástroje v závislosti na průběhu letokruhů dřeva rozlišujeme: [Réh, 2007] -
dýhy řezané tangenciálně, polotangenciálně a radiálně
-
dýhy krájené tangenciálně, polotangenciálně, a radiálně
-
dýhy loupané centricky, excentricky a radiálně
Pro dekorační účely se většinou používají krájené dýhy. Dýhy jsou dodávány ve svazcích, rozděleny podle dřeviny, tloušťky a kvality dýhy. U běžných tlouštěk 0,5 - 0,8 mm bývá většinou 32 listů v jednom svazku. Dýhy jsou uloženy ve svazku, tak jak jsou odřezávány (krájeny) z kmene stromu. Druhy dýh: a) běžné a exotické dýhy Tyto dýhy jsou dodávány v různých tloušťkách, šířkách a délkách podle tvaru kmene. Mohou být v přírodním odstínu, přibarveny, případně napařeny (např.buk).
17
b) dýhy s reprodukovatelnou kresbou = lamidýhy, arodýhy, alpidýhy Jsou to uměle vyrobené dýhy, vzniklé krájením bloků, které jsou ze slepených dýh. Mají typickou páskovou texturu. Neprodávají se ve svazcích, ale podle požadavku na m2 .
18
Sesazování dýh Účelem sesazení dýh je vytvořit požadovaný formát (sesazenku), který odpovídá formátu výrobku nebo dílce.
Postup sesazení dýh: 1) rozbalení svazku dýh 2) délkové zakrácení požadovaného počtu dýhových listů na rozměr sesazenky 3) začištění (hoblování, nůžky) styčných ploch 4) slepení, sešití (páska, nit) 5) zalepení konců dýhové sesazenky papírovou páskou nebo tavným lepidlem
Metody sesazování 1) lepidlem (tavné)
- spoj rovný - nános na dotykové plochy (obr. 1) - spoj bodový - nanášení na plochu dýh, přes spáru (obr. 2)
Obr.1 Spoj rovný
2 ) páskou
Obr.2 Spoj bodový
- páska celistvá (obr. 3) - páska perforovaná (obr. 4)
Aplikace: na vrchní část dýhové sesazenky Výhody: nenáročnost na zařízení a vybavení, spoj je velmi pevný Nevýhody: malá produktivita práce, páska se musí po zadýhování ze sesazenky odbrousit, nebo pomocí vody odlepit
19
Obr.3 Sesazování páskou celistvou
Obr.4 Sesazování páskou perforovanou
3 ) tavným vláknem
- spoj cik-cak (obr.5)
Aplikace: na spodní část dýhové sesazenky Lepidlo se aktivuje teplem. Výhody: velká produktivita práce, použití v kusové i sériové výrobě, velká pevnost spoje. Nevýhody: krátká životnost lepidla v cívce. Náročnost na obsluhu sešívačky. Kopírování tvaru lepidla na povrchu zadýhovaného dílce.
Obr.5 Sesazování tavným vláknem spoj cik-cak
20
Chyby při sesazování: -
nedokonale začištěné styčné plochy dýh (vyštípaná vlákna - dub, jasan, wenge...).
-
špatné dosednutí styčných ploch (projeví se hlavně při moření).
-
málo roztavené tavné vlákno (je zkopírované po zadýhování - nelze vybrousit).
-
nevhodně složená textura (zkládá se podle požadavků zákazníka).
21
2.3.2. MDF deska MDF (medium density fibreboard) = polotvrdá vláknitá deska s hustotou 350 až 800 kg.m-3, vzniklá zpracováním dřevní suroviny. Základní složkou je dřevní částice. Použití od roku 1960. Technologický postup výroby MDF desek: 1) příprava surovin 2) úprava surovin 3) formátování koberce 4) lisování 5) klimatizace
Výhody MDF desek: -
využití méně kvalitního dřeva
-
využití dřevního odpadu
-
rozměrová stabilita - tvarová stálost
-
lze povrchově upravovat
-
přijatelná cena
2.3.3. Lepidlo Spojovací prostředek sloužící ke spojení dvou nebo více elementů. Výběr lepidla závisí na druhu spojovaného materálu, požadovaných vlastnostech spoje, podmínkách lepení, použití výrobku, druhu lepení.
22
2.3.3.1. Kontaktní lepidlo Typ použitého lepidla - CONATO SP contact Cíl a oblast použití Kontaktní lepidlo v tlakové nádobě. Vyznačuje se velmi vysokou lepivostí, počáteční pevností, vysokou tepelnou odolností spoje, dlouhým otevřeným časem a oproti běžným chloroprenovým lepidlům je téměř bez zápachu. Lepidlo je vhodné na lepení dřeva, dýhy, kovů, gumy, textilií, většiny plastů, kartonu, polyetylénu, betonu, laminátů a mnoha dalších problematicky lepitelných materiálů. Je vhodný i pro lepení pěnového polystyrenu na jiný typ materiálu - nutné nanést pouze na druhou lepenou plochu a po zavadnutí obě lepené plochy přitlačit. Vhodné i pro lepení některých typů podlahovin na čistý a hladký povrch a pro lepení podlahových soklů a lišt.
Výhody: -
nízký zápach a zdravotní nezávadnost
-
vysoká tepelná odolnost spoje
-
dlouhá otevřená doba
-
krátký montážní čas
-
vysoká lepivost
-
čistá a rychlá práce
-
široký rozsah volitelné šířky nánosu
-
krátká doba zavadnutí
-
nízká spotřeba
Charakteristika Typ
bezbarvá kapalina
Aplikace
stříkáním
Měrná hustota
0,9 - 0,99 g.cm-3
Obsah sušiny
29 ± 1 %
Vydatnost
až 16m2/1 l
23
Tepelná odolnost spoje
až 105º C
Otevřená doba
až 24 hodin
Doba zavadnutí
30 s až 2 minuty
Spotřeba
50 - 70 ml/m2
Optimální podmínky pro lepení Teplota lepených materiálů a prostoru
20 ºC
Relativní vlhkost
45 - 55%
Doba zrání spoje při 20º C
48 hodin
Aplikace Lepené plochy musí být čisté, suché, zbavené prachu a mastnoty. Lepidlo se nanáší oboustranně pokrytím 80 - 100 % lepené plochy a po zavadnutí minimálně 30 sekund (v závislosti na vlhkosti a teplotě) se lepené plochy spojí. Vyšší vlhkost a nižší teplota zpravidla zpomalují zavadnutí lepidla. Některé porézní materiály mohou vyžadovat dva nástřiky. Pro dosažení dokonalejšího spoje se doporučuje nanést na jednu lepenou plochu lepidlo vodorovně a na druhou plochu svisle.
Skladování Minimální doba trvanlivosti je 12 měsíců při teplotě 15 - 35º C v originálním uzavřeném obalu. Skladovat mimo dosah dětí. Neskladovat na studené betonové podlaze.
24
Zařazení kontaktního lepidla CONATO SP contact
Podle způsobu tuhnutí Disperzní - tuhnou v důsledku oddyfundování vody do dřeva.
Podle vzniku Syntetické - mají lepší vlastnosti než přírodní lepidla (pevnost lepeného spoje, tepelná, chemická a biologická odolnost). Jsou to nevyčerpatelné zdroje.
Podle stavby Termoplastické - jsou většinou jednosložková lepidla, tvrdnoucí difuzí rozpouštědel do lepeného materiálu. Vznikají polymerizací.
Podle složení Rozpouštědlové
Podle původu Kaučukové - patří do skupiny polymerizačních elastomerních lepidel. Používají se na lepení kovů, dřeva, plastů a betonu.
Podle způsobu vulkanizace Samovulkanizační - jsou použitelné při běžné teplotě.
25
Velikost nánosu lepidla pomocí spreje
příliš velký nános lepidla
vhodný nános lepidla
příliš malý nános lepidla
Obr. 6 Velikosti nánosu kontaktního lepidla stříkáním [http://www.oakwoodveneer.com/tips/spray.html]
26
2.3.3.2. PVAC lepidlo Disperzní lepidlo na dřevo D3/D4 báze
polyvinilacetát - disperze
barva
bílá
hustota
1,08 g/cm3
obsah pevných látek
cca 50 %
tepelná odolnost po vytvrzení
80 ºC
skladovatelnost
12 měsíců
množství nanášeného lepidla
80 - 140 g/m2
otevřená doba
8 - 10 min
minimální doba lisování
při teplotě 20 ºC
10 - 15 min
při teplotě 50 ºC
5 - 10 min
při teplotě 80 ºC
1 - 8 min
Pracovní podmínky teplota materiálu
18 - 20 ºC
teplota lepidla
18 - 20 ºC
relativní vlhkost vzduchu
60 - 70 %
27
2.4 Dýhování Dýhování je úprava ploch dekoračním materiálem za účelem zvýšení technických a estetických vlastností. Výhody dýhování -
lze snadno vyloučit chyby v materiálu
-
dílce nepracují jako masiv
-
cena
-
větší dostupnost všech dřevin
-
vytvoření estetické textury
Procesy dýhování -
nanášení lepidla (většinou na podklad, ale i na dýhy)
-
lisování a klimatizace
-
vytvrzování (konečná pevnost spoje bývá garantována od výrobce někdy až po několika hodinách).
Druhy dýhování: plošné - plošné lisy, ruční dýhování tvarové - vákuové lisy, ruční dýhování Podle použité teploty: za studena za tepla Nebezpečí při dýhování -
protékání lepidla
-
posunutí dýhové sesazenky
-
málo lepidla - spoj nedrží
-
krátký čas lisování - spoj nedrží
Dýhovat lze jednostranně a oboustranně. Při jednostranném použití se většinou používá jako protitah papír (kvůli tvarové stabilizaci rozměrů). Jednostranné dýhování se využívá na neviditelné plochy.
28
3 Rozbor problematiky v podniku Z ekonomických důvodů (ušetření času) jsme zkoušeli dýhovat tvarové i plošné dílce pomocí kontaktního lepidla. PVAC lepidlo v naší firmě běžně používáme k lepení a dýhování rovných dílců. U dílců tvarových nám toto lepidlo nevyhovuje. Má delší dobu vytvrzování, což nám neumožňuje ho použít v případě sériové výroby. Další vlastností tohoto lepidla je, že lepidlo je v tekutém skupenství, je kluzké, proto lze pohybovat s položenou dýhou na dílci. Pokud lisujeme dílce rovné, je toto výhoda (lze si následně upravit polohu dýhy). Pokud ale lisujeme dílce tvarové ve vákuovém lise, je to velká nevýhoda. Stahující se membrána totiž dýhovou sesazenku po kluzkém lepidle stahuje dolu. Dále v případě i minimální nepřesnosti tvarového dílce, se nám většinou dýha v rizikových místech (obr.6) nepřichytí (obr.7). Tomuto by se zamezilo použitím kontaktního lepidla. Doba úplného zatáhnutí dílce membránou trvá několik minut (obr 8.a obr.9). Podle velikosti dílce se čas pohybuje od 1 do 6 minut. Další nevýhodou je, že než se membrána zatáhne, lepidlo zasychá. Po částečném zaschnutí před přilnutím dýhy, nemáme zaručenou dostatečnou pevnost spoje.
Obr.7 Riziková místa při dýhování tvarového dílce
29
Obr.8 Nepřilnutá dýha k podkladu při dýhování ve vákuovém lise
Obr.9 Vákuový lis před zatažením membrány
30
Obr.10 Vákuový lis po zatažení membrány
31
Srovnání kontaktního a PVAC lepidla Tabulka 1 Dýhování plošných dílců kritéria
PVAC lepidlo
kontaktní lepidlo
lisovací čas
dlouhý
krátký
cena
nižší
vyšší
pohyblivost dýhy s
ano (výhoda)
ne (nevýhoda)
ano
ne
dobrá
tvorba defektů
naneseným lepidlem možnost oboustranného dýhování kvalita zadýhovaného dílce
Tabulka 2 Dýhování tvarových dílců kritéria
PVAC lepidlo
kontaktní lepidlo
lisovací čas
dlouhý
krátký
cena
nižší
vyšší
pohyblivost dýhy s
ano (nevýhoda)
ne (výhoda)
možnost oboustranného
ne (zasychá před
ne
dýhování
nanesením druhé strany)
kvalita zadýhovaného dílce
vznikají prázdná místa
naneseným lepidlem
při ručním přitlačení lze vyplnit nepřesnost formy
32
3.1 Konkrétní případy použití kontaktního lepidla při dýhování V těchto případech jsme místo PVAC lepidla použili lepidlo kontakní. Typ lepidla Conato SP contact. Velikost a postup nánosu jsme prováděli podle návodu a následné předváděcí akce od prodejce lepidla.
3.1.1. Dýhování rovných dílců (odlehčených)
Obr.11 Odlehčená deska
V tomto případě jsme museli kontaktní lepidlo použít z technických důvodů. Při vložení do hydraulického lisu se v prázdných místech deska promáčkla a dýha k podkladu nepřilnula, z tohoto důvodu nešla odlehčená deska zalisovat běžným lepidlem. Použili jsme kontaktní lepení. Lepidlo jsme nastříkali dvěma směry (horizontálně, vertikálně) tlak jsme vyvinuli ručním válečkem a následně špalíkem dřeva pro naprosté stlačení . Výsledek = místy se vytvořily defekty.
Obr.12 Defekty na odlehčené desce (bubliny) po zadýhování
33
3.1.2 Dýhování tvarových dílců
Obr.13 Dýhovaný tvarový dílec
Tento dílec jsme lisovali ve vákuovém lise. Aby se nám dýha před úplým stlačením nepohybovala, zvolili jsme k dýhování kontaktní lepidlo. Lepidlo jsme opět nastříkali dvěma směry. Dílec po zalisování vypadal hladce. Po delší době (cca 1 měsíc) se dýhová sesazenka zvedla ve spoji.
Obr.14 Defekt na tvarovém dílci po zadýhování
34
3.1.3. Dýhování dílců atypických rozměrů
Police délky 6 metrů se nám na jedno přitlačení nevešla do plošného lisu. Proto jsme ji zadýhovali kontaktním lepidlem, ručně přitlačili válečkem a následně ještě přitlačili v lise za studena na pár vteřin (vložení a posouvání na třikrát).
Obr.15 Dýhovaná police
Výsledek: Po zadýhování nebyly pozorovány žádné chyby. Při následném lakování police, se dýhová sesazenka zvedla ve spoji. Byl použit nános lepidla stříkáním 1+ 1.
Obr.16 Defekt na dýhované polici po zadýhování
35
3.2 Analýza příčin vzniku rozlepeného spoje při kontaktním lepení Tabulka 3 Analýza příčin vzniku rozlepeného spoje při kontaktním lepení Příčiny vzniku
ano
ne
x
nedostatečné opracování lepených povrchů x
nedostatečný lisovací tlak při lepení
plošné dílce
tvarové dílce
(lisováno ručně)
(vákuový lis)
x
velké napětí v lepeném výrobku
(ohýbané dílce)
x ( plošné dílce)
x
nerovnoměrná, někdy i chybějící vrstva lepidla
x
(stříkáno sprejem) x
předčasně vytvrdnutá vrstva lepidla před zalisováním lepených dílců
(dlouhý otevřený čas)
krátký čas odvětrání lepidla
x (podle výrobce uvedeno) x
porušení dřeva v okolí lepeného spoje účinkem lepidla jeho složením
x
dostatečný nános lepidla
měřeno váhovou metodou ( stříkáno podle vzoru od výrobce)
36
4 Metodika práce a metody zkoumání 4.1. Příprava vzorků a dýhování Připravili jsme si 12 kusů MDF desek s rozměry 30 × 30 cm a 12 kusů dýhových sesazenek. Sesazenky byly z bukové dýhy, sešity tavným vláknem na strojní sešívačce. Zvolili jsme parametry lisování, které by nám lepení mohly ovlivňovat a na kterých závisí kvalita a pevnost lepeného spoje. Některé vzorky jsme před nánosem a po nanesení lepidla zvážili, abychom dostali velikost nánosu lepidla v gramech.
4.1.1. Parametry ovlivňující lisování 4.1.1.1. Velikost nánosu a) 1 + 1... jeden nános na MDF desku, 1 nános na dýhovou sesazenku. b) 2 + 2... dva nánosy na MDF desku, 2 nánosy na dýhovou sesazenku. Nánosy byly stříkány křížem, jeden vertikálně, druhý horizontálně. 4.1.2.2.. Lisovací tlak - ze specifického tlaku jsme si vypočetli tlak manometrický a) pro specifický tlak 1,5 MPa
Pm = Fsp*F/n*f Pm = 1,5*30*30/1*πr2 Pm = 1,5*30*30/1*π*82 Pm = 6,71 MPa
Pm...manometrický tlak Fsp ...specifický tlak F...plocha lisovací desky n...počet pístů f...plocha pístu
37
b) pro specifický tlak 1,8 MPa
Pm = Fsp*F/n*f Pm = 1,8*30*30/1*πr2 Pm = 1,8*30*30/1*π*82 Pm = 8,1 MPa
Pm...manometrický tlak Fsp ...specifický tlak F...plocha lisovací desky n...počet pístů f...plocha pístu
4.1.2.3. Otevřený čas - u všech 6 vzorků jsme zvolili otevřený čas 10 minut a u 6 vzorků jsme volili otevřený čas 15 minut.
4.1.2.4. Lisovací čas - zvolili jsme lisovací časy 5,10 a 15 minut. U kontaktního lepidla se uvádí, že je dostačující krátký čas lisování.
4.1.2. Podmínky lisování MDF desky i dýhové sesazenky byly několik hodin před lisováním uloženy v místnosti, kde lisování probíhalo. Lisování probíhalo za studena v laboratorním hydraulickém lise FONTIJNE, za normálních podmínek při teplotě 22 ºC.
38
4.2. Zápis hodnot lisování zkušebních vzorků Tabulka 4 Nános 1+1 č. vzorku
tlak
otevřený čas lisovací čas
1 1,5 MPa 10 min
5 min
2 1,5 MPa 10 min
10 min
3 1,5 MPa 10 min
15 min
4 1,8 MPa 10 min
5 min
5 1,8 MPa 10 min
10 min
6 1,8 MPa 10 min
15 min
Tabulka 5 Nános 2 + 2 č. vzorku
tlak
otevřený čas lisovací čas
7 1,5 MPa 15 min
5 min
8 1,5 MPa 15 min
10 min
9 1,5 MPa 15 min
15 min
10 1,8 MPa 15 min
5 min
11 1,8 MPa 15 min
10 min
12 1,8 MPa 15 min
15 min
Tabulka 6 Vážení vzorků váha před
nános
nános
nástřikem
váha po nástřiku
g/m2
1+1
319 g
321 g
22,2
2+2
318 g
322 g
44,4
39
4.3. Zkoušení pevnosti spoje U všech zalepených a několik dní vytvrzených vzorků jsme zkoušeli pevnost spoje. Zvolili jsme 2 zkoušky : a) dlátová zkouška b) zkouška pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky
4.3.1. Dlátová zkouška Tato zkouška se provádí podle STN 49 0173. Ze zalisovaných vzorků jsme pomocí speciálního, ohnutého dláta (obr.17) odlupovali pásy dýhy a zjišťovali jsme odpor, který nalepená dýha klade při vnikání dláta do lepeného spoje (obr. 18).
Obr.17 Speciální dláto na dlátovou zkoušku
Obr.18 Způsob odlupování dýhy z MDF desky
40
Výsledky se posuzují vizuelně. Hodnotí se podle: -
vzhledu porušené plochy ( výskyt dřevních vláken na odloupnuté dýze)
-
velikosti odloupnuté dýhy
-
vyvozené síly potřebné k odloupnutí dýhy
-
obtížnosti vnikání dláta do spoje
Obr.19 Výsledek dlátové zkoušky – MDF deska, odloupnutá dýha
41
Rozlišujeme 4 známky jakosti lepení označení 1- výborná Do lepeného spoje nelze dlátem vniknout. Porušení dřeva nastává mimo lepený spoj. Velmi malá plocha uvolněné dýhy.
označení 2 - dobrá Do lepeného spoje lze dlátem vniknout. Na uvolněné dýze je rovnoměrná vrstva vytržených vláken z MDF desky.
označení 3 - vyhovující Do lepeného spoje lze dlátem vniknout. Na uvolněné dýze jsou místa bez vytržených vláken z MDF desky, ale i souvislá místa pokryta vlákny s MDF desky.
označení 4 - nevyhovující Do lepeného spoje lze dlátem vniknout velmi snadno. Uvolněná dýha je úplně nebo téměř čistá, bez vytržených dřevních vláken z MDF desky. Dýhy lze odtranit ve velkých kusech.
42
4.3.2. Zkouška pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky Z každého zadýhovaného vzorku velikosti 30 × 30 cm jsme nařezali 8 kusů zadýhovaných skušebních těles o velikosti cca 5 × 5 cm. Pomocí polyurethanového lepidla jsme každou destičku vlepili mezi přípravek. Přípravek jsme upevnili do trhacího stroje a provedli zkoušku pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky.
Obr.20 Přípravek na zkoušku pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky
43
Obr.21 Hlavice zkušebního stroje na zkoušku pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky
44
5 Vyhodnocení výsledků a diskuse Zkouška pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky
Obr.22 Schéma místa porušení zkušebního vzorku
45
Tabulka 7 Zápis hodnot zkoušky pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky vzorek č.1, vzorek č.2
vzorek č.1
vzorek č.2
DIV
2508,7 mm²
DIV
2508,7 mm²
LO
5 mm
LO
5 mm
F1
200 N
F1
200 N
místo
RH v
místo
RH v
porušení
N/mm2
porušení
N/mm2
1
V
0,5351
1
D
0,3209
2
V
0,4957
2
D
0,2745
3
V
0,6254
3
D
0,3832
4
90%V,10%D
0,5819
4
D
0,3629
5
V
0,563
5
D
0,4372
6
V
0,6255
6
D
0,3614
7
V
0,6001
7
D
0,3093
8
15%V,85%D
0,4925
8
D
0,3449
¯x
0,57 MPa
¯x
0,35 MPa
s
0,0509 MPa
s
0,0509 MPa
vk
9,61 %
vk
14,65 %
lepidlo částečně vláčné
lepidlo vláčné
46
Tabulka 8 Zápis hodnot zkoušky pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky vzorek č.3, vzorek č.4
vzorek č.3
vzorek č.4
DIV
2508,7mm²
DIV
2508,7mm²
LO
5 mm
LO
5 mm
F1
200 N
F1
200 N
místo
RH v
místo
RH v
porušení
N/mm2
porušení
N/mm2
1
D
0,5351
1
D
0,5169
2
D
0,6538
2
D
0,5721
3
D
0,4606
3
D
0,4651
4
D
0,4555
4
D
0,5731
5
D
0,5455
5
D
0,5825
6
D
0,7122
6
D
0,6351
7
D
0,6078
7
D
0,4882
8
D
0,4503
8
D
0,6062
¯x
0,55 MPa
¯x
0,56 MPa
s
0,0966 MPa
s
0,0585 MPa
vk
10,52 %
vk
10,52 %
lepidlo vláčné
lepidlo vláčné
47
Tabulka 9 Zápis hodnot zkoušky pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky vzorek č.5, vzorek č.6
vzorek č.5
vzorek č.6
DIV
2508,7mm²
DIV
2508,7mm²
LO
5 mm
LO
5 mm
F1
200 N
F1
200 N
místo
RH v
místo
RH v
porušení
N/mm2
porušení
N/mm2
1
D
0,4966
1
D
0,7201
2
D
0,5594
2
D
0,3845
3
D
0,4421
3
V
0,5929
4
V
0,7199
4
D
0,3348
5
D
0,4040
5
D
0,4356
6
D
0,3908
6
D
0,4670
7
D
0,5159
7
D
0,5566
8
D
0,3912
8
60%D,40%DS
0,3600
¯x
0,49 MPa
¯x
0,48 MPa
s
0,1130 MPa
s
0,1335 MPa
vk
23,06 %
vk
27,73 %
lepidlo vláčné
lepidlo vláčné
48
Tabulka 10 Zápis hodnot zkoušky pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky vzorek č.7, vzorek č.8
vzorek č.7
vzorek č.8
DIV
2508,7mm²
DIV
2508,7mm²
LO
5 mm
LO
5 mm
F1
200 N
F1
200 N
místo
RH v
místo
RH v
porušení
N/mm2
porušení
N/mm2
1
V
0,5808
1
D
0,4686
2
V
0,6286
2
D
0,6791
3
V
0,6282
3
D
0,5250
4
D/V
0,5681
4
D
0,7509
5
D/V
0,6070
5
D
0,5384
6
V
0,6231
6
D
0,6520
7
D/V
0,6237
7
D
0,5452
8
V
0,6711
8
D
0,6441
¯x
0,62 MPa
¯x
0,60 MPa
s
0,0311 MPa
s
0,0933 MPa
vk
5,05 %
vk
15,51 %
lepidlo vláčné D/V porušení těsně pod dýhou
lepidlo částečně vláčné - část dýhy do 10% - zůstatek deska, vlákno
49
Tabulka 11 Zápis hodnot zkoušky pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky vzorek č.9, vzorek č.10
vzorek č.9
vzorek č.10
DIV
2508,7mm²
DIV
2508,7mm²
LO
5 mm
LO
5 mm
F1
200 N
F1
200 N
místo
RH v
místo
RH v
porušení
N/mm2
porušení
N/mm2
1
D
0,6975
1
D
0,3833
2
D
0,5801
2
D
0,4444
3
D
0,5570
3
D
0,4980
4
D
0,6659
4
D
0,4726
5
D
0,5550
5
D
0,5483
6
D
0,5777
6
D
0,4639
7
V
0,7336
7
D
0,3607
8
V
0,5737
8
SV
0,2028
¯x
0,62 MPa
¯x
0,42 MPa
s
0,0696 MPa
s
0,1078 MPa
vk
11,24 %
vk
25,68 %
lepidlo vláčné
lepidlo vláčné
50
Tabulka 12 Zápis hodnot zkoušky pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky vzorek č.11, vzorek č.12
vzorek č.11
vzorek č.12
DIV
2508,7mm²
DIV
2508,7mm²
LO
5 mm
LO
5 mm
F1
200 N
F1
200 N
místo
RH v
místo
RH v
porušení
N/mm2
porušení
N/mm2
1
D
0,5849
1
SV
0,5228
2
D
0,6039
2
D
0,5649
3
V
0,4429
3
V
0,4617
4
V
0,6936
4
SD
0,3506
5
V
0,6254
5
D
0,3718
6
V
0,6908
6
D
0,4696
7
D
0,7610
7
D
0,5198
8
D
0,7258
8
D
0,4703
¯x
0,64 MPa
¯x
0,47 MPa
s
0,1022 MPa
s
0,731 MPa
vk
16,00 %
vk
15,72%
lepidlo částečně vláčné
lepidlo částečně vláčné
RH...pevnost v tahu kolmo na rovinu desky s...směrodatná odchylka vk...variační koeficient ¯ x...průměr hodnot RH 51
Dlátová zkouška Tabulka 13 Zjištěné hodnoty dlátové zkoušky
číslo vzorku
vrstva odloupnutých
Obtížnost vnikání dláta
známka jakosti
vláken v %
do lepeného spoje
podle tabulky
1
85%
sřední
2
2
100%
velká
1
3
100%
velká
1
4
85%
střední
2
5
100%
velká
1
6
80%
malá
3
7
85%
střední
2
8
80%
malá
3
9
100%
velká
1
10
100%
velká
1
11
85%
velká
2
12
100%
velká
1
Podle vrstvy odloupnutých vláken jsme zařadili vzorky do skupin podle známky jakosti. 1 - výborná 2 - dobrá 3 - vyhovující
52
Celkové vyhodnocení Porovnali jsme naměřené a zjištěné hodnoty obou zkoušek. Zkoušku pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky jsme brali jako hlavní, dlátovou zkoušku jako doplňující. Podle výsledků jsme zjistili, že pevnost při kontaktním lepení nejvíce ovlivňuje velikost nánosu. Velikost nánosu, kterou nám předváděl prodejce konkrétního kontaktního lepidla nevyhovuje. U našich vzorků se nám jednoznačně potvrdil jako vhodnější nános lepidla
2 + 2, což jsou na každou desku dva nánosy, jeden vertikálně, jeden
horizontálně, aby byla co nejvíce pokryta lepená plocha. Nános 1 + 1 nebyl dostačující, i kyž byla pokryta plocha min 80 %. Toto se nám potvrdilo i při vážení vzorků před nástřikem a po nástřiku lepidla. Dalším aspektem našeho hodnocení byla výška tlaku. Zde nebyly pozorovány velké výkyvy u zvolených tlaků 1,5 MPa a 1,8 MPa. Tlak by neměl být menší, než lze vypočítat z konkrétních hodnot na lisování, ale neměl by být ani předimenzován. Při ručním dýhování u odlehčených desek nebyl vyvozen dostačující tlak, aby došlo k pevnému spojení dýhy k podkladu. Při vákuovém lisování velikost tlaku nelze nastavit podle rozměrů dílce. Malý tlak mohl také zapříčinit vznik defektů. Kontaktní lepidlo vytvrzuje po vyprchání kapalných složek z lepidla, proto je při tomto lepení velmi důležitý otevřený čas. Tento čas závisí na teplotě okolního prostředí, teplotě materiálu a lepidla, vlhkosti lepeného materiálu, savosti, množství naneseného lepidla a pnutí v materiálu. Výrobce udává minimální otevřený čas 2 minuty. Při našem lepení byly nejlepší hodnoty zaznamenány při otevřeném čase 15 minut. V sériové výrobě tento čas neovlivňuje samotnou efektivitu výroby, neboť lze nastříkat více dílců najednou. Lisovací čas jsme si zvolili 5, 10 a 15 minut. Lisování probíhalo za studena. Podle výsledků jsme zjistili, že v závislosti na ostatních parametrech lisování nemá délka lisovacího času vliv na kvalitu lepeného spoje. Lisovací čas proto stačí minimální a to cca 5 minut. Ve firmě se nachází pouze jeden vákuový lis. Při použití PVAC lepidla musel být dílec stažen 25 - 30 minut, aby došlo vytvzení zejména v rizikových místech. Při takovémto vytvrzovacím čase jsme byli schopni zalisovat pouze dva dílce za hodinu.
53
Snížení lisovacího času nám umožní tvarových dílců zadýhovat mnohonásobně více, tím pádem nám postačí jeden vákuový lis na objem výroby, který máme.
54
Závěr Cílem práce bylo zhodnotit, zda by bylo ekonomicky výhodné používat na dýhování kontaktní lepidlo, na místo doposud používaného PVAC lepidla. S použitím PVAC lepidla jsme ve firmě spokojeni hlavně v ohledu pevnosti lepeného spoje. Jeho nevýhodou je však dlouhá doba vytvrzování, což nám dělá problém při tvarovém dýhování ve vákuovém lise při sériové výrobě. Toto jsme chtěli vyřešit použitím kontaktního lepidla, které má čas vytvrzení o mnoho kratší. Výroba se nám časově zefektivnila, ale na zadýhovaných dílcích se nám objevovaly viditelné defekty. Obsahem práce bylo zjistit důvody vzniku defektů a odzkoušet pevnostní vlastnosti lepeného spoje při použití kontaktního lepidla. Z uvedených výsledků nám vyplývá, že použití kontaktního lepidla bude ekonomicky výhodnější při dýhování tvarových dílců, i když je cena tohoto lepidla vyšší než cena lepidla PVAC. K zefektivnění výroby zde dojde mnohonásobným snížením pracovního času a zvýšením počtu zadýhovaných dílců. U plošného dýhování a to i u dílců s atypickými rozměry se jeví jako lepší ponechání PVAC lepidla a posunutí dilce v lise, který má omezené rozměry.
55
Seznam použité literatury Réh, R. 2007. Drevné kompozitné materiály. Zvolen : VOŠ Volyně a TU vo Zvolene, přednášky Sedliačik, J. 2005. Procesy lepenia dreva, plastova kovov. Zvolen : Technická univerzita vo Zvolene, 2005. 219 s. ISBN 80-228-1500-4. Sedliačik, J. 2008. Lepidlá a lepenie dreva, návody na cvičenia. Zvolen : Technická univerzita vo Zvolene, 2008. 102 s. ISBN 978-80-228-1989-3. Zemiar, J. 2007. Technológia druhostupňového spracovania dreva. Zvolen : Technická univerzita vo Zvolene, 2007. 144 s. www.oakwoodveneer.com www.cadre-components.co.uk www.woodcentral.com Technický list, firma CONAD, s.r.o., Benešov u Prahy Technický list, firma Würth STN 49 0173-3 Preglejky a latovky. Zisťovanie akosti lepenia dlátovou skůškou. 1983.
56
Přílohy CD médium – diplomová práce v elektronické podobě.
57
