TECHNICKÁ UNIVERZITA VO ZVOLENE DREVÁRSKA FAKULTA PEVNOSTNÉ VLASTNOSTI KOSTIER Z AGLOMEROVANÝCH MATERIÁLOV PRE ČALÚNENIE

TECHNICKÁ UNIVERZITA VO ZVOLENE DREVÁRSKA FAKULTA

PEVNOSTNÉ VLASTNOSTI KOSTIER Z AGLOMEROVANÝCH MATERIÁLOV PRE ČALÚNENIE

2010

Bc. Tomáš NOVÁK

TECHNICKÁ UNIVERZITA VO ZVOLENE DREVÁRSKA FAKULTA

PEVNOSTNÉ VLASTNOSTI KOSTIER Z AGLOMEROVANÝCH MATERIÁLOV PRE ČALÚNENIE

DIPLOMOVÁ PRÁCA

Študijný program:

Nábytok a výrobky z dreva

Pracovisko (katedra/ústav):

Katedra nábytku a drevárskych výrobkov

Vedúci diplomovej práce:

doc. Ing. Vojtěch Navrátil, CSc.

Zvolen 2010

Bc. Tomáš NOVÁK

Zadanie záverečnej práce Zadanie záverečnej práce (ďalej len „zadanie“) je dokument, ktorým vysoká škola stanoví študentovi študijné povinnosti v súvislosti s vypracovaním záverečnej práce. Zadanie spravidla obsahuje: typ záverečnej práce, názov záverečnej práce, meno, priezvisko a tituly študenta, meno, priezvisko a tituly školiteľa, v prípade externého školiteľa meno, priezvisko a tituly konzultanta, školiace pracovisko, meno, priezvisko a tituly vedúceho pracoviska, anotáciu záverečnej práce, jazyk, v ktorom sa práca vypracuje, dátum schválenia zadania.

Poděkování Touto cestou děkuji vedoucímu diplomové práce doc. Ing. Vojtěchovi Navrátilovi, CSc. za připomínky a odbornou pomoc při vypracování práce. Také děkuji firmě Nábytek NOEL, s.r.o. za poskytnutí materiálů a vzorků k experimentální části diplomové práce.

Abstrakt Diplomová práce má za cíl zjistit na zkušebních vzorcích pevnost konstrukčních spojů područek, připevněných ke kostře, z různých aglomerovaných materiálů. Diplomová práce je rozdělena do šesti částí, ve kterých je postupně rozebírána daná problematika. První část popisuje cíl a metodiku práce. Ve druhé a třetí částí je analyzována charakteristika používaných aglomerovaných materiálů a spojovacích prostředků při konstruování koster čalouněného nábytku. Čtvrtá část se zaobírá konstruováním a konstrukčními spoji ve všeobecné rovině. Předmětem páté části je konkrétní zkouška, v níž je popsán samotný experiment, výsledky a následné vyhodnocení. V poslední části s názvem diskuze se polemizuje o skutečnostech a poznatcích v konfrontaci s výsledky experimentu. Klíčová slova: sedací nábytek, pevnost, konstrukce, spoje, aglomerovaný materiál Abstrakt vo štátnom jazyku Diplomová práca má za cieľ zjistit na skušobných vzorkách pevnosť konštrukčných spojov podrúčok připevněných ku kostre, z rôzných aglomerovaných materiálov. Diplomová práca je rozdelena do šiestich častí, v ktorých je postupne rozoberaná daná problematika. Prvá část opisuje cieľ a metodiku práce. V druhej a tretej časti je analyzovaná charakteristika používaných aglomerovaných materiálov a spojovacích prostředkov pri konštruovánni kostier čaluneného nábytku. Štvrá časť sa zaobírá konštruovaním a konštrukčnými spojmi vo všeobecnej rovine. Predmetom piatej časti je konkretná skúška, v nej je popísaný samotný experiment, výsledky a následné vyhodnotenie. V poslednej časti s názvom diskusia sa polemizuje o skutočnostiach a poznatkách v konfrontacií s výsledkom experimentu. Kľúčové slová: sedací nábytok, pevnosť, koštrukcia, spoje, aglomerovaný materiál

Abstract The aim of this diploma work was to measure the compactness of construction joints of armrests mounted to skelet on selected test samples made of agglomerated materials. The diploma works is devided into six chapters which follow each other up and gradually analyze the selected issue. First section describes the aim of the work as well as the methodology. In second and third chapter is analyzed characteristic of used agglomerated materials and connection means at construction of cushioned furniture skelets. Fourth chapter deals with construction process and construction joints in general. The subject of fifth chapter is specific test, which describe whole experiment, results and final evaluation. The fifth part deals with the experiment on the samples, it describes the procedure, results and overall conclusion of the test. In the last chapter we compared the facts and learned knowledge with the results of our test. Kay words: sitting furniture, strength, construction, joint, agglomerated materials

Obsah Obsah ............................................................................................................................... 6 Seznam ilustrácí .............................................................................................................. 8 Seznam zkratek a značek ............................................................................................. 10 Slovník termínov ........................................................................................................... 11 Úvod ............................................................................................................................... 12 1 Cíl a metodika diplomové práce ............................................................................ 14 2 Analýza používaných materiálů při výrobě konstrukcí v čalounické výrobě ....................................................................................................................... 15 2.1

Analýza používaných aglomerovaných materiálů při výrobě konstrukcí

čalounické výrobě .................................................................................................... 15 2.1.1

Dřevotřískové desky .................................................................................... 17

2.1.2

Překližky ...................................................................................................... 18

2.1.3

Laťovky........................................................................................................ 19

2.1.4

Multifunkční panel ....................................................................................... 20

2.1.5

Oriented strand board ................................................................................... 21

2.1.6

Dřevovláknité desky tvrdé ........................................................................... 21

2.1.7

Dřevovláknité desky polotvrdé .................................................................... 22

3 Analýza spojovacích materiálů používaných při výrobě konstrukcí v čalounické výrobě .................................................................................................... 24 3.1

Kolíky .................................................................................................................. 24

3.2

Spojovací lamely ................................................................................................. 25

3.3

Vložené a úhlové pera ......................................................................................... 25

3.4

Vruty .................................................................................................................... 26

3.5

Hřebíky ................................................................................................................ 27

3.6

Spony ................................................................................................................... 27

3.7

Šrouby, matice, podložky .................................................................................... 28

3.7.1

Šrouby .......................................................................................................... 28

3.7.2

Matice .......................................................................................................... 30

3.7.3

Podložky ...................................................................................................... 31

3.8

Lepidlo ................................................................................................................. 31

4 Konstruování a konstrukční spoje......................................................................... 32 4.1

Postup při řešení konstrukce nosných koster....................................................... 32

4.2

Nedemontovatelné lepené spoje .......................................................................... 32

4.3

Nedemontovatelné mechanické spoje ................................................................. 33

4.3.1 4.4

Spoje pomocí vrutů ...................................................................................... 33

Demontovatelné mechanické spoje ..................................................................... 33

4.4.1

Nelepené spoje – suchá montáž ................................................................... 33

5 Experimentální část ................................................................................................ 35 5.1

Materiály a zařízení použité při zkouškách ......................................................... 36

5.1.1

Charakteristika použitých materiálů ............................................................ 36

5.1.2

Charakteristika použitých konstrukčních spojů ........................................... 37

5.1.3

Zkušební zařízení a pomůcky ...................................................................... 39

5.1.4

Charakteristika pracovního prostředí ........................................................... 41

5.2

Pevnostní vlastnosti konstrukčního spoje ............................................................ 41

5.2.1

Metodika ...................................................................................................... 42

5.2.2

Stanovení parametrů pro vyhodnocení zkoušky .......................................... 47

6 Diskuze ..................................................................................................................... 66 Závěr .............................................................................................................................. 74 Resumé ........................................................................................................................... 75 Zoznam použitej literatúry .......................................................................................... 81 Přílohy ............................................................................................................................ 83

Seznam ilustrácí Obr. 1 [Dřevotřísková deska].......................................................................................... 17 Obr. 2 [Překližka] ........................................................................................................... 18 Obr. 3 [Laťovka] ............................................................................................................. 19 Obr. 4 [Multifunkční panel] ............................................................................................ 20 Obr. 5 [Oriented strand board] ........................................................................................ 21 Obr. 6 [Dřevovláknitá deska tvrdá] ................................................................................ 22 Obr. 7 [Dřevovláknitá deska polotvrdá] ......................................................................... 23 Obr. 8 [Typa kolíků] ....................................................................................................... 24 Obr. 9 [Lamela]............................................................................................................... 25 Obr. 10 [Úhlové pera] ..................................................................................................... 26 Obr. 11 [Typy vrutů] ....................................................................................................... 26 Obr. 12 [Typy drážek vrutů] .......................................................................................... 26 Obr. 13 [Typy hřebíků] ................................................................................................... 27 Obr. 14 [Spona]............................................................................................................... 28 Obr. 15 [Šrouby] ............................................................................................................. 28 Obr. 16 [Přehled nejčastějčích používaných šroubů] ..................................................... 29 Obr. 17 [Speciální nábytkářské šrouby] ......................................................................... 29 Obr. 18 [Matice] ............................................................................................................. 30 Obr. 19 [Speciální zarážecí matice] ................................................................................ 30 Obr. 20 [Podložky] ......................................................................................................... 31 Obr. 21 [Kostra] .............................................................................................................. 35 Obr. 23 [Vrut 4x30] ........................................................................................................ 38 Obr. 22 [Disperzní lepidlo D3/D4] ................................................................................. 38 Obr. 24 [Vratový šroub, podložka, matice] .................................................................... 39 Obr. 25 [Prototyp] ........................................................................................................... 40 Obr. 26 [Posuvné měřidlo IP67] ..................................................................................... 40 Obr. 27 [Upínací přípravek]............................................................................................ 41 Obr. 29 [Nářezový plán formátu 2800×2070 mm] ......................................................... 43 Obr. 28 [Zkušební vzorek] .............................................................................................. 43 Obr. 30 [Nářezový plán formátu 2500×1250 mm] ......................................................... 44 Obr. 31[a-vzorek před zkouškou, b- vzorek po provedení zkoušky].............................. 45 Obr. 32 [Grafické znázornění deformace spoje] ............................................................. 46 Obr. 33 [Pomocné výpočty] ............................................................................................ 47 8

Obr. 34 [Grafické znázornění lepeného spoje k použitým materiálům] ......................... 58 Obr. 35 [Grafické znázornění spoje pomocí vrutu k použitým materiálům] .................. 60 Obr. 36 [Grafické znázornění spoje pomocí šroubu k použitým materiálům] ............... 62

9

Seznam zkratek a značek AM

aglomerovaný materiál

DTD

dřevotřísková deska

PDP

překlížka

PDJ

laťovka

MFP

multifunkční panel

OSB

deska z orientovaných třísek

HDF

dřevovláknitá deska tvrdá

MDF

dřevovláknitá deska polotvrdá

10

Slovník termínov Dřevovláknité desky tvrdé (HDF) mají objemovou hmotnost okolo 800 kg/m3. Jsou charakteristické svou vysokou tvrdostí a jejich tloušťka je do 5 mm. Dřevovláknité desky polotvrdé (MDF) mají objemovou hmotnost 600 kg/m3 – 900 kg/m3. Vyrábí se v různých tloušťkách do 38 mm. Spojovací lamely jsou vyrobeny z bukového dřeva. Mají drážkovaný povrch a jsou vyráběny o tloušťce 4 mm a maximální délce 60 mm. Vložené a úhlové pera se vyrábějí taktéž z překližky, z tvrdých dřevin anebo z plastu o tloušťkách 2 mm – 8 mm a délce 1m.

11

Úvod Každá firma či společnost, ať se zabývá výrobou zboží nebo poskytováním služeb, se na trhu pohybuje v daném prostředí, které se neustále mění, vyvíjí, přináší změny nejen v potřebách potencionálních zákazníků, ale také v mantinelech, ve kterých se firmy pohybují. Mantinely jsou dány jako omezující faktory, neboť činnost a součinnost všech subjektů na trhu ovlivňují po stránce legislativní, ekonomické, organizační, politické a technologické, včetně překotně se vyvíjejícího vědeckého pokroku. Nábytek patřil, a vždy patřit bude, do souboru potřeb, které také vytváří vhodné podmínky pro existenci člověka, především pro usnadnění některých jeho činností a zpříjemnění nejbližšího prostředí. Nábytek vhodně doplňují předměty, které mají funkci výslovně dekorativní. Čalouněný nábytek patří mezi výrobky, od kterých se vyžaduje vysoká estetická úroveň, ale i maximální funkčnost a spolehlivost. Skloubením požadovaných kvalit jako je tvar, funkčnost a estetika do jednoho celku je obtížnější, z důvodu, že čalouněný nábytek slouží člověku a přichází s tělem do přímého styku. Stal se samozřejmou součástí životního stylu každého z nás. Je opravdu nedílnou součástí našeho života a setkáváme se s ním doslova na každém kroku. Užíváme lůžka, křesla, židle jídelní i pracovní, usedáme na čalounění v divadlech i kinech, koncertních sálech ale i v restauracích. Pro různé činnosti je určen jiný nábytek. Na čalouněný nábytek mají lidé rozdílné požadavky, např. student, který dá přednost lehkým typům křesílek, rozkládacím pohovkám, zatímco starší člověk upřednostní solidní a pohodlná křesla a postele. Podle funkčnosti dělíme čalouněný nábytek na lehací a sedací a podle nosné konstrukce na dřevěnou, kovovou, z plastů a na kombinovanou z několika druhů materiálů. Firma je tvořena nejen lidmi a činností, která je jejich prostřednictvím zajišťována, ale rovněž vhodně zvolenou technologií, která je úzce spojena s konstrukcí a patří mezi zásadní články výroby mající vliv na celkovou kvalitu výrobku. Proto je velmi důležité sledovat nejnovější poznatky z oblasti vědy, techniky a materiálech, které se při konstruování používají. Konstrukci chápeme nejen jako technickou nezbytnost, ale také prostředek, který ovlivňuje estetiku, ale i tvar nábytku. Díky variabilitě konstrukčních spojů lze na nábytkový systém téhož druhu aplikovat různé konstrukce. Volba správné konstrukce je 12

ovlivňována funkčním určením předmětu, použitou technologii a pracovními postupy, množstvím, které má být vyrobeno, požadovanou technickou kvalitou, vlastnostmi použitých materiálů, způsobem montáže, normami. Pro konstrukci je velmi důležitá i znalost techniky strojů pro příslušnou výrobu. Právě technika patří k důležitým činitelům, které také ovlivňují konstrukci. Na základě těchto znalostí stanovíme správnou konstrukci a konstrukční spoje, které budou splňovat veškeré požadavky, ať už po estetické nebo pevnostní stránce. Ke zpracování této diplomové práce bylo nutné získat relevantní informace o čalouněném nábytku, konstrukcích, konstrukčních spojích a používaných materiálech.

13

1 Cíl a metodika diplomové práce Hlavním cílem této diplomové práce je zjistit na zkušebních vzorcích pevnost konstrukčních spojů područek připevněných ke kostře z různých aglomerovaných materiálů. Zkušební vzorky jsou vhodně navrhnuté a realizované tak, aby odpovídaly praktickému využití. Proto se pak výsledky z experimentální části mohou využít ve výrobě a mohou sloužit jako podklad pro další výzkum. V diplomové práci jsme se zaměřili na odzkoušení a posouzení pevnosti konstrukčních spojů a aglomerovaných materiálů ve vztahu područka × kostra čalouněného nábytku. Vzhledem k tomu, že v této oblasti neexistuje dostatek zkušebních metod, byli jsme nuceni přizpůsobit metodu z jiných vědních disciplín týkajících se nábytku a konstrukce. Bylo nutné správně nasimulovat těleso tak, aby odpovídalo praxi a také si přizpůsobit nastavení stroje, na kterém se experimentální část vyhotovila. Při řešení dané problematiky zkoumání pevnostních vlastností konstrukcí v diplomové práci jsme zvolili následný postup: 1) stanovení cíle diplomové práce a analýza aglomerovaných materálů a konstrukčních spojů, 2) nastudování teorie literatury, která se dané problematiky týká nebo s ní úzce souvisí, 3) volba výběr postupů pro zkoušku, •

pomocné těleso – příprava

•

zkušební tělesa – příprava

•

návrh zkoušek experimentu

•

provedení experimentu

4) zpracování hodnot, které byly při experimentu naměřeny, 5) vyhodnocení výsledků a jejich posouzení – diskuze, 6) závěr.

14

2 Analýza používaných materiálů při výrobě konstrukcí v čalounické výrobě Čalouněný nábytek rozlišujeme podle nosné konstrukce, kde základní nosná kostra může být: dřevěná, kovová, z plastů nebo kombinovaná z několika druhů materiálů. Všechny typy koster se musí vyznačovat vysokými pevnostními parametry, stabilitou v používání, soudržností jednotlivých částí a dílců a prevencí proti možným úrazům. (NAVRÁTIL 1994) Provedení konstrukce čalouněného nábytku musí být především bezhlučná a přizpůsobená technologii čalounění, hlavně pro připevňování jednotlivých vrstev. Mezi nábytek s dřevěnou nosnou kostrou patří většina čalouněných výrobků (křesel, lavic, židlí, sedacích souprav). Čalouněného nábytku s výhradně kovovou nosnou kostrou je malé procento. Většinou jde o výrobky alespoň částečně kombinované s jinými materiály např. dřevěnou deskou, použitou na základní plochu sedadla a opěradla. Značnou část čalouněného nábytku tvoří výrobky, jejichž nosná kostra je vyrobená z plastu. Patří sem například lehké laminátové a jim podobné sedadla používané v některých dopravních prostředcích, v různých čekárnách, ale i sedací odpočinkový nábytek masivnějšího vzhledu určený pro interiéry bytů. Dost často jsou plasty v kombinaci s dalšími materiály, převážně kovem, které třeba slouží jako upevňovací a kotvící prvek cele kostry. (HAŠKOVEC 1984)

2.1 Analýza používaných aglomerovaných materiálů při výrobě konstrukcí čalounické výrobě Všeobecné požadavky Všechny materiály na kostry čalouněných výrobků musí odpovídat třídě emisí formaldehydu A (E1) dle ČSN EN 1084 a určeny pro použití pro třídu ohrožení 1 dle ČSN EN 335-3- vnitřní (suché) prostředí. V současnosti je mnoha odběrateli nábytku požadovaná certifikace na použité materiály, který výrobce musí doložit. EKOcertifikace se zaměřuje na skupiny materiálů (pěnové výplně, nátěrové hmoty, lepidla, rozpouštědla, plasty, kovy, dřevo a materiály na bázi dřeva apod.), které nesmí ohrožovat bezpečnost a zdraví osob a životní prostředí.

15

Charakteristika, základní druhy a procesy výroby aglomerovaných materiálů Aglomerované materiály (AM) jsou plošné nebo tvarové výrobky z dřevných nebo jiných lignocelulózových částic, které se nejčastěji vyrábějí lisováním za tepla po nánosu lepidla a jiných pomocných látek. Základní druhy: •

vláknité desky (výroba mokrým/suchým způsobem)

•

třískové desky (DTD, OSB, ...)

Základní procesy výroby: •

dezagregace nebo dezintegrace dřeva na třísky nebo vlákno

•

úprava častíc – sušení, třídění, nanášení spojiv

•

lisování upravených častíc na výrobky a dokončování výrobků (NOVÁK 2008)

Definice aglomerovaných materiálů Ve smyslu příslušných platných norem STN EN se jednotlivé dřevné materiály definují následovně: Dřevotřísková deska [STN EN 309] Třísková deska je formovaný deskový dřevný materiál, vyrobený lisováním za tepla z malých: a) dřevných částic (např. třísek, hoblin, pilin, lamel apod.), b) jiných lignocelulózových částic (např. lanového pazdera, konopného pazdera, bagasy apod.) s lepidly. (ŠTEFKA 2006) Dřevovláknitá deska [STN EN 316] Dřevovláknitá deska (dále jen vláknitá deska) je deskový materiál s tloušťkou 1,5 mm nebo větší, vyráběný z lignocelulózových vláken působením teploty a (alebo) tlaku. (ŠTEFKA 2006)

16

2.1.1

Dřevotřískové desky Jiné názvy: DTD, chipsboards, particle boards, Holzspanplatten Charakteristika Jedná se o desky z třísek, pojených močovino-formaldehydovou pryskyřicí, plošně

lisované za pomocí tepla a tlaku, oboustranně broušené. Jsou vyrobené ze smrku, borovice, jedle, topolu, a olše, ale někdy i z buku nebo břízy. Pro nábytek je určena 1. jakost, která je hydrofobizovaná tzn., že tyto desky obsahují parafín, aby došlo k snížení navlhavosti. Desky jsou dobře opracovatelné dřevoobráběcími stroji a nástroji. Plochy lze lakovat a dýhovat. Rozměry dřevotřískových desek jsou velmi bohaté. (NOVÁK 2008) Plošně lisované třískové desky pro výrobu nábytku a interiérová zařízení mají hustotu okolo 660 kg/m3. Mají jemné, husté krycí vrstvy a hrubší středové vrstvy. Tak vzniká vyšší pevnost v ohybu než u homogenních desek a homogenního povrchu. Tyto desky jsou velmi rozměrově a tvarově stálé a vhodné pro samonosné deskové konstrukce. Vzhledem k příčně orientované struktuře třísek mají malou pevnost v tahu kolmo k ploše. Desky lze dobře opracovávat dřevoobráběcími stroji a nástroji. Přibližně stejná pevnost ohybu ve všech směrech plochy desky umožňuje, že se nemusí dodržovat směr opracování. Desky lze lepit běžnými lepidly, plochy lze lakovat, dýhovat nebo potahovat plastem. (NUTCH 1999)

Obr. 1 [Dřevotřísková deska]

17

Použití v čalounické výrobě Při konstrukci koster se dřevotřísková deska používá především na plošné tvarové dílce namáhané na vzpěr, dřevotřískové dílce by se neměly používat na dílce, které jsou v kostře namáhány na ohyb. V čalounění lze použít i nebroušené dřevotřískové desky, ale i odýhované zmetky dílců, které vznikly ze stolařské výroby. Nejčastěji jsou používány tloušťky 16 mm a 18 mm. Menší tloušťky lze využít na dílce, které jsou méně namáhané a na výplně. Laminované dřevotřískové desky jsou používány především na dílce použíté na výrobu uložných prostorů, které paří do součástí čalouněných výrobků. 2.1.2

Překližky Jiné názvy: PDP, playwood, Sperrholzplatte Charakteristika Překližky jsou vyráběny lepením dýhových listů za pomocí syntetických lepidel,

hlavně fenolformaldehydové a močovinoformaldehydové resp. modifikované lepidla. Obyčejně se skládá z lichého počtu dýh. V praxi se využívají tří- , pěti- a sedmivrstvé. Jedná se o dřevný materiál, který se vyznačuje hygroskopicitou a díky různým faktorům dochází k rovinným deformacím, které snižují jejich užitkové vlastnosti. Dělíme je na překližky pro vnitřní použití a na vodovzdorné.

Obr. 2 [Překližka] [překližka]

Použití v čalounické výrobě Užití je podobné jako u dřevotřískových desek, ale jelikož mají lepší mechanické vlastnosti, mají širší uplatnění při konstruování koster. Používají se na plošné tvarové

18

dílce namáhané na vzpěr (bočnice, podsedákové desky). Překližky se používají z různých dřevin a skladeb. Především se používají na namáhané dílce celobukové překližky, ale v poslední době se prosazuje u komfortnějšího nábytku překližka břízová, kde zcela nahrazuje dřevotřískové desky. Pro neviditelné části koster je používaná kvalita C/C, pro dílce které nejsou očalouněné ale při běžném užití výrobku neviditelné, kvalita B/C, přičemž strana B je neočalouněná, např. spodní díl područky. U části rozkládacích systému, které jsou při rozložení viditelné, se užívá minimální kvalita B/B s tím, že viditelné plochy mají odpovídat kvalitě ploch skříňového nábytku za dveřmi. (HOLOUŠ 2007) 2.1.3

Laťovky Jiné názvy: PDJ, blockboard, Stabplatte Charakteristika Laťovky mají při jejich nízké hustotě velmi dobrou vysokou pevnost v obou

základních směrech a poměrně vysokou rozměrovou stálost. Mají vynikající vlastnosti v pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky, pevnosti v ohybu a modulu pružnosti v ohybu v porovnání s dřevotřískovými deskami, a proto jsou tvarově stálejší při ohybovém namáhání. Laťovky patří i přes jejich vysokou cenu, která je způsobena surovinovou náročností, ke stále vyhledávanějším materiálům pro výrobu kvalitního nábytku.

Obr. 3 [Laťovka]

19

Použití v čalounické výrobě Laťovky mají při konstrukci koster obdobné použití jako překližky, ale mají horší kvalitu při podélném zlomení latěk ve středu. Laťovky se vyrábí třívrstvé, pětivrstvé a pětivrstvé zdvojené. V čalounické výrobě, díky jejích vlastnostem, se využívají hlavně na nosné kostry nábytku. 2.1.4

Multifunkční panel Jiné názvy: MFP Charakteristika Jedná se o dřevotřískovou desku s třískami o běžné délce a tloušťce. Tyto desky

mají třísky menšího charakteru jako je u OSB desek. Ve vrchní a střední vrstvě jsou třísky neuspořádaně rozptýlené. Díky této vrstvené struktuře mají multifunkční panely (MFP) stabilní mechanické vlastnosti. Jako pojivo se používá melamin zpevněný močovinovým lepidlem. MFP mají vysokou pevnost a jsou charakterizovány výbornou opracovatelností a proto mají nepřeberné možnosti použití a využití.

Obr. 4 [Multifunkční panel]

Použití v čalounické výrobě MFP se v čalounické výrobě používají častěji než OSB desky, a to z důvodu jejich stabilnějších mechanickým vlastnostem. Nemají žádné pevnostní rozdíly, v podélném směru nebo napříč. Taktéž nejsou rozdílné hodnoty při modulu pružnosti v podélném a příčném směru. Díky těmto vlastnostem postupně vytlačují OSB desky z čalounické výroby. 20

2.1.5

Oriented strand board Jiné názvy: OSB Charakteristika Desky z orientovaných třísek (OSB) jsou progresivnějším velkoplošným

materiálem, který navázal na výrobu dřívějších desek Waferboard. Vyrábí se především v třívrstvé konstrukci s podélnou orientací třísek v povrchových vrstvách a příčnou orientací třísek ve středové vrstvě. Při výrobě OSB desek jsou používány třísky s vyšším štíhlostním stupněm a jejich největší rozměr (délku) mají třísky ve směru vláken 60 mm - 150mm a jejich šířka je obvykle 5 mm – 12 mm a tloušťka 0,4 mm – 0,6 mm. Měkké listnaté dřeviny se lepí běžnými syntetickými lepidly. Jejich hustota je 600 kg/m3– 800 kg/m3.

Obr. 5 [Oriented strand board]

Použití v čalounické výrobě OSB desky mohou v určité míře nahrazovat kostry z překližky, ale musíme brát v úvahu jejich rozdílný modul pružnosti a pevnost v ohybu v podélném a především příčném směru. Důvodem využívání v čalounické výrobě je jejich nízká cena, za to mají nižší pevnostní charakteristiky a vyšší hmotnost. Proto se používá OSB/2 (nosné desky na používání v suchém prostředí), která se vyrábí v tloušťkách 6 mm - 38 mm. 2.1.6

Dřevovláknité desky tvrdé Jiné názvy: DVDT, HDF Charakteristika Na jejich výrobu se používá jehličnatá i listnatá dřevná surovina, z rozvlákněné

lignocelulozóvé hmoty. Jedná se o desky s homogenní strukturou. Dřevovlákniteé desky tvrdé (HDF) jsou strojově dobře opracovatelné. Tvrdé dřevovláknité desky mají objemovou hmotnost okolo 800 kg/m3. Dají se spojovat běžnými lepidly. Dodávají se 21

i v surové úpravě. Pro HDF desky s vysoký zatížením je charakteristická vysoká tvrdost a hustota.

Obr. 6 [Dřevovláknitá deska tvrdá]

Použití v čalounické výrobě Využívají se především na výplně ploch koster v tloušťkách 2,6 mm – 5 mm. Malé tloušťky (2,6 mm a 2,8 mm) bývají někdy zaměněny čalounickými lepenkami tloušťky 2,2 mm. Pro viditelné části dna úložných prostorů se používají desky s povrchovou na lícové ploše tzv. sololak. 2.1.7

Dřevovláknité desky polotvrdé Jiné názvy: Medium denisty fiberboard, MDF Charakteristika Jedná se o desky s homogenní strukturou. Vyrábějí se ve stále větší míře jako

náhrada za DTD. Surovinou je zde smrkové a jedlové dřevo, tenké kmeny cca 2 m dlouhé, které jsou označeny jako odpad. Byly vyvinuty k získání homogenního materiálu, který nahradí dřevo, a který se vyznačuje většími rozměry. Má minimální objemové změny vlivem vlhkosti, dobrou pevnost a opracovatelnost. Dřevovláknité desky polotvrdé (MDF) jsou strojově dobře opracovatelné. Dají se spojovat běžnými disperzními PVAC

lepidly.

Dodávají

se i

v surové úpravě.

Poté dochází

k procesu dýhovaní. MDF mají objemovou hmotnost 600 kg/m3 - 900 kg/m3. Na základě velmi jemné, homogenní struktury desky mohou být boky a také plochy profilované. U desek nad

22

15 mm tloušťky jsou na ploše a boku dobré pevnosti pro udržení šroubů. (NOVÁK 2008)

Obr. 7 [Dřevovláknitá deska polotvrdá]

Použití v čalounické výrobě Dřevovláknité desky polotvrdé se používají na plošné a tvarové dílce, kde jsou požadované lepší pevnostní a mechanické vlastnosti než mají dřevotřískové desky a kde je z ekonomického hlediska neúčelné použití překližky. Například sedák vyplétaný popruhy.

23

3 Analýza spojovacích materiálů používaných při výrobě konstrukcí v čalounické výrobě 3.1 Kolíky Dělíme je podle materiálu na dřevěné, plastové a kovové. Ve výrobě nábytku se používají především kolíky dřevěné. Jsou vyrobeny z listnatých roztroušeně pórovitých dřevin, především buku anebo méně využívaného javoru. Povrch může být hladký nebo rýhovaný. V dřevařské praxi se hlavně využívají kolíky rýhované. Díky rýhám, které můžou být šroubovité nebo rovné, dokáže lepidlo zatékat po celém povrchu kolíku. Hladké kolíky se vyrábí lisováním a to především malé průměry (Ø 5 mm 6 mm), rýhované frézováním. Pro dílce menší tloušťky než 16 mm se používají kolíky Ø 6 mm, pro dílce tlustší Ø 8 mm a pro tloušťky dílců nad 19 mm kolíky Ø 10 mm, 12 mm a více. Pro hlavní konstrukční spoje u koster čalouněných výrobků se používají kolíky min. Ø 10×40 mm. Kolíky můžou být také dodávány v nezkrácených délkách, pro použití jiných rozměrů přičemž platí, že délka kolíku by měla odpovídat nejméně trojnásobku průměru.

Obr. 8 [Typa kolíků]

a - dřevěné kolíky, b – plastový kolík, c – plastový úhlový kolík

24

Tab. 1 [Rozměry používaných dřevěných kolíků]

Průměr × délka kolíků [mm] (tučné rozměry se upřednostňují v prax) Ø 5×25

Ø 5×35

Ø 6×25

Ø 8×25 Ø 10×30 Ø 12×35

Ø 6×30

Ø 8×30 Ø 10×35 Ø 12×40

Ø 6×35

Ø 8×35 Ø 10×40 Ø 12×50

Ø 6×40

Ø 8×40 Ø 10×50 Ø 12×60 Ø 8×50 Ø 10×60 Ø 12×80

Plastové kolíky a plastové úhlové kolíky se v čalounické výrobě při konstrukci koster využívají sporadicky. (HOLOUŠ 2007)

3.2 Spojovací lamely Lamely jsou vyrobeny z bukového dřeva. Mají drážkovaný povrch a jsou vyráběny o tloušťce 4 mm. V hlavních konstrukčních spojích čalounické výroby se vyskytují jen zřídka, protože jejich parametry neodpovídají požadavkům na hlavní nosné konstrukční spoje. Používají se u venkovních viditelných částí, nohách a ozdobných prvcích.

Obr. 9 [Lamela]

3.3 Vložené a úhlové pera Úhlové pera se vyrábějí taktéž z překližky, z tvrdých dřevin anebo z plastu. Plastové pera mají v sobě otvory a rýhovaný profil, který zabezpečuje větší pevnost při lepení do drážky. Vyrábí se o délce 1 m a v konstrukci jsou málo využívané.

25

Obr. 10 [Úhlové pera]

3.4 Vruty V čalounické výrobě hrají důležitou roli a jsou často využívány při konstruování. Užívají se na konstrukční spoje, ale i na připevnění různých typů čalounického kování. Využívají se vruty s talířovou nebo zápustnou hlavou. Nejčastější průměry vrutů, které se používají na konstrukční spoje – 5 mm – 6 mm. Existuje několik typů vrutů Obr. 11 s různými typy drážek Obr. 12.

Obr. 11 [Typy vrutů]

a - s plochou hlavou zápustnou do dřeva, b - s hlavou čočkovitou do dřeva, c - s půlkulovou hlavou do dřeva, d - s plochou hlavou zápustnou do dřevotřísky, e - s hlavou čočkovitou do dřevotřísky, f - s půlkulovou hlavou do dřevotřísky, g - s talířovou hlavou do dřevotřísky, h - s hlavou šestihrannou, i - konfirmat

Obr. 12 [Typy drážek vrutů]

26

a - přímá drážka, b - křížová drážka, c - vnitřní šestihran (imbus), d - hvězdicová drážka (torx), e - kombinovaná drážka pro talířové hlavy

3.5 Hřebíky Používají se především při opravách čalouněného nábytku a to hřebíky stavební, kolářské a čalounické, které se dodávají v modročerném provedení. Hřebíky se vyrábějí především z oceli bez povrchové úpravy. Mohou však být dodávány zinkované nebo z jiných materiálů, například mosazné nebo pro zvláštní použití, měděné nebo z nerezové oceli, například drážkované. Strojní hřebíky jsou určené především pro použití do ručních nebo strojních automatický hřebíkovaček, šroubové a konvexní hřebíky jsou určeny pro spoje kde je požadovaná vyšší pevnost. (HOLOUŠ 2007)

Obr. 13 [Typy hřebíků]

a – stavební, b – kolářský, c - bez hlavy, d – strojní, e – konvexní, f – šroubové, g – ANKER, h - do krytiny, i – čalounický, j - telegrafní svorky, k - rážkové

3.6 Spony Průmyslové spony se vyrábí z pozinkovaného ocelového drátu, ale někdy se můžou vyskytovat i s barevnou úpravou nebo poměděny. Používají se v mechanických a pneumatických sponkovačkách. Spony se vyrábí o tloušťce 0,5 mm - 1,8 mm v délce 3 mm – 65 mm. V praxi se upřednostňují délky 10 mm - 40 mm. Typ spony BeA92 se užívá hlavně při konstrukčních spojích koster. Profil drátu spony: 1,25 mm x 1,00 mm. Materiál drátu spony: ocelový galvanický zinkovaný drát,

27

nerez, hliník, tvrzený ocelový drát, mosaz. Hrot spony: standardní (dlátový), ostřený (pilový). Lakování spon adhezní pryskyřicí: ANO. Certifikace spon podle DIN: 18182.

Obr. 14 [Spona]

3.7 Šrouby, matice, podložky 3.7.1 Šrouby Šrouby jsou různých tvarů a rozměrů, které jsou určeny příslušnými normami a pokud normovány nejsou, jsou udávány katalogem výrobce. Platí zásada u šroubů s částečným závitem pro délku závitu v mm, kdy LZ = 2×D+6 [mm].

Obr. 15 [Šrouby]

a - s částečným závitem, b - se závitem k hlavě

28

V předmětné konstrukci se užívají téměř všechny druhy šroubů, a to jak na vlastní konstrukční spoje, tak k připevňování kování. Pro konstrukční spoje se obvykle volí rozměry M8. Všechny viditelné šrouby musí mít povrchovou úpravu, nejčastěji znikováním nebo zinkováním a následným chromátováním,u kterého se může volit odstín bílý, namodralý imitující chromování a žlutý. (HOLOUŠ 2007)

Obr. 16 [Přehled nejčastějčích používaných šroubů]

a - s plochou hlavou zápustnou, b - s hlavou čočkovitou, c - s hlavou půlkulatou, d - s hlavou válcovou, e - s šestihrannou hlavou, f - s plochou kulovou hlavou a čtyřhranem (vratový), g - s válcovou hlavou a vnitřním šestihranem (imbus), h - se širokou plochou hlavou a límcem (talířovou), i - závrtný šroub, j - kombinovaný šroub, metrický Speciální nábytkářské šrouby Používají se hlavně u rozkládacích systémů a úložných prostorů v čalounické výrobě.

Obr. 17 [Speciální nábytkářské šrouby]

29

a - speciální šroub s talířovou hlavou, b - euro šroub s půlkulatou hlavou, c - euro šroub s plochou osazenou hlavou, d - euro šroub se zápustnou hlavou, e - spojovací šroub 3.7.2 Matice Přehled základních typů normovaných matic Obr. 18, které jsou vyráběny podle příslušných norem a využívají se v čalounické praxi. V čalounické výrobě se používají i matice tzv. speciální zarážecí matice Obr. 19. Vyrábí se v různých rozměrech, ale nejčastější využití u koster jsou matice typu M6 a M10. Krytky používané u matic jsou vyrobeny z hliníkového plechu s různou povrchovou úpravou.

Obr. 18 [Matice]

a - matice samojistné ČSN 02 1492 (ČSN EN ISO 7040) mají zalisovaný plastikový kroužek, kteý se po utažení zařeže do závitu šroubu a zajišťuje matici proti samovolnému povolení, b- matice šestihranná ČSN 02 1401 (ČSN EN 24032), c- křídlatá matice ČSN 02 1665, d- uzavřená matice DIN 1587 (nemá českou státní normu) (HOLOUŠ 2007)

Obr. 19 [Speciální zarážecí matice]

a - zarážecí matice, b - zarážecí matice, typ s pilovitými kotevními křidélky, c - zarážecí matice s krytkou 30

3.7.3 Podložky Aby nedocházelo k zamáčknutí šroubů/matic do spojovacích součástek nebo k samovolnému uvolňování šroubového spojení, a také, aby bylo umožněné dotahování bez jejich poškození, se používají podložky. Existují různé typy podložek, které jsou určeny normou, mají různé vnitřní i venkovní průměry D v závislosti k typu a jejich využití.

Obr. 20 [Podložky]

a - ploché podložky, b - pružné podložky, c - vějířové podložky

3.8 Lepidlo Lepidla jsou materiály schopné spojovat tuhé tělesa v důsledku jejich přilnavosti k jejich povrchu a jejich dobré vnitřní soudržnosti. Při aplikaci všech druhů lepidel je třeba dodržovat i technologické postupy lepení, předepsané výrobcem lepidla, jako i bezpečnostní předpisy při práci s lepidlem. Lepidla čalounické disperzní Základní bázi pro jejich výrobu jsou polyvinylacetáty, polyakryláty, resp. polyuretany. Rozpouštědlová složka je nahrazena vodou, což řeší hygienické a ekologické problémy rozpouštědlových lepidel. Naproti tomu odpařování vody v procese lepení vede k zvýšení energetických i investičních nákladů a přináší sebou často i změny technologické. PVAC lepidla se vyznačují dobrou afinitou k dřevu vzhledem na jejich polární charakter a poskytují velmi pevné spoje. Jsou velmi pružné a tato vlastnost se ještě zlepšuje přídavkem plastifikátorů. PVAC lepidla jsou nehořlavé, odolné proti mikroorganizmům a dávají průsvitné transparentní spoje; jsou málo odolné proti vodě. Otevřený čas disperze, po čas kterého se část vody z lepidla po nánose odpaří, je 3 minuty až 5 minut a limituje ho tvorba zaschnutého filmu na povrchu. (SEDLIAČIK 2001) Čas lisování se pohybuje v rozmezí 5 min - 30 min a to při teplotě 20 °C. Manipulační pevnost lepení se dosahuje po 60 min – 90 min. 31

4 Konstruování a konstrukční spoje Všeobecné konstruování Sestrojování neboli konstruování nábytku se dá podle konstrukčních záměrů roztřídit do tří oblastí. A. Jedná se o spojování stejného druhu dřeva nebo jiného materiálu do větších dimenzí, zvětšování na délku, šířku nebo tloušťku a to buď pro konkrétní výrobek, nebo spojení na neomezený rozměr, z kterého se následně získá dalším dělením potřebný rozměr (tzv. nekonečné vlysy, nebo široké spárovky) B. Spojování součástek nebo dílců do účelově určených dílců. C. Vytvoření různých mechanizmů, ať už se jedná o jednoduché nebo složité. Jedná se o mechanizmy pro otevírání, posouvání, otáčení apod., bez zřetele na to jaký se použil materiál.

4.1 Postup při řešení konstrukce nosných koster Můžeme konstatovat, že v praxi každý tvar konstrukce, kterou dokážeme vytvořit suchou montáži, můžeme také vytvořit pomocí lepeného spoje, respektive pevně vázanou konstrukcí. Musí se uvážit, že charakteristická únosnost spoje s vícerými spojovacími prostředky může být často menší než součet únosnosti jednotlivých spojovacích prostředků. Jestli je zatížení ve spoji přenášené více než jedním typem spojovacích prostředků, musí se uvážit vliv různých vlastností spojovacích prostředků. Lepené a mechanické spojovací prostředky mají velmi rozdílnou poddajnost a nemá se předpokládat, že spolu působí. (JOŠČÁK 2001)

4.2 Nedemontovatelné lepené spoje Jedná se o spoje, které po spojení už nejdou od sebe demontovat a zpět montovat, bez toho aniž by se porušil jejich charakter spoje. Aby byl lepený spoj kvalitní, musíme dobře poznat lepený materiál, vlastnosti lepidla a druh spoje. Lepené konstrukce mají stoletou tradici a budou se i nadále využívat.

32

4.3 Nedemontovatelné mechanické spoje Do této skupiny zařazujeme spoje, kde se využívá pružnosti spojovacích materiálů nebo spojovacích prostředků (např. spony, hřebíky, zarážecí matice) 4.3.1 Spoje pomocí vrutů Skrutkové spoje (se skrutkami do dřeva) patří ke kolíkovému typu spojovacích prostředků (klince, spony, svorníky) jsou vhodné na přenos větších sil na vytáhnutí. Používají se především na upevnění kování nebo dílce namáhaných na odtrhnutí nebo smyk. Únosnost skrutkových spojů závisí od počtu skrutek a sily jejich utáhnutí. Na tuhost kromě těchto činitelů ovlivňuje velikost styčných ploch a zapuštění nebo nezapuštění hlaviček skrutek. Uspořádání a rozměry spojovacích prostředků v spoji, jejich rozestupy a vzdálenosti od okrajů a konců prvků se musí zvolit tak, aby byla dosáhnutá očekávaná únosnost. (JOŠČÁK 2000)

4.4 Demontovatelné mechanické spoje Zde jsou spoje rozděleny do dvou skupin a to na: A. Spoje bez utahovací síly, kdy napětí mezi spojenými prvky je možné zanedbat, vytvořené zasunutím nebo zavěšením (např. úhelníkové postelové kování). B. Spoje s utahovací silou, kdy napětí mezi spojenými prvky je nemožno zanedbat, vytvořené pohybem: I.

přímočarým (např. spojení klínem),

II.

kruhovým (např. spojení excentrem),

III.

po skrutkovici (např. spojení skrutkou a válečkovou maticí). (JOŠČÁK 2001)

4.4.1 Nelepené spoje – suchá montáž Jedná se o montáž takových jednotlivých dílců do celku, kde spojovacím prostředkem není lepidlo, ale přímo na dílcích je vytvořena konstrukční úprava nebo mezičlánek, který zabezpečuje spojení dvou nebo více částí. V dřívější době patřila suchá montáž do popředí už v prvních obdobích tvorby nábytku. Volba suché montáže není tedy vyvolána zájmem estetickým, ale suchá montáž naopak estetiku tvaru ovlivní, a to zejména tím, že vyloučí takové tvary, které nelze při suché montáži realizovat, jako např. tvary s charakteristikou monolitní. Není-li to tedy estetický zájem, který vede k rozhodnutí pro suchou montáž, pak to může být pouze zájem ekonomický nebo praktický. Konstrukce upravené pro suchou montáž mohou 33

sledovat několik odlišných záměrů, z nichž každý může vést k jinému způsobu řešení a k jiným ekonomickým nebo praktickým důsledkům. (HALABALA 1982) Představují je zejména tři typy: A. Je to tehdy, kdy výrobek opouští firmu ve smontovaném stavu a nepředpokládá se, že se při užívání bude rozebírat. Suchá montáž je vhodná jedině z ekonomických výhod přímo ve výrobě. B. V rozloženém stavu jsou ty, které opouští závod a jsou smontovány až na konkrétním místě uživatelem. Zde se nepředpokládá, že výrobek bude znovu demontovaný. Hlavní ekonomická výhoda je v dopravě a skladování. C. Má stavebnicový charakter, může dojít k opětovnému rozložení a složení do různých podob. Výhodou je praktičnost, úspora v dopravě.

34

5 Experimentální část Jedním z nejčastějších a největších problémů při používání sedacího čalouněného nábytku je vylomení područek od kostry zatížením. To byl také důvod, proč jsme si pro svou experimentální část vybrali zkoušku pevnosti područek ke kostře. Účelem zkoušky bylo zjistit deformaci spoje styčných ploch účinkem působení statického zatížení. Z časového hlediska toto zatížení řadíme do skupiny nahodilé užitkové. Abychom mohli jednotlivé experimenátní zkoušky provést, navrhli jsme zkušební těleso tak, aby bylo totožné s reálnou výrobou, a aby

bylo možné výsledky

z jednotlivých zkoušek využít v praxi. Při zpracování návrhu zkušebního tělesa jsme museli vzít v úvahu také rozměry a konstrukci stroje, na kterém se zkouška prováděla. Područky - loketníky Opěrné loketníky – područky jsou upevněny po obou stranách sedadla ve výši lokte nad sedadlem, což nám představuje výšku cca 23 cm a široké jsou cca 4 cm – 5 cm. Musí být dobře tvarované a konstruované, abychom se mohli při vstávání plnou hmotností opřít a při sezení položit celé předloktí. Také platí zásada, že čím je větší sklon opěradlové plochy, područky jsou umístěné níže, někdy jen 17 cm. Výška horní strany područek je 17 cm – 24 cm. Měří se pomocí kolmice, která je spuštěná z horní roviny područky na střed funkční plochy sedadla. (HAŠKOVEC 1984) Područky plní funkci komfortnějšího sedění, ulehčují vstávání, ale i usazovaní při sedacím nábytku a především zabraňují tělu vychýlení do stran, ale nesmí omezovat boční pohyb loktů. Lokty jsou zpravidla při sezení mimo opěrek ruk a předloktí se dostává s nimi do styku asi uprostřed hloubky sedací plochy, kde se kříží pod úhlem asi 45°. (HALABALA 1982) Při tvorbě opěrek ruk musíme dbát na jejich správnou konstrukci, z důvodu velkého namáhání.

Obr. 21 [Kostra]

35

5.1 Materiály a zařízení použité při zkouškách Protože v truhlářské výrobě je používáno velmi mnoho druhů materiálů, které se používají při konstrukci čalouněného nábytku, jednalo by se o poměrně širokou oblast zjišťování a o nespočetně mnoho vzorků. Pro přehlednost jsme si pro tuto experimentální část vybrali jen materiály, které jsou ve výrobě nejčastěji využívány. 5.1.1 Charakteristika použitých materiálů Dle

mého osobního průzkumu

několika truhlářských firem, jsme vybrali

nejčastěji používané materiály při výrobě konstrukcí čalouněného nábytku. Mezi tyto aglomerované materiály náleží dřevotřísková deska, dřevovláknitá deska polotvrdá, deska z orientovaných třísek a multifunkční panel. Níže uvedené tabulky obsahují parametry desek, prodávaný formát a cenu. Šedé pole v tabulce označuje formát, který jsme použili na výrobu experimentálního vzorku.

Dřevotřísková deska (DTD) Typ tl. [mm]

4 mm

5 mm

8 mm

Rozměr[mm]

10 mm

12 mm

16 mm

74

86

2800×2070

Cena [Kč/m2]

68

Typ tl. [mm]

18 mm

78

56

61

22 mm

25 mm

Rozměr [mm]

28 mm

38 mm

165

338

2800×2070

Cena [Kč/m2]

97

119

147

Dřevovláknitá deska polotvrdá (MDF) Typ tl. [mm]

3 mm

6 mm

8 mm

Rozměr[mm]

12 mm

16 mm

96

125

2800×2070

Cena [Kč/m2]

40

Typ tl. [mm]

18 mm

55 19 mm

67 22 mm

Rozměr [mm] Cena [Kč/m2]

10 mm

81 25 mm

28 mm

30 mm

38 mm

224

245

339

2800×2070 140

148

171

199

36

Deska z orientovaných třísek (OSB) Typ tl. [mm]

10 mm

12 mm

15 mm

Rozměr[mm] Cena [Kč/m2]

18 mm

22 mm

25 mm

261

2500×1250 103

121

152

182

227

15 mm

18 mm

22 mm

25 mm

230

262

Multifunkční panel (MFP) Typ tl. [mm]

10 mm

12 mm

Rozměr[mm] Cena [Kč/m2]

2500×1250 106

127

158

187

5.1.2 Charakteristika použitých konstrukčních spojů Ke spojování vybraných typů aglomerovaných materiálů jsme zvolili následující konstrukční

spoje:

nedemontovatelný

lepený,

nedemontovatelný

mechanický

a demontovatelný mechanický. Tyto zastupují všechny používané typy spojů. Pevnost a tvarová stálost spojů je ovlivněna několika faktory. Mezi nejdůležitější faktory patří následovné: •

vlastnosti samotných spojovacích materiálů,

•

fyzikální a mechanické vlastnosti aglomerovaných materiálů,

•

správné dimenzování spoje,

•

správná technologie montáže,

•

způsob namáhaní spoje v hotovém výrobku,

•

pracovní prostředí.

Nedemontovatelný lepený spoj Na lepený spoj jsme použili lepidlo s označením D3/D4 od firmy Würth. Tento druh lepidla jsme vybrali z několika důvodů. Těmito důvody jsou jednak testovaná kvalita dle EN 204, vysoká pevnost lepeného spoje, transparentní vytvrzení, zatuhlé spárované části jsou houževnatě elastické a v neposlední řadě také jeho univerzální použití. Používá se na lepení aglomerovaných materiálů, měkkého i tvrdého dřeva. Je 37

vyrobeno na bázi polyvinylacetátové disperze. Doba schnutí při 150 g/m2 je 8 min 10 min, lisovací tlak 0,1 N/mm2 - 0,8 N/mm2 a lisovací minimální doba je 8 min 15 min. Tepelná odolnost po vytvrzení je maximálně 80 °C. Prodává se v baleních 15/30 kg. Lepidlo neobsahuje nebezpečné chemické látky a je šetrné k přírodě.

Obr. 22 [Disperzní lepidlo D3/D4]

Nedemontovatelný mechanický spoj Mezi nedemontovatelné mechanické spoje patří také spoje pomocí vrutů. Pro experimentální zkoušku jsme po konzultaci s odbroníky z výroby – truhláři, nakonec zvolili vruty označením ASSY s torxovou hlavou od firmy Würth. Tyto vruty mají hvězdicovitou drážku a bit je v nich stabilnější než ve vrutu s křížovou drážkou. Tuto výhodu ocení zejména pracovníci při montáži. Parametry: Ø=4 [mm], l = 30[mm], dk= 9,3 [mm] (tzv.4x30).

Obr. 23 [Vrut 4x30]

38

Demontovatelný mechanický spoj Třetí spoj je demontovatelný mechanický spoj. Skládá se ze šroubu, podložky a matice. Při výrobě vzorku byly použity šrouby, matice a podložky těchto typů: šroub s plochou kulovou hlavou a čtyřhranem (tzv. vratové), matice šestihranné a podložky ploché. Tento spojovací materiál jsme vybrali, jelikož je nejpoužívanějším mechanickým spojem při konstrukci koster čalouněného nábytku. Parametry šroubu: Ø=5 [mm], l = 45[ mm], dk= 9,3 [mm] Parametry podložky: Ø venkovní 21 [mm], Ø vnitřní 7 [mm]

Obr. 24 [Vratový šroub, podložka, matice]

5.1.3 Zkušební zařízení a pomůcky Při provádění samotné experimentální zkoušky a následně pro její vyhodnocení jsme použili následující zkušební zařízení a pomůcky: Prototyp: vývojové dílny TU – Zvolen Tento protop byl vyroben za účelem zkoušení pevnosti lamelového dřeva. Abychom mohli experimentální zkoušku na tomto stroji provézt, museli jsme přenastavit výšku statického ramene stroje, zredukovat závaží jen na požadovanou hmotnost 30 kg a upravit pracovní prostor z původních 12 mm na požadovaných 18 mm. Tohoto jsme docílili výrobou upínacího přípravku na zakázku, speciálně pro tuto zkoušku. (viz. upínací přípravek Obr. 27 [Upínací přípravek]Obr. 27Obr. 27).

39

Obr. 25 [Prototyp]

Digitální posuvné měřidlo Typ: IP67. Měřící rozsah 0 mm – 300 mm, přesnost měřenéí 0,01 mm, provedení celokovové, velký LCD.

Obr. 26 [Posuvné měřidlo IP67]

5.1.3.1

Pomocný upínací přípravek

Pomocný upínací přípravek musel vzniknout na základě potřeby pro vykonání zkoušky. Pracovní prostor pro upnutí přípravku bylo v rozmezí 0 mm – 12 mm, kdežto pro naší zkoušku jsme potřebovali tento prostor rozšířit na 18 mm, abychom tam mohli upevnit vzorek z aglomerovaného materiálu o tloušťce 18 mm. Proto jsme navrhli a nechali zhotovit pomocný upínací přípravek Obr. 27.

40

Obr. 27 [Upínací přípravek]

5.1.4 Charakteristika pracovního prostředí Pracovní podmínky při vykonání experimentální zkoušky: •

teplota – 19 °C

•

relativní vlhkost vzduchu – 60 %

5.2 Pevnostní vlastnosti konstrukčního spoje Zatížení konstrukcí Mezi prvotní činnosti pří výpočtu konstrukce patří stanovení zatížení působících na tuto konstrukci. Tato činnost není vždy jednoduchá a úplné přesné určení zatížení je často nemožné. Východiskem pro stanovení zatížení nábytkových konstrukci jsou normy mechanických zkoušek nábytku, které je ovšem často potřebné upravit vzhledem na konkrétní podmínky při používání nábytku. (JOŠČÁK 2000)

41

Druhy zatížení konstrukcí Zatížení je na konstrukci zavedené jako účinek síly (břemena) působícího na konstrukci - přímé zatížení, nebo jako účinek vnitřního přetvoření - nepřímé zatížení. (JOŠČÁK 2000) Při vykonávání experimentální zkoušky působí statické zatížení. Statické zatížení, je charakterizované dostatečně dlouhým zatížením, a tím pádem se nemusí zavádět setrvačné síly. Můžeme ho charakterizovat jako zatížení, které roste z nulové hodnoty až na konečnou. Můžou ho vyvolat konstrukční prvky, ale i lidská činnost. Použití zatěžovacích sil Při zkouškách trvanlivosti a zkouškách statickým zatížením musí být síly používány dostatečně pomalu, aby dynamické zatížení bylo zanedbatelné, ale i z důvodu, že nedojde ke zvšení teploty účinkem pohybového namáhání. Pokud není stanoveno jinak, musí statické zatížení působit po dobu (10±2) s. (EN 1728:2000) 5.2.1 Metodika Ke správné volbě metodiky jsme vycházeli z normy: Zkouška područek statickým zatížením. (EN 1728:2000). Celkovým předmětem této normy je stanovení metody pevnosti a trvanlivosti interiérového sedacího nábytku, jenž může být užíván dospělými osobami. 5.2.1.1

Příprava zkušebních vzorků

Zkušební vzorky Obr. 28 byly vyrobeny z aglomerovaných materiálů (DTD, MDF, OSB, MFP) a spojů (nedemontovatelný lepený, nedemontovatelný mechanický a demontovatelný mechanický spoj). V předpřípravě výroby jsme si vytvořili nářezový plán Obr. 29, Obr. 30 za pomocí programu Optimik. Šedá plocha v našem případě v nářezovém plánu znázorňuje nevyužitý materiál. Ve výrobě jsme naformátovali dílce na přesně stanovené rozměry. Poté následovala operace tvorba konstrukčních spojů a v poslední řadě montáž.

42

Obr. 28 [Zkušební vzorek]

Obr. 29 [Nářezový plán formátu 2800×2070 mm]

43

Obr. 30 [Nářezový plán formátu 2500×1250 mm]

5.2.1.2

Pracovní postupy zkoušky

Připravené vzorky byly upevněny do stroje pomocí speciálně vyrobeného upínacího přípravku Obr. 27. Pomocí stroje byla vyvolána na područku vodorovná síla o 300 N, která působila po dobu 10 sekund při jednom zatížení. Síla dané velikosti (300 N) se nechá působit na područku v bodech, kde může dojít nejsnáze k poškození, ale ne blíže než 100 mm od předního okraje područky. Jelikož by nebylo technicky možné provést tuto zkoušku na vyrobené kompletní kostře křesla, proto jsme zvolili výrobu jen části kostry, která je ale dostačující pro náš experiment. Abychom splnili normu EN 1728:2000, provedeme zatížení každého zkušebního vzorku 10 krát. Zvolili jsme tři druhy spojů a čtyři druhy materiálů po třech kusech, tak aby se mohlo jednat o normalizovanou zkoušku. 5.2.1.3

Postup vyhodnocení

Požadavky V průběhu zátěžové

zkoušky a po jejím ukončení

nesmí dojít k žádnému

mechanickému poškození montážních článků ani konstrukčních spojů a k jejich trvalé deformaci, která by měla vliv na bezpečnost sedacího nábytku. Pokud by tato situace nastala, došlo by k deformaci spoje a jeho porušení. Proto je důležité určit limitní deformaci spoje, podle které se bude zkouška vyhodnocovat.

44

Stanovení přípustné limitní deformace Pro stanovení odolnosti proti zatížení je podstatné zjištění velikosti přírustku deformace spoje. Přírustek deformace spoje ∆ , vypočítáme ze vztahu: ∆

(1)

∆ - přírustek deformace spoje - deformace spoje po vykonání zkoušky – deformace spoje na začátku zkoušky V našem případě je

deformace spoje na začátku zkoušky nulová, proto

můžeme vzorec následně upravit: ∆

(2)

Na levém obrázku je znázorněno těleso, na které ještě nepůsobí žádná síla, a proto zde nevidíme žádnou odchylku. Pravé zkušební těleso je již po vykonané zátěžové zkoušce, a je na něm patrné vychýlení.

Obr. 31[a-vzorek před zkouškou, b- vzorek po provedení zkoušky]

45

Stanovení limitního přírustku deformace spoje

Obr. 32 [Grafické znázornění deformace spoje]

Na tělesu, které bylo podrobeno zátěžové zkoušce a došlo u něj k vychýlení, vznikl „pomyslný“ pravoúhlý trojúhelník Obr. 33, díky kterému jsme byli schopni pomocí Pythagorovy věty vypočítat přeponu trojúhelníku, jejíž hodnotu jsme dosadili do sinusové věty a následně jsme vypočítali velikost úhlu beta. Hodnotu úhlu bylo nunté znát pro porovnání a následného vyhodnocení deformaci spoje. Výpočty: Pythagorova věta √

(3)

c – vypočítaná přepona [mm] Sinusova věta

(4)

.

(5)

(6) b – naměřená hodnota (vychýlení od konstrukce) [mm] c – vypočítaná přepona [mm]

46

úhel β – neznámá veličina úhel γ – pravý úhel Přírustek deformace spoje ∆ se v našem případě bude rovnat úhlu β.

Obr. 33 [Pomocné výpočty]

5.2.2 Stanovení parametrů pro vyhodnocení zkoušky Při vyhodnocení experimentální zkoušky jsme vycházeli z přípustného přírustku posunutí područky od konstrukce sedací části, který jsme stanovili na základě norem viz kapitola 5.2.1.3 . Vypozorováním z podobných normovaných zkoušek jsme přišli na to, že pro naši zkoušku je limitná deformace 0,001 rad a s touto hodnotou budeme nadále pracovat při vyhodnocování výsledků zkoušky. Odchylku 0,001 rad jsme stanovili následovně. Norma připouští limitní deformaci 0,003 rad při výšce 1 m skříňového nábytku, který není denně tak namáhán jako područky sedacího nábytku, výška sedacího nábytku je nižší jak 1 metr. Proto jsme stanovili přísnější hodnotu limitní deformace na 0,001 rad. Hodnotu limitní deformace jsme přepočítali z hodnoty 0,001 rad na úhel βeta´ (viz vzorec 7), jehož jeho velikost je dána ve stupních, minutách a vteřinách. To nám podstatně ušetřilo čas, protože jsme nemuseli každou vypočítanou velikost úhlu převádět na radiány a mohli jsme přímo z výsledků posoudit zda-li spoj vyhovuje či nikoli.

47

Přepočtení jednotek :

1 radián =

°

57°17´45´´ => 0,001 rad ≈ 0°03´26´´

(7)

Stanovení kritéria pro vyhodnocení: ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

K vyhodnocení zkoušky bylo zapotřebí zjistit vychýlení područky od konstrukce. To jsme meřili pomoci posuvného digitálního měřidla. Dále pomocí Pythagorovy věty a goniometrických funkcí

jsme vypočítali úhel vychýlení

β a následné porovnání se stanovenou limitnou deformací (ú()*+ ´ ). V následujících tabulkách je charakteristika chování jednotlivých vzorků při zátěžové zkoušce a její vyhodnocení, zda jsou jednotlivé vzorky vhodné pro konstrukci područek sedacího nábytku či nikoli. Vzorky jsou označeny podle typu materiálu, spoje a pořadí. Vysvětlivky:

000 – označení druhu použitého materiálu 1×× – dřevotřísková deska 2××– dřevovláknitá deska polotvrdá 3××– oriented strand board 4×× – multifunkční panel 000 – typ použitého spoje ×1× – lepený spoj ×2× – vruty ×3× - šrouby 000 – označení pořadí vzorků

48

VZOREK 111 MATERIÁL SPOJ

vychýlení [mm]

úhel vychýlení

deformace spoje φ [rad]

0°37´48"

0,630228124

1,1 DTD lepený ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°./´01" & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


0°12´02"

0,200534409


0,35 DTD lepený ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°53´,3" & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE



0°20´38"

0,343770551

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°3,´.1" & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


12°22´09"

12,36915743

21,93 DTD vruty ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

53°33´09" & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE


úhel vychýlení

0,6 DTD lepený ∆ $ = ´


vychýlení [mm]

DTD vruty

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


31,2

17°19´41"

17,32792177

49

∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

5/°58´45" & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE


15°16´30"

15,57499405

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

59°54´.," & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


0°07´54"

0,13178006

0,23 DTD šrouby ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°,/´90" & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


0°03´26"

0,05729578

0,1 DTD šrouby ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°,.´34" ,°,.´34´´

spoj VYHOVUJE



spoj VYHOVUJE


úhel vychýlení

27,31 DTD vruty ∆ $ = ´


vychýlení [mm]

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


0°00´00"

0

0 DTD šrouby ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°,,´,," : ,°,.´34´´

spoj VYHOVUJE

50


spoj NEVYHOVUJE

,°30´09" & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE

vychýlení [mm]


0°00´00"

0

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°,,´,," : ,°,.´34´´

spoj VYHOVUJE

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


0°03´05"

0,051566187

0,09 MDF lepený ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°,.´,9" : ,°,.´34´´

spoj VYHOVUJE

vychýlení [mm]

0,412522484

úhel vychýlení

0 MDF lepený ∆ $ = ´

úhel vychýlení


5°43´19"

5,721938609

10,02 MDF vruty ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

9°0.´58" & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE


0°24´45"

∆ & ´



spoj VYHOVUJE


úhel vychýlení

0,72 MDF lepený ∆ $ = ´


vychýlení [mm]

MDF vruty

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


8,21

4°41´36"

4,69345711

51

∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

0°05´.4" & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE


4°34´06"

4,568228072

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

4°34´06" & ,°,.´34´´

spoj VYHOVUJE

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


0°00´00"

0

0 MDF šrouby ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

0°00´00" : ,°,.´34´´

spoj VYHOVUJE

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


0°16´30"

0,275017629

0,48 MDF šrouby ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°54´.," & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE



spoj VYHOVUJE


úhel vychýlení

7,99 MDF vruty ∆ $ = ´


vychýlení [mm]

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


0°10´39"

0,177616347

0,31 MDF šrouby ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°5,´.8" & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE

52


1,570790282

spoj NEVYHOVUJE

8,°,,´,," & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


90°00´00"

1,570790282

40 OSB lepený ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

8,°,,´,," & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


0°03´47"

0,063025323

0,11 OSB lepený ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°,.´0/" & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


1°40´01"

1,666836793

2,91 OSB vruty ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

5°0,´,5" & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE


90°00´00"

∆ & ´



spoj VYHOVUJE


úhel vychýlení

40 OSB lepený ∆ $ = ´


vychýlení [mm]

OSB vruty

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


1,32

0°45´22"

0,756260368

53

∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°09´33" & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE


1°02´13"

1,036967208

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

5°,3´5." & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


0°00´00"

0

0 OSB šrouby ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°,,´,," : ,°,.´34´´

spoj VYHOVUJE

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


0°02´45"

0,045583661

0,08 OSB šrouby ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°,3´09" : ,°,.´34´´

spoj VYHOVUJE



spoj VYHOVUJE


úhel vychýlení

1,81 OSB vruty ∆ $ = ´


vychýlení [mm]

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


0°00´00"

0

0 OSB šrouby ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°,,´,," : ,°,.´34´´

spoj VYHOVUJE

54


0

spoj NEVYHOVUJE

,°,,´,," : ,°,.´34´´

spoj VYHOVUJE

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


0°03´26"

0,0572957

0,1 MFP lepený ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°,.´34" ,°,.´34´´

spoj VYHOVUJE

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


0°00´00"

0

0 MFP lepený ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°,,´,," $ ,°,.´34´´

spoj VYHOVUJE

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


0°06´29"

0,108225257

0,17 MFP vruty ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°,4´38" & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE


0°00´00"

∆ & ´



spoj VYHOVUJE


úhel vychýlení

0 MFP lepený ∆ $ = ´


vychýlení [mm]

MFP vruty

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


0,22

0°07´33"

0,126050511

55

∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°,/´.." & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE


0°12´02"

0,200534409

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°53´,3" & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


0°00´00"

0

0 MFP šrouby ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°,,´,," : ,°,.´34´´

spoj VYHOVUJE

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


0°00´00"

0


spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°,,´,," : ,°,.´34´´

spoj VYHOVUJE



spoj VYHOVUJE


úhel vychýlení

0,35 MFP vruty ∆ $ = ´


vychýlení [mm]

vychýlení [mm]

úhel vychýlení


0°00´00"

0


spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°,,´,," : ,°,.´34´´

spoj VYHOVUJE

56

Porovnání jednotlivých typů spojů bez ohledu na druh materiálu

Tab. 2 [Lepený spoj]

MATERIÁL

DTD průměr MDF průměr OSB průměr MFP průměr

číslo vzorky 111 112 113 114 211 212 213 214 311 312 313 314 411 412 413

VYCHÝLENÍ ÚHEL VYCHÝLENÍ [mm] 0°37´48" 1,1 0°12´02" 0,35 0°20´38" 0,6 0°23´29" 0,683 0°24´45" 0,72 0 0 0°03´05" 0,09 0,27 40 40 0,11 26,70333333 0 0,1 0

414

0,03

deformace spoje φs [rad] 0,630228124 0,200534409 0,343770551 0,506101212 0,412522484 0 0,051566187

0°09´17" 90°00´00" 90°00´00" 0°03´47"

0,154696224 1,570790282 1,570790282 0,06302532

60°01´15" 0°00´00" 0°03´26" 0°00´00"

1,068201961 0 0,0572957 0

0°01´09" 15°08´47"

0,019098567

* pro úplné vylomení jsem si zvolil hodnotu pro vychýlení 40 mm

∆ : = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

59°,1´0/" $ ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE

Tab. 3 [Charakteristika lepeného spoje]

materiál 1 2 3 4

DTD MDF OSB MFP

vychýlení Mean 0,68333 0,27033 26,70333 0,034

vychýlení vychýlení vychýlení Std.Err. -95,00% 95,00% 0,22048 -0,2653 1,63198 0,2263 -0,7033 1,24401 13,29667 -30,5076 83,91427 0,033 -0,108 0,17599

57

směrodatná odchylka

N 3 3 3 3

0,381882562 0,391963098 23,03050802 0,057157677

Grafické znázornění lepeného spoje k použitým materiálùm 100 80

vychýlení [mm]

60 40 20 0 -20 -40 -60 DTD

MDF

OSB

MFP

Obr. 34 [Grafické znázornění lepeného spoje k použitým materiálům]

Z grafu

lze

vyčíst, že

směrodatná

odchylka

je

největší

u materiálu

z orientovaných třísek (OSB). V našem případě to znamená, že čím je větší směrodatná odchylka, tím je použitý spoj nestabilní,

a tudíž nevhodný

při výrobě područek

sedacího nábytku. Důvod, proč je velká směrodatná odchylka právě u materiálu OSB, je, že materiál je nebroušený a tudíž mezi materiálu

dochází

ke špatné

styčnými plochami aglomerovaného

přilnavosti ( adhezi)

lepidla, což způsobí vznik

nekvalitního spoje. Jediný materiál, který splňuje přísné kritérium je multifunkční panel.

58

Tab. 4 [Spoj pomocí vrutu]

MATERIÁL

DTD průměr MDF průměr OSB průměr MFP průměr

číslo vzorky

VYCHÝLENÍ [mm]

ÚHEL VYCHÝLENÍ

deformace spoje φs [rad]

121

21,93

12°22´09"

12,36915743

122

31,2

17°19´41"

17,32792177

123

27,31

15°16´30"

15,57499405

124

26,81333333

14°59´26"

15,09069108

221

10,02

5°43´19"

5,721938609

222

8,21

4°41´36"

4,69345711

223

7,99

4°34´06"

4,568228072

224

8,74

4°59´40"

4,994541264

321

2,91

1°40´01"

1,666836793

322

1,32

0°45´22"

0,756260368

323

1,81

1°02´13"

1,036967208

324 421 422 423

2,013333333 0,17 0,22 0,35

1,15335479 0,108225257 0,126050511 0,200534409

424

0,246666667

1°09´12" 0°06´29" 0°07´33" 0°12´02" 0°08´41" 5°19´14"

0,156395716

∆ : = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

9°58´50" & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE

Tab. 5[Charakteristika spoje pomocí vrutu]

materiál

1 2 3 4

DTD MDF OSB MFP

vychýlení Mean 26,81333 8,74 2,01333 0,24667

vychýlení vychýlení vychýlení Std.Err. -95,00% 2,687516 15,24988 0,643143 5,97278 0,470118 -0,00942 0,053645 0,01585

59

95,00% 38,37678 11,50722 4,03609 0,47748


N 3 3 3 3

4,654914259 1,113956353 0,814268262 0,092915866

Grafické znázornění vrutového spoje k použitým materiálům 45 40 35

vychýlení [mm]

30 25 20 15 10 5 0 -5 DTD

MDF

OSB

MFP

Obr. 35 [Grafické znázornění spoje pomocí vrutu k použitým materiálům]

Spoj pomocí vrutu, jak je patrno z grafu, je nejméně vhodný, abychom ho použili při výrobě područek sedacího nábytku ve spojení s použitým aglomerovaným materiálem. K

největšímu vychýlení došlo při použití vrutu s dřevotřískovou deskou.

Důvodem jsou „nejhorší“ mechanické vlastnosti dřevotřískové desky v porovnání k ostatním použitým aglomerovaným materiálům. Ale i u ostatních materiálů jako je MDF, OSB došlo při zkoušce k poměrně velkému vychýlení, proto ani tyto materiály ve spojení s vruty bych nedoporučoval při výrobě kostry područek. Spoj je namáhán jednak tahem, ale také ohybem, a při tomto kombinovaném namáhání má vrut nejmenší pevnost.

60

Tab. 6 [Spoj pomocí šroubu]

MATERIÁL DTD průměr MDF průměr OSB průměr MFP průměr

číslo vzorky

VYCHÝLENÍ[mm] ÚHEL VYCHÝLENÍ

deformace spoje φs [rad]

131

0,23

0°07´54"

0,13178006

132

0,1

0°03´26"

0,05729578

133

0

0°00´00"

0

134

0,11

0°03´46"

0,06302528

231

0

0°00´00"

0

232

0,48

0°16´30"

0,275017629

233

0,33

0°10´39"

0,177616347

234 331 332 333

0,27 0 0,08 0

0°09´03" 0°00´00" 0°02´45" 0°00´00"

0,150877992 0 0,045583661 0

334 431 432 433

0,026666667 0 0 0

0°00´55" 0°00´00" 0°00´00" 0°00´00"

0,015194554 0 0 0

434

0

0°00´00"

0

0°03´26"

∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

,°,.´34" ,°,.´34´´

spoj VYHOVUJE

61

Tab. 7 [Charakteristika spoje pomocí šroubu]

materiál

vychýlení Mean

vychýlení Std.Err.

vychýlení vychýlení -95,00% 95,00%


N

1 DTD

0,11

0,072381 -0,19443

0,42843

3

0,12536757

2 MDF

0,27

0,151603 -0,36863 0,935961

3

0,262584099

3 OSB

0,02666

0,026333 -0,08597 0,140637

3

0,045610094

4 MFP

0

3

0

Graf ické znázornění šroubov ého spoje k použitým materiálùm 1,2 1,0 0,8

vychýlení [mm]

0,6 0,4 0,2 0,0 -0,2 -0,4 -0,6 DTD

MDF

OSB

MFP

Obr. 36 [Grafické znázornění spoje pomocí šroubu k použitým materiálům]

Z výše uvedeného grafu lze porovnat pevnost šroubového spoje k jednotlivým použitým materiálům. Nejstabilnější a nejkvalitnější je tento spoj v kombinaci s materiálem MFP, což zaručuje dostatečnou pevnost při kombinovaném namáhání područek sedacího nábytku. Ale i v kombinaci s ostatními materiály, kromě MDF je tento druh spoje dostatečně pevný. Při srovnání hodnot vychýlení z těchto tří grafů je zcela jasné, že spojení šroubu, podložky a matice v kombinaci se všemi použitými materiály je spojem nejstabilnějším a nejvhodnějším a univerzálním. Lze ho jen doporučit jako spoj při výrobě nosných koster sedacího nábytku.

62

Porovnávání použitého druhu materiálu vzorků bez ohledu na použití typu spoje Tab. 8[Dřevotřísková deska]

SPOJ lepený průměr vruty průměr šrouby průměr

číslo vzorky 111 112 113 114

VYCHÝLENÍ[mm] ÚHEL VYCHÝLENÍ 0°37´48" 1,1 0°12´02" 0,35 0°20´38" 0,6 0°23´29" 0,683

deformace spoje φs [rad] 0,630228124 0,200534409 0,343770551 0,506101212

121

21,93

12°22´09"

12,36915743

122

31,2

17°19´41"

17,32792177

123

27,31

15°16´30"

15,57499405

124

26,81333333

14°59´26"

15,09069108

131

0,23

0°07´54"

0,13178006

132

0,1

0°03´26"

0,05729578

133

0

0°00´00"

0

134

0,11

0°03´46" 5°08´53"

0,06302528

∆ $

spoj VYHOVUJE

∆ &

spoj NEVYHOVUJE

9°,1´9." & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE

Tab. 9[Dřevovláknitá deska polotvrdá]

SPOJ

číslo vzorky 211

VYCHÝLENÍ[mm] ÚHEL VYCHÝLENÍ 0°24´45" 0,72

deformace spoje φs [rad] 0,412522484

lepený

212 213

0 0,09

0°00´00" 0°03´05"

0 0,051566187

průměr

214

0,27

0°09´17"

0,154696224

221

10,02

5°43´19"

5,721938609

222

8,21

4°41´36"

4,69345711

223

7,99

4°34´06"

4,568228072

224

8,74

4°59´40"

4,994541264

231

0

0°00´00"

0

232

0,48

0°16´30"

0,275017629

233

0,31

0°10´39"

0,177616347

234

0,263333333

0°09´03" 1°46´00"

0,150877992

vruty průměr šrouby průměr

63

∆ $

spoj VYHOVUJE

∆ &

spoj NEVYHOVUJE

5°04´,," & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE

Tab. 10 [Deska z orientovaných třísek]

SPOJ lepený průměr vruty průměr šrouby průměr

číslo vzorky 311 312 313 314

VYCHÝLENÍ[mm] ÚHEL VYCHÝLENÍ 90°00´00" 40 90°00´00" 40 0°03´47" 0,11 26,70333333 60°01´15"


321

2,91

1°40´01"

1,666836793

322

1,32

0°45´22"

0,756260368

323

1,81

1°02´13"

1,036967208

324 331 332 333

2,013333333 0 0,08 0

1°09´12" 0°00´00" 0°02´45" 0°00´00"

1,15335479 0 0,045583661 0

334

0,026666667

0°00´55"

0,015194554

20°23´47" * pro úplné vylomení jsem si zvolil hodnotu pro vychýlení 40 mm

∆ $

spoj VYHOVUJE

∆ &

spoj NEVYHOVUJE

3,°3.´0/" & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE

Tab. 11 [Multifunkční panel]

MATERIÁL lepený průměr vruty průměr šrouby průměr

číslo vzorky 411 412 413 414 421 422 423

VYCHÝLENÍ[mm] ÚHEL VYCHÝLENÍ 0°00´00" 0 0°03´26" 0,1 0°00´00" 0 0°01´09" 0,03 0°06´29" 0,17 0°07´33" 0,22 0°12´02" 0,35

deformace spoje φs [rad] 0 0,0572957 0 0,019098567 0,108225257 0,126050511 0,200534409

424 431 432 433

0,246666667 0 0 0

0°08´41" 0°00´00" 0°00´00" 0°00´00"

0,156395716 0 0 0

434

0

0°00´00"

0

0°03´16"

64

∆ $

spoj VYHOVUJE

∆ &

spoj NEVYHOVUJE

,°,.´54" : ,°,.´34´´

spoj VYHOVUJE

Analýzou

průměrných hodnot jednotlivých

konstrukčních spojů a materiálů

v provedené zkoušce jsme zjistili, že nejdůležitějším faktorem pevnosti konstrukčního spoje područek je materiál.

65

6 Diskuze V diplomové práci

jsme prováděli zkoušku pevnosti konstrukčních spojů

područek sedacího nábytku, jelikož

právě tato problematika se řadí mezi jednu

z nejčastějších příčin reklamací sedacího nábytku a trápí tak výrobce. Po roce 1990 se vývoj v Československu a posléze v České republice a Slovenské republice začal rychlým tempem přibližovat západnímu stylu života. To mělo za následek také výrazně vyšší poptávku po standardu západní úrovně nejen v podnikatelské sféře, ale také v domácnostech, a to zejména u zahraničních a následně i tuzemských manažerů, kteří kladli velký důraz při výběru nábytku na jeho užitnou kvalitu. I přes současnou ekonomickou krizi lze předpokládat zlepšování životní úrovně společnosti. Na tuto skutečnost navazuje mimo jiné změna hodnotového žebříčku populace, životního stylu a také zvyšování úrovně vzdělanosti populace. Zákazníci požadují kvalitní výrobek s profesionálním a účelným designem, ale také široké porfolio doprovodných služeb, záruční a pozáruční servis. Velký vliv na odbyt nábytku má i nadále pokračující ekonomická diferenciace společnosti. Z hlediska příjmů, vlastnictví, věku, ekonomické aktivity se stále vyhraňují jednotlivé skupiny a jejich nákupní zvyklosti, ale především možnosti. Tato diferenciace si vynutila předkládat nabídku v širokém cenovém rozmezí. Průmyslová výroba sedacího nábytku klade velký důraz na co nejlevnější vstupy do výroby, aby byla schopna uspokojit potřeby co nejširší veřejnosti. Nemusí to nutně znamenat snížení kvality výrobků. Na trhu velkoplošného a spojovacího materiálu je velká konkurence, vstupy jednotlivých firem nejsou nijak co do druhu či kvality výjimečnými, tak aby nemohly být nahrazeny od jiných dodavatelů, se kterými se firmě podaří dohodnout lepší dodavatelské podmínky. Pro výrobu koster, tudíž i područek je nejpoužívanějším materiálem větších firem, zabývajících se čalounickou výrobou, dřevotřísková deska. Tento materiál lze nahradit např. multifunkčním panelem (MFP), deskou s orientovaných třísek (OSB) nebo dřevovláknitou deskou polotvrdou (MDF). Posouzením vhodnosti použitého materiálu pro výrobu područek jsme se zabývali v experimentální části diplomové práce. Nosná konstrukce sedacího nábytku, včetně pevnosti područek má velký vliv na bezpečnost každodenního používání. Područky patří k jedněm z nejnamáhanějších části 66

sedacího nábytku, a z hlediska bezpečnosti k rizikovým faktorům. Vylomení područek může způsobit např. úraz uživatele, poškození jeho oděvu apod. Proto by výrobci tohoto nábytku měli klást zvášť velký důraz na výběr vhodného druhu velkoplošného a spojovacího materiálu při výrobě. Neméně důležitým faktorem při výrobě je rovněž použitá technologie. I když nosná konstrukce sedacího nábytku má na jeho funkčnost velký vliv, je skryta pod několika vrstvami čalounu, tudíž uživatel na první pohled nezjistí použitý materiál, kvalitu a bezpečnost. Tyto vlastnosti se projeví až následným užíváním. Standardní zákazník preferuje při výběru sedacího nábytku design, užitnou hodnotu, kvalitu a barvu potahové látky. Častým jevem přitom se stává, že zákazník v rozhodovací fázi nedostane od prodejce relevantní informace, a to zejména o druhu, kvalitě a dimenzi materiálu, který výrobce použil jako nosnou konsktrukci. To má za následek, že v hodnotovém řetezci zákazníkových požadavků na výrobek se do popředí dostávají jiné, z pohledu kvality, méně relevantní požadavky. A právě díky tomu, že nejčastějším důvodem reklamací sedacího nábytku je právě poškození nosné části, má za následek negativní změnu spotřebitelského chování vůči určitým typům sedacího nábytku, jeho značce nebo přímo jménu výrobce nábytku. Proto je nutné, aby výrobce danou část tohoto nábytku nepodceňoval, nebo nesnažil se krátkozrace šetřit právě na něm (díky tomu, že není přímo viditelný) a hledal cestu, která mu umožní s co nejnižšími produkčními náklady vyrobit takový výrobek, který bude dosahovat minimálně standardní kvality (s cílem minimalizování reklamací a tím i ztrát v oblasti financí, ale i dobrého vnímání značky), a to zejména kladením důrazu na vývoj a inovaci svých výrobků a jejich vzájemnou variabilitou, což umožní snížit náklady na výrobu. Je třeba znovu zdůraznit, že nejenom finanční ztráty výrobce z uznaných reklamací hrají významnou roli, ale zejména ztráta důvěry zákazníků ve značku a poškození dobrého jména výrobce, je to, co se velmi lehle ztrácí, ale zároveň velmi těžko obnovuje. Je vhodné těmto negativním faktorům předcházet a jednou z možností je dobře zvolený druh použitého materiálu, který zajistí delší životnost, bezpečnost, kvalitu a pohodlí při každodenním užívání.

67

Cílem této diplomové práce bylo na základě anylýzy výsledků provedené experimentální zkoušky vyhodnotit a vybrat nejvhodnější plošné a spojovací materiály na výrobu područek sedacího nábytku. Protože v truhlářské výrobě je používáno velmi mnoho druhů materiálů, jednalo by se o poměrně širokou oblast zjišťování a o nespočetně mnoho vzorků. Jediným kritériem, které jsme si pro výběr materiálu aglomerovaného či spojovacího stanovili, je to, že náleží k nejčastěji používaným materiálům při výrobě nábytku v současnosti. Použité aglomerované materiály : •

dřevovláknitá deska (DTD),

•

dřevovláknitá deska polotvrdá (MDF),

•

deska z orientovaných třísek (OSB),

•

multifunkční panel (MFP).

Použité spoje : •

nedemontovatelný lepený,

•

nedemontovatelný mechanický,

•

demontovatelný mechanický .

Použitím čtyř druhů materiálů a tří druhů spojů vzniklo 12 kombinací, každá kombinace byla třikrát opakována, což činilo 36 vzorků. Při experimentu, mechanické zkoušce, jsme připravené vzorky upevnili do stroje pomocí speciálně vyrobeného upínacího přípravku. Pomocí 30 kg závaží jsme vyvíjeli tlak na područku vodorovnou

sílou o velikosti 300 N, nechali jsme ji

působit po dobu

10 sekund při jednom zatížení v bodě 165 mm od předního okraje područky, tzn. v místě, kde může dojít nejsnáze k poškození (musí být dále než 100 mm od předního okraje područky dle normy). Tuto mechanickou zkoušku jsme provedli u všech 36 vzorků. Poté jsme naměřené hodnoty přepočítali (viz kapitola 5.2.1.3) dali do tabulky a následně každý vzorek dle stanoveného kritéria vyhodnotili. Porovnávali jsme také pevnost

jednotlivých typů

spojů bez ohledu na materiál

a to: lepený spoj, vruty, šrouby. U každého uvedeného spoje jsme testovali 12 vzorků. Z výsledků experimentu jsme sestavili tabulky a vyhodnotili. Vyhodnocení jsme provedli na základě hodnoty stanovené limitní deformace spoje (β´).

68

Grafické znázornění lepeného spoje k použitým materiálùm 100 80

vychýlení [mm]

60 40 20 0 -20 -40 -60 DTD

MDF

OSB

MFP

Z grafu lze vyčíst, že směrodatná odchylka je největší u materiálu z orientovaných třísek (OSB). V našem případě to znamená, že čím je větší směrodatná odchylka, tím je použitý spoj nestabilní, a tudíž nevhodný při výrobě područek sedacího nábytku. Důvod, proč je velká směrodatná odchylka právě u materiálu OSB, je, že materiál je nebroušený a tudíž mezi styčnými plochami aglomerovaného materiálu dochází ke špatné přilnavosti (adhezi) lepidla, což způsobí vznik nekvalitního spoje. Jediný materiál, který splňuje přísné kritérium je multifunkční panel. Grafické znázornění vrutového spoje k použitým materiálům 45 40 35

vychýlení [mm]

30 25 20 15 10 5 0 -5 DTD

MDF

OSB

69

MFP

Spoj pomocí vrutu, jak je patrno z grafu, je nejméně vhodný, abychom ho použili při výrobě područek sedacího nábytku ve spojení s použitým aglomerovaným materiálem. K

největšímu vychýlení došlo při použití vrutu s dřevotřískovou deskou.

Důvodem jsou „nejhorší“ mechanické vlastnosti dřevotřískové desky v porovnání k ostatním použitým aglomerovaným materiálům. Ale i u ostatních materiálů jako je MDF, OSB došlo při zkoušce k poměrně velkému vychýlení, proto ani tyto materiály ve spojení s vruty bych nedoporučoval při výrobě kostry područek. Spoj je namáhán jednak tahem, ale také ohybem, a při tomto kombinovaném namáhání má vrut nejmenší pevnost.

Graf ické znázornění šroubov ého spoje k použitým materiálùm 1,2 1,0 0,8

vychýlení [mm]

0,6 0,4 0,2 0,0 -0,2 -0,4 -0,6 DTD

MDF

OSB

MFP

Z výše uvedeného grafu lze porovnat pevnost šroubového spoje k jednotlivým použitým materiálům. Nejstabilnější a nejkvalitnější je tento spoj v kombinaci s materiálem MFP, což zaručuje dostatečnou pevnost při kombinovaném namáhání područek sedacího nábytku. Ale i v kombinaci s ostatními materiály je tento druh spoje dostatečně pevný. Při srovnání hodnot vychýlení z těchto tří grafů je zcela jasné, že spojení šroubu, podložky a matice v kombinaci se všemi použitými materiály je spojem nejstabilnějším a nejvhodnějším a univerzálním.

Lze ho jen doporučit jako spoj při výrobě nosných

koster sedacího nábytku. Následně jsme také

zkoušeli

pevnost jednotlivých druhů aglomerovaných

materiálu bez ohledu na typ spoje. Pro tuto zkoušku jsme použili následující materiály:

70

DTD,MDF, OSB. MFP. U každého materiálu jsme zkoušeli 9 vzorků. Z výsledků zkoušky jsme zpracovali tabulky. Vyhodnocení jsme provedli na základě hodnoty stanovené limitní deformace spoje (β´).

DTD SPOJ lepený průměr vruty průměr šrouby průměr

číslo vzorky 111 112 113 114

VYCHÝLENÍ[mm] ÚHEL VYCHÝLENÍ 0°37´48" 1,1 0°12´02" 0,35 0°20´38" 0,6 0°23´29" 0,683


121

21,93

12°22´09"

12,36915743

122

31,2

17°19´41"

17,32792177

123

27,31

15°16´30"

15,57499405

124

26,81333333

14°59´26"

15,09069108

131

0,23

0°07´54"

0,13178006

132

0,1

0°03´26"

0,05729578

133

0

0°00´00"

0

134

0,11

0°03´46" 5°08´53"

0,06302528

∆ $ spoj VYHOVUJE ∆ & spoj NEVYHOVUJE 9°,1´9." & ,°,.´34´´ spoj NEVYHOVUJE

MDF SPOJ

číslo vzorky 211

VYCHÝLENÍ[mm] ÚHEL VYCHÝLENÍ 0°24´45" 0,72

deformace spoje φs [rad] 0,412522484

lepený

212 213

0 0,09

0°00´00" 0°03´05"

0 0,051566187

průměr

214

0,27

0°09´17"

0,154696224

221

10,02

5°43´19"

5,721938609

222

8,21

4°41´36"

4,69345711

223

7,99

4°34´06"

4,568228072

224

8,74

4°59´40"

4,994541264

231

0

0°00´00"

0

232

0,48

0°16´30"

0,275017629

233

0,31

0°10´39"

0,177616347

234

0,263333333

0°09´03" 1°46´00"

0,150877992

vruty průměr šrouby průměr

71

∆ $

spoj VYHOVUJE

∆ &

spoj NEVYHOVUJE

5°04´,," & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE

OSB SPOJ lepený průměr vruty průměr šrouby průměr

číslo vzorky 311 312 313 314 321 322 323

VYCHÝLENÍ[mm] ÚHEL VYCHÝLENÍ 90°00´00" 40 90°00´00" 40 0°03´47" 0,11 26,70333333 60°01´15" 1°51´07" 2,91 0°50´25" 1,32 1°09´07" 1,81

324 331 332 333

2,013333333 0 0,08 0

1°16´53" 0°00´00" 0°02´45" 0°00´00"

334

0,026666667

0°00´55"

deformace spoje φs [rad] 1,570790282 1,570790282 0,06302532 1,068201961 1,852040881 0,840289298 1,152155979 1,281495386 0 0,045583661 0

0,015194554 20°26´21" * pro úplné vylomení jsem si zvolil hodnotu pro vychýlení 40 mm, aby se změna projevila v grafu

∆ $

spoj VYHOVUJE

∆ &

spoj NEVYHOVUJE

3,°34´35" & ,°,.´34´´

spoj NEVYHOVUJE

MFP MATERIÁL lepený průměr vruty průměr šrouby průměr

číslo vzorky 411 412 413 414 421 422 423

VYCHÝLENÍ[mm] ÚHEL VYCHÝLENÍ 0°00´00" 0 0°03´26" 0,1 0°00´00" 0 0°01´09" 0,03 0°06´29" 0,17 0°07´33" 0,22 0°12´02" 0,35

deformace spoje φs [rad] 0 0,0572957 0 0,019098567 0,108225257 0,126050511 0,200534409

424 431 432 433

0,246666667 0 0 0

0°08´41" 0°00´00" 0°00´00" 0°00´00"

0,156395716 0 0 0

434

0

0°00´00"

0

0°03´16"

72

∆ $

spoj VYHOVUJE

∆ &

spoj NEVYHOVUJE

,°,.´54" : ,°,.´34´´

spoj VYHOVUJE

Analýzou

průměrných hodnot jednotlivých

konstrukčních spojů a materiálů

v provedené zkoušce jsme zjistili, že nejdůležitějším faktorem pevnosti konstrukčního spoje područek je materiál. Porovnáním jsme zjistili, že jako jediný vyhovuje multifunkční panel (MFP). Nevýhodou je cena tohoto materiálu v porovnání s nejčastěji používaným materiálem dřevotřískou při výrobě nosných koster. Rozdíl v ceně činí 52 % , což by se samozřejmě projevilo ve zvýšení ceny sedacího nábytku. Kombinací nejvhodnějšího aglomerovaného materiálu a spoje je nejpevnější konstrukce područek vyrobena z multifunkčního

panelu, spojena šroubem, podložkou

a matici. Hledisko ekonomické: tento spoj je velice nákladný z důvodu vysoké ceny vstupního aglomerovaného materiálu. Podobné pevnostní vlastnosti by zajistil kombinovaný lepený spoj se šroubem, podložkou, maticí a dřevotřískovou deskou. Náklady na použitý aglomerovaný materiál dřevotřísková deska jsou v porovnání s multifunkční panel nižší, i když vezmeme v potaz lepený spoj navíc.

73

Závěr V úvodu diplomové práce jsme uvedli, že čalouněný nábytek patří mezi výrobky,

od kterých se vyžaduje vysoká estetická úroveň, ale i maximální funkčnost a spolehlivost. Skloubení požadovaných kvalit jako je tvar, funkčnost a design do jednoho celku je obtížnější, a to z důvodu, že čalouněný nábytek slouží člověku a přichází s tělem do přímého styku. Stal se nedílnou součástí životního stylu každého z nás a setkáváme se s ním doslova na každém kroku. Užíváme lůžka, křesla, židle pracovní či jídelní, usedáme na čalounění v divadlech i kinech, koncertních sálech, ale i v restauracích apod.. Nosná konstrukce sedacího nábytku, včetně pevnosti područek má velký vliv na bezpečnost každodenního používání. Područky patří k nejvíce exponovaným částem sedacího nábytku, a z hlediska bezpečnosti k rizikovým faktorům. Poškození područek může způsobit např. úraz uživatele, zničení jeho oděvu apod. Proto by výrobci tohoto nábytku měli klást zvlášť velký důraz na výběr vhodného druhu velkoplošného a spojovacího materiálu při výrobě.

Jak vyplývá z analytické části diplomové práce (diskuze) je výběr použitého materiálů a spojů pro výrobu područek podceňován, výrobce se snaží krátkozrace ušetřit právě na něm (asi díky tomu, že není přímo viditelný), ale je nutné opět zdůraznit, že nejenom finanční ztráty výrobce z uznaných reklamací hrají významnou roli, ale také zejména ztráta důvěry zákazníků k výrobci.

Na základě anylýzy výsledků experimentální zkoušky jsme našli z pohledu užitné kvality optimální kombinaci aglomerovaného a spojovacího materiálu. Stanoveným požadavkům vyhověla z aglomerovaných materiálů multifunkční panel (MFP) a spoj pomocí šroubu, podložky a matice. Kombinací těchto materiálů při výrobě je zaručena pevnost, trvanlivost a bezpečnost při každodenním používání sedacího nábytku. Jedinou, ale dosti významnou nevýhodou, je vyšší cena aglomerovaného materiálu v řádu cca o 50% než běžně používaná dřevotřísková deska. Je již na zvážení ekonomů ve spolupráci s technology a obchodníky, zda-li tyto zvýšené náklady, které se samozřejmě promítnou do prodejní ceny sedacího nábytku, budou akceptovatelné pro majitele truhlářských firem, resp. jejich zákazníků.

74

Resumé Každá firma či spoločnosť , nech sa zabýva výrobou tovaru alebo poskytovaním služieb, sa na trhu pohybuje v danom prostredí, ktoré sa neustále mení , vyvíja, prináša zmeny nielen v potrebách potencionálnych zákazníkov, ale aj v mantineloch , v ktorých sa firmy pohybujú. Nábytok patril a vždy patriť bude, do súboru potrieb, ktoré aj vytvárajú vhodné podmienky pre existenciu človeka, predovšetkým pre uľahčenie niektorých jeho činností a spríjemnenie najbližšieho prostredia. Na čalúnený nábytok majú ľudia rozdielne požiadavky, napr. študent, ktorý dáva prednosť ľahkým typom kresielok, rozkladacím pohovkám, zatiaľ čo starší človek uprednostní solídne a pohodlné kreslá a postele. Podľa funkčnosti delíme čalúnený nábytok na lôžkový a sedací a podľa nosnej konštrukcie na drevenú, kovovú, z plastu a na kombinovanú z niekoľkých druhov materiálu. Konštrukciu chápeme nielen ako technickú nevyhnutnosť, ale aj ako prostriedok, ktorý ovplyvňuje estetiku a tvar nábytku. Správna voľba konštrukcie je predovšetkým ovplyvňovaná funkčným určením predmetu, použitou technológiou a pracovnými postupmi, a preto je dôležité aj znalosť vlastností použitých materiálov, techniky strojov a technológie pre príslušnú výrobu. Na základe týchto znalostí stanovíme vhodnú kombináciu materiálov a konštrukčných spojov na výrobu konštrukcie sedacieho nábytku, ktorá bude spĺňať všetky požiadavky, nech už z hľadiska bezpečnosti či moderného dizajnu. Diplomová práca ma cieľ na pripravených skúšobných vzorkách zistiť pevnosť konštrukčných spojov podrúčok pripravených ku kostre z rôznych aglomerovaných materiálov. K vypracovaniu diplomovej práce bolo nutné získať relevantné informácie o čalúnenom nábytku, konštrukcií, konštrukčných spojov a používaných materiálov. Diplomová práca je rozdelená do šiestich na seba systematicky naviazajúcich častí. V prvej časti diplomovej práce je stanovený cieľ a určená metodika, ktorou tento cieľ dosiahneme. Cieľom tejto diplomovej práce je zistiť na skúšobných vzorkách pevnosť

konštrukčných

spojov

podrúčok

pripevnených

ku

kostre

z rôznych

aglomerovaných materiálov. Pretože v tejto oblasti nie je známe dostatok vhodných metód, ktorých by sme mohli využiť, museli sme si prispôsobiť metódy z noriem, ktoré sa týkajú konštrukcie skriňového nábytku. V našom prípade bolo nutné správne nasimulovať teleso tak, aby odpovedalo bežnej výrobe. Pri riešení danej problematiky 75

skúmania pevnostných vlastností konštrukcie sme pre experimentálnu časť diplomovej práce zvolili nasledovný postup: 1) analýza konštrukčných spojov a aglomerovaných materiálov a stanovenie cieľa diplomovej práce, 2) naštudovanie teórie literatúry, ktorá sa danej problematiky týka alebo s ňou užšie súvisí, 3) voľba výberu postupu pre skúšku, •

pomocné teleso- príprava

•

skúšobne telesá- príprava

•

návrh skúšok experimentu

•

prevedenie experimentu

4) spracovanie hodnôt, ktoré boli pri experimente namerané, 5) vyhodnotenie výsledkov a ich posúdenie- diskusia, 6) záver. V druhej časti sú všeobecne opísané aglomerované materiáli, ktoré sa pri výrobe konštrukcie sedacieho nábytku bežne používajú. V jednotlivých podkapitolách je každý uvedený materiál popísaný z charakteristického hľadiska, ale aj z hľadiska využitia v čalúnickej výrobe. Najpoužívanejším aglomerovaným materiálom pre výrobu nosných konštrukcií sedacieho nábytku v čalúnickej výrobe je drevotriesková doska s hrúbkou 16 mm a 18 mm. Tretia časť sa zaoberá analýzou spojovacieho materiálu, použivaného pri výrobe konštrukcií v čalúnickej výrobe. Ide predovšetkým o bežne používané spojovacie prostriedky, ich charakteristiku a využitie v čalúnickej praxi. Z analýzy nejde jednoznačne určiť, ktorý spojovací materiál patrí k tomu najviac používanému, pretože každý ma svoje využitie pri rôznych konštrukčných spojoch, z hľadiska ich požadovaných mechanických vlastností. Medzi najviac používané úplne patria kolíky, spojovacie lamely, vruty, skrutky, klince atď. V štvrtej časti je charakterizované všeobecné konštruovanie a konštrukčné spoje. Konštruovanie sa dá podľa konštrukčných zámerov rozdeliť do troch oblasti: Prvá oblasť sa zaoberá o spojovaní rovnakého druhu dreva alebo iného materiálu do väčších dimenzií, zväčšovanie na diaľku, šírku alebo hrúbku a to buď pre konkrétny výrobok alebo spojenie na neobmedzený rozmer, z ktorého sa následne získa ďalším delením potrebný rozmer. Druhá oblasť je spojovanie súčiastok alebo dielcov do 76

účelovo určených dielcov. A tretia o vytvorenie rôznych mechanizmov, a to mechanizmy pre otváranie, posúvanie, otáčanie a pod. bez zreteľa na použitý materiál. Každý tvar konštrukcie, ktorou dokážeme vo výrobe vytvoriť suchou montážou, môžeme tak vytvoriť pomocou lepených spojov, respektíve pevne viazanou konštrukciou. Platí tu pravidlo, že únosnosť spoja s viacerými spojovacími prostriedkami môže byť často menší ako súčet únosnosti jednotlivých prostriedkov. Tu sú spoje rozdelené na spoje nedemontovateľné lepené, nedemontovateľné mechanické spoje a demontovateľné mechanické spoje. Nedemontovateľné lepené spoje sú spoje, ktoré po spojení už nejdú od seba demontovať a opätovne spojiť, bez toho aby sa porušil charakter spoja. Medzi nedemontovateľné mechanické spoje radíme spoje, kde sa

využíva

pružnosť

spojovacích

spojovacích

materiálov

alebo

spojovacích

prostriedkov. Tu je charakterizovaný spoj pomocou vrutov, ktorý patri ku kolikovému typu spojovacích prostriedkov a sú vhodné na prenos väčších síl na vytiahnutí. Používajú sa predovšetkým na upevnenie kovania alebo dielcov namáhaných na odtrhnutie alebo šmyk. Únosnosť skrutkových spojov závisí od počtu skrutiek a sily ich utiahnutia. (JOŠČÁK 2000). Demontovateľné mechanické spoje sú rozdelené do dvoch a to na: A) Spoje bez uťahovanej sily, kde napätie medzi spojenými prvkami možno zanedbať, vytvorené zasunutím alebo zavesením ( napr. uholníkové posteľové kovanie). B) Spoje s uťahovanou silou, kde napätie medzi spojenými prvkami nemožno zanedbať vytvoreným pohybom. I.

Priamočiarym (napr. spojenie klinom)

II.

Kruhovým (napr. spojenie excentrom)

III.

Po skrutkovici (napr. spojenie skrutkou a valčekovou maticou) (JOŠČÁK 2001 )

V predposlednej časti diplomovej práce sa zaoberám jedným z najväčších a najčastejších problémov pri používaní sedacieho čalúneného nábytku, a to je vylomením podrúčok od kostry zaťažením. Aby sme mohli jednotlivé experimentálne skúšky previesť, navrhli sme skúšobné teleso tak, aby bolo totožné s reálnou výrobou, a aby bolo možné výsledky z jednotlivých skúšok využiť v praxi. Pri spracovaní návrhu skúšobného telesa sme museli vziať do úvahy také rozmery a konštrukčné stroje, na ktorých sa skúška vykonávala. V tejto kapitole sú charakterizované parametre dosák,

77

predávaný formát a cena aglomerovaných materiálov, ktoré boli použité na výrobu. Z aglomerovaných materiálov sme použili drevotrieskovú dosku, drevovláknitú dosku, polotvrdú dosku z orientovaných triesok a multifunkčný panel. Sú tu popísané aj jednotlivé druhy použitých konštrukčných spojov. Ku spojovaní vybraných druhov aglomerovaných nedemontovateľný

materiálov lepený,

sme

zvolili

nasledujúci

nedemontovateľný

konštrukčné

mechanický

spoje

a to

a demontovateľný

mechanický. Pre nedemontovateľný lepený spoj sme zvolili lepidlo D3/D4 pre jeho vysokú pevnosť lepeného spoja. Nedemontovateľný mechanický spoj predstavuje spoj pomocou vrutu s hviezdicovitou drážkou. Tento druh vrutu sme vybrali preto, že je v ňom bit stabilnejší ako vo vrute s krížovou drážkou. Túto výhodu ocení najmä pracovníci pri montáži. Demontovateľný mechanický spoj zastupuje spoj pomocou skrutiek s plochou guľovou hlavou a štvorhranom (tzv. vrátové), podložky a matice. Uvedené spoje patria najviac používaným typom spojov. Účelom experimentálnej častí diplomovej práce bolo zistiť deformácie spoja styčných plôch účinkom pôsobenia statického zaťaženia. Statické zaťaženie je charakterizované dostatočne dlhým zaťažením a tým pádom sa nemusia zavádzať zotrvačné sily. Môžeme ho charakterizovať ako zaťaženie, ktoré rastie s nulovej hodnoty až na konečnú. Môžu ho vyvolávať konštrukčné prvky, ale aj ľudská činnosť. Ďalej ku správnej voľbe metodiky som vychádzal z normy: Skúška podrúčok statickým zaťažením (EN 1728:2000). Predmetom tejto normy je stanoviť metódy pevnosti a trvanlivosti interiérového sedacieho nábytku, ktorý môže byť používaný dospelými osobami. Pripravených 36 vzoriek, vyrobených kombináciou rôznych aglomerovaných materiálov a spojov, bolo postupne upevnene do stroja pomocou špeciálne vyrobeného upínacieho prípravku. Pomocou pohyblivého ramena stroja bola vyvolaná na područku vodorovná sila 300 N, ktorá pôsobila po dobu 10 sekúnd pri jednom zaťažení. Sila danej (300 N) sme nechali pôsobiť na područku v bodoch, kde môže dôjsť najľahšie k poškodeniu, ale nie bližšie ako 100 mm od predného okraja podrúčky. Keďže by nebolo technicky možné previesť túto skúšku na vyrobenie kompletnej kostre kresla, preto sme zvolili výrobu iba časti kostry, ktorá je ale dostačujúca pre náš experiment. Aby sme splnili normu EN 1728:2000, previedli sme zaťaženie každej skúšobnej vzorky 10krát. Zvolili sme tri druhy spojov a štyri druhy materiálu po troch kusoch, tak aby sa mohlo jednať o normalizovanú skúšku. Pre vyhodnotenie sme si museli stanoviť prípustnú limitnú deformáciu , a to vypozorovaním z podobných skúšok je

78

= 0,001 rad. S touto hodnotou budeme naďalej pracovať pri hodnotení výsledkov skúšky. Bolo nutné stanoviť si kritériá pre vyhodnocovanie. Tieto sme určili nasledovne: ∆ $ = ´

spoj VYHOVUJE

∆ & ´

spoj NEVYHOVUJE

K vyhodnoteniu skúšky bolo za potreby zistiť vychýlenia područky od konštrukcie. To sme merali pomocou posuvného digitálneho meritka. Ďalej pomocou Pytagorovej vety a goniometrických funkcií sme vypočítali uhol vychýlenia ß a následne porovnali so stanovenou limitnou deformáciou (ú()*+ ´ ). Do tabuliek sme zaznamenali charakteristiku správania sa jednotlivých vzoriek pri záťažovej skúške a ich vyhodnocovaní , či sú jednotlivé vzorky vhodné pre konštrukciu područek sedacieho nábytku či nie. Vzorky sú označené podľa typu materiálov, spojov a poradia. Následné sme porovnali jednotlivé spoje, či vyhovujú či nie. Výsledky sme zapísali do tabuliek a následne vyhodnotili aj pomocou grafov. Porovnávali sme aj pevnosť jednotlivých typov spojov bez ohľadu na materiál a to: lepený spoj, vruty, skrutky. U každého uvedeného spoja sme testovali 12 vzoriek. Z výsledku experimentu sme zostavili tabuľky a vyhodnotili. Vyhodnotenie sme previedli na základe hodnoty stanovenej

limitnej deformácie spoja

(β´). Zistili sme, že najstabilnejším

a najkvalitnejším je spoj skrutiek, podložka a matice v kombinácií s materiálom MFP, čo zaručuje dostatočnú pevnosť pri kombinovanom namáhaní područiek sedacieho nábytku. Ale aj v kombinácií s ostatnými materialami je tento druh spoja dostatočne pevný. Pri porovnaní hodnôt vychýlenia z týchto troch grafov je docela jasné, že spojenie skrutkou, podložky a matice s kombináciou so všetkými materialami je spojom najstabilnejším a najvhodnejším a univerzalným. Možno ho len odporučiť ako spoj pri výrobe nosných kostier sedacieho nábytku. Následné sme tak skúsili pevnosť jednotlivých druhov aglomerovaných materiálov bez ohľadu na typ spoja. Pre túto skúšku sme použili nasledujúce materiáli: DTD, MDF, OSB, MFP. U každého materiálu sme skúšali 9 vzoriek. Z výsledkov skúšky sme spracovali tabuľky a vyhodnotili na základe hodnoty stanovenej limitnej deformácie spoja (β´). Porovnaním sme zistili, že ako jediný vyhovuje multifunkčný panel ( MFP ). Nevýhodou je cena tohto materiálu v porovnaní s najčastejším používaným materiálom drevotrieskou pri výrobe nosných kostier. Rozdiel v cene je 52%, čo by sa samozrejme prejavilo

vo

zvýšení

ceny sedacieho

nábytku.

79

Kombinácia

najvhodnejšieho

aglomerovaného materiálu a spoja je najpevnejší konštrukcia područiek vyrobená z multifunkčného panelu, spojená skrutkami, podložkou a maticami. V záverečnej časti diplomovej práce sme na základe analýzy výsledku experimentálnej skúšky odporučili z pohľadu užitkovej kvality, optimálnej kombinácií aglomerovaného

a spojovacieho

materiálu.

Stanoveným

požiadavkám

vyhovel

z aglomerovaných materiálov multifunkčný panel ( MFP ) a spoj pomocou skrutiek, podložky a matice. Kombinácia týchto materiálov pri výrobe je zaručená pevnosť, trvanlivosť a bezpečnosť pri každodennom používaní sedacieho nábytku. Jedinou, ale dosť významnou nevýhodou , je vyššia cena aglomerovaného materiálu v poriadku cca o 50% ako bežné používaná drevotriesková doska. Je už na zváženie ekonómov v spolupráci s technológmi a obchodníkmi, či tieto zvýšené náklady, ktoré sú samozrejme premietnu do predajnej ceny sedacieho nábytku, budú akceptovateľné pre majiteľov stolárskych firiem resp. ich zákazníkov.

80

Zoznam použitej literatúry [1]

NAVRÁTIL V. – ŠARKAŇ M. – JOŠČÁK P. Čalúnenie. Čásť 2. 1. vyd. Zvolen: TU, 1994, s. 80. ISBN 80-228-0350-2

[2]

HAŠKOVEC, F. Čalouněný nábytek z domácí dílny.Praha: SNTL, 1984, s. 216. 04-301-84

[3]

NOVÁK, T. Návrh technologie výroby dýhovaných prvků stolového nábytku: bakalářská práce. Zvolen: TU, 2008, 71 s.

[4]

ŠTEFKA,

V.

Komopozitné

drevné

materiály.

Čásť

II:

Technológia

aglomerovaných materiálov:Zvolen: TU, 2006, s. 203. ISBN 80-228-1705-8 [5]

NUTCH, W. a kol. Příručka pro truhláře. Praha: Sobotáles, 1999. s. 540. ISBN 80-85920-60-3

[6]

HOLOUŠ Z. – MÁCHOVÁ Z. Konstrukce čalouněného nábytku II. Brno: Mendelova zemědělecká a lesnická univerzita, 2007. s. 131. ISBN978-80-7375104-3

[7]

SEDLIAČIK, J. Lepenie v čalúnnictve. Čalúnické dni. Zvolen: FAX & COPY, 2001. ISBN 80-228-1055-X. s. 40-42

[8]

JOŠČÁK P. – NAVRÁTIL V. Pevnosť sponkovaných a klincovaných spojov v čalúnnictve. Čalúnické dni. Zvolen: FAX & COPY, 2001. ISBN 80-228-1055X. s. 40-42

[9]

JOŠČÁK, P. Pevnostné navrhovanie nábytku. 1. vyd. Zvolen: TU, 2000. s. 246. ISBN 80-228-0921-7

[10]

HALABALA, J. Výroba nábytku. Praha: SNTL, 1982. S. 320. 04-823-82

[11]

NAVRÁTIL V. Čalúnenie. Čásť 1. 2. vyd. Zvolen.: TU, 2001. s. 80. ISBN 80228-1085-1

[12]

EN 1728. Nábytek bytový-sedací nábytek. Zkušební metody pro stanovení pevnosti a trvnalivosti, 2000.

[13]

PROKOPOVÁ H. – DRÁPELA J. Čalounická technologie. Bratislava: ALFA, 1991. s. 148. ISBN 80-05-00697-7

[14]

HAŠKOVEC, F. Čalouněný nábytek. Praha: SNTL, 1989. s. 320. 04-303-89

[15]

PROKOPOVÁ H. – ŠTROK V.Čalouněný nábytek. Brno: ERA, 2006.s.138. ISBN 80-7366-053-9 81

[15]

HAŠKOVEC, F.Čalouněný nábytek z domácí dílny. Praha: SNTL, 1984. s. 216. 04-301-84

[16]

ŠÚRIKOVÁ, A. Analýza napätí v skrutkovom spoji. Acta Facultatis Xylologiae Zvolen Res Publica Slovaca, 42.Zvolen: TU, 2000. ISBN 80-228-1102-5. s. 2938.

[17]

JOŠČÁK, P. Pracovné diagramy nábytkových spojov plošných dielcov. Acta Facultatis Xylologiae Zvolen Res Publica Slovaca, 40. Zvolen: TU, 1998. ISBN 80-228-0810-5. s. 141-153.

[18]

STN P ENV 12520. Nábytek. Bytový - sedací nábytek. Mechanické a konstrukčné bezpečnostné požiadavky. 2002.

[19]

STN 91 0227. Nábytok. Skúšanie skríňového nábytku. 1986.

[20]

STN 91 0401/Z2. Nábytok. Skriňový nábytok. Technické požadavky. 1999.

[21]

http://www.chedos.cz/dtd

[22]

http://www.vinklarek.cz/?p=zbozi&c=material

[23]

http://www.alfaplywood.cz/vp3.asp

[24]

http://www.kk-stavby.cz/multifunkcni-panel-mfp.html

[25]

http://www.fabrimoravia.cz/?cap=15744

[26]

http://www.drevomatunhost.cz/sdd_tvrde.php

[27]

http://www.allproducts.com/manufacture100/xieplywood/product3.html

82

Přílohy CD médium – diplomová práce v elektronické Fotogalerie vybraných porušených vzorků Detaily spojů

83

Příloha B: Fotogalerie vybraných porušených vzorků

84

85

86

87

Příloha C: Detaily spojů Pozn: spoje byly shodné u všech typů aglomerovaných použitých materiál

88

TECHNICKÁ UNIVERZITA VO ZVOLENE DREVÁRSKA FAKULTA PEVNOSTNÉ VLASTNOSTI KOSTIER Z AGLOMEROVANÝCH MATERIÁLOV PRE ČALÚNENIE

Recommend Documents