Posouzení jakosti lepení po temperovaném uložení ve vodě

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav nauky o dřevě Posouzení jakosti lepení po temperovaném uložení ve vodě Bakalářská práce Vedoucí práce: doc. Dr. Ing. Pavel Král Vypracoval: Radek Šulák Brno 2014

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

3 PODĚKOVÁNÍ Děkuji vedoucímu práce doc. Dr. Ing. Pavlu Královi a panu Ing. Petru Sláčikovi za poskytnutí potřebných materiálu a ochotu při zpracovávání práce. Dále bych rád poděkovat celé rodině za podporu při studiu a firmě Tischlerei Schuster za poskytnutí prostorů a cenných rad.

4 ABSTRAKT Autor: Radek Šulák Název práce: Posouzení jakosti lepení po temperovaném uložení ve vodě Předmětem bakalářské práce je posoudit kvalitu, pevnost a odolnost vybraných druhů syntetických lepidel na lepeném hranolu EURODECK. Jako materiál byly vybrány domácí dřeviny dub a buk. Hlavní myšlenkou práce bylo zjistit vlastnosti lepeného hranolu EURODECK ve vlhkém prostředí exteriéru při zvolení těchto dřevin. Teoretická část obsahuje základní informace a popis o lepených materiálech. Praktická část popisuje metodiku prováděného experimentu, provedení zkoušky na trhacím stroji a temperované uložení ve vodní lázni. Práce obsahuje tabulky a grafy s naměřenými hodnotami. Klíčová slova: eurohranol, masivní dřevo, pevnost lepeného spoje, pevnost v tahu ABSTRACT Author: Title: Radek Šulák Assessment of quality gluing after tempering immersion in water Subject of this thesis is to assess the quality, strength and durability of selected types of synthetic adhesives bonded prism EURODECK. As materials were selected native trees oak and beech. The main idea of this work was to determine the properties of glued blocks EURODECK in a moist environment when selecting these species. The work consists of theoretical and practical part. The theoretical part contains basic information and description of the bonded materials. The practical part consists of methodology, conducted the experiment and subsequent performance tests on a tensile tester storage and tempered in water bath. The work contains tables and graphs with measured values. Keywords: europrims, solid wood, streng of glued, tensile strength

5 Obsah Obsah 1 ÚVOD CÍL A ZAMĚŘENÍ PRÁCE LITERÁRNÍ PŘEHLED Vlastnosti a charakteristika lepeného materiálu Teorie lepení Mezimolekulární síly Adheze Koheze Smáčení povrchu tuhých látek Rozdělení lepidel Lepidla živočišného původu Lepidla rostlinného původu Syntetická lepidla Charakteristika vybraných lepidel Polyuretanová lepidla Polyvinylacetátová lepidla Základní podmínky ovlivňující kvalitu lepení Rozdělení lepeného dřeva Eurohranol EURODECK Masivní konstrukční dřevo Lepené lamelové dřevo DUO a TRIO hranoly Výběr a třídění materiálu Vizuální třídění Vizuální třídy Strojní třídění Strojní třídy MATERIÁL A METODIKA Použitý materiál Použitá lepidla

6 Obsah Kleiberit Synturit F Příprava zkušebních vzorků Zkušební metody Stanovení vlhkosti Stanovení Hustoty Smyková zkouška tahem dle ČSN EN Stanovení třídy trvanlivosti dle ČSN EN Temperované uložení ve vodě Metoda zpracování naměřených dat VÝSLEDKY MĚŘENÍ Měření vlhkosti a hustoty Výsledky zkoušky pevnosti lepeného spojení expozice č Výsledky zkoušky pevnosti lepeného spojení expozice č. 3 a č Výsledky zkoušky temperované uložení ve vodě Fotografie porušení lepeného spoje při tahovém namáhání Fotografie delaminace vzorků po zkoušce temperované uložení ve vodě podle směrnice Richtlinie ift HO - 10/ DISKUSE ZÁVĚR SUMMARY LITERATURA SEZNAM TABULEK SEZNAM OBRÁZKŮ PŘÍLOHY Smyková zkouška tahem dle expozice č Smyková zkouška tahem dle expozice č Smyková zkouška tahem dle expozice č Technický list Synturit F Technický list Kleiberit

7 Úvod 1 ÚVOD Už od dob pravěku, kdy člověk začal používat ostrý kámen, patřilo dřevo mezi nejpoužívanější materiál. Zpočátku bylo dřevo využíváno jen k lovu zvěře. Postupným vývojem se z něho stal stavební materiál pro pasti na zvěř, lidské obydlí a různé stavby. Postupem času s rozvojem schopností a přibývajícími znalostmi se lidé naučili dřevo opracovávat různými nástroji a začali si vyrábět jednoduché nářadí, nádobí, nábytek a jiné pomůcky. Díky tomu vznikaly lepší, modernější a především dokonalejší stavby k uspokojování rostoucích potřeb obyvatelstva. Mezi vlastnosti, které tento materiál řadí k nejpoužívanějšímu materiálu s mnohostranným využitím, patří vysoká pevnost, malá hustota, snadná obrobitelnost, nízká tepelná vodivost a dobré elektroizolační vlastnosti. Na druhou stranu má tato přírodní surovina i nedostatky jako jsou rozměrové změny vlivem vlhkosti, anizotropní vlastnosti, vytváření trhlin, hniloba a jiné vady. Vzhledem k vysoké poptávce se stalo dřevo nedostatkovým materiálem. Po celém světě roste cena dřevní suroviny a snižuje se jeho kvalita. Evropa jako jediný světadíl rozšiřuje rozlohu lesů a zvyšuje zásoby dřeva. Přestože Evropské lesy stárnou, využívá Evropa přibližně 64 % nárůst dřeva. Snižující se kvalita, rostoucí cena a úbytek dřeva vede k vyvíjení nových technologických postupů a k efektivnímu zhodnocení dřevní suroviny s cílem zisku vyšších mechanických, fyzikálních a estetických vlastností, a to s hlavním cílem bránit životní prostředí a předcházet jeho poškozování. Požadavek využít maximální výtěžnost dřeva společně se zlepšujícími vlastnostmi lepidel dávají vzniknout novým materiálům. Poslední dobou využívá dřevařský průmysl stále více lepené lamelové hranoly. Tyto nové materiály mají vylepšené vlastnosti a dají se použít v oblastech, kde to dříve nebylo možné

8 Cíl práce 2 CÍL A ZAMĚŘENÍ PRÁCE Hlavním cílem této práce je porovnat kvalitu, pevnost a odolnost lepené spáry po působení expozičního testu při použití polyvinylacetátového a polyuretanového lepidla. Jako materiál budou vybrány domácí dřeviny dub a buk. Na základě hlavního cíle došlo ke stanovení cíle dílčího, jež bude nezbytnou součástí k zpracování práce: temperované uložení ve vodě a posouzení těsnosti lepených spojů lepeného hranolu EURODECK formou vizuálního posouzení vzorků a měření otevřených lepených spár

9 Literární přehled 3 LITERÁRNÍ PŘEHLED 3.1 Vlastnosti a charakteristika lepeného materiálu Cílem všech operací lepení je pevné, trvalé a estetické spojení pro výrobky dřevařského průmyslu. Je nezbytné poznat vlastnosti lepících směsí a obecné vlastnosti dřeva, které kromě hlavních složek celulózy, hemicelulózy a ligninu obsahují ještě další množství látek různého složení, jež mohou částečně ovlivnit kvalitu lepení. Známé látky, jako jsou např. bílkoviny, cukry, anorganické soli, tuky, pryskyřice, éterické oleje a třísloviny obsahuje v malém množství každá dřevina. Nepříznivě na dřevo působí také extrémně kyselá nebo alkalická lepidla, protože depolymerizují lehko hydrolyzovatelné hemicelulózy, částečně i celulózu. Tato reakce způsobuje snížení mechanických vlastností v okolí lepené spáry. Z fyzikálního hlediska má hustota přímý vztah k pevnosti lepení. Narůstající hustota dřeva vyžaduje i zvýšení tlaku při lepení. Při použití nadměrných tlaků může dojít k vytlačení lepidla z lepené spáry a vznikne tak tzv. chudý spoj. (Trávník, 2005) Lepidla jsou makromolekulární látky, jejichž molekuly jsou v roztocích kumulovány do větších celků. Lepidlo je definováno jako nekovový materiál a jako pojivo, které se vyznačuje dobrou soudržností a přilnavostí k lepenému podkladu. (Eisner, 1966) Lepením rozumíme pevné a trvalé spojení dvou materiálů přiléhajících na sebe pomocí lepidla a vytváří mezi nimi souvislou a tenkou vrstvu pevně na nich držící. Zpravidla je vyžadováno, aby pevnost lepeného spoje byla vyšší než pevnost lepeného materiálu. Tato pevnost spoje není vždy závislá jen na přilnavosti lepidla k podkladu (tzv. adheze), ale také na vnitřní soudržnosti molekul lepidla (tzv. koheze). (Liptáková & Sedliačik, 1989) Z hlediska kvality lepení je důležitý povrch materiálu, který musí být obroušený a důkladně zbaven od brusného prachu před zahálením nanášení lepidla. 3.2 Teorie lepení V procesu lepení dřeva probíhají chemické a technologické procesy, které jsou ovlivněny převážně fyzikálně chemickými vlastnostmi lepící směsi i vlastnostmi lepeného podkladu

10 Literární přehled Na základě teoretických úvah jsou představovány různé názory na charakter lepení, které mají souvislost s teorií lepení. Jsou to mezimolekulární síly, adheze, koheze a smáčení povrchu tuhých látek Mezimolekulární síly Mezimolekulární síly popisujeme jako molekuly, které jsou k sobě přitahovány sekundárními přitažlivými silami. Známé také pod názvem Van der Waalsovy síly Adheze Adheze neboli přilnavost je schopnost vázat podobné nebo různé druhy materiálů k sobě navzájem. Povrch, na kterém dochází k adhezi, nazýváme adherend. Druhá fáze je označována jako adhezivum. Interakce lepidla mezi lepidlem a materiálem se týká nejen styčné plochy (adhezní zóny) lepidla a substrátu, ale rovněž se týká stavu lepidla v nejbližším okolí povrchu materiálu (přechodové zóny). (Šudřich, 2011) Koheze Kohezí nazýváme vnitřní molekulovou soudržnost lepidla. Síla koheze závisí především na velikosti struktuře makromolekuly lepidla. Koheze lepidla v lepeném spoji musí být vyšší než koheze lepeného materiálu. Podstatnou měrou působí na kvalitu lepeného spoje. (Eisner, 1966) Smáčení povrchu tuhých látek Další faktor, jenž ovlivňuje adhezi je smáčení povrchu lepené plochy lepidlem. U kapalin jde především o velikost povrchového napětí styčných ploch, které vzniká přitažlivostí mezi částečkami kapaliny a částečkami sousedního pevného tělesa. Velikost povrchového napětí určuje také míru smáčivosti. Smáčivost označujeme za schopnost kapky lepidla roztéct se po povrchu lepeného materiálu. Smáčivost se měří okrajovým úhlem, který se vytvoří na hranici vodní hladiny a pevného tělesa. Platí úměra, že čím je smáčivost lepší, tím je okrajový úhel menší. Pokud se okrajový úhel blíží k 90, je smáčivost špatná. Je-li smáčívost větší než 90, hovoříme spíše o odpudivosti

11 Literární přehled Obr. 1 Hydrofobní a hydrofilní chování kapaliny na materiálu (Kupská, 2010) 3.3 Rozdělení lepidel Původní lepidla byla vyráběna z přírodních látek, jejichž základem byl rostlinný nebo živočišný původ. V dnešní době již ale tato přírodní lepidla nahradila lepidla syntetická Lepidla živočišného původu Tento druh lepidel dělíme na lepidla: klihová, kaseinová (připravují se z mléčné bílkoviny), albuminová (připravují se z krve zvířat). Živočišná lepidla vytvářejí velmi pevné a kvalitní lepené spoje. Lze s nimi lepit za studena i za tepla. Některé vlastnosti těchto lepidel, jako je například pružnost a schopnost vyplnit i nerovný povrch (kostní klíh a kaseinové lepidlo), se nedají vždy docílit u syntetických lepidel. Nedostatkem lepidel živočišného původu je především malá biologická odolnost a malá vodo-vzdornost. Používají se na výrobu dřevovláknitých desek, na údržbu nábytku, uměleckých předmětů apod

12 Literární přehled Lepidla rostlinného původu Taktéž lepidla založená na rostlinném charakteru mají své dělení: bílkovinná (ze semen bobů, sóje, atd.) škrobová (hlavně z bramborového škrobu) derivátů celulózy Rostlinné bílkoviny a škroby se dají poměrně jednoduše upravit na viskózní koloidní roztoky. Z derivátů celulózy, nejčastěji z nitrocelulózy anebo acetylcelulózy, se vyrábějí roztoková lepidla (roztoky plastů v rozpouštědlech). Lepidla rostlinného původu mají především význam jako lepidla na lepení pórovitých materiálů Syntetická lepidla Syntetická lepidla jsou vyrobena ze synteticky připravených makromolekulárních látek. Je možné je zatřídit podle různých hledisek (chemické složení, druh vazby, tekutost lepidla, způsob vytvrzování atd.). Nejjednodušší třídění syntetických lepidel: Plastomerová 1. Disperzní 2. Roztoková Reaktoplastová Elastomerová 3.4 Charakteristika vybraných lepidel Nedílnou součástí dřevařského průmyslu se stala lepidla syntetická, kde se řadí lepidla polyuretanová a polyvinylacetátová. Běžně se využívají pro lepení obtížných i běžných truhlářských dílců, pro stavbu, průmysl i hobby Polyuretanová lepidla Lepidla vznikají adiční polymerací polyizokyanátu s vícevaznými alkoholy nebo polyestery bohatými na hydroxylové skupiny. Polyuretanová (dále jen PU) lepidla řadíme mezi lepidla polyadiční. Rozmezí teplot pro vytvrzování je široké, včetně teplot okolo 0 C. Alkoholy a sloučeniny, které obsahují alkoholové skupiny, reagují s izokyanáty. Při reakci dochází ke vzniku derivátů močoviny. Z tohoto důvodu se tyto sloučeniny nesmí používat jako rozpouštědla. Voda v rozpouštědle byla u starších typů lepidel nepřípustná, protože měla podobný účinek jako výše zmíněné alkoholové

13 Literární přehled skupiny. Některé typy jsou také citlivé na vodu, ale jsou založeny na polyester - polyizokyanátové kombinaci v jedné složce, kde se naopak citlivost na vodu využívá. Vzdušná vlhkost nebo vlhkost samotného materiálu stačí k tomu, aby proběhlo tvrzení lepidla. Lepené spoje se vyznačují dobrými mechanickými vlastnostmi, mají vysokou pružnost a odolnost vůči povětrnostním vlivům, vlhkosti a dynamickému namáhání. Odolností proti studené, ale i horké vodě, jsou totožné jako u fenolformaldehydových lepidel. (Zela, 2006) Polyvinylacetátová lepidla Tento druh lepidel, nazývaný taktéž zkratkou PVAc se s oblibou používá ve dřevařském průmyslu pro montážní účely. Vyrábějí se z acetylénu a kyseliny octové při spolupůsobení rtuťnaté soli. Mají polární charakter, který je základním předpokladem pro vytvoření pevných adhezních spojů. Spoje se vyznačují svou pružností, jež se může dále zlepšovat přidáváním plastifikátoru. Nejčastěji se za tímto účelem používá diisobutylftalátu nebo trikrezylfosfátu. Při vytvrzování PVAc disperzí dochází k odebírání vody dřevem z lepidla a následnému vzniku souvislého filmu. Při tomto procesu nedochází k žádné chemické reakci, nýbrž jde o fyzikální proces. Jejich ph se pohybuje mezi 4 až 6 a někdy mohou vyvolat slabou kyselou reakci. PVAc lepidla poskytují bezbarevné spoje, které jsou odolné proti mikroorganismům, ale na druhou stranu málo odolné proti vodě. Dalším druhem PVAc lepících směsí jsou tvrditelné PVAc disperze. Jejich velkou výhodou je velká odolnost proti vlhkosti. Tato lepidla rozdělujeme: jednosložková, dvousložková. Reaktivní přísada u jednosložkových lepidel je obsažena už v základní bázi lepidla a u dvousložkových se tvrdidlo přidává těsně před použitím. Přínosem je odolnost proti horké vodě, ovšem jejich odolnost není taková, jako u fenolformaldehydových lepidel. Výhodou disperzí je předpoklad, že nevyžadují tak přesné opracování lepených ploch jako močovinoformaldehydová lepidla. Smyková pevnost spojů je dobrá, což je vyhovující pro montážní lepení. Nános se pohybuje mezi 100 až 400 g/m2. Tloušťka nánosu by neměla přesáhnout 0,2 mm, protože plnící schopnost lepidla je špatná a při nadbytku PVAc disperze dochází k poklesu pevnosti spoje. Otevřený čas je 3 až 5 minut

14 Literární přehled a je limitován vytvořením zaschnutého filmu na povrchu. Čas lisování se pohybuje od 5 do 30 minut při pokojové teplotě a optimální pevnost lepení se dosahuje za 60 až 90 minut. Při použití teploty 60 až 90 C u lisování se čas pro vytvrzení a lisování muže podstatně zkrátit. Nevýhodou je, že PVAc lepidla patří mezi termoplasty, kde při zvýšené teplotě dochází k poklesu pevnosti lepeného spoje. (Zela, 2006) 3.5 Základní podmínky ovlivňující kvalitu lepení Vlhkost a teplota jsou dvě základní podmínky, jenž ovlivňují již zmíněnou kvalitu lepení. Ne méně důležitou roli hraje správná volba lepidla, správná volba lepeného materiálu, jejich polarita, mechanické, povrchové vlastnosti, viskozita lepidla povrchové napětí, způsob zpracování lepidla, fyzikální a fyzikálně-mechanické vlastnosti lepidla i lepených materiálů, a to zejména povrchové napětí adherendu, protože důležitou podmínkou je dosažení co nejmenšího úhlu smáčení. 3.6 Rozdělení lepeného dřeva Lepené dřevo členíme na několik způsobů: eurohranol eurodeck masivní konstrukční dřevo lepené lamelová dřevo DUO a TRIO hranoly Eurohranol Eurohranol se definuje tří nebo čtyřvrstvý hranol slepený vodovzdorným lepidlem z dřevěných lamel. Lamely jsou oboustranně hoblované latě zbavené vad a délkově nastavované klínovým spojem do plochy ( cink ). Vrstvy dřeva mají radiální nebo poloradialní směr vláken. Lamely s tangenciálním směrem vláken musí být umístěny ve středové vrstvě. Maximální vlhkost dřeva musí být 12 %. Tyto základní parametry jsou dány evropskými normami DIN a EN. Při výrobě se používají podélně nastavované a nenastavované lamely, které jsou zhotoveny z nejkvalitnějšího dřeva. Podle umístění těchto lamel rozlišujeme dva druhy hranolků: fixní délkově napojovatelné

15 Literární přehled EURODECK EURODEK neboli lepený sendvičový eurohranol slouží hlavně pro výrobu vnitřních a vchodových dveří. Díky tzv. křížovému lepení jsou tyto eurohranoly odolné vůči tvarovým změnám. Konstrukce se skládá ze spárovkově lepeného jádra a krycích nákližků o síle 5 a 10 mm. Nákližky (tzv. švartny) jsou vyrobeny v radiálním pořezu z vysoce kvalitního materiálu. Nejčastěji používané rozměry hranolu pro interiérové dveře jsou mm, mm, tloušťka nákližku 5 mm, a pro exteriérové dveře rozměry mm, mm, tloušťka nákližku 10 mm Masivní konstrukční dřevo Pod pojmem konstrukční dřevo si představme délkově nastavovaný, čtyřstranně frézovaný a tloušťkově egalizovaný materiál, který se vyrábí v délkách až 18m. V České republice a střední Evropě se vrátilo označení KVH. Někde se používá anglické označení Solid Structural Timber.(Hasko, dektrade, bohm) Lepené lamelové dřevo Lepené lamelové dřevo je konstrukční materiál z běžného pilařského řeziva. Princip výroby lepeného lamelového dřeva spočívá v plošném slepení dřevěných lamel na sebe. Tímto způsobem se vyrábějí přímé nebo tvarové nosníky, které mají široké možnosti použití ve stavebnictví především pro střešní konstrukce DUO a TRIO hranoly Trám se skládá ze dvou nebo tří středem rozříznutých, vzájemně bočně slepených hranolů nebo latí (lamel), které jsou k sobě vzájemně slepeny v obrácené poloze než je jejich poloha v kmenu. Tímto získávají trámy DUO a TRIO výbornou tvarovou stabilitu. Jednotlivé lamely jsou délkově nastavovány zubovitým spojem. Díky tomu lze vyrábět trámy DUO a TRIO až do délek 16 m. Klasický charakter trámu a estetika masivního dřeva zůstává zachována a předurčuje tak tento produkt pro použití ve viditelných oblastech staveb. Jak již bylo výše zmíněno, rozlišují se dva typy trámů, nazývané DUO a TRIO, které se však podle účelu použití od sebe odlišují pouze vlastnostmi povrchu

16 Literární přehled 3.7 Výběr a třídění materiálu Evropská unie svou působností a činností zasahuje také do dřevařského odvětví, kde se pro výrobu lepených materiálů používá dřevo, které je v souladu s evropskou normou. Můžou být použity pouze druhy nebo kombinace dřevin, jejichž vhodnost je ověřena. Třídění dřeva probíhá vizuálně nebo strojně. Obě metody tohoto třídění musí splňovat požadavky evropské normy, jenž jsou Evropskou unií striktně kontrolovány. (Slonek, 2006) Vizuální třídění K dřevu se tradičně řadí jeho vizuální posuzování. Jakost dřeva se přitom určuje prostřednictvím vizuálně poznatelných charakteristik dřeva, především suků a šířky letokruhů. V současné době existuje v Evropě velký počet různých pravidel pro vizuální třídění řeziva podle pevnosti. Odlišují se jak počtem jakostních tříd a jejich hranicemi, tak i postupem měření posuzovaných vlastností dřeva. Zejména postupy pro vyjádření a výpočet podílu suků se zčásti odlišují velmi výrazně. Jsou pro to rozhodující tyto důvody. Suky se mohou u řeziva projevovat podle jeho rozměrů a způsobu pořezu v různých tvarech, které lze vizuálně jen obtížně vyjádřit a klasifikovat. Příčinou redukce pevnosti v podstatě není samotný suk, ale jím způsobený výrazný odklon vláken v okolním dřevu. To je patrné i z toho, že porušení dřeva obvykle nevychází ze samotného suku, ale z míst extremního lokálního odklonu vláken. Protože struktura dřeva může být narušena zvlášť výrazně suky, které jsou blízko sebe, parametr sukovitosti se běžně stanovuje nejenom se zřetelem k největšímu suku, ale také na základě součtu suků, které se vyskytují v určité oblasti. Suky na okrajích a v tažené části prvku dřeva se projevují nepříznivěji než suky uvnitř průřezu nebo v jeho tlačené části. Proto se při třídění často přihlíží i k poloze suku v průřezu. (Kuklík, 2013) Vizuální třídy Vizuální třídy dělíme na tři podskupiny, jenž jsou podrobněji popsány v následují tabulce: řezivo třídy S7, řezivo třídy S10, řezivo třídy S

17 Literární přehled Tab. 1 Kvalitativní požadavky jednotlivých tříd vizuálního třídění (ČSN EN ) Znaky třídění Vizuální třída S7 S10 S13 Suky do 3/5 do 2/5 do 1/5 Dřeň dovoluje se dovoluje se nedovoluje se Šířka letokruhů - všeobecně do 6 mm do 6mm do 4 mm - u douglasky do 8 mm do 8 mm do 6 mm Trhliny - vysoušené do 3/5 do 1/2 do 1/4 - způsobené bleskem nedovoluje se nedovoluje se nedovoluje se odlupčivé Obliny do 1/3 do 1/3 do 1/4 Zakřivení - podélné do 12 mm do 8 mm do 8 mm - šroubovité 2m/25mm šířky 1m/25mm šířky 1m/25mm šířky Zbarvení, hniloba - zamodrání dovoluje se dovoluje se dovoluje se - pruhovitost do 3/5 do 2/5 do 1/5 - hnědá hniloba nedovoluje se nedovoluje se nedovoluje se - bílá hniloba nedovoluje se nedovoluje se nedovoluje se Tlakové dřevo do 3/5 do 2/5 do 1/5 Odklon vláken do 16% do 12% do 7% Poškození hmyzem napadající čerstvé dřevo Další znaky dovolují se otvory do průměru 2 mm uváží se přiměřeně na základě dalších znaků Strojní třídění V současné době většina průmyslově používaných strojů na třídění jsou tzv. ohybové stroje, kterými se určuje průměrný modul pružnosti na krátkém rozpětí. Řezivo souběžně prochází třídicím strojem. Přitom je při rozpětí asi 0,5 až 1,2 m prohýbáno v poloze naležato. Zde se měří bud' zpětná síla při předem nastaveném průhybu, nebo průhyb při určitém předem nastaveném zatížení. Z těchto hodnot je vypočten lokální modul pružnosti při uvážení rozměrů dřevěného prvku a jeho křivosti. Od zavedení strojního třídění podle pevnosti cca před 30 lety byly a jsou prováděny výzkumné práce, které se snaží o další zlepšení těchto postupů. Předmětem výzkumu též je, jak určit parametr třídění (modul pružnosti) jiným způsobem, například měřením kmitání nebo ultrazvukovou technikou. Výhodou těchto postupů je, že dřevo mechanicky nenamáhají a tedy ho nemohou poškodit. Také tloušťka dřeva přitom není omezena jako u

18 Literární přehled současných ohybových strojů (asi na 80 mm). Novější výzkumy ukázaly, že účinnost strojního třídění dřeva může být dále zvýšena zlepšením techniky měření, jakož i přibráním dalších parametrů třídění. Mezi výhody patří rychlo a nevýhodou je, že dovedou třídit jen deskové řezivo a prkna. (Kuklík, 2013) Strojní třídy Podle strojně určovaných vlastností a doplňujících vizuálních znaků třídění se třídí řezivo do tříd pevnosti. Tyto třídy jsou popsány charakteristickými hodnotami pevnosti, tuhosti a hustoty. Strojní třídy se označují uvedením třídy pevnosti s doplňkem M. Tab. 2 Doplňující vizuální kritéria třídění pro řezivo při strojním třídění (ČSN ) Znaky třídění Třídy pevnosti < C 24 C 24 - C 35 > C 35 Trhliny - výsušné do 1/2 do 2/5 do 1/5 - způsobené bleskem nedovolují se nedovolují se nedovolují se odlupčivé Obliny do 1/4 do 1/8 nedovolují se Zbarvení, hniloba - zamodrání dovoluje se dovoluje se dovoluje se - pruhovitost do 3/5 do 2/5 do 1/5 (hnědé a černé pruhy) - hnědá hniloba, bílá hniloba nedovoluje se nedovoluje se nedovoluje se Zakřivení - podélné do 12mm do 8mm do 8mm - šroubové 2mm/25mm šířky 1mm/25mm šířky 1mm/25mm šířky - příčné do 1/20 do 1/30 do 1/50 Poškozeni hmyzem napadající čerstvé dovolují se otvory do průměru 2mm dřevo Další znaky uváží se přiměřeně na základě ostatních znaků třídění

19 Materiál a metodika 4 MATERIÁL A METODIKA Následná část práce zachytí vybraný materiál a postup prováděných pokusů ve Zkušebně stavebně truhlářských výrobků Zlín, která spadá pod Mendelovu univerzitu v Brně. 4.1 Použitý materiál Trhací stroj ZD 10/90 Použitá dřevina: - Buk lesní (Fagus sylvatika) - Dub letní (Quercus Robur) Digitální posuvné měřidlo Laboratorní váha Vodní lázeň s termostatem Laboratorní sušárna Obr. 2 Zkušební trhací zařízení ZD 10/90 Obr. 3 Laboratorní váha KERN ew

20 Materiál a metodika Obr. 4 Digitální posuvné měřidlo Obr. 5 Dubový a bukový lepený hranol EURODECK Obr. 6 Zkušební vzorek (BK ) pro tahové namáhání

21 Materiál a metodika 4.2 Použitá lepidla Z široké nabídky lepidel byly pro zvolný pokus vybrány dva druhy lepidel: Kleiberit Synturit F Kleiberit Vlhkostní vytvrzující jednokomponentní reaktivní lepidlo na bázi polyuretanu s nejvyšší odolností proti vodě, teplotě kvality D4 dle normy DIN EN 204. Použití Lepení oken a dveří Vrstvové lepení dřeva a dřevěných materiálů Lepení spár pro venkovní prostředí Lepení minerálních stavebních desek Přednosti Pouze jeden komponent žádné problémy s dobou použitelnosti Jednoduché použití Dlouhá otevřená doba Vlastnosti lepeného dřeva Duroplastická lepená spára s vysokou tepelnou odolností a pevností Vynikající vlastnosti proti povětrnostním vlivům Kvalita lepeného spoje D4 dle DIN EN 204 IMO certifikát Podmínky zpracování Teplota zpracování 20 C, ideální Vlhkost dřeva 8 12 %. Nepracovat pod + 5 C. Lepené plochy musí být čisté, suché a zbavené mastnoty. Z plastových povrchů odstranit separační prostředek. Nanášecí metody Z plastové láhve, stěrkou nebo ručním válečkem. Stačí jednostranný nános na méně porézní materiál. Množství nánosu dle materiálu g/m 2. Otevřená doba 70 min při 20 C. Vyšší teplotou prostředí, vyšší vlhkostí se tato doba zkracuje

22 Materiál a metodika Vytvrzení Lepidlo vytvrzuje vlivem vlhkosti na vodovzdorný, rozpouštědlům odolný polotvrdý lepidlový film. Cíleným přivedením vlhkosti (vodní mlha ca. 20 g/m 2 ) nebo vyšší teplotou (50 C až max. 70 C) se proces vytvrzování urychluje. Lisování dílů Proces vytvrzování má probíhat pod tlakem, který zaručuje dostatečný kontakt lepené plochy. Lisovací plochy proti vytékajícímu lepidlu chránit silikonovým papírem. Požadovaný tlak je závislý na druhu a velikosti dílce. Při vrstvovém lepení dřeva, popř. lepení spár je třeba dodržet minimální lisovací tlak 0,6 N/mm 2. Čím intenzivněji probíhá vytvrzování pod tlakem, tím vyšší je následná zatížitelnost. Lisovací časy Tyto časy jsou silně závislé na teplotě a vlhkosti. Jako směrné hodnoty platí: při 20 C 6 7 hodin při 40 C 2 3 hodiny při 60 C 1 2 hodiny Přesné časy je třeba stanovit pro každý druh použití dle stávajících podmínek. Dotvrzovací doba Další opracování slepených dílů je možné po 24 hod., konečná pevnost je dosažena po 7 dnech Synturit F Jednokomponentní PVAc lepidlo s velmi dobrou odolností proti vodě a teplu. Dvoukomponentní lepidlo s přidáním 5 % tužidla Härter WA 34. Použití Masivní a montážní lepení, okna, dveře, plastové desky. Vlastnosti lepeného dřeva Podle ONORM (die österreichische Normungsorganisation) EN 204: D3 bez tužidla, D4 s tvrdidlem Härter WA34. Tímto smícháním splňuje nároky na tepelnou odolnost okenních profilů. Nanášecí metody Jednostranně nebo oboustranně špachtlí, štětcem, válečkem, nebo strojně

23 Materiál a metodika Lepící dávkování Připraveno k použití skupiny D3. Pro použití D4 smícháme: Synturit F 100 Hmotnostních dílů Härter WA34 5 Hmotnostních dílů Doba zpracovatelnosti Přibližně 10 hod. Kromě D4, není zaručeno. Do zbytků se může přidat 10 % nové lepící směsi Množství nánosu Pro D3 jednostranně g/m 2, pro oboustranně D g/m 2 (orientační hodnoty, přesná spotřeba se zjišťuje zkusným nánosem a měřením). Vytvrzení 6 8 minut při 20 C, 65 % rel. vlhkosti Lisovací časy Masivní dřevo minut /20 C Desky z plastu minut /20 C, 5 10 minut/50 C K tomu je nutno připočítat cca 1 minutu prohřátí na 1mm síly materiálu. Lisovací tlak 0,3-0,6 N/mm 2 Dotvrzovací doba Konečná pevnost je dosažena po 7 dnech. 4.3 Příprava zkušebních vzorků Ze silné nenapařené kondicionované desky z bukového a dubového dřeva s rovnými vlákny a obsahem vlhkosti 12 ± 1 % se připraví panely. Úhel mezi letokruhy a rovinou slepu se povoluje 30 až 90 (Obr. 7). Panely se řežou kolmo ke směru vláken v délce rovnající se násobku 300 mm s vůlí ponechanou pro pořez a podél vláken v šířce kolem 130 mm s vůlí ponechanou pro šířku řezu. Pro slepení se použily dva panely a tloušťce 5 ± 0,1 mm. Při běžných zkouškách se vzorky kondicionují při teplotě 23 ± 2 C a relativní vlhkosti vzduchu 50 ± 5 C po dobu 7 dní. Plochy určené k lepení byly vybroušeny brusným papírem zrnitosti P100. Po pečlivém odstranění prachu byly panely slepeny pomocí PVAc a PU lepících směsí v kombinaci tak, aby oba druhy dřeva byli slepeni oběma lepidly. Klížení bylo

24 Materiál a metodika v hydraulickém lisu podle technologie lepení doporučené výrobcem. Hmotnost nánosu lepidla bylo podle doporučení výrobce 120 g/m 2 při lisovacím tlaku 0,6 N/mm 2. Lisovací doba u PVAc lepidla byla 25 minut při 20 C a u PU lepidla 6 7 h při 20 C. Takto slepené sestavy se rozřežou podélně na šířku 20 ± 0,2 mm a délku 150 ± 5 mm. Ve slepených oblastech se provedou ploché výřezy kolmo ke směru vláken tak, aby zkušební smyková plocha o délce 10 ± 0,2 mm byl umístěn ve střední oblasti. Při vyřezání zkušební plochy je důležité, aby byla proříznuta tenká vrstva lepidla a co nejméně bylo zasaženo do druhé části tělesa. (ČSN EN 205) 4.4 Zkušební metody Pro zpracování práce byly použity následující zkušební metody Stanovení vlhkosti Stanovení vlhkosti použitého materiálu bylo provedeno váhovou metodou. Je to nejpřesnější metoda měření vlhkosti dřeva. Ze zkoušeného vzorku vymanipulujeme 6 zkušebních těles čtvercového tvaru o velikosti hran 50 mm. Vzorky se zváží s přesností 0,1 g. Po zvážení se vzorky vysoušejí při teplotě 103 ± 2 C po dobu 24 h. Vzorky po vyjmutí ze sušárny ihned zvážíme, dříve než pohltí vlhkost ze vzduchu a přiberou na váze. Obsah vlhkosti W vypočítáme s přesností na 1 % podle vzorce: Kde: w = vlhkost W= m m m 100 % m x = hmotnost vlhkého tělesa při prvním vážení = hmotnost absolutně vysušeného tělesa Stanovení Hustoty Stanovení hustoty použitého materiálu bylo provedeno váhovou metodou podle normy ČSN Kde: p = hustota m = hmotnost V = objem ρ= m V kg/m

25 Materiál a metodika Smyková zkouška tahem dle ČSN EN 205 Postup zkoušky je takový, že se zkušební těleso upne do jednotlivých čelistí trhacího stroje, materiál se v čelistech vyrovná a následně upínací klikou zajistí. Zkušební těleso se zatěžuje až do jeho porušení, přičemž se zaznamenává nejvyšší vynaložená síla F max v Newtonech (N). Síla zkušebního zařízení musí být vyvíjena při rovnoměrném růstu rychlosti asi 50 mm/min. Opticky se poté určí rozsah poškození plochy, která je pokrytá dřevem, aniž by byl brán ohled na hloubku porušení dřeva. Vyhodnocení výsledků porušené plochy se hodnotí s přesností na 10 %. Kde: Pro výpočet zkoušky pevnosti (T, v N/mm 2 ) platí: F max = největší vynaložená síla [N] A = slepená zkušební plocha [mm 2 ] l 2 = délka slepené zkušební plochy [mm] b = šířka slepené zkušební plochy[mm] = = N/mm Kde: Obr. 7 Přeplátované zkušební těleso (ČSN EN 205) l 1 = 150 ± 5 mm b = 20 ± 0,2 mm l 2 = 10 ± 0,2 mm

26 Materiál a metodika s = 5 ± 0,1 mm α = Stanovení třídy trvanlivosti dle ČSN EN 204 Abychom stanovili třídu trvanlivosti zkoušených lepidel D4, musí se zkušební vzorky podrobit expozici č. 3 a č. 5, viz. Tab. č. 3. Tab. 3 Minimální hodnoty pevnosti tenkých slepů (ČSN EN 204) Střídání podmínek Pevnost slepu v N/mm² Třídy trvanlivosti Poř. číslo Doba expozice a typ prostředí D1 3) D2 3) D3 3) D4 3) 1 7 dní 1), normální 2) dní, normální 2 3 hodiny ve vodě (20 ±5) C 7 dní, normální dní, normální 4 dny ve vodě (20 ±5) C dní, normální 4 4 dny ve vodě (20 ±5) C 7 dní, normální 8 7 dní, normální 5 6 hodin ve vařící vodě 2 hodiny ve vodě (20 ±5) C 4 Poznámky 1) 1 den = 24 hodin 2) (20 ± 5) C a (65 ± 5)% relativní vlhkosti nebo (23 ± 2) C a (50 ± 5)% relativní vlhkosti =zkouška se nevyžaduje 3) Při kvalifikaci lepidla musí být v průměru dosaženo všech minimálních hodnot uvedených ve sloupcích tříd trvanlivosti D1 až D4 (např. pro D4 se vyžadují pořadová čísla expozice 1, 3 a 5) Temperované uložení ve vodě Zkušební postup pro ověření kvality lepení vychází ze směrnice Richtlinie ift- HO-10/1. Zkušební vzorky vymanipulované dle obr. 8 o rozměrech 50 mm šířka výška hranolu se podrobí cyklu: 3 hod. uložení ve vodě o teplotě 20 C 3 hod. uložení ve vodě o teplotě 60 C 18 hod. uložení ve vodě o teplotě 20 C 72 hod. uložení vzorků v klimatu 23 C teploty a 50 % vlhkosti

27 Materiál a metodika Po každé fázi uložení a po celkovém ukončení průběhu uložení se posoudí těsnost lepených spojů formou vizuálního posouzení zkoušených vzorků a změří se otevřené lepené spáry. Při vyhodnocení nesmí průměrná hodnota otevřených lepených spár přesáhnout 5 % z celkové délky lepených spojů, přičemž jednotlivá hodnota nesmí překročit 10 % na jednom vzorku. (ift Richtlinie, 2002) Obr. 8 Schematické znázornění zhotovení zkušebních těles lamelových profilů (ift Richtlinie, 2002) Obr. 9 Vodní lázeň s termostatem Metoda zpracování naměřených dat Pro zpracování statistické části byly použity tyto programy: MICROSOFT OFFICE EXCEL STATISTICA 12 - popisná statistika - histogram - test normality základního souboru pomocí Shapiro-Wilkova testu - krabicový graf

28 Výsledky a měření 5 VÝSLEDKY MĚŘENÍ Mezi základní údaje o lepeném hranolu patří určení vlhkosti. Vlhkost jsme stanovili pomocí váhové metody, která patří mezi nejpřesnější. Výsledné hodnoty vlhkosti vidíme na Obr. 10 v rozmezí 9,9 11 %. Rozdíl mezi měřenými dřevinami je tedy zanedbatelný. 5.1 Měření vlhkosti a hustoty Měření vlhkosti Vlhkost [%] ,3 9,9 10,5 11 DB PU DB PVAc BK PU BK PVAc Vzorky Obr. 10 Naměřená vlhkost vzorků Na Obr. 11 můžeme sledovat výsledky hustoty dřeva, kterou jsme stanovili váhovou metodou. Rozdíl mezi naměřenými hodnotami 687,8 699 kg/m 3 je stejně jako u vlhkosti zanedbatelný a pouze jsme potvrdili předpokládanou hustotu pro listnaté dřeviny. Měření hustoty 720 Hustota [kg/m3] , ,3 689,8 670 DB PU DB PVAc BK PU BK PVAc Obr. 11 Naměřená hustota vzorků

29 Výsledky a měření 5.2 Výsledky zkoušky pevnosti lepeného spojení expozice č. 1 Na Obr. 12 vidíme histogram z více proměnných, u kterého jsme provedli statisticky výpočet Shapiro Wilkuv test a ověřili si normální rozdělení základního souboru. Podmínkou pro toto tvrzení je p hodnota > α [0,05]. Hodnoty na Obr. 12 nám toto pravidlo potvrzují. Obr. 12 Histogram namáhaných vzorku podle expozice č Konečné napětí porušenídřeva podle ČSN EN 204 expozice č.1 Napětí [Mpa] DB PU DB PVAc BK PU BK PVAc Druhy dřev Expozice č.1 Limitní hodnota 10 Mpa Obr. 13 Konečné tahové napětí při namáhání podle expozice č

30 Výsledky a měření Na Obr. 13 vidíme graf zkoušky pevnosti lepeného spoje při tahovém namáhání podél vláken u zkušebních vzorků buku a dubu slepeného pomocí polyvinylacetátového a polyuretanového lepidla podle expozice č. 1. Hodnoty zkoušky najdeme v Tab. 4. Tab. 4 Naměřené průměrné hodnoty porušení (podrobná tabulka viz. Příloha 12.1) DB BK Vzorky Zatížení při max. tah. protažení [N] Konečné napětí při porušení [Mpa] Mn. nánosu lepidla [g/m 2 ] PU , PVAc , PU , PVAc , Pomocí krabicového grafu více proměnných můžeme sledovat extrémní a odlehlé hodnoty zpracovávaného souborů. Na grafu Obr. 14 můžeme sledovat rozpoložení hodnot naměřených dat. V tomto grafu jsme nezaznamenali žádné odlehlé ani extrémní hodnoty. Obr. 14 Krabicový graf vzorků expozice č. 1 V Tab. 5 vidíme základní popisnou statistiku, která nám ukazuje porovnání měřených vzorků mezi sebou u série expozice č

31 Výsledky a měření Tab. 5 Popisná statistika vzorků expozice č. 1 Druh Průměr Medián Min Max Rozptyl Smodch. 1 Var.koef. Šikmost Špičatost dřeva PU 12,31 12,38 10,19 13,61 1,19 1,09 8,86-0,55-0,84 DB PVAc 12,00 11,99 9,96 13,76 1,07 1,03 8,62-0,03-0,41 BK PU 11,63 11,96 8,86 14,30 2,22 1,49 12,84-0,46 0,25 PVAc 10,53 10,71 8,38 12,13 1,39 1,18 11,20-0,29-0, Výsledky zkoušky pevnosti lepeného spojení expozice č. 3 a č. 5 Výsledky zkoušky pevnosti lepeného spoje při tahovém namáhání podél vláken u zkušebních vzorků BK, DB slepeného pomocí polyvinylacetátového a polyuretanového lepidla podle expozice č. 3 a č. 5 (Obr. 17) najdeme v Tab. 6 a Tab. 7. Pomocí histogramu Obr. 15 a Obr. 16 jsme si ověřili stejně jako u Obr. 12 normální rozdělení souborů, splnění podmínky pro Shapiro Wilkuv test, kdy p- hodnota > α [0,05]. Na základě této podmínky můžeme předpokládat, že data pocházejí z normálního rozložení základního souboru. Obr. 15 Histogram namáhaných vzorku podle expozice č. 3 1 Směrodatná odchylka

32 Výsledky a měření Obr. 16 Histogram namáhaných vzorku podle expozice č. 5 Výsledky zkoušky pevnosti lepeného spoje při tahovém namáhání podél vláken u zkušebních vzorků BK, DB slepeného pomocí polyvinylacetátového a polyuretanového lepidla podle expozice č. 3 najdeme v Tab. 6 a expozice č. 5 v Tab. 7. Grafické vyjádření můžeme najít na Obr. 17. Napětí [Mpa] Konečné napětí porušenídřeva podle ČSN EN 204 expozice č.3 a 5 DB PU DB PVAc BK PU BK PVAc Druhy dřev Limitní hodnota 4 Mpa Expozice č.3 Expozice č.5 Obr. 17 Konečné tahové napětí při namáhání podle expozice č. 3 a č

33 Výsledky a měření Tab. 6 Naměřené průměrné hodnoty porušení expozice č. 3 (podrobná tabulka viz Příloha 12.2) DB BK Vzorky Zatížení při max. tah. Protažení [N] Konečné napětí při porušení [Mpa] Mn. nánosu lepidla [g/m 2 ] PU 931 4, PVAc 457 2, PU 791 3, PVAc 765 3, Tab. 7 Naměřené průměrné hodnoty porušení expozice č. 5 (podrobná tabulka viz. Příloha 12.3) DB BK Vzorky Zatížení při max. tah. protažení [N] Konečné napětí při porušení [Mpa] Mn. nánosu lepidla [g/m 2 ] PU 800 4, PVAc 377 1, PU 548 2, PVAc 541 2, Krabicový graf (Obr. 18) více proměnných pro expozici č. 3 nám vyhodnotí extrémní a odlehlé hodnoty zpracovávaného souborů. Na grafu můžeme sledovat rozpoložení hodnot naměřených dat. V tomto grafu jsme nezaznamenali žádné odlehlé ani extrémní hodnoty. U experimentálního měření (Obr. 19) pro expozici č. 5 jsme už zaznamenali odlehlé hodnoty. To mohlo byt způsobeno špatným nánosem lepidla nebo chybným měřením. Proto jsme tuto hodnotu odstranili. Obr. 18 Krabicový graf vzorků expozice č

34 Výsledky a měření mezi sebou. Tab. 8 a Tab. 9 nám ukazují základní popisnou statistiku a porovnání hodnot Tab. 8 Popisná statistika vzorků expozice č. 4 Druh Průměr Medián Min Max Rozptyl Smodch. Var.koef. Šikmost Špičatost dřeva PU 4,65 4,59 2,90 5,89 0,62 0,78 16,88-0,34 0,41 DB PVAc 2,44 2,40 2,00 2,95 0,08 0,28 11,54-0,03-0,57 BK PU 3,95 4,09 3,15 4,49 0,21 0,46 11,53-0,46-1,31 PVAc 3,82 3,80 3,00 5,19 0,42 0,64 16,86 0,63-0,18 Obr. 19 Krabicový graf vzorků expozice č. 5 Tab. 9 Popisná statistika vzorků expozice č. 5 Druh Průměr Medián Min Max Rozptyl Smodch. Var.koef. Šikmost Špičatost dřeva PU 4,04 4,02 3,45 4,69 0,09 0,30 7,44-0,32 1,21 DB PVAc 1,88 1,95 1,55 2,10 0,03 0,18 9,53-0,62-0,82 BK PU 2,74 2,70 1,50 3,85 0,37 0,61 22,34-0,16 0,12 PVAc 2,70 2,80 2,00 3,25 0,11 0,33 12,35-0,54 0, Výsledky zkoušky temperované uložení ve vodě Zkouška pro ověření kvality lepení podle směrnice ift-ho-10-1 byla provedena u vzorků bukového a dubového lepeného hranolu EURODECK slepeného pomocí

35 Výsledky a měření polyvinylacetátového a polyuretanového lepidla. Výsledkem této zkoušky bylo posoudit těsnost lepených spojů formou vizuálního posouzení a změřením otevřené lepené spáry (viz. Tab. 10) k celkové délce lepených spár vyjádřené v procentech. Fotografie zkoušky můžeme vidět na Obr Tab. 10 Výsledné hodnoty otevřených lepených spár DB BK Průměrné hodnoty otevřených lepených spár [%] Vzorky středová vrstva švartna celkem PU 90,87 5,10 29,73 PVAc 4,18 2,02 2,65 PU 99,78 4,21 32,09 PVAc 53,90 46,88 48, Průměrná hodnota otevřených lepených spár Delaminace [%] DB PU DB PVAc BK PU BK PVAc Druhy dřev celkem stř. vrstva švartna Limitní hodnota 5 % Obr. 20 Výsledné hodnoty delaminace 2 po temperovaném uložení ve vodní lázni 5.5 Fotografie porušení lepeného spoje při tahovém namáhání Na Obr můžeme pozorovat porušení lepeného spoje smykové zkoušky u série vzorků podle expozice č. 1. Průměrná hodnota porušení při tahovém namáhání je 90 % ve dřevě. Porušení lepeného spoje testovaných vzorků podle expozice č. 3 a č. 5 bylo vždy v lepené spáře. 2 Otevřený lepený spoj vyjádřený v [%]

36 Výsledky a měření Obr. 21 Porušení lepeného spoje dřeva BK lepeného PU lepidlem Obr. 22 Porušení lepeného spoje dřeva BK lepeného PVAc lepidlem Obr. 23 Porušení lepeného spoje dřeva DB lepeného PU lepidlem Obr. 24 Porušení lepeného spoje dřeva DB lepeného PVAc lepidlem

37 Výsledky a měření 5.6 Fotografie delaminace vzorků po zkoušce temperované uložení ve vodě podle směrnice Richtlinie ift HO - 10/1 Obr. 25 Bukový vzorek slepený pomocí polyuretanového lepidla Obr. 26 Bukový vzorek slepený pomocí polyvinylacetátovým lepidlem Obr. 27 Dubový vzorek slepený pomocí polyuretanového lepidla Obr. 28 Dubový vzorek slepený pomocí polyvinylacetátovým lepidlem

38 Diskuse 6 DISKUSE Práce se zabývá výběrem vhodné kombinace lepidel PVAc (synturit F + Härter WA 34) a PU (kleiberit 501.6) s vybranými druhy dřevin dubu a buku pro lepený hranol EURODECK pro exteriér. Lepidlo bylo vybráno na základě průměrné ceny a nejpoužívanějšího druhu na trhu. Další podmínkou při výběru byla třída trvanlivosti D4 dle ČSN EN 204. Nanášení lepící směsi bylo provedeno za stejných laboratorních podmínek u všech vzorků a hmotnost nánosu byla stanovena na základě doporučení výrobce uvedené v technických listech (viz. Příloha 12.4 a 12.5). Získané naměřené hodnoty byly statisticky vyhodnoceny. U zkoušených vzorků byla stanovena vlhkost a hustota testovaných dřev pomocí váhové metody. Výsledná vlhkost Obr. 11 je v rozmezí 9,9 11 % a výsledná hustota Obr. 12 v rozmezí kg/m 2. Doporučená vlhkost a hustota pro lepené hranoly je vlhkost 9 14 % ± 2 % a hustota > 550 kg/m 3 (Polášek, 1997). Obě tyto podmínky proto byly splněny. Než začneme s vyhodnocením dat, nesmíme zapomenout na zjištění normality základního souboru. Normalitu zjišťujeme pomocí Shapiro-Wilkova testu a p-hodnoty. P-hodnoty na Obr. 12, Obr. 15 a Obr. 16. jsou vyšší než alfa 0,05 (5 %) a hodnoty Shapiro-Wilkova testu se blíží k 1. Na základě těchto hodnot můžeme předpokládat, že zkoumané výběry jsou ze základního souboru s normálním rozdělením. U stanovení pevnosti lepeného spojení ve smyku při tahovém namáhání podle ČSN EN 204 expozice č. 1 bylo stanoveno limitní minimum 10 MPa. Tuto podmínku splnily všechny zkoušené vzorky u obou lepících směsí. Nejlepšího výsledku bylo dosaženo použitím lepící směsi Kleiberit u vzorku DB (12,31 MPa, smodch. 1,09 MPa). Výsledky ostatních vzorků: DB PVAc 12, smodch. 1,03; BK PU 11,63, smodch. 1,49; BK PVAc 10,53, smodch. 1,18 [MPa]. Druhá skupina měření podle expozice č. 3 má limitní minimum 4 MPa. Podmínce vyhovělo pouze lepící směs kleiberit u dřevin DB. Nejlepší výsledek byl u vzorku DB 4,65MPa, smodch. 0,78 MPa. Ostatní výsledky nesplnily limitní minimum: BK PU 3,95, smodch. 0,46; BK PVAc 3,82, smodch. 0,42; DB PVAc 2,44 [MPa]. Třetí skupina měření podle expozice č. 5 má limitní minimum stejně jako expozice č. 3 4 MPa. Nejlepší výsledek byl u vzorku DB 4,04 MPa, smodch 0,

39 Diskuse MPa. Ostatní výsledky nesplnily limitní minimum: BK PU 2,74, smodch. 0,37; BK PVAc 2,80, smodch. 0,11; DB PVAc 1,95, smodch. 0,03 [MPa]. Metoda zkoušky temperované uložení ve vodě podle směrnice ift-ho-10-1 nám stanovila podmínku 5 % delaminace 3. Této hodnotě vyhověl pouze DB hranol slepený lepidlem Synturit F + Härter WA 34 s hodnotou delaminace 2,65 %. Ostatní hranoly se rozlepily hlavně ve středové vrstvě. Nejblíže se přiblížil hranol DB slepený lepidlem kleiberit (29,73 %). Ostatní hodnoty: BK PU 32,09 %, BK PVAc 48,59 %. Zajímavé je, že u povrchové vrstvy (švartny) je hodnota delaminace DB PU (5,1 %) a BK PU (4,2 %). To mohlo být způsobeno nedodržením lisovacího času (6 7 h) při lepení spárovkového středu. Kdyby se zamezilo delaminaci střední vrstvy (Obr.26), tak by podmínku 5 % zřejmě také splnily. Pokud by se potvrdila technologická chyba při lepení pomocí polyuretanového lepidla u dubu, tak bychom mohli na základě výsledků této práce doporučit EURODECK hranol, slepený pomocí lepidla kleiberit 501.6, jako vhodný materiál vystavený působený vlhkosti. Tyto všechny vzorky se testovaly bez povrchové úpravy, abychom nejlépe simulovali zkoušku. Můžeme se tedy domnívat, že kdyby zkoušené vzorky u metody temperovaného máčení ve vodě měli povrchovou úpravu, tak by limitní hodnotu 5 % splnilo více vzorků. 3 Otevřený lepený spoj vyjádřený v [%]

40 Závěr 7 ZÁVĚR Hlavním záměrem této práce bylo porovnat kvalitu, pevnost a odolnost lepené spáry po působení expozičního testu, při použití vybraných syntetických lepidel PVAc (synturit F + Härter WA 34) a PU (kleiberit 501.6). Jako materiál byly vybrány domácí dřeviny dub a buk. Další metodou testu bylo zvoleno temperované máčení lepeného hranolu (eurodeck) a posouzení těsnosti lepených spojů. Kvalita a pevnost vybraných lepících směsí byla měřena při namáhání podél vláken podle ČSN EN 205 a měření tříd trvanlivosti podle ČSN EN 204. Na základě výsledků testů podle těchto norem jsme došli k závěru, že u expozice č. 1, kde není žádné vystavení vlhkosti, je jedno, kterou dřevinu a lepící směs zvolíme. Podle očekávání všechny vzorky splnili hranici pevnosti 10 MPa. U expozice č. 3 a č. 5 už nastaly pevnostní problémy. Po určené době kondiciování byla minimální hranice pevnosti 4 MPa. Podmínku 4 MPa splnila jen lepící směs kleiberit u vzorků dubu, kde byla pevnost 4,65 % u expozice č. 3 a 4,04 % u expozice č. 5. Nejvíce se této hranici přiblížil u expozice č. 3 BK PU 3,95% a BK PVAc 3,82 %. Nejhůře dopadl vzorek expozice č. 5 DB PVAc 1,88 %. Poslední zkouškou byla metoda temperované uložení ve vodě. Průměrná hodnota otevřených lepených spár zkoušených vzorků nesmí překročit hranici 5 % z celkové délky lepených spojů. Této podmínce vyhověl pouze dubový hranol EURODECK slepený lepící směsí synturit F + Härter WA 34 a dřeviny dub. Na závěr lze říci, že žádná kombinace těchto vzorků neuspěla u všech zkoušek. Nelze tedy doporučit vhodnou kombinaci pro požití lepeného hranolu umístěného v exteriéru

41 Summary 8 SUMMARY The main purpose of this study was to compare the quality, strength and durability of bonded joints after effect of the exposure test, using selected synthetic adhesives PVAc (synturit F + Härter WA 34) and PU (KLEIBERIT 501.6). As materials were selected native trees oak and beech. Another test method was chosen tempered dipping glued blocks (EURODECK) and assess the tightness of bonded joints. The quality and strength of selected adhesive composition was measured at stress along the fiber according to DIN EN 205 and measuring the durability classes according to DIN EN 204. Based on the test results in accordance with these standards, we conclude that exposure at No. 1, where there is no exposure to moisture, does not matter, which one of the wood and the adhesive mixture we choose. As expected, all samples met the limit of strenght 10 MPa. Exposure No. 3 and No. 5 had occurred strength problems. After a specified time conditioning was minimal boundary strength 4 MPa. Condition 4 MPa met a sticky mixture KLEIBERIT in samples of oak, where the fortress was 4.65 % for exposure 3 and 4.04 % for exposure No. 5. The most approached the border with exposure 3 BK PU 3, 95% and 3.82% PVAc BK. The worst results had sample exposure No. 5 DB PVAc 1.88%. Last test method was tempered stored in water. The average value of open glued joints of the test samples shall not exceed 5 % of the total length of bonded joints. This condition is granted only sample a combination of adhesive mixtures synturit F + Härter WA 34 and oak trees. In conclusion we can say that all combination of these samples failed. It can not therefore recommend a suitable combination for ingestion glued blocks located in the exterior

42 Literatura 9 LITERATURA BÖHM, M, J REISNER a J BOMBA. Materiály na bázi dřeva. Praha: Česká zemědělská univerzita v Praze, ISBN ISBN EISNER, K. Příručka lepení dřeva. 2. přepracované a rozšířené vyd. Praha, KODYS, J. Montážní lepení a lepení spárovek tropických druhů dřev. Brno, Bakalářská práce. MZLU v Brně. KRÁL, Pavel. Dýhy, překližky a lepené materiály. 1. vyd. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 2011, 241 s. ISBN ISBN KRÁL, Pavel. Dýhy, překližky a lepené materiály: cvičení. 1. vyd. Brno: Mendelova univerzita v Brně, 2012, 160 s. ISBN KUPSKÁ, I. Vliv mikrovlného plasmatu vzduchu na smáčivost povrchů syntetických polymerů. Zlín, Diplomová práce. Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně. LIPTÁKOVÁ, E. A M. SEDLIAČIK. Chémia a aplikácia pomocných látok v drevárskom priemysle. 1. vyd. Bratislava: Alfa, s. ISBN POLÁŠEK, J. Stavebně truhlářské výrobky a desky ze dřeva: Zkušební postupy. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická fakulta v Brně, TESAŘOVÁ, Daniela. Plasty, lepidla a nátěrové hmoty: Podpora výuky a učební texty. Mendelova univerzita v Brně, TRÁVNÍK, A. Technologické operace výroby nábytku. Brno: Mendelova zemědělská a lesnická fakulta v Brně, ISBN ŠOT, Michal. Hodnocení trvanlivosti lepidel určených pro dřevěné prvky. Brno, Bakalářská práce. Vysoké učení technické v Brně. ŠUDŘICH, Pavel. Vliv použitého lepidla a klimatických podmínek na pevnost lepeného spoje dýha - DTD. Brno, Diplomová práce. Mendelova univerzita v Brně. Massive, keilgezinkte und lamellierte prifile für holzfenster: Anforderungen und prüfung. Rosenheim: ift Rosenheim, ift-ho-10/1. ISBN KUKLÍK, P. Dřevo jako stavební materiál. In: Prolignum [online] [cit ]. Dostupné z: RAGONNAUD, G. Evropská unie a lesy: Fakta a čísla o Evropské unii. [online]. 2013, s. 4 [cit ]. Dostupné z: T(2013)050211_CS.pdf

43 Literatura Educational materials: Bonding/Adhesives, textbook [online] [cit ]. Dostupné z: ČSN EN 205. Lepidla - Lepidla na dřevo pro nekonstrukční aplikace: Stanovení pevnosti lepeného spojení ve smyku při tahovém namáhání vyd. Praha: Český normalizační institut, ČSN EN 204. Klasifikace termoplastických lepidel na dřevo pro nekonstrukční aplikace Praha: Český normalizační institut, ČSN Třídění dřeva podle pevnosti: Část 1: Jehličnaté řezivo. Praha: Český normalizační institut, 2004 ČSN Drevo: Zisťovanie hustoty. Praha: Český normalizační institut,

44 Seznam tabulek 10 SEZNAM TABULEK Tab. 1 Kvalitativní požadavky jednotlivých tříd vizuálního třídění (ČSN EN ) Tab. 2 Doplňující vizuální kritéria třídění pro řezivo při strojním třídění (ČSN ) Tab. 3 Minimální hodnoty pevnosti tenkých slepů (ČSN EN 204) Tab. 4 Naměřené průměrné hodnoty porušení (podrobná tabulka viz. Příloha 12.1). 30 Tab. 5 Popisná statistika vzorků expozice č Tab. 6 Naměřené průměrné hodnoty porušení expozice č. 3 (podrobná tabulka viz Příloha 12.2) Tab. 7 Naměřené průměrné hodnoty porušení expozice č. 5 (podrobná tabulka viz. Příloha 12.3) Tab. 8 Popisná statistika vzorků expozice č Tab. 9 Popisná statistika vzorků expozice č Tab. 10 Výsledné hodnoty otevřených lepených spár

45 Seznam obrázků 11 SEZNAM OBRÁZKŮ Obr. 1 Hydrofobní a hydrofilní chování kapaliny na materiálu (Kupská, 2010) Obr. 2 Zkušební trhací zařízení ZD 10/ Obr. 3 Laboratorní váha KERN ew Obr. 4 Digitální posuvné měřidlo Obr. 5 Bukový lepený hranol EURODECK Obr. 6 Zkušební vzorek (BK ) pro tahové namáhání Obr. 7 Přeplátované zkušební těleso (ČSN EN 205) Obr. 8 Schematické znázornění zhotovení zkušebních těles lamelových profilů (ift Richtlinie, 2002) Obr. 9 Vodní lázeň s termostatem Obr. 10 Naměřená vlhkost vzorků Obr. 11 Naměřená hustota vzorků Obr. 12 Histogram namáhaných vzorku podle expozice č Obr. 13 Konečné tahové napětí při namáhání podle expozice č Obr. 14 Krabicový graf vzorků expozice č Obr. 15 Histogram namáhaných vzorku podle expozice č Obr. 16 Histogram namáhaných vzorku podle expozice č Obr. 17 Konečné tahové napětí při namáhání podle expozice č. 3 a č Obr. 18 Krabicový graf vzorků expozice č Obr. 19 Krabicový graf vzorků expozice č Obr. 20 Výsledné hodnoty delaminace po temperovaném uložení ve vodní lázni Obr. 21 Porušení lepeného spoje dřeva BK lepeného PU lepidlem Obr. 22 Porušení lepeného spoje dřeva BK lepeného PVAc lepidlem Obr. 23 Porušení lepeného spoje dřeva DB lepeného PU lepidlem Obr. 24 Porušení lepeného spoje dřeva DB lepeného PVAc lepidlem Obr. 25 Bukový vzorek slepený pomocí polyuretanového lepidla Obr. 26 Bukový vzorek slepený pomocí polyvinylacetátovým lepidlem Obr. 27 Dubový vzorek slepený pomocí polyuretanového lepidla Obr. 28 Dubový vzorek slepený pomocí polyvinylacetátovým lepidlem

46 Přílohy 12 PŘÍLOHY 12.1 Smyková zkouška tahem dle expozice č. 1 Dřevina Označení Zatížení při max. tah. protažení [N] Konečné napětí při porušení [Mpa] Mn. nánosu lepidla [g/m 2 ] Označení Zatížení při max. tah. protažení [N] Konečné napětí při porušení [Mpa] Množství nánosu lepidla [g/m 2 ] DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc ,

47 Přílohy 12.2 Smyková zkouška tahem dle expozice č. 3 Dřevina Označení Zatížení při max. tah. protažení [N] Konečné napětí při porušení [Mpa] Mn. nánosu lepidla [g/m 2 ] Označení Zatížení při max. tah. protažení [N] Konečné napětí při porušení [Mpa] Množství nánosu lepidla [g/m 2 ] DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc ,

48 Přílohy 12.3 Smyková zkouška tahem dle expozice č. 5 Dřevina Označení Zatížení při max. tah. protažení [N] Konečné napětí při porušení [Mpa] Mn. nánosu lepidla [g/m 2 ] Označení Zatížení při max. tah. protažení [N] Konečné napětí při porušení [Mpa] Množství nánosu lepidla [g/m 2 ] DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , DB PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc , BK PU , PVAc ,

49 Přílohy 12.4 Technický list Synturit F

50 Přílohy

51 Přílohy 12.5 Technický list Kleiberit