Mendelova univerzita v Brně. Možnosti úpravy povrchu dřeva studeným plasmatem

Transkript

1 Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav základního zpracování dřeva Možnosti úpravy povrchu dřeva studeným plasmatem Diplomová práce 2011 Adam Zdařil 1

2 Prohlášení Prohlašuji, že jsem diplomovou práci na téma: Možnosti úpravy povrchu dřeva studeným plasmatem zpracoval sám a uvedl jsem všechny použité prameny. Souhlasím, aby moje diplomová práce byla zveřejněna v souladu s 47b Zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách a uložena v knihovně Mendelovy univerzity v Brně, zpřístupněna ke studijním účelům ve shodě s Vyhláškou rektora MZLU o archivaci elektronické podoby závěrečných prací. Autor kvalifikační práce se dále zavazuje, že před sepsáním licenční smlouvy o využití autorských práv díla s jinou osobou ( subjektem ) si vyžádá písemné stanovisko univerzity o tom, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity a zavazuje se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojeným se vznikem díla dle řádné kalkulace. V Pivíně, dne: 3.ledna 2011 podpis studenta 2

3 Žádné množství pokusů nikdy nemůže dokázat, že jsem měl pravdu. Jediný pokus však kdykoliv může dokázat, že jsem se mýlil. Albert Einstein Poděkování Velice děkuji vedoucímu mé diplomové práce Doc. Dr. Ing. Pavlu Králi za cenné rady a odborné vedení při zpracovávání diplomové práce. Taktéž děkuji Ing. Janu Šrajerovi za odbornou pomoc při zpracování a měření výsledků. V neposlední řadě děkuji také mým rodičům, sourozencům a přátelům za morální podporu při vypracovávání diplomové práce. 3

4 Abstrakt Název diplomové práce: Možnosti úpravy povrchu dřeva studeným plasmatem Autor: Bc. Adam Zdařil Diplomová práce pojednává o možnosti využití plasmové tužky ve dřevařském průmyslu. Jsou zde uvedeny možné příklady použití na různé druhy výrobků a povrchů. Práce se zabývá zejména použitím multitryskového systému plasmových tužek se studeným plasmatem pro úpravu povrchu lepeného lamelového dřeva. Byla sledována hlavně pevnost lepeného spoje a také vliv otevřené doby lisování na pevnost lepeného spoje. Rovněž byl studován vliv odklonu a napojení letokruhů na pevnost lepeného spoje. Klíčová slova: plasmová tužka, vrstvené materiály, pevnost lepeného spoje The thesis discusses the possibility of using plasma pencil in the wood industry. There are examples of the possible use on the different types of products and surfaces. This work deals with the use of the multi-jet systems of plasma pencils with the cold plasma for the surface laminated wood treatment. The main attention is put on the bond strength and influence of the open time of pressing on the bond strength. The impact of the diversion and ring connected to the bond strength is also monitored. Key words: Plasma pencil, laminates, bond strength 4

5 Obsah 1.Úvod Cíl práce Charakteristika vrstvených lepených masivních materiálů Spárovka Překližka Elektropřekližka Microllam Parallam Laťovka Deska Hokart Jiko desky Bio desky Desky kerrotex Výrobky z lepených vrstvených masivních materiálů DUO a TRIO nosníky Hranoly BSH Hranol Eurodeck Panely KLH Stavební systém STEKO Materiál a metodika Historie plasmové tužky Vlastnosti plasmy Plasmová tužka Patenty Plasma v medicíně Mechanismus plasmové sterilizace Plasmová tužka jako chirurgický skalpel Plasma v archeologii Plasma v textilním průmyslu Plasma v dřevařském odvětví Plasma v ostatních průmyslech Metodika hodnocení vlastností lepeného spoje Klasifikace lepidla Zjišťování pevnosti Zjišťování hustoty Zjišťování vlhkosti Lepené lamelové dřevo Experiment Multitryskový plasmový systém Kombinace a podmínky experimentu Výroba zkušebních vzorků Zjišťování hustoty Zjišťování pevnosti lepeného spoje Výsledky a diskuse Vliv ošetření povrchu dřeva studeným plasmatem na pevnost lepeného spoje Vliv napojení vláken na pevnost lepeného spoje Vliv odklonu vláken na pevnost lepeného spoje Vliv otevřené doby lisování na pevnost lepeného spoje

6 7.5 Diskuze Závěr Summary Použitá literatura

7 1.Úvod V dnešní době se požadavky zákazníků na kvalitu výrobků stále zvyšují. Velký důraz je kladen především na vzhled a trvanlivost. Z tohoto důvodu se v průmyslovém odvětví vyvíjejí neustále nové způsoby jak těmto požadavkům vyhovět. Moderní technologie přinášejí do průmyslu nové možnosti, jak vylepšit a zdokonalit výrobky. Dřevo jako obnovitelná surovina je stále žádanějším artiklem v různých průmyslových odvětvích, zejména ve stavebnictví, nejvíce však v nábytkářském průmyslu. Zpracovatelé dřeva a materiálů na bázi dřeva se snaží své technologie a prostředky pro zpracování neustále zdokonalovat a nabízet tímto způsobem mnohem kvalitnější a funkčnější výrobky. Pro dřevo jako takové je nejdůležitější trvanlivost, proto se musí povrchově dokončovat. Úprava dřeva značně prodražuje výrobu a zároveň snižuje její produktivitu. Z tohoto důvodu se stále hledají modernější technologie na úpravu a modifikaci materiálů a jejich povrchů. Jednou z moderních technologií je i plasmová tužka. Jedná se o nejmodernější technologii, která v současné době své uplatnění v průmyslu teprve nachází. Poskytuje nepřeberné množství možností úpravy vlastností materiálu. Po praktické stránce se využívá plasmová tužka na úpravu povrchu materiálu. Plasmovou tužkou lze upravovat povrch kovu, skla, plastu, keramiky, dřeva a jiných materiálů. Jedna ze schopností plasmové tužky je úprava hydrofility povrchu materiálu. Jde o vlastnost při níž dochází k nanesení nanovrstvy plasmy na povrch materiálu tak, že při nanášení lepidla či nátěrové hmoty dochází k dokonalejšímu nanesení. V případě výroby vrstvených masivních materiálů je jednou z technologických operací nanášení lepidla na lepené povrchy. Při této operaci je plasmová tužka využita pro úpravu povrchu dřeva tak, že lze ovlivnit vlastnosti lepeného spoje. 1

8 2.Cíl práce Cílem práce byla analýza vlivu povrchové úpravy dřeva studeným plasmatem na kvalitu lepení, při technologické operaci lepení hranolu. Studie byla zaměřena zejména na posouzení pevnosti lepení smrkových vlysů používaných ve výrobě spárovek a lepeného hranolu. Dále se zabývala pevnosti lepení v závislosti na odklonu vláken a také pevnosti lepení v závislosti na návaznosti letokruhů mezi jednotlivými vrstvami. 2

9 3. Charakteristika vrstvených lepených masivních materiálů Masivní dřevo je díky svým anizotropním vlastnostem tvarově nestálé a vlivem biotických a abiotických činitelů dochází ke změnám ve fyzikálních a mechanických vlastnostech a tím i snižování funkčnosti výrobků ze dřeva. Jeho růstové vady jako jsou suky, smolníky, reakční dřevo, trhliny a nepravé jádro snižují výtěž. Potřeba zvýšení výtěže a také fyzikálně-mechanických vlastností lze dosáhnout jedině desintegrací masivního dřeva. Proto se v moderním dřevařském průmyslu přistoupilo k výrobě vrstvených masivních materiálů. Výrobou loupaných dýh a jejich následným slepením do velkoplošných desek došlo ke zvýšení výtěže a odstranění růstových vad. Takovéto velkoplošné desky jsou tvarově velmi stabilní díky křížení jednotlivých vrstev v desce. Fyzikální a mechanické vlastnosti se odvíjejí od použité dřeviny a tloušťky desky a dalších prostředků, které se při výrobě používají. Jsou to například lepidla, retardéry hoření a fungicidní přípravky. 3.1 Spárovka Spárovka je lepená masivní deska, která je tvořena úzkými přířezy z jehličnatého nebo listnatého dřeva, které jsou spojovány do šířky. Vykazuje vysokou pevnost v ohybu. Přířezy, které tvoří desku jsou vyrobeny ze středového řeziva s rovným průběhem dřevních vláken. Přířezy jsou vysušené na 7 9 % a nesmí obsahovat žádné růstové vady jako jsou suky a trhliny. Spojují se buď na tupou spáru nebo pomocí konstrukčního spoje pero drážka nebo na vložené pero případně profilovanou spáru. Tvarovou stabilitu desky zajišťují styčné plochy přířezů. Ty na sebe doléhají tak, že musí být vždy stejné, tedy jádro k jádru a běl k běli. Taktéž se v ploše desky střídá levá a pravá strana přířezu. Tloušťku desky určuje tloušťka přířezů s přirážkou na opracování. Král a Hrázský ( 2005 ) 3

10 Obr. 1 Spárovka Spárovka se používá zejména na výrobu nábytku ( výroba postelí, skříní, stolů ) a také na výrobu stavebně truhlářských výrobků ( výplně dveří, u schodiště tvoří stupnice a podstupnice ). 3.2 Překližka Překližka je vrstvený masivní materiál skládající se ze tří a více vrstev dýh. Tato konstrukční deska odstraňuje tři základní nedostatky masivního dřeva a to je anizotropie, heterogenita a tvarová stabilita materiálu. Překližka je tvořena z osy symetrie, vložky a překližovačky ( vrchní dýha ). Počet vrstev v překližce je vždy lichý, čili dodržuje se pravidlo symetrie. Osou symetrie je středová vrstva. Od této vrstvy musí být vždy na každou stranu stejný počet vrstev dýh ze stejné dřeviny a o stejně tloušťce. Jednotlivé vrstvy překližky svírají úhel 90. Nedodržením pravidla symetrie v konstrukci překližky dochází k jejímu borcení. Vyrábí se z listnatého i jehličnatého dřeva. Z listnatých dřevin se nejčastěji používá topol, olše, buk, bříza v tloušťkách dýh 1,2; 1,8; 2; a 3 mm. Pro překližku z jehličnatého dřeva se používá smrk, borovice a jedle z dýh v tloušťkách 1,8; 2; 2,5; 3; 3,5 a 4 mm. Nejčastěji se překližka vyrábí v tloušťkách 3, 4, 5 a 6 mm jako třívrstvé a v tloušťkách 6, 8, 9, 10, 12 a 15 mm jako pěti a vícevrstvé. Dále se vyrábí jako podélná, jejíž směr vláken v překližovačce je rovnoběžný s delší stranou desky a jako příčná, kdy směr vláken v překližovačce svírá úhel 0 s kratší stranou desky. Podélná překližka se vyrábí ve formátech o délce 1830, 2200, 2400, 2440 a 2500 mm a šířce 1220, 1250 a 4

11 1500 mm. Pro příčnou překližku jsou to rozměry v délce 1220, 1250 a 1500 mm a v šířce 1830, 2200, 2400, 2440 a 2500 mm. Král a Hrázský ( 2005 ) Obr. 2 Překližka Podle použití se překližky dělí na: - Truhlářskou výroba nábytku ( záda skříní, police, zásuvky, dveře ), vrchní vrstva je tvořena dekorativní dýhou. - Stavební je vícevrstvá ( betonářské bednění ), vyrobená jako vodovzdorná, povrchová vrstva je tvořena hliníkovou fólií nebo je upravena fenolickou pryskyřicí. - Obalovou není vyžadována estetičnost, povrch upraven hliníkovou folií, požadována vodovzdornost. - Leteckou vyrábí se jako tří a vícevrstvá překližka z velmi tenkých BK a BR dýh v tloušťkách od 0,15 do 1 mm. - Speciální vyšší pevnost nebo pružnost. 5

12 3.3 Elektropřekližka Elektropřekližka je speciálním druhem překližky. Mezi vrstvami dýh jsou zalisovány elektrické odpory, které vydávají teplo rovnoměrně v celé ploše desky až do teploty 80 C. Výhodou elektropřekližky je nemožnost spálení o povrch desky. Lze ji dobře omývat a po vypnutí elektrického proudu jsou tepelné ztráty velmi malé, a proto pomalu chladne. Používá se ve zdravotnictví na výrobu inkubátorů a ohřívacích pultů a v pěstitelství na pěstování květin. Král a Hrázský ( 2005 ) 3.4 Microllam Microllam se vyrábí z loupaných dýh měkkých dřevin tloušťky 3,2 mm. Směr dřevních vláken sousedních vrstev dýh je rovnoběžný. Překližovaný materiál se vyrábí v tloušťkách mm v šířkách mm a v délkách 2,5 25 m. Objemová hmotnost materiálu je přibližně 680 kg/m 3. Povrchová vrstva dýhových listů je vyšší kvality než kvalita středových vrstev. Dýha je uměle vysušována na vlhkost 5 %. Obr. 3 Vlysy z microllamu Používá se ve stavebnictví ( nosníky, vazníky, bednění ), v truhlářství ( výroba oken a nábytku ) a v dopravě ( lodě, kontejnery, vagóny ). 3.5 Parallam Je speciálním druhem překližované desky. Vyrábí se z dýhových pásků ( strands ) o tloušťce 3 mm, šířce 13 mm a délce až 2,4 m. Dýhové pásky jsou stříhány z loupaných dýh nebo nálupových dýh. Ještě před stříháním se dýhy suší. Parallam se nejčastěji vyrábí ze dřeva douglasky a borovice žlutooké. Jednotlivé pásky dýh jsou 6

13 v překližovaném materiálu orientovány tak, aby dřevní vlákna svíraly s ostatními vrstvami úhel 0. Výrobek je lepen vodovzdorným lepidlem na konečnou objemovou hmotnost kg/m 3. Rozměry parallamu mohou dosáhnout maximálního průřezu 285 x 400 mm a délky až 20 m. Protože je materiál vyroben z dýhových pásků bez růstových vad, je tento materiál homogennější čili má vyšší pevnost v tlaku a tahu než dřevo. konstrukce. Obr. 4 Nosný prvek z parallamu Ve velké míře se používá hlavně ve stavebnictví na nosné prvky krovové 3.6 Laťovka Jedná se o konstrukční překližovanou desku, která je vyrobena z laťkového středu nebo z dýhového středu překližované jednou nebo více vrstvami loupaných dýh. Laťovky se vyrábí v tloušťkách 16, 18, 22, 24, 25, 30, 34, 38 a 39 mm ve formátech 1220 x 2440, 1250 x 2500 a 1250 x 2180 mm. Dýhovky se vyrábí v tloušťkách 8, 10, 12, 16, 18, 22, 24, 25, 30, 35 ve formátech 1220 x 2440, 1250 x 2500 a 1250 x 2180 mm. Pokud se jedná o laťkový střed musí být jednotlivé laťky středu vysušeny na stejnou vlhkost a spojují se lepením nebo pomocí tavného vlákna či pomocí motouzu. V případě dýhového středu se jednotlivé dýhy spojují lepidlem. U laťovky se dodržuje stejně jako u překližky pravidlo symetrie. Osou symetrie je v tomto případě laťkový 7

14 nebo dýhový střed. Od středu je na každé straně stejný počet vrstev dýh se stejnou tloušťkou o stejné vlhkosti a z totožné dřeviny. Král a Hrázský ( 2005 ) Obr. 5 Laťovka Podle konstrukce se rozdělují laťovky na: - Třívrstvé laťovkový střed překlížený jednou vrstvou dýh - Pětivrstvé laťovkový střed je překlížen dvěma vrstvami dýh přičemž každá z těchto vrstev svírá se sousední vrstvou úhel Pětivrstvé zdvojené laťovkový střed je překlížen z každé strany dvěma vrstvami dýh, které mají směr dřevních vláken rovnoběžný a tyto vrstvy s laťovkovým středem svírají úhel 90. Podle směru dřevních vláken vrchní překližovací dýhy: - Podélné směr dřevních vláken překližovačky je shodný s delší stranou laťovky. Zpravidla se jedná o laťovku pětivrstvou zdvojenou. - Příčné směr dřevních vláken překližovačky je shodný s kratší stranou laťovky. Jedná se zpravidla o tří a pětivrstvé laťovky. Mezi příznivé vlastnosti laťovek se řadí velká pevnost v ohybu ve směru orientace latěk. Taktéž je zde velmi dobrá pevnost vrutových spojů při upevňování kování. Laťovky mají nižší objemovou hmotnost než aglomerované desky. Při technologické operaci řezání se však musí zohledňovat orientace středových latěk a následně vzniklé boční plochy na dílcích se musí olepovat. 8

15 Použití laťovek je v nábytkářském průmyslu a v malé míře ve stavebnictví na stavby chat, zemědělských objektů a na betonářské bednění. Laťovkový střed Laťovkový střed spojený motouzem je vyroben z jedlového nebo smrkového dřeva. Hoblované desky jsou rozřezány na jednotlivé laťky, které se otočí o 90. Laťky se posléze sesazují těsně k sobě a do příčně vyfrézované drážky se lisuje papírový či konopný motouz. Lepený laťovkový střed se vyrábí vzájemným slepením hoblovaného deskového řeziva do bloku tak, že sousední strany mají vždy opačný průběh dřevních vláken. Tímto způsobem se zajišťuje tvarová stabilita laťovky. Slepený blok se po vytvrzení lepidla podélně rozřeže na rámové pile a vysuší na požadovanou vlhkost 6 8 %. Posléze se tloušťkově egalizuje a překližuje. Laťovkový střed S se vyrábí ze středového řeziva o šířce 4 12 cm s vlhkostí 6 8 %. Sklon dřevních vláken je nejméně 45. Z řeziva se odstraní růstové vady ( suky, trhliny, smolníky a jiné ) a roztřídí se na přířezy o stejné šířce. Po označení levé a pravé strany se na boční plochy nanáší lepidlo a přířezy se skládají tak, aby měli letokruhy sousedních přířezů vždy opačný průběh dřevních vláken. Takto seřazené se vtlačují do vyhřívaného pásma, kde lepidlo vytvrzuje. Po vytvrzení dochází k formátování, hoblování a opravování vad. Laťovkový střed, který je spojován vláknem se vyrábí v sesazovacím stroji, který jednotlivé laťky sesadí a na konci stroje se automaticky převazují nylonovým vláknem. Po následném nanesení lepidla a překlížení dýhou se nylonové vlákno v lisu rozpustí. Tyčinkový střed pro výrobu dýhovek se vyrábí s jehličnatých dýh tloušťky 3 nebo 3,6 mm.v první části se slepí 5 vrstev dýhových listů se stejným průběhem vláken do desky o tloušťce 17,2 nebo 20 mm. Lisování desek se provádí ve studených nebo teplých lisech. Po slisování se desky suší na vlhkost 6 8 %. Takto vysušené desky se podélně rozřezávají na pásy o šířce 50 cm a lepí do bloku. Po vytvrzení lepidla se blok rozřeže na rámové pile. Vzniklé přířezy mají směr dřevních vláken kolmý na plochu dýhovky. 9

16 Obr. 6 Dýhovka 3.7 Deska Hokart Jedná se o vodovzdornou pětivrstvou laťovku, která je lepená vodovzdorným lepidlem. Povrchovou vrstvu ( překližovačku ) tvoří buď technická vrstva kartu tloušťky 1,3 mm nebo okrasný umakart. Použití desky Homary je převážně ve stavebnictví na betonářské bednění. 3.8 Jiko desky Jedná se o speciální pětivrstvé překližované desky. Skládají se z laťovkového středu, dvou vrstev dýh, které mají kolmý průběh dřevních vláken sousedních vrstev dýh. Mezi těmito vrstvami dýh je pryžová fólie tloušťky 2,3 mm. Dýhy jsou vysušeny na konečnou vlhkost 7 %. Dýhy mají tloušťku 1,8 mm a jsou ze smrku a jedle. Použití jiko desek je v obalovém průmyslu na výrobu beden. Objemová hmotnost jiko desek je v porovnání s objemovou hmotností překližky vyšší. 3.9 Bio desky Bio deska má podobnou konstrukci jako laťovka. Skládá se z laťovkového středu, který je překližován tenkými lamelami o tloušťce 5 8 mm a šířce mm. Vrchní vrstva lamel se vyrábí z dřeva modřínu, dubu, olše, třešně, jedle a jiných. Řezivo používané na výrobu bio desek má vlhkost 8 10 %. Bio desky se vyrábějí v tloušťkách 12, 16, 19, 22, 26 a 42 mm. Formát desek je x mm. 10

17 Obr. 7 Biodeska Bio desky se rozdělují na: - Jednovrstvé vysušené laťky lepené za tepla ( spárovky ). - Třívrstvé laťovkový střed, povrchové vrstvy lamel ( lepené za tepla ). - Vícevrstvé laťovkový střed, lamely. Používají se ve výrobě nábytku, dále jako obkladový materiál, ve stavebnictví na podlahy, bednění a dřevostavby Desky kerrotex Deska kerrotex je kombinovanou překližovanou deskou vyrobenou z dýhových pásů a laťovkový střed je zde nahrazen dřevotřískovým. Dřevotřískový střed je překližován dvěma vrstvami dýh s kolmým průběhem dřevních vláken. Formát desky je x mm až x mm. Tloušťka desky je mm. Objemová hmotnost je díky dřevotřískovému středu vyšší než objemová hmotnost překližky s laťovkovým středem. Výhodou desky je její kontinuální výroba. 11

18 4. Výrobky z lepených vrstvených masivních materiálů 4.1 DUO a TRIO nosníky V současné době se při konstruování střech rodinných domů přistupuje k modernějším, pevnějším a trvanlivějším materiálům. Střešní prvky z rostlého masivního dřeva jsou nestabilní a po čase může dojít k deformacím jako je kroucení a tvorba velkých trhlin. V moderním stavebnictví se přistupuje již ke stabilním materiálům. Nosníky DUO a TRIO jsou lepeným masivním materiálem. Nejčastěji se vyrábí ze smrku a modřínu. Jednotlivé lamely jsou technicky vysušeny na vlhkost 15 %. Jejich tloušťka se pohybuje v závislosti na konečné tloušťce hranolu. V případě DUO nosníků jsou to lamely tloušťky maximálně 80 mm, u TRIO nosníků pak tloušťky až 120 mm. Výška lamely je u DUO nosníku maximálně 280 mm u TRIO nosníků pak jen do 100 mm. Jednotlivé lamely jsou na sebe vrstveny levou stranou a celoplošně lepeny polyuretanovým lepidlem bez použití rozpouštědel dle DIN / EN 301/302. Tím se docílí zvýšení tvarové stability a přirozené trvanlivosti. Délkově se lamely nastavují zubovým spojem. Nosníky se vyrábějí v různých délkových variantách až do maximální délky 18 m. Maximální možná tloušťka nosníku je 240 mm a šířka 280 mm. ( Obr. 8 Zubový spoj Z hlediska kvality se nosníky DUO a TRIO dělí do dvou skupin, které určují nejen použití, ale také kvalitu provedení nosníku v dané skupině. - NSi nepohledový nosník. Je hoblovaný, určený pro nosné konstrukce dřevostaveb, krovové konstrukce střech a skeletů. U této třídy kvality je nepřípustná hniloba a zárost. Ostatní vady jsou povoleny jen v omezené míře 12

19 ( suky do 2/5 povrchu, odklon vláken do 12 %, napadení hmyzem do 2 mm průměru otvoru ve dřevě, šroubové zakřivení do 2 mm/m a zabarvení dřeva ). - Si pohledový nosník. Je hoblovaný, využívá se při stavbě pohledových odkrytých krovů, otevřené stropní konstrukce, viditelné sloupy a nosníky, pláště roubených staveb a zahradní architektury ( pergoly a zahradní domky ). Při použití v exteriéru se musí dbát na následnou ochranu vhodným nátěrem. Nepřípustné je zabarvení dřeva, poškození hmyzem, hniloba, zárost a oblina. Obr. 9 Lepený lamelový Trio nosník Hlavní výhody lepených vrstvených masivních materiálů: - vymanipulování vad při zpracování zvýšení pevnosti - tvarově stabilní konstrukční prvek - zdravotní nezávadnost - široké spektrum použitelnosti - délková variabilita Další technické parametry: - pevnost v ohybu 24 N/mm 2 - pevnost v tahu rovnoběžně s vlákny 14 N/mm 2 - pevnost v tahu kolmo na vlákna 0,4 N/mm 2 - pevnost v tlaku rovnoběžně s vlákny 21 N/mm 2 - pevnost v tlaku kolmo na vlákna 2,5 N/mm 2 - pevnost ve smyku 2 N/mm 2 - modul pružnosti rovnoběžně s vlákny 11 kn/mm 2 - modul pružnosti kolmo na vlákna 0,37 kn/mm 2 13

20 - modul pružnosti ve smyku 0,69 kn/mm 2 - objemová hmotnost 550 kg/m Hranoly BSH Stavebnictví je dynamicky rozvíjejícím se průmyslovým odvětvím. V moderním stavitelství vyhledávají konstruktéři pozemních staveb stále nové materiály pro stavbu mostů, lávek a střech s velkým rozpětím. Lepený lamelový hranol BSH je pro tento druh staveb vhodným materiálem. Pozemní stavby z tohoto materiálu jsou velmi subtilní a zároveň pevné a stabilní. Lepené hranoly BSH ( Brettschichtholz ) se vyrábějí ze smrkového dřeva na automatizovaných linkách. Řezivo je vyrobeno z čerstvé a zdravé kulatiny, která je prizmována. Prizma je posléze podélně rozřezána středem a z těchto prvků jsou řezány dále jednotlivé lamely v tloušťce 40 mm. Šířka lamely závisí na konečné šířce vyrobeného BSH hranolu. Při větších šířkách hranolu se šířka lamel upravuje. Před dalšími technologickými operacemi se lamely uměle suší na konečnou vlhkost 12 %. Lamely jsou hoblovány a následně celoplošně lepeny lepidlem cascomin + hardener dle norem DIN , EN 386. Počet vrstev lamel je závislý na konečné výšce výrobku. Množství a počet vad, které mohou lamely obsahovat se řídí podle kvalitativních norem, které určují i konečnou kvalitu výrobku. Nepřípustné jsou růstové vady ( točivost dřevních vláken, zárost kůry, vypadavé suky ) ani vady způsobené biologickými škůdci ( měkká hniloba, plísně ). V omezené míře jsou povoleny smolníky do max. šířky 5 mm, vypadavé suky do průměru 20 mm, které se ve výrobě musejí vyspravovat, napadení hmyzem do 2 mm, výsušné trhliny do 4 mm délky. ( Obr. 10 BSH hranol 14

21 Lepené lamelové hranoly BSH se vyrábí o maximální výšce 1900 mm, šířce až 300 mm a délce až 50 m. Standardní délky se pohybují v rozmezí 2 13 m. Šířky hranolů jsou odstupňovány po 20 mm od nejmenší šířky 60 mm. Výška hranolu je odstupňována po 20 mm od nejmenší výšky 80 mm. Podle použití lepených hranolů BSH se rozdělují i jednotlivé povrchové úpravy a kvalita povrchu. Ty mohou sloužit jako pohledové prvky interiéru nebo nepohledové pro jiné než estetické účely. - NSi nepohledová hoblované s vyšším počtem vad jako je zabarvení povrchu, vyspravované vypadavé suky. - Si pohledová standardní kvalita, hoblované i broušené bez zabarvení se zarostlými suky. - ASi pohledová na zakázku, v estetickém provedení. Nepřípustné jsou veškeré růstové vady jako je smolník, velké zarostlé suky, zabarvení dřeva, trhliny, aj. Přednosti a použití hranolu BSH Lepené hranoly se používají zejména při stavbě mostů, lávek, střech s velkým rozpětím a tunelů. Jsou využívané pro stavby do krajiny pro jejich subtilní a estetickou konstrukci. V oblasti životnosti jsou srovnatelné s jinými stavbami z betonu nebo oceli. Výhody: - snížení stavebních nákladů až o 1/3 - rychlá montáž a demontáž - mosty lze navrhnou na komunikacích jakékoli třídy - jsou ekologické - nižší zatížení podpěr a tím nižší náklady na základové konstrukce - vysoká pevnost vůči hmotnosti - lze je vyrábět v různých zakřiveních podle konstrukce Další technické vlastnosti hranolu BSH - objemová hmotnost 420 kg/m 3 - pevnost v ohybu 30 N/mm 2 15

22 - pevnost ve smyku 2,5 N/mm 2 - tah kolmo k vláknům 0,5 N/mm 2 - tlak kolmo k vláknům 3,1 N/mm 2 - tlak rovnoběžně s vlákny 27 N/mm 2 - modul pružnosti rovnoběžně s vlákny 13 kn/mm 2 - modul pružnosti kolmo na vlákna 0,4 kn/mm 2 - modul pružnosti ve smyku 0,81 kn/mm Hranol Eurodeck V některých podnicích, zabývajících se stavebně truhlářskými výrobky, se používají stále zastaralé moderní technologie a materiály. Pro výrobu oken se hojně využívá Eurohranol. Při opracování a následné montáži dochází v některých případech k deformacím v konstrukci Eurohranolu. Lepený hranol Eurodeck nedostatky Eurohranolu odstraňuje progresivní konstrukcí. Jádro je tvořeno lamelami tloušťky nejčastěji 24 mm, při vyšších tloušťkách hranolu Eurodeck 25 mm nebo 27,5 mm, které jsou sestaveny tak, aby vytvářely pevný a stabilní základ. V tomto případě se nebere ohled na estetickou funkci. V případě potřeby širších lepených hranolů se jednotlivé lamely jádra šířkově nastavují. Estetickou funkci Eurodecku přebírají tzv. švartny, které jsou oboustranně lepeny na jádro z lamel. Jedná se o tenké přířezy tloušťky 5 10 mm. Povrchovým přířezům švartnám je pak věnována větší pozornost v oblasti uspořádání dřevních vláken s ohledem na vyšší odolnost a dlouhodobou životnost. Jednotlivé komponenty Eurodecku jsou lepeny vodovzdorným lepidlem tak, aby nepropouštělo difundující vzdušnou vlhkost. ( Typy Eurodecku - Okenní hranol vyrábí se ve variantě třívrstvého hranolu z bukového, dubového, smrkového, borového a modřínového dřeva v tloušťkách mm, šířkách mm ( větší šířky jsou šířkově lepeny ) a délkách 3 m u celodélkových a 6 m u délkově nastavovaných. - Dveřní hranol vyrábí se ve variantách třívrstvého a sendvičového hranolu z bukového, dubového, smrkového, borového a modřínového dřeva v tloušťkách mm, šířkách mm a délkách 3 m u celodélkových a 6 m u délkově nastavovaných. 16

23 Obr. 11 Konstrukce Eurodecku Obr.12 Okenní Eurodeck Vstupní materiál je technicky vysušován na vlhkost 12 % a je zbaven vnitřního pnutí a tlakového dřeva. To je důležité zejména u dveřních sendvičových hranolů. 4.4 Panely KLH Využití bočního řeziva, které vzniká při řezání kmenů na rámové nebo pásové pile, bylo velmi malé. V roce 1999 byl ve Štýrském Hradci vyvinut společností KLH Massivholz GmbH nový masivní velkoplošný konstrukční materiál, který byl určen zejména pro stavební účely. Tento materiál se uplatnil při výstavbě masivních dřevostaveb. Technologie výroby KLH panelů je obdobná jako u výroby spárovek. Vyrábějí se z hoblovaných smrkových lamel tloušťky mm, které jsou vysušené na vlhkost 12 %. Jednotlivé vrstvy lamel jsou na sebe skládány tak, že sousední vrstvy svírají úhel 90. Tímto uložením získává panel tvarovou stabilitu i při změně vlhkosti. Mezi sebou jsou vrstvy celoplošně lepeny jednosložkovým polyuretanovým lepidlem PUROBOND (HB 110, HB 530). Lepidlo je ekologické, tedy neobsahuje žádný formaldehyd ani napěňovadla ve formě freonů. Lepidlo se na vrstvy aplikuje automaticky v nánosu 0,2 kg/m 2. Masivní velkoformátová stěna KLH se vyrábí v maximální šířce 2,95 m, v délce 16 m a tloušťce 0,5 m. ( 17

24 Obr. 13 Lepený panel KLH Typy panelů: - DQ (Decklage quer) povrchové vrstvy lamel jsou orientovány rovnoběžně s kratší stranou panelu. Tyto panely se používají pro stavbu stěn. Obr. 14 Příčný ( stěnový ) panel KLH - DL (Decklage lang) povrchové vrstvy lamel jsou rovnoběžné s delší stranou panelu. Jsou určené pro konstrukci stropů. Obr. 15 Podélný ( stropní ) panel KLH 18

25 Rozdělení panelu podle vrstev: - 3-vrstvé DQ ( stěnové ) tloušťka 57, 72, 94, 120 mm - 3-vrstvé DL ( stropní ) tloušťka 57, 60, 78, 90, 95, 108, 120 mm - 5-vrstvé DQ ( stěnové ) tloušťka 95, 125, 128, 158, 200 mm - 5-vrstvé DL ( stropní ) tloušťka 117, 125, 140, 146, 162, 182, 200 mm - 7-vrstvé DL ( stropní ) tloušťka 202, 208, 226, 230, 260, 280 mm - 8-vrstvé DL ( stropní ) tloušťka 248, 300, 320 mm - 7-vrstvé se zdvojenými povrchovými vrstvami lamel - 8-vrstvé se zdvojenými povrchovými vrstvami a zdvojenou středovou vrstvou lamel. Šířka panelů je v dimenzích: - 2,25; 2,50; 2,75; 2,90 m Délka panelů je v dimenzích: - 10, 12, 14 a 16 m Podle použití panelů se rozdělují i jednotlivé povrchové úpravy a kvalita povrchu. Ty mohou sloužit jako pohledové nebo povrchy určené k opláštění jiným materiálem než dřevěným. - WSI jedná se o pohledovou A kvalitu povrchu. Takto upravený panel je vhodný zejména pro obytné místnosti. Povrch je broušený, zbavený zbytků lepidla a nečistot. Lamely jsou bez vad ( malé vypadavé suky, trhliny ). Vstupním materiálem je řezivo kvality A/B. - ISI industriální B kvalita povrchu panelu. Povrch je určen do prostor, kde není tak velký nárok na estetičnost. Na povrchu mohou být zbytky lepidla, jednotlivé lamely jsou délkově nastavovány zubovým spojem, spáry jsou dovoleny do velikosti 5 8 mm. Vypadavé suky ani trhliny nejsou povoleny. Povrch je hoblován. - NSI nepohledová C kvalita povrchu. Panel je určený k opláštění. Povrch je hoblovaný. Jsou zde dovoleny vypadavé suky, zamodrání, trhliny a jiné vady. Požární odolnost Požární odolnost panelů KLH je definována množstvím odhořeného materiálu za jednotku času. Záleží také na druhu panelu, který je používán ve stavbě. U zdvojených 19

26 nebo jednoduchých vnějších vrstev je množství odhořeného materiálu 0,67 mm/min. Při prohoření vnějších vrstev se tato hodnota zvyšuje až na 0,76 mm/min. Vzduchotěsnost Vzduchotěsnost systému KLH závisí nejen na kvalitě vyrobeného panelu, ale také na kvalitě provedení spojů mezi panely v ploše a rozích. Samotný panel je v 3-vrstvém provedení kvality ISI a v 5-vrstvém provedení kvality NSI dokonale vzduchotěsný, proto jsou panely vhodné pro stavbu nízkoenergetických a pasivních dřevostaveb. Další parametry KLH panelu: - objemová hmotnost kg/m 3 - koeficient tepelné propustnosti 0,14 W/m C - specifická tepelná kapacita 1600 J/kg K - E-modul ( pružnost v tahu v nosném směru lamel ) 1200 kn/cm 2 - G-modul ( pružnost ve smyku v celém průřezu ) 5 kn/cm Stavební systém STEKO Moderní konstrukční systémy ve výstavbě dřevostaveb používají nejmodernější technologie. Při montáži se využívá těžká technika. Stavební systém STEKO je založený na jednoduchosti výstavby. Jedná se o lehké moduly malých rozměrů. Při použití tohoto systému ve výstavbě dřevostaveb se nemusí používat těžká zdvihací technika. Vstupním materiálem je řezivo o vlhkosti %. Nejčastěji se moduly vyrábí ze smrkového nebo jedlového dřeva. Modul se skládá z několika částí. Základním prvkem je svislý vlys šířky 80 mm a tloušťky 40 mm s otvorem ve směru podélné osy prvku, na který jsou nalepeny z každé strany dva příčné vlysy tloušťky 20 mm. Na nich jsou nalepeny svislé vlysy tloušťky 20 mm. Jednotlivé vlysy modulu STEKO se lepí polyuretanovým lepidlem bez obsahu formaldehydu. 20

27 Obr. 16 Stavební moduly systému STEKO Podle způsobu použití je několik druhů modulů. Tloušťka všech modulů je 160 mm. Základní šířka modulu je 160 mm, která je odstupňována po 80 mm až do maximální šířky 640 mm. Výška modulu je 240 a 320 mm. Dále jsou to moduly prahové a ukončovací. V dutinách modulů lze vést vodovodní potrubí a elektroinstalační materiál. ( 21

28 5. Materiál a metodika 5.1 Historie plasmové tužky Využívání plasmatu v průmyslové oblasti je v současné době velmi aktuálním tématem. Již dnes se hojně plasma uplatňuje například v úsporných žárovkách nebo jako experimentální zařízení pro možné budoucí získávání energie tokamaky. První člověk, který se zabýval generováním plasmatu byl Irving Langmuir ve 20. letech 20. století. Jeho pokusy spočívali ve vedení vysokého elektrického proudu za nízkého tlaku v trubicích, které byly naplněny ionizovaným plynem. V 50. letech se výzkumy s plasmatem značně rozšířily ve snaze porozumět termojaderným jevům při testování jaderných zbraní a také při získávání energie z řízené jaderné reakce. V dnešní době jsou vědci schopni dosáhnout vzniku plasmy mnohem jednoduššími způsoby v laboratořích pomocí reaktorů. Umělé generování plasmatu se dosahuje zejména použitím elektromagnetického pole. Pro generování plasmy se používá také vysokoteplotní plamen, rázové vlny nebo se plasma generuje pomocí účinků laseru. Odlišné způsoby vytváření plasmy je také důvodem jejich odlišných vlastností, které lze využívat v různých průmyslových odvětvích. Neméně důležité jsou také plasmové výboje za atmosférického tlaku, které se využívají zejména pro nanášení materiálů, polymerace, plasmochemické čištění, ale také pro předúpravu povrchů materiálu jako je čištění, odprašování, změna smáčivosti povrchu materiálů a změna morfologie povrchu materiálů. 5.2 Vlastnosti plasmy Plasma, která představuje vedle pevného, kapalného a plynného skupenství nový druh hmoty, je ionizovaný plyn se specifickými vlastnostmi. V přirozených podmínkách známe plasmu ve formě výbojů blesku nebo jako polární záři. V technických podmínkách je plasma generována v zářivkách a neonech jako tzv. chladná plasma. Ve vesmíru je z plasmy tvořeno 99 % hmoty. Z plasmy jsou tvořeny hvězdy jako je např. Slunce nebo také mlhoviny. Jednou ze základních vlastností plasmy je kvazineutralita, což je vlastnost, kdy se plasma chová neutrálně, ale díky přítomnosti volných nabitých částic se v objemu plasmatu vytváří nehomogenně rozložený prostorový náboj indukující lokální elektromagnetická pole, což dává tomuto stavu hmoty zvláštní charakter. I díky této skutečnosti je plasma v pozemských podmínkách silně nestabilní, a proto se volně téměř 22

29 nevyskytuje. Člověk však umí plasmu různými způsoby generovat a udržet ji v použitelném stavu pro potřeby člověka. Jedním z příkladů je plasmová tužka, která umožňuje lokální použití s účinnou stopou přibližně 0,01-5 mm 2 a manipulace s ní je velmi jednoduchá. Ke generování plasmatu se využívá účinků silného energetického pole ( elektromagnetické pole ), intenzivního světelného záření ( laser ), rázových vln či vysokoteplotního plamene. Způsob generování také určuje vlastnosti vzniklého plasmatu. Nejvíce využívanou formou plasmatu je plasma generovaná vysokofrekvenčním nízkotlakým elektrickým výbojem. 5.3 Plasmová tužka Plasmová tužka se sestává ze čtyř základních komponentů. Prvním z nich je plasmová tryska. Je to dielektrická křemenná kapilára o průměru 4 5 mm a délce mm. Délka kapiláry je odvozena od způsobu použití plasmové tužky. Kapilára je obepnutá mosaznou elektrodou, která je připojená pomocí koaxiálního kabelu k přizpůsobovacímu členu. Jedná se o zařízení, které se skládá z automaticky nastavitelných cívek a kondenzátorů. Soustava je vzduchem chlazená a zajišťuje stabilitu výboje a chrání generátor před poškozením. Generátor výboje je třetím komponentem celé soustavy. Pracuje na frekvenci 13,56 MHz za standardního elektrického napájení 230 V. Pracovní rozsah generátoru elektromagnetické energie je W. Poslední součástí plasmové tužky je tlakový nosný plyn argon s technickou čistotou 99 %. Obr.17 - Prototyp plasmové tužky 23

30 Díky svým možnostem různého nastavení pracovních podmínek má tužka velmi široké spektrum aplikací. Jednou z těchto aplikací je změna povrchové energie různých materiálů. Toto zařízení je schopno vytvářet plasma za atmosférického tlaku s širokým rozmezím termických účinků na opracovaný materiál ( od pokojových teplot 30 C až po C). Hodí se proto na opracování jak materiálů tepelně velmi odolných jako sklo a keramika, tak i na materiály méně odolné což je papír, dřevo nebo plasty. Obr.18 - Teplotní rozsah jednotlivých částic v plasmovém výboji 5.4 Patenty - český patent č z roku patent v USA US 6,525,481 z roku patent v EU EP , EP z roku Plasma v medicíně Biomedicínské aplikace plasmatu se zaměřují převážně na sterilizaci ploch a chirurgických nástrojů a k léčbě tkání. V léčbě se plasma uplatňuje při sterilizaci a hojení ran, při léčbě živých tkání nebo k ošetření odumřelé pokožky Mechanismus plasmové sterilizace Neizotermní plasma je zdrojem účinných faktorů, které jsou schopny zabít nebo destruovat bakterie, viry a další mikroorganismy bez tepelných vlivů. Plasma likviduje bakterie tím, že nabité částice a vysokorychlostní elektrony naruší jejich buněčný obal. Plasma je účinná při usmrcování parazitů, bakterií a plísní. Sterilizace živé tkáně lze rozdělit na přímé a nepřímé. Nepřímá léčba využívá plasmové tužky a přímá léčba spočívá v tom, že léčená tkáň se použije jako elektroda, která se podílí na vytvoření plasmového výboje. Přímé ošetření plasmatem se dosáhne sterilizace mnohem rychleji než nepřímou sterilizací. 24

31 Pro sterilizaci chirurgických nástrojů se využívá sterilizační systém STERRAT. Tento systém využívá účinku studeného plasmatu a jako prekursor zde působí 59 % peroxid vodíku. Během sterilizace se excitací peroxidu vodíku pomocí radiofrekvenční energie 640 khz vytvoří směs volných radikálů tzv. hydrogenperoxidy a hydroxilové volné radikály a vzniká ultra fialové záření. Reaktivní směs je schopna efektivně a rychle zničit zárodky a zbytky mikrobů. Po ukončení sterilizace se volné radikály opět spojují na stabilní molekuly vody a kyslíku. Nevznikají tedy žádné toxické látky. Doba sterilizace chirurgických nástrojů se u starších modelů pohybuje v rozmezí minut, u nových moderních zařízení je tato doba pouhých 28 minut. Teplota sterilizace je v rozmezí C. Relativní vlhkost vzduchu je 5 %. Takto nízká relativní vlhkost nepoškozuje povrch sterilizovaných nástrojů Plasmová tužka jako chirurgický skalpel V moderní chirurgii se začíná plasmová tužka uplatňovat také jako řezný nástroj. K tomuto účelu slouží plasmová tužka generující chladný výboj. Pro tuto činnost je generátor nastaven na hodnotu výkonu mezi W. Řezná rychlost se pohybuje v rozmezí 2 4 cm/min. Teplota plasmy je do 60 C. 5.6 Plasma v archeologii Počáteční výzkum nového plasmového zdroje byl zaměřen na lokální čištění zkorodovaných artefaktů skla, keramiky a kovů. Byla vypracována a v praxi ověřena nová unikátní technologie, která využívá účinky plasmatu ( předávání energie mnoha reakčními kanály, zkoncentrování energie ) ve spojení s účinky kapalného prostředí ( rozpouštění, vyplavování ). Tato metoda umožnila vysoce urychlit proces rozpouštění korozní vrstvy, a to pouze v místě doteku plasmatu s povrchem předmětu ponořeného do kapaliny. Takto bylo dosaženo jednak vysoké rychlosti a účinnosti odstraňování koroze z předmětů a rovněž vysoké šetrnosti k původnímu podkladovému materiálu. Současně bylo možné odstranit pouze lokální korozi, takže zbývající část materiálu nebyla dlouhodobě zatížena rozpouštěcím roztokem. V technologii bylo využíváno jako pracovní plynné médium argon a jako rozpouštěcí činidlo 10 mmol vodný roztok Chelatonu 3. Pro porovnání lze uvést příklad, kdy pro vyčištění artefaktů je zapotřebí přibližně 3-5 min ( skenování povrchu ), kdežto při použití pouze chemické metody by bylo zapotřebí až několika desítek hodin. Mechanické metody by artefakt poškodily. 25

32 5.7 Plasma v textilním průmyslu V textilním průmyslu se technologie plasmové tužky využívá zejména pro jeho vlastnost vytváření tenkých ultrahydrofobních nanostrukturních vrstev, které chrání povrch textilu před smáčením kapalinami. Spojení technologie plasmové tužky a technologie nanospider vzniká vlákno o vysoké užitné hodnotě. Jeho vlastnosti mohou být velmi variabilní. Základní vlastností je nesmáčivost nanovlákna. Dalšími pozitivními vlastnostmi jsou chemická odolnost vůči kyselinám či olejům nebo zvýšená mechanická odolnost materiálu. V souvislosti s těmito vlastnostmi byly vyrobeny plavecké potřeby pro sportovce, se kterými dosahují vysokých výkonů. Obr. 19 Povrch před úpravou plasmatem Obr. 20 Povrch po úpravě plasmatem 5.8 Plasma v dřevařském odvětví V německé laboratoři pro plasmovou technologii HAWK byla vyvinuta plasmová technologie pro úpravu povrchu dřeva a materiálů na bázi dřeva. S touto technologií dochází ke zkrácení výrobních taktů a snížení výrobních nákladů. Dřevo a materiály na bázi dřeva se upravují plasmou velmi krátce a ošetřování není nákladné. Na takto upravené povrchy lze rychleji nanášet lazury a barvy ve velkých plochách. Povrch dřeva se stává více hydrofilním, čímž lepidla a nátěrové hmoty vnikají intenzivněji do povrchu. Mřížkovým testem bylo dokázáno, že vrstvy nátěrových hmot a fólie vykazují výrazně lepší přilnavost. Soudržnost lepidla se dřevem se při úpravě povrchových ploch plasmou zvyšuje až o 28 %. Touto úpravou lze snížit i množství nánosu lepidla. Dále se při použití plasmy odstraňují z povrchových vrstev volná dřevní vlákna a pryskyřice. Plasma také snižuje vznik trhlin a odlupování nátěru. Výhody opracování dřeva plasmou spočívají taktéž při lepení čelního dřeva nebo při slepování obtížně slepitelných dřevin vlivem chemického složení dřeva. Dřevo lze lepit i s jinými materiály například spojení dřevo plast, dřevo kov a dřevo papír. Dřevo 26

33 se upravuje tzv. studenou plasmou, která má teplotu v rozmezí C. Tímto způsobem nedochází k žádné tepelné degradaci povrchu dřeva. Úprava probíhá za atmosférického tlaku. Takto lze nahradit technologické postupy jako je broušení nebo aplikace adhezivních látek. Zařízení pro úpravu deskového materiálu může být zařazeno do kontinuální linky. Deskové materiály jsou vedeny štěrbinou mezi dvěma páry elektrod jak na horní tak i na spodní straně desky, čímž jsou jedním průchodem ošetřeny obě povrchové plochy desek. Mezi elektrodami a plochou desky je 2 mm spára, kde se vyvíjí korónový výboj. Elektrody jsou chlazeny silným proudem vzduchu. Deska slouží jako zemnící pól a elektrody jsou protifázově napájeny vysokým napětím s kmitočtem 30 khz. Doba úpravy povrchu se pohybuje v rozmezí 0,2 1 sekund. Pro zrychlení provozu lze zapojit více dvojic elektrod za sebou. 5.9 Plasma v ostatních průmyslech V souvislosti s teplotním rozpětím, které plasmová tužka nabízí, se rozšiřují i možnosti využití plasmové tužky. V průmyslovém odvětví, ve kterém se zpracovávají plasty, se využívá chladného výboje plasmové tužky pro nanesení nanovrstvy, která zajišťuje smáčivost povrchu plastu a tím se značně zlepší nanášení nátěrových hmot. Obr. 21 Povrch před úpravou plasmatem Obr. 22 Povrch po úpravě plasmatem Pro potřeby ve sklářském, keramickém a strojírenském průmyslu se využívá horkého výboje plasmové tužky. Zde se pracuje při teplotách do cca C. Takovýmto výbojem lze ve sklářském průmyslu vytvářet na skle leptané ornamenty nebo lze velmi jednoduše sklo barvit. Povrch skla se díky plasmě upraví tak, že se zvýší 27

34 adhezivita povrchu skla. V keramickém průmyslu se plasma používá k vytváření ornamentů na glazuře keramiky. koroze. Ve strojírenství se využívá plasmy pro vyhlazování povrchů kovů a odstraňování 5.10 Metodika hodnocení vlastností lepeného spoje Klasifikace lepidla Hodnocení lepidla probíhalo v souladu s normou ČSN EN 204 Klasifikace lepidel. Podle této normy byly testované vzorky zařazeny na základě požadavků do třídy trvanlivosti D4. Vyhodnocování lepidel bylo provedeno podle normy ČSN EN 205 Zkušební postupy pro nekonstrukční stavební díly stanovení pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání. Tab.1 - Třídy trvanlivosti lepeného spoje podle klimatických podmínek (ČSN EN 204) Třída trvanlivosti D1 D2 D3 D4 Klimatické podmínky Interiér, kde teplota překročí pouze příležitostně a krátkodobě 50 C a vlhkost dřeva je maximálně 15 %. Interiér s příležitostným krátkodobým působením tekoucí nebo kondenzované vody, nebo občasnou vysokou vlhkostí vzduchu, jestliže nárůst vlhkosti dřeva nepřesáhne 18 %. Interiér s častým krátkodobým působením tekoucí nebo kondenzované vody, nebo dlouhodobým působením vysoké vlhkosti vzduchu. Exteriér chráněný před působením povětrnostních vlivů. Interiér s častým silným působením tekoucí nebo kondenzované vody. Exteriér vystavený povětrnostním vlivům, který je opatřený přiměřenou povrchovou úpravou. Zkoušené vzorky byly podle třídy trvanlivosti vystaveny expozičním podmínkám, které odpovídají třídě D4. Vzorky byly po vyhotovení 7 dní klimatizovány za normálních podmínek, tedy 20 C, 65 % relativní vlhkosti vzduchu, dále 6 hodin vařeny, po té 2 hodiny ponechány ve studené vodě a 7 dní opět klimatizovány. 28

35 Zjišťování pevnosti Zjišťování pevnosti lepeného spoje se provádí podle normy ČSN EN 205 Zkušební postupy pro nekonstrukční stavební díly stanovení pevnosti lepeného spojení při tahovém namáhání. Tato norma je vhodná ke stanovování pevnosti lepeného spoje, k zatřídění lepidel do expozičních tříd D1 až D4 v normě ČSN EN 204. Postup zkoušky: Po slepení a vymanipulování zkušebních vzorků se tělesa podrobí expozici. Způsob a doba expozice závisí na požadavcích kladených na použití lepidla. Doba expozice se řídí tabulkou, která je uvedená v normě ČSN EN 204. V tabulce jsou uvedeny doby expozice a expoziční třídy od D1 D4. Pro hodnocení se používá nejméně 20 zkušebních vzorků. Takto zatěžovaná tělesa se pak podrobí pevnosti v tahu na trhacím stroji. Mezi hodnocením pevnosti v tahu a lepením zkušebních těles musí uplynout minimálně jeden týden. Zkušební tělesa se do trhacího stroje upevňují pomocí samosvorných čelistí. Minimální délka upevnění zkušebního tělesa do čelistí trhacího stroje je mm. Síla musí působit v jedné ose s vrstvou lepidla. Na vzorek působí síla až do jeho přetržení. Zjišťuje se maximální síla. Rychlost posuvu čelistí je pro každý druh lepidla rozdílná. U lepidel z termoplastu musí k porušení zkušebního tělesa dojít za 5 15 sekund. U lepidel z reaktoplastů je doba porušení sekund. Pevnost lepení se vypočítá podle vzorce: T T = A max Fmax = l b kde: - F max nejvyšší zatěžovací síla v N - A zkušební plocha v mm 2 - l délka lepené plochy v mm - b šířka lepené plochy v mm 29

36 Zjišťování hustoty Zjišťování hustoty se provádí podle normy ČSN EN 323. Hustota zkušebního tělesa je poměr mezi jeho hmotností a jeho objemem, přičemž obě měření se provádí za stejných podmínek a to 20 ± 2 C a relativní vlhkosti vzduchu 65 ± 5 %. Pomůcky potřebné ke zjištění základních dat jsou: - váhy s přesností vážení na 0,01 g - posuvné měřidlo s přesností měření na 0,1 mm Postup zkoušky: Každé vybrané zkušební těleso se nejprve zváží na váhách s přesností na 0,01 g. Ihned po zvážení se přistupuje k měření délky, šířky a tloušťky zkušebního vzorku. Měření se provádí s přesností na 0,1 mm. Posuvné měřidlo se na plochy přikládá pod úhlem 45. Po naměření hodnot se přistupuje k výpočtu hustoty podle vzorce: kde: m hmotnost vzorku t tloušťka vzorku š šířka vzorku d délka vzorku m ρ = t š d 6 10 Hustota desky se vypočítá jako průměrná hustota všech odebraných vzorků z jedné desky. Výsledek je pak uveden jako poměr mezi hmotností a objemem a je udáván v základních jednotkách kg/m 3. 30

37 Zjišťování vlhkosti Zjišťování vlhkosti zkušebních těles se provádí dle normy ČSN EN 322 Zjišťování vlhkosti desek ze dřeva. Postup zkoušky: Zkušební vzorky se po vymanipulování z desky očistí a ihned se zváží na váhách s přesností na 0,01 g přičemž minimální hmotnost vzorku pro provedení zkoušky je 20 g. Tvar ani velikost nejsou důležitým faktorem zkoušky. Po zvážení se vzorky suší v sušárně při teplotě 103 ± 2 C až do doby dosažení konstantní hmotnosti vzorků, tedy dvě poslední měření v 6-ti hodinových intervalech se neliší více jak o 0,1 % hmotnosti. Po vychlazení vzorků na teplotu v místnosti se vzorky opakovaně zváží s přesností měření na 0,01 g. Po té se přistupuje k výpočtu vlhkosti podle vzorce: H my m = m kde: m V hmotnost zkušebního tělesa po vymanipulování m 0 hmotnost zkušebního tělesa po vysušení Lepené lamelové dřevo Lepené lamelové dřevo je dnes hojně využívaným materiálem pro stavbu subtilních staveb a konstrukcí s velkým rozpětím. Tyto konstrukce potažmo i materiál podléhají několika normám. Základní normou je norma ČSN EN 386 Lepené lamelové dřevo požadavky na užitné vlastnosti a minimální výrobní požadavky. Jednoznačně určuje třídy použití lepeného lamelového dřeva a také minimální požadavky na výrobní linku. 31

38 Tab.2 - Třídy použití lamelového dřeva Třída použití Podmínky použití Vlhkost materiálu odpovídající teplotě 20 C a relativní vlhkostí okolního vzduchu, která překračuje 65 % pouze několik týdnů v roce. Vlhkost materiálu odpovídající teplotě 20 C a relativní vlhkostí okolního vzduchu, která překračuje 85 % pouze několik týdnů v roce. Charakteristická klimatickými podmínkami, které vedou k vyšším vlhkostem něž u třídy použití 2. Minimální požadavky výroby Teplota ve výrobním prostoru musí být minimálně 15 C, při vytvrzování se požaduje vyšší teplota. Vlhkost okolního vzduchu musí být v rozmezí %, při vytvrzování je dovolená vlhkost vzduchu 30 %. Vlhkost jednotlivých lamel při sestavování musí být v rozmezí 8 15 %, přičemž rozdíl vlhkostí mezi jednotlivými lamelami nesmí přesáhnout 4 %. Pro omezení zakřivení a trhlin musí být lamely o větších šířkách opatřeny odlehčovacími drážkami o maximální šířce 4 mm a hloubce do 1/3 tloušťky lamely. Délkové nastavování lamel je tvořeno zubovým spojem, který musí být při výrobě lisovaný plným čelním tlakem nejméně 1 sekundu. Jednotlivé lamely konečného průřezu konstrukčního prvku musí být před lepením opracovány frézováním. Množství naneseného lepidla se pohybuje v rozmezí 200 g/m 2 v případě vysokofrekvenčního vytvrzování, jinak se požaduje nejmenší nános 350 g/m 2. Lisovací tlak je pro jehličnaté dřevo stanoven na hodnotu 0,6 N/mm 2 pro tloušťky lamel do 35 mm. Pro tloušťky lamel v rozmezí mm je lisovací tlak stanoven s ohledem na odlehčovací drážku na 0,8 N/mm 2 s odlehčovací drážkou a na 1 N/mm 2 bez odlehčovací drážky. Podle výše uvedené tabulky se aplikuje lepené lamelové dřevo do staveb. Pro určování tříd pevnosti lepeného lamelového dřeva se používají třídy pevnosti konstrukčního dřeva dle normy ČSN EN 338 Konstrukční dřevo třídy pevnosti, kde jsou určeny charakteristické hodnoty pevnosti jehličnatého a listnatého dřeva. Z těchto tříd pevnosti vycházejí třídy pevnosti lepeného lamelového dřeva dle normy ČSN EN

39 Tab.3 - Parametry homogenního lepeného lamelového dřeva Parametry homogenního lepeného lamelového dřeva [ N/mm 2 ] Třída pevnosti lepeného lamelového dřeva GL GL GL GL 24h 28h 32h 36h Pevnost v ohybu Pevnost v tahu rovnoběžně s vlákny 16,5 19,5 22,5 26 Pevnost v tahu kolmo na vlákna 0,4 0,45 0,5 0,6 Pevnost v tlaku rovnoběžně s vlákny 24 26, Pevnost v tlaku kolmo na vlákna 2,7 3 3,3 3,6 Pevnost ve smyku 2,7 3,2 3,8 4,3 Modul pružnosti rovnoběžně s vlákny Modul pružnosti kolmo na vlákna Modul pružnosti ve smyku Hustota [ kg/m 3 ] Tab.4 - Parametry kombinovaného lepeného lamelového dřeva Parametry kombinovaného lepeného lamelového dřeva [ N/mm 2 ] Třída pevnosti lepeného lamelového dřeva GL GL GL GL 24c 28c 32c 36c Pevnost v ohybu Pevnost v tahu rovnoběžně s vlákny 14 16,5 19,5 22,5 Pevnost v tahu kolmo na vlákna 0,35 0,4 0,45 0,5 Pevnost v tlaku rovnoběžně s vlákny ,5 29 Pevnost v tlaku kolmo na vlákna 2,4 2,7 3 3,8 Pevnost ve smyku 2,2 2,7 3,2 3,8 Modul pružnosti rovnoběžně s vlákny Modul pružnosti kolmo na vlákna Modul pružnosti ve smyku Hustota [ kg/m 3 ] Homogenní lepené lamelové dřevo je materiál v jehož průřezu mají všechny lamely stejnou jakost ( třídu pevnosti ) i dřevinu nebo kombinaci dřevin. Kombinované lepené lamelové dřevo je materiál v jehož průřezu mají vnější a vnitřní lamely odlišnou jakost ( třídu pevnosti ) i dřevinu nebo kombinaci dřevin. 33

40 6. Experiment 6.1 Multitryskový plasmový systém K testování povrchových úprav byl použit multitryskový plasmový systém o šířce cca 10 cm s 20-ti tryskami poskytující nízkoteplotní neizotermické plasma o vysoké reaktibilitě. Plasmový multitryskový systém využívá ke generování plasmatu za atmosférického tlaku princip vysokotlaké vysokofrekvenční duté katody ( 13,56 MHz ). Za základ trysek se používají dielektrické kapiláry z křemenného skla, kterými protéká argon včetně případných příměsí. Dielektrické kapiláry obemyká multielektrodový systém. Výboj se zapaluje předionizací prostředí v dielektrické kapiláře trysky. Vzniklé plasma tryská z dutiny a z ústí plasmové trysky do vnějšího prostředí, kde působí na opracovávané předměty. Výboj je po celou délku svého plasmového kanálu aktivně generován. Absorbovaný výkon v plasmovém kanálu se může pohybovat u jednotryskového systému v rozmezí W/cm 3, u multitryskového systému v rozmezí řádově W/cm 3 dle zvolených pracovních podmínek. Koncentrace volných elektronů v plasmovém kanálu ve vnějším prostředí ( tj. té části plasmatu, která působí na předměty ) dosahuje hodnot částic/cm 3. Tepelné účinky na povrch materiálů se mohou pohybovat v rozmezí cca o C při zachování výrazně neizotermického charakteru výboje ( energetické částice o teplotě až K ). Díky těmto vlastnostem může plasmový tryskový systém poskytovat vysoce reakční směs s vysokou účinností pro chemickou i fyzikální modifikaci povrchu materiálů. Tato modifikace může vést jednak ke zvýšení adheze, ale také kvality následné povrchové úpravy nátěrovými hmotami aplikovanými na povrch materiálu, popř. ke zvýšení pevnosti lepeného spoje. Tento efekt může být způsoben jednak zvýšením smáčivosti povrchu po působení plasmatu ( větší styčná plocha laku/lepidla a povrchu dřeva ), a také vznikem nových primárních nebo sekundárních vazeb mezi filmem filmotvorné látky a dřevěným podkladem. Seskupení trysek do skupin lineárních nebo maticových útvarů umožňuje opracovávat větší plochy. 34

41 Obr.23 - Plasmový multitryskový systém poskytující nízkoteplotní neizotermický výboj za atmosférického tlaku. 6.2 Kombinace a podmínky experimentu - Plasmová tužka složená do multitryskového systému o šířce cca 10 cm s 20-ti tryskami, kterými protékal pouze argon nebo argon s příměsí par H 2 O. - Výkon z vysokofrekvenčního zdroje a průtok médií byl zvolen tak, aby vzniklé plasma mělo na povrch vzorků šetrné tepelné účinky a současně vysokou efektivitu úpravy. - Rychlost posuvu vzorků na pásovém dopravníku byl nastaven na 3 m/min a 6 m/min. - Jednotlivé vzorky prošly povrchovou úpravou plasmatem 1x nebo 2x a to vždy obě lepené strany vzorků za stejných podmínek. - Testován byl rovněž případný vliv nejen úpravy povrchu vzorků před nanesením lepidla, ale též úprava povrchu lepidla pro výše uvedené kombinace podmínek opracování a úpravy. Podle systému potřebných zkoušek bylo vyrobeno 336 vzorků, které byly sestaveny do 14. skupin po 24 vzorcích s různými variantami úpravy povrchu dřeva a následně naneseného lepidla. Součástí skupin vzorků byly i vzorky referenční ( vzorek bez úprav ) a vzorky z lepeného dřeva firmy Less and Timber s.r.o. 35

42 Tab.5 Varianty úpravy zkoušených vzorků Skupina vzorků Rychlost posuvu Nános plasmy před nanesením lepidla Nános plasmy po nanesení lepidla Použitý plyn Příměs Argon Argon Argon Argon Argon H 2 O Argon H 2 O Argon H 2 O Argon H 2 O 9 Referenční vzorky bez úprav 10 Vzorky firmy Less and Timber s.r.o Argon Argon Argon H 2 O Argon H 2 O 6.3 Výroba zkušebních vzorků Pro výrobu zkušebních vzorků bylo použito dřevo ze smrku s rovnými vlákny. Nejprve se slepily dva přířezy o šířce 130 mm a tloušťce 7 mm. Délka přířezu byla 600 mm. Úhel mezi letokruhy a lepenými plochami byla od 30 do 90. Tloušťka lepené spáry byla 0,1 mm. Ještě před samotným nánosem lepidla byly lepené plochy ošetřeny plasmovým multitryskovým systémem s příměsí argonu a vodní páry. Každá z těchto ploch byla v závislosti na skupině ošetřena jinou kombinací těchto příměsí viz. tabulka 5. Takto ošetřené přířezy byly vloženy do lisu. Pro každou skupinu byla specifická doba otevřeného lisování od 1 do 7 minut. Po zalisování vznikl panel o tloušťce 14 mm. Po vytažení z lisu se panely nechaly 24 hodin klimatizovat a poté se tloušťkově egalizovaly na egalizační brusce na 13 mm. Z jednoho panelu se na kotoučové pile vymanipulovalo dvanáct vzorků o šířce 20 mm a délce 150 mm. Takto bylo vytvořeno 336 vzorků, které byly rozděleny do 14 skupin po 24 vzorcích. V každém vzorku byly vyřezány drážky na spodní frézce tak, aby zkušební plocha byla vymezena délkou 10 mm. Hloubka drážky byla vytvořena tak, aby došlo k prořezání vrstvy lepidla, ale nedošlo k poškození druhé vrstvy vzorku. 36

43 Po vytvoření zkušebních těles se vzorky zatěžovaly dle normy ČSN EN 204. Podmínky zatěžování se řídili třídou D Zjišťování hustoty Z vyrobených a klimatizovaných vzorků bylo náhodně vybráno z každé skupiny jedno zkušební těleso, které bylo na laboratorních vahách zváženo s přesností na dvě desetinná místa. Poté byly posuvným měřidlem změřeny šířka, délka a tloušťka s přesností na dvě desetinná místa. Pomocí vzorce dle normy ČSN EN 323 byly vypočítány jednotlivé hustoty a z těchto byla vypočítána průměrná hustota. V tabulce 6 jsou uvedeny jednotlivé rozměry a hustoty vzorků a průměrná hodnota hustoty všech vybraných vzorků. Obr.24 - Posuvné digitální měřidlo Obr.25 - Laboratorní váhy Tab.6 Rozměry a hustoty vzorků Rozměry a hustoty vzorků Šířka Délka Tloušťka Hmotnost Hustota [ mm ] [ mm ] [ mm ] [ g ] [ kg/m 3 ] 20,68 149,85 13,56 22, ,09 149,7 13,46 21, ,36 149,75 13,53 21, ,31 149,65 13,49 21, ,72 149,73 13,46 22, ,59 149,8 13,53 26, ,51 149,39 13,63 22, ,45 149,44 13,51 22, ,57 149,45 13,5 22, ,75 149,43 13,58 27, ,54 149,43 13,65 23, ,74 149,42 13,69 26,5 625 Průměrná hustota vzorků

44 6.5 Zjišťování pevnosti lepeného spoje Zkušební vzorky se po expozici dle normy ČSN EN 204 nechaly klimatizovat a poté se přistoupilo k destrukční zkoušce na trhacím stroji ZWICK Z050 v programu Test Expert V Před upnutím zkušebních těles do trhacího stroje se digitálním posuvným měřidlem změřila délka a šířka testované plochy a poté se vzorky umístily do samosvorných čelistí tak, že volné konce zkušebního tělesa byly upnuty do čelistí minimální délkou mm. Posuvná rychlost trhacího stroje byla nastavena na hodnotu 3 mm za minutu což odpovídalo času porušení zkušebního tělesa sekund. Po přetržení zkušebního vzorku se hodnotilo procentuálním podílem porušení v lepené spáře. Dále se sledovaly růstové vady jako jsou smolníky, prosmoly a suky. Taktéž se sledoval výskyt zubového spoje v lepené ploše zkušebního tělesa. Obr.26 - Trhací stroj ZWICK Z050 38

45 Tab.7 Naměřené a vypočtené pevnosti lepeného spoje Číslo měření Číslo skupiny Číslo vzorku Otevřená doba lepení [min] Posuv [mm/min] Délka testované plochy [ mm ] Šířka testované plochy [ mm ] Porušení v lepidle [%] Odklon vláken [stupně] Odklon zlomu [ mm/cm ] Napojení letokruhů [ % ] Maximální zatěžovací síla [N] Pevnost lepeného spoje [N/mm 2 ] \A ,65 20, /75 0,5 0% 950,69 4, \A ,61 20, / % 858,66 4, \A ,48 20, /75 0,5 25% 1372,63 7, \A ,95 20, / % 907,08 4, \B ,8 20, / % 959,52 4, \B ,86 20, / % 1176,78 5, \C ,98 20, / % 763,66 3, \C , /75 0,5 0% 975,86 4, \C ,01 20, / % 805,44 3, \A ,7 20, / % 897,38 4, \A ,54 20, / % 1277,2 6, \A ,46 20, / % 868,36 4, \A ,82 20, / % 889,16 4, \B ,87 20, / % 925,78 4, \B ,75 19, / % 999,63 5, \B ,83 19, / % 1039,31 5, \C , / % 862,16 4, \C , /60 3 0% 1306,65 6, \C ,92 20, / % 1971,73 9, \C ,68 20, /75 3,5 75% 1613,23 8, \A ,66 20, / % 1197,23 6, \A ,63 20, / % 966,07 4, \A ,58 20, / % 877,8 4, \A ,89 20, / % 994,04 4, \B ,66 20, /75 0,5 50% 948,59 4, \B ,82 20, / % 767,42 3, \B ,22 20, / % 913,02 4, \C ,79 20, / % 872,38 4, \C ,77 20, /60 0,5 50% 793,73 3, \C ,96 20, / % 894,49 4, \C ,99 20, /60 2,5 100% 919,66 4, \A ,64 20,3 0 75/90 0,5 100% 753,7 3, \A ,05 20,6 0 60/ % 793,2 3, \A ,48 20, /60 0,5 75% 631,35 3, \A ,95 20, / % 610,89 2, \B ,66 20, / % 858,92 4, \B ,64 20,2 0 90/ % 928,58 4, \B ,13 20, / % 979,79 4,82 39

46 \C ,57 20, / % 1558,87 7, \C ,59 20, / % 1644,26 8, \C ,25 20, / % 1211,83 5, \A ,85 20, / % 976,3 4, \A ,51 20, /90 1 0% 966,86 4, \A ,84 20,3 0 75/90 1 0% 1054,86 5, \A ,05 20, / % 989,4 4, \B ,78 20,6 0 45/75 0,5 50% 952 4, \B ,89 20, /75 0,5 75% 982,06 4, \B ,27 20,3 0 45/ % 1003,91 4, \C ,17 20, / % 1030,22 5, \C ,04 20,3 0 60/75 0,5 0% 952,87 4, \C ,96 20, /75 1 0% 1122,68 5, \C ,33 20, /75 0,5 50% 988,71 4, \A ,55 20, / % 1224,41 6, \A ,49 20, / % , \A ,56 20, / % 1036,6 5, \A ,95 20,5 0 75/ % 1829,97 8, \B ,52 20, / % 1554,15 7, \B ,53 20, / % 1721,52 8, \B , / % 1664,36 8, \C ,88 20, / % 1229,74 6, \C ,76 20, / % 1744,76 8, \C ,56 20, /45 0,5 75% 1474,54 7, \C ,87 19, / % 768,47 3, \A ,6 20, /60 0 0% 970,35 4, \A ,5 20,5 0 75/ % 825,89 4, \A ,52 20, / % 962,14 4, \A ,64 20, /90 3 0% 1225,46 6, \B ,73 20, /75 0,5 0% 659,22 3, \B ,66 20,3 0 90/ % 1054,08 5, \B ,8 20, / % 1447,53 7, \C ,93 20,5 0 90/75 0,5 0% 588,7 2, \C , /90 1 0% 919,49 4, \C ,03 20, / % 536,7 2, \C ,87 20, / % 1396,14 6, \A ,75 20, / % 871,42 4, \A ,62 20, / % 827,11 4, \A ,65 20, / % 811,9 4, \A ,22 20, /90 0 0% 882,08 4, \B ,86 20, / % 974,46 4, \B ,62 20, / % 858,22 4, \B ,91 20, /90 0 0% 857,18 4,31 40

47 \C ,93 20, / % 1004,87 4, \C ,99 20, / % 912,06 4, \C ,53 20, /90 1,5 75% 997,45 5, \C ,74 20, / % 1406,19 6, \A ,9 20,4 0 90/ % 756,15 3, \A ,58 20, / % 976,82 4, \A ,72 20, / % 732,2 3, \A ,01 20, / % 786,91 3, \B , / % 944,57 4, \B ,69 20, / % 570,61 2, \B ,91 20,4 0 60/ % 799,41 3, \C ,81 20, / % 808,15 4, \C ,92 20, /60 0,5 0% 1080,3 5, \C , /75 0 0% 882,87 4, \C ,54 20, / % 934,78 4, \A ,99 20, / % 1480,92 7, \A ,72 20, / % 1233,59 6, \A ,66 20, /90 0 0% 312,79 1, \A ,99 20, / % 826,32 4, \B ,03 20, / % 1602,13 7, \B ,84 20, / % 1233,68 6, \B ,92 20, / % 1038,35 5, \C ,03 20, / % 1315,48 6, \C ,18 20, / % 978,48 4, \C ,28 20, / % 1096,11 5, \C ,77 20, / % 1438,62 7, \A ,36 20, / % 1509,67 8, \A ,46 19, / % 1339,51 7, \A , / % 1592,43 8, \A ,91 20, / % 1106,25 5, \B ,44 20, / % 1497,44 7, \B ,55 19, / % 980,49 5, \B ,93 19,6 0 75/ % 1265,57 6, \C ,58 20, / % 1437,13 7, \C ,65 20, / % 1300,45 6, \C ,79 20, / % 1009,42 5, \C ,96 20, / % 1390,81 6, \A ,58 20, / % 953,4 4, \A ,65 20, / % 1083,53 5, \A ,51 20, / % 762,53 3, \A ,97 20, / % 908,83 4, \B ,64 20, / % 737,71 3, \B ,86 20, / % 1057,4 5,28 41

48 \B ,14 20, / % 1073,22 5, \C ,72 20, / % 942,65 4, \C ,93 20, / % 1166,21 5, \C ,04 20, / % 943,61 4, \C ,98 20, / % 1020,08 5, \A ,62 20, / % 891,43 4, \A ,56 20,5 0 60/ % 787 4, \A ,75 20,5 0 75/ % 1040,44 5, \A ,09 20, /75 0 0% 995,09 4, \B ,91 20, / % 876,23 4, \B ,86 20, /60 0 0% 1420,79 6, \B ,41 20, / % 1044,9 4, \C ,73 20, / % 357,88 1, \C ,18 20, / % 1071,38 5, \C ,43 20, /20 0 0% 1153,62 5, \A ,93 20,6 0 90/ % 679,76 3, \A ,73 20, / % 874,74 4, \A ,67 20, / % 814,61 4, \A ,05 20, / % 831,13 4, \B ,95 20, / % 759,12 3, \B ,08 20, / % 1431,1 6, \B , / % 979,35 4, \C ,1 20, / % 1012,65 4, \C , / % 1108,44 5, \C ,1 20, / % 1348,43 6, \C ,74 20, / % 1024,28 5, \A ,79 20, / % 946,58 4, \A ,84 20,5 0 45/ % 1221,61 6, \A ,63 20, / % 1213,4 6, \A ,08 20, / % 626,28 3, \B ,71 20,6 0 45/90 2,5 25% 772,05 3, \B ,74 20, / % 964,5 4, \B ,03 20, / % 736,13 3, \C ,69 20, /60 0,5 0% 749,85 3, \C ,68 20, /60 1 0% 983,9 4, \C ,89 20, /75 1 0% 1027,33 5, \C ,98 19, / % 530,14 2, \A ,63 20, / % 616,58 3, \A ,49 20,5 0 75/ % 705,54 3, \A ,69 20, / % 1081,34 5, \A ,06 20, /45 0,5 50% 901,75 4, \B ,82 20, / % 945,36 4, \B ,07 20, / % 1341,61 6,42 42

49 \B ,01 20, / % 937,93 4, \C ,2 20, /90 0 0% 771,88 3, \C ,28 20, / % 809,72 3, \C ,35 20,3 0 90/ % 1582,38 7, \C ,88 20,2 0 90/ % 977,43 4, \A ,36 20, / % 1000,5 5, \A ,53 20, / % 1165,33 5, \A ,51 20, / % 678,63 3, \A ,97 20, / % 802,03 3, \B ,75 20, / % 1031,53 5, \B ,74 20, / % 638,16 3, \B , /90 0,5 50% 1060,19 5, \C ,69 20, / % 1225,37 6, \C ,86 20, / % 929,01 4, \C , / % 1204,14 6, \A ,72 20, / % 1545,07 7, \A ,66 20, / % 1126,7 5, \A ,73 20, /45 0,5 25% 1166,47 5, \A ,13 20, / % 1012,04 4, \B ,83 20,6 0 75/ % 1378,4 6, \B ,71 20, / % 1224,76 6, \B ,06 20, / % 1311,98 6, \C ,84 20, / % 1695,82 8, \C ,91 20, / % 1393,96 6, \C ,94 20, / % 1470,52 7, \C ,8 20, / % 1411,96 7, \A1-3 9,57 20, / % 1400,6 7, \A2-3 9,63 20,4 0 90/ % 830,26 4, \A3-3 9,6 20, /75 0,5 25% 767,33 3, \A4-3 9,97 20, / % 642,53 3, \B1-3 9,58 20,4 0 45/ % 1462,65 7, \B3-3 9,79 20, / % 785,77 3, \B4-3 9,91 20, / % 816,89 4, \C1-3 9,7 20,1 0 60/ % 1424,9 7, \C2-3 9,73 20, /75 0,5 25% 503,57 2, \C3-3 9,8 20, / % 1239,62 6, \C4-3 9,79 20, /60 0,5 50% 790,32 3, \A1-3 9,87 20, / % 1001,03 4, \A2-3 9,56 20, / % 898,34 4, \A3-3 9,81 20, / % 1411,79 7, \A4-3 10,06 20, / % 929,63 4, \B1-3 9,7 20, / % 932,51 4, \B ,4 5 75/75 0,5 75% 1070,16 5,25 43

50 \B4-3 9,97 20, / % 977,26 4, \C1-3 9,9 20, / % 932,86 4, \C2-3 10,13 20,5 5 60/75 0,5 50% 1107,13 5, \C3-3 10,19 20, / % 1416,86 6, \C4-3 9,86 20, / % 887,06 4, \A ,66 20, / % 689,6 3, \A ,61 20, /20 0,5 0% 984,45 4, \A ,95 20, / % 1751,46 8, \A ,97 20, / % 1696,5 8, \B ,82 20, / % 888,31 4, \B ,79 20, / % 1830,36 9, \B ,04 20, / % 1057,76 5, \C ,72 20, / % 792,53 3, \C ,87 20, / % 894,17 4, \C ,18 20, / % 1683,29 8, \C ,82 20, / % 242,77 1, \A ,61 20, / % 882,37 4, \A ,66 20, /30 0 0% 925,19 4, \A ,57 20, / % 971,07 4, \A ,06 20, / % 734,85 3, \B ,87 20, / % 997,11 4, \B ,8 20, / % 1441,05 7, \B ,86 20, /20 0,5 0% 987,41 4, \C ,67 20, / % 1364,14 6, \C ,67 20,5 0 30/ % 1574,14 7, \C ,9 20, /90 0,5 0% 1609,09 7, \C ,82 20, /20 0,5 25% 1124,87 5, \A ,35 20, /30 0 0% 98,84 0, \A ,16 20, / % 119,02 0, \B ,53 20, / % 851,52 4, \B ,72 20, / % 122,43 0, \C ,11 20, /45 2,5 25% 1142,26 5, \C ,05 20, /45 0,5 100% 1292,22 6, \C ,04 20, / % 684,17 3, \C ,93 20, / % 530,63 2, \A ,6 20, /30 0 0% 1119,37 5, \A ,61 20, / % 1182,03 5, \A ,62 20, / % 268,02 1, \A ,03 20, /75 3 0% 958,48 4, \B ,65 20, / % 1118,84 5, \B ,76 20, / % 246,87 1, \B ,9 20, / % 775,93 3, \C ,71 20, /30 1 0% 1387,65 6,94 44

51 \C ,8 20, /30 0 0% 1168,3 5, \C ,02 20, /20 0 0% 341,78 1, \C ,97 20, /90 1 0% 835,79 4, \A ,74 20, / % 1074,54 5, \A ,53 20, / % 364,5 1, \B ,7 20, / % 1137,54 5, \B ,77 20, / % 584,02 2, \B ,97 20, / % 900,89 4, \C ,87 20, / % 1343,69 6, \C ,81 20, / % 1198,89 5, \C ,02 20, / % 1128,19 5, \C ,05 20, / % 1141,21 5, \A ,49 20, /90 2,5 100% 873,1 4, \A ,68 20, / % 1348,41 6, \A ,69 20, / % 1064,05 5, \A ,97 20, / % 1172,15 5, \B ,53 20, / % 384,25 1, \B ,92 20, / % 1226,77 6, \B ,95 20, / % 838,76 4, \C ,69 20, / % 836,58 4, \C ,02 20, / % 1341,33 6, \C ,19 20, / % 1129,77 5, \C ,92 20, /90 0,5 25% 954,73 4, \A ,52 20, / % 1306,55 6, \A ,62 20, / % 1321,85 6, \A ,68 20, / % 1279,99 6, \A ,96 20, / % 843,57 4, \B ,68 20, / % 1119,28 5, \B ,84 20, / % 1366,07 6, \B ,06 20, / % 919,51 4, \C ,05 20, / % 808,09 3, \C ,13 20, / % 1451,53 7, \C ,9 20, / % 1462,89 7, \C ,9 20, / % 535,96 2, \A ,64 20, / % 1194,87 6, \A ,59 20, / % 975,79 4, \A ,61 20, / % 1038,88 5, \A ,89 20, / % 736,87 3, \B ,72 20, / % 1160,7 5, \B ,65 20, / % 1132,3 5, \B ,72 20, / % 929,12 4, \C ,85 19, / % 1187,36 6, \C ,66 20, / % 1136,23 5,79 45

52 7.Výsledky a diskuse 7.1 Vliv ošetření povrchu dřeva studeným plasmatem na pevnost lepeného spoje Podle normy ČSN EN 204, která určuje třídy trvanlivosti a typy prostředí je dle třídy D4 ( 7 dní klimatizace, 6 h vaření, 2 h máčení ve studené vodě a 7 dní klimatizace ) minimální hodnota pevnosti lepeného spoje u buku 8 N/mm 2. Z výsledků testování pevnosti lepeného spoje, provedeného dle platných norem ČSN EN 204 a ČSN EN 205, u 336 vzorků jednoznačně vyplývá, že ošetření smrkových desek studeným plasmatem nemá vliv na pevnost lepeného spoje (obrázek 27). Z výsledků rovněž vyplývá, že všechny vzorky rozdělené do skupin včetně referenčních vzorků (skupina 9) a vzorků z výroby firmy Less and Timber s.r.o. (skupiny 10) tuto předepsanou hodnotu nesplnily. Důvodem je nižší pevnost smrku ve smyku jehož nominální hodnota je 6,7 N/mm 2. Obr.27 Graf průměrných hodnot pevnosti lepeného spoje dle skupin. V grafu jsou hodnoty seřazeny vzestupně včetně uvedení mediánu a odchylky. 46

53 7.2 Vliv napojení vláken na pevnost lepeného spoje Výsledky měření ukazují, že nejvyšší hodnoty pevnosti ( 5,05 N/mm 2 ) bylo dosaženo při 100 % napojení letního dřeva jedné vrstvy na napojení letního dřeva druhé vrstvy desky. Tato průměrná hodnota je o 0,3 N/mm 2 vyšší než hodnota pevnosti lepeného spoje, kde letní dřevo první vrstvy vůbec nenavazuje na letní dřevo druhé vrstvy. Tato hodnota představuje v grafu 0 % a má hodnotu 4,79 N/mm 2 (obrázek 28). Obr.28 Graf hodnot pevnosti lepeného spoje v závislosti na napojení dřevních vláken vrstev smrkové desky. 7.3 Vliv odklonu vláken na pevnost lepeného spoje Při sledování závislosti odklonu dřevních vláken v příčném směru na pevnost lepeného spoje, bylo dosaženo u odklonu dřevních vláken 75/20 nejvyšší hodnoty 6,95 N/mm 2. Tato hodnota je však irelevantní z důvodu malého počtu vzorků ve skupině. Nejvyšší relevantní hodnoty jsou tedy u odklonu dřevních vláken 60/45, kde dosahuje hodnota pevnosti lepeného spoje 5,83 N/mm 2 a 30/30, kde byla průměrná hodnota pevnosti lepeného spoje 5,81 N/mm 2. Naopak nejnižší hodnoty bylo dosaženo v případě 90/60, jejíž průměrná hodnota byla 4,54 N/mm 2 (obrázek 29). 47

54 Obr.29 Graf hodnot pevnosti lepeného spoje v závislosti na odklonu dřevních vláken 7.4 Vliv otevřené doby lisování na pevnost lepeného spoje Z výsledků je patrné, že s přibývajícím časem otevřené doby lisování se pevnost lepeného spoje značně snižuje. Nejvyšší pevnosti bylo dosaženo v první minutě, kde byla naměřena průměrná hodnota pevnosti lepeného spoje 6,16 N/mm 2. Naopak nejnižší průměrné hodnoty bylo dosaženo v sedmé minutě a to pouhých 4,34 N/mm 2 (obrázek 30). Z tohoto hodnocení byly vyřazeny vzorky skupiny 10, tedy skupiny vzorků z firmy Less and Timber s.r.o., u které nebyla známá otevřená doba lisování. 48

55 Obr.30 Graf pevnosti lepeného spoje v závislosti na otevřené době lisování 7.5 Diskuze V rámci diplomové práce bylo otestováno 336 vzorků, které byly podle ošetření studeným plasmatem rozděleny do 14 skupin. Vzorky byly podle normy ČSN EN 204 vystaveny expozičním podmínkám, které odpovídají třídě trvanlivosti D4 a následně testovány dle normy ČSN EN 205. Výsledky práce ukazují, že maximální hodnota pevnosti lepeného spoje zkušebních smrkových těles byla 6,16 N/mm 2 a jejich průměrná hustota 560 kg/m 3. Z těchto výsledků vyplívá, že ošetření studeným plasmatem nemá vliv na pevnost lepeného spoje v případě použití smrkového dřeva. Dle normy ČSN EN 204 je minimální hodnota pevnosti pro skupinu D4 8 N/mm 2. Tato hodnota je uváděna pro bukové dřevo o hustotě 700 ± 100 kg/m 3 a vlhkosti 12 %. Z tohoto důvodu je nutné smrkové dřevo nahradit jiným druhem dřeva o vyšší smykové pevnosti. Doplňkovým testováním vzorků bylo sledování napojení letokruhů mezi jednotlivými vrstvami desky na pevnost lepeného spoje. Výsledky ukázaly, že čím větší procentuální napojení letokruhů na sebe bude, tím větší je pevnost lepeného spoje. V praxi je však neproveditelné tento faktor zajišťovat. Za pozornost stojí také vliv příčného odklonu dřevních vláken od horizontální osy desky na pevnost lepeného spoje. Z výsledků měření vyplívá, že vzorky, které měly odklon dřevních vláken od 30 do 75 tedy varianty 75 /75, 60 /45, 30 /30 měly 49