Mendelova univerzita v Brně

Mendelova univerzita v Brně Lesnická a dřevařská fakulta Ústav nábytku, designu a bydlení Vývoj zkušebních metod pro testování pevnosti a trvanlivosti nábytku během jeho namáhání při dopravě Disertační práce Autor: Ing. Josef Hlavatý Školitel: Doc. Ing. Daniela Tesařová, Ph.D. Obor: Procesy výroby nábytku 2014 1

Čestné prohlášení Prohlašuji, že jsem práci Vývoj zkušebních metod pro testování pevnosti a trvanlivosti nábytku během jeho namáhání při dopravě vypracoval/a samostatně_ a veškeré použité prameny a informace uvádím v seznamu použité literatury. Souhlasím, aby moje práce byla zveřejněna v souladu s 47b zákona č. 111/1998 Sb., o vysokých školách ve znění pozdějších předpisů a v souladu s platnou Směrnicí o zveřejňování vysokoškolských závěrečných prací. Jsem si vědom/a, že se na moji práci vztahuje zákon č. 121/2000 Sb., autorský zákon, a že Mendelova univerzita v Brně má právo na uzavření licenční smlouvy a užití této práce jako školního díla podle 60 odst. 1 autorského zákona. Dále se zavazuji, že před sepsáním licenční smlouvy o využití díla jinou osobou (subjektem) si vyžádám písemné stanovisko univerzity, že předmětná licenční smlouva není v rozporu s oprávněnými zájmy univerzity, a zavazuji se uhradit případný příspěvek na úhradu nákladů spojených se vznikem díla, a to až do jejich skutečné výše. V Brně dne:.. Podpis 2

PODĚKOVÁNÍ Mé poděkování za komplexní podporu a odborné vedení disertační práce patří Doc. Ing. Daniele Tesařové, PhD. Poděkování za možnost konzultace v průběhu zpracováni výsledků práce patří prof. Ing Jozefovi Kúdelovi, CSc. Poděkování pracovníkům firmy Velecký, s.r.o, za trpělivost a ochotu.při přípravě zkušebních vzorků Velké poděkování patří i celé mé rodině za podporu a trpělivost, které se mi dostávalo v průběhu celého studia. 3

Abstrakt Práce se zaměřuje na oblast metod zkoušení lepidel v lepené spáře, kdy je nábytek při logistických operacích namáhán působením extrémních hodnot teploty v kladném i záporném směru. Tento faktor má zásadní vliv na volbu odpovídajícího lepidla, které svojí odolností bude odpovídat vyžadovaným vlastnostem. Výzkum je rozšířen i na nové metody namáhání lepené spáry v podmínkách simulujících namáhání v běžné praxi dopravní logistiky. Výzkum je výchozím bodem testů materiálů, lepidel i nábytkových krytin, jež současné výrobní procesy používají. Metody jsou posouzeny a navrženy především z mechanických vlastností a praktické využitelnosti při výrobě nábytku. Současně ověřením metodiky zkoušení se dává předpoklad pro zavedení těchto metod do oblasti materiálového zkušebnictví v sekcích zkoušení nábytku a zkoušení lepidel a plastů. Jejich výchozí a důvodový popis je součástí experimentální části práce. Abstract The work focuses on the methods of testing the adhesive bonded joint, where the furniture in logistics operations stressed by the extreme temperatures in both the positive and negative direction. This factor has a major influence on the choice of appropriate adhesives that their resistance will correspond to the required properties. Research is extended to new methods of stress glued joints in conditions simulating stress in everyday practice transport logistics. Research is the starting point of the test materials, adhesives and furniture coverings which current manufacturing processes used. The methods are evaluated and designed mainly of mechanical properties and practical utility in the manufacture of furniture. At the same verification testing methodology is the basis for the implementation of these methods in the field of material testing in sections furniture testing and testing of adhesives and plastics. Their initial and explanatory description of the experimental part of the work. 4

OBSAH 1. Úvod... 7 1.1. Přeprava nábytku... 7 1.2. Přeprava a vývoz nábytku... 8 2. Cíl práce... 11 3. Důvody vzniku této práce... 12 3.1. Působení teploty na nábytek... 12 3.2. Hygroskopické zboží v kontejnerové přepravě... 13 3.3. Teorie sorpce... 13 3.4. Mikroklima v kontejneru a klimatické faktory, jenž ho ovlivňuje... 16 3.5. Rozložení teploty v kontejneru... 19 3.6. Extrémní teploty během přepravy zboží... 22 3.7. Teorie lepení... 27 3.8. Pevnost lepeného spoje... 30 3.9. Zkoušení pevnosti lepeného materiálu... 31 3.10. Požadavky při lepení... 31 3.11. Vlastnosti lepeného materiálu... 32 3.12. Zkoušení nábytku... 42 3.13. Vybrané technické předpisy vztahující k problematice lepených spojení nábytku 43 3.14. Rozlišení namáhání nábytkových spojů... 45 3.15. Pevnostní vlastnosti nábytkových spojů z plošných dílců... 46 4. Metodika práce... 47 4.1. Dlátová zkouška... 49 4.2. Přídržnost... 49 4.3. Smykový tlak pod úhlem... 52 4.4. Zatížení ve spáře odlupováním ABS pod úhlem 90 o... 53 5. Výsledky měření... 56 5.1. Technické parametry použité DTD L 25... 56 5.2. Technické parametry použité ABS hrany... 58 5.3. Technické parametry použité HPL hrany... 61 5.4. Pevnost v lepené spáře HPL... 63 5.5. Pevnost v lepené spáře ABS 1... 65 5.6. Pevnost v lepené spáře DÝHA 1... 67 5.7. Pevnost ve spáře tlakový smyk - zatížení... 70 5.8. Pevnost ve spáře tlakový smyk - napětí τ... 72 5.9. Průměr zatížení při průměrné hodnotě metoda odlupování... 75 6. Diskuse... 81 6.1. Druhy namáhání nábytkových konstrukcí... 81 5

6.2. Pevnost v lepené spáře... 84 7. Závěr... 88 8. Summary... 90 9. Přehled použité literatury... 92 9.1. Literární zdroje... 92 9.2. Normy... 95 9.3. Internetové zdroje... 96 10. Seznam příloh... 96 10.1. Příloha 1 Použité materiály, zařízení a pomůcky... 96 10.2. Příloha 2 Přístroje použité k laboratorní zkoušce... 96 10.3. Příloha 3 - Základní pojmy a definice... 97 10.4. Příloha 4 Grafy měření příklady výstupů... 97 11. Seznam obrázků... 98 6

1. Úvod 1.1. Přeprava nábytku Nábytek je nejčastěji přepravován v demontovatelném stavu. Pro výrobce to přináší několik výhod např. dobrá skladovatelnost, hospodárnější využití ložné plochy dopravních prostředků, snížení nákladů na montáž. Nevýhodou je vysoká cena spojovacího kování a výsledná nižší pevnost demontovatelného spoje. Oproti tomu nábytek s nedemontovatelnými spoji se hůře přepravuje a využití skladových a ložných ploch dopravních prostředků je nízké. Výhodou je ovšem vysoká pevnost spoje, proto se dnes stále používá u exkluzivního nábytku vyráběného na zakázku, korpusů skříněk kuchyňských linek nebo sedacího nábytku atd. Silné konkurenční prostředí této doby zvyšuje tlak na kvalitu dodávaného zboží, což je umocněno i tím, že z České republiky je nábytek vyvážen často ve smontovaném stavu a je určen u konečného zákazníka pro oslovení velmi náročné klientely ve vyšší cenové kategorii. V současné době však neexistují zkušební metody pro zkoušení trvanlivosti a pevnosti nábytku namáhaného při přepravě v dopravních prostředcích, které by ověřovaly vhodnost spojení jednotlivých součástí vzájemně k sobě především v návaznosti na změny působení tepla v dopravních jednotkách. Stanovení zkušebních metod pro testování pevnosti a trvanlivosti nábytku během namáhání při dopravě ke koncovému zákazníkovi, zejména však k zákazníkovi na jiných kontinentech s odlišnými klimatickými podmínkami, vychází z potřeby zvýšit konkurenceschopnost ve výrobě nábytku tuzemské provenience, a to nejen v sousedních zemích, ale i ve vzdálených destinacích. Během expedice nábytku k zákazníkovi je nábytek vystaven zvýšenému dynamickému namáhání, a to nejen vlivem působení změněných klimatických podmínek, ale i působení mechanických sil při dynamickém namáhání, a to v závislosti: na způsobu dopravy na kvalitě dopravních prostředků na způsobu uložení zboží a na jeho způsobu balení na kvalitě přepravních cest 7

na délce doby přepravy zboží k zákazníkovi Jelikož nábytek a ani požadavky na pevnost a trvanlivost jeho konstrukce specifikované požadavkovými normami neodpovídají způsoby zkoušení takovému namáhání, kterému je nábytek, včetně jeho jednotlivých součástí, vystaven během dopravy do vzdálených destinací. Dochází k jeho fyzikálně-mechanickému namáhání společně s chemickými, tepelnými a vlhkostními změnami provázenými tepelně - chemickými reakcemi, vlivy oxidace a hydrolýzy za působení vody a vodní páry, UV zářením a podobně. Nábytek, jehož konstrukční řešení i pevnost lepených spojů je sice dimenzován tak, aby odolal zvýšenému dynamickému namáhání během dopravy, přesto bývá často po doručení na místo určení poškozen. 1.2. Přeprava a vývoz nábytku Přepravu nábytku řadíme do nákladní dopravy. Jejím výsledkem činnosti není věcný produkt, ale užitečný efekt přemístění. Práce vynaložená na nákladní přepravu zvyšuje hodnotu přepravované věci. Nákladní dopravu rozdělujeme na silniční, železniční, leteckou, vnitrostátní vodní a námořní. Každý z těchto způsobů dopravy má své výhody i nevýhody, přičemž volba druhu přepravy zcela závisí na charakteru cesty a vzdálenosti cíle. Je zřejmé, že pro přepravu zboží vnitrostátní nebo v rámci evropských zemí zvolíme přepravu silniční nebo železniční z důvodu rychlosti, flexibility a nižších nákladů. Pro zaoceánskou dopravu již není možné využít silničních či železničních dopravních prostředků, nýbrž je nutné zvolit přepravu lodní případně leteckou. Ovšem do areálů přístavů a letišť je nutné toto zboží dopravit jinými dopravními prostředky, a to silničními nebo kolejovými. Aby překládka zboží byla co nejrychlejší a minimalizovala se manipulace s nákladem, je zboží uloženo v přepravním obalu, který označujeme jako normalizovaná jednotka. Přepravními obaly mohou být návěsy, přívěsy, snímatelné nástavby, avšak nejpoužívanější jsou kontejnery ISO třídy 1. Tento systém dopravy označujeme jako kombinovaná doprava. Nábytek z ČR je vyvážen do celého světa. Největší množství nábytku je exportováno do Evropských zemí (asi 95 % z celkového objemu), dále na Americký kontinent o množství 3 % a neméně významný trh Asie (kolem 1,5 % z celkového objemu). Oceánie a Afrika se 8

podílí na vývozu pod 0,5 %. Během transportu nábytku do těchto vzdálených zemí může docházet ke ztrátám vlivem mechanického poškození (tlaky, rány, otřesy, vibrace) nebo vlivem klimatických podmínek (vlhkost, teplota, světlo). Působit mohou také vlivy biologické (dřevokazný hmyz, mikroorganismy, hlodavci), chemické změny (zbarvení), či společenské (krádeže). Pro minimalizaci těchto negativních vlivů na nábytek jsou důležitými činiteli balení, správné uložení a fixace nábytku v transportním prostředku. Vývoz nábytku (tis. CZK) 1 200 000 1 000 000 800 000 600 000 400 000 200 000 Vývoz dřevěného nábytku do zahraničí z ČR 0 Evropa Amerika Asie Oceánie a Polární oblasti Afrika Obývací pokoje a bytové jídelny Ložnice Kancelářský nábytek Kuchyňský nábytek Obr. 1. Vývoz dřevěného nábytku do zahraničí z ČR pro rok 2010 (zdroj http://www.czso.cz/) Přeprava nábytku, v současných podmínkách častých klimatických extrémů, otevřeného trhu a stále se zvyšujících nároků na kvalitu, vyžaduje náročnější testování. Především je to za podmínek, kdy lze předpokládat extrémní zatížení nábytku, uloženého v přepravních prostředcích, především teplem nebo na druhé straně chladem, jež se pohybují nejen v rámci hranic zemí EU, ale i mimo ně. Tendence k otevření trhů Číny, Mongolska a dalších zemí Jihovýchodní Asie tomu nasvědčuje. Dle průzkumu dopravní logistiky, je pro převoz dřevěného nábytku v kontejnerech dopravci používán standardní kontejner ISO 1C 20 DV, 40 DV a 40 high Cube. Dále se doporučuje použití absorbérů, ochrany na citlivé části (rohy, hrany, výčnělky atd.), kvalitní plán uložení a dostatečné množství fixačního materiálu. Důležitou zásadou je, aby přepravovaný nábytek byl přepravován v prostředí se stabilní normovanou vlhkostí. (Zierisová, 2011) 9

V současné době je převážná část zásilek mezi Východní Asií a Evropou přepravována výhradně námořní dopravou. Asijští rejdaři každý rok do evropských terminálů přepraví více než 15 milionů TEU. V nákladní námořní dopravě jsou využívány zejména kontejnery. Podle odhadů putuje tímto způsobem po moři až 80 % veškerých nákladů a zájem o tento typ dopravy stále stoupá. S tím souvisí i nárůst výroby dopravních lodí, kterých se každý rok především díky produkci čínských a korejských loděnic dostane na vodu bezmála dvě stě. Obr. 2. Kontejnerová lodní přeprava (zdroj http://www.ista.org/) Systém označovaný FCL (Full Container Load) je z hlediska nákladů nejvýhodnějším způsobem, kterému přispívá k rozvoji jak široce rozvinutá silniční, železniční a říční doprava, tak i vysoký počet pravidelných linek kontejnerových lodí zajišťující hustou síť spojení se zámořskými destinacemi. Nejvíce frekventované trasy jsou z Evropy a USA do Číny a obráceně. 10

2. Cíl práce Předmětem práce je návrh zkušebních metod zkoušení pro testování pevnosti a trvanlivosti nábytku během jeho dopravy k zákazníkovi, zejména k zákazníkovi na jiných kontinentech s odlišnými klimatickými podmínkami měnícími se i v průběhu přepravy v dopravním prostředku s cílem ověřit vhodnost navržené metody řešení a použitých konstrukcí nábytku pro zvolený způsob a délku dopravy. Tedy cílem je především analyzovat oblasti, kde může docházet k poškození nábytkových spojů, které jsou ovlivnitelné změnami teplot v prostorách přepravních prostředků, jež jsou rizikové na vzájemné působení negativních vlivů především teplotních extrémů, jímž je i řádně uložený, zabalený a fixovaný nábytek v přepravní jednotce během transportu vystaven mechanickému poškození. Který je vystaven teplotnímu působení především na lepené spoje, jejichž uvolněním může docházet k otevření okrajových hran lepených spojů, jako cesty pro následné vnikání vlhkosti do vnitřních materiálů na bázi dřeva a jeho případnému bobtnání a sesychání. Cílem řešení práce bude vyvinout, validovat a verifikovat zkušební metody: pro hodnocení pevnosti a trvanlivosti nábytku namáhaného při dopravě po moři, po silnici a železnici, které ve zkrácených cyklech simulují namáhání nábytku ovlivněné klimatem během v etapách transportu jednotlivých druhů dopravy odlišujícím se od podmínek rovnovážné vlhkosti a teploty stanovené pro vlhkost dřeva 8 ± 2% dané normou pro nábytek pro vnitřní prostředí pro hodnocení používání nábytku v jiných klimatických podmínkách. Součástí vývoje zkušebních metod bude i specifikace klimatických podmínek pro jednotlivá teritoria ve světě, kam je předpoklad, že bude nábytek české provenience dopravován, jak plyne z marketingových studií MPO ČR o možnostech průniku českých nábytkářských firem na trhy Východní a Jihovýchodní Asie a Amerického kontinentu. 11

3. Důvody vzniku této práce 3.1. Působení teploty na nábytek Nábytkové lepené spoje jsou ve vnitřním prostředí interiérů budov vystaveny vyšším a nižším teplotám od různých zdrojů např. topná tělesa, zabudované spotřebiče v kuchyňské lince, klimatizace, přímý sluneční svit atd. Toto teplotní namáhání ovšem působí na nábytek jen místně a zpravidla nedosahuje extrémních teplot po delší dobu. Případem, kdy je celá konstrukce nábytku vystavena vlivu vysokých či nízkých teplot po delší dobu je jeho expozice při exportu do vzdálených zemí s odlišným podnebím. Jelikož je nábytek převážně vyráběn z hygroskopických materiálů, tyto teploty působící na uzavřenou přepravní jednotku ovlivňují tvorbu vlhkosti, která je dalším činitelem snižující pevnost spojů. Tedy mezi teplotou a relativní vlhkostí vzduchu je úzký vztah, kdy se zvyšující se teplotou roste schopnost vzduchu pojmout větší množství vodních par. Nákladní dopravu rozdělujeme na silniční, železniční, leteckou, vnitrostátní vodní, námořní. Každý z těchto způsobů dopravy má své výhody i nevýhody, ale volba druhu přepravy zcela závisí na charakteru cesty a vzdálenosti cíle. Je zřejmé, že pro přepravu zboží vnitrostátní nebo v rámci evropských zemí zvolíme přepravu silniční a železniční z důvodu rychlosti, flexibility a nižších nákladů. Základní vlastnosti vybraných druhů dopravy a její hodnocení: Doprava Nákladovost Rychlost Pružnost Kvalita Frekvence Silniční V V VV S VV Železniční N S N VN N Vodní VN VN N S N Letecká VV VV V V N Legenda: VV velmi vysoká; S střední; VN velmi nízká; V vysoká; N nízká Pro zaoceánskou dopravu již není možné využít silničních či železničních dopravních 12

prostředků, ale je nutné zvolit přepravu lodní nebo leteckou. Ovšem do areálů přístavů a letišť je nutné toto zboží dopravit jinými dopravními prostředky a to silničními nebo kolejovými. Aby překládka zboží byla co nejrychlejší a minimalizovala se manipulace s nákladem. Je zboží uloženo v přepravním obalu, který označujeme jako normalizovaná jednotka. Přepravními obaly mohou být návěsy, přívěsy, snímatelné nástavby, ale nejpoužívanější jsou kontejnery ISO třídy 1. Tento systém dopravy označujeme jako kombinovaná doprava. 3.2. Hygroskopické zboží v kontejnerové přepravě Dřevo a výrobky ze dřeva jsou hygroskopické materiály, které jsou charakteristické proměnlivým obsahem vody. To je způsobeno sorpčním chováním, které v závislosti na teplotě a konkrétním obsahu vody v produktu absorbuje (adsorpce) nebo uvolňuje (desorpce) vodní páry do okolního vzduchu až do rovnovážného stavu, kdy dojde k vyrovnání tlaku par. 3.3. Teorie sorpce Vystavíme-li absolutně suché dřevo působení prostředí o určité teplotě a relativní vlhkosti vzduchu, začne dřevo vodu obsaženou ve vzduchu poutat procesem zvaným adsorpce. Proces opačný, kdy dřevo ztrácí vodu a ta se odpařuje do okolního ovzduší, nazýváme desorpce. Tento proces změn vlhkosti dřeva v závislosti na vlhkosti okolního vzduchu je vratný, avšak ne po stejné křivce (viz. Obr. 3.). Pro stejnou relativní vlhkost vzduchu je vlhkost dřeva vyšší při desorpci než při adsorpci vody, a to v rozpětí relativní vlhkosti vzduchu φ = 30 90% o 2,5 až 3,5%. Rozdíl mezi adsorpcí a desorpcí se nazývá hystereze sorpce a zmenšuje se přibližováním se 0% a 100% relativní vlhkosti vzduchu, kdy klesá na nulovou hodnotu (Matovič, 1993). Obr. 3. Sorpční izoterma dřeva (Matovič, 1993). 13

Jev hystereze sorpce vody se vysvětluje různými příčinami: 1) Odlišný úhel kontaktu vody se stěnami kapilár v buněčných stěnách při adsorpci a desorpci. Tato teorie se však zdá být nevhodnou při nízkých relativních vlhkostech, kdy se nevyskytuje kapilární kondenzace. 2) Hydroxylové skupiny celulózy a ligninu jsou při desorpci spojené molekulami vody, zatímco při adsorpci se nasytí vzájemně a voda zde již nemůže vniknout. 3) Cykly hystereze plasticity a sorpce představují ztráty energie, které mohou být navzájem korelované a je možno je v obou případech vyjádřit v J/g (Matovič, 1993). Pokud výrobek, obalový a pomocný materiál umístěné v uzavřené přepravní jednotce mají vysokou vlhkost, vlivem gradientu koncentrace dochází k desorpci vodních par do ovzduší. Se zvyšující se obsahem vodních par ve vzduchu, roste i teplota rosného bodu. Pokud teplota transportního prostředí klesne pod teplotu rosného bodu, dochází ke kondenzaci par a následnému navlhnutí přepravovaného zboží. Zdroje navlhnutí mohou být (Scharnow, 1998): Vzduch v kontejneru Vzduch přiváděný větráním Přepravované zboží Obalový a pomocný materiál Dešťové srážky při nakládce Průnik vlhkosti poškozenými místy kontejneru Obr. 4. Tvorba vlhkosti v kontejneru během přepravy z teplejší oblasti do chladnější (Scharnow, 1998). 14

T A venkovní teplota φ A rel. vlhkost vzduchu, venkovní τ A teplota rosného bodu, venkovní T L teplota nákladu T LO povrchová teplota zboží T R vnitřní teplota φ R rel. vlhkost vzduchu, vnitřtní τ R teplota rosného bodu, vnitřní T W teplota stěn kontejneru Na obr. 4 je schematicky zobrazena tvorba kondenzátu na stropu a bočních stěnách kontejneru. Tato situace může nastat například přepravou zboží z teplejších oblastí do chladnějších klimatických pásem nebo během střídání dne a noci. Náklad během dne naakumuluje teplotu, kterou poté postupně vyzařuje do prostoru kontejneru při nočních nízkých teplotách, které ochlazují kovové stěny a strop přepravní jednotky. Takto ohřáté ovzduší uvnitř kontejneru má vyšší teplotu rosného bodu než je teplota stěn a stropu. Dochází tedy ke kondenzaci vodních par na stěny kontejneru a následně zkondenzovaná voda volně kape na přepravovaný náklad, který navlhá. Celý proces tvorby kondenzátu je znázorněn na obr.5. Obr. 5. Denní rozdíly teplot vlivem slunečního záření a vznik kondenzátu (Scharnow, 1998) Výše uvedený graf popisuje vliv slunečního záření na teplotu stěn kontejneru a teplotu 15

nákladu, která během dne stoupá. V nočních hodinách klesá teplota venkovního prostředí spolu s teplotou kovových stěn kontejneru. Ovšem teplota vzduchu uvnitř kontejneru je ovlivněna teplotou nákladu, který si drží naakumulované teplo a má tedy vyšší teplotu rosného bodu než je teplota stěn kontejneru. Opačný případ znázorňuje obr. 6, kdy zboží je prvně vystaveno nízkým a poté vyšším teplotám. Tvorba kondenzátu oproti předchozímu případu nastává přímo na povrchu zboží, které má nižší teplotu než je teplota rosného bodu teplého vzduchu vnikající do kontejneru netěsnostmi, poškozenými místy nebo při okamžitém otevření kontejneru v přístavišti bez potřebné aklimatizace na lokální podmínky. Takto nashromážděná vlhkost má negativní vliv nejen na dřevěné výrobky nebo na materiály na bázi dřeva, ale také na materiály podléhající korozi. Je doporučeno, aby hygroskopické materiály byly přepravovány o obsahu vlhkosti pod 10 % (Scharnow, 1998). Obr. 6. Kondezace vody na povrchu nákladu během přepravy z chladnější oblasti do teplejší (Scharnow, 1998) 3.4. Mikroklima v kontejneru a klimatické faktory, jenž ho ovlivňuje Jak již bylo uvedeno, doprava a vývoz nábytku pro transport zboží na velké vzdálenosti je výhodné použití normalizované přepravní jednotky např. ISO kontejnery, tak aby se minimalizovala manipulace s nákladem. Během přepravy na kontejner vyrobený z kovu působí různé faktory, které ovlivňují vnitřní mikroklima, a to může vést ke snížení požadovaných vlastností přepravovaného zboží. Na obr. 7 je schematicky znázorněn vliv faktorů na přepravní jednotku během transportu. 16

Obr. 7. Faktory ovlivňující mikroklima v přepravní jednotce (Scharnow, 1998) Mezi rozhodující faktory patří: Klimatické podmínky během plavby (roční období, aktuální počasí, geografické údaje) Typ přepravní normalizované jednotky (návěsy, přívěsy, snímatelné nástavby, kontejnery) Druh přepravovaného nákladu (hygroskopické zboží, organický, anorganický náklad) Místo uložení kontejneru (paluba lodi, podpalubí) Na kontejnery působí tyto faktory po celém jejich povrchu, který je vyroben z kovu a má dobré tepelné vodivé vlastnosti. Kromě vnější teploty vzduchu, větru a srážek má velmi významný vliv radiační podmínky. Ty způsobují velké denní rozdíly teplot uvnitř kontejneru a způsobují vznik kondenzátu. Světelné paprsky nejvíce zasahují horní část kontejneru, což je důvod vyšších teplot u stropu, kde teplota může dosahovat až o 15-25 C více než je venkovní teplota vzduchu. Při vnější teplotě 25 30 C tedy teplota v kontejneru může 17

dosahovat až 50 55 C (Scharnow, 1998). Rozdíl teplot uvnitř kontejneru vůči vnějšímu prostředí ovlivněné délkou slunečního svitu během 10 denního měření, provedené na Warnemünde-Wustrow University, můžeme rozdělit na radiační třídy: Třída A Malý nebo žádný vliv slunečního záření. Průměrná vnitřní teplota kontejneru vzrostla oproti vnějším podmínkám maximálně o 2,0 C. Méně než 3 hodiny slunečního svitu denně. Po všechny dny měření zataženo. Vyskytuje se hlavně ve střední Evropě během podzimních a zimních měsících. Třída B Slabý účinek slunečního záření. Průměrná vnitřní teplota kontejneru vzrostla oproti vnějším podmínkám maximálně o 5,2 C. Kolem 4 až 8 hodin slunečního svitu denně. Některé dny měření zataženo. Vyskytuje se hlavně ve střední Evropě během podzimních a jarních měsících. Třída C Mírný účinek slunečního záření. Průměrná vnitřní teplota kontejneru vzrostla oproti vnějším podmínkám maximálně o 11,5 C. Až 12 hodin slunečního svitu denně, ale některé dny měření zataženo. Vyskytuje se hlavně ve střední Evropě během letních měsících. Třída D Silný vliv slunečního záření. Průměrná vnitřní teplota kontejneru vzrostla oproti vnějším podmínkám maximálně o 17,3 C. Více než 12 hodin slunečního svitu denně obecně po všechny dny. Vyskytuje se v období slunečného počasí v parném létě, které jsou podobné subtropickým podmínkám. Průběh rozdílů vnějších a vnitřních teplot během dne pro jednotlivé radiační třídy zobrazuje obr. 8. 18

Obr. 8. Průměrné denní změny v přehřívání vzduchu uvnitř kontejneru podle radiačních tříd (Scharnow, 1998) 3.5. Rozložení teploty v kontejneru Teplota stěn kontejneru a vnitřního ovzduší ovlivňuje teplotu nákladu. Z obr. 9 je patrné, že teplota uvnitř nákladu se adaptuje na změnu vnější teploty jen velmi pomalu. Ovšem záleží na druhu nákladu a jeho kompaktnosti. Pokud je mezi zbožím dostatečný prostor pro proudění vzduchu, je i změna vnitřních teplot flexibilnější a umožňuje tak lépe rozptýlit vodní páru. Z tohoto důvodu více zaplněné přepravní jednoty méně trpí na tvorbu kondenzátu vlivem změny teploty. Dále je zřejmé, že teplota nákladu je odlišná pro různé oblasti kontejneru, kdy u stropu je nejvyšší a postupně se snižuje směrem k podlaze. To je způsobeno působením slunečních paprsků převážné na horní část přepravní jednotky. V závislosti na nákladu jsou tedy teploty v oblastech zboží mírnější v průběhu dne než v prázdných místech, které jsou více ovlivněny teplotou stěn kontejneru. 19

Obr. 9. Naměřená teplota vzduchu a zboží v různou denní dobu a) 6:00; b) 14:00; c) 18:00 (Scharnow, 1998) Jako další významný a námi ovlivnitelný faktor, který působí na mikroklima v přepravní jednotce je barva laku na vnější straně kontejneru. Níže uvedený obr. 10 popisuje teplotu v různých místech kontejneru během dne, jehož vnější nátěr je bílý. Nejvyšších teplot bylo dosaženo u stropu kontejneru a nejnižší teploty se vyskytovali u podlahy. V průběhu dne je intenzita slunečního záření nejvyšší v odpoledních hodinách, což se projevilo na mikroklimatu přepravní jednotky. Obr. 10. Teplota vzduchu u kontejneru bílé barvy v průběhu dne (zdroj http://interdry.wordpress.com/) Na obr. 11 jsou uvedeny data získaná při měření teploty u kontejneru hnědé barvy. 20

Naměřené hodnoty teplot u hnědého kontejneru jsou průměrně vyšší o 10 C oproti vnitřním teplotám bílého kontejneru. Venkovní teplota vzduchu se během měření pohybovala kolem 28 C. Hodinové součty celkového záření [kwh/m 2 ] Teplota [ o C] Obr. 11. Teplota vzduchu u kontejneru hnědé barvy v průběhu dne (zdroj http://interdry.wordpress.com ) Během přechodu dne do nočních hodin se vnitřní teplota ovzduší u obou kontejnerů vyrovnala na 15 C, což vedlo k vyšší tvorbě kondenzátu u kontejneru hnědé barvy, který během dne dosáhl vyšších vnitřních teplot. Při lodní přepravě je možné minimalizovat nebo zcela odstranit vlivy způsobující denní výkyvy teplot v mikroklimatu kontejneru a to uložením kontejneru do podpalubí lodi. Takto uložené přepravní jednotky jsou chráněny před slunečním světlem, deštěm a stříkající vodou na palubu lodi. Nevýhodou je nízký pohyb vzduchu. Ovšem přepravované zboží je i zde vystaveno zdroji tepla a to temperování nádrží paliva. Rozdílný průběh teplot u kontejnerů dopravovaných na palubě a pod palubou je znázorněn na obr. 12. 21

Teplota ( o F) Teplota ( o C) Datum Obr. 12. Teplotní výkyvy uvnitř kontejnerů přepravované na námořních lodích (zdroj http://www.ista.org ) Kontejner číslo 1 je přepravovaný na palubě lodi a je ovlivněn vnějšími vlivy klimatu. Kontejner číslo 2 je uložen v podpalubí, kde zdroj tepla je konstantní. Značné výkyvy teplot na začátku a na konci grafu jsou způsobeny dopravou kontejneru do přístaviště silniční nebo železniční dopravou a následné naložení resp. vyložení z lodi. 3.6. Extrémní teploty během přepravy zboží Během přepravy zboží, jak již bylo uvedeno, působí na přepravní jednotky mnoho faktorů, které ovlivňují teplotu nákladu. Z nejvýznamnější z těchto vlivů jsou klimatické podmínky, do nichž řadíme především aktuální počasí, podnební pás a zvláště pak roční období, ve kterém je transport výrobků proveden. Vlivem uvedené skutečnosti může docházet k extrémním rozdílům teplot uvnitř kontejnerů dopravované po stejné trase, ale v rozdílné roční období. Příkladem je kombinovaná přeprava z Japonska do USA. Na obr. 13 lze vidět průběh teplot uvnitř přepravní jednotky v letních měsících, kdy maximální teplota vzduchu dosáhla 57 C. 22

Obr. 13. Průběh teplot během přepravy z Japonska do USA v letních měsících (zdroj http://www.ista.org/) Obr. 14 popisuje přepravní teploty totožné cesty, ale v zimních měsících, kdy teplota vzduchu uvnitř přepravní jednotky klesla na -29 C. Teplota ( o F) a relativní vlhkost (%) Teplota ( o C) Teplota ( o F) a relativní vlhkost (%) Teplota ( o C) Obr. 14. Průběh teplot během přepravy z Japonska do USA v zimních měsících (zdroj http://www.ista.org/) Pohyb přepravovaného nábytku kontejnerem z oblasti Malajsie do České republiky byl sledován, během letních měsíců roku 2012 přímým měřením dvěma přístroji TESTO 174H, z nichž jeden byl umístěn volně v horní vrstvě kontejneru pod stropem a druhý ve 23

stejné vrstvě, ale uvnitř polyetylénového obalu spolu s dílcem z rostlého dřeva. Obr. 15. Průběh teplot během přepravy z Malajsie do České republiky v letních měsících měřicí přístroj volně uložen v prostoře kontejneru. (Zdroj vlastní měření). Obr. 16. Průběh teplot během přepravy z Malajsie do České republiky v letních měsících měřicí přístroj zabalen do plastové folie spolu s dřevěným dílcem a uložen v prostoře kontejneru. (Zdroj vlastní měření) 24

Obr. 17. Rozložení přepravovaného nábytku ve sledovaném kontejneru z Malajsie do České republiky a demontáž balení silikagelu uloženého spolu s balíky s nábytkem v kontejneru (Zdroj vlastní foto) Vývoj teplot v posledním období v letním období, především výskyt tropických dnů, i na našem území, naměřeno meteorologickou stanicí ČHMÚ pobočka Brno (hodnoty z meteobudky ve stínu) z loňského léta ukazují překročení tropických teplot hned několikanásobně, jak znázorňuje následující obrázek grafu. 40,0 35,0 C ] Teplota [ 30,0 25,0 VII VIII 20,0 15,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Obr. 18. Průběh teplotních maxim v brněnské oblasti během července a srpna 2012 (Zdroj ČHMÚ pobočka Brno) 25

40,0 35,0 Teplota [ C] 30,0 25,0 VII VIII 20,0 15,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 Obr. 19. Průběh teplotních maxim v brněnské oblasti během července a srpna 2013 (Zdroj ČHMÚ pobočka Brno) Zjištěné průběhy teplotních výkyvů během logistických úkonů u kontejnerové přepravy nábytku se při principu prosazování kvality ve všech cenových kategoriích, se bude muset zaměřit na důslednou kontrolu vhodnosti aplikací především tavných lepidel s nižšími body tání. Je nutné přesně a pravdivě specifikovat jejich kvalitativní tepelné parametry výrobcem lepidel a tyto parametry garantovat pravidelným testováním a sledováním těchto základních parametrů také u výrobců nábytku. Každé odchýlení v součinnosti s některými dalšími mechanickými vlivy vznikajícími při přepravní logistice může způsobit uvolnění lepených spojů. V situaci, kdy vnější teplota vzduchu ve stínu podle meteorologických stanic (Teplota vzduchu se měří pomocí teploměru, který je umístěn v meteorologické budce ve výšce 2 metrů nad zemí, a to zásadně ve stínu, protože slunce by měření hodně ovlivnilo) má tendenci k častějšímu výskytu dnů s tropickým charakterem (maximální teplota vzduchu musí být 30,0 C) může u naložených kontejnerů s vnější tmavou barvou a vystavených na terminálech působení přímého slunečního svitu zvýšit svoji vnitřní teplotu prostoru o dalších 20 až 25 C, než je okolní teplota vzduchu. Působení tohoto teplého prostředí je několik hodin. Dochází zde k poklesu pevnosti lepených spojů s aplikacemi tavných lepidel. V takových situacích stačí mnohdy malé posunutí, vznikající třením dílce o dílec při manipulaci s kontejnerem a dochází k posuvu v lepeném spoji. Případně dojde k odchýlení krytiny od podkladového materiálu v rozích vlivem pnutí v krycím materiálu. Tedy se zde následně otevře cesta pro pohyb vlhkosti a následné možnosti bobtnání středového materiálu, nebo poškození lakových systémů vniknutím vlhkosti. Na tyto hodnoty je třeba reagovat a snažit se je regulovat a třeba udržovat i během cesty za 26

pomoci absorbérů, případně sledovat pomocí záznamových teplotních a vlhkostních datalogerů a tyto následně vyhodnotit a vyvodit opatření pro zamezení budoucích poškození. 3.7. Teorie lepení Lepení je proces, který je značnou mírou ovlivněn fyzikálně chemickými vlastnostmi lepidel a lepených materiálů, především adhezí, kohezí a schopností smáčet povrch lepeného materiálu lepidlem. Spojení dvou elementů v tuhém skupenství kapalnou látkou nebo tuhou látkou v předchozím kapalném stavu, respektive v plastickém stavu, který má schopnost vytvořit tuhý film, zabezpečující trvalý spoj s dostatečnou pevností mezi lepenými elementy (adherendy). Spojovací prostředek označujeme jako lepidlo. Lepení je technologie nerozebíratelného spojení. Základním požadavkem při lepení je dosáhnout požadovanou pevnost spoje a to nejen po ukončení procesu, ale po celou dobu předpokládaného užívání produktu. Pevnost je určena adhezí - interakcí mezi lepidlem a materiálem a kohezní soudržnosti lepidla. ( Zemiar, 2009) Adheze Je to vzájemná přilnavost lepidla k lepenému povrchu. Je vyvolána především mezimolekulárními přitažlivými silami mezi molekulami lepidla a lepeného materiálu. Přilnavost je závislá na složení lepidla a vlastnostech povrchové vrstvy lepených materiálů. Vznik adheze je vysvětlována různými teoriemi nejčastěji však (Drápela, 1980): Teorie mechanické adheze Teorie specifické adheze Pro vznik těchto adhezivních sil je nutné co nejtěsnější přiblížení lepených povrchů na vzdálenost kratší jak 3-4 µm, což je u pevných těles nemožné. Proto je nutné oba lepené povrchy propojit tekutými lepidly. Koheze Koheze je vnitřní soudržnost molekul lepidla po vytvrzení. Vzniká ve vrstvě naneseného lepidla, z něhož se odpařuje nebo uniká rozpouštědlo a postupně se zvyšuje až do vytvoření pevného filmu. Velikost kohezních sil v lepené spáře by měla být vyšší, jak kohezní síly lepeného materiálu (Drápela, 1980). 27

Smáčení povrchu tuhých látek Pro tvorbu adhezních sil je nutné, aby se molekuly lepidla a lepeného materiálu co nejvíce přiblížily. Tato schopnost lepidla se nazývá smáčení a je charakterizována okrajovým úhlem α, který svírá okraj kapky lepidla s lepenou plochou. Pro vytvoření kvalitního lepeného spoje musí být povrchová energie lepidla nižší než povrchová energie spojovaných materiálů. Při nedostatečné smáčivosti je okrajový úhel velký a přesahuje hodnotu 90. Pokud tento úhel je menší, jak 90 hovoříme o dostatečné smáčivosti obr. 20. Obr. 20. Posuzování smáčivosti podle okrajového úhlu (dostupné z http://www.ksp.tul.cz/) Reologie lepidel Reologie je nauka zabývající se deformací a tečení těles. U lepidel rozlišujeme tři fáze: Reologie lepidel před vytvrdnutím Reologie lepidel při vytvrzování Tuhnutí lepidla je způsobeno: Unikáním disperzního media do podkladu a odpařením a následnou polymerizací (disperzní, roztoková, živočišná lepidla) 28

Snížení teploty v lepené spáře (tavná lepidla) Zesítěním molekul (reaktoplastické, vulkanizační lepidla) Reologie vytvrzených lepidel Po vytvrzení lepidla pokračuje jeho smršťování v lepené spáře, které je doprovázeno vznikem napětí, jenž může u křehkých lepidel (UF) vést k tvorbě prasklin v lepené vrstvě. Méně citlivá v tomto ohledu jsou lepidla PVAC, které mají ale sklon k studenému toku. Velikost napětí v lepené spáře roste se zvyšováním tloušťky vrstvy nánosu lepidla. Naopak určité omezení smršťování lze docílit zvýšením sušiny, plnidly, nastavovadly (Drápela, 1980). Vady lepených spojů Při průmyslové výrobě nábytku se vyžaduje dodržení všech technologických zásad i předpisů platných v procesu lepení. Tyto postupy se před zavedením do průmyslové praxe nejdříve ověřují v laboratořích na zkušebních vzorcích, aby se následně předešlo zbytečné ekonomické ztrátě ve výrobě. Vady vzniklé při lepení můžeme rozdělit do tří skupin: Vady vzniklé chemickými a fyzikálními vlastnostmi použitého lepidla. Mezi činitele náleží: obsah sušiny, viskozita, doba životnosti, vsakování lepidla, doba vytvrzování, doba schnutí, ochlazování atd. Vady způsobené fyzikálními vlastnostmi lepených materiálů. Mezi tyto faktory se řadí: hustota dřeva, hladkost povrchu, vlhkost dřeva, podélné lepení, příčné lepení atd. Vady vzniklé z různých příčin při procesu lepení. Mezi tyto okolnosti patří: nános lepidla, doba sestavení souboru, rychlost uzavírání lisu, lisovací teplota, tlak, doba, teplota okolí teplota adherendu atd. (Pekař, 2007) Z výše uvedeného přehledu je zřejmé, že všem těmto technologickým problémům v lepení lze předcházet vstupní kontrolou jednotlivých lepidel především testováním vlastností lepidel a ostatních na nich závislých komponentů především z pohledu jejich vhodnosti použití. Dalším důležitým prvkem v procesu lepení je dodržení technologických podmínek při lepení (vlhkost, teplota adherendů a samotného lepidla). Dodržení kvality přípravy lepící směsi, teplota a relativní vlhkosti na pracovišti, nánosů lepidla, otevřená doba, lisovací teplota, lisovací tlak, lisovací čas a podobně. 29

Nejčastější vady lepených spojů lze tedy shrnout následovně: Nerovnoměrný nános lepidla. Vytvrzení lepidla před vyvinutím tlaku. Nedostatečné vytvrzení lepidla. Velké pnutí v lepené konstrukci vyvolané zborcením dílců nebo lepení dřeva s různou vlhkosti adherendů. Chudý lepený spoj vlivem nevhodného seřízení nanášení lepidla nebo nekvalitně opracovaných povrchů adherendů. Typy lepených spojů dokonalý spoj rozlepený spoj chudý lepený spoj zrnitý spoj zamrzlý spoj nezakotvený spoj zdánlivě pevný spoj 3.8. Pevnost lepeného spoje Pevnostní vlastnosti lepeného spoje určuje především adheze (přilnutí lepidla na povrch materiálu) a koheze (pevnost lepidla v tahu). Adheze a koheze nám určují vlastnosti lepeného spoje, jaké budou dané lepivé schopnosti lepidla. Lepidla s vysokou kohezí a adhezí mají dobrou lepivost. Lepivost lepidla lze vyjádřit jako sílu, která je potřebná k vyvinutí na odtržení dvou ploch. Dobrý spoj je takový, který se neporuší v lepeném spoji, ale v materiálu. Důsledkem nedostatečné koheze je porušení spoje v lepené spáře. Nedostatečná přitažlivost sil mezi povrchem lepidla a povrchem materiálu zapříčiňuje často nedostatečná adheze, která tímto způsobuje odlepení filmu lepidla od povrchu druhého slepovaného materiálu. Vyhodnocení lepených spojů z hlediska kvality lepeného spoje je řešeno v ČSN EN 314-1 Překližované desky - Kvalita lepení - Metody zkoušení. Zjednodušený pohled na tyto výstupy je rozdělení lepených spojů na: 30

Poškození v olepovaném adherendu Poškození v přechodu mezi lepeným adherendem a lepidlem Poškození v přechodu mezi lepidlem a nalepovaným adherendem Poškození v nalepovaném adherendu 3.9. Zkoušení pevnosti lepeného materiálu Při testech pevnosti lepeného spoje se měří především potřebná síla k jeho narušení. V samotném principu zkoušky se zaznamenává a sleduje průběh sil narušující pevnost lepeného spoje. Tyto síly se označují jako F min a F max a nejčastěji bývají na přístroji znázorněny graficky. Průběh je ve většině případů nepravidelný a znázorňuje narušení a porušení lepeného spoje. Z grafu se pak následně vyhodnotí, jaké příčiny a rozdíly ovlivnily pevnost lepeného spoje. Samotná pevnost je potom výsledná síla vztažená na jednotku plochy. 3.10. Požadavky při lepení Nánosem lepidla je nutno dosáhnout souvislé a rovnoměrné vrstvy, která musí být celistvá a nesmí být nikde porušená. U dřevěných materiálů, které mají hrubé a porézní povrchy, lze daného výsledku dosáhnout nanesením tlustší vrstvy lepidla. Naopak u materiálů s hladkým povrchem a minimem pórů je doporučeno aplikovat pouze velmi tenkou vrstvu lepidla. U tlustších nánosů lepidla se projevují vlivy nedostatečné koheze, jež zhoršují kvalitu spojů. Výbornou přilnavost mají lepidla, která dobře smáčejí povrch lepeného materiálu. Pokud se vyskytnou na povrchu lepeného materiálu v mokrém stavu kapičky nebo shluky lepidla, za příčinu lze považovat nedostatečnou smáčivost. Obdobný problém nastane v momentě, kdy se na materiál nanese lepidlo se špatnou lepivostí. Dalším důležitým parametrem při lepení je tlak. Velikost tlaku je zásadní, jelikož zabezpečuje dokonalý styk dvou lepených ploch. Každé lepidlo vyžaduje jinou velikost tlaku. Tlak musí působit v kolmém směru na daný materiál, aby se příslušné plochy po sobě neposunovaly, je nutno jej přizpůsobit adherendu, který tento tlak musí vydržet. Zahřátím lepidla se snižuje jeho viskozita především u lepidel tavných. Naopak ochlazením se zrychluje reakce přechodu do gelového stavu. U pórovitých materiálů je 31

snadnější průběh odpařování rozpouštědel z lepidla, protože rozpouštědla snadněji vnikají do mezibuněčných prostor. 3.11. Vlastnosti lepeného materiálu Struktura a chemické složení dřeva Z hlediska lepení dřeva je důležitý charakter vnějšího povrchu dřeva a vnitřní povrch, který je tvořen systémem kapilárních dutin. Vnější povrch dřeva je vytvářen anatomickou stavbou (stavba, tvar a šířka letokruhů), která je rozdílná na různých řezech. Nejméně vhodný pro lepení je pórovitý příčný řez z důvodu přílišného vsakování lepidla do adherendu. Dalším významným faktorem z hlediska stavby dřeva je jeho hustota. Se zvyšující se hustotou dřeva roste úměrně i pevnost lepeného spoje, ovšem je nutné správně volit lisovací tlak, aby nedocházelo k vytlačování lepidla z lepené spáry (Drápela, 1980). Z chemického složení dřeva je zvláště důležitý polární charakter celulosy a hemicelulosy, jejichž hydroxylové skupiny udělují dřevu též polární charakter. Dále je průběh lepení ovlivněn obsahem průvodních látek např. pryskyřice, éterické oleje, třísloviny, bílkoviny, které mohou zhoršovat smáčení povrchu dřeva. Vlhkost dřeva Vysoká vlhkost dřeva proces vytvrzování zpomaluje nebo dokonce znemožňuje. Naopak velmi nízká vlhkost dřeva má za následek zvýšení konzistence lepidla a snižuje se tak smáčivost. Jako optimální vlhkost dřeva pro lepení je uváděno 8 12 %. Při montáži nábytku se nejčastěji používají PVAC lepidla, která se aplikují ve formě vodných roztoků. Během vytvrzování musí voda uniknout do dřeva nebo se odpařit. Po vytvrzení lepidla může docházet vlivem změny obsahu vlhkosti dřeva k rozměrovým změnám (sesychání, bobtnání), které jsou příčinou vzniku pnutí v lepené spáře (Drápela, 1980). Opracování povrchu dřeva Jako předpoklad dobré adheze je těsné přiblížení lepených ploch k sobě. To lze zajistit pouze v případě hladce opracovaných povrchů s minimální tloušťkovou tolerancí, kde nerovnosti nemají být větší než +/- 0,2 mm. 32

Obr. 21. Struktura povrchu dřeva buku po broušení zrnitostí P 100 zvětšeno (dostupné z http://www.mirka.com/wood/) Teplota lepeného povrchu Pokud teplota povrchu při montážním lepení PVAC lepidly klesne pod 5 C, dochází k tvorbě bílého filmu (zkřídovatění) s nekvalitními vlastnostmi. Naopak příliš vysoká teplota povrchu vede k nadměrnému vsakování lepidla do dřeva nebo předčasnému vytvrdnutí. U tavných lepidel je při procesu lepení optimální teplota povrchu adherendu pro vznik kvalitní lepené spáry 20 ± 2 o C. Velikost nánosu U velkého nánosu lepidla vzniká napětí v lepené spáře vlivem objemových změn lepidla při vytvrzování. Čím je tedy tloušťka filmu menší, tím je lepený spoj pevnější. Ovšem nános lepidla nemůže být zase příliš malý z důvodu nebezpečí vzniku chudého spoje. Zásadou je, aby nanesené množství bylo minimální, ale dostatečné. Tloušťka nánosu se pohybuje v rozmezí 1 až 400 µm přičemž je ovlivněna hladkostí povrchu, tloušťkovou tolerancí materiálu, obsahem sušiny a nastavovadel v lepidle (Trávník, 2008). Nános lepidla se pohybuje přibližně od 120 až do 400 g/m 2 (cca 120 g/m 2 na kolíkové spoje, cca 300 g/m 2 na tupou spáru a asi 200 g/m 2 při dýhování) a nanáší se pouze na jeden z lepených povrchů. U tavných lepidel se nános tavného lepidla pohybuje mezi 200 až 300 g/m 2.(TN 1 30 650) Při montážním lepení kolíkových spojů s PVAc lepidly se nanáší 120 g/m2 a při lepení na tupou spáru 300 g/m2. Otevřená doba je asi 3-4 minuty a manipulační pevnosti je dosaženo po 10 15 minutách. (Tesařová, 2014). 33

Technologické faktory ovlivňující lepení Lisovací tlak Lisovací čas Lisovací teplota Ve výrobě rozlišujeme lepení podle teploty v lepené spáře: Za studena (15 25 C) Za tepla (30 100 C) Za zvýšené teploty (nad 100 C) U tavných lepidel je naopak podmínkou při nanášení taveniny lepidla nanesení lepidla na středový podklad temperovaný na dílenskou teplotu, neprodleně přikládat povrchový materiál a posouvat s přítlakem do chladicí zóny olepovacího stroje. Disperzní polyvinylacetátová lepidla (PVAC) Významný vliv na lepení PVAC lepidly má i vlhkost dřeva, která má být u obou lepených materiálů stejná a optimálně okolo 8 ± 2 %. Při vyšší vlhkosti se prodlužuje doba vytvrzení a snižuje se pevnost spoje. Naopak při nižší vlhkosti zpravidla pod 6 % se rozpouštědlo rychle vsakuje do podkladu a lepidlo se poté špatně rozlévá a netvoří souvislý film (Trávník, et al., 2007). Polyvinylacetátová lepidla mají obsah sušiny kolem 50-60 %, takže viskozita se před použitím většinou nemusí upravovat. Tepelná odolnost spojů je kolem 50 C. Lepidla jsou slabě kyselá, ph je 4-6. Zpracovávají se za normální teploty jako jednosložková lepidla s omezenou voděvzdorností Při montážním lepení kolíkových spojů se nanáší 120 g/m 2 a při lepení na tupou spáru 300 g/m 2. Otevřená doba je asi 3-4 minuty a manipulační pevnost je po 10 15 minutách. (Tesařová, 2014). 34

Vliv teplot na jednotlivé prvky lepeného spoje Pevnost a tuhost nábytkového spoje je ovlivněna mnoha faktory. Mezi ně můžeme řadit (Joščák, 1999): Vlastnosti materiálu (mechanické, fyzikální, chemické, struktura materiálu) Druh konstrukce (tvar a rozměry, druh a tuhost spojovacích prvků, počet spojovacích prvků, rozteč spojovacích prvků) Opracování styčných ploch (tolerance, drsnost povrchu) Technologie (technologie lepení, teplota, čas, tlak, tloušťka lepené spáry) Způsob namáhání (zatížení dynamické, statické, trvalé, typ zatížení, vnitřní napětí v materiálech, vlivy okolního prostředí) Podmínky tepelného a vlhkostního namáhání při přepravních operacích A právě mezi tyto faktory je zahrnut a má velký účinek právě vliv okolního prostředí, který je definován atmosférickými podmínkami, jako je teplota a vlhkost vzduchu, které mají značně měnící vlastnosti úzce napojené na pevnost dřeva, materiálů na bázi dřeva a lepidla. Je tedy velmi důležité, aby výrobci nábytku, kteří používají prvky spojované lepidly, věděli, jak tyto podmínky působí na pevnost spojů, jelikož v mnoha zemích se teplota a vlhkost pohybují ruku v ruce a v širokém rozmezí. Lepené spoje řadíme mezi pevné a nerozebíratelné, kde spojované dílce svou polohu měnit nemohou. Je od nich vyžadována vysoká pevnost a tuhosti spojení, které je dosaženo nejen spojovacím prvkem (kolík, lamela, pero) nebo konstrukční úpravou dílce (ozuby, čepy), ale v mnoha případech především kvalitou použitého lepidla. Nábytkový spoj je tedy podsestava složená z dílců, které jsou definovány materiály, z nichž jsou vyrobeny, spojovacími prostředky a lepidlem. Tyto prvky se vzájemně ovlivňují svými vlastnostmi a podílí se tak na výsledné pevnosti a tuhosti spoje. Mnoho lepených spojů u nábytku je lepeno bez pomocných konstrukčních prostředků přímo na tupou lepenou spáru, neboť je to dáno efektivností technologických procesů, jako je například nalepování nábytkových folií a krytin a dýh na plochy, olepování bočních ploch nábytkových dílců. Pro bližší pochopení vlivu teplot na lepené spoje je tedy nutné analyzovat tento vliv na jednotlivé prvky obsažené v těchto typech rizikových konstrukčních spojů. 35

Vliv teploty na mechanické vlastnosti kompozitních materiálů na bázi dřeva Kompozitní materiály na bázi dřeva jsou materiály složené z materiálů jednodušších, základních. V nábytkářském průmyslu dominuje jako základní surovina pro kompozitní materiály dřevo nebo jiné lignocelulózové částice. I když tyto materiály překonávají některé nevýhody dřeva, jako heterogenitu, anizotropii, rozměrovou nestálost dále si uchovávají většinu vlastností dřeva (Hrázský, et al., 2007). Vliv teploty na pevnost dřeva S rostoucí teplotou se pevnost a pružnost dřeva snižuje v důsledku plastifikace ligninu, jenž je hydrofobní a termoplastická látka. Vlivem nárůstu teploty do 70 C se pevnost a pružnost sníží jen dočasně, protože dojde k přechodné změně vnitřních energetických hladin bez porušení vzájemně rovnovážných poloh molekul. Vlivem vyšších teplot nad 100 C vznikají ve dřevě trvalé změny způsobené porušením rovnovážně kmitajících molekul a degradací lignino-sacharidového komplexu (Horáček, 2008). Z měření mechanických vlastností, které provedli autoři Sonderegger a Niemz v rozmezí teplot -20 C až 60 C pro materiály MDF, DTD, OSB, překližka BK a SM, masiv SM vyplynul pokles pevnosti v ohybu a modulu pružnosti v důsledku růstu teploty. 36

Obr. 22. Pevnost v ohybu materiálů na bázi dřeva v závislosti na teplotě (Sonderegger et. al. 2006) U kompozitních materiálů kromě vlivu teploty na dřevo resp. dřevní částice je i významný vliv na použité lepidlo pro výrobu materiálu. Obr. 23. Modul pružnosti materiálů na bázi dřeva v závislosti na teplotě (Sonderegger et.al. 2006) 37

Z výsledků zřejmé, že materiály s obsahem lepidla nejsou v tak velké míře ovlivněny teplotami jako masivní dřevo Tab. 1 Procentuální rozdíl hodnot ve srovnání s výsledky dosažené při 20 C (Sonderegger et.al. 2006) Druh materiálu Pevnost v ohybu ( %) Modul pružnosti ( %) -20 C 60 C -20 C 60 C MDF (18 mm) 19-32 21-41 DTD (18 mm) 8-26 27-43 OSB 3 (18 mm) 6-33 11-31 Překližka pod. (19 mm) 15-24 6-16 Masiv SM pod. (16 mm) 5-39 -6-46 K podobným výsledkům dospěl i Ayrilmis, et. al., 2010, při měřeních v rozmezí teplot -30 C až 30 C pro materiály OSB, MDF a překližka, kdy při zvýšení teploty z 30 C na 0 C se snížila ohybová pevnost o 9,8 % a modul pružnosti o 7,4 %. Při dalším zvyšování teplot z 0 C na 30 C se ohybová pevnost snížila o 12,5 % a modul pružnosti o 9,6 %. Autoři tento jev vysvětlují vznikem ledových krystalů v lumenech buněk a také tuhnutím molekul vody mezi vlákny (fibrilami) celulózy při nízkém obsahu vlhkosti 8-9 %. Tedy, že molekuly vody vyztužily celulózové fibrily stejným způsobem jako lepidlo. Zvýšení ohybové pevnosti a modulu pružnosti materiálů vlivem snížení teploty je také přičítán vlastnostem polymerních látek (lignin, celulóza) obsažené ve dřevě. Při snižování teploty se zároveň snižuje energie jejich molekul, které se navzájem přibližují a tak zvyšují vazebné síly. (Ayrilmis, et. al., 2010) Tepelná odolnost lepidel Při působení snížené nebo zvýšené teploty může v lepidle probíhat fázová přeměna, která přispívá ke změně jeho struktury. Dalším významným faktorem je tepelné napětí ve spoji, které vzniká v důsledku různé roztažnosti lepených materiálů a lepidla. Výsledná spolehlivost spoje není závislá pouze na 38

vlastnostech lepidla, ale také na fyzikálních a chemických mechanismech lepeného materiálu ovlivněné změnou teploty a vlhkosti. Tepelnou stabilitu lepených spojů měřené smykovou zkouškou tahem provedli autoři Clauß, Joščák, Niemz pro lepidla UF, MF, MUF, fenol-resorcinol-formaldehyd (PRF), izokyanát (EPI), PVAC, PUR 1C v rozmezí teplot 20 C až 220 C obr. 24. Obr. 24. Smyková pevnost lepených spojů v závislosti na teplotě (Clauß, et al., 2010) Z obr. 24 je patrné, že průměrné hodnoty pevností lepených spojů jsou závislé na pevnosti lepeného materiálu. Do teploty 110 C dochází k postupnému snižování smykové pevnosti, které je ovlivněno snižováním mechanických vlastností dřeva. V rozmezí teplot 110 C až 150 C je sledováno zvýšení pevnosti lepeného spoje, což je způsobeno poklesem vlhkosti ve dřevě. Při teplotách nad 200 C začíná tepelná degradace materiálu (Clauß, et al., 2010). U PVAC lepidla smyková pevnost výrazně poklesla na teplotě 50 C. Tyto lepidla vykazují termoplastické chování, kdy při zvýšené teplotě měknou a jejich pevnost se snižuje. Někteří autoři uvádí teplotu měknutí polyvinylacetátu v rozmezí 60 80 C (Liptáková, et al., 1989). Tuto závislost teploty na deformaci amorfního polymeru můžeme charakterizovat termomechanickou křivkou, kdy teplota skelného přechodu pro PVAC je 30 C (Wilkes, et al., 2005). Fázové stavy polymerních materiálů 39

Vysoká molekulová hmotnost polymerů způsobuje, že jejich bod varu je ve všech případech vyšší, než je teplota jejich rozkladu (degradace). Z tohoto důvodu u polymerů neexistuje plynný stav. Polymery se mohou nacházet pouze v kapalném nebo tuhém stavu. Podle uspořádání makromolekulárních řetězců v tuhém stavu rozlišujeme vysoce uspořádaný stav krystalický a téměř neuspořádaný stav amorfní (sklovitý). Na rozdíl od nízkomolekulárních látek je pro polymery charakteristický ještě přechodový stav mezi stavem sklovitým a kapalným, tzv. stav kaučukovitý. Polymer lze v tomto stavu malou silou deformovat až o stovky % téměř vratně. Při deformaci dochází k orientaci polymerních segmentů ve směru působení síly díky rotaci segmentů kolem jednoduchých σ- vazeb. Proto po oddálení deformační síly se vrací polymerní řetězec do výchozího stavu, který je termodynamicky výhodnější. Polymer nelze definovat jako tuhou látku ani jako kapalinu, protože při deformaci dochází k nevratnému toku, který je charakteristický pro stav plastický (kapalný). Je patrné, že polymery mohou existovat ve čtyřech fázových stavech, a to krystalickém a 3 amorfních (sklovitém, kaučukovitém, plastickém). O tom, ve kterém z těchto stavů se polymer nachází, rozhoduje především jeho chemické složení, molekulová hmotnost, struktura a teplota. Z hlediska teplotního chování amorfního polymeru jej lze charakterizovat teplotou zeskelnění T (teplota skelného přechodu), u krystalického polymeru teplotou tání T. Pro g m každý polymer je charakteristická tzv. termomechanická křivka, která udává teplotní závislost deformace (resp. napětí) vznikající působením konstantní vnější síly (způsobující konstantní deformaci). Pod teplotou T se amorfní polymer nachází ve sklovitém stavu. Mezi g teplotou T a T se nachází v kaučukovitém stavu, pro který je charakteristická převážně vratná g f deformace. Nad T, tj. v oblasti plastického toku (v plastickém stavu) polymeru, dochází při f působení vnější síly k viskóznímu toku a tím k nevratným změnám. U semikrystalického polymeru pod Tg se amorfní podíl nachází ve sklovitém stavu, mezi T g a T m je v polymeru amorfní podíl v kaučukovitém stavu, nad T m přechází do kaučukovitého stavu i krystalický podíl. Vysoce krystalické polymery nevykazuji kaučukovitou oblast. Tavná lepidla 40

Tavná lepidla jsou termoplastické látky, které po zahřátí přecházejí do plastického (tekutého) stavu a v něm jsou schopny slepovat různé materiály. Po ochlazení spoje ztuhnou a spoj získává velmi rychle požadovanou pevnost. Surovinová báze tavných lepidel: EVA kopolymery, PA, polyuretany, PVC, polyolefiny, kaučuky a termoplastické polyestery. Výhody tavných lepidel: jsou použitelná pro různé druhy substrátů (adherendů, lepených podkladů); aplikuji se pomoci jednostranného nánosu lepidla; mají několikasekundový čas tuhnuti; dávkování tavného lepidla do tavícího zařízení probíhá přímo z přepravního obalu; vývoj tavného lepidla probíhá společně s rozvojem výroby aplikačního zařízeni; široké možnosti sestavení formulací tavných lepidel pro splněni provozních potřeb pro různá použiti; aplikace se uskutečňuje přímo na slepovaný povrch v horizontální nebo vertikální poloze; jednoduché skladování a manipulace v přepravním obalu; jednoduché čištěni a údržba činnosti aplikačního zařízení; není požadavek tenkého nánosu lepidla; nezatěžuji životní prostředí emisemi VOC (100% sušina). (Tesařová 2014) Hodnocení pevnosti lepeného spoje Pevnost lepeného spoje je komplexní vyjádření vlastností lepených podkladových materiálů (adherendů), adheze a koheze lepidla. Bývá vyjádřena jako pevnost v tahu, tlaku a ve smyku, při zatěžováni v tahu nebo tlaku v jednotkách MPa = N/mm 2. Při hodnocení lepidla a pevnosti lepeného spoje se vždy řeší problém nejslabšího článku, a to například: lepeni na MDF se špatnou povrchovou vrstvou, která omezuje proniknuti lepidla do povrchu; lepeni dvou materiálů s rozdílnou tepelnou roztažnosti (kov + sklo); působeni vlhkosti (dřevo + kov); povrchové vrstvy (mastnota, prach); migrace změkčovadel, krystalizace složek lepidla. reakční rychlost dvousložkových lepidel; 41

rychlost tvorby lepeného spoje; pevnost lepeného spoje v tahu a tlaku; pevnost lepeného spoje smykem v tahu a smykem v tlaku; pevnost lepeného spoje v tahu v odlupování; pevnost lepeného spoje při namáhání rázem; odolnost lepeného spoje při použiti tavného lepidla při tepelném namáhání WPS 88, polštářkové zkoušky, studené toky. Lepidla se v dodaném stavu hodnotí stejně jako nátěrové hmoty: obsah netěkavých složek, vzhled, viskozita, konzistence a doba životnosti natužené směsi. Při aplikaci na dřevěné povrchy se hodnotí jejich výtoková doba (konzistence) při nanášení na lepené povrchy, množství nánosu lepidlové směsi na lepený povrch a životnost lepidlových směsí. Vlastnosti lepidel a doporučené aplikace jednotlivých lepidel pro různé klimatické podmínky obsahují evropské normy ČSN EN 204 pro termoplastická lepidla (označeni lepidel D1 až D4) a EN 12765 pro termosetická lepidla (označeni lepidel C1 až C4). V těchto normách jsou lepidla na dřevo zařazena do jednotlivých tříd podle expozice a ve vztahu k pevnosti lepeného spoje. K zařazení lepidla do jedné ze tříd expozice podle tabulky musejí naměřené střední hodnoty pevnosti lepeného spoje dosáhnout minimálních hodnot. Každé lepidlo na dřevo musí být na svém obalu označeno podle této normy D1 až D4 nebo C1 až C4. 3.12. Zkoušení nábytku Cílem zkoušení nábytku je posouzení základních a funkčních rozměrů včetně dovolených úchylek, použitý materiál, úroveň provedení, mechanické vlastnosti, kvalitu povrchové úpravy a v dnešní době je kladen velký důraz na zdravotní nezávadnost. Jedná se o činnost, která stanovuje jeden nebo několik znaků určitého výrobku nebo materiálu. Zkoušky jsou prováděny podle zkušebních metod příslušných technických norem, které dále specifikují technické a bezpečnostní požadavky (Trávník, 2002). České technické normy vztahující se na nábytek, dle zákona 22/97 Sb., nejsou závazné. Ovšem podle zákona č. 102/2001 Sb. o obecné bezpečnosti výrobků se stanovuje výrobcům povinnost uvádět na trh pouze bezpečné produkty, jejichž bezpečnost je posuzována podle technických norem. Z výše uvedeného vyplývá, že normy řešící bezpečnost 42

užívání nábytku jsou závazné (Brunecký, 2009). Pokud dojde k poškození uživatele vadným výrobkem, je za tyto škody zodpovědný výrobce dle zákona 59/1998 Sb. o odpovědnosti za škodu způsobenou vadou výrobku ve znění pozdějších předpisů. Požadavky na nábytek, který neohrožuje bezpečnost osob a životní prostředí, jsou předmětem normy ČSN 91 0100:2006. Pro zkoušení nábytku je předepsáno několik norem, které se dělí podle druhu a použití nábytku, např. norma ČSN EN 14749:2006 bytový a kuchyňský úložný nábytek a pracovní desky nebo ČSN EN 1730:2004 bytový nábytek - stoly atd. Základní kritéria pro navrhování nábytku je tedy odhalení kritických míst konstrukce (tato místa jsou především v konstrukčních vazbách - spojích), dále pevnostně dimenzovat tato místa a zabezpečit dostatečnou pevnost a tuhost konstrukce (Joščák 1999). Nábytek je všeobecně namáhán vnějšími mechanickými silami, které lze dělit z různých hledisek, např. z hlediska vzniku, charakteru účinku (statické, dynamické), podle velikosti síly (osamělé síly nebo spojitá zatížení), z hlediska času po kterou síla působí (stálé, občasné), podle opakování (jednorázové nebo cyklické) atd. Namáhání vzniká normálním používáním, ale také dočasnými situacemi (přeprava, manipulace) a mimořádnými situacemi (např. při oslavě). Za převládající způsob namáhání je považováno statické (vlivem působení vlastní hmotnosti a hmotností uložených předmětů). Dynamické namáhání (při montáži, dopravě, skladování, manipulaci, přemísťování a ukládání uložených předmětů atd.) je méně časté než statické, ale obecně nabývá většího účinku (P. Joščák 1999). V současné době je v platnosti 116 norem, jak v podobě ČSN EN nebo národní formě ČSN, jež řeší přímo problematiku nábytku, včetně vstupních materiálů, zkoušení stability, pevnosti, houževnatosti a především bezpečnosti nábytku, až po podmínky balení výrobků pro zajištění kvality přepravy nábytku ke koncovému zákazníkovi 3.13. Vybrané technické předpisy vztahující k problematice lepených spojení nábytku Základní normy: ČSN 91 0001 Dřevěný nábytek technické požadavky 43

ČSN 91 0102 Nábytek Povrchová úprava dřevěného nábytku technické požadavky Bezpečnost: ČSN 91 0100 Nábytek Bezpečnostní požadavky Zkoušení: ČSN EN 14749 Bytový a kuchyňský úložný nábytek a pracovní desky Bezpečnostní požadavky a metody zkoušení ČSN EN 205 Lepidla - Lepidla na dřevo pro nekonstrukční aplikace - Stanovení pevnosti lepeného spojení ve smyku při tahovém namáhání ČSN EN 923 A1_Lepidla - Termíny a definice ČSN EN 13354 Desky z rostlého dřeva (SWP) - Kvalita lepení - Metoda zkoušení ČSN EN ISO 527-3 Plasty - Stanovení tahových vlastností - Část 3: Zkušební podmínky pro fólie a desky ČSN EN 204 Klasifikace termoplastických lepidel na dřevo pro nekonstrukční aplikace ČSN EN 1939:2004 Samolepicí pásky Stanovení pevnostních vlastností při odlupování ČSN EN 28510-1 Lepidla Zkouška v odlupování zkušebního tělesa z ohebného a tuhého adherendu Část 1- Odlupování pod úhlem 90 o ČSN EN ISO 8256 Plasty Stanovení rázové houževnatosti v tahu ČSN EN ISO 291 Plasty - Standardní prostředí pro kondicionování a zkoušení ČSN EN ISO 8510-2 Lepidla Zkouška v odlupování zkušebního tělesa z ohebného a tuhého adherendu - Část 2 Odlupování pod úhlem 180 stupňů ČSN EN 311 Desky ze dřeva Přídržnost povrchu - Zkušební metoda Pracovní postup 01 (vychází z ČSN EN 311) Statické zatížení můžeme ho charakterizovat jako působení síly po dlouhou dobu, která se pomalu a rovnoměrně zvětšuje v čase. Dynamické zatížení působí ihned a plnou silou v podobě rázů a úderů, jejichž velikost a směr se rychle mění v čase. Zatížení nábytku dělíme do skupin: 44

Zatížení vyvolané vlastní hmotností Zatížení při používání (přemisťování, ukládání předmětů) Zatížení vyvolané uloženými předměty Zatížení při přepravě, manipulaci, skladování a montáži Zatížení působením sil při extremních změnách teplot Konstrukční části jsou nejvíce namáhané na ohyb, krut, tlak a smyk. Tvarová stabilita částí nábytku je ovlivněna podmínkami, za jakých jsou hotové výrobky přepravovány, kde jsou hotové výrobky používány včetně rozložení teploty a vlhkosti. Také závisí na konstrukci a rozměrech prvků. 3.14. Rozlišení namáhání nábytkových spojů Při zatížení nábytkových konstrukcí nejčastěji dochází k deformacím a porušení nábytku ve spojích z důvodu jejich nízké účinnosti v porovnání s únosnosti dílce. Můžeme tedy nábytkové spoje považovat za nejslabší článek konstrukce a při návrhu nového výrobku je nutné věnovat jejich dimenzování zvýšenou pozornost. Přemisťování a užívání výrobku je zdrojem různých druhů namáhání, které jsou uvedeny na Chyba! Nenalezen zdroj odkazů.. Ovšem je nutné poznamenat, že v reálné konstrukci nábytku jsou spoje vystaveny kombinaci různých druhů namáhání silami nebo momenty sil. a)smyk v úhlové rovině b)smyk v příčné rovině c)namáhání v tahu d)ohyb v úhlové rovině e)ohyb v příčné rovině f)namáhání v krutu Obr. 25. Druhy namáhání spojů (Joščák, 1999) 45

Vliv činitelů na únosnost a tuhost nábytkových spojů (Joščák, 1999): Vlastnosti spojovaného materiálu Mechanické (pevnost, pružnost, houževnatost) Fyzikální (obsah vlhkosti, teplota) Chemické Konstrukce Tvar a rozměry (druh spoje, povrch lepené plochy) Opracování styčných ploch Tolerance (těsnost, vůle) Hladkost povrchu Technologie Technologie lepení (lisovací čas, tlak, teplota, doba vytvrzení) Tloušťka nánosu lepidla (druh lepidla, těsnost spojení) Druh namáhání spoje Způsob zatížení (statické, resp. trvalé, dynamické) Směr působení vnějších sil (tlak, tah, ohyb) Vnitřní napětí ve dřevě a v lepené spáře Klimatické změny (teplota, vlhkost) 3.15. Pevnostní vlastnosti nábytkových spojů z plošných dílců Pro zjištění pevnostních parametrů spojů se nejčastěji používá experimentálních metod, které jsou provedeny na zkušebních strojích, kde je současně měřena působící síla nebo moment a deformace. Výsledkem vztahu přetvoření a vnější působící síly je pracovní diagram. Diagram lze rozdělit do dvou oblastí a to na lineární část po mez úměrnosti, kde napětí je ve spoji rovnoměrně rozloženo a vznikají pouze deformace pružné. Pokud přerušíme působení vnějších sil v tomto bodě, spoj se vrátí do původního stavu. Nad mezí úměrnosti již napětí v tělese není rovnoměrně rozloženo a deformace mají plastický charakter (Horáček, 2008). 46

Se vzrůstajícím napětím nakonec dochází ke ztrátě pevnosti a tento bod nazýváme únosnost spoje M (F) max. Maximální posunutí (přetvoření) nebo úhlovou deformaci v tomto bodě označujeme jako deformaci na mezi únosnosti φ (u) max (Joščák, 1999). Obr. 26. Obecný tvar pracovního diagramu spojů (Joščák, 1999) Podílem únosnosti spoje F (M) max a deformace na mezi únosnosti φ (u) max vyjádříme koeficient tuhosti a obrácenou hodnotou koeficient poddajnosti. 4. Metodika práce V práci je sledován vliv působení vyšších a nižších teplot na kvalitu lepených spojů z technologické operace olepování bočních ploch nábytkových dílců úložného nábytku vyrobené z dřevotřískové desky a při použití všeobecně používaného tavného lepidla typu EVA při porovnání se spoji uloženými ve standardních podmínkách (teplotě T = 23±2 C a relativní vlhkosti vzduchu φ = 50±5%). Konstrukce úložného nábytku je nejčastěji namáhána svislým statickým zatížením způsobené vlastní vahou výrobku a uložených předmětů. V průběhu životnosti působí na nábytek i nefunkční zatížení vyvolané manipulací nebo přepravními podmínkami v logistických operacích, kde jsou konstrukční spoje vystaveny namáhání ohybem v úhlové rovině, který je nejméně pevný ze všech druhů zatížení spoje a tím také následně namáháním olepených nábytkových dílců v lepené spáře ve smyku. 47

Z pohledu zkušebních metod vztahujících se k testování lepidel v lepené spáře při lepení ploch nábytkových dílců dekoračními materiály, ať už na hlavních plochách nebo při olepování bočních ploch dílců, jsou používané metody značně omezené. O nějaké aplikaci testování v prostředí se zvýšenou nebo sníženou teplotou nelze vůbec hovořit. Testování podle současných platných norem probíhá ve svých metodických pokynech většinou po klimatizaci ve standardních podmínkách (T = 23±2 C, φ = 50±5%). V některých případech probíhalo testování po vystavení zkušebních vzorků zvýšeným nebo sníženým hodnotám teploty a vlhkosti v určitém časovém režimu až do extrémních hodnot, přičemž samotná metodika při konečném úkonu testování ve stroji vždy hovoří o působení sil po klimatizaci zkušebních vzorků ve standardních podmínkách (T = 23±2 C, φ = 50±5%). Pouze metoda testování tavných lepidel s názvem Odolnost lepidla proti zvýšené teplotě je svou metodikou provedení situována do prostředí laboratorní sušárny, kdy se zaznamenává čas a teplota při standardním zatížení, při níž dojde k uvolnění zatíženého tělíska v lepené spáře přímo v prostředí se zvýšenou teplotou. Obr. 27. Příklad zkoušky lepidla metodou Odolnost lepidla proti zvýšené teplotě (Zdroj vlastní foto) 48

Současné metody testování ve vztahu k lepené spáře lze sledovat na těchto zkouškách: 4.1. Dlátová zkouška Hodnocení pevnosti nalepování nábytkových krytin metodou odtrhu. Informativně je možno provádět zjišťování pevnosti lepeného spoje metodou odtrhování pásky nožem. Při této metodě se hodnotí pevnost lepení 6. stupni, přičemž dobrý spoj musí vyhovovat aspoň 3. stupni podle tabulky. Testování se provádí po vychladnutí lepeného spoje na dílenskou teplotu. Kvalita lepení se hodnotí: 1. nůž mezi konstrukční desku a olepovací pásku lehce vnikne, páska se dá sloupnout volným tahem po celé délce dílce 2. nůž vnikne do spáry lehce, pásek se nedá sloupnout v celé délce, lze jej však odstranit odřezáním nožem 3. nůž vniká do spáry obtížněji, při odtahování pásky rukou se páska zalamuje, nožem se dá páska odřezat, Je cítit již větší odpor a pří odřezávání nelze celou dýhu sloupnout. Na lepené spáře jsou místy vidět oddělená dřevní vlákna. 4. do spáry vniká nůž obtížněji, páska se zalamuje_nelze ji již odloupnout rukou, pouze při odřezávání nožem se podaří ji v celé délce odtrhnout se silným odporem do vzdálenosti maximálně 50 mm. Na lepené spáře jsou vidět oddělená dřevní vlákna. 5. nůž do spáry vniká obtížně, vjíždí do konstrukční desky nebo vybíhá ven páskou, při odstraňování Lze ji jen obtížně odříznout v celé šířce pásky v kratších vzdálenostech. Ve spárách zůstávají vytržená hrubší dřevní vlákna. 6. nůž do spáry vniká obtížně, vjíždí do konstrukční desky nebo vybíhá ven páskou. Páska se nedá nožem oddělit v lepené spáře. 4.2. Přídržnost Je pevnost nebo jakost lepení mezi třískami nebo vlákny povrchové vrstvy desky a středovou vrstvou (u surových desek) nebo mezi opláštěním a podkladovou deskou (u 49

opláštěných desek). Tedy i olepení bočních ploch dílců. Vychází z metodiky ČSN EN 311 Desky ze dřeva Přídržnost povrchu Zkušební metoda. Podstatou zkoušky je stanovení tahové síly potřebné k odtržení určité plochy povrchu opláštěné nebo surové desky. (Zdroj: Pracovní postup 01 (vychází z ČSN EN 311) ze dne 3.1.2007) Ocelový hříbek o průměru (20,0 ± 0,1) mm a o dostatečné tloušťce zabraňující prohnutí při zkoušce. Typický příklad je znázorněn na obrázku 34. Trhací zkušební stroj s dostatečným rozsahem sil, s přesností 1 % dosažené síly a s nastavitelnou rychlostí posuvu. Rozměry v mm Obr. 28. Zkušební tělísko s mezidruhovou drážkou a příklad ocelového hříbku 50

Obr. 29. Ocelový tahový přípravek na kloubovém závěsu. Před nalepením ocelových tělísek se všechny zkušební vzorky klimatizují do konstantní hmotnosti při relativní vlhkosti vzduchu (65 ± 5) % a teplotě (20:±: 2) o C. Přídržnost povrchu SS v MPa se vypočítá podle následující rovnice = [ MPa ] Kde F je nejvyšší síla [ N ]; A plocha povrchu (314 mm 2 ). Výsledek se uvede s přesností na 0,01 N/mm 2. Obr. 30. Umístění vzorku v čelistech (Zdroj vlastní foto) Tato metoda byla doposud prováděna za standardních podmínek klimatizovaných vzorků na podmínky prostředí při relativní vlhkosti vzduchu (65 ± 5) % a teplotě (20 ± 2) o C. Testování s aplikací přímého působení tepla nebo chladu s použitím tepelné komory při přímém odtrhu zkoušky přídržnosti doposud využito nebylo. 51

Obr. 31. Umístění vzorku v tepelné komoře (Zdroj vlastní foto) Obr. 32. Obr. 33. Sestava trhacího stroje stepanou komorou a napojení na chladicí medium (Zdroj vlastní foto) 4.3. Smykový tlak pod úhlem Metoda vychází z kombinace normálního napětí σ a smykového napětí τ proti úhlu γ působícího v hodnotě 45 o při zatížení tlakem (Dubovský, J. 1990) 52

Obr. 34. Graf normálního napětí σ a smykového napětí τ proti úhlu γ při zatížení tlakem (Dubovský, J. 1990) Výpočet smykového napětí je řízeno následující rovnicí a je vyjádřeno v MPa =. [ MPa ] Obr. 35. Smykový tlak pod úhlem 45o (Dubovský, J. 1990) 4.4. Zatížení ve spáře odlupováním ABS pod úhlem 90 o 53

Tato část normy uvádí zkoušku odlupování pod úhlem 90 o při definovaných podmínkách za účelem stanovení odolnosti proti odlupování lepených spojů připravených ze dvou adherendů, z nichž jeden je ohebný. Při použití běžného trhacího zkušebního zařízení není přesně dodržen konstantní úhel odlupování 90 o. Zkouška odlupování pod úhlem 90 o je vhodná především pro méně ohebné adherendy pro které nelze zkoušku pod úhlem 180 0 použít z důvodů tvorby trhlin v adherendech, praskání nebo delaminace. Lepený spoj vzorku ke zkoušce je připravován ze dvou adherendů a hodnoceného lepidla. Adherendy jsou potom od sebe oddělovány odlupováním rovnoměrnou rychlostí tak, že odlupování začíná od otevřené části spoje a postupuje po celé délce lepeného spoje vzorku. Síla působí přibližně kolmo k rovině spoje prostřednictvím odlupované části ohebného adherendu. Trhací zkušební zařízení, vyvíjející tahovou sílu s konstantní rychlostí pohybu čelistí zařízení musí být vybaveno přípravkem k měření sil a rovněž softwarovým vybavením řídící jednotky. Lepený povrch vzorku musí mít šířku (25,0 ± 0,5) mm a minimální délku 150 mm. Doporučovaná rychlost posuvu čelisti je (50+5) mm/min. Vyjádření výsledků se odvíjí ze zápisu síly do grafického vyjádření na délce zkušebního tělesa, přičemž se vyhodnotí průměrná odlupovací síla v N planimetricky proložením přímky, nebo jiným vhodným způsobem, pokud se požaduje přesnější výstup, spočítá se aritmetický průměr ze středních hodnot špiček a poklesů, a rovněž aritmetické průměry z maximálních a minimálních sil, jak je vyjádřeno na obr. 42 54

Obr. 36. Grafické vyjádření průběhu odlupování Obr. 37. Agregát pro odlupování na trhacím stroji Instron (Zdroj vlastní foto) Obr. 38. Agregát pro odlupování na trhacím stroji Instron detail (Zdroj vlastní foto) 55

5. Výsledky měření 5.1. Technické parametry použité DTD L 25 Rozlupčivost desky je vlastnost odolávat silám v tahu působícím kolmo k rovině desky a vyjadřuje se hodnotou napětí o parametru 0,45 MPa (Zdroj ASTM D1037-12) Ověření této vlastnosti probíhalo na vzorcích o velikosti 50 x 50 mm ± 1mm v počtu 10 kusů pro každou kontrolovanou teplotu metodou dle ČSN EN 319 Třískové a vláknité desky. Stanovení pevnosti v tahu kolmo na rovinu desky. Obr. 39. Hodnoty napětí při zatěžování silou kolmo k rovině desky při nárůstu teploty po 5oC 56

0,45 Krabicový graf z více proměnných Tabulka1 10v*10c Medián; Krabice: 25%-75%; Svorka: Rozsah neodleh. 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Medián 25%-75% Rozsah neodleh. Odlehlé Extrémy Obr. 40. Krabicový graf napětí při zatěžování silou kolmo k rovině desky při nárůstu teploty po 5oC 0,36 Pevnost DTD L 25 kolmo ROZLUPČIVOST Pevnost [ MPa] Současný efekt: F(9, 71)=2,9111, p=,00544 Dekompozice efektivní hypotézy Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti 0,34 0,32 0,30 Pevnost [ MPa] 0,28 0,26 0,24 0,22 0,20 0,18 0,16 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Teplota Obr. 41. Graf ANOVA napětí při zatěžování silou kolmo k rovině desky při nárůstu teploty po 5oC 57

Obr. 42. Tukeyův test významných rozdílů mezi koeficienty napětí při zatěžování silou kolmo k rovině desky při nárůstu teploty po 5oC Obr. 43. Provádění testů rozlupčivosti při teplotě prostředí laboratoře 5.2. Technické parametry použité ABS hrany Pevnost použité plastické hrany ABS byla ověřována testováním na pevnost v tahu na vzorcích zatěžovaných tahovou silou působící v podélném směru a vyjadřuje se hodnotou napětí v MPa. 58

Ověření této vlastnosti probíhalo na vzorcích o velikosti 60 x 18mm ± 1mm v počtu 10 kusů pro každou kontrolovanou teplotu metodou dle ČSN EN ISO 8256 Plasty - Stanovení rázové houževnatosti v tahu Obr. 44. Hodnoty napětí při zatěžování silou v tahu při nárůstu teploty po 5oC 50 Pevnost hrana ABS Současný efekt: F(13, 113)=557,53, p=0,0000 Dekompozice efektivní hypotézy Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti 45 Tahové napětí [MPa] 40 35 30 25 20 15-30 -20-10 0 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Teplota ( o C) Obr. 45. Graf ANOVA hodnoty napětí při zatěžování silou v tahu při nárůstu teploty po 5oC 59

46 44 42 40 38 36 34 32 30 28 26 24 22 20 18 Krabicový graf z více promìnných hodnoty napětí pri zatežování silou v tahu pri nárustu teploty po 5 o C Tabulka5 14v*10c Medián; Krabice: 25%-75%; Svorka: Rozsah neodleh. -30-10 25 35 45 55 65 Medián 25%-75% Rozsah neodleh. Odlehlé Extrémy Obr. 46. Krabicový graf ANOVA hodnoty napětí při zatěžování silou v tahu při nárůstu teploty po 5oC Obr. 47. Tukeyův test významných rozdílů ANOVA hodnoty napětí při zatěžování silou v tahu při nárůstu teploty po 5oC 60

5.3. Technické parametry použité HPL hrany Rozlupčivost laminátové hrany je vlastnost odolávat silám v tahu působícím kolmo k rovině desky a vyjadřuje se hodnotou napětí. Ověření této vlastnosti probíhalo na vzorcích epoxidovým lepidlem slepených tělísek proti sobě a HPL hrana byla vložena v lepené spáře o velikosti ø 20 mm ±0,1mm x 50 mm ± 1mm v počtu 10 kusů pro každou kontrolovanou teplotu metodou dle ČSN EN 311 Desky ze dřeva Přídržnost povrchu - Zkušební metoda Pracovní postup 1 (vychází z ČSN EN 311) Obr. 48. Hodnoty napětí při zatěžování silou kolmo k rovině hrany HPL při nárůstu teploty 61

9 Teplota; Průměry MNČ Současný efekt: F(2, 22)=3,4013, p=,05163 Dekompozice efektivní hypotézy Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti 8 7 Tahové napětí [MPa] 6 5 4 3 2 1 0-1 25 40 50 Teplota Obr. 49. Graf ANOVA pro hodnoty napětí při zatěžování silou kolmo k rovině hrany HPL při nárůstu teploty 16 Krabicový graf z více proměnných Pevnost hrana PPL 1mm kolmo Tabulka5 3v*10c Medián; Krabice: 25%-75%; Svorka: Rozsah neodleh. 14 12 10 8 6 4 2 0 25 40 50 Medián 25%-75% Rozsah neodleh. Odlehlé Extrémy Obr. 50. Krabicový graf ANOVA pro hodnoty napětí při zatěžování silou kolmo k rovině hrany HPL při nárůstu teploty 62

Obr. 51. Tukeyův test významných rozdílů ANOVA hodnoty napětí při zatěžování silou kolmo k rovině hrany HPL při nárůstu teploty 5.4. Pevnost v lepené spáře HPL Pevnost laminátové hrany nalepené tavným lepidlem EVA na boční plochu nábytkového dílce, na testovacím vzorku je to boční hrana DTD L 25, je vlastnost odolávat silám v tahu působícím kolmo k rovině laminátové hrany a vyjadřuje se hodnotou napětí. Ověření této vlastnosti probíhalo na vzorcích epoxidovým lepidlem přilepených tělísek na HPL hranu. Hrana byla přerušena, v souladu s normou, vykroužením drážky kolem kovového tělíska ø 20 mm ± 0,1mm přes lepenou spáru do hloubky 0,3 ± 0,1 mm. Zkušební vzorky byly připraveny v počtu 10 kusů pro každou kontrolovanou teplotu metodou dle ČSN EN 311 Desky ze dřeva Přídržnost povrchu - Zkušební metoda Pracovní postup 1 (vychází z ČSN EN 311) Obr. 52. Zobrazení zkušebních vzorků pro testování přídržnosti hranových materiálů 63

Obr. 53. Hodnoty napětí v lepené spáře při zatěžování silou kolmo k rovině hrany HPL při nárůstu teploty po 5oC 2,0 Krabicový graf z více proměnných Tabulka4 6v*10c Medián; Krabice: 25%-75%; Svorka: Rozsah neodleh. 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 25 30 35 40 45 50 Medián 25%-75% Rozsah neodleh. Odlehlé Extrémy Obr. 54. Krabicový graf hodnoty napětí v lepené spáře při zatěžování silou kolmo k rovině hrany HPL při nárůstu teploty po 5oC 64

1,7 Pev nost v e spáře PPL Současný efekt: F(5, 51)=13,177, p=,00000 Dekompozice ef ektiv ní hy potézy Vertikální sloupce označují 0,95 interv aly spolehliv osti 1,6 1,5 Pevnost ve spáře PPL (MPa) 1,4 1,3 1,2 1,1 1,0 0,9 0,8 0,7 0,6 25 30 35 40 45 50 Teplota ( o C) Obr. 55. Graf ANOVA pro hodnoty napětí v lepené spáře při zatěžování silou kolmo k rovině hrany HPL při nárůstu teploty po 5oC Obr. 56. Tukeyův test významných rozdílů ANOVA pro hodnoty napětí v lepené spáře při zatěžování silou kolmo k rovině hrany HPL při nárůstu teploty po 5oC 5.5. Pevnost v lepené spáře ABS 1 Pevnost ABS hrany nalepené tavným lepidlem EVA na boční plochu nábytkového dílce, na testovacím vzorkuje to boční hrana DTD L 25, je vlastnost odolávat silám v tahu působícím kolmo k rovině ABS hrany a vyjadřuje se hodnotou napětí. Ověření této vlastnosti probíhalo na vzorcích epoxidovým lepidlem přilepených tělísek na ABS hranu. Hrana byla přerušena, v souladu s normou, vykroužením drážky kolem kovového tělíska ø 20 mm ± 0,1mm přes lepenou spáru do hloubky 0,3 ± 0,1 mm. Zkušební vzorky byly připraveny v počtu 10 kusů pro každou kontrolovanou teplotu metodou dle ČSN EN 311 Desky ze dřeva Přídržnost povrchu - Zkušební metoda Pracovní postup 1 (vychází z ČSN EN 311) 65

Obr. 57. Hodnoty napětí v lepené spáře při zatěžování silou kolmo k rovině hrany ABS 1 při nárůstu teploty po 5oC 2,4 Krabicový graf z více proměnných Tabulka1 Tahové napětí ve spáře ABS 1.sta 14v*11c Medián; Krabice: 25%-75%; Svorka: Rozsah neodleh. 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2-30 -10 25 35 45 55 65 Medián 25%-75% Rozsah neodleh. Odlehlé Extrémy Obr. 58. Krabicový graf pro hodnoty napětí v lepené spáře při zatěžování silou kolmo k rovině hrany ABS 1 při nárůstu teploty po 5oC 66

Napětí[MPa] 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2-0,4 Teplota [oc]; Průměry MNČ Současný efekt: F(13, 92)=20,956, p=0,0000 Dekompozice efektivní hypotézy Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti -30-20 -10 0 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Teplota [oc] Obr. 59. Graf ANOVA pro hodnoty napětí v lepené spáře při zatěžování silou kolmo k rovině hrany ABS 1 při nárůstu teploty po 5oC Obr. 60. Tukeyův test významných rozdílů ANOVA pro hodnoty napětí v lepené spáře při zatěžování silou kolmo k rovině hrany ABS 1 při nárůstu teploty po 5oC 5.6. Pevnost v lepené spáře DÝHA 1 Pevnost javorové dřevěné hrany nalepené tavným lepidlem EVA na boční plochu nábytkového dílce, na testovacím vzorkuje to boční hrana DTD L 25, je vlastnost odolávat silám v tahu působícím kolmo k rovině dýhové hrany a vyjadřuje se hodnotou napětí. Ověření 67

této vlastnosti probíhalo na vzorcích epoxidovým lepidlem přilepených tělísek na dýhovou hranu. Hrana byla přerušena, v souladu s normou, vykroužením drážky kolem kovového tělíska ø 20 mm ± 0,1mm přes lepenou spáru do hloubky 0,3 ± 0,1 mm. Zkušební vzorky byly připraveny v počtu 10 kusů pro každou kontrolovanou teplotu metodou dle ČSN EN 311 Desky ze dřeva Přídržnost povrchu - Zkušební metoda Pracovní postup 1 (vychází z ČSN EN 311) Obr. 61. Hodnoty napětí v lepené spáře při zatěžování silou kolmo k rovině javorové hrany při nárůstu teploty po 5oC 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2 Krabicový graf z více proměnných Tabulka 1 Tahové napětí ve spáře DÝHA 1.sta 14v*11c Medián; Krabice: 25%-75%; Svorka: Rozsah neodleh. -30-10 25 35 45 55 65 Medián 25%-75% Rozsah neodleh. Odlehlé Extrémy 68

Obr. 62. Krabicový graf pro hodnoty napětí v lepené spáře při zatěžování silou kolmo k rovině javorové hrany při nárůstu teploty po 5oC 2,5 Pevnost ve spáře DÝHA 1 Současný efekt: F(13, 123)=65,008, p=0,0000 Dekompozice efektivní hypotézy Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti 2,0 Tahové napětí [ Pa ] 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5-30 -20-10 0 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 Teplota [oc] Obr. 63. Graf ANOVA pro hodnoty napětí v lepené spáře při zatěžování silou kolmo k rovině javorové hrany při nárůstu teploty po 5oC Obr. 64. Tukeyův test významných rozdílů ANOVA pro hodnoty napětí v lepené spáře při zatěžování silou kolmo k rovině javorové hrany při nárůstu teploty po 5oC 69

5.7. Pevnost ve spáře tlakový smyk - zatížení Pevnost u této metody je vlastnost odolávat silám vycházejícím z kombinace normálního napětí σ a smykového napětí τ proti úhlu γ působícího v hodnotě 45 o při zatížení tlakem na HPL hrany nalepené tavným lepidlem EVA na plochu nábytkového dílce, na testovacím vzorkuje to oboustranně olepená DTD HPL krytinou. Vyjadřuje se hodnotou napětí v MPa. Ověření této vlastnosti probíhalo na vzorcích 50 x 50mm ± 0,1 mm. Obr. 65. Zobrazení zkušebních vzorků pro testování pevnosti ve spáře pro tlakový smyk u hranových materiálů Obr. 66. Hodnoty zatížení v lepené spáře při testování pevnosti ve spáře pro tlakový smyk u hranových materiálů při nárůstu teploty 70

70 Krabicový graf z více proměnných Průměr zatížení při odlupování ABS 1 Tabulka1 9v*8c Medián; Krabice: 25%-75%; Svorka: Rozsah neodleh. 60 50 40 30 20 10 0-10 -20-20 -10 0 25 30 35 40 45 50 Medián 25%-75% Rozsah neodleh. Odlehlé Extrémy Obr. 67. Krabicový graf pro hodnoty zatížení v lepené spáře při testování pevnosti ve spáře pro tlakový smyk u hranových materiálů při nárůstu teploty 10000 Pevnost ve spáře tlakový smyk - zatížení Současný efekt: F(4, 25)=139,29, p=,00000 Dekompozice efektivní hypotézy Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti 9000 8000 7000 Zatížení Fmax (N) 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0-1000 -2000 20 40 50 60 70 Teplota 71

Obr. 68. Graf ANOVA pro hodnoty zatížení v lepené spáře při testování pevnosti ve spáře pro tlakový smyk u hranových materiálů při nárůstu teploty Obr. 69. Tukeyův test významných rozdílů ANOVA pro hodnoty zatížení v lepené spáře při testování pevnosti ve spáře pro tlakový smyk u hranových materiálů při nárůstu teploty 5.8. Pevnost ve spáře tlakový smyk - napětí τ Pevnost u této metody je vlastnost odolávat silám vycházejícím z kombinace normálního napětí σ a smykového napětí τ proti úhlu γ působícího v hodnotě 45 o při zatížení tlakem na HPL hrany nalepené tavným lepidlem EVA na plochu nábytkového dílce, na testovacím vzorkuje to oboustranně olepená DTD HPL krytinou. Vyjadřuje se hodnotou napětí v MPa. Ověření této vlastnosti probíhalo na vzorcích 50 x 50mm ± 0,1 mm. (Obr.: 72) Obr. 70. Hodnoty pevnosti v lepené spáře pro tlakový smyk u hranových materiálů při nárůstu teploty 72

2,6 2,4 2,2 2,0 1,8 1,6 1,4 1,2 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0-0,2 Krabicov ý graf z v íce proměnných Tabulka2 6v *7c Medián; Krabice: 25%-75%; Sv orka: Rozsah neodleh. 20 C 40 C 50 C 60 C 70 C 80 C Medián 25%-75% Rozsah neodleh. Odlehlé Extrémy Obr. 71. Krabicový graf pro hodnoty pevnosti v lepené spáře pro tlakový smyk u hranových materiálů při nárůstu teploty 3,0 Pevnost ve spáře tlakový smyk - napětí τ(mpa) Současný efekt: F(4, 28)=156,85, p=0,0000 Dekompozice ef ektivní hypotézy Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti 2,5 Napětí v šíkmém smyku (MPa) 2,0 1,5 1,0 0,5 0,0-0,5 20 40 50 60 70 Teplota Obr. 72. Graf ANOVA pro hodnoty pevnosti v lepené spáře pro tlakový smyk u hranových materiálů při nárůstu teploty 73

Obr. 73. Tukeyův test významných rozdílů ANOVA pro hodnoty pevnosti v lepené spáře pro tlakový smyk u hranových materiálů při nárůstu teploty Obr. 74. Detail začátku porušení těles v smyku při 20oC Obr. 75. Detail porušení těles v smyku nahřívaných na teplotu t 50 C Obr. 76. 74

Obr. 77. Porušení v smyku mezi fólií a lepidlem, T = 60 C Obr. 78. Porušení v smyku mezi fólií a lepidlem, T = 70 C 60 C 60 C 70 C Obr. 79. Porušení v smyku - Tělesa po smykové zkoušce 5.9. Průměr zatížení při průměrné hodnotě metoda odlupování Odolnost proti odlupování lepených spojů připravených ze dvou adherendů, z nichž jeden je ohebný. Při použití běžného trhacího zkušebního zařízení není přesně dodržen 75

konstantní úhel odlupování 90 o. Zkouška odlupování pod úhlem 90 o je vhodná především pro méně ohebné adherendy pro které nelze zkoušku pod úhlem 180 0 použít z důvodů tvorby trhlin v adherendech, praskání nebo delaminace. Lepený spoj vzorku ke zkoušce je připravován ze dvou adherendů a hodnoceného lepidla, přičemž ohebným adherendem byla ABS 1nalepená tavným lepidlem EVA na DTD L 25 v počtu 8 kusů pro každou měřenou teplotu. (Dle ČSN EN 28510-1 Lepidla Zkouška v odlupování zkušebního tělesa z ohebného a tuhého adherendu Část 1- Odlupování pod úhlem 90 o ) Obr. 80. Základní rozměry vzorků 76

Obr. 81. Průměr zatížení při průměrné hodnotě metoda odlupování 70 Průměr zatížení při průměrné hodnotě metoda odlupování Krabicový graf z více proměnných Tabulka1 9v*8c Medián; Krabice: 25%-75%; Svorka: Rozsah neodleh. 60 50 40 30 20 10 0-10 -20-20 -10 0 25 30 35 40 45 50 Medián 25%-75% Rozsah neodleh. Odlehlé Extrémy Obr. 82. Krabicový graf pro hodnoty průměru zatížení při průměrné hodnotě metoda odlupování 77

Průměr zatížení při průměrné hodnotě (5 špičky + poklesy) [N] 60 50 40 30 20 10 0-10 -20 Průměr zatížení při průměrné hodnotě (5 špičky + poklesy) Současný efekt: F(8, 60)=14,939, p=,00000 Dekompozice efektivní hypotézy Vertikální sloupce označují 0,95 intervaly spolehlivosti -20-10 0 25 30 35 40 45 50 Teplota Obr. 83. Graf ANOVA pro průměr zatížení při průměrné hodnotě metoda odlupování Obr. 84. Tukeyův test významných rozdílů ANOVA pro hodnoty průměru zatížení metodou odlupování 78

Obr. 85. Detail průběhu metody odlupování Obr. 86. Obr. 87. Obr. 88. Detailní pohled na odloupnutý povrch lepené spáry tavného lepidla při 30oC 79

Obr. 89. Detailní pohled na odloupnutý povrch lepené spáry tavného lepidla při +25oC Obr. 90. Obr. 91. Detailní pohled na odloupnutý povrch lepené spáry tavného lepidla při +45oC 80