Jabroc - novodobý kompozitní materiál na bázi dřeva

Bc. Jiří Hrdina

Diplomová práce

Jabroc - modern wood-based composite material

Anotace:

Abstrakt Jabroc je deska vyrobená z neimpregnovaných dýh denzifikovaného bukového dřeva lepená fenolformaldehydovou pryskyřicí a lisovaná za vysoké teploty a tlaku, čímž získá výborné mechanické vlastnosti a tvarovou stabilitu. V této práci se posoudí možnost využití Jabroc jako výztuhy dřevěného jádra sjezdových lyží a jeho dostupnost na celosvětovém trhu. Za tímto účelem je u Jabroc a dřeva Fagus silvatica, Fraxinus excelsior a Betula pendula provedeno měření 1) drsnosti (Ra) a vlnitosti (Wa) povrchu použitím kontaktního profilometru Taylor Hobson FORM TALYSURF 50, 2) smáčivosti povrchu metodou měření kontaktního úhlu vody a dijodmethanu, s použitím software Krüs Advance. Také je pomocí zkušebního stroje UTS 50 testována smyková pevnost lepeného spoje v tahu u Jabroc v kombinaci s lamelami výše uvedeného dřeva, při porovnání pevnosti dvou druhů fenolformaldehydových lepidel (FFR), konkrétně AkzoNobel a Dynea. Smáčivost Jabroc je v porovnání s ostatním dřevem nižší (kontaktní úhel vody 70,82° a dijodmethanu 36,19°), z toho důvodu bylo vybráno FFR lepidlo. Nejvíce podobnou drsnost a vlnitost povrchu jako Jabroc (Ra v podélném směru 1,99 μm, příčně 5,10 μm, Wa podél 8,53 μm, příčně 11,21 μm) má dřevo Betula pendula (Ra podélně 1,38 μm, příčně 3,47 μm, Wa podél 7,40 μm, příčně 9,04 μm). To souvisí s nejvyšší smykovou pevností u kombinace Jabroc s Betula pendula (13,68 MPa - Dynea, 13,46 MPa - AkzoNobel). Pro lepení Jabroc se sebou samým je vhodnější lepidlo Dynea (13,24 MPa, o 1,72 MPa více, než u lepidla AkzoNobel). Pro lepení Jabroc s Fagus silvatica je lepší lepidlo AkzoNobel (12,63 MPa), pro Jabroc s Fraxinus excelsior je lepší Dynea (12,55). Jelikož bylo dosaženo vysoké pevnosti lepeného spoje bez ohledu na výběr lepidla nebo kombinaci dřev, bude pro výrobu jádra lyží pravděpodobně zvoleno Lepidlo AkzoNobel, které má lepší technologické parametry jako je snazší příprava, nižší vizkozita a lepší roztíratelnos, než má lepidlo Dynea.

Abstract:

Abstract Jabroc is a panel manufactured from non-impregnated veneers of densified beech wood, bonded with phenol-formaldehyde resin and hot-pressed under high temperature and pressure, thereby achieving excellent mechanical properties and dimensional stability. This study will evaluate the potential use of Jabroc as reinforcement for the wooden core of alpine skis and its availability in the global market. For this purpose, measurements were conducted on Jabroc and on wood samples of Fagus sylvatica, Fraxinus excelsior, and Betula pendula, including 1) Surface roughness (Ra) and waviness (Wa) assessments using a Taylor Hobson FORM TALYSURF 50 contact profilometer, and 2) Surface wettability evaluation via contact angle measurements with water and diiodmethane, utilizing Krüs Advance software.In addition, the shear strength of the adhesive joint under tensile loading was tested on Jabroc in combination with veneers of the aforementioned woods using a UTS 50 testing machine, comparing the performance of two types of phenol-formaldehyde adhesives (FFR), specifically those from AkzoNobel and Dynea. The wettability of Jabroc is lower compared to that of other wood types, as demonstrated by a water contact angle of 70.82° and a diiodmethane contact angle of 36.19°, which is why an FFR adhesive was chosen. The wood that exhibits surface roughness and waviness most similar to Jabroc (with a longitudinal Ra of 1.99 μm, transverse Ra of 5.10 μm, longitudinal Wa of 8.53 μm, and transverse Wa of 11.21 μm) is Betula pendula (which has a longitudinal Ra of 1.38 μm, transverse Ra of 3.47 μm, longitudinal Wa of 7.40 μm, and transverse Wa of 9.04 μm). This similarity is reflected in the highest shear strength observed in the combination of Jabroc with Betula pendula (13.68 MPa for Dynea and 13.46 MPa for AkzoNobel). For bonding Jabroc with itself, the Dynea adhesive is preferable, achieving a strength of 13.24 MPa—1.72 MPa higher than that of the AkzoNobel adhesive. For bonding Jabroc with Fagus sylvatica, the AkzoNobel adhesive is superior (12.63 MPa), whereas for bonding Jabroc with Fraxinus excelsior, the Dynea adhesive is more suitable (12.55 MPa). Since high adhesive joint strength was achieved regardless of the choice of adhesive or wood combination, the AkzoNobel adhesive is likely to be selected for ski core production, as it offers superior technological parameters—such as easier preparation, lower viscosity, and better spreadability—compared to the Dynea adhesive.

Klíčová slova

zhuštěné neimpregnované dřevo, buk, fenolformaldehydová pryskyřice, pevnost lepeného spoje ve smyku.

Keywords

densified non-impregnated wood, beech, phenol-formaldehyde resin, shear strength of the adhesive joint

Jazyk práce: čeština

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 6. 4. 2025

Obhajoba závěrečné práce

• Vedoucí: Ing. Tereza Jurczyková, PhD.
• Oponent: Michal Malina, externi

Česká zemědělská univerzita v Praze

Fakulta lesnická a dřevařská

Magisterský studijní program:
Dřevařské inženýrství