Vliv modifikace lepidel termosety na ohybové vlastnosti vrstveného dřeva

Bc. Dominik Sládek

Master's thesis

Influence of thermoset adhesive modification on bending properties of laminated wood

Abstract:

Téma závěrečné práce se zabývá problematikou lepení dřevin, které jsou charakteristické tím, že se obtížně lepí. Pro tuto práci bylo použité dřevo dubu, buku a akátu. Lepené nosníky byly vystaveny ohybovému statickému a dynamickému namáhání pro vyhodnocení vlivu aplikace termosetů do adhezivního systému. Částice termosetů by měly podpořit a zvýšit pevnost adhezivního systému. Byly provedeny dvě varianty lepení, a to referenční pouze s použitím jednosložkového PUR lepidla typu Kestopur 1030. Druhou metodou bylo lepení využívající kombinaci jednosložkového PUR lepidla stejného typu Kestopur 1030, hloubkové penetrace typu DEKPRIMER NANO a částice termosetu na bázi epoxyfenolických pryskyřic s velikostí frakce 1-60 nm. Adheze lepidla k lepenému povrchu se významně odvíjí od stupně opracování povrchu, proto v práci byla řešena tato problematika. Byly použity dva rozdílné typy opracování, a to broušení o zrnitosti brusného papíru 120 s úběrem 0,1 mm a frézování s frézovací hlavou se čtyřmi noži s úběrem 0,2 mm. Na základě provedené FTIR analýzy, nově vytvořený adhezivní systém vytváří hydrofobní lepenou spáru. Z tohoto důvodu byly zkušební soubory testovány při rozdílných vlhkostních stavech. První vlhkostní stav byl, že vzorky byly klimatizovány na 12 % vlhkosti. Druhý stav byl za zvýšené vlhkosti v rozmezí 15–21 %. V rámci analýzy vlivu sledovaných faktorů na statické ohybové vlastnosti byly řešeny standartní charakteristiky trojbodového ohybu jako je modul pružnosti, mez úměrnosti a mez pevnosti. Dynamické ohybové namáhání bylo vyhodnocováno na základě rázové zkoušky pomocí Charpyho kladiva. Zvolené zkoušky by měly prokázat, jestli bude docházet při zvýšené vlhkosti ke komplexnějšímu namáhání adhezivního systému. Dále zlepšení adheze lepidla na lepený povrch po opracovaní a následného přidání termosetu s hloubkovou penetrací.

Abstract:

The topic of the final thesis deals with the problem of gluing wood species that are characterized by the fact that they are difficult to glue. The wood used for this work was oak, beech and acacia. The glued beams were subjected to bending static and dynamic stresses to evaluate the effect of applying thermosets to the adhesive system. The thermoset particles should support and increase the strength of the adhesive system. Two adhesive bonding options were carried out, namely the reference only using a single component PUR adhesive such as Kestopur 1030. The second method was bonding using a combination of a single component PUR adhesive of the same type Kestopur 1030, a DEKPRIMER NANO type deep penetration and epoxy-phenolic resin based thermoset particles with a fraction size of 1-60 nm. The adhesion of the adhesive to the bonded surface is significantly dependent on the degree of surface treatment, therefore this issue was addressed in this work. Two different types of machining were used, namely 120 grit sandpaper grinding with 0.1 mm removal and milling with a four-knife milling head with 0.2 mm removal. Based on FTIR analysis, the newly developed adhesive system produces a hydrophobic bonded joint. For this reason, the test sets were tested at different moisture conditions. The first humidity condition was that the samples were conditioned to 12% humidity. The second condition was under elevated humidity ranging from 15-21%. The standard three-point bending characteristics such as modulus of elasticity, proportionality limit and ultimate strength were addressed in the analysis of the effect of the studied factors on the static bending properties. The dynamic bending stresses were evaluated based on the Charpy hammer impact test. The chosen tests should demonstrate if more complex stresses will occur in the adhesive system at elevated humidity. Furthermore, the improvement of adhesion of the adhesive to the bonded surface after machining and subsequent addition of a thermoset with deep penetration.

Keywords

adheziva, lepené vrstvené dřevo, hloubková penetrace, pevnost v ohybu, dub, buk, akát, opracování povrchu

Keywords

adhesives, glued laminated timber, bending properties, oak, beech, acacia, surface treatment, deep penetration

Language used: Czech

Date on which the thesis was submitted / produced: 6. 4. 2023

Thesis defence

• Date of defence: 23. 5. 2023
• Supervisor: Ing. Adam Sikora, Ph.D.
• Reader: Jan Reisner, externi

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Master programme:
Wood Engineering