Návrh konstrukce a mechanické testování skateboardové desky z lokálních druhů dřeva

Martin Sýkora

Bachelor's thesis

Construction design and mechanical testing of a skateboard deck made from local wood species

Anotácia:

Cílem této bakalářské práce bylo vytvořit testovací vzorek pro výrobu skateboardové desky. Materiálem měla být taková kombinace lokálních evropských dřevin, aby se během mechanických zkoušek dosáhlo stejných, v ideálním případě ještě lepších mechanických vlastností, než vykazují průmyslově vyráběné a běžně dostupné desky z kanadského javoru (Acer saccharum). Experimenty byly prováděny na zkušebních sedmivrstvých specificky křížem lepených překližovaných tělesech. Celkem bylo testováno 9 navržených skladeb z předem zvolených evropských dřevin – buku lesního (Fagus sylvatica), břízy bělokoré (Betula pendula), jasanu ztepilého (Fraxinus excelsior), a navíc ještě jilmu kanadského (Ulmus rubra), které se v rámci těchto skladeb vzájemně kombinovaly. Pro lepení bylo zvoleno lepidlo Titebond III D4 na bázi polyvinylacetátu (PVAc). Vybrané normované zkoušky měly za cíl co nejlépe simulovat mechanické zatížení, jemuž jsou skateboardové desky vystavovány v reálném prostředí. Zásadním výsledkem je potvrzení, že vzorky z kanadského javoru (standardu) skutečně vykazují lepší mechanické vlastnosti než tuzemský výběr dřevin. U lokálních dřevin lze největší potenciál pozorovat u jednodruhové skladby z jasanového dřeva, která se ze všech testovaných vzorků nejvíce blíží hodnotám parametrů stanovených u kanadského javoru. Pokles hodnot oproti standardu byl následující: tvrdost -4 %, pevnost lepeného spoje ve smyku -27,5 %, pevnost v ohybu a modul pružnosti podél vláken -19 %, resp. -17 %. U rázové houževnatosti naopak dochází ke zvýšení o 21,5 % oproti standardu. Problematickou pevnost lepeného spoje ve smyku v případě jasanu by bylo možné zvýšit např. použitím jiného lepidla, které lépe vyplní jeho pórovitou strukturu. Tím pádem by mohlo dojít i ke zlepšení ohybových vlastností. Z kombinovaných skladeb nejlepších výsledků dosahují vzorky buk-bříza. Jedná se však o lehčí desku s nižší tvrdostí (-18 %) a nižší rázovou houževnatostí (-43 %) oproti standardu. Kombinace dýh různých typů dřevin pravděpodobně není řešením a to ani za použití jiného typu lepidla nebo s použitím výztuže. Přínosem této bakalářské práce je zmapování lokálních dřevin a následné vytipování potenciálně vhodných druhů na výrobu skateboardových desek na území evropského kontinentu.

Abstract:

The aim of this bachelor thesis was to create a test sample of a skateboard from such a combination of local European wood species that during mechanical tests would achieve the same, ideally even better, mechanical properties than industrially produced and commonly available Canadian maple (Acer saccharum) boards. The experiments were carried out on test seven-layer specifically cross-glued plywood bodies. A total of 9 proposed compositions from pre-selected European wood species were tested - beech (Fagus sylvatica), white birch (Betula pendula), ash (Fraxinus excelsior), and also Canadian elm (Ulmus rubra), which within these compositions interact with each other combined. Titebond III D4 adhesive based on polyvinyl acetate (PVAc) was chosen for gluing. The selected standardized tests aimed to simulate as best as possible the mechanical load to which skateboard boards are exposed in a real environment. The essential result is the confirmation that samples from Canadian maple (standard) really show better mechanical properties than the domestic selection of wood species. Among local wood species, the greatest potential can be observed in the single-species composition of ash wood, which of all the tested samples is closest to the values of the parameters determined for Canadian maple. The decrease in values compared to the standard was as follows: hardness -4 %, shear strength of the glued joint -27.5 %, bending strength and modulus of elasticity along fibers -19 %, respectively. -17 %. On the other hand, impact strength is increased by 21.5 % compared to the standard. The problematic shear strength of the glued joint in the case of ash could be increased, for example, by using a different glue that better fills its porous structure. As a result, the bending properties could also be improved. Of the combined compositions, beech-birch samples achieve the best results. However, it is a lighter plate with lower hardness (-18 %) and lower impact strength (-43 %) compared to the standard. Combining veneers of different types of wood is probably not a solution, even with the use of a different type of glue or with the use of reinforcement. The contribution of this bachelor thesis is the mapping of local tree species and the subsequent selection of potentially suitable species for the production of skateboard boards on the territory of the European continent.

Kľúčové slová

jasan, bříza, modul pružnosti, pevnost v ohybu, skateboardová deska, cyklické zatěžování

Keywords

ash, birch, modulus of elasticity, flexural strength, cyclic loading, skateboard

Jazyk práce: Czech

Datum vytvoření / odevzdání či podání práce: 7. 4. 2024

Obhajoba závěrečné práce

• Obhajoba proběhla 4. 6. 2024
• Vedúci: Ing. Tereza Jurczyková, PhD.
• Oponent: Ondřej Dvořák, Ph.D.

Czech University of Life Sciences Prague

Faculty of Forestry and Wood Sciences

Bachelor programme / specializace:
Wood Technology / Wood Processing