PL186450B1

PL186450B1 - Sposób badania wytrzymałości na ścinanie połączeń klejowych w próbkach sklejkowych oraz próbka sklejkowa do badania wytrzymałości na ścinanie połączeń klejowych w sklejkach

Info

Publication number: PL186450B1
Application number: PL98324561A
Authority: PL
Inventors: Witold Jabłoński
Original assignee: Inst Tech Drewna
Priority date: 1998-01-29
Filing date: 1998-01-29
Publication date: 2004-01-30
Also published as: PL324561A1

Abstract

1 Sposób badania wytrzymałości na ścinanie połączeń klejowych w próbkach sklejkowych, w którym stosuje się próbki mające nacięcia do głębokości sięgającej co naj'mniej jednej z badanych spoin, wykonane po jej przeciwległych stronach. przy czym badaną próbkę, odpowiednio ustaloną końcami w przyrządzie badawczym, poddaj'e się określonym obciążeniom oddziaływującym na spoiny klejowe w części próbki wyznaczonej nacięciami, znamienny tym. ze stosuje się próbkę (5), której nacięcia (6) mają postać półkolistych jednoosiowych wyfiezowań, a badane spoiny klejowe (7, 8) mają kolisty przekrój, korzystnie o średnicy równej szerokości próbki (5), przy czym badaną próbkę sklejkową (5) w płaszczyźnie równoległej do płaszczyzny działania obciążenia na spoiny klejowe (7, 8) mocuje się w dwóch uchwytach (12) i (14) przyrządu badawczego, jednym charakteryzującym się kilkoma stopniami swobody i drugim połączonym z kołem obciążania, po czym badanie prowadzi się obciążając próbkę sklejkową (5) narastającym momentem skręcającym (Ms) aż do ścięcia połączenia klejowego, zaś wynik badania oblicza się ze znanych zależności. 2 Próbka sklejkowa do badania wytrzymałości na ścinanie połączeń klejowych w sklejkach, mająca nacięcia do głębokości sięgającej co najmniej jednej ze spoin klejowych, wykonane po jej przeciwległych stronach, znamienna tym. że nacięcia (6) mają postać półkolistych jednoosiowych wyfrezowań. a badane sporny klejowe (7), (8) mają kolisty przekrój, korzystnie o średnicy równej szerokości próbki sklejkowej (5)

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób badania wytrzymałości na ścinanie połączeń klejowych w próbkach sklejkowych oraz próbka sklejkowa do badania wytrzymałości na ścinanie połączeń klejowych w sklejkach, przeznaczone do stosowania w szczególności w laboratoriach badawczych zakładów produkcji sklejek.

Znany dotychczas i stosowany w przemyśle drzewnym produkcji sklejek sposób badania wytrzymałości na ścinanie połączeń klejowych w próbkach sklejkowych opiera się na metodzie ustalonej normą EN-314-1.

W sposobie tym próbkę sklejkową zwaną próbką „dwuciętą” poddaje się działaniu sił rozciągających w znanej maszynie wytrzymałościowej do badań na rozciąganie.

Badania te bazują na określeniu wytrzymałości połączenia klejowego na ścinanie na znormalizowanych próbkach „dwuciętych” po określonych zabiegach przyspieszonego starzenia spoin klejowych.

Próbki „dwucięte” pobrane są z arkusza sklejki składającego się z kilku warstw skrzyżowanych i sklejonych fornirów. Pojedyncza próbka dwucięta ma długość 150 mm i szerokość 25 mm. Próbka ma dwa nacięcia, usytuowane po przeciwległych stronach, wykonane poprzecznie do głębokości sięgającej połowy grubości warstwy między badanymi spoinami klejowymi. Nacięcia usytuowane są względem siebie równolegle w odległości 25 mm, symetrycznie względem środka próbki.

Okazało się, że próbki dwucięte, składające się ze skrzyżowanych i sklejonych fornirów, nie mogą spełnić warunków równoległości sił ścinających do przebiegu włókien, jaki występuje przy sklejaniu drewna z drewnem. Fakt ten sprawia, że nie można uzyskać właściwego ścięcia spoiny klejowej, gdyż przy obciążeniu niszczącym występuje mniej lub bardziej cha186 450 otyczne wyrywanie i rozrywanie tkanki drzewnej warstwy poprzecznej znajdującej się między dwiema badanymi spoinami klejowymi.

W wyniku takiego badania uzyskuje się wynik odnoszący się do wytrzymałości połączeń klejowych i nieokreślonej wytrzymałości na rozrywanie poprzeczne tkanki drzewnej.

Obciążenie bowiem próbki dwuciętej siłami rozciągającymi w badaniu wytrzymałości na ścinanie powoduje wystąpienie naprężeń ścinających w obrębie spoin oraz naprężeń normalnych - obdzierających na końcach badanych połączeń klejowych, co jest efektem nieosiowości przebiegu sił w badanym złączu klejowym, wskutek czego powstają momenty gnące powodujące deformację próbki.

Okazało się, że opisany wpływ naprężeń normalnych powstających w próbce dwuciętej obciążanej siłami rozciągającymi na wynik pomiaru wytrzymałości na ścinanie jest bardzo duży. Badania wykazały, że wytrzymałość próbek „dwunakładkowych”, w których wyeliminowano naprężenia normalne, jest o 60% wyższa niż uzyskana na próbkach „zakładkowych” przy sklejaniu drewna litego.

Przedstawione fakty świadczą o niedoskonałości stosowanej metody badania wytrzymałości na ścinanie spoin klejowych w sklejce, a także o niedoskonałości stosowanych próbek dwuciętych.

W sposobie badania wytrzymałości na ścinanie połączeń klejowych w próbkach sklejkowych według wynalazku, w którym stosuje się próbki sklejkowe mające nacięcia do głębokości sięgającej co najmniej jednej z badanych spoin połączenia klejowego, wykonane po jej obu stronach przeciwległych, przy czym badaną próbkę, odpowiednio ustaloną w przyrządzie badawczym, poddaje się określonym obciążeniom oddziaływującym na spoiny klejowe w części próbki wyznaczonej nacięciami, istota rozwiązania polega na tym, że stosuje się próbkę sklejkową. której nacięcia mają postać półkolistych jednoosiowych wyfrezowań, a badane spoiny klejowe mają kolisty przekrój, korzystnie o średnicy równej szerokości próbki sklejkowej, przy czym badaną próbkę sklejkową w płaszczyźnie równoległej do płaszczyzny działania obciążenia na spoiny klejowe mocuje się w dwóch uchwytach przyrządu badawczego, jednym charakteryzującym się kilkoma stopniami swobody i drugim połączonym z kołem obciążania. Po czym badanie prowadzi się obciążając próbkę sklejkową narastającym momentem skręcającym aż do ścięcia połączenia klejowego, zaś wynik badania oblicza się ze znanych zależności.

W próbce sklejkowej do badania wytrzymałości na ścinanie połączeń klejowych w sklejkach, mającej nacięcia do głębokości sięgającej co najmniej jednej z badanych spoin, wykonane po jej przeciwległych stronach istota rozwiązania polega na tym, że nacięcia mają postać półkolistych jednoosiowych wyfrezować, a badane spoiny połączenia klejowego mają kolisty przekrój, korzystnie o średnicy równej szerokości próbki sklejkowej.

Rozwiązania według wynalazku zapewniają uzyskanie bardziej dokładnych wyników pomiarów, uniezależnionych od naprężeń normalnych. Współczynniki zmienności wyników pomiarów dokonanych w czaisie badań mają niższe wartości, co potwierdza wyższość t<^_j metody w stosunku do metody wg EN 314-1.

Przedmiot wynalazku został bliżej przedstawiony na przykładach realizacji objaśnionych rysunkiem, na którym na fig. 1 pokazano dotychczas stosowaną znormalizowaną próbkę „dwucięta”, na fig. 2 - próbkę według wynalazku, zaś na fig. 3 - uwidoczniono schematycznie pokazany przyrząd do realizacji badania sposobem według wynalazku z próbką w uchwytach.

Próbka sklejkowa 1, pokazana na fig. 1, stanowi dotychczas stosowaną próbkę „dwuciętą” o znormalizowanych wymiarach prostokątnych zarysu 150 mm x 25 mm. Próbka sklejkowa 1 ma poprzeczne nacięcia 2 do głębokości sięgającej połowy grubości warstwy 3 między badanymi spoinami klejowymi 4, wykonane po jej przeciwległych stronach, symetrycznie względem środka, w odległości 25 mm jedno od drugiego, równej szerokości badanej' próbki sklejkowej 1.

Próbka sklejkowa 5 według wynalazku, pokazana na fig. 1 w przykładowym wykonaniu ma wymiary prostokątne zarysu odpowiadające próbce dwuciętej 1, dla możliwości porównania wyników badań. Próbka sklejkowa 5 ma nacięcia 6 do głębokości sięgającej każde jednej odrębnej spoiny klejowej 7 i 8 odpowiednio, wykonane po jej przeciwległych stronach syme4

186 450 trycznie względem środka. Nacięcia 6 mają postać półkolistych jednoosiowych wyfrezowań, zaś w przykładzie wykonania badane spoiny klejowe 7, 8 mają kolisty przekrój, o średnicy równej szerokości próbki sklejkowej 5. W pobliżu końców próbka sklejkowa 5 ma symetryczne względem środka otwory 9, przelotowe, do jej mocowania w przyrządzie do obciążania próbki 5 momentem skręcającym Ms.

Pokazany schematycznie przyrząd do badania próbki sklejkowej 5 zawiera ułożyskowane koło obciążania 10, na którym jest zamocowane jednym końcem na jego obwodzie cięgno 11 z symbolicznie zawieszonym na jego drugim końcu obciążeniem narastającym 0 o sile Q. Koło obciążania 10 ma promień R stanowiący ramię działania obciążenia narastającego 0.

Na osi koła obciążania 10 osadzony jest jeden uchwyt 12 próbki sklejkowej 5 mocowanej w nim śrubą zaciskową 13. W takim samym uchwycie 14 zamocowany jest śrubą zaciskową 13 drugi koniec próbki sklejkowej 5. Uchwyt 14 jest zawieszony na cięgnach 15, 16, 17 i 18. Średnica d kolistego fragmentu badanych spoin klejowych 7, 8 odpowiada w przykładzie realizacji szerokości próbki sklejkowej 5.

Zgodnie z wynalazkiem próbkę sklejkową 5 poddaje się działaniu momentu skręcającego Ms.

Przedstawiony przyrząd zapewnia możliwość obciążania badanych próbek sklejkowych ściśle określonym momentem skręcającym Ms. Ograniczone są do minimum wszelkie możliwe tarcia poprzez zastosowanie dobrego łożyskowania.

Konstrukcja przyrządu eliminuje wszelkie siły poosiowe dzięki zastosowaniu elastycznych cięgien 15, 16, 17 i 18.

Zaproponowane mocowanie próbki sklejkowej w uchwytach 12 i 14 zapewnia przenoszenie momentu skręcającego całą powierzchnią uchwytu poprzez tarcie wywołane dociskiem.

Uchwyt 14 ma możliwość przenoszenia momentu skręcającego Ms oraz swobodę ruchu w płaszczyźnie prostopadłej do płaszczyzny jego działania na próbkę badaną.

Uchwyt 12 mocuje badaną próbkę na kole obciążania 10, co uniemożliwia występowanie wychyleń uchwytu 12. Zapobiega to wyginaniu się badanych próbek.

Dla uzyskania możliwości porównania wyników badań próbek sklejkowych prowadzono je dwiema metodami. Próbki dwucięte 1 badano metodą według normy EN 314-1, obciążając je siłami rozciągającymi. Próbki sklejkowe 5 badano w przedstawionym wyżej przyrządzie obciążając je narastającym momentem skręcającym Ms.

W płaszczyźnie każdej badanej spoiny klejowej 8 po przyłożeniu momentu skręcającego Ms występuje naprężanie ścinające τ, którego maksymalna wartość wynosi:

_ Ms ^max ^— ,,,

Ws gdzie: Ms - moment skręcający w N · m

Ws - wskaźnik wytrzymałości przekroju na skręcania w m³.

Dla przekroju kołowego spoiny klejowej 8 wskaźnik Ws wynosi Ws = Π · d3/16 « 0,2 d3 gdzie: d - średnica przekroju kołowego spoiny klejowej.

Maksimum naprężania ścinającego dla przekroju kołowego spoiny klejowej 8 występuje na jego obwodzie.

W badaniach porównawczych badano sosnowe próbki sklejkowe, siedmiowarstwowe, nie pokazane na rysunku.

Badaniom poddano próbki sklejane różnymi klejami. Spoiny klejowe połączeń klejowych badanych wykonano przy użyciu klejów:

- mocznikowo-fomialdehydowego UF

- melaminowo-mocznikowo-formaldehydowego MUF

- fenolowo-formaldehydowego PF.

Nadto próbki sklejkowe ze spoinami klejowymi z danego kleju podzielono na dwa rodzaje wg sposobu ekspozycji:

- wewnętrzną ekspozycję w pomieszczeniach,

- na zewnątrz - ekspozycję w warunkach atmosferycznych.

186 450

W załączonej poniżej tabeli zestawiono wyniki tych badań. W tabeli podano wartości wytrzymałości spoin klejowych na ścinanie Rt w MPa oraz współczynniki zmienności v w % uzyskiwanych wyników.

TABELA

Porównanie wyników badań wytrzymałości na ścinanie spoin klejowych w sklejce sosnowej 7-warstwowej przy użyciu metody badania według normy EN 314-1 oraz sposobem według wynalazku, wykonanych na próbkach o wymiarach znormalizowanych, dla różnych klejów.

TEST IF-20	Sposób ekspozycji próbek	WYTRZYMAŁOŚĆ NA ŚCINANIE R_t MPa WSPÓŁCZYNNIK ZMIENNOŚCI V (%)
WG EN 314-1	WG WYNALAZKU
Rt	V	Rt	V
UF Klej mocznikowo-formaldechydowy	wewnątrz	1,57	17,0	2,82	9,5
zewnątrz	2,00	15,5	2,58	7,9
MUF melaminowo-mocznikowo- formaldehydowy	wewnątrz	1,94	23,8	3,44	7,1
zewnątrz	2,21	18,9	3,60	4,2
PF fenolowo-formaldehydowy	wewnątrz	1,82	22,2	2,86	6,8
zewnątrz	1,70	13,6	2,60	9,3

Wyniki tych badań potwierdzają dokładność sposobu według wynalazku oraz zalety próbki według wynalazku. Wytrzymałość na ścinanie badanych spoin klejowych 7, 8 połączenia klejowego jest wyższa przy sposobie według wynalazku, niż przy metodzie opisanej w stanie techniki. Również współczynniki zmienności potwierdzają zalety sposobu i próbki sklejkowej według wynalazku.

Nacięcia 6 w innym wykonaniu próbki sklejkowej mogą sięgać jednej spoiny klejowej, która może być badana indywidualnie. W opisanym przykładzie nacięcia 6 sięgają odrębnych spoin klejowych 7 i 8.

186 450

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób badania wytrzymałości na ścinanie połączeń klejowych w próbkach sklejkowych, w którym stosuje się próbki mające nacięcia do głębokości sięgającej co najmniej jednej z badanych spoin, wykonane po jej przeciwległych stronach, przy czym badaną próbkę, odpowiednio ustaloną końcami w przyrządzie badawczym, poddaje się określonym obciążeniom oddziaływującym na spoiny klejowe w części próbki wyznaczonej nacięciami, znamienny tym, że stosuje się próbkę (5), której nacięcia (6) mają postać półkolistych jednoosiowych wyfrezowań, a badane spoiny klejowe (7, 8) mają kolisty przekrój, korzystnie o średnicy równej szerokości próbki (5), przy czym badana próbkę sklejkową (5) w płaszczyźnie równoległej do płaszczyzny działania obciążenia na spoiny klejowe (7, 8) mocuje się w dwóch uchwytach (12) i (14) przyrządu badawczego, jednym charakteryzującym się kilkoma stopniami swobody i drugim połączonym z kołem obciążania, po czym badanie prowadzi się obciążając próbkę sklejkową (5) narastającym momentem skręcającym (Ms) aż do ścięcia połączenia klejowego, zaś wynik badania oblicza się ze znanych zależności.
2. Próbka sklejkowa do badania wytrzymałości na ścinanie połączeń klejowych w sklejkach, mająca nacięcia do głębokości sięgającej co najmniej jednej ze spoin klejowych, wykonane po jej przeciwległych stronach, znamienna tym, że nacięcia (6) mają postać półkolistych jednoosiowych wyfrezowań, a badane spoiny klejowe (7), (8) mają kolisty przekrój, korzystnie o średnicy równej szerokości próbki sklejkowej (5).