Kurzbeschreibung
(Deutsch)
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Die Anwendung von leistungsfähigen Klebstoffen ist heute wesentlich für eine konkurrenzfähige und moderne Holzindustrie. Die Verwendung von 1 Komponenten Polyurethan Klebstoff (1K-PUR) hat viele Vorteile in Vergleich zu traditionellen Klebstoffen, wie z.B. eine einfache Anwendung, keine Emission von flüchtigen organischen Verbindungen (VOC) und 100 % Feststoffgehalt. Der Einfluss vonWärme und Feuchte auf die mechanischen Eigenschaften von 1K-PUR wurden schon untersucht, trotzdem ist der Alterungsvorgang von diesem Klebstoff weitgehend unbekannt. Während der Alterung können Feuchte, Wärme, dynamische Belastung, UV-Strahlung und Extraktstoffe einen Abbau der Klebfuge bewirken. Der Einfluss von jedem dieser Parameter auf die Klebfuge wurde durch eine einfache Modellierung untersucht. Diese Modellierung unterteilt die Klebfuge in drei Schichten: eine reine Klebstoff-Schicht, eine Interphase Holz-Klebstoff und eine reine Holz Schicht. Die Effekte aller dieser Einflussparameter wurden anhand der Veränderungen der mechanischen und chemischen Eigenschaften an 4 verschiedenen 1K-PUR untersucht. Um die Ergebnisse zu bestätigen, wurden diese mit solchen von natürlich gealterten Proben verglichen. Beobachtungen an bestehenden Bauwerken wurden ebenfalls als Referenz herangezogen. Der Einfluss einer 50-jährigen Alterung bei 20°C wurde mithilfe einer Extrapolation der Ergebnisse untersucht. Bei Feuchte- und Temperatur-Beanspruchung ist das Holz der Schwachpunkt in der Klebfuge. Im Gegenteil dazu ist bei UV Strahlung und Extrakstoffen die reine Klebstoffschicht der Schwachpunkt der Klebfuge. Der Einfluss dieser Parameter ist jedoch unter realen Bedingungen minimal, wie durch die Extrapolation und die natürlich gealterten Proben gezeigt wurde. Eine signifikante chemische Modifizierung der Klebstoffe wurde nur nach der UV-Behandlung beobachtet. Der Einfluss von Temperatur und Feuchte auf die chemische Zusammensetzung der Klebstoff war in der geprüften Zeit nicht eindeutig. Es wurde gezeigt, dass die Duktilität von 1K-PUR Klebstoff die Ermüdungsfestigkeit der Klebfuge erhöht. Die erhaltenen Ergebnisse erlauben ein besseres Verständnis den mechanischen und chemischen Alterungsvorgänge der Klebfuge. 1K-PUR Klebstoffe zeigen ein stabiles Verhalten gegen Alterung. Die durchgeführten Experimente lassen vermuten, dass an PUR-verklebten Strukturen während einer 50- jährigen Nutzungsdauer keine Probleme auftreten sollten. Weitere Arbeiten sind trotzdem notwendig, um eine bessere Schätzung der Modifizierung der Klebfuge in Abhängigkeit der Zeit zu bekommen. Die Einfluss der Duktilität der Klebstoffe auf die Ermüdungsfestigkeit sollte detaillierter geprüft werden. Dazu sollte auch der Einfluss der Extraktstoffe und der UV-Strahlung auf die Klebfuge weiter untersucht werden.
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Kurzbeschreibung
(Französisch)
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L’utilisation d’adhésifs performants est aujourd’hui devenue essentielle au maintien et au développement d’une industrie du bois compétitive. Parmi les adhésifs utilisés actuellement, les colles polyuréthanes à un composant (1C-PUR) présentent des avantages importants par rapport aux adhésifs traditionnels comme une utilisation simple, l’absence d’émission de composés organiques volatils (VOC) et 100% de matière solide. Les adhésifs 1C-PUR ont fait l’objet de diverses études concernant leur résistance à l’humidité et à la température, toutefois leur processus de vieillissement demeure peu connu.
Au cours du processus de vieillissement, l’action de l’humidité, de la température, des charges dynamiques, des UV et des extractibles du bois est susceptible d’engendrer une dégradation du joint de collage. L’influence de chacun de ces facteurs a été testée sur un modèle théorique simplifié du joint de collage comprenant une couche ligneuse, une interface bois/adhésif et une couche d’adhésif. L’influence de ces facteurs a été estimée en fonction de la dégradation des propriétés mécaniques et de la modification de la composition chimique observée sur quatre adhésifs 1C-PUR différents. Les résultats obtenus à partir des simulations de vieillissement ont été comparés à des échantillons vieillis naturellement et à des structures réelles afin de confirmer les observations réalisées. Une extrapolation des résultats a été effectuée pour juger de l’effet d’une dégradation en condition climatique ambiante durant 50 ans. Dans la majorité des cas, l’hypothèse selon laquelle le bois subit plus rapidement une dégradation de ses propriétés mécaniques que l’adhésif a été confirmée. En effet, une influence hydro-thermique de longue durée est plus nocive pour les couches ligneuses pures que pour les couches d’adhésif. À l’inverse, l’effet d’une exposition aux UV et à certains extractibles réduit significativement les propriétés mécaniques des adhésifs. L’influence de ces traitements, rapportée aux conditions ambiantes, demeure toutefois minime. Ce fait est confirmé par les tests faits sur les échantillons vieillis naturellement et par l’observation de structures réelles. De plus, la ductilité des adhésifs 1C-PUR améliore considérablement la résistance du joint de collage aux sollicitations dynamiques. Les résultats obtenus permettent une meilleure compréhension des modifications mécaniques et chimiques des adhésifs 1C-PUR au cours du processus de vieillissement. Les adhésifs 1C-PUR démontrent un comportement stable face au vieillissement. Il n’existe aucune raison de douter que les structures collées avec des adhésifs 1C-PUR ne puissent résister à une exposition de 50 ans. Des travaux complémentaires sont toutefois nécessaires afin d’obtenir une meilleure estimation de la modification des propriétés du joint de collage au cours du temps, de mieux comprendre l’influence des extractibles sur les adhésifs, de définir plus précisément l’influence de la ductilité sur la résistance à la fatigue et de déterminer l’influence du rayonnement UV sur une structure en bois.
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