CC BY
9
УДК 674.093.26 Проф. П.А. Бехта, д-р техн. наук; доц. О. О. Шепелюк,
канд. техн. наук; асист. 1.Р. Шепелюк - НЛТУ Украти, м. Львiв
АДГЕЗ1ЙНА МЩН1СТЬ ФАНЕРИ З ПОПЕРЕДНЬО УЩ1ЛЬНЕНОГО ШПОНУ
Наведено порiвняльний аналiз адгезтио" мiцностi фанери, виготовлено'1 iз лущеного шпону, отриманого за класичною технологieю та iз попередньо ущшьненого лущеного шпону. Побудовано геометричш моделi шорсткостi поверхнi шпону - до i пiсля прокату. Виведено залежнють, за допомогою яко" можна прогнозувати мщ-нiсть фанери залежно вщ ступеня попереднього ущiльнення лущеного шпону ще на стадп нанесення на нього клею.
У шдвищенш якост фанери значна роль належить операцii нанесення клею, тобто формування клейового шару. Ущiльнення лущеного шпону методом прокату перед операщею нанесення клею на шпон може вплинути на адгезшну мщшсть системи клей - шпон.
Для перевiрки цього припущення розглянемо параметри поверхневого шару шпону з позицш адгезiйноi мiцностi. В.в. Гуль [1] запропонував вираз:
ЖА = Щ ■ N1 -Бф, (1)
де: ЩА - робота адгезп; Щ1 - середня енергiя одиночного зв'язку; N1 - кшь-юсть зв,язкiв в перерахунку на одиницю площд контакту клею i шпону; Бф -фактична площа контакту клею i шпону.
Згiдно з цим виразом, для досягнення доброi адгезп клею до шпону потрiбний найбшьший контакт мiж клеем i поверхнею шпону (найбiльше за-повнення нерiвностей i пор поверхнi шпону клеем). Площа контакту рщкого клею з деревиною буде залежати, своею чергою, вщ макро- i мжрошорсткос-тi поверхневого шару деревини, тобто вщ нерiвностей, утворених на поверхш деревини пiд час ii лущення i вiд нерiвностей, спричинених и анатомiчною будовою.
Вираз (1) перепишемо у виглядi
Р = Р ■ N1 ■ Бф, (2)
де: Р - мщшсть адгезшного з'еднання; Р1 - мiцнiсть одиночного зв'язку.
Анашзуючи вираз (2) можна побачити, що адгезiйна мiцнiсть зале-жить вiд параметрiв, що характеризують мщшсть одиничних зв'язюв, "хньо" кшькосп на свiжоутворенiй поверхнi, фактично" плошд контакту.
Треба зауважити, що мщшсть одиничного зв'язку Р] залежить вщ фь зико-хiмiчних властивостей клею та шпону i умовно може бути прийнята постшною для визначено" пари тш, якi контактують. Внутрiшнi напруження (аВ) в подальших розрахунках не враховуемо, вважаючи "х постiйними i пов'язаними насамперед з умовами формування покритпв та "х затвердiння. Тому надалi в роботi, параметри формування i затвердiння було прийнято постшними.
Для оцiнки впливу ущiльнення шпону методом прокату на величину адгезп зробимо таю допущення:
1. Неущшьнеш судини, що мають в перетиш форму круга, i ущшьнеш судини, перерiзанi навпiл площиною, утвореною поверхнею контакту адгези-ва з деревиною;
Науковий вкиик НЛТУ УкраТни. - 2010. - Вип. 20.6
2. Глибина перерiзуваного шд час лущення шару деревини на ущшь-неному i неущiльненому шпонi однакова;
3. Профiль дiлянок лущеного шпону, незайнятих судинами, мае форму гребшки з регулярно повторюваних рiвнобедрених трикутникiв;
4. Середню мiцнiсть одиночних зв,язкiв на неущшьненому i ущшьне-ному шпонi приймаемо незмшною.
Як зазначено вище, бшьшють дослiдникiв зводять вплив мехашчно! оброблення шдкладки на адгезiю до них покритпв до впливу ще! оброблення на фактичну площу контакту. Дшсний вплив шорсткостi на фактичну площу контакту шпону з клеем можна ощнити, побудувавши геометричну модель шорстко! поверхнi шпону. Будемо порiвнювати двi моделi шорстко! поверхнi - до i пiсля прокату.
Поверхня шпону пiсля лущення становить сукупнiсть дшянок iз вщ-критими i захованими порами, що чергуються. При цьому дшянки з вщкри-тими порами змодельоваш напiвцилiндричними поверхнями. Дiлянки iз захованими порами змодельованi рiвнобедреними трикутними призмами висотою И i шириною Ь з основою с, витягнутими вздовж напрямку волокон (рис. 1).
Рис. 1. Модель шорсткоХ поверхш шпону мсля лущення деревини
Розглядаючи поверхню шпону, що складаеться з перерiзаних судин i дшянок, вшьних вiд них, порiвняемо мщшсть адгезiйного з'еднання пiд час використання ущшьненого i неущiльненого шпону. Мщшсть адгезшного з'еднання, виражену формулою (2) для неущшьненого шпону Рн, можна запи-сати у виглядi
Рн = Р • N1 • 5С1 + Р1 • N1 • 5в1, (3)
де: Бс1 - сумарна площа поверхнi перерiзаних судин; Бв1 - сумарна площа по-верхнi дiлянок, вiльних вщ судин.
5С1 =П• А • Бн; (4)
5.1 =(1 - А) 2Бн ^^ + 0.25 , (5)
де: А - частина об'ему деревини, зайнята судинами; - шорстюсть поверхнi шпону; - крок нерiвностей на поверхнi шпону.
Пiсля прокату на прокатанш поверхнi не помггно перерiзаних судин. Вони зам'ятi внаслщок механiчноi дii гладких валiв. О^м того, треба зазна-чити, що, за попередшми даними, шорсткiсть поверхш пiсля прокату змен-шуеться не менше шж у 3 рази порiвняно з початковою.
Розглядаючи модель шорстко" поверхнi пiсля прокату (рис. 2), перерь занi судини не враховуемо.
Рис. 2. Модель шорстког поверхш шпону тсля прокату
Приймаемо модель шорстко" поверхш у виглядi трикутних призм, ви-сотою И, шириною Ь, довжиною I i розташованих на вiдстанi Б2 (кроку) одна вiд одно". Для ущшьненого шпону мiцнiсть адгезiйного з'еднання Ру визна-читься з виразу
Ру = Р1 ■ N20 ■ БС2 + Р ■ N2« ■ Бв2, (6)
де: N2с, N28 - кiлькiсть зв'язкiв на одиницю площд контакту адгезива, вщповщ-но з поверхнею судин i дшянок, вiльних вiд них; Бс2, Бв2 - сумарна площа поверхш, вiдповiдно судин i дiлянок, вшьних вiд них.
Для ущiльненого шпону юльюсть судин в перерiзуваному об'емi дере-вини перебувае залежно вщ ступеня ущiльнення шпону, але площа поверхш кожного з них залишаеться незмшною. Отже, частина поверхнi шпону, зайнята судинами, зменшиться, тобто
Бс2
1
•■ а ■ 2 ■ ,
(7)
1 -Аш
де Аш - ступiнь ущiльнення шпону. Кiлькiсть зв'язкiв на одиницю площд по-верхнi судин залишиться незмiнною N2c = N.
Площа, зайнята дiлянками, вшьними вiд судин, запишеться виразом
Бв2 =
1 - А
V1 — Аш у
■ 2БН
\16Rl
БУ
+ 0,25.
(8)
Пщ час ущiльнення одинищ об'ему деревини, вiльноi вiд судин, кшьюсть и складових елеменпв у напрямку прикладання тиску, збшьшиться; у перпендикулярнiй площинi "хня юльюсть незмiнна; на бокових гранях трикутних призм, що утворюють поверхню дшянок, вшьних вщ судин, юльюсть елеменлв буде залежати як вщ величини Ашв так i вщ кута розкриття нерiв-ностей а. Кшьюсть зв'язюв на одиницю площд виразиться так N2в = N.
Розкриемо формули (3) i (6)
Науковий вкник НЛТУ УкраТии. - 2010. - Вип. 20.6
Рн = Р1 • N1 • А — • + Р1 • N1 -(1 - А )-2£к
+ 0,25;
8Н
Ру = Р1 • N1 -(1 -Аш)А-П• + Р1 • N1 • 1-А• 2$н • ^ + 0,25.
2 1 АШ V
Змша мiцностi адгезiйного з'еднання виразиться сшввщношенням
(9) (10)
Ру
у
Рн
Аш )• А^П + 2 • Г 1 - А > V 1 - Аш у • +0,25
А • П+^ (1 -А) И" + 0,25
(11)
Аналопчним виразом опишемо вiдношення напружень руйнування системи клей - шпон.
Використовуючи формулу (11), ощнимо вплив ступеня ущшьнення шпону на величину адгези. На рис. 3 зображено рют адгезшно! мiцностi системи клей-шпон зi збiльшенням ступеня ущiльнення шпону. К^м того, мож-на зауважити, що за однакового ступеня ущшьнення збшьшення адгези клею бiльше для деревини, яка мютить меншу кшьюсть судин.
20 25 30 35
Сгушш. ущшьишня шпону, %
Рис. 3. Вплив ступеня ущшьнення шпону на адгезшну мщшсть
Отже, використовуючи рiвняння (11), можемо прогнозувати мщшсть фанери залежно вщ ступеня попереднього ущшьнення лущеного шпону ще на стади нанесення на нього клею.
Лггература
1. Гуль В.Е. Структура и прочность полимеров. - М. : Изд-во "Химия", 1978. - 327 с.
Бехта П.А., Шепелюк И.Р. Адгезионная прочность фанеры из предварительно уплотненного шпона
Приведен сравнительный анализ адгезионной прочности фанеры, изготовленной из лущеного шпона, полученного по классической технологии и из предварительно уплотненного лущеного шпона. Построены геометрические модели шерохо-
ватости поверхности шпона - до и после проката. Выведена зависимость, с помощью которой можно прогнозировать прочность фанеры в зависимости от степени предыдущего уплотнения лущеного шпона еще на стадии нанесения на него клея.
Bekhta P.A., Shepelyuk O.O., Shepelyuk I.R. Adhesion strength of plywood from preliminary compression veneer
The adhesives strength of plywood from compression veneer was analysed. A comparative analysis is resulted, adhesion durability of plywood made from rotary cut veneer got on classic technology and from preliminary compression rotary cut veneer. The geometrical models of roughness of surface are built lead - before and after to the rotary cutting. Dependence is shown by which it is possible to forecast durability of plywood depending on the degree of previous compression rotary cut veneer yet on the stage of causing on him glue.
УДК 535.343.2 Проф. З.П. Чортй, д-р фЬ.-мат. наук;
доц. В.М. Салапак, канд. фiз.-мат. наук - НЛТУ Украти, м. Львiв
РАД1АЦ1ЙНА ЧУТЛИВ1СТЬ КРИСТАЛ1В ФЛЮОРИТ1В,
ЛЕГОВАНИХ КИСНЕМ
У одновимiрнiй моделi розраховано параметры радiацiйноi чутливосп криста-лiв флюорипв, легованих киснем. Визначено граничш концентрацп центр1в забар-влення залежно вщ концентрацп домшку кисню у кристалi флюориту.
Ключов1 слова: кристали, центри забарвлення, радiацiя.
Вступ. У зв'язку з тим, що юнш радiуси фтору i кисню практично збь гаються за величиною i дорiвнюють 1,33 i 1,36 Ао вщповщно, юни кисню легко входять в матрицю кристала флюорипв i практично як синтезоваш, так i природш кристали ^ею чи iншою забруднеш киснем. Наявнiсть кисню, як фоново" домiшки, погiршуе оптичну прозорiсть флюорипв в УФ областi спектра та зменшуе "хню радiацiйну стiйкiсть [1].
Радiацiйнi властивостi кристалiв флюориту, що мютять кисень, штен-сивно дослщжували починаючи iз 50-х рокiв минулого столггтя. У цiй роботi в моделi iонного ланцюга систематизовано як наш^ так i лiтературнi експери-ментальнi данi.
1. Структура центр1в забарвлення у кристалах флюорит1в,
легованих киснем
З метою систематизаци радiацiйних властивостей кристалiв МеБ2-0 " доцiльно порiвняти "х з добре вивченими в лiтературi кристалами МеБ2-Ме+, де Ме+- iон лужного металу.
Спiльним для обох класiв кристалiв е по-перше: характер входження домiшки в гратку кристала - як Ме - юни [2], так i О юни [3] входять в грат-ку кристала у виглядi юшв замiщення. Компенсацiя надлишкового вщ'емного заряду домiшкового iона вiдбуваеться внаслщок анiонноi вакансii. За Т<150 К домiшковi iони створюють з анюнними вакансiями домiшково-вакансiйнi
диполi (ДВД) типу MeVa -диполiв у кристалах MeF2-Me+ i OVl -диполiв в кристалах MeF2-O2-. Тобто в легованих кристалах утворюеться Dl-Do+-ком-плекси, де D1- - домiшковий iон, а D0+ - анiонна вакансiя.
