CC BY
13
.17.1-
Початок
тх; т 2; N М; К;
Т
1 п ^
-17.10-
г=^ -N¡,3! ; Ь 1 =Б-Б- (1-1);
1-
-17.11-1
31 =11 +1; г! =N4 ;
I "
-17.12-1
Поперечна смуга: Ь 1 \1);
Т "
-17.13-
Заготовок: г шт.; Всього: г! шт. _
-17.5-
z=Nij -NI1,j ; Ь 1 =А-) (|-1);
1-=
-17.6-1
11 =1 1+1; г 1 ;
-17.7
Г
Поздовжня смуга: Ь 1 хБ;
-17.8
I
Заготовок: г шт.; Всього: г1 шт.
Рис. 7. Алгоритм визначення перелшу смуг, що вiдрiзаються вiд плити вiдnовiдно до оптимальноI схеми гтьйотинногорозкрою
недоцшьно через !х велик розмiри. Складнi карти розкрою плити на заготовки можуть бути реашзоваш в умовах крупносершного виробництва за допо-могою комп'ютерного управлшня обладнанням, яке забезпечуе автоматичне перемщення плити вiдносно пилкових супортiв.
Лггература
1. Р. Беллман, Дрейфус С. Прикладные задачи динамического программирования/ Пер. с англ. под ред. А. А. Первозванского. - М.: Наука, 1965. - 457 с.
2. Вдовин С.И. Методы расчета и проектирования на ЭВМ процессов штамповки листовых и профильных заготовок. - М.: Машиностроение, 1988. - 185 с.
3. Грицюк Ю.1. Моделювання карт 1 оптим1защя плану розкрою плитних деревних ма-тер1ашв на меблев1 заготовки: Монограф1я. - Льв1в: Вид. д1м "Панорама", 2004. - 523 с.
4. Грицюк Ю.1. Оптим1защя технологичного процесу розкрою плитних деревних мате-р1ашв на меблев1 заготовки: Монограф1я. - Льв1в: Вид. д1м "Панорама", 2004. - 484 с.
УДК 674.04 Доц. Б.Я. Кшивецький, канд. техн. наук - НЛТУ Украти
ДОСЛ1ДЖЕННЯ М1ЦНОСТ1 ТА ДОВГОВ1ЧНОСТ1 З'СДНАНЬ ШПИЛЬКОВИХ ПОР1Д ДЕРЕВИНИ ЗАЛЕЖНО В1Д ВОЛОГОСТ1
Наведено результати дослщжень змши мщносп та довгов1чносп клейових з'еднань шпилькових порщ деревини (сосни) клеями на основ1 ПВАД та "Иоваколь" прискореними температурно-волопсними методами залежно вщ вологосп деревини.
Doc. B.Ya. Kshyvetsky - NUFWT of Ukraine
The results investigation of longevity jointing of conifer bearing wood
in dependence humidity
Investigation longevity jointing of conifer bearing species of wood (pine) by glues on PVA base and Jowacoll by speed-up thermo-humidity methods in dependence humidity of wood are given.
Склеювання е одним i3 ефективних методiв з'еднання сучасних кон-струкцшних MaTepianiB. Його переваги з шшими видами з'еднань, в piBHOMip-ному забезпечеш pозподiл напружень шд навантаженням, зaпобiгaннi пос-лабленню мaтepiaлiв у мiсцях з'еднання, змeншeннi витрат мaтepiaлiв, збшь-шeннi пpодуктивностi пращ.
На сьогодшшнш день переваги надаються з'еднанням на основi поль вшшацетатних (ПВА) кле1в, якi характеризуються високою aдгeзieю як до де-ревних, так i недеревних мaтepiaлiв, вщсутшстю концентраци внутpiшнiх напружень у клейовому швi, високою стaбiльнiстю пiд час збер^ання, хiмiч-ною нeйтpaльнiстю, нетоксичшстю, свiтлостiйкiстю i стiйкiстю клейових з'еднань у чаЫ, клейовий шов безбарвний, процес склеювання технолопчно простий. При мехашчнш обpобцi склеених виpобiв вщсутня затупляюча дiя на iнстpумeнт. Основними недолшами цих кле1в, що обмежують 1х широке використання у деревообробнш пpомисловостi, е невисока тeплостiйкiсть, повзучють при статичних навантаженнях, i, переважно, недостатньо висока водостшюсть. Однак, окpeмi нeдолiки термопластичних клейових компози-цш певною мipою можна виправити за допомогою 1х модифжаци.
У цш стaттi наведено результати дослiджeння змши мiцностi клейових з'еднань на основi ПВА пiд час температурно-волопсних випробувань за-лежно вiд вологост деревини перед руйнуванням. Для дослщження вибрано двокомпонентну клейову композицiю Jowacoll 102.20 iз затверджувачем 195.30, яка забезпечуе навантаження за кaтeгоpieю Д4, згiдно з европейським стандартом EN-204. Для поpiвняння, проводились aнaлогiчнi дослщження з клейовою композицieю на основi ПВАД вiтчизняного виробництва. Пщклад-кою була деревина шпилькових поpiд - сосна.
Дослщження проводились згiдно зi стандартом (ГОСТ 17580-82) на стшюсть клейових з'еднань до циклiчних температурно-волопсних випробувань. Цей стандарт розповсюджуеться на хвойш породи деревини i включае 40 циклiв випробувань. У кожний цикл входить: вимочування зразюв у ванш з водою при тeмпepaтуpi +20 оС протягом 20 годин, заморожування мокрих зразюв у морозильнш кaмepi з температурою -20 оС протягом 6 годин, витри-мування зpaзкiв протягом 16 годин при тeмпepaтуpi 18...20 оС на стелажах i завершуе цикл 6-ти годинна витримка зразюв у тepмошaфi при тeмпepaтуpi +60 оС i вiдноснiй вологостi повiтpя 60.. .70 %. Один цикл тривае 48 годин.
До^дження проводились з використанням лабораторного устаткування згiдно з дшчими стандартами. Склеювання зразюв проводили вщповщно до зап-ропонованих тeхнологiчних peжимiв склеювання для клеш ПВАД та Jowacoll. Зразки шдготовленш до випробувань зпдно зi стандартом (ГОСТ 15613.1-84).
3. Технолопя та устаткування деревообробних шдприемств
127
Табл. 1. Результати температурно-волог^них випробувань з'еднаннь
деревини сосни клеями ПВАД та Jowacoll
№ з/п Волопсть зразшв Марка клею Мщшсть склеювання, МПа
Мщшсть тсля ввдповвдних цикл1в випробувань
Контрольт зразки 4 8 14 20 29 33 40
1 8±2 % ПВАД 6,65 0,38 0,32 0,21 0,07 0 0 0
Волоп 6,65 0,12 0,08 0,05 0,01 0,0 0,0 0,0
2 8±2 % Jowacoll 6,34 6,67 6,31 5,88 5,69 5,46 5,15 4,83
Волоп 6,34 0,76 0,51 0,46 0,43 0,32 0,25 0,20
На рис. 1 наведено графiчну штерпретащю змши мщност клейових з'еднань вологих зразкiв, а на рис. 2 зразюв з вологою 8±2 % залежно вiд юль-кост циклiв температуро-вологiсних випробувань.
7 6
£ 5
щ. £ 4
I-
2 3 ^
■Ё 2 1 0
К-льнi
0,12
0,08
~0~ЦБ
0,01
14
20
29
33
40
Цикли
■ - з'еднання на основ1 клею Jowacoll; ♦ - з'еднання на основ1 клею ПВАД Рис. 1. Змта мiцностi вологих деревних клейових з'еднань
Як видно з табл. 1 i рис. 1 та 2 мщшсть клейових з'еднань контроль-них зразюв на основi ПВАД i Jowacoll практично однакова (6,65 i 6,34 МПа вщповщно). Однак, пiд час температурно-вологiсних випробувань клейовi з'еднання ведуть себе по рiзному.
8 7
те 6 2 5 4 3 2 1 0
.о 1-
о
6,34 ¡,67 6
Г1 5 ,88 5, 69 5, 46 5, 15
\ 6,65 4,8
0 38 0 21
, 32 0 21 107 |-0-* >-0-А
К-льнi
14
20
29
33
40
Цикли
• - з'еднання на основ1 клею Jowacoll; з'еднання на основ1 клею ПВАД. Рис. 2. Змша мiцностi висушених до вологостi 8±2 % деревних клейових з'еднань
Проаналiзуемо з'еднання на основi ПВАД, це крив^ яю зображеш на
рис. 1 (♦) та рис. 2 (▲). До них вщносимо зразки, яю пiддавались механiчному
±2
руйнуванню з набутою вологою (рис. 1), та зразки з волопстю 8 % (рис. 2). Мщшсть такого клейового з'еднання зменшуеться зi збiльшенням юлькост
4
8
цикшв випробувань, але з рiзною штенсившстю. Особливо рiзке зменшення мiцностi спостер^аеться на початку випробувань i вона практично дорiвнюе нулю пiсля 20 циклу. До того ж бшьш штенсивне зменшення мiцностi спос-тер^аеться у вологих зразках.
Це можна пояснити тим, що компоненти ПВАД у процесi формування клейового шва не утворюють штчастих макромолекул - клейове з'еднання сформовано переважно з лшшних макромолекул ПВА i ПВС. Вщомо, що поль мери лшшно! або розгалужено! будови, на вiдмiну вiд полiмерiв сггчасто! будо-ви легко набухають за рахунок дифузй молекул рiдини у полiмер. Пщ час набу-хання спостерiгаеться розрив мiжмолекулярних зв,язкiв мiж макромолекулами полiмеру та !х сольвацiя молекулами рiдини. Внаслiдок цих процесiв збшь-шуеться вiддаль мiж макромолекулами полiмеру, зменшуеться кiлькiсть мiж-молекулярних зв,язкiв ^ вiдповiдно, значно зменшуеться когезiйна мщшсть. Крiм того, клейовi з'еднання на основi ПВАД працездатнi лише до температури 40 оС, оскшьки температура склування ПВА невисока (27.. .34 оС) [4].
Пiд час витримування зразюв у термошафi при температурi +60 оС i вологостi 70.80 % ПВА переходить у високоеластичний стан внаслщок чого спостер^аеться переорiентацiя макромолекул ПВА, а також !х дифузiя у деревину. Цi процеси повиннi б приводити до збшьшення мiцностi клейового з'еднання, однак, з шдвищенням температури значно збшьшуеться i швид-кiсть дифузи молекул води у клейове з'еднання i руйнування його початково! структури.
Крiм цього, ПВАД мiстить водорозчиннi компоненти - полiвiнiловий спирт, який тд час вимочування зразкiв поступово вимиваеться з клейового з'еднання, що також спричиняе змшу структури клейового шва та зниження як когезй самого шва, так i його адгезй до деревини. Особливо штенсивно щ процеси протiкають, очевидно, на перших циклах температурно-волопсних випробувань, що призводить до рiзкого зниження мщносп клейового з'еднання.
Аналогiчно, як i ПВАД, веде себе вологе клейове з'еднання на основi клею До,№асо11 102.20 iз затверджувачем 195.2 рис. 1 (■) та рис. 2 (•). Рiзке зменшення мщносп спостер^аеться до четвертого циклу температурно-воло-гiсних випробувань i становить 0,76 МПа. Поступово, iз збiльшенням цикшв випробувань, мiцнiсть зменшуеться i становить 0,2 МПа шсля 40 циклу. Пщ час руйнування сколення вщбуваеться по поверхнi клейового шва.
Клейове з'еднання на основi клею Jowaco11 102.20 iз затверджувачем
±2
195.2, як руйнувались висушеними до температури 8 % (рис. 2, •) ведуть себе дещо по шшому. На початку випробувань - до 4-ого циклу - спостерь гаеться невелике зростання мщносп з'еднання, яке становить 6,67 МПа (по-рiвняно з контрольними 6,34). 1з збшьшенням впливу вологи та температури мщшсть цих з'еднань поступово зменшуеться i становить 4,83 МПа шсля за-вершення цикшчних температурно-вологiсних випробувань (40 цикшв). Це у середньому на 23 % менше, шж мщшсть контрольних зразкiв.
На цьому етат дослiджень таку поведiнку мiцностi клейових з'еднань на основi клею "Йоваколь" обгрунтовано пояснити важко, однак деяю припущення можна зробити. Наприклад, хоча основу клею Jowaco11, як i клею ПВАД, стано-
3. Технолопя та устаткування деревообробних пiдприeмств
129
вить ПВА i ПВС, однак цей клей на вщмшу вiд ПВАД е двокомпонентним -основа 102.20 i затверджувач 195.30.
Попереднiй аналiз затверджувача показав, що це не однорщна речови-на, яка в його складi може мiстити хлоровмiснi кремншоргашчш сполуки, якi здатнi за нормальних умов реагувати з гiдроксильними групами ПВС утво-рюючи сiтчастi макромолекули з ПВС, яю не розчинш у водi. У результатi утворення Ытчасто1" структури ПВС, а також зменшення кiлькостi вiльних гiдроксильних груп у ПВС, зменшуеться його пдрофшьшсть i вiдповiдно знижуеться швидкiсть дифузи молекул води у клейовий шов i збшьшуеться водостiйкiсть клейового з'еднання. Внаслщок цього збiльшуеться водос-тшюсть клейового з'еднання.
Крiм цього, клейова композицiя 102,2 iз затверджувачем 195,30 може проникати у пористу структуру деревини, утворюючи пдрофшьш зв'язки з складовими компонентами деревини, що вщповщно збiльшуе водостiйкiсть з'еднання.
Пiд час висушування зразкiв i переходу лшшних макромолекул ПВА у високоеластичний стан вщбуваеться ïx переорiентацiя з утворенням бшь-шо1 кiлькостi мiжмолекулярниx зв'язюв, що приводить до зростань когезшно1" мiцностi клейового з'еднання. Одночасно вщбуваеться i дифузiя макромолекул ПВА у деревину, що приводить до зростання адгезiйноï мщност клейового з'еднання. На початку випробувань швидюсть цих процеЫв, очевидно, значно перевищуе швидкiсть дифузiï води у клейове з'еднання i руйнування його структури, що i зумовлюе значне зростання мщноси клейового з'еднання. Саме цей процес, очевидно, зумовлюе збшьшення адге-зiï клейового шва до деревини i, вщповщно, зростання мiцностi клейового з'еднання. Надалi швидкiсть дифузiï макромолекул ПВА у деревину значно знижуеться, а швидюсть води у клейове з'еднання залишаеться постшною, або й зростае. Тому у подальших циклах вода, хоча i повол^ але все таки про-никае у клейове з'еднання i поступово руйнуе структуру клейового шва, що спричиняе поступове зменшення його мщность
Лггература
1. Кшивецький Б.Я. Дослщження довгов1чносп з'еднань шпилькових порщ деревини клеями на основ1 пол1вшшацетату// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Льв1в: УкрДЛТУ. - 2004, вип. 14.7. - С. 99-103.
2. Кшивецький Б.Я., Гупало О.П. Проблеми використання клейових з'еднань на основ1 термопластичних кле'1'в// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Льв1в: УкрДЛТУ. -2001, вип. 11.2, - С. 23-24.
3. Кшивецький Б.Я., Гупало О.П. Температурно-вологюна стшкють клейових з'еднань на термопластичнш основа/ Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук.-техн. праць. - Льв1в: УкрДЛТУ. - 2002, вип. 12.5, - С. 26-28.
4. Химический энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1983. -
456 с.
5. Фрейдин А.С., Вуба К.Т. Прогнозирование свойств клеевых соединений древесины. -М.: Лесн. пром-сть, 1980. - 224._
