CC BY
53
УДК 674.04 Доц. Б.Я. Кшивецький, канд. техн. наук;
доц. О.П. Гупало, канд. хм. наук; доц. Й.Л. Ацбергер - НЛТУ Украти
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЗМ1НИ МЩНОСТ1 З'СДНАНЬ ДЕРЕВИНИ БЕРЕЗИ КЛЕЯМИ НА ОСНОВ1 ПВА
Наведеннi результати дослщжень змiни мiцностi деревини берези клеями на основ! ПВАД та "Йоваколь" прискореними температурно-вологiсними методами та зроблеш припущення щодо змiни мщносп залежно вiд складу клею.
Doc. B.Y. Kshivetsky; doc. O.P. Gupalo; doc. Yo.L. Acberher - NUFWT of Ukraine
The results investigation strength of jointing of beach wood by glues
on PVA base
The results investigation longevity jointing beach wood by glues on PVA base and Jowacoll by speed-up thermo-humidity methods are given and some suppose sections as for changeling stoutness of glue jointing in dependence from its components have been done.
Кле! на основ! термопластичних пол1мер1в в1дом1 давно. Одними з перших i найбшьш поширеними е кле! на основ! пол!вшшацетатно! дисперсп (ПВАД), як! завдяки своему складу i ф!зико-мехашчним властивостям широко використовуються для склеювання деревини. Хоча цей пол!мер вперше отримали у 1915 р., але його промислове використання у деревообробнш промисловост розпочалось у 1944 р. у США. Шзшше так! кле! стали вико-ристовувати у Ншеччит, а пот!м i в шших кра!нах св!ту. Пол!вшшацетатш кле! (ПВА) характеризуються високою адгез!ею до деревини, вщсутшстю концентраци внутршшх напружень у клейовому шв!, високою стабшьшстю шд час збер!гання, х!м!чною нейтральшстю, нетоксичшстю, св!тлостшюстю \ стшюстю клейових з'еднань у час!. Клейовий шов безкол!рний, процес склеювання технолопчно простий, при мехашчнш обробщ склеених вироб!в не-мае затупляючо! дп на шструмент. Кр!м того, так! кле! мають високу життездатшсть. Теоретично, за певних умов, вони можуть збер!гатися необ-межено, оскшьки !х затвердшня вщбуваеться за рахунок адсорбци розчинника склеюючими матер!алами чи за рахунок його випаровування або за рахунок переходу пол!меру !з в'язкотекучого у склопод!бний стан (клей-розплав) [1].
Основними недолжами цих кле!в, що обмежують !х використання у деревообробнш промисловост!, е невисока теплостшюсть, повзучють при статичних навантаженнях та недостатньо висока водостшюсть. Однак окрем! недолжи термопластичних клейових композицш певною м!рою можна вип-равити за допомогою !х модифжацп.
За кордоном робота у цьому напрям! штенсивно ведеться ! ряд ф!рм ("Клебхем!", "Хенкель Дорус", "Акзо Нобел", "Йоват" та ш.) пропонують широкий асортимент термопластичних клейових композицш на основ! ПВА для склеювання деревини та деревних матер!ал!в [2].
Однак при використанш термопластичних клейових композицш проб-лематичним е прогнозування довгов!чност клейового з'еднання, оскшьки вивчення надшност таких з'еднань практично не проводилось. Вщомо тшьки, що при нагр!ванш таких з'еднань до температури 60...70 °С !х мщшсть зни-
Науковий вкник, 2005, вип. 15.5
жуеться за рахунок термопластичностi клейового прошарку, однак вiдсоток руйнування по деревиш залишаеться ще достатньо високим [3].
На сьогодш у деревообробному виробнищв використовуеться широка гама термопластичних кле!в. Серед них левова частка припадае на клейовi композици "Йоваколь". Нами для експериментальних дослiджень вибрано двокомпонентну клейову композицiю марки "Йоваколь" 102.20 iз зат-верджжувачем 195.30, яка забезпечуе навантаження за категорiею Д4, згiдно з европейським стандартом £N-204. Для порiвняння проводились аналопчш дослiдження з клейовою композицiею на основi ПВАД вiтчизняного вироб-ництва. Основою для склеювання взято деревину берези.
Дослщження проводились згiдно зi стандартом ГОСТ 17580-82 "Метод определения стойкости клеевых соединений к циклическим темперетур-но-влажностным воздействиям". Цей стандарт включае 40 циклiв випробу-вань, куди входить: вимочування взiрцiв у ваннi з водою при температурi +20 оС протягом 20 годин; шсля цього !х заморожування у морозильнш каме-рi з температурою -20 оС протягом 6 годин; зразки витримують протягом 16 годин при температурi 18... 20 оС на стелажах i завершуе цикл 6 годинна витримка зразюв у термошафi при температурi +60 оС i вiдноснiй вологостi повiтря 60.. .70 %. Один цикл тривае 48 годин.
Дослщження змiни мiцностi клейових з'еднань проводились для дере-вини сосни, дуба та берези. Порода деревини для склеювання вибиралась за-лежно вiд !х фiзико-механiчних властивостей, ступеня використання та люово-го запасу. Анашз змiни мiцностi з'еднань деревини сосни та дуба наведет у попередтх публжащях [3, 5]. У данш статтi зроблено аналiз змши мiцностi клейового з'еднання деревини берези, оскшьки вона вiдрiзняеться вiд хвойних та твердолистяних порiд i мае однорщну структуру, середню густину, достат-ню механiчну мiцнiсть. Крiм того, деревина берези е основним компонентом для виготовлення фанери, де клейовими композищями для склеювання е ток-сичш фенолоформальдегiднi та карбамiдоформальдегiднi кле!.
Склеювання взiрцiв проводили вiдповiдно до запропонованих техно-логiчних режимiв склеювання для кле!в ПВАД та "Йоваколь". Взiрцi тдго-товленнi до випробувань зпдно з ГОСТ 15613.1-84. Мехашчне випробування клейових з'еднань контрольних взiрцiв на сколення вздовж волокон проводилось зпдно iз стандартом ГОСТ 15613.1-77 при вологост 8±2 %, а взiрцi тс-ля цикшчних температурно-вологiсних випробовувались вологими. Результа-ти дослщження наведено у табл. 1.
Табл. 1. Результати температурно-вологкних випробувань з'еднань деревини
берези на основi клею ПВАД та "Йоваколь "
№ з/п Порода деревини Марка Клею Мщтсть склеювання, МПа
мщтсть тсля ввдповщних цикл1в вип] робувань
контрольт вз1рщ 4 8 14 20 29 33 40
1 Береза ПВАД 9,31 2,63 0,21 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
2 Береза "Йоваколь" 9,10 3,55 2,70 1,75 1,21 1,10 0,63 0,34
На рис. 1 наведено графiчну iнтерпретацiю змши мiцностi клейових з'еднань залежно вщ кiлькостi циклiв температуро-вологiсних випробувань.
10
9
8
га 7
С
еЕ 6
ь т ,5
о
I я 4
3
2
1
0
¡9.31
9,1
3,55
\ 2,7
1,75 1 21
■ ■ 1,1 0,6 3 0,34
0,21 ■ 0
Контрольн 4
14
20
29
33
40
Цикли
Рис. 1. Залежшсть мiцностi клейових з'еднань вiд кiлькостi ци^в температурно-вологкних випробувань:
■ - вз1рц1 скееш клеем "Йоваколь "; вз1рщ склеена клеем ПВАД
Як видно з табл. 1 i рис. 1, мщшсть клейових з'еднань контрольних взiрцiв на основi ПВАД i "Йоваколь" практично однакова (9,31 i 9,10 МПа вщповщно). Шд час температурно-вологiсних випробувань мщшсть клейових з'еднань зменшуеться, але по-рiзному.
Результати дослiджень змiни мщносп вологих взiрцiв деревини бере-зи шсля циклiчних температуро-вологiсних виробуваль дещо вищi (0,34 Мпа) порiвняно з аналопчними результатами для деревини сосни (0,20 Мпа), але нижчi порiвняно з деревиною дуба (1,21 Мпа). Це можна пояснити структурою деревини рiзних порщ, а саме деревина берези е бшьш пдрофшьною по-рiвняно з деревиною дуба, а сосна ^м бшьшо! пдрофшьнот мае смолу.
Мiцнiсть клейового з'еднання на основi ПВАД рiзко зменшуеться iз збiльшенням кiлькостi циклiв випробувань. Особливо рiзке зменшення мщ-ност спостерiгаеться на перших циклах випробувань i вона практично набли-жаеться до нуля шсля восьмого циклу.
Це можна пояснити тим, що компоненти, як входять до складу ПВАД, у процес формування клейового шва не утворюють сiтчастих структур макромолекул. Тому таю з'еднання е мщними тшьки до температури 40 оС, оскшьки температура склеювання ПВА невисока (27.. .34 оС) [3]. Шд тривалiсть сушiння зразкiв при температурi 60 оС ПВА переходить у високоеластичний стан, внас-лщок чого, поряд з частковою дифузiею макромолекул ПВА у деревину, рiзко збiльшуеться дифузiя молекул води у клейовий шов, що спричиняеться до руйнування його структури. Крiм того, ПВАД мютить водорозчиннi компоненти - полiвiнiловий спирт, який при вимочуванш поступово вимиваеться з клейового з'еднання, що також спричиняе зм^ структури клейового шва i зни-жуе як когезiю самого шва, так i його адгезiю до деревини. 1нтенсивно цi проце-си вщбуваються на перших циклах температурно-волопсних випробувань.
Мiцнiсть клейового з'еднання на основi клею "Йоваколь" 102.20 iз зат-верджувачем 195.30. також зменшуеться, але дещо повшьшше. Зменшення
8
Науковий вкчшк', 2005, вип. 15.5
мiцностi можна роздiлити на три етапи. Перший етап - початковий i охоплюе чотири цикли випробувань. На даному еташ спостер^аеться pi3Ke попршен-ня мiцностi вiд 9,10 до 3,55 МПа.
Другий етап охоплюе випробування вщ 4-го до 20-го цикшв, де мщ-нiсть послаблення вщ 3,55 до 1,21 МПа. Третш цикл вiд 20-го до 40-го цик-лiв, де мщшсть практично спадае до нуля, i становить 0,34 МПа, що свщчить, практично, про повне руйнування клейового з'еднання.
Таку поведшку змiни мщносп клейового з'еднання на основi клею "Йова-коль" можна пояснити тим, що вода сприяе руйнуванню мiжмолекулярних зв'яз-кiв за рахунок ïï проникнення через клейовий шов та деревину. За рахунок того, що до клею перед склеюванням додаеться затверджувач, утворюеться крiм ль нiйноï ще i рiдко сiтчаста будова клейового шва, яка сповшьнюе руйнування макромолекул клейового шва. Разом з тим, деревина берези е бшьш пдрофшьною породою порiвняно з деревиною дуба i вода досить швидко проникае у деревину, що i пришвидшуе руйнування клейового шва вже на перших циклах випробувань. У подальших циклах вода бшьш штенсивно проникае у клейове з'еднання i поступово руйнуе структуру клейового шва, що спричиняеться до послаблення його мщносп практично до нуля тсля сорокового циклу.
Л^ература
1. Левкина Л. Там, где есть склеивание// Мебельное обозрение, июнь. - 2000. - С. 10-14.
2. Шкурко В., Зыкин В. Дорус Цитакс на рынке России// Мебельное обозрение, сентябрь. - 2000. - С. 26-27.
3. Фрейдин А.С., Вуба К.Т. Прогнозирование свойств клеевых соединений древесины. - М.: Лесн. пром-сть, 1980. - 224.
4. Кшивецький Б.Я., Гупало О.П., Кондратюк С.В. Дослщження довгов1чносп з'еднань шпилькових порщ деревини клеями на основ1 ПВА// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. на-ук-техн. праць. - Льв1в: УкрДЛТУ. - 2004, вип. 14.4. - С. 91-95.
5. Кшивецький Б.Я. Дослщження довгов1чносп з'еднань твердолистяних порщ деревини клеями на основ1 пол1в1ншацетату// Наук. вюник УкрДЛТУ: Зб. наук-техн. праць. -Льв1в: УкрДЛТУ. - 2004, вип. 14.7. С. 99-103.
6. Химический энциклопедический словарь. - М. : Советская энциклопедия, 1983. - 456.
УДК645.6.93 Доц. Г.А. Матвеева, канд. пед. наук; тж. Г.С. Петрянич;
студ. О.В. Петрянич - НЛТУ Украти
КОМП'ЮТЕРНЕ МОДЕЛЮВАННЯ СУЧАСНИХ МЕБЛ1В ДЛЯ ДОМУ
Розглянуто питання застосування комп'ютерних технологий тд час моделювання меблевих вироб!в для молод!.
Ключов1 слова: д!м, !нтер'ер, мебл!, моделювання, комп'ютерш технолог!!.
Doc. G.A. Matvyeyeva; eng. G.S. Petryanych; stud. O.V. Petryanych - NUFWT of Ukraine
Computer design of modern furniture's for a house
The question of application of computer technologies is considered at the design of furniture fer young people.
Keywords: house, interior, furniture, design, computer technologies.
