CC BY
9
поверхнi осадження (рис. 3). Сшд зазначити, що по висот робочо! зони осьова складова абсолютно! швидкостi зростае в мiру руху газу до входу в коакЫаль-ну вставку. Тобто вщбуваеться перерозподiл складових абсолютно! швидкост (зменшуеться тангенцiальна складова i збшьшуеться осьова) внаслiдок чого закручений потж, рухаючись в робочiй зонi навколо центрально! труби, переходить в осьовий i "розмиваеться", при цьому зменшуеться вщцентрова сила.
Окремо! уваги заслуговуе зона входу газу в коакЫальну вставку, де, як видно з наведених графтв (перерiз 8), рух газу мае дуже складний характер i значення складових абсолютно! швидкост не пiддаються аналiзу. Очевидно, що вдосконалення конструкцi! дослiджуваного апарату з метою оптимiзаци аеродинамiки потоку в цш зонi потребуе подальших дослiджень.
На основi здiйсненого аналiзу аеродинамiки прямотечiйного циклону з коакЫальною вставкою можна зробити висновок, що порiвняно з протите-чiйними циклонами в робочш зонi дослiджуваного апарата аеродинамiчна обстановка для сепарацi! пилу е кращою, практично вiдсутнiй радiальний сток, який призводить до перетоку повпря в кiльцевому просторi вщ стiнки корпуса до поверхнi центрально! труби, а тангенщальна швидкiсть рiвномiр-но зростае вiд центру до перифери.
Одержанi авторами данi значно поширюють знання в областi теорп руху закрученого газового потоку в робочш зош прямотечiйних циклонiв i !х можна використати для розроблення математично! моделi.
Лiтература
1. Дубинш А.1., Ханик Я.М., Майструк В.В., Гавришв Р.1. Прямотечшний циклон з ко-акаальною вставкою. Анал1з роботи// Х1м1чна промисловють Укра!ни. - 2005, №3. - С. 26-28.
2. Кочергина Н.Н., Кузнецов М.Д., Чеховской Б.Я., Почула В.Е. О реальном времени пребывания газа в циклоне// Химическая технология. - 1986, № 4. - С. 59-63.
3. Страус В. Промышленная очистка газов. - М.: Мир, 1981. - 616 с.
УДК 674.093.26 Проф. П.А. Бехта, д-р техн. наук; асист. I.I. Рондяк -
НЛТУ Украти, м. nbsis
П1ДВИЩЕННЯ М1ЦНОСТ1 СКЛЕЮВАННЯ ФАНЕРИ ПОПЕРЕДН1М Х1М1ЧНИМ АКТИВУВАННЯМ ПОВЕРХН1
ЛУЩЕНОГО ШПОНУ
Описано хiмiчний cnoci6 дп на деревину pi3Horo класу речовинами, з метою тдвищення адгезшно'1 здатносп клею для виробництва фанери. Показано залежшсть мщносп клейового з'еднання вiд величини кута змочування. Проаналiзовано вплив модифiкувальних речовин на мщшсть фанери на сколювання.
Ключов1 слова: шпон, модифiкувальнi речовини, фанера.
Prof. P.A. Bekhta; asist. I.I. Rondyak-NUFWTof Ukraine, L'viv
Increase the strengths bonding of plywood by previous chemical activation
of surface of the rotary-cut veneer
The chemical activation of veneer surface for improving adhesion ability of glue is described. Influence of modification matters on the shear strength of plywood is analysed.
Keywords: veneer, modifications matters, plywood.
188
Збiрник науково-техшчних праць
Науковий тсиик, 2008, вип. 18.7
Постановка науковоУ проблеми. Вагомий вплив на процес виготов-лення фанери мають дефекти непроклеювання листiв шпону шсля пресуван-ня пакета в преЫ. Цей дефект проявляеться за рахунок низько! адгези клею до субстрату через вплив шактивованого шару деревини. 1нактивований шар утворюеться за час виходу шпону iз сушарки до моменту формування пакета за рахунок осщання на поверхню шпону рiзного роду забруднень, пороху, пилу [1]. З метою усунення негативного впливу шактивованого шару на яюсть склеювання пропонуеться здшснювати хiмiчне активування поверхш лущеного шпону.
Тому питання пошуку речовин для модифiкування поверхнi шпону е досить актуальним.
Аналiз останшх дослiджень та публiкацiй. Якiсть склеювання шпону у виробнищв фанери зумовлена рiзними факторами: будовою деревини, величиною мжро- i макронерiвностей на 11 поверхнi, чистотою цих повер-хонь, вологiстю i температурою деревини, властивостями клею, а також ре-жимними параметрами склеювання (температурою, тиском i тривалютю склеювання).
Хiмiчна актившсть поверхнi деревинних пiдкладок може змшюватись внаслiдок рiзного роду дiянь. Можливi три види оброблення поверхнi [2]:
• ф1зичне (д1я р1зного типу випромшювання - УФ, теплове);
• мехашчне (тдготовка поверхш абразивним шструментом, подготовка плас-
тичним деформуванням (пресування, прокат), комплексна д1я (термопрокат);
• х1м1чне (д1я на поверхню х1м1чними реагентами - обробка розчинниками,
нейтрал1заторами).
Найвищi значення мiцностi фанери на сколювання зафiксовано пiсля обробки шпону хiмiчним способом [4, 5], що дае змогу покращити адгезiйну здатшсть клею, яка своею чергою шдвищуе фiзико-механiчнi показники фане-ри [6, 7].
Метою дослщження е пошук ефективних модифжувальних речовин для хiмiчного активування поверхнi шпону у виробнищш фанери.
Матерiали та методи дослвджень. Для виконання експерименталь-
них дослщжень використовували такi матерiали: березовий лущений шпон
±2
(розмiром 300x300x1,5 мм; волопстю 6 %), фенолоформальдегiдну смолу шдвищено! водостiйкостi марки "Ватекс-244" та глщерин для вимiрювання кута змочування. Як модифжувальш речовини використано: борну кислоту (Н3В03), пероксид водню (Н202), мiдний купорос (СиБ04^5Н20) та карбамщ ((КН2)2С0). Цi речовини обрано з огляду 1х хiмiчноl ди на деревину, токсично! ди на людський органiзм та 1х доступност в цiнi.
Воднi розчини хiмiчних речовин готували рiзних концентрацiй: бор-но! кислоти - 0,5; 1,0; 3,0 %; мiдного купоросу та пероксиду водню - 1,0; 2,0; 3,0 %; карбамiду - 20; 30; 40 %.
Листи шпону змочували ватним тампоном розчинами хiмiчних речо-
2
вин з витратою 50; 75; 100; 125; 150 г/м2. Пiсля нанесення модифжувально! речовини на поверхню листа шпону його шдсушували у сушильнiй шафь Ви-готовляли п'ятишарову фанеру за таких режимних параметрiв склеювання:
температура - 130 °С; тривалiсть - 10 хв.; тиск - 1,8 МПа; витрата клею -130 г/м . Мщшсть фанери на сколювання пiсля кип'ятiння взiрцiв протягом 1 год визначали згiдно з ГОСТ 3916.1-96.
Результати та Тх обговорення. Встановлено, що пiсля хiмiчного ак-тивування поверхнi шпону мщшсть фанери у 1,0... 1,5 раза перевищуе стан-дартне значення мiцностi (для фанери iз листяних порiд 1,5 МПа) (табл. 1).
Табл. 1. Показники кута змочування* та мiцностi фанери на сколювання
**
Назва модиф1кувально1 речовини Концентращя водного розчину, % Витрата модиф1кувально1 речовини, г/м2
50 75 1 00 125 150
Кут змочування Q, градус Межа мщност1 фанери на сколювання, МПа Кут змочування Q, градус Межа мщност1 фанери на сколювання, МПа Кут змочування Q, градус Межа мщност1 фанери на сколювання, МПа Кут змочування Q, градус Межа мщност1 фанери на сколювання, МПа Кут змочування Q, градус Межа мщност1 фанери на сколювання, МПа
Борна кислота 0,5 46,7 1,6 43,0 1,6 40,9 1,7 41,2 1,4 41,4 1,4
1 45,1 1,8 42,8 1,9 40,9 1,8 43,0 1,7 42,9 1,6
3 42,9 1,1 44,4 1,1 43,0 0,7 46,4 0,5 46,8 -
Мвдний купорос 1 43,1 1,8 41,0 2,1 44,7 2,3 43,2 2,1 39,8 2,1
2 40,1 1,7 42,0 1,8 41,9 1,8 41,4 2,3 41,1 2,2
3 42,6 1,7 42,7 2,0 42,2 2,2 40,8 1,6 42,6 1,5
Карбамвд 10 40,5 2,2 42,8 2,0 41,7 2,1 42,8 1,9 41,9 2,0
20 40,7 1,3 41,0 1,3 43,2 1,6 40,3 1,8 42,8 1,8
30 44,7 2,1 43,4 1,9 42,1 1,8 40,5 1,5 42,5 1,9
Пероксид водню 1 38,8 2,1 41,6 2,3 41,9 2,2 42,1 2,1 39,8 2,2
2 38,5 2,3 41,0 2,2 42,2 2,1 41,3 1,7 40,8 1,6
3 41,9 2,1 40,6 1,8 41,1 1,7 41,7 1,5 40,6 1,5
*Значення кута змочування необробленого шпону становить 43,6 градуса
**Значення мщносп фанери на сколювання, виготовлено! з необробленого шпону, становить 1,8 МПа
Задовшьне змочування поверхш шпону глщерином досягаеться шд час обробки його водними розчинами пероксиду водню, мiдного купоросу та карбамщу, окрiм 3 %-го розчину борно! кислоти за витрати 50 г/м , порiвня-но iз змочуванням необроблено! поверхш шпону.
Це доказуе доцшьшсть застосування цих речовин для активування поверхш шпону, оскшьки кут змочування в них низький, а отже таю сполуки добре змочують поверхню шпону, що своею чергою шдвищуе мщшсть скле-ювання фанери.
1з збшьшенням концентрацп та витрати модифжувальних речовин показники мщносп фанери зменшуються. Найефектившшими засобами для обробки шпону можна вважати його активащю 1 %-м розчином мщного купоросу, пероксиду водню та 10 %-им розчином карбамщу за витрати 100 г/м2.
О^м цього, пiд час обробки шпону пероксидом водню та мщним купоросом вщбувалась змша кольору деревини. 1з збiльшенням витрати та концентрацп зазначених речовин тшр змшювався вiд свiтло-коричневого до темно-коричневого, набуваючи естетичного вигляду.
190
Збiрник науково-технiчних праць
Науковий вкчшк, 2008, вип. 18.7
Д1я мщного купоросу на деревину полягае в тому, що вш у водному розчиш дисощюе з утворенням Ырчано! кислоти, яка в умовах шдвищено! температури впливае на пентозани (C5H8O4)n деревини i призводить до утво-рення фурфуролу. Утворений продукт конденсуеться з латном по мюцям гiдроксильних груп останнього, утворюючи стшю смолеподi6нi продукти.
На вiдмiну вщ мiдного купоросу, в молекулi пероксиду водню юну-ють полярнi зв'язки мiж атомами водню та кисню, а тому вщбуваеться И ди-соцiацiя, i у водному розчиш пероксид водню поводить себе як слабка дво-хосновна кислота. У процес активування вона окислюе первинну OH-групу i одночасно частково окислюе обидвi вториннi OH-групи целюлози з розривом шранозного циклу до альдепдних груп.
Вплив розчину кар6амiду на мщшсть фанери на сколювання можна пояснити тим, що шсля тддавання активованого шпону тепловiй о6ро6цi, карбамщ пiд дiею температури розкладаеться з видшенням амiаку, утворюючи бiурет. Утворений 6iурет активно взаемодiе з фенолоформальдепдною смолою, а саме з формальдепдом, вступаючи в реакцiю замщення атомiв водню 6iля атомiв азоту, зв'язуючи при цьому молекули формальдегиду. Це своею чергою зменшуе токсичшсть фанери.
Однак, варто зазначити, що не вс iз запропонованих речовин забезпе-чують високу адгезiйну здатшсть, як у випадку з борною кислотою, для яко! показники мщносп фанери на сколювання були найпршими. Це можна пояс-нити тим, що вона як кислота, е дуже слабка i нестiйка. Шсля активування нею поверхш шпону, його шддавали висушуванню за високо! температури (140 °С). У процесi нагрiвання борна кислота втрачала воду i перетворюва-лась у метаборну кислоту HBO2, потiм у тетраборну кислоту H2B4O7, а тодi в оксид бору B2O3. Таким чином, отриманий оксид бору окислюе лише первинну OH-групу целюлози, не окислюючи при цьому вторинних груп.
Висновки та рекомендаций Хiмiчне активування поверхш шпону покращуе адгезшну здатшсть клею, а це своею чергою шдвищуе мщшсть фанери на сколювання. Рекомендуеться здшснювати обробку поверхш шпону водним розчином мщного купоросу та пероксиду водню 1 %-но! концентра-ци та карбамщу 10 %-но! концентраци за витрати 50-100 г/м .
Лгтература
1. Бехта П.А. Технология виробництва фанери: Навч. пос. - К.: 1ЗМН, 1996. - 280 с.
2. Бизов П.В. Механическая обработка древесных подложок с целью улучшения их адгезионных свойств: Дис... .канд. техн. наук: 06.21.05. - Москва, 1992. - 234 с.
3. Каршакевич П.В. Модификация древесного шпона химическими реагентами и ее влияние на свойства древесных слоистых пластиков// Механическая технология древесины. -Минск, 1982, № 12. - С. 38-41.
4. Мельникова Л.В., Донсков С.И. Исследование факторов одновременной сушки и пропитки шпона// Науч. тр. МЛТИ. - 1977, № 97. - С. 63-66.
5. John L. Philippou, William E. Johns, Eugene Zavarin, Tinh Nguyen. Bonding of parti cleboard using hydrogen peroxide, lignosulfonates, and furfuryl alcohol: the effect of process parameters, Forest Prod. J., 32, № 3, 1982.
6. Chow S. Minimizing Wood Surface inactivation At High Temperatures by Boron Compounds, Forest Proud. J., 25, № 5, 1975.
