CC BY
22
Розробленi моделi були апробованi при розрахунку роздавальних ланок повiтророзподiльних пристро!в мало! довжини при проектуванш спець ального технолопчного обладнання. Результати одного з розрахунюв наведе-нi нижче (рис. 2). Порiвняльний аналiз отриманих результатав з експеримен-тальними даними дае пiдстави для висновку про можлившть застосування розроблено! моделi аналiзу для шженерних розрахункiв роздавальних ланок повiтроводiв.
Лiтература
1. Исследование воздухораспределителей с продольной щелью для систем струйного воздушного охлаждения электронных модулей в БНК РЭС/ Спокойный Ю.Е., Трофимов В.С., Сконечный В.В., Гайдаров Б.М./ Вопросы радиоэлектроники., сер ТРТО, 1991 № 1. - С. 9-14.
УДК 684.4.059.4:667.645 Проф. П.В. Бглей, д-р техн. наук;
доц. Л. А. Яремчук, канд. техн. наук - УкрДЛТУ
СУЧАСН1 СПОСОБИ РАД1АЦ1ЙНОГО СУШ1ННЯ ЛАКОФАРБОВИХ МАТЕР1АЛ1В
Викладено сучасний шдхщ до радiащйного твердшня покритпв на деревинних шдкладках. Розглянуто переваги й недолжи рiзних джерел енергií.
Prof. P. V. Bilej, doc. L.A. Yaremtchuk - USUFWT Modern ways of radiation curing of varnish and paint materials
A modern approach to radiation curing of coatings on wood substrate is considered. Advantages and disadvantages of different energy sources are highlighted.
Для отримання високояюсних покритпв на деревиш необхвдно вико-ристовувати спещальш мехашзми хiмiчних реакцш, яю залежать ввд джерел енерги. Реакци утворення мiжмолекулярних структур вiдбуваються мiж висо-комолекулярними полiмерними ланцюгами, якi MieM^ реактивнi функць ональнi групи, або мiж полiмерними ланцюгами й олп-омерами, що викорис-товуються для поперечного зшивання. Для розумiння того, як змшюються рiзнi джерела енерги та працюють рiзнi методи твердiння [1], слвд зазначити, що енерги порядку деюлькох електрон-вольт е достатнiми, щоб розiрвати xi-мiчнi зв'язки або перевести молекулу в електронно-збуджений стан. Тому електронш пучки, ультрафiолетовi (УФ), шфрачервош (1Ч), мiкроxвильовi або радючастотш джерела радiацií можуть генерувати реакцшноздатш xiмiч-нi радикали, подiбнi до тих, як утворюються при на^ванш покриття в наг-рiвниx пристроях.
Порiвняно зi звичайними нагрiвниками, яю використовуються, щоб випаровувати воду чи розчинники та на^вати покриття, променева енерпя взаемодiе навпростець iз спещально пiдiбраними компонентами, якi, пере-важно, е 100 % твердими матерiалами i не мiстять летких компонентiв. Ця
пряма д1я шщюе х1м1чну реакщю в дол1 секунди. Виробнич1 площ^ необхвд-Hi для розмщення обладнання для рад1ацшного твердшня, е значно менши-ми, нiж площi, необхiднi для конвекцшного обладнання.
Для УФ-твердiння покритлв широко використовуються лампи висо-кого тиску. Джерела УФ-енерги, звичайно, встановлюються безпосередньо над конвеером i можуть мати розмiр вiд декiлькох сантиметрiв до двох мет-рiв. Енергетичний вихвд може також змiнюватись, але типовим е значення 8 Вт/мм. Ртутш лампи з активним середовищем, легованим гало!дними спо-луками, стають бшьш придатними для твердiння тгментованих покриттiв завдяки збiльшенiй емши у видимш областi спектра. Як альтернативш джерела енерги з'являються безелектродш лампи з потужнiстю до 24 Вт/мм, оскшь-ки мають занижену ГЧ-складову i бiльшу довговiчнiсть [2].
Обладнання для твердшня пiд УФ-променями постiйно вдоскона-люеться [3]. Модершзащя ртутних ламп високого тиску потужшстю 80120 Вт/см дозволила, наприклад, проводити твердiння в атмосферi шертного газу. Ця технологiя забезпечуе бшьш швидке твердiння й зменшення видшен-ня озону, оскiльки вимагае значно меншо! кiлькостi фотоiнiцiаторiв.
Основна ввдмшшсть мiж електронним i УФ-твердiнням полягае у тому, що перше не вимагае жодних фотоiнiцiаторiв. Щоб iнiцiювати хiмiчну ре-акцiю, енерпя швидких електронiв повинна бути передана молекулам опро-мiнюваного матерiалу. Електрони, яю емiтуються у виглядi одномiрного пучка чи знедавна двомiрного пучка, можуть викликати реакцiю полiмеризацil на бiльших глибинах, нiж УФ-промеш. Електронний пучок використовуеться для твердшня товстошарових покриттiв, а також покритлв iз вищим ступе-нем шгментаци поряд iз використанням меншо! кшькосл енерги [4]. Проте, однiею з найбшьших перешкод на шляху широкого впровадження електрон-ного твердiння, е висока вартшть обладнання.
Лакування дверних полотен, багатошарових пiгментованих покритгiв на ДСП, декоративних паперових плiвок проходить на високих швидкостях, обмежених лише можливостями транспортного обладнання (до 50 м/хв.). Од-не з недавшх досягнень це твердiння атмосферостiйких покритлв на де-рев'яних панелях.
Для сушшня тонких покриттiв почали використовувати обладнання, яке продукуе низькоенергетичнi електронш пучки на 150 кеВ. Ц установки е найдешевшими з доступних на даний час засобiв для формування покритлв тд електронними пучками.
Для сушшня широкого спектра полiмерних покритлв використовуеться ГЧ-випромшювання. Довгохвильове ГЧ-випромшювання повнiстю поглинаеться повiтрям, його тяжко сфокусувати. Воно також слабо проникае в покриття i спричиняе лише його поверхневе затвердiння. Короткохвильове ГЧ-випромшювання слабо розсiюеться повiтрям i може глибоко проникати у тдкладку. Узгодження вихiдного спектра лампи та областей поглинання покриття iнодi тдвищуе ефективнiсть твердiння.
2. Тепломасообмшш процеси в деревообробн1й галуз1
141
Оскiльки дiя ГЧ-енерги залежить вiд ступеня ii поглинання, суттевими е термiчнi властивосл пiдкладки, на якiй формуеться покриття. Середовище з високою теплопровiднiстю (метал) буде розповсюджувати термальну енергiю поза мкцем безпосереднього прогрiву. Навпаки, iзолююче середовище - деревина - незначною мiрою розповсюджуе тепло, тому, якщо освiтлення е не-рiвномiрним, будуть з'являтися перегрiтi дiлянки поверхш.
Ще одним сучасним методом сушшня полiмерних матерiалiв е вико-ристання лазерного випромiнювання. Лазер випромiнюe монохромний пучок когерентного випромiнювання, яке може бути сфокусоване на дуже малу дь лянку або покривати велику площу протягом короткого промiжку часу. Енер-гетична когерентнiсть лазерного випромшювання зменшуе вплив небажаних вторинних реакцш, як iндукуються у випадку полiхромного випромiнювання. У той же ж час, лазер дае змогу прецизшного контролю профiлю проникнення i може збшьшувати глибину твердiння. Для швидкого твердiння покриттiв доступними е деюлька типiв лазерiв, а саме - УФ- i 1Ч-лазери.
УФ-лазери можуть випромiнювати енерггю у кiлькох заданих довжи-нах хвиль залежно ввд сумiшi хiмiчних елементiв, якi застосовуються у джере-лi лазерного випромшювання. Найбшьш розповсюдженi - ексiмернi - можуть випромiнювати енерггю в деяких довжинах хвиль: ArF-193 нм, KrF-249 нм, XeCl-308 нм, XeF-350 нм [5]. Крiм того, можуть використовуватися таю лазе-ри, як аргоновий (363 нм) i азотний (337 нм). Вищi швидкостi твердiння, необ-хiднi для деяких типiв покрить, можуть бути отримат шляхом замши стандар-тних ртутних ламп потужними лазерами, яю на даний час е прекрасними дже-релами випромiнювання для досягнення миттево'' полiмеризацii.
Одна з найважливших переваг лазерно'' емши - велика енергетична продуктивнiсть, сконцентрована у вузькому пучку. Це дае змогу проводити твердшня дуже швидко, ще до того, як почнеться кисневе iнгiбування. Швид-кiсть лазерного сканування змшюеться в межах 6-50 см/с. Композицк, яка найкраще тдходить для довжини випромiнювання 363.8 нм, мiстить Irgacure 651 як фотошщатор у комбiнацii з тiоксантоновими похвдними [6]. За допо-могою цих ламп можна отримувати матовi поверхш, не використовуючи ма-туючих добавок. Ефект досягаеться за рахунок того, що на першш стади проходить усадження верхтх шарiв покриття при полiмеризацil, що веде до ви-никнення нерiвностi покриття, а далi йде твердiння по товщиш плiвки.
1снуе два основних типи IЧ-лазерiв: СО2 (0.6 мкм) i Nd: YAG (1.06 мкм). Останнш мае перевагу у тому, що лазерне випромiнювання може передаватися за допомогою оптоволоконно'' системи. Дослiдження щодо використання цих типiв лазерiв для твердшня покритпв на деревинi лише починаються.
Мшрохвильове й радiочастотне випромшювання також може застосо-вуватись для сушшня покритпв шляхом термiчноl активаци. Основний меха-нiзм активаци включае обертання полярних молекул для орiентацil 1'х диполiв в електричному поль Ступiнь поглинання електрично'1 енерги у дiелектрич-ному матерiалi е пропорцшним до частоти випромiнювання й квадрата на-
пруженосп поля. Проте у цш облает опублiкованi декiлька дослiджень, i ро-боти над даною проблемою тшьки ведуться.
Лiтература
1. New coating technologies for wood products / M. Tavakoli, S. Riches, J. Shipman, M. Thomas// European Coatings J. - 1997, № 3. - P. 33-40.
2. Sciangola D. A. UV curable laminating adhesives// Sartomer ISSUE. - 2000, № 2. - 8 p.
3. Гербер В. Д. Перспективы развития лакокрасочных материалов и технологий для отделки древесины// Лакокрасочные материалы и их применение. - 1999, № 7-8. - С. 58-59.
4. Mariera Luciang Giono, Barca Annibale. Pigmented high thickness coatings// Polym., Paint Colour J. - 1990. - Vol.180, № 4268. - P. 616-618, 620, 622.
5. Kaminski Ernst. UV-lackers- environmental economy for the future// Furniture manufacturer. - 1987. - Vol.52, № 618. - P. 37-38.
6. Ravijst P. Hybrid cure of half acrylates by radiation// RadTech '90, North America, Radiation Curing Conference and Exposition, Proceedings. - Chicago (USA). - 1990. - P. 278.
7. Ready A. F. Plastic fabrication by ultraviolet, infrared induction, dielectric and microwave radiation methods// Plastics technical evaluation centre. -Picatancy arsenal, NJ (USA). - 1992.-P.180-193.
УДК 539.3 Проф. Б.П. Маслов, д-р физ.- мат. наук,
проф. И. А. Цурпал, д-р техн. наук - НА У, Киев
КОНЦЕНТРАЦИЯ НАПРЯЖЕНИЙ В ИЗОТРОПНЫХ ВЯЗКОУПРУГИХ ЭЛЕМЕНТАХ КОНСТРУКЦИЙ С МИКРОТРЕЩИНАМИ
Задачи прогнозирования эффективных вязкоупругих свойств трещиноватых тел представляют значительный интерес для механики деформируемых сред, механики материалов и конструкций. Такого рода исследования исключительно важны для моделирования процесса микроразрушения материалов. Деревянные элементы конструкций в значительной мере проявляют реономные свойства, в связи с чем изучение вязкоупругих характеристик неоднородных материалов является весьма актуальным. При этом обычно принимают [1-4], что вязкоупругими, наследственными свойствами обладает матрица, в данном случае - древесина. Для многих вязкоупругих тел напряжения сдвига и соответствующие деформации могут быть связаны оператором
р = ц[1 -ШР.')] , (1)
где: За(р,1) - дробно-экспоненциальная функция Ю.Н. Работнова
Эа(Р.') = 'а I(в) Г[( + 1) + 1] , (2)
п=о Г [(и + 1)а +1]
Г(х) - гамма-функция; а, в- параметры вязкоупругого деформирования.
Как известно, действие За -оператора на постоянную можно приближенно представить
2. Тепломасообмшш процеси в деревообробнш галуз1
143
