CC BY
11
Марченко Н.В., Мазурчук С.Н., Никитюк П.А. К вопросу о направлениях повышения эффективности производства заготовок пиленых из древесины дуба
Приведены основные результаты экспериментальных исследований по определению величин полезного и качественного выходов дубовых пиломатериалов и заготовок из лесоматериалов разной размерно-качественной характеристики. Изложена методика исследований полезного и качественного выхода пиленой продукции из древесного сырья, которая включает использование разработанного программного продукта в языковой среде Delphi 7. Представлены результаты идентификации основных сортообразу-ющих пороков древесины дуба в пиломатериалах тепловым методом. Предложена модель линии для теплового неразрушающего контроля сортообразующих пороков пиломатериалов.
Ключевые слова: лесоматериалы, пиломатериалы, заготовки пиленые, пороки древесины, твердолиственные породы, неразрушающие методы контроля качества, полезный выход, качественный выход, норма расхода.
Marchenko N. V., Mazurchuk S.M., Nikitiuk P.A. On the Issue of the Ways of Increasing the Production Efficiency of Sawn Pieces of Oak Wood
Some basic results of experimental researches are given on determination of sizes of useful and high-quality outputs of oak saw-timber and purveyances from the commercial timber of different size-high-quality description. We provide the methodology of researches of useful and quality output sawn product from arboreal raw material, that plugs the use of the worked out software product in the language environment of Delphi 7. The results of the identification of the main defects that affect the grade oak lumber thermal method are proposed. A developed model line to the thermal non-destructive testing is described.
Keywords: timber, lumber, sawn preparations, wood defects, hardwood, non-destructive quality control methods, useful output, high-quality output, the rate of application.
УДК 678.746.744-13
ТЕХНОЛОГ1ЧН1 ОСОБЛИВОСТ1 ОТРИМАННЯ ПОРИСТИХ
ПОЛ1МЕРНИХ КОМПОЗИТ1В НА ОСНОВ1 КОПОЛ1МЕР1В ПОЛ1В1Н1ЛП1РОЛ1ДОНУ
Н.Б. Семенюк1,1.З. Дзяман2, В.Й. Скорохода3
Дослщжено полшеризалвд композицш 2-пдрокиетилметакрилату з полгвшшш-ролщоном у присутност минерального наповнювача пдрокиапатиту. Встановлено вплив пороутворювача, стабшзатора шни та кшькосп минерального наповнювача на закож^рнои! отримання пористих остеопластичних матерiалiв. Шдтверджено можли-вiсть отримання у структурi композиту частинок срiбла реакщею вiдновлення нiтратiв срiбла третинним атомом штрогену полiвiнiлпiролiдону. Синтезоваш срiбловмiснi ком-позити проявляють фунпбактерицидш властивостi, зокрема, проти Escherichia coli, Staphylococcus aureus i Aspergillus niger.
Ключовi слова: 2-пдрокиетилметакрилат, полгвшшшролщон, наночастинки срiб-ла, пдрокиапатит, бактерицидш властивостi.
Вступ. Для сучасних вiдновлювальних операцiй на кктковш тканиш, зокрема в ортопедп та щелепно-лицевш xipyprii, актуальною е проблема пошу-
1 доц. Н.Б. Семенюк, канд. техн. наук - НУ "Львгвська полггехнка";
2 асшр. 1.З. Дзяман - НУ "Льв1вська полггехшка" ;
3 проф. В.Й. Скорохода, д-р техн. наук - НУ " Льв1вська полггехнка"
ку нових остеопластичних MaTepi^iB, якi здатнi ефективно стимулювати реге-нepaцiю кiстковоi тканини [1]. Використання для таких цшей пористих компо-зитiв на основi кaльцiй-фосфaтних мaтepiaлiв, якi за своiм складом нaближeнi до складу кктки, i полiмepноi мaтpицi дае змогу поеднати переваги кожного з них i позбутись притаманних iм недолшв. Однак довготривале, а часом i по-життеве перебування композицiйних мaтepiaлiв в оpгaнiзмi людини чи тварини дуже часто супроводжуеться запальними i вiдтоpгувaльними процесами, що ви-магае постшного введения в оpгaнiзм лжарських препаратов, зокрема й антибь отиюв. Виpiшeния цiеi проблеми частково пов'язане з можливктю використання композитов, якi мiстять частинки мжро-, нано- та коло!дного сpiблa як мате-piaлiв з aнтибaктepiaльними, антисептичними властивостями.
Попepeднiми дослiджeниями aвтоpiв встановлено зaкономipностi отри-мання наповнених гiдpоксiaпaтитом (ГА) пористих композицшних мaтepiaлiв на основi кополiмepiв 2-гiдpоксieтилмeтaкpилaту (ГЕМА) з полшшлшролщо-ном (ПВП) [2]. Вивчено вплив кiлькостi ГА, спiввiдношeння мономер: полимерна матриця у вихiднiй композицп на кiнeтику утворення композитiв та iхнi ме-хaнiчнi влaстивостi. Виконаш дослiджeния обгрунтували потребу введення до складу вихвдних композицiй додаткових компонентов - стaбiлiзaтоpiв пiни, якi забезпечили б стaбiльнi та оптимaльнi pозмipи пор, та солей аргентуму, яю, вза-емодiючи з полiмepною матрицею ПВП, яка мктить третинний штроген, дали б змогу отримати наночастинки сpiблa безпосередньо пiд час формування композиту i надати йому бактерицидних властивостей.
Методологш досл1дження. ГЕМА торгово!' марки Bisomer очищували вакуумною перегонкою (залишковий тиск
очистки з молекулярною масою 28-103 використовували торгово!' марки AppliC-hem GmbH. ГА синтезований на кaфeдpi хДмДчно!' тeхнологii силiкaтiв НУ "Львiвськa полггехшка". Кополiмepи отримували блоковою полiмepизaцiею композицш за попередньо встановленими режимами [2]. Середнш дiaмeтp мак-ропор (dn) та показник полiдиспepсностi (PDI) зpaзкiв визначали вимipювaнням pозмipiв щонайменше 100 пор на мiкpоскопi МБС-9. Загальну поpистiсть (П) та умовну густину композитiв (ру) визначали за методом Манеголда, який описано в [3]. Фунпбактерицидш влaстивостi композитних зразкш дослiджувaли за стандартною методикою дифузи ддачо!' речовини в агар на тест-культурах бакте-piй Escherichia coli HB 101 (Е. coli), Staphylococcus aureus (S. aureus) i цвшьово-го гриба Aspergillus niger (A. niger).
Результата дослщження та i'x обговорення. Одшею з основних вимог до бiоплaстичних мaтepiaлiв е наявшсть тс^зно!' пористо!' структури iз ре-гульованими pозмipaми мiкpо- та макропор, яка потpiбнa для проростання ком-позицiйного iмплaнтaту кiстковою тканиною. У зв'язку з цим, у робот на пер-шому еташ дослiджувaли вплив природи потeнцiйних пороутворювачш на формування пористо!' структури та умовну густину композитов. Базовою полшер-мономерною композищею була вибрана композиция складу [ГЕМА]: [ПВП] = 7:3 мас.ч., яка вiдзнaчaеться високою реакцшною здaтнiстю [4] i тому не вима-гае високих температурних peжимiв затвердження. Як поpоутвоpювaчi вико-
ристано сполуки органiчноi та неорганiчноi природи: хлороформ, метилен хло-ристий, циклопентан, гексан, кальцда хлорид, амонiю карбонат та натрда пдро-карбонат. Органiчнi пороутворювачi формують пори тд час випаровування, кальцiю хлорид - пiсля вимивання його водою з готового композиту, амонда карбонат та натрда пдрокарбонат - внаслiдок розпаду i видшення дiоксиду карбону пiд час нагршання композицii. Як стабiлiзатор шни використано полкти-ленглiколь ПЕГ-1500 (табл. 1).
Табл. 1. Вплив природи пороутворювача на властивостi композитiв (ГЕМА:
ПВП: ПЕГ-1500 = 7:3:2 мас.ч., [ГА]=70 мас. %, [ПБ]=1 мас. %, Т= 348 К)
№ з/п Пороутворювач Кiлькiсть пороутворювача, мас.% П, % мм РБ1 кг/м3
1 хлороформ 18 42,5 0,79 2,69 1125
2 метилен хлористий 10 54,4 1,28 2,05 714
3 циклопентан 10 67,4 0,93 1,27 419
4 кальщю хлорид 5 66,5 0,29 1,71 1008
5 амотю карбонат 10 67,3 0,37 1,76 518
6 натрда гiдрокарбонат 0,5 61,0 0,53 1,37 639
Тшьки у випадку гексану не формуеться пористий матерiал. У випадку неоргашчних пороутворювачш кальцда хлориду та амонiю карбонату отримали композицiйнi матерiали високопористi з дрiбними порами, розмiр яких не пере-вищуе 0,4 мм. У разi використання органiчних хлороформу, метилену хлористого та циклопентану формуються матерiали зi задовшьним розмiром пор (0,8... 1,3 мм). Величина пористост ктотно залежить також вiд кшькосп напов-нювача (ГА) (табл. 2).
Табл. 2. Вплив кiлькосmi наповнювача (ГА) на властивостi композитiв
(ГЕМА: ПВП: ПЕГ = 7:3:2 мас.ч., циклопентан - 10 мас.%, [ПБ]=1 мас.%)
№ з/п Кшьюсть ГА, мас.% П, % dn, мм РБ1 ру, кг/м
1 0 Пори не утв. - - -
2 25 90,1 1,19 1,99 990
3 50 80,4 1,20 1,98 611
4 70 67,4/66,4 0,94/1,58 1,27/1,32 419
5 100 67,3 1,41 1,76 553
6 150 38,9 0,46 1,69 1106
Примггка: у знаменнику для композицй', яка мгётить додатково 1 мас.% AgNO3.
Шд час затвердження композицii без ГА отримати пористий матерiал не вдалося навiть за оптимально! кшькосп пороутворювача. Найоднорiднiший пористий матерiал iз найменшою умовною густиною вдалося сформувати за вмк-ту ГА у композицii 70 мас.%. Додавання аргентуму нiтрату мало впливае на за-гальну пористкть матерiалу, хоча показник полiдисперсностi i середнiй розмiр пор зростае. З метою яккно!' стабiлiзацii пiни пкля спiнювання композицii дос-лiджували вплив природи i кiлькостi стабiлiзатора шни на властивост компози-тiв (табл. 3). Як стабшзатори пiни використано желатин, полiвiнiловий спирт (ПВС), глщерин та полiетиленглiколь ПЕГ-1500.
Табл. 3. Вплив природи стабiлiзаторiв пти на властивостi композитiв
_(ГЕМА: ПВП = 7:3 мас.ч., [ГА] = 70 мас. %, Т = 353 К)_
№ з/п Стабшзатор тни Кшьюсть стабiлiзатора, мас.% П, % ё„, мм РБ1 ру, кг/м3
1 желатин 20 76,7 2,72 1,764 607
2 50 65,4 2,73 1,586 594
3 70 76,7 2,39 1,703 582
4 ПВС 20 59,7 1,77 2,387 795
5 50 61,2 2,12 1,617 854
6 70 68,3 1,87 1,936 748
7 глщерин 20 56,6 1,73 2,075 478
8 50 83,0 2,64 1,609 453
9 70 65,3 2,24 1,775 383
10 ПЕГ-1500 20 67,0 0,87 1,321 678
11 15 55,6 2,13 1,84 740
Найбшьшу пористють спостережено у разi використання глщерину iз вмiстом 50 мас.%. У випадку ПВС iз збiльшенням його вмюту у композици за-гальна пористють композилв зростае. Найякiснiшi композити отримано за використання як стабiлiзаторiв глiцерину.
З метою надання композитам антибактерiальних властивостей отри-мували наночастинки срiбла (рис. 1) реакщею вiдновлення аргентуму штра-ту третинним нiтрогеном ПВП. Реак-цiю здшснювали у темрявi як у водному та водно-спиртовому середовищ^ так i пiд час формування композиту. Результати електронно-мшроскошч-них дослiджень свдаать, що з аргентуму штрату утворюються наночастинки
■г .и г Рис. 1. ТЕМфотографи наночастинок
ср^лауфоршбагато1ранник№рвн°го сР1бла: [Л§М03]:[ПВП]=1:10 мас.ч., PозмiPУ. Т=348 К
Пiдтвердженням утворення срiбла за щею реакцieю е наявнiсть в УФ спек^ пiку в обласп 430...440 нм та змiна забарвлення композитiв iз слабко жовтого на коричневе. Запропонований спосiб мае беззаперечш переваги над вiдомими, за якими наночастинки та композити готують окремо, або коли композит насичують солями аргентуму i витримують у розчиш токсичного вщнов-ника, чи коли наночастинки срiбла отримують вщновленням амiновмiсним ме-такриловим мономером з подальшою кополiмеризацiею його з iншими мономерами [5]. О^м цього, вiдпадае потреба у використанш в багатьох випадках то-ксичних амiновмiсних вщновнишв.
На рис. 2 подано фотографи наповнених ГА композилв, якi тдтверджу-ють наявнiсть у них розвинуто! мiкро- та макропористо! структури, що передба-чае ефективне проростання композиту кiстковою тканиною.
а) б)
Рис. 2. Фотографи MiKpo- (а) та макропористое (б) структури композиту на основ1 ГЕМА-ПВП-ГА.
Для тдтвердження можливого практичного застосування розроблених срiбловмiсних композипв у бiомедичнiй галузi виконано дослщження 'ix бакте-рицидних властивостей (табл. 4).
Табл. 4. Бактерицидна актившсть ср1бловм1сних композит1в
Склад вихщно1 композицп для синтезу композиту Дiаметр зони затримки росту, мм (%)
Е. coli S. aureus A. niger
ГЕМА: ПВП: ГА: AgNO3 = 7:3:7:0,6 мас.ч. 24,4 (60) 26,0 (73) 20,0 (33)
Унаслщок дослщжень встановлено, що композити, якi мiстять наночас-тинки срiбла, блокують рiст бактерш та грибiв, проявляючи фунгiбактерицидну здатшсть.
Висновки. Дослiджено вплив вихiдного композицшного складу, приро-ди реагентiв та пороутворювача на закономiрностi отримання пористих остеоп-ластичних матерiалiв на основi наповнених ГА композицiй 2-пдрокаетилме-такрилату з полiвiнiлпiролiдоном. Встановлено можливiсть утворення в композитах пiд час !х синтезу наночастинок срiбла. Пiдтверджено високу бактерицид-ну та фунпцидну властивостi композитiв, що передбачае 1хне ефективне вико-ристання у процесах остеогенезу.
Лггература
1. Hasegawa S. In vivo evaluation of porous hydroxyapatite/poly-DL-lactide composite for bone substitutes and scaffolds / S. Hasegawa, J. Tamura // J. Artif. Organs. - 2005. - № 4. - Pp. 380-381.
2. Семенюк Н. Наповнет пдрокаапатитом композицшт полiмеpнi MaTepianH для замщен-ня юстково! тканини / Н. Семенюк, О. Срий, О. Галишин, В. Скорохода // Вкник Нaцiонaльного ушверситету мЛьвiвськa полiтeхнiкaм. - Сер.: XiMk, тeхнологiя речовин i iix застосування. -^BiB : Вид-во НУ "Львiвськa полiтeхнiкaм. - 2010. - № 667. - С. 452-455.
3. ДубягаВ.П. Полимерные мембраны / В.П. Дубяга, Л.П. Перепечкин, Е Е. Каталевский. -М. : Изд-во "Химия", 1981. - 232 с.
4. Skorokhoda V. Matrix polymerization of 2-hydroxyethylmethacrylate in the presence of polyvinylpyrrolidone in permanent magnetic field / V. Skorokhoda // Chemistry & Chemical Technology. - 2010. - Vol. 4, No. 3. - Pp. 191-196.
5. Гресь О.В. Композити на основi акрилатних кополiмepiв i частинок сpiблa / О.В. Гресь, С.В. Лебедев, В.О. Климчук // Украшський хiмiчний журнал : наук.-теор. журнал. - 2009. - Т. 75, № 5. - С. 55-59.
Надтшла доредакци 21.06.2016р.
Семенюк Н.Б., Дзяман И.З., Скорохода В.Й. Технологические свойства получения пористых полимерных композитов на основе сополимеров поливинилпирролидона
Исследована полимеризация композиций 2-гидроксиетилметакрилата с поливи-нилпирролидоном в присутствии минерального наполнителя гидроксиапатита. Установлено влияние порообразователя, стабилизатора пены и количества минерального наполнителя на закономерности получения пористых остеопластических материалов. Подтверждена возможность получения в структуре композита частиц серебра реакцией восстановления нитратов серебра третичным атомом азота поливинилпирролидона. Синтезированные серебросодержащие композиты проявляют фунгибактерицидные свойства, в частности, против Escherichia coli, Staphylococcus aureus и Aspergillus niger.
Ключевые слова: 2-гидроксиетилметакрилат, поливинилпирролидон, наночасти-цы серебра, гидроксиапатит, бактерицидные свойства.
Semenyuk N.B., Dziaman I.Z., Skorokhoda V. Yo. The technical features of getting pour polymer composites based on copolymers of polyvinylpyrrolidone.
Polymerization of composition is researched for 2-hydroxyethylmethacrylate with addition of mineral hydroxyapatite filler. We have estimated the impact of pour, foam stabilizer and mineral filler on the process of getting pour osteoplastic materials. This research supports the possibility of receiving silver particles in the structure of the composite with help of silver nitrate recovery reaction by tertiary nitrogen of polyvinylpyrrolidone. The synthesized silver containing composites demonstrate bactericidal properties for Escherichia coli, Staphylococ-cus aureus i Aspergillus niger.
Keywords: 2-hydroxyethylmethacrylate, polyvinylpyrrolidone, silver particles, hydrox-yapatite, bactericidal properties.
УДК 628.1:620.193.16:622.765
ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТ1 КАВ1ТАЦ1ЙНО-ФЛОТАЦ1ЙНО1 ТЕХНОЛОГИ ОЧИЩЕННЯ Р1ДК0ФАЗНИХ СЕРЕДОВИЩ В1Д ДИСПЕРСНИХ ЧАСТИНОК
Ю.В. Сухацький1'2
На осж^ методу сонохiмiчного аналiзу дослщжено вплив пов^я, введеного у частщ 0,5-3,0 % щодо об'ему рщкофазного середовища, на штенсившсть розвитку кавь тацшних явищ, зокрема у гетерогенних системах "рщина-дисперсш твердi частинки". Встановлено вплив введеного пов^я на ефективнiсть процесiв флотащ! у рiзних системах: флотацшного збагачення ирчано! руди та стушнь вилучення високодисперсного кальцвд оксалату. Зменшення ефективностi флотащ! зi збiльшенням тривалост кавгта-цшного оброблення дисперсних гетеросистем зумовлено блокуванням поверхнi флота-цшних бульбашок, що пiдтверджено методом рухомо'! межi - за величиною електрокь нетичного потенщалу дисперсних частинок кальцвд гiдроксиду.
Ключовi слова: кавкацш, флотацш, рiдкофазнi середовища, дисперснi частинки, електрокшетичний потенцiал.
Вступ. Зростання ек°н°мiчн°í системи як окремих кра'н, так 1 свгтово' нерозривно пов'язане з штенсивним розвитком р1зних галузей пр°мисл°в°стi. Передус1м, це стосуеться тих галузей, як1 спрямоваш на задоволення потреб
1 acnip. Ю.В. Сухадький - НУ " Льв1вська полггехнка"
2 наук. кергвник: проф. З.О. Знак, д-р техн. наук
