CC BY
21
ально переменной скорости течения поверхностного потока и обратной связи между временем концентрации и расчетной интенсивностью дождя.
Ключевые слова: дождевой сток, расчетный расход, время концентрации, радиальный бассейн.
Matlay I.I., Zhuk V.M., Sanytsky МА. Stormwater peak discharge and time of concentration for the radial watersheds with a constant longitudinal slope
Obtained formulas for the peak discharge and time of concentration calculation which can be applied for radial watersheds with the constant longitudinal slope for the constant rainfall intensity. These formulas taking into account the variable overland flow velocity and cross-dependence of the time of concentration and rainfall intensity.
Keywords: stormwater, peak discharge, time of concentration, radial watershed.
УДК 674.093.26 Ст. викл. Г.В. Нощенко, канд. хт. наук;
астр. Д.В. Тимик - НЛТУ Украти, м. Львiв
ВПЛИВ МОДИФ1КУВАННЯ ЛУЩЕНОГО ШПОНУ НА рН ЙОГО ПОВЕРХН1
Дослщжено вплив модифжування лущеного шпону на рН його поверхш. Вста-новлено можливють змши кислотной поверхш лущеного шпону його активуванням рiзними хiмiчними модифжаторами.
Ключовг слова: адгезiя, шактивований шар, активування модифжування, рН поверхш.
Актуальшсть теми. Одна з умов отримання мщного клейового з'еднання - наявнють у клею добрих адгезшних властивостей до склеюваного матер1алу. Для досягнення цього необхщно забезпечити належну якють поверхш шпону. Оскшьки необхщною умовою склеювання е забезпечення фор-мування молекулярного контакту рщкого адгезиву 1 субстрату, то одним 1з важливих фактор1в, що впливатиме на цей процес, е стан склеюваних повер-хонь. Адже вщомо, що у деревиш, кр1м вуглеводно! та ароматично! частини, мютяться екстрактивш речовини: еф1рш олп, смолят та жирш кислоти, ду-бильш речовини [1]. Ц речовини можуть ютотно впливати на процес пол1ме-ризацп та адгезшну здатнють клею, оскшьки вони проявляють себе як шпбь тори реакцп пол1меризацп. Зокрема, тд час сушшня шпону тд впливом тд-вищено! температури екстрактивш речовини м1грують на його поверхню, де вони концентруються 1 блокують утворення можливого адгезшного контакту з деревиною. Кр1м цього, смолист та жирш екстрактивш речовини пдрофоб-ш, тобто вщштовхують воду. Бшьшють кле!в, що використовуються у проце-сах склеювання деревини, мютять воду як розчинник, тому проникна здатнють та змочування рщким клеем тако! поверхш не буде вщбуватися належ-ним чином. Тобто вщ моменту виходу шпону з1 сушарки до моменту нане-сення на нього клею 1 формування пакета минае деякий час, за який на поверхню шпону, що вже мае певну шорсткють 1 пористють, осщае пил, порох та р1зш забруднення. Утворюеться так званий шактивований шар. Наявнють цього шару перешкоджае утворенню необхщного адгезшного контакту м1ж клеем 1 деревиною, 1, як наслщок, значно понижуеться мщнють склеювання фанери. Значно тдвищити мщнють клейового з'еднання можна шляхом усу-
нення, або зменшення негативно! дп iнактивованого шару. Зазвичай адгезто до деревини покращують завдяки вдосконаленню рецептур клейових матерь алiв i режимiв !х затвердшня. Однак, як свiдчить практика, це не завжди ефективно, а в окремих випадках i зовсiм неможливо.
З результапв дослiджень видно, що пiд час формування адгезiйного з'еднання клей-деревина вирiшальна роль належить енергп хiмiчно активних груп та !х концентрацп у поверхневому шарi деревини (шпону). Шорстюсть та iншi фактори мають менше значення. Тому серед ушх методiв вирiшальне значення мае саме хiмiчне модифiкування, оскiльки негативний вплив шакти-вованого шару деревини на процес полiмеризацп клею е суто хiмiчним про-цесом i лiквiдувати цей шар можна лише нейтратзувавши або видаливши його з поверхш деревини. Крiм того, фiзична та механiчна обробки поверхнi потребують додаткового складного обладнання, а хiмiчний метод не потре-буе значних мехашчних та матерiальних затрат, е проспшим та економiчно вигiднiшим.
Однак оброблення поверхш шпону хiмiчними речовинами перед опе-рацiею нанесення на нього клею може ютотно вплинути на процес його затвердшня. Одним iз параметрiв, за величиною якого можна було б передбача-ти швидюсть затвердiння клею, е рН поверхш, на яю його наносять.
Своею чергою, хiмiчне модиф^вання дае змогу отримати переваги, порiвняно з iншими методами. По-перше, застосування хiмiчно активних ре-агентiв дае змогу отримати бажаний ефект активацп деревини вiдносно за короткий час. По-друге, можливють вiльного контролю за витратою, концен-трацiею та видом хiмiчного модифiкатора дае змогу значно краще (чiткiше) контролювати переб^ процесу, порiвняно з фiзичними методами активацп.
Мета дослщження. З'ясувати наскшьки iстотною буде змiна рН поверхш лущеного шпону тсля оброблення 11 рiзними хiмiчними модифiкаторами.
Матер1али та методи досл1дження. Для виконання експерименталь-них дослiджень використовували: березовий лущений шпон (розмiром 500x500x1,5 мм; волопстю 6±2 %). Для дослщження впливу модифiкаторiв на рН поверхш деревини використали алюмiнiй персульфат (А12(804)3), нат-рiй карбонат (Na2C03), оцтову кислоту (СН3С00Н) i пероксид водню (Н202). Використанi модифiкатори належать до речовин, вщмшних за хiмiч-ною природою, що додатково дасть змогу дослщити як рiзнi класи сполук впливають на рН оброблено! ними поверхш.
Потрiбно тдкреслити, що найбшьш перспективними е такi хiмiчнi мо-дифiкатори, як кислоти, луги, бшьшють окисникiв i вiдновникiв, оскiльки !х можна використовувати у водних розчинах.
Активацшна дiя кислот та лупв базуеться на каталiзованiй реакцп пд-ролiзу деяких хiмiчних сполук, наявних у деревиш, що не було б можливим без водного середовища.
Однак, потрiбно зазначити, що надзвичайно важко створити умови, за яких вщбувалася б тшьки одна реакщя активацп. Тому хiмiчне модифжуван-ня завжди мае комплексну та поетапну дш, враховуючи склад та ашзотропну будову само! деревини.
126
Збiрник науково-технiчних праць
Вщомо, що процеси, якi призводять до активування поверхнi дереви-ни - riдролiз простих ефiрних зв'язкiв лигану, окиснення компонента деревини, вiдбуваються швидше у кислому та лужному середовищi та повiльнiше - в нейтральному [2]. Вщповщно до цього, важливою характеристикою речовин-модифiкаторiв е 1хня здатнiсть змiнювати кислотнiсть поверхнi деревини. За критерш оцiнювання впливу обраних модифiкаторiв на поверхню деревини обрали визначення показника кислотностi поверхневого шару зразка.
Для цього поверхню березового лущеного шпону, шляхом розпилен-ня, обробляли вибраними модифжаторами трьох рiзних концентрацiй (1, 2, 3 %) i витрат (10, 20, 30 г/м2). Пiсля чого, оброблену поверхню (5 г) акуратно зрiзали тонким лезом i замочували в 100 г дистильовано! води протягом 20 хв [3]. Для визначення рН екстрагованого розчину використовували рН-метр РН-150М. Вимiрювання виконували за юмнатно! температури.
Результати дослщження. Значення рН поверхш лущеного шпону, об-робленого рiзними модифiкаторами наведено в таблицi.
Як бачимо з табл., 2 % i 3 %-ш розчини алюмшш сульфату й оцтово1 кислоти зменшують рН поверхнi деревини; 1 %-ш розчини майже не вплива-ють на змiну кислотностi поверхнi деревини. Застосування 2 % i 3 %-го розчину натрш карбонату дае можливють збiльшити кислотнiсть поверхш деревини. Проте застосування 1 %-го розчину так само, як i у випадку викорис-тання сульфату алюмшш та оцтово1 кислоти, е малоефективним.
Пероксид водню може призводити до зменшення показника кислот-ностi поверхнi внаслiдок нагромадження карбоксильних груп пiд час окиснення компоненпв деревини. Однак у першому випадку використано розчин пероксиду все одно мав низьке значення рН внаслщок наявност в ньому ста-бiлiзаторiв. Це зумовило зменшення рН поверхш тд час оброблення 11 розчи-ном пероксиду водню.
Табл. Значення рН поверхш модифжованого березового лущеного шпону
Модификатор Л12(В04)3
Концентрация модифшатора, % 1 (рН=2,85) 2 (рН=2,24) 3 ( эН=1,99)
Витрата модифшатора, г/м2 10 20 30 10 20 30 10 20 30
рН поверхш шпону 6,53 6,41 6,27 6,35 6,22 5,92 6,13 5,93 5,85
Модифжатор Ка2С03
Концентрация модифшатора, % 1 (рН=7,60) 2 (рН=7,55) 3 ( эН=7,51)
Витрата модифшатора, г/м2 10 20 30 10 20 30 10 20 30
рН поверхш шпону 6,80 7,08 7,15 7,78 8,20 8,36 8,15 8,20 8,21
Модифжатор Н202
Концентрация модифшатора, % 1 (рН=6,46) 2 (рН=5,10) 3 ( эН=3,24)
Витрата модифшатора, г/м2 10 20 30 10 20 30 10 20 30
рН поверхш шпону 6,85 6,75 6,64 6,52 6,41 6,32 6,24 6,01 5,93
Модифжатор сн3соон
Концентрация модифшатора, % 1 (рН=2,74) 2 (рН=2,53) 3 ( рН=2,39)
Витрата модифшатора, г/м2 10 20 30 10 20 30 10 20 30
рН поверхш шпону 6,32 6,21 6,08 5,91 5,79 5,72 5,69 5,46 5,33
рН необроблено! поверхш шпону 6,40
Незначний вплив 1 %-них розчинiв на кислотнють noBepxHi деревини зумовлений деякою буферною eмнiстю компонентiв деревини. Тобто компонента деревини можуть взаeмодiяти з речовиною, використаною для оброб-лення деревини, зменшуючи 11 концентрацiю в розчиш i, вiдповiдно, активу-ючу здатнiсть розчину. Зокрема, концентрацiя натрш карбонату може змен-шуватися внаслщок реакцiй з вiльними жирними, смоляними й уроновими кислотами деревини.
2R - СООН + Na2CO3 ^ R - COONa + Н2О + С02 де R - залишки жирних, смоляних i уронових кислот.
Йони пдрогену, що генеруються при гiдролiзi сульфату алюмiнiю i дисощацп оцтово1 кислоти, зумовлюючи кисле середовище 1х розчинiв, можуть взаeмодiяти з анюнами уронових кислот:
R - COO- + H+^R - COOH.
Висновки. Збшьшення концентрацп та витрати модифiкаторiв алюмь нiй персульфату (Al2(SO4)3), пероксиду водню (H2O2),, та оцтово1 кислоти (CH3COOH) у всiх випадках призводить до збшьшення кислотносп обробле-но1 поверхнi (зменшення значення рН). Використання ж натрш карбонату (Na2CO3), навпаки, призводить до зменшення кислотносп (збшьшення значення рН).
Незначного шдвищення кислотносл поверхнi лущеного шпону можна досягнути пiсля оброблення його 3 %%-ною оцтовою кислотою (C^COO^ (рН=5,33), порiвняно iз 3 %-ми алюмшш персульфатом (Al2(SO4)3) та перок-сидом водню (K2O2), для яких значення рН встановлюються майже на одному рiвнi 5,85 та 5,93 вщповщно (для витрати модифiкаторiв 30 г/м2).
Оброблення поверхнi шпону натрш карбонатом (Na2CO3) (концентра-цiя 3 %, витрата 30 г/м2) дае змогу збiльшити значення рН (зменшити кислот-нiсть) його поверхнi до 8,21, порiвняно з необробленою поверхнею, для яко1 рН становить 6,40.
Для змши кислотност поверхневого шару деревини доцшьно вико-ристовувати щонайменше 2 %-нi розчини модифiкувальних речовин.
Л1тература
1. Гупало О.П. Х1м1я деревини / О.П. Гупало, О.П. Тушницький. - К. : Вид-во "Знання", 2008. - 276 с.
2. Jerzy Pawlicki. Bezklejowe aktywowane laczenie drewna / Pawlicki Jerzy. - Warszawa, 2000. - 242 s.
3. Guango He. Curing kinetics of phenol formaldehyde resin and wood-resin interactions in the presence of wood substrates / He Guango, Riedl Bernard // Wood Sci Technol, 2004. - № 38. - С 69-81.
Нощенко Г.В., Тимик Д.В. Влияние модифицирования лущеного шпона на рН его поверхности
Исследовано влияние модифицирования лущеного шпона на рН его поверхности. Установлена возможность изменения кислотности поверхности лущеного шпона его активированием разного рода химическими модификаторами.
Ключевые слова: адгезия, инактивированный слой, активирование, рН поверхности.
128
Збiрник науково-техшчних праць
Noshchenko G.V., TymykD.V. The influence of modification of rotary-cut veneer on pH of its surface
The influence of modification of rotary-cut veneer on pH of its surface was investigated. The possibility of change in acidity of the veneer's surface by activation with the different chemical modifiers was established.
Keywords: adhesion, inactivated layer, activation, modification, pH of surface.
УДК674.047 Астр. А.Б. Пилип'як1; доц. Л.Ф. Дзюба2, канд. техн. наук;
проф. I. Т. Ребезнюк1, д-р техн. наук
ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНЕ ДОСЛ1ДЖЕННЯ ЗМ1НИ НАПРУЖЕННЯ У ВУЗЬК1Й СТР1ЧКОВ1Й ПИЛЦ1 П1Д ЧАС ПИЛЯННЯ ДЕРЕВИНИ
Описано результати експериментального дослщження. Отримано рiвняння рег-реси, яке характеризуе змшу напруження у стрiчковiй пилщ залежно вщ величини напруження попереднього натягу, ширини полотна пилки та висоти пропилу.
Ключовг слова: с^чкова пилка, планування експерименту, рiвняння регресп.
Щд час пиляння деревини початково створене напруження натягу <г0 в полотш стр1чково! пилки не залишаегься сталим. Зпдно з [1], вщ дп сил опору р1занню в полотш стр1чково! пилки виникають коливання деформацш. Ц коливання спричиняють зм1ну напруження початкового натягу в полотш пилки, тому впливають на динам1чну стшюсть шструмента. У теоретичному дослщженш [2] установлено залежнють динам1чно! стшкосп вузько! стр1чко-во! пилки вщ низки чинниюв. Однак на сьогодш не вщомо, як позначати-муться р1зш чинники на змш напруження початкового натягу. Тому потр1б-но експериментально дослщити, як змшюеться величина напруження натягу залежно вщ р1зних чинниюв, що дасть змогу штенсиф1кувати процес розпи-лювання деревини вузькими стр1чковими пилками, коригуючи початков1 величини чинниюв.
Щоб установити, як змшюеться величина напруження у вузькш стр1ч-ковш пилщ пщ час пиляння деревини, виконано експерименти з трьома чин-никами. На пщстав1 результата теоретичного дослщження [2] та попередшх дослдав змшш чинники в експеримент вибрано таю: величина напруження попереднього натягу <0; ширина полотна пилки Д ; висота пропилу Ипр.
Дослщжували зм1ну величини напруження у вузькш стр1чковш пилщ на експериментальнш установщ в умовах виробництва за розробленою методикою [3]. Експериментальну установку створено на баз1 стр1чкопилкового верстата СПВ-960. Верстат дообладнано пристроем та вим1рювальною апара-турою. За допомогою пристрою пщ час розпилювання деревини вим1рювали згинальш коливання ос тяжного шюва, як за характером та величиною близью до коливання стр1чково! пилки. Ц коливання переводили в електрич-ний сигнал, який тарували, оцифровували та записували в текстовий файл.
1 НЛТУ Укра1ни, м. Льв1в;
2 Льв1вський ДУ безпеки життедояльност
