Математичне моделювання процесу прогрівання пакета шпону, склеєного термопластичною плівкою

Ключові слова: лущений шпон; поліетилен низької густини; теплопровідність; питома теплоємність; щільність пакета; температура текучості

Анотація

Запропоновано математичну модель процесу прогрівання пакета шпону, склеєного термопластичною плівкою поліетилену низької густини (ПЕНГ). Розроблена математична модель дає змогу визначити як температуру в заданій точці пакета шпону, так і тривалість, потрібну для нагрівання пакета шпону до заданої температури, залежно від застосовуваної сировини й режимних параметрів пресування. На підставі запропонованої математичної моделі розраховано зміну температурного поля по товщині пакета під час склеювання фанери поліетиленовою плівкою, виконано розрахунок значень тривалості прогрівання пакета шпону і встановлено залежності цього показника від витрати термопластичної плівки та температури пресування. Тривалість прогрівання пакета шпону, склеєного термопластичною плівкою, залежить від температури, за якої термопластичний полімер перейде із високоеластичного у в'язкотекучий стан. Перехід термопластичної плівки ПЕНГ у в'язкотекучий стан розпочинається за температури 125 оС і триває до 240 оС. Встановлено, що зі зростанням температури плит преса від 140 до 180 оС тривалість прогрівання середини пакета до 125 оС зменшується на 89 % за всіх досліджуваних витрат полімеру. Зміна вмісту полімеру в пакеті не чинить істотного впливу на тривалість його прогрівання. Зі збільшенням витрати термопластичної плівки від 130 до 190 г/мтривалість прогрівання середини пакета шпону до 125 оС збільшується неістотно, від 3,8 до 4,2 %, залежно від температури пресування. Для перевірки достовірності моделі було проведено експерименти щодо замірів температури всередині пакета шпону в процесі його пресування. Збіжність значень, отриманих експериментальним шляхом та розрахункових даних, в інтервалі до досягнення температури в центрі пакета 100 оС знаходиться в межах 88±7 %, тоді як в інтервалі від 100 до 125 оС – 78±8 %. Значення теоретичної та експериментальної залежностей є близькими, що підтверджує адекватність розробленої моделі. Математично змодельована, розрахована і проаналізована тривалість прогрівання середини пакета шпону, склеєного термопластичною плівкою, дасть змогу підвищити ефективність технології виготовлення фанери.

Біографії авторів

П. А. Бехта, Національний лісотехнічний університет України, м. Львів

д-р техн. наук, професор, завідувач кафедри технологій деревинних композиційних матеріалів, целюлози та паперу

Р. О. Козак, Національний лісотехнічний університет України, м. Львів

д-р техн. наук, доцент, кафедра технологій деревинних композиційних матеріалів, целюлози та паперу

І. І. Кусняк, Національний лісотехнічний університет України, м. Львів

асистент, кафедра технологій деревинних композиційних матеріалів, целюлози та паперу

Посилання

Bekhta, P. A. (2004). Plywood production. Kyiv: Osnova. [In Ukrainian].

Bekhta, P. A., & Kusniak, I. I. (2019). The plywood properties with using thermoplastic film as glue. Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 19, 209–222. https://doi.org/10.15421/411943

Bekhta, P. A., & Kusniak, I. I. (2020). The manufacturing method of the environmentally friendly wood composite materials based on the veneer. Patent of Ukraine for useful model. IPC V27N 3/00. № 141281; declared 29.10.19; published 25.03.20, № 6. [In Ukrainian].

Berdinsky, I. P. (1965). Gluing of the wood. Kyiv: Budivelnik. [In Russian].

Biley, P. V. (2005). Theoretical basis of heat treatment and drying of wood. Kolomyya: Vik. [In Ukrainian].

Biley, P. V., Kunynets, E. P., Sokolovskyy, I. A., Soroka L. Ya., & Synitovych, Ya. D. (2012). Theory of heat treatment of wood. Lviv: Western Ukrainian Consulting Center. [In Ukrainian].

Bryn, O. I., & Bekhta, P.A. (2012). Design of warming up impregnated veneer process. Scientific Bulletin of UNFU, 22(1), 358–361. Retrieved from: http://nbuv.gov.ua/UJRN/nvnltu_2012_22.1 _66. [In Ukrainian].

Chudinov, B. S. (1968). Theory of the wood heat treatment. Moscow: The science. [In Russian].

Dolatcis, Ia. A., Iliasov, S. G., & Krasnikov, V. V. (1973). Vozdeistvie IK-izlucheniia na drevesinu. Riga : Izd-vo "Zinatne", 496 p. [In Russian].

Foros, V.V. (2018). Tekhnolohiia vyhotovlennia fanery z popere dnim infrachervonym prohrivanniam paketiv shponu. Scientific Bulletin of UNFU, 26(4), 303–308. [In Ukrainian].

Goto, T., Saiki, H., Onishi, H. (1982). Studies on wood gluing. XIII: Gluability and scanning electron microscopic study of wood-polypropylene bonding. Wood Sci. Technol, 16, 293–303. https://doi.org/10.1007/BF00353157

Kajaks, J., Reihmane, S., Grinbergs, U., Kalninš, K. (2012). Use of innovative environmentally friendly adhesives for wood veneer bonding. Proceedings of the Estonian Academy of Sciences, 61(3), 207–211. https://doi.org/10.3176/proc.2012.3.10

Lustosa, ECB, Del Menezzi, CHS, de Melo, R. R. (2015). Production and properties of a new wood laminated veneer/high-density polyethylene composite board. Materials Research, 18(5), 994–999. https://doi.org/10.1590/1516-1439.010615

Ortynska, G. Ye., Bekhta, P. A., & Bakalets, A. V. (2010). Mathematical model of plywood fabrication by using the veneer with high moisture content. Scientific Bulletin of UNFU, 20(10), 308–312. Retrieved from: https://cyberleninka.ru/article/n/matematichna-model-protsesu-vigotovlennya-faneri-iz-shponu-pidvischenoyi-vologosti/viewer. [In Ukrainian].

Ozarkiv, I. M., Soroka, L. Ya., & Hrytsyuk, Yu. I. (1997). Fundamentals of aerodynamics and heatmass transfer. Kyiv: Institute of tools and teaching methods. [In Ukrainian].

Polosin, A. N., Chistyakova, T. B, & Pogorelsky, A. M. (2010). Mathematical model of the heating layered polymer and polymer-textile materials for control thermoforming soundproof products process. Modern problems of science and education, 6, 95–101. Retrieved from: https://www.science-education.ru/ru/article/view?id=4562.

Priimenko, S. G. (1995). Optimization of the hot isostatic pressing of porous materials based on the improved mathematical model of the process. Kramatorsk, 16 p. [In Russian].

Sevastyanov, K. F. (1976). The intensification of the gluing plywood process. Moscow: Forestry. [In Russian].

Shevchenko, S. A., Zaiets, V. M., & Gerasymchuk, V. L. (2016). Mathematical modeling of temperature field in manufacture of wood-polymer composite by hot pressing. Bulletin of the Kharkiv National Technical University of Agriculture, 178, 70–77. Retrieved from: http://dspace.khntusg.com.ua/bitstream/123456789/ 1855/1/13.pdf.

Song, W., Wenbang, W., Congrong, R., & Shuangbao, Z. (2016). Developing and evaluating composites based on plantation eucalyptus rotary-cut veneer and high-density polyethylene film as novel building materials. BioResources, 11(2), 3318–3331. Retrieved from: https://bioresources.cnr.ncsu.edu/BioRes_11/BioRes_11_2_3318_Song_WRZ_Developing_Composites_Rotary_Venner_HDPE_Film_8770.pdf.

Suberlyak, V. A., & Bashtannik, P. I. (2007). Technology of the polymers and composites processing. Lviv: "Raster-7" Publishing. [In Ukrainian].

Yearbook of Forest Products 2017. FAO. (2019). Retrieved from: http://www.fao.org/3/ca5703 m/ca5703 m.pdf.

Опубліковано
2020-06-04
Як цитувати
Бехта, П. А., Козак, Р. О., & Кусняк, І. І. (2020). Математичне моделювання процесу прогрівання пакета шпону, склеєного термопластичною плівкою. Науковий вісник НЛТУ України, 30(3), 93-98. https://doi.org/10.36930/40300316
Розділ
Інформаційні технології