Побудова математичної моделі міцності столярних плит різних конструк-цій із вживаної деревини
Анотація
Різні деревинні ресурси повинні раціонально та комплексно використовуватись, зокрема, деревинні залишки від різних стадій обробки первинної деревини – від лісозаготівлі до створення готових виробів. Також актуальним є питання перероблення вживаної деревини як додаткового резерву, яка у виробах вже втратила свої споживчі характеристики, однак яка, за правильного перероблення, мінімізує негативний вплив на довкілля. При цьому частково вирішується низка проблем, пов’язаних зі збільшення деревинних залишків і відходів та нагромадженням вживаної деревини на звалищах.
Підготовлено партію столярних плит із вживаної деревини (СП із ВЖД) сосни шляхом реалізації В-плану другого порядку, де змінними були ширина рейок тангентального та радіального розпилювання. Експериментальним шляхом встановлено межу міцності під час статичного згину для СП із ВЖД сосни та побудовано адекватну математичну (регресійну) модель залежно від почергового укладання радіальних (Врад) і тангентальних (Втан) рейок завширшки 32, 52 та 72 мм. Ширина рейок в конструкціях СП із ВЖД завтовшки 22 мм суттєво впливає на міцністні характеристики щитів. Збільшення ширини від 32 до 72 мм під час визначення межі міцності при статичному згині призводить до зменшення показника для радіальних рейок – на 13,29-16,70%, для тангентальних – на 24,83-27,79%. Встановлено, що межа міцності під час статичного згину всіх СП із ВЖД сосни, незалежно від їхньої конструкції, задовольняє нормативні вимоги.
За результатами експериментальних досліджень, максимальне значення межі міцності під час статичного згину σu = 39,199 МПа можна отримати, зафіксувавши розміри ширин рейок СП із ВЖД із сосни комбінованого укладання на рівні: Врад (х1) = 32 мм, Втан (х2) = 32 мм. Рекомендовано використовувати вживану деревину для виробництва столярних плит з перерізом рейок та відношенням не більшим як 1:5 за комбінованого укладання радіальних і тангентальних рейок, а за довільного укладання – за відношенням не більшим як 1:3.
Рекомендовано такі параметри для виробництва СП із ВЖД для рейок: вологість – 8±2%; ширина – у 3-5 разів більша, ніж товщина; розташування – радіальне або під кутом більше 45о; личкування – фанерою завтовшки 3 мм; витрата клею для щита – 200-250 г/м2; витрата клею для личкування СП – 150-200 г/м2; температура вайми для щита – 85-90ºС; температура пресу для СП – 115-125ºС; час витримки під тиском для щита – 30-40 хв; час витримки під тиском для СП – 4-6 хв; тиск для щита – 0,5-1,0 МПа, для СП – 1,2-1,3 МПа. Відсортовані та випиляні на відповідні поперечні розміри рейки із ВЖД різних деревних порід можуть бути використані для виготовлення клеєних щитових елементів, зокрема, столярної плити та меблевого щита.
Посилання
Войтович, І. Г., Гайда, С. В., Оріховський, Р. Я. (2020). Дослідження техноло-гічних процесів виготовлення ніжок столів обідніх різних конструкцій. Лі-сове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 46, 36–49. [Voytovych, I. G., Gayda, S. V., & Orikhovskyy, R. Ya. (2020). Re-search of technological processes of production of legs of tables of various de-signs. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 46, 36–49. https://doi.org/10.36930/42204604] (in Ukrainian)
Гайда, С. В. (2017a). Комплексні дослідження зміни пружних властивостей вживаної деревини ялиці з віком. Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 43, 58–72. [Gayda, S. V. (2017). The complex studies on the change of elastic properties of post-consumer fir wood with age. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 43, 58–72. https://doi.org/10.36930/42174308] (in Ukrainian)
Гайда, С. В. (2017b). Технологии и свойства мебельного щита из вторично ис-пользуемой древесины. Актуальные проблемы лесного комплекса, 48, 34–38. [Gayda, S. V. (2017). A technology and properties of furniture board (FB) made of post-consumer wood (PCW). Actual problems of forest complex, 48, 34–38] (in Russian)
Гайда, С. В., Ільків, М. М., Савка, Д. Б. (2021). Дослідження технологічних процесів виготовлення меблевих фасадів з масивної деревини. Лісове госпо-дарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 47, 22–33. [Gayda, S. V., Ilkiv, M. M., & Savka, D. B. (2021). Research of technological processes of manufacture of meble facades from solid wood. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 47, 22–33. https://doi.org/10.36930/42214703] (in Ukrainian)
Гайда, С. В., Кійко, О. А. (2018). Формостійкість як критерій якості столярних плит із вживаної деревини. Наукові праці Лісівничої академії наук України, 17, 185–192. [Gayda, S. V., & Kiyko, O. A. (2018). Shape stability as a quality criterion for PCW-made blockboards. Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 17, 185–192. https://doi.org/10.15421/411834] (in Ukrainian)
Гайда, С. В., Кійко, О. А. (2021). Властивості вживаної деревини як важливий чинник якості конструкційних матеріалів. Наукові праці Лісівничої академії наук України, 23, 152–162. [Gayda, S. V., & Kiyko, O. A. (2021). Properties of used wood as a determining factor in the quality of furniture products. Proceedings of the Forestry Academy of Sciences of Ukraine, 23, 152–162. https://doi.org/10.15421/412135] (in Ukrainian)
Гайда, С. В., Салапак, Л. В., Лесів Л. Е. (2021). Визначення ефективного техно-логічного процесу виготовлення різних опорних елементів для функціона-льних площин. Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна про-мисловість, 47, 58–72. [Gayda S. V., Salapak L. V., & Lesiv L. E. (2021). Determination of an efficient technological process of manufacturing various support elements for functional surfaces. Forestry, Forest, Paper and Wood-working Industry, 47, 58–72. https://doi.org/10.36930/42214708] (in Ukrainian)
Грицак, С. А., Гайда, С. В. (2020). Порівняльний аналіз фізико-механічних ха-рактеристик гнутих елементів із різних порід дерев. Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 46, 16–27. [Grytsak, S. A., & Gayda, S. V. (2020). Comparative analysis of physical and mechanical characteristics of bent elements from different tree species. Forestry, Forest, Pa-per and Woodworking Industry, 46, 16–27. https://doi.org/10.36930/42204602] (in Ukrainian)
Грицак, С. А., Гайда, С. В., Кушпіт, А. С., Салапак, Л. В. (2023). Аналіз ефек-тивності конструктивних та технологічних рішень у виробництві складаль-них одиниць ґратчастих меблевих виробів. Лісове господарство, лісова, па-перова і деревообробна промисловість, 49, 61–72. [Grytsak, S. A., Gayda, S. V., Kushpit, A. S., & Salapak L. V. (2023). Analysis of structures and technologies of manufacture of modern furniture facades. Forestry, Forest, Pa-per and Woodworking Industry, 49, 61–72. https://doi.org/10.36930/42234905] (in Ukrainian)
Дяк, Т. П., Гайда, С. В. (2011). Аналіз економічної ефективності використання вживаної деревини для виробництва деревинно-стружкових плит для ТОВ «Свиспан Лімітед». Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 37(2), 129–136. [Dyak, T. П., & Gayda, S. V. (2011). The analysis of economic efficiency of post-consumer wood use for particleboard manufacture for LLC Swisspan Limited. Forestry, Forest, Paper and Woodwork-ing Industry, 37(2), 129–136. https://doi.org/10.36930/421137221] (in Ukraini-an)
Кривик, О.О., Маєвський, В.О. (2011). Динаміка зміни формостійкості щитів клеєних з поєднанням різних порід деревини. Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 37.1, 30–33. [Kryvyk, O. O., & Mayevskyy, V. O. (2011). Dynamics of shape stability change for glued panels with a combination of different wood species. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 37.1, 30-33. Retrieved from https://forest-woodworking.nltu.edu.ua/index.php/journal/article/view/156 ] (in Ukrainian)
Лесів, Л. Е. (2022). Дослідження характеристик комбінованих столярних плит із вживаної деревини. Лісове господарство, лісова, паперова і деревооброб-на промисловість, 48, 69–86. [Lesiv, L. E. (2020). Study of the characteristics of combined of blockboards made of post-consumer wood. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 48, 69–86. https://doi.org/10.36930/42224806] (in Ukrainian)
Лесів, Л. Е., Гайда, С. В. (2023). Математична модель прогнозування обсягів утворення вживаної деревини. Лісове господарство, лісова, паперова і дере-вообробна промисловість, 49, 33–47. [Lesiv, L. E., & Gayda, S. V. (2023). Mathematical model of forecasting volumes of post-consumer wood production. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 49, 33–47. https://doi.org/10.36930/42234903] (in Ukrainian)
Лесів, Л. Е., Гайда, С. В., Салапак, Л. В. (2024). Розроблення математичної мо-делі міцності зрощених заготовок із вживаної деревини ялиці. Лісове госпо-дарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 50, 16–28. [Lesiv, L. E., Gayda, S. V., & Salapak, L. V. (2024). Development of a mathematical model of the strength of joined preparations from post-consumer fir wood. For-estry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 50, 16–28. https://doi.org/10.36930/42245002] (in Ukrainian)
Медвідь, Л. В. (2018). Систематизація деревинних відходів – основа їх ефекти-вного використання. Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 44, 91–104. [Medvid, L. V. (2018). Systematization of wood waste - the basis of their effective use. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 44, 91–104. https://doi.org/10.36930/42184412] (in Ukrainian)
Медвідь, Л. В. (2021). Вживана деревина – додатковий резерв сировини для конструкційних матеріалів. Лісове господарство, лісова, паперова і дерево-обробна промисловість, 47, 34–46. [Medvid, L. V. (2021). Post-consumer wood – an additional reserve of raw materials for construction materials. For-estry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 47, 34–46. https://doi.org/10.36930/42214706] (in Ukrainian)
Медвідь, Л. В., Гайда, С. В. (2023). Визначення показників міцності звичайних столярних плит із вживаної деревини. Лісове господарство, лісова, паперо-ва і деревообробна промисловість, 49, 85–98. [Medvid, L. V., & Gayda, S. V. (2023). Determination of the strength indicators of normal blockboard made of post-consumer wood. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 49, 85–98. https://doi.org/10.36930/42234907] (in Ukrainian)
Оріховський, Р. Я., Гайда, С. В. (2024). Оцінювання ефективності використання робочого часу в автоматизованих виробничих системах деревообробного виробництва. Лісове господарство, лісова, паперова і деревообробна про-мисловість, 50, 41–51. [Orikhovskyy, R. Ya., & Gayda, S. V. (2024). Deter-mination of running time losses in automated processing systems of wood-working. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 50, 41–51. https://doi.org/10.36930/42245004] (in Ukrainian)
Петришак, І. В., Гайда, С. В. (2020). Дослідження впливу породи та режимів шліфування на питому продуктивність шліфувальної шкурки. Лісове госпо-дарство, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 46, 5–15. [Petryshak, I. V., & Gayda, S. V. (2020). Study of the influence of breed and grinding modes on the specific productivity of grinding skin. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 46, 5–15. https://doi.org/10.36930/42204601] (in Ukrainian)
Петришак, І. В., Гайда, С. В., Гуменюк, Ж. Я. (2023). Встановлення впливу ре-жимів шліфування на різнотовщинність меблевих щитів. Лісове господарс-тво, лісова, паперова і деревообробна промисловість, 49, 20–32. [Petryshak, I. V., Gayda, S. V., & Humeniuk, Zh. Ya. (2023). Establishing the influence of grinding modes on different thicknesses of furniture panels. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 49, 20–32. https://doi.org/10.36930/42234902] (in Ukrainian)
Подібка, Т. І., Кійко, О. А. (2019). Дослідження впливу поперечних розмірів букових рейок на формостійкість меблевих щитів. Лісове господарство, лі-сова, паперова і деревообробна промисловість, 45, 155–171. [Podibka, T. I., & Kiyko, O. A. (2019). A study of the influence of the transverse dimensions of beech of strips on the form of stability of furniture board. Forestry, Forest, Pa-per and Woodworking Industry, 45, 155–171. https://doi.org/10.36930/42194521] (in Ukrainian)
Bezama, A. (2016). Let us discuss how cascading can help implement the circular economy and the bio-economy strategies. Waste Management & Research, 34, 593–594. https://doi.org/10.1177/0734242X16657973
Blomsma, F., & Brennan, G. (2017). The emergence of circular economy: a new framing around prolonging resource productivity. Journal of Industrial Ecology, 21, 603–614. https://doi.org/10.1111/jiec.12603
Circularity Gap Report (2022). Five years of analysis by Circle Economy https://circulareconomy.europa.eu/platform/sites/default/files/1._report_cgr_global_2022
DIN 68725-2:2014-10 Plywood – Part 2: Blockboard and laminboard for general use. Germany. (in Deutsch)
European Commission (2015). Closing the Loop – an Action Plan for the Circular Economy. Communication from the Commission to the European Parliament, the Council, the European Economic and Social Committee and the Committee of the Regions. Brussels. https://doi.org/10.1017/CBO9781107415324.004
Gayda, S. V. (2015). Modeling properties of blockboards made of post-consumer wood on the basis of the finite element method. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 41, 39–49. https://doi.org/10.36930/42154106
Gayda, S. V. (2016). Research on physical and mechanical characteristics of front blockboards made from post-consumer wood. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 42, 33–50. https://doi.org/10.36930/42164206
Gayda, S. V., & Kiyko, O. A. (2020a). Determining the regime parameters for the surface cleaning of post-consumer wood by a needle milling tool. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 5, 1(107), 89–97. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.212484
Gayda, S. V., & Kiyko, O. A. (2020b). The investigation of properties of blockboards made of post-consumer wood. Poznan: Drewno, 63(206), 77–102. https://doi.org/10.12841/wood.1644-3985.352.10
Gayda, S. V., & Maksymiv, V. M. (2010). From recycled post-consumer wood to-wards prime quality particleboard. Forestry, Forest, Paper and Woodworking Industry, 36, 57–77. https://doi.org/10.36930/42103610
Murray, A., Skene, K., & Haynes, K. (2017). The circular economy: an interdisciplinary exploration of the concept and application in a global context. Journal of Business Ethics, 140(3), 369–380. https://doi.org/10.1007/s10551-015-2693-2
Project «CircHive – Developing & piloting biodiversity footprinting & natural capital accounting via a ‘beehive’ of sectoral hubs, for sustainable transition to a circular EU bioeconomy». Project Schedule: Start Date 01.12.2022 End Date 30.11.2027.
Ratajczak, E., & Szostak, A. (2003). Zasoby odpadow drzewnych w Polsce. Czysta Energia, 6, 122–125. [Ratajczak, W., & Szostak, A. (2003). Resources of wood waste in Poland. Clean Energy, 6, 122–125. Retrieved from https://www.drewno.pl/artykuly/1399,zasoby-odpadow-drzewnych-w-polsce.html] (in Polish)
Reike, D., Vermeulen, W.J.V., & Witjes, S. (2018). The circular economy: New or Refurbished as CE 3.0? — Exploring Controversies in the Conceptualization of the Circular Economy through a Focus on History and Resource Value Retention Options. Resources, Conservation and Recycling, 135, 246–264. https://doi.org/10.1016/j.resconrec.2017.08.027
Suominen, T., Kunttu, J., Jasinevičius, G., Tuomasjukka D. & Lindner M. (2017). Trade-offs in sustainability impacts of introducing cascade use of wood. Scandinavian Journal of Forest Research, 32(7), 588–597. https://doi.org/10.1080/02827581.2017.1342859
Titus, B. D., Brown, K., Helmisaari, H. S., Vanguelova, E., Stupak, I., Evans, A. … Reece, P. (2021). Sustainable forest biomass: a review of current residue harvesting guidelines. Energy, Sustainability and Society, 11(10). https://doi.org/10.1186/s13705-021-00281-w
Tuomasjukka, D., Athanassiadis, D. & Vis, M. (2017). Threefold sustainability impact assessment method comparison for renewable energy value chains, International Journal of Forest Engineering, 28(2), 116–122. https://doi.org/10.1080/14942119.2017.1318549
Werner, F., Taverna, R., Hofer, P., Thürig, E., & Kaufmann, E. (2010). National and global greenhouse gas dynamics of different forest management and wood use scenarios: a model-based assessment. Environmental Science & Policy, 13(1), 72–85. https://doi.org/10.1016/j.envsci.2009.10.004


