LibRar.Org.Ua — Бібліотека українських авторефератів


Головна Легка промисловість → Підвищення ефективності вогнезахисту деревини шляхом послідовного просочування антипіреном і полімерним антисептиком

(ІІ), що, як правило, справедливо за винятком моментів часу, які близькі до часу повного відпрацювання зразка, тоді відносна частка від початкової кількості антипірену , яка залишилася в деревині до моменту часу може бути геометрично визначена в залежності від координати фронту :

(2)

Градієнт концентрації у напрямку перпендикулярному до поверхні відпрацьованого шару залежить від його товщини і , таким чином, кількість антипірену, що дифундує за час від зовнішньої поверхні тіла до фронту дорівнює . Ця кількість відповідає переміщенню фронту на величину , де - початкова концентрація антипірену в зразку. Таким чином, одержуємо просте диференційне рівняння для визначення координати фронту фазового переміщення в глибині зразка:

(3)

інтегрування якого за початкових умов дає параболічну залежність для поточної координати фронту:

(4)

Змінне значення відносної частки антипірену в зразку визначається таким співвідношенням:

(5)

Кінетичне співвідношення (5) може бути застосоване для експериментального визначення величини коефіцієнта ефективної дифузії , якщо в процесі експерименту вимірюється зміна відносної концентрації антипірену в часі. Дослідні результати подають в координатах і після визначення тангенсу кута нахилу отриманої прямої, що дорівнює , обчислюють значення . Існування режиму пошарової обробки деревини підтверджується фактом розташування дослідних точок в координатах поблизу прямої лінії.

Експериментальне визначення коефіцієнта дифузії антипірена зручніше проводити шляхом дослідження кінетики збільшення концентрації компонентів антипірену в рідкому середовищі, (наприклад, у воді, в яку занурено зразок деревини).

Зовсім іншим є механізм процесу масопереносу антипірену з деревини, на поверхні якої існує полімерна плівка антисептика, наприклад, полігексаметиленгуанідін хлориду "(Акватон"). При цьому слід очікувати наявність індукційного періоду, тривалість якого буде визначатись швидкістю дифузії молекул води до капілярів деревини та часом утворення водного розчину антипірену. Після завершення цих процесів повинен розпочатися процес дифузії антипірену через полімерну плівку у водне середовище навколо зразка вогнебіозахищеної деревини.

Процес дифузії антипірену крізь полімерну плівку розглянуто у квазістаціонарному наближенні для випадків сферичної та плоскої геометричних форм зразків деревини.

Рівняння стаціонарної дифузії сольового антипірену крізь полімерну плівку на поверхні плоского зразка має вигляд:

, (6)

де Сх – концентрація сольового антипірену на відстані х від середини зразка (по товщині).

Дворазове інтегрування рівняння (6) дає:

, (7)

де А і В – постійні інтегрування, які знайдемо за граничних умов: при ; при , де Н – половина товщини зразка; h- товщина полімерної плівки, С0, С1 – відповідно концентрація антипірену в глибині та зовні зразка. В результаті нескладних математичних перетворень одержуємо:

(8)

Дифузійний потік через плоску поверхню, яка покрита плівкою:

(9)

де - площа поверхні.

Підставляючи (8) в (9), отримуємо:

(10)


Прирівнюючи дифузійний потік (10) до швидкості зміни маси речовини, що дифундує, знаходимо:

(11)

де - час; - об'єм рідкого середовища.

Зробивши декілька математичних перетворень, одержуємо лінійне диференційне рівняння для знаходження С1:

(12)

де - концентрація антипірену в зразку до початку досліду;

- відношення об'ємів рідкого середовища і зразка.

Інтегрування рівняння (12) за початкових умов: при дає:

(13)

Оскільки в дослідах звичайно 1, то з достатньою для практики точністю:

(14)

З виразу (14) випливає, що, побудувавши залежність від часу , де - експериментально знайдене значення концентрації антипірену у рідкому середовищі, отримаємо пряму лінію. За тангенсом кута нахилу цієї прямої визначається коефіцієнт при , тобто

Отже, коефіцієнт дифузії сольового антипірену з обєму зразка назовні скрізь полімерну плівку визначається за формулою:

. (15)

У третьому розділі викладено результати проведених у комплексній постановці експериментальних досліджень ефективності захисту деревини після обробки її антипіреном і полімерним антисептиком.

Ступінь біозахищеності деревини визначали за ГОСТ 9.048-89 ЕСЗКС "Изделия технические. Методы лабораторных испытаний на стойкость к воздействию плесневых грибов" після її обробки антисептиками "Гембар" (за ТУ У 21643506.001=97) та "Акватон" (за ТУ У 25274537.002-98). Слід відзначити, що ці антисептики належать до речовин IV класу небезпечності - малонебезпечні речовини.

Біоцидні властивості полімерних препаратів "Гембар" та "Акватон" були визначені в біологічній лабораторії Державного науково-технологічного центру консервації і реставрації пам'ятників (ДНТЦ "Конрест"). Результати досліджень засвідчили високу антисептичну ефективність препаратів, яка перевищує ефективність контрольного препарату "Катапіна". Біозахищеність деревини досягається шляхом обробки 1-2%-вим водним розчином препарату "Гембар" або "Акватон". Присутність антипіренів у деревині не позначається на ефективності біозахисту деревини.

Аналіз літературних даних щодо ефективності антипіренів показав, що індивідуальні речовини не задовольняють сучасним вимогам, більш ефективними є суміші. Найбільш ефективним антипіреном є суміш, яка складається з діамонійфосфату, сульфату амонію та змочувальника (змочувальниками можуть бути розчини піноутворювачів, які використовуються для пожежогасіння). Встановлення оптимального співвідношення діамонійфосфату (ДАФ) сульфату амонію (СА) і піноутворювача ("Пегас"), як компонентів антипірену, за умови досягнення мінімальної втрати маси зразка деревини під час випробувань з визначення горючості за стандартною методикою, було проведено шляхом реалізації повного факторного експерименту типу 23 за планом Бокса-Уілсона. В результаті реалізації крутого сходження визначено оптимальне співвідношення компонентів в антипірені, мас. %: ДАФ - 21; СА - 10,6, піноутворювач - 1,08.

Наступні дослідження були спрямовані на визначення ефективності вогнезахисту деревини, здійсненого шляхом послідовної обробки її антипіреном з оптимальним співвідношенням компонентів і полімерним антисептиком. Ефективність вогнезахисту досліджували за стандартною методикою визначення групи горючості (ГОСТ 16363). Аналіз літературних даних показав, що за вмісту антипірену МС у деревині 40-45 кг/м3 (в