Análisis de masa.

Eva RUŽINSKÁ, Vladimír HAGARA, Peter JAKÚBEK Resumé

Príspevok prezentuje realizáciu navrhnutých inovatívnych experimentálnych cvičení a aplikáciu pripravených modelových zostáv na hodnotenie vybraných materiálovo-degradačných a environmentálnych charakteristík rôznych materiálov pre doplnenie absentujúcich

poznatkov vo výučbe a pri riešení kvalifikačných prác (Bc., Ing., Mgr., PhD.) v technicky aj environmentálne zameraných študijných programoch.

Kľúčové slová: inovatívne vyučovanie, modelové praktické cvičenia, ekotechnika Abstract

The article presents the implementation of the proposed innovative experimental exercises and prepared a report on the evaluation of the selected materials-modelling application degradation and environmental characteristics of the different materials ussed in the teaching and in dealing with the qualifications of the work (Bc., Ing., Mgr., PhD.) in the environmental and technical study programmes.

Key words: innovative teaching, model practical exercises, ecotechnics Úvod

V súčasnosti v oblasti technicky a environmentálne zameraného vysokoškolského štúdia v zmysle transformácie výsledkov výskumu do edukačného procesu pri tvorbe inovatívnych študijných materiálov boli navrhnuté a realizované nové praktické experimentálne cvičenia v študijných programoch Ekotechnika a Ochrana osôb a majetku pred požiarom, kde študenti participujú spolu s vyučujúcimi na ich príprave. Príspevok nadväzuje na návrh týchto modelových cvičení uvedené v príspevku [1, 3].

Cieľom príspevku je prezentovať realizáciu navrhnutých inovatívnych experimentálnych cvičení [1] a aplikovať pripravené modelové zostavy na hodnotenie vybraných materiálovo-degradačných a environmentálnych charakteristík rôznych materiálov pre predikciu ich bezpečnej aplikácie a doplnenie absentujúcich poznatkov vo výučbe, ako aj pri riešení bakalárskych, diplomových a dizertačných prác v technicky a environmentálne zameraných študijných programoch.

Experimentálna časť

Študenti pod odborným vedením vyučujúcich predmetov (Technické prostriedky merania a monitorovania, Monitorovanie životného prostredia, Analýza prostredia v procesoch, Aplikovaná chémia, Priemyselné technológie, Nebezpečné látky, Materiály) navrhli a pripravili skúšobné telesá [1, 4], ktoré boli použité pri experimentálnych meraniach modelových materiálovo-degradačných charakteristík rôznych výrobkov z dreva (MDF, DTD, DVD, OSB, preglejované a drevné kompozitné materiály, lepené aj masívne drevo) s rôznou povrchovou alebo retardačnou úpravou pre predikciu správania sa týchto majoritne využívaných materiálov (v drevárskom priemysle, stavebné aplikácie) pre predikciu environmentálno- bezpečnostného charakteristík (s využitím moderných detekčných prístrojom zakúpených z grantového projektu KEGA, č. 023-TUZ-4/2012) v krízových podmienkach ich použitia, najmä pri požiari. Na Obr. 1 sú prezentované skúšobné telesá (smrekové masívne drevo upravené PUR náterovými látkami na rozpúšťadlovej aj vodou riediteľnej báze) pred experimentom a po termickej degradácii (reakcia na oheň) [3]. Návrh experimentálneho zariadenia a metodika modelového materiálovo-degradačných charakteristík materiálov na báze dreva bolo podrobne špecifikované v práci [1]. Priebeh tepelného zaťaženia pôsobením skúšobných telies po dobu 10 minút vo vzdialenosti 30 mm od povrchu telies sálavým tepelným zdrojom bol dokumentovaný počas celého experimentu. Na Obr. 2 je znázornený priebeh experimentálneho stanovenie materiálovo-termickej degradácie skúšobných telies.

Hodnotiacimi kritériami experimentu je relatívny úbytok hmotnosti v % podľa rovnice (1), ďalej stanovenie času vznietenia a dĺžka horenia v sekundách. Vyhodnotené

a sumarizované výsledky experimentálneho stanovenia sú uvedené v Tab. 1 a na Obr. 3.

 

   _{ }

*100  %

0 0











m

m

m

m





(1)

kde: δm(τ) – relatívny úbytok hmotnosti v čase (τ) (%);

 

0

m

– pôvodná hmotnosť vzorky (g); m(τ) – hmotnosť vzorky v čase (g).

Obrázok 1 Ukážka skúšobných telies pred experimentom a po termickej degradácii

Obrázok 2 Priebeh experimentálneho stanovenia pri termickej degradácii skúšobných telies sálavým tepelným zdrojom

Graf 1 Zobrazenie celkového úbytku hmotnosti všetkých testovaných skúšobných telies počas celkovej doby trvania experimentu [3]

Následne po vykonaní navrhnutých experimentálnych meraní a následnom spracovaní výsledkov v programoch Excel, Statistica, grafickej a ilustračnej interpretácii výsledkov bol vypracovaný návrh predikčných modelov správania konkrétneho druhu drevných materiálov so špecifikovanou povrchovou úpravou pre

doplnenie chýbajúcich požiarno-technických charakteristík materiálov v tabuľkových komplexných hodnoteniach.

Detekcia vybraných rizikových látok

V rámci hodnotenia environmentálnych charakteristík termickej degradácie dreva povrchovo upraveného náterovými látkami (PUR rozpúšťadlové - s prítomnosťou rizikových a nebezpečných chemických látok) bola hodnotená prítomnosť vybraných rizikových chemických látok a horľavých plynov v štyroch vzdialenostiach od miesta termického rozkladu skúšobných telies pomocou detekčného prístroja RIDGID MicroCD-100 [2].

Detekcia bola vykonaná vo zvolených miestach merania (Obr. 4): A - v spaľovacej komore (vzdialenosť od sálavého zdroja 30 cm), B -50 cm, C- 1 m, D- 3 m. Namerané hodnoty vybraných rizikových látok a horľavých plynov sú uvedené v Tab. 2.

Tabuľka 1 Sumarizované výsledky experimentálneho stanovenia termicky zaťažovaných skúšobných telies podľa hodnotiacich kritérií [3]

Hodnotiace kritériá Náterová látka

Chemolak Milesi Adler 15 Adler 16 Icla

Hmotnostný úbytok c. (%) 78,57 81,63 82,29 77,44 87,59

Čas vznietenia (s) 51 42,4 37,6 32,8 40

Dĺžka horenia (s) 467 472 512 521 324

Tabuľka 2 Namerané hodnoty horľavých plynov a rizikových chemických látok Horľavé plyny a rizikové chem. látky Miesto merania A

(ppm) Miesto merania B (ppm) Miesto merania C (ppm) Miesto merania D (ppm)

Metán 1600...3200 800...1600 400...800 <400 Vodík 800...1600 400...800 <400 160...320 Oxid uhoľnatý* _{<40 <40 <40 <40} Formaldehyd 160...320 80...160 40...80 <40 Toluén 80...160 <40 <40 <40 Xylény 40...80 <40 <40 <40 Izobutanol 40...80 <40 <40 <40 Benzén 80...160 40...80 <40 <40 Etylén 160...320 80...160 40...80 <40

Bolo zistené, že pri termickom rozklade náterových látok na báze zosieťovaných reaktoplastických polyuretánových náterových látok, aplikovaných na povrch dreva dochádza k rozkladu toxických diizokyanátov – monomérnych produktov PUR lakov [2], ktoré sa ďalej degradajú až na benzén, formaldehyd a ostatné prístrojom nedetegovateľné sprievodné produkty (zo skupiny chemických látok – VOC) a sú prítomné aj rozpúšťadlá (toluén, xylény), ktoré boli použité pri úprave konzistencie týchto náterových látok pred ich aplikáciou na povrch dreva. Oxid uhoľnatý nebol prístrojom Ridgid MicroCD detegovateľný, preto bol použitý detektor CO2/CO, model M7722, ktorý má citlivosť aj na koncentrácie CO pod 40 ppm (Obr. 5) a zároveň deteguje úroveň CO2. Z ďalších rozkladných produktov termickej degradácie v teste sálavým tepelným zdrojom boli indikované aj horľavé plyny: metán a vodík vo vysokej koncentrácii, ktoré vznikli rozkladom polymérnych materiálov (drevo, PUR náterové látky).

Obrázok 3 Detektor RIDGID MicroCD-100

Obrázok 4 Detektor CO2/CO, model M7722 0 10 20 30 40 50 0 200 400 600 úbyt ok hm ot no st i (% ) čas (s) chemop. milesi icla adler 15 adler 16

Záver

Realizované experimentálne merania predpokladajú zvýšenie manuálnych a prístrojových zručností a uplatnenie princípov tvorivosti vo výučbe nových inovatívnych praktických cvičení [1] a pri samostatnom meraní a vyhodnocovaní bakalárskych a diplomových prác študentov v študijných programoch Ekotechnika a Ochrana osôb a majetku pred požiarom, ktoré by mohli byť aplikované v iných technicky a environmentálne zameraných študijných programoch na slovenských vysokých školách.

Zoznam bibliografických odkazov

RUŽINSKÁ, E., HAGARA,V. 2014. Návrh tvorivého vyučovania v environmentálne a technicky zameraných študijných programoch. Technika a vzdelávanie, roč. 3, č. 2/2014. ISSN 1338-9742.

RUŽINSKÁ, E. 2014. The application of bicomponent polymeric fibres for collection of hazardous chemical substances. Chemické listy, Vol. 108, No. 8, p. 778-779. ISSN 0009-2770. RUŽINSKÁ, E., MITTEROVÁ, I., ZACHAR, M. 2014. Evaluation of Thermal Degradation of Wood with Environmentally Problematic Application of Coatings. Advanced Materials Research, Vol. 1001, Trans Tech Technology Publish.(Scopus), pp.300-305. ISSN 1662-8985.

RUŽINSKÁ, E. 2012. Inovatívne technické vzdelávanie v oblasti znižovania rizikových látok v environmentálnej technike. Trendy ve vzdělávání – medzinárodná vedecká konferencia. PdF UP Olomouc, s. 265-268 (Web of Science). ISBN 978-80-86768-36- 6 .

Príspevok je riešený s finančnou podporou MšVVaš SR, KEGA, č. proj. 023-TUZ-4/2012: "Rizikové látky v environmentálnej technike".

Ing. Eva Ružinská, PhD.

Fakulta environmentálnej a výrobnej techniky, Technická univerzita vo Zvolene,

Študentská 26, 960 53 Zvolen, Slovenská republika [email protected]

Ing. Vladimír Hagara, Ing. Peter Jakúbek, PhD.

Dubnický technologický inštitút, Sládkovičova 533/20, 018 41 Dubnica nad Váhom, Slovenská republika

[email protected]

PRÁCE S KOVEM – TECHNIKA VIKING KNIT

In document Plataformas de Proteómica (página 41-46)