CC BY
47
Dumler Elena Borisovna, candidate of technical sciences, docent, dum-ler08@mail.ru, Russia, Ufa, Ufa State Petroleum Technological University,
Zinatullina Elmira Yakupovna, candidate of technical sciences, docent, mongp2017@mail.ru, Russia, Ufa, Ufa State Petroleum Technological University,
Makarova Tatyana Georgievna, senior lecturer, dtana@mail.ru, Russia, Almetyevsk, Almetyevsk State Petroleum Institute,
Bulyukova Flyura Zinnatovna, candidate of technical sciences, docent, mongp2017@mail.ru, Russia, Ufa, Ufa State Petroleum Technological University
УДК 621.9: 663
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-5-482-487
АНАЛИЗ ПРОИЗВОДСТВА БУМАГИ ИЗ ВТОРИЧНОГО СЫРЬЯ И АНАЛИЗ МАРОК МАКУЛАТУРЫ
А.С. Комаров
Представлены и изучены свойства макулатуры, проведен анализы марок макулатуры в области вторичной сырья, ознакомление с анализом макулатурной массы и проведены графики, описывающие зависимостей.
Ключевые слова: макулатура, вторичное сырье, зависимости.
Макулатура - отходы производства, пригодные для переработки используются в производстве бумаги в виде волокнистого сырья.
В нынешнем производстве из макулатуры производят практически все бумажные продукты, кроме бумаг где высоки требования к однородности и чистоте состава (медицинские, фильтрационные и т.д.). К сожалению, в России эту технология мало распространена.
Скачек технологий, связанных с бумагой и картоном назначается общим развитием науки: создание и применением новых материалов и улучшением уже существующих.
Рассмотрим примеры сырья из вторичной макулатуры: плоский гофрированный картон, если такой картон создают из 100% макулатуры, то его называют тест-лайнером, если из целлюлозы, то крафт-лайнером (рис. 1, а.); флютинг, бумага, предназначенная для изготовления картона (рис.1, б.); санитарно-гигиеническая бумага и изделия из неё (рис. 1, в.); коробочный картон - используют в изготовлении малогабо-ритной тары (рис. 1, г.); бумага для печати - используют в печати газет, книжек, журналов (зачастую для удешевления бумаги) (рис. 1, д.); гильзы (втулки) - применяются для использования намотки бумаги и картона (рис. 1, е.).
Все это связанно с повышением производительности и качеством сырья. При улучшении всех этих технологий выполняются различные испытания и исследования [1].
Для повторного производства бумаги используют, макулатуру с ее помощью происходит замена свежего волокна, хотя это не единственные способ утилизации макулатуры. Если посмотреть на терминологию, то вторичное сырье используется всеми производителями для переработки брака. Переработка макулатуры позволяет значительно уменьшить стоимость бумаги, так как значительно снижает такие показатели как: расход воды и снижении электроэнергии. Еще один аспект - это экология, так как происходит сбор и повторное использование.
482
Данные статистики показывают - что макулатуру все чаще стали применять для производства бумаги. Цикличность повторного использования составляет около 710 раз, это является очень хорошим показателем для дальнейших симуляций в производстве [2].
г д е
Рис. 1. Сырье изготавливаемое из макулатуры: а — тест-лайнер; б — флютинг; в — санитарно-гигиеническая бумага; г — коробочный картон; д — бумага
для печати; е —гильзы
Классификаций макулатуры включают в себя 3 группы и различаются характеристиками: связанными с составом волокна, способностью к роспуску, количеством и природой включений. Из несортированной макулатуры получают более худшие материалы так как имеют низкие показатели (физико-механические) и различные включения неволокнистого характера такие как: металл, пластик, канатно-веревочные отходы, стекло, текстильные материалы, древесина, песок и строительные материалы, пластмассы и резинотехнические изделия. Все эти включения значительного могут повлиять на стадии производства, так как могут повредить оборудование и ухудшить качество бумаги. Все это влияет на стоимость вторичного сырья.
Рассмотрим ГОСТ 10700-97, который является международным стандартом
[3].
Согласно этому ГОСТ вся макулатура разделяется на три группы: группа А -высокого качества; группа Б - среднего качества; группа В - низкого качества.
В группу А входят следующие 4 марки: МС-1А - отходы производства белой бумаги (кроме газетной); бумага для печати, писчая, чертежная, рисовальная и другие виды белой бумаги; МС-2А - отходы производства всех видов белой бумаги в виде обрезков с линовкой и черно-белой или цветной полосой, бумага для печати, писчая, диаграммная, рисовальная; МС-3А - отходы производства бумаги из сульфатной небеленой целлюлозы: упаковочной, шпагатной, электроизоляционной, патронной, мешочной, отходы производства электроизоляционного картона; МС-4А - использованные мешки бумажные, не влага прочные (безпропитки, прослойки и армирования слоев).
Особенностью этой группы макулатуры является то, что это, за исключением МС-4А, отходы производства, незапечатанные и не цветные. Марки МС-3А и МС-4А содержат волокна сульфатной небеленой целлюлозы, обладающей максимальным потенциалом переработки.
В группу Б входят следующие 3 марки: МС-5Б - отходы производства и потребления гофрированногокартона и его компонентов; МС-6Б - отходы производства и потребления всех видов картона (кроме электроизоляционного, кровельного, обувного) с
483
черно-белой и цветной печатью; МС-7Б - использованные книги, журналы, брошюры, проспекты, каталоги, блокноты, тетради, записные книжки, плакаты и другие виды каллиграфической продукции и бумажно-беловых товаров с однокрасочной и цветной печатью, без переплетов, обложек, корешков, изданные на белойбумаге. Особенностью этой группы макулатуры является то, что в нее включены не только отходы производства, но и отходы потребления картона, а также бумажная продукция, основой которой является белая бумага.
В группу В входят следующие 6 марок: МС-8В - отходы производства и потребления газет и газетной бумаги; МС-9В - бумажные гильзы, шпули (без стержней и пробок), втулки (без покрытия и пропитки); МС-10В - литые изделия из бумажной массы; МС-11В - отходы производства и потребления бумаги и картона с пропиткой и покрытием: влага прочные, битумированные, ламинированные; МС-12В - отходы производства и потребления бумаги и картоначерного и коричневого цветов, бумага с копировальным слоем, бумага - подложка с нанесенным дисперсным красителем, кровельный картон; МС-13В - отходы производства и потребления различных видов картона, белой и цветной бумаги, в том числе изделия, не включенные в другие марки макулатуры (за исключением продукции марки МС-11В).
Для получения качественной бумаги из макулатуры, сталкиваються с такими трудностями как присутствие различных крахмалов в макулатуре. Это проявляется в уменьшении обезвоживания макулатурной массы приводящим к наличию коллоидных частиц, тем самым повышающим вязкость макулатуры [4].
Кроме этого крахмал в макулатуре является питательной средой для различных микроорганизмов, которые в дальнейшим образуют слизь в технологических машина из-за чего происходит ухудшение очистки оборотной водой. Тем самым в дальнейшем происходит образование клейких веществ в виде липких частиц, приводящих к ухудшению бумаги и замедлению процесса ее производства. Для решения этой проблемы в процессе производства используют циклы очистки. На каждом цикле используют различные физико-механические свойства, рассмотрим их.
Первым свойством будет Сила необходимая для перемола (F), эта сила показывает, необходимость для перемола макулатуры во время каждого цикла.
F = LB • 9.8m
Li '
где LB - разрывная длина, m - масса макулатуры, L; - длина испытуемого образца между зажимами.
Второе свойство процент от массы абсолютно сухого вещества (TEA), это величина показывает изменение массы в период каждого цикла.
TEA =
(100 + WJ • To
100 • (m - T0)
где Wn - нормированная влажность (установленная к абсолютно сухой массе), m -масса материала, T0 - масса пробы при фактической влажности.
Третье свойство деформация (а), показывает разрушение материала во время
цикла.
F
а =-,
W • Lj
где F - сила прикладываемая на объект, W - ширина объекта, L¡ - длина образца. Четвертая величина это разрывная длина LB сила, приложение которой вызвало разрыв образца, и удлинение в момент разрушения ,после каждого цикла.
(I• W• g• 103)• (а -а)
Lb =
m
где I - индекс прочности при растяжении, W - ширина испытуемого образца, g - масса 1 м2, <г1 - удлинение, с - относительное удлинение в момент разрушения, т - масса макулатуры.
Пятая величина - это прочность на излом при многократных изгибах (К), это величина показывает изменение при изгибе во время каждого цикла, необходима в дальнейшем производстве.
Не мало важным фактором является марка макулатуры, чем ниже свойства тем меньше показатели готовой продукции. Снижение физико-механических свойств, приводит к «ороговению» уменьшение внутренних полостей и способность взаимодействия формальдегидов, тем самым понижая водородные связи.
Проанализируем таблицу, которую я взял из методических пособий [5], в ней проведены эксперименты и занесены данные. На основании этой зависимости проведем анализ в виде графиков и рассмотрим, как изменяются характеристики.
В этой таблице представлены марки макулатуры и данные, они показывают зависимости от цикла переработки.
Анализ всех характеристик представлен в виде графиков.
На (рис.2.) мы можем увидеть анализ силы необходимой для перемола от цикла работы, здесь МС-4А требуется наибольшее усилие для перемола (20%) ,а наименьшее усилие у МС-8В (7%), это происходит вследствие того что МС-4А состоит из более качественной макулатуры.
N4
Рис. 2. Графики силы необходимые для перемола за циклы работы
На (рис.3.) представлен график зависимости массы абсолютно сухого вещества (TEA) видно что макулатуры очень сильно теряет массу в процессе циклической работы. Здесь мы можем заметить, что марки макулатуры ведут себя практически одинаково в пределах технологической погрешности.
Top Results • Data
I , , . | , . , | , , , | - MC -11B — мс-ев :.......-
-............—..... ...................... ■ ■■ -
!"---:------- Г-----{
i ■ ■ i ■ i ■ Т , . i , , , 1
1,0 1.5 2.0 2,5 3.0 3.5 4.0
мп
Рис. 3. представлены графики зависимости массы абсолютно сухого вещества
от циклов работы
На (рис.4.)мы видим разрушение материала во время циклов работы, здесь можно увидеть, что МС-8В очень плохо разрушается, что является плохим свойством так как макулатура должна пройти как можно меньше циклов для получения целлюлозы, это одна из важнейших характеристик при получении бумаги из целлюлозы, лидеров в этом является марка МС-4А.
Известия ТулГУ. Технические науки. 2022. Вып. 5 Так же при больших разрушениях требуются меньшие экономические затраты.
На (рис.5.) представлено четвертая величина это разрывная длина LB сила, приложение которой вызвало разрыв образца наибольшее усилие пришлось для образца под маркировкой МС-11В, потому что образец под маркировкой МС-4А оказал наибольшее сопротивление, во время второго и цикла, а на третьем практически начал разрываться порабольной зависимостью, но лучшим материал при этом стал МС-8В так как он практически сразу начал рваться.
4000 3600
экю
2500
жю
1500
1,0
1.5
2.0
2.5 Иц
Top Results - МС-4А — МС 11В - МС 8В
1 j 1 | , , , | |
—---_
--•--
, _ j
3.5
4,0
Рис.5. графики разрывной длины в зависимости от циклов работы
Пятой величиной является прочность на излом при многократных изгибах (рис.6.) здесь мы можем что наибольшее количество изгибов требуется образцу под наименованием МС-4А, что практически показывает прочность макулатуры.
■ —'—*—1—\— Top Results * Data - МС-4А - МС-118 - MC-SB
-.......................j........................1.....—^^^
-г----i-,-i-i-
1,0 1.5 2,0 2,5 3,0 3.5 40
Рис. 6. Графики прочности на излом при изгибах
На (рис. 1- 6) показаны обработка в программе СитвЕхреН экспериментальных данных по зависимостям: имеющим выходные данные, показывающие зависимости переменных и вычисления самих переменных.
Анализируя все эти графики, то можно увидеть абсолютно лучшей макулатуры для производства бумаги нет, но классы макулатуры очень сильно разняться и высоко ценятся.
Наиболее высший т.е. А наиболее эффективен во всех случаях физика механических показателей.
Список литературы
1. Пантюхина Е.В., Котляров В.С., Пантюхин О.В. Перспективные технологии изготовления пищевой упаковки. Тула: Изд-во ТулГУ, 2018. 212 с.
2. Давыдов И.Б., Красная И.А., Пантюхина Е.В. Особенности, основные виды и область применения пищевой упаковки на основе бумаги // Известия Тульского государственного университета. Технические науки. 2019. № 2. С. 388-394.
3. ГОСТ 10700-97. Макулатура бумажная и картонная. [Электронный ресурс] URL: https://docs.cntd.ru/document/1200030476 (дата обращения: 06.06.22).
4. Кулешов А.В., Смолин А.С. Влияние цикличности использования макулатурного волокна на бумагообразующие свойства // Леснойжурнал. 2008. С. 2-4.
5. Шабиев Р.О., Смолин А.С., Парамонова Л.Л. Изготовление и испытание лабораторных образцов бумаги и картона из вторичного сырья. Санкт-Петербург, 2013. 8 с.
Комаров Антон Сергеевич, магистр, antonio.komarov20@mail.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет
ANALYSIS OF PAPER PRODUCTION FROM RECYCLED MATERIALS AND ANALYSIS
OF WASTE PAPER BRANDS.
A.S. Komarov
The properties of waste paper are presented and studied, the analysis of waste paper brands in the field of secondary raw materials is carried out, familiarization with the analysis of waste paper mass and graphs describing dependencies are carried out.
Key words: waste paper, secondary raw materials, dependencies.
Komarov Anton Sergeevich, masters, antonio.komarov20@mail.ru, Russia, Tula, Tula State University
УДК 621.979; 621.9
DOI: 10.24412/2071-6168-2022-5-487-492
КОМПЛЕКСНЫЙ АНАЛИЗ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ КОТЛЕТОФОРМОВОЧНЫХ МАШИН
А.А. Судакова
В статье представлены результаты сравнительного анализа отечественных и зарубежных конструкций котлетоформовочных машин, математического моделирования их производительности и мощности привода.
Ключевые слова: формование котлет, котлетоформовочная машина, производительность формования, мощность привода машин.
Четвертую часть всей пищевой промышленности, включающей в себя более 20 отраслей, занимает мясная отрасль. При этом крупнейшим сегментом рынка замороженных полуфабрикатов считаются котлеты, наибольшей популярностью у потребителей среди которых пользуются котлеты из говядины и курицы [1]. Котлеты из говядины обладают большей пищевой ценностью, повышенным содержанием углеводов, при меньшем содержании жира и подходят для людей, ведущих активный образ жизни. Котлеты из куриного фарша относят к диетическим продуктам.
487
