CC BY
75
Химия растительного сырья. 2013. №1. С. 235-238.
Технологии
УДК 674.817-41
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОРЫ ПРИ ПОЛУЧЕНИИ ДРЕВЕСНО-ВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ
© Л. И. Лазарева , Н.Г. Чистова, С.О. Медведев
Сибирский государственный технологический университет, Лесосибирский филиал, ул. Победы, 29, Лесосибирск, 662543 (Россия), e-mail: lazarewa.lyuba @yandex.ru
Представлены экспериментальные исследования по разработке способа использования измельченной коры в производстве древесно-волокнистых плит. Результаты исследований направлены на решение целого ряда народнохозяйственных проблем, в то числе ресурсосберегающих и экологических.
Ключевые слова: водопоглощение, древесно-волокнистая плита, кора, набухание, показатель фракционного состава, плотность, предел прочности при статическом изгибе, степень помола, танины.
Введение
Огромное количество коры образуется на предприятиях лесного комплекса в процессе переработки древесины и не находит дальнейшего использования в технологических процессах. В целом же по стране накапливается до 10 млн тонн коры, часть которой используется для производства топливных брикетов или высушивается и сжигается [1], а оставшаяся вывозится на полигоны для захоронения. Кора даже не входит в структуру баланса использования пиловочного сырья, и объемы ее накопления на предприятиях практически не учитываются.
Несмотря на то, что в настоящее время проводятся многочисленные исследования и существуют разработки отечественных и зарубежных авторов по использованию коры, в том числе и в производстве плитных материалов, кора в промышленных условиях перерабатывается малоэффективно. Отсутствие интереса к коре в качестве сырья главным образом объясняется тем, что при существующих технологиях производства древесных плит использование коры в количестве свыше 15% от массы абсолютно сухого волокна ухудшает прочностные показатели готовых плит [2, 3]. Как известно, в химический состав коры входят природные полифенолы - танины (танниды), которые можно использовать при изготовлении связующих. Данный факт позволяет высказать предположение о возможности применения специальным образом подготовленной коры в производстве древесных плит с сохранением физико-механических характеристик готового изделия. В данном случае кора может исполнять роль не только наполнителя, но
и упрочняющей добавки. Таким образом, исследования по разработке эффективных и недорогих способов использования коры являются, безусловно, актуальными, поскольку кора это доступное и ценное с точки зрения богатого химического состава сырье. Решение проблемы утилизации коры направлено на улучшение экологической обстановки на деревообрабатывающих предприятиях.
* Автор, с которым следует вести переписку.
Лазарева Любовь Ивановна - старший преподаватель кафедры технологии производства в лесном комплексе, тел.: (39145) 6-28-03, e-mail: lazarewa.lyuba@yandex.ru Чистова Наталья Геральдовна - профессор кафедры лесоинженерного дела, доктор технических наук, тел.: (39145) 6-28-03, e-mail: chistova_n_g@mail.ru Медведев Сергей Олегович - ассистент кафедры экономики и управления на предприятии, тел.: (39145) 6-01-29, e-mail: medvedev_serega@mail.ru
В Лесосибирском филиале Сибирского государственного технологического университета проводят -ся исследования по разработке способа использования коры в производстве древесно-волокнистых плит. Результаты ранее проведенных экспериментов показали, что различные виды коры (березовая, еловопихтовая, сосновая) влияют на физико-механические характеристики плит по-разному. Наилучшие прочностные характеристики достигаются при использовании в качестве добавки измельченной сосновой коры. Учитывая объемы переработки сосновой древесины на предприятиях Ангаро-Енисейского региона (до 70%), для дальнейших исследований в качестве добавки в работе рассматривали сосновую кору.
Экспериментальная часть
Кора перед введением в древесно-волокнистую массу измельчалась и фракционировалась. Для измельчения использовали мельницу, работающую по сухому способу размола. В качестве входных факторов эксперимента приняли содержание коры по отношению к массе абсолютно сухого волокна и размер частиц коры. Содержание коры варьировалось в интервале от 2 до 18%. Размеры частиц коры соответствовали размерам ячеек сит, на которых оставалась данная фракция коры при фракционировании на установке ФВГ-2. Экспериментально было установлено, что при размоле неокоренного сырья по существующей тех -нологии производства ДВП средний размер коры в готовых плитах равен 0,6 мм. Поэтому для дальнейших исследований установили верхний уровень интервала варьирования фактора размер частиц коры 0,6 мм, нижний - 0,4 мм, середина интервала - 0,5 мм. Измельченная кора замачивалась в воде при температуре 60 °С и выдерживалась в течение 2 ч.
В качестве сырья использовали технологическую щепу из древесины лиственных пород с породным составом: 50% березы, 25% осины и 25% тополя. В лабораторных условиях согласно принятому технологическому режиму производства древесно-волокнистых плит получали древесно-волокнистую массу путем размола в две ступени (дефибратор, рафинатор). Степень помола массы на первой ступени - 11-12 ДС, на второй - 22-24 ДС, или 11,5 ШР, фракционный показатель качества волокна - 33 г. В полученную древесноволокнистую массу добавляли фенолоформальдегидную смолу, парафиновую эмульсию, водный раствор серной кислоты и предварительно замоченную кору с установленными и принятыми размерами и заданным количеством массы. Отлив ковра и прессование плит производили на лабораторном оборудовании согласно режимам технологического процесса полученя ДВП мокрым способом. Эксперимент реализовывался при всех прочих равных условиях с добавлением сосновой коры. Каждый опыт дублировался пять раз.
В качестве выходных параметров эксперимента, определяющих качество древесно-волокнистых плит, согласно ГОСТу 4598-86 «Плиты древесноволокнистые мокрого способа производства», приняты предел прочности при статическом изгибе, плотность, набухание по толщине и водопоглощение за 24 ч.
Обсуждениерезультатов
Внешний вид полученных в результате эксперимента плит представлен на рисунке.
Из рисунка видно, что внешний вид древесно-волокнистых плит зависит не только от количества коры, но и от размеров частиц коры в плите. Плиты с содержанием коры 18% к а.с.в и размерами коры
0,6 мм отличаются неоднородностью окраски и большой шероховатостью.
Результаты экспериментальных исследований, полученных при проведении эксперимента, приведены в таблице.
Анализ полученных результатов позволяет говорить о том, что на прочность и гигроскопичность готовой продукции оказывает существенное влияние не только количество коры в древесно-волокнистой плите, но и ее размеры. Однако существенного влияния размеров частиц коры на плотность плиты не уста -новлено, но увеличение процентного содержания коры в плите значительно снижает плотность. Так, при увеличении содержания коры в плите на 16% плотность снижается в среднем на 150 кг/м3.
Древесно-волокнистые плиты с меньшими размерами частиц коры обладают наилучшими показателями по величине предела прочности при статическом изгибе, а также по набуханию и водопоглощению за 24 ч. Причем наблюдается тенденция улучшения показателей по прочности, набуханию и водопоглощению при увеличении содержания коры от 2 до 10%, дальнейшее повышение содержания коры до 18% ухудшает физико-механические характеристики. Так, предел прочности при статическом изгибе при содержании коры 10% существенно превышает предел прочности образцов с содержанием коры 2 и 18%, к тому же этот образец имеет наименьшее набухание и соответствует требованиям ГОСТа 4598-86.
Внешний вид плит с добавлением коры сосновой.
1 - содержание коры 2%, размер коры 0,4 мм; 2 - содержание коры 2%, размер коры 0,6 мм;
3 - содержание коры 18%, размер коры 0,4 мм;
4 - содержание коры 18%, размер коры 0,6 мм;
5 - содержание коры 10%, размер коры 0,5 мм
Результаты эксперимента
№ опыта Входные факторы Выходные факторы
Размер коры, мм Содержание коры, % Плотность, кг/м3 Прочность, МПа Набухание, % Водопоглощение, %
1 0,4 2 1026,63 39,6 25,97 31,48
2 0,6 2 1029,17 37,6 27,7 35,12
3 0,4 18 880,09 29,4 20,5 23,97
4 0,6 18 874,36 21,3 22,5 28,89
5 0,5 10 937,88 44,6 15,84 25,3
ДВП марки Т по ГОСТ4598-86 800-1000 не менее 33 не более 23 не нормируется
Выводы
При содержании коры 18% существенно изменяется цвет готовой продукции, поэтому применение способа глубокого крашения будет затруднено. Отделка таких плит пленками нежелательна из-за повышения шероховатости поверхности, в большей степени это касается плит с размерами коры 0,6 мм.
Фракционный состав коры оказывает также влияние на прочность, набухание и водопоглощение древесно-волокнистой плиты, с уменьшением размеров коры эти показатели улучшаются. Наилучшие показатели по прочности, набуханию и водопоглощению достигаются при содержании коры в количестве 10% от массы абсолютно сухого волокна.
Исследования по разработке способа использования измельченной до определенного гранулометри -ческого состава коры в производстве древесно-волокнистых плит являются перспективными, так как направлены на решение целого ряда технологических, экологических и экономических задач. Частичная замена исходного сырья (древесного волокна) измельченной корой повышает процент комплексного использования сырья на предприятии и снижает себестоимости древесно-волокнистых плит. Использование коры в качестве наполнителя и упрочняющей добавки в производстве ДВП уменьшает токсичность готовой продукции и улучшает экологическое состояние промышленных площадок деревообрабатывающих предприятий, снижая затраты на вывозку и утилизацию коры.
Список литературы
1. Никишов В.Д. Комплексное использование древесины. М., 1985. 264 с.
2. Житков A.B. Утилизация древесной коры. М., 1985. 136 с.
3. Зыков Ф.И. Основные направления использования древесной коры и исследованияе механизмов для ее измельчения // ЦНИИМОД. Научные труды. Лесопильное производство. Архангельск, 1966. Вып. 20. С. 111-144.
Поступило в редакцию 16 февраля 2012 г.
Lazareva L.I. *, Chistova N.G., Medvedev S.O. THE USE OF BARK IN OBTAINING WOOD-FIBER PLATES Siberian State Technological University, Lesosibirsk branch, Pobeda Street, 29, Lesosibirsk, 662543 (Russia), e-mail: lazarewa.lyuba @yandex.ru
The article presents experimental studies on the development of ways how to use the powdered bark in manufacture of wood-fiber plates. The results of studies are aimed to solve different people s and economic problems including environmental problems.
Keywords: Water absorption, wood-fiber plate, bark, swelling, parameter of the fractional structure, density, the ultimate strength in static bending, degree of grinding, tannins.
References
1. Nikishov V.D. Kompleksnoe ispol’zovanie drevesiny. [Integrated use of wood]. Moscow, 1985, 264 p. (in Russ.).
2. Zhitkov A.V. Utilizatsiia drevesnoi kory. [Disposal of tree bark]. Moscow, 1985, 136 p. (in Russ.).
3. Zykov F.I. TsNIIMOD. Nauchnye trudy. Lesopil’noeproizvodstvo. Arkhangelsk, 1966, no. 20, pp. 111-144. (in Russ.).
Received February 16, 2012
* Corresponding author.
