CC BY
81
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ КОСТРЫ ЛЬНА В ПРОИЗВОДСТВЕ КОМПОЗИЦИОННОЙ ФАНЕРЫ
С.А. УГРЮМОВ, доц. каф. механизации технологии деревообработки КострГТУ, канд. техн. наук
Одной из важнейших задач, стоящих перед деревообрабатывающей промышленностью, является снижение себестоимости продукции. В фанерном производстве рациональное использование сырья позволяет снижать общие материальные затраты, т.к. в общей стоимости фанеры доля сырьевых материалов занимает первое место. Как правило, стоимость фанерного сырья в себестоимости фанеры составляет 40-45 % [1].
Вовлечение в фанерное производство всех отходов лесопиления, деревообработки, лесозаготовок и перерабатывающих производств сельского хозяйства также способствует снижению себестоимости продукции и позволяет эффективно утилизировать образующиеся отходы [2].
Сельскохозяйственные отходы (костра льна, конопли, солома, отходы переработки зерновых культур и т.п.) не находят широкого применения в производстве клееных материалов. Как правило, дискретные сельскохозяйственные отходы (в частности, костра) сжигаются для производства тепло-энергии или вывозятся на поля запахивания. Однако они являются дешевым сырьем для производства плит и других прессованных материалов высокого качества.
Главные препятствия на пути эффективного применения отходов сельского хозяйства в плитном производстве - отсутствие специализированных мощностей по их переработке, нерациональное расположение и отдаленность друг от друга источников образования отходов. Сбор и транспортирование отходов на крупные предприятия зачастую затруднены и экономически невыгодны.
Для наиболее полного вовлечения сельскохозяйственных отходов в промышленное производство необходимо, наряду с
крупными предприятиями, создавать мелкие производства по выпуску плитных материалов. Это позволит увеличить выпуск материалов для строительства и мебельного производства, снизить или исключить транспортные затраты на перевозку сырья, утилизацию и сжигание отходов, улучшить экологическую обстановку.
Эффективным материалом для изготовления плит является льняная костра. Это объясняется рядом ее положительных свойств.
1. Льняная костра содержит много стойких химических соединений - лигнин, целлюлоза, высокополимерные пентозаны. Так, в льняной костре содержится до 64 % целлюлозы, тогда как в древесине лиственных пород ее содержится до 47 %, в хвойных породах - до 58 % [3, 4].
2. Частицы костры образуют фракцию, пригодную для использования в плитном производстве.
3. Частицы костры способны склеиваться, поскольку в состав костры входит как основной компонент целлюлоза. В костре древесные волокна расположены параллельно длине частиц, чего не наблюдается у других видов сырья. Костра имеет гладкую малопористую поверхность, поэтому при склеивании ее частиц требуется немного смоляного клея. Толщина отдельных кост-ринок незначительна, что позволяет получать плиты с гладкой поверхностью без дополнительной обработки (шлифования) или с незначительной обработкой.
4. Стоимость костры как сырья гораздо ниже стоимости древесины, поэтому, с экономической точки зрения, ее использование будет способствовать снижению цены на готовые плиты.
5. С технологической точки зрения, использование костры позволит уменьшить затраты на производство плит за счет изменений в технологическом процессе. На стадии подготовки сырья костра не требует дополнительного измельчения, поскольку размеры частиц соответствуют требованиям для производства плит. Костра реализуется льноперерабатывающими предприятиями с начальной влажностью от 12 % до 30 % [4], что позволяет снизить затраты на сушку по сравнению с затратами на сушку древесных частиц.
Актуальность использования костры в производстве плитных материалов обусловлена, кроме того, тем, что в настоящее время наблюдается значительный рост производства и переработки льна, особенно в районах Костромской области, что обусловлено повышенным интересом к производству льняных тканей и одежды, обладающей высокими гигиеническими свойствами.
Использование костры льна для производства костроплит описано в литературе [5, 6]. Нами предлагается использовать костру в производстве композиционной фанеры, наружные слои которой состоят из лущеного шпона, а внутреннее заполнение - из клееной композиции на основе костры.
При изготовлении композиционной фанеры необходимо создание комплекса оборудования, на котором по конвейерной технологии будет происходить формирование пакетов и их горячее прессование. Тех-
нологический процесс при этом должен включать следующие операции:
1) комплекс предварительных операций по подготовке древесного шпона, костры льна, клеевых материалов;
2) нанесение клея на промежуточные слои шпона;
3) формирование наружного слоя фанеры путем укладки сухого наружного слоя и перпендикулярного промежуточного слоя с клеем;
4) насыпка на сформированные листы шпона внутреннего слоя из костры с клеем;
5) контроль массы пакета;
6) холодная подпрессовка пакета;
7) накрывание пакета слоем шпона с клеем и перпендикулярным слоем без клея;
8) горячее прессование брикета;
9) комплекс послепрессовой обработки фанеры (охлаждение, форматная обрезка, шлифование, сортировка и др.).
В лабораторных условиях были проведены опытные запрессовки фанеры, собранной по схеме, представленной на рисунке.
Для производства образцов фанеры использовался лущеный березовый шпон номинальной толщиной 1,5 мм и клеевая композиция на основе костры льна. Общая номинальная толщина образцов составляла 12 мм, формат образцов - 320 х 320 мм2. При расчете компонентов для внутреннего слоя был использован принцип расчета составляющих применительно к производству древесно-стружечных плит.
4
4
................
................
1
'2
^2 1
Рисунок. Схема сборки композиционной фанеры: 1 - листы продольного шпона; 2 - листы поперечного шпона; 3 - клеевая композиция на основе костры льна; 4 - поверхностный слой клея
3
Таблица
Результаты испытаний композиционной фанеры
№ п/п Наименование показателя Величина показателей
Композиционная фанера Фанера общего назначения марки ФК Древесно-стружечная плита марки П-А
1 Плотность, кг/м3 721 680-740 550-820
2 Предел прочности при изгибе, МПа 84 55 18
3 Разбухание по толщине после 24 часов вымачивания, % 10,4 10-20 22
4 Объемное разбухание после 24 часов вымачивания, % 14,6 15-25 -
5 Водопоглощение после 24 часов вымачивания, % 49,0 - 30-90
Расчетная плотность внутреннего слоя была принята на уровне 800 кг/м3, при этом масса костры с учетом ее начальной влажности составила 442 г на образец.
В качестве связующего была принята карбамидоформальдегидная смола. Для изготовления внутреннего слоя в состав клеевой композиции был введен клей из расчета 20 % от массы абсолютно сухой костры, что составило 163 г жидкого клея. Для склеивания листов лущеного шпона между собой и связывания клеевой композиции с внутренними слоями шпона использовалась двухсторонняя поверхностная намазка листов поперечного шпона из расчета 120 г клея на
1 м2 поверхности.
Прессование образцов велось в гидравлическом прессе П100-400 с применением ограничительных прокладок для фиксации толщины образца при следующих режимах:
- температура плит пресса - 140 оС;
- удельное давление прессования -
2 МПа;
- продолжительность выдержки под давлением - 6 мин.
После выгрузки фанеры из пресса и ее нормализации в течение 1 суток проводился ее раскрой на образцы для определения физико-механических свойств. Результаты испытаний в сравнении с гостирован-
ными показателями фанеры общего назначения и древесно-стружечных плит представлены в таблице.
Результаты испытаний показали, что композиционная фанера на основе березового шпона и заполнителя на основе костры льна обладает высокими физико-механическими свойствами, поэтому она может найти широкое применение в строительстве, ваго-но- и контейнеростроении, а также в мебельной промышленности.
Библиографический список
1. Минин А.Н. Пути рационального использования сырья на деревообрабатывающих предприятиях. - Минск: Редакция научно-технической литературы, 1955. - 169 с.
2. Стрелкова В.П., Новикова О.М. Линии малой мощности для производства плит и других прессованных изделий из древесных и сельскохозяйственных отходов // Деревообрабатывающая пром-сть, 1993. - № 6. - С. 21-22.
3. Уголев Б.Н. Древесиноведение с основами лесного товароведения. - М: Лесная пром-сть, 1986. -386 с.
4. Справочник по заводской первичной обработке льна. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1984. -511 с.
5. Марков В.В. Первичная обработкам льна и других лубяных культур. - М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1981. - 375 с.
6. Суслов Н.Н. Проектирование предприятий первичной обработки лубяных волокон. - М: Легкая индустрия, 1973. - 375 с.
