CC BY
13<Тешетневс^ие чтения. 2016
УДК 674.815
КОМПЛЕКСНАЯ ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ В ПРОИЗВОДСТВЕ КОМПОЗИЦИОННЫХ
ДРЕВЕСНЫХ МАТЕРИАЛОВ
П. С. Шастовский, А. В. Кустов, С. П. Ереско
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: shastovsky@mail.ru
Описывается производство композиционных древесных материалов с замещением части основного сырья возвратными отходами от форматной обрезки и калибровки посредством замены шлифования фрезерованием, зачастую используемых в авиационной промышленности.
Ключевые слова: снижение расхода сырья, возвратные отходы, связующее, калибровка, замена шлифовки фрезерованием, фракционный состав, древесно-стружечные плиты.
INTEGRATED RECYCLING IN THE PRODUCTION OF COMPOSITE WOOD MATERIALS
P. S. Shastovskiy, A. V. Kustov, S. P. Eresko
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: shastovsky@mail.ru
This article describes the production of composite wood materials with replacement of the main raw material with recyclable wastes from the format trim and calibration by replacing grinding milling. This method is often used in the aviation industry.
Keywords: reduction of consuming raw materials, recyclable waste, binder, calibration, replacement of grinding milling, fractional composition, particle board.
Производство композиционных древесных материалов - одна из наиболее активно развивающихся подотраслей деревообрабатывающей промышленности. Она перерабатывает низкокачественную древесину и древесные отходы, получая при этом качественные листовые и плитные материалы, используемые в мебельной промышленности, строительстве и других отраслях.
Основной путь повышения эффективности производства композиционных материалов - разработка ресурсосберегающих технологий, предусматривающих использование всех возможных отходов лесопиления, деревообработки, лесозаготовок и образующихся отходов от самих производств ДСтП. Отходы на производствах древесно-стружечных плит образуются при форматной обрезке и калибровании по толщине, величина которых может доходить до 12 % [1]. В настоящее время из многих способов снятия припуска преимущественное право получил способ шлифования поверхности - превращающий снятый припуск в пыль, которую сжигают в топках котлов. В составе пыли присутствуют абразивные включения. При сжигании связующее (смола) пластифицируется, и в комбинации с абразивными включениями обволакивает стенки труб сложно разрушаемым и низко-теплопроводным нагаром, ухудшая работу котла (нагар удаляется только пневматическими отбойными молотками). Других способов применения пыли от шлифования древесно-компози-ционных плит не найдено.
Проведенные нами исследования по снятию припуска «организованным» резанием винтовой фрезой
[2; 3] позволило получить осмоленные древесные частицы, фракция которых соответствует для повторного использования в производстве плит.
Сложное движение режущей кромки фрезы не оставляет след на поверхности плиты, а длина стружки приближенно выражается зависимостью
I = ¡¡(РхН) + и,, (1)
где Р - диаметр фрезы (от 80 до 120 мм); h - толщина снимаемого припуска, мм; и, - подача на лезвие фрезы, мм.
Лезвие фрезы в работе установлено под углом от 15° до 30° в направлении подачи. Толщина стружки определяется припуском плиты на сторону, который может доходить до 3 мм.
По геометрии фрезы средняя толщина стружки, при фрезеровании натуральной древесины определяется по формуле (2) [1]:
аср = Я - ¡(Д2 + и,2 - 2Д ■ и, ■ ¡(ЫЯ - ^/4Д2)), (2)
где аср - средняя толщина стружки; мм; h - глубина фрезерования, мм.
Фрезерование композиционного материала отличается от фрезерования древесины тем, что под влиянием силы, приложенной к лезвию фрезы, последняя вдавливается в массу композиционного материала, вызывая упругие и пластические деформации, тем самым толщина стружки получается меньше, нежели представлено в формуле (2), из-за выкрашивания осмоленных частиц из застеклованного припуска [4].
'Комплексная переработка возобновляемого сырья
Особенностью такой стружки является то, что основная масса перерезанных сосудов древесины закупорены полимеризованым связующим (см. рисунок), что ограничивает впитывание растворов при повторном осмолении.
Из теории прессования композиционных плит известно, что для получения прочного склеивания стружечного ковра достаточно нескольких клеевых контактов между отдельно взятыми древесными частицами [5], в связи с этим осмоленная стружка целесообразна для повторного использования, обеспечи-
вая пониженный расход связующего при производстве плит до 8 % и пониженную токсичность.
Лабораторные исследования полученных плит размером 400*400 мм с включением обратных отходов в наружный и внутренние слои подтвердили принятую гипотезу о снижении токсичности, расходов на сырье-наполнитель и связующее при сохранении физико-механических показателей плиты.
Данные испытаний образцов в аккредитованной лаборатории ЗАО «Красноярский ДОК» представлены в таблице.
Микрофотографии осмоленной древесной частицы (стружки) с заглушенными порами полимеризованной смолой
Результаты испытаний в аккредитованной лаборатории ЗАО «Красноярский ДОК»
Содержание формальдегида, мг, на 100 г абсолютно сухой плиты Предел прочности при изгибе, МПа Предел прочности при растяжении, МПа
ГОСТ 27678-78 ФАКТ ГОСТ 10635-88 ФАКТ ГОСТ 10636-90 ФАКТ
До 30 24,0 Не менее 13,0 27,5 Не менее 0,35 0,91
- - Не менее 13,0 26,2 Не менее 0,35 0,63
Выводы.
1. Использование возвратных отходов - один из путей ресурсосбережения в производстве композиционных плит.
2. Качественные показатели плит с использованием отходов калибрования плит соответствуют ГОСТу по содержанию формальдегида и физико-механическим показателям.
Библиографические ссылки
1. Ермолович А. Г., Шастовский П. С. Ресурсосберегающая технология получения древесных плит низкой токсичности // Вестник КрасГАУ. 2011. № 10. С. 189-190.
2. Ермолович А. Г., Шастовский П. С., Ромашенко В. В. Выбор инструмента для обработки поверхности листовых материалов на основе древесины для снижения разнотолщинности и шероховатости // Хвойные бореальной зоны. 2008. Т. XXV, № 3-4. С. 351-352.
3. Шастовский П. С., Ереско С. П., Алашкевич Ю. Д. Экспериментальные исследования получения плит из
фрезерной стружки на лабораторном прессе и установление физико-механических характеристик // Хвойные бореальной зоны. 2015.
4. Шастовский П., Ереско С. Механика процесса обработки древесных композитных плит резанием // Вестник СибГАУ. 2015. № 1. С. 357-360.
5. Voinov N. A., Nikolaev N. A., Kustov A. V. Hydrodynamics and mass exchange in vortex rectifying column // Russian journal of applied chemistry. 2009. № 4 (82). С. 730-735.
References
1. Ermolovich A. G., Shastovsky P. S. Resource-saving technology for production of wood-based panels and low toxicity // Krasnoyarsk : KrasGAU Bulletin, 2011. № 10. P. 189-190.
2. Ermolovich A. G., Shastovsky P. S., Romashenko V. V. Selecting a tool for surface treatment of sheet materials based on wood to reduce roughness and polythickness // coniferous boreal zone. 2008. T. XXV. Number 3-4, рp. 351-352.
3. Shastovsky P. S., Eresko S. P., Alashkevich J. D.
Решетневс^ие чтения. 2016
Experimental studies produce plates of the milling chips on a laboratory press and the establishment of physical and mechanical characteristics // Coniferous boreal zone / Krasnoyarsk, 2015.
4. Shastovsky P. Eresko S. Mechanic processing wood composite cutting boards // Vestnik SibSAU. 2015. Vyp. 1, pp. 357-360.
5. Voinov N. A., Nikolaev N. A., Kustov A. V. Hydrodynamics and mass exchange in vortex rectifying column // Russian journal of applied chemistry. 2009. № 4(82). С. 730-735.
© Шастовский П. С., Кустов А. В., Ереско С. П., 2016
УДК 676.024.6
ИССЛЕДОВАНИЕ БУМАГООБРАЗУЮЩИХ СВОЙСТВ ВОЛОКНИСТОЙ МАССЫ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ ГАРНИТУРЫ С КРИВОЛИНЕЙНОЙ ФОРМОЙ НОЖЕЙ
В. И. Шуркина, Р. А. Марченко, О. Н. Федорова, Ю. Д. Алашкевич
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: Welta0007@mail.ru
Рассматривается влияние гарнитуры с ножами криволинейной формы на качество размола сульфатной беленой хвойной целлюлозы с определением отдельных бумагообразующих показателей волокнистой массы.
Ключевые слова: размол, гарнитура с криволинейной формой ножей, размалывающая гарнитура, бумагооб-разующие свойства, волокнистая масса, целлюлоза.
STUDYING PROPERTIES OF PAPERMAKING PULP WHEN USING A CURVED SHAPE BLADE SET
V. I. Shurkina, R. A. Marchenko, O. N. Fedorova, Ju. D. Alashkevich
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: Welta0007@mail.ru
This article discusses the impact of the set with curved blades on the grinding quality of bleached kraft softwood pulp with determining certain indicators of papermaking pulp.
Keywords: grinding, set with a curved shape of the blades, grinding set, papermaking properties pulp, cellulose.
Одним из эффективных путей повышения качества готовой продукции без модернизации технологического потока и, как следствие, без повышения себестоимости продукции является усовершенствование процесса размола за счет использования принципиально новых видов гарнитуры [1].
На кафедре машин и аппаратов промышленных технологий СибГАУ была разработана гарнитура с криволинейной формой ножей (см. рисунок) [2].
Ножевая гарнитура для размола волокнистых полуфабрикатов с криволинейной формой ножей
Данная гарнитура решает задачи повышения качества обработки волокнистого полуфабриката, повышения производительности и снижения энергозатрат.
Представляет интерес исследование влияния данного рисунка гарнитуры на качество размола сульфатной беленой хвойной целлюлозы с определением отдельных бумагообразующих показателей волокнистой массы, таких как средняя длина волокна, водо-удерживающая способность, межволоконные силы связи.
Проанализировав экспериментальные данные, были выбраны наиболее эффективные параметры процесса размола для гарнитуры с криволинейными ножами: концентрация волокнистой массы 3 %, частота вращения ротора 2000 об/мин и зазор между дисками ротора и статора 0,1 мм.
Для сравнения с гарнитурой криволинейной формы выбраны традиционная восьмисекторная ножевая гарнитура с углом скрещивания ножей 45° [3] и гарнитура с ударным эффектом без скоса фасок [4].
