CC BY
60
ПЕРЕРАБОТКА ВТОРИЧНЫХ ДРЕВЕСНЫХ ВОЛОКОН В ПРОИЗВОДСТВЕ ДРЕВЕСНОВОЛОКНИСТЫХ ПЛИТ
Рубинская А.В., Матыгулина В.Н. (Лф СибГТУ, г. Лесосибирск, РФ)
In the given work questions of catching of a wood fibre from sewage of manufacture of wood-fiber plates and its return to the basic manufacture are considered. And also influence on physicomechanical indicators FBP of presence of secondary wood pulp as a part of the basic composition.
Важнейшей составной частью экологической политики деревоперерабаты-вающих предприятий, производящих ДВП мокрым способом, наряду с контролем и сокращением промышленных отходов, является их утилизация. В особенности, древесные волокна, которые в значительном количестве содержатся в сточных водах данного производства [1]. Наличие древесных волокон в промышленных стоках ухудшает работу комплекса очистных сооружений данных предприятий. Утилизация производственных отходов тесно связана с возможностью снизить загрязнение биосферы, повысить эффективность производства продукции, сохранить лесные массивы.
Для решения существующей задачи на предприятиях лесного комплекса предлагается улавливание вторичных древесных волокон с помощью флотации диспергированными пузырьками воздуха, что, на наш взгляд, является наиболее приемлемым и эффективным в условиях данных производств, по сравнению с существующими способами.
В результате очистки оборотной воды образуется волокносодержащий осадок, состоящий, в основном, из древесных волокон, который необходимо утилизировать или возвращать в основную композицию. Таким образом, были проведены исследования по изучению возможностей использования осадка, образующегося при флотационной очистке оборотных вод производства ДВП.
Для установления предельно возможной массовой доли уловленного волокна в составе исходной древесноволокнистой композиции без снижения ее качества и качественных показателей готовой продукции экспериментально в промышленных условиях определяли плотность плит, и набухание плит, при исходной толщине 3,2 мм. Для этого, согласно плану эксперимента и выбору основных характеристик моделей, был реализован четырехфакторный эксперимент по выявлению зависимостей физико-механических показателей плит от массовой доли уловленного древесного волокна, массовой доли парафиновой эмульсии, массовой доли осадителя и температуры древесной массы. Зависимости физико-механических показателей ДВП от исследуемых параметров, с учетом введения уловленного волокна в состав основной древесноволокнистой композиции, представлены следующими выражениями:
- плотности: Pl=-4618,64-60,88c-
769,549p+2539,844k+30,5159t+28,035cp+0,669ck+0,3726ct-
-342,187pk+8,125pt-2,6145kt+2,066c2+1281,25p2 -257,422^-0,3163t2; (1)
- набухания за 24 ч:
N =-379,459-10,5986c-356,887p+235,899k+1,1225t-3,317cp+1,8142ck-
-0,0296с1-107,906рк+0,5825р1+0,223к:+0,56с2+608,416р2 -20,47к2-0,022^; (2)
Анализируя полученные уравнения, можно отметить, что, несомненно, наибольшее влияние на плотность и набухание плит по толщине оказывают количество уловленной древесноволокнистой массы, массовой доли парафиновой эмульсии и осадителя. Температура массы играет меньшую роль, но все равно коэффициенты, стоящие перед этим фактором, говорят о значимости его при исследовании данного процесса.
Зависимость плотности древесноволокнистых плит от массовой доли уловленного древесного волокна, массовой доли, гидрофобной добавки, осадителя и температуры древесной массы представлена шестью функциями отклика для анализа влияния исследуемых факторов и их парных взаимодействий на выходную величину.
Графические зависимости, построенные по полученным моделям, показывающие влияние входных факторов на выходную величину, представлены на рисунках 1 и 2.
Рисунок 1 - Зависимость плотности древ есноволокнистых плит от исследуемых факторов
На рисунке 1, а, б, в изображены зависимости плотности древесноволокнистых плит от добавления уловленного древесного волокна, парафиновой эмульсии, осадителя и температуры уловленной массы. На рисунке 1, в поверхность функции отклика наглядно показывает, что вышеперечисленные факторы оказывают весьма существенное влияние на величину плотности плит. Данная зависимость носит практически линейный характер и начинает возрастать при содержании уловленного из оборотной воды волокна более 7 % в исходной древесноволокнистой композиции, так как при увеличении массовой доли вто-
рично используемого волокна увеличивается содержание очень мелкого волокна.
Для плит марки Т по ГОСТ 4598-86 плотность должна быть не менее 800
3 3
кг/м и не более 1000 кг/м в зависимости от выпускной группы - А или Б. Так, при значении массовой доли осадителя 0,03 % и при массовой доле уловленного волокна в основной композиции от 3,5 до 10,5 % плотность меняется в следующих пределах от 880 до 960, при значении количества осадителя более 0,05 % и при содержании уловленного волокна более 7 % значение плотности выходит за пределы верхнего ограничения плотности по ГОСТ, то есть более 1000
-5
кг/м . Такая же картина наблюдается на графиках рисунка 1, а и б.
Как известно, наличие мелких волокон в составе основной древесноволокнистой композиции служит наполнителем межволоконного пространства и тем самым увеличивает плотность плит. Далее необходимо проанализировать влияние массовой доли парафиновой эмульсии на плотность плит. Из графика на рисунке 1, а видно, что при взаимодействии фактора массовой доли уловленного волокна и массовой доли парафиновой эмульсии на выходную величину влияние наличия парафиновой эмульсии незначительно.
Это можно увидеть из тех условий, что при минимальном значении с, равном 3,5 %, при массовой доли гидрофобной добавки от 0,6 до 0,8 % изменение
-5
плотности находится в следующих пределах: от 930 до 960 кг/м значение
-5
плотности не превышает 1000 кг/м при р, равной 0,7 %, и при с, равной 7%, в составе основной композиции.
Таким образом, из анализа графических зависимостей можно сделать вывод о том, что количество парафиновой эмульсии не должно превышать 0,7 %, но практически при любом содержании осадителя (в пределах рассматривае-
-5
мых значений) значение плотности будет изменяться от 930 до 1000 кг/м .
В некоторых случаях при максимальных значениях факторов плотность
-5
плит превышает 1000 кг/м , что уже не соответствует плитам марки Т, а соответствует плотности сверхтвердых плит, то есть, не изменяя технологический процесс производства ДВП, можно получать сверхтвердые плиты.
Анализ представленных зависимостей свидетельствует о возможности получения древесноволокнистой композиции с уловленным волокном, гидрофобной добавкой и различной температурой уловленной древесноволокнистой массой, соответствующей, по основным реологическим показателям, предъявленным требованиям и оказывающей сравнительно малое влияние на качественные показатели готовой ДВП. Зависимость набухания плит по толщине от массовой доли уловленного волокна, доли парафиновой эмульсии, доли осади-теля и температуры уловленной древесноволокнистой массы представлена на рисунке 2. Как следует из экспериментальных данных, представленных на рисунке 2, а, б, в изменение условий структурообразования и обезвоживания древесноволокнистой массы при содержании уловленного волокна более 7 % отрицательно влияет на качественные показатели ДВП по набуханию плит по толщине. То есть, при содержании массовой доли уловленного волокна с,%, от 3,5 до 7 % значение набухания составляет не более 23 %, а именно от 19 до 22 %. Далее при увеличении значения рассматриваемого фактора количества
уловленного волокна (с, %) более 7 %, наблюдается резкое увеличение набухания плит, так как гигроскопичность ДВП и связанные с ней процессы усадки и набухания обуславливаются тем, что узлы макромолекулярного каркаса являются гидрофильными. Преобразование и исключение этих макромолекулярных узлов обеспечивает соответствующие гидрофобные свойства.
Анализируя данные зависимости, можно сделать следующий вывод: добавляя в основную композицию уловленное волокно, массовая доля которого будет превышать 7%, невозможно получить плиты с удовлетворяющими показателями набухания плит по толщине. Естественно и закономерно то, что большое содержание мелких древесных волокон в составе древесноволокнистой композиции отрицательно влияет на набухание плит в силу того, что мелкие волокна, являясь в плите наполнителем, впитают влаги больше, чем волокно больших размеров, тем более, что они заполняют практически все межволо-
конное пространство.
в
Рисунок 2 - Зависимость набухания древесноволокнистых плит по толщине от исследуемых факторов
Анализируя данные зависимости, можно сделать вывод, что для получения значения набухания плит по толщине не более 23 % необходимо выбрать следующие параметры: к=0,03-0,05 % и 1°С=40-50 °С.
Таким образом, результаты экспериментальных исследований показали, что качество волокна, уловленного флотатором, соответствует волокну основной композиции. Расчеты показали, что максимальное количество уловленного волокна не будет превышать 7 % и составит, по расчетам, 3-4 % от общего объема волокна, тем самым возвращать в основное производство можно все уловленное в результате очистки оборотной воды древесное волокно. Исследования
также показали, что уловленное в результате флотационной очистки из оборотной воды древесное волокно можно и следует возвращать в основное производство перед отливочной машиной, не нарушая технологического процесса производства древесноволокнистых плит и не изменяя температурный режим прессования плит.
