Назад
164
Представлены результаты исследования химической переработки хвойной древесины, имеющей пороки. Выполнены механические испытания из полученной целлюлозы, которые представлены в графическом виде.
DAMAGED WOOD PROCESSING
Y.A. Ambrosovich, A.A. Imamov, I.I. Prikatov, M.A. Luchkin, A.L. Belozerova, D.A. Stopa
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, Krasnoyarsk, Russia
The results of the study of chemical processing of coniferous wood with defects are presented. Mechanical tests were made from the obtained cellulose, which are presented in a graphical representation.
Одним из самых выгодных видов переработки древесины является её распиловка на пиломатериалы. Для получения пиломатериалов необходим качественный пиловочник. В свою очередь качественный пиловочник получают из качественного зеленого леса. В каждой части арендуемого лесного массива отношение качественного и некачественного леса может быть разное [1].
Эти два понятия могут расходиться в том случае, если организация с территории забирает качественный лес, а весь некачественный сжигает. При этом увеличиваются затраты на сжигание неликвида, а это заработная плата сучкоподборщиков, дополнительные расходы по их доставке в лес, вывозка неликвида и продажа его по маленькой стоимости в качестве дров, нагрузка на организаторов работ. Но в тоже время при другом подходе, когда весь некачественный лес идет в переработку, не только снижаются затраты на его утилизацию, но и повышается прибыль предприятия от дополнительно полученной продукции. Именно поэтому лесхозы арендаторы стараются весь неликвидный лес по максимуму отправлять в переработку.
Единственным источником получения целлюлозы служит растительное сырье разных видов, в которое она входит в качестве одной из составных частей. Процесс получения целлюлозы сводится к освобождению ее от других веществ, входящих вместе с ней в состав растительной ткани.
Однако ни при одном из существующих промышленных способов получения целлюлозы это отделение невозможно произвести полностью. Поэтому в полученном продукте всегда остается некоторое количество сопутствующих целлюлозе веществ; с другой стороны, находящаяся в исходном сырье целлюлоза в большинстве случаев частично повреждается и даже теряется. Таким образом, конечный продукт обработки или так называемая техническая целлюлоза отличается от химически чистой целлюлозы [2].
Целлюлоза составная часть каждого растения, однако, практически далеко не каждое из них пригодно для промышленного извлечения из него целлюлозы. Решающее значение при выборе сырья имеют: содержание в нем клетчатки, весьма неодинаковое у разных растений; структурные особенности составляющих его волокон; возможность применять к нему промышленные способы обработки; качество волокнистого продукта, получаемого в результате этой обработки. Большое значение имеют также чисто экономические факторы: распространенность того или иного растительного сырья, удобство и стоимость его сбора, доставки, хранения и т.п. Вследствие этого применение в производстве целлюлозы получили растения лишь относительно немногих видов.
Из хвойных древесных пород наибольшее значение имеют ель, сосна, пихта, из лиственных – тополь разных видов, в том числе осина; береза, бук, клен и некоторые другие.
Размол – одна из важных операций бумажного производства, от которой в значительной степени зависят многие свойства бумаги [3].
Лист бумаги, отлитый из не размолотых волокнистых материалов, получается неудовлетворительным по своему строению, внешнему виду и физико-механическими свойствами. Он обладает неравномерным, облачным просветом, большой пористостью, пухлостью и малой прочностью.
Это происходит потому, что сравнительно длинные и грубые волокна сплетаются в хлопья и, оседая на сетке, дают неоднородный по структуре лист. Не размолотые волокна обладают малой пластичностью, слабо развитой поверхностью и мало гидратированы, вследствие чего такие волокна плохо связываются друг с другом в бумажном листе.
Цель размола волокнистых материалов заключается в следующем: подготовить волокнистый материал к отливу, придать ему определенную степень гидратации, сделать волокна гибкими, пластичными, увеличить их поверхность (фибрилляцией и набуханием), обеспечить лучший контакт и связь волокон в бумажном листе (придать ему прочность); придать бумажному листу путем укорочения, расщепления и фибрилляции волокон требуемую структуру и физические свойства: объемный вес, пухлость, пористость, впитывающую способность и др.
Механические воздействия на волокна в процессе их размола проявляются в рубке волокон, их раздавливании, расчесывании с отделением пучков фибрилл и образованием на поверхности волокон своеобразного ворса из отдельных фибрилл (внешняя фибрилляция).
Исследуемый материал, сосновая древесина в виде баланса, была привезена из Енисейского района Красноярского края.
На кафедре машин и аппаратов промышленных технологий СибГУ им. М.Ф. Решетнева изучена возможность химической переработки сульфатным способом делигнификации пораженной древесины насекомыми.
Цель предварительного эксперимента – изучение возможности получение сульфатной целлюлозы с хорошими механическими показателями.
Измельченная древесина в щепу подвергалась химической обработке в лабораторном автклаве. Варку проводили с дублями каждого образца, при одинаковых условиях. После варки, полученные образцы целлюлозы исследовали на определение выхода и степени непровара. Для предварительной подготовки суспензии перед экспериментами использовался лабораторный гидроразбиватель с мешалками вертикального типа. В данной работе были проведены эксперименты для определения физико-механических характеристик волокнистых материалов (целлюлоза), таких как межволоконные силы связи.
Для экспериментальных подтверждений теоретических исследований, описанных в литературных источниках, была проведена серия опытов. Размолу подвергалась сульфатная небеленая целлюлоза. Размол производился при разных концентрациях массы: 1, 2, 3, 4 и 5 % при частоте вращения ротора 150 об/мин и на разных частотах вращения: 100; 125; 150 и 175 об/мин при с = 3 %.
Межволоконные силы связи бумажных отливок с увеличением градуса помола имеют тенденцию роста и достигают более высоких значений при размоле массы концентрацией 3 %. Это объясняется увеличением площади контакта между волокнами, возникшими в связи с их переплетением в процессе формования отливки.
Из графика видно, что значение межволоконных сил связи имеет тенденцию роста до 60 °ШР, при этом максимальное значение оно достигает при концентрации массы 3 %. Это связано с тем, что в массе содержаться более длинные волокна и хорошо развита внешняя удельная поверхность волокна, что подтверждается высокими показателями разрывной длины бумажных отливок при данной концентрации, рис. 1.
Рис. 1. Зависимость межволоконных сил связи от степени помола: 1 – конценрация 1 %; 2 – 2 %; 3 – 3 %; 4 – 4 %; 5 – 5 %
Размол массы концентрацией 3 % позволяет получить бумажные отливки с высокими межволоконными силами связи. Это свидетельствует о том, что масса концентрацией 3 % обладает лучшим фракционным составом и более высоким значением средней длины волокна. Кроме того, при размоле массы концентрацией 3 % межволоконные силы связи бумажных отливок достигают более высоких значений, что объясняется увеличением площади контакта между волокнами, возникшими в связи с их переплетением в процессе формования отливки.
Список литературы
1. Ноак А. Перерабока некондиционного и нелеквидного леса. [электронный ресурс]. Режим доступа: https://andreynoak.ru/pervichnaya-derevoobrabotka/kak-pererabatyvayut-nekondicionnyj-les/. 2014. Свободный, Загл. с экрана.
2. Иванов Ю.С., Никандров А.Б., Кузнецов А.Г. Производство сульфатной целлюлозы: учеб. пособие. Ч.1 /ВШТЭ СПбГУПТД. СПб.: 2017. 77 с.
3. Фляте Д.М. Технология бумаги. Учебник для вузов. М.: Лесн. пром-сть, 1988. 440 с.
DAMAGED WOOD PROCESSING
Y.A. Ambrosovich, A.A. Imamov, I.I. Prikatov, M.A. Luchkin, A.L. Belozerova, D.A. Stopa
Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, Krasnoyarsk, Russia
The results of the study of chemical processing of coniferous wood with defects are presented. Mechanical tests were made from the obtained cellulose, which are presented in a graphical representation.
Одним из самых выгодных видов переработки древесины является её распиловка на пиломатериалы. Для получения пиломатериалов необходим качественный пиловочник. В свою очередь качественный пиловочник получают из качественного зеленого леса. В каждой части арендуемого лесного массива отношение качественного и некачественного леса может быть разное [1].
Эти два понятия могут расходиться в том случае, если организация с территории забирает качественный лес, а весь некачественный сжигает. При этом увеличиваются затраты на сжигание неликвида, а это заработная плата сучкоподборщиков, дополнительные расходы по их доставке в лес, вывозка неликвида и продажа его по маленькой стоимости в качестве дров, нагрузка на организаторов работ. Но в тоже время при другом подходе, когда весь некачественный лес идет в переработку, не только снижаются затраты на его утилизацию, но и повышается прибыль предприятия от дополнительно полученной продукции. Именно поэтому лесхозы арендаторы стараются весь неликвидный лес по максимуму отправлять в переработку.
Единственным источником получения целлюлозы служит растительное сырье разных видов, в которое она входит в качестве одной из составных частей. Процесс получения целлюлозы сводится к освобождению ее от других веществ, входящих вместе с ней в состав растительной ткани.
Однако ни при одном из существующих промышленных способов получения целлюлозы это отделение невозможно произвести полностью. Поэтому в полученном продукте всегда остается некоторое количество сопутствующих целлюлозе веществ; с другой стороны, находящаяся в исходном сырье целлюлоза в большинстве случаев частично повреждается и даже теряется. Таким образом, конечный продукт обработки или так называемая техническая целлюлоза отличается от химически чистой целлюлозы [2].
Целлюлоза составная часть каждого растения, однако, практически далеко не каждое из них пригодно для промышленного извлечения из него целлюлозы. Решающее значение при выборе сырья имеют: содержание в нем клетчатки, весьма неодинаковое у разных растений; структурные особенности составляющих его волокон; возможность применять к нему промышленные способы обработки; качество волокнистого продукта, получаемого в результате этой обработки. Большое значение имеют также чисто экономические факторы: распространенность того или иного растительного сырья, удобство и стоимость его сбора, доставки, хранения и т.п. Вследствие этого применение в производстве целлюлозы получили растения лишь относительно немногих видов.
Из хвойных древесных пород наибольшее значение имеют ель, сосна, пихта, из лиственных – тополь разных видов, в том числе осина; береза, бук, клен и некоторые другие.
Размол – одна из важных операций бумажного производства, от которой в значительной степени зависят многие свойства бумаги [3].
Лист бумаги, отлитый из не размолотых волокнистых материалов, получается неудовлетворительным по своему строению, внешнему виду и физико-механическими свойствами. Он обладает неравномерным, облачным просветом, большой пористостью, пухлостью и малой прочностью.
Это происходит потому, что сравнительно длинные и грубые волокна сплетаются в хлопья и, оседая на сетке, дают неоднородный по структуре лист. Не размолотые волокна обладают малой пластичностью, слабо развитой поверхностью и мало гидратированы, вследствие чего такие волокна плохо связываются друг с другом в бумажном листе.
Цель размола волокнистых материалов заключается в следующем: подготовить волокнистый материал к отливу, придать ему определенную степень гидратации, сделать волокна гибкими, пластичными, увеличить их поверхность (фибрилляцией и набуханием), обеспечить лучший контакт и связь волокон в бумажном листе (придать ему прочность); придать бумажному листу путем укорочения, расщепления и фибрилляции волокон требуемую структуру и физические свойства: объемный вес, пухлость, пористость, впитывающую способность и др.
Механические воздействия на волокна в процессе их размола проявляются в рубке волокон, их раздавливании, расчесывании с отделением пучков фибрилл и образованием на поверхности волокон своеобразного ворса из отдельных фибрилл (внешняя фибрилляция).
Исследуемый материал, сосновая древесина в виде баланса, была привезена из Енисейского района Красноярского края.
На кафедре машин и аппаратов промышленных технологий СибГУ им. М.Ф. Решетнева изучена возможность химической переработки сульфатным способом делигнификации пораженной древесины насекомыми.
Цель предварительного эксперимента – изучение возможности получение сульфатной целлюлозы с хорошими механическими показателями.
Измельченная древесина в щепу подвергалась химической обработке в лабораторном автклаве. Варку проводили с дублями каждого образца, при одинаковых условиях. После варки, полученные образцы целлюлозы исследовали на определение выхода и степени непровара. Для предварительной подготовки суспензии перед экспериментами использовался лабораторный гидроразбиватель с мешалками вертикального типа. В данной работе были проведены эксперименты для определения физико-механических характеристик волокнистых материалов (целлюлоза), таких как межволоконные силы связи.
Для экспериментальных подтверждений теоретических исследований, описанных в литературных источниках, была проведена серия опытов. Размолу подвергалась сульфатная небеленая целлюлоза. Размол производился при разных концентрациях массы: 1, 2, 3, 4 и 5 % при частоте вращения ротора 150 об/мин и на разных частотах вращения: 100; 125; 150 и 175 об/мин при с = 3 %.
Межволоконные силы связи бумажных отливок с увеличением градуса помола имеют тенденцию роста и достигают более высоких значений при размоле массы концентрацией 3 %. Это объясняется увеличением площади контакта между волокнами, возникшими в связи с их переплетением в процессе формования отливки.
Из графика видно, что значение межволоконных сил связи имеет тенденцию роста до 60 °ШР, при этом максимальное значение оно достигает при концентрации массы 3 %. Это связано с тем, что в массе содержаться более длинные волокна и хорошо развита внешняя удельная поверхность волокна, что подтверждается высокими показателями разрывной длины бумажных отливок при данной концентрации, рис. 1.
Рис. 1. Зависимость межволоконных сил связи от степени помола: 1 – конценрация 1 %; 2 – 2 %; 3 – 3 %; 4 – 4 %; 5 – 5 %
Размол массы концентрацией 3 % позволяет получить бумажные отливки с высокими межволоконными силами связи. Это свидетельствует о том, что масса концентрацией 3 % обладает лучшим фракционным составом и более высоким значением средней длины волокна. Кроме того, при размоле массы концентрацией 3 % межволоконные силы связи бумажных отливок достигают более высоких значений, что объясняется увеличением площади контакта между волокнами, возникшими в связи с их переплетением в процессе формования отливки.
Список литературы
1. Ноак А. Перерабока некондиционного и нелеквидного леса. [электронный ресурс]. Режим доступа: https://andreynoak.ru/pervichnaya-derevoobrabotka/kak-pererabatyvayut-nekondicionnyj-les/. 2014. Свободный, Загл. с экрана.
2. Иванов Ю.С., Никандров А.Б., Кузнецов А.Г. Производство сульфатной целлюлозы: учеб. пособие. Ч.1 /ВШТЭ СПбГУПТД. СПб.: 2017. 77 с.
3. Фляте Д.М. Технология бумаги. Учебник для вузов. М.: Лесн. пром-сть, 1988. 440 с.
