Разработка технологической последовательности производства композиционной фанеры с применением костры льна

ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

ют влияние не только на качество обработанной поверхности, но и значительно снижают стойкость инструмента, особенно из твердых сплавов и поликристаллических алмазов.

Библиографический список

1. Любченко, В.И. Резание древесины и древесных материалов: учебник для вузов / В.И. Любченко.

- М.: МГУЛ, 2002. - 310 с.

2. Суханов, В.Г. Резание древесины и дереворежущий инструмент / В.Г. Суханов, В.В. Кишенков.

- М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2005. - 168 с.

РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

производства композиционной фанеры

С ПРИМЕНЕНИЕМ КОСТРЫ ЛЬНА

С.А. УГРЮМОВ, доц. каф. механической технологии древесины КГТУ, канд. техн. наук,

Е.А. БОРОВКОВ, студент КГТУ,

А.Е. ЩЕРБАКОВ, студент КГТУ

В последние годы наметился рост производства и переработки льна как в России, так и во всем мире, что обусловлено повышенным интересом к производству и потреблению льняных тканей и одежды, которые обладают повышенными экологическими и эксплуатационными качествами. В связи с этим возрастает количество образующихся отходов - костры, которая, как правило, не находит экономически выгодного применения.

Однако костра льна является эффективным материалом для переработки в материалы различного назначения, что обусловлено особенностями ее физико-химического строения и дешевизной. Возможны различные направления использования костры льна, основные из которых следующие:

1. Вывоз костры на поля запахивания с целью ее перегнивания и использования как удобрения почвы.

2. Сжигание костры льна для производства тепловой энергии в специальных топках котельных с полным сгоранием, исключающим оседание золы, и наоборот, с образованием золы и ее последующим использованием в качестве удобрений. Кроме этого на основе костры могут формоваться топливные брикеты для использования населением или котельными предприятий.

3. Льняная костра по химическому строению сходна с древесиной, она содержит много стойких химических соединений - лигнин, целлюлозу, высокополимерные пентозаны [1, 2], поэтому может склеиваться с применением клеев на основе традиционных смол, применяемых в деревообработке. Частицы костры образуют фракцию, пригодную для использования в плитном производстве без дополнительной обработки. Начальная влажность костры, поступающей с льноперерабатывающих заводов, составляет от 12 % до 30 %, что позволяет снизить затраты на сушку в сравнении с производством древесностружечных плит. На основе костры возможно изготовление конструкционных строительных и мебельных плит плотностью от 600 кг/м3 и теплоизоляционных плит плотностью порядка 300 кг/м3. Данная технология разработана и освоена в Чехии, Польше, России [3, 4]. Недостатком данной технологии является необходимость выделения из костры пылевидной фракции и волокна с целью снижения расхода связующего и повышения физико-механических свойств плит.

4. Костра может использоваться в комбинированных древесностружечных плитах. При этом основу прочности плите будет при-

Рис. 6. Фреза с индивидуальной стружечной канавкой под каждый режущий элемент

При уменьшении диаметра фрезы снижается жесткость системы и ее виброустойчивость. В процессе резания возникают низкочастотные и высокочастотные автоколебания переменной амплитуды. Они оказыва-

120

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2007

ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

давать внутренний слой из древесной стружки, желательно плоской резаной, а наружные слои на основе костры льна будут создавать мелкоструктурную поверхность. При этом сокращаются затраты на поверхностную обработку плит (шлифование) и уменьшается количество образующихся отходов.

5. С 1985 г. известна технология производства тепло- звукоизоляционных плит малой плотности и с малым содержанием связующего (MDF). Они состоят из разво-локненных частиц костры с добавлением до 8 % смолы и 1 % парафина. Выпуск таких плит освоен в Таиланде, Великобритании и Канаде [4]. При производстве плит MDF костра не требует предварительной очистки, измельчения и сортировки. Эта технология очень проста. Она заключается в разволокне-нии увлажненной костры на дефибрилляторе и приготовлении однородной кострово-клеевой массы. После структурной гомогенизации смеси идет легкое формование плит нужной конфигурации. Плиты обладают высокой структурной однородностью, мелкоструктурной поверхностью и необходимой формой.

6. Костра может быть использована для изготовления плит без вяжущего. Данное производство включает процессы замачивания костры для ее разволокнения и формования, затем ведется обезвоживание плит пневмоотсосами или валковыми прессами, завершает процесс сушка плит. Полученные данным методом плиты имеют малую плотность (250-420 кг/м3), обладают высокими звуко- и теплоизоляционными свойствами, могут быть использованы в строительстве.

7. В льняной костре содержится до 64 % целлюлозы [1,2], тогда как в древесине лиственных пород ее содержится до 47 % , в хвойных породах - до 58 % [5]. Содержание легкогидролизуемой части (пентозанов) в костре меньше, чем в древесине, поэтому применение костры в производстве плит с минеральными вяжущими, например с цементом, вполне оправдано. При этом воздействие так называемых «цементных ядов» на процесс структурообразования материала существенно снижается, а физико-механические показатели продукции возрастают.

Экономически выгодной можно считать переработку костры льна в плитные клееные материалы конструкционного или теплоизоляционного назначения, так как при относительно невысоких затратах на сырьевые материалы и связующее происходит выпуск качественной продукции с физикомеханическими показателями, сравнимыми с показателями традиционных клееных древесных материалов.

По литературным данным [3] и результатам проведенных предварительных экспериментов выяснено, что прочность клееных плитных материалов на основе костры льна на 10-20 % ниже аналогичных древесных, что объясняется меньшей когезионной прочностью отдельных частичек костры, деформированных и частично разрушенных в процессе первичной обработки. Поэтому с целью повышения прочности конструкционных материалов на основе костры льна рекомендуется комбинация древесных материалов и материалов на основе костры.

Эффективным можно считать производство композиционной фанеры, наружные слои которой состоят из взаимно перпендикулярных слоев лущеного шпона, а внутренним заполнением является клеевая композиция на основе костры льна по принципу изготовления костроплит [6]. Основу прочности данному материалу придают слои лущеного шпона, при этом его расход на единицу продукции существенно снижается. Чем больше толщина композиционной фанеры и меньше толщина шпона в наружных слоях, тем меньше себестоимость готовой продукции.

Производство композиционной фанеры можно организовать по одно- и двухстадийной схемам. В первом случае сборка пакетов шпона для нижнего и верхнего слоев фанеры, насыпка внутреннего слоя, подпрессовка и горячее прессование материала должно осуществляться за один общий цикл на одной технологической линии. Во втором случае возможно изготовление в отдельном потоке тонких плит для внутреннего слоя (костроплит), а их облицовывание слоями шпона должно осуществляться на другом технологическом потоке.

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2007

121

ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ

Рисунок. Блок-схема технологии производства композиционной фанеры

Менее трудоемок, технологичен и экономически выгоден первый вариант производства композиционной фанеры по одностадийной схеме. Поэтому данный вариант принят за основу при разработке технологической последовательности ее производства. Разработанная блок-схема процесса представ-

лена на рисунке. Производство начинается с подготовки исходного сырья. Доставленная костра должна быть высушена до влажности 2-3 % и отсортирована для удаления очеса и пылевидной фракции, наличие которых приводит к снижению прочности материала. Доставленные лесоматериалы должны прой-

122

ЛЕСНОЙ ВЕСТНИК 6/2007