Systems. Methods. Technologies 3(35) 2017

Системы Методы Технологии . А . В . Поташев и др . Физико - механические свойства … 2017 № 3 (35) с . 120-126 121 В отечественной практике и научно - технической литературе данный вид изделий часто определяется термином « бумажное литье », которому в ГОСТ Р 53636-2009 [1] соответствует определение « листы во - локнистой массы , отлитые из целлюлозы для изготов - ления бумаги », соответствующее международному термину «molded pulp products» , или просто «molded pulp» . Технология бумажного литья существует свыше ста лет [2–4]. Начиная с первого патента , полученного M.L. Keyes [2] в 1903 г ., примерно до 1990 г . формо - ванные изделия использовались преимущественно в виде ячеек для упаковки яиц . Результаты исследований и разработок в области формирования свойств molded pulp за последние два десятилетия резко расширили возможности применения данного материала и привели к усовершенствованию технологий и созданию высо - копроизводительного оборудования [5–9]. В качестве сырья для формованных изделий ис - пользуются первичные волокна из древесины и одно - летних растений , а также вторичные волокна макула - туры . Возможность широкого использование вторич - ного сырья обусловливает все большую востребован - ность формованных изделий как ресурсосберегающих и экологичных материалов . В качестве еще одного потенциального источника для производства формованных изделий волокна авто - рами рассматриваются отходы грубого сортирования ( так называемая « сучковая масса »), образующиеся при производстве сульфатной целлюлозы . В настоящее вре - мя эти многотоннажные отходы могут направляться на повторную варку , утилизироваться в многотопливном котле , фибриллироваться на специальном размалываю - щем оборудовании и возвращаться в основной поток массы или использоваться в картонно - бумажном произ - водстве . Однако во многих случаях они просто направ - ляются на полигоны промышленных отходов [10]. Очевидно , что указанные способы утилизации либо переработки отходов сортирования целлюлозы имеют очевидные недостатки , связанные с загрязнением ок - ружающей среды и потерями сырья ( годного для даль - нейшей переработки ) при сжигании и вывозе на поли - гоны промышленных отходов , а также обусловленные повышенной сорностью и низкими физико - механическими свойствами волокон целлюлозы из сучковой массы в случаях их возвращения в состав готовой продукции . Таким образом , разработка альтер - нативного способа использования волокон , содержа - щихся в отходах сортирования небеленой целлюлозы , представляет собой актуальное технологическое и эко - логическое направление исследований . Целью работы являются анализ структурно - морфологических свойств волокон отходов грубого сортирования сульфатной целлюлозы и оценка физико - механических характеристик лабораторных образцов формованных изделий , полученных из нового вида сырья . Материалы и методы . Для проведения экспери - ментов использованы образцы отходов грубого сорти - рования ( сучковой массы ) хвойной и лиственной суль - фатной целлюлозы варочного цеха , отобранные на действующем целлюлозно - бумажном предприятии . Образцы отходов в виде так называемой сучковой массы подвергали разволокнению в лабораторном цен - тробежном размалывающем аппарате при концентра - ции 6 %. Разработку волокон отходов проводили до степени помола 14, 16, 18 и 20 о ШР . Далее из получен - ной волокнистой суспензии с концентрацией 1 % изго - тавливали образцы формованных изделий с использо - ванием листоотливного аппарата системы Рапид - Кеттен . Структура лабораторных образцов формован - ных изделий отличалась массой 1 м 2 — от 400 до 700 г , а также толщиной и плотностью . Анализ структурно - морфологических характери - стик волокон отходов грубого сортирования выполня - ли с помощью автоматического анализатора волокна L&W FiberTester. В качестве основных показателей для оценки свойств волокон использовали среднюю длину ( мм ); среднюю ширину ( мкм ); средний фактор формы ( частное от деления проекции длины волокна на его фактическую длину , % ); долю мелочи ( часть волокон в пробе , длина которых составляет менее 0,2 мм , отне - сенная к части волокон длиной более 0,2 мм , % ); сред - нее число изломов на волокно ( количество изгибов волокон , имеющих угол более 30 о , отнесенное ко всем измеренным волокнам , шт .). Для определения физико - механических характери - стик образцов структуры формованных изделий при растяжении , торцевом сжатии вдоль плоскости и при изгибе использовали соответственно разрывную маши - ну « Тестсистема 101», лабораторный испытательный пресс системы PTI , прибор Бюхеля для определения жесткости при двухточечном изгибе . Для минимизации влияния массы 1 м 2 образцов физико - механические характеристики выражены в форме индексов : удельно - го сопротивления разрыву ( кН·м / кг ), сопротивления торцевому сжатию ( кН·м / кг ) и жесткости при изгибе ( кН·см 2 / кг ). Обработку и анализ полученных результатов вы - полняли с применением стандартных статистических процедур . Обсуждение результатов . Исходные образцы от - ходов грубого сортирования в виде сучковой массы представляют собой древесное вещество , не разделив - шееся после варки целлюлозы на отдельные волокна . Соответственно , свойства данных волокон могут быть оценены только после гидромеханической обработки отходов , например , в лабораторной мельнице . Результаты измерения основных характеристик ли - ственных и хвойных волокон при различной степени их разработки в процессе разволокнения представлены в табл . 1. Там же для сопоставления приведены данные , измеренные для других образцов волокон : отходов , отделяемых при машинном сортировании лиственной и хвойной беленой целлюлозы перед сушильной маши - ной ; готовой ( товарной ) лиственной и хвойной беленой сульфатной целлюлозы . Установлено , что в заданном диапазоне степени помола средняя длина волокна для лиственной целлю - лозы в целом снижается на 11 %, для хвойной — на 8 %. При этом средняя ширина волокна и средний фак - тор формы варьируются незначительно , что обуслов - лено спецификой состояния клеточных стенок волокон