Влияние добавки измельченной хвои на качественные показатели древесноволокнистой плиты

УДК

674.817-41

DOI:

https://doi.org/10.37482/0536-1036-2021-3-125-132

Аннотация

До недавнего времени в лесной промышленности признавался ценным только ствол дерева, а все остальное, в том числе крона, считалось отходами. Отходы лесозаготовок загромождали лесосеки и создавали благоприятную среду для размножения вредителей, а также способствовали возникновению пожаров. Сейчас в лесозаготовительной отрасли древесная зелень выступает сырьем для производства гранулированного топлива; в лесохимическом комплексе – для изготовления хлорофиллокаротиновых паст, хлорофиллина натрия, хвойного лечебного экстракта; в агропромышленном производстве – для получения хвойно-витаминной муки. Древесноволокнистые плиты широко применяются в домостроении в качестве конструкционных, отделочных и изоляционных материалов. Достоинством этих плит является возможность придания им специальных свойств: огнестойкости, водостойкости, биостойкости, звукоизоляционной и теплоизоляционной способностей – за счет добавления в композицию на стадии изготовления различных компонентов. С целью расширения сырьевой базы для производства древесноволокнистых плит выполнены исследования влияния добавки хвойной муки на качественные показатели и физико-механические характеристики готового изделия. Обоснована возможность применения данного сырья в виде хвойной муки при производстве древесноволокнистых плит. Показано влияние процентного содержания муки из хвои в общем объеме древесноволокнистой массы и размеров частиц на качественные показатели материала. Получены статистическо-математические уравнения и графические зависимости, позволяющие прогнозировать характеристики древесново- локнистых плит при заданном содержании и размерах частиц муки из древесной зелени хвойных пород. Определены оптимальные размеры данных показателей, при которых физико-механические свойства готовой продукции соответствуют требованиям ГОСТ а.
Финансирование: Исследование выполнено при поддержке гранта Президента РФ для молодых ученых – кандидатов наук МК-1902.2019.6. Проект «Разработка и внедрение эффективной технологии комплексной переработки лесосечных отходов» подготовлен при поддержке Красноярского краевого фонда науки.

Сведения об авторах

М.А. Зырянов, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: N-6950-2016, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4525-2124
С.О. Медведев, канд. экон. наук; ResearcherID: N-8240-2016, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7459-3150
А.П. Мохирев, канд. техн. наук, доц.; ResearcherID: N-9961-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1692-3323
Лесосибирский филиал Сибирского государственного технологического университета науки и технологий им. академика М.Ф. Решетнёва, ул. Победы, д. 29, г. Лесосибирск, Красноярский край, Россия, 662543; e-mail: zuryanov13@mail.ru, medvedev_serega@mail.ru, ale-mokhirev@yandex.ru

Ключевые слова

древесноволокнистая плита, прочность при статическом изгибе, плотность древесноволокнистой плиты, древесная зелень, хвоя, отходы, волокно, порубочные остатки

Для цитирования

Зырянов М.А., Медведев С.О., Мохирев А.П. Влияние добавки измельченной хвои на качественные показатели древесноволокнистой плиты // Изв. вузов. Лесн. журн. 2021. № 3. С. 125–132. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-125-132

Литература

1. Безруких Ю.А., Медведев С.О., Алашкевич Ю.Д., Мохирев А.П. Рациональное природопользование в условиях устойчивого развития экономики промышленных предприятий лесного комплекса // Экономика и предпринимательство. 2014. № 12-2.
С. 994–996. Bezrukikh Yu.A., Medvedev S.O., Alashkevich Yu.D., Mokhirev A.P. Environmental Management in the Conditions for Sustainable Economic Development Industrial Forestry Complex Enterprises. Ekonomika i predprinimatel’stvo [Journal of Economy and entrepreneurship], 2014, no. 12-2, pp. 994–996.
2. Гончаров В.Н. Теоретические основы размола волокнистых материалов в ножевых машинах: дис.  д-ра техн. наук. Л., 1990. 474 с. Goncharov V.N. Theoretical Foundations of Grinding Fibrous Materials in Knife Machines: Dr. Eng. sci. Diss. Leningrad, 1990. 474 p.
3. Зырянов М.А., Дресвянкин И.А., Рубинская А.В. Экспериментально-теоретическое обоснование физико-химических превращений древесной биомассы в технологии производства древесноволокнистых плит // Инж. вестн. Дона. 2016. № 4. Режим доступа: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/n4y2016/3841 Zyryanov M.A., Dresvyankin I.A., Rubinskaya A.V. Experimental and Theoretical Study of Physical and Chemical Transformations of Woody Biomass in the Production Technology of Fibreboard. Inženernyj vestnik Dona [Engineering Journal of Don], 2016, no. 4.
4. Зырянов М.А., Чистова Н.Г., Лазарева Л.И. Совершенствование работы размольного участка производства древесно-волокнистых плит мокрым способом // Химия растительного сырья. 2011. № 3. С. 193–196. Zyryanov M.A., Chistova N.G., Lazareva L.I. Improving the Work of the Grinding Site for the Production of Fiberboard by the Wet Method. Khimija Rastitel’nogo Syr’ja [Chemistry of plant raw material], 2011, no. 3, pp. 193–196.
5. Зырянов М.А., Чистова Н.Г., Швецов В.А., Зарипов  З.З. Переработка древесных отходов в производстве древесно-волокнистых плит // Вестн. КрасГАУ . 2010. № 4. С. 288–291. Zyryanov M.A., Chistova N.G., Shvetsov V.A., Zaripov Z.Z. Wood Waste Processing for the Wood-Fiber Panels Production. Vestnik KrasGAU [The Bulletin of KrasGAU], 2010, no. 4, pp. 288–291.
6. Коротаев Э.И., Симонов В.И. Производство строительных материалов из древесных отходов. М.: Лесн. пром-сть, 1972. 144 с. Korotayev E.I., Simonov V.I. Production of Building Materials from Wood Waste. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1972. 144 p.
7. Мохирев А.П., Аксенов Н.В., Шеверев О.В. О рациональном природопользовании и эксплуатации ресурсов в Красноярском крае // Инж. вестн. Дона. 2014. № 4-1. Режим доступа: http://ivdon.ru/ru/magazine/archive/N4y2014/2569 Mokhirev A.P., Aksenov N.V., Sheverev O.V. On the Rational Management and Exploitation of Resources in the Krasnoyarsk Region. Inženernyj vestnik Dona [Engineering Journal of Don], 2014, no. 4-1.
8. Никишов В.Д. Комплексное использование древесины. М.: Лесн. пром-сть, 1985. 264 с. Nikishov V.D. Integrated Use of Wood. Moscow, Lesnaya promyshlennost’ Publ., 1985. 264 p.
9. Чистова Н.Г., Алашкевич Ю.Д. Подготовка древесного волокна в производстве древесноволокнистых плит // Изв. вузов. Лесн. журн. 2009. № 4. С. 123–128.Chistova N.G., Alashkevich Yu.D. Preparation of Wood Fiber for Fiberboard Production. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2009, no. 4, pp. 123–128. URL: http://lesnoizhurnal.ru/upload/iblock/22b/22be9800bbc205d4ddd76006f1a62e21.pdf
10. Bens O., Hüttl R.F. Energetic Utilisation of Wood as Biochemical Energy Carrier – a Contribution to the Utilisation of Waste Energy and Landuse. International Journal of Thermal Sciences, 2001, vol. 40, iss. 4, pp. 344–351. DOI: https://doi.org/10.1016/S1290-0729(00)01220-5
11. Chornyy O. Influence of the Bretton Woods Institutions on Economic Growth: Literature Survey for Transitional Economic Systems. Economics & Sociology, 2011, vol. 4, no. 2, pp. 32–41. DOI: https://doi.org/10.14254/2071-789X.2011/4-2/4
12. Fergusоn W. Wood Pulp Is Surprise New Wonder Material. New Scientist, 2012, vol. 215, iss. 2878, p. 24. DOI: https://doi.org/10.1016/S0262-4079(12)62122-8
13. Forests and Forestry in Sweden. Stockholm, Royal Swedish Academy of Agriculture and Forestry (KSLA), 2015. 24 p. Available at: https://www.skogsstyrelsen.se/globalassets/in-english/forests-and-forestry-in-sweden_2015.pdf (accessed 12.03.20).
14. Goldstein J. Finding New Markets for Local Waste Wood. BioCycle, 2002, vol. 43, no. 12, p. 30.
15. Hellen E. Beyond Paper and Board – Leap in Resource-Efficiency with Nanocellulose and New Forming Techniques. Forestcluster Ltd’s Annual Seminar. Helsinki, 2011. 25 p.
16. Mokhirev A.P., Pozdnyakova M.O., Medvedev S.O., Mammatov V.O. Assessment of Availability of Wood Resources Using Geographic Information and Analytical Systems (the Krasnoyarsk Territory as a Case Study). Journal of Applied Engineering Science, 2018, vol. 16, no. 3, pp. 313–319. DOI: https://doi.org/10.5937/jaes16-16908
17. Shi S.Q., Gardner D., Pendleton D., Hoffard T. Timber Production from Reclaimed Creosote-Treated Wood Pilings: Economic Analysis and Quality Evaluation. Forest Products Journal, 2001, vol. 51, no. 11-12, pp. 45–50.
18. Wood Waste Reduction. Pollution Prevention Institute. Topeka, Kansas State University, 2006. 12 p.
19. Zozulya V.V., Romanchenko O.V., Zuykov A.V., Sergeeva A.Yu., Medvedev S.O., Zozulya I.V. Financial Stimulation of Forest Resources Deep Processing. Journal of Advanced Research in Law and Economics, 2017, vol. 8, no. 1, pp. 312–318.
20. Zozulya V.V., Sakhanov V.V., Medvedev S.O., Bezrukih Y.A., Romanchenko O.V. The Features of Industrial Modernization Management in Forest Complex. Proceedings of the 17th International Multidisciplinary Scientific GeoConference Surveying Geology and Mining Ecology Management (SGEM 17). Albena, SGEM, 2017, pp. 927–934.

Ссылка на английскую версию:

Effect of Addition of Chopped Needles on the Fiberboard Quality Indicators

EFFECT OF ADDITION OF CHOPPED NEEDLES ON THE FIBERBOARD QUALITY INDICATORS

Mikhail A. Zyryanov, Candidate of Engineering, Assoc. Prof.; ResearcherID: N-6950-2016, ORCID: https://orcid.org/0000-0003-4525-2124
Sergey O. Medvedev, Candidate of Economics; ResearcherID: N-8240-2016, ORCID: https://orcid.org/0000-0001-7459-3150
Aleksandr P. Mokhirev, Candidate of Engineering, Assoc. Prof.; ResearcherID: N-9961-2019, ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1692-3323
Lesosibirsk Branch of Reshetnev Siberian State University of Science and Technology, ul. Pobedy, 29, Lesosibirsk, Krasnoyarsk Krai, 662543, Russian Federation; e-mail: zuryanov13@mail.ru, medvedev_serega@mail.ru, ale-mokhirev@yandex.ru

Abstract. Until recently, only the trunk of a tree was recognized as valuable in the forest industry, and everything else, including the crown, was considered waste. Logging wastes cluttered felling sites and created a favorable environment for habitation and reproduction of forest pests, as well as contributed to the emergence of forest fires. Today, wood greens are used as a raw material in the logging industry for the production of pellet fuels; in the woodchemical complex for the manufacture of chlorophyll-carotene pastes, sodium chlorophyllin, and coniferous healing extract; in agro-industrial production to obtain coniferous vitamin flour. Analysis of literature sources showed that fibreboards are widely used in housing construction as structural, finishing, and insulating materials. The advantage of fibreboards is the ability to impart special properties to them, such as fire resistance, water resistance, biostability, soundproofing, and heat-insulating ability by adding various components to the fibreboard at the manufacturing stage. Studies of the effect of adding coniferous flour on the quality indicators and physical and mechanical parameters of the finished fiberboard have been carried out in order to solve the problem of expanding the raw material base for fiberboard production. The possibility of using this raw material in the form of coniferous flour in the production of fiberboard has been substantiated. The influence of the percentage of needle flour in the total volume of wood fiber pulp and particle size on the qualitative indicators of the material is shown. Statistical and mathematical equations and graphical dependencies have been obtained. They allow predicting the indicators of fiberboards for a given content and particle size of flour from coniferous greens. The optimal size of the particles of coniferous flour and its content in the fibreboard at which the values of physical and mechanical indicators of the finished product meet the requirements of the State Standard GOST 4598-86 are determined.
For citation: Zyryanov M.A., Medvedev S.O., Mokhirev A.P. Effect of Addition of Chopped Needles on the Fiberboard Quality Indicators. Lesnoy Zhurnal [Russian Forestry Journal], 2021, no. 3, pp. 125–132. DOI: 10.37482/0536-1036-2021-3-125-132
Funding: The research was funded by the grant of the President of the Russian Federation for young scientists – candidates of sciences МК-1902.2019.6. The project “Development and Implementation of an Effective Technology for Integrated Processing of Logging Waste” was supported by the Krasnoyarsk Regional Fund of Science.

Keywords: fiberboard, static bending strength, fibreboard density, wood greens, needles, wastes, fiber, logging residues