ПЕРЕРАБОТКА ОТХОДОВ ОКОРКИ И ПОЛИМЕРОВ В ДРЕВЕСНО-ПОЛИМЕРНЫЙ КОМПОЗИТ

Переработка отходов деревообработки и отходов вторичных полимеров бытового назначения является комплексной задачей. Предлагаемый способ использования коры позволяет комплексно подойти к вопросу утилизации отходов. Разрабатываемые древесно-полимерные материалы могут изготавливаться как на основе исходной коры хвойных пород, так и на основе коры хвойных пород древесины, прошедшей экстракцию горячей водой. Полученный водный экстракт после обработки коры может использоваться в дубильно-экстрактном производстве, например, для дубления кожи. Одновременно решается задача переработки отходов полимеров бытового назначения.

Одним из главных преимуществ производства предлагаемых древесно-полимерных материалов по сравнению с аналогами является использование при их изготовлении всех отходов деревообрабатывающей промышленности и вторичных отходов полимеров.
Производство таких материалов является безотходным, так как образующиеся отходы древесно-полимерных материалов могут быть использованы вторично в технологическом процессе.
Целью проекта являлось изучение возможности использования отходов окорки и вторичных отходов полимеров для создания древесно-полимерных композиций не уступающих по своим свойствам традиционным древесно-полимерным материалам изготовленным из измельченной древесины хвойных и лиственных пород.
Анализ литературных данных позволяет отметить следующее:
1 Рынок древесно-полимерных материалов в России работает только с готовыми изделиями. Российское производство представлено только несколькими производителями: компания «Поливуд», СК «Пластика», ООО «Стандарт Полипласт» и некоторыми другими. Данные предприятия работают на импортном оборудовании по зарубежным патентам.
2 Физико-механические свойства изделий из древесно-полимерных материалов имеют достаточно высокие прочностные характеристиками, что объясняет широкую область их применения.
3 Расширение диапазона применяемых сырьевых материалов с сохранением физико-механических свойств древесно-полимерного материала является актуальной проблемой, особенно при использовании в качестве матрицы «мягких» полимеров.
В данной работе были поставлены следующие задачи исследований:
1 Разработать технологические параметры и режимы изготовления изделий из древесно-полимерного материала на основе отходов окорки хвойных пород древесины, в том числе прошедших экстракцию горячей водой и бытовых отходов полимеров.
2 Изучить физико-механические свойства полученных древесно-полимерных материалов и провести сравнительный анализ свойств с древесно-полимерным материалом на основе традиционного наполнителя древесины.

В жестких условиях конкуренции производителипостоянно ищут способы увеличения рентабельности продукции. Самым эффективным способом является переработка отходов производства.

Древесно-полимерные материалы изготовляются из отходов деревообработки и вторичных полимеров. Традиционно  используется древесная мука.

Новизна и оригинальность предлагаемого способа заключается в использовании для производства древесно-полимерных материалов отходов окорки древесины хвойных пород. При этом предлагается изготавливать ДПМ как на основе исходной коры хвойных пород, так и на основе коры, прошедшей экстракцию горячей водой.  Полученный водный экстракт после обработки коры может использоваться в дубильно-экстрактном производстве.

В работе использованы аналитический и экспериментальный методы исследований. При реализации аналитического метода использован метод литературного поиска, метод мозговой атаки и метод анкетного опроса с целью выявления наиболие значимых компонентов изучаемого вопроса. Экспериментальный метод реализован с использованием планирования эксперимента по плану  Бокса.

Изготовление материалов, испытания физико-механичеких свойств проводилось согласно стандартным методикам.

Для исследования применялась кора и древесина хвойных пород, отобранная на лесосеке в Богучанском районе Красноярского края и измельченная до состояния древесной муки на кафедре ТКМ и М СибГТУ. В качестве полимера использовали поливинилхлорид (ГОСТ 14332-78),полистирол (ГОСТ 20282-86) и полиэтилен (ГОСТ 25981-83).

Переработка отходов окорки и отходов полимеров бытового назначения позволяет одновременно решить две разнонаправленные задачи: утилизировать кору в значительных объемах образующуюся на деревообрабатывающих предприятиях и организовать переработку отходов бытовых полимеров, загрязняющих окружающую среду, создать производство с замкнутым циклом комплексной переработки древесины.

В результате проведенной научно-исследовательской работы были сделаны выводы и даны рекомендации:

1 Возможность использования для изготовления древесно-полимерных композиций коры хвойных пород древесины  и отходов бытовых полимеров достоверно установлена.

2 Водопоглощение и разбухание древесно-полимерного материала не зависит от способов обработки коры.

3 Прочность древесно-полимерных материалов на основе исходной коры соответствует требованиям, предъявляемым к древесно-полимерным композитам, но при использовании коры прошедшей экстракцию имеет тенденцию к снижению.

4 Режим прессования древесно-полимерного материала в первую очередь определяется температурой плавления используемого в смеси полимера.

5 Рекомендованы следующие режимы прессования ДПМ на основе:

- полиэтилена -        давление прессования 3,5 МПа;

                                  удельная продолжительность выдержки 4,0 мин/мм;

                                  температура прессования 130 °С;

- полистирола -    давление прессования 4,0 МПа;

                                   удельная продолжительность выдержки 4,0 мин/мм;

                                   температура прессования 220 °С;

- поливинилхлорида -  давление прессования 3,5 МПа;

                            удельная продолжительность выдержки 4,0 мин/мм;

                            температура прессования 120 °С.

Сравнительный анализ физико-механических свойств древесно-полимерных материалов, изготовленных в лабораторных условиях на основе исходной коры и коры прошедшей экстракцию и промышленных образцов на основе древесной муки и первичных полимеров показал, что  свойства древесно-полимерных материалов на  основе коры отличаются от свойств промышленных образцов не более чем  на 5-10 %.

Таким образом, для производства древесно-полимерных композиций, возможно использовать кору хвойных пород, при этом получаемый материал имеет высокие показатели физико-механических свойств.

1 Научно-технический реферативный сборник “Плиты и фанера” выпуск 5 Москва1986, МИНЛЕСБУМПРОМ СССР.
2 Научно-технический реферативный сборник “Фанера и плиты” выпуск 4, Москва, 1974, ВНИПИЭМлеспром.
3 Ушанова, В.М. Основы научных исследований. Контроль качества и экстрагирование растительного сырья [Текст]/ В.М. Ушанова. – Красноярск: СибГТУ, 2004. – 168 с.
4 Филиппович, А.А., Технология композиционных материалов. Основы научных исследований. Первичная статистическая обработка результатов эксперимента: Учебное пособие [Текст]/ А.А. Филиппович, А.И. Криворотова. – Красноярск: СибГТУ, 1999. – 72 с.
5 Клесов, А.А. Древесно-полимерные композиты [Текст]/ А.А. Клесов. – СПб.: Научные основы и технологии, 2010. – 736 с.
6 Патент РФ №2484110, C08L97/02. Древесно-полимерная композиция [Текст] / Ушанова В.М., Криворотова А.И. – опубл. 10.06.2013.

Recycling wood waste and secondary polymers domestic purposes is a complex task. The proposed method allows the use of the bark comprehensive approach to the issue of waste management. Developed wood-polymer materials can be manufactured, held as the hot water extraction is based on the original softwood bark and bark based on softwood. The resulting aqueous extract, after treatment of bark tannins can be used in the production of the extract, for example for tanning leather. At the same time solve the problem of recycling waste household purpose polymers.