Из сучьев, тонкомера и других лесосечных остатков можно получить целлюлозу и полуцеллюлозу с последующей выработкой картона и оберточных сортов бумаги. В настоящее время ряд научно-исследовательских институтов и комбинатов уже провел производственные опыты в этом направлении.
Опыты, проведенные в Норвегии и Швеции, показали, что из древесины сучьев хвойных деревьев производится высококачественное волокно, обладающее высокой прочностью и пластичностью, пригодное для изготовления крафт-бумаги, картона и других материалов (Коперин, 1968).
Лаборатория использования древесины и древесных отходов ЦНИИМЭ совместно с лабораторией картонов ВНИИБ, УкрНИИБ и Ленинградским институтом целлюлозно-бумажной промышленности изучали возможности использования технологической щепы из остатков лесозаготовок (ветвей, сучьев, тонкомера и вершин) в качестве сырья для получения полуцеллюлозы и картона (тарного). В процессе исследования были получены положительные результаты.
В УкрНИИБ в лабораторных условиях были проведены работы по изготовлению картона и упаковочной бумаги из отходов лесозаготовок по сульфатному и моносульфатному способу. Установлено, что остатки лесозаготовок могут быть использованы как сырье для получения полуцеллюлозы и последующей выработки картона.
В 1962 г. в Карелии Научно-исследовательским институтом лесной промышленности были проведены лабораторные и промышленные исследования по изготовлению тарного картона из отходов лесозаготовок (сучьев, вершин, откомлевок и других отходов хвойных пород), а в 1963 г. — опыты по получению тарного картона из смеси отходов, хвойных, пород и дровяной древесины в соотношении 1:1. Дровяная древесина на 60% состояла из сосны и ели и на 40% из березы и осины (Коперин, 1968).
Для лабораторных исследований и опытных выработок тарного картона на Суоярвской картонной фабрике щепу изготовляли на нижнем складе Шуйско-Виданского леспромхоза на рубильной машине ДУ-2 и сортировали на барабанной сортировке.
Ф. И. Коперин (1968) отмечает, что из щепы, содержащей от 5,5 до 16,5% коры, от 2 до 10% гнили и от 1, 8 до 2,7% технической зелени, было проведено 18 опытных варок. Они подтвердили лабораторные исследования и показали, что щепа из сучьев, ветвей и откомлевок хвойных пород, а также смесь этой щепы со щепой из дровяной древесины, содержащей до 40% березы и осины, вполне пригодна для картонного производства.
Лабораторные исследования показали, что полученный картон выдерживал продольный разрывной груз до 100 кг и выше, а сопротивление продольному излому до 2900 хвойных перегибов, т. е. картон отвечает требованиям ГОСТ 7420—69, марки К-1 и К-2.
В отделе использования отходов древесины и лесохимии Карпатского филиала УкрНИИЛХА под нашим руководством разрабатывалась тема по комплексному использованию лесосечных остатков. Сотрудники отдела в содружестве с работниками Украинского научно-исследовательского института бумаги и Жидачевского картонно-бумажного комбината исследовали пригодность древесины сучьев хвойных и лиственных пород для производства полуцеллюлозы и картона.
Щепу получали на рубильной машине РМО-1600 Выгодского лесокомбината треста Прикарпатлес из сучьев ели, пихты и бука. Для варок использовали щепу, прошедшую через сито с ячейками 30X30 и оставшуюся на сите 0,5X0,5 мм.
Полученная на рубильной машине РМО-1600 из отходов лесопиления обычная щепа, поставляемая на завод полуцеллюлозы Жидачевского комбината, содержит от 4 до 9% коры, а щепа из сучьев — от 14,8 до 17,6% коры.
Варка еловой щепы была произведена на полузаводском аппарате непрерывного действия типа «Тампелла—Пандия» производительностью 2,5—3,2 т воздушносухой массы в сутки при температуре 170° С; первая партия варилась 20 мин и вторая — 40 мин.
Варка щепы пихты была произведена при температуре 175° С. Первую партию варили в течение 20 мин, вторую — 40 мин.
Смесь из 21,6% щепы пихты, 22,4% ели и 56% бука варили при температуре 175° С в течение 40 мин.
Результаты проведенной варки показали, что увеличение продолжительности нахождения щепы в аппарате и расхода активной щелочи на варку повышает физико-механические показатели полуцеллюлозы из сучьев. Так, при увеличении времени варки с 20 до 40 мин разрывная длина еловой полуцеллюлозы увеличилась с 2080 до 3460 м, а пихтовой — с 3090 до 3560 м. С уменьшением времени варки увеличивалась жесткость массы и количество непровара.
Для определения степени пригодности полученной полуцеллюлозы были изготовлены шестислойные отливки картона весом 30 г/м2 из массы, размолотой до 31—32° ШР. Вес каждого элементарного слоя составил 50 г/м2.
Исследования показали, что время варки оказало существенное влияние на технические показатели картона. Так, для картона из еловой полуцеллюлозы без покровных слоев с увеличением времени варки в 2 раза разрывной груз увеличился с 31,3 до 54,5 кг/см2. Подобное увеличение наблюдается и для пихтовой полуцеллюлозы. Полученные полуфабрикаты без добавки более прочного длинноволокнистого материала не могут быть использованы для изготовления качественного тарного картона. Однако, исходя из характеристики целлюлозы, можно утверждать, что полученная полуцеллюлоза пригодна для изготовления картона низших коробочных сортов, а также для внутренних слоев тарного и коробочного картона.
Поскольку число двойных перегибов существенно не изменилось в зависимости от времени варки, в дальнейшем были проведены исследования картона с покровным слоем. На покровные слои использовали сульфатную целлюлозу Кохавинского комбината помолом 32° ШР.
Результаты исследований показали, что при использовании на покровные слои 33% сульфатной целлюлозы можно получить тарный картон, отвечающий требованиям ГОСТ 7420 — 69.
В процессе работы установлено, что наиболее пригодными для изготовления тарного картона с двумя покровными слоями следует считать еловые, пихтовые сучья и смесь из указанных пород, сваренные по приведенному выше режиму с продолжительностью варки 40 мин.
Физико-механические показатели картона при этом резко возрастают. Например, при использовании 33% сульфатной целлюлозы разрывная длина картона из еловой полуцеллюлозы с временем варки 40 мин увеличилась с 4052 до 5963 м, а разрывной груз для картона из пихтовой полуцеллюлозы с 66,5 до 93,5 кг. При этом резко увеличивается число двойных перегибов, что благоприятствует использованию их в производстве картонной тары.
Проведенные исследования показали, что получение полуцеллюлозы из сучьев ели, пихты непрерывным способом, а также из смеси сучьев хвойных и лиственных пород древесины возможно.
Полученная полуцеллюлоза из сучьев ели, пихты и смеси ели, пихты и бука пригодна для изготовления картона.
При использовании в композиции картона на покровные слои до 33% сульфатной целлюлозы на круглосеточных картоноделательных машинах можно получить качественный тарный картон.
Тонкомер хвойных и лиственных пород до 2 м длиной, диаметром 8 см, освобожденный от технической зелени, можно использовать для получения полуцеллюлозы, тарного картона.
Это подтверждается опытами, проведенными на ряде целлюлозно-бумажных комбинатов и картонных фабрик в 1966 г. Сотрудники Карпатского филиала по инициативе ст. научного сотрудника УкрНИИЛХА Ф. А. Павленко в содружестве с производственниками ЦБЗ Жидачевского целлюлозно-бумажного комбината провели опытные варки тонкомера ели европейской (1969). Тонкомер ели европейской был доставлен на завод лесокомбинатом «Осмолода», Рожнятовским лесокомбинатом и Славским лесхоззагом.
Щепу из тонкомера варили в вертикальных варочных котлах с принудительной циркуляцией щелока и глухим обогревом. Емкость варочного котла № 1 — 40 м3, варочного котла № 2 — 60 м3. Рабочее давление 8 атм.
Щепа загружалась в котлы способом естественной засыпки и подавалась относительно неширокой струей, образуя в центре котла конус с углом естественного откоса. Частичное уплотнение щепы в котле производилось путем циркуляции щелока и дополнительной догрузки котла. Выход целлюлозы не определяли. Целлюлоза всех варок была хорошего качества (жесткость 105—117° по Бьеркману).
Из промытой целлюлозы в диффузорах были взяты небольшие пробы для изготовления отливок и испытания целлюлозы на физико-механические показатели. Комиссия, проводившая варку тонкомера, подсчитала, что цеховая себестоимость 1 т сульфатной целлюлозы, полученной из тонкомера ели, составила 118 р. 97 к. Цеховая стоимость 1 т сульфатной целлюлозы, выработанной Кохавинским ЦБЗ за февраль 1966 г., составила 124 р. 47 к. В 1965 г. себестоимость 1 т целлюлозы составила 121 р. 61 к., а себестоимость всего выпуска— 1523,3 тыс. руб. Расход баланса в 1965 г. составил 10 473 м3 на сумму 196,1 тыс. руб. При условии замены баланса тонкомером ели себестоимость 1 т целлюлозы составила бы 116 р. 98 к., или 1464,6 тыс. руб. по всему выпуску, что дало бы экономию 58,7 тыс. руб.
Проведенные варки тонкомера ели на Кохавинском ЦБЗ показали, что тонкомер ели европейской является пригодным сырьем для получения сульфатной целлюлозы, бумаги-основы для клеевой ленты и оберточной бумаги.
По инициативе УкрНИИЛХА в последние годы интересные работы по использованию тонкомера пихты, сосны, ольхи, тополя, ивы в целлюлозно-бумажной промышленности были проведены на Кохавинском целлюлозно-бумажном заводе Жидачевского картонно-бумажного комбината, Понинковском целлюлозно-бумажном комбинате и Львовской картонной фабрике. Для опытов использовали тонкомер для хвойных пород в возрасте 6—15 лет, для мягколиственных — в возрасте 5—10 лет. Кора тонкомера испытываемых пород состояла преимущественно из луба от 1 до 4 мм.
На основании проведенных производственных опытов установлено, что смешанные варки щепы хвойных и мягколиственных пород ускоряют процесс промывки целлюлозы. Из неокоренного тонкомера выход сульфатной целлюлозы составляет — 42,5—45,9%, это на 2,1—5,5% меньше, чем при обычном выходе сульфатной целлюлозы из неокоренного елового баланса.
Физико-механические показатели целлюлозы отвечают требованиям ТУ 58—50 на сульфатную небеленую бумагу различных видов.
Целлюлозу, полученную из тонкомерной древесины, можно использовать для коробочного картона марки А, Б, Г, бумаги шпагатной, оберточной марки А и бумаги марки Б — основы для клеевой ленты. Выработанный картон и бумага имеют удовлетворительное качество.
Проведенные в производственных условиях эксперименты показывают, что тонкомер пихты, сосны, ивы и ольхи является сырьем, пригодным для выработки сульфатной небеленой целлюлозы и получения из нее картона и технических видов бумаги (Павленко, 1969).
На имеющихся целлюлозно-бумажных предприятиях по применяемым на них технологическим режимам можно вырабатывать из тонкомера целлюлозно-бумажную продукцию.
Использование тонкомера в целлюлозно-бумажной промышленности позволяет высвободить большое количество ценной балансовой древесины хвойных пород, которая расходуется на изготовление картона и технических видов бумаги; она должна быть использована в тех отраслях производства, где незаменима.