| Обратная связьРассылка
Для того, чтобы получать уведомления о новых номерах журнала, оставьте свой E-mail адрес.
Содержание 4 номера
за 2025 год
Модель расчета производительности форвардера
Работа посвящена совершенствованию лесосечных работ, в частности определению производительности работы форвардера. Предварительно сделанный анализ исследований в области технологий лесозаготовок и технологических процессов работы форвардера позволил выявить недостатки теоретических подходов к расчетам важнейшей его характеристики – производительности. Главным образом наблюдается недостаточный учет всех влияющих на работу форвардера различных факторов, многообразия параметров, от которых зависят его технологические характеристики. Решение проблемы является актуальной, т.к. на основе характеристики производительности разрабатываются проекты лесозаготовок. Поэтому целью исследований была разработка уточненной методики и формулы производительности форвардера. На первом этапе все входные величины были структурированы и на основе системного подхода была разработана методика оценки производительности форвардера, которая позволила разработать модель расчета. Результатами работы явилась методика и соответствующая модель, позволяющая рассчитать производительность форвардера в зависимости от всех основных влияющих факторов и параметров процесса лесосечных работ.
Ключевые слова: форвардер; факторы, влияющие на производительность форвардера; модель расчета производительности форвардера.
Реализация принципа каскадного использования древесины лиственницы для получения продуктов различного функционального назначения
В статье анализируется потенциал каскадного использования древесины лиственницы как стратегии повышения ресурсоэффективности путём последовательного извлечения биологически активных веществ и последующего преобразования остаточных фракций в функциональные композитные материалы с повышенной добавленной стоимостью. Рассмотрены технологические этапы, включающие последовательное экстрагирование отходов деревообработки, выделение арабиногалактана с последующей ферментацией для получения биополимера полигидроксибутирата, а также использование остаточных древесных волокон в производстве древесно-цементных композитов. Определены режимные параметры каждого из технологических этапов и физико-механические свойства получаемых материалов. Предложена технология двухэтапного экстрагирования отходов переработки деловой древесины лиственницы, позволяющая извлекать до 2,5 % дигидрокверцетина и до 18,4 % арабиногалактана, являющихся ценными компонентами с высокой биологической активностью. Последующее использование проэкстрагированного древесного жмыха в качестве наполнителя древесно-цементных композитов позволило на 7-11 % повысить показатель предела прочности на сжатие вследствие отсутствия природных сахаров, разрушающих структуру цементного камня. Извлеченный водный раствор арабиногалактана использован для получения биополимера полигидроксибутирата путем культивирования в нем штамма Cupriavidus necator. Проанализированы свойства полученного биополимера в сравнении с имеющимися научными результатами. Составлена схема движения материальных потоков с получением функционального продукта на каждом каскаде переработки и осуществлена оценка их количественного выхода.
Ключевые слова: лиственница, каскадная переработка, отходы, экстракция, древесный композит, биополимер, полигидроксибутрат.
Технология получения высокопрочных клееных конструкций из термодревесины с применением низкотемпературной ВЧ-плазменной активации
В работе представлена технология двухступенчатой модификации древесины, сочетающая термическую обработку (180–240?°C, азотная атмосфера) и последующую высокочастотную низкотемпературную плазменную активацию (13,56?МГц, воздух, 19–20?Па, 10–20?мин). Экспериментально установлено, что предварительная термомодификация при 210?°C снижает гигроскопичность древесины за счёт частичной декомпозиции гемицеллюлоз, но одновременно ухудшает адгезионные свойства поверхности. Обработка ВЧ-плазмой компенсирует этот эффект: угол смачивания снижается на 46?%, формируются полярные функциональные группы (в первую очередь карбоксильные – предположительно в лигниновой фазе), что обеспечивает максимальную прочность клеевого соединения при изгибе – 30,1 МПа (трёхслойные клееные балки из сосны). Установлено, что увеличение температуры термообработки до 240?°C приводит к деструкции лигноцеллюлозного каркаса и снижению несущей способности, тогда как обработка при 180?°C оказывается недостаточной для эффективной функционализации поверхности. Наиболее выраженный эффект активации достигается в первые 10?мин плазменной обработки. Предложенная технология позволяет создавать экологически безопасные, биостойкие и высокопрочные древесные композиты, отвечающие задачам импортозамещения и устойчивого развития строительной отрасли.
Ключевые слова: термомодифицированная древесина, высокочастотная плазменная обработка, клееная древесина, адгезия, экологически безопасные материалы.
Определение массопроводных характеристик отходов растительного сырья для оптимизации технологий их переработки
В работе представлены результаты по определению массопроводных характеристик отходов растительного сырья, оказывающих влияние на эффективность экстракционных технологий. Использование отходов агротехнических мероприятий по омоложению растений в качестве лекарственно-технического сырья обеспечит получение дополнительного количества биологически активных веществ для создания на их основе препаратов с определенной направленностью фармакологического действия. С целью изучения закономерностей внутреннего массопереноса посредством молекулярной диффузии целевых компонентов в капиллярно-пористых материалах исследована кинетика процесса извлечения и определены такие показатели как истинная и средняя плотность, коэффициент пористости, а также коэффициенты диффузии веществ через стенки пор и стесненной диффузии. Проанализировано влияние температуры процесса и вида экстрагента на изменение условий миграции целевых веществ на каждом этапе извлечения. Полученные значения физических и диффузионных показателей молодых побегов растительного сырья могут быть использованы в инженерных расчетах для оптимизации режимных параметров технологий переработки отходов и повышения эффективности процессов извлечения из них ценных компонентов. Такой подход удовлетворяет принципу «зеленых технологий» и позволяет осуществить комплексную переработку растительных отходов, остающихся после агротехнических мероприятий по омоложению растений.
Ключевые слова: растительное сырье, экстракция, моделирование, массопроводные характеристика, эффективная диффузия веществ, диффузия экстрактивных веществ через стенку поры растительного материала
Сверхкритические флюидные технологии как инструмент «зеленой» химии в лесопромышленном комплексе
В обзоре рассматриваются современные исследования и перспективы применения сверхкритических флюидных технологий в лесопромышленном комплексе в контексте принципов «зеленой» химии. Проанализированы уникальные свойства сверхкритических флюидов, в первую очередь диоксида углерода и воды, которые обуславливают их высокую эффективность для переработки древесной биомассы. Особое внимание уделено ключевым направлениям применения сверхкритических флюидных технологий: сверхкритической флюидной экстракции ценных компонентов (эфирных масел, антиоксидантов) из коры, хвои и отходов древесины; сверхкритической импрегнации для придания древесине и древесным плитам био- и огнестойких свойств, а также для её химической модификации; использованию сверхкритической воды для глубокой переработки отходов (черный щелок, лигнин) методами газификации и сжижения. Показано, что сверхкритические флюидные технологии являются перспективным инструментом для создания продуктов с высокой добавленной стоимостью, утилизации отходов и перехода лесопромышленного комплекса к модели безотходного производства. Проанализированы аппаратурное оформление процессов, экономические аспекты и основные барьеры внедрения, связанные с высокими капитальными затратами и энергоемкостью. Обозначены пути преодоления этих барьеров, включая оптимизацию режимов и разработку гибридных процессов. Для широкого внедрения сверхкритических технологий в лесопромышленный комплекс необходимы дальнейшие исследования, направленные на разработку масштабируемых решений и углубленное изучение взаимодействия сверхкритических флюидов с компонентами древесины.
Ключевые слова: сверхкритические флюиды, лесопромышленный комплекс, зеленая химия, экстракция, импрегнация, глубокое фракционирование, сверхкритическая вода.
Анализ исследований в области химической модификации древесины
В данной работе был проведен литературный обзор способов модификации древесины. В ходе изучения современных методов модификации древесины было выявлено, что химический способ воздействия является наиболее эффективным, а самым прогрессивным на сегодняшний день является метод модификации древесины фурфуриловым спиртом.
Ключевые слова: древесина, модификация, фурфулирование, ацетилирование.
Исследование роли предварительно обработанного лигнина в формировании физико-механических характеристик полимерных композитов
Исследована возможность утилизации сульфатного лигнина – побочного продукта целлюлозно-бумажного производства – путем использования в полимерных композиционных материалах. Получена группа образцов композитов, состоящих из полиэтиленовой основы и термомодифицированного сулфатного лигнина. Разработана технология модификации лигнина для улучшения его совместимости с полимерными матрицами. Исследованы физико-механические свойства композита в зависимости от содержания наполнителя, а так же установлена сфера использования полученного материала.
Ключевые слова: лигнин, наполнитель, полимер, композиционный материал, термомодификация, механические свойства, водопоглощение.
Сорбционное извлечение ионов никеля (II) опилками березы и дуба, модифицированными низкотемпературной плазмой пониженного давления
В России ежегодно образуется около 70 млн м3 древесных отходов, но только половина из них отправляется на переработку. Опилки известны как один из недорогих материалов, которые можно использовать в мероприятиях по очистке сточных вод от загрязняющих веществ. В настоящей работе проводились исследования по оценке сорбционных свойств опилок березы повислой и дуба черешчатого, модифицированных низкотемпературной емкостной плазмой пониженного давления, по отношению к ионам никеля.
Установлено, что адсорбция ионов никеля на модифицированных опилках наиболее точно описывается моделью Ленгмюра (R2 = 0,9994). Энергия взаимодействия, составляющая около 9 кДж/моль, что указывает на физическую природу сорбции. Значения параметров RL и 1/n подтверждают благоприятные условия протекания адсорбции и высокую активность поверхности модифицированных опилок.
Показано, что для опилок берёзы наилучшим режимом является плазмообработка при мощности 2250 Вт в течение 5 минут, а для опилок дуба – обработка в потоке плазмы при мощности 2250 Вт в течение 10 минут. Кинетические исследования показали, что основная часть ионов Ni2+ поглощается в течение первых 20 минут, что указывает на высокую скорость адсорбции. Достижение равновесного состояния к 50-й минуте свидетельствует о формировании стабильного адсорбционного слоя.
Ключевые слова: опилки березы,опилки дуба, плазмообработка, ионы никеля, изотерма адсорбции.
Адсорбционное извлечение этиленгликоля из модельных растворов на активных углях
В работе исследована адсорбция этиленгликоля из модельных водных растворов на активных углях (АУ), полученных из различных пород древесины (березы, сосны, осины) при температурах активации 800 и 900 °C. Актуальность работы обусловлена необходимостью разработки эффективных методов очистки сточных вод, в частности, от токсичного этиленгликоля. Целью исследования была оценка влияния природы исходного сырья и температуры активации на сорбционную емкость углей по отношению к этиленгликолю. Концентрацию этиленгликоля определяли косвенным методом через измерение химического потребления кислорода (ХПК). Методом ИК-Фурье спектроскопии проведен анализ функционального состава поверхности углей. Установлено, что для всех исследуемых АУ характерно наличие гидроксильных, метиленовых/метильных и ароматических групп. Наибольшей эффективностью в изученном диапазоне концентраций обладал березовый активный уголь, активированный при 800 °C, который обеспечил снижение концентрации этиленгликоля ниже установленного гигиенического норматива (1 мг/л). Показано, что образцы, активированные при 800 °C, превосходят по сорбционной способности аналоги, активированные при 900 °C, для всех пород древесины. Анализ ИК-спектров выявил, что березовый уголь имеет наибольшее относительное содержание гидрофильных ОН-групп, что, вероятно, способствует лучшему смачиванию и взаимодействию с полярными молекулами этиленгликоля. Результаты работы демонстрируют перспективность использования березового активного угля, активированного при 800 °C, для адсорбционного извлечения этиленгликоля из водных сред.
Ключевые слова: активные угли, адсорбция, этиленгликоль, очистка сточных вод, модельные растворы, ИК-спектроскопия, функциональные группы, древесина, береза, сосна, осина.
Изучение свойств упаковочной бумаги из смеси сульфатной целлюлозы из отходов лесозаготовок и вторичного волокна
В работе оценена возможность использования сульфатной небеленой целлюлозы высокого выхода из ветвей осины (Populus tremula L.) в качестве альтернативного сырья для получения упаковочной бумаги из макулатуры с пониженной ресурсоемкостью и повышенной экологичностью. Дана сравнительная характеристика основных прочностных и деформационных свойств бумаги, композиция которой включает макулатуру МС-5Б и сульфатную целлюлозу высокого выхода из ветвей осины с долей осиновой ЦВВ из ветвей, от 10 до 50 %. При массоподготовке использован раздельный размол до степени помола 30 ?ШР, испытаны лабораторные образцы бумаги 75 г/м2. Установлено, что введение в композицию упаковочной бумаги из макулатуры мелких и тонких волокон из ветвей осины приводит к формированию более плотной структуры и повышенной величиной межволоконных сил связи. Оптимальная дозировка ЦВВ из ветвей составляет 30 %, что позволяет улучшить прочность и жесткость бумаги из макулатуры на 20...35 %, и повысить уровень потребительских свойств оберточной бумаги при выполнении требований сокращения ресурсоемкости и экологии.
Ключевые слова: отходы лесозаготовок, композиция бумаги, макулатура, сульфатная целлюлоза, прочность.
Исследование эффективности применения кокамидопропилбетаина в огнезащитных пропиточных составах для древесины
ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ КОКАМИДОПРОПИЛБЕТАИНА В ОГНЕЗАЩИТНЫХ ПРОПИТОЧНЫХ СОСТАВАХ ДЛЯ ДРЕВЕСИНЫ
М.Н. Тухбатулин, А.Е. Шкуро, Т.В. Якубова, Т.В. Штеба, Г.А. Плюснин, Д.А. Хатыпов
Проведено комплексное исследование эффективности применения кокамидопропилбетаина в качестве модифицирующей добавки к огнезащитным пропиточным составам для древесины. Актуальность работы обусловлена необходимостью разработки эффективных средств глубокой пропитки древесины, обеспечивающих ее перевод в группу трудновоспламеняемых материалов. Цель исследования – оценка влияния концентрации кокамидопропилбетаина (КАПБ) на реологические свойства пропиточных растворов и огнезащитную эффективность обработанной древесины. Методы исследования включали определение краевого угла смачивания методом сидячей капли, изучение кинетики капиллярного впитывания в течение 24 часов, испытания на горючесть с определением потери массы образцов. В качестве основы использовали композицию на основе однозамещенного фосфата аммония (16,32 %) и тетрабората натрия (2,04 %). Результаты исследований показали выраженную зависимость смачивающей способности от концентрации КАПБ. При увеличении содержания ПАВ с 0 % до 0,25 % краевой угол смачивания уменьшался с 72,9° до 37,8°. Наибольшая глубина капиллярного проникновения (29,3 мм) достигнута при концентрации КАПБ 0,15 %, что в два раза превышает показатель базового состава без ПАВ. Ключевым результатом работы является установление оптимальной концентрации КАПБ (0,15 %), при которой достигается минимальная потеря массы при огневых испытаниях (19,1 %) в сочетании с максимальной глубиной пропитки. Выявлен нелинейный характер зависимости огнезащитной эффективности от концентрации ПАВ, обусловленный собственной горючестью кокамидопропилбетаина. Результаты работы могут представлять ценность для предприятий, занимающихся огнезащитной обработкой древесины в строительной и мебельной промышленности.
Ключевые слова: древесина, снижение горючести, антипирены, пропиточный раствор, ПАВ, кокамидопропил бетаин, огневая труба.
Новое в исследовании микрорельефа поверхности целлюлозного композиционного материала при оценке качества нанесения печати
В работе представлен метод оценки микрорельефа картона с высокой шероховатостью, расширяющий возможности существующих средств измерения. Предложенный подход, в отличие от стандартного метода определения шероховатости, позволяет проводить измерения в более широком диапазоне и оценивать однородность распределения толщины материала. В работе использованы технологии подготовки образцов для получения качественных изображений микроструктуры волокнистых целлюлозных композиционных материалов в поперечном срезе, а также методы их графической обработки. Установлена корреляция между шероховатостью, геометрическими параметрами напечатанного символа (периметр и площадь) и возможностью оперативного контроля качества продукции в режиме реального времени. Метод применим к различным типам целлюлозных композиционных материалов, включая гофрокартон и литую тару, и позволяет учитывать влияние пустот на физико-механические свойства картона.
Ключевые слова: целлюлозный композиционный материал, шероховатость, микрорельеф, неоднородность распределения толщины, профили, плоский слой, гофрокартон, литая тара.
