Во всех лесопромышленных производствах первичная переработка древесины начинается с процесса удаления коры с поверхности ствола, так как кора по всем параметрам – структуре, физикомеханическим свойствам и химическому составу – существенно отличается от древесины. Такие различия и вызывают целый комплекс производственных проблем, которые по-разному решаются. Они заключаются в следующем.
1. По химическому составу почти все элементы коры всех пород являются вредным примесями при химико-технологических процессах переработки древесины, приводящими к резкому снижению качества получаемой целлюлозно-бумажной продукции. Несмотря на внедрение современных технологий варки и отбеливания целлюлозы и снижение требований к наличию коры в щепе, ее содержание строго регламентируется ГОСТ 15815–83 «Щепа технологическая. Технические условия» в зависимости от вида получения целлюлозы.
Кора характеризуется высоким содержанием лигнина и относительно низким целлюлозы, прочность которой вдвое ниже прочности древесной целлюлозы. Она вносит загрязнения в древесную массу и получаемую целлюлозу из-за большого количества смол, жиров и различного рода красящих веществ. Присутствие в этих полуфабрикатах даже небольшого количества коры оставляет в продукции темные пятна, которые трудно удалить и обесцветить при отбелке целлюлозы. Выход целлюлозы из неокоренной древесины в среднем снижается на 2,5 %, ухудшается белизна и возрастает расход химикатов на отбелку. При увеличении содержания коры в щепе снижаются показатели механической прочности целлюлозы из-за повышенного в этом случае на 4–5 % расхода щелочи и увеличения длительности процесса варки.
Наиболее тщательной окорки требует производство древесной массы и сульфитной целлюлозы из щепы марки Ц-1, где в массе допускается не более 1,0 % сорности.
Наряду с повышением сорности сульфитной целлюлозы содержащиеся в коре дубильные и экстрактивные вещества тормозят процесс делигнификации. Поэтому даже при выработке сульфитной, сульфатной и бисульфитной целлюлозы для бумаги и картона с нерегламентируемой сорностью массовая доля коры в щепе марки Ц-2 должна быть не более 1,5 %.
Не более 3,0 % коры допускается в щепе марки Ц-3 для сульфатной целлюлозы и различных видов полуцеллюлозы, предназначенных для изготовления бумаги и картона, а также в щепе ГП-2 для пищевого кристаллического ксилита, марки ГП-3 для фурфурола и дрожжей при двухфазном гидролизе.
В щепе ГП-1 для производства спирта, дрожжгелйю, козы и фурфурола содержание коры должно быть не более 11,0 %.
И только для щепы марки ПВ, используемой для древесноволокнистых плит, и марки ПС для древесностружечных плит допускается до 15,0 % примесей.
2. Кора дерева выполняет защитную функцию, в том числе от воздействия резких изменений температуры, испарения влаги, и непроницаема для воды, поэтому круглая древесина, которая подлежит пропитке антисептиками (шпальный кряж, столбы линий связи и электропередач) должна быть полностью очищена от коры, включая камбиальный слой, расположенный между корой и поверхностью ствола.
3. Водо- и паронепроницаемость коры препятствует как пропитке антисептиками или антипиренами, так и естественной сушке заготовленной древесины. Например, древесина павших в лесу березовых деревьев полностью сгнивает под корой не высыхая.
4. В технологических процессах фанерного, спичечного производства после окорки обеспечивается более интенсивная пропарка древесины и снижение энергозатрат на 15–18 %.
5. Существует большое количество вредителей древесины, которые технически повреждают ее и делают непригодной для использования. Виды варьируются в зависимости от географической области, породы древесины, сезона и стадии обработки древесины. Известны жуки—долгоносики, древесные точильщики, сверлильщики, короеды, термиты, древесные муравьи – всего около 130 видов насекомых, различные виды грибков. Заболонь содержит больше питательных веществ, углеводов, белков, поэтому большинство насекомых питаются заболонью, а сердцевину используют только для обитания. Также для большинства вредителей излюбленным местом откладывания личинок является старая кора.
6. Кора занимает довольно большой объем в стволе дерева, например у некоторых пород до 25 %. В процессе пиления ствола впадины между зубьями заполняются древесиной и частично корой. От этого зависит подача на зуб, в данном случае она будет уменьшаться, следовательно, снижается и производительность распиловки на пилорамах, ленточнопильных станках, а стойкость инструментов падает во всех типах деревообрабатывающих инструментов – рамных, ленточных и круглых пил, лущильных ножей и прижимных линеек.
7. В коре древесины после лесозаготовок и особенно лесосплава содержатся остатки земли, песка, металлические включения, все это приводит к быстрому износу или повреждению инструментов в лесопилении. Повреждения инструментов могут быть также и при окорке, поэтому перед окорочными станками устанавливаются металлоискатели.
8. В процессе раскроя неокоренных лесоматериалов увеличивается запыленность вопирзводственной зоне, что приводит к ухудшению гигиены труда, снижению визуальной фиксации датчиками слежения (фото-, инфракрасными датчиками, видеофиксации при распознавании образов объекта труда, контроля оборудования и др.)
9. В перерабатывающих неокоренную древесину технологических потоках увеличивается количество отходов пиления, что приводит к ухудшению производственной санитарии и повышению трудоемкости утилизации отходов.
10. В неокоренных лесоматериалах наличие скрытых пороков древесины (гнили, сучки, ройки, углубления, кривизна и др.) сложнее выявить при визуальной оценке предмета труда, что может приводить к нерациональному раскрою. После окорки улучшается обзорность, базирование бревен и повышается выход высокосортных пиломатериалов до 5 %.
11. В технологических процессах лесопиления, производства шпал, лущения и др. использование неокоренных кусковых отходов может быть только на дрова. Но если обеспечить окорку, то в оборот производства высокого качества щепы поступит огромное количество отходов, что, по оценкам, может быть равноценно 50 % производства балансов.
12. Распиловка на современных агрегатных, фрезернопильных линиях практически невозможна без предварительной окорки [1].
13. В некоторых случаях, например при экспорте, учет объемов круглой древесины выполняется в обязательном порядке без коры. Кроме того, окоренные лесоматериалы плотнее заполняют транспортные средства и снижаются соответствующие затраты. Например, в результате окорки балансов и рудничной стойки коэффициент загрузки подвижного состава увеличивается на 8−12 %.
14. С экономической стороны окорка добавляет прибавочной стоимости некоторым видам продукции до 30 %. Затраты на приобретение и эксплуатацию окорочного оборудования окупаются на любом предприятии с объемом переработки древесины более 50 тыс. м3 в год [2]. По оценкам зарубежных специалистов, правильная организация окорки всех перерабатываемых лесоматериалов дает до 20 % прибыли от общего объема реализации продукции лесопиления и деревообработки, а чистовая окорка столбов рентабельнее производства пиломатериалов в полтора раза [1].
В целом технико-экономический эффект от применения окорки в процессах переработки древесины подробно проиллюстрирован на рис.1, где показано влияние операции окорки, включенной в технологический процесс переработки древесины, на качество продукции, эксплуатационные затраты на технологическое оборудование, производительность, условия труда и другие показатели.
Сама кора является ценным сырьем и ее получение после выполнения окорки только в лесной промышленности с учетом потерь при лесозаготовках составляет ориентировочно около 20 млн м3, но используется не более 12 % [3]. Остальная часть коры свозится на свалки или сжигается.
Нужно отметить изменение структуры сырья и тенденцию к снижению среднего диаметра бревен, а также к ухудшению условий произрастания лесов вследствие экологической обстановки вообще в мире.
Все эти факторы приводят к увеличению относительных объемов отходов окорки, так как с увеличением возраста деревьев относительный объем коры снижается, а с ухудшением условий произрастания повышается. Доля коры в объеме ствола понижается с увеличением диаметра ствола, а на сегодня крупномерная древесина сохраняется только в условиях Сибири, во всех других лесных регионах ее доля, наоборот, снижается.
Вместе с тем кора древесины является ценным исходным сырьем для многих производств. Например, давно известно использование коры в качестве топлива, в качестве компонентов в производстве плит ДСП, ДВП, фанеры и наполнителей клеев, пластмасс, резины и различных строительных растворов, фильтрующих материалов, добавок к буровым растворам, стала широко применяться переработка коры на удобрение.
Рис. 1. Технико-экономический эффект от применения окорки в процессах переработки древесины
Например, параметры на короминеральный компонент определены в ТУ ОП-В-390001-28-85, на полуфабрикаты компоста из коры многолетних отвалов имеются ТУ 39-2068453-008-90 [1]. Также в этих технических условиях даны параметры коронавозного и древеснопометного компоста. ЗАО НПО «Экоресурсы» (г. Краснокамск, Пермский край) является держателем патента № 2249583 на изобретение «Способ получения органических удобрений из древесной коры».
Топливные брикеты с использованием отходов окорки производят по ТУ 13-7-785-84.
В строительстве для возведения стен, межкомнатных перегородок используют материал королит, у которого в качестве связующего применяется гипс. При использовании вместо гипса цемента получают более прочный цементный королит.
Древесные угли изготавливали из древесины березы, однако исследования и практический опыт показали, что активные угли, полученные из коры, успешно очищают сточные воды от метанола, формальдегида, фенола и других химических загрязнителей.
Древесная кора является источником многих ценных экстрактивных веществ, из которых получают биологически активные, дубильные вещества для кожевенного производства, продукты для окрашивания пряжи и тканей и многие другие ценные продукты.
В ходе комплексной переработки хвойной коры можно получать пихтовое масло, хвойный бальзам, дубители, красители и углеродные сорбенты (активный уголь). Из коры осины производят витаминные и кормовые добавки и удобрения. Из березовой коры получают бетулин (кристаллическое вещество из бересты для лечения ожогов и травм), субериновые вещества (пробковые вещества для лечения ран), полифенолы (антиоксиданты) и сорбенты. Из березовой и осиновой коры получают фармакопейную смолу и деготь.
Деготь – темная густая жидкость, содержащая бензол, ксилол, крезол, толуол, фенол и другие вещества. После перегонки из дегтя получают креозот, широко используемый для пропитки шпал и других деревянных деталей, контактирующих с землей. Деготь применяют в медицине и косметике. Из коры ивы получают аспирин, а ранее она служила в российских условиях единственным средством для получения хинина. Кора сосны, пихты сибирской, березы, осины, ясеня, дуба, вяза, бархата амурского, муравьиного дерева, хинного дерева, сикаморы, коричного дерева, каскара саграда, иохимбе и многих других используется в качестве многих лекарственных средств в народной и традиционной медицине. Даже после сжигания коры баобабов зола используется для приготовления лекарственных средств [4].
Луб, содержание которого в березовой коре 60−80 % ее массы, может перерабатываться в муку, пригодную в качестве наполнителя синтетических клеев вместо более дорогостоящей древесной муки.
С давних времен из березовой коры (бересты) в народном промысле создаются декоративные изделия, а из коры хвойных деревьев в Японии изготавливаются декоративные заборы.
Поскольку в производстве кора предназначена для дальнейших технологических переделов и ее использование зависит от многих факторов, кора стала широко применяться с минимальной переработкой. За последнее время произошел вывод на экономический рынок непосредственно коры в качестве товара. В первую очередь это мульча различных фракций из коры. Уже не вызывает сомнений, что только мульча представляет собой идеальный защитный слой, обеспечивающий почве следующие условия:
- повышает плодородие, образуя гумус в процессе перегнивания;
- препятствует росту сорняков;
- сохраняет влажность почвы, препятствует испарению влаги;
- защищает плодородный слой почвы от разрушения (эрозии);
- препятствует образованию почвенной корки и устраняет необходимость в частом рыхлении;
- стабилизирует температуру почвы, предохраняет ее от перегрева летом и утепляет зимой;
- является одновременно рыхлителем, аэратором и антисептиком при приготовлении земляных смесей.
Не менее востребована на рынке окрашенная кора для благоустройства, облагораживания городских территорий и жилищного строительства (рис. 2) [5].
Рис. 2. Древесная кора в ландшафтном дизайне: а, б – упаковки декоративной коры и щепы х; в-м – примеры ландшафтных решений из окрашенной коры
На сегодня в России появились многие предприятия-поставщики коры, например ООО «Наш Кедр», интернет-магазин ЩепаКора.рф, ООО «Агрофирма “Беста”» (Екатеринбург) и др. Для такой лесопромышленной страны, как Россия, с традиционно огромными свалками из коры (например известный короотвал на Краснокамском ЦБК более 20 га) еще несколько лет назад считалась экзотикой розничная продажа сосновой коры, расфасованной в мелкие пакетики (рис. 3, а-е), при этом по цене 1 м3 примерно в 20−30 раз выше, чем 1 м3 круглых лесоматериалов (рис. 3, д, и) [5].
Рис. 3. Продажа коры в розничной сети: а-е – упаковки коры разных производителей; д – товарная упаковка с кассовым чеком; ж – оптовые поставки коры; и – кассовый чек на покупку упаковки коры объемом 2 л по цене 59 руб
В России наиболее известна мульча, которая выпускается под зарегистрированной торговой маркой Barksale®. Поставки этой продукции осуществляются практически во все субъекты РФ, а также в страны Европы и Азии.
Таким образом, на основании изложенного становится совершенно очевидной необходимость не только операции очистки древесины от коры, но и комплексного подхода к решению этой проблемы, включающего использование технологий окорки во всех лесопромышленных производствах и отходов окорки в качестве ценных сырьевых ресурсов.
Список литературы:
- Добрачев А.А. Технология и оборудование окорки лесоматериалов: учеб. пособие. Екатеринбург: УГЛТУ, 2000. 91 с.
- Симонов М.Н. Механизация окорки лесоматериалов. М.: Лесная пром-сть, 1984. 214 с.
- Технология и оборудование лесных складов и лесообрабатывающих цехов. Механическая окорка лесоматериалов: учеб. пособие / А.Р. Бирман, И.В. Григорьев, Б. М. Локштанов, А.Е. Гулько, В.В.Орлов, И.В. Бачериков. СПб.: СПбГЛТУ, 2013 92 с.
- Занимательная география. URL: geograf. info