sposoby rozdrabniani surowców

SUROWCE WŁÓKNISTE I SPOSOBY ICH ROZDRABNIANIA Troska o środowisko naturalne i poszukiwania surowców o możliwie niskiej cenie spowodowały, że w ostatnich latach przemysł płyt drewnopochodnych coraz częściej stosuje rośliny jednoroczne jako substytut drewna. Dzięki temu dotychczas nie zagospodarowane części roślin nie są spalane np. na polach, co w istotny sposób ogranicza emisję gazów cieplarnianych do atmosfery. Jednocześnie poprzez wykorzystanie takich odpadów zmniejsza się zużycie drewna, które w wielu rejonach świata jest surowcem deficytowym. Nowe technologie pozwalają na wykorzystanie do produkcji tworzyw różnych rodzajów i części roślin jednorocznych, np.: słomę zbóż, łodygi trzcin, paździerze lniane i konopne, łuski ryżowe itp. Przykładowo, w Kanadzie i w USA agrowłókna stosowane są do produkcji płyt wiórowych i MDF. Trwają także badania nad wykorzystaniem słomy do produkcji płyt OSB, które w nowej postaci będą nosiły nazwę OSSB - Oriented Strand Straw Boards. Płyty produkowane z surowców jednorocznych mają tak wysokie właściwości wytrzymałościowe, że mogą być stosowane nie tylko w meblarstwie, ale również jako elementy konstrukcyjne w budownictwie. Jednocześnie charakteryzują się niskim przewodnictwem ciepła i dźwięku, co wyróżnia je jako dobry materiał izolacyjny. Kolejnym atutem jest znaczna ognioodporność. Czołowi producenci płyt przypuszczają, że w niedalekiej przyszłości obecne płyty drewnopochodne będą produkowane głównie na bazie roślin jednorocznych i będą nosiły nazwę „biopłyt (Panel Board 2/2002). Biorąc od uwagę przedstawione wyżej tendencje, napisaliśmy niniejszy skrypt, w którym, w możliwie zwięzły sposób, zostały omówione właściwości drewna poużytkowego oraz roślin włóknistych jako wartościowych surowców do produkcji tworzyw drzewnych. W poszczególnych rozdziałach przedstawiono najnowsze maszyny i urządzenia służące do rozdrabniania tych surowców oraz ich transportu w pierwszej fazie produkcji. Schematy urządzeń, ich wydajność i wybrane parametry techniczne zostały opracowane na podstawie materiałów firmy Pallmann Maschinenfabrik GmbH & Co. KG (jednego z największych światowych producentów rozdrabniarek). Skrypt jest przeznaczony dla studentów Wydziału Technologii Drewna, szczególnie tych, którzy specjalizują się w tworzywach drzewnych. Mamy nadzieję, że opracowanie okaże się przydatne także dla osób zawodowo zajmujących się produkcją tworzyw z materiałów organicznych. Surowce włókniste ze względu na pochodzenie dzieli się na surowce roślinne oraz surowce nieroślinne. Do surowców nieroślinnych zaliczamy np.: włókna zwierzęce, mineralne, metalowe i syntetyczne. W niniejszym skrypcie skupimy się tylko na włóknistych surowcach roślinnych. W świecie znanych jest ponad 250 000 gatunków roślin wyższych, ale tylko około 500 gatunków spośród nich może być użytych do produkcji tworzyw drzewnych i mas celulozowo-papierniczych. O przydatności danych gatunków roślin decyduje ich charakterystyka morfologiczna, właściwości fizyczne, skład chemiczny, a także dostępność. W praktyce, do realizacji wyżej wymienionych celów, wykorzystuje się zaledwie kilka gatunków. Przetwarza się łodygi roślin lub tylko ich części łykowe, liście bądź owoce. Całe łodygi wykorzystuje się w przypadku słomy zbożowej, trzcin, bawełny, kenafu, traw; tylko włókna łykowe - w przypadku lnu, konopi, juty; liście - z sizalu, a owoce - z orzecha kokosowego. Ogólnie roślinne surowce włókniste podzielić można na: pierwotne, wtórne i odpadowe. Do grupy surowców włóknistych pierwotnych przypisujemy drewno różnych gatunków drzew, zarówno iglastych, jak i liściastych, oraz części roślin niedrzewnych, np. słomę zbóż. Surowce wtórne są to wszelkie materiały pochodzące z recyklingu (poużytkowe), np.: stare szmaty, papier lub zużyte wyroby z drewna. Surowcami odpadowymi są natomiast fragmenty roślin, będące odpadami poprodukcyjnymi, np.: wytłoki trzciny cukrowej, skrawki papieru, powarzelniane łuski chmielowe itd. Rośliny jednoroczne, podobnie jak surowce drzewne, mogą być pozyskiwane jako dziko rosnące lub wprost z upraw plantacyjnych. Esparto, trawa sabai, niektóre trzciny i bambusy często są dostarczane z obszarów niezagospodarowanych przez człowieka, podczas gdy większość surowców roślinnych (łodygi słomy, lnu, konopi, bawełny i in.) pochodzi z upraw. Cięcie, zbieranie i magazynowanie tych materiałów stwarza większe problemy niż podobne zabiegi przy pozyskiwaniu drewna. Zaledwie tylko kilka gatunków roślin: trzciny, bambusy i niektóre trawy - jest pozyskiwanych bezpośrednio do produkcji. Pozostałe materiały trafiają do przerobu jako odpady rolnicze bądź przemysłowe. W konsekwencji, system ich gromadzenia musi być skoordynowany z procesami przebiegającymi w innych gałęziach przemysłu. Stwarza to konieczność magazynowania tych surowców przez stosunkowo długi czas, co - ze względu na ich małą gęstość - wymaga odpowiedniego przystosowania dużych powierzchni składowych. Mała gęstość surowców utrudnia i podraża transport, a w skrajnych przypadkach czyni go nieopłacalnym. Bambusy dużych rozmiarów mogą być - podobnie jak drewno - transportowane luzem i magazynowane w stosach. Natomiast trzciny lub bambusy o mniejszych średnicach łodyg są transportowane i magazynowane na ogół w postaci wiązek. Z kolei odpady powstające przy produkcji cukru, czyli łodygi trzciny cukrowej, są transportowane luzem lub w postaci bel. Oczywiście belowanie podnosi koszty pozyskania tego surowca. Jako surowce - rośliny jednoroczne wymagają stosowania kilku operacji technologicznych zbędnych w przypadku obróbki drewna. Wskazane jest przeprowadzanie zabiegu mechanicznego oczyszczania surowca z elementów nieprzydatnych w produkcji. Trzciny mają miękki rdzeń, który powinien być usuwany np. przy produkcji płyt wiórowych. Surowce roślinne zawierają także stosunkowo dużo zanieczyszczeń mineralnych, np. znaczne ilości piasku. Zanieczyszczenia te częściowo usuwa się przez zraszanie lub moczenie surowca w zbiornikach wodnych, co jednocześnie zapobiega jego przesychaniu. W niektórych przypadkach stwarzane są tym samym korzystne warunki do biologicznego rozkładu rdzenia (warunki umożliwiające intensywny rozwój bakterii rozkładających rdzeń). Przed rozwłóknianiem czy roztwarzaniem łodygi roślin muszą być pocięte na mniejsze elementy. W większości przypadków zalecane jest ich odpylanie i sortowanie.