Приложение №1 (схемы, фото, формулы)

 

 


1) Поле льна 2) Семена льна


3) Уборка льна

 

4) Первичная переработка льна

 

 


II)

Современная переработка льна — область критических технологий

 

«Критические технологии» — та область отечественных технологических разработок, на реализацию которых должна быть сделана основная ставка отечественных государственных и частных инвесторов. Именно приоритетные критические технологии должны сыграть роль «локомотива» для ряда отраслей промышленности и будут способствовать быстрому выводу России на передовой мировой уровень.

Современная переработка льна является областью критических технологий прежде всего в силу широкой сферы применения продуктов переработки льна и необычайной их ценности.

В настоящее время в России льном занимается около 2000 сельскохозяйственных предприятий, 67 льносеменоводческих станций, 225 льнозаводов, более 50 текстильных предприятий, расположенных в 36 регионах страны, более 70 научно-исследовательских и проектно-конструкторских организаций сельского хозяйства, текстильной и легкой промышленности, машиностроения, оборонной промышленности.

 

1. Задачи льняного сырья .

Необходимость использования современных технологий при переработке льносодержащего материала связана также и с запланированным многократным ростом производства льноволокна в России — с 67 тыс. т в 1997 г. до 155 тыс. т в 2002–2003 г. Задача состоит не просто в наращивании мощности, а в создании новых технологических стадий переработки льна, позволяющих извлекать из него большое количество ценных компонентов, накопленных льном в период его вегетации.

Лен является единственным отечественным растительным сырьем, способным полноценно заменить хлопок и обеспечить стратегическую и финансовую независимость страны. При этом лен, в отличие от нефти и газа, ежегодно восполняемый сырьевой ресурс, не оказывающий никакого негативного влияния на экосистему. Более того, посадка льна может улучшить экологическую обстановку за счет аккумулирования льном тяжелых металлов (кадмия, свинца, меди и др.) из почвы. Этот прием используется сейчас в ряде стран Западной Европы для очистки загрязненных тяжелыми металлами земель. В России этот прием может быть весьма эффективным в регионах, связанных с разработкой полезных ископаемых, в которых земля загрязнена тяжелыми металлами.

2. Преимущества в использовании льняного сырья.

Лубяные культуры помогут сберечь лес нашей планеты. В мире растет объем производства целлюлозы из пеньки, льна, тростника, бамбука и т. д. В 1995 г. он составлял 6,8% от общего выпуска целлюлозы, а в 1998 — уже около 11%. Целлюлоза из льна обладает очень высоким качеством и может использоваться в производстве сигаретной бумаги, гигиенических изделий и даже банкнот. Выход биомассы льна очень высок. Он превышает данный коэффициент у древесины на 2–2,5 единиц. Содержание a-целлюлозы в волокне льна может достигать 90%, тогда как у твердой и мягкой древесины — 50–54%. Кроме целлюлозы, сырье содержит лигнин и другие вещества, применяющиеся в химической промышленности в качестве заменителя фенолформальдегидных смол в композитах, а также натурального полимера, применяемого для получения аппретирующих материалов, при ламинировании, в качестве барьеров против проникновения влаги, затвердителей (картон), фрикционных материалов (тормозные прокладки, амортизаторы), клеящих веществ для древесины (фанера, вафельные панели), формованных пластиковых материалов в автомобилях, антиокислителей. С 1 га посевов лубяных культур собирают в 8–10 раз больше целлюлозы, чем дает самое быстрорастущее дерево в нашей климатической зоне — тополь. Лен-межеумок и конопля должны занять достойное место в экономике страны в плане сырья для получения целлюлозы. Это — стратегическое направление развития. Вопрос производства однолетних целлюлозосодержащих растений принят Семеркой развитых стран как одна из приоритетных задач XXI в.

Организация промышленного производства принципиально новой продукции из ранее неиспользуемого грубого волокна однолетних растений льна позволит значительно сократить экологический вред от вырубки леса и деятельности целлюлозно-бумажных комбинатов, устранить импортную зависимость при производстве стратегически важных изделий — увеличить ВВП страны более чем на 180 млрд. руб. в год. Осуществление комплексной переработки льна с ориентацией на получение целлюлозы из однолетних растений позволит не только существенно улучшить экологическую обстановку за счет резкого сокращения вырубки древесины, но позволит еще и обеспечить рабочими местами аграрно-промышленный сектор.

3.Продукты переработки льна.

Продукты переработки льна являются хорошим сырьем для получения нетканых материалов. Эти материалы вырабатываются из малоценных волокон или отходов. Диапазон их применения — от мебели до геотекстиля для укрепления насыпей, склонов, берегов водоемов путем создания травяных матов. Газонные маты с семенами травы могут производится из отходов переработки льна, которые после дефибрации прессуются в войлок толщиной 4–5 мм.

Природные волокнистые материалы, особенно лен, пенька, кенаф и др., являются исходным сырьем для получения современных композитных материалов. Известно, что полимеры снизили применение стали и железных сплавов с 80% в 1965 г. до 60% в 1995 г. Согласно данным компании «Мерседес-Бенц», при изготовлении каждого автомобиля используется около 5 кг натуральных волокон. Они вводятся в полимеры и делают их более прочными, эластичными, стойкими к деформированию и погодным условиям. Снижается вес автомобиля. Бамперы из композитов, содержащих природные волокнистые материалы, делают на заводах «Форда», «Рено» и «Фиата». По своим эксплуатационным свойствам биокомпозиты превосходят материалы, сделанные с применением стекловолокна или синтетических нитей, и к тому же оказывают менее негативное влияние на окружающую среду (при вторичной переработке). Эти биокомпозиты могут найти успешное применение при строительстве дорог, в ирригационных системах, в портах и т. д.

Раздробленная солома льна и костра являются отличным материалом для выпуска волокнистых плит средней плотности. Волокнистые панели заняли ведущее положение в мебельной индустрии Европы и становятся все более популярными. Из соломы льна получают отличные изоляционные панели. Эти панели легки, имеют очень низкую теплопроводность. В Индии на железных дорогах, в вагоностроении большое распространение получили джутовые панели, которые производятся по очень простой технологии: пропитка, сушка, прессование и формовка под давлением в нагретом состоянии.

Лен может произрастать в различных климатических зонах страны, в том числе и в регионах, в которых выращивание других сельскохозяйственных культур малоэффективно. Гарантированная урожайность льна, многовариантность его переработки (масло, пищевые добавки, биологически активные вещества и др.) могут существенно поднять доходность и занятость населения аграрно-промышленных регионов России. Уже сейчас лен в растениеводстве страны, особенно в Нечерноземье, Сибири и Алтайском крае, занимает особое место — он дает до 70% дохода и служит основой формирования в аграрно-промышленном секторе большого числа рабочих мест.

4. Полифункциональность льна.

Кроме того, в отличие от хлопка, лен является полифункциональной целлюлозосодержащей культурой, так как это сырьевой материал не только для текстильной промышленности, но и стратегически важное сырье, используемое во многих отраслях экономики: для композитов, отвечающих современным экологическим требованиям и применяемых в различных областях; его древесина — сырье для мебельной промышленности; лигносульфонаты льна — вспомогательные материалы для процессов шлихтования в текстиле и могильников АЭС; льняное масло — сырье для косметики, фармацевтической и пищевой промышленностей; отходы (пух, костра) — сырье для композиционных материалов автомобилестроения и строительного комплекса.

В ряде европейских и африканских стран разработаны и реализуются государственные и межгосударственные целевые программы: «Саксонский лен» (Германия), «Скандинавский лен» (Финляндия, Дания и Швеция), «Южно-Африканский лен» и т. п. Активную политику в этом направлении проводят в последние годы США и Канада (в США два специальных института занимаются вопросами комплексной переработки льна). В этих странах оказывается государственная поддержка фирм по производству и переработке льна.

Переработка льна не должна ограничиваться только традиционной областью — получением льняных текстильных материалов, несмотря на то, что и в этой области в последнее время получены принципиально новые результаты. Так, например, проведенные в последнее время исследования в ФГУП ЦНИИЛКА (открытие в области фундаментальных наук № А–215: «Гипотеза, объясняющая медико-гигиенические свойства льна»), позволили установить, что причиной уникальных медико-гигиенических свойств текстильных изделий из льна является наличие во льне в определенных количествах и соотношениях микроэлементов. Накопление во льне этих микроэлементов (в том числе и тяжелых металлов) происходит в течение вегетационного периода за счет транспирационных процессов. Безусловно, в больших количествах попадание тяжелых металлов в организм человека наносит вред его здоровью. Малые же количества тяжелых металлов, наоборот, лечат и оказывают положительное действие на многие жизненные органы человека. Регулятором количества тех или иных микроэлементов во льне является природа. Знание положительной роли тяжелых металлов и других микроэлементов, содержащихся во льне, позволяет не только регулировать медико-гигиенические свойства льняных текстильных изделий, но и создает предпосылки для получения аналогичных медико-гигиенических характеристик у текстильных изделий из искусственных (вискоза) и синтетических (капрон, лавсан) волокон.

Высокая способность льна впитывать вместе с почвенной влагой соединения микроэлементов, в том числе и тяжелых металлов, которые поступают в почву в ходе различных биосферных процессов, с одной стороны, как это было показано выше, может быть использована для очистки литосферы от избыточного количества тяжелых металлов, а с другой стороны, создает основу для разработки малопольной (в пределе — однопольной) интенсивной технологии возделывания льна за счет дозированного введения в почву необходимых микроэлементов. По сравнению с существующей традиционной семипольной системой возделывания льна интенсивная технология позволит существенно увеличить посевные площади под лен, увеличить выработку льняного волокна и других продуктов переработки льна, число рабочих мест, реанимировать производственные мощности по переработке льна, достаточно большое количество которых в настоящее время не используется.

 

5. Продукты крайней необходимости в народном хозяйстве.

Наряду с такими традиционными продуктами переработки льна, как текстильные материалы и льняное масло, реализация современных технологий позволит проводить процессы переработки более глубоко и извлекать целую гамму продуктов, крайне необходимых народному хозяйству. Так, например, комплексная переработка семян льна позволит выделить такие биологически активные соединения, как стеролы, сквален, витамин Е и ряд других соединений, и создать на их основе новые группы отечественных биологически активных препаратов, включая препараты медицинского и медико-гигиенического назначения. Ценность извлекаемых из льна биологически активных веществ может достигать $80000 на 1 т перерабатываемого льняного сырья.

6. Ценность льна.

Безусловная ценность льна связана с наличием в нем различных органических соединений. Так, например, около половины нашего мозга состоит из основных жирных кислот, особенно из линолевой кислоты, входящей в состав льняного масла. Мы буквально думаем этими кислотами. Если беременная женщина употребляет достаточное количество этих жирных кислот, у нее больше шансов родить ребенка с лучшими интеллектуальными данными. В школах США рекомендуется добавлять в меню школьных ланчей линолевую кислоту или льняные семена. Пищевые добавки на основе льняных семян также содержат лигнан, который способен замедлить деление клеток при некоторых опухолях. Лигнан улучшает функции мочевой системы, помогает предотвратить воспаление почек. Исследования показали, что потребление хлеба, обогащенного льняными семенами, в течение четырех недель снижает содержание холестерина на 7–9%. Протеины и клейкие вещества льняных семян применяются в таких пищевых продуктах, как мороженое, порошковые соусы и супы. В Египте разработан цемент для стоматологии на основе порошка из льняного волокна. Семена льна — превосходный источник сбалансированных основных жирных кислот, особенно кислоты «Омега–3», которая отвечает за рост и функционирование организма. Из семян льна получают одно из лучших лечебных масел. Путем простого размола из льна можно получать корма, богатые протеинами и витаминами. Содержание аминокислот и каротиноида в подобных кормах практически такое же, как в люцерне и зеленом клевере. Испытания, проведенные на цыплятах и курах, показали, что корм из пеньки можно использовать вместо люцерны. Он обеспечивает такие же показатели роста кур и улучшает показатели откладывания яиц. Благодаря высокому содержанию каротиноида в корме, желток яиц приобретает ярко-желтый оттенок, что свидетельствует о преимуществе нового корма.

В настоящее время в ФГУП ЦНИИЛКА разработан ассортимент не имеющих аналогов за рубежом текстильных изделий медицинского и санитарно-гигиенического назначения, в частности льняной химической нити повышенной совместимости с тканями живого организма, медицинской гигроскопической льняной и льнохлопковой ваты, перевязочных материалов, лечебного белья, отработана технология их производства.

7. Приложение №2. (Химический состав льняного волокна. Схемы. Техника по переработке льна. Хранилище.)

Химический состав льняного волокна.

Подробный анализ химического состава льняного волокна и костры (табл. 1,2) позволил установить, что наиболее перспективно перерабатывать в целлюлозу короткое льняное волокно или короткое волокно масличных сортов льна. При этом короткое волокно, экономически пригодное для переработки, должно содержать не более 2-3% костры (лучше - 1%), т.к. костра содержит основное количество спутников целлюлозы и с трудом поддается химической переработке в рамках существующих технологий.

Таблица 1.Химический состав льняного волокна и костры.

Исходное сырье Часть стебля Содержание %
Целлюлоза Лигнин Гемицеллю лоза Пектины Коксовый остаток
Солома Волокно 52-58 2-4 12-16 3-5 3-4
Костра 38-40 23-24 14-15 2-3 2-3
Треста Волокно 76-80 3-5 8-10 9-10 2-3
Костра 24-27 35-37 -    

 

Таблица 2.Химический состав льняного волокна.

Волокно Содержание, %
Целлюлоза Лигнин Пектины
Долгунец Длинное 76-78 3-4 2-3
Короткое 63-68 4-5 2-3
Межеумок Короткое 63-64 4-5 2-3

 

В ходе получения льняной целлюлозы происходит разрушение структуры волокна и его морфологических составляющих, сопровождающееся соответствующими химическими превращениями. В табл.3 приведено описание основных технологических стадий получения льняной целлюлозы, а также новые технологические приемы, позволяющие достаточно эффективно получать льняную целлюлозу из льна-межеумка (табл.4).

Таблица 3.Основные технологические стадии получения льняной целлюлозы.

Существующие технологии Новые технологии
1 .Предкисловка (кислота + ПАВ) Использование ПАВ, одновременно выполняющих роль стабилизатора пероксидных соединений, отказ от силикатных стабилизаторов. Отбелка исключительно стабилизированными растворами пероксидных соединений. Совмещение стадий (3+5) за счет использования смеси надуксуснои кислоты и пероксида водорода
2. Нейтрализация (слабый раствор щелочи)
З.Одно- или многостадийная щелочная варка в присутствии пероксида, хлорита и др.
4. Промывка
5. Кисловка (раствор уксусной кислоты)
6. Промывка

 

Таблица 4.

Свойства льняной целлюлозы, полученной из льна-межеумка.

Вид обработки Содержание, % Белизна, % Смачиваемость, г/л Выход, % Степень полимериз.
Целлюлоза Лигнин
Сульфатная целлюлоза 91,5 2,7-3,2 - -
Щелочно-перекисный 84-86 2-3 87-90 70-75 2100-2200
Соляная к-та + перекись 85-87 3-6 80-84 80-90 58-65 300-400
Азотная к-та + перекись 88-92 2-3 89-93 82-100 57-60 300-400
Кислород + щелоч. среда >88 3-4 91-92 80-82 -  

 

Признаками привлекательности получения целлюлозы из однолетних растений являются использование отечественного сырья и конкурентоспособность по сравнению с хлопковой целлюлозой: затраты, связанные с получением целлюлозы из непрядомого льноволокна при выходе целлюлозы 43-48% составляет 200-250 USD/т; стоимость же продуктов, получаемых из льняной целлюлозы (прежде всего эфиры целлюлозы) составляет 640-700 USD/т. Наилучшие результаты по отбелке льняной целлюлозы были получены с применением в качестве отбеливателя растворов надуксусной кислоты:

СН3С(О)ОН + Н2О2 = СН3С(О)ООН + Н2О

Для этого процесса специалистами ФГУП ЦНИИЛКА совместно с ИОНХ им. Н. С. Курнакова РАН была разработана оригинальная технология получения надуксусной кислоты, позволяющая получать стабильные до 1/2 года препараты.


1) Схема переработки льняного волокна.

Льночесанию подвергают трепаный лен, полученный с заводов первичной обработки. Для этой операции используют льночесальные машины, где горсти трепаного льна массой 80–120 г, зажатые в колодки, постепенно опускаясь, соприкасаются с гребнями, прикрепленными к двум двигающимся полотнам. Горсти после прочеса поднимаются, затем передвигаются по каретке и опускаются опять в поле чесания, но уже более тонких и частых гребней. После прочеса одного конца горсти на нескольких (12–16, 24 и до 30) переходах горсть зажимается за прочесанную часть и таким же способом на второй машине прочесывается второй конец. В результате чесания из колодок вынимают чесаный лен, а с гребенных полотен щетками, а затем колковыми съемными валиками снимают очес – спутанное волокно.
Производительность такой машины около 60 кг/ч. В последнее время созданы более производительные льночесальные машины непрерывного действия, где не горсти, а непрерывный слой волокна, зажатого в непрерывно двигающийся транспортер, прочесывается последовательно все более частыми и тонкими гребнями. Производительность таких машин до 120 кг/ч.

 

 


2) Техника по переработке льна.

 

 

 

 


3) Хранилище.

 

 

 


Трепание льна

Характер трепания определяется размерами сферы трепания—пространства, заключенного между цилиндрическими поверхностями, образуемыми при вращении бильными планками. В пределах этого пространства осуществляется трепание. Поперечное сечение сферы трепания называют полем трепания. Размеры поля трепания 7 (см. рис.1) — ширина В и высота h—зависят от диаметра барабанов Dб и расстояния между ними S:

b=Dб-S; h =

Высота поля трепания определяет длину обрабатываемого материала, а ширина — интенсивность его обработки.

Толщину слоя обрабатываемого материала можно характеризовать плотностью загрузки q — массой стеблей, приходящейся на 1 м длины зажимного транспортера (уменьшение массы стеблей в процессе мятья не учитывают). Но этот показатель не всегда правильно отражает условия обработки сырья на трепальной машине. При одинаковых значениях q тонкие и короткие стебли будут располагаться на транспортере в не­сколько рядов по толщине слоя, а толстые и длинные — в один ряд. Во втором случае тресту обрабатывать значительно легче, чем в первом. Поэтому толщину слоя характеризуют не плотностью загрузки транспортера, выражаемой единицами массы, а средним числом рядов стеблей по толщине слоя. Этот показа­тель называют коэффициентом загрузки трепальной машины .

Коэффициент загрузки показывает, во сколько рядов по высоте уложены стебли; при толщине слоя в один стебель =1, при толщине слоя в два стебля =2 и т. д. Взаимозависимость коэффициента загрузки и плотности загрузки q, г/м, выражается следующим образом:

q = /dср.

где — масса 1000 стеблей, г;

dcp — средний диаметр стеблей, мм.

Толщина слоя и скорость зажимного транспортера определяют пропускную способность трепальной машины Q, кг в смену:

Q = qVтрTKпв/1000

 

где Vтр—скорость транспортера, м/мин; Т — продолжительностьсмены, мин;

Кпв — коэффициент полезного времени машины.

 

Источники: список сайтов, литературы.

1) http://www.booksite.ru/fulltext/eff/ect/ivn/yye/index.htm

2) http://www.ngpedia.ru/id334212p1.html

3) http://www.adm.yar.ru/apk/lenrazvitie.htm

4) http://www.iep.ru/files/text/usaid/final.pdf

5) http://www.textileclub.ru/index.php?option=articles&task=viewarticle&artid=360&Itemid=3