Перспективы использования волокна льна масличного для производства текстильных материалов
Автор: Тихосова Анна Анатольевна, Путинцева Светлана Викторовна, Головенко Татьяна Николаевна
Журнал: Вестник Витебского государственного технологического университета @vestnik-vstu
Рубрика: Технология и оборудование легкой промышленности и машиностроения
Статья в выпуске: 1 (24), 2013 года.
Бесплатный доступ
Учеными лаборатории переработки лубяных культур Херсонского национального технического университета (Украина) интенсивно проводятся исследования в области комплексного использования льна масличного, а именно разработка технологий первичной и вторичной обработки стеблей льна масличного с целью получения волокна. В Украине при создании комплексной технологии переработки льна масличного можно получать ежегодно возобновляемое отечественное сырье для получения натуральных, экологически чистых материалов, которые имеют широкое промышленное использование как на территории нашего государства, так и на мировом рынке.
Текстильные материалы, волокна, лен, волокна льна масличного, использование льна масличного, обработка стеблей льна, получение волокна
Короткий адрес: https://sciup.org/142184814
IDR: 142184814
Текст научной статьи Перспективы использования волокна льна масличного для производства текстильных материалов
Недостаток льна-долгунца в Украине требует поиска новых источников возобновляемого волокнистого сырья для производства текстильных материалов и изделий. В качестве одного из таких источников может рассматриваться лен масличный. Приводятся результаты изучения возможностей получения из льна масличного волокон, пригодных для переработки в нетканые и другие текстильные материалы, а также основных свойств получаемых волокон.
ПОСТАНОВКА ПРОБЛЕМЫ И АНАЛИЗ ПОСЛЕДНИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
В последнее время во всем мире наблюдается тенденция к уменьшению посевов льна-долгунца. Наряду с этим значительно выросли посевы льна масличного. Данные об изменении площади посевов льна масличного в Украине в последние годы представлены на рисунке 1.
Рисунок 1 – Динамика изменения посевных площадей, отведенных под лен масличный в Украине, в период с 2002 по 2012 гг.
Анализ приведенной диаграммы показывает, что в Украине за последние 11 лет (2002 – 2012 гг.), по сравнению с рядом других технических культур, посевные площади льна масличного существенно увеличились с 3,1 тыс. га до 55,6 тыс. га, то есть более чем в 17 раз [1]. Большой интерес к этой культуре проявляется и в странах дальнего зарубежья (табл. 1) [2].
Таблица 1 – Мировая статистика посевных площадей ( S ) льна масличного
|
Страны |
S , тыс. га |
Страны |
S , тыс. га |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Австрия |
4,000 |
Литва |
6,100 |
|
Аргентина |
101,000 |
Мексика |
0,002 |
|
Афганистан |
39,000 |
Непал |
55,000 |
|
Банги |
68,820 |
Нидерланды |
4,000 |
|
Белоруссия |
70,000 |
Германия |
110,048 |
|
Бельгия |
10,000 |
Новая Зеландия |
0,500 |
|
Болгария |
0,058 |
Пакистан |
7,974 |
|
Бразилия |
17,000 |
Польша |
3,724 |
|
Великобритания |
101,000 |
Российская Федерация |
61,250 |
|
Эквадор |
0,075 |
Румыния |
2,504 |
|
Эритрея |
3,000 |
Словакия |
0,322 |
|
Эстония |
0,323 |
США |
135,170 |
|
Эфиопия |
71,000 |
Тунис |
2,200 |
|
Египет |
15,000 |
Турция |
0,300 |
|
Индия |
930,000 |
Венгрия |
0,200 |
|
Ирак |
0,590 |
Узбекистан |
3,000 |
|
Иран, Исламская республика |
0,744 |
Украина |
26,000 |
|
Испания |
91,000 |
Уругвай |
2,500 |
Окончание таблицы 1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
Италия |
1,000 |
Франция |
44,500 |
|
Казахстан |
50,000 |
Хорватия |
0,015 |
|
Канада |
811,500 |
Чешская Республика |
2,017 |
|
Кения |
0,900 |
Чили |
1,000 |
|
Китай |
570,000 |
Швеция |
14,100 |
|
Латвия |
2,200 |
||
|
Всего в Европе |
598,111 |
||
|
Всего в мире |
3489,786 |
||
Главным потребительским продуктом льна масличного, который имеет большой спрос на мировом рынке, являются его семена. Анализ литературных источников свидетельствует о том, что семена льна масличного содержат 48 % очень ценного масла, которое широко используют в разных отраслях промышленности: медицина, косметология, лакокрасочная, мыловаренная, пищевая промышленность и т. д.
На сегодня в Украине отсутствует комплексная технология переработки льна масличного. Данную техническую культуру выращивают только лишь для получения семян, а солому сжигают на полях.
ИЗЛОЖЕНИЕ ОСНОВНОГО МАТЕРИАЛА С ПОЛНЫМ ОБОСНОВАНИЕМ ПОЛУЧЕНЫХ НАУЧННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ
С 2008 г. учеными исследовательской лаборатории переработки лубяных культур Херсонского национального технического университета (Украина) проводятся интенсивные исследования по изучению строения волокон льна масличного и показателей их качества для того, чтобы доказать целесообразность переработки в нашей стране этого вида сырья и изготовления из него различных видов целлюлозосодержащих материалов.
Во время экспериментальных исследований были выявлены технологические свойства стеблей, содержание луба и его характеристики, которые необходимы для оценки пригодности этого сырья для производства различных материалов. Результаты исследований обрабатывались математически и представлены в таблице 2.
В дополнение к указанным в таблице 2 показателям определялись:
-
– цвет льносоломы: ІІ-я группа – зеленый, желто-бурый (желтое, темно-желтое);
-
– отделяемость (степень вылежки), баллов: верхняя часть – 1,1; срединная часть – 1,6; комлевая часть (прикорневая) – 2,6; среднее значение – 1,43.
Так как на сегодня в Украине, не существует нормативных документов для определения качественных показателей стеблей льна масличного и их технических характеристик, испытания проводились в соответствии со стандартами на лён-долгунец [6, 7].
Таблица 2 – Общая характеристика показателей качества стеблей льна масличного
|
№ групп-пы |
ΔL , мм |
L т , мм |
ΔТ , % |
N , шт. |
D , мм |
М с , г |
ΔМ с , % |
М в , , г |
ΔМ в , % |
В л , % |
|
1 |
4 |
6 |
7 |
2 |
3 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
1 |
(0-10) |
П |
П |
200+П |
1,2 |
0,43 |
0,46 |
0,01 |
0,05 |
0,01 |
|
2 |
(10-20) |
160 + П |
1,2 |
0,44 |
0,47 |
0,01 |
0,05 |
0,01 |
||
|
3 |
(20-30) |
39 |
1,2 |
0,4 |
0,42 |
0,009 |
0,05 |
0,01 |
||
|
4 |
(30-40) |
остатки соцветий и семяножек |
остатки соцветий и семяножек |
41 |
1,4 |
0,8 |
0,85 |
0,018 |
0,09 |
0,02 |
|
5 |
(40-50) |
49 |
1,7 |
0,87 |
0,92 |
0,012 |
0,06 |
0,01 |
||
|
6 |
(50-60) |
36 |
1,4 |
1,17 |
1,24 |
0,14 |
0,71 |
0,15 |
||
|
7 |
(60-70) |
47 |
1,6 |
1,3 |
1,38 |
0,16 |
0,81 |
0,18 |
||
|
8 |
(70-80) |
40 |
1,9 |
1,4 |
1,49 |
0,19 |
0,96 |
0,21 |
||
|
9 |
(80-90) |
42 |
1,7 |
1,64 |
1,74 |
0,25 |
1,26 |
0,28 |
||
|
10 |
(90-100) |
90 |
95 |
33 |
2,3 |
1,03 |
1,09 |
0,13 |
0,66 |
0,14 |
|
11 |
(100-110) |
97 |
92 |
30 |
2,0 |
1,19 |
1,26 |
0,16 |
0,81 |
0,18 |
|
12 |
(110-120) |
108 |
94 |
29 |
2,2 |
2,04 |
2,16 |
0,18 |
0,91 |
0,20 |
|
13 |
(120-130) |
105 |
84 |
26 |
2,3 |
1,56 |
1,66 |
0,27 |
1,36 |
0,30 |
|
14 |
(130-140) |
109 |
81 |
31 |
2,9 |
1,68 |
1,78 |
0,28 |
1,41 |
0,31 |
|
15 |
(140-150) |
133 |
92 |
26 |
2,6 |
1,88 |
2,00 |
0,32 |
1,62 |
0,35 |
|
16 |
(150-160) |
132 |
85 |
23 |
2,7 |
2,75 |
2,92 |
0,26 |
1,31 |
0,29 |
|
17 |
(160-170) |
147 |
89 |
22 |
2,1 |
1,78 |
1,89 |
0,27 |
1,36 |
0,30 |
|
18 |
(170-180) |
140 |
80 |
28 |
2,9 |
2,09 |
2,22 |
0,84 |
4,24 |
0,93 |
|
19 |
(180-190) |
152 |
82 |
4 |
2,6 |
3,06 |
3,25 |
0,52 |
2,63 |
0,57 |
|
20 |
(190-200) |
175 |
90 |
4 |
2,0 |
1,9 |
2,02 |
0,5 |
2,53 |
0,55 |
|
21 |
(200-210) |
158 |
77 |
23 |
2,4 |
2,66 |
2,82 |
0,66 |
3,34 |
0,73 |
|
22 |
(210-220) |
169 |
79 |
14 |
2,1 |
2,85 |
3,02 |
0,67 |
3,39 |
0,74 |
|
23 |
(220-230) |
165 |
73 |
4 |
2,3 |
2,73 |
2,90 |
0,5 |
2,53 |
0,55 |
|
24 |
(230-240) |
171 |
73 |
24 |
2,5 |
3,68 |
3,91 |
0,86 |
4,35 |
0,95 |
|
25 |
(240-250) |
198 |
81 |
21 |
2,3 |
3,08 |
3,27 |
0,64 |
3,23 |
0,71 |
|
26 |
(250-260) |
213 |
84 |
20 |
2,3 |
3,07 |
3,26 |
0,67 |
3,39 |
0,74 |
|
27 |
(260-270) |
183 |
69 |
22 |
2,2 |
3,23 |
3,43 |
0,82 |
4,14 |
0,91 |
|
28 |
(270-280) |
183 |
67 |
15 |
2,4 |
3,19 |
3,39 |
0,69 |
3,49 |
0,76 |
|
29 |
(280-290) |
229 |
80 |
16 |
2,6 |
3,84 |
4,08 |
0,91 |
4,60 |
1,00 |
|
30 |
(290-300) |
196 |
66 |
18 |
2,7 |
3,79 |
4,02 |
0,99 |
5,00 |
1,09 |
|
31 |
(300-310) |
235 |
77 |
20 |
2,7 |
4,19 |
4,45 |
1,04 |
5,26 |
1,15 |
|
32 |
(310-320) |
210 |
67 |
18 |
2,5 |
3,92 |
4,16 |
1,0 |
4,80 |
1,05 |
|
33 |
(320-330) |
195 |
60 |
11 |
2,6 |
3,1 |
3,29 |
0,97 |
4,90 |
1,07 |
|
34 |
(330-340) |
179 |
53 |
12 |
2,9 |
3,52 |
3,74 |
0,62 |
3,13 |
0,68 |
|
35 |
(340-350) |
270 |
78 |
12 |
2,6 |
2,84 |
3,01 |
0,83 |
4,19 |
0,92 |
|
36 |
(350-360) |
238 |
67 |
11 |
2,9 |
3,28 |
3,48 |
0,67 |
3,39 |
0,74 |
|
37 |
(360-370) |
239 |
65 |
7 |
2,8 |
2,31 |
2,45 |
0,64 |
3,23 |
0,71 |
|
38 |
(370-380) |
259 |
69 |
6 |
3,0 |
2,23 |
2,37 |
0,58 |
2,93 |
0,64 |
|
39 |
(380-390) |
268 |
70 |
5 |
3,3 |
2,4 |
2,55 |
0,57 |
2,88 |
0,63 |
Окончание таблицы 2
|
1 |
4 |
6 |
7 |
2 |
3 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
40 |
(390-400) |
175 |
44 |
3 |
3,0 |
1,63 |
1,73 |
0,33 |
1,67 |
0,36 |
|
41 |
(400-410) |
249 |
61 |
2 |
2,3 |
0,91 |
0,97 |
0,15 |
0,76 |
0,17 |
|
42 |
(410-420) |
294 |
71 |
2 |
3,2 |
1,07 |
1,14 |
0,24 |
1,21 |
0,26 |
|
43 |
(420-430) |
310 |
73 |
1 |
3,0 |
0,54 |
0,57 |
0,12 |
0,61 |
0,13 |
|
44 |
(430-440) |
365 |
84 |
1 |
3,5 |
0,76 |
0,81 |
0,14 |
0,71 |
0,15 |
|
Среднее: |
192,5 |
76 |
- |
2,4 |
- |
- |
- |
- |
21,84 |
|
|
Всего: |
- |
- |
- |
- |
94,23 |
100 |
19,79 |
99,99 |
- |
|
Примечания: N – число стеблей в группе; D – диаметр стеблей; ΔL – интервал изменения длины; Lт – техническая длина стеблей; ΔТ – техническая часть стеблей полной длины; Мс – масса стеблей; ΔМс – массовая доля стеблей; Мв – масса волокон; ΔМв – массовая доля волокон; Вл – выход луба от общей массы стеблей, %; П – пыль и сорные примеси.
Результаты экспериментальных данных были обработаны в программе Microsoft Excel, с помощью которой были построены диаграммы распределения стеблей по длине в группах с учетом их количества, технической длины, диаметра, массы, а также диаграмма распределения волокон по длине, которые представлены на рис. 2 – 6.
средняя длина стеблей в группах, мм
Рисунок 2 – Распределение стеблей по их количеству в отдельных группах
В результате экспериментальных и теоретических исследований стеблей льна масличного было выявлено, что по техническим характеристикам они очень отличаются от стеблей льна-долгунца. Поэтому применение технологий первичной переработки льна-долгунца для обработки стеблей льна масличного невозможно. Целесообразно применить новые технологии или модернизировать отечественное оборудование для комплексной обработки льна масличного, поскольку в них содержится достаточно большое количество ценного целлюлозосодержащего высококачественного волокна в количестве от 18 % до 22 %. Распределения волокон по длине в лубе льна масличного показывают, что в стеблях находится наибольшее количество волокон двух фракций с длиной 0 – 165 мм и 180 – 390 мм, а это соответственно 14 % и 83 %.
средняя длина стеблей в группах, мм
Рисунок 3 – Распределение стеблей по технической длине
Рисунок 4 – Распределение стеблей разной толщины по группам длин
4,5
3,5
2,5
1,5
0,5
0 15 30 45 60 75 90 105 120 135 150 165 180 195 210 225 240 255 270 285 300 315 330 345 360 375 390 405 420 435 450
средняя длина стеблей в группах, мм
Рисунок 5 – Диаграмма распределения стеблей разной массы по группам длин
средняя длина волокон в группах, мм
Рисунок 6 – Диаграмма распределения волокон по длине
Учеными кафедры товароведения, стандартизации и сертификации Херсонского национального технического университета Л.А. Чурсиной, А.А. Тихосовой разработаны технологии получения волокон льна масличного, разного функционального назначения путем модернизации куделеприготовительного агрегата [8].
ВЫВОДЫ
По данным Государственного комитета статистики Украины, из средней урожайности соломы – 2 т/га, в 2012 году, с посевными площадями 55,6 тыс. га было получено 100 тыс. 112 тонн соломы льна масличного. Это свидетельствует о том, что из-за отсутствия на отечественных предприятиях комплексной технологии переработки стеблевой массы льна масличного в Украине в 2012 году со средним выходом луба 20 % было потеряно 19 тыс. 021 тонна волокна из них 13 тыс. 315 тонн целлюлозы и 81 тыс. 091 тонн костры.
Предварительный анализ длины и выхода волокон из стеблей дает все основания считать, что лен масличный вполне является пригодным для использования в производстве такой экологически чистой и востребованной на мировом рынке продукции, как геотекстиль и нетканые материалы. Также этот вид сырья в нашей стране, используя пуховую фракцию волокон льна масличного, может стать достойной альтернативой хлопковой целлюлозе для производства бумаги и композиционных материалов. Получаемую костру в количестве около 80 % можно использовать для изготовления биотоплива, каминных дров и строительных материалов.
В дальнейшем планируется провести более подробное исследование длины и линейной плотности волокон, получаемых с применением разработанной в университете технологии первичной обработки стеблей льна масличного.
Список литературы Перспективы использования волокна льна масличного для производства текстильных материалов
- http://vestnik.vstu.by/rus/issues/vestnik-24-2013/technology_and_equipment_for_light_industry_and_mechanical_e/prospects-for-the-use-of-flax-fiber/
