Способы переработки древесного сырья
Древесина служит в народном хозяйстве исходным сырьем для выработки более двадцати тысяч продуктов и изделий. Способы переработки древесного сырья классифицируют на три основные группы: механические, химико-механические и химические. Различная степень превращений древесины в конечный продукт. В одних технологических процессах она охраняет свои исходные физико-механические свойства, макро- и микроструктуру, в других - используется как источник волокнистого сырья, в третьих - как химическое сырье.
Механическая переработка древесины заключается в изменении ее форм пилением, строганием, фрезерованием, лущением, точением, сверлением, раскалыванием. В результате механической обработки получают разнообразные товары народного потребления и промышленного назначения, продукцию и сырье для смежных перерабатывающих отраслей промышленности. Механическим истиранием древесины получают волокнистые полуфабрикаты.
При химико-механической переработке получают фанеру, столярные, древесностружечные и цементно-стружечные плиты, арболит и фибролит. Химико-механический способ используют при получении волокнистых полуфабрикатов в целлюлозно-бумажной промышленности.
Одно из направлений химико-механической переработки состоит в получении модифицированной древесины. Наиболее простой способ улучшения природных свойств древесины - увеличение ее плотности прессованием - называют термомеханичёским модифицированием. Заготовки в виде брусков, досок, стержней или цилиндров уплотняют в пресс-формах под давлением. Механическое воздействие может сочетаться с нагревом, пропаркой, пропиткой древесины минеральными маслами или смолами. Химико-механическое модифицирование осуществляется предварительно обработкой древесины аммиаком или мочевиной с последующим прессованием. Комбинированное механическое, термическое и химическое воздействие вызывает изменения физических свойств и химического состава древесины, в результате чего повышается ее пластичность и улучшаются условия прессования. Получаемые материалы обладают стабильностью формы и размеров, высокими показателями физико-механических свойств, примерно пропорциональных степени уплотнения. При химическом модифицировании прессования не требуется. Древесину обрабатывают ацетилирующими реагентами и затем подвергают длительной термообработке. Совсем иначе происходит увеличение плотности при радиационно-химическом модифицировании. Древесину вначале подвергают пропитке низковязкими мономерами или олигомерами, например стиролом, метилметакрилатом, винилацетатом, ненасыщенными смолами или их смесями. Полимеризацию мономера в древесине проводят под воздействием гамма - лучей. Получаемый материал представляет собой древесину, пропитанную пластмассой.
Химическая переработка древесины осуществляется термическим разложением воздействием на нее растворителей, щелочей, кислот, кислых солей сернистой кислоты. Термическое разложение, или пиролиз древесины, осуществляется нагреванием древесины при высокой температуре без доступа воздуха. При пиролизе получают твердые, жидкие и газообразные продукты. Из них наибольшее практическое значение в народном хозяйстве имеет древесный уголь.
При помощи растворителей из древесины, предварительно измельченной в щепу, извлекают различные экстрактивные вещества. При экстракции водой получают дубители.
Клеящие свойства камеди, извлекаемой водой из древесины лиственницы, используются в полиграфической текстильной и спичечной промышленности. При экстракции бензином пневого осмола, измельченного в щепу, из древесины наиболее экономным способом
извлекают канифоль. Этот ценный продукт широко используют для получения высококачественной бумаги, как заменитель жиров в мыловарении, для производства лаков, линолеума, резины, электротехнических и других изделий.
При обработке хвойной древесины слабыми растворами щелочей, без давления, из нее извлекают смолистые вещества и небольшое количество лигнина, гемицеллюлоз. При длительном нагревании древесины под давлением с концентрированными растворами щелочи, взятыми в избытке, происходит ее полное разложение. Продуктами разложения являются газы, смола, уксусная и муравьиная кислоты. Значительное количество этих кислот образуется при окислении древесины кислородом воздуха в слабощелочной среде под давлением.
При варке измельченной в щепу древесины с водным раствором едкого натра, часто с добавлением сернистого натрия, большая часть лигнина растворяется и получается волокнистая целлюлоза — натронная или сульфатная. Сульфитную целлюлозу получают при обработке древесины раствором кислых солей сернистой кислоты. В присутствии свободного сернистого ангидрида лигнин растворяется под действием давления и высокой температуры. Как и при натронной варке, получается волокнистая масса - целлюлоза. Кислоты оказывают разрушающие гидролизующее действие на древесину, что лежит в основе гидролизного процесса производства глюкозы, ксилита, спирта. Большое значение приобретают кормовые дрожжи, полученные на гидролизных и целлюлозных предприятиях из углеводов, содержащихся в гидролизатах и сульфитных щелочах.
Основными потребителями древесного сырья, поставляемого лесозаготовительной промышленностью, являются лесопильные, целлюлозно-бумажные, плитные и фанерные
предприятия. С развитием народного хозяйства структура потребления древесины постоянно изменяется. Ранее значительным было использование круглых необработанных
лесоматериалов. Затем преобладающим стало использование древесины в лесопилении, где объемы перерабатываемого сырья теперь стабилизировались. Ныне наиболее интенсивно растет использование измельченного древесного сырья в виде технологической щепы, которая широко используется в производстве целлюлозы, бумаги, картона, древесностружечных и древесноволокнистых плит. Потребление древесины для выработки этих видов продукции возрастает в 2 раза примерно каждые 10 лет.
Изменение в структуре потребления древесины вызывают соответствующие изменения в поставке лесоматериалов. Быстрыми темпами нарастает производство щепы, которую справедливо называют «строительным камнем» будущей лесной индустрии. Щепа является основой комплексного использования древесины. Она открывает неограниченные возможности для утилизации практически любого древесного сырья, включая нетранспортабельные отходы и вторичное сырье, например тароупаковочные материалы, скапливающиеся в больших количествах в городах. Процесс производства щепы может осуществляться на любой стадии заготовки и обработки древесины, начиная от измельчения в лесу целых деревьев до переработки отходов. Щепа открывает новые возможности не только в сферах заготовки и переработки древесного сырья, но и его транспорте. Измельченную в щепу древесину можно сплавлять в специальных капсулах, благодаря чему из глубинных лесных районов можно оставлять потребителю всю биомассу дерева любых пород.