Технологические, физические и механические свойства древесины

ацетилцеллюлоза

В результате взаимодействия целлюлозы со смесью уксусного ангидрида и уксусной кислоты образуются уксуснокислые эфиры целлюлозы — ацетилцеллюлоза. Для получения ацетилцеллюлозы может быть использована облагороженная древесная целлюлоза, однако основным сырьем пока является хлопковая целлюлоза (линтер). Ацетилцеллюлозу употребляют для производства ацетатного шелка, целлона (негорючей пластмассы), лаков, кинопленки и других продуктов. Целлюлоза растворяется в аммиачном растворе окиси меди, образуя медноаммиачное комплексное соединение, которое используется для получения очень тонкого медноаммиачного волокна. При взаимодействии целлюлозы с водой в присутствии катализаторов происходит реакция гидролиза и образуется простейший сахар — глюкоза. В качестве катализаторов обычно используют минеральные кислоты (кислотный гидролиз).

гемицеллюлоза

Этим понятием объединяется группа веществ, близких по химическому составу к целлюлозе, но отличающихся от нее способностью легко гидролизоваться и растворяться в разбавленных щелочах. Гемицеллюлозы представляют собой главным образом полисахариды: пентозаны и гексозаны с пятью или шестью атомами углерода в основном звене. Степень полимеризации гемицеллюлоз значительно меньше, чем целлюлозы, т. е. цепочки молекул короче. При гидролизе полисахаридов гемицеллюлоз образуются простые сахара (моносахариды); гексозаны переходят в гексозы, а пентозаны — в пентозы. Обычно из древесины не получают гемицеллюлоз в виде товарных продуктов. Однако при химической переработке древесины они широко используются для получения многих ценных веществ. Например, при нагревании древесины с 12% -ной соляной кислотой почти все пентозаны (93—96%) переходят в простые сахара — пентозы — и после отщепления от каждой молекулы моносахарида трех молекул воды образуется фурфурол — продукт, широко применяемый в промышленности. В растущем дереве гексозаны — запасные вещества, а пентозаны выполняют механическую функцию.

лигнин

Кроме углеводов (целлюлозы и гемицеллюлоз), в состав клеточной оболочки входит ароматическое соединение — лигнин, которое отличается высоким содержанием углерода. Целлюлоза содержит 44,4% углерода, а лигнин 60—66%. Лигнин менее стоек, чем целлюлоза, и легко переходит в раствор при обработке древесины горячими щелочами, водными растворами сернистой кислоты или ее кислых солей. На этом основано получение технической целлюлозы. Лигнин получается в виде отходов при варке сульфитной и сульфатной целлюлозы, при гидролизе древесины. Содержащийся в черных щелочах лигнин в основном сжигается при регенерации.

Лигнин используется в качестве пылевидного топлива, заменителя дубильных веществ, в производстве крепителей формовочных земель (в литейной промышленности), пластических масс, искусственных смол, для получения активированного угля, ванилина и др. Однако вопрос о полном квалифицированном химическом использовании лигнина пока еще не решен. Из остальных органических веществ, содержащихся в древесине, наибольшее промышленное использование получили смолы и дубильные вещества.

Паспорт (сертификат) на древесину

Российское законодательство не обязывает проводить обязательную сертификацию пиломатериалов. Но производители, планирующие участвовать в тендерах или экспортировать свою продукцию, могут оформить добровольный сертификат. Он гарантирует качество и безопасность продукции. Заказчик сертификата на пиломатериалы может самостоятельно выбирать параметры лабораторных испытаний.

В завершении, можно посмотреть учебный фильм, который еще раз расскажет о свойствах древесины:

смолы

Эту группу веществ принято делить на нерастворимые в воде смолы (жидкие и твердые) и камедесмолы, содержащие растворимые в воде камеди. Среди жидких смол наибольшее значение имеет живица, которую получают из древесины (иногда из коры) хвойных пород в результате подсочки. Подсочка сосны и кедра ведется следующим образом. Осенью на очищенном от грубой коры участке ствола специальными инструментами проводится вертикальный желобок, а с наступлением теплой погоды весной систематически снимаются направленные под углом 30° к желобку полоски коры и древесины и образуются так называемые подновки. Глубина подновок обычно 3—5 мм. Рана, наносимая дереву при подсочке, называется каррой (рис. 29).

Из перерезанных смоляных ходов живица, находящаяся под давлением 10— 20 атм, вытекает в подновки и по желобку направляется в приемник. После нанесения четырех-пяти подновок из конического приемника стальной лопаточкой выбирают живицу. Для увеличения выхода живицы применяют химические стимуляторы (хлорную известь или серную кислоту), которыми обрабатывают свежевскрытую поверхность древесины.

Подсочка ели ведется путем нанесения карр в виде узких продольных полос. Для получения живицы из лиственницы просверливают каналы в глубь ствола до встречи с крупными смоляными «карманами», которые часто образуются в нижней части ствола. Лиственничная живица высоко ценится и применяется в лакокрасочной промышленности для изготовления лучших сортов лаков и эмалевых красок. Пихтовая живица добывается из «волдырей», образующихся в коре. Живицу из проколотых «волдырей» выдавливают в переносные приемники. Пихтовая живица напоминает по своим свойствам канадский бальзам и находит применение в оптике, микроскопической технике и т. д.

В наибольших количествах добывается сосновая живица, которая представляет собой прозрачную смолистую жидкость с характерным сосновым запахом. На воздухе живица твердеет и превращается в хрупкую белесоватую массу — баррас. Полученная в результате подсочки сосновая живица содержит примерно 75% канифоли и 19% скипидара, остальное составляет вода. Живицу можно рассматривать как раствор твердых смоляных кислот (канифоль) в жидком терпентинном масле (скипидар). Переработка живицы осуществляется на канифольно-терпентинных заводах и заключается в отгонке с водяным паром летучей части — скипидара. Остающаяся нелетучая часть представляет собой канифоль.

Скипидар и канифоль можно получать путем экстракционной переработки пневого осмола — ядровой части сосновых пней, обогатившихся смолой за счет отгнивания малосмолистой заболони. В качестве растворителя чаще всего используют бензин. Полученный экстракт подвергают разгонке. Растворитель и скипидар отгоняются, а канифоль остается. Экстракционные продукты уступают по качеству скипидару и канифоли, полученным из живицы. Скипидар находит широкое применение как растворитель в лакокрасочной промышленности, для производства синтетической камфоры и других продуктов. Камфора в больших количествах используется в качестве пластификатора в производстве целлулоида, лаков и кинопленки.

Основной потребитель канифоли — мыловаренная промышленность, где она используется для изготовления хозяйственного мыла. В большом количестве используется канифольный клей для проклейки бумаг. Глицериновый эфир канифоли вводят в состав нитролаков для придания пленке блеска. Канифоль используется для приготовления электроизоляционных материалов, в производстве синтетического каучука и др. Большое промышленное значение имеет камедь лиственницы. Камедь экстрагируется из измельченной древесины кислой водой (концентрация уксусной кислоты 0,2%) при температуре 30°. После упаривания до концентрации 60—70% получают товарный продукт. Применяют ее в текстильном производстве для изготовления красок, в полиграфической, бумажной промышленности и др.

дубильные вещества, или танниды

Этим понятием объединяются все вещества, которые обладают свойствами дубить сырую кожу, придавая ей стойкость против гниения, эластичность, способность не разбухать. Наиболее богата дубильными веществами древесина ядра дуба (6 — 11%) и каштана (6—13%). В коре дуба, ели, ивы, лиственницы и пихты содержится от 5 до 16% таннидов. В наростах на листьях дуба — галлах содержится от 35 % до 75% таннидов (одной из разновидностей дубильных веществ). В листьях и корнях бадана содержание таннидов составляет 15-25%.

Тайниды растворимы в воде и спирте, обладают вяжущим вкусом, при соединении с солями железа дают темно-синюю окраску, легко окисляются. Дубильные вещества экстрагируют горячей водой из измельченной древесины и коры. Товарным продуктом является либо жидкий, либо сухой экстракт, который получают после упаривания раствора в вакуум-аппарате и сушки. Из древесных растений можно получать также эфирные масла, лакторезины и красящие вещества.

Несколько способов вычисления кубатуры оцилиндрованного и конусообразного бревна

Отправим материал на почту

• 3 комнаты
• 1 санузел

• 93.8² Общая площадь

• 5 комнат
• 2 санузла

• 186.2² Общая площадь

• 5 комнат
• 2 санузла

• 144.2² Общая площадь

• 4 комнаты
• 2 санузла

• 128.3² Общая площадь

• 4 комнаты
• 2 санузла

• 144.5² Общая площадь

• 1 комната
• 2 санузла

• 315.5² Общая площадь

• 8 комнат
• 2 санузла

• 228.9² Общая площадь

• 7 комнат
• 2 санузла

• 179.5² Общая площадь

• 4 комнаты
• 2 санузла

• 157.5² Общая площадь

• 6 комнат
• 3 санузла

• 167² Общая площадь

• 6 комнат
• 2 санузла

• 131.7² Общая площадь

• 4 комнаты
• 2 санузла

• 151² Общая площадь

• 5 комнат
• 2 санузла

• 184.7² Общая площадь

• 4 комнаты
• 2 санузла

• 121² Общая площадь

• 5 комнат
• 2 санузла

• 155.5² Общая площадь

• 5 комнат
• 2 санузла

• 237.2² Общая площадь

• 5 комнат
• 3 санузла

• 230² Общая площадь

• 4 комнаты
• 1 санузел

• 125.2² Общая площадь

• 6 комнат
• 2 санузла

• 131.2² Общая площадь

• 3 комнаты
• 1 санузел

• 124.3² Общая площадь

Лесной массив и оцилиндрованные строительные материалы принято измерять в кубических метрах для транспортировки и свершения сделок купли-продажи. Рассмотрим способы как посчитать кубатуру бревна, определить количество заготовок в кубометре. Ознакомимся с источниками, где можно найти готовые точные данные, поймем неоправданность использования онлайн-калькуляторов. После прочтения статьи смету на строительство дома будет проще составить самостоятельно.

эфирные масла

Из древесины культивируемого на Кавказе камфорного лавра (Cinnamomun camphora) путем отгонки с водяным паром получают камфорное масло (выход масла 4%), которое идет на приготовление камфоры. Из хвои и шишек разных видов пихты добывают пихтовое масло, представляющее собой прозрачную, бесцветную ароматическую жидкость, быстро испаряющуюся на воздухе. Хвоя сибирской пихты содержит от 0,63 до 3%, а хвоя кавказской пихты 0,2% пихтового масла. Пихтовое масло имеет применение в фармацевтическом производстве, в парфюмерии и для приготовления лаков. Летучие эфирные масла хвойных пород сосны, ели, западной туи, обладают свойствами фитонцидности, т. е. способностью убивать микробов, находящихся в воздухе или в воде.

Лакторезины — млечные соки некоторых растений, близкие к смолам. К ним относятся каучук и гуттаперча. Каучук добывается из коры дерева Hevea brasiliensis и представляет собою аморфную массу от желтого до темного цвета, растворимую в сероуглероде, хлороформе, эфире и скипидаре. Гуттаперчу получают из некоторых тропических древесных пород (например, Isonandra gutta Hook и др.). В СССР (в Крыму, на Кавказе) акклиматизирована эвкоммия, в листьях и корнях которой содержится 4—6% гуттаперчи. Из отечественных пород гуттаперчу содержат в коре корней (до 7 %) бересклет бородавчатый и европейский. Очищенная гуттаперча представляет собой твердую массу бурого цвета, легко растворимую в сероуглероде, хлороформе и скипидаре. Из нее изготавливают клише для рисунков, изоляцию электрических кабелей и др.

Красящие вещества могут находиться как в древесине, так и в коре, листьях и корнях; в древесине встречаются красящие вещества красного, желтого, синего и коричневого цветов. Из произрастающих в нашей стране пород для окрашивания тканей и пряжи в желтый цвет местное население на Кавказе использует древесину маклюры, шелковицы, скумпии, кору граба, сумаха и хмелеграба, для окраски в красный цвет — сухую кору крушины, в коричневый — древесину скумпии, кожуру грецкого ореха и др.

Расчет кубов дерева

Дерево — это многолетнее растение с одревесневающим прямостоячим стволом.
Объем деревьев рассчитывается по простой формуле:

V = 3.1415 * d 2 / 4 * l * N

, где

N — количество деревьев; V — суммарный объем деревьев; d — диаметр деревьев; l — длина деревьев.

Быстро выполнить эту простейшую математическую операцию можно с помощью нашей онлайн программы. Для этого необходимо в соответствующее поле ввести исходное значение и нажать кнопку.

На этой странице представлен самый простой онлайн калькулятор расчета кубов дерева. С помощью этого калькулятора вы в один клик сможете рассчитать объем дерева в м3, если известно их количество, длина и диаметр.

основные химические реакции древесины, имеющие промышленное значение

Взаимодействие древесины с кислыми солями сернистой кислоты и щелочами происходит в процессах получения технической целлюлозы — основного полуфабриката в целлюлозно-бумажном производстве. Способы получения сульфитной и сульфатной целлюлозы описаны выше. Отходы целлюлозного производства находят применение в качестве сырья для вторичной химической переработки. Для изготовления некоторых видов бумаги может быть использована не только целлюлоза, но и остальные органические вещества, содержащиеся в древесине. Древесина в этом случае подвергается лишь механической переработке, в результате которой получается древесная масса. При истирании (дефибрировании) древесины, прижатой к абразивной поверхности быстро вращающегося камня, в присутствии воды образуется белая древесная масса, которая идет на приготовление бумаг, хорошо воспринимающих краску при печатании, но отличающихся малой прочностью. Если перед истиранием древесину пропарить, получается бурая древесная масса, используемая для получения прочной оберточной бумаги и отдельных видов картона.

Взаимодействие кислот с древесиной приводит к образованию простейших Сахаров из полисахаридов и используется в качестве основной реакции в гидролизном производстве. На современных гидролизных предприятиях, включающих целый комплекс химических производств, наиболее полно и рационально используются все составные части древесного сырья. Сырьем для гидролизного производства служат отходы лесопиления и деревообработки. Гидролиз древесины можно осуществлять двумя способами: 1) разбавленными минеральными кислотами при высокой температуре (под давлением) и 2) концентрированными кислотами при нормальной температуре (без давления). Наиболее широкое применение нашел первый способ. Сырье в виде опилок пли щепы поступает в гидролизаппарат — вертикальный цилиндр с конусообразными верхней и нижней частью. Вместе с древесиной в гидролизаппарат подается варочная кислота, представляющая собой 5%-ный водный раствор серной кислоты. Температура поднимается до 140—160° и происходит осахаривание (гидролиз) гемицеллюлоз. Затем начинается гидролиз целлюлозы при непрерывном поступлении в аппарат варочной кислоты, нагретой до 185°, и одновременном отборе гидролизата — водного раствора простых Сахаров. Давление в аппарате во время гидролиза поднимается до 15 атм. В конце варки вместо кислоты подается горячая вода для промывки нерастворимого остатка — гидролизного лигнина.

При охлаждении гидролизата образуются пары, из конденсата которых получают ряд продуктов. Наиболее ценный из них — бесцветная маслянистая жидкость с запахом подгоревшего хлеба — фурфурол, который применяется в производстве пластмасс, синтетических волокон типа нейлона, смол, для очистки смазочных масел, изготовления медицинских препаратов (фурацилин и др.), красителей, средств для борьбы с сорняками, грибами и насекомыми и для других целей. Фурфурол можно получать в качестве основного продукта при гидролизе богатых пентозанами древесины лиственных пород (березы, осины) и сельскохозяйственных растительных отходов.

Нейтрализованный известковым молоком гидролизат (сусло) поступает в бродильное отделение. Там под действием ферментов винокуренных дрожжей содержащиеся в сусле простые сахара — гексозы (глюкоза и сахара из гексозан) — сбраживаются и образуют этиловый спирт и углекислый газ. Выделяющийся при брожении углекислый газ улавливается и используется для получения жидкой углекислоты и сухого льда. Этиловый спирт находит применение в производстве синтетического каучука и во многих других отраслях промышленности. Однако в настоящее время признано более экономически целесообразным удовлетворять основную потребность в спирте синтетическим спиртом, получаемым из этилена нефтяных газов.

Остатки после отгонки спирта (барда) содержат неразложившиеся пентозы, которые используются для выращивания кормовых дрожжей, богатых витаминами и белком. Введение их в рацион птиц и животных резко сокращает падеж, увеличивает скорость прироста мяса и т. д. Учитывая важное значение кормовых дрожжей для повышения продуктивности животноводства, птицеводства и рыбоводства, можно отказаться от получения спирта и использовать для выращивания дрожжей весь гидролизат. При этом необходимо применять такие культуры дрожжей и дрожжеподобных грибов, которые способны усваивать не только пентозы, но и гексозы.

Термическое разложение (пиролиз) происходит при нагреве древесины без доступа воздуха (сухая перегонка) или при ограниченном поступлении воздуха (газификация). При сухой перегонке древесины вначале подведенным извне теплом удаляется вода (при температуре до 120—150°) и частично разлагается древесина с выделением углекислого газа, окиси углерода и паров уксусной кислоты (при температуре 150—270°). Затем при температуре 275° происходят главные реакции распада веществ, слагающих древесину. Эта фаза процесса протекает с бурным выделением тепла. Последняя стадия пиролиза с дополнительным внешним нагревом происходит при температуре 300— 400° и состоит в прокаливании угля для удаления остатка – летучих веществ. В результате сухой перегонки образуются твердые (уголь), жидкие (жижка) и газообразные продукты.

При термическом разложении древесины сосны, ели, березы и бука в условиях атмосферного давления, конечной температуры 400° С и продолжительности нагрева 8 ч получается примерно 32—38% угля, 45—50% жижки и 15—20% газов (включая потери). Наибольшее значение сейчас имеет уголь, который свободен от минеральных примесей (серы).

Уголь находит применение в металлургии в качестве топлива при выплавке цветных металлов, для получения сероуглерода, используемого для выработки вискозного волокна, для производства активированного угля, электродов и т. д. Древесный уголь получается в качестве основного продукта в углежжении. Жижка, или водный дистиллят, представляет собой водный раствор продуктов разложения древесины. Из смолы, образующейся после отстаивания жижки, получают фенолы для производства пластмасс, антиокислитель бензина, флотационные масла для обогащения руд и другие продукты. Жижка также используется для получения метилового спирта и уксусной кислоты. Наибольшее количество этих продуктов получается из древесины лиственных пород.

В связи с развитием способов получения синтетических метилового спирта и уксусной кислоты значение этих продуктов сухой перегонки древесины снизилось. Газы, образующиеся при пиролизе древесины, используются в качестве топлива для обогрева реторт (аппаратов для сухой перегонки). Кора при сухой перегонке дает больше смолы, угля и газов, но меньше уксусной кислоты и метилового спирта. Выход основных продуктов сухой перегонки древесины и коры в процентах от массы сырья в абсолютно сухом состоянии указан в табл. 10. Здесь приведены данные для сосны и березы. Интересны имеющиеся предложения по сочетанию гидролиза древесины с сухой перегонкой. Пиролиз березовой древесины, предварительно пропитанной 1%-ной серной кислотой, позволяет получить значительное количество фурфурола.

выход основных продуктов при сухой перегонке

Газификация древесины в энергохимических установках, позволяющих получать генераторный газ и улавливать продукты пиролиза, может служить одним из способов утилизации древесных отходов. Окисление древесины в процессе горения имеет значение, если она используется в виде топлива. Качество древесины как топлива оценивается теплотворной способностью. Массовой теплотворной способностью называется количество тепла, которое выделяется при полном сгорании единицы массы — 1 кг древесины.

где С, Н и О — содержание углерода, водорода и кислорода, %; W — относительная влажность древесины. Эта формула дает лишь приближенные значения, отклоняющиеся от действительных на 5—10%. Точно теплотворная способность определяется лабораторным путем в калориметрах по стандартной методике Массовая теплотворная способность практически не зависит от породы древесины; это объясняется одинаковым химическим составом древесины разных пород. Так, по имеющимся данным, массовая теплотворная способность абсолютно сухой древесины колеблется от 4700 до 5100 ккал. Теплотворная способность абсолютно сухой коры березы выше, чем у древесины на 17%, а ольхи на 12%.

В практике дрова оценивают не по массе (весу), а по объему; в этом случае важна объемная или удельная теплотворная способность древесины, т. е. количество тепла, получаемое при сгорании единицы объема древесины. Удельная теплотворная способность может быть получена умножением массовой теплотворной способности на плотность древесины.

Теплотворная способность в большой мере зависит от влажности: с увеличением влажности древесины она падает. Наивысшая температура, которая может быть достигнута при идеальных условиях горения (жаропроизводительная способность древесины), также может быть подсчитана теоретически. В лабораториях она определяется пирометрами. Так, для абсолютно сухой древесины бука температура горения равна 1720°. Однако практически из-за потерь в топке такая температура не может быть достигнута; действительная температура горения древесины может быть принята равной 1000—1100°. В настоящее время значение древесины как топлива уменьшается в связи с широким использованием высококалорийного жидкого и газообразного топлива.

Сажа

Сажа (копоть, деготь) это частицы, состоящие преимущественно из углерода. При наличии температуры и кислорода они сгорают. Если этого нет, то они слипаются в крупные кусочки, и осаживаются на стенках печки и трубы, но могут и в трубу улететь. Мало того, что это требует очистки печи, может воспламениться, так еще и снижает её КПД, т.к. образуется слой, который препятствует поглощению тепла стенками печи. К вопросу о недостаточной изученности процесса горения: в 1996 году дали Нобелевскую премию Роберту Кёрлу за открытие в саже фуллеренов.