Свойства древесины, важные в производстве древесно-волокнистых плит
Древесина как пористое тело
На поперечном разрезе ствола дерева (рис. 1) невооруженным глазом легко различаются внутренняя часть ствола — фактически древесина, имеющая в центре ядро т, у некоторых (так называемых «ядровых») пород светло отличающееся собственной окраской; к ядру конкретно примыкает заболонная часть древесины, окруженная по периферии живыми (в растущем дереве) клетками камбия с. К камбию с другой его стороны примыкает внутренняя кора, либо луб в, окруженный омертвевшей тканью — коркой, либо наружной корой вч.
В живом дереве камбий, откладывая клетки по обе стороны собственной ткани, образует новые луба и клетки древесины. Камбий откладывает весной более светлую и рыхлую древесину (а), чем в осеннюю пору (о), что светло видно, в особенности у хвойных пород, при рассматривании древесины несложным глазом. Два концетри-ческих кольца — осенней и весенней древесины образуют один годичный слой. Роль клеток луба содержится в проведении органических веществ, появившихся в страницах и двигающихся вниз по стволу.
Роль клеток древесины более разнообразна. Часть их — сосуды у трахеиды и лиственных пород (мертвые клетки) у хвойных — есть проводниками воды, поступающей из корневой совокупности к страницам. Вторая несколько клеток—паренхимы древесины и вторичных и первичных сердцевинных лучей (живые клетки) — помогает для хранения запасов питательных органических веществ, образующихся в страницах в осенне-летний период и расходуемых весной на образование новой древесины.
Наконец, часть клеток либриформа помогает для придания механической прочности стволу дерева. Эти клетки находятся в основном в осенней древесине, а трахеиды и сосуды — в весенней. Количество в одном годичном слое дерева тех и других элементов характерно для каждой древесной породы.
К примеру, хвойные породы не имеют клеток либриформа и сосудов. Их функции несут трахеиды. У лиственных пород древесина содержит сосуды, клетки и трахеи либриформа.
Клетки у мертвой древесины заполнены в основном воздухом и водой и сообщаются между собой у лиственных пород при помощи несложных, а у хвойных — при помощи окаймленных пор.
Рис. 1. Поперечный разрез древесного ствола
Фибриллы, из которых выстроены обе оболочки, в первичной из них идут практически перпендикулярно продольному направлению клеток, во вторичной же они образуют только маленький угол с продольной осью клеточной стены. Это различие видно из рис. 2.
Не считая слоистости клеточной стены, на этом же рисунке видна спиральная полосатость отдельных ее слоев.
На протяжении фибрилл расположены долгие цепевидные макромолекулы целлюлозы, складывающиеся из 2000—2500 элементарных звеньев ангидро-с1-глюкозы, соединенных между собой глюкозидной связью 1,4.
Нитевидные макромолекулы целлюлозы расположены в фибрилл так, что отдельные их части образуют участки местной параллелизации и сближены на расстояния, не превышающие 2,8 А. Наряду с этим расстоянии между гидроксилами целлюлозных молекул образуется водородная сообщение, владеющая энергией 4—8 ккал/моль. В остальных участках макромолекулы находятся на более далеких расстояниях друг от друга и связаны между собой более не сильный силами Ван-дер-Ваальса, как это схематически продемонстрировано на рис. 3.
Весьма серьёзным есть то событие, что гидроксилы целлюлозы, блокированные водородной связью, не могут поглощать пары воды. Данной свойством отличаются лишь гидроксилы, находящиеся в неориентированных областях макромолекул и на их поверхности.
Третий (внутренний) слой клеточной оболочки не обнаруживает спиральной структуры. Оси его фибрилл параллельны оси волокна. Клетки луба кроме этого складываются из фибрилл, оси которых практически параллельны оси волокна.
Преобладающее количество клеток в древесине расположено так, что продольная их ось параллельна оси дерева.
Рис. 2. полосатость и Слоистость клеточных оболочек
Рис. 3. Схема ориентации макромолекул целлюлозы
Эти определения, сделан-ные Байлеем и Гриффином, помогли осветить вопрос о проницаемости ультрапор для коллоидных растворов. Была установлена зависимость между числом свободных ультрапор мембраны окаймленных пор и сопротивлением проникновению консервирующих растворов. В заболони, где количество свободных ультрапор больше, чем в ядре, проницаемость для жидкостей больше.
Высушивание древесины сокращает ее проницаемость для растворов, поскольку наряду с этим, благодаря прилегания мембраны к сводам окаймленной поры, часть действенных ультрапор закрывается.
Древесина есть эластичным, ограниченно набухающим гелем. Предел набухания определяется большим числом поглощенной жидкости, вызывающей набухание. Древесина поглощает, увеличивая собственный количество, не все жидкости, а только полярные и среднеполярные: воду, спирты, кислоты, кетоны. Удаление этих жидкостей из древесины ведет к сокращению количества древесины — усушке.
Вода в волокнистом материале возможно по связи ее с веществом поделена на три группы: а) вода, находящаяся в относительно больших капиллярах D = 1 мм; данный вид воды возможно удален из материала давлением, размолом, разрывом и по номенклатуре Лыкова именуется окклюзионным; б) капиллярная вода, находящаяся в капиллярах Диаметром менее 1 мм, которая связана с материалом силами поверхностного натяжения; в) коллоидная вода, которая связана с волокнами адсорбционными силами.
Химически связанной воды в древесине нет. По окончании поглощения первых порций воды из окружающего воздуха древесина возрастает в размерах, но количество набухшей древесины получается меньше суммы количеств древесины и поглощенной воды. Разность именуется контракцией и характеризует собой величину сжатия совокупности. Между тепловым эффектом и сжатием системы, имеющим наряду с этим место, существует определенная сообщение.
Поглощение первых порций воды древесиной является следствием адсорбционных сил и математически формулировано теорией Лангмюра. Выделяющаяся наряду с этим теплота адсорбции получается в следствии превращения механической работы, развиваемой при набухании, в тепловую энергию. Это поглощение адсорбированной воды происходит на поверхности макромолекул компонентов древесины лишь в неориентированных участках макромолекул.
По окончании насыщения данной поверхности составных частей древесины адсорбированной водой наступает процесс капиллярной конденсации водяных паров, протекающий в порах радиусом до 5-10“7см. Неориентированные участки между макромолекулами смогут заполняться и одной адсорбированной водой, и одной капиллярноконденсированной. Процесс капиллярной конденсации разъясняется пониженной упругостью паров воды в этих капиллярах если сравнивать с плоской поверхностью.
Процессы капиллярной конденсации и адсорбции смогут протекать в один момент, и преобладание одного процесса над вторым будет зависеть, не считая размеров заполняемых капилляров, от упругости окружающего пара. При низких упругостях пара преобладает адсорбция, при высоких — капиллярная конденсация. А. В. Думанский именует адсорбированную воду «связанной» так как она не мёрзнет, не есть растворителем, молекулы ее ориентированы к адсорбирующей поверхности и находятся под сильным давлением.
Сумма адсорбированной и капиллярноконденсированной воды именуется в большинстве случаев гигроскопической водой. ели древесины и Гигроскопичность берёзы при разной относительной влажности воздуха и температуре 20°, изученная Стэммом и нами, иллюстрируется диаграммой, приведенной на рис. 4.
Предельное число поглощаемой при 20° гигроскопической воды образовывает около 30% от полностью сухого веса древесины. Предстоящее поглощение воды древесиной из окружающего воздуха нереально, но оно все же будет происходить, в случае если поместить древесину конкретно в воду. Наряду с этим будут заполняться водой более неотёсанные капилляры (люмены и т. д.) за счет действия осмотических и капиллярных сил.
Данный процесс не играется заметной роли при объемном набухании, но очень сильно воздействует на весовое количество поглощенной воды. Кривая адсорбции жидкости волокнистым материалом получается разной в зависимости от того, ведем ли мы процесс сушки либо увлажнения до равнолесного состояния. Отличие, приобретаемая наряду с этим, может быть около нескольких процентов. Это явление, носящее наименование гистерезиса, иллюстрируется диаграммой (рис.
5), взятой для чистой хлопковой целлюлозы.
Рис. 4. Гигроскопичность древесины в зависимости от относительной влажности воздуха 1 — береза (опыт автора); 2 — ель (опыт Стэмма)
Рис. 5. Гистерезис при поглощении воды и обезвоживании в воздухе пара: 1 — кривая десорбции; 2 — кривая адсорбции
Обстоятельство набухания компонентов древесины в воде разъясняется следующим образом. Макромолекулы целлюлозы взаимно Удерживаются электрическими притягательными силами (водородная сообщение, силы Ван-дер-Ваальса) и поддерживаются в равновесном состоянии отталкивательными силами неэлектрической природы, по величине равными притягательным силам.
При внесении древесины в среды с диэлектрической постоянной больше единицы происходит ослабление сил притяжения.
Делать выводы о том, как пространственно распределяется вода, поглощенная древесиной, возможно по линейным трансформациям размеров древесины в разных направлениях. Изменение в направлении оси ствола древесины мало и образовывает десятые доли процента. Главные трансформации происходят в направлениях, перпендикулярных оси ствола. Наряду с этим изменение в радиальном направлении образовывает около 2/3 трансформации в тангенциальном направлении.
Обстоятельством различия в набухании между радиальным и тангенциальным направлениями есть различие в строении отдельных клеток и их обоюдном размещении в древесине. Набухание разных древесин в воде (объемное) тем больше, чем больше их объемный вес, наряду с этим содержание воды у точки насыщения не претерпевает подобных трансформаций.
Это разъясняется тем, что с объемным весом возрастает в первую очередь величина вторичной оболочки и вместе с ней давление набухания, оказываемое ею на другие части клеточной стены. Чем выше объемный вес, тем больше усушка.
Рис. 6. Изменение количества свободной от объёма пор и пор древесины при набухании древесины всех ступеней объемного веса
Тренделенбургом была предложена классификация для древесных пород по их отношению к влагонасыщению и усушке.
К группе 1 отнесены лиственные породы с рассеянными порами: липа, тополь, ива, ольха, береза, бук, заболонь и белый бук лиственных пород группы (с очень сильно развитым ядром). Эта несколько характеризуется высоким влагонасыщением волокон — 32—35% и высокой степенью усушки (av = 31—34 R) особенно очень сильно усыхает древесина липы (ccv = 36—40 R).
Несколько 2 — хвойные породы без очевидно выраженного окрашенного ядра (пихта, ель) и заболонь хвойных .пород с очевидно выраженным окрашенным ядром (сосна, лиственница). Эта несколько характеризуется высокой точкой влагонасыщения волокон — 30—34 % и умеренной степенью усушки (av = 29—33 R).
Пихта усыхает посильнее, чем ель.
Несколько 3 — хвойные породы с быстро выраженным, окрашенным ядром, умеренной смолистостью: сосна, лиственница и дугласова пихта. Точка влагонасыщения древесины группы 3 образовывает 26—28%. Эта несколько характерна умеренной усушкой (av = 25— 27 R).
К данной же группе относится последовательность очень сильно смолистых, и особенного строения древесин: очень сильно смолистая сосна, лиственница, сибирский кедр, тисс (не сильный усушка). Для древесины последних пород av = 21—23 R при влагонасыщении их 22—24%.
Несколько 4 — лиственные породы с кольцевыми и полукольцевыми порами, с быстро выраженным ядром (которые содержат тиллы, красители, дубильные вещества). К данной группе относятся: добропорядочный каштан, дуб, ясень, орех, вишня. Для данной группы влагонасыщение волокон равняется 23—25% и av = 22—24 R. Особенно низкой усушкой отличаются ядро и акация дуба.
Заболонь этих пород усыхает немного меньше древесины группы 1. Клен, ильмы и конский каштан занимают промежуточное положение между 1 и 4 группами. Чем мальше от ствола, тем легче корневая древесина и тем выше ее свойство к усушке. Древесина сучьев владеет низкой свойством к усушке. В пределах одной породы усушка возрастает приблизительно пропорционально объемной плотности (рис.
6). Согласно данным Н. М.
Порядок повышения набухания фактически пропорционален повышению растворимости солей, фракционного количества соли в растворе, поверхностного натяжения в растворах и уменьшению относительного давления пара над поверхностью растворов этих солей.
Концентрация водородных и гидроксильных ионов солевых растворов имеет незначительное влияние на набухание древесины. Не считая концентрации, на поглощение и набухание воздействует и температура. С увеличением температуры поглощение и набухание падают.
Набухание в концентрированных растворах солей, оснований и кислот происходит посильнее, чем в чистой воде.
Объемное набухание древесины в кислотах изучалось Стэммом, что дает таблицу объемной усушки древесины сосны, вымоченной до насыщения в ряде сухих алифатических кислот. Из данной таблицы видно, что набухание древесины в кислотах значительно уменьшается с повышением молекулярного веса кислот. Единственной органической кислотой, в которой набухание древесины больше, чем в воде, есть муравьиная кислота.
Разбавленная соляная кислота при комнатной температуре практически не действует химически на еловую древесину, и набухание в ней незначительно. Сухой не сильный адсорбируется еловой Древесиной числом 10—11% от ее веса, в свежесрубленной Древесине часть хлороводорода растворяется в капиллярной воде. Сухая еловая древесина адсорбирует 12,1% сухого хлора. Хлорирование еловой древесины снижает ее усадку при высушивании.
Хлорирование с последующей обработкой аммиачной водой очень сильно повышает впитываемость жидкостей. Воздушно-сухая еловая древесина при комнатной температуре поглощает до 13,5% S02. Еловая древесина поглощает 22% ЫОг- При действии на свеже-срубленную еловую древесину сухой поваренной соли происходит усадка древесины, а при действии концентрированного раствора — набухание.
Водные насыщенные NaCl растворы дают для еловой древесины большее поглощение если сравнивать с водой на 9—15%.
Воздействие солей различно и зависит от того, имеем ли мы дело со свежесрубленной либо с воздушно-сухой древесиной.
Фтористый натр адсорбируется древесиной из водных растворов, наряду с этим древесина, пропитанная раствором фтористого натра предельной концентрации, дает в воздушно-сухом состоянии большую усадку и повышает собственную прочность.
Набухание древесины в сухих органических жидкостях, в большинстве случаев, меньше, чем в воде, и снижается с уменьшением полярности жидкости. Из сухих органических жидкостей лишь две — формамид и муравьиная кислота дают набухание, большее, чем вода. Для последовательности обычных спиртов от метилового до бутилового набухание значительно уменьшается с повышением молекулярного веса спирта.
Набухание древесины (эти взяты для белой сосны) в производных бензола прямо пропорционально дипольному моменту этих жидкостей и электрокинетическому потенциалу древесины по отношению к этим жидкостям.
Придание древесине гидрофобности
Формоизменяемость в условиях переменной влажности есть одним из наиболее значимых недочётов древесины как стройматериала.
Обстоятельством формоизменяемости древесины помогает поглощаемая ею вода как в виде водяных паров из мокрого воздуха, так и в виде капельно-жидкой воды, впитываемой древесиной при ее лужении в воду. Количество воды, поглощаемое полностью древесиной из всецело насыщенного влагой воздуха, образовывает при температуре 20° около 30% от веса древесины. Поглощение данной воды, именуемой в большинстве случаев «гигроскопической», поисходит под влиянием двух процессов: а) адсорбции и б) капиллярной конденсации
Адсорбция является притяжениемдиполей воды от-оицательно заряженной поверхностью лигнина и углеводов древесины, что связано с наличием на данной поверхности ненасыщенных валентностей гидроксилов. Адсорбция воды происходит лишь в неориентированных участках целлюлозы, и следовательно, количественно зависит от фактора ориентации.
Гидрок-силы, находящиеся в ориентированных участках макромолекул, блокированы водородной связью и не могут к поглощению воды в простых условиях. Они покупают эту свойство лишь по окончании разрыва водородной связи, к примеру методом мерсеризации. Уменьшение поглощения воды древесиной за счет устранения либо уменьшения явления адсорбции вероятно методом уменьшения заряда поверхности макромолекул, фибрилл и волокон: к примеру, обработкой древесины солями алюминия, за счет неестественного регулирования фактора других макромолекул компонентов и ориентации целлюлозы древесины термической обработкой, и методом блокировки гидроксилов целлюлозы водородной либо химической связью.
Процесс капиллярной конденсации происходит благодаря наличия в древесине огромного количества узких капилляров и разъясняется пониженной упругостью пара в них если сравнивать с плоской поверхностью. Устранение процесса капиллярной конденсации связано с необходимостью заполнения капилляров инертными к воде веществами, талантливыми прекрасно попадать в древесину и в клеточные стены.
При полном либо частичном погружении в воду древесина начинает поглощать новые количества воды сверх 30% гигроскопической жидкости. Количество поглощаемой наряду с этим воды зависит от породы древесины и связано с объемным весом и объемной плотностью данной древесины.
Поглощение воды древесиной при ярком погружении ее в воду происходит двумя дорогами: а) капиллярного впитывания и б) осмотического впитывания.
Капиллярное впитывание является следствием сил поверхностного натяжения. Скорость его возрастает с повышением Диаметров пор, а величина капиллярного поднятия возрастает с их уменьшением. замедление и Устранение капиллярного впитывания вероятно принципиально тем же методом, что и капиллярной конденсации, т. е. методом капилляров древесины и заполнения пор инертными к воде веществами.
В случае если учесть, что количество, занимаемый веществом древесины, к примеру сосны, в сухой древесине образовывает около 30%, а другое приходится на воздушное пространство (при мокрой древесине на воздушное пространство + воду), то станет разумеется, что для ограничения процесса капиллярного впитывания нужно вводить в древесину большие количества инертных к воде пропитывающих веществ, что неизбежно приведёт к существенному повышению объемного веса у пропитанной древесины если сравнивать с исходной.
Осмотическое впитывание разъясняется разностью концентраций между жидкостью, в которую загружена древесина (к примеру, водой), и растворимыми компонентами древесины, находящимися в клеточных оболочек. Последние в этом случае являются полупроницаемой мембраной.
Уменьшение осмотического впитывания принципиально вероятно за счет выравнивания концентрации растворов снаружи и в волокон методом, к примеру, пропитки древесины растворами Сахаров с последующей карамелизацией их в древесины. Поглощение разных форм воды древесиной не равноценно воздействует на ее линейные деформации.
самые сильные деформации приводит к поглощению первых порций гигроскопической жидкости за счет сил адсорбции, талантливых преодолевать не сильный межмолекулярные связи между макромолекулами целлюлозы и притягивающих молекулы воды к гидроксилам неориентированных участков; это вызывает раздвигание макромолекул и, следовательно, соответствующие линейные деформации. Поглощение осмотической жидкости кроме этого способно привести к отдельных клеток древесины, но менее большие, чем поглощение адсорбированной воды.
На данный момент предложено большое количество способов увеличения влагостойкости древесины, разных как по целевому назначению и технической эффективности, так и по экономической их рентабельности.
Эти способы возможно разбить на следующие группы:
1) механическое заполнение капилляров древесины;
2) способы, изменяющие заряд древесины;
3) способы, изменяющие величину осмотического набухания;
4) способы блокировки гидроксилов водородной связью;
5) способы блокировки гидроксилов химической связью.
Способ механического заполнения капилляров древесины содержится в пропитке древесины индифферентными к воде веществами, создающими «механический барьер» для проникновения воды в древесину.
В качестве подходящих веществ предлагались парафин, канифоль, эфиро-целлюлозные лаки, олифа, воски, растворы каучука, масла и жиры. Кое-какие из перечисленных веществ (парафин, канифоль) нашли широкое использование для картона и проклейки бумаги.
Сообщённое ведет к выводу, что способ механического запол-я капиллярной структуры древесины как независимый возможно действенным лишь для временной, частичной зашиты древесины от действия жидкости и не пригоден для придания древесине большой и устойчивой во времени влагостойкости, не говоря уже о вторых его недочётах: большом увеличении объемного веса, большой затраты и горючести древесины (до 50% от веса древесины и более) химикатов. С целью увеличения эффективности способа «механических барьеров» был предложен метод вытеснения из древесины жидкости органическими растворителями, смешивающимися с водой (целлоеольв и др.), с последующими отгонкой этих растворителей и заполнением капиллярной структуры древесины индифферентными к воде веществами.
Способ «вытеснения» не свободен от недочётов, свойственных способу «механических барьеров», и существенно сложнее его. Из способов, изменяющих величину осмотического набухания древесины при погружении ее в воду, возможно назвать пропитку древесины растворами глюкозы с последующей карамелизацией сахара в древесины и метод пропитки древесины сорбитом. Способ глюкозной пропитки древесины использовался в промышленных условиях для увеличения влагостойкости лигностона.
Тщательное изучение этого способа продемонстрировало, что обработанная лигностон и древесина не покупают устойчивой во времени влагостойкости, а только тормозят процессы водопоглощения и разбухания благодаря выравнивания осмотического давления снаружи и в волокон в первое время по окончании погружения древесины в воду. При долгих опробованиях древесины в проточной воде эффект глюкозной пропитки практически исчезает.
Способ обработки древесины сорбитом основан на том, что в растворах сорбита древесина набухает лучше, чем в воде. Исходя из этого обработанная растворами сорбита древесина менее чувствительна к переменной влажности если сравнивать с исходной. Но для получения прекрасных результатов требуется до 36% сорбита от веса древесины.
Помимо этого, древесина, обработанная сорбитом, владеет пониженной механической прочностью и менее устойчива к микробам. Учитывая изложенное, способы пропитки древесины сорбитом и глюкозой направляться признать неподходящими для получения устойчивой во времени действенной влагостойкости древесины.
Увеличения влагостойкости древесины методом уменьшения ее заряда возможно достигнуть обработкой ее солями сильных слабых оснований и кислот. При обработке, к примеру, 0,5%-ными Растворами хлористого алюминия нам получалось понизить элект-Рокинетический потенциал еловой древесины с 1,1 до 0,2 мв и значительно уменьшить объёмные деформации и гигроскопичность. Данный способ позволяет существенно повысить влагостойкость древесины.
Но громадным его недочётом есть необходимость долгой диффузионной обратного выщелачивания и пропитки древесины в проточной воде избытка соли. В довоенные годы имел промышленное использование метод пропитки осиновой древесины, предназначенной для изготовления упругих лигностоновых прокладок для метро, растворами хромовых квасцов 3%-ной концентрации с последующей термической обработкой. Но использование этого способа, возможно, значительно снижает механическую прочность древесины из-за наличия сильнокислой окислителей и среды.
Из способов блокировки гидроксилов целлюлозы водородной связью возможно назвать два: обработку и термическую обработку древесины ее синтетическими смолами. Способ термической обработки содержится в нагревании древесины под вакуумом либо при атмосферном давлении при температурах 100—180°. конечная температура и Продолжительность нагревания зависят от желательной степени гидрофобное.
Имеющиеся эти показывают, что таким методом возможно уменьшить деформации и гигроскопичность древесины приблизительно вдвое.
Способ термической обработки имеет громадное преимущество перед вторыми способами в отношении того, что не требует никаких химических реагентов и, помимо этого, в известных условиях обработки дает увеличение механической прочности. Недочётами этого способа являются трудности, появляющиеся при нагревании крупногабаритной древесины до больших температур, и ограниченная эффективность способа.
Очень родственным по механизму действия к способу термообработки есть способ обработки древесины синтетическими смолами. Последние в отличие от натуральных смол, каковые смогут быть в древесине лишь инертными заполнителями капилляров, должны владеть активными функциональными группами (к примеру, метилольными — СН2ОН), способными к образованию с расположенными на поверхности волокон, макромолекул и фибрилл гидроксилами водородных связей, устойчивых к долгому действию воды.
На этом принципе базируется высокая влагостойкость химических пластмасс, изготовляемых из фенольно-альдегидных пресспорош-ков, содержащих от 40 до 50% смол и до 50% древесины в виде древесной муки. Наряду с этим нужно учитывать, что введение больших количеств смолы, достаточных для получения высокой влагостойкости, неизбежно приводит к повышению объемного веса древесины, и ухудшение обрабатываемости древесины на станках из-за высокой твердости смол.
Несложный подсчет говорит о том, что для полней блокировки всех гидроксилов аморфных участков целлюлозы водородной связью нужны значи-рльные количества смол. При неполной блокировке влагостойкость получается не хватает высокой.
Из изложенного направляться, что для получения устойчивой во времени влагостойкости самые подходящими и перспективными являются способы блокировки водородной связью (термообработка либо пропитка синтетическими смолами, содержащими активные функциональные группы), исходя из этого указанные способы потом будут рассмотрены более детально с теоретической и технологической точек зрения. С целью достижения временной и частичной влагостойкости целесообразно использование способа «механических барьеров» (канифольные, парафиновые и т. п. проклейки).
Влияние нагревания на особенности древесины
Под влиянием нагревания как в сухом, так и во мокром состоянии происходят трансформации: состава, способности к поглощению парообразной и капельножидкой воды, и механической прочности древесины. Направления химических реакций, имеющих наряду с этим место, зависят от воздуха содержания и процента влаги в древесине, а глубина протекающих процессов зависит по большей части от продолжительности и температуры действия.
Самый детально выполненными работами Б. Кемпбелла и К. Тейлора, и Н. Я. Солечника, А. И. Новосельской и А. П. Ивановой было обнаружено, что при мокром нагревании (пропарке) древесины бука, можжевельника, ели, осины и сосны при t— 109—185° в течение 3—12 час. происходит гидролиз легкогидролизуемых углеводов древесины. Он выражается в понижении процента гемицеллюлоз и накоплении в остатке продуктов гумификации Сахаров, определяемых как псевдолигнин: содержание целлюлозы наряду с этим значительно не изменяется.
Работами, совершёнными с нагреванием воздушно-сухой древесины разных древесных пород, выполненными Хаулеем и Виртелаком, О’Двайер, Славиком, Кемпбеллом, Б. Т. Ивом и П. Осинским, В. А. Баумом и Н. Я. Солечником, было обнаружено, что при ? = 150—250° происходят по большей части те же процессы, что и при пропарке, но выраженные в более не сильный степени: незначительно понижается процент пентозанов, возрастает бронзовое и кислотное число целлюлозы и понижается ее вязкость, накапливается псевдолигнин. Недочётом воды разъясняется уменьшение интенсивности гидролиза при нагревании воздушно-сухой древесины если сравнивать с гидролизом при пропарке мокрым паром.
Подобные изучения на древесно-волокнистых плитах совершили сравнительно не так давно Т. Банд и Л. Н. Наткина с Н. Я- Солечником. Большое количество работ было посвящено изучению влияния термической обработки древесины на ее гигроскопичность, деформируемость и водопоглощение. Понижение набухаемо-сти древесины под влиянием пропаривания отмечают Швальбе и ЭндерКольман, Деш, Корн и Захариас, а под влиянием варки в воде — Граф.
Понижение гигроскопичности древесины под влиянием нагревания в воздушно-сухом состоянии наблюдалось в работах Н. И. Никитина, Н. Я. Солечника и Т. И. Рудневой, Д. Н. Лекторского, Н. Н. Чулицкого, Л. М. Перелыгина, Г. А. Софронова, Швальбе, Швальбе и Берндта, Хэгглунда, Стэмма и Ганзена, Фольке и Н. Я. Солечника. Влияние нагревания на гигроскопичность и водопоглощение картона было изучено Н. П. Зотовой-Спановской, а на древесно-волокнистых плитах Энгельштадто, Эгландом, Бандом, и Н. Я. Солечником и Л. Н. Нат-киной.
В последней из цитированных работ6 продемонстрировано, что под влиянием тепловой обработки при ?= 160—180° в течение 4— 8 часов возможно снизить гигроскопичность еловых и березовых жёстких плит на 25—30%, водопоглощение в 2,5—3 раза, объемные и линейные деформации в 3,5—4 раза. Механизм теплового действия разъясняется авторами следующим образом.
При удалении из плит в струе сухого тёплого воздуха последних следов жидкости под действием сил поверхностного натяжения происходит сближение макромолекул целлюлозы на расстояния, достаточные для образования между гидроксилами неориентированных участков водородных связей, устойчивых к действию воды. Этому сближению содействует имеющая место при термообработке окислительная и гидролитическая деструкция целлюлозы, выражающаяся в понижении степени полимеризации целлюлозы. Укороченные макромолекулы целлюлозы покупают способность сближения и большую подвижность между собой при образовании водородной связи.
Так, главным процессом при термообработке древесины и древесно-волокнистых материалов есть изменение фактора ориентации макромолекул целлюлозы и блокировка части гидроксилов клетчатки устойчивой к воде водородной связью.
Влияние тепловой обработки на механические особенности древесины изучалось в работах П. Н. Хухрянского, Сапожникова, П.В. Кононенко и А. А. Андреева и П. М. Смирдина Перечистые авторы замечали в общем разное понижение механи-лесКОй прочности древесины в зависимости от интенсивности об-работы, неодинаковое для различных показателей.
Занимательным -печи этих работ есть наблюдение П. Н. Хухрянского над певесиной дуба, сосны и ясеня, продемонстрировавшее, что древесина с повышенным содержанием жидкости в ходе термообработки больше снижает собственную механическую прочность если сравнивать с более сухой древесиной. Присутствие большего количества воды в древесине при ее термообработке содействует более глубокому протеканию процесса гидролиза, с чем и связана, по-видимому, громадная деструкция молекулярных цепей целлюлозы, и и ослабление их поперечных связей.
В работах, выполненных с древесно-волокнистыми плитами Энгелынтадтом, Эгландом и Эмильсоном, Бандом, и Л. Н. Наткиной и Н. Я. Солечником, наблюдалось увеличение прочности на излом жёстких и полутвердых плит под влиянием термообработки на 30—40% если сравнивать с исходными, не подвергавшимися термообработке. Такая отличие в поведении с позиций трансформации механической прочности древесины и плит, подвергнутых тепловой обработке, согласно нашей точке зрения, разъясняется прежде всего большей сухостью древесно-волокнистых плит (влажность не более 2%)в момент начала термообработки. Этим до некоей степени ограничиваются окисления и процессы гидролиза древесных волокон, снижающие механическую прочность плит, увеличение которой обеспечивается образованием новых поперечных связей, о которых сообщено выше.
