Наука и технологии

 Материалы будущего

Издательство «Химия» 1985 г.

Древесина - исходный материал для полуфабрикатов и продуктов

Механическая и химическая переработка древесины

Древесину можно перерабатывать как механическими, так и химическими способами. Несмотря на постоянные перекрещивания, эти два способа можно вполне обоснованно отнести к двум отраслям промышленности: к деревообрабатывающей и целлюлозно-бумажной.

По технологическим и аппаратурным признакам переработку древесины можно классифицировать таким образом:

Распиловка, строгание, фрезерование, резание,     лущение, окорка, рубка, сверление Склеивание, сколачивание, соединение шипами. Сушка,   защитная    пропитка, пропитка, улучшающая свойства,   защитная   обработка   поверхностей

Распиловка, строгание и фрезерование известны давно. На лесопилках с помощью специальных пилорам окоренные или неокоренные бревна превращают в брусья, пластины, доски и т. д. Образующиеся при этом стружку и опилки можно было бы эффективно перерабатывать, но сейчас их еще частично сжигают.

В деревообрабатывающей промышленности и при разделке дерева для строительства важнейшими инструментами являются дисковые и ленточные пилы. Но часть отходов сжигается и здесь.

На строгальных станках снимают поверхностный слой древесины и одновременно, полируется поверхность. Простейший строгальный станок обрабатывает доску с одной стороны, но уже существуют станки, на которых за один заход можно обработать обе стороны. Образовавшуюся стружку частично сжигают, но в последнее время во все больших количествах направляют, например для производства древесностружечных плит и древесноволокнистого бетона.

Фрезерные станки позволяют вырезать различные профили в виде канавок и шлицов.

Лущение относится к бесстружечным способам обработки. Лущильные станки применяются главным образом для производства шпона.

Для снятия коры с бревен служат различные типы окорочных станков. В зависимости от цели дальнейшего применения бревна могут быть либо грубо окорены на рифленых валках, либо полностью очищены с помощью дисковых ножей. Рубительные машины служат для измельчения древесины на целлюлозно-бумажных комбинатах.

Материал

До сих пор еще не найден сколько-нибудь экономически выгодный способ переработки коры. Хотя и делали в прошлом попытку перерабатывать ее в плиты, но с экономической точки зрения эта продукция не заслуживала внимания. С созданием научно-технических и материальных предпосылок для более полного использования древесины и в этой области в ближайшие годы можно предвидеть определенный прогресс.

Соединение деревянных деталей в конструкции типично прежде всего для строительных и мебельных комбинатов. С помощью различных способов сборки, например шпонок, шипов, шурупов, гвоздей, клеев и т. п. возникают строительные детали и мебель.

Важнейшие полуфабрикаты из древесины

При производстве древесных материалов в виде заготовок для мебели, автомобилестроения, судостроения и т. д. несколько десятилетий назад особое значение приобрели древесноволокнистые и древесностружечные плиты. Это по сути дела родственники доски, но они намного более однородны, чем природная древесина и могут иметь гораздо большие размеры (например, 205 х 520 см). При производстве древесностружечных плит окоренный древесный материал на резальных станках превращают в стружку, затем сушат и пропитывают мочевиноформальдегидным смоляным клеем. Эту массу подают на конвейер, где она проходит предварительное прессование, разрезается по формату и поступает в многоэтажный обогреваемый пресс. В течение нескольких минут под давлением 2-3 МПа и температуре 140-170 °С возникают плоские плиты, предназначенные в основном для изготовления мебели. Готовые плиты проходят зону охлаждения и, в конце концов, поступают на конечную обработку, где, разрезанные, выструганные или отшлифованные, они приобретают нужную толщину (обычно около 18 мм).

Древесноволокнистые плиты производят как сухим, так и чаще всего используемым сегодня мокрым способом, который во многих отношениях напоминает производство картона (см. следующий раздел).

Во втором случае после обезвоживания готовые плиты получаются гладкими только с одной стороны. При сухом способе они получаются гладкими с обеих сторон и легкими (600 кг/м3 по сравнению с 1000 кг/м3 при мокром способе). Качество их поверхности позволяет использовать современные машины непрерывного действия для нанесения покрытий.

В строительстве в качестве изоляционного материала используют легкие волокнистые плиты, получаемые иногда с применением древовидных частей некоторых однолетних растений, например ботвы картофеля.

Шпон-это деревянные листы толщиной от 0,1 до 3 мм (табл. 22) изготовляемые из размягченной древесины путем срезания пластин или лущения. Ножевой шпон благодаря обработке взад и вперед движущимся ножом имеет красивый рисунок и часто применяется поэтому в декоративных целях. На лущеном шпоне легко различима картина тангенциального среза. Шпон этого типа чаще всего служит для производства фанеры.

Целлюлоза и древесная масса исходные вещества для производства бумаги

Производство целлюлозы, древесной массы и бумаги отличается от способов, принятых в деревообрабатывающей промышленности тем, что здесь используется химическая варка древесины.

Чаще всего встречается сульфитная (с гидросульфитом калия и натрия) и сульфатная (с гидроксидом натрия) варка. Получаемую при этом целлюлозу в изрубленном виде варят 5-10 часов при температуре 130-180 °С и давлении в 0,6-1,2 МПа. В ходе протекающих в это время химических процессов лигнин и гемицеллюлоза растворяются. В результате последующих процессов-сепарации, очистки, обезвоживания и сушки-получают целлюлозу.

Основной проблемой в производстве целлюлозы всегда было и теперь остается использование щелоков. На тонну целлюлозы получается 9-10 м3 отходов, содержащих до 50% древесного вещества. Раньше их постоянно спускали в пруды и реки, сегодня же все шире используют для получения спиртов, дрожжей и клеев. Таким образом, в сточных водах остается в основном лигнин, и потери древесного вещества снижаются до 30%. (см. также гл. «Использовать отходы»).

Основным агрегатом в производстве древесной массы является дефибрер, куда загружают окоренную, пропаренную и уже частично химически обработанную древесину. Отдельные клубки волокон и щепки попадают сначала в корыто дефибрера и проходят последовательно стадии рафинирования, обезвоживания и отбеливания.

Целлюлоза и древесная масса в основном служат для производства бумаги. В зависимости от требуемого качества продукта исходный материал можно смешивать с макулатурой или тряпьем, соединять с наполнителями, добавлять клеи и через серию сит вводить в бумагоделательную машину. Там сильно разбавленная масса поэтапно обезвоживается до возникновения ленты, состоящей из спутанных волокон, которая затем сушится, разглаживается и сматывается. Целлюлозно-бумажные комбинаты всегда расположены у водоемов, так как в этом производстве необычайно высок расход воды.

В этой связи нельзя не напомнить об огромном народнохозяйственном значении использования макулатуры. 500 000 т макулатуры соответствуют 2 500000 м3 древесины, и кроме того, при использовании ее в качестве сырья на 60% снижаются энергетические затраты. Поэтому все промышленные страны уделяют большое внимание макулатуре и другим видам вторичного сырья.

Возможности использования древесины

Как в ГДР, так и во всем мире древесина применяется практически во всех отраслях промышленности. Если в слаборазвитых странах сырая древесина проходит от вырубки до потребления одну или две стадии переработки (например, сырая древесина -пиломатериалы или сырая древесина - дрова), то в высокоразвитых появляется множество путей ее использования

Использование древесины в ГДР примерно соответствует этой таблице. Львиную долю (90%) всех производимых древесных плит (в мире 60%) потребляет мебельная промышленность. В пиломатериалах нуждается строительная и горнорудная промышленность, автомобиле- и вагоностроение, производство тары. Кроме того, заметная часть их используется для производства различных деревянных изделий. Все еще немалая доля древесины расходуется как топливо. Длинный перечень деревянных изделий каждый может продолжить по своему опыту.