Лесопромышленность в Российской Федерации

План

1.       Химическое строение и состав древесины

2.       Технические свойства древесины

3.       Применение древесины                                                          

4.       Методы переработки древесного сырья

5.       Лесохимическая промышленность

5.1. Продукция лесохимии

5.2.  Структура лесопромышленного комплекса Российской Федерации.

5.3. Пиролиз древесины

5.4. Производство смолы и скипидара

5.5. Производство жидкого дыма

6.       Утилизация отходов

6.1. Производство топливных гранул

6.2. Брикетирование опилок

6.3. Создание композитных материалов на основе поливинилхлоридного        пластика

6.4. О переработке древесных отходов в Северо – западном регионе

7. Экологические проблемы

1.       Строение и химический состав древесины

Строение древесины

Сделав аккуратный поперечный разрез ствола дерева, мы сможем увидеть кору с древесиной, а также саму сердцевину дерева. На древесине будут также видны все годичные слои.

Для более точного представления о реальном строении дерева, в древесине изучают три основных разреза ствола - это тангентальный разрез, поперечный разрез и наконец радиальный разрез. На тангентальном разрезе древесины все слои имеют вид конусообразных линий. В поперечном же разрезе все слои представляют из себя концентрические окружности. А на радиальном разрезе — это продольные полосы.

Поперечный разрез дает представление о так называемых сердцевинных лучах, это такие блестящие, направленные к коре линии. Например у дуба и бука они очень ярко выделяются, а у других пород, таких как сосна и липа, они едва заметны. Для производства различных мозаичных работ очень ценятся породы древесины с отчетливо выраженными сердцевинными лучами. При радиальном разрезе мы увидим, что сердцевинные лучи будут представлять из себя ленточки различной длины; тангентальный разрез придаст им вид коротких черточек.

Для каждой породы древесины характерна еще одна черта — это так называемая текстура древесины. Она образуется если перерезать волокна годичных слоев, а также сердцевинных лучей. Именно от годичных колец, сердцевинных лучей, строения волокон и будет зависеть текстура древесины. Также текстурный рисунок очень сильно зависит от красящего пигмента и от разницы в цвете между ранней и поздней древесиной. Это отчетливо заметно при тангентальном разрезе. Ширина годичных колец также оказывает существенное влияние на выразительность текстуры, это особенно заметно у каштана и тополя. Иногда различия по ширине колец могут сочетаться с их волнистым строением.

У лесных пород древесина как правило окрашена в светлые цвета. А у таких пород как граб или береза цвет одинаковый по всей толщине ствола. У дуба, сосны обычно центральная часть более темная. У ствола темноокрашенная часть называется ядром, а более светлая заболонью. Те породы, у которых ядро больше выражено, называют ядровыми; остальные же породы называют заболонными. Ядро формируется за счет того, что клетки древесины отмирают, откладываются красящие вещества и смолы. У молодых деревьев ядра нет. Переход от заболони к ядру бывает как плавным, так и резким. Для древесины это одна из самых важных характеристик, ведь именно по ней решают какой материал выбрать для различных мозаичных или облицовочных работ.

Сосуды для проводки питательных веществ хорошо видны при поперечном разрезе. Такие сосуды в основном бывают именно в древесине годичных слоев. Если сосуды образуют так называемые сплошные кольца, тогда такие породы называют кольцесосудистыми. Рассеянно сосудистыми называют породы, у которых сосуды равномерно распределены по всей ширине слоя.

Дуб, ильм, ясень, карагач — это кольцесосудистые, а граб, береза, груша, липа, осина и ольха — это пример рассеяннососудистых. Сосуды будут видны как продольные полоски при радиальном и тангентальном разрезах.

Химический состав древесины

Древесина состоит из органических веществ, в состав которых входят химические элементы: углерод С (49,5%), водород Н (6,3%), кислород О (44,2%) и азот N (0,12%).
Химические элементы образуют сложные органические вещества. Главные из них - целлюлоза, лигнин и гемицеллюлоза - образуют клеточную стенку и составляют 95-99% массы абсолютно сухой древесины. К остальным относятся дубильные вещества и смолы.

         Целлюлоза

         Лигнин

         Гемицеллюлозы

         Живица

         Дубильные вещества

       Биологически активные вещества
 

Целлюлоза.Целлюлоза имеет широкое применение в во многих сферах. Она идет на изготовление бумаги, картона, ваты, искусственного шелка, меха и кожи, взрывчатых веществ, целлулоида, целлофана, вискозных, кордных нитей, фото- и кинопленок, лаков, пластмасс и др.

Лигнин. Лигнин используется в производстве пластмасс, ванилина, активированного угля и др.

Гемицеллюлозы. Гемицеллюлозы при гидролизе образуют простые сахара. При химической переработке древесины из гемицеллюлоз получают много ценных продуктов, одним из которых является фурфурол. Фурфурол применяют в производстве пластмасс, синтетических волокон, смол, для приготовления медицинских препаратов.
Путем разделения древесины на волокна и последующего их прессования получают древесноволокнистые плиты. Гидролизом (воздействием кислот) древесных отходов (щепы, опилок) можно получить этиловый спирт, глюкозу, кормовые дрожжи, фурфурол, метанол, скипидар, углекислоту и др. При сухой перегонке древесины (нагревание при высокой температуре без доступа воздуха) получается древесный уголь, жидко и газообразные продукты.

Живица. При перегонке живицы (смолистого вещества хвойных пород) получают канифоль и скипидар. Канифоль и скипидар применяются в различных производствах: для получения мыла, лаков, красок, олиф, линолеума, смазок, в кожевенной и резиновой промышленности, медицине и др.

Дубильные вещества. Дубильные вещества, или танниды, используют в кожевенной промышленности для дубления сырой кожи, что придает ей стойкость против гниения, эластичность, способность не разбухать. Танниды содержатся в ядре дуба (6-11%) и каштана (6-13%), а также в коре ивы, лиственницы, дуба, ели, пихты (от 5 до 16%).
Дубильные вещества растворимы в воде и спирте, легко окисляются, при соединении с солями железа дают темно-синюю окраску. Получают их путем экстрагирования горячей водой измельченной коры и древесины.
 

Биологически активные вещества. В живых клетках древесной зелени - тонких ветвях, листьях, а также и в молодой коре (хвое) - содержится много биологически активных элементов: витаминов, хлорофилла, каротина, ферментов, микроэлементов, фитонцидов и др. В хвое содержится аскорбиновой кислоты - витамина С - в 6 раз больше, чем в лимонах и апельсинах.
Биологически активные вещества могут иметь большое значение для медицины, животноводства и пищевой промышленности. В хвойно-витаминной муке содержится каротина и витаминов значительно больше, чем в сене и других кормах, поэтому ее используют как ценную добавку к кормам для животных и птиц.
Широкое применение в медицине находит хлорофиллокаротиновая паста для лечения кожных заболеваний, ожогов, язв и других болезней.
Хвойная паста добавляется в мыло, зубные пасты, шампуни. В древесной зелени содержатся эфирные масла, которые обладают антимикробной и антибактериальной активностью.
 

2. Технические свойства древесины

Техническими свойствами древесины называют те свойства, которые имею значение как в процессе ее обработки, так и при использовании в дальнейшем готовых изделий или их деталей. Технические свойства подразделяются на физические и механические.

К основным физическим свойствам древесины относятся: внешний вид древесины (ее цвет, текстура, рисунок, блеск), объемный вес и связанные с ним плотность и пористость, влажность и связанные с нею усушке и коробление древесины.

К механическим свойствам древесины относятся твердость, упругость, пластичность и прочность.

К твердым породам древесины относятся: самшит, граб, груша, ясень, бук, дуб и клен, к мягким — липа, тополь, ель, сосна, ольха и другие.

Твердые породы имеют хорошую гвоздимость. Они лучше, чем мягкие породы, удерживают забитые гвозди.

Большой упругостью обладает древесина дуба, березы, граба. Повышение влажности древесины влечет за собой понижение ее упругости.

Хорошей пластичностью отличается древесина бука, ясеня, вяза. Пластичностью древесины пользуются, например, при изготовлении гнутых деталей в судостроении и авиации.

С повышением влажности пластичность древесины заметно повышается. Поэтому при изготовлении гнутых изделий древесину предварительно парят или замачивают на некоторое время в горячей воде.

Прочность древесины из-за неоднородности ее строения различна. Так, например, древесина лучше сопротивляется сжатию вдоль волокон, чем поперек, а сопротивление ее скалыванию поперек волокон выше, чем по направлению волокон.

Испытание прочности образцов из древесины (на сжатие, изгиб и скалывание) можно производить в школьных гидравлических (масляных) прессах.

В техническом моделировании нашли широкое применение такие породы древесины, как сосна, ель, береза, дуб, липа, бук, клен и бамбук.

Древесина сосны (объемный вес 0,5 г/см3) прямослойная, смолистая, желтовато-розового цвета, хорошо обрабатывается: раскалывается, пилится и строгается. Изготовленные из сосны рейки после замачивания или кипячения в воде легко гнутся и после просушки устойчиво сохраняют приданную им форму. Отделываются изделия из сосны обычно окраской кроющими, масляными или нитроцеллюлозными красками. Сосна применяется для изготовления ящиков и панелей, подставок и стоек моделей и приборов, каркасов летающих и плавающих моделей, каркасов щитов и подрамников, стапелей для сборки моделей и многих других работ.

Древесина ели (объемный вес 0,47 г/см3) светло-желтого цвета, мягкая, легкая и значительно менее смолистая, чем у сосны, но более сучковатая (сучки при высыхании часто выпадают). Хорошо колется и гнется. Мало коробится. Применяется для тех же целей, что и сосна, и отделывается так же, как и сосна.

Древесина березы (объемный вес 0,7 г/см3) белого или чуть желтоватого цвета, твердая и плотная (плотность равномерная), хорошо обрабатывается и, в частности, хорошо точится на токарном станке, прекрасно окрашивается протравами (морилками) и часто имитируется под ценные породы — красное и черное дерево, орех.

Береза применяется для изготовления оснований, подставок, панелей, стоек и штативов для моделей и приборов, винтов, колодок и ручек инструментов.

Древесина липы (объемный вес 0,48 г/см3) белого цвета, однородная, мягкая, легкая, обладает небольшой прочностью, хорошо окрашивается водными растворами протрав и полируется.

Липа применяется для изготовления воздушных винтов летающих и плавающих моделей, долбленых корпусов плавающих моделей, сложных по форме бобышек и болванок, а также для изделий, покрываемых резьбой.

Древесина дуба (объемный вес 0,71 г/см3) светло=бурого или слегка коричневатого цвета, твердая, прочная, с красивой текстурой. Хорошо обрабатывается, но требует при этом значительных физических усилий. Окрашивается водными растворами протрав в различные оттенки коричневого и серого цвета и покрывается лаком или восковой политурой. Полируется с трудом.

Юные техники используют древесину дуба для изготовления подставок и панелей для приборов  и   моделей,    а   также  рамок, ящиков, шкатулок. Дубовая ножевая фанера применяется для- фанерования ящиков для радиоприемников, панелей, подставок и кронштейнов для приборов и моделей, различных предметов домашнего обихода, изготовляемых из древесины простых пород (например, сосны и ели).

Древесина бука (объемный вес 0,65 г/смг) твердая, плотная, мелкослойная и прочная, розовато-белого цвета, с красивой текстурой, хорошо колется и обрабатывается режущими инструментами. Сильно усыхает и при этом очень коробится. В распаренном виде отлично гнется. Окрашивается протравами в различные оттенки коричневого и красного цвета. Хорошо лакируется и полируется. Применяется юными техниками для изготовления подставок, штативов и панелей для приборов и моделей, рамок, раскладок для щитов, винтов летающих моделей, колодок и рукояток инструментов.

Древесина клёна (объемный вес 0,60 г/см3) белого цвета, однородная, плотная, твердая, упругая и гибкая, хорошо окрашивается и полируется. Употребляется для изготовления подставок, панелей и ручек для инструментов.

Деловая (наружная) часть древесины бамбука (объемный вес 0,52 г/см3) обладает высокой прочностью и гибкостью, хорошо колется вдоль волокон. Реечки из бамбука легко гнутся над пламенем без предварительного замачивания и распаривания.