Целюлоза, як видно з табл. 3, є основним віщо-ством деревини, що забезпечує її пружність і механічну міцність.
Молекули целюлози об'єднані в так звані міцели, які в свою чергу утворюють фібрили.
Між фибриллами і мицеллами целюлози, яка має колоїдними властивостями, можуть розміщуватися вода н іонізований-розчини.
Целюлоза має достатню стійкість до теплових віз-дій. Короткочасне нагрівання до 200 ° С не викликає її розкладання.
Процес розкладання целюлози починається лише при 275 ° С. При певних умовах целюлоза гідролізується, перетворюється-щаясь в моносахариди.
Лігнін забезпечує підвищену твердість і жорсткість дере-весіни. Він є колоїдним розчином і при певних умовах набуває функції сполучної речовини. При на-нагріванні лігнін набуває властивостей пластичності. Присутність в лігніну гідроксильних груп і їх взаємодія з їдкими ще-лочамі веде до утворення з'єднань типу фенолятов. Присуха перегонці лігніну утворюється фенол, що складається в основному з двох - і трехатоміих фенолів і їх похідних.
Гем і целюлози складаються з суміші полісахаридів. Вони легко гідролізуються слабкими кислотами і екстрагуються слабкими розчинами лугів.
Пентозани при гідролізі дають пентози - цукру, які в процесі бродіння утворюють спирт. Пентозани підсилюють ела-стичностью і гнучкість деревини. Пентозани і гексозани, будучи колоїдними речовинами, при нагріванні у воді набувають свій-ства клеять речовин.
Смоли добре розчиняються в спирті, ацетоні і водних рас-творах лугів. При нагріванні вони плавляться, перетворюючись в пла-стіческій масу, що твердіє при охолодженні. Це властивість смол використовують при пресуванні подрібнених відходів без до-додану сполучних речовин.
Під час пресування нагрітої деревної маси розплавлені смоли заповнюють простору між деревними частинками.
Дубильні речовини (танніди) містяться в деревині дуба (в ядрового частини більше, ніж в заболоні), в корі сосни і ялини. Піддані окислення і конденсації, вони перетворюються в нерозчинні в воді речовини - флобабени. Такий процес відбувається при нагріванні подрібненої деревини і кори в пе-ріод сушки і пресування при високій температурі без доступу повітря.
В результаті проведених в СРСР і за кордоном дослідженні встановлено, що чим вище температура і тиск пресування і триваліше їх вплив на подрібнену деревну масу, то більша фізико-хімічні зміни, відбувається із-дящие в ній.
Результати досліджень впливу нагрівання деревини на з-сування її хімічного складу, проведені П. А. Іссінскім [20J в ЦНІЛХІ, дані в табл. 5.
Зміна хімічного складу деревини в залежності від температури
На основі досліджень, проведених ЦНІЛХІ, встановлено, що при нагріванні деревини до 150 ° С хімічний склад її майже не змінюється. При нагріванні від 150 до 200 ° С відбувається розпад вуглеводів з утворенням продуктів, розчинних в од-ком натре і спіртобензоле. При нагріванні деревини до 250 ° С одні продукти розпаду перетворюються в летючі речовини, а дру-Гії конденсуються в високомолекулярні речовини. Тривала дія тепла викликає хімічні зміни навіть при 100 ° С. Швидкість цих змін зростає при 170-200 ° С.
З підвищенням температури обробки деревини увеличи-ється вихід цукру. За даними В. І. Шаркова [74]. при гідро-ліз соснової деревини 1% - ної сірчаної кислотою при 160 ° С ко-личество цукру не перевищує 28%, а при 200 ° С - 42%. Чим вище температура обробки, тим менше часу потрібно для отримання максимальної кількості цукру.
При обробці деревини гарячою водою або парою під тиску-ням лігнін переходить в розчин, утворюючи колоїдний лігнін, який при високій температурі розм'якшується, перетворюючись в смолообразниє пластичне речовина. Смоли, що входять до складу частково гидролизованной деревини, мають термореактивними властивостями. Підвищення пластичності деревини і здатність її продуктів до термореактивного перетворенню досягаються чистячі-ним гідролізом при обробці гарячою водою, водяною парою або розведеною кислотою під тиском.
На зміну хімічного складу деревини, як показали дослідження, крім температурних факторів, великий вплив має вологість деревної сировини, питомий тиск і про-тривалість пресування матеріалу. При підвищеній вологість-ності деревини процес гідролізу більш інтенсивний і сопровож-дається поликонденсацией продуктів розпаду. Зі збільшенням давши-лення пресування від 25 до 400 кгсісм 2 при високій температурі швидкість хімічних процесів в деревної маси збільшується.
Багато будівельні матеріали та вироби з деревних від-ходів виготовляються із застосуванням цементу в якості в'яжучого. Ще в 20-х роках в результаті проведених досліджень було відзначено, що деревина містить речовини, що негативно впливаю щие на процеси твердіння виробів на основі цементу. До них від-носяться в першу чергу геміцелюлози, крохмаль і екстракт-ні речовини.
Так як цементне тісто являє собою лужне середовище з рН І-12. здатність геміцелюлози гидролизоваться ще-лочью і переходити в цукру, розчинні у воді, негативно впливає на процес твердіння виробів, виготовлених з древ-них відходів на основі цементу.
У зимову пору року крохмаль, що знаходиться в деревині, пре-обертається в цукру і масла, що є живильним середовищем для рослини. Масла - суміш жирів пальметіна і стеарину - здатні утворювати тонкі плівки на поверхні деревних частинок, що перешкоджають їх зчепленню з цементним тестом.
Дубильні речовини, або танніди, деякі розчинні моносахара, органічні кислоти, мінеральні солі і кислоти, жирні і смоляні кислоти і ін. Є екстрактивними ве-ществами. При екстрагуванні водою з деревини витягуються дубильні і цукристі речовини, органічні кислоти, міні-ральних солі, причому дубильні речовини беруться лише го-рячей водою, а жири, смоли, воски, ефірні масла можуть бути
виділені тільки органічними розчинниками (сірчаним ефіром, спиртом і ін.).
Екстрактивних речовин ви-виділяється в цементне тісто значно менше, ніж саха-Рісто. Інтенсивність по-дження екстрактивних ве-вин слабшає з моменту початку схоплювання цементу і припиняється до кінця періоду схоплювання. Негативна дія екстрактивних речовин на цементне тісто проявляється в значно меншій стеіеіі, ніж дію Сахаров.
Залежність термінів схоплювання цементу-тирсової суміші від породи деревини
Для локалізації водорозчинних речовин деревину обраба-ють фізичним або хімічним способами. До фізичних способів обробки відносяться вплив на деревину кисло-роду (окислення), сонячних променів, тепла та води. Хімічна локалізація досягається шляхом обробки деревних частинок спе-соціальними речовинами для перекладу Сахаров в нерозчинні або нешкідливі для цементу сполуки, а також для створення на поверхні деревних частинок непроникних плівок.
Найбільш простий спосіб локалізації водорозчинних ве-ществ- їх окислення в природних умовах. При витримуючи-ванні деревини на повітрі, особливо під сонячними променями, ду-бильні речовини окислюються і вбираються в стінки деревних клітин. Водорозчинні цукру піддаються дії различ-них бактерій, бродять і частково окислюються, а також остеклови - ються в процесі висихання або кристалізуються, переходячи в нерозчинні форми. У геміцеллюлоз в процесі витримай-вання зменшується кількість легкогідролпзуемих речовин, ко-торие переходять в лігніни.
В. Сареток [85] вважає можливим прискорювати природний про-процес окислення деревних частинок додаванням до них каталізата-рів, наприклад деяких видів бактерій або неорганічних со-лей, що дають лужну реакцію, тому що в лужному середовищі цукру швидко окислюються.
Основний недолік локалізації водорозчинних речовин деревини в природних умовах-тривалість процесу. До фізичних способів локалізації відноситься також обробка деревини водою. Наприклад, в сплавному ліс міститься значи-тельно менше водорозчинних Сахаров, ніж в деревині, до-поставленої залізничним транспортом. У деревині, длитель-ве час знаходиться під дощем, водорозчинних речовин значно менше, ніж в деревині, що знаходиться під навісом. Значний ефект можна отримати шляхом вимочування через мельченних деревних відходів в спеціальних басейнах.
Незважаючи на дієвість фізичних способів обробки деревини, здійснити їх в виробничих умовах важко в зв'язку з відсутністю необхідних складських площ. В на-варте час більш широкого поширення набули различ-ні хімічні способи обробки деревини, іноді в поєднанні з фізичними. Наприклад, в Англії запропонований спосіб, включаю-щий кип'ятіння деревних частинок протягом 10 хв і промивання їх у воді для видалення водорозчинних Сахаров і подальше кип'ятіння в 20% -ому розчині залізного купоросу (з промиванням у воді) для осадження таннидов за допомогою сульфату заліза.
Не менш ефективно вимочування деревних частинок протягом 5-24 год в рідкому склі, подальша їх промивка і просушка. Один із способів локалізації водорозчинних речовин вклю-чає в себе кип'ятіння деревних частинок в розчині бури, після-ший зневоднення в центрифугах і двогодинну обробку в киплячому розчині хлористого заліза, а потім в розчині оцет-нокіслого глинозему. Однак всі ці способи обробки дуже складні. В даний час для нейтралізації цементних отрут користуються звичайної просоченням (мінералізацією) деревних частинок одним яким-небудь розчином безпосередньо перед сміши-ням цих частинок з цементом Т. Ваврин [86] рекомендує при-міняти як мінералізатора деревних частинок 4-10% -ний розчин хлорного вапна або глиняне молоко. А. Карлсон [82] пропонує просочувати деревину протягом 5-10 хв 1-2% -ним розчином хлорного вапна.
Однак найбільше поширення в нашій країні і за ру-бежом отримав спосіб обробки деревних частинок розчинами хлористого кальцію і рідкого скла. Рідке скло забезпе-чує швидке твердіння виробів, але кінцева міцність їх знижується приблизно вдвічі в порівнянні з міцністю виробів, мінералізованих хлористим кальцієм. Дослідженнями, прове-деннимі ВНІІНСМ, було доведено, що хлористий кальцій поз-воляет отримувати вироби високої якості тільки в разі викорис-тання витриманою деревини хвойних порід, в той час як
Рідке скло і сірчанокислий глинозем дають можливість викорис-товувати деревину будь-якої породи і з будь-яким ступенем витримки.
Локалізація деревних отрут сірчанокислим глиноземом заклю-чає в юм, що деревні цукру під його впливом частково переводяться в нешкідливі для цементу речовини, а частково ад-сорбируются на поверхні дисперсних частинок глинозему. Жид-кое скло впливає на цукру, як луг, а також утворює на поверхні деревних частинок плівки кремнієвої кислоти, ко-торие перешкоджають проникненню екстрактивних речовин в це-мент. Хлористий кальцій, облягаючи таіінди, також локалізує їх дію на цемент.
Хлористий кальцій, рідке скло і сірчанокислий глинозем - прискорювачі схоплювання і твердіння цементу. Завдяки приско-нию процесу схоплювання скорочується період взаємодії водорозчинних речовин деревини з цементом, що веде також до зниження негативного впливу деревних отрут.