Контрольная работа: Древесина и ее производные, применяемые в народном хозяйстве

Щепа для целлюлозно-бумажного производства и производства древесноволокнистых плит должна быть без мятых кромок, угол среза должен быть равен 30 - 60°. Количество щепы, не соответствующей указанным требованиям, не должно превышать 30 % от объема партии. Для производства бисульфитной полуцеллюлозы на магниевом основании щепа из древесины сосны изготовляется отдельно от щепы других хвойных пород. Примесь других хвойных пород в сосновой щепе не должна превышать 25 %.

Действующий ГОСТ 15815—83 устанавливает следующие геометрические размеры щепы для целлюлозно-бумажного производства: длина в пределах от 15 до 25 мм, толщина не более 5 мм, ширина не регламентируется. Реальные размеры щепы изменяются в широких пределах и определяются целым рядом факторов, наиболее важными из которых являются физико-механические свойства измельчаемой древесины, режимы резания и конструктивные особенности рубительных машин. На практике длина щепы по волокну достигает 50 мм, толщина 12 мм, ширина колеблется в пределах от 2 до 60 мм. Для выравнивания щепы по размерам ее сортируют, удаляя чрезмерно крупные и мелкие частицы. Но даже и после сортировки щепа содержит частицы различных размеров. Количественное соотношение частиц определенных размеров в общей массе технологической щепы определяет ее фракционный состав. Частицы, близкие по своим геометрическим размерам, образуют какую-либо фракцию щепы. Различают кондиционную, крупную и мелкую фракции. Содержание частиц по фракциям регламентируется действующим стандартом.

Породы древесины используют в целлюлозно-бумажном производстве практически все, особенно для выработки полуцеллюлозы. Наиболее широкое применение находят сосна, ель, пихта, осина, береза и лиственница. Для выработки сульфитной и бисульфитной целлюлозы потребляется древесина ели и пихты с ограниченными примесями до 10 % лиственных пород. Древесная масса вырабатывается только из древесины ели и пихты без примеси лиственных пород. Технологическая щепа из ели и пихты высоко ценится, поэтому древесное сырье этих пород должно быть выделено на лесных складах из общего потока и переработано отдельно от других пород. Для выработки целлюлозы по сульфатному способу применяют все хвойные породы, однако щепа из древесины лиственницы должна поставляться отдельно. Массовая доля лиственных пород в щепе здесь должна составлять не более 10 %.

Вопрос 163. Лущеный облицовочный шпон

Ответ: Лущеный шпон – тонкий слой древесины заданной  толщины в виде ленты, полученной при лущении чурака на лущильных станках. При этом цилиндрический отрезок древесины (чурак) совершает вращательное движение, а  инструмент (нож) поступательное движение в направлении оси вращения материала.

Лущеный шпон (ГОСТ 99) используется для изготовления слоистой клееной, декоративной фанеры, облицовки поверхности изделий из древесины. Его размеры приведены в таблице 1.

Таблица 1. Размеры лущеного шпона, мм

Наименование размеров	Значение	Градация	Предельные отклонения
Длина	От 800 до 1200	100	±4
	От 1300 до 2500	100	±5
Ширина	От 150 до 750	50
	От 800 до 2500	100	±10
Толщина шпона из лиственных пород дерева	0,35; 0,55; 0,75; 0,95; 1,15	-	±0,05
	От 1,25 до 4,0	0,25	±0,10
Толщина шпона из хвойных пород древесины	От 1,20 до 4,00	0,4	±0,15

Лущеный шпон изготовляют из древесины березы, ольхи, клена, дуба, ясеня, бука, ильма, липы, осины, тополя, сосны, ели, пихты, лиственницы и кедра.

Лента шпона, получаемая в результате лущения, разрезается специальными ножницами на листы заданного формата, которые затем сушат, обрезают, сортируют и укладывают в стопы на хранение.

Лущеный шпон изготовляют следующих размеров: толщиной 0,35; 0,55; 0,75; 0,95; 1,15;  от 1,5 до 4 мм с градацией 0,25 мм, шириной – от 150 до 700 мм с градацией 50 мм и от 700 до 2500 мм с градацией 50 мм  и от 700 до 2500 мм с градацией 100 мм, длиной от 800 до 2500 мм с градацией 100 мм.  Длину листов шпона измеряют  по направлению волокон, а ширину – поперек волокон древесины.

Шпон изготавливается из лиственных и хвойных пород древесины. В зависимости от качества древесины и обработки шпон лиственных пород подразделяется на пять сортов: А, АВ, В, ВВ, С; шпон хвойных пород - на четыре сорта: АХ, АВХ, ВХ и СХ. Влажность шпона - 6±2%. Параметр шероховатости поверхности Rm по ГОСТ 7016 должен быть для шпона лиственных пород не более 200 мкм, для шпона хвойных пород - не более 320 мкм.

Шпон учитывается в кубических (отдельные листы с точностью до 0,00001 м3 и партия - до 0,01 м3) и квадратных (отдельные листы с точностью до 0,01 м2 и партия - до 0,5 м2) метрах.

Листы шпона рассортировываются по породам, сортам, по толщине, ширине, длине и упаковываются в пакеты массой не более 50 кг (пакет сверху закрывают обложками из листа фанеры или деревянными щитками).

В 1 м3 содержится шпона толщиной 0,55 мм - 1818,2 мм2, 0,75 мм - 1333,3 м2, 0,95 мм - 1052,6 м2, 1,15 мм - 869,6 м2, 1,50 мм - 666,7 м2.

Вопрос 189. Продукция переработки древесной зелени хвойных пород

Ответ: Несмотря на то, что общая фитомасса российских лесов огромна - 56 млрд. тонн (в том числе до 3 млрд. тонн древесной зелени), страна испытывает значительные трудности в обеспечении отраслей народного хозяйства древесиной и продукцией ее переработки. При традиционных способах заготовки и переработки древесного сырья, крайне низок уровень его использования - 25…30% общего запаса биомассы дерева.

Биомасса дерева состоит из разнообразных по строению и потребительским свойствам компонентов: стволовая древесина - 55; кора - 15; ветви, вершины, хвоя (листья) - 16; корни - 11; пни - 3%. В общем балансе отходов, образующихся в отраслях лесного комплекса, на долю элементов кроны приходится ежегодно 60…70 млн. куб. м, в том числе 20…30 млн. тонн древесной зелени (ДЗ).

Древесная зелень - специфический вид лесного сырья, в составе которого преобладают живые клетки хвои (листьев), молодых (перенхимных) побегов и коры. Как известно, в живых растительных клетках содержатся белки, углеводы, витамины, ферменты, желтые и зеленые пигменты, стерины, микроэлементы и другие вещества, которые необходимы для обеспечения жизнедеятельности растений, животных и человека. Значение химической переработки этого сырья с каждым годом возрастает, и в будущем можно ожидать только усиления этой тенденции.

Одним из наиболее перспективных направлений использования ДЗ является безотходная химическая переработка с получением биологически активных веществ (БАВ) кормового и лечебно-профилактического назначения. Успехи химии природных соединений и развитие биотехнологии за последние десятилетия открыли широкие возможности для использования БАВ во многих областях медицины, ветеринарии, животноводства, кормопроизводства, а также пищевой, парфюмерно-косметической и химической промышленности. Однако только выявленная потребность в этих продуктах отраслей народного хозяйства удовлетворяется в настоящее время на 10…15%. По имеющимся прогнозам вовлечение в переработку экономически доступных ресурсов ДЗ позволит создать новую подотрасль лесного и агропромышленного комплексов.

Производство эфирного масла из пихтовой древесной зелени существовало уже в XVIII в., а благодаря исследованиям советских ученых впервые в мировой практике была налажена промышленная переработка ДЗ. Началом промышленного производства БАВ можно считать 1931 г., когда был пущен в эксплуатацию цех Тихвинского лесохимического завода, который и в настоящее время осуществляет переработку еловой ДЗ путем паровой отгонки и водной экстракции. В 1950 г. было впервые организовано производство хвойной хлорофилло-каротиновой пасты из бензинорастворимых веществ ДЗ сосны и ели. До недавнего времени в стране работало более 500 цехов и установок, которые перерабатывали до 1млн. тонн ДЗ хвойных и лиственных пород. Кроме того, более 2 млн. тонн ДЗ ежегодно скармливалось животным в свежем виде. По существующим в традиционной лесохимии теоретическим представлениям экстрагирование гидрофобным растворителем (бензином) смолистых веществ из влажного сырья считается затруднительным, поскольку наличие влаги препятствует растворению и диффузии смолистых веществ в капиллярах древесины. При экстракции смолистых веществ из осмольной щепы бензином предусматривается предварительная сушка сырья различными способами. Сегодня в производстве проводят одностадийные процессы извлечения водой или бензином с выходом основных продуктов 55…60% от теоретического. При этом только частично используются экстрактивные вещества, а 85…98% биомассы ДЗ, в зависимости от способа переработки, попадает в отходы.

Учеными Санкт-Петербургской государственной лесотехнической академии разработан новый теоретический подход к использованию ДЗ и созданы основы безотходной технологии получения БАВ кормового и лечебно-профилактического назначения в едином технологическом цикле.

  В качестве объектов исследования были использованы ДЗ ели, сосны, березы, осины, ольхи, пихты сибирской. Исследования проводились в лабораторных условиях, на специально сконструированных камеральных установках и в условиях промышленного и сельскохозяйственного производства. Условия проведения экспериментов позволяли изучить в динамике и моделировать как отдельные стадии технологического процесса, так и весь процесс в целом. В результате технико-экономического анализа промышленных вариантов переработки ДЗ и теоретического обобщения экспериментальных данных учеными предложена универсальная технологическая схема, позволяющая получать известные и новые БАВ, что ранее в одном технологическом процессе считалось невозможным (Схема 1). Экстрагирование БАВ осуществляется одновременно бензином и водой с последующим разделением на растворы бензино- и водорастворимых веществ.

Схема 1. Принципиальная схема получения биоактивных продуктов из древесной зелени

После отгонки бензина экстрагированная ДЗ используется для приготовления кормовой муки. Из водорастворимых веществ получают экстракт хвойный натуральный и брикеты соляно-хвойные. Из раствора липидов при охлаждении, отстаивании и фильтровании выделяют суспензии воска-сырца, из которого путем экстракции получают воск и безметальные аналоги хлорофилла. Очищенный бензиновый раствор после отгонки растворителя обрабатывают едким натром, получая таким образом хлорофилло-каротиновую пасту. По другому варианту, после выделения воска очищенный бензиновый раствор обрабатывают едким натром и серной кислотой и разделяют на три фракции: раствор нейтральных липидов, раствор полярных липидов и суспензию безметальных аналогов хлорофилла. Из раствора нейтральных липидов путем последовательной отгонки растворителя получают эфирное масло и провитаминный концентрат. Раствор полярных липидов перерабатывают с получением бальзамической пасты, безметальных аналогов хлорофилла, жирных и дитерпеновых кислот. Из суспензии безметальных аналогов хлорофилла получают хлорофиллин натрия, металлокомплексы, жирные и дитерпеновые кислоты.

Таблица 2. Выход товарных продуктов из 1 тонны древесной зелени, кг

Наименование	Ель	Сосна	Смесь	Пихта
Хлорофилло-каротиновая паста			30-50
Хлорофиллин натрия	0,232	0,12	0,175	0,14
Провитаминный концентрат	5,1	4,3	3,4	5,1
Бальзамическая паста	8	4,8	3,7	4,1
Воск	1,9	2	1,5	5,6
Кормовая мука	450	450	400	430
Эфирное масло	0,35	0,45	0,25	13,5
Экстракт хвойный натуральный	90	50	90	90

Промышленные испытания, проведенные в Лисинском лесхозе (таблица 2), по переработке ДЗ сосны, пихты, ели, кедра, осины, березы, ольхи полностью подтвердили высокую эффективность универсальной безотходной технологии получения новых и известных БАВ в одном процессе на существующем оборудовании. Результаты исследований вошли в исходные данные на проектирование и промышленные технологические регламенты производства.

Практическая часть

Задача I.3. Определить абсолютную влажность образца, если его масса до высушивания составляла 14.4 г, а после высушивания 6.3 г. Какие формы влаги имеются в данном образце и в каком процентном отношении?

Ответ:

W =(m - m0) / m0 * 100%

где m — начальная масса образца, г;

m0 — масса того же образца после полного удаления из него влаги.

W =(14.4 - 6.3) / 6.3 * 100% = 129%

Т.к. W>100%, следовательно, образец мокрый,  длительное время находившийся в воде.

Процесс сушки связан с удалением связанной влаги; удаление свободной влаги на свойство древесины никакого влияния не оказывает.

Тем самым в данном образце имеются следующие формы влаги:

связанной влаги 56 % (х = 6.3 *129%  / 14.4 = 56%);

свободной влаги  73 % (129% -56% = 73%).

Задача II.19. Пихтовое бревно длинной 3.00 м, максимальным и минимальным диаметрами в верхнем отрезе 26 и 25 см имеет сучки здоровые диаметром 5 см и синеву глубиной 4 см. Определить сорт, назначение, объем бревна и показать схему его маркировки.

Ответ:

Сорт данного пихтового бревна определяется с помощью ГОСТ 9463-88 по таблице 3. Мы имеем крупное бревно, при здоровых сучках диаметром 5 см и синевой глубиной 4 см, из это следует, что бревно является 3го сорта.

Назначение определяется с помощью ГОСТ 9463-88 по таблице 2. В данном случае бревно предназначено для переводных брусьев железных дорог широкой колеи.

Объем бревна определяется по ГОСТ 2708-75 по таблице №1. Для данного бревна длинной 3.00 м, и толщиной 26 см. объем будет равен 0,185 м3.

Схема маркировки данного бревна будет выглядеть следующим образом: III 6

Реквизиты маркировки наносят на верхние торцы лесоматериалов водостойкими красками (при поставке сплавом) или красками и мелками, стойкими к атмосферным воздействиям, согласно ГОСТ 2292-88.

Задача III.4. Березовая обрезная доска имеет следующие фактические размеры: длину 2.98 м, ширину 110 мм, толщину 20 мм, и следующие пороки: сучки пластевые, здоровые сросшиеся, 2 шт. на 1 пог. м, диаметром 20 и 40 мм. Одностороннюю прорость длинной 10 и шириной 1 см. Определить объем, сорт доски и показать схематически ее маркировку на пласти и торце.

Ответ:

Объем доски определяется по ГОСТ 5306-83 по таблице 2. В данном случае, доска длинной 2.98м и шириной 110 мм имеет объем 0,03190 м3.

По качеству древесины данная доска является 2 сорта, что соответствует требованиям, указанным в таблице по ГОСТ 2695-83.

Согласно ГОСТ 6564-84, маркировка наносится несмываемой краской или мелком, стойким к смыванию. Т.к. наша доска толщиной менее 25 мм, то ее следует маркировать полосами – II.

Маркировка сорта на одном из торцов будет выглядеть следующим образом:

Маркировка сорта на пласти будет выглядеть так:

Задача IV.11. На 1 м2 листа лущеного шпона  из хвойной породы имеются следующие пороки: сучки сросшиеся, здоровые, 8 шт., размером 35 мм, трещины сомкнутые, 4 шт., длинной 175 мм. Определить сорт по каждому пороку и общий сорт листа шпона.

Ответ:

Согласно ГОСТ 99-96, порок 1 (сучки сросшиеся, здоровые, 8 шт., размером 35 мм) относится к IIх сортов, порок 2 (трещины сомкнутые, 4 шт., длинной 175 мм) относится к Iх, IIх, IIIх, IVх сортов.

Можно сделать вывод, что общий сорт листа шпона относится к IIх сортов.

Заключение

Древесина - сравнительно твердый и прочный волокнистый материал, скрытая корой основная часть стволов, ветвей и корней деревьев и кустарника. Состоит из бесчисленных трубковидных клеток с оболочками в основном из целлюлозы, прочно сцементированных пектатами кальция и магния в почти однородную массу. В природном виде используется в качестве строительного материала и топлива, а в размельченном и химически обработанном виде - как сырье для производства бумаги, древесноволокнистых плит, искусственного волокна. Древесина была одним из главных факторов развития цивилизации и даже в наши дни остается одним из важнейших для человека видов сырья, без которого не могли бы обойтись многие отрасли промышленности.

Трудно назвать какую-нибудь отрасль народного хозяйства, где древесина не использовалась в том ли ином виде, и перечислить разнообразные изделия, в которые древесина входит составной частью. По объему использования и разнообразию применения в народном хозяйстве с древесиной не может сравниться никакой другой материал.

Древесину применяют для изготовления мебели, столярно-строительных изделий. Из неё делают элементы мостов, судов, кузовов, вагонов, тару, шпалы, спортивный инвентарь, музыкальные инструменты, спички, карандаши, бумагу, предметы обихода, игрушки, сувениры. Натуральную или модифицированную древесину применяют в машиностроении и горнорудной промышленности; она является исходным сырьём для целлюлозно-бумажной промышленности, производства древесных плит.

Широкому использованию древесины способствуют её высокие физико-механические качества. Хорошая обрабатываемость. А также эффективные способы изменения отдельных свойств древесины путем химической и механической обработки. Древесина легко обрабатывается, имеет малую теплопроводность, достаточно высокую прочность, при небольшой массе хорошую сопротивляемость ударным и вибрационным нагрузкам, в сухой среде долговечна. Древесина соединяется крепёжными изделиями, прочно склеивается, сохраняет красивый внешний вид, на неё хорошо наносятся защитно-декоративные покрытия. Вместе с тем древесина имеет недостатки: она подвержена горению и загниванию, разрушению от воздействия насекомых и грибов, гигроскопична, вследствие чего может разбухать и подвергаться усушке, короблению и растрескиванию. Кроме того, древесина имеет пороки биологического происхождения, которые снижают её качество. Чтобы использовать древесину, надо знать её свойства, строение и пороки.

По окончанию исследований древесины можно прийти к следующему заключению, что она - один из наиболее широко распространённых материалов в мире, имеющих многовековой опыт применения в строительстве, производстве мебели, шпал, авто-, вагоностроении и других отраслях народного хозяйства. Основные преимущества древесины как материала: самовосстанавливаемость ресурсов; экологическая безопасность применения; высокая прочность; атмосферостойкость; химическая стойкость; небольшая плотность; невысокая теплопроводность и небольшой коэффициент линейного расширения; лёгкая обрабатываемость; гвоздимость; возможность использования древесных отходов производства.

Еще наши предки строили дома и бани из этого материала, а также мебель и посуду. Из поколения в поколения этот материал не выходил их производства, а только приобретал все больше положительных откликов. Древесными конструкциями пользуются в каждой семье и в каждом доме. И, конечно, многовековой опыт применения древесины не пройдет даром. Древесное производство не исчезнет никогда. Но для этого мы должны следить за природой, регулируя посадку и вырубку деревьев.

Список используемой литературы

1.    Лесная энциклопедия: В 2-х т., т.2/Гл.ред. Воробьев Г.И.; Ред.кол.: Анучин Н.А., Атрохин В.Г., Виноградов В.Н. и др. - М.: Сов. энциклопедия, 1986.

2.    Михальченко А.А., Садовничий В.Г. "Древесиноведение и лесное товароведение" - М.: "Высшая школа", 1987

3.    Станко Я.Н. Древесиноведение. Лесное товароведение: Учебно-методическое пособие к выполнению контр.работ / Я.Н.Станко, И.А.Дюжина. - М.: МГУЛ, 2005.

4.    Уголев Б. Н. Древесиноведение и лесное товароведение: Учебник. - М.: ГОУ ВПО МГУЛ, 2007.

5.    Швамм Е.Е. Древесиноведение. Учебное пособие. - 2-е изд., испр.и доп.-Екатеринбург: УГЛТУ, 2000.