Труди Центрального научно-исследовательского лесохимического института
Наркомлеса СССР
О
Выпуск VI ^?7/-?У'Г1
ОБЛАГОРАЖИВАНИЕ
ДРЕВЕСИНЫ
Под редакцией проф. А. М. Настюкова
i
^
\ ftOCKBA —1935
Государственное лесное техническое издательство
-i.s
Стр.1
С та тьи, вошедшие в сборник, представляют соой
итоги отдельных работ ЦНИЛХИ по пластификации,
пропитке древесины и производству
Строительных и изоляционных плит. Кроме работ
Института в сборник включена статья о новых
видах сырья для производства ткацких челноков.
Книга рассчитана на работников научно-исследовательских
учереждений, на квалифицированных
читателей из числа работников лесной промышленности
и других отраслей народного хозяйства.
ОТ
РЕДАКТОРА
Проф. Б. Т. И в. О пластической деформации прессованной древесины
От
редактора .
ОГЛАВЛЕНИЕ
•
В. А. Б а у м. Изменения компонентов древесины при пьезотермической
обработке
B. Г. Матвеев. К вопросу о пластификации древесины
Д. Н. Лекторский, Л. В. Гордон, В. А. Б а у м. Облагораживание
кедра с целью его применения в карандашном производстве
C. В. Веселкин и А. А. Т р у дно в с к и й. Новые виды сырья для
производства ткацких челноков
•
Б. В. Крысинский. Строительные и изоляционные плиты из отходов
лесной промышленности
Стр
3
4
13
32
51
Б. В. Крысинский. Использование отходов Камского целлюлознобумажного
комбината для производства строительных и изоляционных
плит
75
. 102
121
Настоящий VI выпуск — серия статей по облагораживанию
древесины — совпадает по времени с знаменательной датой, —
с пуском в ход ЛОЗОД, первого в СССР завода по выработке
лигностона. Несомненно, что этот практический успех не означает
еще, что проблема облагораживания древесины, хотя бы в
указанном направлении, полностью разрешена даже только в своей
основе.
Поскольку для этого производства еще нет достаточно разработанной
научно-теоретической базы, возможны в будущем всякие
случайности. Поэтому главной задачей научно-исследовательских
лесохимических институтов на ближайший период должно быть
подведение вполне обоснованной научной базы под технологический
процесс получения лигностона и так называемой «дробленой
плавленой древесины». Этому вопросу в настоящем сборнике
посвящены две статьи — Баума и Матвеева. Они представляют
в значительной мере сырой экспериментальный материал, не позволяющий
делать далеко идущих выводов, тем не менее они
должны представить значительный интерес для читателей именно
под указанным углом зрения.
В сборнике помещена также подробная работа по облагораживанию
кедра для карандашного производства, давшая практически
ценный результат; две статьи по изо- и строительным плитам
и одна статья по новым видам сырья для производства ткацких
челноков по данным Треста подсобных предприятий НКЛП.
Мы надеемся, что настоящий сборник так же, как и предыдущий,
будет способствовать развитию у нас столь необходимого
дела облагораживания древесины.
Москва, Уполн. Главлита В-24158
Тираж 2000 экз.
Подписано к печати 31/VIH-1935 г.
Инд. 1230
Редактор А. М. Настюкав
Сдано в набор 4/I1I 1935 г.
Объем 41/4 б. л. 9,55 авт. листов
Колич. эн. в б. л. 96 000
Нар. 3087.
8-я тип. Мособлполиграф, ул. Фридриха Энгельса, 46
Оформил. Бригада техредов из-to,
Формат 62X94 (Vi6)
Стр.2
Проф. Б. Т. Ив.
О ПЛАСТИЧЕСКОЙ ДЕФОРМАЦИИ ПРЕССОВАННОЙ
ДРЕВЕСИНЫ
В области пластической деформации монокристаллов сделано
настолько много наблюдений, что при систематизации их оказалось
возможным установить ряд закономерностей.
Систематизация данных по пластической деформации поликристаллических
тел представляет значительные затруднения.
Эти затруднения достигают максимума в области пластических
деформаций тел с губчатой структурой и многофазным строением'.
к этому ряду тел отнооитоя древесина, являясь едва ли
не крайним выражением их. Экспериментальные данные, собранные
за последнее время, отличаются, надо сознаться, крайней
скудностью; тем не менее они все же содержат элементы аналогии
с установленными в физике твердого тела закономерностями.
Самым существенным в вопросе о пластической деформации
древесины являются структура древесины и ее многофазность.
Структура древесины напоминает мелкопористую губку с большой
однако ориентированностью и повторяемостью элементов
строения. В срезах для нее характерен рисунок кружева. Клеточная
структура дает повод подходить к механической оценке
древесины как к системе ферм, периодически чередующихся,
расположенных в плоскости оси у и разрезанных фермами,
расположенными по оси х. Клетки в общем близки по форме к
параллелепипедам. Таким образом при приложении к куску
древесины внешней силы различные элементы этих ферм будут
работать в различных направлениях, создавая момент сложной
деформации. В случае сжатия эти элементы работают
только частично на сжатие, тогда как другая часть работает
на изгиб, растяжение и кручение, а отдельные участки системы
ферм — и на срез.
Физические свойства отдельного волокна древесины могут
логии с пластической деформацией поликристаллов' оказывается
достаточное количество материала. Так например обычная
кривая деформации радиально выпиленного куска древесины.
протекает классическим способом, представленным на рис. 2.
При заданной скорости нагрузка медленно возрастает до предела
упругости, после чего кривая, как обычно, делает резкий
излом, отвечающий началу пластической деформации.
нием. Этот процесс протекает в жестко ограниченном со всех
сторон пространстве, в условиях которого усадка сопровождается
высоким трением и притом настолько значительным, что
при усадке образуются вогнутые плоскости деформации, как это
видно из рис. 1.
Если оставить в стороне описанные особенности, то для анаПрессование
древесины сопровождается объемным сокращеНащзко
В кг{см?
Рис. 1. Кривая пластической деформации
Рис.
2. Схематическое изображение
вогнутых плоскостей прессования
в форме
быть характеризованы временным сопротивлением разрыву от
6 000 до 9 000 кг/см2 и углом кручения до 2 700°, что совпадает
с укорочением волокна до 40%. Это укорочение может
приводить к тому, что в определенных условиях спрессованная
древесина представляет собою систему, включающую в себя
сумму упруго и пластически деформированных тел, в которой
вязкость может быстро достигать столь большой стенеки, ЧЯРО
упругое последействие потребует работы, протекающей в течение
весьма значительного времени.
4
В случае увеличения внешней силы увеличится только скорость
усадки, не изменяя напряжения на поверхности деформируемого
гела. Излом кривой совпадает с резким возрастанием этого напряжения,
которое в дальнейшем после крутого перегиба медленно
развивается, причем кривая приобретает ассимптотический
характер. Участок кривой был прослежен до напряжения в 600
кг/см2, и дальнейшая судьба в условиях опыта остается еще неизвестной.
По
пограничным плоскостям волокон древесина ведет себя
аналогично плоскостям спайности в кристаллах. Если предел
упругости сжимаемой древесины оказывается выше сопротивления
этих плоскостей разрушающему сдвигу, то усадка сопровождается
смятием волокон. Наихудшей спайностью отличаются пограничные
плоскости ростовых слоев, и чем различнее они по
размерам и по плотности, тем эффективнее оказываются сдвигающие
усилия.
Как и в чистых кристаллических системах, пластическая деформация
протекает ступенчато. Величина ступеньки зависит больше
5
Стр.3
всего от температуры и в меньшей степени — от величины приложенного
усилия или скорости деформации. При прессовании
холодной древесины наблюдаются явления звучания (получившие
у Неклюдовой-Классен математическое оформление), размерность
и точность которых прямо совпадают со ступеньками
деформации. В этом случае мы наблюдаем те же явления упрочнения,
которые так характерны для поликристаллов.
Наконец общая картина упругого последействия отличается
высокой аналогией с поведением поликристаллических систем.
В условиях опыта спрессованная древесина представляет составляющих
упругие силы и силы новой ориентации. Этот эффект
будет прямо пропорционален силам новой ориентации или
пластической деформации и обратно пропорционален упругой
деформации. Обозначим эффект деформации через Е, пластическую
деформацию через dp, а упругую через ds, получим:
ds
бою агломерат упруго и пластически деформированных элементов.
Последние из них, как и в поликристаллах, возможно рассматривать
как ориентированные посредством сдвигов без нарушения
силы сцепления зерна. Ориентация совершается под действием
внешней силы и протекает по определенному пути в течение
определенного времени. Атомы, молекулы или мицеллы, не
отступая от центров притяжения, лишь изменяют пространственно
свое положение в отношении центров, и таким образом расстояние
между ними, что особенно существенно, остается не из
мененным. Как общее правило упругие силы работают против
сил новой ориентации. Силы упругой и пластической деформации
образуют, грубо говоря, две системы с разными знаками, и
в каждый данный момент их можно рассматривать как остаточные
силы, направленные в разные стороны. Бели эти напряжения
или силы по величине равны друг другу, то получается уравновешенная
система. Если силы новой ориентации превышают силы
упруго сжатых тел, то система с течением времени даст дополнительный
сдвиг, который внешне будет характеризоваться,
в случае прессованной древесины, уменьшением или полным
уничтожением обратной деформации при набухании. Для кусков
древесины силу набухания было бы возможно сравнительно
просто и точно измерить.
Согласно данным испытаний, сделанных в ЦНИЛХИ инж. ГраК>
где
К является козфициентом пропорциональности, зависящим
от вязкости спрессованной древисины. В свою очередь вязкость
выражает состав и строение древесины, степень и характер тепловой
диссоциации и наконец те химические изменения, которые
могут происходить в процессе пластической обработки. Непосредственно
вязкость древесины численно не может быть определена.
Для каждой древесины, вернее для каждого данного
куска, вязкость функционально зависит от плотности. Если к
природной древесины примем равным 1, то последующая конечная
плотность для прессованной древесины дает численную характеристику
вязкости.
чевым и в ЦНИИМОД инж. Солнцевым, сила упругого последействия
не превышает 25 кг/см2 при прессовании древесины химически
не обработанной. Эта сила тем выше, чем больше спрессована
древесина и чем меньше термически она обработана.
Нижний предел упругого последействия в зависимости от способа
обработки стремится к нулю. При обработке пихты 1 % H2S04 и
при применении выработанного ЦНИЛХИ теплового режима сила
упругого последействия составляла около 0,12 кг/см2. Так как
определение этой силы производилось посредством динамометрического
испытания образца, погруженного в воду, то возможно
предполагать, что остаточные упругие напряжения в указанном
случае были исчезающе малы. Так как набухание является
функцией плотности древесины, определяемой с высокой достоверностью
по параболической кривой Мэдиссоновской лаборатории,
то вычисление упругого последействия суммарно с набуханием
было бы математически доступным.
Усадка куска древесины представляет собою, ка« 'сказано, некоторый
эффект деформации, в которую входят в качестве со6
и
имеют характер касательно действующих напряжений. По величине
они равны силе, вызывающей изгиб и приложенной в виде
равномерной нагрузки на стержень или, вернее, на тонкую
пластинку. Если сила поверхностного напряжения верхнего слоя
равна F„, а сила нижнего равна F„ в случае изгиба ru>Ft, и тогда
результирующая сила
R=F-Ft.
7
Если рассматривать рисунок сжатия в направлении, перпендикулярном
приложенной силе, то получается картина параллельно
направленных линий, напоминающих линии Людерса, но
которые в пограничных участках двух смежных слоев близки
к кольцевым ростовым линиям. Усадка происходит не равномерно
по высоте прессуемого бруса, а последовательно: сначала
образуется упроченный или уплотненный слой, ближайший к
пуансону; после достижения некоторой степени уплотнения начинаются
сдвиги соседнего и следующего слоев. Чем меньше сечение
по ширине, тем сильнее искривления линий уплотнения
Тангенсы углов искривления тем выше, чем больше приложенная
сила; таким образом в брусках малого сечения деформация протекает
значительно более сложно. Неравномерность уплотнения
ведет к неравномерности остаточных напряжений по высоте
прессуемого бруса. В условиях опыта (ЦНИЛХИ) спрессованная
из опилок линейка толщиной в 20 мм и длиной около 200 мм была
разрезана пополам параллельно большому основанию. Через
некоторое время линейка оказалась равномерно изогнутой по
длинной оси, причем стрела прогиба достигала 8 мм. Внутренней
вогнутой поверхностью оказалась наиболее уплотненная
часть, а внешней — слабый слой.
Если мы будем рассматривать данный случай в направлении
однозначных остаточных напряжений, то будет правильным приравнять
результирующую силу к изгибающей силе.
/Силы, вызывающие этот эффект, направлены по поверхности
Стр.4