Б. МИХАНТЬЕВ, Современная лесохимия

Советский Союз обладает величайшими в мире запасами леса. Лес используется у нас для огромного по масштабам мирного строительства, в качестве топлива, как сырье для химической, целлюлозно-бумажной промышленности и т. д.

Современная лесохимия дает нам древесный уголь, уксусную кислоту, древесный и винный спирты, канифоль, скипидар, бумагу, кормовой сахар, пластмассы и т. д. После специальной обработки из древесины получают вещества, заменяющие цветные металлы и сталь, стекло и фарфор, автол и бензин, шелк и хлопок и многое другое.

Советские ученые хорошо изучили строение и состав древесины, способы ее обработки, а также переработки в ценные химические вещества. Плановая научно-исследовательская работа лесохимических институтов и промышленных лабораторий обеспечила успешное развитие отечественной лесохимии, выдвинула ее на первое место в мире.

Наиболее старые лесохимические производства — смолокурение и углежжение — развились за годы советской власти в мощную промышленность сухой перегонки дерева.

Сухой перегонкой дерева называют процесс разложения древесины в железных ретортах — при нагревании без доступа воздуха до 400°. При этом процессе образуются различные газообразные, жидкие продукты и древесный уголь. Например, сухая перегонка одного кубометра сосновой древесины дает 120 кг угля, 11 кг уксусной кислоты, 2,6 кг метилового спирта, 63 кг смолы и около 30 кубометров газов.

Уксусная кислота после очистки используется для самых различных целей. Так например, вместе со спиртом — метиловым, этиловым, бутиловым и другими — она образует сложные эфиры, которые имеют громаднее значение в лакокрасочной промышленности как растворители основы лаков — природных и искусственных смол Уксусная кислота является необходимым сырьем при производстве искусственных красителей, фармацевтических средств, пластмасс, кинопленок и других важнейших материалов современной техники.

Другой продукт сухой перегонки — метиловый спирт находит разнообразное применение как растворитель, горючее, сырье для получения простых и сложных эфиров, формалина и т д.

Главными продуктами смолоскипидарного производства являются смолы и скипидар. Сырьем для этого процесса служит хвойная древесина, преимущественно сосна. Ее переработку ведут в печах или железных котлах. При нагревании богатой смолой древесины вначале выделяются скипидар и водяные пары, затем смола и, наконец, продукты сухой перегонки дерева. Из одного кубометра хвойной древесины лесохимия получает до 16 кг скипидара.

Скипидар особенно важен для лакокрасочной промышленности и медицины. Наши ученые расширяют возможности использования скипидара В последнее время значительно расширена область применения смолы Теперь из нее делают антиокислитель для крекиигбензинов, смягчитель резиновых смесей, фенолы, высшие углеводороды, смоляные кислоты, электроизоляционные пластмассы и т. д.

Смолистые вещества из древесины могут быть извлечены экстрагированием и выщелачиванием.

Сущность экстрагирования состоит в том, что измельченная в щепу древесина обрабатывается в аппаратах — экстракторах бензином, дихлорэтаном или другим растворителем. Из полученного раствора выделяют скипидар, масло, а из остатка — канифоль.

Из одного кубометра смолистой древесины путем экстрагирования можно получить 44 кг канифоли, около 9 кг скипидара и 1 кг масла, которое после очистки используется для флотации (обогащения) руд цветных металлов.

Канифоль применяется для проклейки бумаги, при варке мыла, для изготовления лаков, линолеума, получения изоляционных материалов и т. д.

При выщелачивании органический растворитель заменяется водным раствором щелочи.

Быстро развивающейся отраслью лесохимии является гидролиз древесины. Под действием серной или соляной кислоты древесина присоединяет воду и на 70—75% превращается в древесный сахар — хороший углеводный корм для скота. Растворы древесного сахара используются для выращивания кормовых и хлебопекарных дрожжей. Некоторые сахара, кроме того, сбраживаются микроорганизмами, что позволяет получить из древесины винный и бутиловый спирты, глицерин, лимонную, молочную, масляную кислоты и некоторые другие продукты. В настоящее время из древесины в промышленных масштабах получают винный спирт, кормовой сахар и кормовые дрожжи.

Исследования советского ученого И. И. Жукова и его сотрудников, проведенные в течение последнего времени, показали, что полисахариды — клетчатка дерева — под действием ультракоротких звуковых волн или жестких гамма-лучей радия легко расщепляются на моносахариды — кормовой сахар. Эти новые метопы получения кормового сахара весьма перспективны. Они упрощают производственный процесс и увеличивают выход кормового сахара.

В 1950 году работами В. И. Шаркова с сотрудниками было установлено, что расщепление целлюлозы на сахар лучше идет с добавкой бензола. При этом значительно возрастает скорость процесса, снижается температура реакции и уменьшается нежелательный распад сахара от перегрева.

Широко применяется древесина в современной технике. Чтобы придать древесине повышенную стойкость, ее обмазывают или пропитывают различными химическими веществами. Обработанная химикалиями древесина служит в два-три и даже в пять раз дольше, чем обыкновенная.

В промышленности для защиты древесины от гниения применяют креозотовое масло, получаемое из каменноугольной или древесной смолы. Сейчас советские ученые предложили использовать для этой цели газогенераторную древесную смолу без выделения из нее креозота.

Для защиты древесины от химической коррозии ее обрабатывают бакелитом, который получают из фенола и формалина, вырабатываемых лесохимической промышленностью. Древесина в присутствии небольшого количества воды пропитывается горячим бакелитом, после чего прогревается при температуре до 130°. При этом бакелит в древесине твердеет и придает ей химическую стойкость.

Среди облагороженной древесины особое место занимают лигностон и лигнофоль — заменители цветных металлов и особо твердых пород древесины: железного дерева и бакаута.

Лигностон, или «каменное дерево», представляет собой химически обработанную бакелитом или некоторыми другими веществами, а затем спрессованную в нагретом состоянии древесину. По своим физико-механическим свойствам он превосходит все известные естественные породы. Лигностон можно сверлить, строгать и шлифовать. По сравнению с обычной древесиной он лучше проводит тепло, труднее воспламеняется и меньше набухает в жидкости.

Лигностон применяется в текстильном машиностроении для изготовления челноков и погонялок на ткацких станках, из него делают подкладки под рельсы на линиях метрополитена. В судостроении и других отраслях техники из лигностона приготовляют бесшумные шестерни, вкладыши для подшипников и т. д.

Лигнофолем называют материал, полученный прессованием тонких слоев древесины, пропитанных бакелитом. Он обладает высокой механической прочностью, гнило- и водостойкостью, а также хорошими декоративными качествами. Лигнофоль применяют в судостроении для изготовления шпангоутов и бимсов (ребра и поперечные балки судов), судовой мебели, отделки кают В машиностроении лигнофоль заменяет черные и цветные металлы. Из него делают вкладыши подшипников, бесшумные шестерни и т. д. Механические свойства лигнофоля позволяют ему во многих узлах конструкций конкурировать по прочности (вдоль волокон) со сталью.

Большое значение в современной жизни имеет бумага. В настоящее время удельный вес древесного сырья в бумажной промышленности составляет более 70%. Наиболее ценной для производства бумаги является ель, вполне пригодна пихта, реже для этого используют тополь и осину. Желтая оберточная бумага и картон делаются из сосны.

Подготовка древесной массы для бумаги заключается в истирании древесины в специальных машинах — дифибрерах — в волокнистый материал. Он обрабатывается натронной щелочью, сульфатом натрия или сульфитом.

В результате древесина теряет лигнин и превращается в целлюлозу. Каждый способ производства целлюлозы имеет свои особенности. Бумага, полученная из сульфатной целлюлозы, отличается повышенной прочностью. Поэтому она идет на обертку и упаковку, а после специальной обработки используется в кабельной, телефонной и других отраслях промышленности.

Сульфитная целлюлоза является не только основным видом высококачественного волокнистого полуфабриката для бумажного производства, но служит сырьем и для новых отраслей химической технологии: изготовления искусственного шелка, нитроклетчатки, лаков и пленок, пластических масс и т. д. После обработки древесины сульфитными щелоками последние содержат органические вещества, из которых можно извлечь этиловый спирт, дубильные и клеящие экстракты, кормовые дрожжи и т. п. С этой точки зрения производство сульфитной целлюлозы является наиболее ценным и полным использованием древесины.

Из отходов лесохимии делают древесно-волокнистые пластики: изоляционные волокнистые плиты и гибкие строительные доски. Хвойные деревья дают более длинное волокно. Поэтому плиты и доски из них получаются прочнее, чем из лиственных пород Изоплиты применяются для изоляции домов, кабин и кузовов автобусов, троллейбусов и аэропланов, корабельных кают, пассажирских и изотермических вагонов. Использование изоляционных плит в жилых домах сберегает до 35% топлива. Один сантиметр толщины изоплиты заменяет по своей теплоизолирующей способности 15 см кирпича.

Искусственные строительные доски по своим свойствам стоят наравне с досками из ценных, твердых природных, пород древесины, а в некоторых случаях имеют перед ними ряд преимуществ. Волокна в них переплетены во всех направлениях, чего нет в природной древесине Благодаря этому искусственные доски почти не коробятся при высушивании и увлажнении. Они хорошо поддаются разнообразной обработке, легко окрашиваются и склеиваются обычными клеями. Применяют их для внутренней облицовки стен, потолков, карнизов, опалубки бетона, отделки автомобилей и самолетов, для изготовления мебели, в сельскохозяйственном машиностроении и т. д. Древесные опилки являются исходным сырьем при получении некоторых пластических масс. Для этого их нагревают с водой в течение 3—4 часов до 250° под давлением в 8 атмосфер. При этом древесина частично гидролизуется или осахаривается и из нее удаляются летучие вещества. Если подготовленный полуфабрикат — пресс-порошок — нагрет, то под давлением из него можно прессовать различные изделия. Пластмасса, полученная описанным способом, представляет собой однородное вещество черного цвета с блестящей поверхностью и называется баркалаитом. Баркалаит хорошо полируется и шлифуется, сверлится, строгается и склеивается столярным клеем, но рассыпается при вколачивании в него гвоздей. Он применяется в промышленности средств связи, при изготовлении киноаппаратуры, деталей измерительных приборов, изделий широкого потребления и в качестве изоляционного и облицовочного материала

Более высокого качества пресс-порошки готовят из опилок, фенола, уротропина и стеарина. По электроизолирующим свойствам эти пресс-порошки нисколько не уступают химическим пластмассам и значительно дешевле их.

Советские исследователи изобрели новые способы обработки древесины, далеко обогнав ученых капиталистических стран, работающих в этой области. Так например, в нашей стране получило распространение непосредственное облагораживание канифоли, смолы, древесных масел и древесины водородом.

В этой статье мы опустили описание многих процессов лесохимии и получаемых благодаря им продуктов Но и из изложенного видно, какую роль играет современная лесохимия в развитии народного хозяйства нашей страны, какие разнообразные и ценные продукты вырабатывает лесохимическая промышленность.

Б. И. МИХАНТЬЕВ, кандидат химических наук