Долгий век дерева

ДревесинаВек дерева столь же впереди, сколько позади. Так утверждают ученые-лесоводы и специалисты по химической обработке древе­сины.

Некоторые исследователи, от­рицающие возможность сущест­вования разумной жизни на Мар­се, видят доказательство своей точки зрения в отсутствии на пла­нете таких важнейших естествен­ных ресурсов как лес, залежи ка­менного угля и нефти (обязанных споим происхождением тому же лесу). Без этих ресурсов, полага­ют они, невозможно достичь вы­сокой степени цивилизации. И в самом деле, в многовековой ис­тории создания материальной культуры человечества дерево играло не последнюю роль.

А. И. КАЛНИНЬШВ наши дни, как и на заре ци­вилизации, в странах, располагаю­щих лесными ресурсами, нет ни одной отрасли экономики, куль­туры и быта, где бы не применялись древесина и продукты ее пе­реработки. Больше того. Подсчи­тано, что за последние 10 лет по­требление промышленной древе­сины на земном шаре возросло примерно на 33 процента, а к 1980 году мировое потребление древесины должно удвоиться. Еще быстрее увеличивается ас­сортимент изделий и продуктов, получаемых из древесины.

Как же примирить эти факты с повсеместным распространени­ем великолепных искусственных материалов, рядом с которыми естественные недостатки древеси­ны становятся еще заметнее? Мы знаем, что древесина лишена био­логической стойкости, то есть легко превращается в питатель­ную среду для разного рода бак­терий и грибов, вызывающих ее гниение; она легко воспламеняет­ся, способна сильно поглощать и испарять влагу, меняя при этом свои ценные технические свой­ства.

Все это так. Однако новые материалы не могут затмить до­стоинств древесины. Большая прочность при малом удельном весе, упругость, приятный внеш­ний вид, свойство слабо прово­дить тепло и хорошо поглощать звук, легкость обработки — эти качества древесины ценятся по-прежнему высоко. И несмотря на то, что древесина во многих слу­чаях заменяется металлами, желе­зобетоном, пластмассами, в этом соревновании нет победителей и побежденных. Ныне есть множе­ство способов улучшить свойства древнейшего природного матери­ала, сделать его век практически бесконечным,

Сырая или консервированная?

Древесина может прослужить в конструкциях зданий 200—300 лет, и в то же время во влажной атмосфера шахт крепежные стой­ки из дерева приходят в негодность менее чем за два года. На смену преждевременно сгнивших деревянных шпал, опор электро­передач, свай, крепежных стоек уходит в нашей стране пятая часть всей деловой древесины, расходу­емой за год. Цифра внушитель­ная. Это тем более обидно, что современные способы химиче­ской защити, или консервирова­ния, повышают срок службы де­ревянных изделий по меньшей мере в 3—4 раза.

himlifeПосле одной только сушки (разумеется, не просто «на солнышке», в современной лесной индустрии это куда более слож­ный и эффективный процесс) древесина намного дольше сопро­тивляется своим главным врагам: влаге, грибам и насекомым. Одна­ко совсем неуязвимой делает древесину прописка антисептика­ми, высокотоксичными вещества­ми. Результаты разумного анти­септическою ухода иногда пора­зительны. Если деревянные стол­бы регулярно через 4—5 лет по­лучают дополнительную порцию антисептике., срок их службы до­стигает 50 лет. Недооценка всех преимуществ консервирования оборачивается огромными поте­рями. Например, на нужды же­лезных дорог и горной промыш­ленности мы расходуем древеси­ну ценных пород раза в четыре больше ТОЙ нормы, которую допу­скают успехи в области консерви­рования древесины.

Так сама жизнь не только от­вечает на вопрос, в каком виде выгоднее применять древесину — в сыром или консервированном, но и подводит к настоятельной не­обходимости консервирования в промышленных масштабах.

Как напоить древесину ядом

Дело ЭТО вовсе не простое, несмотря на способность древе­сины хорошо впитывать жидкость. Антисептический эффект тем за­метнее, чем глубже яд проникает в бревно или доску. Чтобы заста­вить антисептик интенсивнее про­двигаться в толщу древесины, воз­действуют ультразвуком, повыша­ют давление среды, в которой происходит вымачивание, или, на­оборот, помещают деревянные изделия в вакуум, где они залива­ются антисептиком. Промышлен­ность приняла на вооружение и метод горяче-холодных ванн, при котором древесина сначала про­гревается в горячем антисептике, а затем остывает в холодном. При нагревании некоторых пород дерева, особенно сосны, древес­ная смола плавится, а при очень высокой температуре ее вязкость заметно уменьшается, а значит проницаемость самой древесины становится больше. Вот почему при любой технологии антисептик ческой обработки самый большой эффект дают режимы более или менее высоких температур.

himlifeИзвестен весьма остроумный способ пропитки антисептиками в небольших масштабах еще не срубленных деревьев, как гово­рится, прямо на корню, когда можно использовать сосущую силу кроны. Иногда деревянные изделия покрывают перед пропит­кой сеткой небольших отвер­стий — наколов, стараясь не пере­резать продольных волокон. По мере того, как углубляются знания анатомии древесины различ­ных пород, совершенствуются и методы пропитки ее защитными ядами.

Креозот и другие

Почти 150 лет исправно несет службу антисептика креозотовое масло, получаемое из каменного угля. Однако поиски наилучших составов для защиты древесины не прекратились и по сей день. Помимо креозота стали использо­вать и другие органические анти­септики на масляной основе. На­конец, появились минеральные антисептики, применяемые в виде водных растворов Это было большим успехом в попытках продлить век дерева. Минеральные анти­септики не меняют цвета древесины и не придают ей маслянисто­сти. Но, что самое важное, в от­личие от креозотового масла и подобных ему веществ, которые проникают лишь в относительно сухую древесину, водораствори­мые антисептики пропитывают также сырую.

Вообще говоря, процесс по­исков «идеального» антисептика весьма сложен. Задача состоит в том, чтобы создать препарат, ко­торый, обладая высокой токсич­ностью, не вызывал бы коррозии железа и других соприкасающих­ся с древесиной металлов, был бы относительно дешевым (ведь масштабы консервирования ог­ромны) и в то же время не вымывался из дерева водой — иначе снижается эффект защиты, а иног­да возникает даже определенная опасность для человека и живот­ных.

himlifeВ мире широко известен шведский препарат, который на­зывается «солью Болидена.» — раствор соединений мышьяка, хрома и цинка, которые образуют на волокнах древесины труднорастворимый осадок, убивающий грибы и насекомых и в то же вре­мя стойкий к вымыванию.

Советские специалисты по консервированию исследуют свой­ства невымываемых антисептиков на основе мышьяксодержащих соединений, которые получаются в виде отходов промышленности.

И, наконец, нередко ученые совмещают действие целого ряда антисептиков. Как выяснилось, об­щая активность получаемой смеси нередко значительно превышает, если так можно выразиться, сум­марную активность всех входящих в нее соединений.

Еще о пользе консервирования

Уберечь дерево от гниения — главная, но не единственная зада­ча антисептической пропитки. Она к тому же помогает сохранять первоначальную твердость дере­вянных изделий, потому что дей­ствию воды, воздуха и других ат­мосферных факторов подвержен в первую очередь именно верх­ний слой древесины.

«Законсервированные» строи­тельные конструкции из дерева в отличие от бетонных легко меня­ют место службы: разобран мост — его детали продолжают службу в другом месте; демонти­рована временная железная до­рога — шпалы используются снова и снова. Даже тонкомер — низко­сортный материал, неизбежно ос­тающейся при распиловке, после пропитки, а иногда и добавочной склейки, становится годным к службе в самых неблагоприятных условиях.

Говорят, что копейка рубль бережет. Точно так же каждый кубометр сохраненной древесины помогает сохранять наши замеча­тельные лесные богатства.

Мы говорили пока о борьбе только с одним из главных при­родных недостатков древесины. Но на прицел химиков взяты и другие.

Горючесть древесины снижа­ют, вводя в ее толщу антипирены, химические вещества, препятству­ющие воспламенению и тлению. Механизм защитного действия ан­типиренов различен. Если древе­сина, обработанная бурой и бор­ной кислотой, сильно разогреется, то пропитывающие вещества рас­плавятся и образуют на ее по­верхности стекловидную пленку, предотвращая появление огня. Диаммонийфосфат, введенный в древесину, при опасном нагрева­нии разлагается (с поглощением тепла) на аммиак и фосфорную кислоту. Пары аммиака снижают доступ кислорода. Фосфорная кислота тоже выступает в роли антипирена — при повышенной температуре она дает плав, по­крывает волокна древесины за­щитным слоем. К сожалению, на­дежный антипирен создать еще труднее, чем антисептик.

Цель пропитки — красота

Специалисты по обработке древесины знают, как нелегко придать простой древесине «бла­городный вид». Очень важную роль играет при этом высокое ка­чество пропитки. Стоит «напоить» ольху или тополь водным раство­ром определенного красителя, как проявится скрытая текстура древесины, изменится ее цвет. Следует заметить, что имитация дерева под ценные породы не­равнозначна имитации пластмассы под мрамор или окраске, напри­мер, «под дуб». Здесь красота подлинная, лишь подчеркнуты, усилены естественные особенно­сти материала. Там — что-то вро­де подделки.

himlifeХорошие результаты дали опы­ты по пропитке закарпатского бу­ка прямо на корню. Сернокислый анилин окрашивал позднюю дре­весину в золотистожелтый цвет, раннюю — от серовато-коричнево­го до черного. В переходных зо­нах появлялся фиолетовый отте­нок. Такое разнообразие цветов и переходов создавало на срезах дерева очень красивые рисунки.

Древесные пластики

В последние годы химики на­щупали возможность радикально улучшать технические свойства древесины. Результаты оказались настолько разительными, что все заговорили о превращении дере­ва в качественно новый материал. Второй молодостью древний ма­териал обязан так называемым методам модификации, предпола­гающим введение определенных веществ в стенки клеток древеси­ны. Особенно заманчивы перспективы метода, пока еще не полу­чившего промышленного приме­нения, — совмещения древесины с полимерами, иначе говоря, при­вивки полимеров. По этому мето­ду в древесные клетки вводятся мономеры, которые под действи­ем нагревания или ионизирующих излучений полимеризуются и на­крепко закрепляются в дереве. Природная древесина неоднород­на по своему строению, ее проч­ность колеблется в разных на­правлениях, но после радиацион­ной прививки мономеров она ста­билизируется. Такая древесина становится особенно ценным ма­териалом для музыкальных ин­струментов.

В некоторых опытах удава­лось придать сосновой древесине твердость, в три-четыре раза превышающую природную.

himlifeШирокое использование ме­тода совмещения древесины с другими полимерами — дело бу­дущего, пусть и недалекого. Но большие резервы кроются и в от­носительно простых и дешевых способах обработки. Один из них отыскан в Институте химии древе­сины Академии наук Латвийской ССР. Свежесрубленная древесина (лучше всего лиственная) без предварительной сушки пропиты­вается аммиаком, а затем прес­суется в необогреваемых прессах при давлении до 80 кг/см2 и су­шится до содержания влаги не более 5 процентов. Получается материал, который по прочности и износостойкости в два-три раза превосходит природную древе­сину.

Как показывают опыты, новый материал будет успешно конкури­ровать с цветными металлами. Изготовленные из него детали машин, как правило, в 10—15 раз дешевле бронзовых. Паркетные дощечки из пластифицированной древесины мягколиственных по­род дешевле и прочнее дубовых. Легкость и прочность пластифици­рованной древесины уже привлекает внимание самолето- и кораб­лестроителей. Резчики по дереву получают материал, который обе­щает новые художественные от­крытия.

Не в ущерб «зеленому шуму»

В рассказе о чудесных пре­вращениях, которые сулит химия древесине, пусть не услышат лю­бители леса недоброго призыва интенсивнее врубаться в сильно пооскудевшие на земном шаре лесные угодья! Нет, такое отно­шение к природным богатствам несовместимо с наукой. Ученые видят в лесе, в первую очередь стража природы и здоровья, це­нят его огромную эстетическую роль.

Но нельзя закрывать глаз и на другую сторону проблемы. По­требности бурно развивающегося хозяйства в органическом сырье все время растут, а запасы при­родного газа, нефти, торфа, ка­менного угля хоть и велики, но небезграничны. А рядом лес — созданная самой природой лабо­ратория, которая ежегодно в процессе фотосинтеза переводит в органические соединения ог­ромное количество углерода воз- д/ха. В лесах, по подсчетам бота­ников, сосредоточено 80% всех мировых запасов органических ве­ществ,

Где же выход? Первое слово за биологами. Эксперименталь­ные работы по выведению новых форм древесины с более быстры­ми сроками произрастания, а так­же по прямому стимулированию роста растений обещают многое. Возможно, в недалеком будущем лесовыращивание станет не ме­нее выгодном способом произ­водства растительного сырья, чем культура одно-, двухлетних расте­ний.

himlifeНе менее важна и роль хими­ков. Задача, по выражению писа­теля Леонида Леонова, состоит в том, «чтобы извлекать из обыкно­венного полена сверхсокровища на уровне современной химии». Иными словами, необходимо мак­симально повышать выход полез­ной продукции с каждого выру­баемого гектара зеленой площа­ди. Только в процессе лесопиле­ния одна треть древесины уходит в отходы. А ведь и щепа, и опил­ки, зеленая масса и кора — бес­ценное сырье для химических производств, дающих целлюлозу, глюкозу, кормовые дрожжи и многие другие продукты.

Союз современной химиче­ской технологии и деревообраба­тывающей промышленности уже дает свои плоды. Древесностру­жечные и древесноволокнистые плиты пользуются уже большим спросом у мебельщиков и строи­телей А каждый кубический метр древесноволокнистых плит эконо­мит 7 кубометров деловой древе­сины. Сколько же гектаров леса поможет сохранить комплексное использование древесины?

Наука озабочена одновременно и тем, как спасти лес, и тем, как полнее поставить его богат­ства на службу человеку. Химическая защита и модификация дре­весины, полное использование от­ходов древесины — возможности этих методов уже вскрыты наукой и их массовое распространение — задача наших дней.

Древнему материалу хочется предсказать вечную молодость и блестящее будущее.

А. И. КАЛНИНЬШ

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Можно использовать следующие HTML-теги и атрибуты: <a href="" title=""> <abbr title=""> <acronym title=""> <b> <blockquote cite=""> <cite> <code> <del datetime=""> <em> <i> <q cite=""> <strike> <strong>