background image
background image

PODSTAWOWE SKŁADNIKI DREWNA

W drewnie występuje około 50% węgla, 43% tlenu, 6,1% 
wodoru, 0,04-0,26% azotu i 0,30-1,20% składników 
mineralnych. 

Drewno jest konglomeratem kilku wielkocząsteczkowych 
związków organicznych. Pierwsze miejsce zajmują wśród 
nich węglowodany typu wielocukrów (polisacharydów), a 
więc celuloza i hemicelulozy. Dalsze miejsce zajmują 
kwasy poliuronowe, mające budowę i charakter 
polisacharydów, ale własności kwasowe (zawierają grupy 
karbo-ksylowe — COOH); należą tu związki pektynowe i 
gumy drzewne.

Ważnym składnikiem drewna jest lignina, substancja o 
charakterze aromatycznym, zawierająca grupy 
metoksylowe — OCH

3

, karbonylowe — CO i 

wodorotlenowe — OH.

background image

Pod względem funkcjonalnym w drewnie można wyróżnić:

substancję szkieletową, zbudowaną głównie z celulozy,  
która nadaje jej  dużą
wytrzymałość, zwłaszcza na rozciąganie; w skład 
substancji szkieletowej wchodzą rów 
nież hemicelulozy;

lepiszcze, reprezentowane głównie przez ligninę; poza 
ligniną w skład lepiszcza
wchodzą substancje pektynowe, gumy drzewne i 
substancje śluzowate;

substancje towarzyszące, a więc żywice, woski, tłuszcze, 
barwniki, garbniki, alkaloidy, lateksy i inne mniej ważne 
substancje.

background image

Obok substancji organicznych w drewnie występują także 
substancje mineralne, które po spaleniu drewna dają 
popiół. Udział związków mineralnych w stosunku do 
ciężaru drewna w stanie powietrznosuchym jest 
nieznaczny; np. w drewnie sosnowym udział ważniejszych 
związków mineralnych przedstawia się następująco:

K

2

O   — 0,04%

P

2

O

5

— 0,02%

Na

2

— 0,01%

SO

3

— 0,01%

MgO   — 0,03%

SiO

2

— 0,04%

CaO   — 0,14%

background image

Około 10-25% popiołu składa się z substancji 
rozpuszczalnych w wodzie. Są to przede wszystkim węglan 
potasowy (potaż) K

2

CO

3

 i węglan sodowy, Na

2

CO

3

 (soda) 

oraz inne występujące w drobnych ilościach związki 
potasu i sodu. Jedna ze stosowanych dawniej, 
prymitywnych form chemicznego przerobu polegała na 
wypalaniu drewna na popiół, z którego przez ługowanie 
wodą pozyskiwano potrzebny dla przemysłu potaż. W 
skład nierozpuszczalnej części popiołu wchodzi przede 
wszystkim węglan wapnia oraz magnezowe, żelazowe i 
manganowe sole kwasu węglowego, fosforowego i 
krzemowego.

Inną stosowaną od wieków formą chemicznego przerobu 
jest mielerzowe wypalanie węgla drzewnego (dla 
przemysłu hutniczego) oraz prymitywne sposoby suchej 
destylacji drewna (węgiel drzewny i smoła) w majdanach i 
smolarniach.

background image

CELULOZA

Drewno zbudowane jest w 40 do 60% z celulozy. W młodych 
tkankach celulozowe błony komórkowe sklejone są związkami 
pektynowymi, które tworzą silnie pęczniejącą warstwę 
międzykomórkową (blaszka środkowa). W dojrzałych tkankach 
drzewnych substancję sklejającą stanowi lignina.

Celuloza występuje w drewnie w mechanicznym i chemicznym 
powiązaniu z ligniną (wypełniacz) i z hemicelulozami. Celuloza, 
hemicelulozy i lignina stanowią ok. 96% suchej masy drewna.

Celulozę o nie zmienionych cechach naturalnych, występującą w 
drewnie drzew żywych, określa się mianem błonnika. Celuloza 
wyodrębniona z drewna poprzez procesy chemiczne (rozwieranie 
drewna) ma skrócone łańcuchy i częściowo zmienione własności.

Celuloza jest związkiem wielkocząsteczkowym o sumarycznym 
wzorze (C

6

Hi

0

O

5

).

background image

Związki wielkocząsteczkowe odznaczają się tym, że cząsteczki ich 
zbudowane są z po wtarzających się, elementarnych członów, 
zgrupowanych w długie łańcuchy; związki takie noszą nazwę 
polimerów. Podstawowy element, z którego jest zbudowana 
cząsteczka nosi nazwę monomeru. Stopień polimeryzacji określa 
liczba powiązanych z sobą monomerów (wartość ń). Łańcuchy 
celulozy mają różnorodną długość; stąd liczba przybiera różne 
wartości. Polimery kondensacyjne odznaczają się tym, że przy 
łączeniu się monomerów w polimer następuje wydzielenie się 
wody lub innych substancji.

Celuloza jest naturalnym polimerem kondensacyjnym, który 
powstaje przez połączenie się elementarnych cząstek glikozy w 
długie łańcuchy, przy równoczesnym wydzieleniu wody.

«C

5

H

12

O

6

—«H

2

O—(C

6

H

10

O

5

)„

glukoza   woda  celuloza

Cząsteczka celulozy ma budowę łańcuchową i składa się z reszt 
glikozydowych, powiązanych mostkami tlenowymi. Łańcuchy 
celulozowe w obszarach uporządkowanych powiązane są między 
sobą wiązaniami wodorowymi, wskutek czego tworzą one 
trójwymiarową siatką przestrzenną.

background image

Działając na drewno kwasami mineralnymi lub organicznymi 
przeprowadza się celulozę w cukier gronowy, czyli glukozę, według 
reakcji:

(C

6

H

10

O

5

)„ ł-«H

2

O = «C

6

H

12

O

6

Fizyczne i mechaniczne właściwości oraz techniczna wartość celulozy 
zależą od dłu gości łańcuchów, czyli od stopnia polimeryzacji. Stopień 
polimeryzacji (liczba n) określa zmienną liczbę monomerów wchodzących 
w skład cząsteczki i wynosi dla celulozy od 200 do 10 000. Stopień 
polimeryzacji błonnika dochodzi do 10 000, celulozy wyodręb nionej z 
bawełny — ok. 3000, holocelulozy ok. 2000, mas celulozowych od 900 do 
1500. Holoceluloza jest to substancja węglowodanowa obejmująca 
celulozę oraz hemicelulozy, a więc wszystkie węglowodanowe składniki 
drewna, od najniższego do najwyższego stopnia polimeryzacji (łagodne 
metody roztwarzania drewna). Wytrzymałość celulozy zwiększa się w 
miarę wzrostu stopnia polimeryzacji do 700; powyżej tej wartości 
wytrzymałość wzrasta tylko nieznacznie. Masy celulozowe o stopniu 
polimeryzacji niższym niż 200 nie nadają się do produkcji materiałów 
włóknistych. Stare papiery inne materiały celulozowe mają w wyniku 
starzenia się i związaną z tym depolimeryzacją krótkie łańcuchy (o 
stopniu polimeryzacji poniżej 200). Materiały takie są mało wytrzymałe i 
łatwo rozpadają się w proch (np. wykopaliska egipskie).

background image

Zależnie od stopnia polimeryzacji wyróżnia się a, -celulozę. 
Najwyższą wartość techniczną ma a-celuloza, tj. ta część masy 
celulozowej, która nie rozpuszcza się pod działaniem ługu 
sodowego (NaOH). Zależnie od dalszego przeznaczenia 
produkuje się masy celulozowe o zawartości od 89 do 98% a-
celulozy. W przeciwieństwie do tego -celuloza rozpuszczają się 
w 17,5% roztworze ługu sodowego i przechodzą do roz tworu. 
Stopień polimeryzacji -celulozy jest niższy od 200, a dla-
celulozy wynosi około 10.

Celuloza ma budowę micelarną. Z budową tą związana jest 
zdolność pęcznienia celulozy oraz anizotropia jej właściwości.

background image

Celuloza techniczna (masa celulozowa) jest półfabrykatem do produkcji 
wielu cennych materiałów; najszersze zastosowanie znajduje w produkcji 
papieru i tkanin. W Polsce podstawowym surowcem do wytwarzania celulozy 
jest drewno świerkowe, jodłowe i sosnowe, w mniejszych ilościach przerabia 
się drewno bukowe i brzozowe, w nieznacznych ilościach drewno osikowe i 
topolowe. W perspektywie 10-20 lat głównym surowcem do produkcji mas 
półchemicznych będzie drewno topolowe, pochodzące z plantacji i 
zadrzewień. Wydajność celulozy zależy od gatunku drzewa, od warunków 
siedliskowych, od jakości i cech strukturalnych drewna oraz metody 
produkcji. Drewno iglaste zawiera więcej celulozy niż drewno liściaste, poza 
tym długość i smukłość (stosunek długości włókna do jego grubości) włókna 
celulozowego kształtuje się drewnie iglastym (zwłaszcza świerkowym) 
lepiej niż w drewnie liściastym. W drewnie tego samego gatunku wydajność 
celulozy zależy od ciężaru właściwego; wąskosłoiste drewno iglaste (większa 
gęstość) zawiera więcej celulozy niż drewno szerokosłoiste. O ilościowych 
wynikach procesu technologicznego decyduje nie tylko ilość zużytego 
surowca wyrażona w metrach przestrzennych lub sześciennych, lecz również 
ilość suchej substancji zawarta w jednostce objętości drewna. Kryterium 
oceny porównawczej stanowi względny ciężar właściwy g

W

z

g

; jest to 

stosunek ciężaru drewna suchego (<J

0

 przy wilgotności 0%) do jego 

objętości przy maksymalnym spęcznieniu (F

max

 — wilgotność powyżej punktu 

nasyce nia włókien):

              Go
e

w

.

g

 =------------ g/cm 3     lub     kg/m'.

            ' max

background image

Wpływ siedliska na wydajność celulozy z drewna 
świerkowego przedstawiają liczby zestawione w tab. 7. 
Wyższą wydajność celulozy z drewna północnego tłumaczy 
się tym, że drzewa rosnące w klimacie surowym 
(północnym lub górskim) wytwarzają mniej ligniny.

Według- opracowań statystycznych FAO (FAO — Food and 
Agriculture Organisation'of the'United Nations.)

ekwiwalent surowcowy potrzebny do wy produkowania 
wyrobów przemysłu celulozowego przedstawia się 
następująco:

 

background image

HEMICELULOZY

Celulozie towarzyszą węglowodany z grupy 
polisacharydów, objęte zbiorową nazwą 
hemiceluloz. Udział hemiceluloz wynosi — zależnie 
od gatunku drewna — od 18 do 35%.

Mianem hemiceluloz określa się węglowodany nie 
rozpuszczające się w wodzie, a ulegające 
hydrolizie w czasie gotowania z rozcieńczonymi 
kwasami mineralnymi. 

background image

Hemicelulozy są to związki niejednolite, 

obejmujące substancje dwojakiego rodzaju: 

1) substancje odporne na działanie kwasów, 

zbliżone właściwościami do celulozy, 

2) sub stancje ulegające łatwo hydrolizie, 

zbliżone właściwościami do skrobi. Fizyczne i 

mecha niczne właściwości hemiceluloz zajmują 

miejsce pośrednie między właściwościami 

skrobi i celulozy. W masach celulozowych 

przeznaczonych do przerobu na papier 

pożądana jest zawartość hemiceluloz w ilości 6-

8%. Ich obecność zwiększa zdolność pęcznienia 

masy, dzięki czemu zwiększa się zdolność 

spilśniania włókien i zaklejania masy 

papierniczej. W masach natomiast 

przeznaczonych do dalszego przerobu 

chemicznego, zwłasz cza na sztuczne włókno, 

obecność hemiceluloz jest niepożądana. Mają 

one inną niż celuloza zdolność reagowania z 

odczynnikami chemicznymi, co wpływa ujemnie 

na przebieg i wyniki procesu technologicznego.

background image

Przy gotowaniu celulozy część hemiceluloz ulega 

hydrolizie i w postaci cukrów prostych przechodzi 

do ługów pocelulozowych. Dzięki temu ług 

pocelulozowy, powstający przy siarczynowym 

roztwarzaniu drewna, można w części wykorzystać 

do produkcji alkoholu etylowego.

W skład substancji ulegających hydrolizie wchodzą 

głównie pentozany i heksozany.

Pentozany występują w drewnie wszystkich 

gatunków drzew; pierwsze miejsce co do 

ilościowego udziału zajmują w pentozanach ksylan 

(C

5

H

8

O

4

)„ i araban. Ksylan i araban przechodzą pod 

wpływem hydrolizy w cukry proste D-ksylozę i L-

arabinozę, które nie podlegają fermentacji, 

natomiast mogą służyć za substrat do produkcji 

drożdży (białko pastewne). Przy ogrzewaniu z 

kwasami pentozany wydzielają wodę i przechodzą 

w furfurol C5H4O2, który ma duże znaczenie w 

przemyśle mas plastycznych. Surowcem do 

produkcji furfurolu są odpady przemysłu 

drzewnego, np. trociny bukowe lub dębowe, 

dębowa strużka poekstrakcyjna i inne.

background image

Heksozany są to węglowodany występujące w 

drewnie, o sumarcznym wzorze (C

6

Hio0

5

). Są to 

polisacharydy o właściwościach mechanicznych 

zbliżonych do celulozy; najliczniej występuje 

mannan, w znacznie mniejszej ilości — galaktan i 

fruktan. Heksozany ulegają hydrolizie przy 

ogrzewaniu z rozcieńczonymi kwasami 

mineralnymi, przyłączają wodę, depolimeryzują i 

przechodzą w heksozy, tj. cukry proste, w myśl 

wzoru:

(C

6

U

10

O

5

)

H

+nH

2

O-> nC

6

R

l2

O

6

Ilościowy udział pentozanów i heksozanów w 

drewnie poszczególnych gatunków drzew podaje 

tabeli. Z liczb zestawionych w tabeli wynika, że w 

drewnie liściastym udział pentozanów jest 4—5 

razy większy niż heksozanów; w drewnie iglastym 

pentozany i heksozany występują w ilościach w 

przybliżeniu równych.

background image
background image

Hydroliza drewna, prowadzona w odpowiednio 
dobranych warunkach, powoduje rozkład 
występującej w drewnie celulozy i hemiceluloz na 
cukry proste. Cukry te można uważać za produkt 
końcowy, np. w postaci wykrystalizowanego cukru 
gronowego, lub traktować je jako produkt 
pośredni, z którego można otrzymać alkohol 
etylowy lub drożdże (białko pastewne). Przemysł 
oparty na hydrolizie drewna rozbudowano do 
dużych rozmiarów w Związku Radzieckim; 
zapoczątkowano go również w Bułgarii. W Polsce i 
w innych krajach Europy hydroliza drewna nie 
znalazła zastosowania w przemyśle drzewnym.

background image

SUBSTANCJE PEKTYNOWE

Substancja międzykomórkowa tworząca blaszki 
środkowe jest zbudowana w młodych tkankach 
głównie z substancji pektynowych. W starszych, 
drewniejących komórkach udział pektyn w 
blaszkach środkowych maleje, wzrasta natomiast 
udział ligniny. Przypuszcza się, że w miarę 
dojrzewania drewna pektyna przechodzi w 
hemicelulozy, które z kolei przechodzą w ligninę. 
W skład substancji pektynowych wchodzą: kwas 
galakturonowy, heksozy i kwasy uronowe. 
Zawartość pektyny w drewnie iglastym wy nosi 4-
6%, w drewnie liściastym 6-8%.

background image

Substancje pektynowe zawierają hydrofiłowe grupy 

karboksylowe COOH; wiąże się z tym duża zdolność 

wchłaniania wody i duże pęcznienie. Zdaniem Frey-

Wysslinga anizotropia pęcznienia i kurczenia się 

drewna jest związana z pęcznieniem substancji 

pektynowych nierównomiernie rozmieszczonych w 

drewnie. Wzdłuż promieniowych ścian komórek w 

blaszkach środkowych ułożone są grubsze warstwy 

pektyn niż wzdłuż ścian stycznych. Następstwem 

tego jest większe kurczenie się i pęcznienie drewna 

w kierunku stycznym niż w kierunku promieniowym, 

gdzie suma grubości warstw pektynowych jest 

mniejsza.

W produkcji papieru rozpuszczone substancje 

pektynowe powodują sklejanie się masy 

papierniczej, co zwiększa wytrzymałość i podwyższa 

jakość papieru.

background image

LIGNINA

Błonnikowy szkielet błony komórkowej jest 
inkrustowany i otulony ligniną. Lignina jest ciałem 
bezpostaciowym, o skomplikowanej i 
niedostatecznie wyjaśnionej budowie chemicznej. 
Przypisuje się jej wzór: C39H29O

6

(OH)5(OCH

3

)4. W 

ligninie stwierdzono między innymi ok. 20% 
związków aromatycznych oraz grup 
metoksylowych OCH3, z których w procesie suchej 
destylacji drewna powstaje alkohol metylowy.

Elementarny skład ligniny (w porównaniu z 
celulozą), wyrażony w % suchej substancji 
przedstawia się następująco:

background image

Ilościowy udział ligniny w drewnie wynosi od 26 do 

30%, zależnie od gatunku drewna i od stopnia 

zdrewnienia błony komórkowej. Lignina zawiera 

substancje działające tok sycznie na niektóre 

bakterie i grzyby, wskutek czego jej odporność na 

procesy rozkładowe jest większa niż odporność 

czystej celulozy; utrudnia to penetrację bakterii i 

grzy bów, co zwiększa trwałość drewna.

W porównaniu z celulozą lignina jest mniej 

odporna na działanie odczynników chemicznych i 

rozpuszcza się w alkaliach przy zwiększonym 

ciśnieniu i podwyższonej temperaturze. W 

przeciwieństwie do celulozy i hemiceluloz lignina 

nie ulega hydrolizie pod wpływem kwasów, wobec 

czego przy scukrzaniu drewna stanowi produkt 

odpadowy, wymagający dalszego przerobu.

background image

Pod wpływem światła lignina żółknie i brunatnieje. 

Dlatego papiery zawierające ścier drzewny 

ciemnieją, natomiast papiery wyprodukowane z 

celulozy bez dodatku ścieru, tzw. papiery 

bezdrzewne, nie zmieniają barwy pod wpływem 

światła. W temperaturze rzędu 130°C lignina staje 

się plastyczna, a po ochłodzeniu z powrotem 

twardnieje. Dzięki temu lignina może stanowić 

naturalne lepiszcze w produkcji brykietów i płyt 

trocinowych, płyt pilśniowych i wiórowych oraz 

materiał wyjściowy do produkcji mas plastycznych.

Metody wykorzystania ligniny nie są dotychczas 

opracowane. Do przerobu na wanilinę, garbniki 

syntetyczne i lepiszcze wykorzystuje się nieznaczny 

ułamek, a większość trujących odpadów odprowadza 

się do zbiorników wodnych (rzeki, jeziora, morze). 

Obowiązek ochrony środowiska wodnego przed 

zgubnym wpływem ścieków fabrycznych stwarza 

konieczność budowy bardzo kosztownych (rzędu 100 

min zł) oczyszczalni.

background image

MATERIAŁY ZAPASOWE

Materiałami zapasowymi w drewnie są cukry, skrobia 

i tłuszcze. Wytwarzanie substancji organicznej w 

liściach drzew odbywa się poprzez fotosyntezę i 

działanie enzymów. Dzięki energii promieni 

słonecznych, pochłanianej przez chlorofil w 

komórkach miękiszowych liści, roślina buduje materię 

organiczną z wody pobranej z gleby i z dwutlenku 

węgla pobranego z powietrza, wydzielając przy tym 

wolny tlen. Jest to reakcja endotermiczna. Produktem 

asymilacji jest glukoza C

6

H

12

O

6

. Łatwo rozpuszczalny 

cukier wędruje w postacji roztworu do komórek 

miękiszowych łyka, promieni rdzeniowych i miękiszu 

drzewnego, gdzie zostaje zmagazynowany. Roślina 

przechowuje materiały zapasowe w postaci skrobi, 

która ma taki sam wzór sumaryczny jak celuloza; 

różnica polega na niższym niż u celulozy stopniu 

polimeryzacji. Skrobia gromadzi się w żywych 

komórkach bielu w postaci widocznych pod 

mikroskopem ziarn, zawieszonych w plazma-tycznej 

treści komórek.

background image

Materiały zapasowe stanowią podstawę procesów 
życiowych drzewa; umożliwiają one: 

1) wiosenny rozwój pączków i liści, 

2) budowę nowo powstającego słoju rocznego, 
którego znaczna część formuje się przed 
rozwinięciem liści i rozpoczęciem asymilacji, 

3) okresowe wytwarzanie nasion, 

4) regulowanie ciśnienia osmotycznego w 
komórkach przez przemianę skrobi na cukry.

background image

Przechowywane materiały pokarmowe występują w postaci związków 
tłuszczowych i nierozpuszczalnej w wodzie skrobi. Zapasy skrobi 
mogą być jednak łatwo uruchomione, gdyż skrobia ulega pod 
wpływem działania fermentu diastazy hydrolizie na cukry, które w 
postaci roztworu dochodzą do miejsc przeznaczenia. Skrobia 
gromadzi się w bielu, wypełniając żywe komórki najbardziej 
zewnętrznych słojów. W miarę zwiększania się zapasów skrobia 
gromadzi się w głębiej leżących słojach. U buka zasięg skrobi nie 
przekracza 50 zewnętrznych słojów. W zimie, pod wpływem niskich 
temperatur, skrobia w zewnętrznych słojach drzewa ulega 
scukrzeniu. Przetworzenie skrobi na rozpuszczalne w wodzie cukry 
powoduje wzrost stężenia soków w komórkach miękiszowych, 
wskutek czego obniża się tempera tura zamarzania treści 
komórkowej. W ten sposób zwiększa się odporność komórek, a tym 
samym drzewa, na działanie niskiej temperatury. W przypadku 
długotrwałych mrozów scukrzenie skrobi posuwa się stopniowo w 
głąb drzewa, w skrajnych przypadkach cały zasób skrobi ulega 
scukrzeniu.

Zawartość skrobi w drzewach przedstawia się następująco:

background image

Substancje zapasowe odgrywają dużą rolę w 

procesach życiowych drzew. W ściętym drzewie są one 

czynnikiem ujemnym, gdyż stanowią pożywkę dla 

rozwijających się w drewnie grzybów i bakterii. Larwy 

niektórych owadów, np. rodzaju Lyctus, rozwijają się i 

żyją tylko w drewnie zawierającym skrobię. Komórki 

miękiszowe utrzymują się przy życiu przez długi czas 

po ścięciu drzewa, zużywając materiały zapasowe na 

podtrzymanie procesów życiowych. Powolne 

zamieranie i rozkład treści żywych komórek 

rozpoczyna proces zaparzenia drewna. Drewno 

bielaste, zawierające żywe komórki i skrobię, stanowi 

podłoże dla rozwoju różnego rodzaju mikroorganizmów 

i wskutek tego jest mniej odporne na działanie 

procesów rozkładowych niż drewno twardzieli.

background image

WYDZIELINY DRZEWNE

W drzewach występują substancje organiczne, które 

stanowią produkty przemiany materii i nie ulegają 

dalszym zmianom biochemicznym. Substancje te, 

określone mianem wydzielin, gromadzą się we 

wnętrzu komórek lub tkanek drzewnych. Do ważnych 

gospodarczo wydzielin zalicza się żywice, olejki 

eteryczne, gumy, garbniki, alkaloidy i lateksy. 

Substancje te wytwarzane są w tkankach i 

komórkach wydzielniczych; szczególnie ważne 

spośród nich są przewody żywiczne i rurki mleczne. 

background image

Żywice

W drewnie i w korze drzew iglastych występują 

związki żywiczne określane mianem żywicy. 

Żywica, odgrywająca rolę ochronnego czynnika 

antyseptycznego (za bliźnianie uszkodzeń, 

przeciwdziałanie biologicznemu rozkładowi 

drewna), gromadzi się w poziomych i pionowych 

przewodach żywicznych oraz w komórkach błony 

komórkowej. W przewodach żywicznych bielu 

występuje płynna, fizjologicznie czynna żywica, 

określana mianem żywicy balsamicznej. W toku 

przemiany bielu na twardziel zwiększa się ilość i 

zmienia się jakość żywicy. Żywica występująca w 

twardzieli spełnia rolę wypełniacza oraz środka 

antyseptycznego, zwiększającego trwałość 

drewna.

background image

Żywica balsamiczna jest to roztwór stałych kwasów 

żywicznych w mieszaninie terpenów (terpentynie). 

Lotne olejki łatwo ulatniają się na powietrzu, wskutek 

czego żywica gęstnieje i w końcu krzepnie. Świeżo 

zebrana żywica jest półpłynna, żółtawa, o barwie i 

konsystencji świeżego miodu. Brudnoszare zabarwienie 

żywicy świadczy o dużej zawartości wody i 

zanieczyszczeniu. Na powietrzu żywica gęstnieje i 

przybiera kolor biały. Żywica pozyskiwana w toku 

żywicowania jest zawsze mniej lub więcej 

zanieczyszczona; średni skład takiej żywicy przedstawia 

się następująco: kalafonia (stałe kwasy żywiczne) 70%, 

terpentyna 24%, woda 5,5%, zanieczyszczenia 0,5%.

Drewno jodły, cisa i jałowca nie zawiera żywicy. 

Pozostałe krajowe gatunki iglaste zawierają żywicę; 

najbardziej żywiczne jest drewno sosnowe i 

modrzewiowe. Słabo żywiczne drewno świerkowe oraz 

wolne od żywicy drewno jodłowe nadają się, dzięki 

bezwonności, do produkcji opakowań (komplety 

skrzynkowe, beczki, wełna drzewna) na produkty 

spożywcze.

background image

Żywicowanie sosny; widoczna spala z rowkiem 
ściekowym, żeberkami i zbiornikiem na żywicę 

background image

Żywicę balsamiczną pozyskuje się przez żywicowanie 

drzewostanów sosnowych na kilka lat przed ich 

wyrębem.

Mianem żywicowania określa się nacinanie drzew dla 

spowodowania wycieku żywicy. W Polsce stosuje się 

żeberkową metodę żywicowania, opracowaną przez 

Instytut Badawczy Lasów Państwowych. Z początkiem 

wiosny wykonuje się na pniach przeznaczonych do 

żywicowania sosen spały, czyli symetrycznie 

rozmieszczone na pniu, podłużne, okorowane na 

czerwono pasy. Spały są oddzielone od siebie pasami 

życiowymi; są to około 15 cm szerokie pasy 

nienaruszonej kory, konieczne dla utrzymania krążenia 

asymilatów. W pośrodku spały żłobi się pionowo 

ustawiony rowek ściekowy, zakończony u dołu 

zbiornikiem na żywicę. Następnie wykonuje się w 

różnych odstępach czasu (co kilka dni) ukośne nacięcia, 

zwane żłobkami, pozostawiając między nimi wąskie 

paski nienaruszonej kory i drewna, tzw. żeberka. Żłobki 

ustawione są pod kątem 45° do pionowego rowka 

ściekowego. Pierwszą parę żłobków nacina się na 

poziomie szyi korzeniowej. Następne żłobki umieszcza 

się coraz wyżej, żłobiąc przy każdym kolejnym nacinaniu 

po dwa żłobki (prawy i lewy); równocześnie czyści się 

rowek ściekowy z zakrzepłej żywicy oraz wybiera się 

żywicę nagromadzoną w zbiorniku.

background image

Lateksy

Są to soki zbliżone do żywic, występujące w 
rurkach mlecznych niektórych  roślin. Soki te 
stanowią punkt wyjściowy do otrzymywania 
kauczuku; rośliny dostarcza jące lateksu określa się 
mianem roślin kauczukodajnych. W lateksie 
występują, w postaci koloidalnej zawiesiny, drobne 
krople kauczuku, guty, żywic i innych ciał.

background image

Kauczuk jest substancją bezpostaciową, o barwie od 

żółtawej do prawie czarnej. Rozpuszcza się on w szeregu 

rozpuszczalników, a zwłaszcza w dwusiarczku węgla. 

Podczas rozpuszczania kauczuk silnie pęcznieje, 

wchłaniając rozpuszczalnik w ilości do 40 razy większej 

od własnego ciężaru. Kauczuk naturalny jest mieszaniną 

polimerów izoprenu (CsHg),, o różnym stopniu 

polimeryzacji. Stopień polimeryzacji, czyli ilość 

cząsteczek izoprenu w polimerach kauczuku (wartość «), 

waha się w granicach 1 000--3 000, dochodząc w 

wyjątkowych przypadkach do 5 000.

Kauczuk stanowi surowiec wyjściowy do produkcji gumy. 

Gumę otrzymuje się przez wulkanizację, działając na 

kauczuk siarką lub substancjami zawierającymi siarkę. 

Otrzymana z kauczuku guma charakteryzuje się 

przewagą właściwości elastycznych nad plastycznymi, 

nieznaczną zmianą elastyczności w granicach 

temperatur od — 25° C do + 100°C, kilkakrotnie wyższą 

w porównaniu z kauczukiem wytrzymałością na 

rozciąganie i nierozpuszczalnością w związkach 

rozpuszczających kauczuk. W celu otrzymania gumy 

wprowadza się do kauczuku 0,1-5% siarki w stosunku do 

ciężaru kauczuku. Przy dawkach siarki wynoszących 25-

50% otrzymuje się różne rodzaje ebonitu.

background image

Garbniki

Mianem garbników określa się substancje używane 

do garbowania skór. Garbowanie jest podstawowym 

procesem wyprawy, której celem jest przetworzenie 

surowej skóry na materiał elastyczny, 

nieprzemakalny i wodoodporny, nie ulegający gniciu i 

mający wymaganą wytrzymałość. Głównym 

składnikiem skóry są proteiny (sub stancje białkowe); 

około 95% tych substancji stanowi kolagen, w którym 

występują grupy aminowe (NH2) i grupy 

karboksylowe (COOH). Garbowanie skór polega na 

wią zaniu się dodatnio naładowanych grup aminowych 

kolagenu z ujemnie naładowanymi grupami 

hydroksylowymi (OH) garbnika. Do garbowania służą 

garbniki organiczne i garbniki mineralne. W grupie 

garbników organicznych główną rolę odgrywają 

garbniki roślinne, występujące w zmiennej ilości w 

różnych gatunkach i w różnych częściach roślin.

background image

Garbniki roślinne występują w korze, w drewnie, w liściach i w owocach; 
znaj dują się one np. w korze świerka, dębu i wierzby, w drewnie dębu, 
kasztana, a zwłaszcza w drewnie ąuebracho, w liściach sumaka i w 
owocach divi-divi. Garbniki występują również w patologicznych 
naroślach, np. w galasówkach, które powstają na liściach dębowych pod 
wpływem owadów {Cynips ąuercus folii L.). Garbniki występują albo w 
soku komórkowym żywych komórek, albo w komórkach pozbawionych 
plazmy. Ich charakterystyczną cechą jest cierpko-gorzki smak, 
rozpuszczalność w wodzie i w alko holu, niebieski barwnik powstający w 
wyniku reakcji garbnika ze związkami żelaza oraz tworzenie osadów z 
białkiem i z niektórymi alkaloidami. Wskutek utleniania garbniki 
przechodzą we flobafeny, bezpostaciowe związki o czerwonobrunatnym 
zabarwieniu.

Do najlepiej zbadanych substancji garbnikowych należą taniny; 
występują one w znacznej ilości w drewnie dębowym oraz w 
galasówkach, w których zawartość taniny wynosi 35-75%. Tanina daje z 
substancjami białkowymi nierozpuszczalne związki. Na tym polega jej 
działanie garbujące oraz bakteriobójcze. Bakterie, jako organizmy w du 
żym stopniu białkowe, przerywają wskutek działania taniny swój rozwój. 
Z tego względu taninę stosuje się jako środek leczniczy w niektórych 
chorobach. W surowcach garbnikowych występują obok siebie garbniki, 
czyli związki gar bujące, i niegarbniki, czyli związki nie garbujące. 
Niegarbniki składają się z cukrów, kwasów oraz barwników i są 
rozpuszczalne w wodzie

background image
background image

ODCZYN DREWNA

Woda, w której rozpuszczają się wszystkie elektrolity, 

jest sama bardzo słabym elek trolitem. Cząsteczki wody 

rozpadają się w drodze dysocjacji na jony:

H

2

O ^ H+ + OH-

Reakcja przebiega w obydwóch kierunkach, tak że w 

parze z rozkładem cząsteczki wody na jony, w tym 

samym stopniu przebiega łączenie się jonów w 

cząsteczki, czyli istnieje stan równowagi zależny od 

warunków fizykochemicznych. Woda destylowana 

zawiera jednakową ilość jonów H+ i OH~, wobec czego 

jej odczyn jest obojętny. Stopień dysocjacji czystej wody 

w temperaturze 22° C wynosi jedną dziesięciomilionową 

gramocząsteczki, czyli 1 • 10-7 gramocząsteczki H

2

O w 

1 1 wody lub 1 gramocząsteczkę (czyli 18 g) na 10 

milionów litrów (10

7

 1). W tych warunkach w 10 

milionach litrów 18 g wody jest zdysocjowane na jony 

H+ i OH~. Z każdej cząsteczki wody powstaje jeden jon 

H

i jeden jon OH~; wobec tego, stężenia obydwóch 

jonów w czystej wodzie są sobie równe i wynoszą 10~

7

 

(odczyn obojętny):

[H+] = [OH-] = 10-7 gramojonów/litr.

background image

Dla uproszczenia zagadnienia przyjęto, że charakter 

roztworu wyraża się stężeniem jonu wodorowego, 

co pośrednio określa w jednoznaczny sposób 

stężenie jonu wodoro tlenowego. I tak np. roztwór o 

stężeniu jonu wodorowego 10~

2

 ma charakter 

kwaśny; stężenie jonu wodorotlenowego wynosi 

10~

12

, a iloczyn jonowy 10~

14

,

Odczyn drewna ulega zmianie pod działaniem 

wysokiej temperatury (powyżej 150° C). Jest to 

powodowane odszczepianiem się grup acetylowych 

i tworzeniem kwasu octo wego. W przypadku 

wysokiej wilgotności drewna, w środowisku wody 

lub nasyconej pary wodnej, następuje hydroliza 

węglowodanów i ich pochodnych wchodzących w 

skład blaszki środkowej, łączącej komórki. W 

pierwszym rzędzie rozkładowi hydrolitycznemu 

ulegają związki pektynowe i pentozany, a dopiero  w 

 drugiej   kolejności  heksozany i nawet sama 

celuloza. Ogólnie biorąc, następuje depolimeryzacja 

nierozpuszczalnych w wodzie polimerów i 

powstawanie związków niskocząsteczkowych 

(pentozy i heksozy). które rozpuszczają się w 

wodzie.

background image

W drewnie gatunków liściastych, zawierających w 

składzie hemiceluloz więcej pen-tozanów niż 

drewno gatunków iglastych, reakcja hydrolizy 

przebiega intensywniej.

Omówione zmiany chemiczne mają istotne 

znaczenie w niektórych dziedzinach prze mysłu 

drzewnego, np. w produkcji płyt pilśniowych 

metodą mokrą, gdzie zmiana od czynu i stopień 

hydrolizy powodują przejście do roztworu pewnej 

ilości składników drewna, co powoduje straty 

materiałowe i obciążenie ścieków przemysłowych.

background image

KOROZJA DREWNA

Mianem korozji określa się zmiany, jakie zachodzą w powierzchniowej 

warstwie materiału wskutek działania czynników atmosferycznych, 

chemicznych i elektrochemicz nych. Z powierzchniowej warstwy korozja 

przenika stopniowo w głąb, powodując che miczne zmiany materiału, jego 

ubytek i porowatość oraz ubytek ciężaru. Odporność materiału na korozję 

określa się przez podanie ubytku ciężaru badanego materiału wy rażonego w 

g na jednostkę powierzchni (m

2

) i jednostkę czasu (h). Ocenę odporności 

przeprowadza się na podstawie skali przedstawionej w tabeli

background image

Drewno odznacza się większą odpornością na 

korozję niż ciężkie metale nieszlachetne (zwłaszcza 

żelazo), przy czym drewno iglaste jest bardziej 

odporne niż drewno liściaste.

Jedną z form korozji jest zszarzenie, będące 

następstwem rozkładu drewna pod wpływem 

czynników zewnętrznych, bez udziału czynników 

biologicznych (grzyby, bak terie, owady). Rolę 

destrukcyjną odgrywa tu światło, działanie promieni 

słonecznych, utlenianie, zmiany temperatury i 

wilgotności powietrza oraz działanie wiatru i 

opadów atmosferycznych. Pod ich wpływem drewno 

traci naturalny kolor i przybiera barwę po piołu ; 

powierzchnia drewna staje się szorstka, zewnętrzne 

warstwy — kruche, jedno cześnie zaś zaznacza się 

rosnący z czasem ubytek ciężaru. W przypadku 

bezpośredniego nasłonecznienia zjawiska te 

przebiegają dwa razy prędzej niż w drewnie, które 

znajduje się w cieniu. W ślad za zszarzeniem i 

fizykochemiczną destrukcją drewna idzie opano 

wanie drewna przez grzyby, które zapoczątkowują 

jego rozkład biologiczny

background image

Działanie zasad na drewno

Roztwory zasadowe rozpuszczają 

hemicelulozy oraz powodują zmydlanie żywic 

występujących w drewnie. Drewno wykazuje 

dużą odporność na działanie zimnych 

roztworów o niskim stężeniu. Zasady o 

wyższych stężeniach rozpuszczają 

hemicelulozy i część ligniny. Intensywność 

działania roztworów alkalicznych zwiększa się 

w przypadku rozdrobnienia drewna (większa 

powierzchnia reakcji) oraz stosowania 

wysokiej temperatury i wysokiego ciśnienia. W 

praktyce wykorzystuje się te zjawiska w 

alkalicznych metodach wyodrębniania 

celulozy.

background image

Działanie kwasów na drewno

Ocenę warunków powodujących korozję przeprowadza 

się określając wartość pH. Drewno ma dużą odporność 

na działanie kwasów; korozja zaczyna się dopiero w 

silnie kwaśnych roztworach, poniżej wartości pH = 2. W 

granicach 2 < pH < 7 nie ma niebezpieczeństwa korozji, 

beton i żelazo ulegają natomiast jej działaniu już przy 

pH < 5.

Obniżenie wytrzymałości drewna pod wpływem korozji 

określa się na próbkach

0

wymiarach 2 x 2 x 30 cm, zanurzonych przez 

odpowiednio długi okres czasu (np. 4 ty 

godnie) w badanych roztworach.

Kwas siarkawy (H

2

SO

3

) i dwutlenek siarki (SO

2

), 

występujące w gazach spalinowych

1

dymach fabrycznych, atakują drewno nawet przy 

małych stężeniach; odporność drewna

jest jednak większa niż odporność żelaza.

background image

Odporność drewna na korozję

Drewno, w porównaniu z innymi materiałami, wyka zuje 

dużą odporność na działanie kwasów, zasad i innych 

czynników powodujących korozję. Z tego względu nadaje 

się do budowy kadzi, zbiorników, przewodów, rurociągów i 

części urządzeń produkcyjnych w przemyśle chemicznym.

W przemyśle chemicznym należy stosować tarcicę 

twardzielową, gdyż biel jest mniej odporny na korozję i 

mniej trwały. Ze względu na dużą zawartość żywicy na 

konstrukcje chemiczne najlepiej nadaje się twardzielowe 

drewno modrzewiowe; inne gatunki iglaste są mniej 

odporne niż modrzew, bardziej natomiast odporne niż 

drewno liściaste.

W budownictwie przemysłowym coraz silniej uwydatnia się 

tendencja do stosowania w halach fabrycznych 

drewnianych konstrukcji klejonych. Odporność drewna na ko 

rozję powodowaną przez ekshalacje przemysłowe stanowi w 

tym przypadku dodatkowy czynnik dodatni. Wynika stąd 

potrzeba porównawczego zbadania odporności drewna i 

innych materiałów budowlanych na korozję w warunkach 

fabrycznych (wewnątrz hal) oraz korozję powodowaną przez 

czynniki zewnętrzne w zadymionych okręgach (np. 

Górnośląski Okręg przemysłowy). Chodzi w tym przypadku 

o odporność drewna w śro dowiskach gazowych (powietrze 

przesycone wyziewami fabrycznymi).

background image

Korozja powodowana przez drewno

Drewno ulegające korozji pod działaniem czynników 

zewnętrznych może samo powodować korozję innych, 

stykających się z drewnem materiałów. Przede wszystkim 

wchodzi w grę wpływ drewna na gwoździe, śruby i inne łączniki 

żelazne. Woda wydzielana przez świeże drewno ma kwaśny 

odczyn. Gwoździe i łączniki żelazne ulegają pod wpływem 

wilgotnego drewna korozji, nie jest ona jednak groźna, gdyż 

rozwój jej ulega w krótkim czasie zahamowaniu, a zardzewiałe 

gwoździe silniej wiążą się z drewnem niż gwoździe nie 

dotknięte rdzą. Drewno impregnowane powoduje bardziej 

intensywny przebieg korozji niż drewno nie impregnowane. 

Celem uniknięcia korozji należy stosować łączniki mosiężne lub 

z tworzyw sztucznych. Drewno

wilgotności mniejszej niż 10% nie powoduje korozji. Drewno 

dębowe powoduje, ze

względu na kwaśny odczyn, silniejszą korozję niż inne gatunki 

drewna. Pary i kondensat

powstający przy parzeniu drewna bukowego  mają  kwaśny  

odczyn  (kwas  octowy);

w związku z tym części  metalowe ulegają w parzelniach w 

krótkim czasie korozji
zniszczeniu.

background image

Wykonał: 

Studia Stacjonarne

Kierunek: Leśnictwo

Numer indeksu


Document Outline