ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ ДРЕВЕСИНЫ И

Ц Е Н Т Р А Л Ь Н Ы Й Н А У Ч Н О-ИССЛЕДО ВА ТЕЛЬСКИ Й И НСТИТУТ БУМАГИ’
М ИНИСТЕРСТВО Ц ЕЛ ЛЮ ЛО ЗН О -БУ М А Ж Н О Й ПРОМ Ы Ш ЛЕНН ОСТИ СССР
ИНСТИТУТ ЛЕСА КА РЕЛ ЬС К О ГО Ф И ЛИ А ЛА АН СССР
ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ
ДРЕВЕСИНЫ И ЦЕЛЛЮЛОЗНЫХ
ВОЛОКОН
(атлас)
под редакцией Г. М. Козубова
и II. II. Зотовой-Спановской
851 *.29
ВОЛОГОД' КАЯ
областная библиотека
им. И. В. Бабушкина
П Е Т РО ЗА В О Д С К 1976
ПРЕДИСЛОВИЕ
Д ля производства полуф абрикатов в целлю лозно-бумажной промыш ­
ленности (Ц Б П ) в качестве сы рья могут использоваться почти все дре­
весные породы, произрастаю щ ие в СССР, однако наибольш ее применение
имеют: из хвойны х - ель, сосна, лиственница, пихта, а из лиственны х —
береза и осина.
Советский Союз по зап асам древесины заним ает первое место в ми­
ре — 81,8 млрд. м3. Общ ая площ адь, покры тая лесом, составляет
768,9 млн. га, из них хвойны е н асаж д ен и я занимаю т 78% всей площади,
причем наибольш ее распространение имеют лиственница и сосна
(269,1 и 115,2 млн. га соответственно). Запасы их древесины достигают
26,6 и 14,5 млрд. м3. Е ль растет на площ ади 81,2 млн. га, а запас ее дре­
в е с и н ы — 11,9 млрд. м 3 (Н иколаю к, 1975).
Распределение хвойны х пород по территории СССР крайне неравно­
мерно. В европейской части произрастает в основном ель и сосна, в Сиби­
ри — лиственница и сосна, на Д альнем Востоке — пихта, сосна, кедр.
Н аибольш ие запасы хвойны х пород сосредоточены в Восточной Сибири
и на Д альнем Востоке. Зн ачительн ы х объемов достигают в нашей
стране так ж е запасы древесины лиственны х пород, которые сосредоточе­
ны главны м образом в европейской части СССР. Березовы е насаж дения
занимаю т площ адь в 86,8 млн. га. Запасы древесины березы составляют
7,4 млрд. м3, осины — 2,5 млрд. м3.
Особенностью р азви ти я целлю лозно-бумаж ной промыш ленности СССР
на современном этапе яв л яется освоение лесосырьевых баз на Д альнем
Востоке и в Сибири, где основными породами являю тся сосна, ель, пихта,
кедр и лиственница. Эти породы будут использоваться в качестве сырья
на У сть-И лимском, Енисейском и других лесопромы ш ленны х комплексах.
В последние годы увеличилось потребление древесины лиственны х пород
для производства волокнисты х полуф абрикатов. Из нее вырабатываю т
целлю лозу, полуцеллю лозу для различны х видов бумаги и картона, а так­
ж е целлю лозу д ля химической переработки.
Сокращ ение запасов спелой и перестойной древесины, обусловленное
интенсивны м развитием лесозаготовок, требует рационального использо­
вания сы рья. Ц еллю лозу можно получить из любого вида древесины, одна­
ко каж д ы й из них требует своей специфичной технологии, так как, кроме
разли чи я в анатомическом строении, имею тся разли чи я и в распределе­
нии хим ических компонентов в стенке волокна и их поведении в процессе
варки. П оэтому изучение структуры и свойств волокна имеет особое
значение для Ц Б П .
Атласы строения древесины и диагностических признаков волокон
5
из нее изданы во многих странах. В них отраж ены два направления в изу­
чении строения древесины и волокна: а) описание древесины и волокон
и их диагностики на основе морфологических признаков (R ostaing L. а.М.,
1900; H erzog, 1951, 1955; C arpenter, Leney, 1952; W iinschinann, 1956;
A rm itage, 1957; C arpenter, Leney, Core et al, 1963; Caperos, S erfaty, 1969);
б) вы явление различий между волокнами полуф абрикатов, получаемых
различны ми способами варки, методом гистохимического анализа (Rostaing I.. а. М., 1900; G raff, 1940, 1942; F reund, 1954). В связи с использова­
нием синтетических волокон в I (БП были такж е изданы атласы по строе­
нию этого нового вида сы рья (B attista, 1964). И спользование синтетиче­
ских волокон мож ет иметь большое значение, особенно для тех стран, где
запасы древесного сы рья ограничены.
О пределение породной принадлеж ности волокон практически прово­
дится в СССР по описанию их строения, помещ енному в работе Н. Д. Ива­
нова и Н. II. Зотовой-Спановской (1936) и в ГОСТе 7500-76. Однако
в этих пособиях диагностические признаки волокон отраж ены не полно,
а литературы по диагностическим признакам древесины, используемой
в отечественной II,БП, нет.
Н астоящ ий атлас яв л яется первым изданием подобного рода в Совет­
ском Союзе. О сновная цель издания его — описание строения древесины
и тех ее особенностей, которые имеют значение для целлюлозно-бумаясной промы ш ленности. В книге приведены диагностические признаки дре­
весины, по которым можно определить породный состав технологической
щ епы и древесны х волокон как хвойных, так и лиственных.
Д аны количественны е показатели анатом ических элементов древеси­
ны в зависимости от условий и места произрастания. Приведены показа­
тели, характеризую щ ие основные породы древесины, применяющиеся
в целлю лозно-бумаж ной промы ш ленности СССР. Показано различие меж ­
ду волокнами разны х способов варки как лиственно#, так и хвойной дре­
весины, которое определяется при помощи гистохимических реакций.
В атласе приведены наиболее характерны е реакции.
П редставлены микрофотографии древесной массы, полуцеллюлозы
и целлю лозы , полученны х по разны м технологическим реж имам произ­
водства. К ратко описана ультраструктура клеточной стенки волокна и от­
раж ено значение ее изм енения в процессе варки.
В атласе дана к р а тк ая характери сти ка бумагообразующих свойств
полуф абрикатов в зависимости от способа их варки и породы древесины.
Эти свойства являю тся одним из основных факторов, определяющих
направление использования волокнистых полуфабрикатов.
К нига представляет собой сборник работ, проведенных в лаборатории
сы рья Ц ентрального научно-исследовательского института бумаги и в ла­
боратории ф изико-химических исследовании древесины и целлюлозы
И нститута леса К арельского ф илиала АН СССР.
Авторы приносят глубокую благодарность работникам целлюлозно­
бум аж ны х комбинатов, приславш им образцы полуф абрикатов для иссле­
дования. М икроф отографии вы полнены старш им инж енером лаборатории
сы рья (ЦНИИБ 3. Н. Передериной, за что авторы выражают ей большую
благодарность.
А вторы глубоко признательны заместителю министра целлюлозно­
бумаж ной промы ш ленности СССР Н. Г. Никольскому, начальнику У прав­
л ен и я Ц Б П В. К. А лехину, директору Ц ентрального научно-нсследовательского института бумаги Б. В. Орехову и директору Института
леса К арельского ф илиала АН СССР В. И. Ермакову, активно содейство­
вавш им изданию настоящ его атласа.
Д октор биологических наук,
проф. В. Е. Москалева
6
СТРОЕНИЕ ДРЕВЕСИНЫ
Строение древесины довольно подробно описано в ряде руководств по
анатом ии древесины и древесиноведению (И ванов JI. А., 1930; Ванин,
1949; П ерелыгин, 1954; М оскалева, 1957; Вихров 1959; Яценко-Хмелевский, 1954а). Н и ж е излож ены те особенности строения, которые имеют
значение для Ц БП .
Поздняя
Ранняя
Поперечный срез
Тангентальный срез
Рис. 1. Схема стро ен и я древеси ны из ствола дерева и о р и ен тац и я срезов
Среди пород, используемы х в целлю лозно-бумажной промышленно­
сти СССР, имею тся ядровые, которые легко распознаю тся по темноокраш енной части ствола — лиственница, кедр и другие и безъядровы е — ель,
пихта, береза, осина; ель и пихта относятся к спелодревесным, осина
и береза — к заболонным породам. Спелодревесные и заболонные трудно
различить, так к ак у тех и других древесина по всему сечению ствола
имеет одинаковую окраску.
Ствол дерева на поперечном сечении состоит из концентрических
слоев (рис. 1). К аж ды й слой п редставляет ежегодное нарастание древеси7
тты по диам етру и н азы вается годичным слоем или годичным кольцом.
Н а поперечном разрезе ствола эти слои можно различить благодаря обра­
зованию ранней и поздней древесины, отклады ваю щ ейся в течение веге­
тационного периода (рис. 2 а, б). Р ан н я я древесина менее плотная
и вы глядит светлы м слоем, п оздняя — плотная и поэтому более темная.
Р азли чи е м еж ду ранней и поздней древесиной значительно сильнее вы ра­
ж ено у хвойны х и кольцесосудисты х лиственны х пород, где годичные слои
хорошо различимы . Граница каждого годичного слоя обозначена более
резко, чем переход от ранней древесины к поздней в пределах одного слоя.
Это объясняется различием меж ду последними элементами поздней дре­
весины предыдущ его годичного слоя и первыми элементами ранней дре­
весины последующего.
В древесине имею тся три типа тканей: проводящ ие, механические
и запасаю щ ие. К аж ды й из этих типов тканей состоит из определенных
анатом ических элементов, соотнош ение которых в древесине является спе­
циф ическим для хвойны х и лиственны х пород (табл. 1 ).
Табл и ц а 1
Соотношение анатомических элементов в древесине, %
Порода
Волокна
Сосуды
Тяжевая
парен­
хима
С ердце­
винные
лучи
Источник
Е ль
9 4 -9 7
_
_
4 —6
Иванов,
Сосна
93—90
—
0,5
4 -7
ЗотонаСпаповскан,
Б ер еза
60—68
21—27
Около 0
10— 11
О сипа
61
26
0
13
55,3
21,6
4,0
18,5
Л ю бавская, 1969
и
1936
Б ер еза бород авч атая, БССР
25 лет
Б ер еза бород авчатая,
Моск. обл.
10 лет
61,2
23,0
3,2
12,6
25 лет
63,6
23,7
2,4
10,3
О сина, Моск. обл.
62,5
30,0
7,7
—
Савина, 1961
О сновная масса древесины хвойных пород состоит из трахеид, кото­
рые заним аю т свы ш е 90% от общего объема, сосуды в древесине хвой­
ных пород отсутствую т. Весной образую тся ранние трахеиды с тонкими
Рис. 2
П оперечны е срезы древесины ели обы кновен­
ной (а) и листвен ни цы даурской (б); а
по­
степ енн ы й и б — р езк и й переход м еж ду ранней
(РД) п поздн ей (ПД) древесиной в пределах
годичного кольца. СХ — см оляной ход. Ув.:
а, б — 7 X 20
8
стенкам и н большими полостями. В растущ ем дерене трахеиды ранней
части годичного слоя iffy ж ат для продвиж ения воды и питательны х раст­
воров. В середине лета начинаю т отклады ваться поздние трахеиды, выпол­
няю щ ие м еханическую функцию . Огш имеют утолщ енные стенки и малые
полости.
В древесине, служ ащ ей сырьем для целлю лозно-бумажной и дерево­
обрабаты ваю щ ей промы ш ленности, при пропитке ее различными ж идко­
стями в первую очередь пропиты ваю тся поздние трахеиды, что неодно­
кратно отмечалось рядом исследователей (Ф оломип, 1950; Баж енов, 1952;
Б аж ен ов, М оскалева, 1953; Х арук, М оскалева, 1971 и д р.).
Т рахеиды соединены друг с другом округлы ми или овальными окай­
мленными парам и пор в одиночном пли супротивном расположении. Число
пор каж дой трахеиды мож ет колебаться от 50 до 300 (Stam m , 1946).
К оличество окайм ленны х пор на ранних и поздних трахеидах различно:
у сосны обыкновенной на одной раннеп трахенде в среднем 70 пор, а па
одной поздней — всего 17; для ели — 90 и 25, для лиственницы европей­
ской — 90 и 8 соответственно. Различны и разм еры окаймленных пор
(П ерелы гпн, J954).
Поры, служ ащ и е для передвиж ения вещ еств из одной трахеиды в дру­
гую в ж ивом дереве, играю т нем аловаж ную роль при продвижении варочных
ж идкостей в щепе. Д ля расш иф ровки процесса варкп имеют большое
значение пути проницаемости волокон варочными растворами. Кроме того,
строение и располож ение пор яв л яется одним из важ нейш их диагности­
ческих признаков при определении породы древесины. Поэтому необходи­
мо остановиться на описании строения пор более подробно.
Норами назы ваю тся углубления пли полости во вторичных оболоч­
ках, возникаю щ ие в результате диф ф еренциации клеточной стенки. Отли­
чительной особенностью поры яв л яется то, что в этом участке клеточной
стенки вторичные слои преры ваю тся. В определение поры включают не
только
у полость, но такж е и ту часть первичной оболочки, которая
леж и т у основания этой полости (зам ы каю щ ая мембрана).
Т аким образом, поры состоят из полости и замыкаю щ ей мембраны.
В стенках трахеид хвойны х пород преобладаю т так назы ваемы е окаймлен­
ные поры, для которы х характерн а больш ая поровая мембрана. Полость
такой поры ограничивается частью вторичной оболочки, образующей
окайм ление поры. Ч асть полости поры, окруж ен ная окаймлением и поровой мембраной, носит н азван ие камеры поры, а отверстие в окаймлении —
порового отверстия, апертуры поры или поруса (рис. З а , 6). Поровая
мембрана диф ф еренцирована на центральное утолщ ение или торус и топкую
Рис. Я
О кай м лен ны е норы трахеид ядра древесины
л иствен ни цы : на поперечном срезе (а, б) и на
р ади альн ой стенке целлю лозного волокна (в).
а — п ора в откры том полож ении, б — поры
и закр ы то м полож ен ии (показаны стрелкам и),
в
торусы и м ар ги н ал ьн ая зона поры, зам ы ­
каю щ и е мем браны ; П — пору с, Ок — окайм ле­
ние поры. К Л — к ам ер а поры, Т — торус, М3 м ар ги н а л ь н а я
зона.
Ув.:
а — 5X 90;
б
5 x 4 0 ; в — 7X95.
10
краевую или маргинальную зону (рис. 3 а). Н а рис. 3 в отчетливо
видны плотны е темноократпенные торусы, от которых по радиусам расхо­
д ятся тяж и микрофибрилл маргинальной зоны, за счет которой поровая
мембрана очень пластична н при определенных условиях может быть
п р и ж ата к одному или другому норус-у (рис. 3 б ) .
Согласно имею щ имся данны м на движ ение замыкаю щ ей мембраны
и изменение полож ения торуса оказы вает влияние реж им давления вну­
три трахеид. К огда торус находится в центральном положении (рис. 3 а ) ,
ток воды, проходящ ей через окайм ленны е поры, ф ильтруется через отвер­
стия в м аргинальной зоне. Если ж е торус оказы вается в боковом положе­
нии (рис. 3 6 ), то движ ение воды через поры ограничивается. Наличие
торуса характерно для окайм ленны х пор хвойных пород, используемых
для 11.БП, и, несомненно, играет важ ную роль при пропитке варочными
ж идкостями.
О
с
О°0
о °
О
з
о°
а
&
&
&
&
&
в
ЗЗэ
о
6
Рис. 4. Р азл и ч н ы е ти пы пор па поле п ер екр еста сердцевинны х лучей
с трахеп дам п : а — оконцовы е, б — п инопдны е, в — гш цеоидные, г —
таксодпоидны е.
Т рахеиды в древесине располагаю тся параллельны ми рядами, идущ и­
ми вдоль ствола и пересекаю щ ими сердцевинны е лучи. К аж дая трахеида
пересекается с одним или несколькими лучами. Л учи хвойных пород
узки е, в больш инстве однорядны е на поперечном срезе, по высоте состоят
из нескольких рядов клеток. В них входят паренхимны е клетки и трахеи­
ды, либо одни паренхим ны е клетки. Л учевы е трахеиды располагаю тся по
краям луча или меж ду рядам и паренхим ны х клеток. Внутренние стенки
лучевы х трахеид могут быть гладкими или иметь более или менее резко
вы раж ен н ы е зубцы. Н а пересечении с продольными трахеидами и в мес­
тах соединения друг с другом они несут мелкие окаймленные поры.
С ердцевинны й луч, в котором форм ируется горизонтальны й смоляной ход,
в средней части расш ирен, поэтому носит название веретеновндного.
П ересечение трахеиды с клеткой луча назы вается «полем перекреста».
Х арактер и количество пор на поле перекреста имеет основное диагности­
ческое значение. У хвойных пород, используемы х в целлю лозно-бумаж­
ной промы ш ленности, н асчиты вается четы ре типа пор: оконцовые, пиноидные, пнцеоидны е и таксодиоидные, различаю щ иеся между собой наличием
или отсутствием окайм ления, формой и разм ерам и (рис. 4 ). Д ля болынин12
ства хвойны х пород типично присутствие смоляны х ходов, строение кото­
рых так ж е яв л яется важ ны м диагностическим признаком.
В древесине некоторы х представителей семейства сосновых имеется
ц ел ая система см оляны х ходов. Различаю т вертикальны е и горизонталь­
ные см оляны е ходы. В ертикальны е проходят вдоль ствола, горизонталь­
ные идут поперек ствола но сердцевинны м лучам и соединяю тся с вер­
тикальны м и. Смоляны е ходы представляю т собой схизогенные вместили
гца, вы стланны е секреторны ми клеткам и, которые образуют эпителий
н вы деляю т смолу. У ели, лиственницы и сосны смоляны е ходы отлича­
ю тся м еж ду собой но форме и строению эпителиальны х клеток. В преде­
лах одного годичного слоя см оляны е ходы распределяю тся неравномерно.
Полее 70% пх количества сосредоточено в поздней древесине (Ш атернн
кова, 1929). Р азличаю т обычные смоляны е ходы — длинные одиночные
и травм атические — пузы ревидны е, располагаю щ иеся тан ген талы ш м п
рядам и.
Д ревесина лиственны х пород отличается от хвойной большим разно­
образием слагаю щ их ее элементов. П роводящ ие ткани состоят из сосу­
дов и трахеид. По своему строению эти элементы приспособлены для про­
ведения растворов. Сосуды представляю т собой трубки длиной около 2 см,
а в отдельны х случаях до 10 см и более. Д иаметр сосудов от 0,02 до
0,5 мм. Сосуды состоят из ряда коротких члеников, которые разделяю тся
перф орационны ми пластинкам и.
У наиболее ш ироких сосудов перфорационны е пластинки расположе­
ны горизонтально, у более узки х — наклонно и часто находятся па концах
члеников сосудов и сильно сдвинуты на вертикальны е стенки. П ерфора­
ционные пластинки у исследованных нами пород разны е: у осины — про
стые, когда образуется одно округлое или овальное отверстие с остающей­
ся по краю кайм ой (рис. 5 а ) , у березы — лестничны е, со многими удли­
ненны ми параллельны м и отверстиями, назы ваем ы м и перфорациями, и ос­
таю щ им ися м еж ду ними перегородками (рис. 5 б). Тип перфорационных
пластинок яв л яе тся постоянным н характерны м признаком родов и се­
мейств и служ ит для распозн аван и я пород. Не исклю чена возможность,
что тип перф орационны х пластинок оказы вает влияние на проницаемость
древесины разны м и растворами и, следовательно, на варку щепы. Перфо­
рации отличаю тся большой стойкостью. Они сохраняю тся в ископаемых
образцах древесины д аж е тогда, когда стенки сосудов разруш ились
(М оскалева, 1957).
Л иственны е породы делятся на две группы : кольцесосудистые и рас­
сеяннососудистые. У кольпесосудисты х пород в ранней части слоя имеет­
ся кольцо крупны х сосудов, диаметр которы х значительно больше, чем
диаметр сосудов поздней части годичного слоя. Примером кольцесосуди
стой древесины могут служ и ть дуб, ясень. Л иственны е породы, применяю ­
щ иеся в Ц Б П наш ей страны (береза, оси н а), принадлеж ат к группе рас­
сеяннососудистых. Рассеяпнососудисты мн назы ваю тся породы, у которых
сосуды имеют примерно одинаковы й размер как в ранней, так и поздней
части годичного слоя и равномерно распределены по годичному слою.
Располож ение сосудов, их группировка в различном направлении служит
диагностическим признаком при распознавании пород и может оказы ­
вать влияние на ф изико-м еханические свойства древесины. Д иагностиче­
ское значение имеет так ж е форма и величина нор в стенках сосудов. К ро­
ме сосудов, у некоторы х лиственны х пород имею тся трахеиды с мелкими
окайм ленны ми порами щ елевндпой формы (рис. 5 в). Они отличаю тся от
трахеид хвойны х пород меньш ей длиной и более утолщ енными оболочка­
ми. В больш инстве случаев это волокнистые трахеиды — переходная
форма
от
трахеиды
к волокну. Ч ащ е
всего
они
встречаются
у березы.
13
М еханическая ткань представлена у лиственных пород древесными
волокнами или лпбриформом, который занимает до 76% объема древеси­
ны (П #релы гип, 1954). Это паренхпмпы е клетки с заостренными концами
и равномерно утолщ енными оболочками. Норы в стенках клеток неболь­
ш ие, косорасполож енные, щ елевндные. Д лина волокон несколько больше
1 мм, ш ирина 0,02—0,03 мм. Эти волокна легко отличить от трахеид хвой­
ных как но строению, так и по разм ерам . Запас-ающая ткань состоит из
Рис. 5. А натом и чески е элем енты древеси ны лпстиеппы х пород.
а — ч.кчгпк сосуда осины, п ер ф о р ац и о н н ая и л астп п ка простая ( Ifp lI) с одним отиерстнем; б — член и к сосуда березы , п ерф орац и онн ая пласти н ка лестничная (П рЛ ):
в — о к ай м лен н ы е поры в т р ах ел д ах березы (п о казан ы стрелкам и). Ун.: а, б 7 X 2 0 ; в — 7X 90.
паренхимны х клеток, которые входят в состав сердцевинных лучей или
образую т тяж и древесноп паренхимы . Сердцевинные лучи у лиственных
пород развиты значительно сильнее, ч<ш>1 у хвойных. Входящие в них
паренхим ны е клетки несколько вытянуты по радиусу ствола и имеют мел­
кие простые норы. Л учевы х трахенд нет. У некоторых пород краевые
клетки луча несколько удлинены . Их назы ваю т стоячими или палисад­
14
ными клеткам и. Л учи у лиственны х пород бывают узкие, однорядные
(осина) и ш ирокие, миогорядные (бук, дуб).
Т яж и древесной паренхим ы включаю т паренхимны е клетки, собран­
ные в вертикальны е ряды и снабж енны е простыми порами. Располож е­
ние древесной паренхим ы различно и служ ит диагностическим призна­
ком. В древесине лиственны х пород, прим еняю щ ихся в Ц БП , содержание
древесной паренхим ы незначительно ( 2 % ), и она обычно более или менее
равномерно распределена по годичному слою. Н а поперечном срезе парен­
химные клетки отличаю тся от древесны х волокон наличием темноокраш енны х вещ еств, заполняю щ их клетку, и более тонкими стенками. Слож­
ность стр о еп гя древесины лиственны х пород заклю чается в том, что им
свойственны переходные формы: от сосудов к трахепдам, от трахеид
к волокнам.
Т аким образом, приведенное выш е строение древесины хвойных
и лиственны х пород показы вает, что у последних более развита прово­
д ящ ая система. З а счет этого древесина лиственны х пород обладает луч­
шей проницаемостью и требует меньш е времени на варку. Резкое различие
в строении древесины лиственны х и хвойных пород не позволяет варить
нх совместно.
ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ ДРЕВЕСИНЫ
И ЦЕЛЛ Ю Л ОЗНЫ Х ВОЛОКОН ХВОЙНЫХ ПОРОД
11а целлю лозно-бумаж ны е комбинаты древесина поступает в виде
балансов н технологической щ ены. Хвойную древесину можно отличить от
лиственной по ясно вы раж енны м годичным слоям. В балансах хвойные
породы разли чаю тся меж ду собой по окраске центральной части ствола:
с окраш енны м ядром — сосна и лиственница, без ядра — ель, пихта.
Одним из важ нейш их признаков при определении хвойных пород
явл яется присутствие или отоутствие в древесине смоляных ходов.
Отсутствие их служ ит отличительны м признаком древесины пихты, по
которому ее легко распознать. В отдельны х случаях у пихты встречаются
травм атические см оляны е ходы, по они расположены цепочкой в тангеиталы ю м направлении и встречаю тся редко, в 1—2 годичных слоях.
С моляны е ходы легко различить при помощи лупы. У сосны обыкновен­
ной они крупны е, многочисленные, на поперечном разрезе заметны в виде
белых точек в поздней части годичного слоя, а на продольных разрезах —
в виде темны х продольны х черточек. У кедра сибирского смоляных ходов
меньш е, чем у сосны обыкновенной, но они крупнее и хорошо заметны.
У ели см оляны е ходы располагаю тся и в ранней, и поздней части годич­
ного слоя и несколько мельче, чем у сосны.
Д ля вы явлени я диагностических признаков древесины нужно иметь
обычный световой микроскоп с увеличением в 30— 400 крат, бритву (мож­
но лезвие безопасной бритвы ), предметны е и покровные стекла, нрепари
ровальны е иглы ; реактивы : 1 % -ны й водный раствор красителей малахито­
вого зеленого, саф ран ин а или основного коричневого, дистиллированную
воду и глицерин.
Д л я определения породного состава технологической щепы с помощью
микроскопа легче и удобнее получать продольные срезы, чем поперечные.
И сходя из этого мы предлагаем использовать диагностические признаки
древесины, которые можно обнаруж ить на продольных срезах щепы —
радиальны х и тангентальны х. Основным условием для получения качест­
венны х срезов яв л яется п равильн ая ориентация образца. 11а рис. 1 п о к а ­
зано, как нуж но получать правильно ориентированные срезы: попереч­
ный - перпендикулярно оси дерева; радиальны й — продольный по ради­
усу ствола перпендикулярно годичным слоям; тангентальны й — продоль­
ный параллельно годичным слоям.
П ри известном навы ке нетрудно получить продольные срезы со щепы
без предварительной ее обработки. Если навы ка нет, рекомендуется для
р азм ягчен и я прокипятить щ епу в воде в течение 15 — 30 мин. Чтобы луч­
ш е вы яви ть диагностические признаки, можно окрасить срезы водным
раствором малахитового зеленого или сафранином (П рознна, 1960). Д ля
16
этого следует поместить срезы древесины в 2 —3 капли красителя и выдер­
ж ать их в пем в течение 5 мин., затем удалить краситель при помощи
ф ильтровальной бумаги, промыть срезы водой, поместить в кайлю воды
нлн глицерина на предметном стекле, осторожно накры ть покровным стек­
лом и исследовать под микроскопом. В глицерине срез может сохраняться
несколько месяцев.
Основным диагностическим признаком при определении породного
состава щ епы , как упоминалось в предыдущ ем разделе, является строение
и количество пор на иоле перекреста сердцевинны х лучей с трахеидамн.
Н а радиальном срезе сосну обыкновенную легко отличить от других хвой­
ных пород по наличию одной крупной оконцовой поры на поле перекре­
ста (рис. 6 а ) , лиственницу — но резком у переходу меж ду ранней и позд­
ней древесиной (рис. 6 б) . У кедра сибирского на радиальном срезе часто
встречается по две менее крупны х оконцовых поры, напоминаю щ их пиноидны е (рис. 6 в). К роме указанного разли чи я по количеству и очертанию
пор на полях перекреста, сосну обыкновенную можно отличить от кедра
сибирского по очертанию внеш них стенок краевы х трахеид на том же
самом радиальном срезе. У сосны обыкновенной стенки краевы х трахеид
луча волнистонзогнуты е с зубчатыми утолщ ениям и (рис. 6 а ), у кедра
сибирского — гладкие (рис. 6 в). У ели и лиственницы на полях пере­
креста сердцевинны х лучей с трахендам п по 4 —6 мелких пицеоидных
пор (рис. 7 а, б). У пихты на поле перекреста сердцевинны х лучей с трахеидам и по 2 —4 таксодиоидны е поры (рис. 7 в).
Д ругим не менее важ ны м диагностическим признаком при определе­
нии хвойны х пород яв л яется присутствие или отсутствие в древесине
см оляны х ходов, к ак это уж е было отмечено при описании макроскопи­
ческих признаков. В щ епе лучш е определять присутствие горизонтальных
см оляны х ходов в сердцевинны х лучах н а тангентальиы х срезах. Н аличие
горизонтальны х см оляны х ходов обуславливает присутствие вертикаль­
ны х и мож ет служ и ть надеж ны м признаком при определении. К ак указы ­
валось выш е, у пихты см оляны е ходы отсутствуют. Н а тангенталыгом сре­
зе при небольш ом увеличении светового микроскопа у пихты обнаружн
ваю тся однорядны е сердцевинны е лучи без смоляных ходов, что сразу
отличает ее от древесины сосны, ели п лиственницы (рис. 8 а ). У сосны,
ели и лиственницы в сердцевинны х лучах имею тся смоляные ходы, по
они отличаю тся меж ду собой но своему строению. У сосны эпителиальные
клетки см оляны х ходов имеют тонкие стенки (рис. 8 б), у ели и листвен­
ницы они толстостенны е и по своей форме отличаю тся от эпителиальных
клеток сосны (рис. 8 в, г ) .
По анатом ическом у строению ель и лиственница очень сходны между
собой. В щ епе эти породы мож но различить по внеш нему виду из-за рез­
кого перехода от ранней к поздней части в пределах одного годичного
слоя, а так ж е п з-за большей плотности древесины лиственницы (показа­
тели плотности у лиственницы 0,66 г/см 3, у ели — 0,39). Д ревесина лист­
венницы отличается от древесины ели больш ей ш ириной ранних трахеид,
а так ж е д вурядп ы м располож ени ем пор в ранних трахепдах (рис. 9 а, б).
Этот п р и зн ак остается даж е после переработки древесины в целлюлозные
волокна. В целлю лозны х волокнах лиственницы так же, как и в древесине,
хорошо зам етны окайм ленны е поры, располож енны е в два ряда.
При определеш ш примеси сосны, попадаю щ ей случайпо на предприя­
тия Ц Б П в сырье, предназначенное д ля получения сульфитной целлю ло­
зы, из отобранной обычным способом средней пробы следует брать после­
довательно от 50 до 100 щ епок. Из каж дой щ епки получить радиальный
срез и исследовать его под микроскопом, обращ ая внимание на строение
и количество пор па п олях перекреста. Н аличие одной крупной поры на
поле п ерекреста трахеиды с сердцевинны м лучом гарантирует, что
2 2551
8 51 4 2 9
I
Голого "к кдя
I oft.'ia- на I Г; бп:г>1(>1
Рис. 6
Р ад и ал ьн ы е срезы древесины сосны обы кновен­
ной (а), листвен н и ц ы даурской (б), кедра си­
бирского (в ), а - н а п олях п ерекреста одна
б о л ьш ая око н ц о вая пора, внеш ние стенки к р ае­
вы х тр ах еи д л у ча — волннстоизогнуты е (пока­
зан ы стр ел к ам и ); б — р езки й переход меж ду
ран ней (РД ) и поздней (ПД) древесиной одного
годичного слоя; в
на п олях п ерекр еста две
н ебольш ие оконцовы е поры, внеш н и е стенки
к р аевы х трахеи д л у ча гладкие (п оказан ы стрел­
кой). O i l — ок ай м лен н ая пора. Ок11 — оконцо­
в а я пора, OJI
сердцевинны й луч. Ув.: а —
7X 40; 6 — 7X 9; в — 7X40.
18
Рис. 7
Р ад и ал ьн ы е срезы древесины ели обы кновен­
ной (о ), листвен н и ц ы даурской (б), пихты бе­
локорой (в), а — зубчаты е внеш ние стенки к р а ­
евы х тр ах еи д (п о к азан ы с т р е л к а м и ); б - внеш ­
ние стен ки к р аевы х трахеи д гладкие, на полях
п ер екр еста 4 —7 п ицеоидпы х поры (П цП ); в —
на н о лях п ер екр еста 2—4 таксодиоидны х поры
(T e ll). Ув.: а - 7X 60; б, в - 7X40.
20
Рис. 8
Т ан ген тал ьн ы е срезы древесины пихты белоко­
рой (а), сосны обы кновенной (б), ели обыкно­
венной (в ), листвен ни цы даурской (г), а — смо­
л я н ы е ходы отсутствую т, сердцевинны е лучи
(CJI) однорядны е, состоят только из паренхи м ­
ны х к л ето к; б — горизон тальны й смоляной ход
(СХ) с тон костен ны м и эп и телиальн ы м и к л етка­
ми;
в, г — горизон тальны е
см оляны е
ходы
с толстостенн ы м и эпи телиальн ы м и клеткам и.
Ув.: о - 7X 9; б, в, г — 7X20.
22
определяем ая щ епа — сосновая (рис. 6 а). По количеству встречающих­
ся сосновых щ епок, отнесенному к числу всех просмотренных, определя­
ется процент прцмесп сосны в доставленной партии.
Н иж е п редлагается ключ для определения породного состава техноло­
гической щ епы из древесины хвойных пород по продольным срезам:
1. Смоляны е ходы в лучах и м е ю т с я ..............................................................2
С моляны х ходов в лучах нет (тангентальны й с р е з ) ......................
5
2. Эпителиальны е клетки смоляны х ходов тонкостенные (тангенталь­
ный ср е з). Н а поле перекреста лучей с трахеидами по 1—2 оконцовых поры (радиальны й с р е з ) ......................................................................... 3
Эпителиальны е клетки смоляны х ходов толстостенные (тангенталь­
ный с р е з ). Н а поле перекреста сердцевинны х лучей с трахеидами по
4 —6 мелких пицеоидны х пор (радиальны й с р е з ) ............................ 4
3. Н а поле перекреста сердцевинны х лучей с трахеидами по одной круп­
ной оконцовой поре. В неш ние стенкн краевы х трахепд луча волнисто­
изогнуты е, с зубчатыми утолщ ениям и (радиальны й с р е з).
Сосна обы кновенная — P in u s silvestris L.
Н а поле перекреста сердцевинны х лучей с трахеидными встречаются,
кроме одной, по две более мелких оконцовых поры. Внешние стенки
краевы х трахеид луча гладкие (радиальны й срез).
Кедр сибирский — P in u s sibirica Мауг
Кедр корейский — P in u s koraiensis Sieb. et Zucc.
4. П ереход м еж ду ранней п поздней древесиной одного года резкий.
В неш ние стенки краевы х трахеид лучей гладкие, волнистонзогнутые
(радиальны й срез).
Л иственница — L arix Mill.
П ереход м еж ду ранней и поздней древесиной одного года постепен­
ный. В неш ние стенки краевы х трахеид прямы е пли слегка волнистые, '
часто с м елкозубчаты ми утолщ ениям и (радиальны й срез).
Ель — P icea D ietr.
5. С ердцевинны е лучи состоят только из паренхимны х клеток, одноряд­
ные (тангентальны й ср ез). Л учевы е трахеиды отсутствуют. Н а поле
перекреста лучей с трахеидам и по 2 — 4 таксодиоидные поры (ради­
альны й ср ез).
П ихта — A bies H ill.
Д л я определения породного состава щ епы при использовании данного
клю ча следует получить правильно ориентированные радиальны й и таи-
Рпс. 9
Р ад и ал ь н ы е срезы древесины ели обы кновен­
ной (а ), листвен н и ц ы даурской (б). а — одно­
рядн ое; б -- д в у р я д н о е расп олож ен ие окайм лен­
н ы х пор (ОП) на ради ал ьн ы х стен ках ранних
трахеид. Ув.: а, б — 7X20.
24
гентальны й срезы щ епы и исследовать их при небольшом увеличении поц
микроскопом.
I (пфрамп слева обозначены пункты, в которые входят диагностиче­
ские п ризнаки. Ц иф ры справа указы ваю т последовательность перехода
к следую щ ему пункту. Н априм ер, получаем тан ген тал ы ш й срез и уста­
навливаем согласно п ункту 1, имею тся или нет смоляные ходы в сердце­
винных лучах. Е сли имею тся см оляны е ходы, надо последовательно перей­
ти к п ункту 2 , исследовать указан ны е там признаки и идти дальш е: если
см оляны х ходов в сердцевинны х лучах нет, следует перейти к указанному
справа п ункту 5, пропустив 2, 3 и 4 пункты. Если признаки, указанны е
в пункте 5, имею тся, исследуем ая щ епа явл яется древесиной пихты.
И зучив по одному продольному срезу с 50— 100 щепок, взяты х из
полученной обычным способом средней пробы, можно установить процент
той или иной породы в смеш анной щепе.
В процессе варки строение тканей наруш ается, клетки разъединяю т­
ся м еж ду собой, сердцевинны е лучи и смоляные ходы такж е подвергают­
ся р аспаду на отдельны е клетки и под микроскопом видны только отдель­
ные волокна. Т аким образом, основные диагностические признаки древе­
сины, которы ми можно пользоваться при определении породы древесины,
исчезаю т. П оэтому определение породного состава целлюлозных волокон
очень затруднено. Здесь описаны некоторы е призпаки, по которым можно
определить принадлеж ность волокна к той или иной породе. Это прежде
всего количество и разм еры пор н а полях перекреста сердцевинных лучей
с трахеидам и. С ердцевинны е лучи, состоящ ие в основном из мелких
паренхим ны х клеток, при варке не сохраняю тся, но в целлю лозных волок­
нах на всем протяж ении их соединения с сердцевинным лучом остаются
поры. Н али чие больш их оконцовых пор в целлюлозном волокне характе­
ри зует сосновую целлю лозу (рис. 10 а, б). Если н аряд у с крупными оконцовы ми порами встречаю тся две более мелкие рядом леж ащ ие поры, это
говорит о том, что данное волокно получено из древесины кедра
(рис. 10 в).
Ц еллю лозное волокно ели легко отличить от волокна сосны по нали­
чию 4 —6 мелких пор, сгруппированны х вместе на поле перекреста серд­
цевинны х лучей с трахеидам и (рис. 10 г). Х отя сердцевинные лучи уда­
ляю тся в процессе варки, разм ер и располож ение пор сохраняю тся и могут
служ и ть отличительны м признаком ели. Волокно лиственницы значи­
тельно ш ире, чем еловое (рис. 11 а). Количество п расположение пор на
поле перекреста сердцевинны х лучей с трахеидам и у ели и лиственницы
аналогичны , в связи с чем этот п ри зн ак отличия ели от лиственницы
отпадает. П ри определении породного состава целлю лозны х волокон следует
учиты вать, откуда получена целлю лоза, может лп туда попасть целлюлоза
Рис. 10
Д ревесны е волокна хвойны х пород, а — ран н яя;
б — п о зд н я я тр ах еи да сосны, видны оконцовые
п оры (О к П ); в — р а н н я я тр ах еи да кедр а сибир­
ского, вид ны две небольш ие оконцовы е поры па
поле п ер екр еста; г — р а н н я я трах еи да ели, пиц еоидиы е п оры (П цП ) н а месте п ер есечен и я во
л о к н а с сердцевинны м лучом . Ув.: а, б, в, г —
7Х4П
26
\
Рис. И
Д ревесны е волокн а хвойны х пород, а — р ан н яя
тр ах еи д а
листвен ни цы ,
пицеоидны е
поры
(П ц П );
б — р ан н я я
тр ах еи да
древесины
листвен ни цы , видно двурядпое располож ение
о кай м лен н ы х пор (ОП) на ради альн ой стенке;
в — р ан н и е трах еи ды древесины ели, одноряд­
ное р асп о л о ж ен и е о кайм лен н ы х пор; г - р ан н яя
тр ах еи д а древеси ны пихты , таксодиоидны е по­
ры
(ГсП )
н а месте п ересечен и я волокна
с сердц евин н ы м лучом. Ув.: а, б — 7X 40, в, г —
'
7X20.
28
из древесины лиственницы . В Сибири и на Д альнем Востоке целлю­
лоза из лиственницы начинает находить ш ирокое применение.
О тличительны м признаком целлю лозного волокна, как и древесины
лиственницы , яв л яется наличие двух рядов окаймленны х пор в ранних
трахеидах (рис. 11 б), в то врем я как в еловых целлю лозных волокнах
поры располож ены в один ряд (рис. 11 в).
В связи с тем, что сердцевинны е лучи ели и листвепннцы имеют
в своем составе паренхим ны е клетки и лучевы е трахеиды, а лучи ппхты
состоят только из паренхим ны х клеток, этим признаком можно восполь­
зоваться при определении целлю лозны х волокон из древесины пихты.
11а рис. 10 г и 11 а п оказаны мелкие окаймленные поры, находящиеся
в волокнах п а месте нх соединения с лучевы ми трахеидами у ели и лист­
венницы . У пихты этот п ризн ак отсутствует (рис. 11 г).
Целлю лозное волокно пихты содерж ит группы, состоящие из
2 —4 пор на месте перекреста сердцевинны х лучей с трахеидами. Размеры
пор больше, чем у ели, и значительно меньше, чем у сосны (рис. 11 г).
В заклю чение следует отметить, что для более точного определения
породной принадлеж ности целлю лозного волокна необходимо на каждом
предприятии иметь коллекцию волокон, полученных из определенных
пород древесины, для сопоставления и сравнения с изучаемым образцом.
В атласе приведены микрофотографии древесны х волокон, которые могут
служ и ть пособием для определения породной принадлежности волокон,
что можно сделать только но морфологическим признакам. Гистохимиче­
ские реакции характери зую т только способ получения данного полу­
ф абриката.
30
ДИАГНОСТИЧЕСКИЕ ПРИЗНАКИ ДРЕВЕСИНЫ
И Ц Е ЛЛЮЛОЗНЫ Х ВОЛОКОН ЛИСТВЕННЫХ ПОРОД
Д ревесина лиственны х пород состоит из разнообразны х анатомиче­
ских элементов: сосудов, трахеид, паренхим ны х клеток волокон либриформа. Главнейш ие п ризнаки, по которым можно отличить одну породу
от д ругой,— это структура годичных слоев, разм ер и характер располо­
ж ени я сосудов, тип, ш и ри на и окраска сердцевинны х лучей, наличие или
отсутствие сердцевинны х повторений, особенности в строении и окраске
центральной и периф ерийной частей ствола.
По х ар актер у годичных слоев и разм ещ ению сосудов использую щ иеся
в целлю лозно-бумаж ной промы ш ленности береза и осина принадлеж ат
к группе рассеяннососудисты х пород, поскольку сосуды у них мелкие,
не видимые невооруж енны м глазом, годичные кольца плохо различимы на
всех р азрезах.
Б ер е за яв л яе тся заболонной породой, имею щ ей одинаковую окраску
древесины по всему сечению ствола. Д ревесина белого цвета с ж елтова­
тым или красноваты м оттенком, блестящ ая, довольно плотная и по сравне­
нию с древесиной осины более тяж ел ая : плотность древесины березы
0,60 — 0,71, осины — 0,42—0,52 г/см 3. По своим физико-механическим
свойствам она мож ет быть охарактери зован а как умеренно тяж ел ая, зна­
чительно усы хаю щ ая, прочная и умеренно в язкая. Сосуды мелкие, равно­
мерно рассеяны по всему годичному слою, не видам ы невооруженным гла­
зом. Н а продольны х р азрезах пересеченны е вдоль сосуды создают тонкую,
характерную для березы ш триховатость, различимую лиш ь при помощи
лупы. Сердцевинны е лучи узкие, по цвету не отличаю тся от общего фона
древесины. Н а правильно ориентированном радиальном разрезе сердце­
винные лучн зам етны в виде узки х, коротких блестящ их черточек. Много­
численны е сердцевинны е лучи придаю т продольным поверхностям древе­
сины березы блеск, а перерезанны е вдоль сосуды легкую штриховатость.
В древесине березы часто встречаю тся сердцевинны е повторения, состоя­
щие из паренхим ны х клеток, они зам етны в виде мелких черточек крас­
новато-бурого цвета.
Осина о т е ю с и т с я к спелодревесны м породам, древесина белая с зеленонатым оттенком, легкая, умеренно усы хаю щ ая, непрочная, м ягкая,
умеренно в язк ая. Сосуды равномерно рассеяны по всем у годичному слою,
мелкие, не видимые невооруж енны м глазом. Сердцевинные повторения
встречаю тся очень редко в виде мелких ж елты х или белых по­
лосок.
П а внеш ней границе годичных слоев у той и другой породы имеется
пограничная полоска, характер которой различен у каж дой из этих пород.
У березы эта полоска плотная и окраш ен а в темны й цвет, при смачивании
31
водой или глицерином п роявляется довольно ясно. У осины она широкая
и ры хлая, ж елтоватого или зеленоватого цвета, плохо различима.
Н а поперечном срезе при исследовании под микроскопом отличить
древесину березы от древесины осины довольно трудно. Обе породы имеют
сосуды диаметром 60— 100 мкм. У осины они более многочисленны и час­
то нх полости заним аю т до 50% площ ади среза. Больш инство сосудов
образую т радиальны е группы , состоящ ие из 2 —5 сосудов, одиночные
встречаю тся редко (рис. 12 а). У березы сосудов меньше (рнс. 12 б), они
равномерно рассеяны но B c e i i ш ирине годичного слоя, расположены груп­
пами ио 2 —3 или одиночно. К ак у березы, так и осины очертание одиноч­
ных сосудов овальное, а в группах — многоугольное. У осины граница
меж ду годичными слоями вы раж ен а неясно, а у березы более четко
и состоит из 2 —3 слоев толстостенных волокон, сплю снутых в радиаль­
ном направлении. О сновная масса древесины осины п березы состоит из
тонкостенны х волокон. Д ля осины характерны древесные волокна с мел­
кими щ елевидны ми косорасноложенньтми простыми порами. У березы
наряд у с таким и древесны ми волокнами встречаю тся волокнистые трахеиды, отличаю щ иеся от древесны х волокон порами с едва заметным
окаймлением.
Различие в строении сердцевинных лучей у осины и березы лучше
всего заметно па тангенталы ю м срезе. У осины в большинстве случаев
лучи однорядные, узкие, значительно уж е диаметра сосудов, расположены
линейно, до 30 клеток вдоль оси ствола. К летки лучен небольшие, оваль­
ные, тонкостенны е, одинаковой высоты (рис. 13 а). Д ля березы
х арактерн ы мпогорндиые лучи, до 20 клеток вдоль оси ствола (рис. 13 б),
иногда встречаю тся и однорядные, до 12 клеток в высоту.
Основным диагностическим признаком, служ ащ им для отличия древе­
сины осины от древесины березы, яв л яется строение сосудов. У осины
стенки сосудов имеют крупны е, округлые, супротивные или очередные
окайм ленны е поры ( pu t. 14 а). Но ширине сосуда насчитывается до
6 --8 рядов пор. У березы стенки сосудов имеют многочисленные мелкие,
сом кнутые, реж е сближ енны е окайм ленны е поры (рнс. 14 б), по ширине
сосуда н асчиты вается до 12 - 18 рядов нор.
Особое внимание следует обратить на строение перфорационных
пластинок меж ду членикам и сосудов. У осины пластинки простые, с од­
ним округлы м отверстием (рис. 5 а). У березы перфорационные пластин
кн в сосудах лестничны е (рис. 5 б), перекладины топкие, до 16—30 пере­
кладин в пластинке.
Этот п ризн ак имеет особое значение для технологов целлюлозно-бу­
маж ного производства, так к ак перфорационны е пластинки чрезвычайно
устойчивы и остаю тся после варки и последующей технологической
Рис. 12
П оперечны е срезы дрепеснны осины (я) и б е ­
резы (б). а
сосуды (С) м ногочисленные, обра­
зую т р ад и ал ьн ы е групп ы нз 2—5 сосудов. Серд­
цеви нн ы е л у чи (CJI) у зк и е; б — сосуды одиноч­
ные п группам и. Видна гр ани ц а м еж ду годич­
ны ми слоям и (п о к азан а стрелкой). Vb.: а, б —
7X20.
3 2551
обработки в целлю лозе и даж е в бумаге. Иногда в результате механиче­
ских воздействий при переработке часть перекладин ломается, но даже по
их остаткам в перф орационны х пластинках можно судить о присутствии
березы в данном полуф абрикате или бумаге. В процессе варки остаются
и членики сосудов, по характеру пор па них можно отличить березу
и осину, а по строению волокон отличить березу от осины очень трудно,
х отя у березы им еется значительное количество трахеид, отличающихся
от древесны х волокон осины наличием окайм ленны х пор (рис. 5 в). Одна­
ко при набухании очень трудно различить окаймление пор, и этот диагно­
стический п ризн ак становится практически недоступным. Равномерность
строения у той и другой породы дает возможность использовать их
в целлю лозно-бумаж ном производстве. Д ревесная масса из этих пород
обладает хорош ей впиты гаем осты о и добавляется к целлюлозе хвойных
пород при изготовлении некоторы х видов бумаги.
В заклю чение следует отметить, что лиственная древесина, особенно
осина, часто п ораж ена гнилью, иногда до 80% . Наиболее типична корро­
зионно-деструктивная гниль от гриба P h ellin u s trem u lae (Bond) Bond et
B oriss. Гниль располагается в центральной части ствола, древесина имеет
темно-бурую окраску. К леточны е стенки гнилой древесины очень тонкие
и целлю лоза, полученная из нее, имеет низкие физико-механические пока­
затели (Больш ова, 1971).
Рис. 13
Т ан ген тальп ы е срезы древесины осины
(а)
и березы (б). а - видны однорядны е узки е
сердц евин н ы е л учи (О дС Л ); б — многорядны е
сердц евин н ы е
л учи
(М нСЛ),
виден
сосуд
с многочисленны м и м елким и окайм ленны м и по­
рам и (С). Ув.: а, б — 7X20.
34
Рпс. 14
Т ан ген тальп ы е срезы древесины осины (а)
и березы (б). а — сосуды (С) с крупны м и
о к руглы м и и окайм лен н ы м и порами; б
сосуд
с м ногочисленны м и м елким и окайм ленны м и п о ­
рам и на стенке. Видны однорядны е (ОдСЛ)
и м ногорядны е (МнСЛ) сердцевинны е лучи.
П оры па стен ках сосудов п о казан ы стрелками.
Ув.: а, б — 7Х2С.
НО
КОЛИЧЕСТВЕННЫЕ ПОКАЗАТЕЛИ
АНАТОМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ
РАЗЛИЧНЫХ ПОРОД ДРЕВЕСИНЫ
Д ля целлю лозно-бумаж ной промыш ленности из количественных пока­
зателей анатом ических элементен древесины наиболее важ ное значение
имеют разм еры трахеид хвойных и волокон лиственны х пород. Эти пока­
затели колеблю тся не только для различны х пород древесины, но и в пре­
делах одной породы. Н а их величину оказы ваю т влияние возраст дерева,
располож ение по высоте ствола и другие ф акторы. Н аиболее резко про­
я в л яется различие в разм ерах волокон меж ду древесиной лиственных
и хвойны х пород (табл. 2 ).
Т а бл ица 2
Размеры древесных волокон хвойных и лиственных пород
Породы
Ш и р и н а, мм
Толщина
с т ен к и , мм
хвойны х пород
2,0- 4,4
0,030--0,075
0,002—0,007
0,002—0,000
0,003—0,000
0,025—0,009
К едр сибирский
1,5—4,4
0,038--0,047
П ихта
2,0—3,8
0,024- -0,075
—
Л и ствен н и ц а д а у р с к а я
2,0- 4,7
0,028—0,002
0,0 0 3 -0 ,0 0 9
Ель
.F0
т
Т р ах еид ы
со
00
Сосна
Д л и н а , мм
0
<1
ОО
1
ка»
В олокна листвен ны х пород
О сина
0 ,0 2 0 -0 ,0 4 5
П ереза
0,8—1,Г)
0,024- 0,040
0,002—0,004
—
В олокна древесины хвойны х пород имеют большую длину, толщину
и ш ирину. Х войная древесина в пределах одного годичного кольца четко
разд еляется на раннюю и позднюю. Ло длине трахеиды из ранней
и поздней древесины мало отличаю тся, примерно на 10 %, а толщ ина их
клеточны х стенок и ш ирина волокон различны (табл. 3).
Н аиболее равномерное строение имеет древесина ели, так как она
содерж ит незначительны й процент поздней древесины ( 20 % ), состоящей
38
Та б л и ца 3
Размеры ранних и поздних трахеид хвойных пород
(Каткевич, Милютина, 1972)
П оздние трахеиды
Ранние трахеиды
Порода
Сосна о бы к н овен н ая
радиаль­
ная ш и­
рина,
мкм
радиаль­
ная тол­
щ ина обо­
лочек,
мкм
23—47
1,9—2,2
длина,
мм
радиаль­
ная ши­
рина,
мкм
радиальная
толщина
оболочек,
мкм
2,1—3,7
17—25
2,9—8,2
длина,
мм
1 ,9 -4 ,2
Сосна к а в к а зс к а я
29—36
2,5
2,5— 3,5
13—26
6,6
—
Ель восточ н ая
21—31
2,4
2 ,0 - 4 ,5
17—23
3,7
—
Ель
евр о п ей ск ая
Л иственница
си би рская
Пихта
30—39
1 ,7 -2 ,6
0,8- 1,5
11 — 14
2,8—5,0
—
34—65
2 ,3 -4 ,8
1,5— 3,0
15—25
5,5— 10,5
1,7- -3 ,3
2 ,5 - 4 ,5
1 1 -1 4
4,7
—
46—53
3,3
пз тонкостенны х трахеид. Д ревесина лиственницы наиболее неоднородна
п отличается больш им содерж анием поздней древесины (до 47% ) с тол­
стыми клеточны м и стенкам и (табл. 4 ).
Т а бл ица 4
Размеры трахеид лиственницы сибирской (Вихров, 1959)
Диаметр трахеид
Вид трахеид!
Длина
т р а х е и д , мм
радиальный,
мкм
тангентальный, мкм
Толщина
клеточной
стенки, мкм
Р ан н и е
2,47
52,4
32,04
3,32
П оздние
2,79
21,78
27,41
6,60
По исследованиям В. Е. Вихрова (1959), площ адь одной ранней трахеиды лиственницы р авн яется 1752 мкм2, а поздней — 614, т. е. ранние
трахеиды имеют большую площ адь поперечного сечения почти в 3 раза.
При этом площ адь полости у поздних т р а л |и д в десять раз меньше, чем
у ранних. П лощ ади поперечного сечения оболочек ранних и поздних тра­
хеид одинаковы. Р азм еры полостей в кл етках ранней древесины в 3 раз»
больше, чем в поздней. П оверхностная пористость ранней древесины сос­
тавляет 60% , а поздней — 21. П ористость ранней древесины сосны, ели
и лиственницы более или менее одинакова, а поздней древесины листвен­
ницы — значительно меньш е, чем древесины сосны и ели. Больш ой про­
цент поздней древесины значительно увеличивает плотность древесины
лиственницы (табл. 5 ).
У лиственницы , к ак видно из приведенны х выш е данных, различие
в р азм ерах трахеид ранней и поздней древесины вы раж ено более резко,
чем у других хвойны х пород, прим еняю щ ихся в Ц Б П .
Н а ф ормирование годичного кольца, соотношение ранней и поздней
древесины особое влияние оказы ваю т факторы внеш ней среды. Например,
в вы сокопродуктивны х древостоях формирование годичных слоев у сосны
определяется продолж ительной и интенсивной деятельностью камбия,
причем древесина образуется с ш ирокими годичными слоями. В низкопро­
дуктивны х сосняках, где деятельность кам бия более кратковременна, фор­
м ируется узкослойн ая древесина.
39
Таблица 5
П лотность древеси ны и со д ер ж ан и е поздней древесины у хвойных пород
(М оскалева, 1953)
Порода
Плотность,
г'с.ч''
Поздннн д р е ­
весина, %
М есто п р ои зрастан и и
Е ль о бы к н овен н ая
0,43
20
Е ль си б и рская
0,39
25
1»
Сосна обы кн овен н ая
0,48
29
>»
П ихта си би рская
0,44
23
Сосна кед р о в ая
0,36
31
Л и ств ен н и ц а
0,66
34
Е ль а я н с к а я
0,43
20
Х абаровский край
П ихта бел окорая
0,40
23
Л и ств ен н и ц а д ау р ск ая
0,62
33
Я
Я к у т с к ая АССР
си би р ская
К расноярский крап
„
(Л еонтьев, 1955)
При изучении древесины сосны с повышенным приростом у одновоз­
растны х деревьев (45 лет) было установлено, что ш ирокослойная древе­
сина отличалась от узкослойной значительно большей ш ириной годичного
слоя — 8,4 и 1,9 мм, меньш им содерж анием поздней древесины — 27
и 33% и более низкой плотностью — 0,40 и 0,48 г/см 3 соответственно. При
этом отмечены р азли чи я в химическом составе: в ш ирокослойной лигнина
было несколько больше (29,0 и 2 7 ,5 % ), а целлюлозы меньше (48,1 —
4 9 ,4 % ), чем в узкослойной (М аттошкипа и др., 1974).
С ущ ественное влияние на формирование годичного слоя оказывают
лесохозяйственны е м ероприятия (рубки ухода, осуш ение, внесение удоб­
р ен и й ). Их проведение интенсиф ицирует прирост дерева по высоте
и диам етру. П ри этом ш ирокие годичные слои формирую тся за счет уве­
личен и я числа рядов тонкостенны х трахеид, что сопровождается некото­
рым сниж ением плотности, образую щ ейся древесины. Так, у сосны при
внесении м инеральны х удобрений в течение трех лет происходило увели­
чение ш ирины годичного слоя в 1,3 раза, повыш ение числа рядов тонко­
стенны х т р а х е и д — на 30% и сниж ение плотности — на 13% . В лияние
удобрений на м акроструктуру показано на фотограф иях поперечных сре­
зов древесины сосны (рис. 15 а, б).
Рис.
15
П оперечны й срез древесины ствола сосны в воз­
р асте 35—40 лет н а высоте 1,3 м (ю ж н ая К аре­
л и я ). а — годичны е слои (ГС) до внесения
м и н ер альн ы х удобрений; б — годичные слои
после вн есен и я м и н ер альн ы х удобрений. Ув.:
а, б
40
— 7X9.
В олокна в древесине лиственны х пород, как уж е указы валось выше,
значительно короче, чем в древесине хвойных (рис. 16, табл. 2 ,6 ).
От разм еров волокон зависят их бумагообразующ ие свойства. Н ерав­
номерность строения волокон хвойны х пород (разли чная толщ ина клеточ
ной стенки ранних и поздних трахепд) отрицательно сказы вается на каче­
стве бумаги. Особенно это п роявляется при использовании древесины
лиственницы . Раинне трахеиды легче формирую тся, дают более однород­
ный лист бумаги, обладают лучш ей впптываемостью, что является их
полож ительны м свойством при изготовлении печатны х и некоторых дру­
гих видов бумаг. У толщ енны е стенки трахепд и большой процент поздней
древесины связан ы со значительной плотностью п обеспечивают более
высокий выход целлю лозы.
а
U. 5 м м
I------------------1
Рис. 16. В олокна из древеси ны листвен ны х (а) и хвойны х пород (б).
Таблица 6
Средние показатели анатомических элементов древесины осины
М есто п р о и зр а с т ан и я
Р азн ы е у сл о ви я
п р о и зр астан и я
М осковская обл.,
М оскворецкий
л ес­
хоз
Число годич­
ных слоев
в 1 см
2,90—4,70
—
Число
сосудов
на i мм2
Диаметр
сосудов,
мкм
Длина дре­
весны х в ол о­
кон, мм
112— 134
11,20— 12,70
0,85— 1,11
—
—
0 ,7 6 -0 ,9 0
Толщина
стенок д р е­
весны х во­
локон , мкм
0,26—0,30
(К лар, 1958)
(Санина,
1961)
М осковская обл.,
П уш ки н ски й лесхоз
—
—
1,13
0,37
(Больш ова,
1971)
С одерж ание поздней древесины сильно варьирует в зависимости от
породы и условий произрастания, что необходимо учиты вать при выборе
сы рья для получения различны х видов полуфабрикатов. При использова­
нии древесины в различны х отраслях народного хозяйства одним из важ ­
ных показателей, характеризую щ их ее, являю тся физико-механические
свойства, которые изм еняю тся в зависимости от условий произрастания,
физического состояния древесины и многих других факторов (табл. 7—9).
Ф изико-м еханические свойства целлю лозных волокон отличаются от
ф изико-м еханических п оказателей древесины, однако некоторые показа­
тели древесины определяю т качество целлюлозного волокна. Так, пз дре­
весины, имеющ ей низкое сопротивление ударному изгибу, волокно полу­
чается хрупким. Это видно на примере волокна, выделенного пз древесины
осины на последней стадии гниения, которое имеет ноль двойных переги­
бов (Больш ова, 1971).
42
Т абли ца 7
Физико-механпческие свойства древесины
сосны, ели, пихты, кедра и лиственницы, Красноярский край (Москалева, 1953)
Единица
измере­
нии
П оказатели
Ч исло годи чн ы х
1 см
П роцент
сины
слоев
п оздн ей
'[ П и х т а J
К е д |)
Л иствен­
ница
Сосна
Ель
13
9
4,5
7
20
33
25
24
29
35
в
древе­
П лотность при 15% в л а ж ­
ности
—
г/см 3
0,47
0,44
0,35
0,45
0,64
в ради ал ьн ом
н ап р ав л ен и и
%
0,18
0,12
0,09
0,13
0,18
н тан ген тал ън ом
11
0,31
0,26
0,33
0,28
0,36
но объ ем у
»»
0,49
0,45
0,47
0,46
0,59
К оэф ф иц и ент у су ш к и
П редел
п рочн ости
при
сж ати и вдоль волокон
п ри стати ческ ом изгибе
С опротивление
изгибу
кг/'см2
422
»»
728
431
337
378
608
729
519
628
970
у д арн ом у
к гм /см 3
М одуль уп р у го сти при и з­
гибе
П редел
п рочн ости
ск алы вани и :
0,15
0,19
0,11
0,15
0,26
тыс.
к г/см 2
103
86
73
80
120
к г/см 2
64
67
47
70
86
71
68
53
74
74
233
230
248
220
384
гм м /м м 2 602
690
510
617
803
966
864
595
786
1175
при
в ради ал ьн ой
п лоскости
в тан ген тал ьн о й
Т вердость торц овая
У дарная твердость
П редел прочн ости при р ас­
т я ж ен и и вдоль волокон
51
КГ/СМ2
Кроме того, ряд ф изико-м еханических свойств древесины имеет зна­
чение для х арактери сти ки сы рья. Н анрим ер, повыш енное сопротивление
скалы ванию у древесины лиственницы создает затруднения при получе­
нии качественной щ епы. В ы сокая плотность древесины хотя и обеспечи­
вает больш ий выход целлю лозы , но отрицательно сказы вается на формо­
вании бумаж ного листа, к тому ж е древесина с высокой плотностью вы зы ­
вает затрудн ен ия при транспортировке.
Т аки е п оказатели уп руго-вязки х свойств древесины, как твердость,
модуль упругости, предел прочности при скалы вании и сопротивление
ударному изгибу играю т важ ную роль при получении древесной массы.
Так, 11 X. Л аскеевы м (1967) показано, что при производстве белой дре­
весной массы из березы и бука при дефибрировании в обычных условиях
получается м елкая м учнистая масса, из лиственницы — дробленая, что
объясняется повы ш енной твердостью древесины этих пород, а такж е
жесткостью , характеризуем ой модулем упругости.
43
Т аблица 8
Физико-механические свойства древесины ели, кедра и пихты,
Хабаровский край (Москалева, 1953)
П оказатели
Единица
изм ерени я
Ч исло годи чн ы х слоев в 1 см
С одерж ан ке поздней древеси ны
П лотность
п ри
15% влаж н о сти
%
Ель
Кедр
Пихта
6
8
6
23
23
18
I I'M5
0,43
—
0,40
%
0,19
0,12
0,12
в тан ген тал ьн ом
0,36
0,29
0,34
по объ ем у
0,55
—
0,53
К оэф ф и ц и ен т усуш к и :
в рад и ал ьн ом
н ап р ав л ен и и
П редел прочности:
при сж а т и и вдоль волокон
при стати ческом изгибе
С опроти влен и е у д арн о м у и зги бу
М одуль уп р у го сти п р и изгибе
к г/см 2
422
343
361
и
690
617
674
к гм /с м 2
0,20
0,15
0,16
96
тыс.
к г/с м 2
108
к г/с м 2
54
53
40
я
56
55
44
гм м /м м 2
613
П редел п рочн ости п ри с к ал ы в а ­
нии:
в рад и ал ьн о й плоскости
в тан ген тал ън ой
У д ар н ая твердость
—
558
Т аким образом, количественны е показатели анатомических элементов
древесины оказы ваю т определенное влияние на свойства полуф абрика­
тов, а значит и н а качество получаемой бумаги. При выборе сы рья для
ЦБГ1 необходимо учиты вать физико-м еханические свойства используемой
древесины.
44
Т а бл ица 9
Ф и зи к о-м ехан и ч еск и е свойства древеси ны л иствен ни цы даурской
(Л еонтьев, 1955)
С реднеариф­
метическое
Н аим енование свойств
Ч и сло
годи чн ы х
слоев
в
1
см
17,5
П роцент п оздн ей древеси ны
33,4
К оэф ф и ц и ен т усуш к н , %:
в ради альн ом н ап р ав л ен и и
0,18
в тан ген тал ьп ом
0,34
вдоль волокон
0,14
объ ем н ы й
0,54
П лотность, г/см 3
0,62
П редел прочн ости п ри сж ати и , к г/см 2:
522
вдоль волокон
п оп ерек волокон в ради альн ом
п о п ерек
волокон
местное
см ятие
в
в
направлени и
тан ген тал ьп о м
ради альн ом
н апр авл ени и
м естное см яти е в тан ген тал ьп о м
33
39
38
60
Предел прочн ости п ри стати ческом изгибе, к г/см 2
932
М одуль у п р угости при стати ческом изгибе, тыс. к г/см 2
129
У д ел ьн ая работа п ри у д ар н о м изгибе, кгм/смЗ
0,17
П редел п рочн ости п ри с к ал ы в ан и и вдоль волокон, к г/см 2:
в ради ал ьн ой плоскости
91
в т ан ген тал ьн о й
90
С опротивление скал ы ван и ю , иг/см:
но рад и ал ьн ой плоскости
11,6
ио тан ген тал ьн о й
10,2
Т вердость, к г/см 2:
торц овая
346
р ад и ал ь н ая
249
т ан ген т ал ь н ая
256
УЛЬТ РА СТ РУК ТУ РА
КЛЕТОЧНОЙ СТЕНКИ ВОЛОКНА
Д л я разработки современны х технологических процессов в производ­
стве волокнисты х полуф абрикатов и бумаги из древеслого сы рья необхо­
димо детальное исследование анатомического строения древесины и тон­
кой структуры основных ее анатом ических элементов.
При этом особое значение имеет изучение ультраструктуры стенки
волокна, которое долж но быть тесно связано с изучением содержания
и распределения хим ических компонентов в клеточной стенке и их изме­
нений в процессе технологической переработки. В зависимости от топохнмических процессов делигипф икацни и растворения гемнцеллюлоз
в клеточной стенке и от того, каки е слои остаю тся на поверхности волок­
на и какова степень их фибрпллирования, в процессе размола изменяю т­
ся бумагообразую щ ие свойства получаемы х целлю лозны х волокон, а сле­
довательно, и бумаги.
Современные зн ан и я о строении целлюлозного волокна основаны глав­
ным образом на резул ьтатах исследований, проведенных за последние
20 лет при помощи световой и электронной микроскопии. Среди многочис­
ленны х работ по исследованию тонкого строения клеточной стенки древе­
сины вы деляю тся работы австралийского ученого У ордропа с соавторами,
более 30 лет изучавш его клеточную стенку в процессе превращ ения дре­
весного волокна в целлю лозное (W ardrop, 1963, 1965, 1969).
К леточн ая стенка древесного волокна по схеме, предлож енной Уордропом (W ard ro p, B land, 1959), состоит из следую щ их слоев (рис. 17):
М — м еж клеточны й слой, или срединная пластинка, Р — первичная обо­
лочка, S — вторичная оболочка, состоящ ая нз трех слоев — Si (внеш ний),
8 г (средний) и S 3 (вн утрен н и й ), который некоторые исследователи назы ­
ваю т третичны м слоем. Слои отличаю тся друг от друга различны м хими­
ческим составом, углом наклона мнкрофибрилл, плотностью их упаковки,
отнош ением к химическим реагентам в процессе варки. В электронном
микроскопе клеточная стейка необработанной древесины выглядит элек­
тронноплотной, гомоген ной, так к ак вещ ества, входящ ие в состав оболо­
чек (гемицеллю лоза, целлю лоза, л и п ш и ), обладают очень близкой элек­
тронной рассеиваю щ ей способностью (Ф рей-Висслинг, Мюлеталер, 1968).
При проведении гистохимической реакц ии на пектины (М оскалева,
Б р ян ц ева,
1971)
границы
м еж ду
слоями
становятся заметными
(рис. 18 а, б).
М еж клеточны й слой (М ), или срединная пластинка, заполнен так на­
зы ваемы м меж клеточны м вещ еством, которое соединяет клетки древеси­
ны друг с другом. В углах м еж ду клеткам и меж клеточны й слой расш иря­
ется и образует м еж клетник. По химическому составу и по ряду характер­
46
ных свойств слой М отличается от других слоев клеточной стенки.
М еж клеточны й слой имеет незначительную толщ ину, например у ели
от 0,2 до 0,5 мкм (К аткевич, М илю тина, 1972).
В световом микроскопе м еж клеточны й слой неразличим, и лиш ь
в виде узкой полоски просм атривается так н азы ваем ая слож ная средин­
н ая пластинка, состоящ ая из меж клеточного слоя и двух соседних первпч-
Вторичная стенка
внутренний слой
(s3)
Вторичная
стенка
внешним
слой (S 1)
Межклеточное
вещество
Вторичная
стенка
44 среднии
слой (S2)
Пердичная
стенка
Рис. 17. Схема с тр о ен и я стен ки древесного волокна
(по W ard ro p , B land, 1959)
ных оболочек. С лож ная срединная пластинка в основном состоит из лиг­
нина. По данны м Л ан ге (L ange, 1954), концентрация его колеблется
от 60 до 90% , остальные 10—40% составляю т пектины, гемпцеллюлозы,
целлю лоза и неорганические соединения. П ри действии варочны х реаген­
тов м еж клеточное вещ ество растворяется, и клетки разъединяю тся.
Б л аго д ар я аморфному строению лигнина и пектинов срединная п ла­
стинка быстрее других слоев подвергается воздействию кислот и щелочей,
разбуханию и последую щ ему растворению . Однако на целлюлозных
47
волокнах иногда можно видеть остатки межклеточного слоя в виде тем­
ных узки х лент и отдельны х вклю чении.
П ерви чн ая оболочка (Р ) явл яется первым слоем клеточной стенки.
Она такж е сильно лигниф ицирована, как и срединная пластинка (М ), но
около '/з обт>ема в ней заним ает целлю лоза. М икрофибриллы целлюлозы
переплетаю тся м еж ду собой, образуя ры хлую сетку. Остальную часть
заполняю т лигнин и гемицеллю лозы. Толщ ина первичной оболочки незна­
чительна — около 0,3 мкм. В процессе варкн как сульфатной, так и суль­
фитной она набухает, отры вается от волокна и распадается на отдельные
лам еллы (рис. 18 б ) . Н езн ачи тел ьн ая часть ее в виде беспорядочной ред­
кой сетки микроф пбрилл остается на волокне. Это хорошо видно на реп­
ли ках поверхности небеленых целлю лозны х волокон (рис. 19 а).
Больш ую часть клеточной стенки составляет вторичная оболочка,
преобладаю щ им компонентом которой явл яется целлю лоза. Целлюлозные
микроф пбриллы плотно упакованы п располож ены параллельно друг
другу, образуя отдельны е ламеллы . В торичная оболочка, как упоминалось
выше, имеет три слоя — Si, S 2, S 3.
Т олщ ина слоя Si примерно 0,2—0,3 мкм. Он состоит из нескольких
лам елл. Н аправлен и е микрофпбрилл в отдельных лам еллах почти перпен­
дикулярно оси клетки, примерно ВО— 90°. О тдельные ламеллы слоя Si
хорошо видны на ультратонком поперечном срезе (рпс. 19 б), а разный
угол наклона микрофпбрилл — на реплике с поверхности волокна
(рпс. 20 а).
Поведение слоя Si в процессе варки сульфатны м и бисульфптным
способами было подробно наследовано для целлю лозны х волокон листвен­
ницы. О казалось, что слой Sj (рис. 18 б) обладает высокой электронной
плотностью и проявляет наибольш ую устойчивость к варочным раство­
рам. Слой Si остается на волокне до конца варки, ограничивает Набухание
вторичной оболочки и мож ет быть удален с поверхности волокна только
в результате глубокого разм ола (Ь ринцева, 1970, 1971; М оскалева, Б р ян ­
цева, 1971).
Средний слой вторичной оболочки S 2 явл яется основным слоем кле­
точной стенки как по разм ерам , так и по содерж анию целлюлозы. Толщи
на этого слоя у лиственницы мож ет м еняться от 1 в ранних трахеидах
до 7 — 9 мкм в поздних. Средний слой состоит из отдельных ламелл, кото­
рые образованы микрофибриллам и целлю лозы. Угол наклона микрофиб­
рилл к оси клетки составляет 5 — 30г, а в некоторых случаях они располо­
ж ены параллельно оси клетки (К аткевпч, М илютина, 1972).
Рис, 18
П оперечны й срез клеточной стенки древесного
(а) и целлю лозного (б) волокна лиственницы
даурской , а — видны слои клеточной стенки
ML, Р, Si, S2, S3, W (при ведены общ еприняты е
у словн ы е о бо зн ач ен и я); б - наблю дается от­
став ан и е и н ачало р а зр у ш е н и я п ервичны х обо­
лочек. Слои S, н S3 сохран яю т нысокую элек­
тронную плотность. В слое S2 видна агрегац и я
м икроф ибрилл. Ув.: 3000Х48
» y ffy
В процессе варки происходит постепенная делпгннфнкацпя среднего
слоя, агрегац ия мнкрофпбрнлл и образование мнкрокапнлляров (рис. 186
и 19 б). П ар ал л ел ьн ая текстура слоя S 2 хорошо видна на репликах с по­
верхности целлюлозного волокна, подвергш егося отбелке и размол)
(рис. 20 б).
В нутренний слой вторичной оболочки S 3 окайм ляет полость клетки,
направление микрофибрилл в лам еллах этого слоя и его поведение в про­
цессе варки напом инает слой Si. Т ак же, как и в слое Si, мнкрофнбриллы
н аправлены почти перпендикулярно к оси клетки; толщина слоя S3
0 ,1 —0,15 мкм и составляет 2,7—4,2% общей толщины клеточной стенки.
В процессе варки слой S 3 такж е сохраняет высокую электронную плот­
ность и устойчивость к варочны м растворам. Очень часто этот слой отры­
вается и остается в полости клетки, м еш ая проникновению жидкости
в клеточную стенку на первы х стадиях варки (рис. 19 в).
Электронноскопическое исследование показало, что со стороны поло­
сти клетки слой S 3 покры т тонким выстилаю щ им слоем, состоящим из
мембраны и бугорчатых образований. Этот слой н азы вается бородавчатым
(W ) и наблю дается почти у всех видов хвойны х пород, а такж е у многих
лиственны х (К аткевич, М илютина, 1972).
Н а поперечном ультратонком срезе древесины лиственницы он пред­
ставлен в виде бугорков, вы ступаю щ их в полость клетки (рис. 18 а ) .
П а продольном срезе бугорки имеют вид частиц, окруж енны х мем­
браной. Бородавчаты й слой вы стилает полость трахепд (рис. 21 а), воло­
кон и сосудов, а так ж е кам еры окайм ленны х пор. Природа и свойства это­
го слоя недостаточно исследованы.
И мею тся у к а зан и я о большой стойкости бородавчатого слоя к хими­
ческим реагентам , в частности к щ елочам. Однако уж е на первых стадиях
варки к ак сульф атной, так и бисульфитной бородавки не просматрива­
ются. Н е встречаю тся они такж е и в готовом целлюлозном волокне.
Электрониоскопическое исследование окаймленны х пор в трахеидах
хвойны х пород углубило и уточнило данны е, полученные методом свето­
вой микроскопии. Зам ы каю щ ая мембрана окаймленны х пор состоит из
торуса и м аргинальной зоны. М аргинальная зона состоит из радиально
располож енны х мнкрофибрилл, разделенны х щ елеобразными пустотами
(Эсау, 1969). В порах трахеид заболони эти тяж и микрофибрилл настоль­
ко тонки, что их можно увидеть только при помощи электронного микро­
скопа (рис. 21 б), по мере старен ия древесины они утолщ аю тся и стано­
вятся видимы ми и в световом микроскопе.
Рис. 19
Р еп л и к а поверхности («) и поперечны е срезы
(б, в) ц еллю лозн ы х волокон лиственницы даур­
ской. Б и су л ь ф н т п а я в ар к а 6,5 час. и - видны
одиночны е м икроф ибриллы первичной стенки.
П оли сти рол-углеродная
реплика,
оттенение
золотом; б - наблю дается л ам еллярн ое строе­
ние слоев Si и S3 11 агр егац и я мнкрофпбрнлл
в слое S2; в — отрыв электронноплотного слоя
S3 от слоя S2. Видны отдельны е микрофибрил­
лы , соединяю щ ие эти слои. Ув.: а, б - 4000Х;
в — 5000Х.
50
Н ад норовой мембраной в форме свода нависает кругообразное окай­
мление (рнс. 3 а). О каймление отделено от норовой мембраны полостью,
которая носит н азван ие поровой камеры . В электронном микроскопе окай
мленне обнаруж ивает круговую текстуру, н аруж н ая и внутренняя поверх­
ность его покры та бородавчатым слоем (рис. 21 в).
В процессе варки происходит значительное изменение в структуре
зам ы каю щ ей мембраны и окайм ления. При исследовании в электронном
микроскопе целлю лозны х волокон лиственницы даурской, полученных
способом сульф атной варки, были обнаруж ены остатки замыкаю щ их мем­
бран в виде тонком пленки на месте торуса и редко расположенные,
утонченны е
радиальны е тяж и
микрофибрилл
маргинальной
зоны
(рис. 22 а ) .
В процессе бнсульфитпой варки, но сравнению с сульфатной, замы
каю щ ие мембраны окайм ленны х пор разруш аю тся в меньшей степени.
Хорошо сохраняется основная структура торуса н маргинальной зоны
(рис. 22 б ) . К ак видно из рис. 23 а, б, бородавчатая структура па внутрен­
ней поверхности окайм ления отсутствует, что явилось результатом разру­
ш аю щ его воздействия варочны х растворов. Становится ясно видимой кру­
говая ориентация мнкрофибрнлл окайм ления у сульфатны х и бисульфитпых целлю лозны х голокон.
Т аким образом, получение целлюлозного волокна связано с глубоки­
ми изм енениям и, происходящ ими в структуре клеточной стенки в процес­
се варки, основной целью которой явл яется получение целлюлозных воло­
кон из древесины в неповреж денном виде. Д етальное изучение структур­
ных превращ ений позволит усоверш енствовать технологические процессы
для получения более качественного волокна.
Р ш \ 20
Р еп л и к а поверхпости целлю лозны х полокон из
древесины хвойны х пород: а — лиственница, бисульф итн ое целлю лозное волокно, видны отдель­
ные л ам ел л ы слои Si с различны м углом н а­
кл о н а м нкроф ибрнлл; по краям волокна
ра­
зо р в ан н ая л ам ел л а первичного слоя; б
сосна,
сульф атн ое целлю лозное волокно после размола
(()4°ШР). Н аблю дается п ар аллельн ое располож е­
ние м н кроф ибрнлл в слое S2 и поверхностная
ф и б р и л л яц и я этого слоя. Ув.: а, 6 — 3000X.
52
Рис. 21
Б о р о давчаты й слой на р ади альн ы х срезах дре­
весины заболони п ихты белокорой, а - бородав­
ч аты й слой (W ) со стороны полости трахеиды
(стр ел кам и п оказан ы отдельны е бо р о д авк и ); б —
за м ы к а ю щ а я м ем бран а окайм ленной поры ран­
ней трахеи ды . В идны торус (Т ), темное электрон
ноплотное вещ ество в торусе (ЭВ), м аргиналь­
н а я зона (М3) и бородавки (Б р ); в — внутрен ­
н я я поверхн ость окайм лен и я норы с бородавча­
ты м слоем (Б р ). П олистирол-углеродны е репли­
ки, оттененн ы е золотом. Ув.: а, б — 3000Х,
в - 5000X54
Рпс. 22
О кай м лен ны е поры целлю лозны х волокон нз
древеси ны листвен н и ц ы даурской, а — видны ос­
татк и зам ы к аю щ ей м ем браны (ЗМ) окайм лен­
ной п оры р ан н ей трахеи ды заболони после
су л ьф атн о й варки , торус не сохран яется; б за м ы к а ю щ а я м ем брана окайм ленной поры ран­
н ей тр ах еи ды я д р а после бнсульф нтной варки.
В идны хорош о со х ран ивш и еся торус (Т) и м ар­
ги н а л ь н ая зона (М 3). П р ям ая (а) и полистнро л -у гл ер о дн ая (б) реп ли ки с поверхности воло­
кон; оттенение золотом, Ув.: 3000Х.
56
Рис.
23
О кай м лен ны е п оры целлю лозн ы х волокон из
д р евеси н ы л и ствен н и ц ы даурской. В идны в н у т­
рен ни е п оверхн ости о кайм лен и й пор су л ьф ат­
ного во ло кн а и з заболонной древеси ны (а)
и бисульф итного волокна из ядровой древеси­
н ы (б). Б о р о д ав чаты й слой отсутствует. П р ям ая
(я) и п оли сти р о л -у гл ер о д н ая (б) реп ли ки; оттен ени е золотом. Ув.: 3000Х58
КР АТ КАЯ ХАРАКТЕ РИС ТИКА ПОЛУФАБРИКАТОВ
Ц Е Л Л Ю Л О З Н О -Б У М А Ж Н О Й ПРОМЫШЛЕННОСТИ
И ИХ МИКРОСКОПИЧЕСКАЯ И ДЕ НТИ Ф ИКА ЦИ Я
П олучение волокнистых полуф абрикатов возможно тремя способами:
м еханическим , химическим и полухимическим. П ервы й способ заклю ча­
ется в механическом измельчении древесины до волокнистого состояния
с помощью дефибреров и другой истираю щ ей аппаратуры . По химическо­
му способу древесина варится в растворе химикатов, избирательно уда­
ляю щ их лигнин, часть гемицеллю лоз и других инкрустирую щ их веществ,
что приводит к распаду древесины на отдельные волокна. Полухимнческий способ вклю чает начальную обработку для разм ягчения древесины
с последую щим м еханическим измельчением ее до волокнистого состоя­
ния. Н ач ал ьн ая обработка мож ет быть разнообразной — как простое
п ропаривание древесины, так и более интенсивная обработка химикатами
(К ейси, 1958).
М еханический способ п рим еняется в производстве древесной массы.
Д ревесн ая масса отличается от целлю лозы тем, что практически содержит
весь лигнин, им евш ийся в исходной древесине. При этом масса состоит не
из отдельны х волокон, а в основном пз пучков и обрывков волокон. Выход
ее составляет 9 0 —95% от исходной древесины вместо 50% получаемых
при производстве целлю лозы (Л аскеев, 1967).
Н а древесномассны х заводах в настоящ ее время вы рабаты вается три
вида древесной массы: белая, бурая и хим ическая. Белую массу получают
в процессе и сти ран ия хорошо окоренны х балансов на дефибрерах (дефибр ери ая м а с с а ). Основной поток древесной массы направляю т на сортиро­
вание для у дален и я крупны х пучков волокон, которые затем дополнитель­
но измельчаю т на раф инерах. Отходы такого сортирования называю т
раф инерной массой. Р аф и н ерн ая древесная масса получается такж е в ре­
зультате и сти ран ия технологической щ епы на рафинерах.
Основным сырьем для производства древесной массы является дре­
весина малосмолистых хвойны х пород, т. е. ели и пихты, а из лиственных
пород — осины. В последнее врем я в небольших объемах для выработки
древесной м а ц ы употребляю т древесину сосны, а такж е твердые листвен­
ные породы (березу, бук и др.) после предварительной химической обра­
ботки. Д ля получения древесной массы предпочитаю т перерабатывать
хвойную тонкослойную древесину, в которой преобладают длинные поздние
волокна с толстыми стенками, за счет чего увеличивается выход и повы­
ш ается качество массы.
П роизводство бурой древесной массы отличается тем, что балансы
перед дефибрированием пропариваю т под давлением. Таким способом
получаю т длинноволокнистую массу желто-бурого цвета с небольшим
количеством мелкого волокна. Д л я производства бурой древесной массы
60
использую т главны м образом ель, пихту, сосну и в меньш ей мере лист­
венную древесину.
Х и м и ческая древесная масса получается из балансовой древесины
п щ епы посредством ее предварительной обработки некоторыми хим ика­
тами под вакуум ом, п ропаривания и истирания в дефибрерах и между
дисками рафинеров. Е е преимущ еством по сравнению с белой массой
я в л яется возмож ность более полного использования лиственны х балансов
и разли чн ы х древесны х отходов, что расш иряет сырьевую базу Ц БП . При
этом получается древесная масса с высокими механическими пока­
зателям и.
П олуцеллю лоза и целлю лоза высокого выхода такж е являю тся полу­
ф абрикатам и бумаж ного производства, занимаю щ ими промежуточное
полож ение по выходу из исходного растительного сы рья и по своим хими­
ческим свойствам м еж ду химической древесной массой и целлюлозой нор­
мального выхода.
Н.
А. Г алеева (1970) исходя из опыта производства делит полуфабри­
каты высокого выхода па три группы : полуцеллю лозу, полуцеллюлозу
высокого выхода п целлю лозу высокого выхода. Выход из древесины
целлю лозы высокого выхода составляет от 55 до 65 %, полуцеллю лозы —
от 66 до 82% , а полуцеллю лозы высокого выхода — от 83 до 93% . Эти три
полуф абриката можно иолучпть в зависимости от вида сы рья следующи­
ми способами: сульфитны м, бисульфнтным, нейтрально-сульфитным,
сульф атны м , холодно-натронным.
Ц еллю лоза нормального выхода (45— 5 5% ) отличается от целлюло­
зы высокого выхода меньш им содерж анием лигнина. Она получается
аналогичны ми способами, однако процесс делигниф пкации происходит
в этом случае гораздо глубж е.
Ц еллю лозу получаю т из древесины натронным, сульфатны м и суль­
фитны м способами. В мировом масш табе в целлю лозно-бумажном произ­
водстве преобладает сульф атны й способ варки. С ульф итная варка приме­
н яется в различны х вари ан тах с использованием ряда оснований MgO.
Na20, (N H 4)20, а так ж е варки в одну или несколько ступеней. Наиболее
распространенной яв л яется ки слая бисульф итная варка, которая может
п рим еняться для переработки различны х пород древесины, включая
и высокосмолистые. Ц еллю лоза, полученная этим способом, предназначе­
на для химической переработки и для получения особо прочных бумаг
и картона. Этот способ позволяет получить целлю лозу, сходную но качест­
ву с сульф атной, но с большим выходом из древесины. Более подробные
сведения о волокнистых п олуф абрикатах и их применении для различных
видов бумаги и картона приведены в разделе «Некоторые бумагообразующ не свойства полуф абрикатов из лиственны х и хвойных пород».
Т аким образом, но способу получения волокнистую массу можно раз­
делить на четы ре основных группы : целлю лозу нормального выхода
и целлю лозу высокого выхода, полуцеллю лозу и древесную массу. Эти
группы различаю тся под микроскопом по внеш нему виду и степени делигниф икацип волокон. Д ля их определения прим еняется ряд гистохимиче­
ских реакций.
П одготовка образцов целлю лозы к исследованию з а т о ч а е т с я в уда­
лении остатков варочной ж идкости и растворенны х компонентов клеточ­
ной стенки, для чего образцы целлю лозы ки п ятят в течение 15—30 мин.
в 0 ,1 % -ном растворе соляной кислоты. Затем его зам еняю т дистиллиро­
ванной водой, доводят до кипения и разм еш иваю т в колбе, содержащей
несколько стеклян н ы х б^финок, до однородной массы.
П а предметное стекло помещ ают небольшое количество волокнистой
массы в 2 —3 каплях дистиллированной воды. Избыток воды удаляю т
с помощью фильтровальной бумаги. Осуш енные волокна окрашивают
61
реакти вам и в соответствии с методами, описанными ниж е. А нализ прово­
дят под микроскопом с увеличением 70 (объектив X 10, окуляр Х 7 ).
О тдельны е детали изучаю т при увеличении 140 и 420 (объективы
Х 20, Х 6 0 ). П росматриваю т не менее двух препаратов. Необходимо рас­
смотреть все волокна, находящ иеся на предметном стекле и произвести
подсчет в соответствии с приведенной ниж е методикой. И дентификация
волокон проводится по их морфологическим признакам п окраске. Если
какой то образец вы зы вает сомнения, то рассматриваю т дополнительный
п репарат для более точной характеристики.
П ри ориентировочном просмотре волокнистой массы из хвойных по­
род прим еняю т краситель м алахитовы й зеленый (3% -ны й водный раст­
в ор). Н а подготовленные волокна, находящ иеся на предметном стекле,
наносят 2 —3 капли раствора этого краси теля и хорошо перемешивают.
Ч ер ез 5 мин. краси тель отсасываю т фильтровальной бумагой, волокна
промы ваю т дистиллированной водой и рассматриваю т под микроскопом.
Ц еллю лоза нормального выхода состоит из мацерированны х целых воло­
кон (рис. 2 4 ), целлю лоза высокого выхода и полуцеллю лоза состоят из
целы х неповреж денны х волокон и пучков волокон, скрепленных остатка­
ми сердцевинны х лучей (рис. 25, 26). Д ревесная масса хвойных пород
состоит из грубых пучков волокон, разорванны х поперек, обрывков воло­
кон и целых слаборазработанны х волокон, а такж е фибриллярной мелочи.
Неоднородность древесной массы зависит от специфики сырья, прим еняе­
мого оборудования и реж имов получения. К ак пример приводим фотогра­
ф ии структуры древесной массы разной степени неоднородности (рис. 27,
28, 2 9 ).
Д ля определения групп и подгрупп волокон используют реакции
Х ерцберга и В изнера (И ванов, Зотова-С пановская, 1936; ГОСТ 7500-76).
Р еактив Х ерцберга п редставляет собой раствор хлор-цинк-йода, который
готовится следую щ им образом:
раствор
I — цинк хлористый, «ч.д.а.» — 50 г в 25 мл дистиллирован­
ной воды (плотность раствора 1,75— 1,82);
раствор 11 - к а л и н подпетый, « ч .д .а.» — 5,25 г, под металлический,
«ч.д.а» — 0,25 г в 12,5 мл дистиллированной воды.
Растворы I и JI см еш иваю т так: к 40 мл раствора I при непреры в­
ном перем еш ивании по каплям добавляю т 14 мл раствора II. Получен­
ную смесь переливаю т в сухой высокий цилиндр. Н а поверхность смеси
опускаю т небольш ой кристаллик йода и закры ваю т стеклянной пробкой пли
часовым стеклом. Этот раствор оставляю т в защ ищ енном от света месте
на 24 часа. После отстаивания осадка раствор сливаю т в капельницу из
темного стекла. Готовый раствор хлор-ципк-йода можно хранить не более
Рис.
24
Ц еллю лоза нормального иыхода из древесины
хвойны х пород, а — целлю лоза су л ьф и тн ая не­
б ел ен ая
Выборгского
ЦВК;
б — целлю лоза
с у л ь ф а тн ая н ебел ен ая опытной вы работки. Ув.:
а, б — 7X9.
62
Таблица tO
Определение групп
хиоПнпл
Общий вид под микро
скопом (окраска
ала
хитовым зелены м)
Разорван
кые попе
рок пучки
II0.10K0H.
обрывки
ВОЛОКОН. 0 7
ДОЛЬНЫе
целью пи­
ло кв и
лиственная
>иче* кам |
подгрупп
колокнпетых полуфабрикатов
Полу цгллю.има
Л|«*||(м м.щ м иеса
М г т » л и 1|.1 >ч<‘Н1 И
ii
хиП нли
л и етл ск п а н
о тдел ьн ы е
ц елы е в «люк
на, пучки во­
локон. обрыв
к п волокон
П учки т м и
коп скреп
лены
«ердцепт» лу
чдмн
Отдел 1 ВЫ1
целы»* по
локна, п у ч ­
ки волокон,
изредка обры вкп в о ­
локон
П учки ВОЛО­
скреп Л ен
ные клеткам и
о е ш ш е м я «у
ЧОЙ ОТДеЛЬг
НЮ волок пи
целы е. Есть
обрыики пуч
ков волокон
и отдельны х
волокон
КОН,
II'
\
1 IX» 1" '.1 III ИOK..I и 111,1\ п 1.1
1!- .11М.« И
О тдельны е
целы е во
локна, пуч
ки воло­
кон, и зр ед ­
ка обрывки
волокон
л и е п еннам
Ц еллш лола
хь ой н аи
О тдельны е в о О тдельные
локна. пучки целые во
н з нескольких локна
волокон, чле­
ники сосудов,
к 1етк II серд
п евин лучен
Отдельные
целы е волок­
на, членики
сосудов. Еди
ничны е пуч
KII ПОЛМКОП
Сине--фио­
Смеш анная
буро ф иолето­ летовая
вая
‘I'll-
Нет
О краска волокон расгпором
хлсУр цинк-йода
1 реактив Х гр ц б е|га )
Светло я .ел
т ая н свет
ло-фиоле
тпиая
Очень слпбоф п олетовая
окраска, о сп а
в н а я мас­
са бурая
С м еш анная
переходн ая
желт* (-фио­
лето вая
Переходили
Ф иолетовая
от ж елтой к
ф|!п. И'ТнИпП II
бурой
О краска полою ж хвои
I1IJX Пмрод
[Створом
ф .ю роглю цпиа с соля­
ной кислотой [реактив
И и зн ер а 1
Я рко-м а hi
н«»вая
Нет
Розовая
Нет
Слабо ро
зовая
Н ет
О краска волокон лист
венных пор д раство
рои п ерм ан ган ата к а ­
т я с ам м иаком ipeai>
1 ив М еуле)
Нет
К р асн ая
Нет
Св *(1 ю корлч
Нет
С ветло-корич­ Нет
невая
lie пап
л и сто гн л л и
Нет
'I- 1.
Светло корич*
не на и
т е с т и месяцев в темном месте в склян ке из темного стекла с при­
тертой пробкой. К ачество раствора необходимо проверять по образцам
бумаги, сюстоящей из смеси хлопковых, целлю лозны х волокон и волокон
древесной массы.
Н а подготовленные волокна, находящ иеся на предметном стекле,
наносят 2 — 3 капли раствора хлор-цпнк-йода, хорошо перемешивают
п покры ваю т покровным стеклом. И збы ток раствора хлор-цинк-йода уда
ля ют слегка увлаж ненной бумагой. Р езультаты , полученные при
исследовании образцов, окраш енны х раствором хлор цинк-йода, сравни­
ваю тся с данны ми, приведенным и в табл. 10 и с цветными иллю­
страциям и.
Д ревесная масса имеет светло-ж елтую и светло-фиолетовую окраску
(рнс. 3 0 ), полуцеллю лоза — смешЯВную переходную ж елто фиолетовую
(рис. 3 1 ), целлю лоза высокого выхода — грязно-фиолетовую (рис. 31),
целлю лоза нормального выхода -сипе-фиолетовую (рис. 32).
Степень делигнпф икации волокон, полученных пз древесины хвой­
ных пород, определяю т с помощью реактива В пзнера , приготовленного
следую щ им образом:
раствор 1 — 5 — 10% -ны й раствор флороглю цина в 70% -ном спирте;
раствор II — концентрированная соляная кислота.
Подготовленные волокна помещ аю т па предметное стекло, наносят
2 — 3 капли раствора флороглю цина и одну каплю концентрированной
соляной кислоты. Через минуту волокна осуш аю т фильтровальной бума­
гой, зам еняю т флороглюцпп с кислотой I—2 каплями дистиллированной
воды п накры ваю т покровны м стеклом.
Д ревесная масса окраш и вается в ярко-м алиновы й цвет, иногда с бу­
рым оттенком (рис. 33 а), полуцеллю лоза — в розовый (рис. 33 б ) , цел­
лю лоза высокого выхода — в слабо-розовый, волокна нормальной цел­
люлозы не окраш иваю тся.
Д ля определения общего вида полуф абрикатов ив лиственны х пород
прим еняю т, как и для хвойных полуф абрикатов, краситель малахитовый
зелены й (см. вы ш е). Д ревесн ая масса из лиственны х пород состоит из
обрывков пучков волокон, целы х и раздробленны х волокон, члеников
сосудов и ф ибриллярной мелочи (рис. 34 а, б). Полуцеллюлоза из дре­
весины лиственны х пород состоит из целых волокон н члеников сосудов,
соединенны х в пучки, и отдельных волокон (рнс. 35 а). Целлю лоза вы­
сокого выхода состоит из пучков неразорванны х волокон и целых отдель­
ных волокон (рис. 35 б). Ц еллю лоза нормального выхода — из отдельных
целы х волокон, члеников сосудов п клеток сердцевинны х лучей. Целлю ­
лозу из осиновой древесины легко отличить от целлюлозы из березовой
древесины по строению перфораций члеников сосудов и по строению нор
на стенках члеников сое.удов (рис. 36).
Д ля определения групп и подгрупп листвен пых полуфабрикатов ис­
пользую т реакти вы Херцберга и М еуле (И ванов, Зотова-Спановская,
1936). Р езу л ьтаты исследования приведены в табл. 10. Степень делигниф п кацин волокнистой массы хорошо определяется по реакции с хлорц пик-йодом.
1. Д ревесн ая масса хим ическая нейтрально-сульф итная лиственная
окраш и вается в ж елты й цвет (рис. 37 а).
2. П олуцеллю лоза сульф и тная лиственная имеет оттенки от желтого
до коричнево-фиолетового цвета (рис. 37 б).
3. 11,еллюлоза высокого выхода лиственная окраш ивается в буро­
фиолетовый цвет (рис. 38 а).
4. Ц еллю лоза сул ьф атн ая Якуэная лиственная имеет темно-фиолето­
вую окраску (рис. 38 б).
Д л я установления степени делигниф нкащ ш массы из лиственных по­
род употребляется такж е и реакц и я М еуле (иерм анганатная реакция),
растворы для которой готовят следую щ им образом:
I — 1% -ны й раствор кали я марганцевокислого;
II — 10% -иы й раствор соляной кислоты;
111 -2 5 % -н ы й аммиак.
Волокна помещ аю т в 1% -ны й раствор марганцевокислого калия на
5 мин. Затем промы ваю т 1 0 % -ной соляной кислотой в течение 2 мин.
У далив кислоту, на волокна наносят 1—2 капли 25% -ного аммиака:
одревесневш ие части окраш иваю тся в интенсивно-красный цвет, неодре­
весневш ие — в темно-коричневый, т. е. даю т реакцию окраш ивания
только с 1% -ным раствором марганцевокислого калия.
В результате реакции группы волокон окраш иваю тся следующим об­
разом:
1. Д ревесн ая масса нейтрально-сульф итная химическая листвен ная—
в красны й цвет (рис. 39 а).
2. Д ревесн ая масса химическая листвен ная — в красно-коричневый
цвет (рис. 39 б).
3. П олуцеллю лоза бисульф итная лиственная — в светло-коричневый
цвет (рис. 40 а).
4. Н ебеленая целлю лоза сульф итная лиственная — в темио-коричпевый цвет (рис. 40 б).
С ледовательно, при определении групп и подгрупп волокон главным
критерием яв л яется степень делигнпф икации волокна, которая опреде­
л яется с помощью трех приведенны х выш е гистохимических реакций.
При этом необходимо обязательно учиты вать структурны й состав об
р азц а, т. о. преобладаю т лн в нем отдельные, хорошо делпгннфицированные волокна (целлю лоза нормального выхода) или пучки плохо делиги*
фицироваины х волокон, обрывки пучков волокон (древесная м асса). По­
луцеллю лоза и целлю лоза высокого выхода занимаю т промежуточное
полож ение. П ринадлеж ность древесной массы, нолуцеллюлозы и целлю ­
лозы высокого выхода к хвойным или лиственны м породам определяется
с помощью реактива В изнера (хвойны е породы) и реактива Меуле (лист­
венны е породы ).
Рис. 25
Ц еллю лоза
высокого выхода
из древесины
л иствен ни цы , « — целлю лоза би сульф итн ая; 6 ц еллю лоза сульф атн а». О пы тны е выработки.
Ув.: а, б — 7X 9.
Г.р
Рис. 26
П олуц еллю лоза из древесины листиеннпцы. а
п олуцеллю лоза би су л ьф и тн ая; б
полуцеллю ­
лоза
су л ьф атн ая. О пы тны е выработки. Ув.:
а, б — 7x9.
US
Рис. 27
Д р ев есн ая м асса б ел ен ая из древесины хвой­
ны х пород, а - - С оликамского Ц БК , разр ы вн ая
д л и н а - 2737 м, помол 70°ШР; ф р акц и онн ы й сос­
тав: I — очен ь гр у б ая — 29, II — грубая — 13,
111 — ср ед н я я — 8, IV — м е л к а я — 40% ; б — Балах н и н ско го Ц БК , р азр ы в н а я длина
3700 м,
помол 75°ШР, ф р акц и о н н ы й состав I - 42,4, II —
11,4, I I I - 3,4, IV - 42,8%. Ун.: а, б - 7X 9.
Рис. 28
Д р ев есн ая
н ы х пород,
на 2650 м,
р а зр ы в н а я
72
м асса б ел ен ая из древесины хвой­
а - К ам ского Ц БК , р азр ы вн ая дли­
помол 67°ШР; б — П ермского Ц БК .
д л и н а — 2300 м, помол 66°ШР. Ув.:
а, б — 7 x 9 .
Рис. 29
Д ревесная м асса б у р ая из древесины хпойных
пород, а — Н оволялинского Ц БК , м арки «А»,
р а зр ы в н а я д л и н а — 2800 м, помол 52°ШР; б —
Б ал ах н и н ско го Ц БК . Ув.: а, б — 7 x 9 .
74
Рлс. 30
Р е а к ц и я Х ерцберга (х лор-ц и нк-й од), древесная
м асса хво й н ая, а - - Л яскельского Ц Б К
окраска
ж елтая;
б -- Б алах н и н ско го
Ц Б К - окраска
ж е л т а я , отдельны е волокна ф иолетовы е. Ув.:
а, 6 — 7 x 9 .
76
Рис. 31
Р е а к ц и я Х ерцберга (хлор-цннк-йод). а — нолуцоллю лоза х в о й н ая с у л ь ф атн ая — о краска пе­
рех о д н ая
от
ж елто й
к
фиолетовой;
б—
ц еллю лоза х в о й н ая высокого вы хода — окраска
ф и о л ето вая. О пы тны е вы работки. Ув.: а, б —
7X 9.
а
б
Рис. 32
Р еа к ц и я Х ерцберга (х лор-ц н нк-й од). а
цел­
лю лоза х в о й н ая су л ьф и тн ая н ебелен ая Выборг­
ского Ц Б К - о кр аска ф иолетовая; б — целлю ло­
за х в о й н ая су л ь ф атн ая бел ен ая Б айкальского
Ц Б К - о к р аск а сине-ф иолетовая. Ув.: а, б - - 7хУ.
80
и
б
Рис. 33
Р е а к ц и я с ф лороглю цш ю м . а — древесн ая мас­
са х в о й н ая Л яск ел ьско го Ц Б К
о кр аска я р ко ­
м ал и н о вая; б — п олуц еллю лоза хвойн ая суль­
ф а т н а я - о к р аск а розовая. Ув.: а, б — 7X 9.
82
Рис. 34
Д ревесная м асса и з древесины листвен ны х по­
род. я — общ ий вид; б — обры вки пучков воло­
кон в древесн ой массе. О пы тны е выработки.
Ув.: а, б — 7X 9.
84
Рис. 35
П олуц еллю лоза (а) и целлю лоза высокого вы ­
хода (б) и з древеси ны листвен н ы х пород. П уч­
к и волокон и отдельны е волокна. О пытные вы ­
работки. Ув.: а, б — 7X 9.
86
Рис. 36
Ц еллю лоза су л ь ф а тн а я нормального выхода из
древеси ны листвен н ы х пород, а — из осины,
чл ен и ки сосудов с округлой перф орацией; б из березы , чл ен и ки сосудов с лестничной пер­
ф орацией. Ув.: а, б — 7X9.
88
Рис. 37
Р е а к ц и я Х ерцберга (хл о р -ц и нк-й о д). а — дре­
в есн ая м асса х и м и ч еск ая нейтральн о-сульф и т­
н а я л и с т в е н н а я — о кр аска ж е л т а я ; б — полуцелл ю лоза с у л ь ф и тн ая л и ств ен н ая — о кр аска пе­
р ех о д н ая от ж елто й до фиолетовой. Ув.: а, б —
'
7X 9.
90
Рпс. 38
Р е а к ц и я Х ерцберга (хлор-цпнк-йод). а — целлю ­
л о за вы сокого вы хода л и ств ен н ая — о краска бу­
р о-ф и олетовая; б — с у л ь ф а тн а я белен ая лист­
в е н н а я ц елл ю л о за — о к р аск а тем но-ф иолетовая.
Ув.: а, б — 7 x 9 .
Рис. 39
Р е а к ц и я М еуле. а — др евесн ая м асса н ейтраль­
н о -су л ьф и тн ая х и м и ческ ая л и ств ен н ая — окрас­
к а к р а с н а я ; б — древ есн ая м асса хим ическая
л и с т в ен н ая — о к р аск а к расно-кори чневая. Ув.:
а, б — 7 x 9 .
94
Рис. 40
Р е а к ц и я М еуле. а — полуц еллю лоза бнсульфитн а я л и с т в е н н а я — о краска
светло-коричневая;
б — ц елл ю л о за н еб ел ен ая су л ьф и тн ая листвен­
н а я — о к р аск а тем но-коричневая. Ув а, б —7X 9.
7 2551
ГИСТОХИМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ВОЛОКНИСТЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ
ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ХВОЙНЫХ ПОРОД
Р ан ее прим енявш ийся метод ан ал и за полуфабрикатов, полученных
при разн ы х способах варки с помощью специфических окрасок, назы вал­
ся микрохимическим. Однако в дальнейш ем под этим термином стал пони­
м аться анализ химического состава микрообразцов. В отличие от него
изучение локали зац и и и состава отдельны х химических веществ в клет­
ках и ткан ях с использованием различны х красителей в настоящ ее время
носит н азван ие гистохимического анализа.
С ледует отметить, что д л я разли чи я породного состава возможности
гистохимического ан ал и за ограничены . С его помощью можно отличить
древесину хвойны х пород от древесины лиственны х, для чего при
готовляю т свеж ий 1% -ны й раствор перм анганата калия, щ епу опускают
в него на 2 мин. и затем переносят в 12% -ны й раствор соляной
кислоты н а 1 мин. Потом ее помещ аю т в 1% -ны й наш аты рны й спирт.
Д ревесина хвойны х пород ж елтеет, в то врем я как древесина лиственных
окраш и вается в красн ы й цвет с разны м и оттенками. Можно ограничиться
просто нанесением капель указан н ы х растворов на щепу.
Подобным образом отличить древесину по родовому признаку, напри­
мер ель от сосны или лиственницы , не п редставляется возможным. Гисто­
химический ан али з основан на способности древесного волокна давать
определенную окраску при взаимодействии специфических химических
реагентов с каким-либо компонентом стенки волокна. Процесс варки из­
меняет хим ический состав волокон. Происходит их делигннф икация, ч а­
стичное удаление гемицеллю лоз и другие изменения. Путем подбора со­
ответствую щ их реагентов с помощью микроскопа можно различить по
окраске полуф абрикаты разн ы х способов варки, например сульфатную
целлю лозу от сульф итной и беленую от небеленой.
Д ля этих целей в настоящ ее врем я разработано ряд методик, но они
не дают однозначной идентиф икации волокна н требуют обязательной
проверки результатов на заведомо известны х образцах целлюлозных
волокон.
Х орош ие результаты для отличия беленых и небеленых целлюлозных
волокон дает метод Зеллегера, которы й заклю чается в обработке волокон
см еш анны м раствором н итрата кальц ия и йода.
Готовится два раствора:
1 — 100 г кальц и я азотнокислого в 90 мл дистиллирован­
ной воды;
II — 1 г й о д а + 5 г кал и я йодистого в 50 мл дистиллирован­
ной воды.
98
\
Раствор I см еш иваю т с 3 мл раствора II и небольш им избытком сме­
си окраш иваю т волокна в течение 3 —5 мин. Н аблю даю тся следующие
окраски:
1) целлю лозны е волокна небеленые окраш иваю тся в лимонно-ж ел­
тый цвет;
2) волокна беленые — в розовый с фиолетовым оттенком.
Определение волокон беленой и небеленой целлю лоз можно прово­
дить так ж е по методу, рекомендуемому ГОСТом 7500-76 (4.6). Готовят
следующие растворы :
раствор
I — кали й ж елезосинеродисты й 3,3 г в 100 мл дистиллиро­
ванной воды;
раствор II — ж елезо хлорное 2,7 г в 100 мл дистиллированной воды;
раствор I I I — бензопурпурип 4 В 0,5 г в 100 мл 50% -ного этилового
спирта.
С меш иваю т в равн ы х пропорциях раствор I и раствор II. В эту смесь
помещают волокна на предметном стекле и хорошо перемеш иваю т. Ч ерез
2 мин. волокна осуш аю т ф ильтровальной бумагой, промываю т дистиллиро­
ванной водой и вновь осуш аю т, после чего наносят раствор II I и выдер­
живаю т в течение 1 мин. После этого избы ток раствора удаляю т фильтро­
вальной бумагой и промы ваю т дистиллированной водой. Окрасивш иеся
волокна просматриваю т в 2 —3 кап л ях дистиллированной воды под микро­
скопом. В олокна беленой целлю лозы окраш иваю тся в розовый цвет, не­
беленой — в синий (рис. 41 а, б ) .
Наиболее простым и быстрым способом отличия небеленых сульф ит­
ных и сульф атн ы х целлю лозны х волокон явл яется окраска малахитовым
зеленым. Готовится насы щ енны й водный раствор малахитового зеленого,
в который добавляется несколько капель концентрированной уксусной
кислоты (на 50 мл раствора 5 — 10 капель ки слоты ). Н а предметном стек­
ле небольш ое количество целлю лозы обрабаты ваю т несколькими кап л я­
ми реакти ва в течение 3 —5 мин., тщ ательно перемеш иваю т волокна. И з­
быток реакти ва удаляю т ф ильтровальной бумагой, затем волокна промы­
вают дистиллированной водой до исчезновения окраски и исследуют под
микроскопом. Следует обратить внимание на интенсивное окраш ивание
данным красителем зам ы каю щ ей мембраны окайм ленны х пор у небеле­
ных сульф итны х и бисульф итны х целлю лозны х волокон хвойных пород
(рис. 4 2 ). К лем м (цит по K orn, B u rg staller, 1953) назвал эти окраш енные
мембраны окайм ленны х пор «глазками». Р ан ее этим признаком пользова­
лись для отличия сульф итны х целлю лозны х волокон от сульфатны х, у ко­
торых подобная окраска отсутствует. Однако при изготовлении бумаги
волокно подвергается многочисленным физическим и механическим воз­
действиям, и зам ы каю щ ая мембрана обычно разруш ается, в связи с чем
данный п р и зн ак в сущ ествую щ ей п ракти ке редко учиты вается.
Л п гн и ф и кац и я зам ы каю щ ей мембраны поры, вы явленн ая указанны м
красителем, имеет значение и при варке древесной щ епы, так как через
поры проникаю т в основном варочны е растворы . Л игнин затрудняет про­
никновение ж идкостей, и это мож ет яви ться одной из причин зам едлен­
ного процесса варки сульф итны м способом.
С ущ ествую т так ж е и другие методы, из которы х большинство иссле­
дователей реком ендует метод Л офтон-М еррит (K orn, B urgstaller, 1953).
Подробное описание этого метода и всех его модификаций приводится
в ряде руководств по испытанию целлю лозы и бумаги (Иванов, ЗотоваС пановская, 1936; ГОСТ 7500-76). Но наш им наблю дениям, наиболее н а­
дежные результаты дает этот метод в модификации Висбарга (Korn,
B urg staller, 1953), согласно которому готовят три раствора:
99
раствор
раствор
раствор
I — 1% -ны й водный фуксин;
JI — 2% -ны й водный м алахитовы й зеленый;
I I I — 0 ,5 % -н ая солян ая кислота (1,35 мл конц. HCL
в 100 мл дистиллированной воды).
Д л я окраски составляю т смесь из 4,4 мл раствора I, 2,2 мл раствора
II и 20 мл раствора II I . Объем смеси доводят до 100 мл дистиллирован­
ной водой. Смесь необходимо чащ е обновлять и перед употреблением
встряхивать.
О краш ивание производят кипячением небольшой пробы волокон
в течение 1—2 мин. в стакан чике с 5 — 10 мл приготовленной смеси. З а­
тем волокна переносят на сито, промываю т, помещ аю т на предметное стек­
ло и рассм атриваю т под микроскопом. При этом наблю даю тся следующие
окраски: целлю лозны е волокна сульф итны е — синие, иногда с фиолето­
вым оттенком; сульф атны е — зелено-голубые (рис. 43 а, б). Следует обра­
тить особое вииманне на так назы ваем ы е «глазки».
Д ругим методом, пригодным для определения волокон небеленой
хвойпой сульф итной и сульф атной целлю лоз, явл яется метод, рекомендуе­
мый ГОСТом 7500-76 (4.9), согласно которому готовят следующие
растворы :
раствор
1 — малахитовы й зелены й — 2 г в смеси 80 мл дистиллиро­
ванной воды и 20 мл 96% -ного спирта;
раствор I I — основной ф у к с и н — I г в смеси 80 мл дистиллирован­
ной воды и 20 мл 96% -ного спирта;
раствор I I I — сол ян ая кислота — 0,1% -ны й раствор.
Р аствор I и раствор 11 см еш иваю т в отношении 1 : 2, в смесь добав­
ляю т раствор II I . Этой смесью обрабаты ваю т волокна на предметном стек­
ле в течение 1 мин., затем тщ ательно промывают дистиллированной во­
дой. В олокна распределяю т в 2 — 3 кап л ях дистиллированной воды и н а­
кры ваю т покровны м стеклом. Избыток воды удаляю т фильтровальной
бумагой.
В олокна небеленой хвойной сульфитной целлю лозы окраш иваю тся
в темно-малиновы й или фиолетовый цвет, хорошо выделяю тся яркоокраш енны е «глазки»; волокна небеленой хвойной сульфатной целлюлозы
окраш иваю тся в сине-зелены й цвет, «глазков» нет.
М ожно рекомендовать так ж е окраску волокон Суданом III. Этот ме­
тод, разработанны й К леммом (цнт. по Korn, B u rgstaller, 1953), основан
на том, что в сульфитной целлю лозе содерж ится больше смолы, чем
в сульф атной: если в сульф итной содерж ание смолы колеблется до
1,5—2,0% , то в сульф атной оно значительно меньше (0,2—0 ,3 % ). Готовят
насы щ енны й раствор С удана II I в смеси, состоящ ей из трех частей 96% ного спирта и одной части воды. К двум частям готового раствора добав-
Рис. 41
Р е а к ц и я по ГОСТу 7500-76 (4.6). а — целлю лоза
с у л ь ф и т н а я б ел ен ая хвойн ая А рхангельского
Ц Б К — о к р аск а розовая; 6 — целлю лоза суль­
ф итная
н еб ел ен ая
.хвойная
Б алахнннского
Ц Б К - о кр аска си няя. Ув.: а, б — 7X 9.
100
ляю т одну часть глицерина. Этот краситель соверш енно не поглощается
волокнами, а ф и ксируется лиш ь смолой, заключенной внутри волокон
и в кл етках сердцевинны х лучей. Смола окраш ивается в красный цвет
и имеет под микроскопом вид мелких цепочек, расположенны х по длине
волокна п в кл етках сердцевинны х лучей. В сульфитной и бисульфитной
целлю лозе см оляны е вклю чения наблю даю тся очень часто, а в сульфат­
ной и натронной таких цепочек почти пе встречается.
Р езу л ьтаты приведенны х выш е методов отличия сульфитны х от суль­
ф атны х
небелены х
хвойны х целлю лозны х
волокон
представлены
в табл. 11.
Табл и ц а 11
Идентификация сульфитных и сульфатных небеленых целлюлозных волокон
хвойных пород
В и д ы ц е л л ю л о з и их о к р а с к а
Методы ок р аш и ван и я
волокон
Л оф топ -М ерри т
(В исбарг)
сульфитная, бисульфитная
С ине-ф иолетовая,
товы е «глазки»
ф иоле­
сульфатная, натронная
Зелено-голубая,
нет
«глазков»
ГОСТ 7500-76 (4.9)
Т ем н о-м али новая или
ф и о л ето вая, я р ки е «глаз­
ки»
С ине-зеленая, «глазков»
нет
М алахи товы й зелены й
З е л е н а я и светло-зеле­
н ая, тем н о-зелен ы е
«глазки»
С ветло-зеленая и
н ая, «глазков» нет
С удан III
О чень часто встречаю т­
с я волокна и к л етк и серд­
ц еви н н ы х л у ч ей со смо­
л ян ы м и
вклю чен иям и ,
окраш ен ны м и
в
к р ас­
н ы й ц вет
С моляны е вклю чения
встречаю тся гораздо реж е
зеле­
Беленые целлюлозные волокна очень трудно различать по способу
варки. Н аиболее надеж ны м методом явл яется метод Стокера и Дюранта
(S toker, D u ran t, 1946). Метод основы вается на различии в капиллярны х
структурах сульф итны х и сульф атны х беленых целлю лозны х волокон.
Ц еллю лозны е волокна окраш иваю т раствором красителя основного
оранж евого или акридинового орапжевого с последующей обработкой
хлор-цинк-йодом и набуханием в смеси растворов хлористого пинка и хло­
ристого кальц ия. П ри этом волокна сульфитной целлю лозы приобретают
ж елтую и коричневато-ж елтую окраску, сходную с цветом самого акриди­
нового оранж евого (рис. 4 4 а) . В олокна сульфатной целлюлозы окра­
ш иваю тся в синий цвет вследствие образования синего целлюлозно-
Рис. 42
Ц еллю лоза б и су л ьф и тн ая н ебел ен ая из древеси­
ны л и ствен н и ц ы даурской. В ы деляю тся окра­
ш ен ны е м ем бран ы о к айм лен н ы х пор («глазки»)
на во ло кн ах из р ан н ей (а) и поздней (б) дре­
весины . К р аси тел ь м алахи товы й зелеггый. Ув.:
а, б — 7X 90
102
йодного ком плекса (рис. 44 б). Растворы д ля этого метода окрашивания
готовят следую щ им образом:
раствор
раствор
I — 0,7 г основного оранжевого или акридинового оранже­
вого в 50 мл дистиллированной воды, 50 мл 96%-ного
спирта (краситель растворяется в воде, затем добавля­
ется сп и рт);
II — 0,02 Н соляная кислота;
раствор I I I — хлор-цинк-йод (приготовление раствора было описано
в ы ш е );
раствор IV — 50 г хлористого ц инка (прокаленного), 15 г хлористо­
го кальц и я (безводного) доводят в объеме до 100 мл
дистиллированной водой и добавляю т 0,5 мл 0,02 Н
соляной кислоты.
Р еактивы хран и ть не более двух месяцев.
И сследуемы й образец целлю лозы необходимо предварительно проки­
пяти ть
в течение 1 ч аса в подкисленной воде (4 капли конц. соляной
кислоты на 50 мл дистиллированной воды ),
затем отфильтровать подкис­
ленную воду, зам енить ее дистиллированной, довести до кипения и раз­
м еш ать в колбе до однородной суспензии.
П редметное стекло нагреваю т до 2 1 °С. Это можно легко сделать, по­
местив стекло на специальны й медный столик, погруж енны й в водяную
баню, поддерж иваю щ ую необходимую тем пературу. Тем пература всех
красителей так ж е долж на быть близкой к 21°. В олокна покрывают избы­
точным количеством раствора I, вы держ иваю т в течение 1 мин., высуши­
ваю т чистой ф ильтровальной бумагой, промываю т один раз раствором
II и затем высуш иваю т. Д обавляю т достаточное количество раствора III,
чтобы покры ть волокна, вы держ иваю т в течение 30 сек. и осушают. На
конец, добавляю т одну каплю раствора IV, накры ваю т покровным стек­
лом и ж дут, пока не появится окраска (1 —2 м и н .), после чего препарат
просматриваю т под микроскопом. Отличие волокон становится затрудни­
тельны м через 30 мин., в связи с исчезновением окраски. Наблюдаемые
окраски приведены в табл. 12.
У довлетворительны е результаты по идентиф икации беленых сульфит­
ны х и сульф атны х целлю лоз, по наш им данным, дает метод, приведен-
Рис. 43
Р е а к ц и я Л офтон-М еррит, а — ц еллю лоза суль­
ф и т н а я н ебел ен ая х в о й н ая Выборгского ЦБК,
видны «глазки» — о краска си н еватая; б — цел­
лю лоза с у л ь ф а тн а я н ебел ен ая х войн ая Соломбальского Ц Б К , о кр аска бледно-зеленая. Ув.:
а, б — 7x9.
104
Рис. 44
Р е а к ц и я С токера-Д ю ранта, а - ц еллю лоза хвой­
н а я с у л ь ф и т н а я бел ен ая А рхангельского Ц Б К —
о к р аск а сл або -ж ел тая; б — целлю лоза хвойная
с у л ь ф а тн ая б ел ен ая Б ай кал ьск о го Ц БК — окрас­
к а си н яя. Ув.: а, б — 7X 9.
Таблица
12
И д ен ти ф и к ац и я ц еллю лозн ы х полокон по м етоду С токера-Д ю ранта
Виды целлю лоз
Окраска
С ульф и тны е
н еб ел ен ая
От
средне-
до тем н о-янтарн ой
б ел ен ая
Б л ед н а я р ы ж ев ато -к о р и ч н ев ая
вътсокобелепая
С ветло-синяя, бледнеет за 1—2 мин. и и зм ен я­
ется до бледно р ы ж евато-коричневой
С ул ьф атн ы е
н ебел ен ая
От грязн о-серой , почти черной, до грязн о-тем ­
н о-зеленой (защ итн ой )
б ел ен ая
в ы со к ая
б ел ен ая
С ин яя
ал ь ф а-
От
бледно синей
до
синей
цый в ГОСТе 7500-65 (4.8). Растворы для окраш ивания по этому методу
готовят следую щ им образом:
раствор
раствор
I — 0 ,4 % -н ая солян ая кислота — 30—35 мл;
II — основной ф уксин — 0,7— 1,0 г в 100 мл дистиллирован­
ной воды;
раствор I I I — 0,02 II соляная кислота;
раствор IV — хлор-цинк-йод;
раствор V — цинк хлористы й «ч.д.а».— 50 г, кальций хлористый
(кристаллический) — 15 г в 100 мл дистиллированной
воды и 0,02 II соляная кислота — 0,5 мл.
Н авеску образца (около 0,05 г) опускаю т в нагреты й до кипения
раствор I и ки п ятят в течение 15 мин. Затем кислоту сливают, образец
промы ваю т холодной дистиллированной водой, затем погружаю т в кипя­
щую дистиллированную воду и ки п ятят в течение 1 мин.
Небольш ую часть образца переносят на предметное стекло, расщ еп­
ляю т на отдельны е волокна и осуш аю т с помощью фильтровальной бу­
маги. Н а волокна наносят 2 —3 капли раствора II и хорошо перемеш ива­
ют. Ч ерез 1 мин. волокна осуш аю т фильтровальной бумагой и промывают
в течение 15 сек. раствором II I , которы й такж е удаляю т фильтровальной
бумагой. В заклю чение наносят на волокна 2 —3 капли раствора V и тщ а­
тельно перем еш иваю т. По истечении 1 мин. волокна накры ваю т покров­
ным стеклом. И зли ш ек раствора удаляю т фильтровальной бумагой. Во­
локна сульф итной целлю лозы окраш иваю тся в светло-красный цвет,
сульф атной — в синий или сиреневы й (рис. 4 5 ).
П ри идентиф икации беленых сульф итны х и сульфатны х целлюлоз
хорош ие результаты дает так ж е окраш ивание волокон красителями м ала­
хитовы м зелены м или Суданом II I. Способ приготовления красителей
и методика о краш и вани я волокон были описаны выше, По птому методу
за основу берется окраш ивание содержимого клеток сердцевинных лучей,
которое впервые наблю дал К лемм (цит. по K orn, B urgstaller, 1953). К лет­
ки сердцевинны х лучей в сульфитной целлю лозе сохраняю т остатки
смол и жиров, которы е окраш иваю тся малахитовы м зелены м в темно-зе­
лены й цвет, а Суданом I I I — в оранж евы й. К летки сердцевинны х лучей
108
благодаря интенсивной окраске отчетливо вы деляю тся на фоне бесцвет­
ных волокон. В беленой сульф атной целлю лозе клетки сердцевинных лу­
чей, к ак правило, свободны от содержимого и не окраш иваю тся.
При достаточном навы ке обработка препаратов таким известным ре­
активом, к ак хлор-цинк-йод, такж е дает возможность различать сульфит­
ные целлю лозны е волокна от сульф атны х по определенным признакам.
В сульф итной целлю лозе на волокнах, окраш енны х в светло-синий
цвет, часто наблю дается отчетливо вы раж енное «жилкование» темных
тонов сетчатой структуры . Подобное «жилкование» имеется не на всех
волокнах и не всегда ярко вы раж ено, но на сульф итны х встречается н а­
много чащ е, чем на сульф атны х. К летки сердцевинны х лучей в сульфит­
ной целлю лозе нередко окраш иваю тся в ж елты й цвет, а в сульфатной
целлю лозе подобной картины не наблю дается.
Р езу л ьтаты наиболее надеж ны х методов окраски и признаки, помо­
гаю щ ие идентиф ицировать волокна беленой целлюлозы по способам вар­
ки, сведены в табл. 13.
Т а бл и ца 13
Идентификации сульфитных и сульфатных беленых целлюлозных подокон
хвойных пород
Л и д ы б е л е н ы х х в о й н ы х ц е л л ю л о з и их о к р а с к а
М е т о д ы о к р а ш и н гш и н
волокон
сульф итная, бисульфитнан
сульфатнам, патронная
Б л е д н а я,
ры ж евато -ко ­
р и чн евая
П лодно-красная
С иняя, светло-синяя
М алахи товы й нелепы й
П олокна бесц ветны е, час­
то встречаю тся к л етки
сердц еви н н ы х лучей , ок­
р аш ен н ы е в зел ен ы й цвет
В олокна бесцветны е, к л ет­
ки сердцевинны х лучей
беи содерж имого, не окра­
ш ены
С удан III
С одерж им ое кл ето к серд­
ц еви н н ы х л у ч ей о к р аш е­
но в о р ан ж ев ы й цвет
К летки
сердцевинны х
л у ч ей без содерж имого,
не окраш ен ы
Х лор-цник-йод
Ч асто встр ечается «ж ил­
кование» сетчатой ф ор­
мы. Т аки е волокна о к р а­
ш ен ы в тем н о-ф иолето­
вые топа
«Ж илкование»
ся редко
(;токо ра—Д ю ра ита (а к р и ­
диновы й оран ж ев ы й )
ГОСТ 7500-05 (4.8)
Ф укси н основной
С ин яя или си реневая
встречает­
К ак видно из этого раздела, сущ ествует целы й ряд гистохимических
реакций для идентиф икации различны х видов полуф абрикатов из дре­
весины хвойны х пород. Д ля точного определения того или иного вида
целлю лозы необходимо прим енить каж дую и з приведенных реакций.
109
Рис. 45
Р е а к ц и я по ГОСТу 7500-65 (4.8). а — целлю лоза
су л ь ф и т н а я б ел ен ая х во й н ая А рхангельского
Ц Б К — о к р аск а светло -кр асн ая; б — целлю лоза
с у л ь ф а тн а я
б ел ен ая
х во й н ая
Б ай кальского
Ц Б К — о к р аск а си няя. Ув.: а, б — 7X9.
ГИСТОХИМИЧЕСКИЙ АН АЛ И З ВОЛОКНИСТЫХ ПОЛУФАБРИКАТОВ
ИЗ ДРЕВЕСИНЫ ЛИСТВЕННЫХ ПОРОД
Р азли чн ы е полуф абрикаты из древесины лиственны х пород также
можно идентиф ицировать с помощью гистохимических реакций. Часть
этих р еакц ий уж е упом иналась в предыдущ ем разделе для хвойных по­
род, д ругая яв л яется специфической только для лиственных.
Д ля определения беленых и небеленых волокон из лиственны х пород
хорош ие р езультаты дает метод, приведенны й в ГОСТе 7500—7(5 (4.6).
М етодика приготовления растворов п окраш ивание ими волокон дана
в преды дущ ем разделе. В олокна беленой целлю лозы окраш иваю тся в ро­
зовый цвет с красноваты м оттенком, небеленой — в сине-голубой
(рис. 4(5 а, б).
Д ля идентиф икации небеленых сульфитных и сульфатных целлюлоз­
ных волокон используется метод, описанны й в ГОСТе 7500-7(5 (4.10.) По
этому методу готовят следую щ ие растворы:
раствор
I — алю миний хлористы й — 40 г в 100 мл дистиллирован­
ной воды (плотность раствора 1,15);
раствор II — кальций хлористы й кристаллический
100 г в 100 мл
дистиллированной воды (плотность раствора 1,36);
раствор I I I - хлор-цинк под.
П а волокна наносят две капли раствора I, через 30 сек. к нему при­
бавляю т одну каплю раствора II и ещ е через 30 сек. — две капли раство­
ра хлор-цинк-йода; после прибавления каж дого раствора волокна тщ а­
тельно перем еш иваю т. П риготовленны й препарат покрываю т покровным
стеклом. И збы ток раствора удаляю т ф ильтровальной бумагой. Волокна не­
беленой сульф атной целлю лозы окраш иваю тся в фиолетовый цвет, а во­
локна
небеленой
сульфитной
целлю лозы - - в
бледно-коричневый
(рис. 47 а, б).
Д л я аналогичны х целей п рим еняется модифицированная реакция
Л оф тон-М еррит (И ванов, Зотона-С нановская, 1936). Д ля ее проведения
готовят два раствора:
Рис. 46
Р е а к ц и я по ГОСТу 7500-76 (4.6). а — целлю лоза
с у л ь ф а тн ая б ел ен ая л и ств ен н ая — о краска ро­
зо вая;
б — ц еллю лоза су л ь ф а тн а я небеленая
л и с т в ен н а я — о к р аск а
сине-голубая. Опытные
вы работки . Ув.: а, 6 — 7 x 9 .
112
8 2551
раствор
I— 0,25 г ф уксина основного, 15 мл уксусной кислоты
в 100 мл дистиллированной воды;
раствор
II — 0,25 г малахитового зеленого, 15 мл уксусной кислоты
в 100 мл дистиллированной воды.
Н а преп арат целлю лозы , просуш енны й ф ильтровальной бумагой, на­
носят смесь из равн ы х количеств растворов I и II. О краш ивание произ­
водят 2 мин. И збы ток краси тел я удаляю т водой и рассматриваю т препа­
рат под микроскопом. Н ебелены е сульф итны е волокна имеют красновато­
фиолетовый цвет, а небеленые сульф атны е — голубой.
Т ак ж е хорош ие результаты д ля небеленых сульфитны х и сульфат­
ны х волокон дает метод Г раф ф а (G raff, 1940), для проведения которого
готовят четы ре раствора:
раствор
I —40 г хлористого аммония в 100 мл дистиллирован­
ной воды (плотность 1,15 при тем пературе 28°);
раствор II — 100 г хлористого кальц и я в 150 мл дистиллированной
воды (плотность 1,36 при тем пературе 28°);
раствор II I — 50 г сухого хлористого ц ин ка в 25 мл дистиллирован­
ной воды (плотность 1,80 при тем пературе 28°);
раствор IV — 0,90 г сухого йодистого кали я, 0,65 г металлического
йода в 50 мл дистиллированной воды.
20 мл раствора I смеш иваю т с 10 мл раствора II, 10 мл раствора III
и 12,5 мл раствора IV. Смеси дают отстояться. О краску производят на ч а­
совом стекле. В олокна сульф атной небеленой целлю лозы сразу ж е окра­
ш иваю тся в фиолетовы й цвет. В олокна сульфитной небеленой целлюлозы
медленно окраш иваю тся в ж елты й цвет с коричневым оттенком
(рпс. 48 а, б ) .
Р езу л ьтаты методов идентиф икации небеленых целлю лозных волокоп приведены в табл. 14.
Т а б л и ц а 14
Идентификация сульфитных и сульфатных небеленых
целлюлозных волокон лиственных пород
Метод окраш и ван и я волокон
В и д ц е л л ю л о з н ы х во л о ко н
и их о к р а с к а
сульфитные
ГОСТ
7500-76
(4.10)
«Граффа-С»
М одиф и ци рован н ы й
Л оф тон-М еррит
метод
сульфатные
Б ледно-корич
ттевая
Ф иолетовая
Ж е л т а я с ко­
ри чн евы м от­
тенком
Ф и олетовая
К расн о вато ­
ф и о л ето вая
Г олубая
Рис. 47
Р еакц и и но ГОСТу 7500-76 (4.10). а - целлю ло­
за с у л ь ф а тн а я н ебел ен ая л и ств ен н ая - - окраска
сш те-ф иолетован;
б — целлю лоза
сульф итн ая
н еб ел ен ая л и ств ен н ая - о к р аск а бледно-корич­
невая. О пы тны е вы работки. Ув.: а, б — 7 x 9
114
Хорошие1 результаты для разли чи я беленых волокон сульфитной
и сульфатной целлюлозы дают методы Зеллегера (цит. по Korn, Burgslaller, 1953), «Граффа-С» (G raff, 1940) (рис. 49) и по ГОСТу 7500-65
(4 .8 ). Р езультаты испы тания этих методон приведены в табл. 15.
Таблица 15
Идентификации
беленых
целлюлозных
пород
волокон
лиственных
Ииды целлюлозных волокон и их окраска
Метод окрашивания
волокон
сульфитные
беленые
сульфатные
беленые
З ел л егер а
К о р и ч н евая
«Граффа-С»
С лабо-ф иолето­
в ая с розовым
оттенком
К оричневая
ГОСТ 7500-65 (4.8)
Р озовая
С иняя
Ф иолетовая с
тем ны м оттенком
Хорош ие результаты для различия целлюлозных волокон из хвойных
и лиственных пород дают методы Зеллегера (цит. по Korn, B urgstaller,
1953) и «Граффа-С» (G raff, 1940), описанны е выше. Возникающие при
использовании этих методов окраски приведены в табл. 16.
Таблица 16
Идентификация целлюлозных волокон и» хвойных и лиственных пород
П о р о д н ы й с о с т а в во л око н и и х о кр аск а
М е тоды о к р а ш и в а н и я
волокон.
«Граффа-С »
Зел л егера
Ниды
целлю лозы
С у л ьф и тн ая
С у л ь ф атн ая
С т еп ен ь
отбелки
хво й н ы е
лиственные
Н ебеленая
Ж ел тая , светло­
ж е л т а я , отдель­
ные волокна ко­
ричневы е
Ж елтовато-ко­
ричневая
Б еленая
К оричневая,
сердцевинны е
л у ч и ж елты е
Н ебеленая
Ж ел тая
К оричневая с
тем ны м оттен­
ком
Б е л ен а я
Р о зо вая с ф ио­
летовы м оттен­
ком
Темно ф иолето­
вая
Слабо-фиолетовая
с розовым оттен­
ком
Рис. 48
Р еа к ц и я «Прафф-С». а - целлю лоза сульф атн ая
н ебел ен ая
л и ств ен н ая
о краска
ф иолетовая;
б - целлю лоза су л ьф и тн ая н ебелен ая листвен­
ная — о кр аска ж елто-кори чн евая. Опытные вы­
работки. Уп.: а, 6 - 7 x 9 .
110
О краска волокон беленой сульфитной целлю лозы из хвойной и лист­
венной древесины, возни каю щ ая при обработке волокон по методу «Граффа-С», п оказана на рис. 50 а, б.
В заклю чение следует отметить, что при гистохимической идентифи­
каци и целлю лоз из древесины хвойны х и лиственны х пород необходимо
всегда учиты вать диагностические признаки целлю лозны х волокон.
Рис. 49
Р еа к ц и я «Графф-С». а — целлю лоза сульф итн ая
б ел ен ая л и ств ен н ая - о кр аска слабо-ф иолетовая
с розовы м оттенком ; б - - целлю лоза су льф атн ая
б ел ен ая л и ств ен н ая — о к р аск а ж елто -коричне­
вая. О цы тны е вы работки. Ув.: а, б — 7X 9.
118
Рнс. 50
Р еак ц и я «Графф-С». а - целлю лоза сульф итная
б ел ен ая х в о й н ая А рхангельского Ц Б К - окрас
к а к о р и ч н евая; б — целлю лоза су л ьф и тн ая бе­
л е н а я л и ств ен н ая, оп ы тн ая вы работка — окрас­
к а р о зо вая с ф иолетовы м оттенком. Ун.: а —
7X 9, б - -7 X 2 0 .
120
КОЛИЧЕСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ВОЛОКОН
Д ля полной характери сти ки того или иного вида волокнистого полу­
ф абри ката, кроме качественного определения его состава, необходим ко­
личественны й анализ, позволяю щ ий установить процентное соотношение
разн ы х видов волокон в испытуемом образце.
К оличественны й ан али з волокон основан на определении весового про­
центного соотнош ения различны х видов волокон. Н и ж е дается методика
проведения количественного ан али за состава волокон, рекомендуемая
ГОСТом 7Л00-76 и стандартом SKAN G —3 :7 1 .
1
п редм етн ое
Рис. 51. С хема д в и ж е н и я п р еп ар ата.
стекло, 2 — покровное стекло, 3 - волокна, 4
5 — вид волокн а под микроскопом
л и н и я движ ения,
Предметное стекло с препаратом после проведения гистохимических
реакций закреп ляю т под микроскопом в препаратоводителе. В окуляр
микроскопа вставляется о кул ярн ая сетка с перекрестием. Подсчет ведет­
ся при увеличении Х 70. П равы й ниж ний край покровного стекла совме­
щ аю т с перекрестием сетки и начинаю т передвигать препарат справа
налево по горизонтали, при этом подсчитываю т количество волокон
каж дого вида, которые прош ли под перекрестием. Когда перекрестие до­
стигает левого ниж него к р ая покровного стекла, препарат перемещают
вверх на 3 —5 мм, пользуясь при этом вертикальной ш калой препаратоводителя. Затем перем ещ аю т его слева направо, подсчиты вая волокна, по­
падаю щ ие под перекрестие.
По достиж ении правого края покровного
стекла преп арат опять перем ещ аю т вверх па 3 —5 мм вдоль правой сто­
роны стекла, и движ ение начинаю т справа налево и т. д. Такой «челноч­
ный» ход производят не менее 4 — 6 раз, пока перекрестие не пройдет
вдоль верхнего к р а я покровного стекла (рис. 51).
122
Н езависим о от длины волокно подсчитываю т столько раз, сколько
оно проходит под перекрестием . В скоплениях в о л о е ?о н , находящ ихся поз
перекрестием , подсчиты ваю т все волокна. Если перекрестие перемещ а­
ется вдоль волокна, то последнее учиты ваю т один раз. Волокна, видимые
в поле зрения, но не прош едш ие под перекрестием, не учитываю т. Д ля
лиственной, соломенной и тростниковой целлю лозы подсчитывают все
анатом ические элементы : волокна, сосуды, паренхимны е и эпителиальные
клетки.
Д л я древесной массы подсчиты ваю т волокна и фрагменты независимо
от их длины. П учки волокон, соединенные сердцевинными лучами, при­
нимаю т за одно волокно. Д ля целлю лоз с низкой степенью помола очень
мелкие расщ епленны е волокна, встречаю щ иеся в препарате в небольшом
количестве, не учиты ваю т.
Д ля целлю лоз с высокой степенью помола, а такж е для волокон тря­
пичной полумассы ф рагм ент волокон толщиной менее \U толщины по­
докна, а так ж е ф рагм енты , не отделивш иеся от волокна, не учитывают.
Ф рагм енты более ш ирокие принимаю т за целое волокно. Подсчет по ли­
нии мож ет производиться двумя способами в зависимости от различия
в окраске и числа видов волокон:
а) подсчиты ваю т все волокна одинакового вида при движении но
линии в одном н ап равлении и волокна другого вида при возвращ ении по
той ж е линии. Е сли преп арат содерж ит более двух видов волокон, то опе­
рацию повторяю т до тех пор, пока не будут подсчитаны все виды воло­
кон. Этот метод следует прим енять, когда имею тся цветовые различия по
окраске;
б) более быстрым способом яв л яется подсчет и записы вание всех ви
дов волокон одновременно, когда они проходят вдоль линии в одном н а­
правлении. П ри этом можно использовать метод точкования волокон в за­
ранее составленны е ведомости.
Обычно бывает достаточно провести подсчет по 4 —6 линиям, на ко­
торых будет около 300 волокон. Подсчитываю т не менее двух стекол, т. е.
около 600 волокон.
Д л я определения весового процентного соотнош ения волокон необ­
ходимо:
а) подсчитать количество волокон каждого вида в препарате;
б) ум нож ить подсчитанное количество на соответствующ ий весовой
коэф ф ициент;
Т а б л и ц а 17
Весовые коэффициенты различного вида волокон
Виды волокон
Весовой
коаффициент
Х лопок
1,0
Ц елл ю л оза х в о й н а я с у л ь ф а тн а я и су л ьф и тн ая
0,9
Ц елл ю л оза л и ст в е н н ая с у л ь ф а тн а я и су л ьф и тн ая
0,6
Ц еллю лоза однолетни х р астен и й
0,55
П о луц ел л ю л оза н е й тр ал ь н о -су л ь ф и тн ая
1,0
Д р ев есн ая м асса
1,3
в) подсчитать суммарное количество всех весовых единиц;
г) определить процент весовых единиц каждого компонента по от­
нош ению к сумме всех весовых единиц.
123
В ы числение
ведется
•п =
V —
по формуле
1 0 0 /,я
f l n l + Л'Л2 + / з пг + ••• V f кпЬ
100/иЛо
fl t l i + /.Л о ' - / з « з +
. . . -4 f kn k
т. д.,
где X i, Х 2 Хи
— процептпое соотнош ение весовых единиц волокна
разны х видов;
/ 1, / 2, /з, .... fh — соответствую щ ие весовые коэффициенты , приведен­
ные в табл. 17;
п\, П2 , .... пи — количество волокон каждого вида.
П ример: В п репарате определено 100 волокон хвойной целлюлозы
и 10 лиственной
100-0,9-100
% хвойны х ц еллю лозн ы х волокон
= 0 9-10Г-----0 в -10
9000
~ ~ —90— = ! |/ |
100 -0,6 -10
% л н ствен н ы х целлю лозн ы х волокон
О Я 100 1 0 ii 10
1Ю0
= ~~90— - *'%
Подсчеты п роизводятся по двум препаратам . О тклонения в результа­
тах не долж ны превы ш ать ± 5 % . В случае больших расхож дений резуль­
татов производят подсчет по третьем у препарату. Композицию волокон
вы числяю т с точностью до целого процента и как среднее значение из
двух определений.
Точность количественного ан ал и за зависит от вида волокон, разли ­
чий в окраске и точности прим еняем ы х весовых коэффициентов. Посколь­
ку подсчет основан на визуальном наблю дении и результат будет зависеть
от сотрудника, проводящ его исследования, очень трудно дать точные пре­
делы допусков для количественного анализа. Чем ярче выявлены различия
в окраске меж ду группами волокон, тем надеж нее результаты .
О пытный наблю датель мож ет определить состав композиции с точ­
ностью ± 3 —5 % . Если подсчет производится только па основании струк­
туры волокна, то результат яв л яется менее точным. Это относится такж е
к древесной массе п целлю лозе высокой степени помола.
П ри производственном контроле, когда ком позиция бумаги или кар­
тона известна, допускается визуальное определение количественного
соотнош ения волокон в композиции бумаги.
124
НЕКОТОРЫЕ БУМАГООБРАЗУЮЩИЕ СВОЙСТВА
ПОЛУ ФА БР ИКА ТО В ИЗ ЛИСТВЕННЫХ И ХВОЙНЫХ ПОРОД
Ц еллю лозно-бум аж ная промы ш ленность СССР вы пускает большой
ассортимент бумаги и картона, которые обладают различны ми свойства­
ми, в ряде случаев соверш енно противоположными. Так, вырабатываю т
электропроводящ ие и электроизоляционны е бумаги, хорошо впитываю щ ие
и водонепроницаемы е, бумаги с различны м и прочностными характери ­
стиками. Н априм ер, ф и льтровальная бумага имеет разры вную длину
1500 м и излом — 2 двойных перегиба, а м еш очная б у м а г а — 11000 м
и 4000 двойных перегибов соответственно. Специфические свойства бума­
ги и картона достигаю тся различны м и путями, среди них важное место
заним ает подбор исходны х полуф абрикатов, т. о. создание композиции
волоком с соответствую щ ими бумагообразую щ ими свойствами.
Точного определения «бумагообразую щ ие свойства» пока пет, по это
комплекс свойств волокнистого м атериала, проявляю щ ихся в процессе
приготовления бумаги и определяю щ их ее качество. Об этих свойствах
принято судить по морфологической характери сти ке целлю лозы, опреде
ляемой длиной и ш ириной волокна, толщ иной его клеточной стенки. На
свойства бумаги влияю т состав и распределение химических компонентов
в целлю лозе, м еханическая прочность индивидуальны х волокон целлюло­
зы, их отнош ение к разм олу в водной среде — набухание, укорачивание,
фнбриллирование, способность к водоудерж анию , к образованию при отли­
ве коалесцентпы х и коагуляционны х структур, определяю щ их связеобразование и равномерность структуры бумаги и т. д.
Свойства целлю лозны х волокон в значительной степени зависят как
от свойств исходной древесины, так и от принятой технологии ее пере­
работки. Н ородный состав древесины так ж е, как и способы получения
волокна, в значительной мере определяю т и физические свойства бумаги:
макро- и м и кроструктуру листа, светопроницаемость и светорассеяние,
плотность и мягкость, впиты ваю щ ую способность, электрическую про­
ницаемость и другие не менее важ ны е показатели качества бумаги, обес­
печиваю щ ие разнообразие ассортимента.
Н едостаточная изученность зависимости меж ду породными свойства­
ми сы рья, свойствами полуф абрикатов и технологическими реж имами их
производства обусловила необходимость в дальнейш ем изложении огра­
ничиться в основном п оказателям и механической прочности полуфабри­
катов, которые обычно определяю тся в производственной практике при
испы тании отливок, полученны х пз полуф абрикатов в стандартны х ус­
ловиях разм ола. Основными п оказателям и механической прочности бу­
маги и картона являю тся сопротивление разры ву при растяж ении (раз­
ры вная д л и н а), удлинений в момент разры ва, сопротивление излому, со­
противление продавливанию и сопротивление раздиранию . В ряде случаев
125
приведены кратки е сведения о некоторы х других бумагообразующих свой­
ствах полуфабрикатом из лиственны х и д во й н ы х пород, указан ы основные
тенденции, характери зую щ и е зависимость прочности бумаги от пород­
ного состава древесины и способа получения полуфабриката.
П ринято считать, что морфологические характеристики волокон бо­
лее важ н ы для прочности бумаги, чем их химический состав. Основными
факторам и, влияю щ ими на прочность бумаги, являю тся длина волокна,
толщ ина
клеточной
стенки, прочность
индивидуального
волокна
(D inw oodie, 1965). В лияние длины волокна общеизвестно: длинноволок­
н истая целлю лоза обеспечивает получение бумаги с высоким сопротивле­
нием разры ву. Н аблю дается н екоторая корреляц ия меж ду длиной волок­
на и сопротивлением продав ш ваиш о и излому (D adsw ell, W ardrop, 1959).
Т олщ ина волокна такж е оказы вает влияние на показатели прочности
бумаги, но в меньш ей мере, чем длина. Это влияние специфично для к аж ­
дого п о казател я механической прочности. С увеличением толщины во­
локна возрастаю т растяж им ость и сопротивление раздиранию , а сопро­
тивление излому, разры ву и ирода вливанию — несколько сниж ается (И ва­
нов, Л ещ енко, 1969). У величение сопротивления раздиранию связано
с больш ей прочностью толсты х волокон, сниж ение других показателей
прочности происходит и з-за ум еньш ения контактов между волокнами,
обусловленны х их толщ иной, а следовательно, из-за уменьш ения межволоконны х связей.
Т олщ ина клеточной стенки волокна определяет главным образом со­
противление бумаги раздиранию (A m iergreii et al., 1963). Толстостенные
волокна имеют прочность на раздпраиие выш е, чем тонкостенные. Неразмолотые тонкостенны е волокна целлю лозы образуют плотный лист с более
высокой м еханической прочностью, чем лист из трубчатых толстостенных
волокон, из которых получаю т пухлы е виды бумаги, обладающие повышен­
ной вппты ваемостыо. Примером мож ет служ ить целлю лоза, полученная
пз лиственницы . Б олее эластичны е волокна с тонкими стенками в про­
цессе разм ола легче ф нбриллирую тся, чем волокна с толстыми
степками.
Д ля оценки влияния ряда морфологических факторов предложены
различны е коэффициенты , характеризую щ ие эластичны е свойства воло­
кон. IV таким коэффициентам относится показатель гибкости, представ­
ляю щ ий отнош ение ш ирины полости волокна к его ш ирине. Считают,
чем больше этот показатель, тем выш е прочность волокна на разрыв. П ри­
м еняется так ж е коэф ф ициент ж есткости волокна — отношение толщины
стенки волокна к его ш ирине. Н екоторое распространение наш ел коэффи­
циент Р у н кел я: отнош ение двукратной величины толщины стенки волок­
на (2w) к диам етру его полости (е ). Л учш ие показатели прочности цел2W _
люлозы получены при —— ' 1 (цит. по Ф ляте, 1970).
Однако приведенны е выш е показатели ие дают точной зависимости
свойств растительны х волокон, а тем более свойств готовой бумаги от их
морфологического строения. Эти зависимости весьма сложные и их невоз­
можно вы разить каким-либо одппм коэффициентом. Отдельные показа­
тели морфологической структуры волокон и свойства единичных волокон
не могут однозначно характери зовать их бумагообразую щ ие свойства,
которые определяю тся всем комплексом свойств, находящ ихся в сложной
взаимозависимости.
Х войны е породы имеют волокна большей длины и ширины, чем во­
локна лиственны х (см. раздел «Количественны е показатели анатомиче­
ских элементов различны х пород древесины »). Д лина и ш ирина волокон
целлю лозы , выделенной из древесины различны ми методами варки, оп­
ределяю тся исходными разм ерам и трахеид в древесине. Х арактеристика
126
волокон целлю лозы после варки разны х пород древесины представлена
в табл. 18.
Т а бл и ц а 18
Размеры целлюлозных волокон некоторых пород дрсвсснны
(после парки)
Порода
Средневзвеш енная
д л и н а в о л о к н а , мм
Ш ирина волокна,
мкм
Толщина клеточ­
ной с т е н к и , мкм
Источник
С у л ь ф атн а я в ар к а
Сосна (ш и ро­
кослойная)
3,03
45,9
4,8
Сосна (узк о­
слойная)
3,09
42,2
5,4
Б ереза
1,15
25,0
1,50
Осипа
0,73
22,0
1,23
М атю ш ш ш а,
А геева и
др., 1974
51
Горбачева,
И ванов,
1968
Б и су л ь ф и т н ая в ар к а
Ель
2,37
31,7
4,2(5
Андреев,
1971
Л иствен н и ц а
д ау р ск ая
2,08
40,1
8 ,1 0
”
Способ получения полуф абриката, степень делигнмфпкащ ш и выход
его из древесины оказы ваю т некоторое влияние и!»разм еры волокон. Так,
п оданны м 10. Г. В утко и др. (1971), при уменьш ении выхода еловой ц ел ­
люлозы с 68,5 до 50% нрп двухступенчатой варке длина волокна умень­
ш ается с 3,5 до 2,9 мм (табл. 19).
С увеличением степени делигТ абл и ца 19
ниф икацпи наблю дается тенденция Изменение длины подокна в зависимо­
к уменьш ению длины волокна как
сти от выхода целлюлозы из древесины
для хвойной, так и для лиственной
ели (Бутко н др., 1971)
целлю лозы (табл. 20). Эта тенден­
С р ед и с и з в е щ е н н а я д л и н а
ц ия п роявляется ярче при получе­
В ы х од , %
вол о кн а, мм
нии целлю лозы из сосны по бисульф итном у способу, чем при суль­
3,5
68,5
ф атной варке. Д ля целлю лозы из
березы, наоборот, наблю дается сни3,4
05,0
ж еппе средневзвеш енной длины во­
3,1
60,0
локно при сульф атной варке (М а­
3,0
55,0
лы ш ева, П епенин, 1973). По абсо­
2,9
50,0
лю тной величине длина волокна
сульф атной
целлю лозы несколько
выш е, чем бисульфитной, что, повндимому, обусловлено кислотны м гидролизом полисахаридов, входя­
щ их в состав клеточной стенки.
Стокман (S tockm an, 1962) такж е отмечает, что волокна сульфитной
целлю лозы из ели укорачиваю тся в процессе варки больше, чем сульф ат­
ной в результате действия кислотного гидролиза на целлюлозу.
При оценке бумагообразую щ их свойств полуф абриката большое зна­
чение имеет его способность к разм олу в водпой среде, набухаппго,
127
Т а б л и ц а 20
И зм ен ени е дли н ы целлю лозного волокна в зависим ости от способа
в ар ки и степ ени д ел и гн и ф и к ац и и (М алы ш ева, И епенин, 1973)
Спо соб в а р к и
Сульфатный
«
Содержание
лигнина, %
Средневзвешен­
ная длина
в о л о к н а , мм
Состга
6,81
2,60
„
5,40
2,59
Порода
и
4,20
2,54
11
11
3,50
2,57
11
2,60
2,58
Сосна
7,50
2,30
,,
Бисульфитный
7,00
2,20
5,50
2,20
11
4,90
2,10
11
4,10
2,00
4,00
1,45
11
3,30
1,40
„
„
3,00
1,30
2,75
1,20
2,50
1,16
5,30
1,18
и
11
Сульфатный
„
11
Береза
11
Писульфптный
Переза
,,
11
,,
11
11
11
4,60
1,16
4,00
1,16
3,70
1,15
3,40
1,15
фибрнллированш о, увеличению удельной поверхности и межволоконных
сил связи. 1I ри этом, кроме морфологического строения, большую роль игре
юг химический состав и степень полим еризации целлюлозы. Под химиче­
ским составом технической целлю лозы подразумеваю т содержание в ней
альф а- и бета-целлю лозы , гемицеллю лоз, лигнина. Л игнин оказывает
неблагоприятное влияние, так как препятствует пластиф икации волокон,
ограничивает набухание, затрудн яет разм ол и фибриллирование, ухудш а­
ются условия сцепления волокон. П ри высоком содерж ании лигнина цел­
лю лоза становится хрупкой. Остаточный лигнин явл яется одной из при­
чин п ож елтен и я и старен ия бумаги при длительном хранении. Вместе
с тем лигнин сн и ж ает прозрачность волокон и способствует светонепрони­
цаемости бумаги. Н адо отметить, что бумагообразукнцпе свойства волокон
целлю лозы улучш аю тся по мере ум еньш ения содерж ания лигнина до
оптимального значения, при котором достигается м аксим альная прочность
целл юлозы.
Гемнцеллю лозы оказы ваю т полож ительное влияние на размол и бума­
гообразую щ ие свойства целлю лозы. Это влияние определяется не только
количеством, но и химическим составом гемицеллю лозных фракций, их
надм олекулярной структурой. Гемицеллю лозы пластифицирую т волок­
на, облегчают их ф ибриллирование, что, в свою очередь, способствует по­
выш ению прочности связей меж ду волокнами бумаги. Содержание гемнцеллю лоз в технических целлю лозах составляет примерно половину от
128
их количества в исходной древесине и зависит от способа и реж им а делигниф икации. В условиях мягкого реж им а варки сохраняется повышен­
ное содерж ание гемицеллю лоз по сравнению с целлюлозой, полученной
при варке с высокой тем пературой.
С ульфатны е целлю лозы содержат
больше гемицеллю лоз, чем сульфитны е. В целлю лозе из лиственной дре­
весины их больше, чем в целлю лозе пз хвойной (табл. 21).
Та бл и ц а 21
Содержание пентозанов в целлюлозе в зависимости от способа
и породы древесины (Горбачева, Иванов, 1968)
П орода
С одерж ание
п ен тозан ов, %
В язко сть,
м иллип уаз
С ульф атная варка
С одерж ание
п ен то зан о в, %
В язкость,
м иллип уаз
С ульф и тн ая варка
5 ,9 5
236
3 ,5 1
285
П ереза
1 4 ,1 4
418
1 0 ,5 6
329
Осина
1(5,84
440
8 ,8 2
303
Кл ь
варки
Б ы стр ая варка сульфитной целлю лозы при высокой тем пературе при­
водит к получению целлю лозы с относительно невысокой механической
прочностью, что объясняется, в основном, удалением значительного коли­
чества гемицеллю лоз. О птимальное содерж ание гемицеллюлоз в техниче­
ской целлю лозе, при котором наблю даю тся наиболее высокие показатели
прочности бумаги, соответствует в среднем 50—52% -ному выходу суль­
фитной целлю лозы при варке (Jaym e, 1961).
Высокую способность к разм олу с получением прочной бумаги имеет
целлю лоза с содерж анием альф а-целлю лозы 94—95% и пентозанов не
менее 3,5—4,0% (И ванов, 1960). Д остаточно прочную бумагу можно по­
лучить из целлю лозы с содерж анием альфа-целлю лозы 96% и пентозанов
не менее 2,5—3,0%). Ц еллю лоза холодного облагораж ивания с содерж ани­
ем альф а-целлю лозы 9 7 —98%) и пентозанов не более 1,2—2,0% не при­
годна для бумаж ного производства, так как теряет способность гидратиро­
ваться при разм оле и дает малопрочную бумагу.
Определенное значение для бумагообразую щ их свойств имеет степень
полимеризации целлю лозы (Аким, 1956). Ц еллю лоза, содерж ащ ая боль­
шое количество вы соком олекулярны х ф ракций, отличается высокой проч­
ностью, но разм алы вается с трудом.
К аж д ы й волокнисты й п олуф абрикат обладает специфическими бу­
магообразую щ ими свойствами, поэтому он п редназначается для изготов­
лен и я определенны х видов бумаги, т. е. химические, физические, морфо­
логические и другие разл и чи я определяю т область использования волок­
нистых полуф абрикатов.
Д ля изготовления бумаги прим еняю т различны е виды целлюлозы, полуцеллю лозы , древесной массы и другие полуф абрикаты . В целлюлозно­
бумаж ной промы ш ленности страны широко использую т сульфитную
и сульф атную целлю лозы , нейтрально-сульф итную и бнеульфитную полуцеллю лозу, белую древесную массу. Н аряд у с этими полуфабрикатами
некоторое прим енение наш ли бисульф итная целлю лоза на магниевом
основании и су л ьф атн ая полуцеллю лоза. В недряю тся двухступенчатые
способы варки, которые позволяю т получить полуф абрикаты с повышен
ным выходом и улучш енны м и свойствами. Р азрабаты ваю тся новые спо­
собы получения полуф абрикатов без использования серы: кислородно­
щ елочные варки, окислительны й аммонолиз, азотно-кислая варка, кпело9 2551
129
родно-щ еЛочная отбелка, которые Позволяют значительно снизить загряз­
нение окруж аю щ ей среды.
Н и ж е приводятся сведения о некоторы х бумагообразующнх свойст­
вах целлю лоз в зависимости от способа их варки и породы древесины.
Сульфатная целлюлоза. Одним из наиболее распространенны х полу­
ф абрикатов яв л яется сульф атн ая целлю лоза.
Волокна этой целлюлозы
придаю т бумаге высокие показатели механической прочности на разрыв,
излом, продавливание, термостойкость, долговечность. Поэтому сульфат­
ная целлю лоза успеш но п рим ен яется для изготовления прочных видов
бумаги, ш пагата, основы для бумаж но слоистого пластика, картона. По
степени делигниф икации, определяемой перманганатны м методом Каппа,
сульф атную целлю лозу можно разделить на следую щ ие виды:
— очень ж естк ая (к р аф т), со степенью делигниф икации 30—55, име­
ет наиболее высокие п оказатели механической прочности (разрывная
длина 10 000 м, сопротивление нродавлпванпю — 7,5 кгс/см2, раздира­
н и ю — 110 120 гс), п рим ен яется для выработки мешочных, оберточных
и упаковочны х бумаг;
— нормально ж есткая (и зо л яц и о н н ая ), со степенью делигнификации
24— 29, имеет разры вную длину 9 000 м, сопротивление раздиранию
135 гс, обладает высокими диэлектрическим и свойствами и применяется
для изготовления кабельны х, телефонны х, конденсаторных и некоторых
других технических видов бумаги;
— средн ем ягкая целлю лоза (б ели м ая), со степенью делигнификации
21— 26, п рим ен яется в небеленом виде для изготовления некоторых спе­
циальны х видов бумаги, отличаю щ ихся высокой впитываемостыо.
В олокна сульф атной целлю лозы более гибкие, труднее размалываю т­
ся, в меньш ей степени укорачиваю тся и фибриллирую тся при размоле,
даю т более сомкнутый и менее прозрачны й лист, требуют больше энер­
гии на размол, чем волокна сульфитной целлюлозы. Ф орма волокон цел­
лю лозы зависит от выхода и степени делигнификации. С ульфатная
целлю лоза нормального выхода из хвойны х пород состоит из целых п ря­
мых волокон (рис. 24 б ), тогда как целлю лоза высокого выхода наряду
с отдельны ми целы м и волокнами имеет пучки волокон,
скрепленных
остаткам и сердцевинны х лучей (рис. 25 б). В олокна сульфатной целлю­
лозы
менее изогнуты и повреж дены , чем
волокна
сульфитной
(рис. 24 а, б) .
П рочность целлю лоз зависит от породы древесины, реж има варки,
выхода и степени делигниф икации. В случае сульфатной целлюлозы из
хвойны х пород м акси м альн ая прочность достигается при содерж ании лиг­
нина ~ 9 % (B ydholm , A n n erg ren , 1963).
При меньшем содержании
лигнина п оказатели прочности падаю т. Прочность целлю лоз из ели и сос­
ны приблизительно одинакова, из лиственницы — ниж е, особенно сопро­
тивление разры ву и продавливанию . В олокна лиственничной целлюлозы
обладаю т больш ей ж есткостью и упругостью, чем волокна еловой целлю­
лозы, даю т более пухлы й и пористын лист, обладающий капиллярной
впиты ваемосты о и воздухопроницаемостью . Прочность лиственничной
целлю лозы (табл. 22) при сниж ении содерж ания лигнина с 8 до 2% почти
не и зм ен яется. П ониж енная прочность ее на разрыв и продавлинание
обусловлена, ио-видимому, трудностью разработки волокна при размоле.
Л иственница яв л яется перспективны м сырьем для целлюлозно-бумажной
промы ш ленности, поскольку произрастает на больших площ адях и по
зап асам древесины заним ает первое место в СССР, а такж е имеет высо­
кие ф изико-м еханические показатели.
С ульф атная целлю лоза из лиственны х пород имеет прочность ниже,
чем и з хвойны х. Ц еллю лоза из лиственной древесины дает более слабую
бумагу не только потому, что ее волокна короче, но и в силу того, что
130
Таблица 2~
Снойстпа сульфатных целлюлоз, полученных из разных пород древесины
М е х а н и ч е с к а я п р о ч н о с т ь п р и (>0° Ш Р
П орода
В ы ход
ц еллю ло­
зы , %
Содер­
жание
лигнина,
%
р а з ры iiн ая
длина, м
и зл о м
(ч и сл о
двойных
п ереги ­
бов)
Сосна
н родавливани е,
кгс/см*
разд и р а­
н и е , ГС
4 9 ,7
7 ,7
12300
6300
8 ,5
—
4 7 ,3
5 ,0 ,
11035
8745
8 ,6
1 6 8 ,0
4 6 ,7
3 ,3
10370
4790
6 ,9
1 5 0 ,7
Источник
С правочник
бум аж н ика,
1964
»»
М атю ш кина
и др., 1971
М атю ш кина
и д р ., 1974
Кль
4 7 ,7
5 ,9
9800
6500
5 ,9
1 1 2 ,0
А бакина
и др., 1 9 7 4
Листпенница
4 7 ,9
7 ,8
8040
5170
5 ,6
2 0 5 ,0
Л у зи н а
и др., 1969
4 4 ,5
4 ,3
9180
6940
5 ,9
1 9 2 ,0
„
4 2 ,0
3 ,5
8940
8050
5 ,5
1 3 6 ,0
И
П ереза
5 7 ,4
2 ,3
8660
4940
5 ,5
1 1 6 ,0
Р ейска, Грабовский, 1 9 7 0
Осина
5 8 ,0
2 ,3 8
7860
3320
6 ,0
1 0 0 ,0
Долштко, 1967
„
прочность индивидуального волокна ниж е, а такж е в составе лиственной
целлю лозы имеется значительное количество ш ироких и коротких тонко­
стенны х сосудов, мелких паренхим ны х клеток. Общий вид волокон оси­
новой целлю лозы представлен
на рис. 36 а, а березовой — на
рис. 36 б. Б ер езо вая целлю лоза дает прочнее бумагу, чем осиновая, так
как обладает более длинным волокном с меньш им отношением его длины
к ш ирине и имеет мены ппй весовой процент сосудистых и паренхимных
клеток. Из осиновой целлю лозы получаю т пухлую бумагу с меньшим объ­
емным весом и больш ей непрозрачностью , а из березовой — более плот­
ную и прозрачную бумагу.
Д обавка лиственной целлю лозы при невысокой степени помола по­
зволяет получить бумагу с хорошо сомкнутой гладкой поверхностью и со­
хранением других качественны х показателей. Л и ствен ная сульф атная
целлю лоза при правильном сочетании с длинноволокнистой хвойной мо­
ж ет прим еняться для различны х видов бумаг (мешочной, писчей, печат­
ной, бумаги-основы для подпергамента и д р .). Б ум ага из нее имеет повы­
ш енную пористость, отличается большой впитываемостью типографской
краски и пониж енной деформацией при увлаж нении.
Сульфитная и бисульфитная целлюлоза. Д оля сульфитной целлюло
зы в общем объеме производства целлю лозы в СССР ниж е, чем сульф ат­
ной, но она так ж е ш ироко прим еняется в Ц Б П . Общий вид волокон суль­
фитной хвойной целлю лозы нормального выхода представлен на рис. 24 я.
В олокна ее менее прочные и долговечные, чем волокна сульфатной цел­
люлозы. Это обусловлено интенсивны м воздействием кислой среды при
варке целлю лозы . С ульф итная целлю лоза имеет более высокие показатели
белизны, чем сульф атн ая, больш ий выход при варке (на 3 —4 % ). С уль­
ф и тн ая целлю лоза вы пускается с различной степенью делигнификации:
131
ж есткая, средней ж есткости и м ягкая (27—37, 17—27 и меньше 17 ед.
К ап п а соответственно). С тепень делигниф икации целлюлозы определяет
ее бумагообразую щ ие свойства и пригодность целлю лозы для производ­
ства тех или ины х сортов бумаги. Ж есткая сульф итная целлюлоза имеет
разры вную длину от 6500 до 9000 м, излом 1000—3500 двойных перегибов.
Она п рим ен яется для газетной, наж дачной, упаковочной, перфокарточной бумаги, подпергамента. Ц еллю лоза средней жесткости имеет проч­
ность несколько ниж е, чем ж есткая (разры вн ая длина — 5500 м, излом —
700 двойных п ерегибов), используется для писчих, печатных, обойных
и других видов бумаги. М ягкая целлю лоза имеет наименьш ую прочность
(р азр ы вн ая длина — 4500 м, излом — 600 двойных перегибов), применяет­
ся д ля санитарно-бы товы х и впиты ваю щ их бумаг.
Н ар яд у с хвойной древесиной для получения сульфитной целлюлозы
успеш но прим еняю т лиственны е породы: березу, осину, тополь и др. Во­
локна лиственной целлю лозы отличаю тся от хвойной наличием сосуди­
сты х клеток и более коротким и трахеидам и, в связи с чем прочность ее
ниж е, чем хвойной. Однако прим енение растворимы х оснований позволи­
ло повы сить м еханическую прочность лиственной целлюлозы, особенно
разры вную длину, а такж е выход целлю лозы (табл. 23).
Таблица 23
Свойства сульфитных целлюлоз, полученных из ели, сосны и березы с разным
основанием варочной кислоты
М е х а н и ч е с к а я п р о ч н о с т ь п р и 60° Ш Р
О сн о в ан и е
варочной
кислоты
Выход
Л иг­
ц е л л ю л о ­ нин, %
зы, %
разры в­
ная
длина, м
и зл о м
(число
двойных
переги­
бов)
продавл и ван и е,
кгс/см*
раздира­
ние, гс
И сто ч н и к
Е ль
СаО
49,2
2,84
8600
2130
5,4
91,6
Б утко, 1961
MgO
53,2
2,91
8070
2465
6,65
164
(N H 4) 20
52,0
3,05
9030
2440
6,8
133
„
,,
N a20
54,8
3,14
9600
2400
7,3
114
..
(N H 4) 20
44,5
(N H 4) 20
52,36
86,6*
8967
5828
5,8
80
Элиашберг
1962
CaO
51,46
80,0*
8404
3242
5,1
104
?»
(N H 4) 20
58,9
75,0*
8320
2131
5,0
82
1»
CaO
59,3
71,3*
7440
1910
4,5
68
1»
Сосна
6100
Ц ы пкнна,
1961
3700
эереза
Осина
* С тепень д ел и гн и ф и к ац и и целлю лозы по Б ьер к м ан у , в перм ан ган атны х
еди н и ц ах
Р астворим ы е основания, позволяю щ ие проводить варку при более
вы соких зн ачен иях pH, сниж аю т гидролитическую деструкцию целлюло­
зы и гемицеллю лоз, даю т целлю лозу высокой белизны с хорошей способ­
ностью к разм олу. Н аиболее высокой прочностью отличается целлю лоза, по­
132
лученн ая с натриевы м основанием, что объясняется повыш енным содер­
ж анием в ней гемицеллю лоз (Б утко, 1961). Свойства целлюлоз в зависи­
мости от вида основания и породы древесины представлены в табл. 23.
Больш ой интерес для бумаж ного производства представляет бисульф итная целлю лоза, полученная путем варки древесины с бисульфитом
патрпя или м агния при pH 3,5—5,0 и тем пературе 155— 165° С. Эта цел­
лю лоза имеет высокую прочность и белизну, хорошую способность к раз­
молу и водоотдаче. П рименение бисульфитной варки позволило использо­
вать такие породы древесины, к ак лиственница, которые нельзя перера­
баты вать по кислому сульф итном у способу.
Б и сульф итн ы е целлю лозы из лиственны х пород древесины (береза,
осина) так ж е имеют высокие показатели прочности (табл. 24). Бисульф и тн ая целлю лоза из березы и осины имеет максимальную прочность при
выходе 55 — 60% . Прочность осиновой целлю лозы несколько уменьш ается
при выходе н иж е 55% , а березовой — при выходе меньш е 51% (Бобров
и др., 1966).
Та бл ица 24
Свойства бисульфитных целлюлоз из разных пород древесины
(варка на магниевом основании)
М е х а н и ч е с к а я п р о ч н о с т ь п р и 60е ШР
Выход
целлюлозы,
Лигнин,
%
разры вная
длина, м
излом (чис­
ло двойных
перегибов)
продавлива­
ни е, к г с /с м 3
раздирание,
гс
Источник
Е ль
49,3
2,3
8700
—
7,3
129
Бобров,
М утовина,
1968
„
Л и ств ен н и ц а
47,9
4,4
9720
3735
6,3
140
41,4
2,3
7500
3300
4,8
135
Б е р е за
58,4
--
9500
4690
6,7
54,7
--
8100
4170
6,0
Бобров,
Турбанова,
1966
92
II
чч
Осина
58,6
5,9
8415
6900
5,3
99
54,3
4,1
7910
2380
3,9
70
Б л аго д ар я высокой прочности бисульфитной целлюлозы, содержание
ее в ком позиции газетной, ж урнальной, обойной и других видов бумаг
м ож ет быть ниж е, чем при использовании сульфитной целлю лозы при оди­
наковой прочности бумаги. Ц еллю лоза, полученная с бисульфитом маг­
ния, при определенны х условиях может иметь прочность на разрыв
н п родавливание примерно равную прочности сульфатной целлюлозы.
В настоящ ее время получаю т полуф абрикаты путем ступенчаты х ва­
рок: нейтрально-сульф итной, сульфитно-щ елочной, бисульфптно-сульфитной и др. С тупенчаты е варки позволяю т получать полуф абрикаты с н уж ­
ными бумагообразую щ ими свойствами при большом выходе из древесины
и п ерерабаты вать различны е породы древесины.
133
По химическому составу целлю лоза двухступенчатой варки отлича­
ется от обычной сульфитном: она содерж ит больше гемицеллюлоз, что
оказы вает полож ительное влияние па ее свойства. Она легко размалыва
ется, хорошо ги дратируется, волокна сильно набухают, становятся гиб­
кими, что способствует образованию связей и повышению прочности на
разры в и продавливание, однако сопротивление раздиранию и непрозрач­
ность при этом сниж аю тся. Целлю лоза труднее обезвоживается. Ее ц ел е­
сообразно прим енять для прозрачны х видов бумаги. Свойства целлюло!
ступенчаты х варок
из различны х пород древесины представлены
в табл. 25. Следует отметить, что приведенные в табл. 25 данные полуТаблица 25
С войства су л ьф и тн ы х целлю лоз сту п ен ч аты х варок
М е х а н и ч е с к а я п р о ч н о с т ь при (50° ШР
Выход цел­
люлозы, %
Степень д е ­
Л иг­
лигнифика­
нин, %
ции, п ер м ан г. ед.
разры в­
ная дли­
на, м
и зл о м
(чи сл о
д вой н ы х
перегиПов)
продав­
ливание,
к г с с м2
раздира­
ние, гс
И сточн и к
Ель
68,5
14,4
9600
2250
5,8
70
Б утко
II др.,
1970
65,0
12,6
—
8600
3000
5,0
83
60,0
7,9
—
8650
4200
5,8
80
55,0
4.7
—
8350
4400
4,6
96
50,0
2,9
—
8200
4400
4,8
128
55
Л и ствен н и ц а
44,3
115
7609
2849
4,4
108
Х уторщ иков, Боб­
ров, 1971
1)
43,8
—
110
6750
2282
4,4
122
43,5
—
105
6869
2442
4,4
124
—
—
79
6247
1813
3,7
112
41,2
—
50
5647
1744
3,2
120
чены при разн ы х реж им ах варкн. В арку еловой древесины проводили
в 1-й ступени раствором моносульфита н атри я при 140° С в течение
90— 150 мин., pH 7,8—8,5; во 2-й ступени — водным раствором SO 2 при
140°С в течение 175— 195 мин. С увеличением степени провара прочность
целлю лозы на излом и раздирание возрастает, а разры вная длина и про­
давливание уменьш аю тся.
Ц еллю лоза из лиственницы , полученная путем натрий-бисульфитсульф итной варки с pH в 1-й ступени от 4,0 до 6,9; 2-й ступени —
0,7 — 1,7, имеет достаточно высокие п оказатели механической прочности.
Надо отметить, что целлю лозы ступенчаты х варок по прочности при­
ближ аю тся к сульф атны м целлю лозам, одновременно имеют повышен­
ный выход из древесины.
Н аряд у с целлю лозой в настоящ ее время получили распространение
полуф абрикаты высокого выхода, которые успеш но использую тся для
производства бумаги и картона. Сырьем для производства полуф абрика­
тов высокого выхода служ ат хвойная и лиственная древесина, а такж е
древесны е отходы лесозаготовительной и деревообрабатываю щ ей промыш134
л ен п о сш . П олуцеллю лозу можно получать сульфатны м, сульфитным, моно- и бнсульфитны м способами варок с последующим горячим размолом.
Сульфатная полуцеллюлоза прим еняется и производстве бумаги для
гоф рирования, коробочного и других сортов картона. Она имеет темный
цвет, пониж енную впиты ваемость. В олокна ж есткие, прямые, неповреж ­
денны е (рис. 26 6 ), поэтому лист из сульф атной нолуцеллюлозы получа­
ется ж естким и имеет незначительное растяж ение. С ульф атная полуцел­
лю лоза более садкая, чем сульф итная, ее волокна менее способны к сцеп­
лению . П рименение такой нолуцеллю лозы ограничено. Кроме того, при
одинаковой степени делигннф икации выход сульфатной нолуцеллюлозы
ниж е, чем бисульфитной или нейтрально-сульфитной. М еханическая
прочность сульф атной нолуцеллю лозы определяется степенью делигниф и кац и и и породой древесины, из которой она получена (табл. 26).
Таблица 26
Свойства сульфатной полуцеллюлозы, полученной из разных пород древесины
М еханическая прочность
Вид
древесины
Л иг­
Вы­
ход, % нин, % р а з р ы в ­
ная
длина, м
продавливание, кгс/смй*
раздира­
н ие, ГС
И сто ч н и к
153
2,0
40
Н епенип,
3,6
56
и з л о м ( ч и с­
ло двойных
перегибов)
Сосна
(60°Ш Р)
78
30,0
5760
1»
68
24,7
7210
1457
11
60
17,7
11350
3000
»»
55
12,4
11088
Сосн а
(22°Ш Р , кар то н
С тволовая
1903
5,5
60
8,5
89,6
Рогачевский, Матю ш кипа,
1956
М атю ш ки
на и др.,
1967
ма ссой 300 г/м 2)
П нево-корне­
в ая
61,2
24,7
78,4*
1940
И ,5
—
м
54,7
20,7
91,7*
2930
15,1
--
Б е р е за
(22°ШР,
картон
м ассой
300 г,м 2)
С тволовая
64,1
11,2
—
4470
11,3
320
it
70% здоро­
вой
30% гнили
1 й и 2-й
степ ени
54,9
2,2
_
3280
10,9
352
1400
10,3
240
66,6
13,5
Иванова,
Соловьева,
1966
* Р азры вн ой груз, кг.
С ульф атны й способ производства позволяет перерабаты вать на по­
луцеллю лозу не только качественную древесину, но и пнево-корневую
и пораж енную гннлью (табл. 26), при этом прочность полуцеллюлозы
135
Т абли ца 27
Свойства сульфитной полуцеллюлозы, полученной из разных пород древесины
М еханическая прочность
Основание
ва р о ч н о й
кислоты
Вы­
Л иг­
ход, % нин, h
разры в­
ная
длина, м
излом (чис­
ло д в о й н ы х
п ерег и бов)
продавливание, к г с / с м а
раздира­
ние, гс
И с то ч н и к
Е ль (60е Ш Р)
1
ю
Г"-
СаО
24,1
8130
870
4,6
—
Розепбергер и др.,
19606
69
20,0
9000
1664
5,5
67,2
Галеева,
1970
65
11,7
12285
650
5,8
87,0
MgO
64
13,8
9540
725
5,7
78,0
(N H 4) 20
70.7
20,3
8740
830
—
—
65,5
16,7
9960
1560
_
11
N a20
59,8
11,1
10770
2340
70,7
21,0
8800
820
—
-
65,1
16,9
9500
1120
—
—
60,6
12,1
10470
2010
—
—
Е ль
it
(20°Ш Р)
Розеибер
гер н др.,
1960а
Б ер е за (60°Ш Р)
СаО
70,7
8350
449
3,70
62,4
1»
66,7
8,97
8750
751
4,52
65,6
Я
60,0
6,56
8750
1820
4,92
65,6
(N H 4) 2o
65,1
—
7650
2075
3,4
77,0
t*
64,2
—
8100
3027
4,9
74,0
1»
60,0
—
8900
4200
5,1
—
СаО
85,8
11,2
3489
1,1
55,2
80,4
9,8
5458
31
2,1
49,6
69,0
7,5
7894
572
4,3
62,4
65,5
6,5
9544
1258
5,15
62,4
О сипа
Справоч­
н и к бу­
м аж ни ка,
1964
Элпашберг,
1964
Ц ы пкина,
1961
(60°Ш Р)
2
Г алеева,
1964
несколько сниж ается, но она мож ет быть использована для некоторых сор­
тов картона. Т аким образом, создается возможность для переработки
в Ц Б П н изкокачественны х видов сы рья, которые ранее не использо­
вались.
Сульфитная полуцеллюлоза п рим еняется для выработки тарного
картона. Д л я покровны х слоев картона использую т еловую полуцеллюлозу с выходом 6 0 —65% , а для гоф рированны х слоев — лиственную (бере­
136
зовую ) с таким ж е выходом. Д обавка 10— 15% длинноволокнистой п олу­
целлю лозы повы ш ает механические п оказатели березовой полуцеллюло­
зы н даннИ й п олуф абрикат мож ет быть использован для выработки
гофры.
М еханические свойства сульфитной полуцеллю лозы определяются
в значительной мере видом основания, выходом полуф абриката и породой
древесины (табл. 2 7). Растворим ы е основания позволяю т получить бо­
лее прочные полуф абрикаты . П реимущ еством сульфитной полуцеллю­
лозы по сравнению с сульф атной яв л яется светлая окраска в небеленом
виде при более высоком выходе из древесины. -Нрочность полуцеллюлозы
(вы ход 65 -7 2 % ) возрастает при ум еньш ении содерж ания лигнина бла­
годаря тому, что волокна становятся менее ж есткими, дают больше кон­
тактов для связи.
Бисульфитная и нейтрально-сульфитная полуцсллюлоза. Ш ирокое
распространение получила бисульф итная полуцеллю лоза. Ее получаю т не
только из еловой, но и из сосновой древесины, а такж е из отходов дре­
весины. Б исульф итную полуцеллю лозу можно получить из любой дре­
весины и за более короткое время, чем сульфитную . Общий вид полуцел­
лю лозы из лиственницы представлен на рис. 26 а. Бисульфитную полуцеллю лозу прим еняю т в ком позиции газетной, обойной, афишной, обер­
точной и других видов бумаги, а так ж е для н аруж н ы х слоев тарного кар­
тона. Б и су л ьф и тн ая полуцеллю лоза при небольш ой степени помола (до
20е Ш Р ) имеет высокую м еханическую прочность, поэтому она пригодна
для зам ены сульф итной целлю лозы в композиции газетной бумаги. При
этом возможно увеличение содерж ания древесной массы, так как повы­
ш ается р азр ы в н ая длина п сопротивление бумаги продавливанию.
Т а бл и ц а 28
Свойства бисульфитной полуцеллюлозы из разных пород древесины
М е х а н и ч е с к а я п р о ч н о с т ь п р и (50е Ш Р
Основание
варочной
кислоты
Вы­
Л иг­
х о д , % нин, % р а з р ы в ­
ная
длина, м
излом (чис­
ло двойных
перегибов)
продавлива­
ние, к гс /см2
раздира­
ние, гс
Источник
Ель
N a20
73,3
24,4
9920
1292
5,58
73,5
MgO
63,5
12,1
11935
1080
7,0
97,0
(NH4) 2o
67,3
10,!)
12455
1200
7,4
120,0
N a2G
67,5
21,45
9450
4,95
89,5
N a20
65,4
7,8
11000
1660
5,5
69,0
MgO
64,2
11,3
10920
1790
Справоч­
ник бум аж ­
ника, 1964
Галеева,
1970
Сосна
969
Справоч­
ник бум аж ­
ника, 1964
Б е р е за
Г алеева,
1970
Розенбергер и др.,
1960а
О сина
Na20
10
2551
63,2
7,53
8510
2259
4,16
81,5
Справоч­
ник бум аж ­
ника, 1964
137
П оказатели м еханической прочности бисульфитной полуцеллюлозы
определяю тся видом основания, выходом и породой древесины (табл. 28).
Н адо отметить, что листвен ная древесина дает при одинаковой степени
делигниф икации больш ий выход, чем хвойная. Л иственная бпсульфитн ая полуцеллю лоза в отличие от хвойной имеет более изогнутые, дефор­
мированны е волокна (рис. 40 а ) . Прочность березовой полуцеллюлозы на
разры в и излом близка прочности полуцеллю лозы из хвойных пород.
Н аряд у с бисульфитной полуцеллю лозой ш ироко применяю т нейт­
рально-сульф итную . Она имеет более светлую окраску и повышенную
прочность по сравнению с сульф итной полуцеллю лозой. Прочность ее
при разм оле быстро возрастает. Н ейтрально-сульф итная полуцеллюлоза
изготавливается преимущ ественно из лиственны х пород, так как при
использовании хвойны х требуется более продолж ительная варка.
О синовая полуцеллю лоза придает бумаге высокую впитывающую спо­
собность, непрозрачность и пористость, имеет высокое содержание геми­
целлю лоз, легко разм алы вается. Б ерезовая полуцеллю лоза обладает темп
ж е свойствами, но имеет несколько большую прозрачность. Эти полуфаб­
ри каты имеют белизну 60—70% , но их легко отбелить в одну ступень до
70—75% . Они хорошо обезвож иваю тся, имеют высокую прочность во влаж ­
ном состоянии. Б л агод аря своим свойствам (светлая окраска, прочность,
пухлость и т. д .) , полуцеллю лоза используется для различны х видов бумаги,
в том числе газетной, покровны х слоев картона (выход 85—9 2 % ), бума­
г и — основы для гоф рирования (выход 75—8 0 % ), документных, ж ироне­
проницаем ы х бумаг и картона (выход 60— 7 0 % ), бумаг санитарно-гигие­
нического н азн ач ен и я (R ichardson, 1962; К оерреп, 1961). Свойства полу­
целлю лозы из разны х пород древесины представлены в табл. 29. Добавка
ее и композицию газетной бумаги улучш ает формование бумаги, она ста­
новится более пористой и светлой.
Т а бл ица 29
Свойства нейтрально-сульфитной полуцеллюлозы
М е х а н и ч е с к а я п р о ч н о с т ь п р и 60 Ш Р
Порода
Б ер еза
Смесь:
береза —
72%
оси н а — 18 %
иль — 10%
Вы­
Л иг­
х од, % нин, % р а з р ы в ­
ная
длина, м
79
15,0
излом (чис­
продавлираздира­
л о д во й н ы х ван и е, к г с 'с м 2 ние, гс
п ерегибов)
6230
471
3,0
09
Галеева,
1970
5,5
72
))
Розепбергер и др.,
1960а
3,8
100
Любинская
Завалиш ипа, 1966
08
—
9560
1229
(Hi
9,3
10410
900
0100
240
84,5
И сто ч н и к
ГХ----- ■
Беленая сульфитная целлюлоза. Д ля производства многих видов
бумаг, ос-обенпо печатны х, требуется полуф абрикат с высокой белизной
и прочностью. Д ля получения его применяю т многоступенчатые схемы
отбелки, вклю чаю щ ие последовательную обработку целлю лозы рядом отбе­
ливателей (хлор, гппохлорпт, двуокись хлора, перекись водорода).
Б ел е н а я сульф и тная целлю лоза из хвойных пород древесины исполь­
зуется для различны х видов бумаги: печатной, типографской, основы для
138
мелования, основы для фотоподлож ки, писчей, чертеж ной, рисовальной
и т. д. В ы сокая белизна сульф итной целлю лозы мож ет быть получена
путем ком бинированной отбелки: хлорирование — щ елочная экстракция —
гипохлоритная отбелка — добелка двуокисью хлора. Т ак ая схема отбелки
обеспечивает белизну целлю лозы более 90% без больших потерь волокна
с сохранением его прочности. Свойства сульф итны х беленых целлюлоз
определяю тся в основном схемой отбелки.
В олокна беленой сульф итпой целлю лозы более изогнуты е, перевитые,
повреж денны е (рис. 41 а) по сравнению с волокнами небеленой целлюло­
зы (рис. 24 а ) . Ц еллю лоза легко разм алы вается, гидратируется при раз­
моле, обладает гибким и пластичны м волокном, имеет достаточно высо­
кую прочность.
Н ар яд у с хвойной целлю лозой проводят отбелку лиственной сульфит­
ной целлю лозы из осины и березы, которую применяю т в производстве
бумаги д л я печати, писчей, санитарно-бытового назначения, основы для
фотоподлож ки, картограф ической и др. Ц еллю лоза из лиственны х пород
имеет прочность н иж е, чем из хвойны х (табл. 30). Свойства целлюлозы
Т а бл ица 30
Свойства беленых сульфитных целлюлоз, полученных из разных пород древесины
Содержание, %
IIOH
разрывпая дли ­
на, м
4,25
7510
со
СО
Белизна,
% б ел о г о
М е х а н и ч е с к а я п р о ч н о с т ь п ри 65--80° Ш Р
88,0
5,35
84,0
86,8
6,35
альфацеллюло­
зы
иентоза-
излом
(ч и сл о
двойных
переги­
бов)
и р о д а клииание,
nrc/cMJ
раздираиие, гс
2542
3,7
88
Трухтон
кова и др.,
1973
7480
6809
5,4
149
J1
8506
5322
5,9
120
1»
И сто ч н и к
] 1 Л I.
80,0
Осина
90,0
86,0
7,90
5750
Т рухтепкова и др.
1962
1120
Береза
90,0
82,3
8,69
6100
ЗОЮ
—
—
Я
нз осины и березы так ж е несколько различны н з-за разного химического
состава, разм ера и формы волокон. Б ел ен ая целлю лоза пз оспны имеет
повы ш енную светонепроницаемость п впиты ваемость. Б ерезовая целлю ­
лоза, благодаря повы ш енному содерж анию гемицеллю лоз, обладает более
высокой прочностью , чем осиновая. Осиновую беленую целлю лозу можно
использовать в ком позиции различны х видов бумаги: в печатной —
15— 20% , в писчей — 4 0 —50% , в основе для фотоподлож ки — 20—30% ,
в бумаге саннтарпо-гигиеипческого н азн ачен ия - 30—75% .
Б ольш ой интерес представляю т беленые полуф абрикаты двухступен­
чатой сульфитной варки. Отбелка позволяет избирательно удалить лигнин,
сохранить гемпцеллю лозы и высокую механическую прочность волокна.
Белим ость целлю лозы зависит от условий первой ступени варки
(табл. 31). И зм енение pH среды в первой ступени варки оказы вает боль­
ш ее влияние на прочность целлю лозы , чем изменение температуры в пн139
Т а б л и ц а 31
Свойства еловой беленой целлюлозы двухступенчатой сульфитной варки
(Смирнов, 1972)
У словия варки
н а 1-й с т у п е н и
М е х а н и ч е с к а я п р о ч н о с т ь п р и 60° Ш Р
Вы­
ход, %
pH
разр ы вн ая
длина, м
и зл о м (ч и с ­
ло дпойных
п ереги бов)
р азд и р ан и е,
гс
нродавливан и е , кгс/см '1
О
о
1 ,4
4 ,5
Б ели з­
н а, %
тем пера­
т у р а , °С
4 8 ,8
88
6900
2540
88
4 ,8
125
4 9 ,7
91
8200
4170
103
5 ,7
6 ,0
125
5 3 ,0
89
8500
2960
81
5,8
8 ,0
125
5 1 ,1
90
8400
3840
88
5 ,4
1 0 ,0
125
5 0 ,0
89
7000
3850
99
4 ,9
тервале 100 — 150е С. Но сопротивлению раздиранию беленая целлюлоза
двухступенчатой варки приближ ается к сульфатной. Кроме того, эта цел­
лю лоза обладает высокой скоростью разм ола и имеет способность к повы­
ш енной пергам ентации, что обусловливает низкую воздухопроницаемость
п повы ш енную прозрачность бумаги. Поэтому целлю лоза двухступенча­
той варки находит прим енение в производстве жиронепроницаемой бума­
ги, бумаги для автоматической упаковки пищ евых продуктов и других
видов, вы рабаты ваем ы х из массы с высокой степенью помола.
Сульфатнал беленая целлюлоза (рис. 32 б) характеризуется более
изогнуты ми и повреж денны ми волокнами по сравнению с небеленой
(рис. 24 6), но имеет достаточно гибкие прочные волокна, которые, как
и небеленые, трудно разм алы ваю тся. Она имеет повышенную механиче­
скую прочность и долговечность и используется для выработки высокока
чественнон долговечной бумаги, высш их сортов картографической, печат­
ной, тонкой высокопрочной бумаги и т. д.
С ульф атная целлю лоза отбеливается труднее сульфитной нз-за осо
бенностей структуры остаточного лигнина, обусловленной сульфатным
способом варки. Д ля отбелки прим еняю т многоступенчатые схемы, вклю­
чаю щ ие две ступени хлорирования со щ елочной обработкой между ними,
гинохлорнтпую отбелку, добелку двуокисью хлора. Это позволяет полу­
чать полуф абрикаты высокой белизны с сохранением прочности сульфат­
ной целлю лозы.
Схема отбелки оказы вает значительное влияние на механические
свойства целлю лозы (табл. 32). Д анны е, приведенные в табл. 32, показы ­
вают, что современны е семистуиенчаты е схемы отбелки позволяют сохра­
нить высокую прочность сульф атной целлюлозы. Прочность беленой
сульф атной целлю лозы зависит от породы используемой древесины
(табл. 3 3 ). Ц еллю лоза из лиственницы имеет несколько меньшую проч­
ность при относительно высокой вязкости, чем целлюлоза из сосны, за
исклю чением сопротивления раздиранию . Целлю лоза из сме «1 хвойной
п лиственной древесины имеет достаточно высокую прочность.
Б ел ен ая целлю лоза из березовой древесины менее прочная, чем хвой
н ая, обладает высокой капиллярной впитываемостью — 55 мм у березо­
вой и 48 у сосновой, пористостью структуры и повышает гладкость бума­
ги за счет коротковолокнисты х ф ракций (Jensen ot al., 1963).
Беленая холодно-щелочная полуцеллюлоза. Одним из иолуфабрнка140
Т абли ца 32
Влияние схемы отбелки на свойства сульфатной целлюлозы
(Пепенин, 1963)
М е х а н и ч е с к а я п р о ч н о с т ь п ри Ю ШР
Схема отбелки
Белиз­
на, %
В яз­
кость,
санти­
пуаз
разры в­
ная
длина, м
и зл о м ( ч и с ­
ло двойных
“п ер ег и б о в )
продавливание, кгс/см'-1
раздира­
ние, гс
—
-
11500
7200
8,4
118
Х лор-щ елочь гипохло­
рит
80,4
17,5
11100
5400
7,9
92
Х лор-щ елочь-хлор-щ елочь-гипохлорит
83,4
26,3
10800
7400
8,0
104
Х лор-щ елочь-хлор-щ елочь-ги похлори т-щ елочь двуокись хлора
8(i,8
42,6
11400
9000
8,7
111
Х лор-щ елочь-гипохлорит щ елочь двуокись
хлора
89,5
40,3
11400
9500
8,5
117
Н ебел ен ая
Т а бл ица 33
Свойства беленой сульфатной целлюлозы, полученной из разных пород древесины
М е х а н и ч е с к а я п р о ч н о с т ь при 60° Ш Р
Порода
Белиз­
н а, %
87
Соспа
1»
Л и ствен н и ц а
В яз­
ко сть ,
милли­
пуаз
разры в­
ная
длина, м
и з л о м ( ч и с­
л о д во й н ы х
п ер ег и о о в )
продавли- р а зд и р а ­
в ан и е,
ние, гс
к гс /с м а
152
И сто ч н и к
Л узин а
и д р ., 1969
584
9550
8705
6,6
86
471
9200
8230
5,3
132
11
86
1387
9000
6000
7,4
268
11
8550
9070
6,1
196
11
Я
85
»•
86
859
8130
7780
5,9
164
11
11
85
438
7310
7670
5,4
204
»!
8820
4070
6,2
140
Долинно и
д р., 1970
7,1
5,7
115
Смесь:
сосна — 75%
оси на — 25%
86
Смесь:
сосна - - 60%
береза — 2 0 %
оси на — 2 0 %
Б ер еза
—
—
9200
7300
85,4
950
8628
3521
87
»»
Бирбровер.
1969
тов, получивш их распространение в последние годы, явл яется беленая
холодно-щ елочная полуцеллю лоза из лиственны х пород. По своим показа­
телям прочности, водоотдаче, белизне она превосходит древесную массу
(табл. 3 4 ).
Н ебеленая полуцеллю лоза имеет степень белизны около 40% . От
белка перекисью водорода или гппохлоритами позволяет повысить белиз141
Т абли ца 34
С р авн и тел ьн ая х ар а к т е р и с т и к а древесной массы
и холодно-щ елочной п олуц еллю лозы (К осая, Х ристю к,
П оказатели
1965)
Древесная
масса
Холодно-щ елоч­
ная полуделлюлоза
75
60
2100
6160
С тепень пом ола, °Ш Р
Р а зр ы в н а я дли н а, м:
в сухом состояни и
в о влаж н ом
43
130
3,2
С опротивление
нш о, к гс/см 2
п р о давли ва-
0,7
С опротивление
гс
р азд иран и ю ,
36
74
Ч исло двой ны х перегибов
Б ел и зн а, %
П родолж и тельность о безвож и ­
в ан и я, сек.
2
610
61
73
181
73
ну до 60— 66% и получить п олуф абрикат с хорош ими механическими
свойствами. Х олодно-щ елочная полуцеллю лоза может использоваться
в ком позиции газетной и печатной бумаг взамен древесной массы, в ре­
зультате чего п овы ш ается обезвож иваемость бумаж ной массы, непро­
зрачность бумаги, прочность во влаж ном состоянии (табл. 35), что имеет
Т а бл ица 35
В л и ян и е добавки
холодно-щ елочной полуц еллю лозы н а
(К о сая, Х ристю к, 1965)
Композиция и показатели
прочности
свойства
бумаги
Виды бумаги
типа газетной
ти п а п еча тн о й
Кол во сул ьф и тн о й н ебеленой ц ел ­
лю л озы в ком п о зи ц и и бум аги, %
25
25
35
30
К ол-во древесн ой м ассы в ком п ози ­
ци и бум аги, %
75
37
65
Нет
38
Нет
70
Кол-во беленой холодно-щ елочной
п олуц еллю лозы , %
Р а зр ы в н а я дли н а, м
С опротивление
к гс/см 2
п р одавли вани ю ,
Нет
2440
3710
3000
6720
1.1
1,9
1,1
3,1
С опротивление р азд и р ан и ю , гс
56
72
60
76
Ч исло
22
210
17
740
65
68
—
—
100
двой ны х
перегибов
Б ел и зн а, %
Н епрозрач н ость, %
99
100
100
о б езво ж и ва­
110
53
105
36
Р а зр ы в н а я д л и н а полотн а во в л а ж ­
ном состояни и, м
87
ИЗ
77
131
П родол ж и тел ьн о сть
н ия, сек.
реш аю щ ее значение при выработке бумаги на быстроходных машинах.
Этот п олуф абрикат в ком позиции с сульф атной целлю лозой применяется
для производства картона (л ай н ер а).
142
Д ревесн ая масса. Этот довольно распространенны й полуф абрикат по­
лучается в результате м еханической обработки древесины. Волокна дре­
весной массы в отличие ог волокон целлю лозы являю тся хрупкими
и ж естким и, имеют неправильную форму и меньшую длину. Поэтому
введение древесной массы в композицию бумаги уменьш ает ее механиче
скую прочность, гладкость, сомкнутость поверхности и долговечность.
П ухлость бумаги при этом повы ш ается. Д ревесная масса представляет
собой смесь следую щ их волокнисты х и неволокнистых фракций: а) мел
кие спички и щ епочки; б) пучки из нескольких неразделенны х волокон;
в) длинны е волокна с раздробленны ми или тупыми концами; г) части
отдельны х волокон, разделенны е при дефибрировании; д) мелочь (фибрилли рован ная и н еф и б р и л л и р о в ан н ая).
Основной процесс приготовления древесной массы заклю чается не
только в отделении волокон от древесины, но и в разработке отдельных
волокон путем их раздавли вани я и расщ епления. Ф ракционны й состав
(структура) древесной массы определяет ее бумагообразую щ ие свойства.
Б р ех т и Сю ттингер (цит. по V ondrakova, Zem anova, 1973) предложили
наглядную таблицу зависимости м еж ду структурой древесной массы и ее
свойствами (табл. 36).
Таблица 36
Структура и свойства древесной массы
Вид
дренесной массы
Пучки
волокон ,
щ епки,
Длинные
волокна,
Разрывная
длина,
км
Числ о
д вой н ы х
п ереги бо в
<55
< 3 ,0
<50
>50
2,7
Тонкие
фракции,
%
%
0
6
Д л и н н овол ок н и стая
п р о ч н ая
> 0 ,1
15
О бы чная
> 0 ,2
10
40—60
1,8
С редн яя
> 0 ,3
10
40—60
1,3
5
4,0
20
50
1,3
10
< 8 ,0
50
60
0,4
3
Т о н к ая
Г рубая
О чень гр у б ая
%
—
20
Д ревесную массу по состоянию отдельны х волокнистых ф ракций под­
разделяю т на ж ирную и тощую (садкую ). В ж ирной массе преобладают
тонкие, извилистой формы волокна с расщ епленны ми концами, а такж е
значительное количество мелочи (рис. 27 б). Тонкие волокна, хорошо
п ереп летаясь м еж ду собой на движ ущ ейся сетке бумагоделательной м аш и­
ны, медленно отдают воду и образую т сравнительно прочное полотно
бумаги.
С адкая масса в основном состоит из прям ы х волокон с тупыми кон­
цами и небольш их пучков волокон. Эти компоненты садкой древесной мас­
сы быстро отдаю т воду на сетке бумагоделательной маш ины, плохо пере­
плетаю тся меж ду собой и образую т ры хлое полотно бумаги с незначи­
тельной м еханической прочностью.
Б е л а я древесная масса прим еняется в композиции с сульфитной
целлю лозой для производства газетной, билетной, афишной, печатной
и других видов бумаги. Д ля выработки писчих и печатны х бумаг приме­
няю т массу, размолотую до 75— 78°Ш Р, для газетной бумаги — до
6 7 — 75СШ Р. Т ощ ая древесная масса, прим еняем ая для производства обер­
точной бумаги и картопа, имеет помол 25—50°Ш Р.
Отбелка древесной массы перекисям и или гидросульфитами позволя­
ет использовать ее для вы работки печатны х бумаг улучш енного качества.
И*
Б урую древесную массу, общнй вид волокон которой представлен на
рис. 29 а, б, использую т для получения оберточных видов бумаги п кар­
тона.
К ачество древесной массы зависит от влажности древесины, условий
деф ибрирования п породы древесины. В последнее время начали изготов­
л ять древесную массу размолом щ епы в дисковых мельницах. П оказате­
ли механической прочности ее гораздо выш е, чем у обычной древесной
массы (табл. 3 7). Из 100% такой древесной массы (супермассы) можно
изготовить газетную бумагу, которая имеет лучш ие печатные свойства,
чем обы чная газетн ая (Ф ляге, 1970).
Т а бл ица 37
С р авн и тел ьн ая х а р а к т ер и с т и к а обы чной древесной м ассы и суперм ассы
(Ф л яте, 1970)
С тепень помола, °Ш Р
Р а зр ы в н а я
О бычная белая
д р е в е с н а я м асса
Супермасса
П оказатели
дли н а, м
С опротивление продавли вапи ю ,
к гс/см 2
63
54
67
3710
3000
3240
1 ,3 4
0 ,9 7
С опротивление разд и р ан и ю , гс
8 3 ,5
7 3 ,8
П рочность л и ста по в лаж н о м состоя­
нии, м
9 3 ,2
8 0 ,2
П ухлость ли ста, %
2 ,7 0
0 ,9 7
4 7 ,7
6 7 ,6
2 ,9 7
2 ,4 7
Х им ическая древесная масса — полуф абрикат с высокими физико­
м еханическим и п оказателям и, п рим еняется в композиции обойной, аф иш ­
ной, типограф ской, писчей и многих других видов бумаги. Его получают
путем предварительной обработки баланса (обычно лиственной древеси­
ны) раствором моносульфита н атри я и бикарбоната. В результате такой
обработки волокна при дефибрировании получаю тся более длинные п ме­
нее повреж денны е по сравнению с волокнами обычной древесной массы.
Х им ическая древесная масса легко обезвож ивается. М еханическая проч­
ность ее зависит как от условии получения, так и породы древесины
(табл. 3 8 ).
Т а бл и ц а 38
Х ар ак тер и сти к а х и м и ческой древесной м ассы и з разны х
пород др евеси н ы (С п равочни к б у м аж н и к а, 1956)
Порода
Показатели
Р а зр ы в н а я
длина,
м
С опротивление и злом у, число
двой ны х перегибов
144
С опротивление
нию , к гс/см 2
п р одавли ва-
С опротивление
гс
раздиран и ю ,
осина
береза
сосн а
9000
7000
3000
400
1 00
10
4
2
1
60
60
60
Т аким образом, в данной главе рассмотрены некоторые бумагообра­
зую щ ие свойства полуф абрикатов, полученных различны ми способами пз
основных пород древесины (сосны, ели, лиственницы, березы, оснны), при
м еняю щ ихся и целлю лозно-бумаж ной промыш ленности страны.
Свойства полуф абрикатов определяю тся морфологическими особенно­
стями исходной древесины, ее химическим составом и физическими свой­
ствами. Породный состав древесины во многом определяет физические
свойства бумаги.
В современны х условиях производства наличие большого числа во­
локнисты х полуф абрикатов из разны х пород древесины с различными
бумагообразую щ ими свойствами позволяет получать большой ассортимент
бумаг с заранее заданны м и потребительскими свойствами.
ЛИТЕРАТУРА
А б а к и н а Г. Н., А р а к и н а Г. А., К р е т о в а В. Н. Свойства древесины кед­
ра лесосы рьевой базы
У сть-И лим ского лесопром ы ш ленного
ком п лекса.— Бум.
нром-сть, 1974, № 7.
А к и м JI. Е. В лияни е п о ли м о л ек у л яр н о сти древесной ц еллю лозы на процесс
разм ола и м ехан и ческ и е свойства бу м аги .— В кн.: Р азм ол бум аж ной массы . М.—Л.,
Г ослесбум издат, 1956.
А н д р е е в В. И. Х ар а к те р и сти к а волокон целлю лозы из древесины листвен
н и ц ы ,- Б ум . пром-сть, 1971, № 7.
Б а ж е н о в В. А. П р они цаем ость древеси ны и ее п р акти ческое значение. М.,
Г ослесбум издат, 1952.
Б а ж е н о в В. А., М о с к а л е в а В. Е. О прони ц аем ости древесины заболони
и ядра сосны ж и д к о ст я м и и во зм ож ности ее р егу л и р о в ан и я .— Тр. И н-та леса АН
СССР, 1953, т. 9.
Б и р б р о в е р Н. М. И зучен ие п роцесса отбелки березовой сульф атн ой целлю
лозы . А втореф . канд. дис. Л., 1969.
Б о б р о в А. И., Т у р б а н о в а А. Д. П олучение целлю лозы из лиственной дре­
весин ы би сул ьф п тн ы м способом,— Сб. трудов Ц Н И И Б. Вып. 1. 1966.
Б о б р о в А. И., М у т о в и н а М . Г. И сследован и я процесса бисульф итной вар ­
к и д ревеси н ы л и ств ен н и ц ы .— Сб. трудов Ц Н И И Б . Вып. 3. 1968.
Б о л ь ш о в а Н. И. И сследование р а зр у ш ен и я клеточн ой стен ки древесины
оси ны и и зм ен ен и е ее хим ического состава п р и дей стви и грибов, вы зы ваю щ и х бурую
и белую гниль. А втореф . канд. дис. М., 1971.
Б р я н ц е в а 3. Е. О субм икроскопи ческом строении древесины лиственни­
ц ы ,— Сб. трудов Ц Н И И Б. Вып. 5. 1970.
Б р я н ц е в а 3. Е. И сследован и е и зм ен ен и й у л ь тр астр у кту р ы древесины лист
венн иц ы в процессе би сульф итн ой и су л ьф атн о й в ар о к,— Сб. трудов Ц НИ ИБ. Вып. 6.
1971.
Бутко
Ю. Г. И сследование п роцесса сульф итн ой вар ки с растворимы ми
осн ован и ям и в п ар о газо во й ф а зе .— В кн.: В ар ка сульф итн ой ц еллю лозы с раство­
ри м ы м и осн ован иям и . М., Ц И Н ТИ бум аж н ой и деревообр. пром-сти, 1961.
Б у т к о Ю. Г., А н т о н о в и ч JI. Н., Б р у с н и ч к и н а В. Ф. Ф изико-м ехани­
ческие свойства, целлю лоз, п олу ч ен ны х методом сту п ен ч аты х в ар о к.— Тр. ЛТП
Ц БП , 1970, вы п. 27.
Б у т к о Ю. Г., А н т о и о в и ч Л. Н., Б р у с н и ч к и н а В. Ф. Бум агообразую ­
щ и е свойства целлю лозы , п о луч ен ной методом сту п ен ч аты х варок. Реф ер. информ.:
«Ц еллю лоза, бум ага, картон», 1971, К» 12.
В а и и н С. И. С троение и ф и зи к о -м ех ан и ческ и е свойства ран ней и поздней
древеси н ы сибирской л и ств ен н и ц ы .— Тр. И н-та леса АН СССР, 1949, т. 4.
В и х р о в В. Е. Д и агн ости ческие п р и зн а к и глав н ей ш и х лесохозяйственны х
и л есоп ром ы ш л ен н ы х пород СССР. М., И зд-во АН СССР, 1959.
Г а л е е в а Н. А. П олучение, отбел ка и п рим енен ие сульф итной целлю лозы
вы сокого вы хода и п олу ц ел л ю л о зы и з оси ны .— Тр. Л ТИ Ц БП , 1964, вып. 13.
Г а л е е в а Н. А. П роизводство п олу ц ел л ю л о зы и ц еллю лозы высокого выхода.
М.. «Л есная пром-сть», 1970.
Г а м м е р м а н А. Ф., Н и к и т и н А. А., Н и к о л а е в а Т. Л. О пределитель
древеси н ы по м и к роскоп и ческим п р и зн ак ам . М.- Л., И зд-во АН СССР, 1946.
Г о р б а ч е в а Г. Н., И в а н о в С. Н. В лияни е м орф ологии и разм еров волокон
ц елл ю л озы и з листвен н о й древеси ны на свойства бум аги .— Бум. пром-сть, 1968, № 5.
146
ГОСТ 7500-65, введ. 1/1— 1967. У Д К 676.3/5.001.4. Г рупп а К-69. Б у м ага и картой.
М етоды оп ред ел ен и я состава по волокну.
ГОСТ 7500-70, введ. 1/1V— 1976. Г рупп а К-69. Б у м ага и картон. Методы опреде­
л ен и я состава по волокну.
Д о л и н к о В. В. И сследован и е у слови й п о лу ч ен и я сул ьф атн о й целлю лозы из
древеси ны л и ств ен н ы х пород.— Тр. В1ТИИБ, 1967, вып. 52.
Д о л и н к о В. В., Л у з и н а JI. И., М я г г и Ю. О. О свойствах сульф атн ой цел­
лю лозы , п олуч аем о й и з см еш анн ой хвойно-лиственной древеси ны .— Сб. трудов
В Н И И Б. Вып. 56. 1970.
И в а н о в а И. С., С о л о в ь е в а С. И. С у л ьф атн ая целлю лоза д л я кар то н а из
дровян ой д рев еси н ы .— Бум . пром -сть, 1966, № 3.
И в а н о в JT. Л. А нато м и я растений. JI., Г ослестехиздат, 1939.
И в а н о в II. Д., 3 о т о в а - С п а н о в с к а я Н. П. И спы тани е бумаги. М., Гос
л естех и зд ат, 1936.
И в а н о в С. Н. Т ех н о л о ги я бум аги. М.—JL, Гослесбум издат, 1960.
И в а н о в С. И., Л е щ е н к о И. Г. И сследование п о к аза т е л я прочности бумаги
соп роти вл ен и я разд и р ан и ю .— Н ауч. труды ЛТА , 1969, вып. 121.
К а т к е в и ч Ю. Ю. , М и л ю т и н а С. В. О бразование и строение стенки дре­
весной к л е т к и .- В кн.: К л ето чн ая степ ка древеси ны и ее и зм ен ен и я при химиче­
ском воздействии. Р и га, «Зинатне», 1972.
К е й с и Дж . П. П роизводство п о лу ф аб р и к ато в и бум аги. Т. 1. М., Гослесбум­
и здат, 1958.
К л а р Г. В. С троение и ф изико м ех ан и чески е свойства древесины осины в свя­
зи с усл ови ям и п р о и зр а с т а н и я .— Сб. работ по лесн ом у хоз-ву (В Н И И ЛМ ). Вып. 36.
1958.
К о с а я Г. С., X р и с т ю к М. И. К вопросу о холодно-щ елочном способе п роиз­
водства п олуц ел л ю л озы .— Тр. В Н И И Б, 1965. вып. 50.
Л а с к е е в П. X. П роизводство древесн ой массы . М., «Л есная пром-сть», 1967.
Л е о н т ь е в Н. Л. Т абли цы ф и зи к о -м ех ан и ческ и х свойств древесн ы х пород
СССР,- Тех. бюл. № 17 (130). М., ЦНИИМ ОД, 1940.
Л е о н т ь е в Н. Л. И сследован и е ф и зи к о -м ех ан и ческ и х свойств древесины д ау р ­
ской ли ств ен н и ц ы из н аса ж д е н и й Я ку тск о й АССР.— И нформ. л исток (ЦНИИМ ОД),
1955, № 4 (206).
Л у з и н а Л. И., И в а н о в а И. С., Д о л и н к о В. В., Г у г н и н Ю. И. К вопро­
су о п овы ш ен и и вы хода и п рочности целлю лозы и з листвен н и ц ы .— Тр. ВНИИБ,
1969, вы п. 55.
Л ю б а в с к а я А. Я. С ел екц и я и и н тр о д у кц и я к ар ел ьско й березы. Автореф.
докт. дис. М., 1969.
Л ю б а в с к а я Р. А., 3 а в а л и пт и н а Е. А. О пы ты п о лучен ия полуцеллю лозы
н ей тральн о-сульф и тн ы м способом.— Реф . инф орм. Х им и ч еская переработка древе­
сины . 1966, № 25.
М а л ы ш е в а Л. В., Н е п е н и н 10. И. В лияни е длины волокна при варках
сибирской сосны и березы ,- Бум. пром-сть., 1973, № 11.
М а т ю ш к и н а А. П.; А г е е в а М. И., С а р е л а й н е н А. Н., Л е в к и н а Г. М.
В л и ян и е и н тен сивн ости роста древеси ны сосны обы кновенной на бум агообразую щ ие
свойства ц елл ю л озы .— Тез. докл. науч. конф ер. биологов К арелии , посвящ . 250-ле­
тию АН СССР. Л есоводство, л есохи м ия, ботаника. П етрозаводск, 1974.
М а т ю ш к и н а А. П., К о р ж и ц к а я 3. А., К о з л о в В. А. и д р. Х аракте­
ри сти ка древеси н ы сосны обы кновенной в зависи м ости от интенсивности роста.—
В кн.: Л есны е р асти тел ьн ы е р есу р сы К арелии . П етрозаводск, 1974.
М а т ю ш к и н а А. П., К о р ж и ц к а я 3. А., С л у ж и т е л е в а В. Н., А г е е в а М. И. И сследован и е д р евеси н ы сухостоя сосны .— В кн.: Л есны е расти тельн ы е
ресурсы ю ж н ой К арелии . П етрозаводск, «К арелия», 1971.
М а т ю ш к и н а А. П., Л и т в и н о в А. Б., А г е е в а М. И. и др. К вопросу
и сп о л ьзо в ан и я свеж его осм ола в сульф атн о-ц еллю лозн ом п роизводстве.— В кн.:
О смолозаготовки. М ат-лы совещ . по к ом п лексн ой м ех ан и зац и и осмолозаготовок. П ет­
розаводск, К арел ьское кн. пзд-во, 1967.
М о с к а л е в а В. Е. Ф и зи ко -м ех ан и ч ески е свойства древеси ны хвойны х пород
З ап ад н о й С ибири и Д альн его В остока.— В кн.: Ф и зи ко-м ехан ические свойства дре
весины . М.—Л., Г ослесбум издат, 1953.
М о с к а л е в а В. Е. С троение древеси ны и его и зм ен ени е при физических
и м ехан и ческ и х воздей стви ях. М., И зд-во АН СССР, 1957.
М о с к а л е в а В. Е. О пределение по п родольны м срезам древесины хвойных
пород, п р о и зрастаю щ и х в СССР,— Тр. И н та леса н древесины СО A ll СССР. 1962,
вы п. 60.
М о с к а л е в а В. Е., Б р я н ц е в а 3. Е. Н екоторы е дан н ы е об у л ьтр астр у кту р е
клеточн ой стен ки древеси ны листвен н и ц ы ,- - В кн.: И сследование древесины и м ате­
ри алов н а ее основе. К р асн о яр ск, 1971.
Н е п е н и н 10. Н. Т ехнология целлю лозы . Т. 2. М., Гослесбумиздат, 1963.
147
Н и к о л а ю к В. А. И зм ен ен и я в лесном фонде в р езу л ьтате хозяйственной
дея тел ьн о сти .— Лесттое хозяйство, 1975, № 7.
П е р е л ы г н п Л. М. С троение древесины . М., И зд-no АН СССР, 1954.
П р о з н и а М. Н Б о тан и ч еская м и кротехни ка. М., «В ы сш ая ш кола», 1960.
Р е й с к а Р. А., Г р а б о в с к и й В. А. И сследование оптим альны х реж имов
в ар к и и бум агооб разую щ их свойств л иствен ной сульф атн ой целлю лозы .— Тр. ЛТИ
Ц БП . 1970, вып. 27.
Р о г а ч е в с к и й Б. И., М а т ю г а к и п а А. П. П роизводство целлю лозы высо­
кого в ы х о д а.— Бум . пром-сть, 1956, № 7.
Р о з е и б е р г е р II. А., О н о х и н И. П., К о п а н ц е в М. М. С ульф и тная полу
ц елл ю л оза д л я тарн ого к а р т о н а ,— Б ум . пром-сть, 1960а, № 5.
Р о з е н б е р г е р II. А.. О и о х п н И. П., К о п а н ц е в М. М. С ульф и тная полу­
ц елл ю л оза д л я тарн ого к а р т о н а,— Бум. пром-сть, 19606, JV» 6.
С а в и н а А. В. Ф и зи ологи чески е обоснования рубок ухода. М., Гослесбумнздат, 1961.
^ С м и р н о в Р. К. В л и ян и е услови й п ервой ступ ени двухступ енчатой сульф ит­
ной в ар к и на белим ость п о лу ч аем ы х ц еллю лоз.— Сб. трудов ВНИ ИБ. Вып. 00. 1972.
С п р а в о ч н и к бу м аж н и к а. Т. 2, кн. 1. М.—Л ., Гослесбумиздат, 1956.
С п р а в о ч н и к бу м аж н и к а. Т. 1., пзд. 2. М., «Л есная пром-сть», 1964.
С у к а ч е в В. II. Т абл и ц ы д л я оп р ед ел ен и я древеси ны по микроскопическим
п р и зн ак ам . О предели тель др евесн ы х пород. М., Г ослестехиздат, 1940.
Т р у х т е н к о в а II. Е., Г у г н и н а О. П., П е р м и и о в Е. Д. и др. Исследо­
в ан и е способности к п ер гам ен тац и и при разм оле сульф итн ой целлю лозы , п олучен­
ной в р азн ы х техн ологи чески х у с л о ви я х ,— Сб. трудов В Н И И Б. Вып. 61. 1973.
Т р у х т е н к о в а II. Е., К о п е ц к а я Д. Л., Ф и р с а н о в а II Е. С ульф и тная
б ел ен ая ц елл ю л оза из осиновой древеси ны в производстве бумаги. Бум. пром-сть,
1962, № 12.
Ф о л о м и н А. И. М етоды п о вы ш ен и я н адеж н о сти ан ти сеп тп р о ван и я древеси­
н ы ,— Тр. И н-та л еса АН СССР, 1950, вып. 6.
Ф л я т е Д. М. С войства бум аги. М., « Л есная
пром-сть», 1970.
Ф р е й - В и с с л и н г А., М ю л е т а л е р К.У л ь тр астр у к ту р а
растительной
кл етки . М., «Мир», 1968.
Х а р у к Е. В., М о с к а л е в а В. Е. П роникновение пропиточны х растворов
в др ев еси н у в св язи с ее строен ием .— В кн.: И сследование древесины и м атериалов
на ее основе. К р асн о яр ск , 1971.
Х у т о р щ и к о в И. С., Б о б р о в Ю. А. О м ех ан и ческ и х свойствах бисульф ит
с у л ьф и тн ы х л и ствен н и чн ы х ц елл ю л о з.— Тр. ЛТА, 1971, вып. 143.
Ц ы п к и н а М. II. Опыт п р и м ен ен и я ки сл о ты с ам м онийны м основанием ,В кн.: В ар к а сул ьф и тн о й ц елл ю л о зы с р астворим ы м и основаниям и. М., ЦИНТИ
б ум аж н ой п ром ы ш лен н ости, 1961.
Ш а т е р и и к о в а А. Н. О в л и я н и и р азли чн ого состояни я грунтовы х вод в поч­
ве на ан атом и ч еско е строение сосны .— Тр. по лесн ом у опы тном у делу, 1929, вып. 2.
Э л и а ш б е р г М. Г. П роизводство су л ьф и тн о й ц еллю лозы и з лиственной дре­
весин ы ,— Б ум . пром -сть, 1962, № 12.
Э л и а ш б е р г М. Г. И спользовани е листвен ной древесины д л я получения
сул ьф и тн ой ц еллю лозы и п о лу ц ел л ю л о зы .— В кн.: К ом плексное использование дре­
весины . П етрозаводск, К ар ел ьско е
кн. изд-во, 1964.
Э с а у К. А нато м и я растен ий . М., «Мир», 1969.
Я ц е н к о - Х м е л е в с к и й А. А. Основы и методы анатом ического исследова­
н и я древесины . М., И зд-во АН СССР, 1954а.
Я ц е н к о - Х м е л е в с к и й А.
А Д ревесин ы К авк аза. Е реван , Изд-во
АН
АрмССР, 1954 б.
A n n e r g r e n G. Е., R y d h o l m
S. A., V a r d h e i m S. V. P roceedings of
th e 6-th EU C E PA an d th e 8-th T A P P I S ym p o siu m . S tockholm , 1962.— S vensk P apperstidn., 1963, vol. 66, No. 6.
А г m i t a g e F. D. A n A tla s of th e co m m o n er p a p e r m a k in g fibres. An In tro ­
d u ctio n to p a p e r m icroscopy. L., 1957.
Battista
O. A.
S y n th e tic fib re s in p a p e r m ak in g .
N.-Y., In terscien ce
publ., 1964.
Caperos
S. A., S e r f a t y
S.
A tlas de fib ra s p o ra
p a sta de cellulosa.
M adrid, 1969.
C a r p e n t e r С. II., L e n e y L. A tlas of p a p e r m a k in g fibres. 382 p h o to ­
m ic ro g ra p h s of 91 p a p e r m a k in g fibres. S y racu se, N.-Y., S tate Univ. College of Fo­
re s try , 1952.
C a r p e n t e r С. H., L e n e y L., C o r e H. A. e t a 1.
P a p e rm a k in g fibres.
S y racuse, N.-Y., S tate U niv. C ollege of F o re stry . 1963.
D a d s w e l l H . E., W a r d r o p A. B. G row ing tre e s w ith wood p ro p erties
d e sira b le fo r p a p e r m a n u fa c tu re .— A ppita, 1959, vol. 12, No. 4.
148
D i n w о о (1 i e J. M. R e la tio n sh ip b etw een fiber- m o rphology and p ap er pro­
p e rtie s.— T appi, 1965, vol. 48, No. 8.
F r e u n d 11. M ikroskopie des llo lz e s u n d des P ap iers. lid. 5. T. 1. F ra n k fu rt
a m M ain, 1954.
O r a f f 1. H. E in F a rb a tla s fu r F a se rsto ffb e stim n iu n g . A ppleton, W ise., Inst.
P ap er C h em istry , 1940.
G r a f f I. II. P u lp an d p a p e r m icroscopy. A ppleton, W ise., In st. P ap er Che­
m istry , 1942.
H e r z o g A. H an d b u c h d er in ik ro sk o p isc h en T e ch n ik fu r F aserteclinologie. Ber
lin, A kad.-V erl, 1951.
H e r z o g A. M ik ro p h o to g ra p h isc h e r A tla s d e r lech n isclien w ich tig en Pflanzenfasern . B erlin, 1955.
J a y m e G. N euc B e itra g e zu r T h eo rie d e r E n tste liu n g d e r B lattfestig k eit.—
P ap ier, 1961, Bd. 15, No. 10a.
J e n s e n VV., V i г к о 1 a N., A 1 m A. T he p ro p ertie s of u n b leac h ed and b lea ­
ched b irc h p a p er p u lp s m a n u fa c tu re d b y d iffe re n t m eth o d s of co oking and b leach in g .—
l’ap eri ja P u u , 1963, v. 45, N. 8.
K o e p p e n A. C o m p arin g ch e m i-m e ch a n ica l p ulps: How th ey are u sed .— P aper
T rad e J., 1961, No. 18.
K o r n R., B u r g s t a l l e r F. H a n d b u c h d e r VVerkstoffe. P ap ier- u n d Zellstoffp riifu n g . Bd. 4. T. 2, B erlin , S prin g er-V eri., 1953.
L a n g e P. V. T he d is trib u tio n of lig n in in the cellw all of n o rm a l and reaction
wood from sp ru ce a n d a few h ard w o o d s .— S v en sk p ap p erstid n ., 1954, No. 57.
R i c h a r d s o n C. A. U ltra h ig h y ield NSCM p u lp in g .— T appi, 1962, vol. 45,
No. 12,
Rostaing
L., R o s t a i n g
М.,F lo u ry Perc.ie
d u S ert.
P recis h istoriqne,
descrip tif, a n a ly tiu e el p h o lo m ic ro g ra p h iq u e d es v eg etau x propres a la fab ricatio n de
la cellulose e t du p ap ier. P a ris, 1900.
R y d h o l m S. A., A n n e r g r e n G. In flu en ce of ra w m a te ria l an d pu lp ing pro­
cess on th e ch em ical co m p o sitio n an d p h y sic a l p ro p e rtie s of p a p er p u lp s.— Svensk
p a p e rstid n ., 1963, v. 66, No. 6.
SCAN (1-3:71. F ibre a n a ly sis of pulp and p ap er g en eral p ro ced u re,— Svensk P ap er­
stidn., 1971, vol. 74. No. 20.
Stamm
A. I. P assa g e of liquids,
v a p o rs and d issolved m a te ria ls thro u g h
softw oods.— U.S. D ept. A gric. T ech. Bull., 1946.
S t o c k e r E. W. , D u r a n t U. Y. A s ta in fo r th e id en tific a tio n of bleached
su lp h ite an d b leach ed k ra f t.— P u lp an d P a p e r Mag. of C anada, 1946, vol. 47, No. 5.
Stockman
L. In flu e n c e of som e m o rp h o lo g ical facto rs on th e q u a lity of
spruce su lp h ite and p in e su lp h a te p u lp .— S v en sk P a p p e rstid n ., 1962, vol. 65, No. 23.
S t r e l i s I., K e n n e d y R. W . Id e n tific a tio n of N o rth A m erican com m ercial
p u lp w oods an d p u lp fib res. T oronto, 1967.
T a in о 1 a n g F. N., W a n g a a r d F. F. R e latio n sh ip s b etw een hardw ood fiber
c h a ra c te ristic s and p u lp s h e e t p ro p e rtie s.— T appi, 1961, vol. 44, No. 3.
V о n d г а к о v a М., Z e m a n o v a V. P risp ev ek к s tu d iu sk la b d y drevoviuy —
P a p ir a celuloza, 1973, No. 11.
W a t d r o p A. B. M o rp hological fa c to rs involved in th e p u lp in g an d beating
of w ood fib re s.— S v en sk P a p p erstid n ., 1963, vol. 66, No. 7.
W a r d r o p A. B. C ellu la r d iffe re n tia tio n in x y lem .— In: C ellu lar u ltra stru c tu re
of w ood p lan ts. S y racu se, 1965.
W a r d r o p A. B. F ib re m o rp h o lo g y an d p a p e rm a k in g .— T appi, 1969, vol. 52,
No. 2.
W a r d r o p A. B., B l a n d D. E. T he p ro cess of lig n ific a tio n in w ood p la n ts.—
In: I’roc. In te rn . C ongr. B iochem . 4 til. W ien. 1959.
W ii n s c h m a n n C. M o rp h o lo g isch er A ul'bau des P apieres, Roh- u n d H ilfstoffe
fu r die P ap ie re rz e u g u u g . S tu ttg a rt, 1956.
CONTENTS
P reface ..........................................................................................................................................
W ood s tru c tu re (V. J. Mo s k a l y e v a , II. V. G o n t c h a r o v a ) .....................................
D iag n o stic sig n s of w ood a n d cellu lo se fib re s of co n ifcro u s species
f V. ]. Mos kal yeva, 11. V. G o n t c h a r o v a ) ................................................................................
D iag n o stic sig n s of w ood an d cellulose fib res of b ro ad-leaved species
(V. J. Mos kal yeva, N. 1. Komi ssarova, O. G. N e c h a i l c h u k ) ..........................................
Q u a n tita tiv e in d ices of a n a to m ic al e le m e n ts in w oods of v ario u s species
(V. J. M o s k a l y e va , A. P. M a l y u s h k i n a )
..........................................................................
Ail u ltra slru c lu re of a fib e r cell w all (V. J. Moskalyeva, Z. E. Bryantseva,
11. Г. G o n t c h a r o v a ) ......................................................................................................
. .
S h o rt c h a ra c te ristic s of sem i-p ro d u cts in a pulp and p ap er in d u stry and
Ih eir m icroscopical id en tificatio n (Z. E. Bryant seva, 11. V. Gontcharova, N. 1. Ko­
missarova, 0. G. N e c h a i t c h u k ) ................................................................................................
llis to c lie m ic a l a n a ly s is of fib ro u s sem i-p ro d u cts from co n ifero u s wood spe­
cies (Z. E. Bryants eva, 11. V. G o n t c h a r o v a ) .....................................................................
llisto c lie m ic a l a n a ly sis of fib ro u s sem i-p ro d u cts from woods of b ro ad ­
leaved species (N. 1. Komissarova, O. G. N e c h a i l c h u k ) ................................................
Q u a n tita tiv e a n a ly s is of fib res (Z. E. B r y a n t s ev a )
..........................................
Som e p a p e r-m a k in g p ro p e rtie s of sem i- p ro d u cts from broad-leaved and
co n ifero u s species (A. P. Ma l y u s h k i n a , Z. A. Korzhi tskaya, М. I. A g e y e v a )
. .
R eferen ces
................................................................................................................................
5
7
16
31
38
46
60
98
112
122
125
146
СОДЕРЖАН ИЕ
П р е д и с л о в и и .................................................
.....................................................
С троение древеси ны (В. Е. Москалева, Е. В. Г о н ч а р о в а ) ...........................
Д иагностические п р и зн ак и древесины и целлю лозны х волокон хвойных
пород (В. Е. Москалева, Е. В. Г о н ч а р о в а ) ........................................................................
Д иагностические п р и зн ак и древесины и ц еллю лозны х волокон листвен­
ных пород (В. Е. Москалева, 11. И. Комиссарова, О. Г. Н е х а й ч у к ) . . . .
К оличественны е п о казатели ан атом ических элементов разли чн ы х пород
древесины (В. Е. Москалева, 1. 11. М а т ю ш к и н а ) ......................................................
У л ь тр астр у к ту р а
клеточной
сгенкп
волокна
(В.
Е.
Москалева,
3. Е. Б р я нц е в а , Е. В. Г о н ч а р о в а ) ........................................................................................
К р а т к а я х ар ак тер и сти к а полуф абрикатов целлю лозно-бум аж ной про­
м ы ш ленности и их м и к роскоп и ческая и ден ти ф и кац и я (3. Е. Брянцева,
Е. В. Гончарова, 11. И. Комиссарова, О. Г. Н е х а й ч у к ) ............................................
Г истохим ический ан ал и з волокнисты х п олуф абрикатов из древесины
хвойны х пород (3. Е. Бр я н ц е в а , Е. В. Г о н ч а р о в а ) .....................................................
Г истохим ический ан ал и з волокн исты х полуф абрикатов из древесины
л иствеи иы х пород (II. II. Комиссарова, О. Г. Н е х а й ч у к ) .....................................
К оличествен ны й ан ал и з волокон (3. Е. Б р я н ц е в а ) ..........................................
Н екоторы е бум агообразую щ ие свойства полуф абрикатов из лиственны х
и хвойны х пород (А. 11. Матюшкина, о. Л. Коржицкая, М. И. Лгеева) . . .
............................................................................
. . . .
Л и те р а ту р а
5
7
16
31
38
46
(50
!)8
112
122
125
146