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