CC BY
8
ИССЛЕДОВАНИЕ СВОЙСТВ ЦЕЛЛЮЛОЗОСОДЕРЖАЩИХ МАТЕРИАЛОВ В РЕЗУЛЬТАТЕ ИХ НАПРАВЛЕННОЙ ТЕРМОДЕСТРУКЦИИ
А.В. Жучков, профессор, д.т.н., Воронежский институт ГПС МЧС России, г. Воронеж
А.А. Селиванов, магистрант, Воронежский государственный университет инженерных технологий,
г. Воронеж И.Е. Шабанов, директор, к.т.н., ООО «КБ МКС», г. Воронеж
Структурные и химические изменения в древесине, вызванные тепловым воздействием, определяют изменение ее физических и физико-химических свойств. Внешним показателем изменений, протекающих в структуре древесины, является заметное изменение ее окраски. Изменение окраски древесины позволяет оперативно оценить перспективы развития пожара, а также выбрать наиболее рациональные методы его тушения.
Древесина состоит, главным образом, из органических веществ (до 99 %). Содержание минеральных веществ составляет небольшую часть, менее 1 %. Структурные компоненты древесины подразделяют на углеводную часть (целлюлоза и гемицеллюлоза) и ароматическую (лигнин).
Древесина является неоднородным материалом, обладающим к тому же свойством анизотропии. Из-за различного строения, а также ориентации клеток тканей, составляющих древесину, ее структура и свойства изменяются неодинаково по разным направлениям. Это сказывается на особенностях поведения древесины при ее нагреве.
Лигнин является связующим веществом древесины. Изменение его свойств при термообработке оказывает значительное влияние на цвет древесины. Из литературных данных известно, что диапазон температур до 160 0С соответствует начальной стадии процесса термомодификации с низким выходом летучих компонентов и незначительными цветовыми изменениями, диапазон свыше 170 0С отличается повышенным выходом летучих продуктов термодеструкции древесины и явным изменением цветовой гаммы древесинного материала [1].
Целью данной работы было исследование влияния продолжительности термообработки древесины на ее цвет.
Методика исследования
Объектом исследования являлась навеска опилок дуба с размером частиц 800 мкм. Образец исследования был подвергнут термической обработке в сушильном шкафу продолжительностью 110 мин при температуре 200 0С. Каждые 10 мин образец исследования извлекали из сушильного шкафа и производили фотосъемку.
Результаты
В данной работе исследовали влияние продолжительности термообработки древесины на ее цвет. Температурный режим был выбран исходя из литературных
данных. Известно [2], что древесина начинает терять свой цвет и обугливаться с выделением горючих летучих продуктов при температуре обычно свыше 250 0С. Однако при достаточно длительном нагреве указанные процессы могут происходить и при температурах, начиная от 120 0С. При температуре 250-300 0С начинается быстрое физическое разрушение древесины
На рисунке представлены фотографии исследуемого образца при различной продолжительности термообработки.
в) г)
Рис. Влияние продолжительности термообработки на цвет древесины а) - до термообработки; б) - после 10 мин термообработки; в) - после 50 мин термообработки;
г) - после 110 мин термообработки
Из данных рисунка следует, что продолжительность термической обработки древесины при постоянной температуре влияет на ее цвет.
Для целей пожарно-технической экспертизы очень важно уметь устанавливать осуществлялось ли горение в режиме тления или в режиме пламенного горения. Температура воспламенения большинства сортов древесины находится в пределах 240-260 0С. Температура же, при которой могут начаться процессы, способные привести к тлеющему горению при достаточной длительности теплового воздействия, как уже указывалось, могут быть в пределах
120 0С. Отсюда может вытекать очень важный вывод об источнике зажигания -если процесс горения начинался с тления, то источник зажигания мог иметь малую мощность.
По внешнему виду угля можно делать вывод о режиме горения древесины. При тлеющем горении образуется плотный черный (иногда с буроватым оттенком) уголь с мелкими трещинами. Такой вид угля легко объясняется малой скоростью образования летучих продуктов, которые понемногу выделяются с поверхности древесины, не разрыхляя ее.
Помимо описанных внешних признаков термического преобразования деревянных конструкций, фиксируемых визуально, имеется целый ряд физико-химических свойств древесины, которые меняются при тепловом воздействии, и определение которых возможно лишь с помощью инструментальных методов исследования [3].
Список использованной литературы
1. Терентьева Э.П. Основы химии целлюлозы и древесины: учеб.-метод. пособие / Э.П. Терентьева, Н.К. Удовенко, Е. А. Павлова, Р.Г. Алиев; ГОУВПО СПбГТУ РП. - СПб., 2010. - 23 с.
2. Кононов Г.Н. Химия древесины и ее основных компонентов / Г.Н. Кононов. - Москва: МГУЛ, 1999. - 247 с.
3. Осмотр места пожара: Метод. пособие / И.Д. Чешко, Н.В. Юн, В.Г. Плотников и др. - М.: ВНИИПО, 2004-503 с.
