Древесная масса (Pates de bois, bois moulu; Holzzeug, Holzstoff; wood-paste). Для производства Д. массы, применяемой в бумажном производстве (см.), употребляется преимущественно дерево еловое, сосновое и осиновое, не только вследствие дешевизны, но и потому, что древесина этих пород легка и мягка (с уд. весом около 0,55). Д. масса по способу обработки дерева разделяется на механическую и химическую (целлюлозу), а так назыв. пропаренная бурая (коричневая) масса составляет переход одной массы к другой. Здесь мы представим описание производства механической и пропаренной массы, а о химической — см. Целлюлоза. Д. масса, выделанная механическим способом, представляет короткие древесные волокна, слабо свойлачивается и образует бумагу недостаточно крепкую, хотя гладкую, а потому она идет на бумагу чаще всего только как подмесь к массе, получаемой из тряпья и др. более ценных материалов. Цвет свежерастертого дерева: ели — желтый, сосны — светло-желтый, осины — желтовато-белый; по прошествии нескольких недель эти оттенки желтого цвета сохраняются, тогда как березовая масса из желтого цвета изменяется в красноватый. Вообще от окислительного действия воздуха Д. масса желтеет. Сосна предпочитается диам. 6—7 дм, высотою около 24 фт., или 25—30-летняя, с возвышенностей и с сухих мест, а не с болотистого или сырого грунта. Д. масса идет в состав бумажной массы печатных, обойных, оберточных и т. п. бумаг; для самых толстых бумаг (картона или папки) может идти без подмеси тряпья или др. суррогатов. Кроме того, Д. масса употребляется для выделки разных предметов: бараков, бочек, ящиков, посуды, труб, ведер и т.п. Деревоизмельчительные или растирательные машины (древотерки, или дефибреры) разделяются на 3 группы: к 1-й гр. относятся маш. Фельтера, Иордана, Белля, Зибрехта, Рименшнейдера, Крона и др.; действие их состоит в том, что вращающийся камень, трущая поверхность которого параллельна волокнам, отделяет волокна от кусков дерева, более или менее истирая их в мелкую массу. В машине Фельтера, далее описываемой, обмывка водой жернова препятствует волокнам чересчур перетираться, увлекая их с собою, а вместе с тем это смывание содействует растиранию дерева, потому что трущая поверхность не засоряется. Ко II-й группе относятся маш. Пуассо, Шапиро, Фанкельгейма и др. Работа этих механизмов при определенном угле режущей части с осью дерева состоит в перерезании волокон по разным направлениям, особенно перпендикулярном и косом. Кроме упомянутых систем машин, измельчающих древесину, предложена Гензелингом (III) толчея с двумя парами пестов. Древотерки по расположению камней разделяются на машины с вертикальными и горизонтальными жерновами. По форме камней древотерки бывают с цилиндрическими и коническими жерновыми камнями. По способам нажимания дерева к растирающему камню древотерки бывают с нажимателями грузовыми, гидравлическими и комбинированные, водяно-воздушные. Из упомянутых систем древотерных маш. мы остановимся более на описании устройства и работы маш. Фельтера как наиболее распространенной. Инициатива превращения дерева стачиванием в более или менее волокнистую массу принадлежит Ф. Келлеру (F. Keller) в Гайниге, в Саксонии. Способ был разработан изобретателем с Г. Фельтером (H. Völter) с сыновьями в Гейденгейме (Вюртемберге) настолько, что в 1846 г. им была выдана привилегия (в России — в 1867 г.). Способ Фельтера состоит в отдирании волокон при соответствующем давлении, при постоянном притоке воды, обмывающей шероховатую поверхность быстро вращающегося на горизонтальной оси жернового камня (песчаника). Жернова имеют диаметр около 1 (до 1,5) метра и толщину (т. е. боковую поверхность цилиндра, действующую на дерево) около 40—70 стм. Их следует прикреплять к оси двумя металлич. кругами (крестовинами). Еловое и сосновое дерево растирается затруднительнее осинового, расходуя на 35 % более силы. Для однородности масы части растирают так, что на 3 куска (полена) сосны или ели приходится 1 полено осины. Трущий камень, или дефибрер (Defibreur), укрепляют к железному валу в 12 стм. толщины; он делает 120—150 оборотов в минуту посредством ременного шкива. По Фельтеру, для производства 100 кило (6 пд. 4 фн.) сухой древесной массы употребляется 8 лош. сил в 24 часа. При каждом камне 3—5 ящиков для вмещения измельчаемых дров; поленья нажимаются к камню грузом при среднем давлении 75,8 кило (41/2 пд.) в каждом ящике. Главный заводской вал при полной работе делает в среднем около 105 оборотов в мин., причем трущий жернов совершает около 133 оборотов, а бегуны горизонтального жернова — около 107 оборотов и круглая пила 799 обор. На прилагаемом рисунке изображено общее расположение главных частей завода для получения древесной массы по способу Фельтера, а именно (на фиг. 1 — в вертикальном сечении, а на фиг. 2 — в плане): четыре (I, II, III и IV) ряда действующих приборов расположены этажами с тем, чтобы масса сама собою, под влиянием пропускаемой постоянно воды, спустилась от дефибрера, или древотерки (I), к следующим приборами. Под древотеркою D примерно на 70 стм. ниже располагают первые, вращающиеся на горизонтальных осях, сетчатые барабаны (II, C. C.), отделяющие более грубые части от более мелких. Более грубые части (щепа, осколки) проходят затем между горизонтальными жерновами рафинера R (III), расположенными на 40—50 стм. ниже первых сортировочных барабанов (II). Более же мелкие волокна прямо из них уносятся для окончательной сортировки в низшее отделение завода (IV), где расположены вращающиеся барабаны k с сетками разных номеров. Сюда же уносятся водою и те волокна, которые получены в рафинере. Древесномассный завод, по системе Фельтера, состоит из следующ. машин: двигатель, преимущ. водяной: тюрбина, или водяное колесо; машины для распиловки на чурбаны и высверливания сучьев, гнилых мест и т. п., корообдиралки (кора срезывается стругальными маш. — горизонтальными или вертикальными Ангермаейра или др.) и для расколки на поленья или чурки; затем для растирания служит дефибрер; 1-ый сортировочный аппар. (Vorsortirapparat), жернова горизонтальные для истирания грубых волокон (Raffineur); 2-ой сортировочный аппар. (Feinsortirapparat), разделяющий массу; насос; пресс; грузоподъемник для жерновых камней, дефибрера и раффинера. Для движения маш. требуется пар. лош. сил: дефибрера — 15, раффинера (диам. 1,18 метр.) — 7,42 л. с., сортиров, аппар. — 0,41 л. с., винтового пресса — 1 л. с., пилы круглой (диам. 0,595 метр.) — 1 л. с. В сложности — до 25 лош. сил. Дерево распиливается на куски (поленья, чурки) длиною около 30 стм. (11,8 дм). Очищенное от коры и гнилья дерево на платформе поднимается к дефибреру. Эта машина состоит из вертикального вышеупомянутого жернова на вале. Нажимание производится винтами, действующими через передачу от оси камня и прижимающими пропорционально скорости, что требуется для однородности массы и для экономии расхода силы двигателя. Натертая дефибрером древесина поступает в сортировочный аппар. (II) для удаления щепочек, заноз, нерастертых кусочков и т. п. Этот аппарат имеет 6 м длины, ширины 1,14 м; сетчатый барабан длиною 2,1 м, а диаметр 0,525 метр. Барабан вращается со скоростью 8 оборотов в минуту; он состоит из двух деревянных днищ, соединенных по окружности 16 деревянными планками, к которым прибита сетка. Раффинер (R) представляет мельничный жернов для измола и очищения, откуда по желобу масса с водой проходит ко 2-му сортировочному аппарату. В этом аппарате 3 сетчатых барабана с ситками разных нумеров; здесь волокна разделяются на 3 сорта, спускаются в отстойники и поступают в пресс; прессование производится с прокладкой грубым холстом, прессованная масса выходит в форме пластов длиною 800 мм, шириною 600 мм и толщиною 15 мм. В выжатой массе остается 50—60 % воды. При продолжительном неупотреблении на выделку бумаги такая сырая Д. масса загнивает, в устранение чего ее прессуют в виде папки и сушат летом на солнце, а в остальные сезоны — в сушильнях. На 100 фн. массы расходуется дров, просушенных на воздухе, 0,14—0,19 куб. м. Предпочитается дерево молодое, толщиною 80—300 мм. Для растирания дерева и сортировки волокнистой древесины расходуется воды в минуту на 100 фн. Д. массы — 12—18 литров. Заметим еще, что сетчатая поверхность первых барабанов (II) сортирует волокна на части мелкие и крупные так, что мелкие части проходят внутрь барабана и выходят из него боковым отверстием, из которого проводятся по трубе в разделяющий снаряд. Крупные части волокон не проходят внутрь барабана, а остаются в ящике, из коего они зачерпываются черпальным механизмом и передаются к жерновам рафинера. Для более равномерного распределения массы, пока она не попала в промежуток между жерновами, в середине, вокруг оси, имеются три кривые лопатки. Растертая масса стекает в особую трубу, предварительно смешавшись с водой и мелкой массой, которая была отделена от нее в разделителе. Разделение волокон в последнем сортировочном аппарате, сходно с описанным выше, т. е. аппарат представляет сетчатый барабан, вращающийся в ящике, при чем крупные волокна остаются на поверхности, а мелкие проходят внутрь и вытекают с водой через отверстие по трубе в следующий подобный аппарат, где барабан покрыт более частою сеткою. Внутрь последнего барабана проходит почти только вода. С последних барабанов масса снимается особыми валами, с которых она соскабливается ножами и сбрасывается в ящики. Последние 2 ящика с ситчатыми днами принимают готовую массу.
По так называемому тангенциальному способу Шмидта дерево придавливают продольно, по направлению волокон, к окружности жернова, и оно передвигается вперед и назад и трется о камень. Берут плоский наждачный жернов с откосными поверхностями по бокам. Жернов растирает дерево своими 3-мя поверхностями; число надавливаемых брусьев можно увеличить до 4 и более. Жернов вращается на горизонтальной оси и помещен в коробке, на дне коей имеется приспособление для удаления готовой массы. К коробке приделаны питательные ящики, в коих имеются дверцы для вкладывания дерева; в крыше ящиков отверстия для хода поршневых штоков при нажимании поршней. Водопроводная труба открывается в коробку и расположена так, чтобы поверхность жерновов обмывалась для очищения камня от волокон. Brocau предложил для прижатия дерева к камню употреблять водяное давление и сжатый воздух. Древотерные камни для удобства и сбережения силы и для увеличения работы устраивают иногда горизонтальные (Зиберт), и тогда куски дерева помещают вертикально по окружности камня.
Способ приготовления Д. массы из распаренного дерева предложен Берендом в 1867 г. Дерево употребляется молодое, срубаемое в мае-июле, нележалое, потому что от лежки древесина темнеет и инкрустирующие (отложенные) вещества настолько крепнут, что их затруднительно отделять пропаркой и затем, при измельчении дерева, выходит много щепок и Д. муки, а потому получается по количеству менее массы. 1 куб. метр. (35,3 куб. фт.) дерева с корою весит 625—700 кило; то же количество без коры — 531—594 кило. Влажности в дереве с корою содержится 28—40 %, а без коры 16—27 %, 1 куб. мтр. дерева с промежутками весит 650 кило, из коего получается сухой массы 300 кило. Потери: от удаления коры (с 11,8 % влажн.) около 100 кило, от разруба или распиловки и от Д. муки около 30 кило, влажности и смолы около 220 кило, а всего 650 кило (1 куб. мтр. дерева с промежутками) дает 300 кило массы. На 1 кило массы расходуется 500 литр. (40—65 ведер) воды; 1 паров. лош. с. в 1 час производит 1/2 кило (1,2 фун.) массы. По способу пропаривания в Норвегии, Швеции и Финляндии занимаются производством значительного количества бурой (коричневой) Д. массы, употребляемой для выделки оберточной бумаги, в значительном количестве вывозимой в Россию и др. страны. Деревянные чурбаны очищаются на коростругальном станке Янсона; от дерева сперва топором вырубают сучки, затем помещают на наклонную поверхность струга один чурбан за другим. Эти чурбаны спускаются по наклонной плоскости к роликам с иглами. При движении струга вперед чурбан покоится, а резец сдирает кору во всю длину. При обстругивании эти валики повертывают чурбаны так, что резец при следующем движении состругивает новую стружку рядом с прежней. Таким образом поверхность чурбана вся очистится от коры. Скорость хода 100—120 обор. в минуту. Этот станок приравнивается работе 4 рабочих вручную. Сучья высверливаются до или после расколки чурбанов на поленья, а гнилые места выскабливаются. Корою пользуются для топки. Пропаривают дерево в вертикальном котле при давлении 5—6 атмосф. 3 часа, темно-бурую жидкость выпускают из парильного котла давлением пара. Волокна получаются разрыхленные от извлечения экстрактивных веществ, смолы и частью от разложения лигнина (древесины), окраска дерева в коричневый цвет при запаривании происходит при одновременном образовании уксусной кислоты. Распаренное дерево легче, чем свежее, растирается в массу, и волокна получаются свойлачивающимися в бумажный лист, который можно выделывать без тряпичной массы. В виду того, что при варке (при 150° Ц.) образуются кислоты, котлы покрываются медью. По способу Янсона варка производится в паровых неподвижных котлах. Пар проводится в котел трубою диам. 37—50 мм. Эта труба направляется по внутренней стороне котла, изгибаясь вниз, и продолжена на 30 стм. (около) над водовыпускным краном; конец этой трубы несколько отогнут вверх противоположно насадке, через которую проходит водопроводная труба. На паропроводной трубе манометр. Паропроводные трубы у котла имеют 2 трубки диам. 18—25 мм, соединенных с инжектором для питания котла свежею или подогретою водою. Этот инжектор питается паром из трубки диам. 22 мм. Давление в парильном котле поддерживается в 2 атмосферы. Когда давление достигнет 2-х атм., тогда пускают инжектор. Варка и замещение воды длятся сутки. Пропаренное дерево растирается очень острыми жерновами. Для сортировки или очищения бурой массы употребляются сотрясающиеся плоские сита Янсона. Для измельчения вареного дерева Гейзелингом придумана толчея. Дерево, очищенное от коры, варится и разрезывается на кусочки в 3—4 мм длины, обрабатывается сначала 3/4—1 час. в толчее, а затем в массных ролах (голландерах, см. Бумажное произв.). Толчея состоит из 2-х параллельных рядов пестов, соединенных в станке над ступой и двигающихся 2-мя кулачными валами так, что 2 песта, находящиеся один против другого в 2-х параллельных рядах, опускаются и поднимаются попеременно, т. е. когда один пест поднят — другой падает и придвигает массу к первому песту (и обратно), и измельчаемое дерево не застаивается в углах, а постоянно перемешивается. Для опоражнивания ступы песты поднимаются одновременно.
Д. массы, производимой механическим способом, употребляется следующее количество для разных сортов бумаги: средних печатных и писчих — 15 % —60 %, обыкновенных и оберточных — 50—70 %, обойной и картона — 50—80 %, а папку выделывают и из одной древесины. Но вообще в бумагу не должно подмешивать древесно-механической массы более 25—35 % — иначе бумага выходит не прочная, и волокна пристают к перу. Если бумажную массу составить из 50 ч. льняного тряпья, 50 ч. древесины и 15 ч. каолина (белой глины), или из 50 ч. льняного тряпья, 50 ч. древесины и 30 ч. каолина, то нельзя узнать по наружности, сколько в бумаге содержится глины — 15 ч. или 30 ч. Количество глины можно определить сожиганием бумаги и взвешиванием золы. Химическое и микроскопическое испытание бумаги на подмесь Д. массы основывается на том, что древесина окрашивается сернокислым анилином с серной кислотой в желтый цвет (Визнер); эта реакция удается и без кислоты. Древесина, обработанная соляной кислотой и флороглюцином, окрашивается в розовый цвет. Древесина, обработанная сперва соляной кислотой, а затем карболовой, принимает сине-зеленую окраску. Примесь механической древесины узнается и следующим способом. Селитряной (азотной) кислоты 3/4 ч. смешивают с 1 ч. купоросной (серной) кислоты; смочив бумагу каплей этой смеси, получают бурое пятно. Древесина быстро буреет, причем степень и скорость побурения и размер серо-фиолетового кольца, образующегося кругом смоченного места, указывают сравнительное количество древесины. Если бумага цветная, то замечаются оттенки: красный, желто-бурый, желтовато-бурый, сине-зеленый. Реактив Вурстера для узнания механической древесины в бумаге следующий: особую бумажку пропитывают диметилпарафенилэндиаманом и такую смоченную бумагу сжимают между листами испытуемой бумаги; при содержании механической древесины появляется темно-фуксиновое окрашивание, а если содержится только смола — то розовое. Точные способы исследования на содержание в бумаге или др. предметах лигнина см. Инкрустирующее вещество.
Приводим примерную смету на древесномассный завод при производстве 100 пуд. древесины в сутки по способу и по оценке Фельтера:
| Рублей | |
|---|---|
| Приспособления местности для турбины здания и фундаменты для машин около | 7000 |
| Турбина в 150 лош. сил с принадлежностями около | 8000 |
| Водопровод и принадл. для здания | 4000 |
| Машина для расколки дерева, оси и приводы к очист. и сортиров. аппаратам, к пиле, насосу и водоотдел. аппарату около | 2000 |
| Две машины Фельтера с приборами около | 10000 |
| Водяной насос с приводом, бак для воды, железные части к подъемнику для дерева к жернову, подъемы для цилиндров, резиновые принадлежности столярные и слесарные работы около | 6000 |
| Сушильня, здания и др. около | 16000 |
| Всего около | 53000 |
Древотерки постройки Эзера в Пениге (Саксония) со стирающей шириной камня в 1/3—1/2 м требуют для движения от 20 до 120 лош. сил; снабжены аппаратом, регулирующим расход силы для равномерного распределения давления на прессы. При 120 силах в 24 ч. обрабатывается до 1500 кило Д. массы, сушеной на воздухе. В СПб. постройкой машин для бумажных фабрик занимаются заводы: завод под фирмою «Феникс» и Ис. Гольдберга. В Киеве фабрика Штейнгеля металл. сеток и полотен для бумажных фабрик.
Ниже помещаем статистические сведения о древесномассном производстве в Норвегии, Швеции, Финляндии и России. В Норвегии древесномассное производство более развито, чем в Швеции и Финляндии. Из Норвегии в 1875 г. было вывезено 529480 пд. Д. массы, а в 1882 г. вывоз Д. массы достиг до 3660046 пд. Вследствие местной конкуренции в этой стране древесномассных заводов (в 1882 г. — 42 завода) цены понизились. Из Норвегии Д. массу вывозят во все страны Европы и Америку. В Нью-Йорке в 1884 г. цена норвежской Д. массы была 55 к. за пд. К наиболее значительным фабрикам относится гофсфосская с 800 лош. с., на которой дерево пропаривается. Из Швеции в 1882 г. было вывезено в Россию и Германию 2850000 кил. Д. массы, а производство достигло до 17 милд. кило на 2264271 кр. В Финляндии производство Д. массы дешевле, чем в Европ. России, потому что водяные двигатели доставляют удешевленную движущую силу; наиболее известные заводы: в г. Выборге — Диппель; г. Валкиала — тов. Куунсанковский; тов. Киммене; г. Лапвези-Тунберг и К°; Валькиакоское акц. общ. — в Лембойсе, рабоч. 225, произв. на 1200 тыс. фин. марок; Ингеройс акц. общ. — Нюландской губ., водяной двигат. в 800 лош. с., раб. 120, произв. на 8 мил. фин. марок в год; Номасское акц. общ. — 2 фабр., раб. 125, годов. произв. на 860 тыс. фин. марок; Серлакиуса — в Таммерфорсе, раб. 95, производство на 450 тыс. фин. мар. Д. масса из Таммерфорса, с фор. Идестама, в 70-х годах обходилась с привозом на спб. фбр. пуд, с содерж. 15—35 % сырости, 1 р. 50 к.; вес кипы — 8 пд., в кипе 180 лист., вес листа — 2 фн. Средняя цена фунта тряпья была 31/2 к., а Д. массы — 4 к. В 1881 г. из Финляндии в Россию вывезено Д. массы на 452862 р., цена на месте 1 р., а в России она обходилась до 1 р. 80 к. пуд.
В 1887 г. древесномассных заводов действовало в Евр. России, с привислянскими губ., 71 зав. на 1880 тыс. руб.; на Кавказе — 4 зав. на 358 тыс. руб., а всего 75 зав. на 2238 т. р. В 1885 г. установлена пошлина на Д. массу по европейской торговле — 20 к., а из Финляндии — 14 коп. металл. с пуда. Наиболее распространено производство Д. м. в губ. С.-Петербургской, Волынской и Могилевской. Ввоз Д. массы в 1889 г. по границам: по всем границам Д. массы 898 т. п. на 839 т. р.; папки из Д. массы 378 т. п. на 691 т. р., по финляндской границе Д. массы 233 т. п. на 152 т. р., папки из Д. массы 350 т. п. на 660 т. р.