Вопрос 1. Пожароопасные характеристики основных пород древесины.

Древесина, как известно, представляет собой смесь большого количества веществ различного строения и свойства.

Основными ее компонентами являются гемицеллюлоза, целлюлоза и лигнин.

Целлюлоза является высокомолекулярным полисахаридом с эмпирической формулой (С₆Н₁₀О₅)_m. Молекулярный вес целлюлозы составляет 1 500 000.

Гемицеллюлозы представляют собой смесь пентозанов (С₅Н₈О₄), гексозанов (С₆Н₁₀О₅) и полиуронидов.

В хвойной древесине пентозаны и гексозаны содержатся почти в равных количествах, в лиственной древесине гемицеллюлозы состоят почти целиком из пентозанов.

Лигнин является наименее изученным в химическом отношении компонентом древесины. Полагают, что лигнин имеет ароматическую природу и содержит связанные с ароматическим веществом углеводы. Элементный состав лигнина значительно колеблется. В соответствии с этим неодинаковы и эмпирические формулы лигнина: (С₁₀Н₁₀О₃)_n, (С₂₂Н₂₀О₇)_n, (С₁₂₀Н₁₃₈О₃₅)_n. Молекулярный вес лигнина достигает нескольких тысяч.

В зависимости от породы, возраста, места произрастания соотношение этих компонентов может быть различным, однако в среднем древесина состоит из 25 % гемицеллюлозы, 50 % целлюлозы и 25 % лигнина.

Древесина содержит ~50 % углерода, ~ 6 % водорода и ~ 44 % кислорода.

Так, например, древесина дуба содержит 46,08 % углерода, 5,50 % водорода, 38,18 % кислорода и 1,14 % азота. Кроме того, 7% влаги и 2.1 % золы.

А древесина сосны – 46,00 % С, 5,5 % Н, 39, 20 % О, 0,90 % N. Кроме того, 7,0 % влаги и 1,4 % золы.

Древесина пористое вещество, объем пор составляет 50-70 %ее объема.

Вещества, входящие в состав древесины, обладают различным строением и неодинаковой термической стойкостью.

Наименее термоустойчивы – гемицеллюлозы, наибольшей термической стойкостью обладает лигнин.

Так, если начало интенсивного разложения целлюлозы соответствует температуре 285^оС, лигнин интенсивно разлагается лишь при достижении температуры 350-450^о С.

Большая термическая устойчивость лигнина объясняется его химическим строением. Как известно, ароматические соединения являются наиболее термически стойкими, чем гетероциклические, к которым принадлежат гемицеллюлозы и целлюлоза.

Поэтому породы древесины, имеющие повышенное содержание гемицеллюлозы, способны к более легкому воспламенению.

Это общие сведения о составе древесины, но они являются очень важными, чтобы понять, какие процессы протекают при нагревании древесины и последующем ее горении.

Можно условно выделить несколько характерных этапов пиролиза древесины.

1. При нагревании до температуры 120-150^оС завершается процесс сушки древесины, т.е. выделение физической воды.

2. При дальнейшем нагревании до температуры 150-180^оС происходит выделение внутрикапиллярной и химически связанной влаги, разложение наименее термически стойких компонентов древесины в основном с выделением углекислого газа и воды.

3. При температуре 250^оС происходит пиролиз древесины (в основном гемицеллюлозы) с выделением таких газов, как окись углерода, метана, водорода, углекислого газа, воды и т.д. Образующаяся газовая смесь уже способна к воспламенению от источника зажигания. И по аналогии с жидкостью эту температуру можно принять за температуру вспышки.

4. При температуре 280-300^оС начинается интенсивное разложение древесины.

5. При температуре 350-450^о С происходит интенсивный пиролиз древесины и выделяется основная масса горючих газов – 40% от максимально возможного количества. Выделяющаяся в этой области пиролиза газообразная смесь состоит из 25% водорода и 40% предельных и ненасыщенных углеводородов. Наиболее характерной особенностью этой температурной области является то, что здесь протекают интенсивные химические реакции между продуктами первичного разложения. Эти реакции сопровождаются выделением большого количества тепла, порядка 750-900 кДж/кг.

Пожароопасные характеристики основных пород древесины вы узнаете из справочной литературы.

Так, в справочнике «Пожаровзрывоопасность веществ и материалов» под ред. А.Н.Баратова и А.Я.Корольченко на с. 326-327 вы найдете пожароопасные характеристики для древесины некоторых пород.