Выбор древесного и другого растительного сырья зависит от вида и назначения конечного продукта и во многом определяется химическим составом и строением древесины. В целлюлозно-бумажном производстве необходимо древесина с волокнистым строением, в лесохимических производствах древесина рассматривается как источник низкомолекулярных продуктов и углерода, в гидролизных производствах — древесина с большим содержанием полисахаридов, а в производстве древесных плит и пластиков древесина используется как составная часть полимерных композиционных материалов.

Для применения в производстве бумаги и целлюлозы древесное сырье должно содержать достаточно много целлюлозы, а ее волокна должны обладать хорошими бумагообразующимн свойствами. Древесина для гидролизных производств должно выдавать высокий объем сахаров при кислотном гидролизе, причем, в зависимости от принадлежности к растениям покрытосеменным (лиственные древесные породы и сельскохозяйственные культуры, отходы которых утилизируются) или голосеменным (хвойные древесные породы), оно может использоваться в разных производствах. Так, древесину лиственных пород, а также сельскохозяйственные отходы, как пентозансодержащее сырье применяют в производстве фурфурола и ксилита, тогда как древесина хвойных пород, дающая при гидролизе высокий выход сбраживаемых сахаров — гексоз, может быть использована для производства этанола и углекислоты. Хвойные и лиственные древесные породы используют в производстве кормовых дрожжей. Химическое производство требует вполне определенного сырья. В канифольно-скипидарном производстве используются высокосмолистые хвойные породы. При пиролизе древесины ценным сырьем для производства активного угля служит древесина твердолиственных пород. Кроме того, больший выход уксусной кислоты достигается также из древесины лиственных пород, включающих в свой состав по сравнению с древесиной хвойных пород больше ацетил-содержащих гемицеллюлоз (ацетилированных ксиланов)

В любом процессе химической и химико-механической переработки древесины важную роль играет анатомическое строение древесины ^[1], в том числе капиллярно-пористая структура и строение ее тканей, которые влияют на проникновение растворов химических реагентов, пропитывающих растворов, связующих и т.д. Строение древесной ткани определяет метод ее разделения на волокна в целлюлозно бумажном производстве и в производстве ДВП.

При использовании древесины в качестве волокнистого сырья в первую очередь оценивают тип и содержание волокон и их ультраструктуру, от которых зависят бумагообразующие свойства. Для получения целлюлозы и бумаги наибольшую ценность представляют прозенхимные клетки, среди которых лучшими бумагообразующими свойствами отличаются трахеиды и волокна либриформа. Как уже отмечалось, из древесины хвойных пород получаются длинноволокнистые полуфабрикаты, а из древесины лиственных — коротковолокнистые. Содержащиеся в древесине лиственных пород сосуды ухудшают прочностные свойства волокнистых полуфабрикатов, но придают хорошую впитывающую способность бумаге. Паренхимные клетки при варке частично теряются, но содержимое сохранившихся в целлюлозной массе паренхимных клеток может создавать в производстве бумаги «смоляные затруднения» (ухудшать показатели качества бумаги, вызывать отложение «смол» на оборудовании и т.д.). В древесине лиственных пород по сравнению с хвойными содержится меньше волокон и больше коротких клеток, теряющихся при варке целлюлозы, но сильнее развита проводящая система, вследствие чего древесина некоторых лиственных пород имеет лучшую проницаемость и требует меньшего времени на варку. Лигнин древесины лиственных пород вследствие большей доли фенилпропановых единиц с двумя метоксильными группами имеет более редкую сетчатую структуру и менее способен к реакциям сшивания, чем лигнин древесины хвойных.

Это в некоторой степени облегчает делигнификацию древесины лиственных пород. Все эти различия между древесиной лиственных и хвойных пород требуют разных технологических режимов при их переработке в целлюлозу и бумагу и создают трудности при совместной варке древесины лиственных и хвойных пород.

В процессе варки целлюлозы и полуцеллюлозы древесная ткань подвергается химическому и физическому воздействию. В результате делигнификации и частичного удаления гемицеллюлоз она распадается на отдельные древесные волокна с превращением последних в целлюлозные волокна. При этом ультраструктура клеточной стенки существенно изменяется. Учитывая распределение слоев клеточной стенки по массе, необходимо подчеркнуть, что основное количество лигнина присутствует во вторичной стенке. Следовательно, для достижения достаточной степени делигнификации требуется удалить лигнин из всех слоев клеточной стенки. Удаление лигнина из срединной пластинки приводит к ее разрушению и разъединению волокон, а удаление из вторичной стенки — к ослаблению связей между фибриллами. Фибриллярная структура клеточной стенки позволяет делить, волокна на продольные элементы и связывать их между собой. На этом основан процесс производства бумаги. В результате делигнификации целлюлозные волокна становятся гибкими и эластичными. При последующем размоле целлюлозной массы при подготовке к формованию бумаги происходит фибриллирование клеточных стенок — расщепление их на фибриллы и последних на более тонкие элементы. На процесс фибриллирования определяющее влияние оказывает ультраструктура клеточной стенки. По сравнению с хлопковым волокном волокна древесной целлюлозы фибриллируются значительно легче. При формовании бумаги в процессе удаления воды возникают прочные межволоконные связи за счет трения, механического зацепления фибрилл, а также возникновения межмолекулярных сил взаимодействия, в том числе прочных водородных связей между макромолекулами на поверхностях фибриллированных элементов, и образуется бумажный лист.

При получении древесной массы необходимое размягчение срединных пластинок достигается водно-тепловой или слабой химической обработкой. Чем сильнее химическое или физико-химическое воздействие, тем меньше расход энергии на разделение древесной ткани на волокна при механической обработке.

В производстве ДВП ^[2] размол приводит к разрушению преимущественно межклеточного вещества и незначительному повреждению клеточных стенок. В результате образуется малофибриллированное древесное волокно, поверхность которого большей частью покрыта лигнином. Химический состав древесины определяет характер процессов, протекающих при последующем горячем прессовании, во всем объеме клеточной стенки. При повышенной температуре в присутствии воды и кислорода воздуха происходят термогидролитические превращения высокомолекулярных компонентов древесного комплекса, сопровождающиеся реакциями окисления. Под термогидролитическими превращениями понимают совместно происходящие реакции гидролитической и термической деструкции и конкурирующие реакции сшивания цепей.

Химические реакции высокомолекулярных компонентов древесины в технологических процессах варки целлюлозы, гидролизных производств и пиролиза древесины подробнее рассматриваются далее в соответствующих разделах.