Термообработанная древесина решила бы проблемы наших предков, которые, чтобы защитить сваи от гниения при строительстве причалов и временных жилищ, обжигали их в пламени костра. Это делало материалсухим и ломким. Современный метод термообработки позволяет получить долговечную древесину со стабильностью по размерам.
Исторический обзор
Использование термообработки для изменения свойств древесины не является новшеством. В течении нескольких десятилетий проводились исследования в разных странах. Первый процесс высокотемпературной сушки древесины был проведен в 1920 году. В основном удалось уменьшить равновесное содержание влаги, чтобы предотвратить набухание древесины при эксплуатации.
Последующие эксперименты доказали, что нагревание сырья в газообразных атмосферах исключает вероятность его разбухания и усадки. Термообработанная древесина становится устойчивой к разрушительной силе грибка без процесса уплотнения.
Изделия из модифицированной древесины не имели большого успеха на промышленном рынке, вероятно, из-за доступности в то время высококачественного сырья.
К термообработанной древесине как к материалу вновь проявили интерес в конце прошлого века. Это обусловлено вырубкой субтропических лесов, повышением спроса на устойчивые строительные материалы и усилением ограничительных норм, сокращающих использование токсичных химических веществ.
Начиная с 2000-х годов исследования проводились во всем мире. В Нидерландах, Германии и Финляндии открылись первые предприятия, которые промышленным способом начали обрабатывать пиломатериалы температурным режимом.
Технологический процесс изготовления
Модификация древесины — способ, позволяющий защитить материал от изменения содержания влаги. Термическую обработку проводят в атмосфере с низкой концентрацией кислорода, чтобы исключить возможность возгорания.
Условия процесса различаются от используемого защитного газа (азот, пар), влажности среды, способов теплообмена, использования масел,вакуума и реинтродукции дыма.
Производство не оказывает значительного пагубного действия на окружающую среду. Тепло и дым поступает в специальные камеры для конденсирования и очищения. Термообработанная древесина в конце жизненного цикла подвергается переработке без вредных отходов.
Модифицировать можно любую натуральную древесину. Методы сушки на предприятиях запатентованы, способы обработки газом варьируются от желаемого результата. Скорость нагрева и охлаждения зависит от используемых пород дерева и размеров досок.
Технология изготовления сводится к двух этапной термической обработке, которая влияет на анатомическую структуру древесины без каких-либо ограничений для дальнейшего использования.
Сушка
Основной и продолжительный процесс. Древесину выдерживают несколько часов при температурах значительно выше тех, что используют для обычной сушки. Химические изменения приводят к низкому равновесному содержанию воды. Остаточная влажность в древесине достигает 0%. Это условие повышает биологическую стойкость термообработанного материала, содержание влаги недостаточно для роста и развития грибков. Длительность фазы напрямую зависит от влажности сырья, породы дерева и размеров доски.
Единого стандарта процесса нет, скорее существует ряда аналогичных подходов. Каждый основан на нагревании древесины в инертной атмосфере несколько часов до температуры примерно 190º C.
Процесс термообработки отличается в деталях. Типичным признают объединение двух стадий: начальную гидротермолиза (сушка) и сухого отверждения. Чтобы добиться избирательной степени деполимеризации гемицеллюлозы, создают относительно мягкие условия для ограничения нежелательных побочных реакций, которые впоследствии повлияют отрицательно на механические свойства древесины.
Термообработка
Длится фаза несколько часов. Общая потребность в энергии в два-три раза выше, чем при цикле сушки. Соблюдение технологии изготовления требует специальных печей, которые отличаются от обычных сложными инженерными разработками.
Ключевые изменения в результате процесса:
- пониженное равновесное содержание влаги;
- достижение класса прочности 2 и 3;
- снижение от 15% до 40% усадки и набухания;
- уменьшение прочности на изгиб до 15%.
Цветовая гамма
Цвет является важным свойством для конечного потребителя.В некоторых случаях это основной фактор для выбора конкретной древесины, исходя из эстетических соображений.
Потемнение в процессе обработки — важное преимущество,придающее древесине ценный аспект в некоторых странах. Изменение цвета, вплоть до черного, обусловлен распадом гемицеллюлозы, компонентов экстрактивных веществ и образованием продуктов окисления, таких как хиноны.
Поскольку древесина равномерно обработана по всей поверхности, цвет также органично распределяется. Оттенки могут быть самые разные, от светло-песочного, до глубокого коричневого и даже черного.
Свойства
Термообработанная древесина не токсична и поэтому не имеет ограничений в применении. Степень улучшения по классу прочности от 5 до 2, на показатель влияет уровень воздействия при производственном процессе. Чем меньше значение коэффициента, тем больше выбранная термообработанная древесина подходит для использования на открытых пространствах, долговечнее при контакте с землей.
Но такое улучшение происходит за счет потери механических свойств. Дерево становится ломким. Одновременно термообработанная древесина имеет пониженную гигроскопичность, улучшенную стабильность геометрических размеров.
Теплоизоляционная способность термообработанной древесины увеличивается на треть.
Поверхности плохо подвергаются склейке из-за компактных размеров и сниженной гигроскопичности.
Термообработанная древесина хорошо поддается окрашиванию любыми лаками и красками.
Преимущества модифицированной древесины
- Экологически чистый материал.
- Привлекательные и элегантные цвета древесины.
- Высокая стабильность размеров.
- Низкое сжатие и расширение.
- Устойчивость к гнили, насекомым.
- Долговечность.
- Сохранение внешнего вида и характеристик.
- Низкие эксплуатационные расходы.
Северные европейские хвойные породы — преобладающее сырье для производства термообработанного материала. Конечный продукт находит применение в облицовке, изготовлении настилов, дверных и оконных рам, садовой мебели.
Эстетическое преимущество — приобретенный теплый коричневый цвет древесины. Тополь, самый важный из лиственных пород, привлекает внимание и используется для облицовки и сайдинга. Бук, ясень, тик и береза подходят для изготовления мебели.
Большинство стран континентальной Европы имеют хорошо налаженное производство термообработанной древесины. Основой успеха материала служат стабильность, безопасность, долговечность, эстетичность. Чем больше архитекторы и инженеры знакомятся с преимуществами продукта, тем чаще используют его в проектах. Следует ожидать увеличения интереса и спроса на термообработанную древесину.