Термодревесина свойства материала и применение

Содержание:

• - Термодревесина простыми словами

• - История вопроса

• - Технологии и особенности производства термодревесины

• - Технология lecotti

• - Примеры применения

Термодревесина простыми словами

По другому называется Термомодифицированная или термически обработанная древесина. Особенность технологии – термомодификация древесины ведется при температурах 170-220 ºС, в среде перегретого пара, под давлением и при отсутствии доступа кислорода (иначе древесина загорится, либо обуглится).

Основой технологии термомодификации является обработка древесины высокими температурами в инертной среде. У разных производителей, время обработки длится до 72 часов. В результате структурных и химических изменений разлагаются гемицеллюлоза и полисахариды, испаряются неструктурообразующие вещества – смолы, воск, деготь, эфирные масла, кислоты и исходный материал приобретает ряд новых полезных свойств:

• - Геометрическая стабильность - повышается в 10-15 раз, термодерево не боится температурных перепадов;

• - Лучшая формоустойчивость - позволяет проектировать соединения с меньшими допусками;

• - Влагостойкость - гигроскопичность уменьшается в 3-5 раз, равновесная влажность составляет 3-5%, термодерево не боится влаги ни зимой, ни летом;

• - Уменьшается теплопроводность - на 25-30% - обеспечивает хорошие теплоизолирующие свойства;

• - Повышается твердость (по Бринеллю на 3-5%) и износостойкость поверхности;

• - Повышается биологическая стойкость - в 15-20 раз – благодаря разложению полисахаридов исчезает питательная среда для микроорганизмов, а все биоповреждающие агенты погибают в процессе обработки;

• - Благородный темный цвет по всей толщине древесины. Цвет зависит от параметров обработки;

• -Снижаются плотность и вес - на 5-10%.

Термической обработке подвергаются хвойные породы-сосна и ель, а также лиственные-ясень, береза, карагач, дуб, осина, липа. Процесс термомодификации древесины изменяет структуру гемицеллюлозы и легнина. Термомодификация придает новые декоративные и технологические свойства, образует новый продукт, который с успехом в ряде случаев заменяет дорогостоящую тропическую древесину.

История вопроса

При обработке огнем древесина становится тверже. По этой причине, первобытные люди и викинги обжигали наконечники стрел и копий. Простые эксперименты с вывариванием древесины в воде и масле показали, что древесина прошедшая такую обработку приобретает новые свойства: значительно меньше впитывает влагу, а главное-не гниет и не изменяет геометрию. Сваренную в масле древесину в стародавние времена применяли для изготовления домашней посуды, лодок, весел, колес для водяных мельниц. В европейских странах можно встретить колеса водяных мельниц, которые работают и поныне, либо являются украшениями в садах. А любители резьбы и домашних поделок получают термодерево в домашних условиях. Заготовку варят в воде или растительном масле на медленном огне в течении, затем сушат.

В СССР, в 1987 году, опубликована статья «Гигроскопичность термообработанной древесины», в «Лесном журнале», авторы Дьяконов К.Ф., Курьянова Т.К., Щекин В.А.

Инженерный подход немцев

В 1930-х годах немецкие ученые изучали влияние температурного воздействия на свойства древесины. Их интересовали такие приобретенные свойства древесины, как: способность термодерева не впитывать влагу и не разбухать, не усыхать и не растрескиваться при высыхании, устойчивость к плесени и жукам-вредителям. После Второй мировой войны немецкие ученые продолжили исследования и с 1946-1955 года были опубликованы результаты ученых Рюнкеля, Бюро, Штамма, Бавендама. Для нас интересным является отчет о сравнении двух методов термообработки: в среде инертных газов и в емкости с растительным маслом. Оказалось, что обработка в масле дает более выраженный результат, но такой способ слишком затратный. В итоге, в ХХ веке в Германии появилась разновидность технологии термообработки древесины путем вываривания дерева в растительном масле.

Французские ученые из Горного института Сент-Этьен проводили испытания в камере заполненной азотом. В камере с применением газа, также были получены положительные результаты термомодификации.

Финские исследователи также проводили испытания и в 90-е годы запатентовали технологию «Thermowood». На сегодняшний день, это самая распространенная в мире технология термомодификации древесины. Главным образом, финская технология ориентирована на термообработку хвойных пород.

В 2004 году в Европейском Союзе был введен запрет на химическую обработку древесины применяемой в изготовлении детских товаров, а также в пищевом сегменте. В этих сферах народного потребления рекомендовалось проводить термомодификацию древесины.

Технологии производства термодревесины

На сегодняшний день, в России, США и ЕС запатентованы различные методы термообработки древесины.

Самой известной в мире является технология Thermowood. Разработана и запатентована в Финляндии. Именно ее применяют все финские производители, а также некоторые европейские. Основное направление в обработке - работа с хвойными породами дерева и березой. Самый известный финский завод по выпуску термодревесины в Финляндии Lunawood Oy. Обработка древесины ведется в среде перегретого пара.

Французская технология Retification, разработчик Горный институт в Сент-Этьене. Термообработка проводится в атмосфере инертного газа (азота). Во Франции известна технология Bois Perdure (пер. «древесина долгоживущая»).

Голландская технология Plato. Разработана в Нидерландах, основное отличие технологии в том, что термокамера и штабель разогреваются два раза. Вначале в атмосфере нагретого водяного пара достигается температура 150-180ºС, затем штабель остывает и высыхает, затем второй раз разогревают до температуры 190 ºС и проводят этап термомодификации.

Эстонская технология Vacuum Plus. Особенность технологии - термомодификация древесины ведется в вакууме при температурах 160-210ºС. Заявленное производителем отсутствие продуктов переработки (смолы, органические вещества и т.д.) подразумевают, что все органические вещества, в т.ч. канцерогены - остаются внутри дерева, что ставит под вопрос экологическую чистоту конечного продукта.

Российская технология lecotti. Технология разработана на основе технологии сушки древесины в защитной паровой среде и при избыточном давлении. Особенность технологии - термомодификация древесины ведется в защитной атмосфере перегретого пара при температурах 180-220ºС и при избыточном давлении. Длительность технологической обработки составляет от 38 до 52 часов.

Объемы производства - камеры объемом 6 и 10м3. Общий объем производства около 2 тыс м3 в год.
Сертификаты - имеет сертификат качества.

Основное направление в обработке - работа со всеми породами деловой древесины.
Преимущества - технология lecotti-TMT обеспечивает гарантированное качество продукции. Реальное соответствие - ЦЕНА / КАЧЕСТВО.

Предлагаемая технология обработки древесины является универсальной для всех пород дерева и позволяет получать материалы с улучшенными эксплуатационными свойствами и совершенно новыми декоративными качествами.

Изменения физических свойств древесины происходят в результате упорядоченного определенным образом воздействия разогретого воздуха, пара и минимального избыточного давления.

Особенности технологии термообработки древесины

Термомодификация происходит при температуре 180-230 ºС и выше. Для предотвращения воспламенения штабеля древесины, в термокамере создается безкислородная воздушная среда. Это достигается путем замены воздуха в камере на нагретый водяной пар, либо газ (азот, углекислый газ). В основном, термомодификацияведется в воздушной среде, а у некоторых производителей (в Германии) в масляной среде (древесина варится в растительном масле). Высокая температура, пар (либо газ) – вот и все «ингредиенты» для термообработки древесины. Поэтому, получаемая древесина, с точки зрения экологии, ничем не отличается от исходного сырья. Более того, в процессе эксплуатации термодерево не нуждается в обработке (разве что, только для придания желаемого цвета надо покрывать ЛКМ), поскольку не впитывает влагу и уже защищено от вредителей и плесени. В результате термообработки поры древесины закупориваются («запекаются»), что препятствует прохождению влаги в дерево. Питательная среда (полисахариды и гемицеллюлоза) превращается в несъедобную для плесени, грибов и насекомых.

После прохождения высототемпературной обработки, древесина любых пород приобретает темно-коричневые благородные оттенки по всей глубине доски. Отполированная термодревесина лиственных пород (ясень, клен, граб, береза и др.) имеет глянцевый блеск.

Лабораторные исследования, проводимые в России, Финляндии и других странах ЕС, а также в США, доказали, что влажность термодерева 3-7% является равновесной в любой обычной среде, влагопоглощение ниже до 5 раз, время высыхания ниже в 5 раз по сравнению с обычной древесиной. Отсутствуют, либо минимальны коробление, разбухание, растрескивание термодерева. В результате термодерево значительно более долговечно в сравнении с необработанной древесиной.

Примеры и сферы применения термодерева

Термодревесина может использоваться практически везде, где применяется обычная древесина. Наиболее часто термодерево используют в местах повышенной влажности, с перепадами температурного режима. На улице: фасад, терраса, в местах непосредственного соприкосновения с водой (отделка купелей, прибассейновых зон), применяют при отделке саун и парных, как альтернативу красивым и дорогим экзотическим породам.

Новоприобретенные качества древесины делают очень широким спектр применения изделий из нее:

• - внешняя и внутренняя отделка помещений;

• - отделка саун, бань, бассейнов;

• - изготовление окон, дверей, лестниц;

• - изготовление всех видов напольных покрытий, в т.ч. для полов с подогревом;

• - изготовление мебели;

• - изготовление элементов ландшафтного дизайна;

• - изготовление ограждений;

• - изготовление музыкальных инструментов;

• - изготовление художественно-сувенирной продукции;

• - отделка катеров и яхт, причальных сооружение для них;

• - реставрационные работы.

Для ознакомления с примерами применения термодерева перейдите в Портфолио