Термодревесина: применение, технология производства, оборудование

Впервые термодревесину применили для своих жизненных потребностей кочевые племена Севера. Бродячие кочевники обычно не строили деревянные здания, а вместо этого стремились разбить свои (утеплённые шкурами животных) палатки, в любом месте, где бы не поселились.

Однако обычные деревянные опоры, при помощи которых шкуры прикреплялись к грунту, долговременностью не отличались, и сгнивали. Со временем кочевниками было обнаружено, что структуру дерева благоприятно изменяет огонь, точнее, выделяемое при горении тепло. Поэтому они стали подвергать примитивной тепловой обработке все деревянные части своего жилья.

Так зародились основы технологии термической обработки древесины, которые в своей сути сохраняются и сегодня.

Сущность термического модифицирования дерева

Натуральные и экологически чистые строительные материалы являются трендом нашего времени, обеспечивая приятность и эксклюзивность восприятия (см., например, рис. 1).

Однако в большинстве случаев (не в последнюю очередь по причинам стоимости первичной древесины) в игру вступает параметр долговечности деревянных изделий и сооружений.

Поэтому для того, чтобы добиться визуального эффекта экзотического дерева, натуральное дерево необходимо изменить таким образом, чтобы оно не темнело со временем, и сохраняло не только свои эксплуатационные характеристики, но и первоначальный внешний вид.

 

                Рисунок 1 – Внешний вид термически модифицированной древесины

Для термомодификации в основном пригодны все виды древесины. Практически подобной технологии  подвергаются ольха, бук, дуб, клен, ясень,береза среди лиственных деревьев, а также ель и сосна — среди хвойных.

Термически модифицированная древесина еловых и лиственных деревьев считается экологической альтернативой тропической модифицированной древесине.

С одной стороны, это производится вследствие  целесообразности использования термодревесины в условия влажного и сурового климата, с другой стороны, из-за тёмного цвета,который приобретает исходный материал в зависимости от интенсивности его термической обработки.

Термически модифицированная древесина  является конечным продуктом нагрева исходного материала до температуры не менее 160 °С в условиях дефицита кислорода.

Целью термической модификации является улучшение технических свойств древесины строительного материала по всему поперечному сечению для определенных областей применения.

Пионерами разработки и внедрения передовых технологий изготовления термодревесины считаются деревообработчики скандинавских стран – Швеции и Финляндии, впервые предложившие профильному рынку свои решения ещё  в конце 90-х  годов прошлого века.

Технология термической модификации дерева заключается в последовательном выполнении следующих операций:

• Частичного пиролиза (термического разложения) исходных полуфабрикатов в атмосфере с низким содержанием кислорода. Длительность операции составляет от 24 до 48 часов, при температуре 170…250 ° C. В результате такого температурного воздействия внутренняя энергия материала увеличивается, что приводит к разрыву прежних меж молекулярных связей и к образованию новых.
• Конверсии (заполнения) свободных ОН-групп, вследствие чего усадка и набухание древесины пропорционально уменьшается во всех направлениях (до 70%). Одновременно происходит уничтожение возможных вредителей и грибковых микроорганизмов. Цвет древесины темнеет по всему поперечному сечению.
• При необходимости осветления отдельных участков полуфабрикат обрабатывают направленным ультрафиолетовым излучением.
• Изменение физических свойств термодревесины:
• Плотность полуфабриката снижается, поскольку во время пиролиза происходит выделение смолистых веществ. Мягкость термически модифицированного дерева облегчает процесс его дальнейшей механической обработки;
• Уменьшается межслойная прочность, в частности, на изгиб и растяжение. Это ограничивает применение клеевых соединений для получения многослойных изделий.
• Свежеизготовленная термодревесина приобретает характерный дымный запах, который вскоре улетучивается.

Стадии обработки

Поскольку термически модифицированная древесина является наиболее экологически чистым продуктом деревообработки, то для всех операций используется только водяной пар. Регулируемыми параметрами являются температура, длительность и цикличность отдельных стадий техпроцесса.

Существует два класса продуктов из термообработанной древесины, которые различаются по своей термостабильности (Thermo-S) и по долговечности (Thermo-D). Существенными особенностями продуктов Thermo-S являются внешний вид и длительная прочность. Классифицированный в соответствии со стандартом EN 350-1 (шкала: от 1- очень прочный, до  5 — недолговечный).

Древесина класса Thermo-Sзначительно более стойкая и относится к 3 классу сопротивления распаду, в то время, как определяющей характеристикой продукции Thermo-D является её биологическая устойчивость.

Так, например, термически модифицированное изделие класса 1 может выдерживать контакт с землёй в течение примерно 25 лет (определяется количеством влаги в почве).

При производстве термодревесины применяют только тело, воду и водяной пар, без добавления химических реагентов. Процесс включает в себя:

• 1. Увеличение температуры для окончательной сушки исходного материала. Древесину нагревают, вначале примерно до 100 °С, а затем, с уже меньшей скоростью — до 130…140 °С. Содержание влаги в исходном материале значения не имеет, поскольку на данной фазе показатель влажности древесины будет уменьшаться примерно до нуля. Когда вся вода высвобождается, а процесс нагрева продолжается, состав полуфабриката претерпевает изменения, в основном, в составе гемицеллюлозы. Они начинаются уже с 150 ° C, а далее термомодификация только усиливается. Присутствующий водяной пар действует как защитный газ:поддерживает стабильность процесса под небольшим избыточным давлением, и замещает кислород внутри камеры.
• 2. Фактическая фаза термической модификации. Она происходит при 185…220 °C, в зависимости от желаемой степени модификации. Температура повышается до требуемого уровня и поддерживается постоянной на протяжении от 2 до 3 часов. Для сохранения кислорода в камере и воздействия на химические изменения в древесине в камеру впрыскивается пар.
• 3. Фаза охлаждения и восстановления. Характеризуется снижением температуры процесса из-за разбрызгивания воды. Здесь происходит восстановление влажности древесины до желаемого уровня, обычно около пяти процентов. Стабильность параметров конечного продукта очень высока.

Диаграмма последовательности процесса термического модифицирования древесины для разных её классов приведена на рис. 2.

•            
• Рисунок 2 – Последовательность этапов термомодифицирования древесины классов Thermo-S и  Thermo-D
• Содержание влаги в конечном продукте стабилизируется на уровне 4 процентов или чуть больше, а среднее значение тангенциального набухания и усадки для обработанной древесины класса Thermo-S составляет 6…8%,а для Thermo-D – 5…6%.

Наилучшим исходным материалом для производства термодревесины считается северная сосна и ель видов Pinus Sylvestris и Picea Abies. Эти виды хотя и отличаются медленным ростом, но зато характеризуются повышенными значениями исходной плотности.

Оборудование

Тепловая модификация древесины происходит при высоких температурах и в точно контролируемых условиях. Производственная техника –камеры для пиролиза — разрабатываются так, чтобы обеспечить высокую производственную долговечность, с учётом того, что  внутри камеры постоянно присутствует и высокая кислотность. Сама камера и все её компоненты изготавливаются из нержавеющих сталей.

1.  
2.       Рисунок 3 –Общий вид установки для термомодифицирования древесины
3. Время обработки для одного цикла обычно составляет от 1,5 до 3 дней, но оно может быть и больше. Основными факторами, которые влияют на время обработки, являются:

• Породы древесины;
• Толщина и содержание влаги в начале процесса термической модификации;
•  Степень автоматизации процесса.

 Предварительно высушенная древесина в целом имеет более короткое время обработки, чем свежесрубленная.Современные камеры оснащаются системами программного обеспечения,предназначенного для управления процессами.

При этом генерируется вид кривой процесса (подобной той, которая приведена на рис.

2) в виде файла истории,который можно открыть позже, а детали процесса можно наблюдать либо в виде графической кривой, либо в виде числовых данных.

Система нагрева для процесса получения термодревесины обычно основана на использовании термически стойкого масла или на прямом электрическом нагреве. Оба варианта могут обеспечить очень точный контроль тепла, однако повышенную постепенность прогрева полуфабрикатов обеспечивает масляный нагрев.

Преимущества и особенности использования термодревесины

•  
•    Рисунок 4 –Типовая продукция из термомодифицированной древесины
• Контролируемый пиролиз древесины обеспечивает:

• Стабильность размеров.
• Пониженное равновесное содержание влаги.
• Улучшенную стойкость к гниению.
• Пониженную теплопроводность из-за увеличенного количества пор.
• Удаление смолистых веществ.
• Стабильность цвета.
• Не токсичность материала.

Термодревесина может использоваться во внутренних и внешних применениях, однако стоит помнить, что продукт обладает несколько сниженными показателями прочности на изгиб и раскалывание. Рекомендуемые области применения зависят от класса. Для термообработанной древесины Thermo-S это  строительные компоненты, предметы мебели (см.рис. 5) и светильники, эксплуатируемые в сухих условиях, напольные покрытия, садовая мебель, дверные и оконные элементы.

 

                                  Рисунок 5 –Диван из термодревесины

Из продукции класса Thermo-D изготавливают наружные двери,жалюзи, оснащение саун и ванных комнат (см. рис.6), вагонку, напольные покрытия,садовую мебель.  При выборе сорта следует учесть: чем выше была температура тепловой обработки, тем темнее цвет термодревесины.

                                          Рисунок 6 –Сауна из термодревесины

Термодревесина

Деревянные изделия без каких-либо химикатов, которые стабильны в самых разнообразных условиях? Для фасада и для кровли, в саду и возле бассейна? Сто лет назад люди даже не мечтали о таком. Однако в 21 веке даже самые смелые предположения находят реальное воплощение. В этой статье мы поговорим о термодревесине: что это такое, как ее производят и чем же она так уникальна?

Что такое термодревесина?

Тремодревесина – это лесоматериал, который специалисты подвергают термической обработке под действием высоких температур от 180 до 230С без использования химических препаратов. В итоге получился продукт, ставший актуальным «материалом XXI века», который сочетает в себе экологичность древесины с абсолютно бесценными физико-механическими параметрами.

В процессе эксплуатации не меняется геометрия термодерева, т.е. оно не усыхает, не набухает, не подвержено короблению и растрескиванию, не гниет при длительном контакте с водой. А самое главное – ему не нужна ни в какая обработка химикатами.

Такой материал отличается высокой плотностью структуры и почти на 30% лучше простых лесоматериалов держит тепло в зимний период и прохладу в летние месяцы.

Отметим, что даже самые бюджетные сорта лесоматериалов во время термообработки тонируются на всю толщину и приобретают глубокий, благородный оттенок более ценных сортов.

После такого сложного и беспрерывного технологического процесса получается эффектное и экологически чистое, почти универсальное сырье.

До начала процедуры термообработки на сырье вначале воздействуют высокими температурами на протяжении нескольких часов, после чего можно приступать непосредственно к самой термообработке. После этого полученный материал остужают.

Для создания термодревесины можно использовать и мягкие и твердые сорта лесоматериалов. При этом мягкие сорта подходят для наружной отделки, а из твердых сортов создают различные предметы интерьера или проводят внутреннюю отделку.

Термодревесина технология

Стоит отметить, что эту технологию придумали финны. Финские специалисты для отделки фасадов и интерьерных работ, изготовления настилов используют сосну, ель. А в саунах применяют европейскую осину, сосну, ель. Напольные покрытия они создают из березы.

Производство термодревесины включает такие этапы:

• при температуре 130-150 C происходит сушка, вследствие чего влажность удается снизить практически до нуля повышение температуры до 200-240 C в условиях насыщенного водяного пара. Обязательным условием является наличие избыточного давления в сравнении с атмосферным. Именно в этот момент лесоматериалам придается определенный оттенок и получается новый материал – термодревесина
• температура понижается, а влажность сырья доводится до уровня 4-6 %.

Во время реализации термообработки меняется цвет лесоматериала, причем не только верхнего слоя, а по всей толщине. Можно получить самые различные оттенки от бежевого до шоколадного, все зависит от выбранного режима.

Помимо этого, эффектно выглядит текстура древесины. Простой кусок дерева выглядит как благородный материал, подвергшийся долголетнему старению, а это сегодня очень модно.

При помощи термообработки самое дешевое сырье будет иметь вид элитных сортов древесины.

При обработке паром полностью разлагается любимая микроорганизмами среда – древесные сахара. Тесты, которые проводили специалисты в лабораториях, доказывают, что полученный материал устойчив к гниению и образованию плесени, ему не нужны дополнительные защитные покрытия. Срок службы такого материала в 15–25 раз выше, чем обычной древесины.

Постоянство размеров в условиях колебаний влажности и температуры окружающей среды увеличивается в 10–15 раз – по окончанию высыхания материал не меняет своих первоначальных геометрических форм, вследствие структурирования молекулярных цепочек во время обработки.

В условиях постоянных проливных дождей изменение размеров термодерева в 3–4 раза меньше, чем у необработанного материала.

Сегодня люди все больше заботятся о своем здоровье, поэтому материалы для строительства и предметы интерьера выбираются экологически безопасные. Термически обработанная древесина как раз такой материал, потому что даже отходы этого производства утилизируются сжиганием.

Главные достоинства этого материала:

• глубокий и однородный по всему сечению оттенок
• идеальное качество поверхности;
• длительный период эксплуатации
• значительное снижение процента усыхания
• стойкость к температурным колебаниям
• аромат натуральной древесины
• стопроцентная экологичность.

Изготовление термодревесины осуществляется под действием перегретого пара при температуре от 150 до 240 градусов Цельсия – разлет значительный, но именно позволяет разделить всю термодревесину на классы:

• 1-й класс. Лесоматериалы обрабатываются при температуре до 190 С. Этот материал слегка тонирован, а его технические показатели самые низкие
• 2-й класс. Обработка проводится при температуре до 210 градусов. Полученный материал устойчив к гниению и высокопрочный, однако, он менее пластичный и хрупкий. Он имеет более темный цвет
• 3-й класс является наиболее высоким классом термообработки лесоматериалов. Его получают после «обжига» до 240 градусов. Полученный материал невероятно плотный, твердый и устойчив к любым погодным явлениям.

Из термодерева производят деревянные плитки для ванных комнат и кухонь, которые являются прекрасной альтернативой холодному кафельному покрытию. Кроме этого из него делают цельные ванны и раковины.

При наличии неограниченного бюджета материал можно использовать для:

• отделки фасадов здания. В строительных магазинах можно найти вагонку различного плана – от стандартных реек с пазами до блок-хаус
• создания террас, площадок на открытом воздухе, беседок и других сооружений
• ограждения из этого материала будут радовать не одно поколение вашей семьи. Такой забор не нуждается в уходе, его нужно лишь периодически мыть со шланга
• производство декоративных изделий – напольных покрытий, панелей для стен, уличной мебели, разнообразных садовых декоров

Термодревесина своими руками

Ввиду такой высокой стоимости многие домашние мастера задумываются о том, чтобы сделать термодерево в домашних условиях.

Конечно, при наличии огромного желания и электрической печи с регулятором температуры, вы сможете справиться с этой работой.

Только не забывайте, что в электрическую печь необходимо обязательно установить тару с жидкостью, потому что без присутствия пара древесина легко загорится при такой высокой температуре.

Однако дело это довольно трудоемкое. На специализированных форумах можно найти мастеров, которые создали сушильную камеру собственноручно из железнодорожной цистерны, вмещающей 15 куб. м. Основным условием является стопроцентная герметичность камеры.

В противном случае присутствие кислорода станет причиной возгорания лесоматериалов во время нагрева свыше 135 С. Самый простой способ термообработки своими руками заключается в проваривании небольшой деревянной заготовки на протяжении 1.5 часов в воде.

После этого ее нужно завернуть в ткань и старые газеты, и разместить около любого источника тепла для того, чтобы она просохла. К такому методу прибегают резчики по дереву для сушки липы.

Недостатки термодревесины

Однако, идеального материала без недостатков еще придумать не удалось. Поэтому даже у такого, на первый взгляд, безукоризненного материала, есть отрицательные качества.

В результате термической обработки лесоматериалы становятся не только более твердыми, но и более хрупкими, по этой причине специалисты советуют сверлить направляющие отверстия для шурупов и гвоздей, в особенности около торцов доски.

Поскольку технология является новой и малоизученной, экспертам пока не известна стойкость этого материала, при длительном нахождении в земле. По этой причине, столбы, части каркаса террасы, беседки и прочих садовых сооружений лучше создавать из пропитанной антисептиком древесины.

Сегодня этот материал можно купить лишь в специализированных магазинах, в розничной продаже она встречается достаточно редко. Однако в ближайшие несколько лет стоит ждать большей доступности вследствие роста объемов производства и, как следствие, уменьшения стоимости, потому что все больше и больше производств начинают осваивать эту технологию.

В конце отметим, что, несмотря на сложность технологии, можно сделать этот материал и в домашних условиях. Однако такой материал все же будет более низкого качества, чем изготовленный на предприятии. И даже, сделанное дома термодерево, будет иметь более высокие характеристики, чем обычное.

Термодревесина — оборудование и технология

Древесина – это самый распространенный и достаточно прихотливый вид строительного материала, получивший широкое применение в строительстве.

В качестве декоративной отделки применяются далеко не все породы, а только с самой привлекательной фактурой, на которой четко прослеживается природное происхождение.

Но в качестве красивого материала можно использовать и обычную рядовую древесину, только ее необходимо предварительно правильно обработать. Именно так появилась термодревесина. Технология для ее производства схожа с процессом вакуумной сушки или сушки в обычных камерах при температуре нагреваемого агента более 200 градусов

Сушка древесины в термовакуумных установках позволяет наделить материал дополнительными качествами, сделав его более привлекательным и долговечным.

Процесс сушки и получения термодревесины схожи между собой, но имеют некоторые отличия:

• Для получения термодоски оборудование должно равномерно прогреть материал по всей толщине достаточно высокой температурой. Это позволяет получить широкий диапазон расцветок древесины с характерной для тропических широт фактурой.
• В процессе обработки древесины выполняется пропаривание, что также приводит к модификации материала, сохраняя геометрию.

Как производится термодревесина, особенности оборудования для производства?

Отличной заменой тропическим видам пиломатериалов является термодревесина. Оборудование для ее производства представляет собой герметичную камеру с цилиндрической формой.

Она выполнена из утолщенной стали с утеплением. В конструкции имеется мощный парогенератор, вентилятор для распределения нагретого пара по всему пространству, воздуховоды, дефлекторы и прочее оснащение для контроля и выполнения осуществления процесса термообработки.

Сушильные камеры такого типа для термообработки древесины прогревают материал нагретым до 120˚С паром, который нагнетается в весь внутренний объем камеры. А при осуществлении сушки, температура воздуха поднимается до 230˚С. В таких условиях материал находится в течение 72 часов, после чего подвергается остыванию.

В установке также может быть выполнена термовакуумная сушка древесины в условиях отсутствия давлении и при высокой температуре. Процесс позволяет улучшить параметры материала, повысив его долговечность. Из термодерева можно изготавливать садовую мебель, террасы и мансарды под открытым небом.

Производство оборудования для термодерева

Наша компания осуществляет производство оборудования для термодерева высокого качества. За один цикл термообработки вы сможете получить до 18 куб. м. эксклюзивного материала с великолепными внешними качествами.

Максимальная потребляемая мощность установки составляет 220 кВт. Но также можно подключать сушилку к центральной системе парообразования, что позволит сэкономить 50% энергии.

Процесс обработки древесины осуществляется при пониженном атмосферном давлении 0,4 МПа, в результате чего горячий пар проникает вглубь материала и под действием температуры меняется цвет во всей структуре.

Цена оборудования для термодревесины в нашей компании ниже, чем у большинства аналогов. При этом вы получите качественную установку, которая будет из обычной рядовой древесины делать эксклюзивный материал с отличными качествами.

Термодерево – уникальный строительный материал

Древесина неспособна выстоять против природных факторов. Во влажной и сухой среде она разрушается, появляются насекомые и плесень. Прохождение термообработки дает возможность эксплуатировать этот материал во внешних условиях без потери первоначальных свойств.

Термодерево представляет собой материал, образующийся посредством использования высокотемпературной обработки, из-за чего он становится высокотехнологическим, получая характеристики, которые не имеет растительное сырьё:

• повышенная прочность;
• минимальное водопоглощение;
• отсутствие усыхания.

Этот материал используется для отделки объектов с повышенными показателями влажности, фасадов зданий, фронтонов крыш. Производство термодревесины довольно сложное, но есть способ собственноручно сделать похожий материал, не уступающий промышленным образцам.

Благодаря изменению структуры древесины на уровне молекул, у хвойного дерева смола хорошо высыхает, оставляя приятный запах смолы. Зависимо от времени, на протяжении которого выполнялась сушка, значительно уменьшается вес материала, он приобретает по всей толщине природную расцветку, а текстура становится более выраженной.

Поскольку модификация выполняется без кислорода, древесина не будет загораться. Однако в результате определённых методов обработки, материал может приобретать специфичный запах подгоревшей древесины, который, впрочем, выветривается через некоторое время.

 

Технологии производства термодерева

Термодревесину получают путем прохождения предварительной сушки и термической обработки при температуре 140 — 270°C. При ее воздействии происходит частичное выгорание целлюлозы, выход всех скопившихся смол, изменение волокнистой структуры. Термообработка проводится с помощью следующих способов:

1. Одноступенчатая. На древесину воздействует перегретый пар температурой 150-200°C.
2. Многоступенчатая с применением перегретого пара под давлением1,6 Бар. Используют такую технологию для невысушенного дерева. В первые часы его обрабатывают в специальной камере. Затем материал просушивают и повторно разогревают для улучшения технических характеристик.
3. Использование горячего масла. Сырье помещают в бак с растительным маслом, постепенно нагревают. В процессе дерево его впитывает, что позволяет в дальнейшем сопротивляться влаге и растрескиванию при пересыхании.
4. Применение инертного газа. Данный метод известен, как ретификация. Так получается высококачественная термодревесина. Она обрабатывается азотом в условиях высокого давления с низким содержанием кислорода.

По завершении обработки у древесины появляются следующие особенности:

• после перепадов температур и влажности наблюдаются стабильные геометрические размеры;
• отсутствует признаки гниения в воде, благодаря существенному уменьшению показателя влагопоглощения;
• не требуется покрывать материал антисептиком, поскольку повышается стойкость к микроорганизмам;
• улучшаются теплоизоляционные свойства.

При производстве термодревесины проводится тонировка по всей ее поверхности. Благодаря этой процедуре, материал приобретает насыщенность цвета и выглядит дороже.

Существуют следующие утверждённые технологии изготовления термодерева:

• финская – использование водяного пара;
• голландская – применение термического гидролиза;
• немецкая – обработка дерева горячим маслом;
• российская – использование инертного газа.

При обработке полностью меняется структура клеток натурального материала, в то время как по своему составу материал остаётся таким же.

По структуре — дерево становится более плотным, теплопроводность снижается, его гигроскопичность снижается, а это, в свою очередь, может приводить к разбуханию волокон и образованию гнили.

Из-за этого уменьшаются теплопотери фасадов, дверей и окон, которые изготавливаются из термодерева.

Выполнение термической обработки является экологически чистой, если сравнивать её с химической пропиткой, которая вызывает изменения свойств древесины. В результате термического воздействия дерево становится плотным, но в то же время лёгким, что положительно сказывается на его использовании при обустройстве фасадов навесного типа.

Термодревесину делают из самого разного дерева. Не допускается использование только экзотических пород дерева, имеющих более высокие прочностные качества, а также не самую низкую стоимость. Исходным сырьём являются твёрдые и мягкие виды дерева.

В этом случае следует опираться на область использования исходной древесины. Например, дуб, ясень и бук славятся высокой прочностью и природной текстурой. Берёза, сосна и ель, имеют не столь красивую текстуру, поэтому в основном их применяют для выполнения дверей и окон. Клён, лиственница и бук хорошо выглядят в отделке сауны.

Классы и виды термодерева

Учитывая показатели прочности, такой термоматериал делят на следующие категории:

1. Материал, обрабатываемый при 190 градусов, приобретает повышенную декоративность. Древесина при повышенной температуре темнеет, имеет привлекательную текстуру и натуральный оттенок. Однако стоит отметить, что биостойкость и гигроскопичность древесины, сравнительно с необработанным материалом, несущественно уменьшаются.
2. Термодерево получают в результате воздействия температуры около 210 градусов. Плотность материала увеличивается, в то время как гигроскопичность уменьшается, он становится более стойким к поражению грибками и гниению. Важно учитывать, что в результате воздействия высокой температуры, материал может терять природную эластичность, особенно в местах сопряжения элементов при приклеивании или соединении термодерева метизами.
3. Дерево третьей группы получается при его обработке температурой более 230 градусов. Оно отличается высокой устойчивостью к образованию плесени и гниению, имеет стабильные геометрические размеры, а также минимальное водопоглощение.

Термодерево представляет собой полностью натуральный массив: каждый его элемент уникален и неповторим, как и другие материалы, созданные природой.

Пиломатериалы из термодревесины, по качеству превосходит изделия из обычного дерева – они более эстетичные и долговечные. В наше время они занимают лидирующую позицию на современном рынке строительных и отделочных материалов.

Сферы применения термодерева

Термодревесина используется практически везде из-за ее уникальных свойств. Но активнее она применяется в следующих видах работ:

• облицовка фасада строения стандартными рейками с пазами и блок-хаусами;
• отделка парных помещений;
• строительство небольших уличных сооружений: террасы, открытые площадки, беседки и т.п.;
• установка заборов, способных служить долгое время и не требующих за собой особого ухода (достаточно периодически мыть их со шланга);
• изготовление декоративных предметов: напольные покрытия, стеновые панели, уличная мебель, мостики и другие украшения для садового участка.

Многие компании, которые производят окна и двери, используют доску из термобука для выпуска качественной продукции с длительным сроком службы. Кроме того, некоторые заводы занимаются созданием клееного термобруса, из которого ставят крепкие дома и бани.

Термодревесина своими руками

Термодерево продается по довольно высокой цене. Поэтому приходится задумываться о самостоятельном изготовлении подобного материала.

Если имеется огромное желание и электрическая печь, где предусмотрена функция регулировки температуры, работа покажется не очень сложной. Однако, надо помнить, что внутри печи обязательно устанавливается емкость с водой. Это требуется для образования пара, иначе дерево быстро загорится от воздействия высоких температур.

Некоторые умельцы собственноручно создают сушильные боксы из железнодорожных цистерн, способные вместить 15 кубометров сырья. Главное, чтобы получившаяся камера обладала полной герметичностью. Если это условия не соблюсти, то при наличии кислорода древесина воспламенится при нагреве выше 135°C.

Самым простым способом проведения термообработки считается проваривание в воде заготовок из дерева небольших размеров на протяжении полутора часов. По истечении этого времени их заворачивают в тряпки или газеты, затем размещают рядом с радиаторами отопления для дальнейшей просушки.

Данный метод популярен среди резчиков по дереву. Но он не способствует получению качественной термодревесины, ведь заготовки не обрабатываются гидроизолирующим составом или специальным маслом.

Термодревесина: технология изготовления, свойства, преимущества и недостатки, применение

Облетов Евгений Николаевич1, Шкода Ирина Васильевна11Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет, магистрант

Библиографическая ссылка на статью:
Облетов Е.Н., Шкода И.В. Термодревесина: технология изготовления, свойства, преимущества и недостатки, применение // Современные научные исследования и инновации. 2019. № 1 [Электронный ресурс]. URL: https://web.snauka.ru/issues/2019/01/88518 (дата обращения: 28.07.2021).

• Научный руководитель: Хазов Павел Алексеевич, канд тех. наук
• Нижегородский государственный архитектурно-строительный университет
• Термодревесина (ТМД) или термообработанная доска – это инновационный, высококачественный продукт XXI века, который более стабилен и долговечен, чем обычная древесина, так как при производстве термодревесины начальный продукт обрабатывается высокой температурой в камерах с ограниченным доступом кислорода, с плавным многоступенчатым режимом нагрева, принудительным охлаждением и без применения каких бы то ни было химических веществ.[1]

Длительное воздействие температуры, которой подвергается термодревесина, делает ее пустотелой. Технология изготовления достаточно проста в том смысле, что при обработке древесина лишается целлюлозы и смол. При этом изменяется строение древесного волокна и модифицируется в своеобразную карамелизованную массу, что и обуславливает высокие эксплуатационные свойства.

Подходящими лесами являются древесные породы, такие как осина, ясень сосна или дуб. Обработка дает древесине темный, обычно глянцевый цвет и дымный запах.[2]

Первые научные исследования в сфере термической обработки древесины проводились в тридцатых годах двадцатого века – пионерами были немцы, Штамм и Хансен. В Америке о материале заговорили чуть позже, в сороковых годах, а первые результаты научных трудов по этой теме были опубликованы лишь в шестидесятых годах прошлого столетия (Коллман, Шнайдер).[3]

Технологии производства термодревесины

Термообработка древесины осуществляется по четырем основным технологиям:

Обработка в одну ступень: при таком способе дерево обрабатываются прогретым паром при температуре от 150° до 200°С, при этом происходит уменьшение содержания кислорода бокса до 3,5%. Такой обработке могут подвергаться и предварительно высушенные (обработка до 3-х суток), и сырые (обработка дольше чем 3-х суток) заготовки.

Многоступенчатая обработка: происходит в герметичном боксе под действием прогретого пара при температуре +150-+200°С и давления не менее 1,6 МПа. Сушка осуществляется в течение 4-х дней. Влажность готовых изделий не должна быть больше 10%.

Обработка растительным маслом: Технология предусматривает помещение заготовок в тару, заполненную растительным маслом, и медленный нагрев. При этом структура древесины напитывается небольшим количеством масла, что делает термодерево влагостойким и устойчивым к растрескиванию.

Обработка азотом с 2% кислорода или другим инертным газом. Процесс получил название ретификация. Эта технология позволяет получить изделия высочайшего качества.[4]

Виды термодревесины

Различают три вида термодревесины в зависимости от технологии производства и европейских стандартов прочности древесных изделий EN 335-1-2006. Главный принцип данной классификации – чем выше температура термомодификации тем полученный материал более стабильный, долговечный, но менее прочный.

Класс 1. Termo-S (Medium). Температура обработки не повышается более 185-190°С. Физические свойства древесины (прочность, твёрдость, сопротивляемость гниению и вредителям) изменяются незначительно.

В большей степени меняется цвет материала, он преобретает более тёмные тона с коричневым или красным оттенком. Термодревесина класса Medium предназначена для использования только внутри сухих помещений.

Класс 2. Termo-D (Intense). Процесс происходит при температуре до 200-230°С. Пороговая температура варьирует в зависимости от породы дерева и технологии, по которой ведётся термообработка. Главным недостатком является излишняя хрупкость за счет недостаточной гибкости. Термодерево класса Intense используется для внешней отделки, в местах с повышенной влажностью и прямым контактом с водой.

Класс 3. Температура превышает 230°С. На этой стадии наблюдаются значительное уменьшение прочностных характеристик и сильное потемнение материала. В то же время ещё сильнее возрастает устойчивость к поражению гнилью, грибками, вредителями, материал становится более плотным и атмосферостойким.[1]

Свойства термодревесины

Преимущества термодревесины видны при сравнения ее с необработанной натуральной древесиной:

• Вес древесины после термической обработки примерно на 5-10% меньше, чем вес натурального дерева;
• Биологическая долговечность по сравнению с натуральным деревом повышается более чем в 25 раз;
• Прочность на сжатие и твердость увеличивается более чем на 50%;
• Равновесная влажность составляет около 3-5%, что примерно на 50% ниже, чем равновесная влажность натуральной древесины;
• Размерная стабильность примерно в 10-15 раз превосходит аналогичные показатели обычного дерева;
• Проникновение воды в изделия из термически обработанной древесины в 3-5 раз ниже, чем в изделия из необработанного дерева;
• Теплопроводность на 20-25% ниже, чем у естественной древесины;
• Термодревесина менее пожароопасный материал, чем натуральное дерево, температура ее порога воспламенения в зависимости от породы дерева на 60-80°С выше, чем у естественной древесины;
• После термической обработки древесина становится неуязвимой для насекомых, микроорганизмов и грибков;
• Изделия из термодерева не коробятся, не усыхают и не разбухают, хорошо отталкивают влагу, сохраняя свои первоначальные геометрические размеры при любых погодных условиях;
• Термообработка осуществляется без добавления химических веществ, поэтому термообработанная древесина является абсолютно безвредным, экологически чистым и не токсичным отделочным материалом.[5]

К недостатком термодревесины относятся:

• Высокая стоимость материала
• Уменьшение прочности древесины. Из-за увеличения твёрдости в термодереве происходит незначительное уменьшение прочности и эластичности и как следствие повышение хрупкости.
• Посерение верхнего слоя. Под воздействием ультрафиолета происходит потеря цвета в слое толщиной не более 0,1 мм. Для сохранения цвета поверхность изделий покрывают специальным маслом с защитой от ультрафиолета.
• Тонкодисперсионная пыль в процессе обработки. Так как термодревесина достаточно сухая, технологическая обработка материала приводят к появлению мелкой летучей пыли.
• Остаточные запахи уксусной кислоты и фурфурола.
• Для доски, соприкасающейся с землёй, есть опасность поражения термитами. Степень поражения термодерева термитами вдове меньше, чем у натурального дерева. [1]

Область применения

Фасад, внутренние интерьеры, отдельные элементы ландшафтного дизайна. Облицовка годами сохраняет внешний вид. Такой фасад требует минимального ухода в процессе эксплуатации, при этом трещины и гниль не образуются, а элементы не рассыхаются..

Открытые и неотапливаемые зоны (террасы, веранды, беседки) требуют применения износостойких покрытий, термодоска не боится попадания осадков, колебания температур. На полу не образуются щели, его элементы не рассохнутся и не перекосятся.

Влажные помещения (сауны, бани, ванные комнаты, территории около бассейнов). Особенность термодерева заключается в низкой способности проводить тепло. То есть при использовании в банях или саунах она не будет нагреваться и обжигать кожу при контакте.

Термодоска для дорожек. Дорожки подвергаются повышенным нагрузкам, воздействию осадков и влаги. Дорожки из термодерева натуральные и декоративные, при этом максимально надежные и долговечные.

Яхтостроение: для отделки палубы, производство мебели и эксклюзивной внутренней отделки.

Производство качественных окон и дверей, столов, стульев, мебели.[6]

Заключение: на основании представленных фактов, можно сделать вывод о возможной альтернативе натуральной древесине в виде современного материала – термодревесины (ТМД) при отделочных работах (террасы, фасады и т.п.).

В результате проведённой обработки происходит изменение структуры дерева: проявление текстуры, приобретение более тёмного и насыщенного благородного оттенка, однородного по сечению.

Поэтому, даже не очень дорогие сорта дерева, после такой обработки приобретают вид ценных пород.

В дальнейшем термодревесина может быть подвержена любым видам механической обработки, а также на неё можно нанести любой лакокрасочный материал.

Термодревесина способна конкурировать, а точнее, даже – превосходить своих «африканских собратьев». То есть она обладает гораздо лучшими качествами, чем такие деревья, как абаш или кемпас.

Библиографический список
Количество просмотров публикации: Please wait