Еще в глубокой древности человек обратил внимание на изменение свойств древесины под воздействием высоких температур. Не случайно деревянные колья заградительных сооружений и оборонительных крепостей на Руси обязательно обжигали, продлевая тем самым их жизнь. Паркетные заготовки прокаливали или выдерживали в горячем песке, чтобы получить необычный цвет древесины.
Первые исследования по улучшению качества древесины и изменению ее свойств путем термообработки были проведены еще в 30-40-х годах XX столетия в Германии и Соединенных Штатах.
Однако промышленное производство термообработанной древесины и новейшие исследования появились лишь в 1990-е годы.
Немалую роль сыграли высокий спрос на изделия из дерева, безудержный рост цен на природное сырье, а также стремление сохранить леса планеты и не дать исчезнуть редким экзотическим породам.
Исходные данные
Для термомодификации (Thermally Modified Timber — термически обработанная древесина) может быть использована как свежесрубленная, так и высушенная древесина. Если процесс начать со свежесрубленной древесины, ее можно высушить в сушильной камере, а затем провести термическую обработку.
Термически можно обрабатывать древесину как мягких, так и твердых пород дерева: сосна, ель, пихта, кедр, береза, осина, дуб, ясень, лиственница, ольха, бук, клен, липа и др. Наибольшим спросом пользуется древесина мягких пород, на чью долю приходится 88% потребления.
Данная статистика свидетельствует о популярности использования термодревесины во внешней среде (фасады, природоохранные конструкции и т.п.), где применяются сосна и ель.
Основным преимуществом твердых пород является их цвет и качество поверхности, поэтому они используются в интерьере в виде напольных покрытий, отделочных стеновых материалов или других элементов декора. Для каждой древесной породы технология (режим обработки) оптимизируется отдельно.
Изменение структуры и химреакции
В результате термической обработки структура древесины меняется. Нагрев меняет ряд ее химических и физических свойств. На рис. 1 и 2 показаны различия между структурой обычной необработанной сосны и сосны, подвергнутой термообработке.
Перед тем как описать процессы, происходящие при термической обработке древесины, необходимо указать, что основными составляющими оболочки клеток древесины являются целлюлоза (40-58%), гемицеллюлоза (15-38%), лигнин (20-50%) и экстрактивные вещества (0,8-6,9%).
Большая часть клеточных стенок целлюлозы отвечает за их механическую прочность и эластичность тканей. Гемицеллюлоза является своеобразным цементирующим составом в клеточных стенках.
Лигнин — это органическое полимерное соединение, вызывающее одревеснение клеточных оболочек.
С нагревом древесины — сначала при малых температурах — испаряются экстрактивные вещества — терпены, воски, фенол, жиры. Они не являются структурообразующими и удаляются очень легко.
Под действием более высоких температур (150 °С и выше) первой, до растворимых сахаров и глюкозы, которые вымываются паром из состава древесины, разлагается гемицеллюлоза.
В результате происходит исчезновение питательной среды для грибков и бактерий, уменьшение объема материала, снижение уровня его внутренних напряжений и способности к водопоглощению.
По мере дальнейшего повышения температуры начинают происходить структурные изменения и с целлюлозой: древесина в еще большей степени теряет способность впитывать влагу и, соответственно, меньше поддается деформации. Кроме того, она, как правило, становится тверже, но незначительно утрачивает эластичность или прочность на изгиб. Для заготовок древесины разной толщины существуют определенные режимы обработки. Так же как и при сушке древесины, чем меньше их толщина, тем легче процесс модификации.
Главная особенность термодревесины как конечного продукта заключается в сочетании высоких физико-механических свойств. Необходимо отметить, что по своим характеристикам термодревесина представляет собой сочетание качественных свойств химически обработанной древесины с экологичностью природной древесины.
Технология термообработки
Обработка древесины проводится в среде пересыщенного водяного пара, при температурах свыше 180 °С. Обеспечивая защиту, пар также влияет на химические изменения древесины.
Следует отметить немаловажный фактор: при термической обработке не используют никаких химических добавок или каких-либо веществ, кроме воды и дерева, следовательно, в результате такой обработки древесина продолжает оставаться экологически чистым материалом.
Технологический процесс не требует сколько-нибудь значительных объемов сточных вод. Экстрактивные вещества, выделяемые из древесины, выводятся из камеры в виде водного раствора и отделяются в специальном отстойнике.
Процесс термической обработки можно разделить на три фазы (рис. 3).
Фаза 1. Нагрев и сушка. Происходит повышение температуры среды и сушка древесины при высокой температуре. Посредством тепла и пара температура в камере интенсивно поднимается приблизительно до 100 °С.
После чего температура неуклонно повышается до 130 °С, при этом происходит сушка при высокой температуре, содержание влаги снижается практически до нуля. Данный этап важен с точки зрения дальнейшего качественного проведения процесса термообработки.
Под действием высоких температур древесина становится эластичной, и ее сопротивление деформации значительно улучшается.
Фаза 2. Термообработка. После сушки температура внутри камеры увеличивается до 180- 220 °С. Фаза термообработки проводится непосредственно после фазы высокотемпературной сушки. Пар в качестве защитной среды не допускает горения древесины. По достижении необходимого уровня температура остается неизменной на два-три часа в зависимости от конечного назначения изделия.
Фаза 3. Охлаждение. На окончательном этапе температура среды в камере снижается. При этом работает система водяного орошения. Конечная влажность древесины играет существенную роль для ее эксплуатационных характеристик — пересушенную древесину сложно обрабатывать.
Поэтом при снижении температуры до 80-90 °С древесина снова увлажняется с тем, чтобы содержание влаги в ней дошло до приемлемого уровня 5-7%. В зависимости от породы древесины и температуры термообработки фаза охлаждения продолжается 5-15 часов.
При проведении процесса термомодификации древесины общая тепловая потребность всего на 25% выше, чем при обычной сушке пиломатериалов. Затраты электрической энергии такие же, как и при обычной сушке древесины.
Оборудование для производства
Технологический процесс предусматривает применение воды, пара и высоких температур. Вследствие наличия данных параметров, а также благодаря составляющим компонентам, выделяющимся из древесины в процессе термообработки, в камере создается коррозионно-активная среда. Поэтому оборудование для термообработки рекомендуется изготавливать из нержавеющей стали.
Термическая обработка древесины происходит в специальной сушильной камере с хорошей теплоизоляцией и герметичностью.
Конструктивно камера для термообработки выполнена в виде автоклава с плотно прилегающей дверью для загрузки обрабатываемого материала; она может выглядеть как обычная конвективная сушильная камера, правда, с более высокой герметичностью ограждающих конструкций.
Основными параметрами камеры термообработки являются габаритные характеристики, объем загрузки, климатические требования, мощность. Камеры термообработки изготавливают небольшого объема загрузки, обычно 3-12 м3 древесины.
Укладка пиломатериалов в штабель на прокладки проводится аналогично обычной камерной сушке. Загрузка штабеля производится на тележках по рельсовому пути (обычно вручную, так как объем штабеля небольшой).
Для теплоснабжения процесса термообработки в камерах используются системы масляного отопления (сжигающие мазут, газ). Также применяются другие решения, например теплоснабжение от электрокалориферов.
Система вентиляции также схожа с конвективными камерами: вентилятор, обдувая теплообменники, либо электрокалорифер снимают тепло и переносят к штабелю обрабатываемого материала. Оборудование камеры термообработки должно предусматривать парогенератор.
Современные системы проведения технологических процессов оснащаются высокоинтеллектуальными системами автоматического управления. И камеры для термомодификации древесины — не исключение.
В контроллер записываются различные режимы обработки, по которым и проводится процесс без вмешательства человека. К дополнительному оборудованию можно отнести системы утилизации отходов технологического процесса.
Классы термообработки
От уровня температуры, применяемой в процессе термообработки, можно получить продукт, обладающий разными свойствами. В зависимости от области применения древесины уровень обработки можно тщательно оптимизировать. Так, финская ассоциация Thermowood выделяет два класса обработки — Thermo S (от англ.
stability — стабильность) и Thermo D (от англ. durability — прочность). Ключевыми свойствами данных классов является размерная стабильность при перепадах влажности и температуры окружающей среды (Thermo S), либо очень высокая устойчивость к гниению (Thermo D). В классе Thermo S обработка ведется при температуре 185-190 °С.
В классе Thermo D обработка ведется при температуре 215-220 °С.
Кроме указанных классов также проводят обработку и более низкими температурами (160-180 °С). При этом никаких значительных изменений физических свойств древесины не происходит.
Главное назначение этого режима — придать декоративные свойства древесине: ее цвет темнеет, приобретает коричневатый, красноватый или желтоватый оттенок. Дешевые, распространенные породы дерева приобретают вид дорогих.
Обработанную таким образом древесину рекомендуется использовать в тех же случаях, что и не подвергшуюся термообработке.
Свойства термодревесины
Термомодифицированная древесина приобретает следующие свойства:
1. Долговечность. Термообработка существенно (в 15-25 раз) повышает биологическую долговечность материала (устойчивость к биологическим поражениям).
2. Гигроскопичность. Термообработка приводит к уменьшению равновесной влажности материала в среднем на 40-50% по отношению к необработанной древесине и существенно уменьшает проникновение воды (в 3-5 раз). Поверхность термодерева не пористая, а плотная, что снижает его способность впитывать влагу из воздуха.
3. Теплопроводность. У термодревесины этот показатель на 20-25% ниже по сравнению с обычной древесиной, что дает возможность лучше сохранять тепло в деревянных домах.
4. Размерная стабильность. Термодревесина обладает стабильностью размеров при перепадах температуры и влажности окружающей среды.
5. Эстетические свойства. Однородное изменение цвета (различных оттенков) на всю глубину дерева. Возможность приобретения древесиной благородного оттенка состаренного дерева. При обработке эффектно проявляется структура древесины, повышаются ее декоративные свойства. Недорогим породам древесины возможно придание внешнего вида ценных пород.
Практическое применение
Уникальные технологические свойства (основные — долговечность, низкая гигроскопичность и размерная стабильность) термодревесины делают возможным ее применение в различных направлениях. Важно отметить, что в некоторых областях уникальным становится сочетание нескольких или всех свойств.
Благодаря широким эстетическим возможностям материал часто используется дизайнерами для внутренней отделки. Стабильность геометрических размеров термодревесины и устойчивость к внешней среде (не боится воды и изменений температурного режима) способствует ее использованию в производстве мебели, оконных рам, дверей, паркетных полов.
При изготовлении мебели возможна имитация древесины ценных пород. Кроме этого, при механических повреждениях мебель из термодревесины в отличие от обычной древесины не требует подкрашивания из-за однородности цвета по всему сечению материала.
В производстве окон обработанная древесина не требует дополнительной защиты и многократной покраски в течение многих лет эксплуатации.
Одно из направлений использования термодревесины — в качестве конструкционного материала для уличного применения. Например, внешняя облицовка фасадов, которой не страшны ни колебания температуры, ни влажности (снег, проливные дожди).
Высокая стойкость к гниению, резистентность к воздействию грибков и вредителей позволяют использовать древесину в виде террасной доски и садовых дорожек Термодревесина отлично подходит для обшивки саун и бань. Древесина практически не впитывает влагу, не выделяет смолу.
Кроме того, удерживая тепло, сама по себе она существенно меньше нагревается, что делает пребывание в парной более комфортным.
Термодревесине нет равных в жестких условиях эксплуатации. Например, при отделке яхт — в качестве палубной доски, обшивки, элементов интерьера.
Практически 100%-ная влажность, палящее солнце и ветер термодревесине не страшны.
Стойкость к влаге дает возможность использовать ее при отделке, которая располагается в непосредственной близости от воды: территория рядом с бассейном, интерьер аквапарка, ванн, искусственных водоемов и т.д.
Что в перспективе
Кроме указанных областей использования термодревесины потенциальные сферы ее применения так же обширны, как и сферы применения обычной древесины. Из термообработанной древесины могут изготавливаться комплектующие, музыкальные инструменты, домашние принадлежности, малые архитектурные формы, садово-парковые конструкции и т. п.
Использование дерева в строительстве становится все более востребованным. До недавнего времени природные недостатки древесины как строительного материала устранялись с помощью химической обработки.
В результате получался продукт, имеющий вид дерева, но отнюдь не являющийся образцом экологической чистоты. В связи с этим в Евросоюзе в начале 2004 года был введен запрет на использование химически обработанного дерева.
Таким образом, применение в строительстве термодревесины как материала экологически чистого сегодня весьма востребовано и актуально.
Использование термодревесины в качестве материала несущих конструкций в наши дни является одной из приоритетных областей научных исследований. В настоящее время решение найдено в виде композитного клееного бруса («клееный термобрус»), объединяющего ламели из модифицированной и обычной древесины.
Функции термодревесины заключаются в поддержании стабильности размеров и противодействии внешней среде, а центральные ламели из необработанного материала служат для придания необходимой прочности. Помимо клееного бруса на рынке присутствует и другой конструкционный материал — термически обработанный массивный (профилированный) брус.
Одним из перспективных направлений термомодификации древесины можно считать переработку и использование низкокачественной древесины, в частности березы.
Еще совсем недавно, пять — семь лет назад, термодревесину в Россию импортировали из Европы. Сегодня российский рынок термодревесины находится на начальной стадии развития, спрос еще далек от насыщения, и каждый год ознаменовывается выходом на рынок новых именно отечественных производителей, считающих этот материал перспективным.
DEREWO.RU — Николай Ладейщиков
Технология термообработки
Термодерево — это древесина, обработанная при высокой температуре. Суть данного процесса заключается в том, чтобы уменьшить уровень влаги в древесине до минимально допустимого и изменить ее структуру, при этом, не разрушить волокна. В результате дерево, которое подверглась такому воздействию, приобретает не только необходимые физические свойства, но и прекрасный внешний вид. Такой процесс обработки изначально был изобретен и использован в Европе в конце 19 века, однако развитие эта технология получила и была отлажена во второй половине 20 го.
Следует обязательно упомянуть, что термодревесина — это всегда экологически чистый отделочный и строительный материал, не вызывающий аллергии и рекомендуемый для использования в жилых помещениях. Процесс обработки — только физическое воздействие, без химикатов.
Существует целый ряд технологий термообработки древесины, которые успешно используются западными и отечественными производителями. Каждая из них имеет определенные отличия и особенности, различную эффективность и рентабельность.
Изучив опыт ведущих производителей и используя собственные научно-технические наработки наша компания «ТЕРМОВУД» разработала и внедрила собственную технологию производства термодерева. Основа ее — инновационная термокамера, в которой могут быть обработаны любые породы и сорта древесины.
Технология
Процесс термомодификации древесины происходит под давлением, при температуре 2000С, в специальной герметичной камере — термокамера.
Существующие технологии термирования отличаются друг от друга методами нагрева, длительностью процесса термирования, исходной влажностью сырья, предназначенного для термообработки.
В технологии, разработанной нашей компанией, применяется индукционный метод нагрева, что позволяет равномерно нагревать уложенный в термокамеру пакет древесины, поскольку в любой точке камеры температура одинаковая.
Это дает следующие преимущества:
· на термическую обработку можно загружать сырье влажностью до 16%;· на обработку 1 м.куб. материала расходуется в среднем 100 кВт электроэнергии;· процесс термирования, в зависимости от породы древесины и исходной влажности, занимает всего 18-48 часов;· процесс термообработки происходит в полностью автоматическом режиме, без присутствия оператора;· при укладке в термокамеру пакета сырья, высота ряда между прокладками может быть до 150 мм, а доски в ряду укладываются вплотную друг к другу, что позволяет максимально использовать объем камеры;· возможность термировать брус сечением 280х280 мм;· в термокамере предусмотрен режим предварительной сушки пиломатериала, а затем, при желании термирование, но в таком случае весь процесс сушка + термирование будет длиться 5-7 суток.Индукционный метод нагрева позволяет процесс термирования проводить в более щадящем режиме, в результате чего, термодревесина получается более плотной, но пластичной и без внутренних разрывов, что позволяет качественно термировать такие породы, как сосна, лиственница, береза, ясень, дуб, бук, карагач, осина, липа и пр.
Следует подчеркнуть, что термокамера, при минимальных затратах электроэнергии позволяет получать высококачественное термодерево любых пород древесины. Таким образом, себестоимость конечной продукции может быть более низкой по сравненною с среднерыночной.
Термокамера
Термокамера производства компании «ТЕРМОВУД» действительно является инновацией в сфере обработки древесины. В своем классе оборудования обладает невысокой стоимостью, простотой эксплуатации и высокой надежностью. Может быть изготовлена и поставлена за 30 дней.
Оцените преимущества технологии термообработки древесины в термокамере производства компании «ТЕРМОВУД»:· простота эксплуатации оборудования;· пожаро/взрыво безопасность;· использование исходного сырья влажностью до 16%;· продолжительность термообработки всего 18-48 часов (в зависимости от породы дерева);· возможность производства термированного бруса сечением 280х280мм;· низкие затраты на процесс термообработки, в зависимости от породы дерева и исходной влажности (стоимость электроэнергии для обработки 1м3 сырья составят 500 – 2000 рублей).Важно: в отличии от некоторых зарубежных аналогов, в камерах производства компании «ТЕРМОВУД», процесс термообработки не подразумевает никаких других затрат кроме электроэнергии.При запуске термокамеры, оператор на щите управления, в зависимости от породы древесины и исходной влажности сырья, задает параметры процесса термообработки, а далее термирование и выключения термокамеры по завершению процесса проходит в полностью автоматическом режиме.Благодаря регулировке температуры и времени выдержки в камере, опытные технологи добиваются получения целого ряда оттенков древесины (от светлых тонов до темно-коричневых), которая в дальнейшем используется для отделочных работ.Результат, который мы неизменно получаем — термодревесина высокого качество с замечательным внешним видом.Термодерево, полученные по такой технологии, с успехом используются для внутренних и наружных работ, в производстве окон, дверей, мебели, включая садовую.
Если планируется в дальнейшем использование доски, бруса или определенных изделий на открытом воздухе, рекомендуем осуществить обработку специальными предохраняющими составами.
Технические характеристики термокамеры производства компании «ТЕРМОВУД»
Объем обрабатываемого пиломатериала – до 500 м3 в годОбъем единовременной загрузки — макс. 2,5 м3Габаритные размеры: длина — 7,5 м, диаметр внешний — 1,4 метра, внутренний — 1 метр.Вес: 3,5 тоннНеобходимая мощность не более 10 кВт на 1 камеру, на 2-е камеры достаточно 15 кВт элеткроэнергии.
Затраты электроэнергии на термообработку 1 м3 пиломатериала — в среднем 100 кВтВремя термирования -1-2 сутокУправление – автоматикаВозможность термообработки всех основных хвойных и лиственных пород древесины.Камера имеет 3-и независимых степени защиты от аварийной ситуации.
Для установки камеры необходима ровная площадка длиной 15 метров – камера 7,5 м плюс направляющие съемные рельсы длина 6,5 метра, которые идут в комплекте.
Доставка осуществляется автомобильным транспортом, с которого разгружается краном (достаточно грузоподъемность 5 тонн), для чего на корпусе камеры предусмотрены специальные проушины.Для траспортировки термокамеры в цех предусмотрены специальные съемные колеса.
- При покупке термокамеры компания «ТЕРМОВУД» осуществляет подключение, запуск, обучение, техническое сопровождение, консультации, выдает инструкции.
- Важно:
- В отличии от некоторых зарубежных аналогов наш процесс термообработки не подразумевает никаких других затрат кроме электроэнергии.
В зависимости от того, какая порода древесины подвергается воздействию (береза, сосна, ясень и т.д.) вносятся определенные коррективы в сам режим обработки ввиду определенных различий влажности, структуры и состава древесины.
Мягкие и твердые породы по-разному реагируют на воздействие температуры.В результате, варьируя температурный режим, мы неизменно получаем термодревесину высокого качество с замечательным внешним видом.
Вам необходимо дополнительная информация о технологии и нашей продукции?
Обращайтесь. Ответим на все интересующие вас вопросы.
Камера для термообработки древесины своими руками
Большой спрос на строительные и отделочные материалы из древесины связан с чистотой, экологичностью и хорошими качествами дерева. В последние десятилетия активно разрабатывалось другое сырье, которое не подвержено влиянию влажности, деформации, гниения и других дефектов. Однако часто синтетической продукции нахватает полезных свойств древесины, поэтому разработки по поиску новых способов повышения стойкости и качеств естественного материала продолжаются и сейчас. Вершиной упрочнения брусьев, досок и других пиломатериалов является метод термообработки.
Технология термообработки древесины
Впервые способ термообработки дерева появился в Финляндии. Именно жители этой страны обнаружили повышение стойкости материала к атмосферным влияниям в результате термической обработки березы, если, сосны и осины.
Согласно их методике для процесса необходимо провести материал через несколько этапов:
- Устранение влаги с волокон лесоматериала за счет сушки в закрытых камерах при температуре от 130 °С до 150 °С.
- При высоком давлении с использованием водяного пара продолжается термоупрочнение пиломатериалов при температурах от 200 °С до 240 °С. На данной стадии древесина окрашивается в характерный оттенок.
- Снижение температуры с доведением процента содержания в волокнах влаги до уровня не более 4-6%.
В результате проведения такого цикла отделки у лесоматериала получается новая текстура, измененная на молекулярном уровне. Это связано с расщеплением волокон и связи между ними, в результате высокого давления и температуры.
Таким образом, поверхность становится менее пористой, она способна противостоять влаге, менее реагировать на деформацию под проливными дождями, не требует дополнительного защитного покрытия.
Также термодерево может похвастаться переносом высоких температурных колебаний и скачков влажности в 10-15 раз.
Цвет древесины после такой обработки становится приближенным к оттенку дорогих сортов.
Даже с самого простого дешевого куска дерева можно сделать материал, сходный по виду с лиственницей или иными дорогими породами.
Изменение структуры повышает противостояние гниению, плесени и заражению насекомыми, что увеличивает срок службы деревянных элементов в среднем в 20 раз по сравнению с природным аналогом.
Преимущества термодревесины
- Экологически чистое происхождение.
- Пахнет как дерево без сторонних ароматов.
- Выдерживает существенные температурные перепады.
- Обладает низким процентом усыхания.
- Большой эксплуатационный срок.
- Качество поверхности очень высокое.
- По всему поперечному и продольному сечению материала одинаковый тон, соответствующий внешнему цвету.
В силу значительного разлета температурного режима обработки лесоматериалов, различают следующие классы термодревесины:
- Класс 1. Материал с самыми низкими показателями и легкой степенью тонирования, за счет обработки при температурах до 190 °С.
- Класс 2. Лесоматериал получает высокую прочность и устойчивость к гниению с более темным цветом, однако хрупкий и менее пластичный из-за обработки при 210 °С.
- Класс 3. Самые высококачественные пиломатериалы с высокой устойчивостью к агрессивным воздействиям внешней среды, твердостью и плотностью. Обладают равномерным темным оттенком и благородной текстурой поверхности. Производятся при 240 °С.
Оборудование для термообработки
Существует много производителей оборудования для создания термодерева, которые используют различные технологии для процесса обжига конкретных пород. Самыми популярными брендами считаются:
- Vacuum Plus;
- Bikos-TMT;
- Fromsseier;
- Menz-Holz;
- Retification;
- PLATO;
- Thermowood;
- Westwood.
Отличия и особенности термокамер
| Название технологии/компании | Диапазон рабочих температур | Длительность одного цикла, часов | Страна | Породы дерева |
| Vacuum Plus | 45 для вакуумной сушки, 165-190 для термообработки | 3-7 дней | Россия | все, за счет вакуумной сушки |
| Bikos-TMT | 180-220 | 38-52 | Россия | мягкие хвойные, ценные твердолиственные на выходе с неоднородным оттенком |
| Fromsseier | 180-220 | 2-3 дня | Дания | мягкие хвойные |
| Menz-Holz | 180-230 | 32-54 | Германия | все, благодаря внесению в пар органичных масел |
| Retification | 180-220 | 40-62 | Франция | все, за счет использования азота в паре |
| PLATO | 170-210 | 5-8 дней | Голландия | береза и хвойные |
| Thermowood | 180-215 | 45-96 | Финляндия | мягкие хвойные |
| Westwood | 220-240 | до 48 | США | ценные твердолиственные: бук, дуб, ясень |
Читать также: Резинотканевый шланг для газовой плиты
Камера для термообработки
Оборудование представляет собой плотно закрывающийся резервуар определенного объема, в который загружаются пиломатериалы на специальных подставках. Необходимо обеспечивать возможность доступа пара ко всем поверхностям доски или бруса.
В ходе цикла обработки, в зависимости от технологии в камере, материал подвергается сушке при высоких температурах, откачке воздуха или внесению инертного газа, органических масел, обжигу при экстремальных температурах и коррекции влаги.
Каждая термокамера должна характеризоваться следующими параметрами:
- Уровень безопасности и специфика управления работой устройства.
- Допустимый уровень влажности исходного сырья.
- Длительность полного цикла (зависит от технологии, породы древесины, способа предварительной обработки пиломатериалов).
- Допустимые размеры поперечного сечения бруса, при котором сырье получит однородный окрас по всей толщине.
- Энергозатраты и другие требуемые ресурсы для процесса термообработки.
- Габаритные размеры и объем рабочей зоны, что позволяет увеличить количество обработки древесины за один цикл.
Термообработка дерева в домашних условиях
Создание термокамеры кустарным методом подразумевает наличие следующих комплектующих:
- Плотно закрывающейся емкости, которая не позволит в процессе нагревания попасть внутрь кислороду.
- Способа подведения энергии: электрический, газовый или твердотопливный обогрев полости камеры.
- Емкости с водой для создания внутри рабочей области нужного уровня влажности.
- Инструментов по работе с металлом, электро — и газооборудования.
Принцип действия устройства заключается во внесении в камеру емкости с водой, которая будет испаряться в результате повышения температуры, предотвращая в режиме от 135 ℃ возгорание пиломатериалов.
Камера должна обогреваться так, чтобы внутри устанавливалась нужная высокая температура. Чаще всего для этого используют электрический способ обогрева.
Попадание кислорода повышает риск возгорания дерева, поэтому камера должна надежно и герметично закрываться.
Пример подобных поделок можно встретить на всевозможных форумах народных умельцев. Некоторые представляют свои творения с железнодорожных цистерн со сложными внутренними конструкциями для установки материалов.
Однако дома небольшие кусочки дерева можно обработать и по-другому. Достаточно прокипятить заготовку примерно полтора часа в обычной воде, а затем завернуть в теплые старые вещи или газеты. В таком виде продолжать сушку возле печки или другого источника тепла.
Этот способ много сотен лет использовали резчики по дереву для упрочнения липы.
Заключение
Термодревесина остается по-прежнему материалом естественного происхождения, о чем свидетельствует даже ее запах. Для внешней поверхности материал не требует дополнительной отделки и покрытия.
Отличается высокой стойкостью к осадкам и температурным перепадам, что позволяет начинать новую эру дерева в жилье человека.
Самое главное, окна и двери из термодерева прослужат не один десяток лет без потери качества и внешнего вида.
Термообработка древесины: мой опыт
Дерево, пропитанное разгорячёнными парами воздуха без использования химических реагентов, называют термодревесиной. Технология позволяет получить материал, стойкий к возгоранию, невосприимчивый к плесени и грибку, более прочный при сравнении с необработанным аналогом. Методика успешно используется при изготовлении отделочных материалов, поделок, сувениров, и сегодня с расскажу вам все об этой технологии.
Что такое термодревесина
Модификация одного из популярнейших строительных материалов, получившая название «термообработка дерева», впервые была использована в Финляндии.
В результате сушки паром и высокими температурами, сырые пиломатериалы кардинально изменяли свои физические свойства.
Обнаружилось, что после проведённых манипуляций происходят изменения в молекулярной структуре сырья, улучшается свойственная дереву пористость.
Полученный строительный материал не боится воды. Причем такие свойства были получены без применения специальных химических составов. После термообработки древесина становится невосприимчивой к температурным скачкам, не пересыхает и не растрескивается.
Кроме того, изменяется цвет материала. Структура волокон получает благородный тёмный оттенок, присущий дорогим сортам дерева. Улучшение качественных параметров становится выше более чем в 15 раз. Одновременно с этим все положительные свойства, доставшиеся древесине от природы, сохраняются. Она сохраняет свою экологичность, паропроницаемость и теплопроводность.
На чём основана технология изготовления
Технология изготовления термодревесины заключается в постепенном нагреве её волокон до высокой температуры. Цель процесса — изменение молекулярной структуры и улучшение характеристик материала. Этот цикл состоит из нескольких этапов:
- Материал помещается в специальную камеру, где и происходит процесс термообработки и сушки дерева.
- Находясь в условиях атмосферного давления, заготовка разогревается до температуры 115°С. В результате происходи обильное выделение пара, наполняющего внутреннее пространство рабочей камеры. Постепенно он выдавливает из него весь воздух.
- Температура герметичного объёма наращивается до 150-190°С. Конкретная величина определяется исходя из сорта дерева и требуемой степени его обработки.
- В процессе термостатирования, в камере нагнетается установленное избыточное давление ы 2-4 Атм, которое поддерживается подключенным к системе вакуумным насосом и удерживается на протяжении 5-6 ч.
- По истечении необходимого промежутка времени, разряжение рабочей камеры сравнивается с атмосферным. Образовавшиеся на поверхности заготовки продукты внутреннего распада и конденсат испаряются естественным путём. За счёт этого не происходит повреждения заготовки и отсутствует горелый запах.
Подчеркиваю! Значения давления в рабочем объёме, температуры сушки и времени проведения цикла могут изменяться, я привел их в усреднённом варианте.
Классификация
Есть 3 способа термообработки материалов древесного происхождения. Отличаются они способом паровой обработки:
- Вышеупомянутый одноступенчатый, в котором поддерживается постоянное значение нагрузок.
- Ещё одним способом является многоступенчатая термообработка. Здесь подразумевается периодическое изменение значение давления пара. Этот вариант ещё более качественный и способствует получению лучших защитных свойств.
- Изготовление термодревесины высшего сорта осуществляется обработкой азотом (вместо пара). Продукция, полученная таким способом, отличается относится к высшей ценовой категории.
Классификация реализуемой термообработанной древесины осуществляется следующим образом:
- Первый класс. Дерево выдерживается при температуре, не превышающей 190°С. Результат слабый, структура волокон слегка изменяет цвет.
- Второй класс. Рабочая температура равна 210°С. Показатели износостойкости и стойкости к возникновению процессов гниения возрастают. Становится более заметен тёмный оттенок.
- Третий класс. Термообработка древесины осуществляется при температуре до 240°С. Цвет становится тёмным, качественные характеристики материала поднимаются практически до максимального уровня.
Подчеркиваю! Уточните у продавца, к какому классу относится интересующий вас материал. От этого зависит его стоимость и качество.
Преимущество термообработки
Я рассказал в целом, что такое термодревесина, теперь давайте проанализируем, в чём заключаются основные преимущества такого материала. Я бы выделил:
- Прочность. Термообработка отражается на дереве более прочной поверхностью в сравнении с необработанной древесиной. Модифицированная структура способна выдерживать значительную нагрузку, не подвергается деформации по истечении продолжительного времени, не так подвержена механическим повреждениям. В результате она сохраняет свой первоначальный облик на протяжении более длительного времени, чем незащищённый аналог.
- Влагостойкость. Обработанный материал практически не впитывает влагу. Дерево не разбухает и не утрачивает изначальную форму даже при эксплуатации в помещениях с повышенной влажностью воздуха.
- Невосприимчивость к грибку и плесени. В результате термического воздействия, вместе с влагой, из пор выводится, привлекающий микроорганизмы, древесный сахар. Это способствует дополнительной защите от вредоносных бактерий, провоцирующих загнивание дерева.
- Эстетичность. Как уже упоминалось, древесина, прошедшая процедуру термообработки, приобретает темноватый оттенок. Это подчёркивает контраст натурального материала, делая его более выразительным.
- Пожаробезопасность. Термообработка делает структуру волокон более прочной. В них содержится меньше кислорода, соответственно снижается вероятность возгорания.
Подчеркиваю! Все эти критерии характеризуют увеличение срока службы материалов.
Недостатки
При обилии положительных качеств, термообработка волокон древесины имеет ряд недостатков, которые необходимо учитывать. Я бы отметил:
- Термообработка древесины – технология, делающая структуру волокон более твёрдой. Одновременно с этим параметром увеличивается и хрупкость, таким образом, при неаккуратном обращении (например, забивании гвоздя) заготовка просто может треснуть. Чтобы избежать растрескивания, рекомендую высверливать предварительные отверстия.
- Материал становится более чувствительным к ультрафиолету. Чтобы сохранить его первоначальный вид, его придётся периодически подкрашивать или обрабатывать специальными составами.
Подчеркиваю! Методика недостаточно изучена и не известно, как поведёт себя при продолжительном пребывании в почве. Поэтому использовать такую древесину в качестве столбов не рекомендую.
Как сделать термообработку дерева дома
Изготовление термодревесины – процесс, требующий специализированного оборудования. Тем не менее, наладить кустарное производство можно и в домашних условиях. Для этого понадобится следующее:
- Герметично закрывающаяся ёмкость, которая сможет преградить внутренний объём от атмосферного воздуха.
- Источник тепловой энергии. Например, это может быть ТЭН, газовый или твёрдотопливный обогреватель. Необходимо организовать его работу таким образом, чтобы осуществлялся качественный обогрев внутреннего объёма рабочей камеры.
- Емкость с водой, предназначенной для нагнетания заданной влажности.
Принцип работы приспособления заключается в помещении в камере вышеупомянутой ёмкости. В результате нагревания начнётся процесс испарения, что не допустит возгорание дерева. Также этому способствует отсутствие кислорода, который вытесняется горячими парами.
Подобные приспособления встречаются достаточно часто и изготавливаются из любых подручных материалов. Например, в качестве герметичного объёма могут использоваться как железнодорожные цистерны, так и сельскохозяйственные металлические бочки, или самодельные сварные короба.
Старинный способ
Самый простой и проверенный способ изготовления термодревесины (по моему мнению) для домашних поделок:
- Опускаю заготовку в кипящую воду и выдерживаю на протяжении 1,5-2 ч.
- Вынимаю, протираю насухо и оборачиваю плотной тканью.
- Помещаю свёрток возле источника тепла и выдерживаю несколько дней.
Подчеркиваю! Таким методом древние резчики по дереву упрочняли структуру мягких липовых изделий.
Заключение
Мы с вами разобрались с понятием «термодревесина», выяснили, что это такое, оценили основные преимущества и недостатки методики. Тем не менее, даже при наличии целого ряда «подводных камней», дерево, обработанное таким способом, становится более красивым и долговечным.
Загрузка...
