Термомодифицированная древесина — Thermally modified wood

Веками дерево считалось хоть и ценным, но хрупким материалом, который подвержен гниению, нападению паразитов, усушке и прочим неприятностям. И только в конце прошлого века в Финляндии был разработан процесс, позволяющий избежать порчи деревянных изделий при эксплуатации. Термообработка древесины стала спасением для любителей конструкций и отделки из этого сырья. Теперь даже самый недорогой тип дерева может выглядеть презентабельно, иметь насыщенный и благородный оттенок.

Описание процесса

Три процесса выполняются за один этап с использованием масла (термическая обработка маслом), азота (древесина Reti) и пара (Le-Bois Perdure).[1] Процесс термообработки древесины состоит из сушки, термообработки и, наконец, охлаждения / кондиционирования и занимает до 72 часов. Процесс Плато состоит из гидротермолиза, сухого отверждения и кондиционирования и может занять до 7 дней. Требуемое время зависит от породы древесины, ширины и начальной влажности.[3]

Вествуд процесс

Westwood — это самый передовой современный процесс термомодификации, запатентованный в 2004 году. Первоначально процесс был разработан для обработки твердых пород древесины, которые являются более сложными по сравнению с древесиной мягких пород из-за термохимических реакций, возникающих в древесине твердых пород во время термообработки. Полностью автоматизированная система управления Westwood позволяет управлять термообработкой любых твердых и мягких пород древесины.[4]

Платоновский процесс

Двухэтапный процесс, при котором сначала пропитанная водой древесина подвергается гидротермальной обработке при температуре 160–190 ° C и высоком давлении. После того, как содержание влаги в древесине снижается до 10%, проводят стадию отверждения при 170–190 ° C под давлением 1 атм.

Повторная аттестация

Retification относится к французскому слову переписывание

, который является чемоданом
ретикуляция
(создание химических связей между полимерными цепями) и
торрефакция
(запекание). В этом процессе древесина должна иметь влажность 12% или ниже, что может быть достигнуто с помощью простых процессов сушки. Затем древесину помещают в атмосферу с высоким содержанием азота с содержанием кислорода не более 2%.[5]

Les Bois Perdure

Свежепиленный брус сначала необходимо высушить, а затем нагреть в паровой среде, используя оставшуюся влагу в древесине.

Термическая обработка масла

Древесину помещают в масляную баню при температуре от 180 ° C до 220 ° C. Этот процесс также можно использовать с химическими добавками для изменения древесины другими способами.

Термодерево

Этот процесс аналогичен обработке Les Bois Perdure в том, что для обработки древесины используется пар при атмосферном давлении. Однако этот процесс также может использоваться для «зеленой» древесины и был наиболее широко используемым коммерческим процессом с 2004 года.[3]

Пошаговая инструкция по изготовлению

Существует два варианта изготовления. Первый подойдёт тем, у кого нет подходящей печи и ему не нужно обжигать большие объёмы дерева. Второй для тех, у кого всё-таки есть печь, которая более или менее подходит для таких целей.

Варка в воде

Положите заготовки в большую кастрюлю, ведро или бочку. Влейте необходимое количество воды. Поставьте на огонь (важно поддерживать максимальную температуру). Если вода испаряется — доливайте кипятка. Вываривайте в течение 2 часов. Достаньте заготовки. Оберните в газеты (несколько слоёв). Поставьте к источнику тепла.

Через несколько дней вы получите замечательный материал, который полностью буде отвечать нужным вам требованиям.

Обжиг в печи

Для начала нужно убедиться, что древесина сухая

Важно, чтобы она не была обработана химикатами, красками или лаком

1. Разогрейте печь до 200 градусов.
2. Выложите заготовки на решётку, которую лучше поставить в нижнюю часть печи (можно сначала постелить бумагу).
3. Поставьте ёмкость с водой в верхнюю часть.
4. В течение 2 часов просушивайте дерево в печи.
5. По истечение 2 часов долейте воды в ёмкость.
6. Понизьте температуру до 100 градусов.
7. Выдерживайте ещё полчаса.

Такие дерево прослужит вам очень долго. Оно отлично переносит любые температуры и не требует применения реагентов.

Характеристики термомодифицированной древесины

Главное преимущество в том, что мягкая древесина может использоваться для приложений, требующих высокой прочности, что может считаться экологически чистым. Класс прочности 1–3 согласно европейскому стандарту EN 350-2 может быть получен из непрочных (класс 5) мягких пород древесины.[6]

Главный недостаток — снижение прочности из-за высоких температур. Как правило, прочность на изгиб снижается до 30% с большим уменьшением при более высоких температурах.[7]

Повышается биологическая устойчивость против некоторых (не всех) микроорганизмов и насекомых. Однако из-за разложения летучих органических соединений (ЛОС) антимикробные свойства древесины также могут снижаться. [8]. Усадка и набухание уменьшаются до 50–90%.[9] Обработанная древесина несколько темнеет в цвете.

Как правило, процесс термообработки можно проводить на всех породах древесины.

Термообработка дерева в домашних условиях

Чтобы создать термодревесину своими руками потребуется:

• Бак, который можно закрыть настолько плотно, что воздух туда не будет поступать.
• Обеспечить постоянный равномерный нагрев всей площади резервуара.
• Емкость с жидкостью, для создания термического пара внутри бака.
• Инструмент для размещения сырья.

Принцип работы: внутрь бака помещается кусок древесины, конструкция непрерывно подогревается чаще всего электрическим способом до температуры не ниже 135 градусов.

Еще один простой вариант для термообработки в домашних условиях небольших кусков древесины: прокипятить его в кастрюле 1,5 часа, завернуть в полотенце и дать просохнуть рядом с обогревателем. Этот способ актуален для тех, кто занимается резкой по дереву.

Термодревесина — материал экологически чистый. Не требует особого покрытия, используется как для внешней отделки помещения, так и для внутренней. На осадки и перепады температуры не реагирует. Прослужит своим хозяевам десятки лет, сохранив благородный внешний вид и защитные качества.

Зрелость технологии

Термообработанная древесина в наши дни — это не только академическая тема. Термическая обработка древесины проникает на рынок уже несколько лет. Есть также некоторый промышленный вклад в исследования и разработки. В Институт исследования природных ресурсов в Университете Миннесоты в Дулуте имеется экспериментальная печь для исследования эффективности термической модификации малоиспользуемых пород деревьев Миннесоты с целью расширения рынков древесины.[10]

В гитарной индустрии этот процесс называется, среди прочего, «термоотверждение», «запеченный» и «жареный». [11] Некоторые производители гитар начали использовать акустические деки и грифы электрогитары, которые термически отверждаются, чтобы предотвратить типичное коробление и растрескивание, которые часто возникают из-за сезонных колебаний влажности. Дополнительным преимуществом является то, что акустические гитары имеют тенденцию звучать как хорошо состаренные инструменты гораздо раньше, чем гитары без термической обработки.

Недостатки

Среди недостатков можно отметить тот факт, что термообработанная доска – достаточно дорогое удовольствие

Однако, принимая во внимание неограниченный срок службы и множество безусловным преимуществ, недостаток становится не таким значимым и определяющим покупку

Несмотря на устойчивость к УФ-излучению, специалисты все же рекомендуют обрабатывать материал защитными пропитками.

Солнечные лучи хоть и не способны нанести вред физико-механическим свойствам изделий, но могут навредить декоративному слою. Необработанная защитным покрытием поверхность выгорает спустя несколько лет.

Основные компании отрасли

В США крупнейшим производителем термообработки является компания Westwood, которая в 2007 году первой запустила производство термообработки в США.[12] В Европе производство термомодифицированной древесины в промышленных масштабах сосредоточено в основном в Эстонии. Эстония географически близка к основным финским производителям термообжиговых печей, а затраты на рабочую силу и накладные расходы ниже, чем в Финляндии или скандинавских странах. В конце 1990-х годов появились три основных эстонских производителя термомодифицированной древесины: Brenstol OU, Tre-Timber OU и Ха-Серв. Все 3 компании сосредоточились на поставках материалов для саун и внутренних полов — Brenstol специализируется на древесине твердых пород, а Tre-Timber — на древесине хвойных пород. В начале 2000-х годов Brenstol приобрела Tre-Timber, став крупнейшим производителем термически модифицированной древесины.[13]

Примерно в то же время рынок термомодифицированной древесины резко расширился с ее традиционного применения в материалах для саун, и теперь он включает такие изделия для экстерьера, как настил (террасы).[14] и облицовка (сайдинг)[15]. В то время как Ha-Serv продолжала ориентироваться в первую очередь на финский рынок саун, Бренстол основал бренд Thermory и начал экспорт в Европу, Японию и Термори стала самой узнаваемой маркой термомодифицированной древесины в этих регионах. [16] Рынок термообработанных материалов для экстерьера рос очень быстро, так как европейские потребители все чаще искали альтернативы тропической древесине из Азии, Африки и Южной Америки. Турецкий продюсер, Нова Вуд, также начала производство термомодифицированной древесины и стала незначительным игроком на европейских рынках.

В 2012 году Brenstol открыла филиал в США, Термори США и начала агрессивно расширяться на рынках по всему миру. Торговая марка Thermory хорошо зарекомендовала себя в США и Канаде и поставляется в более чем 55 стран мира.[17] В 2016 году выручка Thermory составила 29 млн евро, а прибыль — 1,8 млн евро.[18]

В каждом регионе продолжают появляться небольшие местные производители, но существуют высокие барьеры для входа на рынок термомодифицированной древесины, особенно термомодифицированной древесины лиственных пород. Правильное оборудование для термической модификации чрезвычайно дорогое. Кроме того, поскольку технология недостаточно известна, имеется мало общедоступной информации о графиках сушки, и многие новые производители термически модифицированной древесины испытывают большой процент дефектов сушки, обесцвечивания, хрупкости, неисправностей оборудования (в том числе пожаров) и невозможности для получения высоких показателей долговечности, достигнутых более известными производителями, такими как Brenstol (Thermory). В 2022 году Thermory приобрела Ha-Serv, став лидером в сегменте термообработанной древесины. [19]

Последние исследования процесса термообработки показали, что окрашивание древесины во время термообработки не обязательно, что приводит к ее долговечности и стабильности: реакции, ответственные за изменение цвета во время модификации, отличаются от реакций, ответственных за долговечность. Не всю коричневую древесину следует считать действительно термомодифицированной.[20] В настоящее время Westwood является единственной технологией, которая реализовала эти изменения в процессе термомодифицирования для производства действительно прочной и стабильной термомодифицированной древесины в промышленности.[нужна цитата

]

Где применяется термодревесина?

Термомодифицированная древесина – не только эстетичный, но и надежный материал для внешней и внутренней отделки террас, коттеджей, деревянных домов, дачных беседок и даже напольных покрытий.

Термодревесина используется повсеместно:

1. В беседках, на летних верандах – такие зоны являются неотапливаемыми и открытыми. Именно поэтому при проектировании и строительстве следует задуматься о использовании устойчивого и долговечного материала, который «не боится» перепадов температур, ветров и обильных осадков. В результате использования ТМД элементы конструкции сохранят первоначальное качество и внешний вид: полы и стены не растрескаются и не рассохнутся – не придется обновлять покрытия ежегодно.
2. На фасадах – облицовка термодоской прослужит долгие годы и сохранит первозданный вид. К тому же, такой фасад не требует специального дорогостоящего ухода – подойдут классические средства.
3. В банях, саунах, ванных комнатах и прилегающих к ним территориям. Термодерево имеет отличную устойчивость к влаге, плесени и грибку, медленно нагревается и практически не проводит тепло.
4. На дачных и садовых дорожках. Такие элементы не только украсят участок, но и значительно облегчат доступ даже при самых неблагоприятных погодных условиях. Материал выдерживает повышенные нагрузки, что обеспечивает его долговечность.

Текущее исследование

Исследования продолжаются[21] оптимизировать производственные процессы и различные параметры для ее производства, а также разрабатывать области применения для этой древесины. Также ведутся исследования с целью найти новые процессы термообработки древесины, даже пытаясь объединить различные процессы модификации древесины.

Наконец, продолжаются исследования, направленные на выяснение химических изменений, которым подвергается древесина в процессе термической обработки.