До недавнего времени натуральный материал, неподверженный гниению и вредному воздействию паразитов, был чем-то из области фантастики. Развитие технологий позволило придать дереву характеристики, свойственные исключительно синтетическим стройматериалам. Технология изготовления термодерева включает особую температурную обработку, такой прием заставляет обычное дерево полностью поменять свою структуру, становясь намного прочнее, а также устойчивее перед грибком и плесенью.
Термодревесина – это модификация древесины, прошедшая предварительную сушку и термическую обработку при высокой температуре (в зависимости от плотности древесины от 140 до 270 °C с целью изменить ее свойства.
Уже давно известно, что древесина становится более устойчивой под воздействием высокой температуры. Однако только в течение прошедших лет этот феномен был исследован учёными, и в результате появился такой строительный материал, как термодревесина. Если быть точнее, то метод придумали финны, которые интересовались термической обработкой дерева без химических добавок.
В настоящее время такая древесина доступна также и в других странах. Тем более, что термодревесина из местных сортов дерева способна заменить намного более устойчивые тропические сорта дерева, такие как бангкирай или тик. Однако при применении этого строительного материала совсем без химии обойтись невозможно. Древесина сереет, несмотря на термообработку, поэтому, если хочется получить благородный цвет, её приходится защищать химическими блокаторами от ультрафиолетового излучения.
В сушильных камерах дерево нагревается в течение нескольких часов до температуры выше 200 ° C. При этом целлюлоза (ксилоза) частично сгорает, и качества древесины меняются. Она обладает более низкой равновесной влажностью и становится темнее за счёт процесса «карамелизации». Меняются также и внутренние качества древесины. Поэтому на срезах и в местах просверливания она имеет такой же цвет и ту же прочность. Из хвойных пород дерева полностью выгоняется смола. В сочетании с водой обработка теплом приводит к гидролизу различных составных частей древесины. Известные на сегодня способы производства термодревесины можно разделить на четыре группы:
1. Одноступенчатая обработка водяным паром. В этом случае используются агрегаты наподобие сушильных камер, в которые после загрузки материала подается пар. При этом содержание кислорода в воздухе этих установок уменьшается до 3,5%, что при температурах 150–200ºС замедляет оксидацию (горение) древесины. При обработке предварительно высушенной древесины общая продолжительность процесса составляет около трех дней. Также возможна обработка и сырого материала, но в этом случае продолжительность процесса будет больше с учетом времени собственно сушки.
2. Многоступенчатая обработка. Влажная древесина в течение 4–5 ч подвергается обработке насыщенным паром или водой (процесс варки) при температуре 150–200ºС. Сам процесс происходит в герметичной емкости под давлением до 1,6 МПа. После этого древесина высушивается в камере в течение 3–4 дней до конечной влажности (около 10%). Во время фазы твердения древесину еще раз нагревают до температуры 170–190ºС на 14–16 ч.
3. Обработка в горячем масле. Сухая древесина погружается в растительное масло и медленно нагревается до температуры 180–220ºС. Продолжительность этой обработки составляет 2–4 часа. При этом дополнительно происходит поглощение масла древесиной, которое зависит от размеров материала (поверхности) и может регулироваться. Длительность процесса составляет примерно сутки.
4. Обработка в среде инертных газов. Этот процесс известен как Retification, или, как называют в России, ретификация (не путать с ректификацией). В этом случае вместо водяного пара или масла древесину обрабатывают в среде азота с содержанием кислорода до 2% при повышенном давлении.
1. Первое и самое важное качество, которым обладает термодревесина, – это размероустойчивость. Данная характеристика отвечает за то, что никакие внешние факторы воздействия не смогут повлиять на то, чтобы Ваша термодревесина потеряла свой товарный вид. Натуральное дерево, как известно, деформируется от влаги, а термодревесина – нет. Это связано с тем, что термодревесина имеет практически нулевую равновесную влажность, а способность поглощать водяной пар у ТМД также стремится к нулю.
2. Другое важное свойство, которым обладает термодревесина, – повышенная прочность и долговечность. Благодаря термообработке продолжительность “жизни” досок увеличивается более, чем в 20 раз! Такая удивительная метаморфоза обусловлена тем фактором, что при воздействии высокой температуры на дерево – в дереве распадаются вещества-полисахариды! В итоге, древесина и приобретает высочайшие защитные качества, которые полностью устраняют возможность возникновения “грибка”, плесени или насекомых.
3. Термодревесина обладает повышенной пожароустойчивостью, в отличие от натурального дерева.Всем нам хорошо известно, что естественное дерево разгорается моментально. Естественно, это является одним из самых негативных его качеств. Термодревесина же, благодаря процессу модификации, стала гораздо менее пожароопасной. Это качество ТМД, безусловно, является немаловажным залогом Вашего спокойствия.
4. Термодревесина имеет огромный эстетический потенциал, что является ключевым фактором для оригинальности и красоты дизайна.После модификации термодревесина по своей структуре становится похожа на благородные породы тропических деревьев. Но отделочные материалы из тропических деревьев в России практически невозможно приобрести, они в дефиците и стоят огромных денег, зато термодревесина, не смотря на свою элитность и качественность, является доступной основной массе потребителей. Немаловажная деталь также ещё в том, что по своим эстетическим характеристикам, термодревесина, обладая стойкостью тропических видов древесины, превосходит их. Словом, термодревесина находится на уровень выше, чем элитные сорта тропического дерева, стоя при этом ниже.
Возможности применения термодревесины зависят от специфических свойств, которые она приобретает после модификации. Каждый производитель самостоятельно определяет для себя те сегменты рынка, которые могут быть заполнены его продуктом. Как правило, термодревесина применяется в следующих сферах производства:
1. Изменение цвета под воздействием ультрафиолетового излучения. При длительном воздействии солнечного излучения обычное дерево и термодревесина постепенно приобретают серый цвет. При продолжительном нахождении под прямыми солнечными лучами возможно появление маленьких трещин и изменение цвета. Во избежание этого, рекомендуется покрытие лаком, покраска и использование пигментных поверхностных средств для защиты от уф-излучения.
2. Запах термодерева. В процессе любого из вариантов термической модификации древесины из неё отгоняются легколетучие составляющие, смолы и так далее. И в то же время образуется ряд других легко летучих химических соединений. Наиболее “неприятными” из них являются фурфурол и древесный уксус. Чем выше температура модификации (уровень модификации), тем больше этих составляющих образуется и находится в древесине. Эти химические соединения достаточно легко улетучиваются из неё. Но для этого нужна выдержка в проветриваемых помещениях или дополнительная обработка после модификации.
3. К недостаткам термодревесины можно отнести повышенную хрупкость, что делает нежелательным применение термодревесины как материала для возведения несущих конструкций. Поэтому при распилке материала, для предотвращения сколов, требуется высокооборотные станки с дисками, обладающими заточенными твердосплавными зубцами. Те же самые требования предъявляются к оборудованию для фрезерования и шлифовки. Также не рекомендуется заглублять термодревесину в грунт, т.к. пока не разработаны технологии термообработки, позволяющие эффективно использовать материалы при контакте с землей.
1. Финская технология Thermowood. Разработчиками и производителями оборудования являются финские компании Lunawood Oy, Stellac Oy, Tekmaheat Oy, Valutec Oy, итальянская фирма Baschild, французская компания BCI-MBS (технология Ле Буа Пердюр). Их особенностью является то, что термомодификация древесины ведется в защитной атмосфере водяного пара при температурах 185-212°С. Основные мощности по производству термодерева представлены именно таким оборудованием.
2. Голландская технология Plato. Разработчиком и производителем оборудования является фирма PLATO-Wood (Providing Lasting Advanced Timber — Предлагаем Долговечную Прогрессивную Древесину на Смену). Ее особенностью является проведение термомодификации путем цикличного гидротермолиза (термического гидролиза) древесины при температурах 160-190°С.
3. Французская технология Retification, которую иногда называют технологией паростабилизации. Разработчиком технологии является Горный институт в г. Сент-Этьене, производителем оборудования — компания REI из этого же города. Сама термомодификация ведется при температуре 220-250°С в среде ненасыщенного водяного пара. Фирма REI активно продвигает на рынок камеры ректификации древесины с объемом полезной загрузки от 1,5 до 8 м3.
4. Немецкая технология на основе сушки древесины в жидких органических веществах.В этой технологии в качестве защитной среды используются различные растительные масла (льняное, подсолнечное, рапсовое и др.), а сама термообработка ведется при четырех температурных режимах.
5. В других странах Европы, в Канаде, Украине и в РФ реализовано несколько технологий термообработки, близких указанным выше технологиям. Процесс получения термодревесины можно разделить на следующие стадии: повышение температуры в камере до 130-150° С и сушка при высокой температуре с уменьшением влажности почти до нуля. Затем происходит повышение температуры в камере и соответственно самой древесины в среде насыщенного водяного пара до температуры 200-240°С. При этом в камере создается незначительное избыточное давление по сравнению с атмосферным. На этом этапе дереву и придаются определенные свойства и цвет, т.е. получается новый материал —термодерево. Далее температура снижается, а влажность древесины доводится до уровня 4-6%.
