Дерево используют в строительстве и производстве бытовых изделий едва ли не с того момента, как человек изобрел первые орудия труда, которые бы позволили его обработать. И с тех пор его использование только набирает обороты. Но при этом оно все так же остается далеко не самым технологичным материалом. Оно боится воды и высокой влажности, деформируется и трескается со временем. Решить эти проблемы, а также улучшить или просто разнообразить внешний вид натурального массива, тоже пытаются далеко не первый год. Для этого разрабатываются новые защитно-декоративные покрытия и методы обработки массива. Один из них, к слову, относительно новый – это технология производства термодревесины. И именно о ней (или даже о них) сегодня я и расскажу.
Содержание статьи:
- Чем термодревесина отличается от «обычной»?
- Преимущества термодоски
- Оборудование
- Дерево
- Технологии производства термодревесины
- Вместо заключения
Чем термодревесина отличается от «обычной»?
Чтобы использовать древесину в строительстве, производстве мебели или других направлениях, ее предварительно сушат. Методов сушки существует несколько, но активнее всего используют два:
- Естественную (атмосферную) – это естественный процесс сушки деревянных заготовок на открытом воздухе. Пиломатериалы на выходе больше всего подходят для строительства.
- Камерную – форсированная, четко контролируемая сушка в сушильной камере. Таким способом производят столярную доску.
Подробно про обе технологии я рассказывал в отдельных статьях.
В целом, цель и суть примерно одна – удалить из пор древесины максимально возможное количество влаги. Это важно, как минимум, по двум причинам:
- Во время сушки заготовка всегда деформируется и очень часто трескается. Соответственно, если использовать в производстве мебели или строительстве сырую древесину, готовое изделие почти со 100% вероятностью будет испорчено. И чем массивнее будет оно само или его отдельные детали, тем выше вероятность растрескивания и деформации – коробления.
- Сушка обеспечивает дополнительную стабильность: многие породы после нее меньше откликаются на перепады влажности воздуха, температуры окружающей среды и даже становятся менее склонны к гниению – отсутствие воды в порах создает неблагоприятную среду для развития плесени, грибков и других микроорганизмов.
Соответственно, чем меньше итоговая влажность дерева после сушки, тем лучше для ее дальнейшего использования. И технология производства термодревесины возводит все это в абсолют. Заготовки (чаще всего доски) не просто сушатся в камере, а дополнительно выдерживаются в ней при крайне высоких температурах, чтобы обработать материал на всю толщину. Как результат – итоговые показатели влажности составляют всего 3-6%. Для сравнения стандартная влажность доски камерной сушки – 6-10%, а естественной – не менее 18-20%, и это в лучшем случае.
Кроме того, у такого метода есть еще одно побочное действие – декоративное. Массив, независимо от породы, активно меняет цвет, становясь более темным, насыщенным, благородным. Эта особенность активно используется при производстве отделочных материалов и декоративных покрытий, когда даже знакомые и не самые ценные породы вроде ясеня или дуба, буквально начинают играть новыми красками.
Преимущества термодоски
В целом, список преимуществ достаточно внушительный:
- высокая твердость – обеспечивает хорошую износостойкость, что позволяет, например, изготавливать из нее напольные покрытия,
- геометрическая стабильность – заготовки и готовые детали не коробятся и не трескаются при перепадах температуры и влажности,
- стойкость к гниению – изделия из нее можно использовать на открытом воздухе и с частым контактом с водой,
- меньший вес,
- повышение порога воспламеняемости,
- экологичность – технология, несмотря на существенное улучшение характеристик материала, не делает его «менее натуральным» в отличии, например, от покрытия лаком.
Оборудование
В основе любой технологии лежит оборудование. В данном случае – специальные сушильные камеры. Они представляют собой стальные цилиндры с утеплением, оснащенные:
- парогенератором,
- вентилятором для распределения пара,
- воздуховодами,
- дефлекторами,
- датчиками для контроля процесса.
Фактически, камера – это замкнутая система, внутри которой можно управлять не только температурой воздуха, но и давлением. И для этого в ней предусмотрено электронное управление и система датчиков, которая позволяет отслеживать основные параметры.
Дерево
Что касается дерева, то для производства термодоски, в основном, используют ценные породы. Они сами по себе достаточно красивые и прочные, а дополнительная обработка делает их характеристики еще более привлекательными. Но одними ими не ограничиваются.
Список основных пород выглядит примерно следующим образом:
Технологии производства термодревесины
На самом деле, актуальных технологий производства термодоски (а именно этот пиломатериал можно считать основным видом термодревесины), существует несколько. Но все они так или иначе состоят из трех базовых этапов.
- Предварительной сушки заготовок. То есть, нельзя просто взять и положить сырые доски из только что распущенного ствола в камеру. Предварительно их нужно аккуратно просушить. Иногда в качестве сырья используют доску камерной сушки или задают отдельный режим предварительной сушки непосредственно в основной камере. Сушка производится с постепенным повышением температуры примерно до 100°С, а затем, уже более медленно, – вплоть до 140°С.
- Непосредственно термообработка, она же термомодификация. Нагрев сухой доски продолжается примерно до 185-220°С с последующей выдержкой в несколько часов. Самое интересное здесь то, что при такой температуре дерево не просто сохнет, а меняет свою структуру на клеточном уровне. В нем буквально происходит разрыв межмолекулярных связей и образование новых, а также полностью уничтожаются все микроорганизмы и вредители. Процедура сопровождается повышением давления и подачей водяного пара, предотвращающего воспламенение древесины.
- Охлаждение. Производится путем разбрызгивания воды, которая не только постепенно снижает температуру заготовки, но и частично увеличивает итоговую влажность примерно до 3-5%.
Ключевые различия между технологиями термообработки кроются «внутри» отдельных этапов. В основном, это разница в температурах, выдержке, общей длительности обработки, количестве подаваемого пара или установленном давлении. Все это влияет не только на скорость процесса, но и на характеристики материала.
В качестве примера приведу несколько частных вариантов технологий производства термодоски.
Одноступенчатая
Самая простая, но наименее эффективная. После загрузки заготовок камера заполняется разогретым до 150-200°С паром. Уровень кислорода внутри при этом сильно падает, что не дает пиломатериалам загореться. Такая обработка позволяет добиться разложения гемицеллюлоз в клетках древесины – питательной среды для развития грибка и гниения. При этом процесс этот длительный – обработка около 72 часов. И это с учетом того, что в качестве сырья используется уже сухая доска.
Многоступенчатая
Более эффективна. Обработка паром в этом случае производится не только при высокой температуре, но и в условиях повышенного давления – до 1,6-1,8 Бар. После этого производится дополнительная камерная сушка при температуре +170-190°. Суммарно на все операции может уходить до 90 часов.
Другие технологии
Производители термодревесины достаточно активно модифицируют базовые технологии. Например, вместо водяного пара в камеры могут подаваться инертные газы, а общий процесс может разбиваться на большое количество мелких «ступеней» с разными показателями температуры и давления и дополнительными операциями. Например, «закаливанием» – постепенным остужением доски при температуре 80-90° с водяным орошением для приведения показателя влажности в соответствие с областью применения – слишком сухая древесина начинает скалываться и крошиться вдоль волокон. Также многие модернизированные технологии стараются сократить общее время обработки, чтобы увеличить объем производимой продукции.
Крупные производители оборудования для сушки также разрабатывают, патентуют и продвигают собственные технологии. Например:
- Thermowood – разработана в Финляндии в начале 2000-х.
- Plato – из Голландии.
- Retification – из Франции.
- Mirako – из Австрии,
- Bikos и Westwood – из России.
А некоторые производители, например, Menz-Holz, идут еще дальше и вместо газообразной среды используют жидкую – «варку» в масле при температуре до 180°-220° для повышения стойкости древесины прямом контакте с водой. Но это, как и пропитка дерева фурфурольным спиртом, как говорится, уже совсем другая история и к исходной экологически чистой термодревесине имеет уже достаточно посредственное отношение.
Вместо заключения
В дополнение еще раз подчеркну, что термодоска по своим свойствам относительно сильно отличается от привычной столярной доски и, тем более, от строительной доски естественной сушки. При этом она обретает как внушительный список дополнительных плюсов, так и ряд минусов, которые в итоге и определяют сферу ее применения. Дополнительно обо всем этом можно узнать в отдельном материале.
