CC BY
17ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ (TECHNICAL SCIENCES) УДК 674 + 67.017+ 691.11
Соколов И.В.
студент магистратуры Уральский государственный лесотехнический университет (г. Екатеринбург, Россия)
ТЕРМОДРЕВЕСИНА, ЕЁ ОТЛИЧИЕ ОТ ОБЫЧНОЙ ДРЕВЕСИНЫ, ДОСТОИНСТВА И НЕДОСТАТКИ
Аннотация: в статье рассматривается, что такое термомодифицированная древесина (термодревесина, ТМД, термодерево), чем она отличается от обычной древесины, её достоинства и недостатки.
Ключевые слова: термомодифицированная древесина, термодерево, ТМД, термическая обработка древесины, инновационный материал.
На протяжении всей истории человечества, - с первобытных времен и по сегодняшний день, - одним из самых востребованных строительных и отделочных материалов является древесина.
Но, наряду с огромным перечнем неоспоримых достоинств, этот природный материал, к сожалению, имеет и недостатки. С повышением влажности древесины у неё снижаются все виды пределов прочности и твердость, уменьшаются ее теплоизоляционные свойства. Изменение влажности влияет на геометрическую стабильность, вернее, нестабильность, - когда происходит коробление, растрескивание, усадка или усушка древесины.
Изделия, изготовленные из древесины, требуют защиты - и от влажности, и от плесени и гнили, и от поражения насекомыми.
В ХХ веке основным способом защиты древесины была её обработка химическими реагентами, не безопасными для здоровья человека и для
окружающей среды. В настоящее время в мире и у нас в России всё большее распространение находит обработка древесины - высокими температурами, ведутся широкие исследования по разработке новых технологических процессов и созданию оборудования для производства термомодифицированой древесины.
Термодревесина (или термомодифицированная древесина, ТМД, термообработанная древесина, термодерево) - это древесина, прошедшая высокотемпературную обработку (до 260 0С) по специальной технологии в бескислородной среде, без применения каких-либо химических средств.
Термообработка позволяет исправить все недостатки, типичные для обычной древесины (в частности, склонность к гниению, набуханию, покрытию плесенью), и получить материал, сочетающий высокие физико-механические свойства, схожие со свойствами химически модифицированной древесины, и экологичность натуральной древесины.
Достоинства и недостатки ТМД
Достоинства термодревесины:
- устойчивость к внешней среде - при термообработке древесины её плотность повышается, а гигроскопичность максимально понижается, древесина перестает впитывать влагу. Даже при полном погружении в воду на длительное время водопоглощение составит не больше 6-8 % от общей массы. Термодревесине, в отличие от обычной древесины, не страшны ни дождь, ни снег, ни резкие перепады температуры, она перенесёт их совершенно спокойно.
- геометрическая стабильность - всегда сохраняет форму и габариты, не усыхая, не набухая, не трескается и не коробится. Тангенциальная и радиальная стабильность после термообработки улучшается в 10-15 раз.
- прочность и износостойкость - даже относительно мягкие в исходном варианте породы древесины после обработки становятся твердыми и устойчивыми к механическим повреждениям. На древесине не остаётся царапин
и характерных вмятин от ударов, даже преднамеренно испортить поверхность достаточно сложно, не то, что нечаянно.
- устойчивость к поражениям микроорганизмами и насекомыми - при термической обработке в содержащиеся в древесине полисахариды, которые являются питательной средой для насекомых, грибков и бактерий, распадаются на водорастворимые составляющие и паром вымываются из состава древесины. Древесина при этом приобретает высочайшие защитные качества, она не гниёт, не поражается плесенью и насекомыми, в результате чего материалу уже не требуется какая-либо химическая обработка.
- декоративность - структура древесины после обработки становится более ярко выраженной, а древесина приобретает благородный цвет, натуральный темный оттенок на всю глубину материала. Цветовая гамма - в зависимости от температуры обработки, - от цвета натурального дерева до темно-коричневого. Древесина даже самых простых пород после обработки по внешнему виду может поспорить с дорогими видами экзотической древесины.
- долговечность - многократно (в 15-25 раз) увеличивается срок службы, как при внутреннем, так и при наружном применении. Это объясняется невосприимчивостью к влаге, стойкостью к патогенной микрофлоре (плесень, грибок), гниению и вредителям.
- повышенный класс огнестойкости - термодерево слабо воспламеняется и плохо разгорается, для его возгорания требуется температура выше на 60-80°С, чем у естественной древесины. Кроме того, испытаниями Балашихинского института пожаробезопасности доказано, что при горении термодревесина гораздо меньше выделяет угарного газа, и это важно, так как при пожарах люди гибнут именно от отравления продуктами горения, а не из-за открытого огня.
- 100% экологичный материал - термическая обработка древесины осуществляется под действием высоких температур в среде перегретого водяного пара (или другой бескислородной среде), без использования каких -либо химических составов, - что сохраняет её натуральность и экологическую
безопасность для здоровья человека и окружающей среды. Термодерево сохраняет экологичность на всех этапах его эксплуатации, а по окончании срока службы - утилизируется просто сжиганием.
- отсутствие смолы в составе хвойных пород - смола удаляется из древесины в процессе термической модификации. В результате, с одной стороны, облегчается обработка древесины, с другой - древесина не выделяет смолы даже при высоких температурах.
- идеальное качество поверхности - поверхность термодревесины плотная, гладкая, на ощупь теплая и очень приятная.
- высокие тепло- и звукоизоляционные параметры, что очень ценно в домостроении. При термомодифицировании теплопроводность древесины уменьшается и не зависит от влажности окружающей среды. ТМД на 30% лучше удерживает зимой тепло, а летом - прохладу, и в сауне она не обжигает.
- объемный вес термодревесины значительно меньше стандартной древесины - комплект дома из термомодифицированной древесины на 30% легче изготовленного из обычной, что обеспечивает снижение затрат на транспорт и дает возможность доставлять разобранные дома в труднодоступные районы с помощью малой авиации, гужевым транспортом или вездеходами, а также осуществлять сборку дома на легком фундаменте.
Недостатки термодревесины:
- повышенная хрупкость и колкость, так как в результате воздействия высоких температур, получая феноменальные значения прочности и твердости, структура древесины несколько теряет модуль упругости, эластичность большинства пород несколько снижается. Это не критично. Просто при обработке термодревесины инструмент должен быть хорошо заточен, а при закручивании саморезов её предварительно сверлят.
- образование мелкодисперсной пыли при обработке ТМД - как и при работе с обычной древесиной, оборудование должно быть оснащено аспирационными системами;
- уменьшение прочности на изгиб до 15%, - именно поэтому её не рекомендуют использовать в качестве несущих конструкций. Но здесь нужно отметить, что этому свойству подвержены не все породы. Например, у ели прочность на изгиб повышается, у сосны понижается, а граб после термообработки по цвету и прочностным характеристикам может конкурировать с такими тропическими породами как эбена и венге.
- горелый запах древесины, который появляется при её обработке температурой выше 200 °С (так как выделяется продукт горения фурфурол), -некоторые его считают минусом, а некоторым этот запах наоборот нравится. Но в процессе эксплуатации в течение примерно от месяца до года этот запах выветривается. У термодерева, обрабатываемого при температуре до 160-180°С, этот запах вовсе отсутствует, оно имеет аромат натуральной древесины.
- как и у обычной древесины, - чувствительность к ультрафиолету. Под прямыми солнечными лучами аристократически потемневшая термодревесина иногда выцветает, приобретает серый оттенок. Некоторые считают это минусом, но многим клиентам наоборот нравится именно такой серый (выгоревший) цвет термодревесины. Для сохранения цвета поверхность изделий рекомендуется покрывать воском, полиуретановым лаком или специальным маслом с защитой от ультрафиолета. А уже изменившийся под действием прямых солнечных лучей цвет термодерева можно легко восстановить: потеря цвета происходит лишь снаружи, в слое толщиной 0,1 мм, не проникая вглубь, поэтому достаточно просто обработать поверхность шлифмашинкой.
- высокая стоимость - её можно отнести к недостаткам ТМД, но, если принимать во внимание её долговечность, эстетический потенциал и уникальные эксплуатационные свойства, этот минус теряет свою значимость. И если для использования внутри помещений с нормальной влажностью ещё могут возникать вопросы по поводу выбора (с учетом стоимости) между ТМД и обычной древесиной, то при использовании во внешней среде или во влажных помещениях (бани, сауны, наружные террасы, фасады, садовые дорожки и
мебель и т.д.) использование термодревесины - окажется гораздо более выгодным, чем использование обычной древесины.
Таким образом, можно резюмировать, что недостатки не столь велики и критичны, чтобы отказываться от такого чудесного материала, как термо дерево. В рамках древесного материала для долговечной и красивой декоративной отделки, это один из самых лучших вариантов.
Более широкое применение термомодифицирования древесины позволит не только улучшить качество материалов и изделий из древесины, но и значительно расширить область их использования.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. Сафин, Р.Г. Специальные главы технологии деревопереработки: учебное пособие / Зиатдинова Д.Ф., Тимербаев Н.Ф., Мусин Х.Г.; Р.Г. Сафин . - 2016 . -460 с.
2. Шаяхметова А. Х. Основы развития техники и технологии модифицирования древесины и древесных материалов : учебное пособие / А. Х. Шаяхметова, Р. Р. Сафин, А. Е. Воронин; М-во образ. и науки России, Казан. нац. исслед. технол. ун-т. - Казань : Изд-во КНИТУ, 2016. - 100 c.
3. Разумов Е.Ю., Данилова Р.В. Физическая картина процессов, протекающих при предварительной сушке и термообработке пиломатериалов «Деревообрабатывающая промышленность», 2012. № 2. С. 24-29.
4. Термодревесина (ТМД) и ее преимущественные характеристики [Электронный ресурс]. URL: https://delaydachu.ru/razme/termodrevesma-tmd-i-ee-preimushhestvennye-harakteristiki.html/ (дата обращения: 11.05.23).
5. Термодерево - качество, долговечность, красота. Термодерево, технология и особенности. [Электронный ресурс]. URL: https://woodshpala.ru/obrabotka-i-zashchita/termomodifikaciya-drevesiny.html/ (дата обращения: 08.05.23).
Sokolov I.V.
Master's degree student Ural State Forestry University (Ekaterinburg, Russia)
THERMAL WOOD, ITS DIFFERENCE FROM ORDINARY WOOD,
ADVANTAGES AND DISADVANTAGES
Abstract: the article discusses what is thermo-modified wood (thermal wood, TMD, thermal wood), how it differs from ordinary wood, its advantages and disadvantages.
Keywords: thermomodified wood, thermal wood, TMD, heat treatment of wood, innovative
material.
