Термическая обработка древесины

Около 15 лет назад начались первые исследования новой технологии – термической обработки древесины при температуре от 200–240°С. Такая обработка повышает гидрофобность и биостойкость древесины. Полученная в результате обработки термодревесинабыстро впитывает и быстро отдает влагу, но при этом изменяются ее геометрические размеры. Проблема гидрофобности и биостойкости частично была решена, однако появилась другая – при термообработке древесина теряет свою прочность и упругость.

ТЕХНОЛОГИЯ

В России исследования нового вида обработки древесины начались в 2000 г. в Санкт-Петербургской лесотехнической академии (СПбЛТА) при поддержке ЗАО «Технопарк ЛТА». Итогом исследований стала технология термической обработки древесины в среде модифицированного таллового масла. Она базируется на обнаруженном эффекте химического взаимодействия модифицированного таллового масла с компонентами древесного комплекса.

Талловое масло – это побочный продукт целлюлозно-бумажного производства. Масло, иногда называемое жидкой канифолью, получается из черного щелока, остающегося в производстве древесной целлюлозы щелочным способом или сульфатным способом. Оно используется для изготовления эмульсии, для обработки дорожного покрытия, для изготовления обычного мыла, смачивающих веществ, эмульгаторов для текстильной и бумажной промышленности и др.

Талловое масло модифицируется без применения химических веществ. И этим модифицированным талловым маслом обрабатывается древесина. При обработке древесины модифицированным талловым маслом создается что-то вроде защитной пленки, не сквозной пропитки, а поверхностной, глубиной до 1 мм.

В итоге получается древесина, которая не поглощает влагу и не меняет своих размеров. Это позволило устранить недостатки термообработки – повысилось сопротивление действию воды и компенсировалась потеря прочности древесины. Полученный учеными материал отличается от обычной древесины тем, что он производится с использованием нагрева до очень высокой температуры при одновременной обработке паром. В результате изменяются химические свойства древесины, она становится более устойчивой к гниению.

Технологический процесс включает две стадии: пропитка заготовок модифицированным талловым маслом при температуре 170–180°С в течение шести часов, и термообработка воздухом при температуре 170–180°С в течение шести часов.

Результат термообработки

В процессе исследований было установлено, что при термообработке древесины в среде модифицированного таллового масла количество выделяющихся при ее проведении летучих веществ в два раза ниже, чем при других технологиях термообработки. Как сообщили в СПбЛТА, через семь суток нахождения в воде водопоглощение обработанной древесины сосны составило 5,6%, набухание в радиальном направлении 0,8%, в тангентальном 30,89%.

Для сравнения, водопоглощение немодифицированных образцов за семь суток пребывания в воде составило 47%, набухание 17%. После термообработки с применением таллового масла прочность древесины не изменяется. Таким образом, несмотря на деструктивное воздействие на древесину высокой температуры, химическое взаимодействие модифицирующей композиции с древесиной компенсирует процесс деструкции. Ноу-хау данной технологии является повышение сопротивляемости древесины воздействию воды при одновременной компенсации потери прочности при термообработке.

Применение таллового масла сокращает длительность процесса обработки в два раза – с 24 до 12 часов; температура обработки уменьшается с 240°С до 180°С; расход тепла уменьшается в 1,68 раза, что приводит к экономии электроэнергии в два раза. Термообработка в модифицированном талловом масле обеспечивает меньшее водопоглощение – 13% (без масла – 25%). Радиальное разбухание уменьшается до 1% (5,5%), тангентальное – до 1,13% (3,9%). Научно-исследовательский центр YTI при университете г. Миккеле (Финляндия) отнесли образцы обработанной древесины ко второму классу устойчивости в соответствии со стандартом EN 35031.

Применение технологии

Согласно разработанной технологии, обработке подлежат готовые детали и изделия, в том числе клееные. Важным преимуществом технологии является полное отсутствие отбраковывания изделий после обработки, притом что при механической обработке 30–50% объема модифицированной древесины переходит в отходы. Как отмечают разработчики, прочность клеевых соединений после модификации соответствует требованиям стандартов.

Основной сферой применения технологии разработчики считают изготовление строительных материалов, в основном, для малоэтажного строительства в качестве отделочного материала: внешняя и внутренняя отделка загородных домов, кровля, облицовка, архитектурные формы в помещениях с повышенной влажностью, а также в качестве несущих конструкций, включая строительство мостов.