ТЕРМОМОДИФІКАЦІЯ

Виробничий процес термо-модифікації заснований на використанні високих температур та пари. До того ж, жодні хімікати в процесі термообробки не використовуються. Процес покращує стабільність розмірів, біологічну стійкість, термоізоляційні властивості деревини, оскільки цей процес призводить до зниження теплопровідності. Також, завдяки обробці температурою з деревини видаляються смоли.


Нагрівання деревини змінює ряд її хімічних та фізичних властивостей. Таким чином, зміну властивостей викликає термодеструкція геміцелюлози. Бажані зміни починають з'являтися вже при температурі 150ºC і не припиняються в міру поступового підвищення температури. В результаті відбувається зниження рівнів набухання та зменшення деревини. Покращується довговічність, колір темніє, деякі екстрактивні речовини виходять, знижується рівень рівноважної вологості та кислотності pH, а термоізоляційні властивості покращуються. Однак треба мати на увазі, що міцність та твердість деревини також змінюються.

Процес термообробки умовно поділено на три етапи:

  1. Розпарювання деревини

Вода, яка була в камері та встигла ввібралася в деревину, починає випаровуватися при температурі близько 100ºC, внаслідок чого відбувається процес сушіння деревини парою. Ця пара є природним захистом для запобігання розтріскування деревини. До того ж вона розм'якшує деревину готуючи її для хімічних змін і модифікації.

  1. Термомодифікація

Рівень температури у камері підвищується до позначки 185-225 ºC. Пікова температура залежить від бажаного кінцевого результату, зумовленого способом застосування деревини. При досягненні пікової температури вона фіксується на 2-3 години (час залежить від типу деревини, її кількості та геометричних розмірів). Парове середовище захищає деревину від спалаху, а також впливає на хімічні процеси, що відбуваються в деревині.


  1.  Охолодження
    Температура у камері знижується до 50-60 ºC, після чого деревина готова до механічної обробки.

 

Властивості термодеревини

  1. Щільність.

Перевіряється за допомогою вимірювання ваги та розмірів зразка. Одиниця виміру кг/м3. Процес термомодифікації знижує густину, в середньому, на 10%.


  1.  Міцність

Як правило, міцність деревини безпосередньо пов'язана з її щільністю. Але після термообробки співвідношення ваги та міцності практично не змінюється.

  1. Міцність при згинанні та модуль пружності

Матеріал оброблений за температур нижче 200  ºC, не зазнає значної втрати міцності при згинанні. Явне зниження горизонтальної міцності при згинанні можна знайти в матеріалах, оброблених при температурах понад 200  ºC. Оброблений за таких температур матеріал не рекомендується використовувати для горизонтального навантаження, а лише для структурного використання (вертикальне навантаження або теплоізоляція).

  1. Межа міцності при стисканні

Залежить від фактичної густини деревини. За даними випробувань термообробка деревини не істотно впливає на межу міцності при стисканні.

  1. Протидія розколюванню

Деревина, що піддається термообробці, менш стійка до розколювання. Чим вище температура термообробки, тим нижча протидія розколюванню (у середньому знижується на 30-40%).

  1. Здатність утримувати шурупи

Ця здатність безпосередньо залежить від щільності деревини. При попередньому свердлінні отворів меншого діаметра виходять кращі результати.

  1. Твердість

Збільшення даної характеристики незначне та має обмежений ефект, що безпосередньо впливає на твердість.

  1. Рівноважна вологість

Термообробка знижує рівноважну вологість деревини. При обробці на найвищих температурах вміст вологи може бути на 40-50% нижчим порівняно з необробленою деревиною.

  1. Розбухання та стиск через вологу
    Термообробка суттєво знижує радіальне набухання у дотичному розшаруванні. Піддана термообробці деревина не зазнає навантаження при висиханні. Рівень розбухання та стиснення деревини дуже низький.

    10. Проникливість

Процес термообробки зменшує поглинання води деревиною на 20-30%.

  1. Теплопровідність

Випробування показали, що теплопровідність підданої термообробці деревини знизилася на 20-25% порівняно зі звичайними м'якими породами дерев, висушеними у звичайній печі. Також покращується ефективність ізоляційних властивостей деревини.

  1. Пожежна безпека

Коли мова заходить про пожежну безпеку, піддана термообробці деревина не має суттєвих відмінностей від звичайної деревини. Клас вогнестійкості – D.

  1. Біологічна довговічність

    Стандартні випробування (EN113, ENV 807), зроблені в лабораторних умовах, довели значне поліпшення біологічної стійкості та покращення в біологічній довговічності внаслідок видалення джерела натуральної їжі з дерева, а також змін хімічного та структурного складу деревини. В підсумку, термін служби вищий у порівнянні зі звичайною деревиною в 3-5 разів.

Ми рекомендуємо не застосовувати технологію термообробки для конструкцій, що передбачають глибокий контакт із грунтом та зумовлюють експлуатаційні характеристики споруди в цілому. Передбачається, що відповідна втрата міцності відбувається через вологу, а не спричинена мікроорганізмами.

Практичний досвід показує, що використання термообробленої деревини в конструкціях, що передбачають глибокий контакт із грунтом - можливе, але не відіграє великої ролі для експлуатаційних характеристик споруди в цілому. Разом з періодичним просушуванням поверхонь не викликає істотного псування матеріалу. Це особливо очевидно, коли забезпечений ефективний дренаж ґрунту, а сам грунт включає пісок та галечник.

 

  1. Стійкість до атмосферних впливів

Як і більшість натуральних матеріалів, така деревина не в змозі чинити опір ультрафіолетовому випромінюванню. В результаті колір через деякий час змінюється від початкового коричневого до сірого за впливу прямих сонячних променів.

Оригінальний колір можна зберегти за допомогою консервантів, що містять пігмент, або консерванти з UV-фільтром. Також, при експлуатації термообробленої деревини під атмосферним впливом, природний вміст вологи протягом 5 років експлуатації нижчий вдвічі ніж у необробленої деревини.

Як і з усіма матеріалами, підданими впливу природних атмосферних умов, на поверхні термообробки деревини може спостерігатися зростання пліснявого грибка. Через бактерії в повітрі або в бруді, що переносяться дощем, грибок може з'явитися на не обробленій поверхні. Однак, це спостерігається тільки на поверхні, і його можна видалити, стерти чи зішкребти.

Ми знаємо, що найбільш оптимальні системи захисних покриттів для термообробки деревини включали масляний грунт і верхній алкідний шар на розчинній основі або акриловий шар на водній основі.

Процес термо-модифікації підходить для більшості порід деревини. Процес має бути оптимізований індивідуально для кожного типу деревини та враховувати її геометричні розміри.

Схожий на дим запах від термообробки деревини виходить головним чином від фурфуролу. Через деякий час запах зникає, а також поступово зникає під час захисної обробки поверхні. Летючі органічні сполуки, що виділяються деревом, яке пройшло термообробку, є лише фракціями компонентів звичайної сосни.

Токсичних або шкідливих компонентів у термооброблений деревині не виявлено. Така деревина була навіть випробувана як замінник кістки. Однак при попаданні тріски під шкіру їх необхідно видалити якнайшвидше, як у випадку зі звичайною деревиною.

 

Робота із термообробленою деревиною.

Розпилювання

-Оброблена за цією технологією деревина не відрізняється під впливом процеса розпилювання  від необробленої деревини. У місцях розташування сучків особливо виражених тріщин або задир не відзначається, порівняно з м'якими породами дерева, висушеними у звичайній печі. Єдина проблема – це пил. Оскільки деревина, що пройшла термообробку, дуже суха, пил виходить тонкодисперсний і легко поширюється всюди.

 

Стругання

-Тиск роликів, а також швидкість та інші параметри значною мірою залежать від відповідної стругальної лінії, механізмів та обладнання. Тому будь-які загальні показники встановити неможливо. При струганні термообробленої деревини параметри задаються для кожного верстата окремо.

-За наявними даними, машини-верстати залишаються чистими після роботи з деревиною, яка пройшла термообробку, завдяки низькій кількості дрібних частинок. За допомогою термообробки деревини можна навіть очистити верстат від пилу, що містить смолу, яка залишилася  від попередньої партії деревини.

 

Фрезерування

-Для отримання хорошої якості поверхні, особливо при фрезеруванні, різці мають бути добре заточеними. В іншому випадку утворюються ділянки деревини із защепленими краями. Вища ступінь утворення таких ділянок спостерігалася при обробці деревини у поперечному напрямку волокна. Найбільші проблеми пов'язані з початком роботи і під кінець, коли різці з'являлися з деревини. Фрезерування термообробки деревини аналогічно роботі з жорсткими і ламкими твердими породами дерева.

 

Шліфування

-Необхідності в обробці наждачною шкіркою немає, оскільки деревина, що піддалася термообробці, має досить хорошу якість поверхні після стругання або фрезерування.

-Пил, що при цьому отримуємо, має дуже дрібні частинки. Це необхідно враховувати при розробці відповідних витяжних систем.

 

Обробка поверхні

-Для запобігання змін кольору та протидії іншим атмосферним впливам рекомендується обробляти поверхню речовинами на масляній основі із захистом від UV.

 

Фарбування поверхні

-Рекомендуються фарби на водній основі.

-При роботі з фарбами на водній основі необхідно взяти до уваги, що піддана термообробці деревина має нижчу швидкість абсорбції води порівняно із звичайною деревиною, що може вплинути на час проникнення та висихання.

 

Склеювання

-Піддана термообробці деревина має нижчу швидкість абсорбції води. Клеї з високим вмістом вологи, такі як PVC, вимагають більш тривалого висихання та стиснення. При роботі з клеєм PVC необхідно використовувати клей з максимально низьким вмістом вологи наскільки це можливо. Двокомпонентний PVC клей, який використовує хімічний затверджувач, дає кращі результати та скорочує час сушіння.

-Гарний результат дає PU (поліуретановий) клей. Необхідно пам'ятати, що для хорошої реакції клею необхідна волога або з деревини або з повітря. Якщо деревина і повітря мають дуже низьку вологість, склеювання матеріалу може не відбутися.

 

Штифтове з'єднання

-Для механічної обробки, яка застосовується в таких з'єднаннях штифтів, рекомендується застосовувати твердосплавні різці.

-До того ж, рекомендується наносити клей на обидва кінці для забезпечення жорсткого з'єднання. Оскільки робота із затупленими різцями призводить до сколів штифтового з'єднання, особливе значення надається тому, щоб різці були добре заточені.

-У процесі роботи, було виявлено, що нижчі обороти знижують ризик появи сколів штифтового з'єднання.

 

Механічне з'єднання

Шурупи

-Розколювання або розтріскування матеріалу можна уникнути при використанні самонарізних гвинтів, з потайними головками або з попереднім просвердлюванням отворів.

-Для зовнішнього застосування та аналогічних умов рекомендується використовувати гвинти із нержавіючої сталі.

 

Цвяхи

-Хороші результати дає застосування пневматичного цвяхозабиваючого верстата. Особливу увагу слід приділяти тиску та довжині вбивання. Використання ручного молотка підвищує ризик розщеплення при випадковому ударному контакті з поверхнею дерева.

-Рекомендується використовувати нержавіючу сталь для вуличного використання, оскільки на капелюшку оцинкованого цвяха, при контакті з жвавим пневматичним пістолетом, може бути порушений захисний шар.

-Єдиний випадок, коли використання оцинкованих цвяхів можливе — якщо ви плануєте подальше фарбування поверхні.