что такое модифицированная древесина

Модификация древесины

от Ирина Железняк

На сегодняшний день, как и сотни лет назад, древесина занимает лидирующие позиции среди материалов для строительства и оформления помещений. Как бы не старались производители пластика и других синтетических материалов, а полностью воссоздать и заменить свойства и особенности древесины им до сих пор не удалось. Но есть у дерева существенные недостатки – низкая биостойкость, влагостойкость и формостойкость. Но к счастью ученые давно нашли способ борьбы с этими недостатками – это модификация древесины.

Что такое модификация древесины?

Модификация древесины – это процесс преднамеренного воздействия на дерево для улучшения его механических и биологических параметров. Модификация позволяет изменить свойства древесины таким образом, чтобы повысить ее надежность, увеличить срок службы, защитить от влаги, атмосферных осадков и микроорганизмов, а также присвоить материалу необходимые свойства для обустройства определенных помещений. Например, увеличить влагостойкость доски предназначенной для обшивки бани и т.д. Модифицированная древесина выгодно отличается от обычной, она может использоваться в помещениях где часто меняется температура и влажность, необработанное дерево быстро придет в негодность в таких условиях.

Модификация древесины может производится разными способами. Самые популярные виды модификации древесины:

— химическая модификация древесины;

— термическая модификация древесины;

— механическая модификация древесины.

Каждый из видов модификации имеет свои достоинства и недостатки, рассмотрим каждый из них более подробно.

Химическая модификация древесины

Химическая модификация древесины производиться путем пропитки дерева специальными веществами (полимерами, мономерами, синтетическими смолами). При такой модификации активные вещества самой древесины вступают в реакцию с веществом, которое используют для обработки и образуется прочная связь, можно сказать, что химическая модификация приводит к изменению характеристик дерева на клеточном уровне. Дерево сначала высушивают, а затем обрабатывают специальным составом. Для более качественной пропитки используют вакуум. Процент пропитки на прямую влияет на механические характеристики готового материала: чем глубже пропитка, тем выше показатели.

Древесину при химической модификации чаще всего обрабатывают фурфульным спиртом или ацетилируют. Такая обработка позволяет увеличить прочность материала, уменьшить возможность деформации, повысить влагостойкость и способность дерева противостоять размножению насекомых, плесени и грибов, такой материал характеризуется долговечностью.

Химическая модификация может применяться к любой породе дерева. И что важно: для такого способа модификации можно использовать не только качественную деловую древесину, а и некондиционную древесины плохого качества.

Химическая модификация древесины существенно увеличивает прочность материала, потому ее часто используют для постройки тяжелых конструкции, например, мостов. А так ее можно использовать для производства садовой мебели, обшивки домов, постройки зданий.

Среди отрицательных характеристик химической модификации можно выделить:

— высокую стоимость этого процесса;

— химическая обработка. После обработки древесины может выделять вредные для здоровья компоненты. Ученые усиленно работают над созданием органических, натуральных пропиток, но пока ни одна из них не дала нужного эффекта.

Термическая модификация древесины

Как становится ясно из названия этот способ модификации заключается в воздействии на дерево нагревания, это сушка при высокой температуре. Такой вид модификации древесины на самом деле очень древний, и использовался уже тогда, когда значения слова модификация никто не понимал. С тех пор технология, конечно, значительно улучшилась, метод получил широкое распространение за границей. В странах постсоветского пространства термическая модификация древесины появилась не так давно, но уже успела завоевать своих поклонников.

Действительно термическая обработка имеет ряд положительных качеств:

— полностью экологична. При термической модификации не применяют никаких опасных и вредных компонентов;

— одним из основных достоинств термической модификации древесины является существенное повышение стойкости материала к воздействию влаги;

— после термической модификации дерево не разбухает

— повышается биостойкость материала, под воздействием высоких температур в древесине погибают все вредители, а также споры грибов и плесени;

— термическая модификация очень проста технологически и не требует особых затрат или большого количества оборудования.

Термическая модификация древесины может производиться с помощью различных масел (вываривание дерева в масле), воды, нагретого воздуха или насыщенного пара.

Особенность технологии заключается в том, что тепло применяемое для термической обработки проходит через всю древесину, на сквозь, это дает лучший результат чем поверхностная пропитка жидкостями.

Термическую модификацию можно применять к древесине любой породы, но лучше она воздействует на лиственные породы, нежели на хвою.

У такого рода модификации существуют и негативные стороны:

— под воздействием высокой температуры нарушается целостность клеточных компонентов дерева, что приводит к снижению прочности материала. Потому материал, модифицированный таким способом нельзя использовать для строительства несущих конструкций, тяжелых, крупногабаритных помещений и т.д.

— в ходе обработки древесина неизбежно изменит свой цвет, она потемнеет. Это конечно не всегда можно считать недостатком, но иногда эстетическая сторона вопроса важнее, чем механические качества;

— если провести термическую обработку с грубым нарушением технологии можно получить на выходе растрескавшийся, непригодный для использования материал.

Где же используется термически модифицированная древесина? Сфер применения такого материала множество: покрытие пола, изготовление оконных рам, мебель (как комнатная, так и для улицы), обшивка и декор помещений с высокой влажностью (сауна, баня, душ, бассейн, открытые террасы), из термически модифицированного дерева изготавливают даже ванны и рукомойники.

Механическая модификация древесины

Еще одним видом модификации древесины является механическая модификация. Этот способ давно используется в мире и в нашей стране, в частности.

Механическая модификация древесины представляет собой прессование дерева. Важной особенность процесса является, то что древесины прессуется поперек волокон.

Механическая модификация не требует больших денежных затрат, и, пожалуй, ее можно считать самой дешевой среди всех видов модификации древесины.

С помощью механической модификации можно существенно повысить прочность материала, его ударостойкость и жесткость. Но такая модификация никак не повлияет на гигроскопичность дерева. То есть материал так и останется беззащитным перед воздействием влаги, будет легко деформироваться при намокании.

Механически модифицированную древесину можно использовать для внутренней обшивки сухих помещений, изготовления мебели.

Помимо уже перечисленных способов модификации древесины существуют еще и комбинированный (комплексные) методы. Они объединяют в себе положительные качества нескольких видов модификации, но стоят несколько дороже.

Например, к таким комплексным видам модификации относят:

— термо-механическая модификация древесины. Заключается в прессовании горячего (обработанной паром или нагретой) материала. Такой способ позволяет очень сильно повысить прочность мягких пород дерева;

— химико-механическая модификация древесины. Процесс предполагает обработку дерева химическим составом, а затем прессование. Такой вид модификации делает древесину гибкой и позволяет придавать ей необходимую форму.

— радиационно-химическая модификация древесины – пропитка дерева под воздействием ионизирующего излучения. Это позволяет реагентам проходить в глубокие слои материала. Из такой древесины часто производят паркет.

Ирина Железняк, Собкор интернет-издания «AtmWood. Дерево-промышленный вестник»

Насколько информация оказалась для Вас полезной?

Источник

Термически модифицированная древесина: характеристики и применение

от Ирина Железняк

Все мастера и специалисты, работающие с деревом в строительстве и ремонте, знают, что этот материал нуждается в дополнительной обработке для защиты от внешних воздействий и продления срока эксплуатации. С этой целью используют много различных методов, один из самых эффективных — это модификация древесины. Существует несколько видов модификации, в данной статье речь пойдет о том, что такое термически модифицированная древесина. Рассмотрим технологию такой модификации, а также характеристики и область применения термодерева.

Для начала разъясним, что такое модификация. Возможно не всем понятен это термин.

Модификация — это процесс обработки материала, при котором в ходе преднамеренного воздействия на древесину происходит изменение ее характеристик, появляются новые уникальные механические свойства, улучшаются внешние качества. С помощью модификации можно повысить ценность даже мягких, малоценных пород древесины.

Существует несколько методов модификации:

— термическая модификация древесины;

— химическая модификация древесины;

— механическая модификация древесины.

Сегодня более подробно поговорим о термически модифицированной древесине.

Термически модифицированная древесина или термодерево получается путем воздействия на материал высоких температур.

Такой способ модификации на самом деле очень древний. Еще викинги использовали огонь для того, чтобы увеличить долговечность дерева из которого строили дома и использовали в быту, наши предки-славяне также использовали модификацию, они вываривали древесину перед тем как изготавливать из нее предметы быта и даже древние индейцы знали, что острие копья будет гораздо крепче если прокалить его в огне.

Прогресс не стоит на месте, и идея изменения свойств древесины с помощью воздействия высоких температур ученые стали развивать и дорабатывать.

Начало этому было положено в 1930-х годах в Германии, а с 40-х годов уже активно внедрялось в США.

Для термической модификации можно использовать любые породы дерева, но самый лучший эффект достигается на лиственных породах. Используют, как правило, мягкие породы, например, ольха, осина, береза, бук.

В ходе термической модификации древесины повышается ее влагостойкость, твердость, устойчивость к химическим и биологическим воздействиям.

Термическая обработка древесины награждает материал такими достоинствами:

— низкая влажность. В процессе термической модификации из древесины испаряется лишняя влага. Сам процесс производства термодерева схож с сушкой, но используются более высокие температуры;

— стабильность размеров. Термически модифицированная древесина не меняет свои формы при изменении внешних условий. Она не разбухает и не трескается при перепаде влажности и температуры;

— высокая биостойкость. Термодерево не подвержено образованию плесени, гниению, хорошо противостоит насекомым;

— влагостойкость. Одна из основных особенностей этого материала. Термически модифицированная древесина не впитывает воду и отлично переносит постоянную влажность;

— экологичность. В процессе термической модификации не используются ни какие химические компоненты. Термодерево полностью натуральный и безопасный материал;

— уменьшение количества смол. Если термическую модификацию проходят хвойные породы древесины количество смол в их составе значительно сокращается, что упрощает работу с такой древесиной в дальнейшем;

— улучшение внешнего вида древесины. Термически модифицированная древесина выглядит красиво и дорого, такой процесс помогает улучшить эстетические качества даже самого неприглядного дерева;

— нет необходимости в дополнительной обработке. Термодревесина не нуждается в различных пропитках, обработке антисептиками, окрашиванию и т.д.

Опередим ухмылки скептиков. Конечно этот материал не идеальный у него есть и недостатки.

Недостатки термически модифицированной древесины:

— низкая прочность. Процессы, которые происходят в клетках древесины при нагревании, к сожалению, сказываются на прочности материала. Термически обработанная древесина не подойдет для возведения капитальных построек, в качестве составляющих элементов несущих конструкций, то есть там, где присутствуют повышенные нагрузки;

— изменение цвета. При термической модификации любая древесина темнеет.

Не смотря на наличие недостатков термически модифицированная, древесина пользуется большой популярностью, а сам процесс такой модификации достаточно простой в реализации, не требует дополнительных затрат и ресурсов.

Технология производства термически модифицированной древесины

Термическая обработка древесины предполагает нагревание материала в специальных камерах при температуре 180-220 градусов. Под воздействием такой температуры в основных компонентах древесины происходят химические изменения, что тянет за собой изменение ее свойств.

В первую очередь, еще при не высокой температуре, из древесины испаряется лишняя жидкость и поверхностные экстрактивные вещества. Далее, с повышением температуры, происходят уже более сложные процессы. Частично выгорает целлюлоза и разлагается гемицеллюлоза с выделением значительного количества уксусной кислоты. Уксусная кислота, в дальнейшем, служит катализатором гидролиза. С помощью гидролиза происходит разложение компонентов в структуре дерева на сахара и глюкозу, которые затем выводятся и вымываются паром.

Как видите сама технология проста, но требует постоянного контроля температурного режима в камере. если режим не соблюдается можно получить не качественный растрескавшийся материал.

Существует несколько вариантов термической модификации:

— одноступенчатая или многоступенчатая обработка древесины водным паром;

— термическая обработка древесины в горячем масле;

— термическая модификация древесины с помощью инертных газов.

Важной особенностью технологии термической модификации является то, что вы имеете возможность получить древесину с заданными свойствами.

На то какие свойства получит древесина после такой модификации влияет время и температура обработки, среда в которой обрабатывают (пар, масло или газ), порода дерева, его влажность, количество материала в камере.

Применение термически модифицированной древесины

Благодаря качественному улучшению основных свойств древесины в ходе термической модификации, применение такого материала становится возможным там, где ранее использовать дерево было достаточно проблематично.

Отличная влагостойкость делает термически модифицированную древесину пригодной для отделки саун, бань, ванных комнат, бассейнов, причалов, кораблей и яхт.

Термически модифицированная древесина часто применяется для внешней облицовки домов, строительства беседок, производства садовой мебели. Хорошая биостойкость способствует этому.

Также термодревесина пригодна для изготовления напольного покрытия. Паркет, паркетную доску из этого материала можно часто встретить на строительных рынках.

Из термически модифицированной древесины производят окна, двери, музыкальные инструменты.

А еще такой вид материала задействуют в изготовлении музыкальных инструментов.

Ирина Железняк, Собкор интернет-издания «AtmWood. Дерево-промышленный вестник»

Насколько информация оказалась для Вас полезной?

Источник

Модифицированная древесина

Модифицированной называют цельную древесину с направленно измененными физическими или химическими методами и свойствами. Согласно ГОСТ 23944—80 и ГОСТ 24329 — 80 различают пять основных способов модифицирования и соответствующие виды продукции.

Древесину термомеханической модификации называют еще прессованной древесиной (ДП). При прессовании предварительно пропаренной или нагретой древесины обычно в плоскости поперек волокон происходит изменение макроструктуры древесины, увеличение плотности и улучшение показателей связанных с ней свойств. Работы по термомеханической модификации, проведенные Воронежским лесотехническим институтом (ныне ВГЛТА) и другими организациями, позволили предложить различные технологические процессы и приемы получения уплотненной древесины.

Прессованная древесина имеет в несколько раз большую прочность, твердость и ударную вязкость, чем натуральная, обладает достаточно хорошими антифрикционными свойствами и может быть использована для изготовления подшипников вместо бронзы, баббита и других металлов. Прессованная древесина хорошо гасит вибрации, имеет способность поглощать абразивные частицы, что предохраняет от повреждения валы. В воде прессованная древесина разбухает, и задержанные деформации возвращаются. Однако в некоторых случаях разбухание и распрессовка ДП могут оказаться полезными, например, в уплотнительных устройствах гидравлических машин. Прессованная древесина применяется для изготовления втулок опорных катков, шестерен, паркета и других целей. Прессованную древесину можно дополнительно модифицировать, наполняя ее маслами, металлами, полимерами, главным образом с целью улучшения ее свойств как антифрикционного материала.

При химико-механической модификации древесину предварительно (или одновременно) обрабатывают аммиаком, мочевиной или другими веществами, а затем уплотняют. Институтом химии древесины АН Латвии разработана технология получения лигнамона — материала из древесины, подвергнутой обработке аммиаком, прессованию и сушке. Предварительная химическая обработка вызывает изменение свойств клеточных стенок, древесина пластифицируется, ей легко придать новую форму. Пластифицированная аммиаком древесина поглощает воду, разбухает и распрессовывается. Воздействием повышенной температуры можно уменьшить эти недостатки. Показатели физико-механических свойств заготовок из лигнамона приведены в ГОСТ 9629-81.

Из цельной пластифицированной аммиаком прессованной древесины изготовляют детали мебели, паркет, музыкальные инструменты. Модифицированную мочевиной прессованную древесину (дестам) используют для покрытия полов.

Древесина термохимической модификации — это материал, получаемый пропиткой древесины мономерами, олигомерами или смолами и последующей термообработкой для полимеризации или поликонденсации пропитывающего состава.

В некоторых случаях наблюдается химическая прививка модификатора к полимерным компонентам древесины. Древесину пропитывают чаще всего фенолформальдегидными смолами, например, в виде водного раствора фенолоспиртов, смолами фуранового типа, полиэфирными смолами и др. Работы по термохимической модификации проведены в БелТИ, Центральном научно-исследовательском институте строительных конструкций (ЦНИИСК) и других организациях.

Модификация древесины синтетическими смолами снижает ее гигроскопичность, водопоглощение и водопроницаемость, уменьшает разбухание, повышает прочность, жесткость и твердость, но часто снижает ударную вязкость. Разработаны рецептуры смол, которые позволяют получить необходимое улучшение свойств без увеличения хрупкости материала; созданы трудногорючие и биостойкие материалы. Модифицированная термохимическим способом древесина используется в строительных конструкциях, мебельном, лыжном производствах.

При модификации древесины радиационно-химическим способом полимеризация введенных в древесину веществ происходит под воздействием ионизирующих излучений. Древесину пропитывают метилметакрилатом, стиролом, винилацетатом, акрилонитрилом и другими мономерами, а также их смесями. Работы, проведенные в филиале Физико-химического института им. В. Л. Карпова, показали, что такой способ модификации улучшает формоустойчивость, механические и эксплуатационные свойства древесины. Модифицированная древесина используется для изготовления паркета, деталей машин и других целей.

При химической модификации древесину подвергают обработке аммиаком, уксусным ангидридом или другими веществами, изменяющими ее тонкую структуру и химический состав. Обработка аммиаком повышает податливость древесины, под его воздействием древесина самоуплотняется при сушке, изменяет цвет. Обработку уксусным ангидридом проводят с целью ацетилирования древесины, т. е. введения ацетильных групп в состав ее химических компонентов. У ацетилированной древесины незначительно изменяются механические свойства, но существенно снижаются водо — и влагопоглощение, разбухание и усушка. Ацетилированную древесину целесообразно использовать для изготовления изделий повышенной формоустойчивости. Работы в области ацетилирования древесины проведены в Латвийской сельскохозяйственной академии.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Источник

Химически модифицированная древесина

от Ирина Железняк

Любая древесина, особенно малоценная, нуждается в дополнительной обработке перед началом использования. Обработка древесины нужна для сохранения ее свойств и внешних характеристик. Одним из способов обработки выступает модификация древесины. Модификация позволяет не только сохранить уже имеющиеся свойства материала, но и изменить их в лучшую сторону. Про термически модифицированную древесину мы уже писали, сегодня речь пойдет о еще одной разновидности модификации — химическая модификация древесины.

Химически модифицированная древесина — достоинства и недостатки

По сути модифицированная древесина — это цельная древесина, в которой целенаправленно изменены основные механические и физические характеристики.

Изменений этих можно достичь разными способами:

— с помощью воздействия на древесину высоких температур, как при термической модификации;

— с помощью воздействия прессования, как при механической модификации;

— с помощью воздействия на древесину химических реагентов, как при химической модификации.

Модификация открывает для древесины новые возможности и области применения.

Изменение характеристик древесины посредством модификации позволяет использовать сам материал и изделия из него там, где ранее это было невозможно.

Давайте разберемся подробнее, что такое химическая модификация и какими свойствами обладает химически модифицированная древесина.

Химическая модификация древесины — это обработка высушенной древесины специальными химическими составами, которые воздействуют на материал на клеточном уровне, что и приводит к изменению некоторых характеристик древесины.

К достоинствам химически модифицированной древесины можно отнести следующие свойства:

— высокая прочность. Химическая обработка древесины существенно меняет показатели прочности материала в лучшую сторону. Это выгодно отличает химическую модификацию от термической, где прочность древесины наоборот падает;

— влагостойкость. В ходе химической модификации в составе древесины уменьшается количество компонентов, которые способны поглощать влагу. Химически модифицированная древесина отлично переносит постоянное воздействие влаги, перепады влажности в помещении, большое количество атмосферных осадков и т.д. При этом она не покрывается плесенью и не гниет;

— формостабильность. Химически модифицированная древесина не разбухает от воздействия влаги, не усыхает, сохраняя в ходе эксплуатации все свои параметры;

— устойчивость к ультрафиолетовым лучам. Химическая модификация древесины защищает ее от разрушения под воздействием солнечного света.

Помимо этого, химическая модификация делает древесину более податливой для обработки и повышает плотность материала.

Недостатков у химически модифицированной древесины гораздо меньше чем достоинств, но они все же есть:

— высокая стоимость и сложность обработки. Если для термической модификации не требуются дополнительные компоненты, то тут необходимы специальные химические реагенты, стоимость, которых не маленькая. Да и сама технология химической модификации достаточно сложная, результат сильно зависит от соблюдения всех процессов;

— изменение цвета древесины. Как и при термической модификации, химически модифицированная древесина изменяет свой цвет в ходе обработки. Какой оттенок она приобретет зависит от породы дерева, времени и интенсивности обработки, а также от используемого реагента;

— вредные вещества в составе. Обработка древесины при химической модификации производится не натуральными, а синтетическими составами, это, конечно, оставляет свой след на материале.

Химическая модификация древесины, в принципе, может применяться для любой породы. Часто ее используют для обработки сосны, клена, ясеня, бука. Важно, чтобы древесина, которая будет проводить химическую модификацию, была хорошо пропитываемая, иначе модификация не даст нужного эффекта.

Следует отметить, что для химической модификации можно использовать не только хороший качественный пиломатериал, а и некондиционную древесину с дефектами и браком.

Технология химической модификации древесины

Технология химической модификации древесины заключается в ее глубокой пропитке специальными реактивами.

В ходе такой пропитки активные вещества в составе дерева вступают в реакцию с реактивом в результате чего образуется связь, достаточно прочная, что приводит к изменению свойств стенок клеток в структуре древесины. В реакцию вступают группы компоненты целлюлозы и лигнин. Катализатор в этом процессе не обязателен, он может присутствовать, а можно обойтись и без него.

Процесс пропитки древесины происходит под воздействием вакуума, это помогает повысить эффективность. Так как от глубины пропитки зависят качественные показатели готового материала, чем пропитка глубже, тем лучше.

Химическая модификация древесины может производится с использованием:

— уксусного ангинрида. Такой процесс называют ацетилирование. В процессе ацетилирования в структуре древесины образуются эфиры и уксусная кислота. Далее уксусная кислота выводится иначе у материала останется запах. При этом в древесине уменьшается количество клеток способных впитывать влагу. Соответственно благодаря ацетилированию древесина становиться влагостойкойкой, отлично сохраняет свои параметры, повышается ее плотность;

— фурфульного спирта. Такой процесс называют фурфулирование. Под воздействием реагента в составе древесины образуется фурановый полимер, дерево как бы пластифицируется. В ходе такого процесс древесина обретает новые показатели прочности, влагостойкости, устойчивости к воздействиям окружающей среды.

Применение химически модифицированной древесины

Химически модифицированная древесина, благодаря своей высокой прочности и влагостойкости, может использоваться в строительстве домов и хозяйственных построек. Ее часто используют для строительства мостов, а также для оформления открытых террас, палуб, причалов и других мест где всегда повышенная влажность.

Используется такая древесина для производства садовой мебели, внешней обшивки домов, производства музыкальных инструментов.

Для внутренних работ в жилых помещениях химически модифицированная древесина практически не используется из-за вредных компонентов в составе.

Хотя такая древесина как нельзя лучше подходит для изготовления напольного покрытия, благодаря своей прочности и износостойкости.

Ирина Железняк, Собкор интернет-издания «AtmWood. Дерево-промышленный вестник»

Насколько информация оказалась для Вас полезной?

Источник