Термодревесина и ее свойства

Принципы производства

Технология изготовления термодревесины отличается от обычной деревообработки.

При полном удалении влаги и ряда веществ, способствующих гниению, древесина служит дольше.

В середине XX века начались исследования, направленные на повышение прочности, износостойкости материалов

. Это было связано с развитием космических программ. Разработали технологию, позволившую быстро просушить древесину , удалить некоторые вещества.

В древесине есть гемицеллюлоза (древесный сахар). Она способствует появлению и развитию грибка. Ее удаление позволяет в несколько десятков раз увеличить срок службы материала.

Термодерево получают путем обработки обычных древесных пород в безвоздушной среде высокими температурами.

Технологический процесс

Этапы производства:

Деревянные заготовки помещают в вакуумную камеру. Закрывают, откачивают воздух, медленно прогревают до 180 °C.

Появившийся пар насыщают различными химическими реагентами. После резко увеличивают температуру до 240 °C, воздействуют на заготовки высоким давлением. Это способствует разложению гемицеллюлозы. Затем устраняется среда, благоприятствующая появлению, развитию грибка, гниению, разложению древесины. Этот этап называют стадией повышения биостойкости.
Под воздействием давления и температуры в структуре дерева происходят молекулярные изменения. Следующий этап заключается в стабилизации состояния, его закрепления. Стабилизация происходит за счет кристаллизации целлюлозы. В зависимости от производственного цикла это может достигаться химическим путем или в результате изменения температурного режима остывания.

Термодревесина, обработанная химическими веществами, безопасна при эксплуатации

Технология изготовление подобия термодерева в домашних условиях проста. Следует взять хорошо просушенную основу — деревянную доску или МДФ. Из подручных материалов изготовить форму по размерам основы. Исключение — высота, она должна быть чуть больше. Затем берут хорошо просушенные опилки, смешивают их с клеем ПВА до густой консистенции (60% опилок, 40% клея). Полученную смесь заливают в форму на основу, просушивают специальными устройствами или без них. После этого на термодревесину наклеивают шпон.

Полученный материал не подходит для наружной отделки.

Положительные и отрицательные качества

Термодревесина:

Экологична. Не выделяет в атмосферу вредных веществ.
Имеет высокую износостойкость, прочность.
Не подвержена гниению. На ней не образуется плесень.
Не деформируется из-за перепадов температур, под воздействием влаги.
Имеет высокие термоизоляционные показатели. Можно использовать как дополнительный утеплитель.
Может быть различных цветов и оттенков.

К недостаткам относится высокая стоимость из-за технологических сложностей производства.

Термодревесина: другая сторона медали

Поверхность термодревесины более чувствительна к ультрафиолетовым лучам и быстрее приобретает серебристо-серый оттенок, чем обычные доски, поэтому обновлять отделку приходится регулярно через каждый год или два.

Еще одно предупреждение: так как эта технология является относительно новой, материал еще недостаточно проверен на стойкость при контакте с землей. Поэтому столбы и детали каркаса террас, беседок и других садовых построек лучше делать из антисептированной древесины. Вот почему большинство производителей поставляют в продажу в основном доски для настилов, ступени, поручни и балясины, а не пиломатериалы стандартных сечений.

Характеристики материала

Термическая обработка придает древесине много положительных качеств:

устойчивость размера является главным положительным качеством, которым наделено термодерево. Материал не изменит внешний вид от влияния многих негативных факторов. Термодревесина, в отличие от обычного дерева, не изменяет форму от влаги, потому что имеет равновесную влажность близкую к нулю и не поглощает пар;
важным показателем является длительный срок эксплуатации и прочность материала. Термообработка увеличивает срок службы деревянных досок до 20 раз. От высокой температуры в древесине частично распадаются полисахариды. Образовавшиеся защитные качества препятствуют развитию плесени и появлению насекомых;
термодерево отличается высокой устойчивостью к пожарам. Сухое натуральное дерево мгновенно разгорается. Процесс модификации снизил риск воспламенения материала до минимума;
эстетичный вид материала позволяет внедрять оригинальные идеи дизайна. По структуре термодревесина схожа с элитными породами тропических деревьев, превосходя их по стойкости.

Садовая дорожка из термодекинга

Технология термодревесины: ближе к природе

Термическая обработка древесины не является чем-то новым, ее применяли еще в доисторическую эпоху. Первобытные охотники обжигали нал костром конец деревянного копья, чтобы сделать его более твердым. Но только в 1990 г. скандинавские лесопромышленники ре- шили более пристально взглянуть на процесс в лабораторных условиях. Процесс термической модификации начинается сразу после сушки досок в камере, где материал нагревается до температуры 260°С. Содержащиеся в древесине сахаристые вещества спекаются, становясь непригодной средой для насекомых и микроорганизмов, разрушающих древесину. Стенки клеток, образующих древесные волокна, которые обычно легко поглощают влагу и высыхают, после термической обработки перестают разбухать.

Лишенная влаги древесина становится не только менее восприимчивой к биологическим факторам, но и более стабильной, практически не усыхая и не коробясь. И так же, как копья древних охотников, приобретает в результате нагрева повышенную твердость. Конечным продуктом этого процесса является легкий, прочный, долговечный и стабильный материал без каких-либо химических добавок.

Древесина по всей толщине становится коричневой и имеет приятный сладковатый запах. Из прошедших обработку досок изготавливают шпунтованные доски для террасных настилов и обшивки стен (вагонку), а также калиброванные пиломатериалы, которые практически не коробятся.

Ссылка по теме: Дерево или бетон – из чего строить дачный дом?

Один из производителей, компания Radiance Wood Products, сделала еще один шаг для повышения экологической безопасности, полностью пропитывая материал синтетическими смолами без использования органических растворителей (технология One TIME Finish), что позволяет обновлять отделочное покрытие не чаще, чем раз в семь лет.

Термодревесина — легкий материал, и грузовик может перевозить вдвое больше досок, чем из антисептированной древесины, экономя топливо и уменьшая количество вредных выбросов (хотя два последних преимущества нивелируются необходимостью сжигать больше топлива для работы камер, в которых происходит процесс обработки).

Термодревесина: технология производства

Производство термодревесины характеризуется процессом термической обработки заготовок из хвойных и лиственных пород. Чаще всего основой для изготовления становится дуб, ясень, сосна и реже – ель.

Длительное воздействие температуры, которой подвергается термодревесина, делает ее пустотелой. Технология изготовления достаточно проста в том смысле, что при обработке древесина лишается целлюлозы и смол.

При этом изменяется строение древесного волокна и модифицируется в своеобразную карамелизованную массу, что и обуславливает высокие эксплуатационные свойства.

Изготовление включает в себя следующие этапы:

Просушивание заготовок. Происходит этап в специальном вакуумном боксе, где осуществляется откачивание воздуха и медленное прогревание до температуры +180°С. Этап характеризуется образованием пара в камере.
Обработка заготовок, или так называемое повышение биостойкости. Пар, образовавшийся на первом технологическом этапе, обогащается химическими реагентами. При этом доски подвергаются воздействию высокого давления, которое в сочетании с реагентами способствует разложению целлюлозных волокон. То есть происходит молекулярное изменение структуры древесины. Как известно, именно гемицеллюлоза становится питательной средой для размножения грибка и плесени – в термодревесине такая возможность исключена.
Стабилизация заготовок. Этап характеризуется кристаллизацией целлюлозных волокон.

Термообработка древесины может быть осуществлена по четырем технологиям:

Обработка в одну ступень. При таком способе заготовки обрабатываются прогретым паром при температуре от 150° до 200°С, под действием которого происходит уменьшение содержания кислорода бокса до 3,5%. Одноступенчатой обработке могут подвергаться как предварительно высушенные, так и сырые заготовки. Обработка высушенного дерева занимает около 3-х суток, а сырого – на несколько дней дольше.
Многоступенчатая обработка под действием прогретого пара и давления. Проходит в герметичном боксе при температуре +150-+200°С и давлении не менее 1,6 МПа. Сушка осуществляется в течение 4-х дней. Влажность готовых изделий не должна превышать 10%.
Обработка растительным маслом. Технология предусматривает помещение заготовок в тару, заполненную растительным маслом, и медленный нагрев. При этом структура древесины напитывается небольшим количеством масла, что делает термодерево влагостойким и устойчивым к растрескиванию.
Обработка азотом с 2% кислорода или другим инертным газом. Процесс получил название ретификация. Эта технология позволяет получить изделия высочайшего качества.

Самостоятельная термообработка дерева

Многих энтузиастов интересует, как самому можно сделать термообработку дерева в домашних условиях. На самом деле это сложное производство. На форумах можно встретить изобретателей, которые мастерили сушильную камеру своими руками из железнодорожной цистерны емкостью 15 куб. м. Главное условие производства – полная герметичность камеры. Иначе наличие кислорода поспособствует возгоранию древесины во время нагрева выше 135 о С. И обязательно потребуется пар.

Наипростейший метод термообработки своими руками – проварить небольшую деревянную заготовку 1.5 часа в воде. Затем завернуть ее в ткань и старые газеты, положить возле любого источника тепла для просушки. Этим методом пользуются резчики по дереву для сушки липы.

Хотя термообработка дерева придает ему много достоинств, все же термодерево необходимо обрабатывать специальным гидроизолирующим составом. Это натуральные и синтетические масла с добавками. Их подбирают в зависимости от породы дерева, цвета, места эксплуатации материала.

Чтобы термообработанный планкен занял лидирующие позиции в качестве материала для облицовки, люди потратили не один век. Термическая обработка древесины применялась ещё викингами. В 30-х годах прошлого столетия в Финляндии, где наиболее развита постройка домов из древесины, был получен материал, который не боялся перепадов температур и высокой влажности. Дерево подвергали сушке, затем прогревали высокими температурами при помощи пара.

Последующая горячая сушка давала поразительные результаты. Дерево становилось необычайно прочным. Влага и мороз не влияли на его структуру. Лёгкость получаемых конструкций быстро нашла поклонников не только у финнов, но и в Западной Европе. Последующий международный кризис заставил забыть о чудесном материале. Термодревесина обрела свою вторую жизнь лишь в конце ХХ-го века. С этого времени она захватывает всё новые позиции в деревянном домостроении. Этот материал имеет следующие свойства, которые позволяют ему постепенно вытеснять обычное дерево:

Большой срок службы. В 10–15 раз больше обычной древесины;
Слабое впитывание влаги. На 50% ниже, чем у натурального дерева;
Сохранение форм и структуры независимо от изменений окружающей среды;
Возможность получения любой окраски. Из простых пород получают внешность благородного дерева.

Промышленное производство термодревесины

Существует определенный технологический процесс, благодаря которому можно наладить производство термодревесины. В основном все дело в специальной термической обработке. Во время этого процесса полностью меняется древесная структура, и материал приобретает качественно другие характеристики.

Обработке можно подвергать любые породы дерева, как твердые так и мягкие (кедр, осина, береза, дуб, ель, сосна и т.д.). Помимо этого, исходный материал может быть как высушенным, так и свежесрубленным, для производства это не принципиально. Свежесрубленную древесину в некоторых случаях сушат в специальной камере перед термообработкой.

Пар, которым обрабатывают древесину, должен иметь температуру не меньше 180 градусов (больше возможно). Не требуются какие-либо дополнительные добавки (в том числе и химические), кроме дерева и воды.

Нужны специальные камеры для создания подходящей среды. На совершенных производствах практически все оборудование построено на принципе автоматического управления. Вероятно, возможна с технической точки зрения термодревесина своими руками сделанная. Но поскольку процесс подразумевает высокие температуры, наличие специализированных агрегатов, лучше доверить этот процесс профессионалам.

Характеристики термодревесины

Термомодифицированная древесина обладает следующими характеристиками:

значительное увеличение срока эксплуатации изделий;
повышается качество деревянных поверхностей;
дерево становится невосприимчивым к перепадам температур;
практически нулевое усыхание;
отсутствие посторонних запахов;
низкая горючесть;
не гниет;
вся масса материала имеет одинаковую окраску, под каким углом не был бы сделан срез, он будет одного оттенка со всем изделием.
температурная обработка придает дереву ровный благородный цвет, избавляя от необходимости окраски, покрытия лаками и колерами.

Единственный недостаток термодревесины – она выгорает на солнце, сереет. Эта проблема легко решается покрытием любым защитным средством на масляной основе.

Так как термообработка проводится в различных режимах, то на в её результате получается разная термодревесина:

1 класс. Обработка ведется при 190 °С, в результате — легкое изменение тона древесины, такая древесина остается неустойчивой к неблагоприятным погодным факторам.
2 класс. Термомодифицирование проводится при 200 °С. Для этой термодревесины характерны высокие показатели прочности и устойчивость к гнилостным процессам, у неё более темное окрашивание. Недостаток – у материала снижается пластичность и увеличивается хрупкость.
3 класс. Обработана при 240 °С. Термодревесина с наивысшим качеством, максимальная устойчивость к среде, высокая плотность и твердость. Большая температура придает изделиям текстуру ценных пород и ровную темную окраску.

Свойства и сфера применения

Древесина представляет собой экологически чистый природный материал, который имеет прекрасную фактуру и абсолютно безопасен для здоровья человека.

Однако без дополнительной обработки дерево не способно противостоять неблагоприятным внешним факторам таким, как повышенная влажность, действие биологических микроорганизмов и насекомых.

Современный метод обработки древесного сырья термомодификация позволил получить новый качественный отделочный материал, который нашел широкую востребованность на рынке. Термодревесина – пиломатериал, прошедший дополнительную термическую обработку при температуре от 180 до 240 градусов без применения синтетических добавок и составов.

Термодревесина представляет собой уникальный отделочный материал, сочетающий в себе экологичный состав и удивительные физико-механические свойства:

Стабильность размеров при воздействии неблагоприятных факторов окружающей среды – температур и влаги (в отличие от необработанной древесины этот показатель улучшается в 10-15 раз, снижение риска набухания во влажной среде сокращается до 90%).
Гигроскопичность. Влажность древесины снижается до 4-8 процентов, что существенно ниже по сравнению с промышленной сушкой пиломатериала в специальных камерах. Способность к поглощению влаги у термодревесины снижается в 5-6 раз. При длительном пребывании во влажной среде и непосредственно в воде максимальная влажность сырья не превышает 9-10 процентов, естественное высыхание происходит практически моментально.
Длительный срок службы , устойчивость к биологическому повреждению. Обработка древесины в условиях высоких температур приводит к разложению полисахаридов, что при условии низкой влажности сырья сводит к минимуму риск повреждения микроорганизмами, плесенью и грибком.
Высокая теплопроводность. Термодревесина является идеальным материалом для отделки бани и сауны, поскольку ее теплоизоляционные характеристики на 30 процентов выше, чем у натурального дерева.
Высокая плотность древесины обеспечивает отталкивание воды без дополнительной обработки, пиломатериал не впитывает влагу из воздуха. Древесина после термообработки устойчива к механическому воздействию.
Экологическая чистота, абсолютная безопасность для организма человека и окружающей среды.
Высокая пожарная безопасность. Твердость и плотность термически обработанной древесины обуславливают медленное разгорание сырья.
Эстетичный внешний вид термодревесины. После термической обработки декоративные свойства пиломатериала заметно улучшаются – проявляется эффектная структура дерева и благородный темный оттенок. Термообработка придает даже недорогим породам древесины облик ценных пород.

Термодревесина находит широкое применение для внутренней и наружной отделки домов, бани и сауны. Благодаря высокой прочности, стабильности размеров и устойчивости к неблагоприятным внешним факторам фасад из термически обработанной древесины не потеряет свой первоначальный внешний вид даже спустя длительное время.

Однако высокая стоимость пиломатериала обуславливает его экономическую нецелесообразность для использования в качестве внутреннего декора (отделки стен и пола). Термически обработанная древесина наиболее востребована в следующих областях: фасады, террасы, открытые уличные площадки, веранды, беседки, заборы, ограждения, декоративные изделия (напольное покрытие, мебель для улицы).

Единственным недостатком пиломатериала является высокая хрупкость. Распиловка термодревесины должна проводиться специальным инструментом с мелкими зубчиками на высоких оборотах при малой подаче заготовки. Несоблюдение условий и требований распиловки приводит к тому, что заготовка лопается.

Область применения

Термодерево – это универсальный материал для строительства наружных конструкций, облицовки фасадов, внутренних работ, облагораживания придомового участка. Рассмотрим каждый вариант подробнее.

Фасад из термодоски

Это термообработанный планкен, имитация бруса или вагонка. Облицованный ими фасад не требует ухода в процессе эксплуатации, привлекательно выглядит, и не рассыхается с течением времени, наличие гнили исключается.

Фасад из имитации бруса термоясень

Террасы, веранды и беседки

Термодоска устойчива к осадкам и микроорганизмам, перепадам температур, что особенно ощутимо для неотапливаемых построек на улице. Если это напольное покрытие, то доски не рассыхаются, их не поведет. Замазывать и перекрашивать пол каждый сезон тоже не нужно.

Террасная доска из термоосины

Влажные помещения

Термодерево не нагревается в банях, саунах и ванных комнатах за счет низкой теплопроводности, поэтому полок из термодоски не будет обжигать кожу. Устойчивость к влаге и повышенной влажности воздуха на порядок продлевает эксплуатационный срок термически обработанных досок.

Полок и вагонка для парной из термоосины от

Садовые дорожки из термодревесины

Дорожки на придомовом участке ускоряют перемещение, делают его более удобным и функциональным, также повышается эстетичность. Термодерево не боится повышенных нагрузок и давления, осадков и влаги, перепадов температуры. Экологичность технологического процесса пресекает возможность выделения химических соединений под лучами Солнца.

Садовая дорожка из термоосины

Сферы применения

Обширные сферы применения термодревесины обусловлены тремя основными свойствами материала: долговечностью, низкой гигроскопичностью и размерной стабильностью

Важно отметить, что в некоторых областях уникальным становится сочетание нескольких или всех перечисленных свойств

Конструкционный материал для уличного применения
Внешняя отделка фасадов
Благодаря широким эстетическим возможностям материал часто используется дизайнерами для внутренней отделки.
Стабильность геометрических размеров термодревесины и устойчивость ко внешней среде способствует ее использованию в производстве мебели, оконных рам, дверей, паркетных полов, декинга.
Потенциальные сферы применения термодревесины также обширны, как и сферы применения обычной древесины: из термодревесины могут изготавливаться комплектующие, музыкальные инструменты, домашние принадлежности, малые архитектурные формы, садово-парковые конструкции и т.п.
Применение термодревесины в качестве материала несущих конструкций в настоящее время является одной из приоритетных областей научных исследований. В настоящее время решение найдено в виде композитного клееного бруса («клееный термобрус»), объединяющего ламели из модифицированной и обычной древесины. Функции термодревесины заключаются в поддержании стабильности размеров и противодействии внешней среде, а центральные ламели из необработанного материала служат для придания необходимой прочности. Помимо клееного бруса на рынке присутствует и другой конструкционный материал – термически обработанный массивный (профилированный) брус.

Области применения термодревесины

Так как этот продвинутый материал обладает многими полезными свойствами, а в некоторых случаях – даже уникальными, ему находят огромные области применения. Вот некоторые из них, в которых его сегодня активно используют:

→Начнём с нашей банной тематики. Для отделки бань и саун термодревесина подойдёт как никогда. Её можно смело использовать как для внешней так и для внутренней отделки. →Так как материал не боится повышенной влажности, его применяют в отделке причалов, террас и зон отдыха возле бассейнов. →В последнее время термодерево активно применяется в яхтостроении: палубы, мебель и эксклюзивная внутренняя отделка. →Дизайнеры и архитекторы уже не могут обойтись без ТМД и используют её для отделки фасадов, внутренних интерьеров, отдельных элементов ландшафтного дизайна и т. д.

ТМД на причале

→Мебельщики также взяли себе на вооружение эту новинку и с успехом её применяют в своих смелых задумках. →Для многих производителей качественных окон и дверей, термодревесина стала не заменимым сырьём. →Некоторые компании производят даже клееный термобрус, так что из этого модного материала можно поставить дом или баню. →ТМД отлично подходит для изготовления открытых террас, беседок, настилов, полов, различных игровых площадок.

В заключении хочется отметить, что термодревесина способна конкурировать, а точнее, даже – превосходить своих «африканских собратьев». То есть она обладает гораздо лучшими качествами, чем дерево, привезённое из дальних заморских стран, например абаш или кемпас.

Цитата мудрости: Самое страшное неверие — это неверие в себя.

Производство термодревесины включает в себя такие способы:

Производство термодревесины с помощью одноступенчатой обработки водяным паром;
Производство термодревесины при помощи многоступенчатой обработки;
Производство термодревесины с использованием горячего масла
Производство термодревесины в среде инертных газов.

Производство термодревесины с помощью одноступенчатой обработки водяным паром.

Самый популярный и доступный способ производства термодревесины. При обработке дерева не требуются никакие дополнительные материалы кроме, непосредственно, самой древесины и камеры в которой древесина будет проходить термическую обработку с помощью пара. Изначально такая технология была придумана финнами, они основали производство термодревесины. Производство термодревесины, в данном случае, основывается на обработке древесины в специальных камерах водяным паром без доступа кислорода при температуре 185-212 градусов.

Производство термодревесины при помощи многоступенчатой обработки.

На сегодня одну из модификаций технологии одноступенчатой обработки водяным паром, многоступенчатую обработку, используют в Канаде, некоторых странах Европы и СНГ.

Состоит такая обработка из нескольких этапов:

— нагрев – на этом этапе древесину,которая находится в специальной камере, нагревают до температуры 130-150 градусов (рабочая температура) и обрабатывают насыщенным водяным паром ( метод варки). Происходит нагрев на протяжении 5 часов;

— сушка – под воздействием высокой температуры влажность древесины сводится к минимуму (примерно 10%), этот процесс занимает примерно 3 дня;

— выдержка ( или твердение) – при этом происходит повышение температуры с помощью насыщенного водяного пара, в камере создается давление, и выдерживается около 15 часов. Именно на этом этапе и происходит приобретение древесиной новых свойств и цвета. Причем на цвет и свойства влияет больше температура, нежели время выдержки. Чем выше температура, тем более темным будет цвет и тем большей будет устойчивость термодревесины к воздействию влаги, изменению формы и возникновению гнили.

Температура в пределах 190 градусов используется только для придания древесине декоративного эффекта, так как особо не влияет на ее механические свойства. Температура 200-230 градусов повышает устойчивости к гниению в 3 раза, такую древесину можно использовать для изготовления дверей, окон, мебели (в том числе и садовой), беседок, отделки помещений. Термодревесина, изготовленная с применением температуры свыше 230 градусов, является наиболее устойчивой к гниению, разбуханию и другим воздействиям. Ее рекомендовано использовать для любых наружных работ, оформления саун, бань, басейнов и ванных комнат.

Производство термодревесины с использованием горячего масла.

Производство термодревесины с помощью такой технологии изобрели и активно используют в Германии. Древесину (сухой материал) погружают в масло и нагревают, достигая температуры 180-220 градусов. Для этого процесса используют различные растительные масла (льняное масло, рапсовое масло и т.д.). Длительность обработки составляет примерно 3-4 часа. Часть масла древесина поглощает, им заполняется внутренняя среда дерева, что само по себе является дополнительной защитой.

Производство термодревесины в среде инертных газов.

Такой способ производства термодерева называют ретификация. В чем заключается суть данной технологии? Производство термодревесины этим способом включает в себя обработку дерева в среде заполненной азотом при повышенном давлении. Содержание кислорода не должно превышать 2%.