Термически модифицированная древесина
Термически модифицированная древесина – это древесина , модифицированная в результате контролируемого процесса пиролиза древесины, нагретой до (> 180 °C) в бескислородной атмосфере. Этот процесс изменяет химическую структуру компонентов клеточной стенки древесины: лигнина , целлюлозы и гемицеллюлозы , что увеличивает ее долговечность . [1] Низкое содержание кислорода предотвращает горение древесины при таких высоких температурах. Внедряется несколько различных технологий с использованием различных сред, включая газообразный азот, пар и горячее масло.
Процессы модификации
[ редактировать ]Первый технологический подход к процессам термической модификации древесины описан в статье Бурместера. [2]
Существует пять различных процессов термической модификации. В Финляндии используется термодревесина, также известная как древесина премиум-класса. Франция использует процесс ретификации Les Bois Perdure, Нидерланды используют процесс Платона, а Германия использует масляную термообработку. Процессы Westwood и AlphaInterloc являются запатентованными технологическими процессами в США. [1]
Описание процесса
[ редактировать ] | Этот раздел нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( сентябрь 2017 г. ) |
Три процесса выполняются за один этап с использованием масла (масляная термообработка), азота (дерево Рети) и пара (Ле-Буа Пердюр). [1] Процесс термодревесины состоит из сушки, термообработки и, наконец, охлаждения/кондиционирования и занимает до 72 часов. [3] Процесс Платона состоит из гидротермолиза, сухого отверждения и кондиционирования и может занять до 7 дней. Требуемое время зависит от породы древесины, ширины и начальной влажности. [4]
Вествудский процесс
[ редактировать ]Westwood – это самый передовой современный процесс термомодификации, запатентованный в 2004 году. Первоначально процесс был разработан для обработки лиственных пород, которые являются более сложными по сравнению с хвойными породами из-за термохимических реакций, возникающих в лиственных породах во время термообработки. Полностью автоматизированная система управления Westwood позволяет управлять термообработкой любых лиственных и хвойных пород. [5]
Процесс АльфаИнтерлок
[ редактировать ]Процесс AlphaInterloc — это усовершенствованный термохимический процесс, запатентованный экзотермической реакцией, на который распространяется авторское право 2022 г. В этом процессе используется специализированный термомеханический процесс. Процесс AlphaInterloc — это полностью «зеленая» технология. [6]
Ретификация
[ редактировать ]Ретификация происходит от французского слова rétification , которое представляет собой сочетание слов reticulation (создание химических связей между полимерными цепями) и torréfaction (обжиг). Древесина в этом процессе должна иметь влажность 12% или ниже, чего можно достичь с помощью простых процессов сушки. Затем древесину помещают в атмосферу с высоким содержанием азота и содержанием кислорода не более 2%. [7] Процесс Perdure относительно похож на ретификацию, но сохраняет древесину при более низкой температуре. [8]
Термодревесина
[ редактировать ]Этот процесс похож на обработку Les Bois Perdure тем, что для обработки древесины используется пар при атмосферном давлении. Однако этот процесс также можно использовать для обработки «зеленой» древесины, и по состоянию на 2004 год он был наиболее широко используемым коммерческим процессом. [4] [9]
Настоящий процесс ThermoWood промышленного масштаба был разработан в Финляндии в 1990-х годах. Процесс был запатентован. ThermoWood — зарегистрированная торговая марка, принадлежащая Международной ассоциации ThermoWood. Юридическое право на использование товарного знака ThermoWood принадлежит постоянным членам ассоциации. [10] В мае 2023 года был опубликован новый справочник ThermoWood. [11]
Характеристики термомодифицированной древесины
[ редактировать ]Основное преимущество заключается в том, что древесину хвойных пород можно использовать там, где требуется высокая долговечность. Класс прочности 1–3 по европейскому стандарту EN 350-2 можно получить из недолговечных (5 класс) пород хвойных пород. [12]
Основным недостатком является то, что прочность снижается в результате высоких температур. В целом прочность на изгиб снижается до 30%, причем при более высоких температурах снижается еще больше. [13]
Повышена биологическая устойчивость к некоторым (не всем) микроорганизмам и насекомым. Однако из-за распада летучих органических соединений (ЛОС) антимикробные свойства древесины также могут снизиться. [14] Усадка и набухание уменьшаются на 50–90%. [15] Обработанная древесина несколько темнеет.
В принципе, процесс термообработки можно проводить для всех пород древесины.
Зрелость технологии
[ редактировать ]Термически модифицированная древесина в наши дни – это не просто академическая тема. Термическая обработка древесины уже несколько лет проникает на рынок. В научные исследования и разработки также вносится некоторый промышленный вклад. Научно-исследовательский институт природных ресурсов при Университете Миннесоты в Дулуте имеет пилотную печь для исследования эффективности термической модификации пород деревьев Миннесоты с целью расширения рынков древесины. [16]
В индустрии изготовления гитар этот процесс называется «Термоотверждение», «Запеченный» и «Жареный» и другими названиями. [17] Некоторые производители гитар начали использовать акустические деки и грифы электрогитар, термически отвержденные, чтобы предотвратить типичное коробление и растрескивание, которые часто возникают из-за сезонных колебаний влажности. [18] В качестве вторичного преимущества акустические гитары имеют тенденцию звучать как хорошо обкатанные старые инструменты гораздо раньше, чем гитары без термической модификации. Дополнительную информацию см. в разделе «Тонвуд: подготовка» .
Основные компании отрасли
[ редактировать ]В Европе производство термически модифицированной древесины в коммерческих масштабах сосредоточено в основном в Эстонии. Эстония географически близка к основным финским производителям термопечей, а затраты на рабочую силу и накладные расходы ниже, чем в Финляндии или скандинавских странах. В конце 1990-х годов в Эстонии появились три крупнейших производителя термомодифицированной древесины: Brenstol OU, Tre-Timber OU и Ha-Serv. Все три компании сосредоточились на поставках материалов для саун на финский рынок и внутренних полов: Brenstol специализировалась на лиственных породах, а Tre-Timber - на хвойных породах. В начале 2000-х годов Brenstol приобрела Tre-Timber, став крупнейшим производителем термически модифицированной древесины. [19]
Примерно в то же время рынок термомодифицированной древесины резко расширился от ее традиционного применения в материалах для сауны до продуктов для наружных работ, таких как настилы (террасы). [20] и обшивка (сайдинг). [21] В то время как Ha-Serv продолжала концентрироваться в первую очередь на финском рынке саун, Brenstol основала бренд Thermory и начала экспортировать продукцию по Европе и в Японию, а Thermory стала наиболее широко узнаваемым брендом термомодифицированной древесины в этих регионах. [22] Рынок термомодифицированных изделий для наружных работ очень быстро рос, поскольку европейские потребители все чаще искали альтернативу тропической древесине из Азии, Африки и Южной Америки. Турецкий производитель Nova Wood также начал производство термомодифицированной древесины и стал второстепенным игроком на европейских рынках.
В 2012 году Brenstol открыла филиал Thermory USA в США и начала агрессивную экспансию на рынках по всему миру. Бренд Thermory хорошо зарекомендовал себя в США и Канаде и поставляется в более чем 55 стран мира. [23] В 2016 году выручка Thermory составила 29 млн евро, прибыль — 1,8 млн евро. [24]
В каждом регионе продолжают появляться мелкие местные производители, но существуют высокие барьеры для входа на рынок термомодифицированной древесины, особенно для термомодифицированной древесины лиственных пород. Правильное оборудование для термической модификации чрезвычайно дорогое. Кроме того, поскольку технология недостаточно известна, имеется мало общедоступной информации о графиках сушки, и многие новые производители термомодифицированной древесины сталкиваются с большим процентом дефектов сушки, обесцвечивания, хрупкости, неисправностей оборудования (включая пожары) и невозможности чтобы получить высокие показатели долговечности, которых достигли более известные производители, такие как Brenstol (Thermory). В 2018 году Thermory приобрела Ha-Serv, став лидером рынка в сегменте термомодифицированной древесины. [25]
Последние исследования процесса термомодификации показали, что окрашивание древесины во время термообработки не является необходимым, что обеспечивает ее долговечность и стабильность: реакции, отвечающие за изменение цвета во время модификации, отличаются от реакций, отвечающих за долговечность. Не всю коричневую древесину следует считать действительно термомодифицированной. [26]
Текущие исследования
[ редактировать ]Продолжаются исследования [27] оптимизировать промышленные процессы и различные параметры ее производства, а также разработать области применения этой древесины. Также проводятся исследования с целью найти новые процессы термообработки древесины, даже пытаясь объединить различные процессы модификации древесины.
AlphaInterloc — компания, занимающаяся текущим технологическим проектированием и проектированием оборудования в США, Северной Америке. [6]
См. также
[ редактировать ]- Ацетилирование древесины - еще один процесс повышения долговечности древесины лиственных пород, использующий химические, а не термические средства.
- Якисуги
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б с «Что такое термически модифицированная древесина?» . Ассоциация дистрибьюторов лиственных пород . 28 июля 2015 г. Архивировано из оригинала 18 сентября 2019 г. Проверено 13 сентября 2019 г.
- ^ Бурместер, А. (1973): Влияние термообработки полусухой древесины на стабильность ее размеров. Древесина как сырье и материал 31, стр. 237–243.
- ^ Справочник по термодревесине . Международная ассоциация термодревесины. 2003.
- ^ Jump up to: а б «Прочность и цветовая реакция массивной древесины на термообработку» (PDF) . Технологический университет Лулео. Архивировано (PDF) из оригинала 8 апреля 2016 г. Проверено 4 апреля 2016 г.
- ^ «Мировой опыт: Термообработанная древесина» . www.westwoodcorporation.com . Архивировано из оригинала 19 сентября 2019 г. Проверено 13 сентября 2019 г.
- ^ Jump up to: а б «Альфа Интерлок» . www.alphainterloc.com . Архивировано из оригинала 24 сентября 2022 года . Проверено 14 мая 2023 г.
- ^ «Принципы и применение повторной обработки древесины» (PDF) . Thermotreatedwood.com (Джорджия, США). Архивировано из оригинала (PDF) 19 октября 2016 года . Проверено 4 апреля 2016 г.
- ^ Жерарден, Филипп (01 сентября 2016 г.). «Новые альтернативы консервации древесины на основе термической и химической модификации древесины — обзор» . Анналы лесоведения . 73 (3): 559–570. Бибкод : 2016AnFSc..73..559G . дои : 10.1007/s13595-015-0531-4 . ISSN 1297-966X .
- ^ Международная ассоциация термодревесины (2003 г.). «Справочник по ThermoWood» (PDF) . Архивировано (PDF) из оригинала 02 февраля 2023 г. Проверено 2 июня 2023 г.
- ^ «Члены» . Международная ассоциация термодревесины . Архивировано из оригинала 30 мая 2023 года . Проверено 1 июня 2023 г.
Членам Международной ассоциации ThermoWood разрешено использовать слово ThermoWood® и официальный логотип ITWA. Члены сотрудничают в области стандартизации, контроля качества и исследований, чтобы расширить использование продукции ThermoWood.
- ^ «Справочник по ThermoWood» (PDF) . Международная ассоциация термодревесины. Архивировано (PDF) из оригинала 30 мая 2023 г. Проверено 2 июня 2023 г.
- ^ Европейский стандарт EN 350-2 (1994); Долговечность древесины и изделий из древесины – Естественная долговечность массивной древесины: Руководство по естественной долговечности и возможности обработки отдельных пород древесины, важных в Европе
- ^ «Последние разработки в области термической обработки древесины» (PDF) . Международная ассоциация обществ производителей изделий из древесины (IAWPS). Архивировано (PDF) из оригинала 25 марта 2015 г. Проверено 24 января 2016 г.
- ^ Мунир, Мухаммад Танвир; Пейлорис, Элен; Эвейяр, Матье; Ирле, Марк; Авиат, Флоренция; Федериги, Мишель; Беллонкль, Кристоф (24 августа 2020 г.). «Экспериментальные параметры влияют на наблюдаемую антимикробную реакцию древесины дуба (Quercus petraea)» . Антибиотики . 9 (9): 535. doi : 10.3390/antibiotics9090535 . ПМЦ 7558063 . ПМИД 32847132 .
- ^ «Разработки по модификации древесины» (PDF) . ЦАПЛЯ. Архивировано (PDF) из оригинала 3 марта 2016 г. Проверено 24 января 2016 г.
- ^ Джбренема (26 января 2017 г.). «NRRI расширяет рынки модифицированной древесины» . Научно-исследовательский институт природных ресурсов . Архивировано из оригинала 29 августа 2019 г. Проверено 13 сентября 2019 г.
- ^ «Что такое «выжженная» верхняя часть гитары? | Струны грифона» . Струнные инструменты грифона . 15 мая 2017 г. Архивировано из оригинала 15 мая 2021 г. Проверено 13 сентября 2019 г.
- ^ «Сравнение различных методов термической модификации в отношении улучшения акустических свойств материала резонансной деки. Научный отчет по заказу Pacific Rim Tonewoods Inc» . Исследовательские ворота . Проверено 16 августа 2021 г.
- ^ "Бренстол - Sisustusweb.ee" . www.sisustusweb.ee . Архивировано из оригинала 15 мая 2021 г. Проверено 13 сентября 2019 г.
- ^ «Термория в дизайне экстерьера: террасная доска» . Настил и облицовка Thermory . 03.01.2019. Архивировано из оригинала 15 мая 2021 г. Проверено 13 сентября 2019 г.
- ^ «Термория в дизайне экстерьера: облицовка» . Настил и облицовка Thermory . 2019-04-23. Архивировано из оригинала 11 августа 2020 г. Проверено 13 сентября 2019 г.
- ^ «Thermory выводит традиционную лесную промышленность на новый уровень» . Инвестируйте в Эстонию . 15 февраля 2019 г. Архивировано из оригинала 30 сентября 2020 г. Проверено 13 сентября 2019 г.
- ^ Лупейкене, Одрон; Василец Олег; Дземида, Гинтаутас (14 августа 2018 г.). Базы данных и информационные системы: 13-я Международная Балтийская конференция, DB&IS 2018, Тракай, Литва, 1-4 июля 2018 г., Труды . Спрингер. ISBN 9783319975719 . Архивировано из оригинала 31 января 2022 г. Проверено 2 июня 2023 г.
- ^ «Термори 20 лет» . Настил и облицовка Thermory . 27 сентября 2017 г. Архивировано из оригинала 01.11.2020 . Проверено 13 сентября 2019 г.
- ^ Веске, Кайдо (29 октября 2018 г.). «Thermory и Ha-Serv объединяются и становятся крупнейшим в мире производителем термомодифицированной древесины и материалов для саун» . Ливония Партнерс . Архивировано из оригинала 27 января 2019 года . Проверено 13 сентября 2019 г.
- ^ Чжан, Наньнань; Сюй, Мин; Цай, Липин (30 января 2019 г.). «Улучшение механических, влагостойких и термических свойств термообработанной каучуковой древесины путем пропитки прекурсором SiO2» . Научные отчеты . 9 (1): 982. doi : 10.1038/s41598-018-37363-3 . ISSN 2045-2322 . ПМК 6353935 . ПМИД 30700757 .
- ^ «8-я Европейская конференция по модификации древесины, октябрь 2015 г., Хельсинки» . ECWM 2015. Архивировано из оригинала 30 января 2016 года . Проверено 24 января 2016 г.