Термообработка (термогидролиз) - это процесс нагрева дерева до температуры 180-240°С в замкнутом бескислородном пространстве с использованием водяного пара, азота или углекислого газа под минимальным избыточным давлением. Пар применяется в качестве защитной среды и не допускает возгорания древесины.
Под действием высокой температуры внутри древесины разлагаются полисахариды, модифицируются лигнин и частично гемицеллюлоза. Сама целлюлоза не меняет своей структуры, потому дерево по-прежнему остаётся деревом. В результате модификации лигнина и гемицеллюлозы на клеточном уровне происходит сжатие микропор, что в дальнейшем препятствует попаданию внутрь воды. Полисахариды становятся несъедобными для насекомых и грибков.
Химический состав
Основной молекулярный состав древесины - целлюлоза (40-50%), гемицеллюлоза (20-30%) и лигнин (20-30%). Из этих веществ состоят стенки клеток древесины, из них образуется основное количество органических веществ. Состав и содержание гемицеллюлозы варьируется в зависимости от породы древесины. В лиственных породах количество гемицеллюлозы больше чем в хвойных, что обеспечивает более легкий процесс термообработки твердых пород, т.к. большинство изменений происходит в гемицеллюлозе.
Этапы и процессы
Существует множество технологий термообработки древесины, отличающихся температурой, временем, средой и типом камер. Но в каждой технологии можно выделить три основных этапа термообработки: сушка, термообработка и охлаждение.
- На низкотемпературной стадии ( 20-150°С) процесса происходит сушка древесины. Дерево теряет сорбированную воду, влажность снижается почти до 0%. Испаряются экстрактивные вещества: терпены, воски, фенолы и жиры. Продолжительность фазы сушки зависит от изначального содержания влаги в древесине, породы дерева, а также толщины заготовки.
- При температуре от 150°С начинается частичное разложение гемицеллюлозы с выделением уксусной кислоты, которая является катализатором (ускорителем) процесса гидролиза гемицеллюлозы до растворимых сахаров и глюкозы, вымывающихся паром процесса. В результате снижается объем материала, чувствительного к грибку. Разрыв цепочек гемицеллюлозы происходит при температуре от 200°С. Снижается концентрация водопоглощающих гидроксильных групп, увеличивается устойчивость к сжатию и снижается уровень внутренних напряжений.
- При температуре от 180°С начинается гидролиз целлюлозы. Увеличивается кристалличность целлюлозы из-за разложения аморфной целлюлозы, в результате чего снижается доступность гидроксильных групп к молекулам воды, что способствует снижению равновесной влажности и, как следствие, способность древесины изменять геометрические размеры на 50-80%.
- Лигнин частично модифицируется и разрушает свои лигноуглеводные связи при температуре от 230°С . Происходит поликонденсация лигнина с другими компонентами клеточной стенки, что приводит к дальнейшему сшиванию и способствует увеличению содержания лигнина. В результате термообработки содержание лигнина увеличивается на 20%. Молекулы лигнина становятся менее эластичным, и микроволокна целлюлозы имеют меньше возможностей расширяться и впитывать воду, что объясняет уменьшение равновесной влажности и улучшение размерной стабильности. Длительность данного этапа термообработки 2-3 часа
- Охлаждение древесины до комнатной температуры приводит к закреплению образованных связей, в результате чего древесина приобретает новые свойства, связанные с необратимыми процессами полимеризации новых полимеров. Окончательный уровень влагосодержания древесины должен составлять 4 – 6%. Этот этап занимает 5 – 15 часов.
ПРИОБРЕТАЕМЫЕ СВОЙСТВА ТЕРМОДРЕВЕСИНЫ
- Термодревесина не нуждается в химической защите, оставаясь при этом экологически чистой и гигиенически нейтральной.
- Продолжительное воздействие влаги не приводит к гниению.
- Влага до 10 раз меньше впитывается и быстро выходит из дерева.
- Отклонение размеров поперек волокон под воздействием влаги составляет не более 5%.
- После высыхания без последствий возвращается к своим изначальным размерам.
- Внутри дерева не заводятся грибок, плесень, вредные микроорганизмы.
- Теплопроводность доски уменьшается на 25%.
- Долговечность возрастает не менее, чем в 10 раз.
По материалам с сайта компании - https://termo-wood.ru/
#термодерево #термодревесина #термообработка #термоясень