Меню Рубрики

Установки для термомодификации древесины

Оборудование для термической модификации древесины

Можно ли за 72 часа высушить брус до влажности 6% и получить термобрус сечением 300х300 мм? Специалисты по сушке древесины говорят: нет. А вот в научно-производственном объединении «Победа» утверждают, что это возможно — при использовании разработанной в НПО камеры для модификации древесины. Об особенностях работы термокамеры корреспонденту нашего журнала рассказал генеральный директор торгового дома «ДревТермо» (соучредитель НПО «Победа») Олег Шульман.

— Олег Исаакович, расскажите, пожалуйста, почему вы решили разрабатывать оборудование для термообработки?

— Российский потребитель с термодревесиной знаком больше 15 лет, и с каждым годом сфера ее применения расширяется. Термодревесина зарекомендовала себя на отечественном рынке в качестве современного материала для наружной и внутренней отделки домов, саун и бань, как материал для изготовления напольных покрытий, покрытий для террас, патио, устройства садовых дорожек, территорий возле бассейнов, изготовления лестниц, предметов интерьера, а также садовой мебели, элементов ландшафтного дизайна и ограждений. Мы проанализировали существующие технологии термообработки (Bikos-TMT, Vacuum Plus, Mirako, Fromsseier, Menz-Holz, Retification, Plato, Thermowood) и пришли к выводу, что их основные недостатки — это повышенные требования к качеству сырья (древесина должна быть не ниже первого сорта) и высокие энергозатраты (продолжительность термообработки может занимать до 20 дней). Ни по одной из используемых технологий невозможно получить термомодифицированный брус или бревно низкой себестоимости в короткие сроки.

Несколько лет назад в нашей стране начали изготавливать термобрус. Этим материалом заинтересовались предприятия деревянного домостроения. Учитывая популярность технологии термомодификации в России, в нашем научном центре проводили опрос домостроительных компаний, которые подтвердили востребованность термообработанного бруса или бревна, а также желание изготавливать их на собственных производствах.

— В чем особенность вашей технологии?

— У технологии, разработанной инженером нашего научного центра Олегом Моичкиным, по сравнению с теми, которые распространены сейчас, есть отличия в способах нагрева древесины и удаления влаги. Режимы термирования отработаны таким образом, что есть возможность использовать сырье влажностью до 100% (свежесрубленное), не требуется предварительная сушка древесины до термообработки. Термомодификация осуществляется всего за один цикл, его продолжительность зависит от породы и размеров обрабатываемого материала, а по существующим технологиям термообработка выполняется в несколько этапов. Сокращение продолжительности термообработки позволяет снизить затраты на электроэнергию до 1200 руб./м 3 . Минимальные затраты, которые приходятся на энергоресурсы, по существующим технологиям составляют 5000 руб./м 3 .

Согласно законам термодинамики, на термообработку 1 м 3 древесины требуется не меньше 250 кВт электроэнергии. Процессы, происходящие в камере, описать этими законами нельзя, так как КПД нашей камеры приближается к 200% (по существующим технологиям КПД камеры не превышает 80%). Исходя из результатов исследований строения электровещества ученым Юрием Рыбниковым и его периодической таблицы электроатомов, полученный результат вполне объясним.

— Является ли ваша технология аналогом той, что представляет на рынке компания Thermowood?

— Финскую технологию Thermowood нельзя сравнивать c нашей: они разные. Изучением способов обработки древесины и ее сушки занимаются давно. Но на самом деле процессы, которые описывают тот или иной физический процесс, на практике нельзя воспроизвести со 100%-ной точностью. Классификация видов и способов сушки обычно базируется на методах передачи тепла. В нашей термокамере древесина подвергается одновременной обработке инфракрасным излучением, конвективной и кондуктивной сушке. Расход энергии минимален за счет того, что не требуются затраты электроэнергии на начало или завершение одного из процессов нагревания. Термомодификация древесины проходит в среде перегретого пара. В процессе термообработки древесина приобретает насыщенный благородный коричневый оттенок, однородный по всему сечению. После термомодифицикации материал может сразу подвергаться механической обработке и покрываться лакокрасочными материалами.

— При каких режимах происходит термообработка бруса?

— В настоящий момент отлажены режимы термирования для получения термобруса из древесины березы, сосны, ели, липы и осины. Для обработки древесины осины необходимо учитывать больше параметров, чем для древесины других пород, чтобы снизить в полученном материале внутренние напряжения. Брус сечением 300×300 мм термировать лучше при температуре 160-170°С в течение 72 часов. При таком режиме незначительно снижается прочность древесины на изгиб и скалывание. Высокая температура обработки (180-200°С) делает ее хрупкой, также она сильно темнеет, что ухудшает ее эстетические качества. Для обработки древесины названных выше пород требуется разное время, но разница составляет всего несколько часов. Помимо термобруса, камера рассчитана на обработку оцилиндрованного бревна (диаметром до 30 см) и пиломатериалов. Объем единовременной загрузки камеры — 5 м 3 , после обработки объем готовой продукции составляет 3,5 м 3 .

Читайте также:  Установка водопонижения water pumps

— Для промышленного производства домокомплектов камера объемом 5 м 3 мала. Вы планируете увеличивать ее габариты?

— Поскольку происходящие процессы не поддаются описанию с помощью математических алгоритмов, и при создании камеры большого объема придется отрабатывать режимы термомодификации, параметры которых будут рассчитаны с учетом большого объема обрабатываемой древесины. Уже сейчас мы работаем над созданием камер объемом единовременной загрузки 10-12 м 3 и 20-25 м 3 .

— Как происходит управление режимами камеры?

— Сейчас камера управляется простейшей автоматикой, и режим термообработки регулируется вручную. При увеличении размеров камеры все процессы будут полностью автоматизированы. Оператору будет достаточно выставить необходимые параметры до загрузки сырья, закрыть камеру, а после завершения процесса выгрузить термообработанные материалы.

— Каким образом камера устанавливается на действующем предприятии по изготовлению домокомплектов деревянных домов?

— Камера довольно легко и быстро встраивается в существующий технологический процесс. Если компания занимается изготовлением домокомплектов из профилированного бруса, то понадобятся дополнительные площади для установки камеры, а станки, которые есть на производстве по обработке профилированного бруса, могут использоваться и для обработки термомодифицированного материала. Ограничений нет. Производство нового вида продукции — термобруса — позволяет расширить ассортимент продукции, выпускаемой предприятием, и не создает сложности в работе. В своем ценовом сегменте термированные брус или бревно составят конкуренцию клееному брусу, а в строительстве деревянных домов из профилированного бруса заменят последний.

— Вы сказали, что на предприятии понадобятся дополнительные площади только для установки камеры. Какие именно?

— Камера объемом загрузки 5 м 3 занимает около 9,5 м 2 , ее длина 6,7 м, ширина и высота — 1,5 м. Для промышленного предприятия это небольшая площадь.

— Вещества, которые выделяются из древесины в процессе термообработки, экологически небезопасны. Как решается вопрос по утилизации отходов, возникающих в процессе модификации древесины?

— На наших камерах установлены специальные системы утилизации, поэтому в процессе термообработки не выделяются вредные вещества, что свидетельствует об экологической безопасности процесса.

— Обычно после высокотемпературной обработки древесина приобретает запах гари. У вашего термобруса или термобревна он присутствует?

— Продукты пиролиза, которые образуются при термической модификации бруса или бревна, удаляются в процессе обработки, что позволяет после термирования сразу везти материал на строительную площадку, а не выдерживать его на складе для удаления запаха.

— Какими будут характеристики строительного материала после термообработки?


Изделия из термически обработанной березовой древесины


Сувенир из термоберезы

— Термобрус и термобревно обладают такими же характеристиками, как термодоска и термовагонка: стабильностью геометрических размеров, повышенной гигроскопичностью, биологической стойкостью, низкой теплопроводностью, экологической безопасностью, эстетичностью.

Если мы говорим о термобрусе, то это товар — заменитель профилированного бруса естественной влажности. Термообработка позволяет сократить сроки строительства до трех лет: влажность термобруса около 6%, поэтому не потребуется собирать стены дома, а затем ждать их усадки. Повышенная биостойкость бруса после термирования исключает обработку стен дома составами, защищающими древесину от поражений микроорганизмами или насекомыми. Как я говорил ранее, низкие затраты на электроэнергию обеспечивают снижение себестоимости готовой продукции, что позволяет сократить затраты на строительство дома из массивной древесины до 30%, если сравнивать с затратами на строительство дома из клееного бруса.

Читайте также:  Установка oracle на unix

В термокамеру закладывается брус сечением 300х300 мм, а после механической обработки его сечение будет 260х240 мм, воздействие повышенной температуры на древесину позволяет снизить теплопроводность материала и повысить теплоизоляционные характеристики, что является его преимуществами перед клееным брусом.

После термообработки геометрические размеры бруса или бревна не зависят от переменных температурно-влажностных условий (например, атмосферных осадков). Поэтому и строить дом можно в любое время года. В соответствии с результатами предварительных испытаний, которые проводили наши специалисты, тепловые характеристики дома из термобруса или бревна на 20-30% выше тепловых характеристик дома из клееного или профилированного бруса.

источник

Термообработка древесины

Веками дерево считалось хоть и ценным, но хрупким материалом, который подвержен гниению, нападению паразитов, усушке и прочим неприятностям. И только в конце прошлого века в Финляндии был разработан процесс, позволяющий избежать порчи деревянных изделий при эксплуатации. Термообработка древесины стала спасением для любителей конструкций и отделки из этого сырья. Теперь даже самый недорогой тип дерева может выглядеть презентабельно, иметь насыщенный и благородный оттенок.

Термообработанная древесина

Первыми, кто догадался использовать термообработку дерева для повышения его физических качеств были финны. Чтобы получить термомодифицированную древесину, сырой материал подвергается процессу, при котором поддается сушке и обработке паром при высокой температуре. Молекулярная текстура сырья меняется, расщепляются волокна и характерная для пиломатериала пористость пропадает.

Вода термомодифицированной древесине не страшна, дополнительные химические составы для защиты от влаги не используются. Скачки температуры окружающей среды она переносит стойко, не сохнет и не разрушается.

Оттенок пиломатериала после такой обработки меняется в лучшую сторону. Термомодифицированная древесина приобретает благородный оттенок, свойственный дорогим породам. Плесень, насекомые и гниение для нее не страшны. Качественные характеристики становятся выше примерно в 20 раз по сравнению с сырьем, которое не подвергалось такой обработке. При этом все природные свойства после термообработки у дерева сохраняются. Оно по-прежнему остается экологически чистым, отлично проводящим тепло материалом.

Технология термообработки древесины

Существует определенный порядок действий, позволяющий на выходе получить качественную термомодифицированную древесину:

  • Сырой пиломатериал помещается в специальную камеру. Там под воздействием температуры свыше 100 градусов (в пределах 300) он подвергается термосушке. Вся влага из дерева выпаривается практически до нулевой отметки.
  • Далее, происходит термообработка дерева при помощи пара под температурой в пределах 220-240 градусов. Процесс длится больше суток. В это время сырье получает тот неповторимый оттенок, особую прочность и долговечность.
  • В завершение камера остывает, температура снижается. Термостабилизированная древесина должна содержать не более 6% влаги в волокнах.

Есть два варианта создания термомодифицированной древесины, в зависимости от способа обработки паром:

  • Одноступенчатый (описан выше);
  • Многоступенчатый. Пар подается под давлением, которое периодически меняется. Этот способ дает более стойкий защитный результат у материала.

Высшее качество у термомодифицированной древесины появляется после обработки азотом вместо пара. От этого зависит цена готового пиломатериала.

Для простоты были введены классы сырья, которые различаются по способу обработки:

  1. Класс 1. Температура пара не превышает 190 градусов. Обработка слабая, материал немного меняет свои свойства, естественный цвет практически сохраняется, немного темнеет оттенок.
  2. Класс 2. Температура пара до 210 градусов, износостойкость материала возрастает, появляются защитные функции против гниения. Оттенок становится насыщеннее, материал заметно темнеет.
  3. Класс 3. Температура пара до 240 градусов, цвет существенно изменяется до темного. Все защитные функции повышаются до максимального предела.

Перед покупкой следует определиться какая технология термообработки древесины подходит в конкретном случае, от этого существенно зависит цена вопроса.

Преимущества термодревесины

После термообработки пиломатериал получает качества, которые существенно отличают его от необработанного дерева:

  • Долгий срок эксплуатации. Деревянные волокна больше не способны впитывать влагу из-за новых физических свойств. Термомодификация древесины не дает материалу разбухнуть или потрескаться. Полисахариды в составе больше не присутствуют. А значит нет приманки для паразитов и насекомых. Эти факторы влияют на срок службы в положительную сторону.
  • Высокий уровень пожаробезопасности. Термическая обработка делает волокнаплотными. Они содержат меньше кислорода, а значит, возгорание будет происходить гораздо медленнее, чем у обычного сырья.
  • Внешне древесина выглядит дороже. Структура дерева выделяется сильнее, оттенок становится глубоким, насыщенным. Такими цветами обладает природная плотная структура ствола лиственницы, дуба.
  • Физические свойства улучшаются. Материал больше не боится царапин, ударов. Сломать его не так просто, как было раньше.
  • Обработка термодревесины химическими составами для сохранения целостности больше не требуется. Есть нюанс: пока ее свойства до конца не изучены, прошло мало времени. Рекомендуется наносить защитный состав на те части конструкции, которые будут находиться в земле (сваи, части фундамента и пр.).
Читайте также:  Установка подсистемы под сайдинг

Сфера применения деревянных изделий больше ничем не ограничивается.

Оборудование для термообработки

Основной вид специального оборудования для создания термомодифицированной древесины — камера. Она представляет собой длинный резервуар, который вмещает крупный объем материала. Доска поступает в камеру на специальной подставке. На ней же находится все время.

Пар должен равномерно поступать и распределяться по всей длине резервуара. В процессе оборудование для термообработки выполняет функции сушильной камеры, нагревает воздух внутри до предельной температуры, подает пар, откачивает кислород. Также вносит инертный газ, органические масла и обжигает материал при критических температурах, корректирует количество влаги в волокнах термомодифицированной древесины.

Производители термокамер заявляют основные характеристики, которые оборудование придает пиломатериалу при создании термомодифицированной древесины. От них зависит технология термообработки, древесина какого качества получится на выходе. Некоторые варианты используются только для определенных пород.

Отличия и особенности термокамер

Качество и условия термообработки зависят от производителя оборудования. Традиционно лучшими считаются финские термокамеры, немецкие, французские и голландские. Российские производители тоже предлагают свой вариант камеры для термообработки древесины.

Таблица отличий лучших камер

Сравнение характеристик термокамер производителей

Наименование производителя Параметры функционирования камеры Для каких пород используется
Westwood (США) цикл 48 часов, t 220-240 градусов Ясень, бук, дуб
Thermowood (Финляндия) 45-96 ч, t 180-215 Для хвойных
VacuumPlus (Россия) 72-168 ч, t 165-190 Универсальная
Bikos-TMT (Россия) 38-52 ч, t 180-220 Для ценных пород
Menz-Holz (Германия) Среда органических масел, 32-54 ч, t 180-230 Хвойные, твердолиственные
PLATO (Голландия) 120-192 ч, t 170-210 Хвойные, береза
Retification (Франция) Пар и инертный азот, 40-62 ч, t 180-220 Универсальная
Fromsseier (Дания) Повышенное давление, 48-72 ч, t 180-220 Хвойные

Камера для термообработки

Производство термодревесины в камере характеризуется следующими данными:

  • Максимально возможная исходная влажность сырья;
  • Время полного цикла. Количество часов работы термокамеры зависит от параметров загружаемого материала: порода, технология обработки, способ подготовки.
  • Безопасность и особенности в управлении камеры для термообработки.
  • Допустимые размеры толщины сырья, для равномерной обработки паром.
  • Расход энергии и других ресурсов.
  • Вместительность на один цикл и размер рабочего пространства.

При желании термообработку древесины можно выполнить самостоятельно.

Термообработка дерева в домашних условиях

Чтобы создать термодревесину своими руками потребуется:

  • Бак, который можно закрыть настолько плотно, что воздух туда не будет поступать.
  • Обеспечить постоянный равномерный нагрев всей площади резервуара.
  • Емкость с жидкостью, для создания термического пара внутри бака.
  • Инструмент для размещения сырья.

Принцип работы: внутрь бака помещается кусок древесины, конструкция непрерывно подогревается чаще всего электрическим способом до температуры не ниже 135 градусов.

Еще один простой вариант для термообработки в домашних условиях небольших кусков древесины: прокипятить его в кастрюле 1,5 часа, завернуть в полотенце и дать просохнуть рядом с обогревателем. Этот способ актуален для тех, кто занимается резкой по дереву.

Термодревесина — материал экологически чистый. Не требует особого покрытия, используется как для внешней отделки помещения, так и для внутренней. На осадки и перепады температуры не реагирует. Прослужит своим хозяевам десятки лет, сохранив благородный внешний вид и защитные качества.

источник