Вход
Логин
Пароль
Запомнить меня
Регистрация
Восстановить пароль
Термообработка древесины
Lexx
28.11.2008
Предисловие Это сообщение обеспечивает обзоры на каждом из четырех различных главных европейских процессов термообработки и свойств древесины: финский ДРЕВЕСИНА ТЭРМО голландский ПЛАТОН ВУД французский РЕТИФИКЭЙШН немецкая ОБРАБОТКА ГОРЯЧИМ МАСЛОМ. Все четыре обработки модификации объединяет то, что твердая древесина подвергнута температурам близко или выше 200°C в течение нескольких часов в атмосфере с низким содержанием кислорода. Этой тепловой модификацией некоторые механические свойства уменьшены, но размерная стабильность и биологическая длительность древесины увеличена, не добавляя вне химикалий / биоциды к древесине. Поэтому измененная древесина обсуждена как новый материал для ряда применений. Обзоры в Европейском союзе были представлены их соответствующими авторами. Специальный Семинар по Термообработкам, проведенным в Антайбс 9 февраля 2001. Мы являемся очень благодарными доктору Жерарду Дерубеу и его коллегам, которые помогали с организацией и оказанием гостеприимства на симпозиуме. Также очень признан за поддержку Научного Секретаря, г. Гюнтер. Доктор А. O. Лидер Рапп профессор. Доктор Х. Милитз Организатор собраний. Март 2001. ПРОИЗВОДСТВО И КЛАССИФИКАЦИЯ ТЕРМООБРАБОТКИ ДРЕВЕСИНЫ В ФИНЛЯНДИИ Туула Syrjдnen, Внуке Кестопуу ВВЕДЕНИЕ. Термообработке древесины в Финляндии начата в ранних 90-х, когда первый завод обработки был построен. В течение первых десяти лет интерес к этому новому материалу рос и сегодня есть восемь, так называемых, традиционных заводов термообработки в Финляндии. Работа исследования началась почти в то же самое время. Сегодня производители сотрудничают в научно-исследовательских работах, особенно которые нацеливаются к проверке качества и классификации высоко-температурной обработке древесины. ЗАВОДЫ ТЕРМООБРАБОТКИ И ОБОРУДОВАНИЕ. Сегодня в Финляндии - восемь заводов термообработки, и один весьма большой завод находится в строительстве. Вместимость этих восьми заводов - под 50 000 м3/год (год 2000), а производство - приблизительно 35 000 м3/год (год 2000). Заводы обработки - так называемые традиционные заводы термообработки. Это означает, что химикалии или давление не используются. Только температура и водный пар. Принцип завода термообработки показывают на картине 1. На этой картине высокая температура произведена электричеством. В индустриальном масштабе высокая температура обычно производится с топливом. В Финляндии есть уже один завод термообработки, который использует кору, опилки и отходы, чтобы произвести высокую температуру. Фен делает воздушное обращение адекватным (10 м\с), а деревянный груз должен быть положен так, чтобы воздушное обращение было равно. Паровой генератор производит необходимый пар. Водный пар необходим, чтобы препятствовать горению древесины (воздушное содержание должно быть 3- 5 %), и это также влияет на качество древесины высоко-температурной обработки. Есть датчики вокруг камеры, чтобы измерить высокую температуру и влагосодержание воздуха и деревянного груза, а заводом термообработки управляет компьютер. Компьютерный контроль регулирует процесс термообработки согласно начальным данным и данным, собранным от процесса обработки. Из-за автоматизации процесс может быть зарегистрирован и повторно проверен позже. ПРОЦЕСС ТЕРМООБРАБОТКИ, используемый для финского метода обработки может быть разделен на три различных шага: 1) температурный период повышения - предварительно нагреваются (до 100°C), + сушка в горячих температурах (если нужно 100 - 150°C) + температурный период повышения (150°C и выше) до 48 часов 2) фактическая термообработка (постоянная температура между 150-240°С) 0,5 - 4 часа 3) охлаждение + стабилизация, до 24 часов На графике - пример процесса термообработки. В течение температурного периода повышения температура камеры поднята к температуре, в которой фактическая термообработка происходит. Если влагосодержание материала слишком высоко (> 10 %) перед термообработкой, то это может привести к расколу и цветовым различиям. Период сушки может быть объединен с температурным периодом повышения. Температурный период повышения может быть до 48 часов. Температуры, используемые для термообработки - от 150 °С до 240 °С и в течение фактической обработки температура духовки сохраняется постоянной. В термообработке и время и температура влияют на качество древесины. Фактическая термообработка занимает от 0,5 часов до 4 часов. В течение охлаждения и стабилизации температура уменьшается к нормальной. Охлаждение и стабилизация берут приблизительно 24 часа. В течение всех этих периодов важно, что температурная разница между древесиной и воздухом не является слишком большой. Если температурное различие является большим, качество древесины ухудшается. Также важно, что есть водный пар в духовке в течение целой обработки. Водный пар влияет на качество древесины, и это также действует как защитная атмосфера, чтобы препятствовать материалам гореть. МАТЕРИАЛ. В Финляндии самые распространенные породы, используемые для термообработки, являются сосна (Пинас Силвестрис), ель (Пикеа Абис), береза (Бетала Верракоза/пабессенс) и европейская осина (Попалас Тремала), хотя другие породы также имеются. Процесс термообработки отличен для каждой деревянной породы, и заключительный результат отличен из-за различных химических составов и клеточных структур. Обычно мягкие древесины обрабатывают сильнее, а твердые - легче. Это - из-за различного использования рассмотренных разновидностей обработки. Качество древесины, которая собирается быть обработанной высокой температурой, должно быть хорошим. Например сучки - проблема, если они сухи, то они выбывают или раскалываются. Также плохая древесина может вызвать цветовые различия после обработки. На заключительный результат также влияет то, как древесина распилена. Обычное простое распиливание может закончиться деформацией колец, особенно годичных слоев - особенно для мягких древесин. В этом случае годичные слои почти горизонтальны к поверхности. Если деревянные части будут распилены так, чтобы годичные слои находились по крайней мере в 45 ° углах к поверхности, деформации будут меньшими, а твердость поверхности будет более сильной и "общий вид" после термообработки лучше. Обычно мягкие древесины обрабатывают сильнее и используют в сооружениях, которые нуждаются в защите от влажности, например в наружных сооружениях. Твердые древесины обрабатывают меньше, и обычно самая важное их свойство - цвет или хорошее поверхностное качество. Твердые древесины используются в закрытом помещении, например в кухонной мебели, обшивке панелями и паркетах. Сосна - хороший материал для термообработок. Обычно сосна используется в наружных сооружениях, и из-за этого она сильно обрабатывается. После обработки сучки сосны становятся тверды. Маленькие и сухие сучки могут ослабиться и выпасть. Свежие сучки остаются в теле пребывания и только в больших сучках может произойти взламывание. При маленьких размерах заготовок может случиться некоторая скрученность из-за больших сучков. Проблема в обработке сосны состоит в том, что смола выходит из древесины. Это вызывает проблемы с оборудованием термообработки, если они не очищены между заполнениями. Но преимущество то, что, когда смола выходит, много новых использований могут быть найдены для рассмотренной сосны высокой температуры. Ель также главным образом используется в наружных сооружениях. Ель - не такой хороший материал для термообработки как сосна. Это - из-за сучков и годичных слоев, которые ослабляются очень легко. Уже в низких температурах новые сучки раскалываются и ослабляются в течение обработки чаще чем для сосны. Также смола - проблема для ели, также как и для сосны. Цель обработки березы - не только лучшее сопротивление распаду, но и другие выгоды. Береза имела важную роль для финских плотницких работ, индустриальных также, и теперь когда высокотемпературная обработка дает более интересные возможности. Березу обрабатывают обычно легче, чем сосну и ель. Химические изменения требуют более низких температур, чем для мягких древесин. Самые важные свойства для березы - обычно цветовые или хорошее поверхностное качество. Береза используется в закрытом помещении, например в кухонной мебели и паркетах. Самая большая проблема с березой – ее крутит. Большие сучки, кривизна колец в древесине и напряженности мешают предсказывать, как распиленная древесина собирается вести себя когда обработана. Обработанная осина используется в закрытом помещении и особенно для оборудования сауны. Проблема состоит в том, что ее цвет не всегда равен, и могут быть большие расколы. Раскол появляется особенно когда в исходном материале есть раскол, или когда есть плесень, или в одной части большое внутреннее взламывание. Но когда обработка сделана правильно то рассмотренный материал хорош, цвет осины красив, и особенности осины - кручение уменьшено существенно. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ. Улучшенные особенности высоко-температурной древесины открывают для изделий из древесины много потенциальных и привлекательных новых возможностей. Самая важная особенность по сравнению с необработанной древесиной состоит в том, что влагосодержание обработанной древесины уменьшено и как следствие этого сжатие и расширение древесины также уменьшено. Лучший способ использовать рассмотренную древесину высокой температуры состоит в том, чтобы использовать эти улучшенные свойства. Обработанная сосна и ель главным образом используются для наружных сооружений, например мебель для сада, окна, двери, заборы или стены. Для этой обработки желательно, чтобы температуры, используемые для процесса термообработки были более 200°C. В этих температурах свойства силы дерева также уменьшаются - фактор, который должен быть принят во внимание. Хотя сопротивление гнили улучшается, не рекомендуют использовать рассмотренную древесину высокой температуры в контакте с землей. Обработанная береза и осина используются в закрытом помещении. Самое важное свойство обработанной березы и осины - размерная стабильность (из-за изменений влагосодержания). Также очень хороша возможность выбирать оттенок цветов, изменяющихся от светло-коричневого до почти черного. Для внутреннего использования температуры обработки находятся ниже 200 °К. Береза и осина используются для мебели, кухонной мебели, паркетов, обшивки панелями и оборудования сауны. ЭФФЕКТЫ ТЕРМООБРАБОТАННОЙ ДРЕВЕСИНЫ. Степень изменения в свойствах древесины в течение термообработки зависит: - максимальная температура и максимальная длина фактического периода термообработки - температурный градиент - максимальная длина полной термообработки - использование и количество водного пара - процесс высыхания печи перед фактической термообработкой - порода дерева и ее свойства. Температуры более 150°C изменяют физические и химические свойства древесины. Термообработка затемняет цвет древесины, уменьшает сжатие и расширение древесины и улучшает равновесие влагосодержания древесины. В то же самое время свойства силы начинают ослабляться. Очень высокие температуры улучшают сопротивление гнили, и также уменьшает восприимчивость к грибковому распаду. Улучшенные особенности открывают для древесины в промышленности изделий из древесины много потенциальных и привлекательных новых возможностей. Также для деревянных пород, не имеющих никакой коммерческой ценности также найдены новые использования. КЛАССИФИКАЦИЯ. Классификация древесины высокой температуры основана на стандарте EN 335-1 (Древесина, и древесные изделия - Определение классов опасности биологического нападения - Части 1: Твердый древесина). В финском проекте Ассоциации Сохранения Леса древесина высокой температуры была классифицирована в три класса термообработки, которые показаны в табл. 1. В Финляндии рассмотренная древесина высокой температуры не рекомендуется для использования в классе опасности 4. Класс 1. Очень небольшая термообработка. Главным образом цветовые изменения. Рекомендовано использовать как и необработанную древесину. Использование в сооружениях над землей и в условиях, где равновесное влагосодержание для необработанной древесины останется постоянно менее чем 18 %. Класс 2. Немного обработанная древесина. Используется в сооружениях над землей, где риск случайного элемента влаги или конденсата. Влагосодержание для необработанной древесины иногда превышает 20 %. Например, кухонная мебель, паркеты, окна и двери. Свойства силы немного более бедны, чем у необработанной древесины. Класс 3. Существенно обработанная древесина. Используется в сооружениях над землей в ситуациях, где древесина будет непрерывно выставляться погоде или другим источникам влаги типа конденсата в течение использования, но где древесина не будет в контакте с землей. Древесина будет иметь влагосодержание выше вышеупомянутых 20 % неоднократно. Использоваться в сооружениях, где требуется очень хорошая размерная стабильность и более низкое влагосодержание. Свойства силы уменьшились. ПРОВЕРКА КАЧЕСТВА Каждый финский завод термообработки сообщает, что они имеют их собственную внутреннюю проверку качества. Все заводы компьютерные управляемый, и они могут повторно проверить процесс после обработки. Испытательные образцы вынимаются из деревянных грузов и проверяют их, если есть внутренние трещины или внешние трещины, как они выглядят, и т.д. Покупатели имеют обычно собственные стандарты, соответственно которым контроль сделан. В Финляндии нет еще внешних требований контроля или маркировки/маркировки. R&D-PROJECTS В Финляндии есть четыре различных центра исследования, которые изучают древесину. Эти центры исследования выполнили работу исследования для производителей рассмотренной древесины высокой температуры, но не для очень широкой публики. Finnish Wood Preserving Industry Ltd начал координировать работу исследования среди производителей и центров исследования в декабре 1997 и начал проект, в котором цель состояла в том, чтобы оценить качество рассмотренной древесины высокой температуры в Финляндии. Другая цель состояла в том, чтобы вывести основные параметры для схемы классификации и для проверки качества древесины высокой температуры. Цель этого проекта состоит в том, чтобы выработать систему классификации и написать инструкции проверки качества. ТЕРМООБРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ - БОЛЬШАЯ ДОЛГОВЕЧНОСТЬ БЕЗ ХИМИКАЛИЙ. Доктор Сэйла Дждмсд и профессор. Доктор Пертти Виитаними Строительная техника VTT. ВВЕДЕНИЕ. Термообработка древесины влияет на химический состав леса и через это на свойства древесины. Эффект термообработки на свойствах леса был уже известен нашими предками, которые нагревали концы реек забора, чтобы увеличить их долговечность. В дополнение к лучшей долговечности преимущества древесины высокой температуры -уменьшение гигроскопичности и улучшение размерной стабильности. Обо многих методах тепловой модификации древесины сообщали в литературе. Первые статьи по деревянной термообработке были найдены в литературе с 1920-ых. После этого метод был развит в Германии, Франции, Финляндии и Нидерландах. Причина, почему метод термообработки не был коммерциализирован ранее - главным образом, потому что процессы сложны в крупномасштабном производстве из-за высокой температуры. Проблемой было горение древесины если не используется защитный газ. Также были проблемы в получении эффекта высокой температуры равномерно без поверхностного обугливания. Также обработка уменьшала силу древесины, делающую ее слишком ломкой для многих применений. VTT развил вместе с финской промышленностью индустриальный процесс термообработки древесины. Экспериментальное производство было начато разработчиками процесса, Enso Timber Ltd, UPM-Kymmene Timber and Valmet UTEC Ltd в Финляндии. Одно из первых применений в полном масштабе может быть найдено в здании штаба Мак Donalds в Хельсинки. ПРОЦЕСС VTT. Обработка основана на нагревании древесины в высоких температурах, 180 - 250 С, при использовании водного пара как защитного газа. Нагревая древесину в температурах более чем 200 С древесина подвергаются большому количеству химических изменений, таких как распад древесной гемицеллюлозы. Метод VTT отличается от других методов, тем что другие используют азот как защитный газ, а некоторые процессы происходят под давлением. Процесс был разделен на три части. Первое - повышение температуры, второе - время обработки, и третье - уменьшение температуры. Много вещей влияют на полное время обработки. Это будет зависеть от размера печи, загружаемого количества, размеров дерева и температурного уменьшения в течение охлаждения. Для поднятия или уменьшения температуры используется специальная система регулирования, чтобы предотвратить внутреннее взламывание. Температурное повышение в самой печи регулируется измерением внутренней температуры древесины. Различие между температурой печи и деревянной температурой зависит от размеров деревянных экземпляров. Сырье может быть «зеленым», при этом сама печь высушивает древесину. Если процесс запускается от зеленой древесины, древесина может быть высушена в очень быстром процессе, разработанном VTT - с помощью пара. Быстрое высыхание возможно, потому что мы не будем беспокоиться о цветовых изменениях и потому что смолы будут так или иначе течь от древесины в процессе дальнейшей термообработки. В течение термообработки древесина теряет главным образом уксусную и муравьиную кислоту, маленькое количество фенольных составов и других соединений ароматического ряда и деревянных экстрактов. Газы, которые выходят в течение обработки - главным образом угарный газ, углекислый газ и метанол. Это означает, что оборудование имеет некоторые специальные требования, оно должно быть построено из кислотно стойкой нержавеющей стали, и она нуждается в системе мытья, где поглощаются продукты выхода. ДЕРЕВЯННЫЕ СВОЙСТВА. Свойства древесины высокой температуры зависят от процесса обработки: время обработки и температура. Температура имеет большее влияние на многие свойства чем время. Обработка в более низких температурах в течение более длительных времен не приносит соответствующие свойства. Все процессы термообработки, используемые сегодня не подобны, так что свойства древесины высокой температуры могут также много меняться. Цветовые изменения не говорят ничего о том, насколько другие свойства изменились по сравнению с необработанной древесиной. VTT разъяснила, как свойства финской сосны, ели и березы изменены термообработкой. Следующие результаты были получены: - Цветовое изменение в коричневый или темно-коричневый цвет. Цвет меняется уже в умеренной термообработке. Цвет не устойчив для УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО СВЕТА. - Сокращение равновесного влагосодержания древесины на 50%. Воды поглощается меньше и медленнее из-за уменьшения количества гидроксильных групп древесины. - Сокращение сокращения и расширения на 50 - 90 %. Как следствие уменьшенного числа гидроксильных групп. - Увеличение биологической долговечности. Биологическое сопротивление в лабораторном испытании показало зависимость от температуры обработки и времени. Чтобы производить древесину, которая имеет хорошее сопротивление распаду, должны использоваться более чем 220 С. Время обработки в этой температуре - по крайней мере 3 часа. Обработанная древесина не должна использоваться в контакте с землей. Улучшенная биологическая длительность основана на химическом распаде в деревянных компонентах и формировании новых веществ. Существенные изменения по деревянной химии точно не известны. - Уменьшение деревянных механических свойств на 0 - 30 % Чем выше температура обработки, тем лучше биологическая долговечность древесины. Но в то же самое время более ослаблены механические свойства древесины. Отрицательное последствие - то, что древесина становится более ломкой к сгибающим и тянущим воздействиям на 10 % - 30 %. Никакие изменения не были найдены в силах сжатия и поверхностной твердости. Поскольку также сухие сучки ослаблены, использование обработанной древесины под постоянным напряжением ограничено. - Другие свойства: уменьшение проводимости тепла на 10 - 30%. Смола вытекает из дерева. Древесина теряет часть веса (от 5 до 15 %) ДРЕВЕСИНА КАК МАТЕРИАЛ. Использование обработанной древесины отличается от нормальной древесины. Несколько положений должны быть учтены, используя новый материал. Поскольку древесина стала более ломкой, должны использоваться острые лезвия, чтобы препятствовать сколам при обработке. Никакие проблемы с притуплением инструментов не происходят. Деревянная пыль, прибывающая от процесса очень мелкая и сухая. Это может раздражать дыхательные органы. Обработанная древесина поглощает медленно воду, и водоосновные клеи, типа PVA. Именно поэтому необходимо более длительное время пребывания под прессом для хорошей склейки. Подходящие клеи для обработанной древесины - resorcinol-фенол, полиуретаны, и другие клеи с двумя компонентами. В сборке должны использоваться более низкие давления сжатия, потому что материал более ломок. Затемненный цвет, созданный в процессе термообработки немного теряется в УЛЬТРАФИОЛЕТОВОМ СВЕТЕ, если поверхность не покрывают УЛЬТРАФИОЛЕТОВО-СТОЙКИМ покрытием. Нормальные процессы покраски не представляют никаких проблем, но когда используются электростатические краски, то обработанная древесина требует дополнительного смачивания. ПРИМЕНЕНИЯ. Возможно для различных использований. Есть многократные корреляции между свойствами как размерная стабильность, сопротивление распада и сила, так, если например нужно упрочнение, то размерная стабильность будет менее явной. Из-за хорошего погодного сопротивления, thermowood удовлетворен для внешних применений типа внешней обшивки, оконных рам и мебели сада. Это также хорошо для использований где преимущество, что смола вытекла из древесины, и теплоизоляция увеличилась - интерьеры в ванных и саунах. Из-за размерной стабильности рассмотренный древесина дает лучшую длительность для обшивки. Если материал должен использоваться для мебели, то ход процесса может быть изменен, чтобы дать желательную степень цветового изменения. ТЕРМООБРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ "ПРОЦЕССОМ PLATO". Профессор. Доктор Холджер Милитз и Боке Tjeerdsm,a Исследования Древесины SHR, Wageningen, Нидерланды Институт Деревянной Биологии и Деревянной Технологии, Университетского Gцttingen, Германии. ВВЕДЕНИЕ. Недавние усилия по развитию тепловой обработке древесины привели к развитию нескольких процессов обработки, ранее появившихся на европейском рынке. Были развиты процессы в Финляндии (Viitaniemi и др. 1994), во Франции (Weiland и 1997 Guyonnet) и PLATO ® - древесина в Нидерландах. В Нидерландах завод был построен и начал производство летом 2000. Этот завод был разработан, чтобы производить первоначально 50.000 m3. ПРОЦЕСС PLATO. ПРОЦЕСС PLATO использует различные шаги обработки и комбинирует последовательно шаг гидротермолиза с сухим шагом. Воздействие гидротермолиза в ОБРАБОТКЕ PLATO имеет следствием возникновение различных химических преобразований. Одна цель этого процесса с 2 шагами - использование присутствия обильной влажности в древесной ячейке в течение гидротермолиза. Это вызывает увеличенную реактивность стенных компонентов ячейки при сравнительно низкой температуре. Чтобы достигать некоторой степени деполимеризации гемицеллюлозы, в течение гидротермолиза, могут быть применены относительные умеренные условия, чтобы ограничить нежелательные стороны реакции, которые могут отрицательно влиять на механические свойства (Tjeerdsma и другие 1998). ПРОЦЕСС PLATO (Ruyter 1989, Boonstra и др. 1998) преимущественно состоит из двух стадий с промежуточным звеном высыхания. В первом шаге гидротермолиз –процесса для «зеленой» или воздушно высушенной древесины, используются температуры между 160 °C - 190 °C под увеличенным давлением (более атмосферного). Обычный процесс высыхания древесины используется, чтобы высушить древесину к низкой влажности (приблизительно 10 %). Во втором шаге (вылечивающем) сухое изделие нагревают снова к температурам между 170 °C - 190 °C. Время процесса зависит от пород дерева, толщины, формы древесины и т.д., и вида вообще: 1. термолиз 4-5 часов. 2. высыхание 3-5 дней. 3. лечение 14-16 часов. 4. остывание 2-3 дня. В зависимости от пород дерева и толщины материала, эти времена могут быть также короче. Нагревающаяся среда может быть паровой или горячий воздух. ХИМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС ПРЕОБРАЗОВАНИЯ. Относительные умеренные тепловые обработки древесины в двух шагах процесса, которые приводят к улучшенной размерной стабильности и улучшенной работе древесины, были исследованы, чтобы понять на молекулярном уровне их причины (Tjeerdsma и др. 1998). Все описанные свойства являются следствием реакций, которые известны по деревянной химии. Это - формирование уксусной кислоты, возникающей от гемицеллюлозы, которая в дальнейшем ускоряет распад углеводов, вызывая сокращение степени полимеризации углеводов. Распавшаяся кислота имеет следствием формирование формальдегида, furfural и других альдегидов, а так же вызывает некоторый распад лигнина в C-альфа и O4 и вызывает некоторое производство альдегида от лигниновых единиц C-гамма, появляющихся в первом шаге реакции. Лигниновая автоконденсация через расколотый, положительно заряженный бензольный C-альфа формирует некоторые мосты метилена, что по-видимому, начинает уже происходить в этой первой фазе. Увеличение числа свободных реактивных участков на ароматическом кольце некоторых лигниновых единиц уже происходит в этой фазе, но продолжается в следующей. Во втором шаге происходит завершение автоконденсации лигнина, как полагают, через формирование мостов метилена, соединяющих ароматические кольца. Ароматические участки ядер выпущены demethoxylation и через расколотый, положительно заряженный бензольный C-альфа. Реакции происходят из некоторых из групп альдегида, сформированных в первой фазе шага с лигниновыми ароматическими участками ядер, чтобы соединить ароматические кольца через мосты метилена. Развитие этих реакций умеренно, но тем не менее они приводят к увеличению поперечного соединения с последовательным усовершенствованием его размерной стабильности и уменьшенной гигроскопичностью древесины. Деревянный экземпляр Бука (Fagus silvatica L.) и шотландской сосны (Pinus sylvestris L.) измененные гидротермальным процессом обработки, были проанализированы посредством Fourier спектроскометра (FTIR). Химическое преобразование стенного материала ячейки было изучено и показало улучшенные деревянные качества. Результаты были изданы (Tjeerdsma и другие) в 1999. С этой целью использовалась спектроскопия FTIR, так как эта техника была найдена соответствующей для определения интенсивности определенных облигаций и функциональных групп в пределах полимерной структуры. Раскол групп ацетила гемицеллюлозы, как находили, происходил в первом шаге обработки во влажной среде и поднятии температуры. Это имеет следствием формирование углеродистых кислот, главным образом уксусной кислоты. Большинство групп ацетила, как находили, было расколото в течение обработки древесины в высокой температуре, тогда как только часть диацитилена было найдено при умеренной температуре обработки. Концентрация доступных гидроксильных групп была измерена acetylation и найдена уменьшенной после обработке в высокой температуре. Реакции Esterification, как находили, происходили при сушке в поднятой температуре в шаге лечения, обозначенного увеличением определенного пика карбонила эстер в 1740 см -1 в спектрометре FTIR. Сформированный esters, оказалось, был главным образом связан с лигниновым комплексом, полагающим, что недавно сформированные карбонильные группы были найдены в обработанной древесине и отсутствовали в изолированной гемицеллюлозе. Esterification вносит свой вклад в уменьшение гигроскопичности древесины и следовательно усовершенствования ее размерной стабильности и долговечности. Однако роль esterification в уменьшении гигроскопичности в исследованном гидротермальном процессе обработки, как полагают, является незначительной по сравнению с влиянием реакций поперечного соединения, происходящих в течение тепловой обработки древесины. СВОЙСТВА МАТЕРИАЛА. Долговечность. Образцы нескольких деревянных пород рассматривали в процессах двух шагов, гидротермальных и сухих, и анализировали их сопротивление против грибкового нападения. И рассмотренный и сухой экземпляр был готов и проанализирован, чтобы изучить влияние влажности в течение гидротермальной обработки древесины. Сопротивление против всех изученных типов грибов было улучшено значительно после обработки. Особенно сопротивление против коричневых грибов гнили было увеличено. Также сопротивление против белой гнили и мягкой гнили было улучшено. Увеличение сопротивления распаду было найдено зависящим от прикладных условий процесса. Обработка, как находили, была более эффективной по сравнению с одним шагом сухой термообработки, относительно улучшения сопротивления против грибкового нападения. Эффективность улучшается, применяя гидротермальный шаг перед сухим шагом термообработки. Условия процесса в шаге лечения, оказалось, имели наибольший эффект на сопротивление против мягкой гнили и коричневого распада гнили. Белый распад гнили менее зависел от условий лечения и нашел более важным гидротермолиз, предлагая разложение гемицеллюлозы в гидротермолизе. Более высокий эффект на коричневую гниль и мягкий распад гнили появлялся на уменьшение гидротермолиза материала. Подробная информация относительно биологического сопротивления древесины PLATO дается в Tjeerdsma и др. 1998 и Tjeerdsma и др. 2000. Иллюстрация 0/1. Потеря веса обработанной и необработанной древесины. Потери веса, определенные в миниблоке biotest (1979) и в испытании soilblock после 16 недель инкубации Иллюстрация 0/2. Потери веса сухой высоко-температурной обработки сосна и бук в стендовых испытаниях в почве. Потери веса, зарегистрированные после 16 недель инкубации как функция времени обработки в сухом шаге термообработки. СВОЙСТВА СИЛЫ. Значение разрыва нескольких деревянных пород, которые не обработаны и обработаны, показаны в иллюстрации 1. Рис. показывает, что средняя потеря силы 5 % к 18 % была найдена для древесины, обработанной в целом масштабе доски (40 мм X 150 мм X 2200 мм). Более ранние исследования этого предмета показали вообще потерю силы приблизительно 50 % или больше (Seborg и др. 1953; Davids и Томпсон 1964; Giebeler 1983). Это ограничивают их для использования в столярном деле в Нидерландах. Низкая потеря силы Бука (иллюстрация 1) частично объясняется естественным увеличением плотности этого дерева после обработки. Иллюстрация 1. Модуль разрыва некоторых деревянных пород прежде и после термообработки. Результаты, показанные на иллюстрации основаны на деревянных образцах, свободных из дефектов, и доски обрабатывали при умеренных условиях. В течение процесса высокие напряжения могут произойти в древесине, так как эта обработка состоит из трех шагов, в которых древесина выставлена высоким температурам и быстрому напылению воды. Некоторые из деревянных пород были найдены трудными чтобы их рассмотреть и показали множество дефектов (главным образом трещины), если не обрабатывать их тщательно. Несколько разновидностей мягкой древесины, как известно, имеют высокое сопротивление против жидкого проникновения. Эти деревянные породы были действительно найдены трудными рассмотреть и показали сравнительную более высокую потерю силы. В целом сила, как находили, зависела от температуры процесса в комбинации с параметром породы дерева. Гигроскопичность. Измененная деревянная материя имеет следствием более низкую гигроскопичность. Как было заявлено ранее, гигроскопичность - самая показательная особенность древесины вместе с размерной стабильностью и долговечностью. В этом исследовании гигроскопичность выражена во Равновесном Влагосодержании (EMC), измеряемой после помещения древесины в определенный климат. На графике адсорбционные и десорбционные кривые обработанной и необработанной шотландской сосны и бука. Сильное воздействие термообработки на гигроскопичность иллюстрировано в фигуре кривыми адсорбции древесины, помещенной существенный ниже чем кривые адсорбции необработанной древесины. Абсолютное усовершенствование гигроскопичности во влажном воздухе (R.H>. 70 %) является явным. Была найдена некоторая разница гигроскопичности между шотландской сосной и буком. Относительное усовершенствование гигроскопичности шотландской сосны оказалось независимым от условий климата по целому диапазону, и оказалось равным 40 %. Для Бука усовершенствование - приблизительно 30 % при сухих условиях, увеличивающееся к усовершенствованию 45 % во влажном воздухе 96%. Древесина имеет типичную особенность, что это может принять два различных EMC в одном определенном условии (R.H.), завися, это ли адсорбция или десорбция. Этот эффект гистерезиса не уменьшается при термообработке древесины. Во всех случаях гистерезис ясно видим, показывая незначащее различие между адсорбцией и десорбцией для бука. От соответствующего исследования известно, что гигроскопичность обработанной древесины может быть различна из-за широкого изменения диапазона времени процесса и температуры во втором шаге обработки (Tjeerdsma и др. 1998). РАЗМЕРНАЯ СТАБИЛЬНОСТЬ. В иллюстрации 3 показан процент увеличения объема в различных относительных влажностях для обработанной и необработанной шотландской сосны. График соответствует графику гигроскопичности. Может ясно видеть, что увеличение объема было уменьшено существенно термообработкой. Сокращение увеличения объема было найдено независимым от относительной влажности. Параметр стабильности размеров выражен в диапазоне приблизительно 50 %. Это, как находили, было максимальной достижимой при исследованных условиях процесса. В табл. 1 показаны средние значения для нескольких деревянных пород. Таблица иллюстрирует существенное усовершенствование размерной стабильности древесины обработкой. Вообще размерная стабильность тангенциального распила была найдена выше по сравнению с радиальным. Уменьшенное различие между стабильностью в радиальном и тангенциальном распиле будет следствием использования леса из менее изменчивых климатических условий. Иллюстрация 3. Размерная стабильность обработанной и необработанной сосны. Адсорбция и высыхание. Температура в гидротермолизе: 165°C. Температура в лечении: 180 °С. ЗАТРАТЫ. Издержки производства приблизительно 100 евро на куб. Эти затраты включают стоимость погрузочно-разгрузочных работ, энергию, воду, обесценивание завода и т.д., но исключая затраты на древесину непосредственно. Затраты продажи изделия зависят от используемых разновидностей и конечного продукта. Затраты закупки завода - приблизительно 10 - 15 млн Евро для завода 75.000 м3.; ежегодное производство зависит от инфраструктурных затрат, логистики и средств обслуживания на участке (пар, энергия и т.д.). Эксплуатационные затраты начинаются приблизительно с 20 евро в м3., включая воду, энергию, объявляет обработку потоков и т.д. ТЕРМООБРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ ВО ФРАНЦИИ. Доктор Мишэль Вернуа, КТБА, Париж, Франция. ВВЕДЕНИЕ. Малая размерная стабильность древесины под переменной атмосферой и низкая долговечность многих пород породила исследования для увеличения стабилизации и ограничения поглощения влажности материала. Один из процессов при исследовании в течение прошлого десятилетия во Франции и в Европе состоит в термообработке в пределах от приблизительно 180°C - 250°C в зависимости от породы и физико-механических свойств, которые хотим этим достигнуть. Главная цель состоит в том, чтобы уменьшить гидрофильное поведение древесины трехмерной модификацией химической структуры некоторых из ее компонентов через термообработку в контролируемой атмосфере, которая управляет реакцией мягкого пиролиза. Путем пиролиза проводится выбор различных параметров, вовлеченных в процесс и имеющих влияние на особенности конечного продукта. Эксплуатационные режимы существенны, и такие параметры как атмосфера - температура - продолжительность обработки - диапазон нагревания – породы дерева - вес и размеры частей - оригинальная влажность древесины - должны быть приняты во внимание, поскольку они могут сильно влиять на конечные свойства. Цель состоит в том, чтобы достигнуть оптимального баланса между усовершенствованием сопротивления влажности и уменьшения механических свойств в зависимости от целей конечного применения. Замечалось, что когда производится термообработка в высокой температуре, кинетика поглощения влажности заметно изменяется, имея следствием увеличение стабильности объема и понижения до определенной степени некоторых механических свойств после обработки. Улучшенная долговечность следует из комбинации двух факторов, вызванных тепловой обработкой: - Значимое сокращение поглощения влажности. Грибы гнили нуждаются в минимуме 20 % влажности, чтобы развиться. - Устранение некоторых из питательных веществ, требуемых гниющим грибам от древесины. Должно быть отмечено, что термообработка вызывает химические модификации в дереве, которые затемняют оригинальный цвет по целому материалу. Главным образом два процесса находятся в использовании в настоящее время во Франции. Первый по имени «Ретификэйшн» (древесина Ретифе) было развито Экоул дес Шахты де Сент-Этьен и операционные лицензии и патенты были приобретены Компанией NOW (Новый Выбор Древесины) (Также известный как «РЕТИТЕЧ»). Процесс состоит в старте с древесины, предварительно высушенной приблизительно до 12 % влажности и нагревания медленно в определенной камере до 210 - 240°C в атмосфере азота с меньше чем 2 % содержанием кислорода. Индустриальная камера была изготовлена Компанией РЕЙ, около Сент-Этьена. Три завода находятся уже в действии с вместимостью 3 500 м3. / год что соответствует камере высокой температуры 8 м3. Еще один завод уже заказывается и должен быть в действии в апреле 2001. Еще несколько должны быть пущены в следующем году во Франции. Второй процесс называют "Ле Буа Пердюр", и камера была развита BCI-MBS Компани. Вместо того, чтобы начинать процесс с сухой древесины, такой процесс позволяет использовать свежую древесину. Первый шаг процесса состоит в искусственном высыхании в камере. Древесину нагревают до 230°C под паровой атмосферой (пар получается от воды в древесине). ТЕМПЕРАТУРА, ИСПОЛЬЗУЕМАЯ В ТЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССА. В обоих случаях есть компромисс между долговечностью и механическими свойствами – чем более высокая температура - лучше долговечность и ниже некоторые механические свойства, такие как сила, чтобы разорвать. Обработанная древесина в 230 - 240°C намного более долговечна, но может потерять до 40 % в модуле разрыва и более ломкая. В 210°C материал, в зависимости от породы, может быть менее ломок и с механическими особенностями близкими к оригинальному дереву, но долговечность будет улучшена только немного. Это означает, что термообработка должна быть рассмотрена в терминах диапазона нагревания, продолжительности обработки и максимальной температуры, чтобы достигнуть свойств согласно целям применения. Процессы очень чувствительны к небольшим изменениям в температуре, которая должна управляться точно. Например, в процессе «Ретификэйшн», как это было замечено и опубликовано недавно, 230°C соответствует определенной модификации лигнина, ведущей, вероятно, к новым соединениям. Под такой температурой древесина не показывает то же самое поведение в терминах долговечности, как при температуре выше 230°C. СРЕДА ОБРАБОТКИ. Древесина Ретифид обработана в инертной атмосфере азота, с остаточным содержанием кислорода ниже чем два процента. "Буа пердьюр" обработана во влажной водной атмосфере пара. ЗАТРАТЫ. Затраты очень зависят от уровня производства. Переработка побочных продуктов, произведенных в некоторых случаях (например: в процессе Ретификэйшн), должны быть приняты во внимание в стоимости, поскольку некоторые из этих побочных продуктов составляют определенное загрязнение. Вообще предполагается, что стоимость процесса Ретификэйшн находится в величине 150 - 160 ЕВРО на кубический метр. Поставщик установки дает значение 100 ЕВРО на кубический метр. Однако, результат - не тот же самый для этих двух процессов. Мы можем легко понять, что из-за лучшего контроля сырья на входе установки и вследствие того, что древесина обрабатывается под давлением в течение процесса специальным устройством, заключительные свойства намного выше в процессе Ретификэйшн чем в "Буа Пердьюр". Завод - стоимость закупки. Для процесса Ретификэйшн, с камерой 8 кубических метров вместимости, что означает ежегодную вместимость 3 500 кубических метров полные инвестиции, находится в диапазоне 750 000 ЕВРО. "Буа Пердьюр" процесс менее дорогостоящий - 500 000 ЕВРО. Операционные затраты следующие: - инвестиции - потребление энергии - потребление азота (для процесса Ретификэйшн) - обслуживание - обработка потоков - стоимость, связанная, чтобы лицензировать (патенты) - трудовые затраты. Процесс Ретификэйшн использует электрическую энергию, "Буа Пердьюр" использует газовую энергию. Должно замечаться, что в том случае газы повторно используются в горелке, чтобы минимизировать загрязнение воздуха так же как уменьшить глобальное потребление энергии. ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫЕ СВОЙСТВА. Все свойства очень зависят от породы дерева, типа процесса, заключительно достигнутой температуры. Однако, во всех случаях материал становится коричневатым в цвете, чем выше температура, тем более темный конечный продукт. Запах. Древесина, которую обрабатывают в высокой температуре имеет всегда сильный запах сразу только после обработки. После нескольких дней происходит уменьшения интенсивности запаха, но он может остаться в течение нескольких месяцев. Механические свойства. Как упомянуто выше, механические свойства очень зависят от контроля процесса, заключительной температуры, породы дерева и т.д. Параметры являются многочисленными и очень чувствительными к небольшим изменениям. В любом случае, материал становится более ломким. В 230°C, весьма характерно уменьшение сопротивляемости на разрыв в диапазоне 30 - 40 %. Согласно испытанию, механические свойства после термообработки не столь сильно затрагивают тополь, а также и такие породы, как сосна. Это означает, что плотность - не единственный значимый параметр. Легкость покраски древесины решительно меняется после термообработки. Любые краски, обычно используемые для необработанной древесины, не могут использоваться. Однако, возможно найти краски, адекватные поверхности обработанной древесины. Если нужно, поверхность может быть обработана добавками. Главная проблема может явиться результатом вытекания смолы от смолистых пород. Склеиваемость. К такой древесине должны быть применены надлежащие клеи. Научно-исследовательские работы теперь выполнены по этой теме. Воздействие погоды. При нахождении на солнце в течение нескольких недель цвет приобретает сероватые тона. Вообще такой серый цвет - более гомогенный, чем для необработанной древесины. Свойства надлома из-за размеренного движения (ветер) уменьшено по сравнению с естественной древесиной. Гигроскопичность. Древесина, которая подвержена обработке в высокой температуре имеет меньше гигроскопичность чем естественная древесина. Она стабилизирует приблизительно 4 - 5 % влажности вместо 10 - 12 %. Настолько низкая гигроскопичность важна для биологической долговечности (гниль, окраска, почва). Однако, материал представляет определенную пористость, и когда он опущен в воду, он может набрать и больше чем 20 % воды. Но когда высушен снова, вода выходит весьма легко. Такое поведение важно для строительных материалов. Размерная стабильность и прочность. Известно, что термообработка в температуре выше 200°C уменьшает фактор изменения размеров. Однако, размерная стабильность в значительной степени зависит от процесса, заключительной температуры, породы дерева. Деревянные породы. Породы высокой плотности более трудно обработать чем имеющие малую плотность. С породами высокой плотности термообработка имеет тенденцию вызывать взламывание, понижающее механические свойства. Тополь дает хорошие результаты в терминах физических свойств и долговечности. Большое исследование морской сосны было выполнено во Франции, и главные результаты будут прокомментированы. Долговечность. Она очень зависит от нескольких факторов: - деревянные породы - тип процесса - точность контроля максимума температуры - времени процесса - продолжительность времени в такой температуре. Обращаем Ваше внимание, что это естественная долговечность, а не долговечность, вызванная химическими добавками. CTBA решил обратиться к естественной долговечности в терминах испытания, стандартизации и требований. ИНДУСТРИАЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО. Если заводы имеют теоретическую вместимость 3 500 m3/год, большинство из них производит в пределах 50 % их вместимости. Полное существующее индустриальное производство во Франции находится в порядке величины 8 000 m3/год (2001). Сколько заводов находится в коммерческом использовании? Шесть единиц находятся уже в действии. Два других ожидаются и уже объявлены на 2001. ПРОВЕРКА КАЧЕСТВА. Каждая единица производства имеет ее собственную проверку качества. Нет никакой централизованной проверки качества до сих пор, и CTBA попросили застраховать такую проверку качества в будущем. Контроль производства. Сырье проверяется согласно внутренним спецификациям (измерение влагосодержания) для каждого процесса. Каждый шаг процесса фиксируется (время нагрева, процент кислорода, плато высокой температуры, максимальная температура и т.д). Внешний контроль. До сих пор нет никакого внешнего контроля. Однако, такой внешний контроль мог быть частью проверки качества в будущем. Требование маркировки (бренда). Нет никакой маркировки сегодня. Есть реальная потребность в такой маркировке, имеющей место после полной проверки качества. Качество, проверяемое после отъезда с завода. В любом случае мы должны будем найти неразрушающее испытание после термообработки, страхуя что обработка была выполнена должным образом согласно спецификациям, требуемым для конечного использования. Простое испытание должно быть найдено для индустриального использования. Немного лабораторий во Франции уже работают на ту тему. ПРОЕКТЫ R&D. Большинство этих проектов связано с определенным процессом (например: Retification). Ниже - существующие темы R&D: - термообработка новых деревянных пород - понимание теплопередачи в материале - понимание физико-химической модификации лигнина в высокой температуре УВЕЛИЧЕНИЕ ДОЛГОВЕЧНОСТИ ДРЕВЕСИНЫ ПРИ ПОМОЩИ ПРОЦЕССА РЕТИФИКАЦИИ Даниель Дироль (*) и Рене Гийонне (**) (*) Центр технической древесины и мебели, F – 75012 Париж (**) Горный институт – F – 42000 Сан Этьен Резюме Процедура ретификации позволяет материалам приобрести новые качественные характеристики. Эта процедура состоит из облегченной пиролизации дерева, которое становиться более стабильным, более устойчивым к грибковым поражениям, но немного ухудшает механические свойства. Тесты проводились на трех основных целебных видах древесины (тополь, пихта, ель), используемых в конструкциях, но проблематичных для применения обыкновенных продуктов по сохранению древесины. Пробные образцы древесины, ретифицированной при разных температурах, были подвергнуты воздействию базиодимицитных грибов. Результаты эксперимента оказались ошеломляющими. Это очень интересное качество можно с успехом использовать для повышения длительности использования оригинально не устойчивых к биологическим воздействиям материалов. Оптимизация процесса обработки улучшила как саму процедуру, так и долговечность древесины. Для проверки улучшения долговечности материала были протестированы (тест Бравери 1979) три основных образца ретифированного материала. В процессе тестирования проверялась устойчивость к следующим грибковым поражениям: - Coriolus Versicolor, - Gloeophyllum trabeum, - Coniophora puteana. Образцы древесины тополя также тестировались на устойчивость к культуре Chaetomium globosum Kunze. 12 образцов (30х10х5 мм) ретифированной древесины были помещены в контейнеры с культурами грибков на 6 месяцев. В то же время в аналогичные условия были помещены образцы необработанной древесины. Образцы подобных видов древесины были отобраны по причине их изначальной неустойчивости к биологическим поражениям. По нормативам, пихта и ель относятся к четвертому классу устойчивости, а тополь к 5-му (шкала устойчивости измеряется от 1 до 5 от менее долговечной к более долговечной древесине). Данные виды древесины трудно поддаются обычной технологии обработки сохранения, однако, в данном случае, образцы пихты и тополя показали результаты аналогичные 3 классу устойчивости, а ель 2-му по шкале от 1-го класса (неустойчивый) до 4-го (экстра-устойчивый). Для двух образцов были применены обе обработки, а для образцов тополя только вторая обработка. Комментарии - Во всех случаях, потери массы образцами ретифированной древесины значительно меньше (<1%) - Образцы показали устойчивость к биологическим поражениям в соответствии с нормативами, кроме образцов ели при поражении культурой G. Trabeum, возможно у данного вида древесины уровень влажности слишком высок. - Во всех случаях, влажность ретифированной древесины была намного меньше, чем натуральной древесины, этот факт является особенно важным для образцов тополя - Образцы тополя не были затронуты процессами гниения МАСЛЯНАЯ ТЕРМООБРАБОТКА ДРЕВЕСИНЫ В ГЕРМАНИИ. Доктор Андреас О. Rapp и доктор Майкл Сэйлер, BFH, Гамбург, Германия. ВВЕДЕНИЕ. После введения это описание будет следовать за структурой и вопросами, данными организаторами. Этим обеспечится максимальная сравнимость с другими процессами термообработки для читателя. Тепловые деревянные процессы усовершенствования были развиты и оптимизированы в различных странах в течение значительного времени. Stamm и др. (1946) сообщил относительно первых систематических попыток увеличить сопротивление разрушающим древесину грибам в горячей металлической ванне. Buro (1954, 1955) изучил термообработку древесины в различных газообразных атмосферах и в литых ваннах. Другие аспекты тепловой обработки древесины преследовались в последующих годах. Интерес часто сосредотачивался на сохнущих особенностях (Schneider 1973) и химические изменения обработанной древесины (Sandermann и Огастин 1963a; Kollmann и 1965 Fengel; Topf 1971; Tjeerdsma и al.1998a) так же как увеличенная размерная стабильность (Kollmann и 1963 Schneider) и изменения в силе (Schneider 1971, Rusche 1973). Burmester (1973) найденные улучшенные деревянные особенности при применении тепловой обработки давления. Этот процесс был далее развит Giebeler (1983). Там продолжили попытки улучшить древесину на тепловую обработку в течение нескольких лет, особенно в Финляндии, Франции и некоторых других европейских странах (например. Dirol и 1993 Guyonnet; Viitanen и al.1994; Troya и 1994 Navarette; Boonstra и др. 1998; Tjeerdsma и др. 1998a; EC проектирует BRE-CT-5006, 1998). Различные деревянные процессы усовершенствования зарегистрированы в доступные спецификации (например. EP0018446, 1982; EP0612595, 1994; EP0623433, 1994; EP0622163, 1994; EP0759137, 1995; US5678324, 1997). В большинстве публикаций по термообработке древесины, ссылка сделана к улучшенной размерной стабильности и увеличенному сопротивлению грибам, хотя также и к отрицательным изменениям. Высокие температуры в течение обработки увеличивают уязвимость и формирование трещин, в частности. Определенные поверхности из-за утечки смолы и низкого УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО сопротивления связанного с высокой температурой, коричневого оттенка также, оказывается, проблематичными в течение практического использования древесины. Более свежие исследования указывают на более низкое сопротивление грибам пастеризованного древесины в контакте с почвой чем предложенный более ранними полученными данными (Jдmsд и 1998 Viitaniemi; Rapp и др. 2000). Цель подхода, представленного здесь, который основан на нагревании древесины в горячем масле, состоит в том, чтобы улучшить некоторые из этих критических особенностей. Термообработки обычно имеют место в инертной газовой атмосфере в температурах между 180 и 260°C (Leithoff, 1998). Точки кипения естественного масла и смол выше чем температура, требуемая для термообработки древесины. Это открывает выбор тепловой обработки древесины в горячей масляной ванне. Усовершенствования различных деревянных особенностей могут ожидаться от масляной термообработки по сравнению с термообработкой в газообразной атмосфере, из-за поведения масла в соединении с эффектом высокой температуры. КОРОТКАЯ ИНФОРМАЦИЯ ОБ ОБОРУДОВАНИИ И ПРОЦЕССЕ. Принципиальный проект завода на рис. 1. Процесс выполнен в закрытом судне процесса. После погрузки судна процесса с деревом, горячее масло накачивается из судна запаса (VT) в судно процесса, где горячее масло сохраняется в высоких температурах, циркулирующих вокруг древесины. Перед разгрузкой судна процесса горячее масло выкачивается назад в судно запаса (VT). Для различных степеней модернизации, различные температуры используются. Чтобы получить минимальное потребление масла, процесс используется в 220°C. Было необходимым держать желательную температуру процесса (например 220°C) в течение 2-4 часов в середине деревянных частей, которые будут рассмотрены. Дополнительное время для того, чтобы нагреваться и остывать необходимо, в зависимости от измерения древесины. Рис. 2 дает пример нагревающейся фазы для регистраций с поперечным сечением 90 мм на 90 мм. Типичная продолжительность процесса для целого цикла обработки (включая нагревание и остывание) для дерева с поперечным сечением 100 мм x 100 мм и длиной 4 метра - 18 часов. Нагревание среды. Нагревающаяся среда - сырое растительное масло. Используется льняное масло или подсолнечное масло. Как возобновимое сырье они CO2 нейтральный. Использование других масел масло сои или даже высокие нефтяные масла, является также мыслимым. Льняное масло, оказалось, было непроблематичным, хотя запах, который развивается в течение термообработки, может быть недостатком. Пункт дыма и тенденция к полимеризации также важны для процесса высыхания масла в дереве и для стабильности соответствующей партии. Масло становится более плотным, потому что изменчивые компоненты испаряются, изделия, являющиеся результатом разложения древесины накапливаются в масле и изменяют его состав. ЗАТРАТЫ. Завод - стоимость закупки. Инвестиции для вместимости 8500 м. - 450.000 Евро. Затраты для обработки ели - 60 - 90 Евро/m3. Себестоимость для 1 м3 и ели - 265 - 295 Евро/m3; основанные на затратах для необработанной древесины 200 Евро/m3. ЗАРЕГИСТРИРОВАННЫЕ СВОЙСТВА Перед определением свойств, материал рассматривали следующим образом: Новая, необработанная сосна (Pinus sylvestris L.) и ель (Picea abies) использовались для масляной термообработки. Экземпляры с деревянным влагосодержанием 6 % были нагреты в трех температурах (180°C, 200°C и 220°C) в масляной ванне очищенного льняного масла. Для достижения желательной температуры, деревянные экземпляры были погружены в это в течение 4.5 часов. Образцы также сохли в течение 4.5 часов в соответствующих температурах в сохнущей палате в воздушной атмосфере. Гниль. Экземпляры были проверены на сопротивление Coniophora puteana. Это было сделано, используя так же сосновую заболонь. Обработанные экземпляры и необработанные были выведены во флягу Kolle в течение 19 недель. Потеря процента массы была определена относительно чистой деревянной массы после обработки. Необработанные показали 48%-ую потерю массы, и сосна - 40%-ю потерю массы. Сопротивление обработанной ели и сосны к коричневому грибу гнили C. puteana было улучшено с увеличивающимися температурами. Для обработанной древесины в горячем воздухе средняя массовая потеря 11 % была определена для сосны, 5.5 % для ели. Заметно более низкая потеря массы была определена для рассмотренных экземпляров масляной обработки высокой температуры. Потеря массы меньше чем 2 % была найдена в случае сосновой заболони, когда масляная термообработка была применена в 200°C. С елью, с другой стороны, решающее увеличение сопротивления было только получено в 220°C. Воздействия на сгибающую силу были определены в трех пунктах, примененной на 150x10x10 mm3, рассматривал и необработанные деревянные планки на универсальной машине испытания. Испытания воздействия сгибающей силы обеспечивают информацию относительно динамической стабильности деревянных экземпляров. Они были выполнены, используя машину воздействия маятника Луи Шоппера. Изменения в силе воздействия при масляной высокой температуры или воздушной термообработки были рассчитаны относительно необработанных экземпляров того же самого типа древесины. Самые высокие, больше чем 11 000 N/mm2 были достигнуты в 200°C (рис. 3). Не было никакого сокращения эластичности хвойной древесины по сравнению с другими процессами термообработки. Воздействие на сгибающую силу - самая критическое для всех видов термообработок. Это уменьшается значительно, и древесина становится ломкой (рис. 4). Запах. Как обработанное дерево при любой обработке высокой температуры, также и обработанное маслом температуры, древесина имеет тот первоначально типичный дымный запах. Это могло привести к ограничениям в использовании во внутренних областях, хотя этот запах испаряется после некоторого времени. В любом случае это должно едва быть проблемой на открытом воздухе. Цветовые и поверхностные свойства. В конце цикла обработки масло, остающееся на поверхности древесины было поглощено древесиной очень быстро в течение остывания экземпляров так, что сухая деревянная поверхность появилась спустя несколько минут после обработки. Поверхности были светло-коричневые в цвете в более низких температурах обработки и темно-коричневые в более высоких температурах обработки. В отличие от рассмотренных экземпляров обработки в воздухе, никакое определенное обесцвечивание из-за неравного распределения выпотевавшей смолы не было найдено на рассмотренных экземплярах масляной обработки высокой температуры. Способность к окрашиванию. Для акриловой краски, так же как для алкидного растворителя адгезия была хорошей в течение двух лет. Удивительно, после двух лет прилипание красок и лаков на обработанной маслом древесине было еще лучше, чем на обработанной газом высокой температуры. Клей. Начальные испытания были сделаны со следующими результатами: После обработки маслом высокой температуры ели, склеивание не было никакой проблемой. Однако для сосны, только измененные клеи приводят к хорошим результатам. Для мягких древесин, его типичный начальный коричневатый цвет не является УЛЬТРАФИОЛЕТОВЫМ-УСТОЙЧИВЫМ без поверхностных обработок. После половины года цвет обработанной маслом высокой температуры ели был близок к начальному. Гигроскопичность. Если термообработка выполнена в течение 4 часов в 220°C тогда, влагосодержание было 14 %, тогда как влагосодержание необработанного дерева было 29 % при тех же самых условиях. Размерная стабильность и взламывание. Экземпляры для экспертизы выставлены температуре 20°C и относительной влажности 35 %, 65 % и 85 % после термообработки. Измерения экземпляров, подвергнутых вышеупомянутым климатическим условиям были определены после их масс, остающихся постоянными. Усовершенствование размерной стабильности экземпляров, которые обрабатывали в 220°C, было подобно для обоих типов обработки, приблизительно в 40 %. Степень усовершенствования в этом случае зависела от относительной влажности. Когда влажность была увеличена, стабильность стала ниже, с меньшим различием в экземплярах, которые обрабатывали в более высоких температурах и тех, которые обрабатывали в более низких температурах (рис. 5 - рис. 7). Однако, еще не возможно сделать утверждение о размерной стабильности при открытых условиях земли на основе этих измерений, потому что опыт показывает, что поведение образцов, подчиненных многогранным воздействиям открытой земли отличается от их поведения при лабораторных условиях. ДЕРЕВЯННЫЕ ПОРОДЫ. В Германии это в основном ель, которая является доступной в больших количествах по благоприятным ценам. Целая цепь фундаментальных исследований, испытаний стандарта было сделано для ели (Picea abies) и сосны (Pinus sylvestris). Процессом можно управлять с елью с минимальным потреблением масла (20 - 60 кг\м3), когда никакое давление не применено. Если высокая долговечность и высокие свойства силы желательны, то сосна может использоваться в более низких температурах, но с более высоким масляным потреблением. Нет никаких пород, исключенных из масляных термообработок. Однако большинство опыта существует для обработки норвежской ели и шотландской сосны. Для большинства предметов потребления в европейском классе опасности 3 ель являются подходящей. ИНДУСТРИАЛЬНОЕ ПРОИЗВОДСТВО. Заводы в коммерческом использовании. Есть в настоящее время один завод в коммерческом использовании в Германии. Завод (рис. 8) используется с августа 2000 MENZ HOLZ в Reulbach, 30 км к востоку от города Fulda. MENZ намеревается поставлять древесину для мебели сада. Компания интересуется, чтобы найти партнеров для имеющего лицензию производства древесины масляной термообработки для различных долей рынка во всех европейских странах. Произведенный объем в год. Существующее судно имеет вместимость 2900 м3 в год. Будущие суда, запланированные MENZ имеют типичные мощности 8500 м3 в год. ПРОВЕРКА КАЧЕСТВА. Контроль производства на заводе (внутренний контроль). Процесс компьютерно управляемый: - время - потребление масла - температура в дереве - масляная температура – давление. Каждая партия регистрируется полным набором компьютерных данных процесса в диаграмме. От каждой партии образцы передаются для исследований в Федеральный Центр Исследования Лесоводства и Изделий Forst, Гамбург, Германия в структуре продолжающейся научно-исследовательской работы для проверки качества. Внешний контроль. MENZ намеревается уверить качество обработанной древесины внешней проверкой качества. Заключение. Это сообщение дает обзоры по каждому из четырех различных главных европейских процессов термообработки древесины: финский ДРЕВЕСИНА THERMO голландский ПЛАТОН ВУД французский RETIFICATION немецкая МАСЛЯНАЯ ТЕРМООБРАБОТКА. Все четыре обработки объединяет то, что древесина подвергнута температурам близко или выше 200°C в течение нескольких часов в атмосфере с низким содержанием кислорода. Этой тепловой модификацией некоторые механические свойства уменьшены, но размерная стабильность и биологическая долговечность древесины увеличена, не добавляя химикалий к древесине. Поэтому термообработанная древесина обсуждена как новый материал для ряда применений.