Термомодификация древесины: Термомодификация древесины

Содержание

Термомодификация древесины

Баранов А. В., инженер-технолог,
Белорусский государственный
технологический университет

Термомодификация древесины — давно уже не новинка. Сегодня многими производственниками и поставщиками оборудования накоплен обширный опыт реализации данной технологии, но используется термообработанная древесина не столь широко, как могла бы. И прежде всего — из-за недостаточной популяризации

Под термической модификацией принято понимать процесс обработки древесины при температуре 150…250°C в инертной среде. Данная технология получила свое развитие сравнительно недавно и потому пока не имеет четкой стандартизации в большинстве стран.

Отсутствие методик расчета процесса и стандартного оборудования приводит к экспериментальному поиску параметров процесса, при этом данные о характеристиках самой термомодифицированной древесины серьезно разнятся в различных источниках, поскольку нет единого подхода и полноценного изучения физических, механических и химических свойств термодревесины.

К тому же, эта технология, как часто всё новое, обросла множеством мифов и небылиц, которые отчасти порождают производители оборудования для термомодификации, пытающиеся выгоднее представить и продать свой товар, отчасти — сами потребители, использующие продукцию и делающие выводы о сути происходящих процессов интуитивно, основываясь на собственном субъективном опыте.

Постараемся развеять часть мифов о термодревесине и технологии её получения и внести некоторую ясность в суть происходящего. Так как только глубинное понимание процессов и следствий поможет нашим уважаемым читателям отделить «зерна от плевел» и сделать правильный выбор как при покупке оборудования для термомодификации, так и при использовании термообработанной древесины.

В настоящее время в мире имеется множество различных технологий термообработки, которые предлагают, например, компании: Thermowood (Финляндия), Oil Heat Treated (Германия), Retification (Франция) и др. Идея всех разработок одна — нагреть древесину до необходимой температуры 150…250 ˚С. Они отличаются только средой, в которой находится нагреваемая древесина. В финской технологии — это водяной пар, в немецкой — масло, во французской — азот. Назначение среды — защита древесины от возгорания, так как случаи пожаров из-за нарушения техпроцесса при проведении высокотемпературной обработки древесины — не редкость. Очень важно то, что температура, при которой проводится термомодификация, ниже температуры самовозгорания древесины (250–300°C). Для предупреждения факта возгорания следует также учесть, что для него необходимо наличие трех факторов: окислителя — кислорода; горючего вещества, в данном случае древесины; высокотемпературного источника — как правило, это нагревательные элементы, температура которых выше температуры среды термомодификации на величину, зависящую от среды обработки и принципа нагрева, — кондуктивный, конвективный, излучением, смешанный. Опасность возгорания в таких случаях всегда присутствует, и печальные последствия могут возникнуть при неправильной эксплуатации термокамеры, например при нарушении её герметичности, или сбое в работе оборудования, создающего инертную среду, или нагревающей системы.

Термомодификация древесины от компании МОД

07.06.2016

О ТМД(термомодифицированной) древесине

Что только не предпринимали люди для того, чтобы продлить «жизнь» древесины. Её вываривали в масле, банально красили, пропитывали антисептиками и полимерами, снова красили, но уже с использованием ультразвука и электродиффузии. Покрывали влаго- и воздухонепроницаемой плёнкой, создавали и создают до сих пор композиционные материалы из дерева. В отчаянии заменяли дерево металлом и пластиком. Но все это не давало желаемого эффекта, хотя и развивало технологии. И только на рубеже прошлого и нынешнего столетия был разработан новый продукт — термодревесина.

Производители термодревесины в разных странах используют технологии, которые несколько отличаются друг от друга. Но в большинстве случаев процесс создания термически модифицированной древесины состоит из трех стадий: нагревание дерева паром, высушивание его с удалением влаги, изменение цвета дерева (от светло-коричневого — до черного).

Термо-модифицированная древесина — ТМД (Thermally Modified Timber — TMT) является натуральным, абсолютно экологически чистым материалом и обладает по сравнению с обычной поделочной и строительной древесиной рядом уникальных свойств. Основные из них — это пониженная равновесная влажность на уровне 3-5 %, устойчивость к гниению, стабильная геометрия изделий в эксплуатации, не зависимо от перепадов температуры и влажности, возможность получать из дешевых сортов древесины внешний вид экзотических пород и старинного дерева, возможность получать любые оттенки от светло-желтого до почти черного, вне зависимости от породы древесины на всю глубину изделия, низкая гигроскопичность, пониженная теплопроводность, низкое содержание смолы в составе хвойных пород.

Основные характеристики термодерева

  • Долговечность. Термообработка повышает биологическую долговечность дерева в 15-25 раз. ТМД не подвергается гниению и образованию плесени, она устойчива к поражению грибками, бактериями и насекомыми.
  • Геометрическая стабильность термодревесины увеличивается в 15 раз по сравнению с обычным деревом. ТМД не коробится, не разбухает, не усыхает.
  • Влагоотталкиваемость термодревесины предотвращает процессы гниения, поскольку её равномерная влажность уменьшена в 5 — 7 раз.
  • Теплопроводность у термодревесины ниже на 20-25 % по сравнению с необработанным деревом.
  • Плотность и удельный вес в процессе термообработки уменьшаются на 5-10 %.
  • Прочность ТМД на сжатие увеличивается на 50 % и выше, однако её не рекомендуется использовать в несущих конструкциях.

Декоративная привлекательность. Цвет термодревесины зависит от температуры и времени обработки. Чем выше температура, тем темнее древесина. Изменение цвета происходит в гамме коричневого, равномерно на всю толщину материала с возможностью получения нескольких градаций по степени потемнения. Поверхность ТМД не пористая, а плотная и ровная; она не нуждается в антисептиках, пропитке, тонировании и крашении. Есть и ещё одно уникальное декоративное свойство термодерева: возможность получать из дешевых сортов древесины материал по внешнему виду не отличающийся от экзотических пород и старинного дерева.

Пожаростойкость. По степени взаимодействия с огнем термодревесина отличается от необработанных пород древесины, температура возгорания ТМД выше на 50-80°С в зависимости от породы дерева. Термодревесина горит крайне неохотно за счет модификации полимеров целлюлозы, высокого содержания лигнина и деструкции горючей гемицеллюлозы и при горении выделяет меньше токсичных веществ, чем обычное дерево. Для повышения пожаробезопасности материала — можно использовать современные огнезащитные покрытия.

Экологичность. При термической обработке древесины не добавляются химические компоненты. ТМД — экологичный продукт, нейтральный по отношению к организму человека материал, он не провоцирует аллергических реакций.

Многочисленные тестирования показали, что характерный запах термообработанного дерева не является вредными или опасными т.к. содержание испаряющихся органических соединений значительно ниже, чем в необработанных мягких породах дерева. А вот запах термообработанного кедра, можжевельника и цедера напротив является лечебным. При термической обработке древесины не добавляются химические компоненты, следовательно, отходы производства могут быть ликвидированы так же, как и отходы обычной древесины.

Краткое описание технологии

Производители термодревесины в разных странах используют технологии, которые несколько отличаются друг от друга. Но в большинстве случаев процесс создания термически модифицированной древесины состоит из трех стадий: нагревание дерева паром, высушивание его с удалением влаги, изменение цвета дерева (от светло-коричневого — до черного). Термическая модификация древесины — это два взаимосвязанных физико-химических процесса: Во-первых, термическая обработка устраняет питательную среду для древесных вредителей (грибков, плесени и насекомых). Это достигается путем разложения гемицеллюлоз, аморфной части целлюлозы до низкомолекулярных сахаров. Кроме того, разложение данных веществ устраняет «механизм» поглощения и удержания древесиной влаги (благоприятной среды для вредителей).

Во-вторых, в процессе термооработки происходит переполимеризация лигнина*. Иначе говоря, термическая обработка запускает искусственный процесс перераспределения лигнина и псевдолигнина в клетках древесины. Этот процесс создает закрытопористую клеточную структуру, которая делает древесину твердой и прочной, существенно уменьшает её способность впитывать влагу и разбухать. В итоге термомодифицированная древесина начинает реагировать на влагу как обычная ткань. Если влага и проникает в термодерево, то только в полости между клетками (нитками), а затем быстро испаряется.

Таким образом, процесс термической модификации приводит к искусственной, физико-химической лигнификации (lignification- англ., букв. одревеснение) — увеличению механической и химической прочности дерева тем самым ускоряя биохимический процесс созревания древесины развивающийся в природе течение десятков и сотен лет.

Мы умеем обрабатывать любые породы древа любой толщины — дешевые и дорогие, хвойные и лиственные, экзотические, топляк, капы, шпон.

В процессе производства мы делаем акцент не только на ускоренный процесс сушки, достижение равновесной влажности на уровне 3-5 % и на стабилизацию геометрии изделий, но и на придание древесине еще большей красоты: выявление и подчеркивание ее декоративных теплых свойств, украшающих наш быт.

История термодревесины.

Все начиналось с того, что в 30-е годы XX века в Германии, а затем в 40-е — в США стали разрабатывать технологию термообработки древесины на научной основе. Вторично к этой теме вернулись в 90-е годы прошлого века, когда сразу в нескольких странах (Финляндии, Франции, Нидерландах, Италии, Германии) были проведены исследования в области термообработки дерева. В результате этих исследований было установлено: воздействие на древесину пара высокой температуры приводит к необратимым изменениям её биологического состава на молекулярном уровне, что в разы (!) улучшает ряд существенных свойств и эксплуатационных характеристик древесины, значительно расширяет сферы её применения.

В начале 90-х годов ХХ века пионером промышленного выпуска термодревесины стала Финляндия. Эта страна и по сей день является признанным лидером исследований и производства в этой области. Положительный опыт финнов активизировал деятельность деревообработчиков Германии, Франции, Австрии, Нидерландов и России. Сегодня в Европе, по некоторым оценкам, насчитывается более десятка запатентованных процессов термообработки. С недавних пор технология по созданию термодревесины обосновалась на территории США и Канады.

В 2004 году производство термодревесины в Европе резко возросло в связи с окончательным запретом Еврокомиссией (высшим органом исполнительной власти Евросоюза) применения химически обработанного дерева на территории стран ЕС.

В 2006 году европейский объем производства термодревесины составил 100-110 тыс. куб. м. В 2007 году этот показатель вырос до 130-140 тыс. куб. м. Во всем мире функционирует примерно 30-40 производственных площадок по производству термодерева, из них половина — в Финляндии (75 тыс. куб. м.). Объем российского рынка термодерева приблизился к 8 тыс. куб. м. В нашей стране насчитывается 10-15 производителей термодревесины.


Термомодификация древесины — woodmax

Повышение эксплуатационных и декоративных свойств изделий из древесины является осуществимым только при использовании различных методов модификации древесины.

Выделяют методы модификации, основанные на химической обработке, и методы термомодификации древесины.

Модификация древесины, основанная на поверхностной или объемной химической обработке древесины, предусматривает изменение ее структуры с помощью нанесения или введения специальных химических составов и соединений, вредных для человеческого организма.

Использование химически обработанной древесины, не являющейся экологически чистой и способной нанести вред окружающей среде, уже попало под запрет во многих странах мира.

В современных условиях наиболее предпочтительным методом является термомодификация древесины, основанная на термической обработке, при которой не используются химические составы и вещества.

Термомодификация древесины происходит вследствие воздействия высоких температур, водяного пара или природных растительных масел. Получаемая в результате термомодифицированная древесина сохраняет экологичность натурального дерева и является полностью безопасной для здоровья человека и окружающей среды.

В настоящее время существует несколько способов термомодификации древесины, получивших достаточно широкое распространение, это, прежде всего: термическая обработка древесины, пропитка обрабатываемого дерева горячими маслами, пропитка специальными смолами.

Термомодификация древесины основана на промышленной технологии термической обработки обычных деловых пород дерева, позволяющей получить термомодифицированную древесину с необходимыми заданными характеристиками и свойствами.

Основными преимуществами древесины, полученной в результате термомодификации, являются высокая устойчивость к гниению и воздействию влаги, стойкость к деформациям и рассыханию, повышенная пожароустойчивость, длительный срок службы, экологичность и высокие декоративные качества.

В процессе термомодификациии древесина приобретает безупречно ровную и гладкую поверхность, усиленный внешний блеск, а также различный цветовой диапазон, в зависимости от выбранного способа обработки.

Термомодифицированная древесина может применяться в качестве строительного и конструкционного материала, а также использоваться для наружной и внутренней отделки зданий.

Технология термомодификации древесины позволяет производить продукцию, отвечающую самым высоким требованиям, которая находит широкое применение в различных сферах и отраслях производства.

Оборудование для термической обработки древесины

Оборудование для термической обработки древесины

Украина.

г.Луцк

проспект Победы 12

+38 0504386727

+38 0504386727  ( VIBER )

[email protected]

 

 

Камеры для термомодификации древесины. Термообработка древесины.Термообработка дерева.Термомодификация древесины.Термомодификация дерева.

Термически обработанная древесина (термодерево, термомодифицированная древесины)

Обработка древесины высокими температурами (170-220оС) приводит к изменению ряда химических и физических свойств материала. Изменение свойств, главным образом, происходит благодаря процессу термодеструкции гемицеллюлозы (разрушение полисахаридов под действием температуры).  Таким образом, термодерево это улучшенное дерево, но без использования каких либо химических веществ, что позволяет говорить о полной экологичности такого материала.    

Что такое термодеревесина? Есть сразу несколько ответов на этот вопрос.


Термодревесина – это высококачественный природный материал, отличающийся от обычной древесины своей стабильностью и долговечностью. Термодерево не гниёт, его не едят насекомые, плесень и грибки, оно не набухает и не коробится от влаги, служит в 10-20 раз дольше обычного дерева, не нуждается в химической обработке, 100% экологично.

Термодревесина – это древесина обработанная высокой температурой по специальной промышленной технологии, в камерах без доступа кислорода, с плавным многоступенчатым режимом нагрева, принудительным охлаждением и без применения каких бы то ни было химических веществ.

 Термодревесина – это инновационный продукт XXI века, который распространён в Европе и развитых странах, но слабо представлен на украинском рынке. Эта рыночная ниша пока ещё полупуста и ждёт тех, кто смог бы её занять. Изделия из термодерева – это отличная идея для бизнеса, ориентированного как на отечественный рынок, так и на экспорт.

Основные свойства термомодифицированной древесины

Гигроскопичность (влагостойкость). Термодерево в разы меньше набирает влагу в сравнение с обычной древесиной, не гниет и не теряет свой вид под воздействием влаги, имеет пониженный уровень равновесной влажности.

Увеличенная стабильность размеров. При воздействии влаги и температуры геометрические размеры термической древесины остаются стабильными. Такую древесину не ведет, не коробит, она не усыхает и не разбухает.

Устойчивость к биологическим поражениям. Благодаря изменениям прошедшим в процессе термической обработки древесина приобрела поразительную устойчивость к грибкам, а также стала «непригодной» для насекомых.

Увеличенная долговечность. Учитывая стойкость термодревесины к повышенной влажности, перепаду температур, грибкам и насекомым ее долговечность увеличилась в десятки раз в сравнении с обычной древесиной.  

Улучшенная эстетичность. Термическая обработка дерева дополнительно подчеркивает его красоту. Цвета термодерева более темные, глубокие, при этом цвет изменяется на всю толщину доски,  эффектно выявляется текстура древесины.  

 

Изменение цвета сосны в зависимости от температуры обработки

 

Характеристики камер для термической обработки древесины Термотех КТМД

Наши камеры отличаются простотой конструкции при ее надежности.  Процесс термомодификации происходит в паровой среде, длина цикла от загрузки до выгрузки занимает от 1,5 до 3 суток в зависимости от материала. Для оптимального соотношения цена/качество стартовая влажность материала должна быть не выше транспортной, рекомендованная нами влажность 10-12 %.

Камеры для термообработки древесины Термотех КТДМ оборудованы электрическими нагревателями, клапанами для контроля давления, управляющей электроникой, гидрозатвором. После отгрузки камера полностью готова к использованию. В таблице ниже указаны шесть типичных моделей камер объемом от 3,8 до 8,5 м3, но мы также имеем опыт и технические возможности для выпуска камер большего размера.

 

Технология термообработки древесины

Суть технологии заключается в обработке древесины паром при температурах 170-220оС, приводящие к изменениям в структуре на молекулярном уровне под воздействием термохимических реакций без использования каких-либо химических веществ. Весь процесс можно разделить на три фазы: сушка, термомодификация, стабилизация.

Сушка является наиболее продолжительным этапом термообработки. Эта фаза также называется высокотемпературной сушкой. Во время этой фазы содержание влаги в древесине снижается почти до нуля перед началом фазы термообработки. Продолжительность фазы сушки зависит от изначального содержания влаги в древесине, породы дерева, а также толщины.

Термомодификация древесины осуществляется в закрытой камере, температура внутри которой поднимается до 170 – 220ºC в зависимости от уровня обработки. Фаза термообработки начинается непосредственно после фазы высокотемпературной сушки. Пар применяется при сушке и термообработке в качестве защитной среды. Защитная среда не допускает горения древесины, а также влияет на химические изменения, происходящие в древесине. Фаза термообработки занимает от 2 до 4 часов.

Стабилизация проводится после термомодификации и являет собой контролируемый процесс охлаждения древесины. 

Услуги по термомодификации древесины

В связи с тем, что в Украине термодерево пока ещё представляет собой новинку, и многим даже именитым деревообрабочикам оно не знакомо, мы готовы помочь вам ознакомиться с данным материалом поближе. Для этого наше предприятие осуществляет услуги по термообработке вашей древесины у нас на предприятии. Мы термируем любые как малые, так и большие объёмы, различные породы, доску любой толщины вплоть до кругляка.

Цена на данную услугу составляет 3600 грн./м3.

В термокамеру загружается только хорошо высушенная древесина с уровнем влажности 8-12%. В случае несоответствия уровня влажности, мы досушиваем материал.

 

Украина.

г.Луцк

проспект Победы 12

+38 0504386727

+38 0504386727  ( VIBER )

[email protected]

Камеры для термомодификации древесины BIGonDRY: правильный выбор

Итальянская компания BIGonDRY Srl более 25 лет занимается производством оборудования для сушки древесины. Более 35 инженеров и технических специалистов постоянно работают над развитием продукции и дизайном, предлагая заказчикам самые передовые технологии в области сушки древесины.

Компанией BIGonDRY Srl накоплен колоссальный опыт также в области деревообработки и обращении с напольными покрытиями из древесины лиственных пород.

Одна из последних разработок компании, система термомодификации древесины BIGonDRY THW, представляет собой процесс термической модификации древесины внутри закрытой системы, в соответствии с класификацией Hill (Hill 2006).

Процесс термомодификации ведется в среде небольшого сверхдавления, в следствии естественного выделения пара древесиной и контролированного испарения воды, подаваемая прямо системой. Во время цикла термомодификации концентрация кислорода и давление постоянно контролируются, так же контролируется и разница между температуры воздуха и сердцевины древесины.

В системе THW используется кроме этого минимальное количество пара, обеспечивая таким образом меньшие энергозатраты в сравнении с другими сушильными системами, при которых применяется большое количество перегретого пара.

Система THW – преимущества
  • Камера спроектирована для транспортировки грузовиком в собранном виде, что позволяет быстрый монтаж на месте установления;
  • Система нагрева в большинство случаях состоит из прямого топло-обменника газ-газ который питается от внешней горелки для уменьшения расходов энергии;
  • Дымоходы и распылители высокого давления контролируют EMC (равновесную влажность) и давление. В дополнение к заданному набору температуры, выбрасываемый газ проходит через газовый конденсатор, который уменьшает запах и загрязняющие вещества газа в процессе. Вода, образующаяся в результате этого процесса, не является опасным промышленным отходом, который должен быть надлежащим образом утилизирован;
  • Сердцевина древесины, зонды температуры воздуха, манометр давления воздуха, зонды концентрации кислорода, зонды ЕМС и зонды MC подключаются к PLC для учета данных и контроля за процессом;
  • Контрольные алгоритмы, так как и программы термо-обработки внесены в PLC который разработан и производится компании BIGonDRY.

Для многих комбинаций пород, толщин и конечного назначения, программа оптимизирована таким образом, чтобы обеспечивалась повторяемость процесса и получался конечный продукт отличного качества и характеристик.

Преимущества термомодификации древесины:
  • Лучшее качество поверхности
  • Долгий срок службы
  • Стабильность при температурных перепадах
  • В большинстве случаев древесина не требует окраски или лакировки
  • Высокие водо-отталкивающие свойства
  • Однородность цвета на поверхности и по всему сечению
  • Повышенная устойчивость древесины к пожару и к высоким температурам
  • Сохранение натурального аромата древесины
  • Большая экологическая чистота
Применение термомодифицированной древесины:

Исключительные свойства термодревесины широко используются как в традиционных случаях, так и в тех случаях, где древесина не могла использоваться прежде. Например, среды с высокой влажностью и с неблагоприятными погодными условиями.

Новые направления применения термодревесины:
  • Внешние декорации, обшивка деревянных домов
  • Изготовление террас, полов, паркета
  • Производство садовой мебели
  • Заборы, акустические стены автомобильных дорог
  • Мосты, тротуары, лестницы
  • Полы вокруг плавательных бассейнов

ООО «Гриджо Центр» – официальный представитель BIGonDRY
ОФИС: 125493, г. Москва, ул. Флотская, д. 5А, офис 608
Тел.: +7 (495) 544-5420, e-mail: [email protected]
Сергей Николаевич Яшков – специалист по оборудованию BIGonDRY
моб.: +79151602403
E-mail : [email protected]
www.griggio.ru

Giulietta Stoyanova / Жулиета Стоянова
Area Sales Manager / Региональный менеджер
моб. : +39 329 4946767 (WhatsApp, Viber, Telegram, Signal)
E-mail: [email protected]

BIGonDRY
Timber drying and heat treatment plants
Via delle Industrie, 61 – 36050 Cartigliano (VI) – ITALY
Tel: +39 0424 219594 – Fax: +39 0424 592367
www.bigondry.com

Прочностные свойства термомодифицированных хвойных пород и их связь с полимерными конструкционными компонентами древесины | Анналы лесоведения

  • Бануб Дж. Х., Дельмас М., письма JMS, J. Mass Spectrom. 38 (2003) 900–903.

    ПабМед Статья Google ученый

  • Бехта П., Нимз П., Влияние высокой температуры на изменение цвета, стабильность размеров и механические свойства еловой древесины, Holzforschung 57 (2003) 539–546.

    Артикул КАС Google ученый

  • Бхуйян М.Т.Р., Хираи Н., Изменения кристалличности древесной целлюлозы при термообработке в сухих и влажных условиях, J. Wood Sci. 46 (2000) 431–436.

    Артикул КАС Google ученый

  • Боблетер О., Биндер Х., Dynamischer hydrothermaler Аббау фон Хольц, Holzforschung 34 (1980) 48–51.

    Артикул КАС Google ученый

  • Бунстра М.J., Blomberg J., Полуизостатическое уплотнение термообработанной лучистой сосны, Wood Sci. Технол. 7 (2007) DOI: 10.1007/s00226-007-0140-y.

  • Boonstra M.J., Tjeerdsma B.F., Химический анализ термически обработанной древесины хвойных пород, Holz Roh.-Werkst. 64 (2006) 204–211.

    Артикул КАС Google ученый

  • Boonstra M.J., Tjeerdsma B.F., Groeneveld H.A.C., Термическая модификация недолговечных пород древесины. Часть 1. Технология Плато: термическая модификация древесины, Международная исследовательская группа по консервации древесины, документ №IRG/WP 98-40123, 1998.

  • Boonstra M.J., Rijsdijk J.F., Sander C., Kegel E., Tjeerdsma B.F., Militz H., Van Acker J., Stevens M., Микроструктурные и физические аспекты термической обработки дерево. Часть 1. Хвойные породы, Maderas Ciencia y tecnologia 8 (2006) 193–208.

    Артикул КАС Google ученый

  • Бунстра М.Дж., Ван Акер Дж., Кегель Э., Влияние двухэтапного процесса термообработки на механические свойства полноразмерных столбов из ели обыкновенной, представлено в Wood Mat.науч. англ. (2007).

  • Bourgois J., Guyonnet R., Характеристика и анализ торрефицированной древесины, Wood Sci. Технол. 22 (1988) 143–155.

    Артикул КАС Google ученый

  • Браун Х.П., Паншин А.Дж., Форсайт С.С., Рабочие напряжения для древесины, в: Учебник по технологии обработки древесины, McGraw-Hill, Book Company, Inc., Нью-Йорк, Торонто, Лондон, 1952, стр. 474–499.

    Google ученый

  • Бурместер А., Einfluss einer Wärme-Druck-Behandlung haldtrockenen Holzes auf seine Formbeständigkeit, Holz Roh-Werkst. 31 (1973) 237–243.

    Артикул Google ученый

  • Burmester A., ​​Zur Dimensionsstabilisierung von Holz, Holz Roh-Werkst. 33 (1975) 333–335.

    Артикул КАС Google ученый

  • Davis W.H., Thompson W.S. Влияние кратковременной термической обработки на ударную вязкость и химический состав древесины, For.Произв. Журнал 14 (1964) 350–356.

    КАС Google ученый

  • Fengel D., Wegener G., Wood: Chemistry, Ultrastructure, Reactions, Walter de Gruyter and Co. Berlin, New York, 1984.

    Google ученый

  • Гаррот Г., Домингес Х., Парахо Дж. К., Гидротермическая обработка лигноцеллюлозных материалов. Хольц Ро-Веркст. 57 (1999) 191–202.

    Артикул КАС Google ученый

  • Гибелер Э., Dimensionsstabilisierung von Holz durch eine Feuchte/Wärme/Druck-Behandlung, Holz Roh-Werkst. 41 (1983) 87–94.

    Артикул Google ученый

  • Геринг Д.А.И., Термическое размягчение лигнина, гемицеллюлозы и целлюлозы, Pulp Pap. Маг. Канада 64 (1963) Т-517-527.

    Google ученый

  • Hillis W.E., Высокая температура и химическое воздействие на стабильность древесины. Часть 1.Общие соображения, Wood Sci. Технол. 18 (1984) 281–293.

    Артикул КАС Google ученый

  • Хиллис В.Е., Роза А.Н., Температуры размягчения древесины, Holzforschung 32 (1978) 69–73.

    Артикул Google ученый

  • Хиллис В.Е., Роза А.Н. Высокая температура и химическое воздействие на устойчивость древесины. Часть 2. Влияние тепла на размягчение сосны лучистой, Wood Sci.Технол. 19 (1985) 57–66.

    Артикул КАС Google ученый

  • Ifju G., Прочность на растяжение в зависимости от содержания целлюлозы в древесине, For. Произв. Журнал 14 (1964) 366–372.

    Google ученый

  • Касс А., Вангаард Ф.Ф., Шредер Х.А., Химическая деградация древесины: взаимосвязь между сохранением прочности и содержанием пентозана, Древесное волокно 2 (1970) 31–39.

    КАС Google ученый

  • Kollmann FFP, Механика и реология древесины, в: Kollmann FFP, Coté WA (Eds.), Принципы науки и технологии древесины. I. Твердая древесина, Springer-Verlag, Берлин, Гейдельберг, Нью-Йорк, 1968, стр. 292–414.

    Google ученый

  • Коллманн Ф., Фенгель Д., Änderungen der chemischen Zusamensetzung von Holz durch thermische Behandlung, Holz Roh-Werkst.21 (1965) 77–85.

    Артикул Google ученый

  • Коллманн Ф., Шнайдер А., Uber dass Sorptionsverhalten wärmebehandelter Hölzer, Holz Roh-Werkst. 41 (1963) 87–94.

    Google ученый

  • Кошикова Б., Хриковини М., Косетино С., Взаимодействие лигнина и полисахаридов в древесине бука ( Fagus sylvatica ) в процессе сушки, Wood Sci. Технол.33 (1999) 373–380.

    Артикул Google ученый

  • Кубодзима Ю., Окано Т., Охта М., Прочность на изгиб и ударная вязкость термообработанной древесины, J. Wood Sci. 46 (2000) 8–15.

    Артикул Google ученый

  • ЛеВан С.Л., Росс Р.Дж., Винанди Дж.Э., Влияние антипиренов на свойства древесины при изгибе при повышенных температурах, Рез. Пап. ФПЛ-РП-498, 1990 г.

  • Марк Р.Е., Механика клеточных стенок трахеид, издательство Йельского университета, Нью-Хейвен, Коннектикут, 1967.

    Google ученый

  • McKenzie W.M.C., Design of структурная древесина, MacMillan Press Ltd, 2000.

  • Natterer J., Sandoz J.L., Rey M., Construction en bois. Материалы, технологии и измерения, Traité de génie Civil, Vol. 13, Presses polytechniques et universitaires Romandes, 2004.

  • Ноак Д., Uber die Heisswasserbehandlung von Rotbuchenholz im Temperaturbereich von 100 bis 180 °C, Holzforsch. Хольцверверт. 21 (1969) 118–124.

    КАС Google ученый

  • Пицци А., Стефану А., Бунстра М.Дж., Пендлбери А.Дж., Новая концепция химической модификации древесины органическими ангидридами, Holzforschung 48 (Suppl.) (1994) 91–94.

    Артикул КАС Google ученый

  • Потт Г., Натуральные волокна с низкой чувствительностью к влаге, в: Натуральные волокна, пластмассы и композиты, глава 8, Kluwer Academic Publishers, 2004.

  • Роуэлл Р.М., Физические и механические свойства химически модифицированной древесины, в: Hon D.N.-S. (Ред.), Химическая модификация лигноцеллюлозных материалов, М. Деккер, Нью-Йорк, 1996, стр. 295–310.

    Google ученый

  • Rousset P., Turner I., Donnot A., Perré P., Choix d’un modele de pyrolyse menagee du bois à l’échelle de la micropticule en vue de la modélisation macroscopique, Ann.За. науч. 63 (2006) 213–229.

    Артикул КАС Google ученый

  • Руше Х. Термическое разложение древесины при температурах до 200 °С. Часть 1: Прочностные свойства высушенной древесины после термической обработки, Holz Roh-Werkst. 31 (1973) 273–281.

    Артикул КАС Google ученый

  • Сандерман В., Огюстен Х., Химические исследования термического разложения древесины, Часть I: Стенд исследований, Holz Roh-Werkst.21 (1963) 256–265.

    Артикул Google ученый

  • Шайдинг В., Крузе К., Плашкис К., Вайс Б., Термически модифицированная древесина (ТМТ) для игрушек для игровых площадок: Исследования 13 промышленно производимых продуктов, в: proc. 2-я Европейская конференция по модификации древесины, Геттинген, Германия, октябрь 2005 г.

  • Себорг Р.М., Тарков Х., Штамм А.Дж., Влияние тепла на стабилизацию размеров древесины, Дж.За. Произв. Рез. соц. 3 (1953) 59–67.

    КАС Google ученый

  • Шираиши Н., Пластификация древесины, в: Хон Д.Н.-С., Шираиши Н. (ред.) Химия древесины и целлюлозы, Марсель Деккер, Инк., Нью-Йорк, Базель, 2001, стр. 655–700.

    Google ученый

  • Sivonen H., Maunu S.L., Sundholm F., Jamsa S., Viitaniemi P., Магнитно-резонансные исследования термически модифицированной древесины, Holzforschung 56 (2002) 648–654.

    Артикул КАС Google ученый

  • Штамм А.Дж., Наука о древесине и целлюлозе, Ronald Press Company, США, 1964.

    Google ученый

  • Sweet M.S., Winandy J.E., Влияние степени полимеризации (DP) целлюлозы и гемицеллюлозы на потерю прочности древесины, обработанной антипиреном, Holzforschung 53 (1999) 311–317.

    Артикул КАС Google ученый

  • Тджердсма Б.Ф., Милиц Х., Химические изменения в гидротермически обработанной древесине: FTIR-анализ комбинированной гидротермической и сухой термообработанной древесины, Holz Roh-Werkst. 63 (2005) 102–111.

    Артикул КАС Google ученый

  • Тьердсма Б.Ф., Бунстра М., Милиц Х., Термическая модификация недолговечных пород древесины. Часть 2. Улучшенные свойства термически обработанной древесины, Международная исследовательская группа по консервации древесины, документ № IRG/WP 98-40124, 1998 г.

  • Tjeerdsma B.F., Boonstra M., Pizzi A., Tekely P., Militz H., Характеристика термически модифицированной древесины: молекулярные причины улучшения характеристик древесины, Holz Roh-Werkst. 56 (1998) 149–153.

    Артикул КАС Google ученый

  • Viitaniemi P., Jämsä S., Puun modifionti lampokassittelylla (Модификация древесины с помощью термической обработки), Espoo 1996, VTT Juskaisuja-Publikationer 814, 1996.

  • Weiland J.J., Guyonnet R., Retifiziertes Holz. 16. Вердихтер Хольцбау в Европе. Мотивация, Erfahrung, Entwicklung, в: Dreilander Holztagung. 10. Joanneum Research Fachtage, 2–5 11 1997, Grazer Congress, Grazz, Austria, 1997.

  • Whistler R.L., Chen C.-C, Hemiцеллюлозы, в: Lewin, Goldstein (Eds.), Wood Structure and Состав , Международная серия по науке и технологии волокон, Vol. 11, Marcel Decker, Inc., Нью-Йорк, штат Нью-Йорк, 1991, стр. 287–320.

    Google ученый

  • Винанди Дж.E., Эффекты огнезащитной обработки после 18 месяцев воздействия при температуре 150 ° F (66 ° C), Res. Note FPL-RN-0264, 1995.

  • Winandy J.E., Влияние обработки, надрезания и сушки на механические свойства древесины, Gen. Tech. Отчет FPL-GTR 94: 371–378, 1996.

    Google ученый

  • Винанди Дж. Э., Лебоу П. К., Моделирование потери прочности древесины по химическому составу. Часть I. Модель отдельных компонентов для южной сосны // Древесное волокно.33 (2001) 239–254.

    КАС Google ученый

  • Winandy J.E., Rowell R.M. Химия прочности древесины, в: Rowell R.M. (Ред.) Химия твердой древесины, Американское химическое общество, Вашингтон, округ Колумбия, 1984, стр. 211–256.

    Глава Google ученый

  • Структурные изменения основных компонентов древесины дуба, вызванные термомодификацией

    3.1. Изменения в спектрах FTIR

    Как известно, полосы поглощения, характерные для лигнина, целлюлозы и гемицеллюлоз, лежат в диапазоне длин волн от 1800 до 800 см −1 (валентные и изгибные колебания внутри молекул, называемые также область отпечатка пальца).Кроме того, площадь между 3550 и 2900 см -1 (растяжение ОН и С-Н) также важна для основных компонентов древесины.

    3.1.1. ИК-Фурье спектры лигнина, выделенного из термообработанных образцов

    Основные полосы лигнина в структуре лигнина находятся примерно на 1596, 1510, 1464, 1423, 1367, 1326, 1269 и 1221 см -1 [18]. Ченг и др. [19] исследовали выявление изменений в основных компонентах древесины после термической обработки, сосредоточив внимание на выбранных полосах в диапазоне от 1730 до 1110 см -1 .Кроме того, лигнину также можно отнести широкую область, включающую интервал 3300-3600 см -1 (внутримолекулярная водородная связь в фенольных группах, ОН-валентность спиртов, фенолов, кислот и слабосвязанной абсорбированной воды) и полосы около 2900 см -1 (растяжение C-H в метильных и метиленовых группах) [20,21,22]. Следующие изменения указывают на термическую деструкцию лигнина, выделенного из термообработанных образцов дуба.

    В нашем случае в области 3420 см -1 наблюдались лишь небольшие изменения с небольшим уменьшением интенсивности полос (на образцах «180» и «210», ).Другие исследователи также обнаружили уменьшение количества ОН-групп в термообработанной древесине, вероятно, за счет реакций конденсации [21,23]. Наблюдается также сдвиг в сторону более низких длин волн и небольшое расширение полосы, что может быть вызвано окислением и гидролизом ацетильных групп гемицеллюлоз [21] или сшивкой свободных гидроксильных групп [24]. Аналогичная тенденция также наблюдалась в области полос 2940 см -1 (асимметричное растяжение CH 2 ) и 2840 см -1 (симметричное растяжение CH 2 ) ().Такая тенденция может быть связана с изменениями структуры и относительного состава, а именно изменениями на уровне кристалличности целлюлозы [25].

    Поглощение в FTIR-спектрах, включая интервал между 1750 и 1700 см −1 (растяжение C=O в несопряженных группах), отражает изменения различных функциональных групп в лигнине и гемицеллюлозах (карбонилы, сложноэфирные группы, кетоны, альдегиды, карбоновые кислоты ) [21,26]. Наши измерения показали увеличение поглощения на полосе 1723 см -1 ().Его значение копировало повышение температуры, используемой при термообработке, и полоса сместилась в сторону меньших волновых чисел (с 1723 до 1708 см -1 ). Этот сдвиг может быть обусловлен сопряжением карбонильной группы с другими двойными связями (ароматическими соединениями, алкенами), чему способствует увеличение карбонильных или карбоксильных групп за счет реакций окисления в результате повышения температуры в процессе термического разложения [21]. Ли и др. 2002 г. [27] изучали термическую деградацию лигнина в твердой и мягкой древесине и получили увеличение полосы на 1720 см -1 с повышением температуры, что, по их заключению, связано с образованием связей С=О в лигнине.Повышение интенсивности может быть связано с более выраженным расщеплением связей β -алкил-арилового эфира и образованием связей С=О внутри лигнина [21,28]. Увеличение количества ацетильных групп и групп карбоновой кислоты из лигнина и сахаридов также может быть причиной роста поглощения [21,28]. Причиной этих изменений является расщепление алифатических боковых цепей в лигнине и расщепление связей β –O–4 при термической обработке [29,30].

    Полоса около 1600 см -1 (C=C растяжение ароматического кольца в лигнине) относится к ненасыщенным связям и ароматическим кольцам, присутствующим в лигнине [31].С повышением температуры вначале она немного увеличивается (но затем показывает лишь незначительные изменения, ). Изменения в этой области связаны с конденсацией лигнина за счет сопряженных карбонильных групп и карбоксилированием полисахаридов [32].

    Полоса при 1500 см -1 (C=C ароматические скелетные колебания растяжения бензольного кольца в лигнине) показывает слабое уменьшение с повышением температуры обработки и сдвиг к 1512 см -1 (). Эта полоса связана с гваяцильными и сирингильными звеньями лигнина древесины.Снижение поглощения при более высокой температуре связано с уменьшением метоксильных групп, потерей сирингильных звеньев или разрывом алифатических боковых цепей [21]. Некоторые авторы сообщают об увеличении поглощения около 1505 см -1 в термически обработанной древесине бука, тика и дуба [33]. Деметоксилирование при термической обработке подтверждается сдвигом максимума поглощения от 1505 см -1 до 1512 см -1 [34,35]. Эту тенденцию наблюдали и другие авторы [36,37].

    На полосах 1460 см -1 (асимметричные деформации С-Н в лигнине) и 1420 см -1 (ароматические скелетные колебания в лигнине с деформацией С-Н и углеводах) отмечено незначительное снижение (наиболее резко при 210 °С, ). Эти изменения были вызваны деградацией лигнина и отщеплением метоксильных групп при термообработке [16]. При термической обработке лигнина происходит отщепление воды и метанола с образованием сопряженных этиленовых связей [38]. Полосы при 1267 см -1 (С-О растяжение гваяцильного кольца) [18] и при 1219 см -1 (С-О растяжение сирингильного кольца) после начального увеличения незначительно уменьшаются на всех образцах ( ).Однако уменьшение интенсивности абсорбирующей полосы, соответствующее гваяциловой структуре, более мягкое, чем у сирингила. Наблюдаемый ход подтверждает предположение о том, что распад сирингильных звеньев происходит при более низкой температуре, чем гваяцил [30]. Согласно [39, 40], полосы находятся в области от 1190 до 950 см -1 и относятся к колебаниям С-О и С-Н, которые происходят от алифатических связей -СН 2 или фенола -ОН. Небольшое снижение поглощения в этой области указывало на постепенную деградацию метильных и гидроксильных групп [2].В нашем случае полоса при 1028 см -1 (метоксильные группы в лигнине) [41] постоянно уменьшалась (). Эта тенденция связана с частичным деметоксилированием лигнина и его постепенным сшиванием [28].

    3.1.2. FTIR-спектры комплекса холоцеллюлозы, выделенного из термообработанных образцов

    Холоцеллюлоза (гемицеллюлозы + целлюлоза) деградировала при термической обработке. Аналогично выделенному диоксановому лигнину, вокруг углеводного комплекса имеются яркие полосы около 3300 см -1 , 2890 см -1 и полоса в диапазоне от 1740 до 1725 см -1 .Полосы при 3338 и 2897 см -1 были увеличены в процессе термической модификации (). Этот эффект может быть обусловлен окислением и гидролизом ацетильных групп гемицеллюлоз [21].

    Полоса при 1732 см -1 () приписывается несопряженному карбонильному растяжению в гемицеллюлозах (валентное колебание С-О в ацетильных, карбонильных и карбоксильных группах) [42]. Постоянное снижение интенсивности сигнала наблюдалось вместе с повышением температуры обработки на всех образцах ().Это свидетельствует о том, что в гемицеллюлозе произошло расщепление ацетильных боковых цепей [43]. Снижение поглощения около 1740 см -1 может быть связано с уменьшением содержания гемицеллюлозы в термообработанной древесине. Аналогичные результаты были получены также в работах [10, 44] на термообработанных образцах. Озгенч и др. 2017 [30] обнаружили, что термическая обработка древесины вызывает деградацию гемицеллюлозы. Полоса при 1633 см -1 (сопряжение С-О в хинонах в сочетании с растяжением С=О в различных группах) [32,43] показывает плавное, хотя и небольшое уменьшение при термической обработке ().Эта тенденция может свидетельствовать о разрыве связей α-алкил-ариловый эфир [16]. Поглощение при 1600 см -1 и около 1500 см -1 имеют минимальное значение и постоянно уменьшаются, подтверждая незначительное содержание бензольных ядер в изолированной холоцеллюлозе (). Полосы около 1427 см -1 не показали существенных изменений в термообработанных образцах (кроме образца «210», ). Полоса поглощения при 1371 см -1 (изгиб CH 2 в целлюлозе и гемицеллюлозах) немного увеличилась у всех образцов (но наиболее значительно у образца, обработанного при 210 °С, ).Мы обнаружили увеличение интенсивности около 1318 см -1 (). Согласно [45,46], более высокая интенсивность подтверждает увеличение конденсированных структур.

    Полоса на 1241 см -1 (валентное колебание С-О в ксилоглюкане) указывает на постоянное уменьшение () высоты, что еще раз подтверждает существование более конденсированных структур [46]. Полоса при 1161 см -1 (колебания С-О-С в целлюлозе и гемицеллюлозах) [47] показывает небольшое увеличение, особенно при 210 °С, ().Такое поведение предполагает реакции дегидратации с образованием ковалентных межмолекулярных связей, т. е. поперечных связей, эфирными связями и постепенным разложением углеводов [25,48].

    Полосы на 1030 см −1 (C−O−C растяжение первичного спирта в целлюлозе и гемицеллюлозах) [45,49] и 897 см −1 (C 1 –H деформация глюкозного кольца в целлюлозе и гемицеллюлозы) [31,50] постоянно увеличивались (). Это подтверждает постепенные изменения в структуре целлюлозы.

    3.1.3. FTIR-спектры целлюлозы, выделенной из термообработанных образцов

    В начале необходимо учитывать тот факт, что в используемом методе целлюлозу получают не в чистом виде, а только в виде препарата с небольшой долей лигнина и гемицеллюлоз. Спектры FTIR целлюлозы слегка искажены полосами лигнина и гемицеллюлозы. Полоса около 3336 см -1 (внутримолекулярные водородные связи в целлюлозе) показывает постепенное снижение оптической плотности, причем наибольшее снижение наблюдается у образцов, модифицированных при максимальной температуре ().Это может быть связано с более низким содержанием гидроксильных групп как в холоцеллюлозе, так и в лигнине в результате процесса, используемого для выделения целлюлозы из образцов термообработанной древесины. В полосе 2894 см -1 (растяжение С-Н в метиленовых группах) наблюдалось медленное уменьшение значения оптической плотности (). Причиной снижения оптической плотности может быть деградация целлюлозы и увеличение ее кристаллической фракции [25].

    Полосы поглощения 1726 и 1643 см -1 имеют минимальную высоту в FTIR-спектре выделенной целлюлозы из термомодифицированной древесины ().Эти полосы связаны с гемицеллюлозным комплексом, а их уменьшение свидетельствует о разложении углеводных компонентов, оставшихся при экстракции целлюлозы из исходных образцов древесины.

    Полоса около 1429 см -1 (колебание С-Н в плоской целлюлозе) [51] показывает небольшое увеличение поглощения с повышением температуры (особенно у образца «210», ). Это может быть подтверждением увеличения количества кристаллической целлюлозы. Полоса поглощения при 1368 см -1 (изгиб СН 2 в целлюлозе и гемицеллюлозах), идентичная полосе при 1318 см -1 , немного уменьшилась, что подтверждает деградацию гемицеллюлоз ().Наоборот, поглощение полосы при 1259 см -1 несколько увеличилось, что может быть связано с остаточным лигнином, содержащимся в выделенной целлюлозе. Интенсивность при 1160 см -1 (колебания С-О-С в целлюлозе), а также при 1030 см -1 (связанная с деформациями целлюлозы) постепенно снижалась (), вероятно, в связи с началом процессов деградации целлюлозы.

    Полоса на 897 см -1 , которая характерна для валентных колебаний глюкозного кольца, немного уменьшалась при повышении температуры обработки ().Возможно, это связано с термической деструкцией гликозидных связей β –(1,4) [37]. Уменьшение поглощения в этой полосе указывает на уменьшение аморфной формы целлюлозы [52].

    3.2. Изменения макромолекулярных свойств лигнина и полисахаридов

    Лигнин является одним из наименее термически стабильных полимеров, и его относительное содержание увеличивается после термической обработки [53,54]. Однако структурные изменения в лигнине при модификации, такие как расщепление метоксильных групп и деполимеризация макромолекулы лигнина до соединений с более низкой молекулярной массой и последующая реполимеризация.Анализы SEC показывают (, ) небольшое снижение молекулярной массы лигнина до температуры 180 °C с последующим ее увеличением. Падение молекулярной массы происходит из-за расщепления различных связей C-O боковой цепи C3 и особенно эфирной связи β -O-4 [5]. Одновременно в реакции реконденсации участвуют реакционноспособные промежуточные частицы, такие как ионы карбония, которые могут образовываться при разрыве бензильной связи С-О [55].

    Молекулярно-массовое распределение лигнина древесины дуба до и после термической обработки.

    Таблица 1

    Результаты эксклюзионной хроматографии (ЭХ) лигнина древесины дуба до и после термической обработки a,b .


    (0,03)
    Т (°С) М нет М ш М г М Z + 1 PDI
    20 20 20 3974
    (19)
    9216
    (138)
    23 004
    (672)
    47401
    (1786)
    2.65
    (0,03)
    (0.03)
    160 2987
    (34)
    8477
    (22)
    23 838 (97) 54,001
    (310)
    2.84
    (0,03)
    180 27322 27322 2736
    (23)
    7650
    (24)
    24 899
    (644)
    63,155 9
    (1626)
    2.80
    (0,03)
    210 3021
    (46)
    8435
    (20)
    21 517
    (268)
    44 751
    (1075)
    2.79
    (0,05)

    Преобладание реакций разложения и конденсации зависит в основном от температуры и продолжительности термической обработки. При более низких температурах и/или более короткой модификации преобладают реакции разложения. Более высокие температуры и/или длительная обработка вызывают в основном реакции конденсации и увеличение молекулярной массы [56,57]. Наши результаты подтвердили, что деполимеризация, расщепление боковой цепи и реконденсация происходят во время воздействия тепла [13,58].

    В образцах холоцеллюлозы значительное снижение степени полимеризации (СП) происходит при 160 °C за счет одновременного расщепления более длинных цепей целлюлозы на более короткие цепи, подобные гемицеллюлозам (, ). Однако гемицеллюлозы деградировали быстрее, а снижение неглюкозных сахаридов наблюдалось в термически обработанной древесине дуба [4]. Этот процесс более выражен при температуре 180 °С, что приводит к снижению СП и увеличению полидисперсности. Помимо расщепления полисахаридных цепей, при 210 °С происходят реакции сшивки, с увеличением DP и полидисперсности ().Аналогичное явление наблюдалось при ускоренном старении газетной бумаги, содержащей около 12 % гемицеллюлозы [17]. Сшивание в термически разлагаемых целлюлозах может принимать две формы: образование водородных связей между соседними цепями или образование ковалентных мостиков, соединяющих цепи вместе. Эффект сшивания, особенно ковалентного сшивания, заключается в противодействии падению DP, возникающему из-за разрыва цепи посредством образования сети [59].

    Молекулярно-массовое распределение холоцеллюлозы древесины дуба до и после термической обработки.

    Таблица 2

    Результаты SEC холоцеллюлозы древесины дуба до и после термической обработки a,b .


    (51)
    (327)
    (12,292)
    Т (°С) М нет М ш М г М г + 1 ППД ДП
    20 +51097
    (542)
    212995
    (8405)
    461299
    (33735)
    699959
    (65649)
    4.17
    (0,18)
    1315
    (52)
    160 44400
    (577)
    186382
    (3793)
    487413
    (13473)
    817872
    (33397)
    4,20
    ( 0,09)
    1151
    (23)
    180 27524
    (353)
    146648
    (8298)
    640517
    (33698)
    1339376
    (61086)
    5,33
    (0,25)
    905
    (51)
    210 210 29 042
    (327)
    275 447
    (12 292)
    1 223 920
    (28 533)
    1 929 683
    (24,264)
    9.48
    (0,35)
    1700
    (76)

    Кроме целлюлозы, где СП снижается при температуре 210 °С, СП холоцеллюлозы увеличивается до СП ок. 1700 (, ).

    Целлюлоза относительно устойчива к термической обработке. Однако незначительная деградация происходит при относительно низких температурах [60], но не так сильно, как гемицеллюлозы. Результаты анализов SEC (, ) показывают, что температура 160 °С лишь незначительно влияет на длину цепи целлюлозы, а изменения степени полимеризации (СП) незначительны.При 180 °С происходит расщепление высокомолекулярных фракций целлюлозы и увеличение доли низкомолекулярных фракций. Этот эффект продолжается при 210 °С, при этом также расщепляются низкомолекулярные цепи, а СП на 20 % ниже, чем у необработанных образцов [61]. При повышенных температурах значительное количество уксусной кислоты высвобождается в результате деацетилирования гемицеллюлоз, что катализирует деполимеризацию менее упорядоченных углеводов, таких как гемицеллюлозы и аморфная целлюлоза [62,63]. Это вызывает уменьшение DP и увеличение кристалличности.

    Молекулярно-массовое распределение целлюлозы древесины дуба до и после термической обработки.

    Таблица 3

    Результаты SEC целлюлозы из древесины дуба до и после термической обработки a,b .


    (4984)
    (7)
    Т (°С) М нет М ш М г М г + 1 ППД ДП
    20 39375
    (1165)
    385896
    (2376)
    1150316
    (14034)
    1808690
    (26230)
    9.81
    (0,31)
    +2382
    (15)
    160 35634
    (438)
    384908
    (607)
    1130145
    (4320)
    1758540
    (18341)
    10,80
    ( 0,14)
    2376
    (4)
    180 30154
    (226)
    355894
    (одна тысяча девяносто-одна)
    11 12
    (8892)
    11,80
    (0,10)
    2197
    (7)
    210
    210 33560522 33522
    (232)
    306 850
    (2385)
    1 044 946
    (10 935)
    1 728 619
    (19 617)
    9.14
    (0,13)
    1894
    (15)

    Исследования энергии активации при термомодификации древесины

    E3S Web of Conferences 280 , 07009

    Юрий Цапко 1 ,2 * , Ольга Бондаренко 2 , Александра Горбачева 1 , Сергей Мазурчук 1 и Наталия Буйская 9

    1 Киевский национальный университет строительства и архитектуры, Научно-исследовательский институт вяжущих материалов и материалов, пр. Воздухофлотский, 31, г. Киев, 03037, Украина
    2 Национальный университет биоресурсов и природопользования Украины, ул. Героев Обороны, 15, г. Киев, 03041, Украина

    * Автор, ответственный за переписку: [email protected]

    Аннотация

    Анализ процесса термической модификации древесины, которая была модифицирована контролируемым процессом пиролиза при нагревании древесины (>180°С) в отсутствие кислорода, что вызывает некоторые химические изменения в химических структурах компонентов клеточных стенок ( лигнин, целлюлоза и гемицеллюлоза), долговечность. Доказано, что в процессе термической модификации происходит разложение гемицеллюлоз и аморфной части целлюлозы, в связи с чем значительно снижается количество веществ, являющихся средой для развития грибов в древесине.Кроме того, лигнин и образующийся псевдолигнин претерпевают процессы полимеризации и перераспределения объема клеток и придают клеточным стенкам большую плотность, твердость, повышают гидрофобность (водоотталкивание), снижая тем самым их способность к поглощению влаги и отечности. Полимеризованный лигнин заполняет внутреннюю полость клетки, образуя замкнутую пористую структуру с низкой способностью связывать воду. Установлено, что наиболее эффективным параметром для снижения таких веществ является температура и время воздействия.Приведены результаты термогравиметрических исследований, определена зависимость потери массы от температуры исследований, на основе которой рассчитывается энергия активации. Результаты определения энергии активации показывают, что для лиственных пород эта величина превышает более чем в 1,5 раза по сравнению с хвойными породами.

    Эта статья находится в открытом доступе и распространяется в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License 4.0, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

    Что такое террасная доска и сайдинг из термомодифицированной древесины?

    Существует множество видов термически модифицированной древесины. В целом процесс термической модификации делает древесину более стабильной, устойчивой к гниению и долговечной. Существует множество термически модифицированных пород древесины и различных процессов термической модификации. Термически модифицированная древесина — это экологически чистый вариант с высокими эксплуатационными характеристиками, который следует учитывать для проектов настила и сайдинга.

    Является ли древесина, высушенная в печи, такой же, как термически модифицированная древесина?
    Древесина, высушенная в печи, не является термически модифицированной древесиной.Его просто высушивают в печи до определенного уровня влажности, чтобы он лучше работал при окончательном использовании. Правильная сушка в печи с соответствующим графиком сушки не изменяет клеточную структуру древесины, а только содержание влаги.
    Например, деревянные полы для внутренних помещений обычно сушат в печи до содержания влаги от 5% до 8%. Это помогает древесине быстрее акклиматизироваться в помещении с меньшим расширением и сжатием. Точно так же древесина для наружных работ часто высушивается в печи до содержания влаги от 12% до 14%.Это помогает внешней древесине быстрее адаптироваться к внешним условиям окружающей среды.

    Что такое термически модифицированная древесина?
    Термическая модификация — это научный процесс, который изменяет характеристики, химический состав, структуру и характеристики древесины на клеточном уровне. Термическая модификация — это не то же самое, что сушка в печи. Термически модифицированная древесина подвергается перегреву при гораздо более высоких температурах, чем древесина, высушенная в печи, строго контролируемым образом.
    С точки зрения производительности, самые большие основные изменения во всех термически модифицированных породах древесины: а.) древесина становится гораздо более стабильной, б) становится несколько более хрупкой, чем немодифицированная древесина того же вида, и в) процесс «варит» и химически изменяет сахара в древесине, делая модифицированную древесину более устойчивой к гниению.

    В чем преимущество термомодифицированной древесины?
    Процесс термической модификации помогает стабилизировать древесину. Под «стабилизацией» подразумевается, что древесина менее подвержена усадке, сезонному расширению и усадке. Это особенно важно для наружных работ по дереву.Более устойчивый внешний настил или сайдинг означает меньше движений для вас. И это приводит к более эффективной внешней палубе или сайдингу.
    Другим значительным преимуществом является то, что процесс термической модификации «вываривает» сахара. Это убирает источник пищи для многих видов плесени, грибков и насекомых. Для вас это означает доску, которая более устойчива к насекомым и гниению и с меньшей вероятностью гниет.

    Какой процесс термической модификации лучше всего?
    Различные методы и процессы термической модификации значительно различаются.В некоторых процессах термической модификации используется только тепло. Это рискованно, потому что термически модифицированная древесина, полученная этим методом, часто приводит к более «хрустящей» древесине, которая более склонна к расщеплению на концах. «Слишком быстрое приготовление» древесины также приводит к снижению качества конечного продукта.
    Процесс ThermoWood® представляет собой запатентованный метод термической модификации древесины. После нескольких десятилетий испытаний различных пород древесины процесс ThermoWood, как правило, считается лучшим методом термической модификации древесины, как мягкой, так и лиственной.ThermoWood производится путем добавления тепла и воды только к древесине, без химических веществ или токсинов. Вода предохраняет древесину от слишком быстрого высыхания и обеспечивает более высокое качество конечного продукта.

    Какие породы древесины можно термически модифицировать?
    Различные породы дерева могут подвергаться термической модификации. Их производительность будет варьироваться в зависимости от вида и метода термической модификации. Например, когда процесс ThermoWood был первоначально разработан в Финляндии, они использовали местную хвойную древесину как по экологическим, так и по экономическим причинам.
    Большое количество возобновляемой хвойной древесины ели и сосны было легко доступно на месте, а стоимость материалов и транспортные расходы были ниже. Некоторые из пород мягкой древесины, которые можно улучшить с помощью термической модификации: сосна, ель, лиственница, пихта и болиголов.
    За прошедшие годы были испытаны дополнительные породы древесины, в том числе лиственные, и процессы и методы для каждой из них постоянно совершенствовались. Каждая порода древесины имеет определенный «рецепт» и формулу для достижения наилучших результатов.Некоторые из пород лиственных пород, которые были протестированы и хорошо себя зарекомендовали, включают американский ясень, тюльпанное дерево, ироко и красный дуб.

    Что делает термически модифицированную древесину хорошим вариантом для облицовки?
    Поскольку термически модифицированная древесина расширяется и сжимается меньше, чем обычная древесина, она является очень прочным вариантом деревянного сайдинга. Термически модифицированный деревянный сайдинг можно использовать в качестве сайдингового профиля T&G (шпунт и паз). Термически модифицированная древесина также исключительно хорошо работает в качестве защиты от дождя, такой как система Climate-Shield.

    Можно ли использовать термически модифицированную древесину для настила?
    Преимуществом террасной доски из термомодифицированной древесины является ее стабильность и устойчивость к гниению. Поскольку настил более стабилен, он меньше расширяется и сжимается во время влажных и сухих сезонных циклов. Это помогает настилу «стоять на месте» и меньше двигаться.

    Поскольку сахар «вываривается» из древесины в процессе термической модификации, террасная доска более устойчива к насекомым, грибкам и плесени. Вот почему террасная доска из термически модифицированной древесины с меньшей вероятностью гниет и служит намного дольше, чем оригинальная древесина.Единственным незначительным недостатком термически модифицированного настила является то, что этот процесс делает древесину несколько более хрупкой (примерно на 20%), чем исходная древесина. Хорошей новостью является то, что модифицированная древесина все еще довольно прочная, особенно террасная доска из термически модифицированной древесины твердых пород.

    Нравится:

    Нравится Загрузка…

    Родственные

    Вопросы и ответы: Большие зазоры, термомодифицированная древесина, повторное покрытие

    Основная модификация

    Я слышал, как кто-то говорил о термически модифицированном деревянном полу.Что это?

    Кевин ДеМарс, директор компании Thermory USA в Уилметте, штат Иллинойс, отвечает:

    Изделия из термомодифицированной древесины уже более 20 лет широко используются в Германии, Австрии, Норвегии, Швейцарии, Японии и Италии для внутренних и наружных работ. Однако не все производители термодревесины одинаковы, поскольку этот процесс чрезвычайно сложен в освоении.

    Термическая модификация, разработанная и усовершенствованная в Европе, представляет собой высокотехнологичный контролируемый компьютером процесс, осуществляемый в специально разработанных высокотемпературных печах.Используются только тепло и пар, а не химикаты, что делает процесс экологичным. Он производит материал с выдающейся размерной стабильностью и устойчивостью к гниению из-за того, как он изменяет клеточную структуру древесины. У клеток в древесине, транспортирующих воду, эта способность снижена. Содержание сахара в клетках — источник пищи для плесени и грибков — также снижается.

    Кроме того, цвет дерева трансформируется, и этот цвет распространяется по всей толщине каждой доски. Цвет «среднеобработанной» древесины варьируется от светлого до золотисто-коричневого, в то время как «интенсивно обработанная» древесина имеет шоколадно-коричневый цвет.Из-за своей стабильности и изменения цвета термически модифицированные продукты считаются экологически чистой альтернативой искусственным и экзотическим продуктам.

    При укладке этого деревянного пола по-прежнему требуется здравый смысл, так как защита от влаги имеет решающее значение для успешной работы. Установка может потребовать особой осторожности, потому что древесина может быть слегка хрупкой (с плохими термически модифицированными материалами будет практически невозможно работать). Правильно модифицированная древесина не меняет твердость, поэтому шлифовка не должна измениться, хотя пыль имеет консистенцию порошка.Термически модифицированная древесина принимает пятна и отделку так же легко, как и продукты, высушенные в обычной печи.

    Постоянные пробелы?

    Мне позвонила клиентка, расстроенная тем, что ее твердый пол, который я установил прошлым летом, этой осенью имел большие щели, и теперь они становятся еще хуже. Пройдут ли зазоры весной?

    Расти Суиндолл, помощник директора по техническому обучению в Национальной ассоциации деревянных полов, отвечает:

    Попытка заполнить большие щели деревянного пола наполнителем просто приведет к растрескиванию и выпадению наполнителя.Будут ли зазоры исчезать сезонно (то, что мы называем «нормальными» зазорами), зависит от того, какой была влажность древесины при ее установке по сравнению с нормальными условиями жизни в доме. Деревянные полы следует укладывать, когда их влажность близка к равновесной влажности для условий, в которых древесина будет находиться в доме круглый год. Если при укладке в напольном покрытии было слишком много влаги — может быть, оно поступило от производителя с высоким МС, или впитало влагу при транспортировке, или допустили посадку на работе с повышенной влажностью, — а в доме нет обычно имеют такие условия с высокой влажностью, зазоры не исчезнут.Например, если пол был уложен с 15-процентной МС, а дом обслуживается в условиях, близких к типичным 6-9-процентным МС, ширина этого пола не вернется к той ширине, которая была при его укладке.

    Подобные вопросы действительно возникают у установщиков, понимающих, что такое «акклиматизация». «Акклиматизированный» и готовый к укладке деревянный пол означает, что содержание влаги в настиле и черновом полу находится в пределах четырех процентных пунктов от уровня чернового пола (для полосы) и двух процентов (для доски), когда дом находится в нормальных условиях жизни.Единственный способ узнать это — использовать влагомер!

    Если щели не закрываются в нормальных условиях летом и это неприемлемо, у вас не так много вариантов. Слишком широкие зазоры не будут удерживать наполнитель, и, возможно, придется заменить напольное покрытие.

    Предварительно обработанная шлифовка

    У меня есть клиент с готовым полом, и он хочет изменить цвет морилки. Есть ли что-то, о чем я должен знать при повторной шлифовке?

    Джон Дюпра, вице-президент склада установщиков в Рочестере, Северная Каролина.Ю., ответы:

    Первый шаг при любой повторной шлифовке, будь то сплошной или инженерный пол, — это проверка слоя износа. Осталось ли достаточно древесины, чтобы отшлифовать его? Это зависит от состояния пола, большой машины и используемого абразива, а также от навыков оператора. В общем, около 2 миллиметров — это абсолютный минимум, чтобы даже подумать о повторной шлифовке.

    {rblink 2331}Далее вам нужно подумать о последовательности шлифовки. Большинство современных напольных покрытий заводского изготовления имеют очень твердую отделку: на них несколько раз наносили покрытие, они подвергались УФ-отверждению в идеальных заводских условиях и обычно содержат оксид алюминия, который очень трудно отшлифовать.Я предлагаю провести пробную шлифовку на полу с обычной абразивной зернистостью, такой как 36. Если она не режет пол так, как вы ожидаете, вы, вероятно, имеете дело с одним из этих твердых покрытий. В этом случае я предлагаю начать с более мелкой зернистости, такой как 80. Использование ее в качестве первой зернистости повредит структурную целостность отделки. Как только это будет сделано, вы можете вернуться к более низкому зерну и отшлифовать до голого дерева.

    Этот прием противоречит здравому смыслу, но я иногда использую аналогию с глыбой льда.Если вы используете большой молоток, чтобы ударить по блоку льда, он, вероятно, отскочит, но если вы используете маленькую ледоруб, чтобы создать трещины по всему блоку, большой молоток затем разобьет его. Частицы на вашей абразивной работе с отделкой из оксида алюминия действуют почти так же.

     

     

     

     

    %PDF-1.4 % 1790 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 1790 98 0000000016 00000 н 0000003706 00000 н 0000003876 00000 н 0000004411 00000 н 0000004567 00000 н 0000004712 00000 н 0000005464 00000 н 0000006133 00000 н 0000006248 00000 н 0000006361 00000 н 0000006638 00000 н 0000007236 00000 н 0000007265 00000 н 0000007933 00000 н 0000008849 00000 н 0000009664 00000 н 0000010475 00000 н 0000011231 00000 н 0000011383 00000 н 0000011832 00000 н 0000012112 00000 н 0000012583 00000 н 0000013024 00000 н 0000013053 00000 н 0000013868 00000 н 0000014581 00000 н 0000015348 00000 н 0000015871 00000 н 0000016501 00000 н 0000016870 00000 н 0000017444 00000 н 0000043440 00000 н 0000043511 00000 н 0000081107 00000 н 0000098610 00000 н 0000098881 00000 н 0000099223 00000 н 0000099663 00000 н 0000099895 00000 н 0000099979 00000 н 0000100045 00000 н 0000100159 00000 н 0000128524 00000 н 0000128775 00000 н 0000128887 00000 н 0000128967 00000 н 0000129043 00000 н 0000129100 00000 н 0000129251 00000 н 0000129322 00000 н 0000129419 00000 н 0000150746 00000 н 0000151042 00000 н 0000151388 00000 н 0000151499 00000 н 0000151598 00000 н 0000151678 00000 н 0000151777 00000 н 0000151926 00000 н 0000152395 00000 н 0000152827 00000 н 0000152926 00000 н 0000153075 00000 н 0000197957 00000 н 0000198036 00000 н 0000198231 00000 н 0000198549 00000 н 0000198835 00000 н 0000199457 00000 н 0000199536 00000 н 0000199725 00000 н 0000200373 00000 н 0000200813 00000 н 0000201111 00000 н 0000201229 00000 н 0000201286 00000 н 0000201605 00000 н 0000201684 00000 н 0000201835 00000 н 0000202000 00000 н 0000202080 00000 н 0000202156 00000 н 0000202236 00000 н 0000202315 00000 н 0000202634 00000 н 0000202691 00000 н 0000202809 00000 н 0000202880 00000 н 0000202968 00000 н 0000213522 00000 н 0000213823 00000 н 0000214024 00000 н 0000214053 00000 н 0000214369 00000 н 0000237992 00000 н 0000238277 00000 н 0000003492 00000 н 0000002305 00000 н трейлер ]/Предыдущая 966922/XRefStm 3492>> startxref 0 %%EOF 1887 0 объект >поток чч[PUǿsrQȽ톦m.RƺʌB[B)iZ @ZZʥjRq:3`}p|8>ig x2;g;;g7

    Химические, термические и другие процессы: Hill, Callum A.S.: 9780470021729: Amazon.com: Books

    Эта книга посвящена исключительно модификация древесины, хотя многие из этих процессов являются общими и могут применяться к другим лигноцеллюлозным материалам. За последнее десятилетие произошло много быстрых изменений в модификации древесины, и, в частности, был достигнут значительный прогресс в коммерциализации технологий. Рассматриваемые темы включают:
    • Использование древесины в 21 веке
    • Модификация свойств древесины
    • Химическая модификация древесины: уксусный ангидрид Модификация и реакция с другими химическими веществами
    • Термическая модификация древесины
    • Модификация поверхности
    • Модификация пропитки
    • Коммерциализация модификации древесины
    • Вопросы охраны окружающей среды и будущие разработки

    Это первый случай, когда книга охватывает все технологии модификации древесины в одном тексте.Хотя книга охватывает основные результаты исследований в области модификации древесины, она также рассматривает модификацию древесины в контексте и дополнительно рассматривает аспекты коммерциализации и воздействия на окружающую среду.

    Эта книга очень своевременна, потому что в настоящее время модификация древесины претерпевает значительные изменения, отчасти вызванные экологическими проблемами, связанными с использованием древесины, обработанной определенными консервантами. За последнее десятилетие был проявлен значительный коммерческий интерес к модификации древесины, и в настоящее время активно продаются продукты, основанные на термической модификации и фурфурилировании.В ближайшие несколько лет произойдет коммерциализация ацетилирования и модификации пропитки. Это новая отрасль, но с огромным потенциалом.

    Эта книга будет полезна всем, кто интересуется модификацией древесины, в том числе исследователям, технологам и специалистам, работающим в области науки о древесине и деревообработке, защите древесины, а также специалистам в целлюлозно-бумажной промышленности, а также тем, кто интересуется разработка возобновляемых материалов.

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.