Ремонт дома

Подготовлено компанией Research. Techart

Что такое термодерево?

Термодревесина (термически обработанная древесина, термически модифицированная древесина, термодерево, ТМД, Thermally modified timber, TMT, Thermally modified wood, TMW) – древесина, прошедшая термическую обработку при высоких температурах (от 180°С). Главная особенность термодревесины как конечного продукта заключается в сочетании высоких физико-механических свойств, схожих со свойствами химически модифицированной древесины, и экологичности натуральной древесины.

Технологию термообработки древесины на научной основе начали исследовать в 30-е годы XX века в Германии, затем в 40-е – в США. Новейшие исследования были проведены в 90-е годы в Финляндии, Франции, Нидерландах, Италии, Германии. В результате было установлено, что при воздействии на древесину температуры 180-230°С в ее биологическом составе происходят необратимые изменения, влияющие на свойства конечного продукта.

Первые пилотные производства термодеревесины были организованы в Финляндии в начале 90-х годов прошлого века. Начиная с этого момента, Финляндия считается признанным лидером исследований в этой области, а также крупнейшим мировым производителем инновационного материала. Через некоторое время активность на рынке проявили деревообработчики из Германии, Франции, Нидерландов, России. Отсутствие тесного взаимодействия привело к тому, что в этих странах технологии производства развивались относительно независимо. На сегодняшний день в Европе, по некоторым оценкам, насчитывается около 10 патентованных процессов термообработки. Проникновение материала в Северную Америку осуществлялось путем покупки патентов у европейских производителей.

Наиболее распространенной в мире является финская технология ThermoWood, и иногда под термином «thermowood» (дословный перевод, англ. – «термодревесина») ошибочно понимают весь спектр технологий термической обработки древесины. Кроме того, процесс ThermoWood отличается методической поддержкой, которую оказывает Международная ассоциация ThermoWood (International ThermoWood Association, Финляндия, www. thermowood. fi).

Физико-механические свойства термодерева

При термообработке происходит изменение клеточного строения древесины, что приводит к модификации ее свойств. Для древесных материалов наиболее важными являются следующие характеристики:

• Долговечность. Тесты в лабораторных условиях показали, что термообработка существенно (в 15-25 раз) повышает биологическую долговечность материала (устойчивость к биологическим поражениям). За счет высоких температур обработки в древесине разлагаются полисахариды, что на фоне низкой равновесной влажности устраняет условия для возникновения и размножения грибка и микроорганизмов.
• Размерная стабильность. Тангенциальная и радиальная стабильность по окончании процесса обработки улучшается в 10-15 раз. Термодревесина обладает стабильностью размеров при перепадах влажности и температуры окружающей среды.
• Гигроскопичность. Термообработка приводит к уменьшению равновесной влажности материала в среднем на 40-50% по отношению к необработанному дереву и существенно уменьшает проникновение воды (в 3-5 раз). Сброс избыточной влажности у термообработанного дерева происходит в десятки раз быстрее, чем у обычного. При сверхдлительном воздействии влаги изменение геометрических размеров термообработанного дерева в 3-4 раза ниже, чем необработанного. Поверхность термодревесины не пористая, а плотная, что снижает его способность впитывать влагу из воздуха.
• Теплопроводность. У термодревесины этот показатель ниже на 20-25% по сравнению с необработанным деревом.

Термическая модификация негативно влияет на следующие свойства:

• Плотность. Испытания показывают, что термообработка древесины уменьшает плотность на 5-10% за счет уменьшения равновесной влажности древесины и высвобождения связанной на химическом уровне воды. Стоит отметить, что основным фактором, влияющим на прочность, является порода древесины; уменьшение этого показателя во время термической обработки не может иметь решающего значения.
• Прочность на изгиб. Прочность древесины в общем случае коррелирует с ее плотностью. В результате термической модификации заметно ухудшается прочность на изгиб, при этом потеря достигает 20-40%. Этот факт приводит к ограничению сфер применения термодревесины.

Независимые исследования, проведенные в шведском университете Lulea University of Technology (www. ltu. se), показали, что влияние процесса модификации (процесс Thermowood, T=200°C) на физико-механические характеристики зависит от породы древесины. В частности, результаты испытаний свидетельствуют о большей потери прочности у твердых пород древесины по сравнению с мягкими породами.

Преимущества и недостатки

Преимущества

1.Высокие физико-механические и эксплуатационные характеристики. С практической точки это означает:

• Расширение сфер применения древесины.
• Экономия защитных средств, которые используются совместно с необработанной древесиной.
• Возможность предоставления длительной гарантии на древесные изделия без каких-либо дополнительных условий (например, таких как необходимость правильного ухода и регулярной обработки химическими составами). Некоторые европейские и российские производители уже сегодня предлагают гарантию на свои продукты в течение 25-30 лет.

2.Эстетичный внешний вид. Процесс термообработки заметно улучшает эстетическую ценность дерева, придавая материалу вид древесины, подвергнувшейся долговременному старению (более 100 лет). После модификации проявляется древесная текстура. Оттенок, приобретаемый материалом, вызван не тонировкой, а изменением в самой структуре древесины. Цвет однороден по всему сечению. Основным результатом обработки с этой точки зрения является придание недорогим сортам древесины внешнего вида ценных пород.

На рисунках ниже представлены образцы термически обработанной сосны. Температура обработки составляла слева-направо 70°С, 100°С-240°С (с интервалом в 20°С). Рисунок слева представляет вид древесины непосредственно после проведенной обработки, а справа – по истечении шести месяцев эксплуатации материала на открытом воздухе.

Лучшего результата сохранности термически обработанной древесины можно добиться, если использовать специальные защитные составы.

3.Экологичность материалов. Термодревесина является экологически чистым и нейтральным по отношению к организму человека материалом. Этот факт играет большую роль для людей, подверженных различным аллергическим реакциям. Экологичность материалов позволяет утилизировать их по окончании процесса эксплуатации. В отличие от химически обработанной древесины, которую обычно сдают на свалку, термодревесина может быть использована в качестве топлива.

Недостатки

1. Термодревесина обладает повышенной хрупкостью, поэтому требует внимательного отношения как в процессе производства, так и в процессе эксплуатации. Снижение прочности на изгиб ограничивает применение термодревесины в качестве материала несущих конструкций в строительстве.
2. В настоящее время не разработаны технологии термообработки древесины для эффективного использования материалов в случаях контакта с землей. Термодревесину в большинстве случаев нельзя заглублять в грунт.
3. Как и большинство природных материалов, термообработанная древесина подвержена влиянию ультрафиолетовых лучей. В результате продолжительного нахождения под воздействием прямых солнечных лучей цвет постепенно меняется от коричневого к коричневому с сероватым оттенком. Ультрафиолетовое излучение также может привести к появлению маленьких поверхностных трещин, если древесина не была покрыта лаком или краской. Чтобы избежать этого, рекомендуется использовать обычные пигментные поверхностные средства защиты от ультрафиолетовых лучей.
4. Механическая обработка термически модифицированной древесины приводит к образованию древесной пыли, вредной для дыхания человека.
5. Отдельным видам термодревесины (в том числе Thermowood) присущ запах горелого дерева. Его выветривание может занять несколько месяцев.
6. Значительная стоимость термодревесины, которая относится к материалам премиум-класса. Производители стараются подчеркнуть, что высокая цена термодревесины оправдана последующей экономией при эксплуатации (не требуется нанесения покрытий, переборки фасадов и т. п.). Однако при текущих ценах на российском рынке термодревесины, особенно в сравнении со стоимостью товаров-заменителей, эти аргументы можно считать малообоснованными.
7. С точки зрения маркетинга, недостаток термодревесины заключается в том, что даже профессионалам часто сложно отличить термодревесину от обычной древесины дорогих пород или древесины, пропитанной специальными составами. Этот факт является препятствием к распространению материала на строительных рынках и строительных магазинах формата DIY («сделай сам»).
8. Отсутствие единых стандартов качества термодревесины.

Области применения

Обширность сферы применения термодревесины обусловлена тремя основными свойствами материала: долговечностью, низкой гигроскопичностью и размерной стабильностью. Важно отметить, что в некоторых областях уникальным становится сочетание нескольких или всех перечисленных свойств.

Рассмотрим отдельные области применения термодревесины:

1.Конструкционный материал для уличного применения.
Термообработанная древесина, благодаря устойчивости к атмосферным воздействиям, подходит для уличных конструкций, ландшафтного дизайна, строительства мостов, причалов, облицовки водных каналов.

2.Внешняя отделка фасадов.
Одна из наиболее популярных сфер применения термодревесины в Европе – облицовка фасадов зданий, в том числе в составе готовых панелей в деревянном домостроении.

3.Внутренняя отделка.
Вследствие эстетичности внешнего вида данный материал часто используется дизайнерами для внутренней отделки. Из термодревесины изготавливают деревянные плитки для санузлов и кухонь, которые могут стать хорошей альтернативой холодной кафельной плитке. Материал используется также для изготовления цельных ванных и раковин, для комплексной внутренней отделки саун.

4.Производство мебели.
Стабильность геометрических размеров и устойчивость ко внешней среде способствует использованию термодревесины в производстве мебели, оконных рам, дверей, паркетных полов, декинга.

Потенциальная сфера применения термодревесины так же обширна, как и сфера применения обычной древесины: из термодревесины могут изготавливаться комплектующие, музыкальные инструменты, домашние принадлежности, малые архитектурные формы, садово-парковые конструкции и т. п.

В настоящее время одной из приоритетных областей научных исследований является использование термодревесины в качестве материала несущих конструкций. В частности, решение найдено в виде композитного клееного бруса («клееный термобрус»), объединяющего ламели из модифицированной и обычной древесины. Функции термодревесины заключаются в поддержании стабильности размеров и противодействии внешней среде, а центральные ламели из необработанного материала служат для придания необходимой прочности. Помимо клееного бруса на рынке присутствует и другой конструкционный материал – термически обработанный массивный (профилированный) брус.

Статья подготовлена аналитическим агентством Research. Techart
с использованием данных обзора рынка термодревесины