ОПИСАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ И РОССИЙСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ИЗУЧЕНИЮ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ, ПОДВЕРГНУТОЙ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКЕ ПО СРАВНЕНИЮ С НЕОБРАБОТАННОЙ ДРЕВЕСИНОЙ



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

ОПИСАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ И РОССИЙСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ИЗУЧЕНИЮ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ, ПОДВЕРГНУТОЙ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКЕ ПО СРАВНЕНИЮ С НЕОБРАБОТАННОЙ ДРЕВЕСИНОЙ



ОПИСАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ И РОССИЙСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ИЗУЧЕНИЮ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ, ПОДВЕРГНУТОЙ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКЕ ПО СРАВНЕНИЮ С НЕОБРАБОТАННОЙ ДРЕВЕСИНОЙ

Содержание

· Об изучении свойств термообработки древесины в Европе.

· Описание двух экспериментов по влагопоглощению и измерению размерной стабильности образцов (г. Пущино, Московская обл.)

· Измерение равновесной влажности образцов.

· Описание экспериментов по изучению стойкости термообработанной древесины к биологическим поражениям (Центр технической древесины и мебели, г. Париж, Горный институт, Сан-Этьен)

Лабораторные исследования свойств термообработанной древесины.

 

Технология термообработки древесины используется в промышленном масштабе сравнительно недавно (с середины 90-х годов), поэтому исследования свойств термообработанной древесины в европейских странах особенно активно проводились в конце 09-х годов. Эти исследования были подробно представлены в докладе Еврокомиссии в 2001 году на симпозиуме по термообработке в г. Антибы (Франция). С текстом доклада можно ознакомиться на сайте www.west-wood.ru (по ссылке).

 

В докладе подробно рассмотрены 4 основных способа термообработки, применяемые в мире – финское термодерево, французская ретификация (плюс второй способ Буа пердюр), голландская Плато и немецкая обработка горячим маслом. Общее в этих способах то, что древесина подвергается нагреву до температур более 200 градусов Цельсия в средах с ограниченным доступом кислорода. В результате в древесине происходят изменения на молекулярном уровне, что приводит к изменению свойств такой древесины, которые подробно исследовались в различных европейских лабораториях.

 

Основные исследования касались измерений поглощения воды термообработанным и обычным деревом, равновесной влажности, изменений размеров древесины, исследования механических свойств, прочности, твердости, исследования влияния воздействия различных грибков и культур, приводящих к гниению обычного дерева, подробные исследования по особенностям механической обработки, покраски, склеиванию, вплоть до поведения термообработанной древесины в агрессивных средах (например, в морской воде).

 

В результате в настоящее время можно с уверенностью сказать, что опираясь на этих исследования можно достаточно точно предсказывать свойства, способы обработки и поведение различных изделий из термообработанной древесины для проведения их дальнейших сертификаций с целью их продвижения на рынке.

 

 

Экспресс-исследование свойств термообработанной древесины.

Для того чтобы без сложных лабораторных исследований для себя убедиться в трех основных свойствах термообработанной древесины (уменьшение поглощения влаги, стабильность размеров и устойчивость к гниению) достаточно провести простой эксперимент с погружением образца термообработанной древесины в емкость с водой и измерить его вес и размеры до и после погружения (для правильного эксперимента образец нужно держать в воде 5-7 суток и затем примерно столько же времени дать ему высохнуть при комнатной температуре). Результаты можно сравнить с аналогичными измерениями для такого же образца из древесины, не подвергнутой обработке. Если поместить образцы (обработанный и необработанный) в разные емкости с водой, то уже через 2-3 дня можно заметить, что вода, в которой находится обычное дерево заметно помутнела, а к концу эксперимента и вовсе в ней может завестись плесень, при этом вода, в которой находится термообработанный образец сохранит свою абсолютную прозрачность и к концу «эксперимента».

 

Пример результатов одного из таких экспериментов представлен на графике.

 

 


Состояние воды через 1 неделю (справа – вода, в которой находился термообработанный образец)

 


Термообработанное дерево набирает воду в 3-4 раза меньше, чем нетермообработанное.

Сброс избыточной влажности у термообработанного дерева происходит в десятки раз быстрее, чем у нетермообработанного.

Набирая воду, термообработанное дерево набухает и увеличивает свои объемы в 6-10 раз меньше, чем нетермообработанное.

При высыхании термообработанное дерево быстро восстанавливает свои первоначальные размеры.

5. Даже находясь при длительном воздействии воды, термообработанное дерево сохраняет максимальную влажность 8-10%, что соответствует влажности обычного сухого дерева.

При сверх-длительном воздействии влаги термообработанное дерево изменяет свои размеры в 3-4 раза меньше, чем нетермообработанное, при этом не гниет и не теряет свой внешний вид.

Благодаря тому, что поверхность термообработанного дерева не пористая, а плотная, то это существенно снижает способность термообработанного дерева впитывать влагу из воздуха, т.е. термообработанное дерево обладает способностью отталкивать воду без дополнительной обработки.


ЭКСПЕРИМЕНТ № 3

ЭКСПЕРИМЕНТ № 4

Резюме

 

Тесты проводились на трех основных видах древесины (тополь, пихта, ель). Пробные образцы древесины, термообработанной 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.

 

1. Введение

 

Процедура ретификации древесины была разработана Горным институтом в Сан-Этьен в течение десяти последних лет. Она представляет собой термическую обработку при 200º - 260º С в ненасыщенной кислородом атмосфере. Обработка объединяет цепь физических, механических и химических преобразований древесины, придающих обрабатываемому материалу уникальную долговечность.

Древесина представляет собой сложный материал по разнородности своих элементов, их анизотропности, гидроскопичности и биологическим характеристикам. При специальной термической обработке, ретификации, которая заключается в облегченном низкотемпературном пиролизе (200º - 260º С), ее способность к абсорбации влаги значительно снижается, улучшается стабильность объемов и повышается сопротивляемость к поражению микроорганизмами.

Определение «ретифированная древесина» подразумевает материал, получившийся в результате ретификации натуральной древесины, то есть в результате химической трансформации (создание новых связей) на молекулярном уровне: компоненты древесины кристаллируются. Этот термический процесс протекает в специфических условиях давления, температуры и при точно заданном уровне температуры.

 

  1. Исследование физико-химических процессов ретификации.

 

Во время высокотемпературной обработки, часть воды, находящейся в древесине экстрагируется. В этих условиях и в инертной атмосфере выделяются моноксиды и диоксиды углерода, что приводит к изменению составляющих древесины. Это сложный и многогранный процесс термической обработки древесины, который приводит к многочисленным реакциям, проходящим на разных этапах обработки. Тем не менее, реальный контроль за температурой, длительностью, давлением газа и атмосферой охлаждения облегчает реакцию термоконденсации определенных компонентов внутренней структуры древесины без потери главных составляющих (целлюлозы и лигнина).

Хорошо известно, что древесина состоит из целлюлозы, лигнина и полуцеллюлозных остатков. Другие составляющие присутствуют в малых количествах по сравнению с вышеуказанными основными. Легнин, в меньшей степени, целлюлоза и полуцеллюлозные остатки представляют собой сложные полимеры с хрупкими химическими связями, разрушающимися при температуре 250º С.

Результаты анализов над ретифированной и натуральной древесиной представлены в таблице 1.

 

Таблица 1: Физико-химический анализ натуральной и ретифированной древесины:

Пихта Натуральный Обработка 1 Обработка 2
Простой анализ С% О% Н%   49,06 44,96 6,22   53,62 40,44 5,93   54,34 39,29 5,91
Остатки 8,51 14,97 8,4
Лигнин 23,93 32,69 39,07
Пентозан 8,76 2,9 2,56

 

Ель Натуральный Обработка 1 Обработка 2
Простой анализ С% О% Н%   50,47 43,85 6,21   53,62 40,06 5,88   55,10 38,40 5,82
Остатки 14,72 12,70 8,02
Лигнин 26,06 34,97 40,59
Пентозан 8,48 3,81 2,49

 

Тополь Натуральный Обработка 1 Обработка 2
Простой анализ С% О% Н%   47,47 46,83 6,26      
Остатки 2,63 4,89 9,21
Лигнин 20,53 36,2 25,44
Пентозан 17,25 16,28 11,54

 

Эти результаты подчеркивают следующее:

Основной состав сильно варьируется в зависимости от длительности обработки. Ясно видно, что при термической обработке древесина подвергается химическим трансформациям: содержание кислорода и водорода резко уменьшается, по сравнению с углеродом. Эта трансформация лигно-целлюлозных материалов приводит к изменению определенных характеристик. Древесина становиться намного более влагоустойчивой, во время первых минут ретифирования материал отдает 4% влаги во внешнюю атмосферу. Сокращение веса объясняется тем, что вода, содержащаяся в трещинах производных пентозана (полуцеллюлозе) обеспечивает стабильность размеров.

 

Таблица 2 предлагает сравнение максимального процентного изменения по глубине, радиусу, касательной и объему между ретифированной и натуральной древесиной.

 

Таблица 2 . Среднее отношение замеров ретифированной и натуральной древисины.

 

  Процентное отношение
Пихта Радиальный Касательный Объемный
Натуральная 5,46 11,17 17,60
Обработка 1 1,99 3,51 5,79
Обработка 2 1,73 2,84 4,81

 

  Процентное отношение
Ель Радиальный Касательный Объемный
Натуральная 2,47 7,05 10,51
Обработка 1 1,44 5,68
Обработка 2 1,09 2,66 3,95

 

  Процентное отношение
Тополь Радиальный Касательный Объемный
Натуральная 5,3 11,22 17,75
Обработка 2,47 4,69 7,49

Стабильность размеров появляется благодаря полимерам фурфурала, получившимся в результате разрушения сахаров, которые менее гидроскопичные, чем гемоцеллюлоза.

 

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

 

Заключение

Ретификация придает обработанной древесине необычайную устойчивость к биологическим поражениям. Низкий уровень влажности всех образцов ретифированной древесины повлиял на улучшение этой характеристики, так как уровень абсорбции воды древесиной значительно снижается. Несмотря на то, что уменьшается содержание гемоцеллюлозы, возможности для развития разрушительных процессов намного меньше, чем в натуральной древесине.

 

Это увеличение долговечности становиться возможным из-за химических и физических изменений древесины во время обработки. Это говорит о том, что новый материал обладает интересными качествами.

 

После обработки древесины устойчивость древесины к биологическим поражениям становиться выше в 10-15 раз. Это открывает широкие перспективы для использования образцов мягкой древесины во внешних условиях.

 

ОПИСАНИЕ ЗАРУБЕЖНЫХ И РОССИЙСКИХ ЭКСПЕРИМЕНТОВ ПО ИЗУЧЕНИЮ СВОЙСТВ ДРЕВЕСИНЫ, ПОДВЕРГНУТОЙ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ОБРАБОТКЕ ПО СРАВНЕНИЮ С НЕОБРАБОТАННОЙ ДРЕВЕСИНОЙ

Содержание

· Об изучении свойств термообработки древесины в Европе.

· Описание двух экспериментов по влагопоглощению и измерению размерной стабильности образцов (г. Пущино, Московская обл.)

· Измерение равновесной влажности образцов.

· Описание экспериментов по изучению стойкости термообработанной древесины к биологическим поражениям (Центр технической древесины и мебели, г. Париж, Горный институт, Сан-Этьен)

Лабораторные исследования свойств термообработанной древесины.

 

Технология термообработки древесины используется в промышленном масштабе сравнительно недавно (с середины 90-х годов), поэтому исследования свойств термообработанной древесины в европейских странах особенно активно проводились в конце 09-х годов. Эти исследования были подробно представлены в докладе Еврокомиссии в 2001 году на симпозиуме по термообработке в г. Антибы (Франция). С текстом доклада можно ознакомиться на сайте www.west-wood.ru (по ссылке).

 

В докладе подробно рассмотрены 4 основных способа термообработки, применяемые в мире – финское термодерево, французская ретификация (плюс второй способ Буа пердюр), голландская Плато и немецкая обработка горячим маслом. Общее в этих способах то, что древесина подвергается нагреву до температур более 200 градусов Цельсия в средах с ограниченным доступом кислорода. В результате в древесине происходят изменения на молекулярном уровне, что приводит к изменению свойств такой древесины, которые подробно исследовались в различных европейских лабораториях.

 

Основные исследования касались измерений поглощения воды термообработанным и обычным деревом, равновесной влажности, изменений размеров древесины, исследования механических свойств, прочности, твердости, исследования влияния воздействия различных грибков и культур, приводящих к гниению обычного дерева, подробные исследования по особенностям механической обработки, покраски, склеиванию, вплоть до поведения термообработанной древесины в агрессивных средах (например, в морской воде).

 

В результате в настоящее время можно с уверенностью сказать, что опираясь на этих исследования можно достаточно точно предсказывать свойства, способы обработки и поведение различных изделий из термообработанной древесины для проведения их дальнейших сертификаций с целью их продвижения на рынке.

 

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-18; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.235.11.178 (0.012 с.)