Tepelně upravené dřevo - Thermally modified wood

Bukové dřevo zpracovávány při různých teplotách. Zleva doprava: 200 ° C, 190 ° C, neošetřené
srovnání Popel evropský, vlevo = neošetřeno, vpravo = tepelně upraveno
povrch dřeva, tepelně upravený Popel evropský dřevo

Tepelně upravené dřevo, je dřevo který byl upraven kontrolovaným pyrolýza proces ohřevu dřeva (> 180 ° C) bez přítomnosti kyslík vyvolání některých chemických změn chemických struktur složek buněčné stěny (lignin, celulóza a hemicelulóza ) ve dřevě, aby se zvýšila jeho trvanlivost.[1] Nízký obsah kyslíku zabraňuje hoření dřeva při těchto vysokých teplotách. Zavádí se několik různých technologií využívajících různá média, včetně plynného dusíku, páry a horkého oleje.

Procesy modifikace

Prvním technologickým přístupem k tepelně modifikačním procesům dřeva je papír Burmester.[2]

Existuje pět různých procesů tepelné modifikace: Thermowood (nebo prémiové dřevo) ve Finsku, proces retifikace (Retiwood, New Option Wood) a Les Bois Perdure ve Francii, proces Plato v Nizozemsku, olejové tepelné ošetření v Německu (OHT-proces).[1]

Popis procesu

Tři z procesů se provádějí v jednom kroku za použití oleje (tepelné zpracování oleje), dusíku (dřevo Reti) a páry (Le-Bois Perdure).[1] Proces Thermo Wood se skládá ze sušení, tepelného zpracování a nakonec chlazení / úpravy a trvá až 72 hodin. Platónův proces spočívá v hydrotermolýze, suchém vytvrzování a kondicionování a může trvat až 7 dní. Potřebný čas závisí na druhu dřeva, šířce a počátečním obsahu vlhkosti.[3]

Proces Westwood

Westwood je nejpokročilejší moderní termo-modifikační proces, patentovaný v roce 2004. Tento proces byl původně vyvinut pro ošetření tvrdého dřeva, které je ve srovnání s měkkým dřevem komplikovanější kvůli termochemickým reakcím, které se objevily v tvrdém dřevě během tepelného zpracování. Plně automatizovaný řídicí systém Westwood umožňuje řídit tepelné zpracování jakýchkoli druhů tvrdého a měkkého dřeva.[4]

Platónův proces

Dvoustupňový proces, který nejprve podrobí dřevo nasycené vodou hydrotermální úpravě při teplotě 160 ° C - 190 ° C za vysokého tlaku. Poté, co se obsah vlhkosti ve dřevě sníží na 10%, provede se krok vytvrzení při 170 ° C - 190 ° C při tlaku 1 atm.

Oprava

Retifikace znamená francouzské slovo retetifikace, což je portmanteau of formulace (tvorba chemických vazeb mezi polymerními řetězci) a mučení (pražení). Dřevo v tomto procesu musí mít obsah vlhkosti 12% nebo nižší, čehož lze dosáhnout jednoduchým sušením. Dřevo se poté umístí do atmosféry s vysokým obsahem dusíku s maximálně 2% obsahem kyslíku.[5]

Les Bois Perdure

Čerstvě řezané dřevo musí být nejprve vysušeno a poté bude zahříváno v parním prostředí pomocí zbytkové vlhkosti dřeva.

Tepelné zpracování oleje

Dřevo se umístí do olejové lázně mezi 180 ° C a 220 ° C. Tento proces lze také použít s chemickými přísadami k jiné úpravě dřeva.

ThermoWood

Tento proces je podobný ošetření Les Bois Perdure v tom, že k ošetření dřeva využívá parní prostředí za atmosférického tlaku. Tento proces však lze použít také na „zelené“ dřevo a od roku 2004 se jedná o nejpoužívanější komerční proces.[3]

Vlastnosti tepelně upraveného dřeva

Hlavní výhodou je to měkké dřevo lze použít pro aplikace vyžadující vysokou odolnost, které lze považovat za ekologické. Třídu trvanlivosti 1–3 podle evropské normy EN 350-2 lze získat z netrvanlivých druhů (měkké dřevo třídy 5).[6]

Hlavní nevýhodou je, že pevnost se snižuje v důsledku vysokých teplot. Obecně je pevnost v ohybu snížena až o 30% s větším snížením při vyšších teplotách.[7]

Zlepšuje se biologická odolnost vůči některým (ne všem) mikroorganismům a hmyzu. V důsledku rozpadu těkavých organických sloučenin (VOC) se však mohou snížit také antimikrobiální vlastnosti dřeva [8]. Zmenšování a otoky jsou sníženy až o 50–90%.[9] Ošetřené dřevo je poněkud ztmavené.

Proces tepelného zpracování lze v zásadě provádět na všech druzích dřeva.

Vyspělost technologie

Tepelně upravené dřevo není dnes jen akademickým tématem. Tepelná úprava dřeva proniká na trh již řadu let. Ve výzkumu a vývoji je také určitý průmyslový vstup. The Výzkumný ústav přírodních zdrojů na univerzitě v Minnesotě má Duluth pilotní pec na výzkum účinnosti tepelné modifikace na nevyužívaných druzích stromů v Minnesotě za účelem rozšíření trhů se dřevem.[10]

V odvětví výroby kytar se tento proces mimo jiné nazývá „Thermo Curing“, „Baked“ a „Roasted“. [11] Někteří výrobci kytar začali používat akustické zvukové desky a hmatníky na elektrickou kytaru, které jsou tepelně vytvrzovány, aby se zabránilo typickému deformaci a praskání, ke kterému často dochází při sezónních výkyvech vlhkosti. Sekundární výhodou je, že akustické kytary znějí jako dobře rozbité staré nástroje mnohem dříve než kytary, které nejsou tepelně upraveny.

Hlavní společnosti v tomto odvětví

V USA je největším výrobcem termo modifikace Westwood, který jako první zahájil v roce 2007 výrobu termo-úpravy v USA.[12] V Evropě se výroba tepelně upraveného dřeva v komerčním měřítku soustředila převážně v Estonsku. Estonsko je geograficky blízké hlavním finským výrobcům termických pecí, zatímco mzdové a režijní náklady jsou nižší než ve Finsku nebo ve skandinávských zemích. Koncem 90. let se objevili tři hlavní estonští výrobci tepelně upraveného dřeva: Brenstol OU, Tre-Timber OU a Ha-Serv. Všechny 3 společnosti se zaměřily na poskytování saunových materiálů pro finský trh a vnitřní podlahy - Brenstol se specializací na tvrdá dřeva a Tre-Timber se specializací na měkká dřeva. Na začátku roku 2000 koupila společnost Brenstol společnost Tre-Timber a stala se největším producentem tepelně upraveného dřeva.[13]

Přibližně v té době se trh s tepelně upraveným dřevem dramaticky rozšířil od jeho tradičního použití v saunových materiálech a zahrnoval také venkovní výrobky, jako jsou terasy (terasa)[14] a opláštění (vlečka)[15]. Zatímco se společnost Ha-Serv nadále zaměřovala především na finský trh saun, Brenstol založil značku Thermory a začal vyvážet po celé Evropě a do Japonska a Thermory se stala nejuznávanější značkou tepelně upraveného dřeva v těchto regionech. [16] Trh s tepelně upravenými exteriérovými výrobky se velmi rychle zvýšil, protože evropští spotřebitelé stále více hledali alternativy k tropickým dřevům z Asie, Afriky a Jižní Ameriky. Turecký producent, Nova Wood, také zahájila výrobu tepelně upraveného dřeva a stala se minoritním hráčem na evropských trzích.

V roce 2012 založila Brenstol pobočku v USA, Thermory USA a začal agresivně expandovat na trzích po celém světě. Značka Thermory se prosadila v USA a Kanadě a byla dodávána do více než 55 zemí po celém světě.[17] V roce 2016 činily příjmy společnosti Thermory 29 milionů EUR, se ziskem 1,8 milionu EUR.[18]

V každém regionu se stále objevují malí místní producenti, ale existují vysoké překážky vstupu na trh s tepelně upraveným dřevem - zejména u tepelně upraveného tvrdého dřeva. Správné zařízení pro tepelnou úpravu je extrémně drahé. Kromě toho, protože tato technologie není dobře známa, je k dispozici málo veřejných informací o harmonogramech sušení a mnoho nových výrobců tepelně upravených dřev se setkává s velkým procentem vad sušení, zabarvení, křehkosti, poruch zařízení (včetně požárů) a neschopnosti získat vysoké hodnocení trvanlivosti, kterého dosáhli zavedenější výrobci, jako je Brenstol (Thermory). V roce 2018 koupila společnost Thermory společnost Ha-Serv a stala se lídrem na trhu v segmentu tepelně upraveného dřeva. [19]

Poslední výzkum procesu tepelné modifikace ukázal, že zbarvení dřeva během tepelného zpracování není nutné, což vede k jeho trvanlivosti a stabilitě: reakce, které jsou odpovědné za změnu barvy během modifikace, se liší od reakcí, které jsou odpovědné za trvanlivost. Ne všechno hnědé dřevo by mělo být považováno za skutečně tepelně upravené.[20] Westwood je jedinou technologií, která implementovala tyto změny v termo-modifikačním procesu, aby vyrobila opravdu odolné a stabilní termo-modifikované dřevo v průmyslu.[Citace je zapotřebí ]

Probíhající výzkum

Probíhá výzkum[21] optimalizovat průmyslové procesy a různé parametry pro jeho výrobu a vyvinout aplikace pro toto dřevo. Existuje také výzkum s cílem nalézt nové procesy tepelného zpracování dřeva, dokonce se pokoušet kombinovat různé procesy modifikace dřeva.

Nakonec pokračuje výzkum ve snaze objasnit chemické změny, kterými dřevo během procesu tepelného zpracování prošlo.

Viz také

  • § acetylace dřeva - další postup pro zlepšení trvanlivosti tvrdého dřeva, využívající spíše chemické než tepelné prostředky

Reference

  1. ^ A b C „Co je to tepelně upravené dřevo?“. Sdružení distributorů tvrdého dřeva. 2015-07-28. Citováno 2019-09-13.
  2. ^ Burmester, A. (1973): Einfluß einer Wärme-Druck Behandlung halbtrockenen Holzes auf seine Formbeständigkeit. Holz als Roh- und Werkstoff 31, str. 237–243
  3. ^ A b „Síla a barevná odezva masivního dřeva na tepelné zpracování“ (PDF). Luleå University of Technology. Citováno 4. dubna 2016.
  4. ^ „Světová zkušenost: tepelně ošetřené dřevo“. www.westwoodcorporation.com. Citováno 2019-09-13.
  5. ^ „Zásady a aplikace retifikace dřeva“ (PDF). Thermotreatedwood.com (Georgia, United States). Citováno 4. dubna 2016.
  6. ^ Evropská norma EN 350-2 (1994); Trvanlivost dřeva a výrobků na bázi dřeva - Přirozená trvanlivost masivního dřeva: Průvodce přirozenou trvanlivostí a ošetřitelností vybraných dřevin důležitých v Evropě
  7. ^ „Nedávný vývoj tepelných úprav dřeva“ (PDF). International Association of Wood Products Societies (IAWPS). Citováno 24. ledna 2016.
  8. ^ Munir, Muhammad Tanveer; Pailhories, Hélène; Eveillard, Matthieu; Irle, Mark; Aviat, Florencie; Federighi, Michel; Belloncle, Christophe (24. srpna 2020). „Experimentální parametry ovlivňují pozorovanou antimikrobiální reakci dubového dřeva (Quercus petraea)“. Antibiotika. 9 (9): 535. doi:10,3390 / antibiotika9090535.
  9. ^ "Vývoj úprav dřeva" (PDF). VOLAVKA. Citováno 24. ledna 2016.
  10. ^ jbrenema (26.01.2017). „NRRI rozšiřuje trhy s upraveným dřevem“. Výzkumný ústav přírodních zdrojů. Citováno 2019-09-13.
  11. ^ „Co je to„ Torrefied “kytarový top? | Gryphon Strings“. Strunné nástroje Gryphon. 2017-05-15. Citováno 2019-09-13.
  12. ^ "Popis tepelně ošetřeného dřeva". www.westwoodcorporation.com. Citováno 2019-09-13.
  13. ^ „Brenstol - Sisustusweb.ee“. www.sisustusweb.ee. Citováno 2019-09-13.
  14. ^ „Thermory in Exterior Design: Decking“. Palubní desky a opláštění. 2019-01-03. Citováno 2019-09-13.
  15. ^ "Thermory v exteriéru: opláštění". Palubní desky a opláštění. 2019-04-23. Citováno 2019-09-13.
  16. ^ „Thermory posouvá tradiční dřevařský průmysl na novou úroveň“. Investujte v Estonsku. 2019-02-15. Citováno 2019-09-13.
  17. ^ Lupeikiene, Audrone; Vasilecas, Olegas; Dzemyda, Gintautas (2018-08-14). Databáze a informační systémy: 13. mezinárodní pobaltská konference, DB&IS 2018, Trakai, Litva, 1. – 4. Července 2018, sborník. Springer. ISBN  9783319975719.
  18. ^ „Thermory 20. výročí“. Palubní desky a opláštění. 2017-09-27. Citováno 2019-09-13.
  19. ^ Veske, Kaido (29. října 2018). „Thermory a Ha-Serv se spojily a staly se největším světovým výrobcem tepelně upraveného dřeva a saunových materiálů“. Livonia Partners.
  20. ^ Zhang, Nannan; Xu, min; Cai, Liping (2019-01-30). „Zlepšení mechanických, vlhkostních a tepelných vlastností tepelně upraveného kaučukového dřeva impregnací prekurzoru SiO2“. Vědecké zprávy. 9 (1): 982. doi:10.1038 / s41598-018-37363-3. ISSN  2045-2322. PMC  6353935. PMID  30700757.
  21. ^ „8. evropská konference o úpravě dřeva říjen 2015 Helsinky“. ECWM 2015. Citováno 24. ledna 2016.