THERMODEWOOD: HISTORIE JEHO VZNIKU, OBLAST POUŽITÍ. POUŽITÍ THERMODEWOODU VE VÝSTAVBĚ DŘEVĚNÝCH DOMŮ – téma vědeckého článku o materiálových technologiích, přečtěte si volný text vědeckovýzkumné práce v elektronické knihovně CyberLeninka

Článek pojednává o historii vzniku tepelně modifikovaného dřeva (termo-modifikované dřevo, TMD, tepelně modifikované dřevo), rozsahu jeho použití, využití tepelně modifikovaného dřeva v dřevěné bytové výstavbě, druzích tepelně modifikovaného dřeva a klasifikaci tepelně modifikovaného dřeva.

Obdobná témata vědecké práce o technologii materiálů, autorem vědecké práce je I. V. Sokolov.

TERMÁLNÍ DŘEVO, JEHO ROZDÍL OD KONVENČNÍHO DŘEVA, VÝHODY A NEVÝHODY
Tepelně upravené dřevo v designu
Studium procesů tepelné modifikace dřeva v prostředí syté páry
Experimentální studie změn mechanických vlastností tepelně zpracovaného dřeva
Zlepšení vlastností cementotřískových desek na bázi tepelně modifikovaného dřeva
i Nemůžete najít, co potřebujete? Vyzkoušejte službu výběru literatury.

TERMÁLNÍ DŘEVO: HISTORIE VZHLEDU, OBLAST POUŽITÍ. POUŽITÍ TERMÁLNÍHO KABELU V DŘEVĚNÉ STAVBĚ

Článek pojednává o historii vzniku termomodifikovaného dřeva (termodřeva, TMD, termodřeva), rozsahu jeho použití, využití termodřeva v dřevostavbě, druzích termodřeva a klasifikaci termodřeva.

Text vědecké práce na téma „Thermowood: historie jeho vzniku, rozsah použití. Využití tepelného dřeva při stavbě dřevěných domů“

UDC 674 + 67.017 + 691.11

Magisterský student Ural State Forestry University (Jekatěrinburg, Rusko)

TEPELNÉ DŘEVO: HISTORIE VZHLEDU, ROZSAH POUŽITÍ. VYUŽITÍ TERMOBOMŮ PŘI STAVBĚ DŘEVĚNÝCH DOMŮ

Abstrakt: Článek zkoumá historii vzniku tepelně modifikovaného dřeva (thermowood, TMD, tepelně modifikované dřevo), rozsah jeho použití, využití tepelně modifikovaného dřeva v dřevěné bytové výstavbě, druhy tepelně modifikovaného dřeva a klasifikaci tepelně modifikovaného dřeva.

Klíčová slova: tepelně upravené dřevo, tepelně modifikované dřevo, TMD, tepelné zpracování dřeva, tepelně upravený kmen, tepelně modifikované dřevo, klasifikace tepelně upraveného dřeva.

Od starověku lidé tepelně upravovali dřevo, aby zlepšili jeho vlastnosti: pálili kůly a hroty šípů nad ohněm a vařili dřevěné náčiní v rostlinném oleji.

První studie o tepelném zpracování dřeva na vědeckém základě byly provedeny ve 30. letech minulého století v Německu, poté ve 40. letech v USA a v 70. letech ve Francii. Výsledky byly fenomenální. Tak se zrodilo tepelně modifikované dřevo. Velcí průmyslníci ve všech západních zemích však výsledky experimentů 20 let ignorovali. Zřejmě proto, že v té době se modifikace dřeva chemickými činidly úspěšně používala v průmyslovém měřítku a všichni s ní byli spokojeni.

V 90. letech začalo v zemích EU sílit environmentální hnutí a v důsledku toho se začaly používat látky, které nejsou bezpečné pro lidské zdraví a

Dopad chemických modifikací dřeva na životní prostředí začal klesat. V této době finské instituty UTT a YTI vyvinuly a patentovaly technologii s názvem „Termowood“.

Dnes se výroba TMD stále více rozšiřuje v Evropě, Americe i po celé naší zemi.

Tepelná modifikace dřeva se provádí za vysokých teplot (od 180 °C) ve speciálních komorách v bezkyslíkatém prostředí, bez použití chemických přísad. V závislosti na technologii se jako ochranné prostředí, které zabraňuje vznícení dřeva, používá nasycená vodní pára, inertní plyny, vakuum (čerpání vzduchu), organické oleje atd.

Možnost tepelné úpravy dřeva bez použití chemikálií je vysvětlena skutečností, že dřevo je produkt biologického původu se složitým anatomickým a chemickým složením a látky vznikající při tepelném rozkladu nejméně tepelně odolných složek jsou katalyzátorem tepelného rozkladu tepelně odolnějších látek.

V důsledku tepelné modifikace se mění strukturní a chemické složení dřeva:

— pryskyřice a další extrakční látky se téměř úplně odpařují;

— objem látek — hemicelulóz — je výrazně snížen a téměř úplně — pentosanů, které jsou ve struktuře dřeva jak hlavním prvkem absorbujícím vodu, tak živným médiem pro houby a bakterie; po jejich odstranění dřevo získává zcela jedinečné vlastnosti;

— objem amorfní části celulózy se snižuje a zvyšuje se krystalinita celulózy. Zároveň se dřevo stává chemicky odolnějším, ztrácí schopnost absorbovat vlhkost v ještě větší míře a,

V souladu s tím je méně náchylný k deformaci, jeho tvrdost se zvyšuje, ale jeho pevnost v ohybu se mírně snižuje (v důsledku částečného zničení dlouhých polymerních řetězců celulózy).

— objem ligninu se zvyšuje, což také zvyšuje tvrdost a odolnost dřeva vůči vlhkosti.

Tvorba oxidačních produktů, jako jsou chinony, v důsledku chemických reakcí rozkladu dřeva způsobuje změnu jeho barvy. Dřevo získává v celé své hloubce ušlechtilý tmavý odstín a ve své struktuře se stává podobným cenným exotickým druhům.

Tepelné zpracování umožňuje napravit všechny typické nevýhody běžného dřeva (zejména sklon k bobtnání, hnilobě, plísním) a získat materiál, který kombinuje vysoké fyzikální a mechanické vlastnosti podobné dřevu modifikovanému chemikáliemi a ekologickou šetrnost dřeva přírodního. Ve srovnání s běžným dřevem získává tepelně modifikované dřevo řadu jedinečných vlastností: geometrickou stabilitu, pevnost a odolnost proti opotřebení, odolnost vůči náhlým změnám teploty a vlhkosti, nízkou objemovou hmotnost a nízkou tepelnou vodivost, zvýšenou požární odolnost, dekorativní vzhled. Tepelně modifikované dřevo není ovlivněno plísní a hmyzem, nehnije (ani ve vodě) a je mnohem (15–25krát) odolnější než běžné dřevo.

Díky svému velmi krásnému vzhledu a jedinečným vlastnostem lze tepelně upravené dřevo použít v mnoha oblastech, například:

— povrchová úprava koupelen a saun (obrázek 1). Pro tyto místnosti je to bezpochyby nejlepší materiál: tepelně upravené dřevo prakticky neabsorbuje vlhkost, nepraská ani se nedeformuje a neuvolňuje pryskyřici. Je příjemné na dotek, neztrácí

originální vzhled a na rozdíl od běžného dřeva díky nízké tepelné vodivosti nehoří ani ve velmi horké sauně;

— dokončovací práce na koupelnách, bazénech a rekreačních zónách kolem nich, mostech, molech a dalších objektech, které mají přímý kontakt s vodou, jachtách a stavbě lodí (podlahy na palubách, interiérové dekorace a nábytek);

— tepelně modifikované dřevěné dlaždice do koupelen a kuchyní jsou skvělou alternativou ke studeným obkladům;

— výroba krásných, snadno použitelných a odolných masivních umyvadel a van z masivního dřeva;

— výroba verand, otevřených teras, altánů, plotů, různých hřišť, zahradního nábytku a cestiček, prvků krajinářské architektury atd.;

— vnější úprava fasád, pro vnější obklady budov, obklady domů a budov. Tepelně modifikovaný dřevěný obklad bude sloužit po mnoho let a zachová si svůj původní vzhled. Taková fasáda navíc nevyžaduje zvláštní drahou péči;

— výroba dveří, oken, parapetů, zárubní a dalších konstrukčních prvků, u kterých je důležitá geometrická stabilita výrobku;

— interiérové úpravy a dekorace prostor, jakákoli designová řešení;

— výroba schodů, podlah (parkety, parketová prkna, vlys, podlahová prkna), včetně vícebarevných a teplých podlah. A bez ohledu na vlhkost v domě, jaká je teplota, — schody a parkety z tepelně upraveného dřeva nikdy nevyschnou ani nevrznou;

— výroba nábytku, součástek, hudebních nástrojů, dětských hraček atd.;

— absolutní hygiena a šetrnost k životnímu prostředí tepelně ošetřeného dřeva umožňuje jeho použití i v lékařství; například kostní protézy se vyrábějí z tepelně ošetřené břízy.

Použití tepelně modifikovaných kmenů nebo masivního dřeva ve stavebnictví, vzhledem k jejich trvanlivosti a možnosti použití v jakýchkoli klimatických pásmech, vysokým tepelně a zvukově izolačním vlastnostem, krásnému vzhledu a ideální kvalitě povrchu, která nevyžaduje žádnou dodatečnou povrchovou úpravu ani chemickou ochranu proti plísním, hnilobě a poškození hmyzem, zvýšené požární odolnosti a také environmentální bezpečnosti, je průlomem v dřevěné bytové výstavbě.

Dům z termodřeva (obrázek 2) vydrží několik staletí, nehnije ani neztrácí svůj vzhled. Tepelná vodivost termodřeva je o 30 % nižší než u běžného dřeva, takže si v zimě lépe udržuje teplo a v létě chlad.

Obr. 2. Dům z tepelně izolačního dřeva

Stavebnice domu z TMD je o 30 % lehčí než stavebnice z běžného dřeva, což umožňuje montáž domu na lehkém základu, snižuje náklady na dopravu a také umožňuje doručování stavebnic domů do těžko dostupných oblastí malými letadly, terénními vozidly nebo koňskou dopravou.

Odolnost vůči biologickým vlivům umožňuje přepravu prefabrikovaných domů z tepelně upraveného dřeva po moři bez speciálního balení.

Absence smršťování eliminuje potřebu vytvrzování, stejně jako instalaci „plovoucích“ rámů pro okna a dveře, což zkracuje dobu výstavby od zahájení instalace domu až po jeho nastěhování – pouze jeden nebo dva měsíce.

Dům vyrobený z TMD lze demontovat a přepravit na nové místo.

Stavebnice domů z tepelně upraveného dřeva lze skladovat ve skladu v jakémkoli regionu tak dlouho, jak je potřeba, bez ztráty kvality, a v případě potřeby, například v případě nouze, je lze doručit na staveniště.

Pro tepelné zpracování lze použít jakýkoli druh dřeva – měkké, tvrdé a dokonce i exotické.

Největší poptávka (88 % spotřeby) je po měkkém dřevě (smrk, borovice), které se používá ve vnějším prostředí (fasády, zahradní nábytek atd.).

Tvrdé dřevo se vyznačuje krásným vzhledem (barva, struktura) a kvalitou povrchu, a proto se často používá v interiéru – jako podlahové krytiny, materiály na povrchovou úpravu stěn a dekorativní prvky.

V praxi je při výběru konkrétního druhu tepelně upraveného dřeva nutné vycházet ze skutečnosti, že tepelné zpracování zlepšuje mechanické vlastnosti, které původní dřevěný materiál zpočátku má. Například tepelně upravený jasan bude pevnější, tvrdší a stabilnější než tepelně upravená borovice, protože přírodní jasan je v těchto ohledech lepší než přírodní borovice.

V závislosti na teplotě použité během procesu tepelného zpracování lze tepelně modifikované dřevo vyrobit s různými vlastnostmi.

Podle finské normy EN 113 (a finská technologie Thermowood je v současnosti nejrozšířenější na světě) se při klasifikaci tepelně modifikovaného dřeva rozlišují dvě třídy tepelného zpracování:

Thermo S – tvrdé dřevo se zpracovává při teplotě 185 °C, měkké dřevo – při 190 °C. Písmeno S znamená „stabilita“, tj. hlavní vlastností dřeva této třídy tepelného zpracování je rozměrová stálost při změnách teploty a vlhkosti prostředí. Dřevo této třídy není vysoce odolné vůči biologickým ničitelům, ale jeho pevnostní vlastnosti zůstávají poměrně vysoké. Doporučuje se pro použití v interiéru s vlhkostí vzduchu nejvýše 18 %.

Thermo D — teplota zpracování tvrdého dřeva je 200 °C, měkkého dřeva 212 °C. Písmeno „D“ znamená „trvanlivost“, tj. klíčovou vlastností tohoto dřeva je vysoká biologická odolnost a trvanlivost. Používá se pro venkovní povrchové úpravy, výrobu zahradního nábytku atd.

U obou tříd tepelného zpracování se obsah vlhkosti v konečném produktu stabilizuje na hodnotě kolem 4 procent a průměrná hodnota tangenciálního bobtnání a smrštění u ošetřeného dřeva je u třídy Thermo-S 6 %, u Thermo-D 8 %.

Při vyšších teplotách technologie Thermowood dřevo nezpracovává, protože dřevo značně ztmavne a jeho pevnost v ohybu se také poněkud sníží.

Podle moderních evropských norem (norma pro pevnost dřevěných výrobků EN 335-1-2006) se v závislosti na technologii výroby rozlišují tři třídy tepelného zpracování:

Třídy 1 a 2 podmíněně odpovídají třídám Thermo S a Thermo D.

Zpracováno při vyšších teplotách – zařazeno do třídy 3. Jedná se o řezivo nejvyšší kvality. Používá se v drsných klimatických podmínkách a agresivním prostředí.

Jedinou významnou nevýhodou tepelně modifikovaného dřeva je jeho poměrně vysoká cena. Jeho trvanlivost (desítkykrát odolnější než běžné dřevo) a vysoké mechanické a estetické vlastnosti však zajišťují vysoký zájem spotřebitelů. Objemy výroby a prodeje tepelně modifikovaného dřeva neustále rostou.

1. Safin R.G. Speciální kapitoly technologie zpracování dřeva: učebnice / Ziatdinova D.F., Timerbaev N.F., Musin H.G.; R.G. Safin. Ministerstvo školství a vědy Ruska, Kazaň. Národní výzkumná technologická univerzita. – Kazaň: Vydavatelství KNITU, 2016. – 460 s.

2. Kvietková M., Gasparik M., Gaff M., Miftieva E. Aplikace tepelně upraveného dřeva // Dřevozpracující průmysl. 1915. Č. 2 [Elektronický zdroj]. URL: http://dop1952.ru/catalogue-statue_id-138.html/ (datum přístupu: 08.05.23).

3. Slavin E. I. Historie vzniku tepelně modifikovaného dřeva// LesoBirzha. 2021. [Elektronický zdroj]. URL: https://lesobirzha.ru/articles/istoriya-poyavleniya-termodrevesiny.html (datum přístupu: 02.05.23)

4. Výhody a nevýhody tepelně modifikovaného dřeva // LesPromInform 2014. Č. 23 (101), [Elektronický zdroj]. URL: ttps://lesprominform.ru/jarticles.html?id=3659/ (datum přístupu: 10.05.23)

Student magisterského studia Uralská státní lesnická univerzita (Jekatěrinburg, Rusko)

TERMÁLNÍ DŘEVO: HISTORIE VZHLEDU, OBLAST POUŽITÍ. POUŽITÍ TERMÁLNÍHO KABELU V DŘEVĚNÉ STAVBĚ

Abstrakt: Článek pojednává o historii vzniku termomodifikovaného dřeva (termodřeva, TMD, termodřeva), rozsahu jeho použití, využití termodřeva v dřevostavbě, druzích termodřeva a klasifikaci termodřeva.

Klíčová slova: termomodifikované dřevo, termodree, TMD, tepelné zpracování dřeva, termovaření, termovaření, klasifikace termotaženého dřeva.

Dřevo, které prošlo tepelnou úpravou, získává nové vlastnosti a vzhled. Jeho dalším zpracováním na brusce, frézce či hoblovacím stroji nelze získané kvality změnit, ale vzhledem ke křehkosti termodřeva musí být prováděno za dodržení určitých pravidel.

Snižte vlhkost až o 8 % za 7 dní se sušičkou dřeva FlexiHIT

Doporučení pro zpracování termodřeva

Hlavní způsoby zpracování termodřeva jsou:

• řezání pilou;
• hoblování;
• frézování;
• broušení;
• spojování dílů;
• nátěr olejem, lakem nebo barvou.

Podívejme se na každý z nich podrobněji, abychom se vyhnuli nepříjemným chybám při práci s tímto materiálem.

Řezání termálního dřeva

Ve skutečnosti se proces řezání termálního dřeva příliš neliší od řezání neupraveného dřeva. Provádí se stejným způsobem, nedochází k deformaci materiálu. A protože tepelné zpracování dřevo úplně odstraní pryskyřice, sníží se nároky na výkon řezného nástroje a zvýší se jeho životnost.

Jediný problém, se kterým se mohou řemeslníci setkat, je jemný prach. Thermowood je velmi suché, prach vznikající při řezání je jemný, těkavý a proniká všude. O vybavení výfukového systému byste se proto měli starat v dílně.

Pokud jde o nástroje, je lepší dát přednost kotoučům s jemnými zuby, protože ostré zuby způsobí třísky. Optimální počet zubů pro ruční řezný nástroj je 8 kusů. na palec a zastřihovač by měl být zvolen s rychlostí alespoň 7800 za minutu.

Příjemnou věcí při práci v termodřevě je čistota stroje. Obvykle pryskyřice zůstává na řezné ploše, proto je potřeba ji po použití očistit. Termální dřevo nejen že neucpe stroj, ale pomůže ho i vyčistit po řezání surového dřeva.

Hoblování termodřeva

Aby se zabránilo praskání zpracovávaných desek při hoblování, je třeba pracovat na rovném a rovném povrchu. Díky nepřítomnosti pryskyřic probíhá proces hoblování termodřeva hladce a strojní frézy se pomalu opotřebovávají.

Jediným bodem, který je třeba vzít v úvahu, je snížená pevnost materiálu, což vyžaduje nastavení válců stroje na nižší tlak. Snížením rychlosti pronikání je nutné snížit rychlost otáčení fréz, aby se zabránilo vznícení.

Tepelné frézování dřeva

Aby se zabránilo tvorbě otřepů při frézování, musí být frézy pracovního nástroje dokonale naostřeny. Doporučuje se zpracovávat materiál ve směru kolmém na umístění dřevěných vláken.

Obecně platí, že frézování tepelně upraveného dřeva je podobné frézování tvrdého a křehkého dřeva. Opatrné zacházení a ostré řezáky jsou klíčem ke kvalitní práci.

Broušení termodřeva

Při broušení termodřeva se nevyskytují žádné výrazné rozlišovací znaky ve srovnání s broušením neupraveného dřeva. Materiál se snadno brousí a často není potřeba další povrchová úprava brusným papírem. Pokud se přesto rozhodnete obrobky brousit, brusný papír bude „fungovat“ po dlouhou dobu, protože se nezanese pryskyřicí.

Připojovací díly

Části jsou obvykle drženy pohromadě pomocí čepu nebo mechanického spojení nebo lepení.

Podle výsledků výzkumu vědců z Finska se jako velmi účinné ukazují čepové spoje pomocí polymerního lepidla, polyvinylacetátu a různých polyuretanů. Testy takových spojů ukázaly, že zůstávají pevné i při několikanásobně vyšším standardním tlaku na lepené spoje.

Ke zpracování kolíků je nejlepší použít dobře nabroušené tvrdokovové frézy a na oba konce kolíku nanést lepidlo.

Při mechanickém spojování dílů, aby nedošlo k prasknutí materiálu, se doporučuje použít samořezné šrouby nebo předvrtat otvory. Díly spojíte rychle a efektivně pomocí pneumatické hřebíkovačky, ale je důležité to nepřehánět s tlakem a hloubkou zarážení.

Vzhledem k tomu, že thermowood má stabilní geometrické rozměry, lze snížit tolerance. Při navrhování výrobků ale musíte vždy počítat s tím, že tento materiál má sníženou pevnost, včetně pevnosti v ohybu. Problémové oblasti jsou velké suky kvůli nedostatku adhezivních pryskyřic, mohou vypadnout.

Pokud se plánuje lepení obvyklým lepidlem PVA, musíte se připravit na to, že vytvoření pevného spojení mezi díly z termodřeva bude trvat déle než při práci s běžným dřevem. Tento materiál totiž absorbuje vodu pomaleji, což znamená, že bude trvat déle, než lepidlo pronikne. Polyuretanová lepidla se osvědčila.

Poznámka

Thermowood prakticky nevysychá ani nebobtná, takže díly z něj vyrobené by se neměly lepit na přířezy vyrobené z neošetřeného dřeva. Hotový výrobek nebude trvat dlouho, protože spojení nebude silné.

Nátěr olejem, lakem nebo barvou

Technologie tepelného zpracování zahrnuje odstranění pryskyřice ze dřeva a vytvoření materiálu s hladším povrchem odolnějším proti opotřebení, který je ideální pro leštění a lakování.

Tepelně upravené dřevo lze ošetřit olejem a dalšími látkami, které plní ochrannou funkci. Dobře je vstřebává.

Povrchy, které mají být natřeny lakem nebo barvou, musí být nejprve obroušeny podél zrna nebo zpracovány hoblíkem. Poté jej natřete speciálním základním nátěrem a teprve poté naneste drevolak nebo barvu.

Doporučení pro skladování termodřeva

Přířezy z thermowoodu je nejlepší skladovat na dobře větraném místě nebo pod přístřeškem venku. Hlavní pravidlo: vyhněte se přímému slunečnímu záření a srážkám.

Desky by měly být položeny na předem připravený podklad tak, aby nedocházelo ke kontaktu se zemí. Doporučuje se je překrýt měkkým materiálem, který neabsorbuje vlhkost, aby se zabránilo poškrábání a roztřepeným oblastem.

Kvůli křehkosti materiálu je třeba se vyvarovat různých druhů mechanického poškození: pády z výšky, nárazy.