Оборудование для термической модификации древесины

Можно ли за 72 часа высушить брус до влажности 6% и получить термобрус сечением 300х300 мм? Специалисты по сушке древесины говорят: нет. А вот в научно-производственном объединении «Победа» утверждают, что это возможно - при использовании разработанной в НПО камеры для модификации древесины. Об особенностях работы термокамеры корреспонденту нашего журнала рассказал генеральный директор торгового дома «ДревТермо» (соучредитель НПО «Победа») Олег Шульман.

Таблица 1. Сравнение существующих технологий термообработки
древесины и технологии НПО «Победа»

- Олег Исаакович, расскажите, пожалуйста, почему вы решили разрабатывать оборудование для термообработки?

- Российский потребитель с термодревесиной знаком больше 15 лет, и с каждым годом сфера ее применения расширяется. Термодревесина зарекомендовала себя на отечественном рынке в качестве современного материала для наружной и внутренней отделки домов, саун и бань, как материал для изготовления напольных покрытий, покрытий для террас, патио, устройства садовых дорожек, территорий возле бассейнов, изготовления лестниц, предметов интерьера, а также садовой мебели, элементов ландшафтного дизайна и ограждений. Мы проанализировали существующие технологии термообработки (Bikos-TMT, Vacuum Plus, Mirako, Fromsseier, Menz-Holz, Retification, Plato, Thermowood) и пришли к выводу, что их основные недостатки - это повышенные требования к качеству сырья (древесина должна быть не ниже первого сорта) и высокие энергозатраты (продолжительность термообработки может занимать до 20 дней). Ни по одной из используемых технологий невозможно получить термомодифицированный брус или бревно низкой себестоимости в короткие сроки.

Несколько лет назад в нашей стране начали изготавливать термобрус. Этим материалом заинтересовались предприятия деревянного домостроения. Учитывая популярность технологии термомодификации в России, в нашем научном центре проводили опрос домостроительных компаний, которые подтвердили востребованность термообработанного бруса или бревна, а также желание изготавливать их на собственных производствах.

- В чем особенность вашей технологии?

Сосновый брус после термической обработки

- У технологии, разработанной инженером нашего научного центра Олегом Моичкиным, по сравнению с теми, которые распространены сейчас, есть отличия в способах нагрева древесины и удаления влаги. Режимы термирования отработаны таким образом, что есть возможность использовать сырье влажностью до 100% (свежесрубленное), не требуется предварительная сушка древесины до термообработки. Термомодификация осуществляется всего за один цикл, его продолжительность зависит от породы и размеров обрабатываемого материала, а по существующим технологиям термообработка выполняется в несколько этапов. Сокращение продолжительности термообработки позволяет снизить затраты на электроэнергию до 1200 руб./м³. Минимальные затраты, которые приходятся на энергоресурсы, по существующим технологиям составляют 5000 руб./м³.

Согласно законам термодинамики, на термообработку 1 м³ древесины требуется не меньше 250 кВт электроэнергии. Процессы, происходящие в камере, описать этими законами нельзя, так как КПД нашей камеры приближается к 200% (по существующим технологиям КПД камеры не превышает 80%). Исходя из результатов исследований строения электровещества ученым Юрием Рыбниковым и его периодической таблицы электроатомов, полученный результат вполне объясним.

- Является ли ваша технология аналогом той, что представляет на рынке компания Thermowood?

- Финскую технологию Thermowood нельзя сравнивать c нашей: они разные. Изучением способов обработки древесины и ее сушки занимаются давно. Но на самом деле процессы, которые описывают тот или иной физический процесс, на практике нельзя воспроизвести со 100%-ной точностью. Классификация видов и способов сушки обычно базируется на методах передачи тепла. В нашей термокамере древесина подвергается одновременной обработке инфракрасным излучением, конвективной и кондуктивной сушке. Расход энергии минимален за счет того, что не требуются затраты электроэнергии на начало или завершение одного из процессов нагревания. Термомодификация древесины проходит в среде перегретого пара. В процессе термообработки древесина приобретает насыщенный благородный коричневый оттенок, однородный по всему сечению. После термомодифицикации материал может сразу подвергаться механической обработке и покрываться лакокрасочными материалами.

Таблица 2. Параметры термообработки древесины по разным
технологиям

- При каких режимах происходит термообработка бруса?

- В настоящий момент отлажены режимы термирования для получения термобруса из древесины березы, сосны, ели, липы и осины. Для обработки древесины осины необходимо учитывать больше параметров, чем для древесины других пород, чтобы снизить в полученном материале внутренние напряжения. Брус сечением 300x300 мм термировать лучше при температуре 160-170°С в течение 72 часов. При таком режиме незначительно снижается прочность древесины на изгиб и скалывание. Высокая температура обработки (180-200°С) делает ее хрупкой, также она сильно темнеет, что ухудшает ее эстетические качества. Для обработки древесины названных выше пород требуется разное время, но разница составляет всего несколько часов. Помимо термобруса, камера рассчитана на обработку оцилиндрованного бревна (диаметром до 30 см) и пиломатериалов. Объем единовременной загрузки камеры - 5 м³, после обработки объем готовой продукции составляет 3,5 м³.

- Для промышленного производства домокомплектов камера объемом 5 м³ мала. Вы планируете увеличивать ее габариты?

- Поскольку происходящие процессы не поддаются описанию с помощью математических алгоритмов, и при создании камеры большого объема придется отрабатывать режимы термомодификации, параметры которых будут рассчитаны с учетом большого объема обрабатываемой древесины. Уже сейчас мы работаем над созданием камер объемом единовременной загрузки 10-12 м³ и 20-25 м³.

- Как происходит управление режимами камеры?

- Сейчас камера управляется простейшей автоматикой, и режим термообработки регулируется вручную. При увеличении размеров камеры все процессы будут полностью автоматизированы. Оператору будет достаточно выставить необходимые параметры до загрузки сырья, закрыть камеру, а после завершения процесса выгрузить термообработанные материалы.

- Каким образом камера устанавливается на действующем предприятии по изготовлению домокомплектов деревянных домов?

Камера для термической модификации древесины

- Камера довольно легко и быстро встраивается в существующий технологический процесс. Если компания занимается изготовлением домокомплектов из профилированного бруса, то понадобятся дополнительные площади для установки камеры, а станки, которые есть на производстве по обработке профилированного бруса, могут использоваться и для обработки термомодифицированного материала. Ограничений нет. Производство нового вида продукции - термобруса - позволяет расширить ассортимент продукции, выпускаемой предприятием, и не создает сложности в работе. В своем ценовом сегменте термированные брус или бревно составят конкуренцию клееному брусу, а в строительстве деревянных домов из профилированного бруса заменят последний.

- Вы сказали, что на предприятии понадобятся дополнительные площади только для установки камеры. Какие именно?

- Камера объемом загрузки 5 м³ занимает около 9,5 м², ее длина 6,7 м, ширина и высота - 1,5 м. Для промышленного предприятия это небольшая площадь.

- Вещества, которые выделяются из древесины в процессе термообработки, экологически небезопасны. Как решается вопрос по утилизации отходов, возникающих в процессе модификации древесины?

- На наших камерах установлены специальные системы утилизации, поэтому в процессе термообработки не выделяются вредные вещества, что свидетельствует об экологической безопасности процесса.

- Обычно после высокотемпературной обработки древесина приобретает запах гари. У вашего термобруса или термобревна он присутствует?

- Продукты пиролиза, которые образуются при термической модификации бруса или бревна, удаляются в процессе обработки, что позволяет после термирования сразу везти материал на строительную площадку, а не выдерживать его на складе для удаления запаха.

- Какими будут характеристики строительного материала после термообработки?

Изделия из термически обработанной березовой древесины


Сувенир из термоберезы

- Термобрус и термобревно обладают такими же характеристиками, как термодоска и термовагонка: стабильностью геометрических размеров, повышенной гигроскопичностью, биологической стойкостью, низкой теплопроводностью, экологической безопасностью, эстетичностью.

Если мы говорим о термобрусе, то это товар - заменитель профилированного бруса естественной влажности. Термообработка позволяет сократить сроки строительства до трех лет: влажность термобруса около 6%, поэтому не потребуется собирать стены дома, а затем ждать их усадки. Повышенная биостойкость бруса после термирования исключает обработку стен дома составами, защищающими древесину от поражений микроорганизмами или насекомыми. Как я говорил ранее, низкие затраты на электроэнергию обеспечивают снижение себестоимости готовой продукции, что позволяет сократить затраты на строительство дома из массивной древесины до 30%, если сравнивать с затратами на строительство дома из клееного бруса.

В термокамеру закладывается брус сечением 300х300 мм, а после механической обработки его сечение будет 260х240 мм, воздействие повышенной температуры на древесину позволяет снизить теплопроводность материала и повысить теплоизоляционные характеристики, что является его преимуществами перед клееным брусом.

После термообработки геометрические размеры бруса или бревна не зависят от переменных температурно-влажностных условий (например, атмосферных осадков). Поэтому и строить дом можно в любое время года. В соответствии с результатами предварительных испытаний, которые проводили наши специалисты, тепловые характеристики дома из термобруса или бревна на 20-30% выше тепловых характеристик дома из клееного или профилированного бруса.

Беседовала Екатерина МАТЮШЕНКОВА