Научный подход к древесине

За границей крупные деревообработчики и поставщики оборудования вплотную сотрудничают с институтами, создают совместные лаборатории, опытные производства. В России такая практика постепенно сошла на нет: сейчас бизнес и наука — сами по себе. Между тем в учебных лабораториях российских вузов кипит работа над созданием технологий, которые со временем можно было бы внедрить в производство.

Учёные Сибирского государственного университета науки и технологий имени Решетнёва рассказали о некоторых своих разработках.

Начнём с неординарного подхода к обработке берёзы. Порода эта прочная и хорошо обрабатывается, но не имеет ярко выраженной текстуры. Однако, как оказалось, этот недостаток благодаря научному подходу вполне устраним.

«С помощью сквозной пропитки красителями можно проявить текстуру и придать древесине берёзы любой желаемый цвет. В результате она по декоративным свойствам не уступает, а в чём-то даже и превосходит ценные породы, такие как бук, ясень, дуб.

Для пропитки используются экологически безопасные текстильные красители. В их состав дополнительно можно ввести антипирены и антисептики, тем самым повысив огне- и биостойкость древесины. У этой технологии есть промышленный опыт применения», — рассказывает заведующий кафедрой технологии композиционных материалов и древесиноведения института лесных технологии СибГУ им. М. Ф. Решетнёва Владимир Ермолин.

Если после пропитки древесину спрессовать, то берёза кроме красивой текстуры приобретёт твёрдость и износостойкость на 20 % выше, чем, например, древесина дуба. Это принципиально важно при изготовлении напольных покрытий, в частности паркета.

Для улучшения текстуры хвойных разработана технология морения. В естественных условиях этот процесс растягивается на десятки лет пребывания древесины в воде, но красноярским учёным удалось сократить это время до нескольких дней.

Другое изобретение института лесных технологий, которое вполне могло бы найти практическое применение в промышленной деревообработке, — способ интенсивной сушки крупномерных древесных сортиментов (круглых лесоматериалов и бруса) без образования трещин. Об этой технологии расскажем подробнее в одном из следующих номеров.

Теплоизоляционные плиты

Вызывают интерес разработки учёных и в секторе теплоизоляционных плит. Как известно, рынок этот довольно конкурентный. И всё же если сравнивать материалы на основе древесины, например, с популярной у строителей минватой, то последняя при всех своих достоинствах явно проигрывает в экологичности.

Во-первых, для её производства используют фенолформальдегидный клей. Во-вторых, частицы мелкой фракции летучи в процессе эксплуатации и на особо чувствительных людей могут воздействовать как аллергены.

А натуральные утеплители, помимо своей экологичности, обладают и другими полезными свойствами. Прежде всего, это способность связывать, поглощать и отдавать воду.

При повышении влажности воздуха в помещении они сорбируют излишки влаги, а при понижении — десорбируют, тем самым поддерживая оптимальную влажность воздуха.

Учитывая эту особенность, при их использовании нет необходимости делать пароизоляцию при строительстве здания.

Минеральные теплоизоляционные материалы не обладают таким свойством, поэтому при неблагоприятных условиях, без системы пароизоляции, увлажняют несущие конструкции, которые по этой причине быстрее разрушаются.

Новый вид плит

Красноярские учёные изобрели ряд технологий получения теплоизоляционных материалов из древесных волокон. Они поставили перед собой цель разработать технологию производства экологичных древесных материалов, которая может быть реализована в малых объёмах.

«Мы развиваем несколько перспективных направлений, и одно из них — получение теплоизоляционных плит с использованием биоклея, в качестве сырья для которого выступают отходы пищевой промышленности. Этот клей может применяться также в производстве ДСП и фанеры. В настоящий момент совместно с биотехнологами университета проводится отладка технологии для её использования в промышленности», — говорит Владимир Ермолин.

Без клея

Другое направление, над которым сейчас работают красноярские учёные, — создание нового принципа формирования структуры плит без использования клеёв — за счёт предварительной механоактивации древесины.

«Эта технология создана в первую очередь с целью производства конкурентоспособных материалов из измельчённых отходов деревообработки (опилок). Механоактивация происходит за счёт гидродинамической обработки. Опилки замачивают в воде и пропускают через гидродинамический диспергатор, в результате чего получается гомогенная масса, из которой можно изготавливать плиты разной плотности.

Плиты малой плотности — 150–300 кг/м3 — производятся путём отжима в холодном прессе и последующей конвективной сушки. Их можно использовать не только как теплоизоляционный, но и как конструкционный материал для изготовления стен. Их толщина варьируется от 20 до 60 мм. Материал хорошо пилится, склеивается.

Плиты средней плотности — 650-850 кг/м3 — получают из гидродинамически обработанной древесины путём прессования в горячем прессе. Механические свойства плит пропорциональны их плотности, при этом они не уступают подобным плитам, полученным с помощью клеёв, но обладают высокой влагостойкостью. Исследования подтвердили, что даже после двухчасового кипячения в воде они сохраняют 80–100 % своей первоначальной прочности», — поясняет Владимир Ермолин.

По словам учёных, эту технологию можно развивать за счёт добавления в состав плит различных армирующих элементов — соломы, древесного волокна и обычной стружи.

Из таких древесных плит можно делать межкомнатные перекрытия, основу под пол, мебель для поездов, самолётов, больниц, детскую мебель. Кроме того, они могли бы стать отличной альтернативой для производства мобильного жилья при освоении северных территорий.

Бесклеевые материалы из древесины хороши ещё и тем, что после окончания срока службы их можно сжечь без вреда для окружающей среды. Но эта технология пока лабораторная.

Она должна пройти испытание на опытном производстве, чтобы отработать производственные процессы, режимы, а затем уже перейти к выпуску необходимого оборудования.

Как уже было отмечено, технологию можно реализовать в малых объёмах, начиная от 500–1000 м3 в год. Причём это необязательно должно быть отдельное производство. Как вариант, допускается и небольшой участок по переработке отходов на предприятии.

Текст: Елена Скуратова