Импрегнированная древесина. Импрегнация – прорыв в строительной индустрии! Процесс пропитки древесины
При строительстве практически каждого дома используются конструктивные элементы из древесины. Одним из самых действенных способов их защиты является импрегнация, т.е. пропитывание составами, защищающими от различных вредных факторов.
Но, даже будучи натуральным материалом, не каждая древесина нуждается в импрегнации. Если порода содержит большое количество природных масел, то она уже защищена. Натуральные масла, существенно повышают стойкость древесины к атмосферным факторам, плесени и деятельности насекомых. К таким особо устойчивым древесным породам относится кедр, секвойя, итуба, бразильский тик, бразильская вишня и многие другие представители экзотических деревьев. Среди отечественных пород наибольшей устойчивостью отличается дуб, тис, лиственница, вяз, акация. Их древесина способна только за счет собственных защитных веществ противостоять гниению и насекомым до 12 лет. Но стоит такой материал достаточно дорого. В строительстве его, как правило, заменяет более дешевая сосна и ель, которые необходимо импрегнировать.
Для того чтобы сделать из бревен строительный материал для конструкции крыши или перекрытий, необходимо высушить древесину, после чего обрезать, и уже готовые брус пропитать защитными составами. Перед обработкой импрегнатами древесина может некоторое время храниться под открытым небом, но только на поддонах, а не на земле. После импрегнации древесине нужно дать высохнуть до влажности 15-19%, на что может понадобиться от нескольких дней до нескольких недель.
Что оказывает вредное воздействие на древесину?
Трудно определить самого главного врага древесины, но можно выделить несколько особенно опасных факторов. Одним из них являются плесневые грибы, которые поражают влажную древесину и в основном ту, которая находится в укрытой среде. Идеальные условия для развития плесени - это температура 10-20°С и влажность более 20%. Для древесины наиболее опасным считается домовой грибок, т.к. он имеет свойство проникать глубоко в древесину, нарушая тем самым ее конструкционную прочность. Заражение древесины домовым грибком происходит посредством ее осеменения спорами данного вида.
Но не все грибы столь опасны. Существует множество разновидностей плесени, которая имеет только поверхностное воздействие. Она не в состоянии привести к тому, чтобы балка или брус прогнили насквозь, но от нее исходит характерный неприятный запах, который к тому же вреден для здоровья. Плесневыми грибами древесина заражается различными контактными и воздушными путями, поскольку их споры имеются повсеместно.
Следующий враг - насекомые древоточцы: короеды, жуки-точильщики, усачи-плотники и усачи-дровосеки, древесинники хвойные и некоторые другие виды. Взрослые особи эти вредных насекомых откладывают в древесине яйца, из которых потом выходят личинки. Они питаются древесиной, за время своего существования, прогрызая в ее структуре длинные извилистые ходы. Таким образом, эти личинки просто съедают часть дерева, существенно ослабляя его несущую способность и прочность.
В основном насекомые поражают хвойные породы. Их колонии могут расплодиться как в сырой, так и в сухой древесине.
Огонь - это самый коварный враг древесины. Он способен уничтожить ее в считанные минуты, и поэтому деревянные элементы дома, обязательно нужно защитить от огня. Сразу заметим, что абсолютно эффективной защиты от огня не существует. Речь идет только об увеличении времени сопротивляемости древесины огню, для того, чтобы можно было эвакуироваться из здания и потушить пожар. Основные противопожарные методы - это пропитка древесинами антипиреновыми составами, окраска противопожарной краской, а также конструктивные способы - изоляция дерева негорючими материалами, способными сопротивляться огню.
Ультрафиолетовое излучение при длительном воздействии тоже не добавляет древесине целостности. Через определенное время волокна на поверхности, подверженной интенсивному облучению, начинают отслаиваться, а дождь вымывает их ткани. В результате этого древесина рассыхается и трескается, но процесс этот весьма растянут во времени, и т.к. трещины возникают вдоль волокон, то на прочности деревянных деталей они, как правило, не сказываются.
Способы импрегнации древесины
Защитными пропитками в первую очередь обрабатывают древесину, которая впоследствии пойдет на элементы каркаса домов и крыши. Такая древесина подвергается глубокой импрегнации.
Существуют два метода глубокой импрегнации - это окунание и обработка под давлением. Рассмотрим их подробнее.
Окунание наиболее распространено, поскольку не требует сложного оборудования. Грубо говоря, пиломатериалы просто окунают в резервуар с раствором импрегната. Древесина довольно быстро впитывает в себя препарат, при этом ее собственная влажность не должна превышать 25%. Глубина проникновения пропитки в данном случае будет зависеть от времени, которое древесина пробудет в ней.
При желании можно купить уже импрегнированную древесину, но также можно выполнить глубокую пропитку и самостоятельно. Вряд ли в хозяйстве найдется подходящая по размерам ванна для окунания пиломатериалов, поэтому проще всего вырыть траншею нужной длины и устелить ее пленкой. В получившуюся ванну можно наливать препарат и окунать в него деревянные детали, нагружая балластом, чтобы те не всплывали. Остатки импрегната следует собрать, после чего их можно использовать в другой раз, либо для поверхностной обработки древесины.
Существует несколько вариантов окунания:
- кратковременное, при котором древесина проводит в ванне от нескольких минут до 2 часов. В течение этого времени пропитка проникает на глубину до 5 мм;
- длительное окунание предусматривает продолжительность процедуры от 2 часов до нескольких дней (но не больше недели). В течение этого периода защитные составы проникают вглубь древесины на несколько десятков миллиметров. Оптимальная экспозиция вычисляется, исходя из толщины пиломатериалов. Можно подсчитать ее по формуле:
Т = а²/25,
где Т - время (экспозиция), а - диагональ или диаметр материала в самом широком месте.
После импрегнации окунанием нужно дать древесине высохнуть. На практике на это уходит до нескольких недель, в зависимости от погодных условий.
- термическое двухэтапное окунание. Сначала древесину окунают в ванну с горячим раствором (70-80°С), где она подогревается и из нее выходит воздух. Данный этап занимает от 30 до 150 минут. После этого деталь перемещают в холодную ванну с импрегнатом, где происходит насыщение древесины, - она начинает буквально всасывать в себя препарат. Холодная ванна длиться от 35 до 200 минут.
Обработка импрегнатами под давлением
- процесс технически более сложен и требует специального оборудования. В полевых условиях этого не сделаешь. Пиломатериалы помещаются в автоклав, где они пропитываются защитными составами под давлением, и соответственно на большую глубину. При этом собственная влажность древесины может превышать 30%.
Диффузионная обработка является одним из самых эффективных способов импрегнации. Однако широкой популярностю данная методика не пользуется, поскольку занимает много времени. Ее технология заключается в диффузионном принципе пропитки, при котором штабели пиломатериалов пересыпаются смесью песка и защитного препарата в пропорции 5:1, после чего все это оборачивается в пленочную рубашку. Минимальный срок пропитки - 10 дней, но чем он дольше, тем глубже древесина пропитывается. Если необходимо полностью пропитать пиломатериалы, то данная методика позволяет этого добиться.
Поверхностная импрегнация древесины
Это самый недорогой, технически простой, но в тоже время и самый малоэффективный метод защиты древесины. Однако во многих случаях показана именно поверхностная импрегнация. В основном поверхностно обрабатывают неконструкционную древесину и деревянные отделки. Существуют три способа поверхностной обработки: окрашивание, втирание и распыление.
Окрашивание импрегнатами производят кистью или поролоновым валиком. В данном случае можно рассчитывать на 2-3 мм пропитку. Окрашивание нужно производить, когда пиломатериалы находятся в горизонтальном положении. Если пропитываются уже смонтированные элементы, то окрашивание нужно производить несколько раз.
Втирание производят тампоном. Этот метод показан для древесины с грубой, задиристой поверхностью, которую красить сложно. Глубина пропитки такая же, как и при окрашивании.
Распыление производится при помощи пульверизатора. Нанесение пропиток распылением оправдано только для сплошных деревянных поверхностей таких, как фасад деревянного дома, деревянный пол, фанерный настил и т.д. Глубина впитывания при этом меньше, чем в предыдущих способах - только 1-2 мм. Распыление также может быть использовано для обработки труднодоступных мест уже смонтированных деревянных конструкций. Отдельные элементы таким способом обрабатывать невыгодно, прежде всего, из-за большого расхода импрегната. Не рекомендуется также наносить распылением масляные пропитки.
Гигантский зонтик Metropol Parasol, накрывший площадь Plaza de la Encarnacion в Севилье, Испания, защищает от солнца пешеходную зону и культурно-общественный центр. Он представляет собой систему из множества деревянных панелей и является самым крупным на планете сооружением из древесины. Причем заметим, это импрегнированная древесина. Проект разработан архитектурным бюро J. MAYER H. Architects. Работы длились с 2005 до 2011 год. Длина сооружения около 150 м, ширина — 70, высота — 26.
Ранее мы уже рассматривали подробно одну из разновидностей модифицированной древесины - ацетилированную , которую выпускает голландская компания Accsys Technologies под брендом Accoya. Следует отметить, что подобная технология является не единственной, которая позволяет получать материал дерево с аналогичными прочностными характеристиками. И сейчас мы расскажем об импрегнированной древесине, которая также не боится воды, плесени и вредителей и даже позволяет строить каркасный дом из импрегнированной древесины.
Суть технологии заключается в антисептировании древесины методом глубокой пропитки. В процессе обработки за счет высокого гидравлического давления специальная антисептическая жидкость проникает максимально глубоко внутрь массива дерева, обеспечивая почти 100-процентное пропитывания по всему объему. Таким образом, импрегнированная древесина - это древесина, пропитанная защитными антисептиками на водной основе в процессе глубокой обработки в автоклавах.
В зарубежных странах технология называется «импрегнирование» (от англ. to impregnate - насыщать, пропитывать) или «таналайзинг» (по марке наиболее часто применяемого антисептика-консерванта Tanalith E). В нашей стране также используется название «вакуум-давление-вакуум», поскольку процесс импрегнирования основан именно на описанном принципе. Таким образом, технологию одинаково корректно назвать как «метод вакуум-давление-вакуум, или просто» импрегнирование».
Импрегнирование древесины производится в автоклавах по методу "вакуум-давление-вакуум".
Процесс пропитки происходит в герметичных камерах — автоклавах, где создается вакуум (-0,6 атм.), благодаря которому происходит удаление влаги и воздуха из пор и капилляров древесины. Этот этап длится от 1 до 12 часов в зависимости от поставленной задачи.
Затем в автоклав подается специальный состав-антисептик и создается повышенное гидростатическое давление (12,8 атм.), обеспечивающее проникновение вещества в глубинные слои и, как следствие, пропитывание древесины (от 3 до 12 часов). Такая технология позволяет пропитать антисептиком до 95 процентов заболонной части дерева и до 5 мм ядра.
Спустя время избыточная жидкость из камеры удаляется, и там снова создается вакуум для надежной фиксации состава внутри древесины и для удаления излишков влаги (от 1 до 12 часов). Наконец, готовая продукция извлекается из камеры, досушивается в естественных условиях и отгружается заказчику.
Импрегнированная древесина изначально имеет слегка зеленоватый оттенок, который спустя время приобретает медово-коричневый цвет. Уже после обработки она не пахнет и не пачкает. Она не представляет вред для здоровья людей и домашних животных, поскольку современные средства пропитки, не выделяют ядовитые летучие вещества.
Лучшим веществом, как утверждают эксперты, является антисептик для древесины Tanalith E, водорастворимый состав на триазолах меди. В настоящее время он является наиболее популярным для импрегнирования.
В результате обработки защитные компоненты антисептика надежно фиксируются по всему объему древесины и не поддаются удалению. Собственно, так и обеспечивается долговременная защита и экологичность материала. Импрегнированную древесину не нужно дополнительно красить или пропитывать.
Импрегнированная древесина изначально имеет слегка зеленоватый оттенок, который спустя время приобретает медово-коричневый цвет.
Что касается сроков эксплуатации импрегнированной древесины, то здесь мнения экспертов расходятся. Одни говорят, что «срок службы практически не ограничен», другие называют 20-30 лет, третьи 30-40. Еще есть группа экспертов, которая дает уклончивую оценку: «Импрегнированная древесина служит примерно в 5 раз дольше обычной». Точный срок предлагается просчитать самостоятельно. Самыми четными оказываются европейские производители импрегнированной древесины, который дают гарантированный срок эксплуатации на свою продукцию в 60-75 лет.
Утверждается, что импрегнированная доска может длительное время контактировать с пресной и соленой водой, влажным грунтом. Однако следует заметить, что именно постоянный, а не периодический контакт с водой все-таки может причинить ущерб.
После проведения многолетних исследований эксперты определили, что в импрегнированной древесине отсутствует гниение. Правда, оно может появиться, но только на спилах. Чтобы не допустить этого, древесину лучше расторцевать по нужным размерам и только после этого провести обработку спилов антисептиками.
Импрегнированная древесина применяется при возведении заборов, причальных мостков, строительстве теплиц, беседок и навесов, в качестве напольного покрытия на террасах и верандах, для изготовления садовой мебели. Более того, этот материал используется при строительстве каркасных домов в качестве обрешеток, столбов, балок и фасадных досок. Заметим, что импрегнированная древесина не боится растрескивания и сверления.
Таким образом, при использовании изделий, изготовленных из импрегнированной древесины, отпадает необходимость в сложном уходе за ними. Например, не нужно обновлять фасады и заборы, что, соответственно приводит к экономии средств. При этом в течение десятилетий сохраняет привлекательный внешний вид и геометрия. Импрегнированная древесина не боится влаги и насекомых. Только нужно помнить, что ее использование внутри помещений запрещено. Как говорится, издержки технологии. Идеальный материал человечество пока не изобрело.
Консервы 21-го века. Импрегнированная древесина. 31.07.2014 01:58
1
.
2.
3.
Представьте себе идеальный строительный материал, который легко обрабатывается не требует особого ухода
и обслуживания за время эксплуатации, имеет срок службы, исчесляемый десятлетиями, не выделяет вредных веществ
и может находиться неограниченное время в контакте с человеком и стоит при этом в разы дешевле аналогов!
Скажете такого идеала не существует? И… ошибетесь! В этой статье пойдет речь об относительно новом, но уже получившем широкое признание и доверие, строительном материале - импрегнированной древесине .
Рассмотрим подробнее все этапы производства этого материала:
1. Итак, этап первый , готовые изделия собирают в штабель, который помещают в специальную установку - автоклав. Крышку автоклава герметично закрывают, вакуумный насос начинает создавать разряжение внутри полости автоклава, внутри доски также создается разряжение. Штабель выдерживают в при повышенном разряжении.
2. На втором этапе вакуумный насос выключают, включают насос высокого давления. Наступает кульминационный момент импрегнации - за счет того, что внутри древесины еще разряжение, а снаружи под высоким давлением уже давит раствор, происходит интенсивное впитывание защитного раствора . Расход рабочего раствора может достигать до 500 литров на один куб древесины!
3. Остается последний штрих - давление выравнивают до атмосферного, раствор откачивают, создают вторичное разряжение удаляя таким образом излишнюю влажность штабеля.
4.
После этого давление выравнивают до атмосферного и открывают крышку автоклава - все, обработка древесины окончена, была древесина обычная - стала импрегнированная!
Прошла через вакуум - испытала давление.
Какие свойства имеет импрегнированная древесина?
Свойства импрегнированной древесины по-настоящему уникальны: такая древесина не гниет
, не подвержена порче большей части вредителей, может неограниченное время находиться полностью погруженной под воду или на разделе сред «земля-вода» или «земля-воздух», не нуждается в дополнительной защите
и обработке. Все положительные свойства древесины, такие как низкая теплопроводность, высокие эстетические свойства, экологичность
, возможность выступать в качестве несущих конструкций
, то же сохраняются, ведь при импрегнировании не нарушается внутренняя структура древесины.
Характерный фисташковый оттенок, кстати, спустя некоторое время переходит в золотистый , также допускается окрашивание любыми материалами для древесины.
Где применяется импрегнированная древесина?
Спектр применения изделий из импрегнированной древесины очень широк и обширен. Это например:
Современные технологии обработки древесины позволяют свести на нет все недостатки натурального материала: подверженность гниению, высокую влагопоглощающую способность, благодатность среды для микроорганизмов и насекомых.
Основные методы получения качественного строительного материала - это термическая обработка и импрегнирование древесины.
Рассмотрим каждый из этих процессов.
Термообработка.
Термическая обработка древесины проходит в специальных печах при температуре 185-230 градусов. Никакие химические вещества не используются. Физико-химические процессы, происходящие в древесине, преобразуют привычный материал в термодревесину с повышенной стойкостью к влиянию атмосферных факторов и коррозии и с улучшенными теплоизоляционными качествами.
Научные изыскания в сфере повышения качества строительной древесины, проводившиеся в последнее десятилетие прошлого века во многих странах Европы, привели к разработке высокотемпературной технологии обработки дерева. Основным поставщиком термодревесины на мировой рынок является Финляндия.
Сначала в специальной камере происходит сушка дерева. Влага, необходимая для жизнедеятельности микроорганизмов, вытягивается из материала. Длительность этого этапа зависит от начальной влажности, породы и габаритов деревянного бруса.
Затем в герметичной термокамере происходит прогрев древесины до 180-230 градусов в течение 2-3 часов. Водяной пар, присутствующий в камере предотвращает возгорание дерева, а его молекулы становятся участниками химических реакций, происходящих в высокотемпературной среде.
Следующая после термокамеры операция - закаливание древесины. Под контролем приборов, сохраняющих влажность материала в пределах 5-7%, происходит его охлаждение. Нельзя допускать полного высыхания дерева, т.к. оно станет ломким, с ним станет трудно работать.
В результате сложного процесса изменяется структура древесины. Естественный цвет темнеет. Термически модифицированная древесина приобретает однородный по всей глубине благородный темный оттенок.
В связи с потерей влаги (влажность уменьшается в 4-6 раз), термодоски немного легче, чем первоначально, но при этом они не впитывают влагу, не разбухают и не меняют форму даже погруженные в воду. Любые перепады влажности и температуры окружающей среды не влияют на качество и внешний вид термодревесины. Необходимость антисептической обработки материала полностью отпадает.
Практическое отсутствие влаги в материале повышает его теплоизоляционные свойства, что позволяет использовать их в горячих помещениях (бани и сауны) и в качестве обшивки фасадов и внутренних стен домов. Термодревесина широко используется также при изготовлении оконных рам, дверей, напольных покрытий, мебели и другие изделия.
Импрегнирование (консервирование).
Эта технология пропитки древесины в герметичных камерах при высоком давлении специальными антисептическими средствами обеспечивает глубокое проникновение вещества в структуру древесины.
Сначала в вакуумных камерах из дерева удаляется вся влага. Затем под высоким давлением древесина пропитывается защитными средствами. В итоге безгранично увеличивается срок службы изделий из консервированной доски даже в условиях открытого воздуха. Древесина приобретает светлые оттенки зеленого или коричневого цвета, она не боится влаги и гниения. При этом импрегнированная доска не имеет запаха.
Технологические этапы процесса импрегнирования
Защитные составы, используемые для консервации древесины, не содержат вредных для здоровья веществ. Полученный строительный материал является экологически абсолютно чистым. Из него можно изготавливать каркасы и напольные покрытия открытых строений (террас и веранд), стропила и обрешетки крыш, заборы, оконные и дверные рамы.
Импрегнация древесины – это процесс ее насыщения защитными составами при воздействии вакуума и давления. Таким образом, достигается вакуумная пропитка древесины, которая возможна исключительно в промышленных условиях с применением автоклавов.
Виды обработки древесины
Чтобы уберечь ее от вредного воздействия , влаги и . , защищающие древесину от биологических воздействий, и , предохраняющие ее от огня, могут наноситься разными способами:
- Поверхностная обработка древесины . Самый доступный метод в домашних условиях – когда на поверхность кистью, тампоном или пульверизатором наносится защитный состав. В таком случае консервант проникает в древесину на глубину не более 2 мм. Такую обработку нужно регулярно повторять.
- Пропитка древесины:
А) Вымачиванием в емкостях . То есть элемент погружается в ванну с защитным составом и выдерживается. Этот способ более эффективный, чем поверхностная обработка древесины, но не приемлем для крупных деталей.
Б) . При использовании технологии «вакуум-давление-вакуум» в производственных условиях можно получить импрегнированную древесину. При вакуумной пропитке дерева можно достигнуть глубины проникновения 0,2-5 см, в зависимости от породы и предназначения.
Вакуумная пропитка древесины: процесс
Итак, стойкость древесины к разного рода поражениям будет зависеть от глубины проникновения защитного состава. В данном случае процесс насыщения (импрегнация – латинское «насыщать», отсюда и второе название процесса) древесины защитным средством проводится в автоклавах, где давление жидкости достигает показателя 10-12 кгс/см 2 . Длина автоклава колеблется в пределах 12-15 метров, диаметр – от полутора до 3-х метров. Этот герметический аппарат, снабженный резервуаром для пропитывающих растворов, клапанами, датчиками давления и блоком управления. В зависимости от породы дерева весь цикл глубокой пропитки древесины занимает в среднем 200-400 минут.
Вакуумная пропитка древесины состоит из ряда этапов:
- Древесина загружается герметическую емкость, где создается первоначальный вакуум. В результате этого из клеток древесины выходит воздух.
- Камера заполняется защитным составом под действием вакуума.
- Защитный состав загоняется в клетки древесины при помощи гидравлического давления, поддерживающегося определенное время.
- Консервант закачивают обратно, а под действием окончательного вакуума излишки защитного состава извлекаются из древесины.
- Благодаря низкому давлению в древесине, при атмосферном давлении в камере, излишки раствора с поверхности втягиваются в глубокие слои. С целью фиксации защитного состава обработанная древесина некоторое время остается лежать в автоклаве.
Существует ряд требований к древесине, предназначенной для вакуумной пропитки:
Ее влажность не должна превышать 25%. В ином случае 1 этап глубокой пропитки древесины пройдет неправильно, весь процесс импрегнации древесины замедлится и не сможет быть выполненным полноценно.
Не допускаются пороки древесины, препятствующие проникновению защитных составов: смоляные пятна, обзол с корой, ложные ядра и побурение, кары, луб.
Заболонь, то есть периферийная часть, пропитывается консервантами достаточно хорошо – до 85%. А вот ядра (а у некоторых пород – и вся древесина) слабопроницаемы для антисептиков и антипиренов. Как правило, невозможно достигнуть более глубокой пропитки ядра древесины чем на 2-5 мм.
Импрегнированная древесина: преимущества и особенности
Главным плюсом импрегнированной древесины является длительность ее службы - производители дают гарантию на 60-75 лет. Можно сказать, на всю жизнь. А все благодаря тому, что она не подвержена гниению, даже если находится в прямом контакте с влагой или землей. Более того, импрегнированная древесина не требует дополнительной обработки. К примеру, поверхностная обработка антисептиками требует повторения каждые 5-10 лет, антипиренами – 2-5 лет. А вакуумная пропитка древесины позволяет навсегда избавиться от этой головной боли.
Еще один существенный момент – импрегнация древесины не изменяет ее свойств. То есть она не меняет структуру, не растрескивается, не деформируется, не требует дополнительных покрытий или пропиток, не становится колкой или хрупкой, как в случае с древесиной, обработанной под действием высоких температур – Поэтому импрегнированная древесина может использоваться как конструкционный или строительный материал.
И в завершение добавим, что импрегнированная древесина – экологически чистый материал, не несущий угрозы для людей и животных.
Татьяна Кузьменко, член редколлегии Собкор интернет-издания "AtmWood. Дерево-промышленный вестник"
Насколько информация оказалась для Вас полезной?