Наука и изготовление древесных материалов

2020-10-15

Сотрудничество поставщиков оборудования и деревообработчиков – обязательное условие для создания качественной и современной продукции. Лесные отрасли многих стран переживают кризис. Происходят крупномасштабные структурные изменения, появляются новые производители и новые рынки. Чтобы выжить, существующие участники должны будут вводить новшества, однако инновации в лесном секторе сталкиваются с множеством проблем.

Но, не все так плохо, активность проявляют студенты и выпускники профильных вузов, создавая проекты, которые могут усовершенствовать процесс производства. Свои работы они чаще всего демонстрируют на всевозможных конкурсах, тем самым, привлекая потенциальных заказчиков. Для многих стран подобная практика является нормой, и многие разработки появляются именно при поддержке деревообрабатывающих предприятий.

Перспектива развития деревообрабатывающей отрасли

Развитие новых технологий часто приводит к перераспределению рыночных долей внутри сектора. Например, древесные плиты, изготовленные из частиц или волокон, частично вытеснили традиционные рынки фанеры, а также элементы из цельной древесины в некоторых мебельных секторах.

Точно так же древесноволокнистая плита средней плотности (МДФ) заменила традиционную древесно-стружечную плиту - и даже твердую древесину - во многих областях применения мебели. Ориентированно-стружечная плита (OSB) заняла часть рынка фанеры для использования в строительстве. Хотя это в основном случай перераспределения сегментов рынка, вполне вероятно, что эти нововведения позволили древесине сохранить те части рынка, которые в противном случае, вероятно, были бы проиграны конкурирующим материалам.

Распиловка и различные процессы обработки – инновации

В последнее время был разработан оперативный контроль лесопильных операций, часто с использованием методов визуализации в видимом, инфракрасном или рентгеновском диапазоне. Например, лесопильное оборудование все чаще оснащается датчиками, такими как лазеры, которые учитывают поведение инструмента или прохождение полотна через древесину, чтобы помочь и оптимизировать ручное управление.

С появлением новых инструментов, являющихся результатом динамического анализа и методов акустического контроля, можно предусмотреть разработку очень экономичных датчиков для структурной классификации древесины и даже для обнаружения и точного определения определенных дефектов или неровностей. Таким образом, можно предусмотреть контроль качества на основе классификации по множеству критериев, таких как размер, количество допустимых дефектов, цвет, эстетические свойства и сухость. Степень рассмотрения этих различных критериев зависит от размера компании, типа сырья и сектора рынка.

Сушка

В настоящее время наиболее распространенная технология сушки основана на регулировании температуры и влажности с принудительной вентиляцией. Низкотемпературная сушильная печь, прославившаяся в 1970-х годах, была почти заброшена как слишком медленная и влекущая за собой высокий риск порчи хрупкой древесины. Высокотемпературная сушка (при температуре выше 100 ° C), разработанная в основном для древесины хвойных пород и некоторых более легких лиственных пород, обычно не подходит для твердых лиственных пород.

В настоящее время разрабатываются следующие технологии для сушки твердых пород древесины, которые вызывают трудности и сохнут особенно медленно:

• вакуумная сушка перегретым паром - самая эффективная из вакуумных технологий;
• высокочастотный нагрев с последующим вакуумным циклом - особенно рекомендуется для более толстых изделий.

Достижения в области моделирования позволят разработать более эффективные и, прежде всего, более надежные методы контроля. Непрерывное измерение изменений уровня влажности древесины выше точки насыщения волокна в процессе сушки все еще является сложной технической проблемой. Отсутствие надежного метода измерения высоких показателей содержания влаги, кроме взвешивания деревянных штабелей или испытательных образцов, в промышленных условиях значительно ограничивает эффективность методов мониторинга последнего поколения, особенно на первых этапах процесса сушки. В настоящее время исследуются ультразвук и высокая частота.

Обработка и консервация древесины

Воздействие на окружающую среду существующих процессов консервации значительно затруднило разработку новых химических подходов. Европейская директива по использованию биоцидов дополнительно ограничит как количество активных веществ, используемых для консервирования, так и области их применения. За последнее десятилетие многие пестициды были удалены с рынка, а промышленно развитые страны запретили некоторые известные семейства продуктов, такие как креозоты и пентахлорфенолы.

Также много споров ведется о продуктах на основе тяжелых металлов в водной фазе, таких как хром или медь в сочетании с мышьяком или бором, которые используются для повышения долговечности. Поскольку реальной замены этим продуктам нет, окончательный запрет может положить конец использованию на открытом воздухе этих видов, наиболее часто используемых сегодня.

Растворители, используемые в качестве среды для активных материалов, были значительно изменены, а эмульсионные системы были усовершенствованы для нерастворимых в воде веществ.

В дополнение к разработке и совершенствованию консервантов с низким воздействием на окружающую среду, многие направления исследований в области химии консервации продолжаются и, вероятно, найдут альтернативные решения.

Наиболее продвинутые и, вероятно, самые инновационные направления исследований касаются использования:

• бактерии, способные уничтожать определенных насекомых или грибки;
• гормоны, нарушающие факторы роста вредителей, особенно шелушение насекомых.

Идентификация генов, ответственных за естественную жизнеспособность определенных видов, может в более отдаленном будущем сделать возможным изменение внутренней устойчивости определенных видов посредством генетической модификации. Такие достижения в значительной степени будут зависеть от международных дебатов по генетически модифицированным организмам (ГМО).

Склеивание и нанесение покрытий на дерево

На разработку химической продукции повлияла необходимость учитывать влияние летучих органических соединений на здоровье человека и окружающую среду. В клеевом секторе основные инновации касались разработки продуктов с низким содержанием формола в соответствии с меняющимися правилами. В настоящее время в этом секторе представлен чрезвычайно широкий спектр конкретных продуктов, которые удовлетворяют как техническим требованиям условий использования, так и требованиям, возникающим в связи с проблемами промышленного внедрения. Среди новых разработок - клеи для свежей древесины, клеи для необработанных пиломатериалов с толстыми швами, а также технологии ускоренной электромагнитной полимеризации (высокочастотная, микроволновая и др.).

При отделке, проблемы, возникающие из-за использования органических растворителей, были частично решены путем разработки продуктов с высоким содержанием сухих экстрактов или усовершенствованием систем на водной основе в секторе красок и морилки. Также проводятся исследования таких продуктов, как продукты, полимеризуемые излучением, и порошковые продукты, в которых не используются растворители. Срок службы систем внешней облицовки был увеличен за счет добавления анти-ультрафиолетовых (УФ) компонентов, улучшения вязкоупругих свойств пленок и замедления физико-химического разложения существующих продуктов.

Основные разработки в будущем могут касаться повышения производительности отделочных процедур за счет разработки однослойных продуктов, которые заменят классическую систему трех последовательных слоев. Что касается сопутствующих технологий, на первый план могут выйти системы нанесения дымки, которые позволяют получать тонкие и очень однородные покрытия. Плоские композиты стали свидетелями развития методов порошковой отделки. Использование устройств с электромагнитными волнами можно расширить, чтобы ускорить сушку отделки в отраслях вторичной обработки, особенно в мебельном секторе.

Композиты и восстановленная древесина

За последние 30 лет было разработано множество типов плит в ответ на два основных требования со стороны мебельной и строительной отраслей - для тонких плоских материалов и для плит большой площади. Фанера была первым ответом на эти требования, но для ее изготовления потребовалось использование высококачественной древесины (правильные, цилиндрические бревна, прямые стволы и т. д.).

ДВП и древесностружечные плиты, произведенные из дефибрированной или дробленой древесины, не требуют этих качеств и позволяют оптимально использовать субпродукты леса, такие как древесина от вырубки или рубок ухода, или остатки от обработки массивной древесины. Различия в типе используемого клея, а также в размере, форме и ориентации частиц позволяют производить плит с широким диапазоном различных свойств, отвечающих техническим и экономическим требованиям любого применения.

Исследования, вероятно, будут развиваться по двум основным направлениям:

• предварительная физическая и химическая обработка частиц для придания им желаемых свойств, таких как регулярность размера и естественная прочность;
• химическая обработка, которая помогает частицам прилипать друг к другу, что позволяет изготавливать картон без добавления клея.

Композиты пластик-дерево также должны претерпеть интересные изменения. Они позволяют улавливать мелкие остатки, такие как опилки. Опилки, смешанные с пластиком в пропорции до 50 процентов, дают материалы, которые механически более устойчивы, чем базовые пластмассы, а также частично биоразлагаемы.

Обычные методы, используемые при производстве восстановленных элементов из обрезков или мелких деталей, продолжают развиваться, особенно в относительно непромышленных странах, в качестве альтернативы использованию отходов в ситуациях, когда композиты из волокон или частиц не подходят.

Новость разместил Елена Васильева, компания Союзстройдеталь

Добавить новость | Показать все новости