Termiskt modifierat trä
Termiskt modifierat trä är trä som har modifierats genom en kontrollerad pyrolysprocess där trä värms upp (> 180 °C) i frånvaro av syre , vilket inducerar vissa kemiska förändringar av de kemiska strukturerna hos cellväggskomponenter ( lignin , cellulosa och hemicellulosa ) i träet för att öka dess hållbarhet . Låg syrehalt hindrar veden från att brinna vid dessa höga temperaturer. Flera olika teknologier introduceras med olika medier inklusive kvävgas, ånga och het olja.
Modifieringsprocesser
Det första tekniska tillvägagångssättet för termiska modifieringsprocesser av trä är Burmesters papper.
Det finns fem olika termiska modifieringsprocesser: Thermowood (eller Premium-trä) i Finland, Retifieringsprocess (Retiwood, New Option Wood) och Les Bois Perdure i Frankrike, Plato-processen i Nederländerna, Oljevärmebehandling i Tyskland (OHT-Process), Westwood Process och AlphaInterloc-processerna är egenutvecklade processteknologier i USA.
Beskrivning av processen
Tre av processerna utförs i ett steg, med olja (oljevärmebehandling), kväve (Reti-ved) och ånga (Le-Bois Perdure). Thermo-träprocessen består av torkning, värmebehandling och slutligen kylning/konditionering och tar upp till 72 timmar. Platonprocessen består av hydrotermolys, torrhärdning och konditionering och kan ta upp till 7 dagar. Den tid som krävs beror på träslag, bredd och initial fukthalt.
Westwood Process
Westwood är den mest avancerade moderna termomodifieringsprocessen, patenterad 2004. Processen har initialt utvecklats för behandling av lövträ, som är mer komplicerat jämfört med barrträ på grund av termokemiska reaktioner som uppträdde i lövträ under termobehandling. Det helautomatiska Westwood-kontrollsystemet gör det möjligt att hantera värmebehandling av alla lövträ och barrträd.
AlphaInterloc Process
AlphaInterloc-processen är en avancerad termokemisk, patentskyddad exoterm reaktionsprocess och är under upphovsrätt 2022. Denna process använder en specialiserad termomekanisk process. AlphaInterloc-processen är helt och hållet grön teknik.
Retifikation
Retification syftar på det franska ordet rétification , som är portmanteauen av réticulation (skapande av kemiska bindningar mellan polymerkedjor) och torréfaction (rostning). Trä i denna process måste ha en fukthalt på 12 % eller lägre vilket kan uppnås genom enkla torkningsprocesser. Träet placeras sedan i en atmosfär med hög kväve med högst 2 % syrehalt. Perdure-processen är relativt lik retifiering men håller träet vid en lägre temperatur.
ThermoWood
Denna process liknar Les Bois Perdure-behandlingen genom att den använder en ångmiljö vid atmosfärstryck för att behandla träet. Denna process kan dock även användas på "grönt" trä och var den mest använda kommersiella processen från och med 2004.
Egenskaper hos termiskt modifierat trä
Den största fördelen är att barrträ kan användas för applikationer som kräver hög hållbarhet, vilket kan ses som miljövänligt. Hållbarhetsklass 1–3, enligt europeisk standard EN 350-2, kan erhållas av icke hållbara (klass 5) barrträdslag.
Den största nackdelen är att hållfastheten minskar till följd av de höga temperaturerna. I allmänhet reduceras böjhållfastheten upp till 30 % med mer reduktion vid högre temperaturer.
Den biologiska resistensen mot vissa (inte alla) mikroorganismer och insekter förbättras. Men på grund av nedbrytning av flyktiga organiska föreningar (VOC) kan träets antimikrobiella egenskaper också minska. Krympning och svullnad minskar upp till 50–90 %. Det behandlade träet har en något mörkare färg.
Som princip kan värmebehandlingen utföras på alla träslag.
Teknikens mognad
Termiskt modifierat trä är inte bara ett akademiskt ämne nu för tiden. Termisk träbehandling har redan penetrerat marknaden i ett antal år. Det finns också viss industriell insats i forskning och utveckling. Natural Resources Research Institute vid University of Minnesota Duluth har en ugn i pilotskala för att undersöka effektiviteten av termisk modifiering på underutnyttjade trädarter från Minnesota för att utöka virkesmarknaderna.
Inom gitarrtillverkningsindustrin kallas denna process för "Thermo Curing", "Baked" och "Roasted", bland andra namn. Vissa gitarrtillverkare har börjat använda akustiska ljudbrädor och greppbrädor för elgitarrer som är termiskt härdade för att hjälpa till att förhindra den typiska skevhet och sprickbildning som ofta uppstår från säsongsbetonade luftfuktighetssvängningar. Som en sekundär fördel tenderar akustiska gitarrer att låta som väl inbrutna åldrade instrument mycket tidigare än icke-termiskt modifierade gitarrer.
Huvudföretag i branschen
I USA är den största termomodifieringsproducenten Westwood, som var först med att starta värmebehandlingstillverkning i USA 2007. I Europa har termiskt modifierad träproduktion i kommersiell skala till stor del koncentrerats till Estland. Estland ligger geografiskt nära de stora finska producenterna av termougnar, medan arbets- och omkostnader är lägre än i Finland eller de skandinaviska länderna. Tre stora estniska producenter av termiskt modifierat trä uppstod i slutet av 1990-talet: Brenstol OU, Tre-Timber OU och Ha-Serv . Alla tre företagen fokuserade på att tillhandahålla bastumaterial för den finska marknaden och interiörgolv—Brenstol specialiserat på lövträ och Tre-Timber specialiserat på barrträ. I början av 2000-talet köpte Brenstol Tre-Timber och blev den största tillverkaren av termiskt modifierat trä.
Ungefär vid den tiden expanderade marknaden för termiskt modifierat trä dramatiskt från sin traditionella tillämpning i bastumaterial, till att omfatta exteriörprodukter, såsom trädäck (terrass) och beklädnad (beklädnad). Medan Ha-Serv fortsatte att främst fokusera på den finska bastumarknaden, etablerade Brenstol varumärket Thermory och började exportera över Europa och till Japan och Thermory har blivit det mest välkända varumärket av termiskt modifierat trä i dessa regioner. Marknaden för termiskt modifierade exteriörprodukter ökade mycket snabbt i takt med att europeiska konsumenter i allt större utsträckning letade efter alternativ till tropiska träslag från Asien, Afrika och Sydamerika. En turkisk producent, Nova Wood , började också tillverka termiskt modifierat trä och blev en mindre aktör på de europeiska marknaderna.
Under 2012 etablerade Brenstol ett dotterbolag i USA, Thermory USA och började expandera aggressivt på marknader runt om i världen. Varumärket Thermory har blivit väletablerat i USA och Kanada och har skickats till över 55 länder runt om i världen. 2016 var Thermorys intäkter 29 miljoner euro, med 1,8 miljoner euro i vinst.
Små, lokala producenter fortsätter att växa fram i varje region, men det finns höga barriärer för inträde på marknaden för termiskt modifierat trä – särskilt för termiskt modifierat lövträ. Den korrekta värmemodifieringsutrustningen är extremt dyr. Dessutom, eftersom tekniken inte är välkänd, finns det lite offentlig information tillgänglig om torkningsscheman, och många nya producenter av termiskt modifierade träslag upplever en stor procentandel av torkningsdefekter, missfärgning, sprödhet, utrustningsfel (inklusive bränder) och oförmåga för att få de höga hållbarhetsbetyg som mer etablerade producenter, som Brenstol (Thermory), har uppnått. 2018 köpte Thermory Ha-Serv och blev marknadsledare inom segmentet termiskt modifierat trä.
Den senaste forskningen om termomodifieringsprocessen visade att färgning av trä under termobehandling inte är nödvändigt, vilket leder till dess hållbarhet och stabilitet: reaktionerna som är ansvariga för att ändra färg under modifiering är annorlunda än reaktioner som är ansvariga för hållbarhet. Allt brunt trä ska inte betraktas som riktigt termomodifierat. Till den tiden var Westwood den enda tekniken som implementerade dessa förändringar i termomodifieringsprocessen för att producera riktigt hållbart och stabilt termmodifierat trä i industrin. [ citat behövs ]
Pågående forskning
Det pågår forskning för att optimera de industriella processerna och de olika parametrarna för att producera det och för att utveckla applikationerna för detta trä. Det finns också forskning för att hitta nya trävärmebehandlingsprocesser, till och med försöka kombinera olika trämodifieringsprocesser.
AlphaInterloc är ett företag som gör nuvarande processteknik och utrustningsdesign i USA, Nordamerika. <ref> http://alphainterloc.com/ . {{ citera webben }} : Saknas eller är tom |title= ( hjälp )
Slutligen pågår forskning i ett försök att klargöra de kemiska förändringar som trä genomgår under värmebehandlingsprocessen.
Se även
- § Acetylering av trä - en annan process för att förbättra hållbarheten hos lövträ, med hjälp av kemiska snarare än termiska medel