Еколошки прифатлив метод за третирање на дрвото

Иако во основа е хемиски процес, дрвото третирано со фурфурал алкохол е еколошки прифатлив производ, кој во однос на природното дрво има потемна боја, подобра трајност и димензиска стабилност. Неговите добри механички својства се најголемата предност во однос на останатите третмани, што значајно го проширува полето на употреба на третираното дрво во градежништвото

Во смисла за порационално користење на дрвото како материјал, развиени се и усовршени одредени третмани (модификации) кои значително ги подобруваат карактеристиките на дрвото и зголемуваат неговото квантитативно и квалитативно искористување. Последните години истражени се и развиени методи кои се еколошки прифатливи и евтини. Меѓутоа, некои третмани (на пример термичката модификација) предизвикуваат значителна хемиска деградација на дрвото, што доведува до зголемување на трајноста и намалување на напрегањата, но и до губиток на некои механички својства (статичката и динамичката цврстина на свиткување). Со оглед на полошата носивост на таквото дрво, се јави потреба за развој на третмани кои нема значително да ја намалат неговата цврстина, но да остане димензиски стабилно и отпорно на влијанијата на надворешните фактори. Во та смисла денес лабораториски и индустриски се развива методата која се заснова на импрегнација и заштита на дрвото со фурфурал алкохол. Оваа хемиска модификација предизвикува промени на дрвото како што се подобрата трајност, димензиската стабилност, потемната боја, но ги подобрува и топлотните и механичките својства. Покрај тоа што користи хемиски средства во својот процес, овој третман е еколошки прифатлив бидејќи влијанието на хемикалиите е сведено на минимум. Оваа метода е позната на науката од порано, но дури од неодамна се применува и во индустријата. Тука ќе ги изнесеме нејзините основни карактеристики.

Фурфурал (други хемиски називи за него се фурал, фурфурал алкохол и фурфурал алдехид) е јагленоводород кој настанува со разложување на шеќери (пентоза) воглавно од земјоделски производи какви што се шеќерната трска, пченката, овесот, пченицата и други. Како обновлива хемиска суровина која не содржи супстрати на нафта, најчесто се наоѓа во облик на безбојна течност со мирис на бадем која на воздух доста брзо пожолтува. Густината на фурфуралот (1,16 g/ml) е поголема од густината на водата. Хемиската реакција на фурфурал алкохолот со дрвото е доста комплексна. Заради својот поларитет и густината, фурфуралот може под дејство на притисок да пенетрира во ќелиските ѕидови и со помош на топлотна енергија реагира со хидроксилните групи од органските соединенија во дрвото (најмногу со OH групите од хемицелулозата). Како резултат на настанатата реакција се формираат голем број разгранети и вмрежени соединенија накалемени на полимерите на ќелиските ѕидови. Оно што е многу важно да се истакне е што фурфурал алкохолот формира ковалентна врска со лигнинот, една од поважните хемиски состојки во дрвото. Исто така фурфуралот се врзува за лигнинот и во процесот на термичка модификација, што воглавно влијае на послабото разложување на лигнинот. Во прилог на овие резултати покажува и фактот што норвешката компанија Wood Polymer Technologies AS (WPT), на база на лабораториско искуство, од неодамна започна со комерцијализација на примената на фурфуралот. Целата проектна задача се состоеше во тоа да се најде, по прашање на бојата, замена за тропските видови какви што се венге или меранти. Како резултат на обемните изведени експерименти, изработени се два процеса на модификација кои најмногу се разликуваат по процентот на зголемување на тежината (WPG) заради додатокот на фурфурал, а тоа се VisorWood (кој најчесто се користи за четинари со WPG=20-50%) и Kebony (воглавно за листопадни дрва со WPG=30-100%). Во рамките на индустрискиот процес на модификација, постојат неколку фази. Во првата се врши подготовка на фурфурал алкохолот и катализаторот (најчесто лимонска киселина), при што фурфуралот најчесто се подготвува растворен во концентрации од 92%, 48%, 30% и 15%. Како разредувач најчесто се користи вода или мешавина на метанол со 95% етанол. Во втората фаза во вакуум се врши импрегнација на дрвото со подготвениот раствор, при што самиот процес на модификација се изведува со загревање на дрвото со водена пареа на температура од 80 до 140° C. Оваа фаза трае 6 до 8 часа. Во последниот чекор дрвото се суши во вештачки комори до употребната влажност.

Со пенетрацијата на фурфурал алкохолот во масата на дрвото се добива, како што веќе напоменавме, материјал со изменети карактеристики. Со кондиционирање на примероци нетретирано и третирано дрво во иста клима на воздух, рамнотежната влажност се намалува за околу 43% кај приморскиот бор, за 38% кај буката и за околу 36% кај јасенот, што ни укажува на значително помала хигроскопност на третираното дрво. За споредба, за да со термички третман се добие дрво од приморски бор со иста хигроскопност потребно е нетретираното дрво да биде изложено на температура од 210º C во траење од 12 часа. Исто така, дрвото модифицирано со фурфурал станува димензиски постабилно. Во тангенцијален правец напрегањата се смалуваат за 43% кај борот и јасенот, а скоро за 50% кај буката. Треба да се напомене дека при тоа и густината се зголемува, и тоа за околу 36%. Ако ги споредиме својствата на фурфуралот со својствата на термички третираното дрво ќе ја забележиме неговата предност во механичка смисла. Применетиот третман доведува до зголемување на цврстината на свиткување за околу 6% и густината за околу 36% (графикон 1), но модулот на еластичноста останува скоро непроменет во однос на нетретираното дрво. Во прилог на тоа зборува и податокот дека површината станува доста отпорна, што ни покажува резултатот за бочна тврдина која кај дрвото на приморскиот бор се зголемува за околу 50% во однос на нетретираните примероци.

графикон 1. Процент на смалување/зголемување на својствата на дрвото на борот (англиски Souther Yellow Pine) после дејството на термичкиот третман и после модификацијата со фурфурал графикон 2. Фактор на отпорност на дрвото модифицирано со фурфурал на дифузија од водена пареа

Предностите на третманот со фурфурал ги покажаа и истражувањата во рамките на проектот за примена на вака модифицирано дрво во производството на прозорци. Притоа беа истражувани следните својства: хигроскопност, набабрување, дифузија на водената пареа, трајност, лепливост и својства на површински обработените површини. Добиените резултати кај буката, јасенот и борот покажуваат дека дрвото третирано со фурфурал, покрај трајноста и цврстината, покажува и подобра лепливост и поголема отпорност на пропусност на водена пареа (графикон 2) во однос на нетретираното дрво. Овие факти укажуваат на тоа дека овој материјал има голем потенцијал во градбата со дрво и заради тоа побарувањата во Европа за него последните години се сé поголеми. Покрај примената во производството на фасадни панели (на сликата), дрвото модификувано со фурфурал може успешно да се користи и во производството на градежна столарија, подови, за обложување на површини покрај вода, мебел за градини, за производи кои се во контакт со земја и друго.