Tepelná modifikace dřeva - Úvod do problematiky

Tepelná modifikace dřeva je způsob úpravy vlastností dřeva působením vysokých teplot, který využívali již naši předkové.Ti opalovali konce plotových stojek, aby tak zvýšili jejich trvanlivost. Samotný proces tepelné modifikace, jak jej známe dnes, byl teoreticky popsán již ve 20. letech minulého století, avšak jeho náročnost neumožňovala plné a bezproblémové technologické zvládnutí. Moderní technologie tento problém vyřešily a v 90. letech 20. století se ve Finsku začala modifikace dřeva provádět průmyslově. Nyní je tento materiál nejčastěji nazýván jako ThermoWood. ThermoWood je jedna z obchodních značek označující tento materiál, ale je ze všech neznámější.

Primárním cílem průmyslové tepelné modifikace je přetvořit domácí a snadno dostupné dřeviny v produkt, který bude mít obdobné vlastnosti jako dřeviny tropické.

Tepelná modifikace dřeva se skládá zpravidla ze tří částí:

První část je zahřátí a vysušení dřeva na velmi nízkou vlhkost (2-4%), tento proces probíhá do maximální teploty 150°C.
Druhou fází je samotná tepelná modifikace, která probíhá v rozmezí 150-280°C.
Poslední třetí fází je klimatizování tepelně modifikovaného dřeva na vlhkost, která odpovídá rovnovážné vlhkosti prostředí do kterého je materiál určen.

Jakým způsobem funguje u ThermoWoodu ochrana dřeva jeho tepelnou modifikací?

Tepelná modifikace probíhá v intervalu 150-280°C, ale dalo by se všeobecně říci, že čím vyšší teplota, tím lepší má dané dřevo vlastnosti z hlediska ochrany. Problém je, že spolu se zvyšující se teplotou klesá pevnost dřeva. Proto se používá teplota, která má vliv na odolnost daného dřeva, ale zásadním způsobem neovlivní jeho pevnost.

Bude Vás zajímat: 7 tipů na ochranu dřeva

Typickým znakem modifikovaného dřeva (ThermoWoodu) je podstatně tmavší barva než je na danou dřevinu odvyklé. Často je změna barvy doprovázena změnou původní vůně dřeva na lidově řečeno "připečenou".

Jakým způsobem je tedy dřevo chráněné?

Tepelná modifikace výrazně mění fyzikální vlastnosti dřeva - dochází k výraznému snížení koeficientu bobtnání a sesychání a také se podstatně mění rovnovážná vlhkost dřeva. Tyto modifikace jsou způsobeny změnou chemických látek, které dřevo utváří, jako jsou lignin, celulóza, hemicelulózy a doprovodné složky v různém množství podle druhu dřeviny. Právě doprovodné složky mají nejnižší teplotu degradace a jsou ze dřeva odstraněny téměř všechny.

Další látky lehce podléhající termickému rozkladu jsou hemicelulózy, a to v teplotním intervalu 170-240°C. Celulóza začíná degradovat od 250°C a aktivní rozklad ligninu probíhá mezi 300-400°C. Celulóza a hemicelulóza (uhlovodíky) obsahují hydroxylové skupiny, na které se váže voda vázaná. Po tepelné modifikaci byl zaznamenán výrazný úbytek hemicelulóz, které při svém rozkladu tvoří kyselinu octovou, která způsobí depolymerizaci dlouhých řetězců celulózy. Dále se zvětší podíl krystalické celulózy a zvětší se i velikost těchto krystalů. Tím pádem klesne podíl amorfní celulózy.

V dalším článku o tepelné modifikaci dřeva se zaměříme na konkrétní procesy, které nastanou v tepelně modifikovaném dřevě, a které ovlivňují jeho trvalivost.

Použitá literatura

Finish ThermoWood Association. ThermoWood Handbook.
FRÜHWAND, Eva. Effect of high-temperature drying on properties of Norway spruce and larch . Holz als Roh- und Werkstoff. 2007.
HORÁČEK, Petr. Fyzikální a mechanické vlastnosti dřeva I. 2001.
JÄMSÄ, Saila, VIITANIEMI, Pertti. HEAT TREATMET OF WOOD - BETTER DURABILITY WITHOUT CHEMICALS. Review on Heat Treatments of Wood. 2001.
SYRJÄNEN, Tuula, KESTOPUU, Oy. PRODUCTION AND CLASSIFICATION OF HEAT TREATED WOOD IN FINLAND. Review on Heat Treatments of Wood.