Естественно возобновляемый природный ресурс – древесина – является исходным сырьем для производства двадцати тысяч продуктов и изделий. Различают три группы способов обработки древесного сырья: механический (традиционная деревообработка), механо-химический и химический (производства целлюлозы и бумаги). Инвестирование и расширение бизнеса в области глубокой деревопереработки – дело не только высокоприбыльное, но и черезвычайно актуальное, поскольку внутренний рынок явно нуждается в увеличении производства целого ряда продуктов, в частности: пиломатериалов специального назначения, товаров углубленной переработки древесины, мебели в различных ценовых диапазонах.
Самым современным и наиболее перспективным технологическим процессом является механохимическая модификация древесины. Эта технология заключается в пропитке древесного вещества водным раствором модификатора, который вступает в химическую реакцию с природными компонентами дерева при температурной и механической активации.
Модификатором, по предлагаемой технологии, является карбамид (марки А пищевой) – вещество, которое не только может реагировать с элементарными составляющими древесины, но и многократно усиливает действие функциональных добавок, добавляемых в состав модификатора для придания изделию из древесины заданных физико-механических и эксплуатационных свойств. Карбамид производится практически повсеместно на территории России и стоит недорого: 11 тысяч рублей за тонну. Добавки стоят дороже, но их количество незначительно, благодаря применению карбамида. 
А теперь самое интересное: в качестве древесного сырья может применяться древесина любой породы, как в массиве, так и в виде отходов деревообработки и даже солома, топляк, горелая древесина, тонкомер. Модификатор, проникая с помощью воды на клеточный уровень древесного вещества и вступая с ним в реакцию, меняет структуру древесины, причём так, как это угодно производителю изделий из механохимически модифицированной древесины (МХМД).
Предприятий, производящих изделия из МХМД, пока немного и они созданы в узкоспециализированных интересах, а ведь наибольшую выгоду получит тот, кто освоит весь комплекс этой глубокой, экономически выгодной и экологичной технологии обработки такого вечного промышленного ресурса, как дерево. Благодаря этой технологии, МХМД становится новым материалом, возможности которого мы только начинаем постигать. Ведь не зря Евросоюз снял запрет на химическое модифицирование древесины после того, как там была опробована в больших масштабах термомодифицированная древесина (ТМД). Объем рынка термодерева только в Европе оценивается в 35-45 млн евро.
ТМД получают высокотемпературной обработкой исходной древесины и позиционируют как высокоэкологичную из-за того, что сторонние химикаты при этом не применяются. Сторонние да, но при получении ТМД природные компоненты древесины под воздействием больших температур разлагаются с образованием химических веществ, сходных с фурфурилом, который и модифицирует исходную древесину. Отсюда и стойкий запах термодерева. При этом теряется прочность, огнестойкость, материал быстро выцветает. Нет никакого управления будущими эксплуатационными свойствами. Вот тогда-то европейцы и стали «скидывать» массу оборудования ТМД в развивающиеся страны, а сами занялись (и активно) химической модификацией древесины.
Известно пока только о производстве химически модифицированной древесины Accoya в Голландии (ацетилирование) и Kebony в Норвегии (фурфулирование исходной древесины). В Европе уже построены уникальные мосты и многоэтажные дома, ведь по удельной прочности такая древесина превышает многие марки сталей.
Технические данные этих материалов пока не опубликованы, поэтому приведу сравнительные свойства МХМД с ТМД и другими древесными композитными материалами:
|
Свойства (при влажности 12%) |
Дуб (исходный) |
ОСП (ориентированная стружечная плита) |
ДПК (древесный полимерный композит) |
ТМД (сосна)
|
МХМД прессованной осины |
|
Цвет |
светлобурый |
желтый |
зависит от красителя |
коричневый |
от золотистого до черного |
|
Текстура |
выражена |
слабо |
не выражена |
ярко выражена |
ярко выражена |
|
Плотность, кг/м3 |
690 |
640 |
1050 |
350 |
1200 |
|
Влагопоглощение при влажности воздуха 92% , % |
24,5 |
16,5 |
1,1 |
14,6 |
14,9 |
|
Предел прочности при: сжатии вдоль волокон; статическом изгибе, МПа
|
57,1
103,0 |
10,4
23,5 |
15,0
47,4 |
48,0
119,0 |
150,0
250,0 |
|
Твердость поперек волокон, Н/мм2 |
52,0 |
26,0 |
18,5 |
26,5 |
100,0 |
|
Биостойкость: потеря массы от воздействия плесени за 45 сут., % |
27 |
- |
- |
- |
3,5 |
|
Огнестойкость: потеря массы при горении, % |
18,3 |
DIN EN 13501-1 группа В2 |
DIN EN 13501-1 группа В2 |
DIN EN 13501-1 группа В2 |
3,3 |
|
Модуль упругости при изгибе, ГПа |
10,2 |
6,2 |
3,2 |
21,2 |
24,7 |
|
Ударная вязкость, кДж/м2 |
76,3 |
11,3 |
15,0 |
16,0 |
110,0 |
В таблице приведены осреднённые свойства МХМД, а ведь основная «изюминка» этого материала состоит в том, что его потребительскими свойствами можно управлять! Изделие из МХМД может быть гидрофобным, или негорючим. Можно изменять цвет и текстуру исходной древесины, плотность и прочность МХМД, твёрдость и истираемость, технологические свойства.
Следующим вопросом всегда бывает вопрос о себестоимости продукции, поэтому приведу кратко пример расчёта себестоимости для предприятия, производящего массивную половую доску (100 кубов прессованной и 250 – непрессованной) и 20 тысяч кв. метров прессованного из отходов производства щита типа ДСП.
Расход электроэнергии на модифицирование одного кубического метра МХМД – 200-220 кВт. Для выполнения производственной программы запас исходной древесины – 450 м3 ( 5 000 руб./м3 ), карбамида – 85 тонн ( 11000 руб./т). Количество производственных рабочих – 35 человек.
Цеховая себестоимость одного кубического метра непрессованной доски из МХМД составляет 11,25 тысяч рублей, соответственно, прессованной на 50% – 22,5 тысяч рублей. Себестоимость одного квадратного метра щита из опилок МХМД – 86,5 рублей. Если кому-то это покажется дороговатым, то посмотрите, пожалуйста, предыдущую таблицу и вспомните цены на 1 кубометр краснодарского дуба.
Пути снижения себестоимости:
- расширение объёмов производства (при наличии двух таких автоклавов, цеховая себестоимость прессованной паркетной доски составляет 18750 руб./м3);
— применение более дешёвой древесины (куб топляка стоит от 500 до 1500 рублей);
— применение новых технологий и оборудования МХМД (при прессовании непосредственно в автоклаве, цеховая себестоимость прессованной доски 12500руб./м3).
Производство МХМД безотходно: старый отработавший раствор модификатора соединяется с опилками и методом горячего прессования получается древесностружечная модифицированная плита с более высокими прочностными и эксплуатационными свойствами, чем обычная ДСП.
Совокупность разработанных технологий механохимической модификации древесины даёт возможность создания многопрофильного производственного узла: уникальные возможности механохимической модификации позволяют предприятию легко переходить с производства непрессованного погонажа, например, на производство паркетной доски из массива, облицовочных изделий или дверей, элементов мебели или отделки, согласно заказов, что резко расширяет области применения и шансы на рынке сбыта. Причём некоторые из технологий эксклюзивны. Например: получение голографического изображения на поверхности древесины прессованием или безпрессовое термокомпрессионное формование подкреплённого щита любых размеров.
Хочется сказать несколько слов о деревянном домостроении. МХМД устраняет два самых, с моей точки зрения, больших недостатка в этой области: дом из МХМД не горит, формостабилен и не требует периодической окраски и нанесения защитных покрытий раз в 5 лет – всё это в естественном экологичном виде присутствует в массиве древесины. А так же следует отметить, что он будет дешевле дома из клеёного бруса, ведь брус или бревно из МХМД стабилизированы и не меняют размеров, позволяют применять несущие элементы меньшего сечения, удешевлять стоимость отделки деревянного дома и внутренних помещений. 
Нами предлагается к освоению ещё одна новинка: модифицированный древесный модуль (МДМ), который представляет собой безклеевое соединение двух профилированных брусков (стенки) с помощью дискретных, расположенных с определённым шагом, закладных вставок (связки). Размеры модуля унифицированы и позволяют собирать как стеновые элементы конструкции дома, так и элементы пола, перекрытий и несущих конструкций, лестницы, крышу и т. д.
Связки всегда выполнены из прессованной модифицированной древесины дешёвых пород или из остатков раскроя, что позволяет дополнительно снизить стоимость дома из МДМ. Мы рекомендуем и стенки изготавливать из МХМД, которая кроме высокой прочности гарантирует дому огне-био-влагостойкость и полное отсутствие дополнительной отделки при очень значительном сроке эксплуатации. Связки служат также для соединения и стягивания по длине (крайние вертикальные) и по высоте (дискретные горизонтальные).
Схема сборки при строительстве: стенки, внутренняя 1 и внешняя 2 жёстко соединены связками вертикальными 3, применяемыми при сращивании в длину путём стягивания стяжками 4, и горизонтальными 5, применяемыми при сборке здания по высоте с помощью стяжек 6, при этом по соединению в шип-паз прокладывается утеплитель 7.
Стенки МДМ могут быть отфрезерованны под брус – плоские, под бревно – D-образные, под сложнорельефный профиль, что позволяет применять широкий спектр дизайнерских решений. Внутренние и внешние стенки могут быть выполнены из разных пород древесины.
Полости в стенах дома из МДМ служат для размещения в них жилищных коммуникаций: электропроводки, сантехническим и тепловым трубопроводам, линиям связи и управления. Полости могут в случае необходимости заполняться утепляющим материалом. Кстати полостей может быть несколько, что позволяет просто и экономично реализовать схему теплового насоса. В то же время следует отметить, что, так как МДМ выполнен из массива древесины, происходит естественный воздухообмен через стены.
Так как модифицированный древесный модуль состоит всего из трёх деталей, его производство не потребует большой номенклатуры деревообрабатывающего оборудования, а его сборку можно автоматизировать с использованием всего нескольких серийно выпускаемых устройств.
Ориентировочный ценовой уровень – от 5000 до 8500 рублей за 1 м2 площади.
Проведенный анализ позволяет утверждать о реальных перспективах развития продукции из механохимически модифицированной древесины на современном рынке. Практика показывает, что на сегодняшний день распространение продукции из механохимически модифицированной древесины концентрируется в традиционном для изделий из древесины сегменте. При этом в низкоценовом сегменте, к которому принадлежат товары как внешней так и внутренней эксплуатации. В целом можно считать, что механохимически модифицированная древесина находится на стадии внедрения на рынок, а технология – на стадии внедрения и оптимизации, то есть как с экономической, так и с технической стороны речь идет об инновационных технологиях, которые позволяют создавать новый материал с заданными свойствами.
Виктор Кухарев, технолог
Адрес автора: vk58@yandex.ru
