Modifikacija drveta – Vintorg

Već godinama postoji težnja da se svojstva drveta kao inženjerskog materijala poboljšaju, da se smanji njegova anizotropija i ostala nepoželjna svojstva i u tom smislu da se razvijaju novi proizvodi na bazi drveta i raznih polimera.

Nova vrsta kompozita na bazi drveta zasnovana je na tehnologiji ekspandiranja drveta putem mikrotalasa, impregnacije lepkom i otvrdnjavanja lepka pod pritiskom. Promenom režima tretmana mikrotalasima i pažljivim izborom lepka, moguće je proizvesti kompozit na bazi drveta koji potpuno odgovara zahtevima naručioca. To je patentirana tehnologija koja nosi naziv Vintorg.

Vintorg liči na prirodno drvo, ali ima veću čvrstoću, povećanu trajnost, ujadnečenija svojstva, bolju dimenzionu stabilnost i otpornost na napad gljiva i insekata. Ovaj proizvod omogućava efikasnije korišćenje drvnih resursa, poboljšavanjem karakteristika manje vrednog drveta.

Kako mikrotalasi deluju na drvo?

Tretman drveta mikrotalasima jakog intenziteta dovodi do promena u strukturi drveta. Unutar drveta, mikrotalasna energija se pretvara u toplotu koja generiše vodenu paru pod pritiskom unutar ćelija drveta. Ćelije radijalnog parenhima imaju tanje ćelijske zidove u poređenju sa ćelijama osnovnog tkiva drveta (traheide, vlakna libriforma i sudovi). Usled visokog unutrašnjeg pritiska pomenute ćelije radijalnog parenhima koje imaju tanke zidove se razaraju, što stvara mikropukotine koje formiraju puteve za lak transport tečnosti i njihovih isparenja. Na taj način drvo postaje znatno propustljivije za tečnosti i gasove.

Tretman mikrotalasima proizvodi povećanje propustljivosti od nekoliko hiljada puta u radijalnom i longitudinalnom smeru, u odnosu na netretirano drvo. Menjanjem i podešavanjem inteziteta mikrotalasnog zračenja moguće je kontrolisati broj mikropukotina, njihove dimenzije i distribuciju. Na taj način stvaraju se protokoli i režimi za različite aplikacije.

Mikrotalasna energija se koristi za relaksaciju naprezanja u trupcima koje su prirodna posledica rasta, za ubrzavanje sušenja tvrdih lišćara i poboljšanje impregnacije drveta.

Ostala fizička i tehnološka svojstva drveta su takođe poboljšana. Povećana propustljivost smanjuje sprovodljivost toplote, (bolja toplotna izolacija), smanjuje bubrenje i utezanje drveta, poboljšava akustična svojstva drveta (bolja izolacija), poboljšava tehnološka svojstva drveta i skaraćuje vreme sušenja.

Mehanička svojstva materijala Torgvin

Torgvin je drvo modifikovano u snažnom MW električnom polju. Mikrotalasna modifikacija drveta dovodi do smanjenja svih mehaničkih svojstava. Iznos smanjenja mehaničkih svojstava zavisi od intenziteta mikrotalasnog zračenja (MW), brzine kretanja konvejera i trajanja ekspozicije. Povećanjem snage zračenja menjaju se i MOE (modul elastičnosti) i MOR (modul loma).

Potrošnja energije

Potrošnja električne energije za proizvodnju Torgvin-a varira od 120 do 300 kW/m³ u zavisnosti od zahtevanog stepena modifikacije, vrste drveta, gustine i vlažnosti drveta. Jedan od režima za Daglasovu jelu je: MW snaga od 54-57 kW, brzina konvejera 1,5-2,5 cm/sec pri čemu je potrošnja MW energije 117 kWh/m³.

Tretman mikrotalasima za poboljšanje impregnacije drveta

Loša propustljivost mnogih vrsta drveta onemogućava pravilnu potpunu impregnaciju. Istraživanja na drvetu Hrasta (Quercus robur) i raznih vrsta Eukaliptusa (Eucalyptus muelleriana, Eucalyptus regnans, Eucalyptus obliqua) ukazuju na to da se sržni zraci razaraju pod dejstvom brzog generisanja vodene pare u polju mikrotalasnog zračenja. Tanji ćelijski zidovi tkiva sržnih zraka u kombinaciji sa manjom zateznom čvrstoćom drveta u tangencijalnom smeru nego u radijalnom, dovode do stvaranja mikropukotina u radijalnom/uzdužnom smeru. Impregnacija CCA rastvorom oblica eukaliptusa prečnika 60-100 mm (koja treba da pokaže razliku u propustljivosti za tečnosti), pokazala je potrošnju od 340/400 L/m³ kod tretiranog drveta u poređenju sa 64 L/m³ kod netretiranog drveta. To praktično znači da se drvo tretirano mikrotalasima može impregnisati kreozotom po celom poprečnom preseku, bez dodatnog pritiska, uz potrošnju kreozota od 119-169 kg/m³.

Tretman mikrotalasima za ubrzanje sušenja tvrdih lišćara

Istraživanja na drvetu eukaliptusa pokazala su da se posle tretmana sirovog drveta mikrotalasima znatno skraćuje vreme sušenja i nestaje potreba za kondicioniranjem. Tretman mikrotalasima drveta eukaliptusa (Eucalyptus obliqua) skraćuje vreme sušenja 5-10 puta u odnosu na konvencionalno sušenje vlažnim vazduhom. Za drvo eukaliptusa preseka 28x90, 45x90 i 90x90 cm početne vlažnosti 60-70%, posle mikrotalasnog tretmana vlažnost je pala na 20-35%. Režim tretmana je bio: frekvencija 0,922 GHz, snaga generatora 7,5-54 kW i brzina pomera 5,3–14 mm/sec. Povećanje propustljivosti tretiranog drveta po poprečnom preseku umanjuje opasnost od pojave grešaka sušenja kao što je kolaps.

Potrošnja MW energije za pripremu drveta za konvencionalno sušenje je 80-160 kWh/m³.

Skraćenje trajanja sušenja u odgovarajućem iznosu smanjuje troškove, potreban prostor, energiju i radnu snagu, dok se procenjena količina najkvalitetnije osušenog drveta povećava za oko 5%.

Vintorg tretirano drvo

Vintorg se proizvodi od modifikovanog drveta Torgvin njegovom impregnacijom lepkom i otvrdnjavanjem lepka u presi. Vintorg je modifikovano drvo koje je po mehaničkim svojstvima slično lameliranoj drvnoj građi (LVL). Vintorg ima sledeće prednosti:

• Dobra mehanička svojstva (u poređenju sa LVL);
• Očuvanu prirodnu boju i teksturu
• Dobru dimenzionu stabilnost
• Koristi se drvo manje komercijalne vrednosti
• Proizvodnja je znatno jednostavnija i jeftinija u poređenju sa LVL tehnologijom.

Tehnološki proces proizvodnje Vintorg

Tehnološki proces modifikovanog drveta Vintorg obuhvata sledeće operacije:

• Modifikaciju drveta mikrotalasima: MW instalacija se koristi da poveća propustljivost srčevine i smanji sadržaj vlage sa 30-40% na 10%.
• Natapanje lepkom: služi za impregnaciju lepkom u hladnom kupatilu pomoću poprečnog transportera.
• Predpresovanje: služi za uklanjanje viška lepka posle impregnacije.
• Vrelo presovanje: služi za otvrdnjavanje lepka i formiranje poprečnog preseka.
• Mehanička obrada gotovog materijala.

Zaključak

Istraživanja modifikacije drveta pomoću mikrotalasa (MW) pokazalo je selektivnu modifikaciju različitih anatomskih elemenata drveta (sržnih zraka) i formiranje velikog broja uzanih otvora u radijalno/uzdužnoj ravni. Broj i veličina nastalih otvora mogu se kontrolisati. Takav tretman drveta naziva se Torgvin i povećava njegovu propustljivost u radijalnom i uzdužnom smeru.

Tako tretirano drvo stvara osnovu za mnoge industrijske primene: brzu impregnaciju lišćera i četinara, ubrzanje sušenja drveta, dobijanje novog modifikovanog materijala pod patentiranim nazivom Vintorg.

Ovde ne treba izgubiti iz vida da je tretman drveta snažnim mikrotalasima u svojoj osnovi destruktivan i da je potrebno napraviti posebne režime za određene namene kako bi se promene u strukturi drveta držale u željenim granicama. Tretman drveta mikrotalasima prvenstveno treba kombinovati sa metodama impregnacije drveta bez pritiska i u kombinaciji sa polimerima.