Основные методы сушки древесины и их влияние на заражение насекомыми и грибком
Благодарим за участие в подготовке материала:
- Звягинцева Вячеслава Борисовича - Кандидата биологических наук, заведующего кафедрой лесозащиты и древесиноведения БГТУ (г. Минск).
- Mathias Boutin и Nebil Bourguiba – представителей компании Adkalis (Франция), специализирующейся с 1964 года на поиске инновационных решений охраны древесины.
- Рубцова Дмитрия Сергеевича — Руководителя проекта в ООО «Европейские препараты и технологии» (xilix-gel.ru).
- Черепанова Кирилла Борисовича — Директора ООО ТД "ФАЛЬКОН" (sushilnye-kamery.ru)
Тематика, раскрываемая в данной статье:
- Выяснения различий между термомодифицированным пиломатериалами и пиломатериалами прошедшими термическую сушку.
- Определение наиболее благоприятных условий для развития и жизни вредителей.
- Ответы на вопросы: являются ли пиломатериалы прошедшие сушку привлекательными для насекомых вредителей? Нуждаются ли такие пиломатериалы в дополнительной обработке специализированными препаратами против насекомых и плесени?
Раздел 1. Термомодификация
Термомодификация — это нагревание лесоматериалов в закрытой установке, без доступа кислорода, при температурах от 160°С до 250°С, при которых происходит изменение химического состава. Структурное изменение химического состава начинает протекать начиная от 170°С градусов. Только при этой температуре испаряется клеточная влага и межклеточная влага.
Плюсы:
- Большая часть питательной среды для жуков и плесени химически разлагается.
- Цвет термодревесины темнеет и становится более привлекательный. Ее цвет изменяется за счет выгорания сахаров, которые находятся в древесине, они и пигментируют дерево.
- При впитывании влаги, термодревесина не изменяет размер (губка). Обретается повышенная формостабильность. Термодревесина медленно набирает влагу в верхний слой на несколько миллиметров и быстро отдает её в окружающую среду.
Минусы:
- При температуре обработки от 170°С до 220°С термодревесина теряет свою прочность на 10% - 30%. Свыше 220°С прочность термодревесины снижается на 40%. Поэтому термодревесину не рекомендуется применять для постройки силовых элементов, а особенно для строительства несущих конструкций.
- Очень дорогой процесс обработки.
Основные компоненты древесины (целлюлоза, гемицеллюлоза и лигнин) под воздействием тепла разрушаются по-разному. Целлюлоза и лигнин разрушаются более медленно и при более высокой температуре, чем гемицеллюлоза. Экстрактивные вещества разрушаются легче через испарение во время термообработки.
После термообработки древесина содержит значительно меньше гемицеллюлозы. В результате существенно снижается объем материала, чувствительного к грибку.
Гемицелюлоза, привлекательная для грибка, начинает разлагаться только при 120ºС. Изменение свойств, главным образом, вызывает термодеструкция гемицеллюлозы. Желаемые изменения начинают появляться уже при температуре 150ºC и не прекращаются по мере постепенного увеличения температуры.
Температура полного разложения гемицеллюлозы составляет около 200–260ºC, а соответствующая температура для целлюлозы – около 240–350ºC. По-скольку в твердых породах дерева гемицеллюлозы больше чем в мягких породах, разложение в них происходит легче, чем в мягких. Из всех составляющих древесины лигнин лучше всех остальных способен выдерживать тепло. Масса лигнина начинает снижаться только тогда, когда температура превышает 200ºC.
Вывод: древесина прошедшая термообработку в температуре 200–260ºC является менее подвержена воздействию грибка и менее привлекательна для насекомых, чем обычная древесина. Одновременно область применения такой термодревесины в строительстве существенно ограничена из-за уменьшения ее прочности на 30-40% в результате термомодификации.
Раздел 2. Термическая сушка
В России строительными компаниями наиболее широко применяется термическая сушка пиломатериалов. Этот процесс происходит при температурах 55-95°С. Высушенные пиломатериалы имеют влажность 12-22%. Химически этот процесс схож с сушкой в естественных условиях, но в более короткие сроки.
ГОСТ 8486-86, касающийся деревянного домостроения, гласит:
Настоящий стандарт распространяется на пиломатериалы хвойных пород и устанавливает технические требования к пиломатериалам, предназначенным для использования в народном хозяйстве и на экспорт. По качеству древесины и обработки доски брусья разделяются на четыре сорта (1,2,3,4-ый) и должны соответствовать нормам. Пиломатериалы 1,2,3-го сортов изготовляют сухими (с влажностью не более 22%), сырыми (с влажностью более 22%) и сырыми антисептированными. В период с 1 мая по 1 октября изготовление сырых антисептированных и сырых пиломатериалов допускается по согласованию с потребителем.
При строительстве каркасов домов, а так же при изготовлении клееного бруса используют пиломатериалы 1-ого сорта.
Международный фитосанитарный стандарт ISPM15 гласит:
Согласно требованиям Стандарта, в целях предотвращения распространения древесных и растительных вредителей, при международных перевозках древесина должна быть обработана либо химическим способом, либо термическим. Термическая обработка минимум до 56°С в течении как минимум 30 минут.
Стандарт рассчитан на уничтожение существующих вредителей в древесине. Это, так называемая легкая обработка, при которой структура дерева не меняет химического состава.
Основная задача данной процедуры: древесина должна быть высушена до той влажности, которая будет устойчивой влажностью для условий (влажность воздуха и температура воздуха) при которых «изделие будет находиться большую часть времени». В этом случае размеры изделия остаются стабильными, изделие не "ведет", не "коробит", оно не рассыхается.
По влажности различают следующие состояния древесины: сплавная (более 100%), свежесрубленная (35% и выше), воздушно-сухая (15-20%), комнатно-сухая (8-13%) и абсолютно-сухая (около 0%).
Древесина являясь пористым материалом, обладает свойствами гигроскопичности, т.е. ее влажность зависит от состояния окружающей среды, древесина способна поглощать из воздуха пары влаги. Если образец древесины поместить в помещение с низкой температурой и высокой степенью насыщения, то он начнет впитывать влагу из окружающей среды (будет происходить процесс сорбции: поглощение одной средой — жидкостью или твердым телом других окружающих сред — веществ, газов или других жидкостей). Если же сырой образец древесины поместить в помещение с комнатными условиями, то из него начнет испаряться влага (процесс десорбции).
Процессы сорбции и десорбции будут проходить до определенного предела, при котором влажность древесины начнет соответствовать окружающему ее воздуху.
Влагу из воздуха могут поглощать только стенки клеток. Конденсация свободной влаги в полостях клеток при сорбции невозможна, даже если воздух максимально насыщен влагой.
Максимальное количество влаги, получаемой древесиной путем сорбции, называется влажностью предела насыщения и равно 30%. Процессы сорбции и десорбции взаимообратны.
При увеличении влажности воздуха на 10%, содержание воды в древесине увеличивается минимум на 2-3%. Этот процесс прекращается только после того, как влага распределится равномерно по всему сечению древесины, а влажность древесины будет соответствовать температуре в ºC и относительной влажности окружающего воздуха в %. Это состояние древесины называется равновесным, а влажность древесины – равновесной.
Таблица ниже показывает, как меняется влажность древесины в зависимости от изменения температуры и влажности воздуха вокруг.
| t, °С | Относительная влажность воздуха, % | |||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 35 | 40 | 45 | 50 | 55 | 60 | 65 | 70 | 75 | 80 | 85 | 90 | 95 | 98 | |
| 0 до 5 | 7,1 | 7,9 | 8,7 | 9,5 | 10,4 | 11,3 | 12,4 | 13,5 | 14,9 | 16,5 | 18,5 | 21 | 24,3 | 26,9 |
| 10 | 7,1 | 7,9 | 8,7 | 9,5 | 10,3 | 11,2 | 12,3 | 13,4 | 14,8 | 16,4 | 18,4 | 20,9 | 24,2 | 26,8 |
| 15 | 7 | 7,8 | 8,6 | 9,4 | 10,2 | 11,1 | 12,1 | 13,3 | 14,6 | 16,2 | 18,2 | 20,7 | 24,1 | 26,8 |
| 20 | 6,9 | 7,7 | 8,5 | 9,2 | 10,1 | 11 | 12 | 13,1 | 14,4 | 16 | 17,9 | 20,5 | 23,9 | 26,6 |
| 25 | 6,8 | 7,6 | 8,3 | 9,1 | 9,9 | 10,8 | 11,7 | 12,9 | 14,2 | 15,7 | 17,7 | 20,2 | 23,6 | 26,3 |
| 32 | 6,7 | 7,4 | 8,1 | 8,9 | 9,7 | 10,5 | 11,5 | 12,6 | 13,9 | 15,4 | 17,3 | 19,8 | 23,3 | 26 |
| 40 | 6,5 | 7,2 | 7,9 | 8,7 | 9,5 | 10,3 | 11,2 | 12,3 | 13,6 | 15,1 | 17 | 19,5 | 22,9 | 25,6 |
| 45 | 6,3 | 7 | 7,7 | 8,4 | 9,2 | 10 | 11 | 12 | 13,2 | 14,7 | 16,6 | 19,1 | 22,4 | 24,7 |
| 50 | 6,1 | 6,8 | 7,5 | 8,2 | 8,9 | 9,7 | 10,6 | 11,7 | 12,9 | 14,4 | 16,2 | 18,6 | 22 | 24,7 |
| 55 | 5,9 | 6,6 | 7,2 | 7,9 | 8,7 | 9,4 | 10,3 | 11,3 | 12,5 | 14 | 15,8 | 18,2 | 21,5 | 24,2 |
| 60 | 5,7 | 6,3 | 7 | 7,7 | 8,4 | 9,1 | 10 | 11 | 12,1 | 13,6 | 15,3 | 17,7 | 21 | 23,7 |
Профильные исследования показали, что сушка пиломатериалов для деревянного домостроения до 6-8% нецелесообразна, так как в нормальных атмосферных условиях в последующем пиломатериалы наберут влажность минимум до 15%. В погодных условиях центрального региона со средней влажностью воздуха 85% и при летней температуре влажность пиломатериалов будет составлять около 18%.
До уровня влажности 6-8% следует сушить пиломатериалы для столярного производства или изготовления мебели, которая будет эксплуатироваться в помещениях, где влажность среды в среднем варьируется от 20% до 40%, при температуре 21°С.
Раздел 3. Основные вредители древесины в России
В России наиболее частыми вредителями древесины являются:
Семейство точильщиков
(Разг.: Жук-точильщик, Древоточец, Древогрыз. Ошибочно — Короед)
Anobium punctatum
- Взрослый жук 2-4 мм. Опасный, жирует даже в очень старой древесине (окна, полы, плинтуса, фанера, мебель, балки, брёвна стен и т.д.).
- В брёвнах жируют только от стороны комнаты (изнутри).
- Любят влагу и прохладу.
- Характерный отверстия ок. 1-2 мм, мука. Взрослые жуки издают характерный звук - стук, тикание.
- Пик лёта жуков - май—июнь.
- Всего за несколько поколений могут полностью уничтожить конструкцию (за 2-6 лет)!
Hadrobregmus pertinax
- Взрослый жук 4-7 мм, чёрно- или красно-бурый.
- Опасный вредитель, похож на мебельного точильщика, но крупнее.
- Повсеместно (Европа, Кавказ, Сибирь, Дальний восток и т.д.).
- Личинки жируют в зараженной грибком мягкой части дерева.
- Используют также старые отверстия и щели для откладывания яиц.
Xestobium rufovillosum
- Взрослый жук 5-9 мм, Чёрный, матовый, покрыт пятнами светлых прилегающих волосков).
- Опасный вредитель.
- Жирует в основном в лиственной древесине (ольха, дуб, бук и т.д.), особенно заражённой грибком и в некоторой хвойной.
Ptilinus pectinicornis
- Жук 3—5 мм, самец черный с бурыми надкрыльями, самка часто красноватая.
- Личинки повреждают изделия из твердых лиственных пород (дуба, бука, а также клена и орехового дерева), хотя отмечен также и на хвойных породах.
- Чаще всего повреждает мебель, но заселяет также балки и срубы строений.
Семейство усачей
Hylotrupes bajulus
- Разг.: Жук-усач, Чёрный домовой усач, Домовой дровосек (чёрный, серый), Жук-дровосек, Древоточец, Шашель, Шашень, Ошибочно — Короед
- Взрослый жук- 7-21 мм, личинка - до 25 мм в длинну.
- Опасный, жирует везде: брёвна, окна, особенно конструкции крыши, пол и т.п., также в очень старом дереве. Внешне может быть не видно, но внутри балка может быть уже уничтжена.
- Жирует в мёртвой и прочной сухой, даже очень сухой хвойной древесине, встречаются в лиственной. Редко встречается в сильно влажной древесине. Жирует чаще в белой части дерева (не сердцевине).
- Личинка может жировать 3-7 лет! До момента пока превратится в жука (зависит от условий).
- Выдают звуки жирования-хруст, шуршание (особенно в горячие дни).
- В сильно зараженной древесине, где уже вылетали взрослые жуки, можно заметить несколькомиллиметровые отверстия с мукой.
- В отличие от мебельного-точильщика, личинки усача способны переваривать древесину без помощи грибков в древесине и микроорганизмов в кишечнике, а если древесина повреждена грибком, то рост личинки ускоряется в разы!
Stictoleptura rubra
- Разг: Красный жук-усач, Жук-усач, Ошибочно — Короед
- Жуки 10-21 мм.
- Жируют в основном в сосне, хвойных деревьях и лиственнице.
Семейство древогрызов (ликтусы)
Lyctus brunneus
- Разг.: Жук-древогрыз, Ликтус, Жук-паркетник, Ошибочно — Короед
- Взрослый жук 2,8-8 мм, краснокоричневый, бурый.
- Жирует только в лиственных породах (дуб, ясень и т.п.)
- Способен в короткие сроки превратить древесину в мелкую муку.
- В странах бывшего СССР 5 видов ликтусов (жуков-древогрызов), наиболее популярные — бороздчатый, опушенный, одноцветный.
- Опасен для деревянных конструкций, паркета,мебели, и т.п.
При термической сушке пиломатериалов, применяемой чаще всего отечественными производителями для домостроения, все питательные вещества для грибка и жуков-вредителей в древесине сохраняются. Жуки находят для себя пищу при помощи хеморецепции, это способность насекомых воспринимать химические вещества во внешней среде.
Домовые точильщики заселяют древесину, пролежавшую в постройках несколько лет. Точильщики наиболее благоприятно развиваются при влажности древесины от 11 до 18%. Цикл развития личинки составляет от 1 года до 6 лет. И все это время она пожирает древесину изнутри.
Для мебельного точильщика оптимально для развития имагинальной фазы - это температура 14 - 16° С при влажности древесины 15 - 18% и относительной влажности воздуха 70-80%.
Жук-усач и его личинки хорошо переносят колебания температур и предпочитают сухую или даже очень сухую древесину, влажность которой не превышает 20%, а древесина после камерной сушки, как правило, имеет влажность 12-20%.
Мнение экспертов
"Камерная сушка древесины действительно является хорошим средством текущей дезинсекции древесины лесоматериалов. Однако она не защищает древесину от вторичного заселения домовыми вредителями (точильщиками и усачами) уже в конструкциях. Некоторые виды этих специализированных насекомых напротив, предпочитают древесину низкой влажности. Поэтому любые деревянные конструкции требуют профилактической защиты."
"Традиционная сушка является более эффективной против плесени. Но, как правило, опасность появления насекомых будет присутствовать всегда, даже если древесина будет сухой. Что касается риска грибка, то он будет существовать, если древесина используется во влажных условиях.
При высокотемпературной обработке наблюдается увеличение естественной стойкости древесины к нападению грибков и насекомых, но отсутствуют конкретные данные по насекомым, особенно по термитам."
"Первоначальная сушка в печи для изготовления клееного бруса не препятствует тому, чтобы балки снова намокли. Проблемы начинаются обычно с поверхностной плесени, а затем развиваются до глубокого базидиомицетного грибкового распада. Первоначальная сушка в печи также не предотвращает нападения насекомых. Целлюлоза, которую ищут насекомые, все еще находится в древесине. Некоторые насекомые, питающиеся древесиной, предпочитают, когда древесина влажная, другие вообще не возражают, когда она сухая."
Вывод
После любого вида термической обработки обязательна дополнительная обработка древесины специализированными препаратами против насекомых и плесени.
Это могут быть обычные жидкие антисептики, пропитывающие древесину на несколько миллиметров и обеспечивающие защиту от нового заражения насекомыми в течение 1-1,5 лет, после чего необходимо повторять пропитку.
Либо XILIX® GEL - недавно появившаяся на российском рынке новая технология глубокой (до 6 сантиметров) пропитки древесины густым тиксотропным гелем для профилактической обработки или лечения уже зараженной жуками древесины с защитой более 10 лет от повторного заражения и профилактикой от развития всех видов грибка.
Москва, 2020 г.