ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ТЕРМИЧЕСКОГО МОДИФИЦИРОВАНИЯ ДРЕВЕСИНЫ ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ЗАДАННОГО ЦВЕТА

Термическая обработка широко применяется для изменения механических, физико-химических, теплофизических, биологических и других свойств древесины. К таким технологическим процессам относятся сушка и термическое модифицирование. Термомодифицирование - это нагрев древесины без доступа кислорода, сопровождающийся ее термической деструкцией. Термически модифицированная древесина может использоваться в качестве конструкционных и отделочных материалов. Это ставит задачу определения ее теплофизических, физико-химических, биологических и декоративных свойств, а также их изменение при термической обработке. Стоит задача определения оптимальных параметров технологических процессов для получения термомодифицированной древесины с заданными свойствами, в том числе цветовыми параметрами. В статье приведены результаты экспериментально-расчетных исследований цветовых характеристик древесины березы, их изменение в процессе термического модифицирования.  

Термодеструкция является сложным многостадийным физико-химическим процессом. Термическое разложение материала вызывает изменение его состава, структуры, что сопровождается изменением его свойств. Древесину можно рассматривать как многокомпонентный композиционный материал, состоящий из гемицеллюлозы, целлюлозы, лигнина и др. компонентов. Каждый из компонентов разлагается в своем диапазоне температур, что обуславливает многостадийность процесса термической деструкции. Степень термической деструкции материала определяется кинетикой протекания каждой стадии и степенью ее завершенности. Кинетика термического разложения древесины может быть определена по результатам термогравиметрических экспериментов. В статье предложена модель определения цветовых характеристик древесины как функции степени завершенности отдельных стадий термической деструкции. Для идентификации использована модель разложения цвета на GRB составляющие. На основе полученных соотношений предложена модель, позволяющая определить степень модифицирования древесины по ее цвету. Приведена математическая модель для расчета оптимальных параметров технологического процесса термомодифицирования для получения материала заданного цвета. В качестве примера приведены результаты исследования по цветовым параметрам степени термической деструкции древесины березы промышленного производства. Получены оптимальные технологические режимы для производства древесины данного цвета. Решения получены для изотермических и неизотермических режимов. 

Ключевые слова: термическое модифицирование древесины, цветовые параметры, кинетика термической деструкции, термогравиметрические исследования, технологические режимы.

Heat treatment is widely used to change the mechanical, physico-chemical, thermal, biological and other properties of wood. These technological processes include drying and thermal modification. Thermomodification is the heating of wood without oxygen, accompanied by its thermal destruction. Thermally modified wood can be used as structural and finishing materials. This sets the task of determining its thermophysical, physico-chemical, biological and decorative properties, as well as their change during heat treatment. The task is to determine the optimal parameters of technological processes for the production of thermomodified wood with specified properties, including color parameters. The article presents the results of experimental and calculated studies of the color characteristics of birch wood, their change in the process of thermal modification. 

Thermal destruction is a complex multi-stage physical and chemical process. Thermal decomposition of the material causes a change in its composition, structure, which is accompanied by a change in its properties. Wood can be considered as a multicomponent composite material consisting of hemicellulose, cellulose, lignin and other components. Each of the components decomposes in its temperature range, which causes the multistage thermal destruction process. The degree of thermal destruction of the material is determined by the kinetics of each stage and the degree of its completion. The kinetics of thermal decomposition of wood can be determined by the results of thermogravimetric experiments. The article proposes a model for determining the color characteristics of wood as a function of the degree of completion of the individual stages of thermal destruction. To identify the used model of decomposition of the color components at the GRB. On the basis of the received ratios the model allowing to define degree of modification of wood on its color is offered. The mathematical model for calculation of optimum parameters of technological process of thermomodification for reception of material of the set color is resulted. As an example, the results of the study on the color parameters of the degree of thermal destruction of birch wood of industrial production are given. The optimal technological conditions for the production of wood of this color are obtained. Solutions are obtained for isothermal and non-isothermal regimes. 

Keyword: thermal modification of wood, color parameters, kinetics of thermal destruction, thermogravimetric studies, technological regimes.