Аннотация:
Древесина уже давно считается идеальным строительным и производственным материалом благодаря сочетанию долговечности, прочности, легкого веса, хороших теплоизоляционных свойств и высокой устойчивости. Однако по сравнению с пластиками и металлами древесина имеет очевидные ограничения при формовании, и особенно сложно создавать сложные изогнутые конструкции. Теперь итальянские исследователи разработали новый экологически чистый процесс очистки, который, как ожидается, изменит эту ситуацию.
В промышленности обычно используются два основных метода гибки древесины. Первый — это гибка паром, при которой для временного повышения гибкости древесины используются высокие температуры и влажность, но этот процесс требует много энергии и подходит не для всех пород древесины. Это также может привести к растрескиванию и снижению долговечности конечного продукта. Второй — это процесс ламинирования и гибки, который включает в себя нарезку древесины на тонкие ломтики, нанесение клея, затем снова укладку их друг на друга и придание им формы через форму. Этот метод сложен, трудоёмок и неэкологичен.
В ответ на эти проблемы отдел интеллектуальных материалов Итальянского технологического института предложил третье решение. Исследовательская группа утверждает, что разработка более устойчивых технологий обработки древесины имеет решающее значение для расширения спектра ее применения. Новый процесс позволяет гнуть древесину с меньшими затратами энергии, сохраняя при этом ее первоначальные механические свойства и биоразлагаемость.
В основе этого прорыва лежит биологический растворитель под названием Кирен. Цирен получают из целлюлозы. В отличие от традиционных процессов, исследователям не нужно распиливать древесину на многослойные структуры, использовать токсичные химикаты или обрабатывать ее сильной температурой. Вместо этого исследователи пропитывают весь кусок цельного дерева смесью кирена и воды.
Исследование показало, что смесь способна проникать во внутреннюю структуру древесины, особенно воздействуя на молекулы лигнина, изменяя способ их взаимодействия. После обработки внутренняя структура древесины становится более расслабленной, а молекулы имеют более высокую степень свободы движения, что значительно снижает жесткость и увеличивает гибкость. Когда древесину сгибают до желаемой формы и высушивают, она не только сохраняет свою новую форму, но и восстанавливает первоначальную прочность.
Этот процесс также имеет значительные преимущества в энергопотреблении по сравнению с традиционными технологиями. Во время эксперимента для работы смешанного раствора Кирена и воды достаточно было нагреться примерно до 65 градусов по Цельсию, что намного ниже, чем уровни температуры и энергопотребления, необходимые для многих существующих процессов формования древесины.
Исследовательская группа подчеркнула, что Кирен является полностью зеленым и экологически чистым растворителем, нетоксичным для организма человека. В то же время, поскольку в этом процессе не используются клеи нефтехимического происхождения, конечные изделия из древесины легче перерабатывать и они биоразлагаемы.
На этапе экспериментальной проверки исследователи протестировали различные породы древесины, в том числе липу, пробковую древесину, орех Баия, окуме и ясень. Обработанные деревянные доски толщиной от 2 до 5 миллиметров обладают значительно повышенной гибкостью и могут сгибаться или даже скручиваться под действием небольших внешних сил, ведя себя аналогично пластиковым материалам.
Однако технология все еще находится на ранней стадии, и объектами эксперимента являются в основном более тонкие деревянные доски. Следующим шагом исследователей станет попытка расширить сферу применения процесса и проверить его эффективность и осуществимость на более толстых и крупных материалах из цельной древесины.
Ожидается, что в будущем эта технология будет широко применяться в больших масштабах в производстве мебели, дизайне интерьера, производстве музыкальных инструментов, производстве игрушек и других областях, предоставляя новый, более экологически чистый и эффективный вариант для деревообрабатывающей промышленности.
Комментарии