Стабилизированная древесина

Стабилизирующие составы для дерева

Многих мастеров, которые желают освоить технологию консервации изделий из дерева в домашних условиях, интересует главный вопрос – чем стабилизировать древесину?

Существует множество эффективных средств, которые используются для подобных целей:

• масла,
• лакокрасочные составы,
• эпоксидные смолы,
• жидкое стекло,
• соляной раствор,
• олифы,
• березовый сок,
• составы для вакуумной обработки,
• полимеры.

Эпоксидная смола

Часто для стабилизации древесины используется эпоксидная смола. Для повышения текучести состав рекомендуется разводить спиртом. Технология стабилизации древесины защитной эпоксидной смолой аналогична той, что подходит для работы с полимерными компонентами.

Несмотря на доступность и удобство нанесения, эпоксидная смола обладает некоторыми недостатками. Главные из них: длительность полимеризации и вероятность закипания в вакуумной камере. Кроме того, подобное средство не подходит для консервации хвойной древесины.

Жидкое стекло

В процессе обработки древесины жидким стеклом на поверхности образуется тонкая защитная пленка, стойкая к воздействию других красителей. По этой причине жидкое стекло часто используется для стабилизации конструктивных элементов или декоративных изделий, которые не подлежат дальнейшей обработке защитными составами.

Жидкое стекло, или силикатный клей, обеспечивает надежную защиту от заражения плесенью, грибком и патогенными микроорганизмами. По сравнению с другими антисептическими составами оно устойчиво к повышенной влаге, ультрафиолету и высоким температурам.

Соляной раствор

Менее востребованным для стабилизации древесины является соляной раствор. Для его приготовления потребуется 1 ст. л. соли и литр холодной воды. Обработка деревянной заготовки осуществляется методом кипячения на протяжении 2-3 часов.

Многие специалисты утверждают, что подобное средство для консервации можно использовать после подготовки определенной заготовки или изделия из древесины.

Олифа

Основными компонентами олифы являются растительные масла, подвергнутые термической обработке. Предварительный нагрев масел способствует повышению их стойкости к повышенной влаге и ультрафиолету. Специальный растворитель в составе олифы увеличивает вязкость и тягучесть, что дает возможность использовать ее для приготовления шпаклевочных и грунтовочных смесей, лаков и красок.

Олифа широко используется для обработки деревянных конструкций, декоративных элементов и инструментов. Она обеспечивает надежную защиту от гниения, разрушения и деформации. Для стабилизации дерева внутри помещений лучше использовать натуральную олифу, для наружных работ подойдут композиционные и алкидные составы.

Состав для вакуумной камеры

Для вакуумной камеры используется специальный состав для стабилизации древесины. Подобная технология насыщения (импрегнация) обеспечивает глубину проникновения защитного средства от 0,3 до 5 см в зависимости от породы дерева, при этом давление в вакуумной камере может достигать 12 кг/кв. см.

Специализированное герметичное устройство имеет внушительные габариты: длина – до 15 метров, диаметр – от 0,5 до 3 метров. Оно оснащено специальным резервуаром для стабилизирующих растворов, входными клапанами, датчиками давления и управляющим блоком.

Продолжительность одного цикла насыщения может составлять от 3 до 6 часов.

Березовый сок

Не менее востребованной является консервация дерева при помощи натурального березового сока. Заготовка подвергается воздействию состава в вакуумной камере, а затем проходит сушку при температуре в 90 градусов.

Для приготовления стабилизирующего раствора в березовый сок добавляются различные красители.

Описание технологии

Цель стабилизации – уберечь дерево от воздействия влаги. Материал обрабатывают специальным составом, который делает волокна более крепкими, прочными.

В промышленных объемах такой способ стабилизация древесины практически не используется, поскольку в больших объемах стоимость обработки высока.

В следствие воздействия специального раствора, в куске дерева приостанавливаются все внутренние процессы, он становится более долговечным, а волокна подвергаются полимеризации.

Составы, воздействующие на материал, закупоривает поры и заполняют все свободное пространство между волокнами.

Древесина для стабилизации подходит не вся. Хорошо поддаются обработке следующие породы:

• бук;
• граб;
• клен;
• береза.

Некоторые породы хуже подвергаются стабилизации, их обработку следует производить под давлением:

• дуб;
• карагач;
• орех и подобные по плотности древесины породы.

Амарант и эбен устойчивы к стабилизации, к ним не стоит применять этот способ обработки.

Основной процесс, лежащий в основе преобразования материала – заполнение пор дерева специальным составом. Технологические нюансы могут отличаться в зависимости от используемого состава. Полимеризацию проводят лаком в вакууме или других средством, а также эффекта можно добиться пропиткой материала смолами, маслами.

Обработка при помощи «Анакрол-90»

Емкость, в которую будет помещен брусок или изделие из дерева, следует полностью заполнить составом. Далее создаются условия вакуума в специальной камере.

Процесс пропитки сопровождается выделением пузырьков воздуха, что свидетельствует о проникновении состава внутрь древесины и выталкивании воздуха наружу. После исчезновения эффекта «бурления» заготовку следует подержать в растворе еще около получаса под давлением. Для этих целей можно использовать специальный насос или компрессор.

После проведения всех этапов обработки, следует повторить процесс, но не ранее, чем через 30 минут. Детектором завершения наполнения волокон полимерным составом служит потеря древесиной своих «плавучих» свойств. Если же изделие всплывает в емкости, заполненной раствором, значит заполнение пор прошло не до конца, и требуется повторить процесс.

Финальным аккордом служит сушка при температуре, близкой к 100 ⁰С.

Если в «Анакрол-90» добавить краситель, что даст интересный цветовой эффект на древесине после стабилизации.

Технологический процесс стабилизации

Данная процедура требует тщательной подготовки, и к тому же нужно учитывать свойства выбранного средства. Технология стабилизации напрямую зависит от состава пропитки. Для удобства будут рассмотрены наиболее популярные способы полимеризации.

Поэтапная обработка дерева «Анакролом»

Для начала потребуется емкость, в которую будет полностью помещаться выбранная заготовка. Ее необходимо заполнить «Анакролом-90», чтобы деревянное изделие утопало в нем. После этого необходимо создать условия вакуума до тех пор, пока пузырьки воздуха не перестанут выделяться и появляться в жидкости.

Далее следует оставить заготовку в пропитке на 20 минут, а следом создать избыточное давление около 2–4 атмосфер. На этом этапе понадобится компрессор или специальный насос.

По завершении этой процедуры нужно выждать полчаса, а затем повторить ее. Если заготовка тонет в воде, значит, в ней не осталось незаполненных пор. Если всплывает, то рекомендуется вновь повторить обработку «Анакролом». Заключительным этапом идет сушка, которую можно проводить в обыкновенном духовом шкафу при температуре +90… +100 градусов Цельсия. Для достижения особого эффекта можно добавить цветной пигмент в «Анакрол-90».

Обработка эпоксидной смолой

Этот процесс схож с описанным выше, но нужно учитывать разницу в текучести. Эпоксидная смола очень вязкая по своей структуре, поэтому ее следует разбавлять спиртом. Кроме того, полимеризация занимает много времени, потому необходимо набраться терпения.

В ходе обработки древесины рекомендуется следить за тем, чтобы смола не вскипела при создании вакуума. В противном случае заготовка может быть испорчена, а результат выйдет непредсказуемым.

Пропитка маслом

Данная процедура значительно проще, удобнее и экономичнее с точки зрения затрат. Масло можно использовать любое:

• кунжутное;
• ореховое;
• льняное;
• тунговое.

Холодная пропитка очень удобна и практична, подходит для небольших заготовок. Для этого достаточно полностью вымочить древесину. Сложность заключается в том, что процесс полимеризации занимает от 3 до 14 дней, в зависимости от выбранной породы. Все это время заготовку необходимо держать погруженной в масло.

Ускорение полимеризации

Порой процесс консервации древесины отнимает много времени, но можно прибегнуть к одной хитрости. Сперва необходимо тщательно просушить деревянную заготовку. Это удалит лишнюю влагу из нее, а открытые поры легче примут состав для последующей полимеризации.

Очищение состава

Если в выбранном средстве есть какие-либо вкрапления, добавки или даже мелкий мусор, это может навредить полимеризации и испортить заготовку, что недопустимо. Поэтому рекомендуется сперва отфильтровать состав. Для данной цели подойдет обыкновенная марля, сложенная в несколько раз. Это задержит примеси, а на выходе даст чистое средство, пригодное для консервации древесины.

Изменение цвета

Добавляя натуральные красители, можно получить удивительный эффект. Процесс подходит как для чернения древесины, так и для создания необычных цветных разводов в ее структуре (не только на поверхности). Для этого рекомендуется использовать концентрированные пигменты. Отличным выбором станет «Анакрол».

Свойства стабилизированного материала

Дерево, прошедшее подобную обработку, приобретает новые качества:

• стойкость к воздействию влаги;
• невосприимчивость к химическому воздействию, в том числе агрессивных органических веществ;
• высокая прочность;
• длинный срок эксплуатации;
• стойкость к перепадам температур и влажности;
• устойчивость к ультрафиолетовому излучению, отсутствует эффект выгорания;
• сохранение целостности структуры при кратковременном контакте с открытым огнем.

При этом стабилизированная древесина исходный сохраняет цвет (при условии неиспользования красителей) и форму. Несмотря на повысившуюся плотность, восстановленный материал можно подвергать механической обработке для придания желаемой формы. Он поддается распилу, стачиванию, резке, шлифовке и полировке.

Варианты стабилизации древесины

Обработка средством «Анакрол-90»

Подобная методика называется импрегнацией. По сути, это комплексная консервация, в которой используются элементы разных технологий, описанных выше. В домашних условиях, с учетом небольших габаритов обрабатываемых деталей – оптимальное решение.

Что понадобится:

Вакуумная установка. Ее можно собрать из пластиковых или стеклянных емкостей. Для откачки воздуха нужны вакуумный насос, для поднятия давления – компрессор с манометром. Плюс – краны и соединительные трубки.

Сушильная камера. В домашних условиях используется эл/печь, аэрогриль, духовка.

Порядок действий по стабилизации древесины:

• Заготовка помещается в выбранный сосуд с расчетом, чтобы ее полностью покрывал пропиточный состав.
• Производится откачка воздуха. О создании вакуума свидетельствует полное отсутствие воздушных пузырьков, которые в начале процесса выделяет древесина.
• Период «покоя». Перерыв в работе делается примерно на ⅓ часа. Этого времени достаточно, чтобы пропиточное средство хотя бы частично заполнило поры дерева.
• Создание избыточного давления. Оно поднимается с помощью насоса (и компрессора). Значение контролируется по манометру и должно быть в пределах 3±1 ати. Оно зависит от породы (а значит, плотности) древесины.

В таком состоянии процесс прерывается примерно на полчаса. Это необходимо, чтобы пропиточный раствор под действием давления максимально глубоко проник в материал образца.

О достаточной обработке свидетельствует поведение заготовки. Если пропитка прошла успешно, то древесина приобретает еще большую плотность (твердость), а значит, должна погрузиться в раствор, к самому дну. При необходимости процесс повторяется. Сколько раз этим придется заниматься, зависит от практического опыта мастера и правильного подбора оборудования.

Заключительный этап стабилизации – просушка древесины. Собственно, это и называется полимеризацией, которая придает заготовке особые свойства.

 Способ 1.  Способ 2. 
Если требуется придать древесине какой-либо оттенок, то можно приобрести или цветной «Анакрол», или добавить в него краситель.

Обработка эпоксидной смолой

Технология та же, но есть определенные сложности. Используется спиртовой раствор смолы, поэтому его приготовление требует большого опыта. От правильно выбранной концентрации зависит текучесть пропитки, следовательно, и качество стабилизации древесины. Лучше приобрести импортное средство, хотя оно и стоит дорого. Преимущество в том, что разные виды смол отличаются консистенцией, поэтому несложно подобрать нужный состав и использовать его без предварительной подготовки.

Данная методика не подходит для стабилизации древесины хвойных пород.

Обработка соляным раствором

Такая технология стабилизации используется реже, но от этого она не менее эффективна. Раствор готовится из расчета на литр воды – столовая ложка соли. После тщательного перемешивания в емкость укладывается деревянная заготовка, и посуда ставится на огонь. Термическая обработка (кипячение) производится в течение пары часов, и качественная консервация обеспечена. Критерий достаточности – прекращение выделения раствором пены.

Много споров возникает вокруг вопроса, когда производить консервацию – до подготовки образца или после. Одни авторы отмечают, что последующая механическая обработка стабилизированной древесины – процесс довольно сложный, требующий не только опыта и времени, но и специального инструмента. Именно поэтому из заготовки сначала изготавливается нужный образец, а уже потом производится консервация материала.

Хотя есть и противоположное суждение – в первую очередь пропитка, потом доводка изделия до фактурного вида. Такое разночтение вызвано тем, что в расчет не берется порода дерева и его состояние (наличие трещин, ворсинок, степень влажности и так далее). Поэтому алгоритм действий нужно определять самостоятельно, исходя из качества образца.

Пропиточные составы необходимо приобретать с запасом. Определенная часть средства будет израсходована на проведение опытных работ, так как приступать сразу же к стабилизации конкретного изделия не следует. Только поняв, как взаимодействуют пропитка и выбранная порода дерева, можно скорректировать свои действия и добиться желаемого результата выбором оптимального режима. Это касается в основном значения создаваемого давления в резервуаре.

Как выполняется стабилизация древесины своими руками

Итак, сама процедура стабилизации или консервации древесины состоит из двух этапов — пропитка, а затем полимеризация. Существует несколько методов пропитки:

1. Вакуумный метод — древесная заготовка погружается в специальную емкость, из которой впоследствии откачивается воздух. Затем емкость заполняется одним из выбранных растворов.
2. Консервация под действием избыточного давления предполагает наличие специальной камеры, в которую ставят емкость с раствором и древесной заготовкой. Под воздействием высокого давления поры и капилляры дерева освобождаются от воздуха и заполняются раствором.
3. Метод варки или выдерживания. Варка или выдерживание древесины в горячем составе основаны на том, что под воздействием высокой температуры состав для пропитки становится гораздо более текучим, соответственно значительно легче проникает в древесную породу. Если заготовка совсем тонкая, ее достаточно выдержать в холодном растворе.

Полимеризация же предполагает качественную сушку материала, который либо оставляется на длительное время в темном месте, либо сушится в духовке или печке.

Стабилизация древесины — способ обработки, в результате которого дереву придают более высокую прочность и улучшают декоративные качества, сохранив при этом природный рисунок.

После обработки древесина получает:

• Высокую плотность;
• Твердость;
• Устойчивость к изменению температуры и влажности окружающей среды;
• Полную невосприимчивость к ультрафиолетовым лучам;
• Способность выдерживать краткий нагрев открытым пламенем, не теряя своих качественных характеристик и не деформируясь;
• Непроницаемость для различных масел;
• Устойчивость к растворителям органического происхождения;
• Великолепные декоративные свойства — стабилизированная древесина хорошо поддается обработке ручным и механическим способом.

Этот вид обработки дерева имеет второе название – консервация. Такое название правомерно уже потому, что основной целью этого процесса является сохранение лучших декоративных качеств дерева с усилением прочности и твердости. Добиваются такого эффекта путем заполнения пор специальным веществом, имеющим способность затвердевания. В качестве пропитки используют различные виды масел, чаще всего льняное, а также лаки, краски, полимерные пропитки и смолы.

Чтобы получить качественный стабилизированный материал, придется затратить много времени, средств и основательно потрудиться. Создать необходимый температурный режим, вакуум и определенный уровень давления в домашних условиях достаточно сложно, а без этого не удастся провести стабилизацию.

Первый этап работы заключается в подборе правильного материала. Обычно стабилизируют древесину с красивой текстурой и переливами, в частности, это капы лиственных видов дерева: березы, клена, вяза, каштана.

Следующий этап – пропитка. Существуют разные виды и способы пропитки:

• Для заготовок небольшой толщины используют холодную пропитку;
• Горячая пропитка – это замачивание или варка в горячих пропиточных составах. Как известно, в горячем виде они приобретают более жидкую консистенцию, текучесть и проникающая способность значительно возрастают;
• Вакуумный метод – из камеры, в которую помещают заготовки, откачивают воздух, вместе с ним выходит и тот, что находится в самой древесине. Затем заливают раствор, который легко заполняет освобожденные поры и капилляры древесины;
• Пропитка под воздействием избыточного давления – в специальную емкость заливают стабилизирующий раствор и помещают в него заготовку. Емкость, в свою очередь, ставят в специальную камеру, и создают в ней избыточное давление. При этом из заготовки выходит воздух, а его место занимает раствор.

Вакуумный способ

Горячий способ

Завершающий этап – полимеризация. Достигается тщательным просушиванием заготовки при определенной температуре. Некоторые специальные составы обладают свойством самозатвердевания. Обработанная древесина становится намного тяжелее, существенно изменяется ее окраска, и новые свойства, которые она приобретает в результате обработки, скорее напоминают свойства полимера. Однако волокна древесины практически не меняют своих качеств, они как бы армируют полимерный состав, придавая всей заготовке вид благородной породы дерева.

Используют стабилизированную древесину для изготовления уникальных поделок ручной работы. Очень распространено использование такой древесины при изготовлении рукоятей для ножей, особенно для эксклюзивных вариантов.

Пропитка

Способ пропитки можно выбрать в зависимости от того с каким деревом Вы будете работать и сколько у Вас есть времени на его обработку. Всего способов три, начнём с самого простого и доступного.

«Естественная пропитка» — в данном случае, бруски дерева (карельская береза, мореный дуб, пористый кап и др.) погружаются в ёмкость с Анакрол-90 (целиком, для этого можно использовать «груз»), при этом, пропитка осуществляется естественным путём, благодаря капиллярному эффекту.  Процесс занимает 1,5-2 недели, дерево прекращает впитывать состав и «готовые» бруски тонут. Впрочем, «впитывание» лучше отслеживать, используя весы, так как некоторые образцы могут и не «утонуть», в силу физических свойств самого дерева или наличия большого количества «закрытых» пор. За указанное время, практически любое дерево пропитывается на всю глубину.

Несомненными плюсами, в данном случае, являются простота процесса и практически полное отсутствие затрат на оборудование, минус – время пропитывания.

«Вакуумная пропитка» — для этого способа пропитки Вам понадобиться вакуумная камера (её варианты рассмотрим далее).  Бруски дерева, полностью,  погружаются в ёмкость с Анакрол-90 и помещаются в вакуумную камеру. Далее, откачиваем воздух, при этом состав, из-за обилия, выходящего из бруска воздуха, начинает «кипеть». Ждём окончания процесса «кипения», после чего, в вакууме,  выдерживаем брусок ещё 30-60 минут. Возвращаем атмосферное давление и, не доставая брусок, выдерживаем его в Анакрол-90  ещё сутки. 

Время пропитки уменьшается до одних суток, при этом, требования к вакуумной установке не высоки, как и затраты на неё, однако, наилучший результат, даёт следующий способ.

«Вакуумная пропитка с использованием избыточного давления» — этот способ, из-за начальных затрат на вакуумную установку, самый дорогой, но позволяет быстро и качественно получать стабилизированную древесину, даже «твёрдых» пород. Итак:

1) Бруски дерева, полностью, погружаются в ёмкость с Анакрол-90 и помещаются в вакуумную камеру.
2) Откачиваем воздух (остаточное давление порядка 0,015-0,025 атм.), состав начинает «кипеть»
3) Ждём окончания процесса «кипения» и выдерживаем бруски 15-30 минут.
4) Сбрасываем вакуум до атмосферного давления, после чего, создаём избыточное давление (порядка 4-5 атм.)
5) Выдерживаем 30 минут и сбрасываем давление до атмосферного.
6) Повторяем пункты, со 2-го по 5-ый, два – три раза.
7) Контролируем (взвешиванием) пропитку бруска (часто он просто «тонет»).

Важно! После пропитки не удаляйте излишки раствора тряпкой, салфеткой и т.п., Анакрол-90 обладает высокой проникающей способностью, поэтому, при попытке его вытереть, он будет «уходить» в ветошь. И не забывайте, изначально, состав разрабатывался для пропитки металла, что позволяет (при необходимости) обрабатывать изделия металл/дерево (те же ножи) в сборе

Излишки состава удаляются с поверхности металла окунанием в воду (15-25 ºС)

И не забывайте, изначально, состав разрабатывался для пропитки металла, что позволяет (при необходимости) обрабатывать изделия металл/дерево (те же ножи) в сборе. Излишки состава удаляются с поверхности металла окунанием в воду (15-25 ºС).

Как происходит консервация древесины

Следует отметить, что применение прозрачного раствора подчеркивает естественную красоту дерева, а использование пигментов или цветных видов пропитки позволяет создать неповторимый и уникальный узор.

Последовательность работы:

1. Дерево помещают в емкость с раствором, следя за тем, чтобы жидкость полностью покрывала заготовку.
2. Откачивают воздух до тех пор, пока не пропадут пузырьки воздуха.
3. Дают пропитке постоять около двадцати минут, после чего создают в емкости (2-4 атм). Эта процедура требует применения компрессора и насоса.
4. После получасового перерыва повторяют процесс.

Отверждение состава АНАКРОЛ-90 (термообработка)

Термическую обработку заготовок можно осуществить двумя способами:

1) В кипящей воде (или индустриальном масле) – пропитанные заготовки плотно оборачиваются стрейч плёнкой (пищевой плёнкой) и  помещаются в горячую (кипящую) воду (95±5) ºС, где выдерживаются порядка 1-2ч (для металлических изделий: 20-30 минут, без плёнки).
2) В сушильной камере (например: печи, духовке) — пропитанные заготовки помещаются в печь, разогретую до 120-140 ºС. Сильнопористую (рыхлую) древесину необходимо заворачивать, например, в  пакет для запекания, данная процедура нужна для предотвращения процесса вытекания Анакрол-90. Сушка длится от 2-х до 4-х часов, процесс оканчивается, когда дерево перестаёт «парить» и нет мокрых пятен.

Важно! В случае нарушения температурного режим (например: заготовки поместили в печь разогретую до 90-95 ºС) процесс полимеризации не произойдёт должным образом, состав будет как «резиновый». Если в дальнейшем попытаться исправить ситуацию и подвергнуть заготовки повторной термообработке – это ни к чему не приведёт, состав останется прежним

Какими способами пропитывают древесину

После подбора подходящего сырья, мастер приступает непосредственно к этапу пропитки. В зависимости от размера и качества исходного материала, а также с учетом своих возможностей и предпочтений, он выбирает один из нескольких способов:

1. Тонкие заготовки могут быть пропитаны при довольно низкой температуре (холодная пропитка).
2. Горячая пропитка. Она заключается в замачивании или варке заготовки в специальных растворах. В горячем состоянии их консистенция становится более жидкой, что помогает веществу проникать внутрь волокон.
3. Применение вакуумной камеры (откачка воздуха из полостей древесины). Это позволяет легко заполнить освободившиеся капилляры и поры пропиточным составом.
4. Создание избыточного давления в камере, куда предварительно была помещена емкость с раствором и древесиной. Процесс провоцирует выход воздуха из волокон и замещение освободившегося места пропиткой.

Способы

Технологический процесс стабилизации древесины разделен на два этапа – пропитка и полимеризация.

В зависимости от типа, размера и качества исходного сырья, а также учитывая собственные возможности и предпочтения, стабилизировать древесину можно следующими способами:

1. Холодная пропитка
   . Самый доступный способ стабилизации небольших заготовок, который предусматривает вымачивание древесины в холодном составе. Продолжительность пропитки составляет от 3 дней до 2 недель в зависимости от типа исходного сырья. В качестве консервирующих составов применяются различные масла – ореховое, тунговое, конопляное и льняное.
2. Горячая пропитка
   . Сложный вариант консервации объемных изделий из древесины. Продолжительность пропитки может составлять до 2-3 дней и обеспечивает более глубокое проникновение горячих составов в древесные волокна.
3. Обработка вакуумом
   . Подобный способ обработки предусматривает использование вакуумной камеры. Откачка воздуха из камеры сопровождается удалением имеющейся жидкости из деревянной заготовки, помещенной внутрь. Далее в камеру подается стабилизирующий раствор, который предназначен для заполнения открытых пор древесины.
4. Обработка под давлением
   . Подобный способ схож с предыдущим, отличие заключается в том, что консервация древесины осуществляется при помощи высокого давления, а не вакуума. Деревянная заготовка помещается в емкость с жидкостью и устанавливается в камеру. Под воздействием высокого давления воздух удаляется из пор, а пустоты заполняются полимеризующимся составом.