В.А. ШАМАЕВ, Н.С. НИКУЛИНА, И.Н. МЕДВЕДЕВ 

Модифицирование древесины 

Монография 

Москва 
Издательство «ФЛИНТА» 
2013 

УДК 674.812.2 
ББК  37.133.6 
Ш19 

Р е ц е н з е н т ы :  
кафедра технологии композиционных материалов и древесиноведения 
Сибирского государственного технологического университета –  
д-р техн. наук, проф. зав. кафедрой В.Н. Ермолин; 
кафедра древесиноведения Воронежской государственной лесотехнической

академии – д-р техн. наук, зав. кафедрой А.Д. Платонов 

Шамаев В.А. 
Ш19       Модифицирование древесины [Электронный ресурс]: монография / 
В.А. Шамаев, Н.С. Никулина, И.Н. Медведев. – М. : ФЛИНТА, 2013. –     
448 с. : илл. 
ISBN 978-5-9765-1605-2  

В монографии представлен анализ современных способов модифицирования
древесины, теоретические основы модифицирования древесины карбимидом. Приведены
данные по физико-механическим свойствам модифицированной древесины, примеры
реализации способов получения конечных изделий (шпалы, паркет, подшипники
скольжения, мебельная заготовка и др.). Приводится описание промышленных установок и
технологических режимов получения модифицированной древесины, а также получения
древесины с  заданными свойствами, в том числе определенного цвета и текстуры. В
монографии отражены вопросы пропитки, сушки и прессования цельной натуральной и
модифицированной древесины с целью создания прорывных наукоёмких энерго- и
ресурсосберегающих технологий, в том числе нанотехнологий. Дана оценка технико-
экономической эффективности  применения изделий из модифицированной древесины. 
Для научных сотрудников, аспирантов и инженерно-технических работников, 
занимающихся улучшением свойств древесины. 

УДК 674.812.2 
ББК  37.133.6 

ISBN 978-5-9765-1605-2                                       © Шамаев В.А., Никулина Н.С.,  
Медведев И.Н., 2013 

ОГЛАВЛЕНИЕ 
ПРЕДИСЛОВИЕ……………………………………………………………………..5 
 
РАЗДЕЛ 1. Термомеханическое модифицирование прессование древесины……7 
1.1. Современное состояние вопроса модифицирования древесины……………..7 
1.2. Изменение анатомического строения древесины в процессе  
прессования поперёк волокна………………………………………………………13 
1.3. Деформирование древесины вдоль волокон………………………………….26 
1.4. Деформативность древесины при сжатии поперек волокон…………….…..34 
1.5. Деформирование древесины при равномерном сжатии  
с одновременной сушкой……….…………………………………………………..53 
1.6. Моделирование неравномерного прессования древесины…………………..60 
 
РАЗДЕЛ 2. Теоретические предпосылки модифицирования  
древесины карбамидом……………………………………………………………...70 
2.1. Химические явления при модифицировании древесины карбамидом……...70 
2.2.Технические модели торцовой поверхности древесины……………………...85 
 
РАЗДЕЛ 3. Основные закономерности пропитки, сушки и прессования 
древесины……………………………………………………………………………90 
3.1. Моделирование процесса пропитки древесины жидкостью………………..90 
3.2. Исследование процесса пропитки древесины……………………………….116 
3.3. Особенности сушки древесины, пропитанной карбамидом………………..147 
3.4. Прессование древесины до плотности древесинного вещества…………....166 
 
РАЗДЕЛ 4. Технологические основы получения уплотнённой древесины……187 
4.1. Сравнительная оценка различных способов получения  
прессованной древесины………………………………………………………….187 
4.2. Совмещение стадий сушки и уплотнения в процессе получения Дестама..192 
4.3. Другие способы получения модифицированной древесины……………….200 
4.4. Прессование древесины  вдоль волокон…………………………………..…209 
4.5. Стабилизация форм и размеров древесины химическими ифизическими 
методами……………………………………………………………………………211 
4.6. Применение наноцеллюлозы в процессах склеивания и прессования 
модифицированной древесины…………………………………………………...224 
 
РАЗДЕЛ 5. Получение модифицированной древесины с измененным цветом, 
текстурой и высокой теплопроводностью………………………………………..231 
5.1. Крашение в процессе модифицирования древесины……………………….231 
5.2. Изменение текстуры древесины в процессах пропитки и прессования…..260 
5.3. Металлизация древесины, тепловой расчет и исследование 
триботехнических характеристик подшипников из древесины………………..287 
 

РАЗДЕЛ 6. Физико-механические и эксплутационные свойства 
модифицированной древесины……………………………………………………319 
6.1. Физические свойства Дестама………………………………………………..319 
6.2. Механические свойства Дестама…………………………………………..…329 
6.3. Эксплуатационные свойства модифицированной древесины……………...336 
 
РАЗДЕЛ 7. Технология и оборудование получения изделий из 
модифицированной древесины……………………………………………………345 
7.1. Покрытия полов……………………………………………………………….345 
7.2. Подшипники скольжения……………………………………………………..354 
7.3. Декоративные элементы мебели……………………………………………..363 
7.4. Шпалы для железных дорог…………………………………………………..366 
 
РАЗДЕЛ 8. Экономика и организации производства изделий из 
модифицированной древесины……………………………………………………385 
8.1. Эксплутационные испытания изделий из модифицированной 
древесины…………………………………………………………………………..385 
8.2. Производство мебельных заготовок и железнодорожных шпал…………..391 
8.3. Организация промышленного производства Дестама  
на ООО «Олми»……………………………………………………………………397 
8.4. Технико-экономические показатели производства изделий из 
модифицированной древесины……………………………………………………427 
 
ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………...…………..434 
БИБЛИОГРАФИЯ………………………………………………………………….436 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ПРЕДИСЛОВИЕ 
 
Древесина – один из древнейших природных материалов, применяемых 
человеком. К началу ХХI в. все положительные свойства древесины были из-
вестны и активно использовались. Тогда же были разработаны способы устра-
нения недостатков, присущих древесине как конструкционному материалу, т.е. 
горючести и поражаемости грибами и насекомыми. В это же время начинают 
разрабатываться способы улучшения природных и придания новых свойств, по-
лучивших название «облагораживание». Древесина, как анизотропный матери-
ал, обладает неодинаковыми свойствами в различных направлениях симметрии. 
Так, по прочностным свойствам, древесина в несколько раз уступает стали, но 
приведенная прочность (на единицу прочности) у древесины выше. Если же 
брать отдельные элементы строения древесины, то например, предел прочности 
при растяжении древесного волокна в 10 раз выше, чем стали. 
Поэтому, говоря о задачах модифицирования, необходимо в первую оче-
редь максимально использовать все ценное, что заложено в древесину природой. 
Сейчас в области использования древесины на первый план выдвигаются задачи 
получения материалов из древесины с заданными свойствами, поскольку древе-
сина является единственным природным возобновляемым конструкционным  
материалом. Модифицированная древесина является полноценным заменителем 
древесины твердых лиственных и экзотических пород, пластмасс, черных и 
цветных металлов. Например, упрочняя древесину мягких лиственных пород 
(осина, ольха, береза, тополь) и пропитывая ее антифрикционными составами, 
получают подшипники скольжения, способные заменить до 20% применяемых 
подшипников скольжения и качения. Расчеты показывают, что потребность в 
модифицированной древесине в России составляет 250 тыс. м3 (по тем позици-
ям, где выявлена экономическая целесообразность), в том числе 120 тыс. м3 – 
мебельные заготовки, 30 тыс. м3 – детали машиностроения, 100 тыс. м3 – строи-
тельство. 
В Воронежской лесотехнической академии разработан и прошел апроба-
цию в производственных условиях способ модифицирования древесины с пред-
варительной пластификацией раствором карбамида  и последующим уплотнени-
ем (прессованием). Новый материал имеет товарный знак «Дестам» (древесина, 
стабилизированная амидами). 
Предыдущая монография по модифицированию древесины вышла более 
10 лет назад. За это время появились новые методы и технологии древесины.  
Нанотехнологии стали неотъемлемой частью деревообработки, также как 
новейшие методы физики древесины – обработка ультразвуком, СВЧ-полем, 
импульсным электромагнитным воздействием и др. 
II международный симпозиум по модификации древесины (Стокгольм, 
2011 г.) показал, что модифицированием древесины занимаются во всех про-
мышленно развитых странах мира и число предприятий, выпускающих продук-
цию из такой древесины исчисляется сотнями. 

Монография не претендует на роль справочника по модификации древе-
сины, она осуществляет преимущественно возможности химико-механического 
способа (по классификации ГОСТ 9629-85) и результаты последних достяжений 
в этой области с формулировкой задач теоретических и экспериментальных ис-
следований на ближайшие 20–30 лет. 
Авторы благодарят за помощь в подготовке и издании рукописи доктора 
технических наук О.Р. Дорняк, кандидата технических наук А.И. Анучина, кан-
дидата технических наук Н.А. Трубникова, кандидата технических наук  
А.А. Томина. 
 

РАЗДЕЛ 1 
ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОЕ МОДИФИЦИРОВАНИЕ ПРЕССОВАНИЕ 
ДРЕВЕСИНЫ 
 
1.1. Современное состояние вопроса модифицирования древесины 
 
Наиболее изученными и широко применяемыми способами улучшения 
свойств древесины являются ее антисептирование и антипирирование, которые 
широко освещены в специальной литературе [1], и поэтому на них нет необхо-
димости останавливаться. Рассмотрим способы улучшения таких свойств древе-
сины, как повышение прочности, стабильности размеров, антифрикционных 
свойств и др. 
Как известно, основными техническими приемами модифицирования яв-
ляются пропитка, прессование и термическая обработка, включающая сушку 
древесины. Дополнительно древесина может подвергаться воздействию магнит-
ных и электрических полей, ультразвука, проникающей радиации, энергии лазе-
ра, плазмы и т.д. 
Посредством пропитки вводятся вещества, увеличивающие прочность, 
формостабильность древесины. 
В результате прессования увеличивается плотность древесины и соответ-
ственно возрастают прочностные свойства. Термическая обработка во всех слу-
чаях способствует закреплению приобретенных свойств. 
Впервые полученная братьями Пфлеймер в 1915 г. прессованная древеси-
на выпускается до сих пор в небольших количествах в Западной Европе и США 
под марками «лигностон», «стейпак», «стейбвуд». Основное назначение – ткац-
кие челноки. Одновременно с появлением прессованной древесины начали раз-
виваться способы модифицирования древесины, основанные на пропитке древе-
сины синтетическими мономерами и олигомерами. Эти способы получили раз-
витие в Японии, Германии, США и Польше. В Польше древесина, модифициро-
ванная стиролом (товарный знак «лигномер»), выпускается и в настоящее время. 
В Словакии, начиная с 70-х годов ХХ в., выпускается модифицированная 
аммиаком прессованная древесина марки «лигнамон». 
Однако наиболее глубокие исследования и широкая производственная 
проверка в области модифицирования древесины были проведены в СССР. В 
нашей стране сложились 4 направления модифицирования, отраженные в госу-
дарственных стандартах [2]: термохимическое (радиационно-химическое), тер-
момеханическое, химическое и химико-механическое. 
Термохимическое модифицирование древесины заключается в пропитке 
сухой древесины мягких лиственных пород синтетическими мономерами и оли-
гомерами. Этот способ получил распространение в Белоруссии под руково-
дством Г.М. Шутова [3] и А.С. Фрейдина [4] в г. Обнинске. В результате обра-
ботки древесина приобретает водо-влагостойкость, повышенную прочность. Не-
достатком способа является высокая стоимость, токсичность модифицирующих 

агентов и сложность технологического процесса. Эти обстоятельства привели к 
тому, что организованное производство изделий из модифицированной древеси-
ны (г. Гродно, г. Борисов, г. Соликамск) в настоящее время остановлено. Не-
сколько дольше просуществовало производство древесно-полимерных подшип-
ников скольжения, где сочетались пропитка полимерами с прессованием древе-
сины. Теория и практика этого производства разработана Б.И. Купчиновым и 
В.И. Врублевской [5]. 
В семидесятых годах возникло, но не получило развития химическое мо-
дифицирование древесины ацетилированием, энтузиастом которого был  
К.П. Швалбе [6]. 
Наибольшее распространение в СССР получило термомеханическое мо-
дифицирование (прессование) древесины, развитое в трудах П.Н. Хухрянского, 
Н.Т. Нысенко [7,8]. По этому способу древесина уплотняется в пресс-формах до 
требуемой прочности, затем наполняется антифрикционными составами. При-
меняется для изготовления деталей трения. Недостатки способа те же, что и у 
предыдущих способов – сложность и мелкосерийность производства, неста-
бильность материала в среде с переменной влажностью. По этой причине десят-
ки опытно-промышленных цехов и участков по выпуску прессованной древеси-
ны со временем закрылись, и в России действует лишь одно предприятие во 
Владимирской области, выпускающее заготовки для ткацких челноков. 
Химико-механическое модифицирование древесины, включающее хими-
ческую пластификацию аммиаком и последующее уплотнение наибольшее раз-
витие получило в Латвии, где работали талантливые ученые Г.В. Берзиньш и 
К.А. Роценс [9, 10]. Модифицированная древесина, получаемая по этому спосо-
бу, обладала повышенной, по сравнению с прессованной древесиной, формоста-
бильностью и имела товарный знак «лигнамон». Впервые при реализации этого 
способа технологические стадии уплотнения и сушки были совмещены (хотя и 
частично) по месту и времени. Разработанная технология получения «лигнамо-
на» автоклавным методом нашла применение в Словакии, где «лигнамон» про-
изводится  для моделей литья и товаров народного потребления. Недостатком 
данного способа является необходимость работы с токсичным аммиаком и, как 
следствие, сложность технологического оборудования. 
Анализ способов модифицирования древесины закономерно ставит во-
прос: целесообразно ли экономически модифицировать древесину? Чтобы отве-
тить на этот вопрос, рассмотрим проблему с другой стороны: является ли моди-
фицированная древесина уникальным материалом, не имеющим традиционных 
сфер применения? Нет, все современные марки модифицированной древесины 
позволяют квалифицировать ее как материал, идущий на замену классических 
конструкционных материалов. Так, прессованная древесина применяется как 
заменитель черных и цветных металлов, пластиков и пластмасс в узлах трения 
машин и механизмов. Поэтому, несмотря на примитивную технологию получе-
ния и, как следствие, на очень высокую себестоимость, подшипники скольжения 

и ткацкие челноки из прессованной древесины будут находить применение, хотя 
и в небольших объемах. 
Широкое развитие модифицирования древесины следует ожидать в том 
случае, если технология ее получения будет усовершенствована до такой степе-
ни, что себестоимость изделий из модифицированной древесины будет значи-
тельно ниже себестоимости изделий из древесины твердых лиственных пород. 
Итак, можно констатировать, что на начало XXI века наметились три ос-
новных направления в области модифицирования древесины: 
1.  Развитие теории прессования древесины, которая в прикладном аспекте 
позволяет уплотнять древесину без разрушения. В конечном итоге это позво-
лит получить материал, по прочности не уступающий стали. 
2.  Совершенствование технологии модифицирования с целью снижения ее 
себестоимости. 
3.  Придание древесине новых, не характерных для нее свойств (например, 
полную гидрофобность, «эффект памяти», аномально низкий коэффициент 
трения, тепло-электропроводность, сверхпластичность и другие). 
Рассмотрим этот вопрос наиболее подробно. Приведенная в стандарте [2] 
классификация способов является феноменологической, отражает сложившиеся 
научные направления, но не отражает существа и задач модифицирования. На 
рис. 1.1 представлена классификация способов модифицирования по целевому 
признаку, т.е. на улучшение каких свойств направлена реализация того или ино-
го способа. Как видно из рис. 1.1, таких способов 10, реализация каждого спосо-
ба включает одну или несколько из 16 операций, которые перечислены ниже 
А. Пропитка антисептиками. 
Б. Пропитка синтетическими мономерами и олигомерами. 
В. Пропитка синтетическими смолами. 
Г. Ацетилирование. 
Д. Пропитка гидроксилсодержащими агентами. 
Е. Прессование. 
Ж. Пропитка антипиренами. 
З. Пропитка кремнийорганическими соединениями. 
И. Пропитка аммиаком и аминами. 
К. Пропитка карбамидом и амидами. 
Л. Гидротермическая обработка. 
М. Пропитка красителями. 
Н. Пропитка антифрикционными и фрикционными составами. 
О. Пропитка металлами и сплавами. 
П. Пропитка серой, персульфатом аммония, диметилсульфоксидом. 
Р. Воздействие магнитных, электрических, звуковых полей, ионизирующей и 
лучевой радиации. 

1                                          2                                               3                                            4 
 
 
Придание биостойко-
сти 

Стабилизация  
форм и размеров, 
гидрофобность 

Увеличение механи-
ческой прочности и 
износостойкости 

Придание огне-  
и термостойкости 

 
 

      ДРЕВЕСИНА 

А, Б, В, Г, Д, Е, К

Б, В, Г, Д, З, Л, О, П
Б, В, Е, И, К, О

Ж, З

10 

Придание или  
открытие новых 
свойств 

Стойкость к атмо-
сферной и химиче-
ской коррозии 

5

Б, В, Е, З

И, К, Л, П

9 

Изменение анизотропии 
и физических свойств 
(реологических, аку-
стических, электриче-
ских, тепловых)

8

Придание антифрик-
ционных свойств 

7

Улучшение декоративных 
свойств 

6

Придание 
пластичности 

В, Е, Р, О

Н, О, Р
И, К, Л, М

Г, И, К, М

Придание 
биостойкости 

Рис. 1.1. Классификатор направлений модифицирования древесины 

Проанализируем способы, представленные на рис. 1.1. Отметим, что наи-
более полно изучены биологическая коррозия и воздействие насекомых на дре-
весину, а также огнезащита [11, 12], которые в настоящей работе не рассматри-
ваются. 
Химическая и атмосферная коррозия древесины изучена Ф. Колльманом 
[13]. Стабилизация форм и размеров древесины в среде с переменной влажно-
стью в литературе анализируется многими исследователями, среди которых в 
первую очередь следует упомянуть В.Ф. Анненкова [14]. Способы модифициро-
вания древесины, направленные на увеличение ее прочностных свойств, приве-
дены в трудах М.С. Мовнина и Н.А. Модина [14, 15]. Придание древесине пла-
стических свойств применялось при гнутье и прессовании древесины. В качест-
ве пластификатора используются водяной пар, аммиак, карбамид [17–19]. Из-
вестно также, что карбамид не только пластифицирует древесину, но и предо-
храняет ее от растрескивания при сушке и увеличивает огнестойкость и проч-
ность [20]. 
Улучшение декоративных свойств древесины изучено достаточно полно 
[21]. Так же большое количество работ посвящено антифрикционным свойствам 
древесины [22, 23]. Большой интерес представляют работы Лавничака и Золд-
нерса [24, 25], об изменении анизотропии и физических свойств древесины. Сре-
ди способов, придающих древесине новые свойства, следует отметить перевод 
ее в жидкое состояние [26] и проявление эффекта памяти [27]. 
Таким образом, можно констатировать, что в конце ХХ столетия накопил-
ся большой экспериментальный материал по получению модифицированной 
древесины и исследованию ее свойств. Фундаментальными трудами в области 
технического древесиноведения  В.В. Вихрова, В.И. Патякина, В.М. Иванова, 
В.А. Баженова, В.Е. Москалевой, Б.И. Огаркова, В.М. Хрулева были заложены 
теоретические основы модифицирования древесины. Дальнейшее решение про-
блемы модифицирования древесины следует искать в выборе наиболее рацио-
нального способа и всестороннем изучении. Для этого проведем сравнительный 
анализ пяти способов модифицирования древесины по степени реализации задач 
модифицирования, глубине их воздействия на древесину на различных уровнях 
строения и использования технических приемов модифицирования. Поскольку 
термохимический и радиационно-химический способы являются по существу 
одним и тем же способом (инициатор полимеризации роли не играет), объеди-
няем их в один способ, как показано в табл. 1.1. 
 
 
 
 
 
 
 

Таблица 1.1 
Сравнение способов модифицирования древесины 
Способы модифицирования 

Цели модифицирования 

Термо-
механи-
ческий 

Хими-
ко-
меха-
ни-
чес-
кий 

Термо-
химичес-кий 
(радиацио-
нный) 

Хими-
ческий 

1. Придание биостойкости 
– 
± 
+ 
± 

2. Стабилизация форм и размеров, гидрофоб-
ность 
– 
± 
+ 
+ 

3. Увеличение механической прочности и из-
носостойкости 
+ 
+ 
+ 
– 

4. Придание огне-и термостойкости 
– 
+ 
+ 
– 

5. Стойкость к атмосферной и химической 
коррозиям 
– 
+ 
+ 
± 

6. Придание пластичности 
± 
+ 
– 
– 

7. Улучшение декоративных свойств 
± 
+ 
+ 
– 

8. Придание антифрикционных свойств 
+ 
+ 
– 
– 

9. Изменение анизотропии и физических 
свойств (реологических, электрических, теп-
ловых и др.) 

+ 
+ 
+ 
– 

Технические приемы модифицирования 

1. Пропитка 
± 
+ 
+ 
+ 

2. Прессование 
+ 
+ 
– 
– 

3. Гидротермообработка 
+ 
+ 
+ 
+ 

Уровни строения древесины 
1. Элементарная структура 
– 
+ 
± 
+ 

2. Ультромикроструктура 
– 
+ 
+ 
– 

3. Микроструктура 
+ 
+ 
+ 
– 

4. Макроструктура 
+ 
+ 
– 
– 

Примечание. (+) реализуется полностью; (±) реализуется частично; (–) не реализуется 
 
Из табл. 1.1 видно, что преимущество (не касаясь технологичности спосо-
бов) имеет химико-механический способ, при котором: а) используются все тех-
нические приемы модифицирования; б) изменяются все уровни структурной ор-
ганизации древесины; в) из 9 задач модифицирования 7 реализуются полностью 
и 2 частично. В качестве пластификатора при химико-механическом модифици-
ровании целесообразно использовать карбамид как нетоксичный дешевый реа-
гент [28, 29].