简单工艺提高木材耐久性——热处理(原创)

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2020
06/03
08:05
鲁班小编
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木材在加工成木制品之前都要进行一定处理让木材的含水率降低到国家标准,并且保证木材不会开裂和变形。木材热处理是早在远古时代人们就开始使用的一种改善木材尺寸稳定性的方法,它是在160℃的低氧环境下处理木材,这时候木材细胞壁和物理性能都会发生变化。

自古以来,我国就有使用明火直接喷烤木材表面进行碳化来提高木材耐久性并延长木材使用寿命的方法。北欧海盗也早在十世纪就开始使用这种方法处理木材,但这种表面碳化的方法并不能均匀处理。十九世纪到二十世纪,德国人和加拿大人采用热处理的方式处理木材,处理介质为热油,法国人还发明了“Torrfaction”和“Retification”热处理工艺。直到现在,热处理工艺已经发展的较为成熟,并且运用在许多木制品制造之前的处理步骤中。

木材热处理的优缺点

(1)改善木材外观。木材由于含有羰基、羧基等发色基团和助色集基团,在热处理后,木材中的多糖类物质降解,生成更多的羰基和羧基,让木材颜色变深,形成更好看的外观。目前许多消费者更喜欢自然的木材颜色与纹理,热处理后的木材颜色加深,纹理更清晰,符合消费者的审美趋势。

(2)提高木材尺寸稳定性,降低木材吸湿性。木材尺寸稳定性是木材在加工时重要的质量衡量指标。木材中的羟基是化学反应最活泼、吸湿性最强的基团。木材在进行热处理后可以减少羟基的含量,让木材与外界水分交换的能力降低,提高木材尺寸稳定性、减少变形。

(3)提高木材耐久性。木材耐久性是指木材抵抗真菌、霉菌等微生物的能力。由于木材中含有真菌、霉菌等需要的营养物质,在温湿的环境下木材容易被微生物侵蚀,发生腐朽和降解等现象。木材在热处理以后,木材中的含水率降低,菌类生存所依赖的蛋白质和低分子糖类含量降低,对木材耐腐蚀有一定作用。

(4)提高木材声学性能。木材在热处理后可以起到类似天然的木材“老化”效果,改善木材的声学性能,木材的比动态弹性模量提高,损耗因子下降,机械振动传动性能提高。

(5)表面涂饰性能降低。木材在经过热处理后胶合能力会有所降低,故一些热处理木材制作的家具的涂饰成本会提高。特别是一些水溶性的胶黏剂由于热处理木材吸湿性的降低而难以涂饰在木材表面。

三种木材热处理工艺

按照热处理介质的不同,木材热处理主要包括三种方法:气相介质加热法、水热法、在油介质中加热。

(1)气相介质加热法。气相介质加热法分为蒸汽加热和惰性气体加热,使用惰性气体是因为氧气会使纤维更容易降解,在高温下容易引起木材燃烧。根据树种的不同,采用的处理温度也不尽相同,一般在150℃~250℃之间。一般来说,温度越高木材的耐久性越好、颜色越深,但其机械强度会降低,故应该选取合适的处理温度。

(2)水热法。水热法分为三个阶段,第一阶段是水热解,在160℃~190℃的条件下加压,让木材中的纤维素裂解;第二阶段是将木材含水率降低到10%左右,为后续工作做准备;第三阶段是热处理阶段,处理温度为170℃~190℃。

(3)油热法。采用油介质处理木材,油可以是菜籽油、亚麻籽油、葵花籽油等植物油,为了保证传热均匀应当采用一种油,而不是混合使用。一般热处理温度为220℃,为了保证传热均匀,最好使木材与空气隔离,并且保持2~4小时。

结语

木材热处理是一种发展成熟的木材改性工艺,木材已经有完善的技术和理论体系,相关研究也非常丰富。木材热处理最大的缺点是对木材力学性能有一定的削弱,木材企业需要通过工艺的创新和优化来解决这一问题。除了单一使用木材热处理工艺以外还能使用热处理联合处理,来达到更好的木材改性效果。

THE END
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