家具人必懂的碳化木改性原理

导读:
高温热处理木材又称为热改性木,我国木材行业对高温热处理木材称为“炭化木”。国际称高温热处理为“Heat-treated Wood“,或“Thermal Modified Wood"。

炭化木是经过表面炭化或是深度处理的木材,表面炭化,炭字下是火,顾名思义,必须满足无水,高温的条件,控制炭化过程,必须有保护介质。

通过木材改性技术,对木材进行物理或化学处理,可减少变形,改善生物耐久性,延长木材使用寿命。木材热处理是在温度下,使木材组分在高温中发生物理、化学变化,达到改善木材性能的目的,被公认为是一种绿色环保的木材改性方法。

家具人必懂的碳化木改性原理

根据传热介质的不同,木材热处理可分为式带压和密式常压两种方式。热处理能够改善木材的尺寸稳定性,提高木材的耐腐性,改变木材的颜色等优点,相关的研究主要集中在热处理木材的化学变化、尺寸稳定性、物理力学性能、耐久性等方面。

1、炭化木的化学变化

木材主要由纤维素、半纤维素及木质素三大成分组成的,其性质也由三大成分的组成、结构及三者间相互关系决定。在高温下,木材中各组分会发生热降解、缩聚等复杂的化学反应,使得木材内部主要成分发生变化,从而影响木材的物理和化学性质。

木材热处理时会形成醋酸,催化半纤维素和无定形纤维素的水解反应,同时芳香族木质素的乙醚键、脂肪族甲氧基链会断裂。随热处理时间延长,木材的降解程度增加木材三大成分中木质素的化学稳定性最好,其降解温度高于纤维素和半纤维素。木质素分子中含有甲氧基基团,在热处理过程中醚键易断链,发生交联、缩聚反应,增加木材稳定性。

家具人必懂的碳化木改性原理

2、炭化木尺寸稳定性

木材半纤维素的主链和侧链含有亲水基团,这是木材吸湿膨胀、变形的主要原因,木材炭化过程中,半纤维素的自由径基含量减少,疏水性提高,因而吸湿性降低;同时,半纤维素多糖裂解为糖酸或其他产物,在热量的作用下,聚合形成不溶于水的聚合物,从而使木材的吸湿性下降,提高尺寸稳定性。

高温使木材的纤维素分子键内的轻基互相结合,也就是破坏或结合木材中的氢氧根,来达到限制水分吸收的目的。

3、碳化木的耐久性

耐腐。由于热处理降低了木材含水率,同时木材中高分子的改变和半纤维素裂解,产生对腐朽菌有毒的物质,最终提高了热处理材耐腐性热处理木材提高了腐朽菌的抵抗力,但并未提高霉菌的抵抗力。

不耐霉。热处理过程产生的化学香草酸对蓝变菌有害;而受黑曲霉、梧青霉侵害大于未处理材,这是因为半纤维素被降解成单糖,然后单糖随着水分的扩散而扩散到木材表面,热处理木材表面的含糖量比未处理材的多,因而更易遭霉菌侵害。

家具人必懂的碳化木改性原理

防腐、防蛀;顾名思义,深度炭化木当然具有防腐的作用,因此比较多地会被作为户外地板的材料。深度炭化木地板可以有效地防止微生物的侵蚀,也防止虫蛀,同时防水、防腐,因此可以经受户外比较恶劣的环境,不用费心打理。