如何提高木材尺寸稳定性?——木材高温热处理工艺

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2019
12/22
09:00
鲁班小编
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随着人们生活水平的提高,消费者对家具的要求也不止在其外观设计更追求家具质量。木材改性是利用物理、化学手段改善木材构造特征的方法,其目的是为了提高木材的尺寸稳定性、耐腐性、阻燃性等。经过改性的改良木材运用在家具、木结构建筑等木制品中能够提高产品的质量,大大延长其使用寿命。

木材高温热处理是木材改性的一种方法,这种方法可以减少由于木材的干缩湿胀性引起的木制品开裂变形,其是将木材在高温、缺氧、水蒸气参与的条件下,对木材进行高温热处理,会使木材内部的半纤维素成分部分分解,淀粉、糖类等营养物质反应、挥发,木材内部重新形成新的化学键结合,从而达到提高木材尺寸稳定性、耐候耐久性的目的。

如何提高木材尺寸稳定性?——木材高温热处理工艺

高温热处理材的特点

(1)尺寸稳定性好。木材通过高温热处理工艺可以让木材的吸湿性降低,通过减弱木材与外界水分的交换能力,从而避免木材在生产加工过程中因水分变化引起的变形开裂。

(2)耐腐性提高。当热处理温度达到210℃或以上,木材内部的生物结构和化学组分会发生变化,真菌等会引起木材腐朽的微生物的生存环境也遭到了破坏。且经过高温热处理后的木材平衡含水率一般会下降50%左右,这也对微生物的生存不利,从而提高木材的耐腐性和耐久性。

(3)颜色稳定、视觉舒适。热处理之后的木材颜色一般为褐色,与一些珍贵的木材颜色相似,且热处理材颜色内外均匀一致,具有美感。通过调整热处理温度和热处理时间可以获得不同颜色的热处理木材,实现产品品种多样化。

如何提高木材尺寸稳定性?——木材高温热处理工艺

木材高温热处理工艺

国外较为成熟的热处理工艺主要有芬兰的Thermo Wood、荷兰的Plato Wood、法国的Rectification等。

Thermo Wood高温热处理工艺是先对生材或者气干材进行干燥,再进行蒸汽热处理,处理温度一般为180℃至250℃,处理时间为0.5小时至4小时,整个处理工艺过程分为升温、处理和降温三个阶段。

Plato Wood的生产工艺主要是由两个不同温度的热处理阶段组成。第一阶段,先将木材在压力逐渐增加的条件下进行160℃至190℃的热处理,然后通过干燥降低热处理材的含水率;第二阶段,对干燥后的木材在170℃至190℃的温度下进行热处理,其处理时间取决于木材的树种、厚度和形状等因素。

Rectification是将氮气作为介质,对含水率为12%的木材进行热处理,处理温度一般为200℃至240℃,其氧气含量不超过2%。热处理过程中需要精确控制温度,因为温度的微小变化会对热处理材的最终性能有非常重要的影响。

日本最早研究开发了木材熏烟热处理工艺,其是以废弃木材为燃料,利用这些燃料不完全燃烧释放出来烟气所携带的热能对木材进行热处理的一种工艺。处理对象可以是带有树皮的原木或锯材,在80~200℃的温度下进行热处理。首先将温度升至80℃左右,保持一段时间,此时木质素软化,水分加速移动,木材内部水分趋于均匀化,降低了木材的内应力,其组织结构趋于稳定。采用该工艺处理后的木材能够很好地提高其尺寸稳定性、耐久性及其他物理性能,并且材色变化相对均匀。

如何提高木材尺寸稳定性?——木材高温热处理工艺

高温热处理工艺的差异主要体现在:处理介质、处理温度、处理时间等条件。若以空气为导热介质,高温下木材与氧气接触容易燃烧,存在一定安全隐患;若以熔融金属为导热介质,木材热处理的成本较高,难度较大;若惰性气体为导热介质,需要一个良好的密封设备,同时收集和制取也较为麻烦,成本较高。因此从经济效益、安全性等方面综合考虑,选用传统导热介质水蒸气作为导热介质较好。

结语:

木材高温热处理是高效利用木材、提高木材尺寸稳定性的有效物理手段。同时,它不添加任何化学药剂,具有一定绿色环保性。热处理木材不仅广泛运用于庭院栅栏、木窗等,在木质家具中也有运用,拥有很大的市场潜力。

THE END
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高温热处理工艺
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