木材的高溫熱處理技術 microsoft word 文檔

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1、木材的高溫熱處理技術木材是一種重要的可再生資源之一，木材的綜合利用水平關系到全球經濟及社會的可持續(xù)發(fā)展。但近年來，天然林木材資源在世界范圍內短缺，主要是木材資源轉向了人工林。由于人工林輪伐期短，木材中幼齡材所占比例較大，半纖維素和木素含量高，材質較差，起且密度低，尺寸穩(wěn)定性及耐久性差，因而限制了其使用途徑。研究人員曾嘗試各種辦法來提高木材的尺寸穩(wěn)定性，如在木材表面涂飾或粘貼貼面材料的外包法，而更多的是采用藥劑浸注法，將木材的羥基封閉，從而減小木材的吸濕性，改善其尺寸穩(wěn)定性。然而，在最近20年，隨著生活質量的提高

2、，國外有各種報告，對使用化學藥劑處理材的安全性提出質疑。目前，美國和歐盟都在制定一些規(guī)定，在規(guī)定場合限制化學藥劑處理木材的使用，尤其是操場、甲板、野餐桌、籬笆、天井家具、名勝風景及兒童容易接觸到的場合。歐盟將全面執(zhí)行《關于限制經過砷防腐處理的木材進入市場的指令》，涵蓋了出口木材與各種木制品。類似的限制在日本和澳大利亞也都有規(guī)定。各國嚴厲的保護條例，促進了安全及目標適應的研究與開發(fā)。在各種處理技術中，非化學藥劑處理的木材制品正在獲得越來越廣闊的市場空間，其中木材的超高溫熱處理技術也占據(jù)了重要的位置。???木材超高

3、溫熱處理及工藝一般木材干燥中,溫度<100度為常燥,100--150度為高溫干燥,>150度為超高溫干燥.木材的熱處理就是利用木材在接近或高于200度的超高溫低氧含量環(huán)境中,持續(xù)處理一定時間后,使木材中半纖維素降解,木材細胞壁中羥基減少,木材的吸濕性能下降,尺寸穩(wěn)定性及耐生物破環(huán)性得到改善.因此,超高溫熱處理的木材被作為一個新型材料被廣泛關注.處理工藝對于材料的影響至關重要,如處理溫度、處理時間、加熱速率、木材樹種、試件的重量與尺寸、初含水率等參數(shù),都會影響產品的最終性能。處理工藝的確定主要是依產品的使用目的，

4、在吸水性能改善與力學性能降低之間優(yōu)化，找到可接受的平衡點。根據(jù)處理所使用介質不同，處理工藝主要分為三種。????1蒸汽處理工藝???芬蘭對超高濕熱處理木材的研究開始較早，經過十幾年的發(fā)展，生產技術已經比較成熟。處理過程中，用水蒸汽來防止木材燃燒，處理環(huán)境中氧氣含量控制在3%--5%以下。???處理過程分為3個步驟：?????????1）升溫過程、包括預熱、高溫干燥及再升溫階段；????????2）實際熱處理階段；????????3）冷卻及平衡階段。????所處理的木材樹種包括松木、云杉、樺木及楊木。因為樹種不同

5、，其化學組成和細胞結構不同，所以熱處理參數(shù)選擇和最終效果均有所不同。???1).松木是熱處理較適宜的材種之一，通常用于室外，且熱處理工藝較劇烈。存在的問題是松木處理后流出的松脂，給處理設備及后期加工帶來麻煩。但同時，脫脂松木的使用途徑有所擴大。???2).樺木處理的目的是獲得良好的顏色及表面質量。???3).楊木熱處理后可用于室內，特別是用于桑拿房的裝修。????經熱處理后的木材與未處理材相比，最顯著的變化是平衡含水率的降低，繼而與其相關的脹縮性均有所改善。試驗證明，當處理溫度超過200度時，松木的耐候性和耐腐

6、性較好，樺木和楊木處理后最大的變化是，木材含水率變化對其尺寸穩(wěn)定性的影響顯著改善?？傮w結果表明，材質較均勻的徑向材處理效果較好，而含有節(jié)子或弦向材處理后則缺陷較多。????荷蘭采用的蒸汽處理工藝有所不同，包括2個階段：???1）熱解過程，將生材或汽干材在160--190度的高壓環(huán)境下進行處理，再用傳統(tǒng)窯干干燥，使處理后的木材達到較低含水率（約10%）；???2）將干燥好的產品再次加熱至170--190度，處理時間依木材種類，厚度等因素而異。???對處理木材耐腐性的試驗結果顯示，其耐腐性有顯著提高；另外處理后材料

7、的吸濕性下降，且吸濕曲線與解吸曲線的間距明顯大于未處理材，從而減小了在不同氣候條件下，弦徑向脹縮差引起變形的發(fā)生。????法國直接利用生材進行蒸汽處理。????1.在干燥窯內，木材被加熱到230度。蒸汽主要來自木材中的水分。經超高溫處理后，木材的吸濕性較未處理材低，一般的濕環(huán)境下，含水率只有4%---5%，而未處理材在相同環(huán)境下約為10%---12%。???2熱油處理工藝德國和加拿大的木材熱處理是在熱油（植物原油、如油菜籽、亞麻籽、葵花籽油等）中進行的，使木材在處理過程中與氧氣充分隔離，且熱傳遞效率高。研究結果

8、顯示，在處理溫度為220度時，可獲得較好的耐久性和最小的吸油量。同時發(fā)現(xiàn)，為獲得木材最高的耐久性和最大的強度，處理溫度宜在180---200度間，吸油量也在廳控較小范圍內。所處理的木材種類以云杉和松木為主，在經過220度約4h的處理后，木材纖維飽和點降為14%，而通常的纖維飽和點為29%。此方法的缺點是，處理成本較高，且存在著廢油的凈化及廢棄處理問題。???3惰性氣體處理工藝法國的木材