全 文 ：第 wv卷 第 u期
u s s z年 u 月
林 业 科 学
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国外木材热处理工艺进展及制品应用 3
曹永建 吕建雄 孙振鸢 黄荣凤 周永东 吴玉章
k中国林业科学研究院木材工业研究所 国家林业局木材科学与技术重点实验室 北京 tsss|tl
摘 要 } 就目前国外常用的几种热处理工艺 o分别对其工艺路线 !工艺参数和其产品的性能及应用进行阐述 ∀对
比化学方法处理的浸渍材而言 o热处理后的木材产品更加符合环保要求 ∀采用热处理工艺来处理我国人工林木
材 o不但可以有效提高其尺寸稳定性 !耐候性和防虫性等 o而且还能拓宽人工林木材的使用领域 ∀木材热处理将是
我国木材工业未来发展的重要方向 ∀
关键词 } 木材热处理 ~蒸汽 ~氮气 ~油 ~处理材性能 ~应用 ~进展
中图分类号 }≥z{t1z 文献标识码 }„ 文章编号 }tsst p zw{{kusszlsu p stsw p sz
收稿日期 }ussy p s| p st ∀
基金项目 }|w{创新项目/生物质基高分子新材料技术引进创新0的一部分kussy p w p ≤svl ∀
3 吕建雄为通讯作者 ∀
∆εϖελοπµεντ ανδ Αππλιχατιον οφ Οϖερσεασ Ηεατ2Τρεατεδ Ωοοδ
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k Ρεσεαρχη Ινστιτυτε οφ Ωοοδ Ινδυστρψo ΧΑΦ ΚεψΛαβορατορψοφ Ωοοδ Σχιενχε ανδ Τεχηνολογψοφ Στατε Φορεστρψ Αδµινιστρατιον Βειϕινγ tsss|tl
Αβστραχτ } ‹ ¤¨··µ¨¤·°¨ ±·²©º²²§¬¶¶∏¥­¨¦·¨§·²·¨°³¨µ¤·∏µ¨¶¦¯²¶¨ ·²²µ¤¥²√¨ uss ε ©²µ¶¨√¨ µ¤¯ «²∏µ¶¬± ¶·¨¤°o±¬·µ²ª¨±
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Κεψ ωορδσ} «¨¤·p·µ¨¤·¨§º²²§~¶·¨¤°~±¬·µ²ª¨± ¤·°²¶³«¨µ¨ ~²¬¯~³µ²³¨µ·¬¨¶²©«¨¤·2·µ¨¤·¨§º²²§~¤³³¯¬¦¤·¬²±~§¨√¨ ²¯³°¨ ±·
早在远古时代 o热处理方法就已经被应用于处理木柱接触地面的一端以增强其耐久性 o非洲一些国家木
制矛的矛尖就是经锤击和加热处理反复交替而制成 o使得矛尖更加坚硬k•²º¨ ¯¯ ετ αλqoussul ∀木材热处理
工艺始于 us世纪 ∀t|vs ) t|xs年 o主要是在美国 o研究了木材的吸湿性 o改进了木材的干缩湿胀性能k≥·¤°°
ετ αλqot|vz ~׫∏±¨ ¯¯ ετ αλqot|w{l o并申请了专利0≥·¤¼¥º²²§0k≥·¤°° ετ αλqot|wyl ∀但由于处理后的木材机械
强度降低太多 o所以没有商业化k≥·¤°°ot|xy ~t|ywl ∀t|xs ) t|zs年 o德国进一步研究了热处理对木材的抗
微生物性能k…∏µ²ot|xwl !吸附性能kŽ²¯¯°¤± ετ αλqot|yv ~≥¦«±¨ ¬§¨µετ αλqot|zvl !木材降解k≥¤±§¨µ°¤± ετ αλqo
t|yv¤~t|yv¥~Ž²¯¯°¤± ετ αλqot|yx ~ƒ ±¨ª¨¯ot|yyl和力学性能k≥¦«±¨ ¬§¨µot|zt ~t|zv ~ •∏¶¦«¨ ot|zvl等的影
响 o此外还研究了在高压密封条件下的热处理k‘²¤¦®ot|y| ~ …∏µ°¨ ¶·¨µot|zv ~t|zx ~ …∏µ°¨ ¶·¨µ ετ αλqot|zy ~
Š¬¨¥¨¯¨µot|{vl o并申请了专利 ƒ • ⁄方法/ ƒ ∏¨¦«·¨ •¡µ°¨ ⁄µ∏¦®0kŠ¬¨¥¨¯¨µετ αλqot|{vl ∀{s年代后期 o人们开
始热衷于环境友好材料的开发与研究 o热处理被认为是一种不添加任何有毒化学药品就能达到良好抗微生
物性能的极具潜力的方法 ∀对此各国进行了大量的研究 o启动了由多国人员参与合作的/通过适当高温分解
处理改进木材耐久性0 欧盟项目 k…µ¬·¨2∞∏µ¤° ¶p³µ²ªµ¤°°¨ o…• ∞p≤×pxssy1vs1v1t||{l ∀
在法国 o以氮气为处理介质 o开发了 u 种热处理方法 o分别是0 ײµµ¨©¤¦·¬²±0工艺和 / • ·¨¬©¬¦¤·¬²±0工艺
k…²∏µª²¬¶ ετ αλqot|{{ ~t||t ~⁄¬µ²¯ ετ αλqot||v ~×µ²¼¤ ετ αλqot||w ~‘¨¼¤ ετ αλqot||x ~Ž¤°§¨± ετ αλqot|||l o
并申请了专利kŠ∏¼²±±¨ ·ot||| ~ Š∏¬¯¯¬±ousssl ∀在芬兰 o以过热蒸汽为介质 o开发了 / ׫¨µ°²º²²§0工艺
k∂¬¬·¤±¨ ± ετ αλqot||w ~∂¬¬·¤±¬¨°¬ετ αλqot||y¤~¡°¶¡ετ αλqot|||l o并申请了许多专利k•¤±·¤2¤∏±∏¶ ετ αλqo
t||x ~∂¬¬·¤±¬¨°¬ ετ αλqo t||y¥~ usstl ∀芬兰项目 / • ²²§ •¬¶§²°0中也报道了许多关于热处理的内容
k∂¬¬·¤±¬¨°¬ousst ~ ‹¬¨·¤¯¤ ετ αλqoussu ~≥¬√²±¨ ± ετ αλqoussul ∀在荷兰 o开发了一种/ °¯ ¤·² • ²²§0工艺k∂¤±o
t||x ~…²²±¶·µ¤ ετ αλqot||{ ~×­¨ µ¨§¶°¤ ετ αλqot||{¤l o并申请了专利k• °¨ ετ αλqot||w ~•∏¼·¨µετ αλqot||wl o
这个工艺分几个步骤进行 ∀在德国 o开发了一种使用植物油做介质的热处理工艺k≥¤¬¯¨ µετ αλqousss ~ •¤³³
ετ αλqousst¥l ∀目前 o随着各国环保意识的不断增强 o热处理木材作为一种环境友好材料已越来越受到人们
的认可与青睐 o各国对热处理工艺进行了广泛的研究k佐藤敬之 oussw ~桃原郁夫 oussxl ∀
t 热处理工艺发展现状
按照所使用的加热介质 o热处理改性木材主要有 v种方法 }气相介质加热法 o一种是在蒸汽中进行 ~一种
是在氮气k惰性气体l环境中进行 o其中氧气含量低于 u h k¬¦«¨¯ousstl o这是因为氧气的存在会使纤维降解
从而降低木材的强度 o而且高温下氧气会引起木材的燃烧 ∀水热法 o木材在水介质中 o在相应的饱和水蒸气
压条件下加热处理 o然后干燥 o固化 ∀第 v种是在以油为介质的环境中进行 o在油处理工艺中 o原则上油不被
吸收 o从设备中出来的是干燥的木材 o但在实际操作中 o木材会对油有一定的吸收率 o这与处理材的尺寸有
关 o处理材尺寸越大 o吸收率越小 ∀
111 气相热处理
芬兰的木材热处理工艺开始于 us世纪 |s年代 o到 ussw年已经有 tu个工厂在生产热处理木材 o生产能
力接近 x万 °v ∀目前芬兰的 ƒ¬±±©²µ¨¶·公司和 ≥·²µ¤ ∞±¶²公司使用/ ׫¨µ°²º²²§0专利技术生产热处理木材 ∀
此工艺采用水蒸气作为介质对木材进行处理 o蒸汽中的空气含量不超过 v h ∗ x h o处理温度为 txs ∗ uws ε o
处理时间为 s1x ∗ w «k≥¼µ­¡±¨ ± ετ αλqousstl ∀根据不同树种 o设置不同工艺参数 o可以将室内用的 x级
k≥·¤±§¤µ§∞‘vvx2tl木材加工生产成室外用的 t ∗ v级不等的产品 ∀由于高温处理 o木材的抗弯强度会降低
vs h左右 o干缩湿胀性可降低 xs h ∗ |s h k‹²°¤± ετ αλqousswl ∀
∂××工艺是由 ∂××公司和芬兰工业共同开发的一种热处理工艺 ∀温度为 t{s ∗ uxs ε o利用蒸汽作为传
热介质 ∀此工艺不同于其他热处理工艺之处在于 o它不需要氮气作为防护气体 o也不需要在一定的压力下进
行k¡°¶¡ετ αλqousstl ∀目前芬兰的 ∂×× 公司 !∞±¶² ׬°¥¨µ公司 !˜°2Ž¼°°¨ ±¨ ׬°¥¨µ公司和 ∂¤¯ °¨ ·˜×∞≤
公司都在利用此项技术进行热处理生产 o产品商标为·«¨µ°²º²²§×² • ∀ ∂××工艺整个过程分为 v个阶段 }升
温段 !处理段 !降温段 ∀所处理的木材可以是生材 o也可以是窑干材 ∀处理过程中木材降解的产物主要是乙
酸 !甲酸 !少量的酚类化合物 !芳香族化合物和抽提物 o气体主要是一氧化碳 !二氧化碳和甲醇 ∀处理材的质
量主要取决于处理时间和温度 o而温度尤显重要 ∀此工艺处理后的木材颜色呈褐色至深褐色 o平衡含水率降
低 xs h o干缩湿胀性减小 xs h ∗ |s h o机械强度降低 s ∗ vs h o材质变脆 o热传导率降低 ts h ∗ vs h o质量损
失率约为 x h ∗ tx h ∀此外温度超过 uus ε o处理时间超过 v «o可以得到非常好的耐久性k¡°¶¡ετ αλqo
usstl o这是由于高温致使木材组分发生降解反应 o生成新的聚合物 o但其变化机理尚不清晰 ∀
法国开发了一种采用蒸汽作为介质对木材进行处理的工艺k¬¦«¨¯ousstl o不同于其他蒸汽热处理之处
在于 o此工艺所用的蒸汽通常来源于木材蒸发出来的水分 ∀所用的工业炉是由 ≤²°³¤±¼ …≤Œ2…≥公司开发
生产的 ∀此工艺是从处理生材开始 o首先是在炉中对生材进行人工干燥 ~然后将温度升高到 uvs ε o以蒸汽
为热传递介质来处理木材 ∀处理过程中 o温度越高 o产品的耐久性越好 o但其机械性能下降 o比如说开裂 ∀在
温度 uvs ∗ uws ε 范围内 o处理材可以得到很好的耐久性 o但其静曲模量k ’• l降低 ws h o并且材质变脆 ∀在
uts ε 处理条件下 o根据不同树种 o处理材除略微有些发脆外 o机械性能接近原始材机械性能 ∀采用此工艺
处理 t °v 的木材所需费用约为 tss €≤k¬¦«¨¯ousstl ∀法国k∞¦²¯¨§¨¶¬±¨ ¶§¨ ≥¤¬±·p∞·¬¨±±¨ l开发了一种以气
体为介质的木材热处理工艺 o称为 • ·¨¬©¬¦¤·¬²± k• ·¨¬©¬¨§º²²§l k¬¦«¨¯ousstl ∀此工艺是从处理含水率 tu h左
右的木材开始 o在一个特殊的容器内慢慢升温到 uts ∗ uws ε o容器内传热介质是氮气 o其中的氧气含量不超
过 u h o所用的工业炉是 ≤²°³¤±¼ ƒ²∏µ¨·…µ®¯ ∏¨µ¶• ∞≠ 公司生产的 ∀目前 ≤²°³¤±¼ ‘’ • k±¨ º ²³·¬²± º²²§l公司
正在使用此项技术 ∀处理后的木材可以得到很好的耐久性 o但其机械强度会降低 ∀此工艺中 o温度的微小变
化会对木材的最终材性产生非常重要的影响 o因此需要非常精确的控制温度 ∀比如说在 uts ε 处理木材 o木
材的机械强度基本上不会减少 o但其耐久性也不会有太大的增加 ~在 uvs ∗ uws ε 范围内处理木材 o可以得到
更高的耐久性能 o但木材的静曲强度同时会降低 ws h o材质变脆 ∀对于投资一个 { °v 的工业炉 o年生产能力
为 v xss °v 的一个工厂来说 o大约需要资金 zxs sss €≤ ∀采用此工艺处理 t °v 的木材所需费用约为 txs ∗ tys
€≤k¬¦«¨¯ousstl ∀
xst 第 u期 曹永建等 }国外木材热处理工艺进展及制品应用
112 水热处理
us世纪 {s年代 o≥«¨¯¯ 研究开发了/ °¯ ¤·²0工艺k•∏¼·¨µot|{| ~…²²±¶·µ¤ ετ αλqot||{ ~ ¬¯¬·½ ετ αλqousstl o
目前荷兰的 °¯ ¤·²公司应用此项技术 ∀此工艺分为 v个阶段 ∀第一个阶段是水热解阶段 o处理材可以是生
材 o也可以是气干材 o温度在 tys ∗ t|s ε o木材在热水加压ky ∗ { ¥¤µlk‹²°¤± ετ αλqousssl环境下进行处理 o
此过程中 o半纤维素中的乙酰基团裂解 o形成醋酸k…²∏µª²¬¶ ετ αλqot|{{ ~Ž²¯¯°¤±± ετ αλqot|yx ~ ⁄¬¨·µ¬¦« ετ
αλqot|z{l o碳水化合物酸催化降解的结果生成甲醛 !糠醛类 o木素裂解生成的一些新醛类物质 ∀通过裂解 o
木素生成带正电荷的苯甲基团开始在碳 Α位形成一些亚甲基桥发生自聚反应 ~木素脱去甲氧基 o芳环位置上
的活性点数量也逐渐增多 ∀在第二阶段 o主要是为了后续工艺做准备 o将木材含水率降至 ts h k‹²°¤± ετ
αλqousssl ∀此外 o借助于前面木素芳核上形成的活性点以及生成的醛 o木素继续缩合 ∀这些反应虽然不剧
烈 o但是它们之间的相互交联增加了木材的尺寸稳定性 o减少了木材的吸水性 ∀第三个阶段是热处理阶段 o
温度为 tzs ∗ t|s ε o此过程中 o醛类物质和具有酚结构物质继续相互反应 o生成一种新的不溶于水的高聚物
存在于细胞壁的周围 ∀该工艺处理时间为热解 w ∗ x «o干燥 v ∗ x §o固化 tw ∗ ty «o陈放 u ∗ v §k…²²±¶·µ¤ ετ
αλqot||{l ∀以上参数根据树种和材料尺寸可以进行合理调整 ∀工艺条件决定着处理材的耐久性 ∀根据树
种不同 o其抗弯强度降低 x h ∗ t{ h不等 o弦向缩胀率减少 tx h ∗ ws h ∀²±¨ ¶kt|||l用热处理后的纤维生产
纤维板 o也得到了类似的结果 ∀
113 油热处理
德国  ±¨½ ‹²¯½公司采用油作为介质来处理木材k∂ µ¨±²¬¶ετ αλqousswl ∀油可以用菜籽油 !亚麻子油或葵
花籽油 !大豆油等植物油 o还可以使用塔尔油k•¤³³ ετ αλqousstl ∀这些油可以相互混合使用 o但为了保证传
热均匀 o一般都是单独使用 ∀根据每种油因受热而引起的不同稠度 o工艺中应采用不同的处理温度 o一般来
说在 uus ε 处理木材 o可以得到最好的耐久性能和油最小消耗量 ∀整个处理过程由计算机控制 ∀在加工处
理过程中油介质可以提供一个均匀的热量传导 o并且很好地保证了木材与空气完全隔离 o此外油中保存了大
部分的过程热 o在进行连续操作时加工过程的能量需求量低 ∀处理过程中 o不但在木材中心热量保持 u ∗ w «
非常必要 o而且适当延长升温和降温时间也是很必要的 ∀例如在 uus ε o处理云杉可以得到 ŒŒ级质量
k¶·¤±§¤µ§∞‘vvx p tl o对于松树 uss ε 就足够了 ∀用热油处理的木材硬度不变 o然而当温度在 uus ε 时 o强度
减少 vs h ~尺寸稳定性提高 ws h k•¤³³ ετ αλqousstl ∀就着漆性来说 o水溶性丙烯酸涂料在热油处理材的效
果要比热空气热处理材的好 ∀就生产成本来说 o处理 t °v 的云杉大约为 ys ∗ |s €≤ ∀热油处理后的木材具有
一定的油烟气味 o低温处理木材颜色略呈浅褐色 o高温处理木材颜色呈深褐色 o处理后的木材表面光滑平整 o
无污渍 ou年的风化时间中 o水溶性丙烯酸油漆和醇酸性油漆均表现出较好的着漆性 ou年后 o涂在油热处理
材表面上的油漆和清漆的结合性要比涂在空气热处理材表面上的 u种物质的结合性好得多 ∀没有处理的木
材纤维饱和点一般为 u| h o在 uus ε 处理 w «o木材的纤维饱和点仅为 tw h k•¤³³ ετ αλqousstl ∀一般来说 o
任何树种都是可以用此工艺处理的 ∀但就目前来说 o处理的木材主要是挪威云杉k Πιχεα αβιεσl和苏格兰松
k Πινυσσψλϖεστρισ √¤µq σχοτιχαl ∀油用量约为处理 t °v 云杉需要 us ∗ ys ®ªo处理松树时油量要更多一些 ∀
加拿大也对油热处理木材进行了研究 ∀ • ¤±ªkussxl分别用豆油 !棕榈油做介质 o在 uss ε 和 uus ε 对白
云杉k Πιχεα γλαυχαl分别处理 u «和 w «o研究结果表明 }热处理能够显著提高木材的抗吸湿 !抗腐性及抗霉菌
性 ∀棕榈油处理后木材的抗吸湿效果高于豆油处理的效果 o但就木材的抗腐性和抗霉菌性来说 o豆油处理的
效果要好于棕榈油 ∀处理后木材的质量损失率低于 us h ∀
u 热处理材性能
热处理后的木材性能发生了许多变化 ∀尺寸稳定性 !表面硬度 !抗微生物性 !耐久性等均有了不同程度
的提高 o平衡含水率几乎降低了一半 o颜色加深 o机械强度降低 o着漆性能降低等等 o这些性能的改变和处理
工艺参数有着密切的关系k‹²°¤± ετ αλqousswl ∀
211 尺寸稳定性
热处理后的木材干缩和湿胀性会减少 xs h ∗ |s h k‹²°¤± ετ αλqousswl o平衡含水率一般会减少 xs h左
右k¡°¶¡ετ αλqousstl ∀ ×­¨ µ¨§¶°¤等 kussxl用红外光谱对热处理材进行了研究 o结果表明 o在 t{x ε 时几乎
所有的乙酰基团都发生了裂解反应 o而在 tys ε 时只有少数的乙酰基团发生了裂解反应 o在热处理过程中 o
yst 林 业 科 学 wv卷
羟基的酯化作用导致木材的吸水性降低 o提高了木材的尺寸稳定性及耐久性 ∀ ‘¤√¬等kusssl在热处理同时
进行压缩密实化 o结果表明 }处理材的机械强度及耐久性提高很多 o吸水性降低 o在纹理方向上的剪切强度提
高了 ts倍以上 ∀ ׬¨°¤±±kt|usl利用高温窑干来降低木材的吸湿性及干缩湿胀性 ~≥·¤°°等kt|vzl研究了不
同气体对热处理后木材的干缩湿胀性的影响 o发现在相同热处理条件下 o木材的吸水性在氧化气介质中比在
还原气介质中降低的更多 o如果提高处理温度 o在还原气介质中木材的吸水性也可以得到相同的降低量 ~
≥·¤°°等kt|wyl研究了热处理后木材的抗干缩湿胀性与强度之间的关系 o研究表明 }热处理后 o木材的尺寸
稳定性和耐久性提高 o木材的机械强度降低 o当木材的抗湿胀性提高 ws h时 o木材的抗弯强度降低 us h ~
°i·µ¬¶¶¤±¶等kussvl对热处理木材的吸湿性进行了研究 o结果表明 }热处理后 o接触角kΗl变大 o疏水性有了显
著提高 ~‹¬¨·¤¯¤等kussul利用核磁共振技术研究了热处理材的结构 o结果表明热处理后木材的管孔变大 o这
可能是由于细胞壁内的物质移动引起的 o水分的扩散系数沿着管胞轴方向变大了 o但在纵轴和水平方向上基
本上没有变化 ~• ³¨¨¯¯¬±等kussxl利用差示扫描量热仪对 • ·¨¬©¬¨§工艺处理后的木材的湿胀性进行了研究 o通
过研究处理材的平衡含水率 o认为热处理后的山毛榉k Φαγυσλονγιπετιολαταl木材湿胀性减少 o不能仅仅解释是
由于半纤维素降解而导致半纤维素吸附点减少的原因 o还应该考虑木素的化学变化也是导致湿胀性减少的
重要原因 ~‹¤®®²∏等kussxl也对木材的湿胀性进行了研究 o研究表明 }设温度为 s时的接触角为 s o那么在
tss ∗ tys ε 温度范围内 o木材的湿胀性发生变化 o变化值约为 |sβ o此时不会发生质量损失现象 o在 tys ∗ uys
ε 范围内 o木材湿胀性的接触角基本上保持在 |sβ o但当温度超过 uss ε 时 o就会发生木材质量损失现象 ∀
212 耐久性
高温处理使得寄生于木材的虫类及菌类死亡 ~使木材组成发生变化 o寄生于木材的虫类及菌类不能获得
充足的营养成分而死亡 ~使木素裂解 !交联 o形成更为稳定的结构 o延长了木材的使用寿命 ∀≥¬√²±¨ ±等kussul
利用磁共振技术对热处理木材的化学分成变化进行了研究 o结果表明 }温度对木材各化学成分的影响不同 o
在高温下纤维素和木素的降解速率比半纤维素的降解速率要低 o半纤维素从 t{s ε 开始降解 o高于 uss ε
时 o自由基含量迅速增加 o芳环间发生缩合反应 o从而增强木材的抗生物特性 o但机械强度通常会有所降低 o
同时在此温度下 o甲氧基含量下降 o木素相互交联 o从而增强了热处理材的尺寸稳定性 o减小了吸水性 ~„¼¤§¬
等kussvl对热处理木材进行了耐光性研究 o结果表明 }热处理后木材的耐光性好于未处理材的耐光性 o这可
能是由于在热处理过程中 o木材中的一些成分发生了变化 o生成了许多酚化合物及抗氧化成分 o从而束缚了
因氧或自由基而引起的变色 ~Ž¤°§¨ °等kussul对热处理木材的耐久性进行了研究 o结果表明阔叶材比针叶
材对温度变化更为敏感 o在提高耐久性的同时 o木材的机械强度会有相应的降低 ~• ¬¨¯¤±§等kussvl利用漫反
射傅立叶红外光谱对热处理材的化学变化及真菌类危害性进行了研究 o结果表明 }在木材的酸性水解过程
中 o生成了新的醚键 o戊聚糖降解后仍发现存在有真菌类的危害现象 o同时观测到了解聚反应和缩合反应 ~
ƒµ¤±¦¬¶等kussxl就褐腐菌对热处理材的影响做了研究 o结果表明木材经湿热处理并密实化处理后 o不仅提高
了其尺寸稳定性 o而且还减缓了菌丝在管胞的次生壁方向和木射线组织方向上的生长速度 o因此降低了菌类
对木材的侵蚀程度 ∀日本学者花田健介等kussyl以 Œ≥  utst为检测标准 o对 °¯ ¤·²热处理材的耐朽性和耐
蚁性进行了研究 o结果表明 }按照日本木材防腐剂性能检测方法和检测标准kŒ≥ Žtxztl o°¯¤·²热处理木材质
量损失率超过 v h o不能代替防腐剂处理效果 ∀
213 机械强度
热处理使木材的三大成分即纤维素 !半纤维素和木素都发生了不同程度的降解和结构变化 o从而导致其
机械强度降低 ∀ ∂××工艺处理后木材的抗弯强度和拉伸强度降低 ts h ∗ vs h k¡°¶¡ετ αλqousstl o°¯¤·²工
艺处理后的木材强度降低 x h ∗ t{ h k…²²±¶·µ¤ ετ αλqot||{l o• ·¨¬©¬¦¤·¬²±工艺和 °¨ µ§∏µ¨工艺在 uvs ε 处理 o木
材的静曲模量k’• l一般会降低 vs h ∗ ws h k¬¦«¨¯ousstl o同时材质变脆 ~油热处理后的木材并没有表现
出明显的机械强度降低k²±¨ ¶ot|||l ∀在使用锋利的刀具时很容易造成处理材的开裂k¡°¶¡ετ αλqousstl o
因此使用范围也会受到一定的限制 o尤其是用于建筑承重材料时 o需进行严密的质量检测 ∀热处理后的木材
吸水变得缓慢 o因此在胶合时 o需要更长时间 ∀在加工过程中 o会产生更细微的粉尘 o刺激工人呼吸道 o对人
体健康造成威胁 ∀ Š¬¨¥¨¯¨µkt|{vl研究发现 o在 t{s ∗ uss ε 处理木材 o其静曲模量k ’• l减少了 us h ∗ xs h ~
≥¦«º¤±±¬±ª¨µ等kusswl对傅立叶变换红外线光谱方法应用于热处理材进行研究 o结果表明此方法可用于质量
控制 o比如抗收缩性 !耐久性及确定强度损失程度等 o经过检测 o还可以决定热处理材适宜的最终用途 ∀
zst 第 u期 曹永建等 }国外木材热处理工艺进展及制品应用
214 变色
热处理会改变木材的化学性质 o加深木材的材色k∂¬¬·¤±¨ ± ετ αλqot||w ~‘²¤¦®ot|y|l ∀随着温度的升
高 o处理材的颜色由浅褐色变成深褐色 o这样 o一方面会使得处理材的外观显得不太美观 o甚至不能显示出木
材本身固有的美丽花纹 o在视觉上产生一定的不舒适感 ∀因此在使用时 o有时需要进行一系列的涂饰工艺 o
以改善外观 ∀如果不对处理材进行特殊处理 o那么在紫外光的照射下 o处理材的颜色还会继续恶化 ∀另一方
面 o又可以充分利用热处理可以改变木材颜色这一特性 o选择合适的热处理工艺 o对一些浅色木材进行处理 o
使其色调显得凝重高贵 o可仿名贵木材 o从而可以大幅提升其附加值 ∀
215 气味
热处理会产生一些降解产物 o这些产物有浓重气味 o比如说一些有机酸 !酚类物质 !糠醛等k¤±±¬±¨ ± ετ
αλqoussu ~ ¦⁄²±¤¯§ ετ αλqoussul ∀蒸汽法热处理后的木材会有一种强烈的气味 o采用热油处理的木材也会
残存有一些油烟味 ∀虽然几天后气味会有所变淡 o但一般会保留几个月 ∀这一特点在一定程度上限制了处
理材在室内使用的范围 ∀因此 o还需要做进一步加工 o以保证用于室内时无空气污染 ∀当然 o这些材料用在
室外是毫无问题的 ∀
216 着漆性
热处理后木材表面的可上漆性有了很大的下降 o这是由于热处理过程中木材内部的树脂及其他抽提物
等渗出并固化在木材表面的缘故k¬¦«¨¯ousstl ∀许多原本可以用于未经热处理的木材的油漆可能已经不
能直接应用在热处理材表面了 ∀如果通过一些手段使用一些特殊物质来增加木材表面张力后 o一些油漆还
是可以应用于处理材的 ∀此外 o当采用静电喷涂时 o还需额外增加水分k¡°¶¡ετ αλqousstl ∀
v 热处理材的应用
随着环境保护意识的不断提升 o木材工业正朝着绿色 !环保方向快速发展 ∀芬兰已经制定了在民用市场
一律不准销售化学浸渍过的木材及其制品 o只能销售经热处理过的木材及其制品的法规 ~美国也禁止进口经
≤≤ !≤≤„这种铜铬砷盐化合物处理过的木材及其制品 ∀加拿大木业也正在使用热处理方法来代替化学处理
的方法对云杉木材进行保护 ∀在欧洲热处理木材已经广泛的应用于房屋建筑中 o一些大型建筑和小型建筑
甚至是墙壁的骨架中都应用这种木材 o此外在庭院家具 !木栅栏和门窗中也大量地应用 ∀
≥·¨¯ ¤¯¦公司生产的 ≥·¨¯ ¤¯¦µ木材已经广泛应用于许多领域 ∀坐落于汉诺威帐篷东区中心地带的帐篷就
是由热处理后的木材制成的 o在 ∞¶³²²的最新 ∞¶³²²±¯¤«·¬≤¤µµ²¯¶汉堡包快餐店在室内外都采用了热处理木
材 o≤∏¯·²µ公司的办公楼正面也采用了热处理材 ∀热处理木材还是制造地板的绝佳材料 o外观优美 o质地良
好 o热处理减少了由湿气带来的变形 o在度假别墅中也可运用 ∀此外 o还广泛应用于造船业 !家具 !小码头 !镶
木地板 !门窗 !预制墙体 !乐器 !桑拿室 !厨房 !房屋正面等各个领域 ∀在日本的一些车站 !动物园 !幼儿园 !木
建筑中也广泛的应用了热处理材k佐藤敬之 ousswl ∀
一般来说 o根据木材的最终用途来确定热处理工艺条件 ∀热处理后的松树和云杉等 o常常用于室外用
材 o如庭院家具 !门窗 !外墙体等 o而桦树 !杨树等常常用于室内用材 o热处理温度一般低于 uss ε o处理后的
木材主要用于室内家具 !厨房家具 !装饰材料 !地板等 ∀根据不同处理温度 o处理材应用于不同用途 ∀处理温
度 ts{ ∗ uts ε o处理材强度变化不大 o常应用于需要有正常强度的环境 o如家具 !地板 !承重结构 !桑拿凳和
其他室内用材 ∀处理温度 uts ∗ uvs ε o处理材的机械强度有所降低 o但其尺寸稳定性 !防腐性能均有了极大
提高 o适用于庭院家具 !公园木结构 !门窗 !码头用材及木制品等 ~处理温度高于 uvs ε o其机械强度降低了许
多 o但其尺寸稳定性非常好 o常用于室外材料 o如外墙板等 o但一般不直接接触地面 ∀
w 展望
热处理木材凭借其卓越性能不仅已广泛应用于房屋建筑中 o一些大型建筑和小型建筑甚至是墙壁的骨
架中都应用这种材料 o而且还大量地应用于庭院家具 !木栅栏 !门窗和乐器等领域 ∀我国人工林木材由于速
生 o年轮宽 !密度低 !材质松软 !强度差 o特别是变易性大 o难加工 o而利用热处理技术有望解决这个问题 o实现
劣材优用 ∀随着热处理工艺研究的不断进展 o能够做热处理的树种也日益增多 o加之国际新标准的出台及人
们环保意识的不断提高 o化学改性的木材应用领域受到限制 o热处理木材作为一种新型环保 !绿色材料 o必将
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不断拓展其应用领域 o造福于人类 ∀如何有效解决热处理木材力学性能降低和木材变色问题将是今后科研
工作中一个重要任务 ∀
参 考 文 献
花田健介 o土居修一 o加文字 治 qussy1 °¯ ¤·²热 理材 Ν耐朽性#耐 性 q木材保存 ovuktl }tv p t|
桃原郁夫 qussx1 热 理 Η耐久性 q木材保存 ovtktl }v p tt
佐藤敬之 qussw1 热 理 Κ η κ木材 Ν耐久性向上 Κ 9 κ技术开 q木材保存 ovskyl }uy| p uzu
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