木材超高溫處理及超高溫處理木材的應用
一般的木材干燥中,溫度小于100℃為常規干燥,100℃～150℃為高溫干燥,大于150℃為超高溫干燥，木材超高溫熱處理就是利用木材在接近或高于200℃的超高溫低氧含量環境中，持續處理一定時間后,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,尺寸的穩定性和耐生物破壞性得到改善。
現在木材作為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發展.但是近年來，天然林木材資源在世界的范圍內短缺,木材資源的使用專向了人工林木材，由于人工林木材不如天然林木材，例如,木材中幼齡材占的比例大,半纖維素和木素的含量高,材質較差,密度低,尺寸穩定性及耐久性差,用途受到很大的限制.對于這樣木材的不足,國內外的研究人員對如何提高木材的尺寸穩定性、耐久性、吸濕的性能都做了大量的研究,用化學的方法對木材進行處理,但是對使用化學藥劑處理木材的安全性提出質疑,同時在歐美也都在制定一些規定.在規定場合限制化學藥劑處理木材的使用,像甲板、籬笆、風景名勝、野餐桌、操場等及兒童能接觸到的場合.在各種處理技術中,非化學藥劑處理的木材產品獲得越來越廣泛的市場空間,超高溫熱處理木材技術及產品受到廣大的關注.
在上個世紀九十年代后,很多的國家對超高溫熱處理木材的研究與開發.木材超高溫熱處理工藝對于木材的影響至關重要,處理溫度、處理時間、加熱速率、木材樹種、試件重量、尺寸、初含水率等參數,都會影響產品的最終性能.處理工藝的確定主要依據產品的使用的目的,在吸水性能改善于力學性能降低之間優化,找到可接受的平衡點.根據處理所使用介質不同,處理工藝主要分為3種.蒸汽處理工藝、惰性氣體處理工藝、熱油處理工藝.
在這三種熱處理工藝中,蒸汽處理工藝是比較成熟的,同時應用也比較廣,所以在這主要介紹蒸汽處理工藝.
芬蘭對超高溫熱處理木材的研究是比較早的,經過多年的發展,生產技術已經比較成熟.處理過程中,用水蒸氣來防止木材燃燒,處理環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.
經處理后的木材與未處理材相比,最顯著的變化石平衡含水率的降低,與其相關的縮脹性均有所改善.試驗證明,當處理溫度超過200℃時,松木的耐候性和耐腐性較好,但強度有所降低;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定性的影響顯著改善.總體結果表明,材質較均勻的徑向材處理效果較好,而含有節子或弦向處理后則缺陷較多.
經超高溫熱處理的木材可廣泛應用于建筑內裝修、外裝修、地板、柵欄、室內外家具等方面.如一些工廠正在嘗試用熱處理木材生產木地板,以代替代熱帶闊葉樹材的使用;熱處理木材優良的脹縮性、較低的吸濕速度及良好的耐久性,在桑拿房的建造中可廣泛的使用;熱處理后木材的顏色加深,更加的質感、柔和、古典的韻味.用其制作木制工藝品是個不錯的選折.熱處理木材生產門窗,可避免由于濕度變化而引起的開縫或擠緊開啟不便的情況.值得注意的是,熱處理木材中殘留的酸性物質較多,在使用過程中容易對連接件造成腐蝕,因此,最好使用不銹鋼連接件連接.
超高溫熱處理技術,可解決木材的尺寸穩定性問題,極大地促進人工林木材的使用范圍,為人工林木材發掘出更大的潛在市場機會,同時,無論是在對外貿易,還是從多人們身體健康及環境的保護,超高溫處理木材產品是我們的首選,它在未來的市場將占有很大的優勢!