思茅松热处理木材的研究

热处理对于提高木材的尺寸稳定性和耐久性、抵抗生物破坏等性能来说是一种非常有效的方法。作者采用油浴法对思茅松木材进行热处理工艺的探讨,分别对热处理木材的失重率、吸湿率、线性胀缩率、以及微观构造等进行了分析,研究结果表明：（1）思茅松热处理材随着处理温度和处理时间的增加,失重率逐渐增加;（2）思茅松热处理材随着处理温度和处理时间的增加,吸湿率逐渐降低;（3）思茅松热处理材随着处理温度和处理时间的增加,线性胀缩率逐渐降低;（4）在微观构造观察方面,由于早材腔大壁薄,材质较松软,经过热处理后早材部分容易引起径向开裂,早材管胞形态的变形程度要比晚材要大,早材轴向管胞壁的弯曲变形较晚材的要严重。随着热处理温度升高,热处理时间的延长,炭化程度越来越严重,为不使木材物理力学以及微观构造方面遭到严重破坏,建议木材热处理温度为160℃、热处理时间为6～12h或木材热处理温度为180℃、热处理时间为6～8h为宜。     

木材热处理研究及产业化进展

热处理是在160℃以上低氧环境下进行的木材改性技术,可以改善木材的尺寸稳定性、生物耐久性和机械振动性能,同时能调节木材的材色,并且具有良好的环境友好性。但是高温处理也降低了木材的力学性能,对抗弯强度和冲击韧性的影响尤为显著。半纤维素在高温下的热解是热处理材改性的主要原因,它减少了木材中亲水基团和营养物质的数量,降低了木材的韧性,同时也影响了木材的明度指标。纤维素和木素在热处理过程中的变化相对较小,纤维素的结晶度有所上升,进一步降低了木材的亲水性,并提高了木材刚度;木素的结构在处理过程中发生了重组,形成了更加稳固的网状结构,对细胞壁的膨胀具有抑制作用,同时也是木材材色变化的主要原因。热处理过程中产生的抽提物主要是半纤维素的降解产物,它们对木材的吸湿性和声学特性都有影响。热处理对木材性能的调节受诸多工艺参数影响,温度是对木材改性深度影响最大的因子,处理环境的压力和在最高处理温度下的处理时间也对改性效果产生影响。木材热处理目前已获得较为广泛的产业化应用,这一方面是得益于系统性的基础研究,另一方面是因为它具有环保、低成本、操作简便等优点。木材热处理目前已逐渐形成了一个较为完整的技术和理论体系,但在平衡性能提升与强度损失、保持材色稳定性等方面的研究仍具有持续深入和拓展的空间。     

热处理对三种木材尺寸稳定性的影响

以落叶松、红橡和奥克榄为研究对象,采用不同的常压蒸汽热处理工艺条件,对照未处理材,研究热处理温度和时间对木材尺寸稳定性的影响。结果表明:热处理温度和时间对木材的尺寸稳定性有显著影响;木材吸湿性随温度提高逐渐降低,当热处理温度上升到一定程度时,尺寸稳定性改善趋缓;随着热处理时间延长,木材尺寸稳定性提高;木材高温热处理后吸湿性和吸水性的改善与木材的密度、结构等物理性能相关。     

热处理对水与木材接触角的影响

以多枝桉和扁柏作供试木材,采用扩大影象法,测定了热处理和空气层对水与木材的接触角的影响。结果表明,热处理温度、时间、木材含水率和在空气中暴露的时间等,对两种试材与水的接触角均有显著的影响。树种不同,其影响程度不一。可根据水与木材的接触角大小,判断各种木材的亲水性。     

热处理对木材力学性能的影响综述

热处理可有效提高木材尺寸稳定性,同时对木材力学性能也有明显的影响。文中按照力学指标分别综述热处理工艺对静曲强度/弹性模量、抗压强度、脆性/冲击韧性及其他力学性能的影响,进而总结热处理对木材力学性能影响机理的研究进展;提出可以从以下方面深化热处理技术的研发:一是热处理技术研发时宜根据应用领域科学选择合适的力学指标,二是进一步拓展热处理介质以控制力学性能损失,三是进一步探索热处理对木材不同力学指标的影响机理。     

真空高温热处理对思茅松木材化学成分和颜色的影响

在真空条件下(真空度为0.08MPa),热处理温度分别为160、170、180、190、200℃,热处理时间分别为1、2、3、4h的工艺条件下对思茅松(Pinus kesiya var.langbianensis)木材进行高温热处理,采用CIE L~*a~*b~*法对热处理木材的颜色参数值进行测定与化学分析,并对其失重率进行了分析。研究结果表明:1)在热处理温度200℃、热处理时间4h工艺条件下真空高温热处理思茅松木材,失重率只有2.14%。2)随着热处理温度的升高和处理时间的延长,思茅松木材的明度L~*降低,总体色差△E~*增大;思茅松木材半纤维素和纤维素相对含量降低,木质素相对含量增加。3)细胞壁成分的降解导致了化学成分的改变,使得木材的颜色发生变化。     

蒸汽热处理马尾松木材工艺初探

以浙江本地的马尾松为试材,采用自制的小型热处理木材实验装置进行高温热处理木材工艺实验.通过对热处理前后马尾松木材力学性能和尺寸稳定性的比较,探讨了热处理温度、热处理时间以及升温速度对其性能的影响.研究结果表明:热处理温度对热处理马尾松木材的抗弯强度有显著影响,经热处理后的马尾松木材与未处理材相比,其顺纹抗压强度下降了1.823%~11.084%,抗弯强度下降了0.259%~34.451%,体积干缩湿胀率也有所降低.经综合分析并考虑到热源损耗及尺寸稳定性,得出马尾松木材的热处理最佳工艺为:热处理温度190℃,热处理时间2h,升温速度15℃/h     

国内外木材热处理技术研究进展及展望

介绍了国内木材热处理的工艺研究进展,并从尺寸稳定性、耐久性和物理力学性能方面介绍了热处理木材材性及机理研究进展,提出我国木材热处理技术应寻求热稳定性好、价格低廉、能耗少的导热媒质,以降低成本;设计合理的热处理没备,提高设备的自动化水平;平衡和调节处理设备,寻求尺寸稳定增加、耐久性提高与强度降低的平衡点,从而获取性能更好的产品.     

热处理温度与时间对樟子松木材颜色的影响

为了有效控制热处理木材的颜色,对樟子松木材进行了不同温度和时间条件的热处理,采用CIE标准色度学系统表征木材颜色,并通过红外光谱分析热处理木材的官能团。结果表明,明度变化是造成樟子松木材颜色差异的最重要因素。随着热处理温度的升高和时间的延长,木材发色团的比重增大,对可见光的吸收增强,最终导致木材颜色变深,明度降低。建议在工业化生产中,通过热处理温度来控制木材颜色,通过热处理时间对木材颜色进行微调。     

水热处理黄杨木的成分变化分析

以黄杨木为研究对象，采用高温水热处理工艺（温度分别为140、160、180℃，水热处理时间为4 h）对黄杨木进行改性，用色度仪、傅里叶红外光谱仪与X射线衍射仪分别对黄杨木材色及内部化学成分进行测定与表征，分析不同温度对黄杨木材色和化学成分的影响，阐明了水热处理在黄杨木改性方面的优势。分析表明：随着处理温度的增加，黄杨木表面颜色逐渐加深，180℃水热处理能增加黄杨木材色的均匀性；当温度为160℃时，位于1 732 cm^-1处的乙酰基和1 370 cm^-1处的甲烷基团消失，黄杨木中半纤维素最先发生降解；但当温度达到180℃时，在1 057 cm^-1处生成新的表征紫丁香基的特征峰；纤维结晶度随温度的升高呈先增加后降低的趋势，室温、140、160、180℃处理条件下的结晶度分别为45.59%、61.75%、62.80%、30.20%。     

热处理木材材色变化机理研究现状北大核心

热处理是一种应用广泛的木材改性方法,不仅能改善木材材色,还能提高木材的尺寸稳定性和生物耐久性。总结了热处理工艺对木材性能的影响,详述了热处理过程中木材化学组分变化。从处理过程和老化过程讨论了环境对处理材性能的影响,并概括了热处理木材材色变化机理。未来应深入解析热处理化学反应路径及其内在机理,建立木材材色与其他材性的关系,并通过联合改性处理提升热处理木材的耐久性。     

蒸汽压力对热处理材力学性能影响的机理研究

通过对樟子松和柞木分别在常压和一定蒸汽压力下进行热处理,比较了不同热处理木材与常规对照材的力学性能差异。结果表明:热处理使木材的抗弯强度和冲击韧性出现明显下降,然而,就抗弯弹性模量和顺纹抗压强度而言,除樟子松的MOE指标外,经过热处理的试材的性能指标都高于对照材。和常压热处理相比,压力蒸汽热处理进一步降低了试材的力学强度,但这一差异并不显著。木材化学组分分析表明,热处理材力学性能的变化主要归因于热处理过程中木材半纤维素的降解以及木素在热处理过程中的化学变化。     

熏烟热处理技术在国内及日本的发展与应用研究

介绍了熏烟热处理窑的结构以及熏烟热处理技术的定义、特点及其基础理论,并对日本应用熏烟热处理技术在日本落叶松(Larix kaempferi)、日本冷杉(Abies firma)、油棕(Elaeis gunieensis)以及速生材柳杉(Cryptomeria fortunei)等方面所做的研究进行了概括;对熏烟热处理后的木材尺寸稳定性、耐久性、物理力学性能的改善进行了综述;对我国应用熏烟热处理技术在竹炭生产以及杨木胶合板方面所做的初步研究进行了介绍,并对熏烟热处理技术未来的发展方向和在我国的发展空间进行了展望。     

浸渍药剂加速热处理对木材质量损失和耐腐性能的影响

采用主要成分为氯化锌、磷酸二氢铵及复合铜盐(硝酸铜+醋酸铜)的三种药剂对马尾松和桉树木材做浸渍处理后再进行短周期加热处理的方法,研究了处理工艺对热处理木材失重率和耐腐性能的影响。结果表明:处理木材的失重率和耐腐性能均随着处理温度升高和处理时间的延长而增大,氯化锌药剂热处理木材在较高温度下对木材的失重率影响最大,具有明显加速热处理反应的作用;但是在同样的热处理温度条件下,浸渍氯化锌和复合铜盐的热处理木材耐腐性明显优于未加药剂的热处理木材。三种药剂中,由复合铜盐浸渍处理的木材经190℃热处理后能达到强耐腐等级。     

高温水热处理对马尾松木材颜色变化的影响

以高温高压水作为传热介质,在水热处理温度为140℃,160℃,180℃,200℃,水热处理时间为1 h,3 h,5h的条件下对40年生马尾松Pinusmassoniana木材进行高温热处理,以饱和蒸气提供高压条件,研究马尾松木材在不同水热处理条件下颜色变化,并分析处理材颜色与化学成分的关系。结果表明,随着热处理温度的升高和时间的延长,马尾松木材颜色从明黄色向深褐色转变,木材明度值降低,总体色差增加;木材总体色差与木材三大素变化呈一定相关性,其随纤维素和半纤维素的减少而增加。与热处理时间相比,热处理温度对马尾松木材颜色影响更显著。     

热处理对马尾松木材霉变环境的影响

热处理作为可改善马尾松Pinus massoniana木材尺寸稳定性、耐久性和颜色等性能的技术,且因具有较好的环保性而广泛应用,同时存在易霉变等缺点。热处理过程中,木材中的糖类物质随水分的挥发而迁移或因高温受热而降解,并伴有木材pH值的变化,而木材中的各类糖分含量以及pH值是影响霉菌生长繁殖非常重要的因素。以马尾松木材为研究对象,采用纳米铜原位制备和高温热处理相结合的方法,单因素法设计实验,探讨不同热处理方法对马尾松木材中可溶性总糖、还原糖、pH值的影响。研究结果表明:热处理木材的总糖和还原糖浓度比素材高,含铜热处理材的总糖和还原糖含量比素材低,且以浓度为7.70%的含铜浸渍液处理后再在220℃/3 h条件下热处理的含铜热处理材总糖和还原糖浓度最低,分别比素材低48.7%、33.8%,比220℃/3 h获得的不含铜热处理材低538.7%、61.4%,纳米铜粒子的引入有效减少了热处理材中各糖类物质,在一定程度上降低热处理木材霉变的风险;热处理木材的酸碱度值在4.38～5.10之间,呈酸性,而含铜热处理木材的酸碱度值在6.63～7.12之间,呈弱酸或中性,可减少容易在酸性环境中生长的霉菌,同时根据不同菌种适宜生长的酸碱度值,能更有针对性的建立防霉措施,提高木材对特定菌种的防治效力。     

欧洲木材热处理产业和标准化

欧洲木材热处理产业发达,已建立起较为健全的产业体系.学术界、产业界和政府在技术研发、产品生产、标准化工作和质量认证体系等方面,有效地发挥了各自的作用.芬兰的热处理技术是科技成果产业化的成功典范.建议我国热处理木材产业借鉴欧洲的成功经验,加强产学研合作,促进生产规范化和质量标准化,引入统一的认证机制,促进产业良性发展.     

杉木热处理材结晶度及力学性能的研究

热处理对木材力学性能的影响是多样的,这与热处理条件下木材的物理化学变化密切相关。本次研究将杉木板材在160℃、180℃和220℃常压蒸汽条件下进行热处理,考察处理材的结晶度、抗弯弹性模量、抗弯强度及相互可能的关联。结果表明,热处理使试材结晶度增加,有助于提高木材的刚性,使热处理材的抗弯弹性模量高于常规对照材;结晶度的提高对抗弯强度没有改善作用,热处理后试材的抗弯强度明显下降。     

二氧化硅联合热处理改性对橡胶木性能的影响

为弥补热处理材的力学性能损失,利用二氧化硅联合热处理改性橡胶木。在热处理橡胶木前后分别真空浸渍二氧化硅前躯体溶液,热处理温度200℃,保温时间2 h。对未处理材、热处理材、浸渍-热处理材与热处理-浸渍材的力学性能、尺寸稳定性以及热稳定性进行对比分析。结果表明,与热处理材相比,浸渍-热处理材与热处理-浸渍材的抗弯强度分别提高28.97%和18.88%,抗压强度分别提高26.65%和38.91%。与未处理材相比,热处理材、浸渍-热处理材和热处理-浸渍材的吸水性与湿胀性均有所降低。热重分析表明,浸渍热处理材的热降解速率低于热处理材,说明二氧化硅与木材的结合阻碍了热分解以及木质基的完全裂解,木材的热稳定性有所提高。红外光谱分析显示,浸渍-热处理材上出现了Si—O—Si特征峰,说明木材内部有二氧化硅生成。X射线衍射分析结果表明,木材的纤维素衍射峰位置无变化,说明浸渍二氧化硅处理未破坏纤维素的结晶结构。     

真空热处理对家具用奥克榄木材物理力学性能的影响

热处理是提高木材尺寸稳定性的有效方法之一,目前热处理主要针对室外等较恶劣的用材环境,采用高温(200℃)处理。针对家具材装饰性要求高、使用环境变化较温和等特点,以家具常用材奥克榄木材为实验材料,研究真空(≤0.06 MPa)条件处理后奥克榄木材物理力学性能的变化,以确定适用于家具用材的真空低温热处理工艺。将奥克榄木材以0.06 MPa、不同温度(120,140,160,180,200℃)处理5 h,测定不同处理温度下木材的全干密度、湿胀率、干缩率、色差、抗弯弹性模量、抗弯强度、冲击韧性及硬度变化,并比较低温(120,140,160℃)和常规温度(180,200℃)处理及未处理奥克榄木材的物理力学性能。结果表明:物理性质方面,随温度升高,奥克榄材色加深,处理后奥克榄与未处理材相比,色差值ΔE为6.1～25.9;全干密度随处理温度呈波动状态变化,在200℃处理时达最低值,较未处理材下降30.9%;干缩率、湿胀率均明显下降,但在120℃升高至140℃、160℃升高至180℃时变化幅度较小。力学性能方面,随炭化温度升高,抗弯强度、抗弯弹性模量先增大后减小;冲击韧性降低,140℃之后变化幅度趋缓,200℃时降幅最大为52.42%;不同温度热处理后的端面硬度较未处理材均有所上升,径、弦变化不明显。与常规热处理和未处理处理材相比,真空低温热处理可改善木材的尺寸稳定性,降低炭化对于木材材色变化的影响,且不明显降低木材的力学性能。