热改性木材的加工与应用
不同温度热处理对木材耐久性的影响
不同温度热处理对木材耐久性的影响罗法三;孙伟伦;许民【摘要】以落叶松和大青杨的木材为试材，用生物质燃气对其进行热处理，处理温度为150～210℃，处理时间为4h。
对热处理材进行室内抗白蚁和野外埋地试验，研究不同温度热处理对落叶松和大青杨2个树种热处理材的室内抗白蚁和天然耐久性影响。
结果表明，在室内抗白蚁试验中，随着热处理温度的升高，落叶松和大青杨热处理材的失重率均呈现增加的趋势，热处理后试材的室内抗白蚁性能降低，且随着处理温度的提高抗白蚁性能降低明显；热处理温度对落叶松试材的天然耐久性有较大影响，随着处理温度的提高，其天然耐久性越好，呈现增加的趋势，且在190℃时出现性能显著变化点；大青杨试材的天然耐久性变化规律与落叶松相反，随着处理温度的升高，其天然耐久性呈现降低的趋势，且在180℃时出现性能显著变化点。
%the wood of Larix spp.and Populus ussuriensis were heat-treated at different temperatures from 150℃to 210℃for 4 hours by biomass boratory termite resistance test and field-buried durability test were con-ducted on the two kinds of heat-treated woods.Results showed that termite resistance of the woods decreased obvi-ously after heat treatment.Weight loss of the two heat-treated woods tends to increase according to the gradual in-crement of temperature.Temperature also has great influence on the natural durability of heat-treated woods.190℃and 180℃ were respectively the points of significant change for Larix spp.and Populus ussuriensis woods.Natural durability of Larix spp.wood was improved while that of Populus ussuriensis wood was deteriorated when they were heat-treated at a higher temperature.【期刊名称】《西南林业大学学报》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P85-89)【关键词】热处理;温度;室内抗白蚁;天然耐久性【作者】罗法三;孙伟伦;许民【作者单位】东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室，黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室，黑龙江哈尔滨 150040;东北林业大学生物质材料科学与技术教育部重点实验室，黑龙江哈尔滨 150040【正文语种】中文【中图分类】S782.33木材热处理是指在150～230 ℃条件下，利用过热蒸气、空气和热油等作为传热介质和保护气体对木材进行加热的一种纯物理改性方法。
工业明胶在木材改性中的应用及性能评价
工业明胶在木材改性中的应用及性能评价木材作为一种重要的建筑和家居装饰材料，具有优良的物理性能和天然的美观特点。
然而，由于木材存在一些缺点，如容易被昆虫、真菌侵蚀，容易吸湿膨胀和变形，以及耐久性等方面的问题，因此木材的改性处理显得尤为重要。
在众多的木材改性方法中，工业明胶作为一种常用的改性材料，广泛应用于木材改性领域，并受到了充分的关注。
工业明胶是由动物的骨骼、皮肤或软骨经过酸碱水解处理而获得的一种胶原蛋白类产物。
它具有高黏度、高黏合强度、良好的黏合性和可塑性等特点，因此被广泛用于木材改性中。
工业明胶在木材改性中的应用主要包括两个方面：一是作为木材粘结剂，强化木材的内部连接；二是作为木材表面涂层，改善木材的耐候性和防腐性能。
首先，作为木材粘结剂，工业明胶可以增强木材内部的连接性能。
在木材制品的生产过程中，由于木材的原始结构存在一些难以实现内在联系的缺陷，需要使用胶黏剂来填补和连接这些缺陷。
而工业明胶具有良好的粘接性能，能够有效地填补和连接木材内部的孔隙和裂缝，提高木材的整体强度和稳定性。
通过应用工业明胶进行粘结处理，可以大大提高木材制品的抗弯强度、抗压强度和抗剪强度等物理性能。
其次，工业明胶作为木材的表面涂层材料，能够改善木材的耐候性和防腐性能。
木材属于天然有机材料，容易受到紫外线、氧气和湿气的侵蚀，导致木材腐朽、老化和色泽褪色等问题。
而工业明胶具有一定的抗紫外线和抗氧化性能，可以有效地阻止紫外线和氧气对木材的侵蚀。
此外，工业明胶本身还含有一定的酸碱成分，具有抗菌抑制和防腐作用，可以有效延缓木材的真菌和昆虫侵蚀速度。
通过涂覆工业明胶，可以提高木材的耐久性和使用寿命。
然而，工业明胶在木材改性中也存在一些性能评价上的问题。
首先，由于工业明胶本身具有一定的黏性，因此在涂覆过程中容易出现涂层不均匀、收缩不良等问题，影响涂层的质量和性能。
其次，工业明胶具有一定的溶胀性，容易吸湿膨胀，导致涂层的体积和形状发生变化，进而影响木材的尺寸稳定性。
木材改性综述
木材改性的发展历史及现状摘要：本文对国内外木材工业现状存在的问题以及入世后木材工业要面临的形势等进行了分析。
同时也对木材改性的背景、方法及意义进行了阐述，重点介绍了热改性、乙酰化、糠基化改性以及压密化和热处理组合改性的基本原理和工艺及其对木材改性的影响；分析了这些改性方法的应用现状及工业化应用前景，并提出提高木材利用率，更新产品结构，发展生产技术，技术与环境相协调等发展方向及其今后需要着重研究的关键问题。
关键词：木材改性技术现状发展方向The development history and Present situation of WoodModificationAbstract:In this paper, the present situation of domestic and international woodindustry and wood industry after wto accession to the situation facing the etc are analyzed.Also wood modification on the background, methods and significance are expounded, mainly introduces the thermal modification, acetylation, furfuryl modification and pressure and heat treatment and the basic principle of combination of modified process and its impact on the modification of wood; Analyzes the present situation of the application of the modification methods and application prospect of industrialization,And put forward for improving the utilization ratio of timber, update the product structure, the development of production technology, technology in harmony with the environment, such as the development direction and the need tofocus on the key issues in the future.Key words：wood modification technology Present situation Development direction1 引言我国是世界上木材及木制品的主要消费大国,但又是人均占有木材资源最少的国家之一。
木材的创新与技术发展
木材的创新与技术发展木材作为一种可再生的自然资源，一直以来都是人类社会的重要材料之一。
在建筑、家具、装饰、造纸等行业中，木材都发挥着不可替代的作用。
然而，随着科技的进步和社会的发展，传统的木材利用方式已无法满足当代人的需求。
为了适应这一挑战，木材的创新与技术发展成为了当前研究的重要课题。
木材的科技创新木材的科技创新主要体现在其加工工艺、功能性改良以及复合材料的研究等方面。
加工工艺的创新现代木材加工工艺已经从传统的机械加工转向了高精度、自动化、智能化的方向。
例如，利用数控技术可以实现木材的精确切割和形状加工，大大提高了木材的利用率和加工效率。
此外，3D打印技术的应用也为木材加工提供了新的可能，可以制造出复杂形状的结构件。
功能性改良木材的功能性改良主要通过化学和物理方法来实现。
例如，通过化学处理，可以提高木材的防水、防火、防腐性能。
通过物理方法，如热处理、高频处理等，可以提高木材的强度和稳定性。
复合材料的研究木材复合材料是将木材与其他材料（如塑料、纤维、金属等）复合在一起，以改善木材的性能和扩大其应用领域。
例如，木塑复合材料（WPC）具有优良的耐候性、耐磨性和抗老化性能，广泛应用于室外装饰、地板等领域。
木材的技术发展木材的技术发展主要体现在其可持续发展和绿色环保方面。
可持续发展的实现可持续发展的核心是减少对自然资源的消耗和破坏。
在木材产业中，这可以通过种植更多的树木、采用环保的加工工艺、提高木材的利用效率等方式来实现。
例如，采用先进的种植技术和管理方法，可以提高木材的生长速度和质量，从而实现木材的可持续供应。
绿色环保的实现绿色环保的核心是减少对环境的污染。
在木材产业中，这可以通过减少废弃物的产生、采用环保的加工剂、提高木材的利用效率等方式来实现。
例如，采用生物质能源技术，可以将木材加工废弃物转化为可再生能源，减少环境污染。
木材的创新与技术发展是当前木材产业的重要课题。
通过科技创新，可以提高木材的性能和加工效率，扩大其应用领域。
木材的新型加工技术有哪些
木材的新型加工技术有哪些在当今社会，木材作为一种重要的原材料，其加工技术不断创新和发展。
新型加工技术的出现，不仅提高了木材的利用率和加工效率，还为木材产品带来了更多的可能性和更高的品质。
接下来，让我们一起了解一下木材的一些新型加工技术。
激光切割技术是近年来在木材加工领域崭露头角的一项新技术。
激光具有极高的能量密度和精确的指向性，能够实现对木材的高精度切割。
与传统的机械切割方式相比，激光切割能够在木材上切割出更为复杂和精细的形状，而且切口光滑、无毛刺，大大减少了后续的加工工序。
此外，激光切割还可以在木材表面进行雕刻和标记，为木材制品增添独特的艺术价值。
数控加工技术也为木材加工带来了巨大的变革。
通过计算机数字控制（CNC）机床，操作人员可以按照预先设定的程序，对木材进行自动化的加工。
这种技术能够实现各种复杂形状的加工，如弯曲、钻孔、开槽等，并且加工精度高、一致性好。
在大规模生产中，数控加工技术能够显著提高生产效率，降低生产成本。
3D 打印技术在木材加工中的应用也越来越受到关注。
虽然目前直接使用木材进行 3D 打印还面临一些技术挑战，但通过将木材纤维与其他材料混合制成打印材料，已经能够实现一些简单的木材制品的 3D 打印。
这为个性化定制木材产品提供了新的途径，消费者可以根据自己的需求设计并打印出独一无二的木材制品。
高压水射流切割技术是另一种非传统的木材加工方法。
利用高压水流的冲击力，能够对木材进行切割。
这种技术不会产生热量，因此不会对木材造成热损伤，特别适用于加工对温度敏感的木材品种。
同时，高压水射流切割还可以在木材上实现斜切和曲线切割，具有较高的灵活性。
真空干燥技术在木材处理方面发挥着重要作用。
传统的干燥方法往往需要较长时间，而且容易导致木材变形和开裂。
真空干燥技术通过降低环境压力，使水分在较低的温度下快速蒸发，从而缩短干燥时间，提高干燥质量。
经过真空干燥处理的木材，其含水率更加均匀，稳定性更好，能够有效减少后续加工和使用过程中的问题。
木材的抗热膨胀性与温差调控
木材的抗热膨胀性与温差调控木材作为一种天然的生物质材料，在建筑、家具、造纸等行业中具有广泛的应用。
然而，木材的物理性质，尤其是其抗热膨胀性，对木材的使用和加工产生了一定的限制。
本文将探讨木材的抗热膨胀性及其温差调控机制。
1. 木材的抗热膨胀性木材是由细胞组成的有机材料，其细胞内部含有纤维素、半纤维素、木质素等物质。
当木材受到温度影响时，其抗热膨胀性表现出来。
木材的抗热膨胀性主要受以下因素影响：•木材的含水率：木材的含水率越高，其热膨胀性越强。
因为水分子的热运动受温度影响较大，含水率高的木材在受热时，水分子的热运动加剧，导致木材体积膨胀。
•木材的纤维结构：木材的纤维结构对其热膨胀性也有很大影响。
纤维素、半纤维素和木质素等物质的热膨胀系数不同，导致木材在受热时体积膨胀不均匀。
•木材的密度：木材的密度越小，其热膨胀性越强。
因为密度小的木材内部空隙较大，受热时空气分子的热运动加剧，导致木材体积膨胀。
2. 温差调控机制为了克服木材热膨胀性的限制，人们提出了温差调控机制。
温差调控主要通过控制木材的温度变化速率来实现，以减小木材的热膨胀和收缩。
温差调控的方法主要包括：•缓慢加热和冷却：通过控制木材的加热和冷却速率，使木材在受热和冷却过程中温度变化缓慢，从而减小热膨胀和收缩。
•预应力处理：通过对木材施加预应力，使木材在受热时产生一定的应变量，从而减小热膨胀对结构的影响。
•材料选择：选择热膨胀系数相近的材料进行复合，从而减小整体结构的热膨胀和收缩。
本文仅为整篇内容，后续将详细探讨木材抗热膨胀性的测量方法、温差调控技术及其在实际应用中的效果评估。
3. 木材抗热膨胀性的测量方法为了准确地描述木材的抗热膨胀性，研究人员开发了一系列的测量方法。
以下列举了几种常用的测量方法：•膨胀仪法：通过测量木材在受热过程中的体积变化，计算其热膨胀系数。
•热机械分析法（TMA）：通过测量木材在受热过程中的形变，得到其热膨胀性能。
•激光位移传感器法：通过激光位移传感器测量木材表面在受热过程中的形变，从而得到其热膨胀系数。
木材改性的常用方法
就算在科技发达的今天，木材这一古老而富有生命力的材料不仅没有退出历史舞台，相反因其“绿色”“环保”的特性而变得更加不可或缺，特别是人们喜爱的家具材料，木材一直扮演着几乎不可替代的角色。
木材改性是指用物理、化学方法对锯材或木零件进行改性处理亦能达到控制变形的目的。
由于改性处理需增加生产成本，故当产品有特别要求时才采用。
一、物理方法。
有覆盖处理、细胞内腔充填和细胞壁充胀等。
采用石蜡油、蜂蜡、亚麻仁油、桐油和桂树脂类进行借水或耐水处理，可使木材具有较好的抗水浸润和抗渗透效果；用热固性PF树脂处理，除对木材具有充胀效果外，在高温下树脂的羟甲基酚与木材的羟甲基形成氢键或化学键，不仅能稳定尺寸，还能提高锯材的强度和耐腐、耐磨性能。
二、化学方法。
有亲水基的减少（热处理）、亲水基的置换（脂化、醚化反应）、聚合物接枝（环氧树脂、木塑复合处理）、交联处理门辐射、甲醛处理）等。
加温160～180C对锯材进行热处理，使木素流动，使半纤维素发生化学变化，并使纤维素分子链内羟基相互结合构成氢键，增加锯材的稳定性，但其强度受一定影响。
用乙酸酐、硫代乙酸和酰氯等药剂处理锯材，用其中疏水性乙酸基置换木材中亲水羟基，由此形成充胀效应而使锯材的尺寸稳定。
三、复合重组法。
采用浸渍、浸注和复合的方法，使锯材同其他材料复合，不仅能提高尺寸稳定性，还能增加其强度。
如用合成树脂浸渍锯材而生成的浸渍木；采用低熔点金属或合金及金属盐（如铅、锡、铬及其合金和硫酸亚铁）浸注干燥锯材，冷却后形成金属木；以乙稀类单体浸注锯材聚合成的塑合木。
此外，采用交叉层压法（或称重组法）进行机械抑制的胶合木和胶合板等。
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热改性木材的加工与应用
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木 材 在 惰 性 气 体 环 境 中 半 纤 维 素 、 维 素 、 素 得 到 纤 木
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第２ ０卷 第 ６期
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热改性 木材 的加 工与 应用
２ ）干 燥 过 程
理 时 间 ６ １ ～ ６ ｈ；
木材 含 水 率 干燥 至 ３ ～４ ， 处 根 据 不 同的 等 级要 求 ， 将
３ ）加 热 及 冷 却 过 程
木 材 在 １ ｏ ２ ９～ １ ２℃ 的 干 燥 窑 内 处 理 ， 后 窑 内 温 度 随
下 降 到 低 于 １０ ：以 水 蒸 气 取 代 空 气 ， 斥 整 个 干 ０ ， 充 燥 窑 内 。 其 处 理 时 间 ６ １ ～ ０ｈ；
物 理力 学性 能 热 处 理 后 的 木 材 稳 定 性 取 决 于
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热改性木材的加工与应用
【摘要】木材是我国极为重要的一种自然资源，有着较大的使用范围，在整个社会发展的过程中，木材资源有着极其重要的作用。
但在经济水平不断提高的过程中，人们对于木材性能的要求也越来越多，但是这些性能的需求却不是木材能够轻易达到的，所以，为了能够满足人们对于木材性能的需求，木材改性这一技术开始飞速发展，该技术为木材提供了更丰富性能改变，使得木材能够充分的使用到各个行业中，扩大销售范围。
本篇文章主要针对热改性木材的加工以及应用进行了全面深入的探讨，以期为其他改性木材研究的过程中提供参考。
【关键词】热改性木材；加工；应用
热改性木材也被称之为炭化木材，经过热改性技术处理之后的木材已经具有了极为良好的防腐性能和防侵蚀性能，并且其自身的材质也更加的稳定，不会出现任何轻易开裂的现象。
尤其是经过热处理之后的木材外观，要远比未处理的木材更好，能够充分的使用在建筑装修的各个不同实环节之中。
就目前来说，我国的热改性木材技术仅仅只是一个初期阶段，加工技术也还没有形成一个完整的体系，无法切实有效的推广开来，并且该技术所具有的独立开发能力也较差。
下文主要针对热改性木材的加工和应用进行了全面详细的阐述。
1、热改性木材的加工工艺和特性
1.1加工工艺
在二十世纪的80年代，就已经有热改性木材开始大批量的生产，在那个时期，还仅仅只是为了让木材具有更好的燃烧值，使得木材燃烧的能量值更高。
所以，对木材采取了烘焙的技术，促使木材的燃烧性更好，希望以此来达到完全代替木炭的目的。
但在持续发展研究的过程中，相关人员逐渐意识到，经过烘焙处理之后的木材，体现出了极为良好的耐久性、防腐性，无论是木材的稳定性还是木材的硬度，都有了极大的提升，于是人们开始充分的使用这种材料应用到建筑中。
热改性木材的生产工艺有2种，即Retification和Perdure。
前者是将木材干燥至平均含水率12%，再在氮气（氧含量不高于2%）中加热至210～240℃，木材在惰性气体环境中半纤维素、纤维素、木素得到高温分解和改变，提高了木材的尺寸稳定性和抗腐蚀性；后者是将原木干燥后，经蒸汽加热至230℃处理，木材的硬度及抗挤压能力、耐磨性能均得到较大提高；防蛀、防腐、防潮、去脂，延长了木材的使用寿命，并保持天然的香味等。
1.2木材的特性
当木材经过了热改性处理之后，木材自身的性质在这一过程中发生了巨大的变化，其表面颜色也转变成为了深棕色，并且质感更加的细腻，几乎能够和最优
质的高密度天然木材相媲美；在热处理技术对木材性能改进之后，木材的防护性能变得更加优秀，并提高了木材的稳定性和耐腐性；但随着热改性木材的导热性能降低，强度也会有所降低。
由于处理过程中只涉及到水蒸气和温度，不添加任何化学药剂，因此，热改性木材是环保和安全的产品。
物理力学性能热处理后的木材稳定性取决于树种和处理温度，但随着处理温度的升高，木材的抗弯和抗裂性能下降，强度值会下降40%左右。
因此，热改性木材不推荐作承重木构件使用，但对木材硬度、抗压性能及弹性模量等性能指标影响不大。
耐腐性能热改性木材的防腐性能明显。
如制作的露台、外墙装饰和防雨蓬等，无须任何防腐处理，可使用30年之久。
不同树种的木材，其物理力学性质不同，木材热处理后也具有不同的耐腐等级。
吸湿性能热处理改变了木材的木质细胞结构，使木材的平衡含水率同比下降了50%。
在外界湿度差异大的环境中，具有尺寸稳定性强，不易变形的特点，其稳定性超过柚木。
由于吸湿性能远远小于普通木材，因此，在选择胶合剂时要充分考虑这一特点。
2、热处理木材的应用和维护
2.1应用
木材的自身所具有各项自然属性，应当在实际使用的过程中，根据情况的不同来采取不同的处理措施。
特别是在户外使用木材的过程中，传统没有经过任何处理的木材极易由于潮湿等因素而出现大范围的霉菌滋生场所，木材在霉菌的影响之下，极易出现腐蚀的现象；此外，木材在没有经过任何处理就直接应用在装饰或者建筑中，容易出现变形、裂缝等质量问题。
利用热处理技术对木材进行处理之后，我们能够明显看到木材内部的细胞已经被改变，物理性能得到了极大的改善，这促使木材的使用范围更加广泛。
例如使用在地板、墙面、室内装饰等方面，同时也能够应用在公园公共座椅、主梁、扶手、栈道等方面，有着较长的寿命以及耐腐蚀性。
但是无论如何，木材始终不能使用在较为潮湿并且有大量湿润的区域，并且在材料强度要求过高的场所也同样不能够使用木材来作为主体材料。
欧洲标准EN33521《木材产品的使用环境等级》的相关规定，根据处理温度高低，产品可分为T1级（≥180℃）、T2级（≥210℃）和T3级（≥230℃）3个等级，处理温度越高，其等级也越高。
芬兰的Themowood 木材，分为ThermoS 和ThermoD2个等级。
ThermoS中的“S”表示尺寸稳定性，产品一般用于室内墙板、房间装饰、桑拿房的长椅、窗和门、模板等；ThermoD中的“D”表示耐腐性，产品主要用于户外墙板、码头木栈道、户外木门、木百叶窗、园艺小品等。
2.2维护
热改性木材在户外实际使用的过程中，发现木材在经过了室外暴晒以后，导致大量紫外线的辐射，其木材的表面就会在这一过程中出现颜色变灰或者颜色逐渐变浅的现象。
所以，要尽量避免改性木材被阳光直接暴晒，如果在特殊需要的情况下，可以使用专用的室外木材漆。
通常情况下，户外木材器具所选择的涂漆都要比木材本身的颜色更深，例如处在半透明状态的木蜡油、木材涂漆等，并且在涂漆之前，要针对木材表面采取磨光或者涂刷的方式，来使得木材保护漆能够更好的侵入到木材中。
此外，为了能够最大限度的减少水分从木材的两端侵入到内部，还需要对木材进行全方位的处理。
而热改性木材在室内使用的情况下，由于其自身所具有的耐久性和抗腐蚀性，便无需进行相应的防护处理。
3、结语
综上所述，虽然说我国还没有形成一个良好的木材生产体系，其规模也无法迅速的扩大，但是我国各个机构、企业、研究所等都在持续不断的对热改性木材技术进行深入的研究，甚至于部分院校还针对热改性木材技术建立起了产、学、研一体化的教学体系，这对于大规模发展热改性木材技术有着极大的益处，只有保证了持续不断的研究，才能够使得该技术更好的发展、推广。
参考文献
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