改性处理

化学改性木材是指通过化学物质或其他手段改变木材化学结构以获得更好的耐久性的有机材料。多年来,许多改性方法都未被大规模地商业化利用。通常,改性是为了改善木材某一方面的性能,但又会对其他方面属性造成影响。因此,这里讨论的改性是基于抽样的实践应用,也是唯一出于商业效益大规模使用的处理方法。

加热处理(热工改性)

加热处理上世纪90年代在芬兰诞生的。它是指将木材在180至240摄氏度的真空密闭容器里加热10至40个小时的处理方法。在处理过程中,木材的化学性质被改变,防菌性能提高,但一些物理性质受到影响:木材变成棕色,曝于室外很快变成灰色;木材的脆性增大,强度大为降低,不能作为承重结构。加热处理木材比未处理木材的更不易变形和吸水受潮。

加热处理木材没有官方的分级和认证体系,而进行加热处理的目的无非是地上的室内和室外专用。木材用于室内地板、于是、桑拿室、嵌板时,耐久性不那么重要,而尺寸稳定性和外观色泽尤为重要。木材在室外作立面、栅栏、窗户、园林小品时,加强耐久性则是主要考虑因素。

现今欧洲有5种主要的处理方法

  • 芬兰的热处理(蒸汽处理)
  • 荷兰的柏拉图处理(蒸汽、干燥、加热)
  • 法国的IWT处理(蒸压)
  • 法国的NOW处理(热天然气)
  • 德国的自然处理(油浸渍)

乙酰化处理

木材与乙酸酐加压浸渍处理,在120至130摄氏度时发生化学反应。生成的残留化学物质(主要是醋酸)通过以下方式中的一种滤出:

  • 瑞典的微波真空干燥反应
  • 日本的水萃取+传统干燥
  • 荷兰的传统真空干燥+树脂溶液浸渍和干燥养护

酚醛树脂处理

旋切木片与酚甲醛树脂溶液浸渍,抽掉水分,然后在150摄氏度条件下层叠加压,可得到坚硬、尺寸稳定、耐久性强的板材(与酚醛塑料、柏斯托板、酚醛树脂浸渍纸组成的层板地板相比)。上世纪40年代,这种方法就用于商业生产。二次世界大战时,这种工艺被用于战斗机螺旋桨生产。如今的产量已不太大。

糠醇处理

使用糠醇树脂溶液(糠醇和催化剂水溶液)进行糠基加压浸渍木材,木材接受100摄氏度真空干燥,树脂渗入木材。木材变成红褐色,坚硬耐久,不变形。糠醇处理木材的一个特性是它既抗酸又抗碱。与三聚氰胺不同,糠醇由生物质废物中提取(通常是玉米、甘蔗、桦木屑),为可再生原料。目前主要是挪威和立陶宛生产糠醇处理木材。

三聚氰胺处理

木材可与甲醇三聚氰胺甲醛树脂溶液加压浸渍,在120至130摄氏度条件下,水分被抽干,树脂渗入木材。木材坚硬、耐久、不变形(柏斯托板和三聚氰胺树脂浸渍纸组成的层板地板相比)。这种方式主要在德国、荷兰和丹麦使用。镶木地板、木椅、窗户等产品已经在约1000家公司中投入试用。

改性赤松与未处理赤松比较

改性方法尺寸稳定性耐久性物理性质颜色变化范围
生物耐久性耐火性防紫外线硬度抗弯强度韧性刚度稳定性处理结果
用于土壤中用于地上
加热处理 ++ + ++ + - 不变 - - + 变深
乙酰化处理 +++ +++ +++ 不变 ++ 略提高 不变 不变 +++ 不变
酚醛树脂处理(高浓度) +++ +++ +++ ++ + +++ ++ - ++ 变深
糠醇处理(低浓度) ++ ++ ++ + + + - ++ 变深
糠醇处理(高浓度) +++ +++ +++ ++ +++ + - +++ 变深
三聚氰胺树脂处理(低浓度) ++ ++ ++ ++ + + + - + 不变

(+表明改性赤松与未改性赤松相比性能增强,-表明改性赤松与未改性赤松相比性能减弱。±符号越多表明性能增强或减弱程度越大。

产品用途

改性方法改性化学物质商业产品名称示例当前用途潜在用途
加热处理 - Thermo Wood ®, Bitus-Thermal, Plato ® Wood, Nature Conservation-holtz ®, Retified wood ® 立面、露台、园林小品、桑拿室 立面、庭院、园林小品、桑拿室
乙酰化处理 乙酸酐 - Speaker Drivers 门窗、板材、驳船板
酚醛树脂处理(高浓度) 酚甲醛树脂 Compreg ®, Impreg ® Knife handles -
糠醇处理(低浓度) 糠醇 Supervisor Wood Brown ® 露台 庭院、门窗、园林小品
Furfurylation (high level) 糠醇 Black Visor Wood ® 镶木 镶木地板、海事结构
三聚氰胺树脂处理(低浓度) 甲醇三聚氰胺甲醛树脂 - - 镶木地板、窗户

 
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