水曲柳实木地板高温热处理研究--材性变化及产业化分析

根据硬阔叶材易开裂的材性，在参考前人研究成果的基础上，对芬兰Thermowood工艺中的前期烘绝干部分进行适当调整，形成了本研究中的高温热处理工艺。它是一种将木材放入能长时间经受高温高湿环境考验的特殊设备里，用常压过热蒸汽对其进行处理的工艺方法。众多研究结果均表明此工艺可以起到改良木材部分缺陷的作用，总体来看，主要是木材的耐久性和尺寸稳定性会得到改善，这是因为在对木材进行处理的过程中，木材内部主要成分和结构会发生某些物理变化和化学反应，尤其是半纤维素会随着处理温度的高低发生不同程度的分解(第1章和第2章)。本研究以水曲柳(Fraxinus mandshurica)地板坯料为研究对象，在实验室试验的基础上，开展了生产性高温热处理试验，另外还对此种工艺方法产业化实施过程中的相关问题进行了分析。主要研究结果归纳如下：在第3章和第4章中，运用CIE(1976)L*a*b*色空间理论，利用WSC-S色差计对高温热处理前后水曲柳材色变化情况进行了测试和分析。结果表明处理材的材色受处理温度高低的影响，可以用L*参数的变化情况来对材色变化进行定量分析。处理温度越高，材色越深，而且不同温度处理的水曲柳，其材色与某些名贵树种的材色十分接近，比如红木和柚木等。实验室试验的材色变化数据基本可以用于实际生产时的材色预测工作。第5章和第6章分别研究了水曲柳试材在经过生产性高温热处理后，其力学、物理性能的变化情况。1)力学性能与对比材一样，处理材弦径向弹模之间没有显著差异。高温热处理对木材弦向弯曲强度和横纹抗压强度有不利影响，而弦向弹模、顺纹抗压强度、表面硬度等受此种工艺的影响很小。若将处理材与对比材在实际使用情况下的力学性能进行比较，处理材除了在弦向弯曲强度上仍比对比材低，其他上述各项力学性能均高于对比材。2)物理性能在从干到湿的各种环境下，处理材的密度和吸湿性均较对比材低，尺寸稳定性则优于对比材，而且两者在平衡含水率或弦径向湿涨率上的差值有随环境湿度上升而加大的趋势，此类现象可以用BET理论及由其推导出来的公式加以分析解释。最后，在第7章里着重分析了高温热处理工艺产业化实施过程中的相关问题。1)水在处理材表面所形成的接触角有显著增加，这表明此种工艺对木材表面的涂饰性能会有不良影响。适当的砂磨处理可以提高处理材的润湿性，此外，在实际生产时还可以考虑在油漆里添加活性剂来改善高温热处理材的涂饰效果。2)处理材含水率在模拟地采暖环境下变化非常小，因此其尺寸稳定性会优于对比材，故高温热处理地板适合做地采暖地板。3)新建年生产能力14万M~2的高温热处理生产线，总共需投资150万元。各项生产成本合计为16.54元／M~2，因此每平方米地板产品的价格会上浮40元左右，相对柚木等名贵树种的常规地板，一般常见树种的高温热处理实木地板仍具有一定的价格优势。综合以上分析可以看出，高温热处理工艺在我国木材工业生产中具有广阔的前景!