木材如何防腐?
预防木材免受各种生物危害的技术。广义上也包括木材防火(阻燃)和耐候等内容。它主要以化学药剂处理木材来增强其抵抗各种危害因子的性能,使其经久耐用。木材防腐又称木材保存。木材防腐主要是针对危害木材各种因子如细菌、真菌、木材害虫,其次对气候因子或火灾等的防护。用化学药剂处理到木材表层或深入内部,使木材具有预防有害生物和减缓或阻止其他因子对木材的破坏作用。也有用物理(机械)或生物方法来达到这个目的。
木材防腐的目的在于提高木材质量,延长木材使用年限,节约利用木材。这就相对地降低木材用量,减少森林采伐面积,既能为国家创造经济收益,也能使森林发挥应有的生态效益。
人类在长期生活实践中曾积累了一些防止木材败坏的经验,据传中国在公元前一世纪就知道将木材浸泡海水或盐水后使用,古希腊和罗马人曾用橄榄油、焦油或沥青等涂刷木料,使其不致腐朽。有文字记载的是中国晋朝著名药物学家葛洪(281~364年)在《袍朴子》内篇中所述“铜青涂木,入水不腐”,说明中国在1600年前已有用铜盐处理木材使其遇水不致腐朽的经验。作为近代的木材防腐工业是从19世纪30年代开始的,西欧和北美等国先后研制出一些有效的木材防腐药剂和处理方法,并建立起相当规模的木材防腐工业。到20世纪初几种常用的加压处理法已广为流行,至今全世界近百个国家都建有该项工业,并有上千种商品木材防腐药剂。防腐范围由过去只限于建筑材、枕木、电杆和桩木等,已扩展到各种木制品、工艺品和人造板的防霉、防虫蛀、耐候和装饰保护等,还开拓新的防腐技术和木材改性、塑合等。不少国家制定有一系列木材防腐法规、条例和技术标准等。中国木材防腐工业已具一定规模,每年有生产相当数量的各类防腐材的能力,从50年代到80年代,为国家创利百亿元,节约近亿立方米木材。
什么是人工林杨树木材改性技术?
中国传统家具对于木材的预处理方式有火焙脱水、预留收缩缝、硬性木材弯曲处理,以及独特的传统?预应力?技术。
预应力处理是针对木材遇水泡发、遇热干裂的特质所进行的。在几千年前的古代,我国就有木工发明出了?攒框装板?的技术,初步用硬性压缩的方式解决了木材材质的基本问题,但是由于使用时间过长、使用环境不可预计,因此?攒框装板 ? 技术还具有很大的局限性与进步空间。但限于工具原因,并没有发明更加优越的针对措施。到了近代,在木工工具得到了极大发展的前提下,终于通过?预应力?技术解决了木材遇水泡发、遇热干裂的问题。?预应力?技术总体来说就是通过机器使用蜡分子置换出木材中的水分子,从而达到坚固材料的目的。
硬性木材弯曲处理技术的发展也得益于现代科技的进步。众所周知,诸如小叶紫檀、黄花梨木等木质密度相对较大的原材料,在处理过程中基本无法弯折,制作之中的连接都通过榫卯结构来进行。而硬性木材弯曲技术则可以很好地解决这个问题,这个技术也是基于传统制作需求的一种创新处理方式。木材弯曲处理通过木材的软化、弯曲和塑性三个步骤,使硬性木材无需分解与再次联结就可以成为一个完整的家具,家具风格也更加圆融优雅。
中国传统家具对于木材的处理十分多样化。在同时期的世界范围内,中国匠人的木工水平也是世界驰名的。知名的榫卯结构就是中国木工最响亮的招牌。现代家具多数对于原木的处理方式在传统工艺中都有得到体现,可以说基本上都脱胎于传统木工工艺。因此,多了解传统木工工艺对于家具制作的了解是很有帮助的。
人工林杨树木材改性技术主要解决杨木材质松软、强度低和尺寸稳定性差等问题,以提高其利用价值。杨木改性主要有以下几个方面:
(1)改善杨木视觉特性
人造装饰单板是一种新型的表面装饰材料,意大利、日本等国20世纪70年代就开始试制和生产,起步较早,进展也较快,到90年代中期,该产品进入我国市场,很快受到用户青睐,成为装饰贴面和家具生产首选材料之一,先后在湖南、江苏、陕西等地建成了以杨木等木材为原料的人造装饰单板生产线,效益显著,可使木材增值大于200%。以杨木为原料,综合应用木材染色、胶接、模压、电脑模拟设计等技术制造的表面装饰材料,因其外观色彩丰富,被广泛用于建筑、室内装潢、家具制造等多个领域。
(2)改善杨木的物理力学性能
杨树木材密度每立方厘米只有0.352~0.544克,因此力学强度差,表面硬度、耐磨性低,限制了其使用。近年来广泛研究开发以各种方法对低密度木材进行强化处理。主要有以下几个方面:
①化学改性 可以用于对木材进行改性的化学品(称为改性剂)很多。能否适用,取决于该化学品对木材的浸注性能、与木材内组分的相互作用的结果对木材性能的影响、改性剂的制备工艺及稳定性、对改性木材成本的影响等。我国开展研发的处理工艺有以下几种:
A.改性三聚氰胺树脂 用改性三聚氰胺树脂处理杨木,提高杨木人工林木材表面硬度以及尺寸稳定性、静曲强度、抗压强度等力学性能。改性三聚氰胺树脂(一种甲醛与三聚氰胺组合并经麦芽糊精改性的产物)浸渍处理杨木,工艺过程为:将含水率为8%~12%的木材放入浸渍罐中,采用抽真空和加压的方式使树脂浸入木材;卸压,并进行气干,含水率降至30%后进行窑干,逐步升温,最高温度为130℃,保持6小时,使树脂完全固化。树种、树脂的物理化学性能、浸渍和干燥设备运行参数等影响工艺参数和改性效果。杨木经改性三聚氰胺改性处理后密度增加,除冲击韧性有所降低外,其他性能例如抗弯强度、顺纹抗压强度等均明显提高,硬度提高1倍左右,尺寸稳定性得到改善,从而扩大了其使用范围。处理杨木素板板材甲醛释放量每升1.9毫克(干燥器法),油漆后达到我国标准所规定的E1级(≤1.5毫克/升),接近日本的Fc0级(≤0.5毫克/升)。本项技术与国外同类技术相比,成本大幅下降,游离醛得到有效控制。
B.酚醛树脂 采用低分子量酚醛树脂改性大青杨木材,处理材的物理力学性质得到显著改善,10%浓度处理材的顺纹抗压强度为48.55兆帕,提高23%,抗弯强度为108兆帕。处理材尺寸稳定性效果明显,浓度为10%的处理材的ASE湿达69%,ASE水为75%,MEE达52%。也有用改性脲醛树脂及无机硅化物等对杨木进行改性处理的。
②物理化学改性 对低密度杨木有时仅用树脂改性往往达不到预期效果,需要进行物理压缩方法。一般采用浸注树脂与压缩相结合的办法提高木材力学性能。国内使用的树脂主要有三聚氰胺—甲醛树脂、脲醛树脂(UF)和酚醛树脂等。
(3)热改性处理技术
荷兰Royal Dutch Shell公司在进行木材化学方面研究的基础上,开发出Plato热改性木材生产技术,在荷兰的Arnhem建立年产量5万米3的工厂。该技术使不耐腐朽的木材,如苏格兰松、挪威云杉、花旗松、辐射松、杨木等材升级为耐腐朽的木材。Plato热改性木材耐久性能可以通过欧洲木材防腐标准试验(根据ENV807土壤木块试验24周),机械加工性能(锯、刨、铣)与其他木材没有不同,木材干缩湿胀减小,产品尺寸稳定性能得到提高。Plato热改性木材弹性模量(MOE)增加0~10%,抗弯强度(MOR)降低5%~25%。Plato热改性木材油漆性能好于或至少等于现在的木材,胶合性能优于未处理木材。利用LCA和LCC方法评价Plato热改性木材,热改性木材电线杆在环境冲击方面最小,在环境维护和制造成本方面总和是最小的。
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