国内外文献对真空热处理的研究
国外热处理技术起步较早,1920年,Tiemann就发现木材经过高温干燥处理能降低其平衡含水率和顺纹皱缩率[1]。欧洲热处理协会制订了热处理的相关标准,有助于对热处理木材的尺寸稳定性、外观颜色的变化和耐用性等研究。目前已有不少学者对木材真空热处理进行了大量的研究,也有部分研究成果已经投入生产应用,其中芬兰的Thermowood工艺最为成熟。国内真空热处理起步较晚,但现在处在快速发展阶段。
宋家奇在《真空热处理的现状和展望》[3]中介绍了真空热处理技术,真空渗碳和碳氮共渗技术,真空氢气复合净化热处理技术,真空磁场热处理技术这四项近年来发展较为典型的真空热处理技术。总结了国外热处理技术的优势与弊端,展望了国内发展真空热处理技术的前景并分析总结了国内存在的一些对发展有影响的因素,呼吁国内重视开发相关设备。
马灵飞在《木材热处理研究现状与发展前景》[4]中,阐述了木材热处理对木材外观、尺寸稳定性、物理力学性能、耐久性、声学特性一集涂饰与胶合性能等方面的影响。全面概述了木材热处理在国内外的发展现状,同时对存在的问题进行了分析总结,探讨了今后热处理研究的重点以及发展的前景,可在以下4个方面体现:建立热处理各工艺参数与性能指标的对照模型与体系;可根据木材产品的用途,将木材热处理和其他木材处理方式进行复合;不拘泥于原木和锯材,尝试推广至各种人造类板材;根据产品特性的不同量身定制相应的热处理材质量等级。
国内外文献对木材热处理对尺寸稳定性影响的研究
江京辉在《过热蒸汽处理柞木性质变化规律及机理研究》[5]中以柞木为热处理材,通过实验研究阐述了在木材热处理中,热处理温度对木材环境平衡含水率的影响权重大于热处理时间。同时氧气浓度也是热处理中重要的因素之一。热处理温度200℃和220℃时,处理尺寸稳定性显著大于处理温度180℃。常压下氧气浓度6-8%时,木材尺寸稳定性优于其他氧气浓度的热处理材。在热处理温度160℃和180℃时,加压热处理对进一步提高木材尺寸稳定性有显著影响。
史蔷在《热处理对圆盘豆木材尺寸稳定性的影响》[6]中,同样以蒸汽为加热介质,对圆盘豆木材进行热处理,结果表明,随着热处理温度升高,圆盘豆木材的干缩率、湿胀率、吸湿平衡含水率降低,抗干缩率、抗湿胀率、阻湿率提高。当热处理温度大于200℃时,圆盘豆木材的尺寸稳定性显著提高。冯德君在《热处理木材吸湿性及尺寸稳定性研究》[7]中通过分析热处理后毛白杨、云杉和樟子松三种木材化学成分的变化,热处理木材使微纤丝之间相互靠拢,羟基与羟基之间形成化学键,不再还原,从而减少羟基数量,降低吸湿性,提高木材的尺寸稳定性,去除或缓和木材内的生长应力和干燥应力。邓邵平在《热处理对人工林杉木尺寸稳定性的影响》[8]中也对处理材主要化学成分进行分析,结果表明,热处理使木材尺寸稳定性提高的机理是处理过程中木材细胞壁组分尤其是半纤维素和少量的纤维素发生了化学降解。
经过许多专家与学者的研究,热处理可以使木材的尺寸稳定性能显著提高,相比蒸汽、热油等热处理方式,木材真空热处理即在真空状态下,利用木材自身分解的物质作为传热介质进行热处理,该方法工艺简单,且处理后的木材力学强度损失低、颜色变化相对较少。真空热处理木材对木材的抗湿胀性有着显著影响的同时,处理木材的速度更快,处理的质量也更高,适合改性附加值较高的木材。王雪花在《粗皮桉木材真空热处理热效应及材性作用机制研究》[12]中,探究了真空热处理过程中的升温规律、真空热处理过程中热量的传递等,并对真空热处理对木材材性作用机理进行了分析研究。
参考文献
