木材碳化，又稱木材高溫?zé)崽幚恚═hermal
Modification），是以水蒸氣、惰性氣體、油、水等為導(dǎo)熱介質(zhì)，在160～250℃溫度下，對(duì)木材進(jìn)行短期熱解處理的一種環(huán)保型木材物理保護(hù)技術(shù)。高溫下對(duì)木材的處理可以使得木材組分發(fā)生物理變化和化學(xué)變化，從而可以改善木材的尺寸穩(wěn)定性、耐久性和顏色。熱處理后木材性質(zhì)的改變狀況，很大程度上取決于木材樹(shù)種的不同和工藝條件的差異。
近10年來(lái)，歐洲的荷蘭、法國(guó)、德國(guó)和芬蘭。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了木材碳化技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用。此外，日本、加拿大等國(guó)家和我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)，也對(duì)碳化木材進(jìn)行了多方面的研究，并取得了一定成果。
木材碳化的原理
木材碳化主要作用于半纖維素、纖維素?zé)o定形區(qū)和連接纖維素與半纖維素的氫鍵。
比如我們將木材加熱數(shù)小時(shí)至175℃左右，無(wú)氧狀況，部分半纖維素會(huì)降解，羥基等親水結(jié)構(gòu)減少，木材對(duì)濕度的穩(wěn)定性會(huì)增強(qiáng)；結(jié)晶比例增加，木材尺寸穩(wěn)定性強(qiáng)度增強(qiáng)；木素網(wǎng)狀體橫向連接增加亦增強(qiáng)了木材的穩(wěn)定性、強(qiáng)度；過(guò)程中產(chǎn)生的甲酸、乙酸、酚類(lèi)化合物更是可以延緩腐化延長(zhǎng)保存期限。
當(dāng)然，具體工藝流程（溫濕度曲線）每個(gè)生產(chǎn)商都有自己的標(biāo)準(zhǔn)，它需要多次試錯(cuò)與總結(jié)。
加熱的溫濕度和時(shí)間要非常精準(zhǔn)：溫度超過(guò)了纖維素、半纖維素的玻璃化后，時(shí)間一長(zhǎng)，它們大量降解后極易出現(xiàn)強(qiáng)度下降等負(fù)面情況；同樣，氫鍵的過(guò)量減少也將讓整體強(qiáng)度降低。
碳化對(duì)木材性質(zhì)的影響
1.密度降低
主要來(lái)源于半纖維素的部分損失。 大多數(shù)研究表明5- 8％的半纖維素的降解幾乎不會(huì)犧牲結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
2.強(qiáng)度增加
在適當(dāng)?shù)臏囟认逻M(jìn)行碳化處理，木材的強(qiáng)度會(huì)增加，但是過(guò)量、過(guò)熱的碳化會(huì)讓強(qiáng)度下降。
3.水分含量降低
所有木材都會(huì)吸收大氣中的水分，平衡含水率（EMC）與相對(duì)濕度和內(nèi)部結(jié)構(gòu)相關(guān)。 在碳化過(guò)程中由于羥基等親水基團(tuán)的部分損失，木材吸收水分的能力降低。
因此，碳化木材不僅在給定的相對(duì)濕度下具有更低的EMC，并且EMC隨相對(duì)濕度升高的增量也會(huì)降低，故木材在體積上不易膨脹和收縮。
從上圖表可以看出，碳化木材對(duì)濕度的敏感度明顯降低，這給予了它更好的穩(wěn)定度
碳化能夠提高木材的尺寸穩(wěn)定性，除去或緩釋木材內(nèi)應(yīng)力，原因在于，半纖維素特別是多糖醛苷發(fā)生化學(xué)變化后，變成弱吸濕性單體；此外，纖維素分子鏈內(nèi)羥基相互結(jié)合而構(gòu)成氫鍵。
4.顏色加深
從上面的圖中可以看出，隨著碳化溫度的升高，顏色越來(lái)越深。碳化木材顏色的變化，主要是由化合物變化，半纖維素、木素、某些抽提化合物的降解引起。
5.防腐能力提升
碳化提高木材防腐性能的可能原因是，碳化過(guò)程中，木材組分發(fā)生了改變，切斷了菌類(lèi)生存所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)來(lái)源；同時(shí)，含水率的降低抑制了菌類(lèi)生長(zhǎng)，使耐腐性得以提高。
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