[防腐木木屋]炭化木热处理工艺原理

东莞市华昱防腐木工程有限公司，公司位于享有中国“最美小镇”美誉的东莞市清溪镇。公司前身为清溪艺丰木厂，10余年来一直致力于防腐木的生产和工程施工；是集设计/生产/施工为一体化、业内少有有实体加工工厂和专业施工团队的木结构景观工程公司，是广东地区木结构设计与施工以及生产与销售防腐木材的专业性企业。我司现有木工/钢构/土建/园林等各类工程人员30+名，工程施工实力强大、可承接各类木结构景观工程。

我国天然林保护工程的实施，人工林木材的开发利用已成为解决木材供需矛盾的重要途径。蒸汽法木材炭化热处理工艺的研究，是高效利用木材，提高木材附加值的物理加工手段。炭化木热处理既具有良好的尺寸稳定性、耐腐性、耐候性、环保性等优点，又可通过炭化热处理改变普通木材的颜色来模仿珍贵木材，提高其使用范围和附加值，已越来越受到企业和木材科学研究人员的关注。

　　自从上个世纪中叶，不同的木材炭化热处理改性工艺在法国、芬兰、荷兰和德国就发展起来并产业化[1]，而国内关于木材炭化热处理工艺的研究甚少。因此，借鉴国外木材炭化热处理方法和经验，适时开展我国木材炭化热处理改性研究尤为重要。

　　1 试验材料与方法1.1 试验材料试验所用的人工林杉木木材，采自上海市沛迪防腐木厂家，试验材规格：22mm×150 mm×350mm（厚度×宽度×长度），含水率为16%-30%。材料要求：挑选时要尽量注意选少节或无死节的试件，试件以径向板为佳。

　　1.2 设备MWD-50微机控制电子式木材万能试验机、101-1型电热鼓风干燥箱、日本ESPEC调温调湿箱、自制小型木材炭化热处理装置。

　　自制小型木材炭化热处理装置（原理图，见图1）由以下组成部分：（1）蒸汽发生器，主要提供炭化热处理过程中所需蒸汽；（2）电热恒温烘箱，堆放木料和提供热源；（3）温度显示仪，主要测定木材表、心层的温度，从而实现连续检测，便于控制升温速度；（4）轴流式风机,主要实现装置内介质快速循环；（5）隔板，防止木材与热源直接接触产生燃烧，对木材起支撑作用；（6）石棉网，防止木材离热源面温度过高，减小木材上下层的温差；（7）温度控制仪，测试介质温度，通过介质温度探头来控制电加热源；（8）散热扇，使电机处热量快速散失，防止电机因温度过高造成故障。

　　1.3 试验方法本试验的实验方法主要参考芬兰的VVT和木制品工业已经联合开发的工业化规模的炭化木材生产工艺、过热蒸汽法干燥木材标准、高温干燥标准[2]，进行蒸汽法木材（杉木）炭化热处理工艺的调整，对炭化热处理的参数和升温速度等进行了实验优化。

　　炭化木的加工主要分为以下三个阶段：第一阶段：温度升高及高温干燥阶段。采用蒸汽加热，干燥窑的温度迅速升高到100℃上下，此后，温度逐渐上升到130℃，在这段时间中，进行的是高温干燥，并且木材内部的含水率几乎降到0。第二阶段：炭化热处理炭化阶段。高温干燥的进行，干燥窑内部的温度上升到185℃到215℃之间。当达到所要求的温度以后，根据最后炭化木不同的用途保持炭化热处理炭化温度2-3h。第三阶段：冷却与含水率调节阶段。最后一个阶段是通过喷蒸来降低温度，当温度降到80℃到90℃时，调节被处理木材的湿度，使其达到含水率4%-7%[2]。

　　2 结果与讨论经过大量的探索试验，得出适用于自制小型炭化热处理设备的杉木木材炭化热处理工艺，具体如下：

（1）木材准备：用含水率测定仪对各木材进行含水率测定，并记录。经测定含水率范围应小于15%的用塑料薄膜包裹防止吸湿,待用；而对于含水率大于15%的待处理木材，应先采用常规干燥方法进行干燥处理，使其含水率低于15%后再进行处理。

　　（2）木材堆垛：按常规干燥法堆垛，放入炭化热处理设备内，关闭干燥室的大门和进、排气口进行处理。