尺寸穩(wěn)定化的方法

1、尺寸穩(wěn)定化的方法關(guān)于木材尺寸穩(wěn)定化的方法有許多分類方法。美國(guó)AJStarnm把這些方法分為五大類：用交叉層壓的方法進(jìn)行機(jī)械抑制；防水涂料的內(nèi)部或外部涂飾；減少木材吸濕性；對(duì)木材細(xì)胞壁組分進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)；用化學(xué)藥品預(yù)先使細(xì)胞壁增容。L、CPalka對(duì)木材尺寸穩(wěn)定化的分類方法如表8所示。這種分類方法不在于是否采用了化學(xué)藥劑處理，、而在于是否與細(xì)胞壁組分發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，以此將木材尺寸穩(wěn)定處理方法分為物理法和化學(xué)法兩大類。這也是對(duì)分類的廣義定義，有時(shí)既有物理方法，也有化學(xué)方法，難截然劃分. 物理法1防水處理防水處理即提高木材被水潤(rùn)濕、浸透的抵抗能力，其中只具有抵抗?jié)櫇竦男阅芊Q為拒水性。關(guān)于木材的防水和拒

2、水的嚴(yán)密區(qū)別，迄今尚未見研究報(bào)告，但主要是拒水處理。拒水是在固體表面與水滴之間所引起的一種相對(duì)界面現(xiàn)象，與潤(rùn)濕正好相反。拒水性質(zhì)或程度受到固體表面的化學(xué)性質(zhì)、吸附分子的存在量、表面粗糙度及孔隙率等因素的影響。各種拒水劑對(duì)木材的處理試驗(yàn)結(jié)果表明，在室外放置1年后，只有含蠟成分的拒水劑耐久性最強(qiáng)。含亞麻油類（最好與石蠟混合）、清漆及硅樹脂的拒水劑在室外暴露的效果日漸變劣。另外，有效的拒水劑，能吸收大氣中的污染物而使明度下降。硅油、石蠟等處理材的防水率可達(dá)到 7590，抗脹（縮）率為70一85。實(shí)踐表明，混合拒水劑比單一的效果好，所含石蠟濃度越大防水率越高，拒水處理材暴露于室外含水率變化小，尺寸穩(wěn)定

3、性好。木材尺寸穩(wěn)定化的各種方法方 法 具 體 方 法物理法1. 在鋸解時(shí)盡量做到尺寸變化小； 2. 根據(jù)使用條件進(jìn)行潤(rùn)濕處理 3. 纖維方向交叉層壓綜合平衡：a垂直相交��膠合板、定向刨花板，b .不定向組合��刨花板、纖維板； 4. 覆面處理：a 外表面覆面��涂飾、貼面，b、內(nèi)表面覆面��浸注性擔(dān)水劑處理、木塑復(fù)合材； 5. 填充細(xì)胞腔：a非聚合性藥品��一聚乙二醇處理，b聚合性藥品��制造木塑復(fù)合材； 6. 細(xì)胞壁的增容：

4、a 非聚合性藥品��聚乙二醇、各種鹽及糖處理，b 聚合性藥品��酚醛樹脂處理 化學(xué)法1. 減少親水基團(tuán)��加熱處理； 2. 置換親水基團(tuán)��醚化（氯乙基化等），酯化（乙酰化等）； 3. 聚合物的接枝：a 加成反應(yīng)��環(huán)氧樹脂處理，b自由基反應(yīng)��用乙烯基單體制造木塑復(fù)合材； 4. 交聯(lián)反應(yīng)��y射線照射，甲醛處理用輻射松、黑松、赤松等樹皮的苯醇抽提物處理木材后其拒水性增強(qiáng)，其原因是脂肪酸及羥基脂肪酸在

5、木材表面產(chǎn)生定向排列。用濃度為5的二氧化鉻溶液處理后木材抗侵蝕，耐候性好，吸濕性降低，拒水效果好。此外，還有其他一些金屬氧化物，如氧化鋅、氫氧化鋅等拒水效力歸因于金屬氧化物與木質(zhì)素的基本結(jié)構(gòu)單元愈瘡木酚發(fā)生反應(yīng)生成不溶于水的絡(luò)合物，當(dāng)用氧化鋅和氫氧化鋅處理時(shí)，與木質(zhì)素生成鋅絡(luò)合物。但在大規(guī)模處理時(shí)由于強(qiáng)酸或強(qiáng)堿存在，對(duì)木材有劣化作用。2防濕處理利用涂飾或貼面可延緩濕空氣在木材中的擴(kuò)散速度，減少木材對(duì)水蒸氣的吸著速率，由此減少膨脹和表面開裂的速率。表面涂飾的效果取決于涂料的性質(zhì)及它們所處的環(huán)境。在人們熟知的所有在木材外表面上的涂飾涂料或多或少地均有水分的滲透，并且隨著時(shí)間的增長(zhǎng)其滲透作用增強(qiáng)。在

6、相對(duì)濕度周期性變化或風(fēng)化試驗(yàn)時(shí)間延長(zhǎng)到1年以上時(shí)，這些涂料的拒水作用實(shí)際已基本消失。常用的外表面覆面涂飾材料有油脂漆、天然樹脂漆、酚醛樹脂漆、醇酸樹脂漆、硝基漆、氨基樹脂漆、聚酯漆、丙烯酸漆、聚氨酯漆等。此外，還可以將拒水材料溶解在揮發(fā)性溶劑中制成粘度低、流動(dòng)性好的溶液注入木材內(nèi)部，當(dāng)溶劑揮發(fā)后將拒水材料留存在木材的內(nèi)表面上，這種處理方法，稱為內(nèi)表面覆面處理或內(nèi)部涂飾法。該法常常應(yīng)用于對(duì)加工構(gòu)件的臨時(shí)防濕處理和暫時(shí)保護(hù)。在處理時(shí)可將松香、漆片等天然樹脂、蠟、干性油等溶解在烷烴溶劑中，然后注入木材，使之具有短期的防濕作用。如在溶劑中加人防腐劑（如五氯酚等），也可使木材具有一定的防腐效力。這種覆面

7、（涂飾）處理方法只能降低水蒸氣和水在木材中的傳導(dǎo)速率，推遲或延緩由水分的變化引起的膨脹或收縮，卻不能改變木材的最終平衡含水率，其防濕和拒水作用的效力低而且是短期的。將低相對(duì)分子質(zhì)量的酚醛樹脂注人木材后加熱產(chǎn)生縮合、聚合反應(yīng)，生晚不溶性樹脂使木材獲得尺寸穩(wěn)定，并可改良其他性質(zhì)。用酚醛樹脂或脲醛樹脂處理時(shí)，隨著木材中樹脂含量增加，其抗脹（縮）率增加，當(dāng)樹脂含量達(dá)到 30一 40時(shí)，抗脹（縮）率增加遲緩。Goldstein等人研究認(rèn)為，尺寸穩(wěn)定性與羥甲基酚含量關(guān)系密切。樹脂的聚合度越低，羥甲基酚含量越多，處理后木材的抗脹（縮）率越高。在低相對(duì)分子質(zhì)量樹脂中含有較多的羥甲基酚，經(jīng)高溫固化可與木材中的羥

8、基彼此形成氫鍵結(jié)合或化學(xué)結(jié)合。此外，用低相對(duì)分子質(zhì)量樹脂處理時(shí)，要比水對(duì)木材產(chǎn)生的膨潤(rùn)作用還大，具有明顯的增容效果，這樣才有利于提高抗脹（縮）率，由此可知，用低相對(duì)分子質(zhì)量的酚醛樹脂處理使木材尺寸穩(wěn)定化的原理在于使木材增容和形成氫鍵。高相對(duì)分子質(zhì)量樹脂多沉積在細(xì)胞腔內(nèi)，與內(nèi)部涂飾類似，只有抑制尺寸變化速度的作用，而不能從根本上改善木材尺寸的穩(wěn)定性。處理時(shí)樹脂的固化程度也對(duì)抗脹（縮）率有明顯影響，硬化狀態(tài)只有達(dá)到一定狀態(tài)時(shí)才具有足夠的硬度。處理后對(duì)木材的力學(xué)性質(zhì)也產(chǎn)生影響。如與未處理材相比，順紋抗壓強(qiáng)度約提高皿倍，抗彎強(qiáng)度及抗彎彈性模量約提高30，硬度和耐磨性也有提高，木材韌性約比未處理材下降

9、112，抗拉強(qiáng)度也有降低。但高相對(duì)分子質(zhì)量樹脂比低相對(duì)分子質(zhì)量樹脂處理的木材的韌性、抗拉強(qiáng)度、靜曲強(qiáng)度好些。此外，由于酚醛樹脂處理材的吸濕性減小，由此改變了電絕緣性。與未處理材相比，在相對(duì)濕度為 30時(shí)，固有電阻約提高 10倍，在相對(duì)濕度為90時(shí)提高 100100倍，抗脹（縮）率達(dá)到 6070的處理材不產(chǎn)生腐朽，對(duì)防蟻、防蟲也有效果。酚醛樹脂也適用處理單板，可用處理后的單板制造層積村或強(qiáng)化層積木。在制造刨花板和纖維板時(shí)進(jìn)行樹脂處理既可提高強(qiáng)度也可提高尺寸穩(wěn)定性。4聚乙二醇處理浸漬或涂飾聚乙二醇，可使木材的膨脹和收縮變小，隨之即可減少木材開裂、翹曲、扭轉(zhuǎn)、變形等。它是一種常用的木材增容處理劑。保

10、存在瑞典斯德哥爾摩郊區(qū)的木制戰(zhàn)艦（wasa），就是用硼砂和硼酸（比例3：7）中混人相對(duì)分子質(zhì)量為4000的聚乙二醇，制成溶液噴涂在艦體上，防止開裂與腐朽而保存至今。日本在保存出土木材、木制品、木雕藝術(shù)品原本形態(tài)時(shí)常用聚乙二醇進(jìn)行處理。（二）聚乙二醇的性質(zhì)它是環(huán)氧乙烷與水或乙二醇加成反應(yīng)而得到的鏈狀聚合物，低相對(duì)分子質(zhì)量的聚乙二醇可以任何比例與水相溶，幾乎可以完全置換膨潤(rùn)木材中的水分。經(jīng)研究，用相對(duì)分子質(zhì)量 1000的聚乙二醇為最多。平均相對(duì)分子質(zhì)量 10001500者，適宜作增容劑。相對(duì)分子質(zhì)量超過3500者，由于分子尺寸較大，則不易進(jìn)人木材的細(xì)胞壁。（2）木材的聚乙二醇處理聚乙二醇適于處理溫

11、材和生材，一般常壓浸漬即可，處理過程舉例如下：以 30 mm（徑向）X 30 mrn（弦向）X 5 mm（縱向）的樺木生材為試件，調(diào)配相對(duì)分子質(zhì)量為 1000或 1500的聚乙二醇的 2530水溶液，溫度為常溫至80（根據(jù)要求定），將試件浸入溶液中，時(shí)間為15200min或更長(zhǎng)。然后，將木材試件從溶液中取出，用紙等擦凈試件表面上的溶液，放在烘箱中干燥，并與未處理材對(duì)照。測(cè)定處理及未處理試件在干、濕狀態(tài)時(shí)的尺寸變化，計(jì)算抗脹（縮）率及增容率，評(píng)定尺寸穩(wěn)定性。（3）聚乙二醇處理材的性質(zhì)尺寸穩(wěn)定性。采用 30聚乙二醇水溶液，在（55土 5）溫度下加熱浸漬 20 h后，馬尾松等四種木材試件的尺寸穩(wěn)定性

12、如表 82所示。由表中數(shù)據(jù)可見，處理材的徑、弦向于縮比明顯降低，抗縮率（ASE）顯著提高，最高可達(dá)6874。聚乙二醇浸人膨潤(rùn)狀態(tài)的細(xì)胞壁內(nèi)，在低相對(duì)濕度時(shí)細(xì)胞壁中的聚乙二醇保持膨潤(rùn)狀態(tài)，在高相對(duì)濕度時(shí)聚乙二醇變?yōu)樗芤?，保持膨?rùn)，單位質(zhì)量的聚乙二醇所產(chǎn)生的體積增加量甚至比水的還多。因此說處理材的尺寸穩(wěn)定化主要是聚乙二醇的增容效果。在同一相對(duì)濕度的條件下，低相對(duì)分子質(zhì)量的聚乙二醇處理材的吸濕量較大，如相對(duì)分子質(zhì)量過高，水溶解性能變差，尺寸穩(wěn)定性也降低。因此，一般常用的相對(duì)分子質(zhì)量范圍為 10001500，其水溶液的濃度為 25 一30。處理對(duì)木材含水率越高，聚乙二醇的含有率也越大，因此抗脹（縮）

13、率也越高，所以生材比干燥材的處理效果好。聚乙二醇處理一般在液相中進(jìn)行，也可用環(huán)氧乙烷在氣相中進(jìn)行。即以三甲胺作催化劑，使環(huán)氧乙烷在木材中聚合，在細(xì)胞壁中生成乙二醇和聚乙M醇，質(zhì)量增加率為 22一 25時(shí)，抗脹（縮）率達(dá) 65左右。這種處理存在的問題是，未反應(yīng)的三甲胺可使材質(zhì)劣化。其他性質(zhì)。力學(xué)性質(zhì)：處理材的抗壓強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度及耐磨性均隨聚乙二醇留存量的增加而下降，韌性升高。由吸濕過程中的應(yīng)力松弛可知，未處理材有應(yīng)力最大值，而處理村則為單調(diào)減少。由于聚乙二醇對(duì)木材的增容作用，對(duì)細(xì)胞壁沒有強(qiáng)化，微纖絲的運(yùn)動(dòng)比未處理材容易，滑移現(xiàn)象在壓縮、拉伸兩種應(yīng)力下都可能發(fā)生。在橫向載荷作用時(shí)細(xì)胞壁容易變形，因

14、此油松比也變高。干燥性：聚乙二醇處理材易吸濕，難解吸，聚合物含量越高，膨潤(rùn)壓越低，越難干燥。處理材在快速或高溫干燥時(shí)開裂很少，干燥時(shí)體積收縮率也小，可提高單板干燥的合格率。如在聚乙二醇溶液中干燥生材，由于熱擴(kuò)散系數(shù)比在空氣中大，含水率降低較快些。膠合性：通過對(duì)各種濃度的聚乙二醇（相對(duì)分子質(zhì)量 1000）水溶液處理黃樺單板的膠合性能研究結(jié)果表明，干酪素膠、冷壓脲醛膠、熱壓酚醛膠，聚乙二醇含量對(duì)常溫下膠合強(qiáng)度和木破率沒有影響，對(duì)其他膠粘劑，聚乙二醇含量越多，膠合質(zhì)量越差。因?yàn)榫垡叶继幚砗竽静淖陨淼哪哿ψ冃?，材面可吸附更多的水分，因此影響界面膠合力。低相對(duì)分子質(zhì)量的聚乙二醇與水溶性的膠粘劑有相溶性，在水溶性酚醛樹脂中加人 30的聚乙二醇（相對(duì)分子質(zhì)量為200）時(shí)，可使材料的表面潤(rùn)濕性提高，也可防止膠層在熱壓之前就自行干燥，從而有利于膠結(jié)。用聚乙二醇湘對(duì)分子質(zhì)量 400和 1500）處理的