碳化木相關(guān)知識(shí)匯總

一、 木材內(nèi)部水移動(dòng)：纖維飽和點(diǎn)以上：表層自由水蒸發(fā)完畢，吸著水開始蒸發(fā)，表層木材開始收縮，胞腔微毛細(xì)管直徑變小，表層直徑小于內(nèi)層直徑，表面張力與直徑成反比，表層張力大于內(nèi)層張力，在毛細(xì)管張力差下使液態(tài)水由里向外移動(dòng)。此外，由于木材內(nèi)部水分多于表層水分，形成內(nèi)高外低的含水率梯度，促進(jìn)水分由里向外移動(dòng)。纖維飽和點(diǎn)以下：當(dāng)含水率降至纖維飽和點(diǎn)以下，木材內(nèi)層細(xì)胞腔內(nèi)無(wú)液態(tài)水存在。由于木材內(nèi)部水分多于表層，形成內(nèi)部水蒸汽壓力大于外部，使水分以水蒸汽形式由內(nèi)向外移動(dòng)。二、 干燥過(guò)程中應(yīng)力的變化過(guò)程及原因：1） 木材十燥可分為兩個(gè)階段，即自由水排除階段和結(jié)合水排除階段。自由水排除階段不產(chǎn)生應(yīng)力，只有結(jié)合水排除階段才產(chǎn)生應(yīng)力。2） 干燥開始后，在很短的時(shí)間內(nèi)，木材表層含水率降到纖維飽和點(diǎn)以下并產(chǎn)生壓應(yīng)力，而表層收到內(nèi)層的拉伸產(chǎn)生拉應(yīng)力。3） 隨著干燥的進(jìn)行，內(nèi)層含水率也降到纖維素飽和點(diǎn)以下并產(chǎn)生干縮，直到內(nèi)外層之間沒(méi)有相互作用為止。此時(shí)雖然沒(méi)有相互作用，但存在含水率梯度以及表層的殘余變形，因此存在含水率應(yīng)力和殘余應(yīng)力。4） 隨著干燥的繼續(xù)，內(nèi)層進(jìn)一步收縮，而表層因干縮變的不能收縮，致使內(nèi)層受拉表層受壓，因而內(nèi)層產(chǎn)生拉應(yīng)力而表層產(chǎn)生壓應(yīng)力。5） 干燥結(jié)束后，隨著木材含水率的逐步平衡，含水率梯度消除，含水率應(yīng)力消失，但由于存在殘余變形，因此木材內(nèi)部還存在殘余應(yīng)力。三、 木材干燥的干燥工藝：周期式強(qiáng)制循環(huán)木材干燥室的干燥工藝過(guò)程包括：準(zhǔn)備工作、干燥基準(zhǔn)（工藝）的控制、干燥結(jié)束和木材貯存等工序。1、準(zhǔn)備工作：干燥前的準(zhǔn)備工作包括干燥設(shè)備檢查、指定或者選擇干燥基準(zhǔn)、確定最終含水率和干燥質(zhì)量指標(biāo)、鋸制檢驗(yàn)板和試驗(yàn)板、含水率測(cè)試、材堆近干燥室等。2、干燥基準(zhǔn)的控制：A.干燥室啟動(dòng)。B.鋸材與熱處理：加熱木材，并使木材熱透。使含水率梯度和溫度梯度的方向保持一致，消除木材的生長(zhǎng)應(yīng)力，對(duì)于半干材和氣干材還有消除表面應(yīng)力的作用，對(duì)于生材和濕材，預(yù)熱處理可以使含水率偏高的木材蒸發(fā)一部分水分，使含水率趨于一致。同時(shí)，預(yù)熱處理也可以降低纖維飽和點(diǎn)和水分的粘度，使木材表面的毛細(xì)管擴(kuò)張，提高木材表面水分移動(dòng)的速度。C.干燥室溫度和濕度的調(diào)節(jié)。D.中期處理：噴蒸處理，使木材表面的水分蒸發(fā)停止，甚至有點(diǎn)吸濕，讓木材內(nèi)部的水分向木材表面移動(dòng)，從而減少木材的應(yīng)力。E.終了處理，當(dāng)鋸材干燥到終含水率并經(jīng)平衡處理后，需終了處理。消除木材橫斷面上含水率分布的不均勻，消除殘余應(yīng)力。3、干燥結(jié)束：木材冷卻后卸出，以防木材的開裂。4、木材的貯存：技術(shù)上要求含水率不發(fā)生大幅度波動(dòng)。對(duì)于貯存時(shí)間較長(zhǎng)的木料，應(yīng)按樹種，規(guī)格分別堆放成互相銜接的密實(shí)材堆，一次減輕木料的變化程度。四、 碳化木地板有哪些優(yōu)缺點(diǎn)炭化地板的優(yōu)點(diǎn)1、穩(wěn)定木材經(jīng)過(guò)碳化處理后，木質(zhì)纖維孔高度集成，消除了木材的內(nèi)應(yīng)力，使木材更堅(jiān)固，并且不再熱脹冷縮。2、冬暖夏涼不管是竹炭、還是木炭，都有吸熱保溫的作用，這是常識(shí)。3、防潮木材經(jīng)過(guò)碳化處理后，木質(zhì)纖維孔密集、集中。水漬很難浸入木材里面。4、防腐木材經(jīng)過(guò)高溫處理后，木質(zhì)中的有機(jī)物全部分解變性，使真菌無(wú)生存空間。碳化地板的缺點(diǎn)1、失去水分的木材比包含水分的木材要脆，碳化地板雖然堅(jiān)固，但失去了木材原有的彈性。腳感和觸感不及其他地板柔軟舒適。2、經(jīng)過(guò)高溫和干化，使碳化地板少了一點(diǎn)原汁原味。雖然碳化地板沒(méi)有異味，但也沒(méi)了木材純天然的清香。3、經(jīng)過(guò)碳化處理的地板，雖然保留了木材的天然紋理，但卻失去了天然的色澤，碳化地板往往以深色系為主，顏色不及其他地板鮮艷明亮。五、碳化木的特點(diǎn)及生產(chǎn)工藝炭化木是經(jīng)過(guò)炭化處理的木材，炭化，炭字下是火，顧名思義,必須滿足無(wú)水，高溫的條件，為保護(hù)木材強(qiáng)度,控制炭化過(guò)程，必須有保護(hù)介質(zhì).炭化木是深度炭化木，深度炭化木是指用最高212°C左右的過(guò)熱蒸汽對(duì)木材進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間熱解處理得到的木材，炭化木素有“物理防腐木”之稱。，由于其營(yíng)養(yǎng)成分被破壞，使其具有較好的防腐防蟲功能，由于其吸水官能團(tuán)半纖維素被重組，使產(chǎn)品具有較好的物理性能。木材在使用過(guò)程中，隨著環(huán)境的變化，會(huì)發(fā)生開裂，世友炭化木通過(guò)對(duì)木材進(jìn)行改性處理，提升了木材的穩(wěn)定性，大大減少木材開裂的程度；木材通過(guò)炭化，穩(wěn)定性提升50%以上，變形系數(shù)顯著降低；木材在使用過(guò)程中，由于紫外線照射，顏色會(huì)發(fā)生變化，炭化木也不例外，但是涂刷戶外保護(hù)涂料，可以延緩木材的變色；木材由于早、晚材的不同，以及邊材、心材的不同，顏色會(huì)有一定的差異，世友炭化木在出廠的時(shí)候每一塊炭化木都經(jīng)過(guò)挑選，同一塊地板基本上無(wú)色差。1、 不易變形通過(guò)超高溫對(duì)木材進(jìn)行熱解處理，降低木材組分中羥基的濃度，從而減小木材的吸濕性和內(nèi)應(yīng)力，達(dá)到減少木材變形的目的。2、 強(qiáng)耐腐通過(guò)超高溫對(duì)木材進(jìn)行熱解處理，木材組分在超高溫?zé)崽幚磉^(guò)程中發(fā)生了復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，改變木材的某些成分。一方面，減少了木材腐朽菌的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，從食物鏈這一環(huán)節(jié)上抑制菌類在木材中的生長(zhǎng)，提高木材的耐腐性能；另一方面，木材中發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生一些對(duì)腐朽菌有害的酸性物質(zhì)，抑制腐朽菌的生長(zhǎng)，從而提高木材的耐腐性。3、 防潮性：木材經(jīng)炭化處理，使木材的水吸附機(jī)理發(fā)生了變化，隨著處理溫度的升高，吸濕性能強(qiáng)的半纖維素在處理過(guò)程中降解產(chǎn)生糠醛等物質(zhì)，使得木材的吸濕性下降，水分子與木材分子之間的氫鍵減少，從而大大降低了木材的吸濕性和吸水性，能讓經(jīng)炭木在濕空氣中保持較低的含水率。減小了木材在使用中因水分變化引起的變形，收縮和濕脹。4、 色澤均勻、有光澤通過(guò)超高溫對(duì)木材進(jìn)行熱解處理，木材顏色均勻。木材內(nèi)部的一些礦物質(zhì)，在超高溫處理后，部分析出到木材表層，煥發(fā)出光澤。5、紋理清晰通過(guò)超高溫對(duì)木材進(jìn)行熱解處理，木材早晚材體現(xiàn)的更加明顯，年輪清晰，紋理自然、美觀。6、健康、環(huán)保炭化木內(nèi)不添加任何的化學(xué)防腐劑，確保炭化木的健康、環(huán)保，皮膚可以直接接觸炭化木。炭化木加工流程：原木f鋸切f高溫煮料f高溫烘干f高溫碳化f傳統(tǒng)工藝制做f各種產(chǎn)品碳化木具有了木材所具有的特性外，其特有的高穩(wěn)定性、高防腐性及價(jià)格比一般木制品貴等特點(diǎn)，決定了碳化木非常適用于戶外，戶外用材考慮其滿足功能性要求外，還特別注重其視覺效果。碳化木除用于別墅用材，園林景觀外，還可以用于市政工程，也稱“城市家具”。炭化木使用注意事項(xiàng)：炭化木不宜用于接觸土壤和水的環(huán)境。炭化木較未處理材握釘力有下降，所以推薦使用先打孔再釘孔安裝來(lái)減少和避免木材開裂。炭化木在室外使用時(shí)建議采用防紫外線木材涂料，以防天長(zhǎng)日久后木材退色。炭化木的質(zhì)量指標(biāo)主要有木材平衡含水率比未處理材低3%左右，干縮率小于5%，優(yōu)于柚木的7%。影響木材干燥速度之因子分析前言木材干燥時(shí)，其中所含水分（自由水，約束水，水蒸氣）是利用不同的機(jī)構(gòu)，經(jīng)由不同的流通管道，自中心移至表面而蒸發(fā)。在移動(dòng)過(guò)程中，水分可能隨木材中的實(shí)際狀況自某一形式轉(zhuǎn)換為另一形式。一般生材在常溫下其約束水約占其全干重的30%，余者除極微量的水蒸氣外，均為自由水。以大葉桃花心木為例，其原始含水率約60%左右：故可粗估一半為約束水，一半為自由水。若為臺(tái)灣杉，因其原始含水率高達(dá)150%以上，故其自由水亦增為約束水的4倍以上。約束水的含量永遠(yuǎn)是一常數(shù)（30%左右）。水分移動(dòng)的速率完全受制于下列因素。物理因素溫度、相對(duì)濕度、和空氣循環(huán)等物理因素對(duì)木材水分移動(dòng)的影響乃一深?yuàn)W而復(fù)雜的學(xué)科，本文僅簡(jiǎn)要敘述其基本原理。（1）溫度熱（heat）是木材水分蒸發(fā)時(shí)必須獲得運(yùn)動(dòng)能量的根源，同時(shí)水分蒸發(fā)的快慢全賴單位時(shí)間內(nèi)熱能的供應(yīng)情形以及加熱媒體（空氣）吸收水分的能力而定。干燥是由木材表面逐漸向內(nèi)層進(jìn)行，假如溫度一定，則蒸發(fā)率會(huì)隨木材水分的減少以及空氣中蒸氣壓力的增加而逐漸降低。所以，欲保持穩(wěn)定的蒸發(fā)率，必須能使木材水分獲得附加熱能，或者降低干燥窯內(nèi)的蒸氣壓力。此可藉提高溫度（更多的熱能）或降低相對(duì)濕度（較低的蒸氣壓力）以達(dá)成。故欲使溫度在50°C（122下）時(shí)之蒸發(fā)率等于70°C（158oF）之蒸發(fā)率，則必須盡量降低相對(duì)濕度；藉增加干燥空氣的水分親和力來(lái)補(bǔ)償熱能的減少。但如此處理可能會(huì)形成劇烈的水分梯度，使木材發(fā)生干裂而招致“貶質(zhì)”。另一方面，提高溫度可加速水分的移動(dòng)，雖需維持較高的濕度以防干裂，但不致過(guò)份影響干燥速率。談到溫度，有一事應(yīng)牢記于心，即在干燥過(guò)程中窯內(nèi)之干球溫度必高于木材溫度。當(dāng)木材含有自由水時(shí)，其溫度約等于濕球溫度，而且只要有充足的水分移至木材表面，必會(huì)一直保持此一溫度。一俟自由水的供應(yīng)量減低，而木材之含水率接近纖維飽和點(diǎn)時(shí)，木材溫度會(huì)開始上升向干球溫度靠近。倘若木材之含水率達(dá)于零點(diǎn)（0%），其溫度也可能達(dá)到干球溫度。含有大量自由水之生材，每蒸發(fā)一克水需要580卡的熱量。含水率低于30%時(shí)，則需要較多的熱量。（2）相對(duì)濕度與平衡含水率所謂相對(duì)濕度，是指在某一特定溫度與壓力下，單位體積空氣中所含水蒸氣的總量與在同一條件（溫度、壓力、體積不變）下空氣呈飽和狀態(tài)時(shí)所含水蒸氣總量之比率而言。例如：在常壓與60°C時(shí)每立方公尺（m）空氣所含飽和水蒸氣之總重量應(yīng)為131克，而今僅含有72克，則其RH為72/131:或55%。提高空氣溫度即可提高其含蓄（保持）水分的能力：是故溫度提高后必須在單位體積內(nèi)增加水分，方能使其飽和或維持原有濕度，否則相對(duì)濕度必會(huì)降低。例如：將600C相對(duì)濕度100%之溫度升高為70C，由于空氣含蓄水分之能力增加，其相對(duì)濕度則降為64%。木材干燥時(shí)，是以干濕球濕度計(jì)來(lái)測(cè)定相對(duì)濕度。干濕球溫度讀數(shù)的差異謂之“濕球差”，與大氣的相對(duì)濕度直接有關(guān)。濕布袋蒸發(fā)愈怏，濕球之溫度愈低，濕球差亦愈大，相對(duì)濕度也就愈低。窯內(nèi)之相對(duì)濕度并不能直接顯示其干燥能力，所以干燥基準(zhǔn)表均以干球溫度和濕球溫度（或平衡含水率）二者，或干球溫度、濕球溫度、以及平衡含水率三者來(lái)表示（組合）之。例如，干燥某種木材，開始時(shí)，所用之干球溫度為60CC140下）濕球差度為50C（90F），則其平衡含水率為13%。溫度愈高，平衡含水率愈低則干燥愈快。根據(jù)此一觀念，即可巧妙操縱窯內(nèi)條件，以控制干燥速度。在干燥過(guò)程中由干球溫度與相對(duì)濕度所形成之平衡含水率僅與被干木材的直接表面有關(guān)；但其也可作為窯內(nèi)干燥條件以及木材水分梯度激烈程度的指針。（3）空氣循環(huán)窯干時(shí)，需要持續(xù)不斷的空氣循環(huán)以便將熱量傳送到被干木材，同時(shí)將木材所蒸發(fā)的水分帶離村面。為提高干燥效率，此循環(huán)氣流在通過(guò)材堆之前必須不斷地予以“調(diào)整”，使其溫度與濕度有利于水分移動(dòng)。再者，此循環(huán)氣流的運(yùn)動(dòng)速度亦必須夠快，傅使木材表面水分能有效地蒸發(fā)。當(dāng)干而熱的氣流通過(guò)材堆之后，自會(huì)變得較涼而潮濕。如果風(fēng)速不夠強(qiáng)，則材堆中間的干燥條件必會(huì)偏離控制室（儀表）內(nèi)所設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)，降低了干燥速度，高風(fēng)速同時(shí)也可以減少窯內(nèi)的循環(huán)死角促進(jìn)均勻干燥。木材干燥時(shí)，其表面之水分并未直接進(jìn)入主要的人工氣流。在此人工氣流（即循環(huán)氣流）與木材之間尚存有一層運(yùn)動(dòng)緩慢并呈飽和狀態(tài)的薄膜稱作“境界層”。此境界層之蒸氣壓力比人工氣流高出甚多甚多，對(duì)木材水分蒸發(fā)具有極大影響。所以，為維持所期望的干燥速度，盡快將境界層內(nèi)的水分移走至為重要；此可籍控制人工氣流的循環(huán)速度以達(dá)成。急速的循環(huán)氣流可減少境界層之影響，因此在干燥初期當(dāng)材面甚濕需要蒸發(fā)和移除時(shí)，采用高速循環(huán)氣流比較有利。當(dāng)木材含水率接近纖維飽和點(diǎn)時(shí)，水分的擴(kuò)散作用成為干燥速率的限制因子。由于水分?jǐn)U散至材面速度較慢，境界層之蒸氣壓力變低，故無(wú)需藉高速循環(huán)氣流來(lái)移除較少量的蒸發(fā)水分。換言之，當(dāng)木材含水率降低接近纖維飽和點(diǎn)時(shí)，風(fēng)速對(duì)蒸發(fā)率之影響亦減弱；最好降低風(fēng)速（循環(huán)氣流）以節(jié)省能源。為達(dá)此一目的，循環(huán)系統(tǒng)可使用變速馬達(dá)，干燥初期采用高速，中期以后采用低速。近年來(lái)一般干燥工廠多偏愛高速循環(huán)氣流，故而增加風(fēng)扇直徑和馬達(dá)轉(zhuǎn)速，以及加寬材堆與窯壁間的信道。但應(yīng)了解，電力消耗與風(fēng)速之立方成正比。風(fēng)速對(duì)熱移轉(zhuǎn)的速率亦稍具影響，唯當(dāng)木材之含水率低于FSP時(shí)其影響力更為減弱。熱移轉(zhuǎn)速率主要是受溫差（人工氣流與木材表面問(wèn)）影響，而蒸發(fā)率又對(duì)溫差具某種程度的影響。假如風(fēng)速不變，則自人工氣流到木材表面的熱移轉(zhuǎn)速率大概與溫差成正比。在初期，木材很濕（含水率甚高），木材表面與人工氣流之溫差與濕球差相等。此時(shí)大量熱傳至木材表面用以蒸發(fā)自由水，熱移轉(zhuǎn)速率達(dá)到最高峰。稍后，每塊木材的內(nèi)層亦逐漸到達(dá)FSP,木材溫度漸與人工氣流相等，而熱移轉(zhuǎn)速率亦隨之降低。繼續(xù)干燥，當(dāng)含水率低于FSP時(shí)，熱移轉(zhuǎn)速率更進(jìn)一步降低以致影響到干燥速度，此時(shí)必須提高溫度才能保持適當(dāng)?shù)母稍锼俣龋伙L(fēng)速對(duì)干燥速度極少作用。此即在干燥末期需要提高溫度降低風(fēng)速的原因。木材因素木材不同干燥性質(zhì)亦異。影響干燥速度的重要因素有樹種、厚度、邊材與心材，以及平鋸板與象鋸板，茲簡(jiǎn)要說(shuō)明如下：（1）樹種許多樹種彼此間的物理性質(zhì)具有極大差異，影響木材干燥速度的物理性質(zhì)有比重和水分?jǐn)U散。比重愈大干燥愈慢。因?yàn)楸戎卮蟮哪静?，其?xì)胞壁較厚，所含的約東水亦較多：約束水移動(dòng)困難故干燥較慢。水分?jǐn)U散困難的木材，水分蒸發(fā)必慢，干燥速度亦必較慢。一般言之，針葉木材之干燥速度較闊葉木材為怏。（2）厚度木材干燥時(shí)，水分是從所有表面（正面、側(cè)面與端面）蒸發(fā)，但主要是靠正面，即木板的上下兩面。厚度愈大，自心層至上下板面之距離亦愈大；水分移動(dòng)的距離也就愈遠(yuǎn)，故干燥速度較慢。一般言之，干燥時(shí)間約與厚度的平方成正比。（3）心材與邊材邊材比；已材干燥快速。因?yàn)椋灰巡闹泻袠渲?、丹寧、油分、和其它抽出物阻礙水分的移動(dòng)。有些闊葉木材如美國(guó)的白橡木和黑槐木在心材的管孔中含有許多填充體和其它阻塞物，對(duì)水分之移動(dòng)亦有防礙。是故心材之干燥速度較邊材為慢。（4）象鋸板與平鋸板象鋸板又稱直紋板，其年輪與板面垂直成900一450角；平鋸板又稱平紋板，其年輪與板面平行或成00一450角。不論針葉樹或闊葉樹均含有自髓心向樹皮呈輻射狀水平排列（與年輪垂直）的木質(zhì)線，水分在木質(zhì)線中移動(dòng)較快。在平鋸板面上均為木質(zhì)線的橫斷面有助于水分移動(dòng)蒸發(fā)。故平鋸板較象鋸板干燥為快。木材干燥和平衡含水率的關(guān)系木材置于一定的環(huán)境下，在足夠長(zhǎng)的時(shí)間后，其含水率會(huì)趨于一個(gè)平衡值，稱為該環(huán)境的平衡含水率。當(dāng)木材含水率高于環(huán)境的平衡含水率時(shí)，木材會(huì)排濕收縮，反之會(huì)吸濕膨脹。例如，廣州地區(qū)年平均的平衡含水率為15.1%，北京地區(qū)年平均含水率為11.4%。干燥到11%的木材用于北京是合適的，可用于廣州將會(huì)吸濕膨脹，產(chǎn)生變形。所以說(shuō)，木材干燥要適當(dāng)，并非越干越好。木材屬于各向異性材料，如堆積不當(dāng)或操作基準(zhǔn)過(guò)硬和處理不及時(shí)等，都將使木材產(chǎn)生各種缺陷，如變形、裂紋、發(fā)霉、含水