熱處理木材是指將木材置于高溫缺氧(溫度高達(dá)l 80—230℃)和一定相對(duì)濕度的環(huán)境中進(jìn)行長達(dá)24 h處理后的一種產(chǎn)品。通過這一處理手段盡可能的消除木材成分中的親水性羥基基團(tuán)，并生成其它疏水性基團(tuán)，從而使其具備未處理材所沒有的特殊性能。
首先，熱處理木材與未處理材相比具有較低的吸濕性，因此具有較強(qiáng)的尺寸穩(wěn)定性。Itoman等人通過實(shí)驗(yàn)證明熱處理木材的干縮和濕漲性與未處理前相比會(huì)降低50％～90％，顧煉百等通過對(duì)4種木材熱處理后吸濕性能研究得出：經(jīng)熱處理后4種木材平均吸濕性下降率高達(dá)5 1．87％，尺寸穩(wěn)定性平均提高42．36％。這主要是由于木材經(jīng)熱處理后，主要成分半纖維素發(fā)生降解，所含游離羥基數(shù)量大幅度減少，而木材中纖維素的結(jié)晶度和晶體的尺寸由于受熱而有所增大。也正是因?yàn)闊崽幚砟静牡奈鼭裥越档停静牡钠胶夂式档?，木材?nèi)部環(huán)境不再適合腐朽菌和蟲蟻生存，因此其耐腐性比未處理材也有明顯的提高。
在以往的研究中人們還發(fā)現(xiàn)熱處理后木材的一些力學(xué)性質(zhì)有降低的趨勢(shì)，如木材的抗彎強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度一般會(huì)降低10％以上，同時(shí)木材的沖擊韌性、硬度、表面耐磨度也會(huì)有一定程度的下降。但這種力學(xué)性質(zhì)的下降并不會(huì)限制熱處理木材的使用(結(jié)構(gòu)件除外)。造成這種現(xiàn)象的主要原因是由于木材的三大成分即纖維素、半纖維素和木素在熱處理過程中都發(fā)生了不同程度的降解和結(jié)構(gòu)變化。熱處理木材的質(zhì)量和密度也會(huì)伴隨細(xì)胞成分的降解而降低。同時(shí)，熱處理后木材的顏色會(huì)有所加深，著漆性也會(huì)隨之發(fā)生改變。另外，還有研究發(fā)現(xiàn)熱處理對(duì)木材的導(dǎo)熱性不會(huì)產(chǎn)生太大影響。
1．熱處理木材在建筑裝飾中的應(yīng)用
目前市場(chǎng)上通行的對(duì)木材進(jìn)行防腐處理的方法主要是向木材添加含砷和鉻的水載防腐劑如加鉻砷酸銅(chromated copper arsenate)，簡稱ccA。然而，近年來，美國、加拿大、歐洲已經(jīng)立法不再允許使用cCA(工業(yè)和特殊環(huán)境方面除外)。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，消費(fèi)者對(duì)木材制品需求品味的提升，木材工業(yè)也開始朝著綠色、健康的方向發(fā)展。由于熱處理木材具有較強(qiáng)的耐腐性，因此將其代替ccA這種銅鉻砷鹽化合物處理過的木材及其制品使用無疑是一種明智的選擇。據(jù)統(tǒng)計(jì)，加拿大每年需要將4．1億板英尺木材進(jìn)行ccA防腐處理，總費(fèi)用高達(dá)14億加元。因此，充分利用熱處理木材的耐腐性能還會(huì)帶來相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
針對(duì)熱處理木材所具備的上述性質(zhì)，可將其廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外建筑裝飾領(lǐng)域。在木材工業(yè)發(fā)達(dá)的一些國家早有了這方面的嘗試。如坐落于德國漢諾威帳篷東區(qū)中心地帶的帳篷就是由芬蘭的斯蒂拉克(stellac)公司生產(chǎn)的熱處理木材制成的。在芬蘭的艾茲堡(Espoo)市，最新的Espoonlahti calTOls漢堡包快餐店，室內(nèi)外都采用了熱處理木材，芬蘭的卡爾特(cultor)公司的辦公樓正面也采用了熱處理材。在日本，一些車站和度假別墅的木建筑中也運(yùn)用了這種材料。鑒于熱處理木材特有的優(yōu)良性能可將熱處理木材應(yīng)用到如下場(chǎng)合：
1)普通場(chǎng)合：經(jīng)過一定處理的熱處理木材外觀優(yōu)美，質(zhì)地良好，不易變形，將其用于制造地板、門窗、家具等木制品用于家庭、商場(chǎng)、賓館等普通室內(nèi)場(chǎng)合，無疑是一種很好的做法。特別是熱處理木材的導(dǎo)熱性優(yōu)良，將其制成地板，特別是制成在有地采暖條件下使用的地板實(shí)為可取之舉，這一點(diǎn)已被證實(shí)。我國學(xué)者顧煉百等通過將熱處理木材制成地板并將其導(dǎo)熱性與強(qiáng)化木地板、實(shí)木復(fù)合地板相對(duì)比，其中，熱處理實(shí)木地板厚度為18 mm，實(shí)木復(fù)合地板厚度為12．5 mm，強(qiáng)化木地板厚度為8 mm。研究表明18 mm厚熱處理實(shí)木地板的導(dǎo)熱效能優(yōu)于12．5 mm厚實(shí)木復(fù)合地板。8 mm厚的強(qiáng)化木地板由于其厚度小，故導(dǎo)熱效能略高于熱處理實(shí)木地板。
2)特殊場(chǎng)合：由于熱處理材具有一些特殊性能，因此亦可以將其制成特種裝飾材料，用于一些特殊場(chǎng)合，起到特殊的裝飾效果。首先，由于熱處理木材尺寸穩(wěn)定性好，耐腐耐久性較佳，因此可以將其用于較為潮濕的環(huán)境中，如游泳館、桑拿房、廚房等地，甚至用于室外，如制成各種室外木制家具如亭椅、桌凳、木柵欄、碼頭用材及造船等。中國林科院劉君良等通過對(duì)大青楊木材進(jìn)行熱處理后發(fā)現(xiàn)，熱處理后大青楊木材的抗(脹)縮率(ASE)與阻濕率(MEE)明顯增加，當(dāng)熱處理溫度達(dá)到200℃，處理時(shí)間長達(dá)20 h以上時(shí)，ASE將高達(dá)80％以上，MEE也高達(dá)70％以上。因此，熱處理木材不會(huì)因環(huán)境相對(duì)濕度的變化而發(fā)生變形，用這種木材所做的門、窗在溫帶國家能開啟自如，不再受季節(jié)和溫度的影響。同時(shí)，根據(jù)熱處理木材不含化學(xué)藥劑無毒無污染這一特性，可將其制成兒童家具、玩具用于幼兒園、動(dòng)物園、醫(yī)院等特殊場(chǎng)合。
但應(yīng)該注意的是，由于熱處理木材的力學(xué)性質(zhì)有所降低，故不推薦將其制成強(qiáng)度要求較高的結(jié)構(gòu)用材，不過一些大型建筑和小型建筑的墻壁骨架和預(yù)制墻體等還是可以充分利用這一材料的。同時(shí)，由于熱處理木材密度降低，重量減輕，因此將其用作房屋建筑的頂棚材料及各種包裝材料也是比較科學(xué)的。另外，隨著溫度的升高，處理材的顏色由淺褐色變成深褐色，可以充分利用這一點(diǎn)選擇合適的熱處理工藝，對(duì)一些淺色木材進(jìn)行處理，使其色調(diào)顯得凝重高貴，仿名貴木材，從而可以大幅提升其附加值與裝飾效果，例如將其用作浴室的墻面、地面裝飾，顯得溫馨而又富麗堂皇。
如今，國外已經(jīng)逐步開始將熱處理木材的生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化。芬蘭的熱處理工藝始創(chuàng)于上個(gè)世紀(jì)90年代，到本世紀(jì)初，芬蘭的熱處理木材生產(chǎn)企業(yè)已多達(dá)12家，加拿大安大略省、不列顛哥倫比亞省和美國明尼蘇達(dá)州已經(jīng)建立熱處理木材生產(chǎn)廠，并對(duì)其產(chǎn)品的銷售顯示了極大信心。亞洲的日本和馬來西亞也陸續(xù)建成了熱處理木材產(chǎn)企業(yè)。
首先，熱處理木材與未處理材相比具有較低的吸濕性，因此具有較強(qiáng)的尺寸穩(wěn)定性。Itoman等人通過實(shí)驗(yàn)證明熱處理木材的干縮和濕漲性與未處理前相比會(huì)降低50％～90％，顧煉百等通過對(duì)4種木材熱處理后吸濕性能研究得出：經(jīng)熱處理后4種木材平均吸濕性下降率高達(dá)5 1．87％，尺寸穩(wěn)定性平均提高42．36％。這主要是由于木材經(jīng)熱處理后，主要成分半纖維素發(fā)生降解，所含游離羥基數(shù)量大幅度減少，而木材中纖維素的結(jié)晶度和晶體的尺寸由于受熱而有所增大。也正是因?yàn)闊崽幚砟静牡奈鼭裥越档停静牡钠胶夂式档?，木材?nèi)部環(huán)境不再適合腐朽菌和蟲蟻生存，因此其耐腐性比未處理材也有明顯的提高。
在以往的研究中人們還發(fā)現(xiàn)熱處理后木材的一些力學(xué)性質(zhì)有降低的趨勢(shì)，如木材的抗彎強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度一般會(huì)降低10％以上，同時(shí)木材的沖擊韌性、硬度、表面耐磨度也會(huì)有一定程度的下降。但這種力學(xué)性質(zhì)的下降并不會(huì)限制熱處理木材的使用(結(jié)構(gòu)件除外)。造成這種現(xiàn)象的主要原因是由于木材的三大成分即纖維素、半纖維素和木素在熱處理過程中都發(fā)生了不同程度的降解和結(jié)構(gòu)變化。熱處理木材的質(zhì)量和密度也會(huì)伴隨細(xì)胞成分的降解而降低。同時(shí)，熱處理后木材的顏色會(huì)有所加深，著漆性也會(huì)隨之發(fā)生改變。另外，還有研究發(fā)現(xiàn)熱處理對(duì)木材的導(dǎo)熱性不會(huì)產(chǎn)生太大影響。
1．熱處理木材在建筑裝飾中的應(yīng)用
目前市場(chǎng)上通行的對(duì)木材進(jìn)行防腐處理的方法主要是向木材添加含砷和鉻的水載防腐劑如加鉻砷酸銅(chromated copper arsenate)，簡稱ccA。然而，近年來，美國、加拿大、歐洲已經(jīng)立法不再允許使用cCA(工業(yè)和特殊環(huán)境方面除外)。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，消費(fèi)者對(duì)木材制品需求品味的提升，木材工業(yè)也開始朝著綠色、健康的方向發(fā)展。由于熱處理木材具有較強(qiáng)的耐腐性，因此將其代替ccA這種銅鉻砷鹽化合物處理過的木材及其制品使用無疑是一種明智的選擇。據(jù)統(tǒng)計(jì)，加拿大每年需要將4．1億板英尺木材進(jìn)行ccA防腐處理，總費(fèi)用高達(dá)14億加元。因此，充分利用熱處理木材的耐腐性能還會(huì)帶來相當(dāng)可觀的經(jīng)濟(jì)效益。
針對(duì)熱處理木材所具備的上述性質(zhì)，可將其廣泛應(yīng)用于室內(nèi)外建筑裝飾領(lǐng)域。在木材工業(yè)發(fā)達(dá)的一些國家早有了這方面的嘗試。如坐落于德國漢諾威帳篷東區(qū)中心地帶的帳篷就是由芬蘭的斯蒂拉克(stellac)公司生產(chǎn)的熱處理木材制成的。在芬蘭的艾茲堡(Espoo)市，最新的Espoonlahti calTOls漢堡包快餐店，室內(nèi)外都采用了熱處理木材，芬蘭的卡爾特(cultor)公司的辦公樓正面也采用了熱處理材。在日本，一些車站和度假別墅的木建筑中也運(yùn)用了這種材料。鑒于熱處理木材特有的優(yōu)良性能可將熱處理木材應(yīng)用到如下場(chǎng)合：
1)普通場(chǎng)合：經(jīng)過一定處理的熱處理木材外觀優(yōu)美，質(zhì)地良好，不易變形，將其用于制造地板、門窗、家具等木制品用于家庭、商場(chǎng)、賓館等普通室內(nèi)場(chǎng)合，無疑是一種很好的做法。特別是熱處理木材的導(dǎo)熱性優(yōu)良，將其制成地板，特別是制成在有地采暖條件下使用的地板實(shí)為可取之舉，這一點(diǎn)已被證實(shí)。我國學(xué)者顧煉百等通過將熱處理木材制成地板并將其導(dǎo)熱性與強(qiáng)化木地板、實(shí)木復(fù)合地板相對(duì)比，其中，熱處理實(shí)木地板厚度為18 mm，實(shí)木復(fù)合地板厚度為12．5 mm，強(qiáng)化木地板厚度為8 mm。研究表明18 mm厚熱處理實(shí)木地板的導(dǎo)熱效能優(yōu)于12．5 mm厚實(shí)木復(fù)合地板。8 mm厚的強(qiáng)化木地板由于其厚度小，故導(dǎo)熱效能略高于熱處理實(shí)木地板。
2)特殊場(chǎng)合：由于熱處理材具有一些特殊性能，因此亦可以將其制成特種裝飾材料，用于一些特殊場(chǎng)合，起到特殊的裝飾效果。首先，由于熱處理木材尺寸穩(wěn)定性好，耐腐耐久性較佳，因此可以將其用于較為潮濕的環(huán)境中，如游泳館、桑拿房、廚房等地，甚至用于室外，如制成各種室外木制家具如亭椅、桌凳、木柵欄、碼頭用材及造船等。中國林科院劉君良等通過對(duì)大青楊木材進(jìn)行熱處理后發(fā)現(xiàn)，熱處理后大青楊木材的抗(脹)縮率(ASE)與阻濕率(MEE)明顯增加，當(dāng)熱處理溫度達(dá)到200℃，處理時(shí)間長達(dá)20 h以上時(shí)，ASE將高達(dá)80％以上，MEE也高達(dá)70％以上。因此，熱處理木材不會(huì)因環(huán)境相對(duì)濕度的變化而發(fā)生變形，用這種木材所做的門、窗在溫帶國家能開啟自如，不再受季節(jié)和溫度的影響。同時(shí)，根據(jù)熱處理木材不含化學(xué)藥劑無毒無污染這一特性，可將其制成兒童家具、玩具用于幼兒園、動(dòng)物園、醫(yī)院等特殊場(chǎng)合。
但應(yīng)該注意的是，由于熱處理木材的力學(xué)性質(zhì)有所降低，故不推薦將其制成強(qiáng)度要求較高的結(jié)構(gòu)用材，不過一些大型建筑和小型建筑的墻壁骨架和預(yù)制墻體等還是可以充分利用這一材料的。同時(shí)，由于熱處理木材密度降低，重量減輕，因此將其用作房屋建筑的頂棚材料及各種包裝材料也是比較科學(xué)的。另外，隨著溫度的升高，處理材的顏色由淺褐色變成深褐色，可以充分利用這一點(diǎn)選擇合適的熱處理工藝，對(duì)一些淺色木材進(jìn)行處理，使其色調(diào)顯得凝重高貴，仿名貴木材，從而可以大幅提升其附加值與裝飾效果，例如將其用作浴室的墻面、地面裝飾，顯得溫馨而又富麗堂皇。
如今，國外已經(jīng)逐步開始將熱處理木材的生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)化。芬蘭的熱處理工藝始創(chuàng)于上個(gè)世紀(jì)90年代，到本世紀(jì)初，芬蘭的熱處理木材生產(chǎn)企業(yè)已多達(dá)12家，加拿大安大略省、不列顛哥倫比亞省和美國明尼蘇達(dá)州已經(jīng)建立熱處理木材生產(chǎn)廠，并對(duì)其產(chǎn)品的銷售顯示了極大信心。亞洲的日本和馬來西亞也陸續(xù)建成了熱處理木材產(chǎn)企業(yè)。