利用木材炭化促進藥劑實現(xiàn)木材在室溫下炭化的工藝研究

孟黎鵬， 何 超， 張海霞， 沈佳龍， 周純潔， 李杰玲，呂劍平， 畢立群， 呂夢燕， 王瑞明， 萬勁松

(吉林省林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站，吉林 長春130032)

研究與設(shè)計

利用木材炭化促進藥劑實現(xiàn)木材在室溫下炭化的工藝研究

孟黎鵬， 何 超， 張海霞， 沈佳龍， 周純潔， 李杰玲，呂劍平， 畢立群， 呂夢燕， 王瑞明， 萬勁松

(吉林省林業(yè)科學(xué)研究院林產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗站，吉林 長春130032)

使用化學(xué)藥劑A對木材進行浸泡處理后，在氣干條件下不需再附加任何條件即可實現(xiàn)木材的炭化變色。分析了在室溫條件下進行木材炭化的炭化工藝及其影響因素。

木材炭化；炭化處理劑；炭化促進劑；炭化藥劑

木材經(jīng)化學(xué)藥劑A處理后在室溫下即可實現(xiàn)炭化變色，對處理后木材的室溫炭化工藝進行研究，以探討室溫下木材的炭化工藝及其影響因素[1-2]。

1 試驗條件

制作木材試件，尺寸規(guī)格為柞木50 mm×50 mm×40mm、楊木100 mm×50 mm×40mm。

分別配置0.5%、1%，5%、10%和15%濃度的化學(xué)藥劑A溶液，將兩種試件分別浸泡于不同濃度的溶液中72 h，然后將試件從不同濃度的溶液中取出，置于有陽光的窗臺位置照射干燥，干燥30天。

2 木材顏色變化

2.1 炭化藥劑浸泡處理后木材顏色的變化

炭化藥劑浸泡處理后木材顏色的變化如圖1～5所示。

圖1 0.5%溶液浸泡后柞木和楊木的顏色

圖2 1%溶液浸泡后柞木和楊木的顏色

圖3 5%溶液浸泡后柞木和楊木的顏色

圖4 10%溶液浸泡后柞木和楊木的顏色

圖5 15%溶液浸泡后柞木和楊木的顏色

(1)楊木和柞木經(jīng)炭化藥劑A浸泡后顏色總體來看是隨著炭化藥劑濃度的提高而變深，由淺色向灰色和黃棕色變化。

(2)柞木經(jīng)濃度10%以下炭化藥劑處理后顏色基本沒發(fā)生變化，經(jīng)4種濃度藥劑處理后顏色基本沒有差異，但經(jīng)濃度15%溶液處理后顏色明顯發(fā)黃，向棕色變化。

(3)楊木經(jīng)濃度10%以下炭化藥劑處理后顏色逐漸變深，且有變灰色現(xiàn)象；當處理藥劑濃度為15%時，浸泡后木材的顏色明顯變成棕色。

(4)在浸泡的過程中木材沒有發(fā)生明顯的炭化現(xiàn)象。

2.2 光照對炭化的影響

木材經(jīng)藥劑處理后的光照變色情況如圖6～10所示。

圖6 0.5%藥劑處理后楊木和柞木的光照變色

圖7 1%藥劑處理后楊木和柞木的光照變色

圖8 5%藥劑處理后楊木和柞木的光照變色

圖9 10%藥劑處理后楊木和柞木的光照變色

圖10 15%藥劑處理后楊木和柞木的光照變色

(1)隨著炭化藥劑處理濃度的提高，木材顏色變得越來越深，顏色的變化速度也隨著處理藥劑濃度的提高而加快。木材炭化顏色變化的規(guī)律是本色→發(fā)黃→古銅色→胡桃色→黑色。

(2)藥劑濃度為1%以下時，木材的顏色變化不均勻，未完全變色；藥劑濃度為0.5%時處理的木材，僅僅有個別部位顏色變褐，因此這種濃度的藥劑不適合均勻處理木材。

(3)藥劑濃度為5%以上時，在有陽光照射的情況下，30天后木材的顏色得到了均勻、明顯的變化，顏色變成褐色、古銅色及部分黑色，基本呈現(xiàn)出了炭化木的顏色，非常漂亮。

(4)藥劑濃度15%時，顏色變化速度更快，顏色更深，但木材表面會出現(xiàn)過度炭化現(xiàn)象，具體表現(xiàn)為木材表面炭灰過多，用手觸摸有發(fā)黏發(fā)潮濕的感覺。

(5)柞木的顏色變化和楊木的顏色變化規(guī)律一致，但楊木的炭化顏色更為均勻、細膩。5%濃度的藥劑處理楊木即可均勻變色，而5%濃度藥劑處理的柞木則變色不夠均勻自然。

2.3 陽光照射和不照射對木材炭化顏色的影響

經(jīng)不同濃度的炭化藥劑浸泡后，將沒有經(jīng)過光照的面和經(jīng)過陽光直射的面進行顏色對比，對比結(jié)果如圖11～13所示。

圖11 5%濃度下柞木、楊木光照面和逆光面的顏色對比

圖12 10%濃度下柞木、楊木光照面和逆光面的顏色對比

圖13 15%濃度下柞木、楊木光照面和逆光面的顏色對比

(1)從圖11、圖12和圖13可以看出，陽光直射的面炭化顏色明顯比逆光面的炭化顏色要深。

(2)沒有經(jīng)過陽光照射的逆光面處理后顏色也會發(fā)生變化。

2.4 炭化處理藥劑濃度對炭化效果的影響

從實驗結(jié)果可以看出，炭化藥劑濃度對柞木和楊木的炭化效果都有顯著影響。

(1)處理藥劑濃度為5%以下時，木材的炭化效果不明顯，木材變色不均勻或者不變色。

(2)處理藥劑濃度為15%以上時，木材表面會過度炭化，在木材表面會產(chǎn)生細小的炭化顆粒(變成碳灰)，而且木材表面會有潮濕滑膩的感覺。不僅造成木材力學(xué)強度的降低，而且不利于木材表面的油漆涂飾。

(3)木材炭化合理的炭化藥劑濃度應(yīng)為5%～10%。

3 結(jié)論

(1)炭化藥劑浸泡木材時，木材并未發(fā)生明顯的炭化變色。干燥過程中由于水分的揮發(fā)，炭化藥劑變濃，才使木材發(fā)生炭化變色。

(2)無論是否加熱，木材經(jīng)炭化促進藥劑浸泡后，在干燥過程中都會發(fā)生炭化變色，室溫下氣干過程中木材會逐步發(fā)生炭化反應(yīng)。光照能促進炭化反應(yīng)的速度和程度，木材光照面的炭化顏色及程度要比逆光面深。

(3)藥劑濃度為5%以下時處理后的木材炭化不明顯，變色不均勻；藥劑濃度為15%時處理后的木材表面會有過度炭化現(xiàn)象。因此合理的炭化濃度應(yīng)在5%～10%之間。

(4)可以通過浸泡處理后再氣干的方式對木材進行炭化，炭化后木材顏色厚重，和炭化木一致。

(5)整體來說，質(zhì)地疏松的楊木要比柞木炭化的程度高，也更容易炭化。

[1] 林蘭英，陳志林，傅峰.木材炭化與炭化物利用研究進展[J].世界林業(yè)研究，2007，20(5)：22-26.

[2] 牛笑一.木材炭化的特點及應(yīng)用[J].家具與室內(nèi)裝飾，2010(12).

(責任編輯 張雅芳)

Research on Technology for Realizing Carbonization of Wood at RoomTemperature Using Wood Carbonization Accelerating Medicament

MENG Li-peng， HE Chao， ZHANG Hai-xia， SHEN Jia-long， ZHOU Chun-jie，LI Jie-ling， LU Jian-ping， BI Li-qun， LU Meng-yan， WANG Rui-ming， WAN Jin-song

(Wood Product Quality Supervision and Test Center of Jilin Forestry Science Institute，Changchun Jilin 130032，China)

After using Chemical Agent A for wood soaking treatment，the carbonization and discoloration of wood can be realized under the air drying conditions with no additional conditions.The carbonization process and its influencing factors of wood carbonization at room temperature are analyzed.

wood carbonization；carbonization treating agent；carbonization accelerating agent；carbonization medicament

2017-04-18

吉林省林業(yè)廳育林基金項目“木材炭化技術(shù)研究”(2013-005)

孟黎鵬(1981-)，男，助理研究員，碩士，主要從事木質(zhì)林產(chǎn)品的質(zhì)檢及科研工作，E-mail：55715962@qq.com。

TS612

A

2095-2953(2017)09-0028-03