熱處理技術(shù)在現(xiàn)代林業(yè)中的應(yīng)用

彭志杰

摘要：詳細闡述了利用熱處理技術(shù)在應(yīng)用到木材中的原理和方法，初步探索了熱處理技術(shù)在速生材的應(yīng)用領(lǐng)域，分析了熱處理技術(shù)在速生材的應(yīng)用意義，系統(tǒng)地總結(jié)了熱處理技術(shù)在未來林業(yè)加工使用中的前景。為大面積種植速生林，大力發(fā)展現(xiàn)代林業(yè)奠定了堅實的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：熱處理技術(shù);現(xiàn)代林業(yè);速生材;尺寸穩(wěn)定性

1熱處理技術(shù)概述

熱處理（high-temperature treatment）是指材料在固態(tài)下，通過加熱、保溫和冷卻的手段，以獲得預(yù)期組織和性能的一種金屬熱加工工藝。在從石器時代進展到銅器時代和鐵器時代的過程中，熱處理的作用逐漸為人們所認識。早在公元前770～222年，中國人在生產(chǎn)實踐中就已發(fā)現(xiàn)，鋼鐵的性能會因溫度和加壓變形的影響而變化。白口鑄鐵的柔化處理就是制造農(nóng)具的重要工藝。

一般來講，熱處理技術(shù)的用途主要在以下3個方面：①改變零件或者毛坯的內(nèi)部組織，而不改變其形狀和尺寸;②可以提高硬度、強度，使經(jīng)過熱處理的材料提高使用壽命;③可以降低硬度、強度，使材料易于加工。

2熱處理技術(shù)在林業(yè)中的應(yīng)用

熱處理技術(shù)現(xiàn)代應(yīng)用到林業(yè)方面，被稱為木材熱處理（wood high-temperature treatment），與應(yīng)用到金屬等方面要求的溫度不同，因木材的特殊性，一般是在保護性氣體環(huán)境中，在160～250°C溫度下，對木材進行短期熱解處理是一種環(huán)保型木材物理保護技術(shù)，熱處理后有以下非曲直個方面的優(yōu)點：一是熱處理能夠提高木材的尺寸穩(wěn)定性，除去或緩釋木材內(nèi)應(yīng)力;二是熱處理提高木材防腐性能;三是提高木材的疏水性;四是改變木材的顏色。社會發(fā)展的需求，對木材產(chǎn)生了極大地需求，因而引起了對林業(yè)提高了要求。一般來講，木材熱處理技術(shù)在林業(yè)的用途主要在以下3個方面：

2.1改善速生材尺寸穩(wěn)定性

木材熱處理較突出地改良效果是提高處理材的尺寸穩(wěn)定性，一定溫度范圍內(nèi)的加熱可起到消除木材內(nèi)部生長應(yīng)力的作用，減少由此引起的變形，從而顯著改善尺寸穩(wěn)定性。因速生材生長周期較短，木材材質(zhì)相對疏松，尺寸穩(wěn)定性較差，利用木材熱處理除去或緩釋木材內(nèi)應(yīng)力，使得半纖維素特別是多糖醛苷發(fā)生化學(xué)變化后，變成弱吸濕性單體;此外，纖維素分子鏈內(nèi)羥基相互結(jié)合而構(gòu)成氫鍵，可提高速生材的尺寸穩(wěn)定性。

2.2提高木材防腐性能

速生材耐腐性相對較差，基本原理是將木材的有效營養(yǎng)成分炭化，通過切斷腐朽菌生存的營養(yǎng)鏈來達到防腐的目的。熱處理過程中，木材組分發(fā)生了改變，切斷了菌類生存所需的營養(yǎng)物質(zhì)來源;同時，含水率的降低抑制了菌類生長，使耐腐性得以提高。

2.3改善林業(yè)中對木材供不應(yīng)求的現(xiàn)狀

由于一般林木生長周期較長，成材較晚，隨著社會的發(fā)展，人們對于生活品質(zhì)要求越來越高，因此在使用家具鋪設(shè)地板時也越來越考究，木地板和實木家具是一種環(huán)保優(yōu)質(zhì)的選擇。速生材生長較快但難以達到所需林木要求，因此對速生材進行熱處理改性，不僅提高了木材性能，也解決了目前木材供不應(yīng)求的局面，改善了現(xiàn)代林業(yè)面臨的林木難題，為進一步發(fā)展經(jīng)濟打下了堅實的基礎(chǔ)。

隨著研究的不斷深入，技術(shù)的不斷革新。熱處理工藝不能僅僅拘泥于鋸材和原木作為對象，也要考慮嘗試推廣到各種飾面板和人造板產(chǎn)品上應(yīng)用，如將熱處理薄木應(yīng)用到復(fù)合人造板的表層和在人造板表層上，或者碳化人造板表面，增加其表面疏水的效果。

3木材熱處理技術(shù)發(fā)展的意義

一是木材熱處理作為一種改善木材性能的手段已經(jīng)有較長的歷史了，木材進行熱處理后木材的吸濕性降低，尺寸穩(wěn)定性改善;抗各種生物降解能力提高。在歐洲已有比較成熟的工藝應(yīng)用于實際生產(chǎn)。

二是當前森林資源結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，大徑級原木的數(shù)量已經(jīng)非常有限，而人工速生豐產(chǎn)林的小徑級、低質(zhì)原木及撫育間伐材逐漸成為木材加工的主要原料，因此如何針對原料的種類研究相關(guān)的熱處理工，使得低質(zhì)材優(yōu)用，提高木材使用價值是十分必要的。

三是人類所生存的生態(tài)環(huán)境越來越惡化，這是由人類對白然的認識不足和物欲膨脹引起的，為了生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，不走過去那種先發(fā)展后治理的老路，在將熱處理工藝應(yīng)用于實際生產(chǎn)的同時，就要考慮到對熱處理過程所可能產(chǎn)生的各種對環(huán)境有害的廢液、廢氣等污染物處理。是加大對熱處理技術(shù)研究的一項重大任務(wù)。同時，有必要對木材進行熱處理的同時輔以其他的木材改性方法（如染色等）進行研究，實現(xiàn)多種木材改性方法在一個工藝中完成。對于未來林業(yè)的發(fā)展有著重大的意義。

4木材熱處理技術(shù)在林業(yè)發(fā)展中的前景

木材熱處理的研究已有數(shù)十年的歷史，其在速生材的工業(yè)化生產(chǎn)及推廣應(yīng)用雖已取得成效，但在研究過程中還存在諸多問題，熱處理設(shè)備要求有待提高，同時存在耗能大、生產(chǎn)周期長的諸多不足，但能夠有效地解決我國木材緊缺的問題。將為林業(yè)技術(shù)創(chuàng)新帶來方向，為廣大消費者對于木材的需求提供有力支撐，具體體現(xiàn)在以下4個方面：一是現(xiàn)代經(jīng)濟發(fā)展逐漸提高，對木材需求逐漸增加，木材改性是現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展所急需的;二是現(xiàn)代林業(yè)發(fā)展中，速生材是木材市場上的重要組成部分。提高生長較快的速生材改性研究是林業(yè)發(fā)展的一個大方向;三是提高生長較快的速生材改性研究是林業(yè)發(fā)展的一個大方向;四是熱處理技術(shù)是一種環(huán)境友好型改性方法，是林業(yè)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的必經(jīng)之路。