碳化木改

关于牛大场人居环境建设项目一期木质别墅特种材料及施工工艺说明

黔东南施秉县牛大场人居环境建设项目木质别墅选用碳化木作外板，现将此特种材料的起源、特点及安装运用详述如下：

木材是天然环保材料，能够吸收紫外线；木材的反射系数很小，可有效对室内环境进行控温调湿；木材的结构、纹理、颜色和光泽可以创造美好的生活环境。然而，木材也存在着诸多缺陷，如木材使用时会与周围环境发生水分交换而产生干缩与湿胀，从而造成木制品变形、开裂。另外，木材又是许多菌类和昆虫的食物，所以有的木制品易发霉生虫。为了弥补木材的上述缺陷，扩大木材的应用范围，人们采用多种方法对其进行改良，比如药剂浸渍处理及漂白染色处理等化学方法，气蒸、干燥等物理方法。

近年来在芬兰、法国、荷兰、德国、日本、加拿大等木材工业较发达国家兴起了研究开发木材炭化热处理的新动向。所谓木材炭化热处理就是将木材放在高温(通常在160～240℃)的环境中进行一段时间的热解处理，通过降低木材组分中羟基的浓度，减小木材的吸湿性和内应力，从而达到增加木材的尺寸稳定性的目的；同时木材组分在炭化热处理过程中发生了复杂的化学反应，改变了木材的某些成分，减少

了木材腐朽菌的营养物质，从食物链这一环节上抑制菌类在木材中的生长，因此，炭化热处理材的耐腐性能得到了提高。这种改性处理是纯物理技术，与其他化学改性方法相比，炭化生产过程中污染问题少、处理工艺较简单，且使用过程中不会因化学药剂的流失、挥发而降低防腐效果，也不会对人体或操作者造成伤害。

所以炭化木在欧洲市场一经推出，立即得到钟情木制品和具有环保意识人们的青睐。需要指出的是，这种炭化处理有别于木材表面炭化，表面炭化是用高温或火焰使木材表面具有一层很薄的炭化层，对木材性能的改变只是表层。国外炭化热处理木材的研究与生产已经进行了10多年，一般采用接近或高于200℃的炭化处理温度，介质为低含氧量的惰性气体、水蒸气或油。早在2000年，芬兰的炭化木材年生产能力就已经达到了50 000 m，并出口到我国。芬兰的炭化木在我国是最具影响的炭化木，市场上已经把“芬兰木”作为炭化木或防腐木的代名词。2006年初马来西亚第1套年产10 000 m，的处理设备已正式投产，主要用于橡胶木、柚木及相思木材等的炭化处理。近一两年来，我国也有几个防腐木厂少量生产炭化木。2005年底南京林业大学木材干燥技术研究所、华南农业大学林学院和浙江世友木业有限公司共同开发成功我国首套生产型过热蒸汽窑式炭化设备，年炭化处理木材可达15 000m。，并于2006年6月正式投产。该设备是我国最大的

炭化木生产设备，主要用于地板原材料、家具和户外木材的炭化处理。炭化处理后木材吸湿性能下降，湿胀可下降达50％以上，极大地改进了木材的尺寸稳定性；炭化木材的平衡含水率也较低，所制造的木制品使用时含水率能保持在6％左右；因此，炭化木制成的产品不易变形和开裂，能应用于干燥和潮湿的环境。另外，炭化木的耐腐性能和耐久性能得到提高，能够应用于户外装饰、建筑。

一、碳化木的特点

（1）防潮性增强

木材经炭化热处理后，其水吸附机理发生了变化。随着处理温度的升高，吸湿胜能强的半纤维素在处理过程中降解，使得木材的吸湿性下降，水分子与木材分子之间的氢键减少，从而降低了木材的吸湿性和吸水性，能让炭化木的平衡含水率比未处理木材降低40％以上。炭化木在室温条件下使用时，含水率始终保持在6％左右。

（2）尺寸稳定性提高

木材在高温环境中进行热处理，由于炭化过程降低了木材组分中羟基的浓度，减小木材的吸湿性和内应力，使炭化木与外界水分的交换能力显著下降，从而大大减小了木材在使用中因水分变化引起的变形、收缩和湿胀。

（3）耐腐和耐候性能显著提高

木材组分在炭化过程中发生了复杂的化学反应，改变了

木材的某些成分，减少了木材腐朽菌的营养物质，从食物链这一环节上抑制菌类在木材中的生长。因此，炭化热处理木材的耐腐性能和耐候性显著提高，具有防腐烂、防白蚁、防真菌的功效。

（4）环保、安全

木材炭化热处理为纯物理技术，在木材炭化过程中只涉及到温度和水蒸汽，不添加任何化学药剂，所以炭化木相当环保和安全，是环境友好型材料。另外，炭化处理使一些速生木材具有了稳定、防腐和珍贵木材的颜色，这些速生材可替代部分珍贵木材，因此炭化木具有环境保护意义。

（5）颜色内外一致

炭化木颜色内外一致，根据树种和工艺不同，炭化木的颜色为黄色至深棕色。对于松木、杉木、杨木之类浅色的速生木材，炭化后可以使这些廉价木材的颜色具有类似热带珍贵木材的颜色，并具有优良的稳定性。

（6）力学性能有所变化

炭化木经过超高温热解处理，大量半纤维素和部分木素降解，使木材某些力学性能有所下降。但由于炭化木平衡含水率低，使用时的含水率也较低，所以适宜的炭化处理温度可以提高炭化木使用时的抗弯弹性模量和抗压强度，但炭化木的抗冲击韧性和握钉力降低较为明显，而且处理的温度越高，抗冲击韧性和握钉力越低。

（7）润湿性降低

炭化木经高温热解使木材的羟基浓度降低，木材的接触角增大，润湿性降低，有的木材甚至不润湿，比如桦木。

（8）易保存

炭化木保存不需要特殊的仓库，也不需对炭化木仓库控温控湿。但要注意炭化木保存时不被水浸泡或雨淋。

二、碳化木的用途

木材在碳化处理过程中只涉及到水蒸气和温度，不添加任何化学药剂。所以，碳化木产品是环境友好型材料。另外，碳化过程显著提高了木材的稳定性和耐腐性。在现在市场碳化处理的松木与云杉主要用于室外建筑材料，如花园家具、门窗及墙壁，碳化热处理白桦和白杨木都可以用于室内家具、厨房家具、浴室装饰、镶板材料及镶板木地板等。碳化的松木、杉木主要因为树脂被基本排除，所以特别适合做桑拿房、以及木质澡房。

三、碳化木的加工与安装

碳化木抗冲击韧性比未经碳化处理材料小，木质较脆，在机械加工时容易发生崩边。因此，加工时应采用专用刀具进行加工裁料。另外深度碳化木锁扣采用虎口榫，锁扣结构赋予碳化木作外围装板时能够自行消耗掉一定的热湿度变化时膨胀收缩，解决了拔缝、起拱等变形问题。在固定上用自攻螺钉锚固，工艺有一定的特殊性，经加工培训方可安装。