室外使用的木材,因受雨水、風(fēng)沙、日光、土壤的浸染及溫度變化的影響,會(huì)發(fā)生腐朽、霉變、開裂、變形、火災(zāi)危險(xiǎn)性增大等問題。從人類開始使用木材的那一天,室外用材就面臨著進(jìn)行防菌、防霉、防蟲、阻燃、尺寸穩(wěn)定等處理。
在人類使用木材的早期,發(fā)現(xiàn)將圓木將要埋入土壤中的部分進(jìn)行表面灼燒,然后埋入土中,圓木的使用時(shí)間將明顯增加。防腐劑的早期使用,是通過涂刷方法涂抹于木質(zhì)神像、墓碑、樂器上來延長(zhǎng)使用壽命。在公元一世紀(jì)前,埃及人使用金屬鹽作防腐劑浸泡木材,中國(guó)人也知道把木材浸泡在海水或鹽湖后使用能防腐防蟲。
公元500 年前,希臘人將建筑圓木柱鉆孔,傾油入孔使其滲透到圓柱木材細(xì)胞內(nèi),放在石板上干燥備用;羅馬人使用明礬處理木質(zhì)金字塔,令其在一定范圍內(nèi)不會(huì)燃燒。
此后一段時(shí)間內(nèi),浸注處理方法沒有明顯的改進(jìn),直到加壓浸注方法出現(xiàn)。1831 年,法國(guó)人Jean Robert Breant 將防腐劑在壓力下注入木材,極大地提高了處理材的浸注效果,是木材浸注處理方法上的一個(gè)里程碑。10 年后,隨著工業(yè)化生產(chǎn)設(shè)備問題的逐步解決,加壓處理方法逐漸推廣開來。
在加壓處理方法的基礎(chǔ)上,針對(duì)處理深度、均勻性、防腐劑使用的經(jīng)濟(jì)性,人們又研制了多種方法,如李賓空細(xì)胞法、滿細(xì)胞法、Lowry 空細(xì)胞法等。木材浸注處理的工業(yè)化開始迅速發(fā)展。
國(guó)內(nèi)外對(duì)室外用木材的處理方法主要有兩種,常壓法和加壓法。前者有涂刷法、噴淋法、浸漬處理法、冷熱槽法、雙擴(kuò)散法、立木處理法等,主要用于對(duì)處理材質(zhì)量要求不高、處理量小、處理材的耐久時(shí)間短等場(chǎng)合;后者又稱真空——加壓法,多用于木材尺寸大、要求藥劑浸漬深、生產(chǎn)量大等場(chǎng)合。常用的加壓法有滿細(xì)胞法、半細(xì)胞法、頻壓法、循環(huán)法等,即使是加壓處理法,也存在著處理材藥劑浸注深度不夠、藥劑分布不均勻等問題,在工藝上雖存在后真空過程,留存于細(xì)胞腔中的藥劑被吸走,但對(duì)于存在于細(xì)胞壁空隙、細(xì)胞間隙中的藥劑(不能充分利用)不能吸出木材體外,造成藥劑的浪費(fèi),增加成本。為提高處理材的浸透性和浸透深度,針對(duì)加壓法處理木材存在的種種問題,近年來,國(guó)內(nèi)外的研究人員不斷的進(jìn)行探索,提出了很多方法。
1.CO2超臨界流體處理木材技術(shù):在1995 年的“木材防腐新工藝的開發(fā)”(匯編)中,MorrellJ J 等介紹了由Madison 撰寫的關(guān)于co2超臨界流體處理木材的文章,認(rèn)為此法幾乎能用處理劑處理所有樹種木材而對(duì)處理材無明顯不良影響,此法與現(xiàn)行處理方法同樣有效而且拓寬了使用藥劑的范圍,雖然還需作進(jìn)一步研究和實(shí)驗(yàn),可斷言,該方法將是本世紀(jì)最具革命性改進(jìn)的木材防腐處理方法[1]。Demessie E S等使用二氧化碳或其與甲醛的混合體研究超臨界流體處理對(duì)花旗松心材氣體滲透性的影響,認(rèn)為,三分之二的試樣的滲透性提高,這似乎與溫度、壓力的變化及助溶劑無關(guān),表明狀態(tài)單一,對(duì)抽提物有增溶作用,部分試樣滲透性降低可能是因?yàn)槿芙獾某樘嵛镏匦挛龀鯷2]。
2.木材激光刻痕法:激光刻痕法不破壞木材組織,且使藥劑容易注入[3]。安藤恵介對(duì)爪狀刀具刻痕法和激光刻痕法針對(duì)柳杉、日本扁柏、花旗松、美國(guó)鐵杉四個(gè)數(shù)種的柱材進(jìn)行了對(duì)比研究,后者浸注到木材中的藥液比前者多50%以上,此法可調(diào)節(jié)藥液的注入量——與在木材上的刻痕位置有關(guān)。同時(shí)研究了刻痕深度和激光照射條件及激光刻痕對(duì)木材強(qiáng)度的影響[4]。中嶋恒研究了脈沖激光照射次數(shù)對(duì)孔形狀的影響,認(rèn)為,輸出功率低,全照射時(shí)間長(zhǎng),照射次數(shù)對(duì)孔深沒有影響;但輸出功率高,全照射時(shí)間短,隨著照射次數(shù)的增加孔越深,此外照射1 次,輸出功率低全照射時(shí)間長(zhǎng)的孔較深,但這個(gè)差別隨著照射次數(shù)的增加而變小,結(jié)果表明,全照射時(shí)間短的場(chǎng)合,與脈沖照射一次相比,還是照射多次可以穿更深的孔[5]。
3.低壓水蒸氣爆破法:據(jù)日本1993 年的“提高木材注入性討論會(huì)”上提出的低壓水蒸汽爆破法,可破壞閉鎖的紋孔,改進(jìn)胞間通導(dǎo)性而改良透過性,電子顯微照片表明爆碎處理后紋孔部分有選擇性的破壞[3]。
4.壓縮前處理技術(shù):木材防腐處理,對(duì)心材和難浸注材,藥液均勻地注入木材內(nèi)部、到達(dá)一定深度較為困難,可在加壓前,先將木材進(jìn)行橫向壓縮,應(yīng)力集中于特異的紋孔部位,紋孔周邊和紋孔膜有選擇性的破壞,除氣干材切向強(qiáng)度外,不致使強(qiáng)度下降,改善了滲透性[3]。酒井溫子用含水率12~18.5%的花旗松、柳杉和美洲花柏心材,在高壓壓機(jī)中對(duì)氣干試件作橫向壓縮實(shí)驗(yàn),對(duì)殘留變形狀態(tài)的試件注入染色液,測(cè)定注入量,實(shí)驗(yàn)表明,壓縮處理后注入量有顯著的增加;為了獲得高注入量,試件在液體中的尺寸回復(fù)量必需大,多數(shù)情況下,回復(fù)可達(dá)壓縮前的90%;大型氣干材壓縮率宜在含水率30~4
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