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1、第八章 木材的软化,在常温常湿条件下，木材受外力作用，并不呈现明显的塑性变形，此时木材是一种缺乏塑性的材料当外界条件改变，使木材中的木质素、半纤维素等无定形飞晶态高聚物发生玻璃化转变时，其弹性性能会迅速下降，基质软化，导致木材易于发生较大的塑性变形。对木材进行软化处理，可使其表现暂时的塑性，此时即可对木材进行弯曲，压缩、浮雕等塑性加工，然后在变形状态下干燥，再恢复其原有的刚度和强度，实现木材的永久性塑性变形,8.1 木材软化处理,通过采用水煮、喷蒸等物理手段或加液氨、液碱等化学手段来软化木材，可以进一步将木材制备成曲目制品、压缩木、整形木、重组木、刨切薄木；还可以将木材浮雕和碎料成型；也可以制
2、备旋切单板、木材切片等。,木材软化处理的目的及常用方法,一、曲木制品,曲木制品：淡雅简洁的款式、优美的曲线造型、精细的制作工艺。切割的方法：纤维被切断强度下降，出材率低木材弯曲成型技术：木材软化、加压、干燥定型，恢复到原有的刚度和强度，节约大量木材，制品强度高，线条自然流畅、形态美观、表明装饰性能好,木材弯曲工艺（无屑实木成型）步骤：木材软化（核心和关键）；弯曲：定型,曲木制品制造时，常用的木材软化处理方法有：水煮、蒸汽喷蒸、高频介质加热、微波加热，或注入化学药剂将木材软化,二、木材压密,软化方法：水煮、高温高压水蒸气处理或加化学药剂等方法软化,三、重组木,目的：降低木材硬度，增加韧性，以免在
3、碾压时产生过多的碎木束。常用方法：水煮、汽蒸、碱液+水煮等,四、刨切薄木,刨切薄木以其美观的纹理、适中的材色，被广泛应用于表面装饰材料。厚度0.2-0.6mm左右，由于厚度小，很难砂光，故刨切薄木的表面粗糙度对其装饰性有很大影响（软化处理解决粗糙度及背面裂隙）。常用软化处理方法：水热蒸煮软化，有时还加软化剂辅助软化处理,五、浮雕工艺,为增加装饰效果，常常对木材或板材进行浮雕。对MDF进行浮雕加工时，需将板材加热（温度265。压力2.07Mpa，时间8s），使纤维软化以及木材中的化学物质流动，然后以受控的速率将浮雕模具压入被加工的板材中。保持压力直至木纤维固化并达到所需的浮雕深度，此时效果良好,
4、六、碎料成型,在纤维板等人造板制造过程中，常常需要对削片进行软化，以减少动力消耗和增加纤维韧性。常用的软化方法：水煮或蒸汽处理，化学试剂软化,七、旋切单板,木段旋切前的软化常用方法：水煮法，可加入一定量的化学软化剂，加快软化速度，提高旋切单板的质量,八、木材切片,常用软化方法：水煮+碱处理、乙醇软处理或微波加热快速软化,木材软化处理方法可分为两类：化学方法和物理方法化学方法：液氨法、氨水、氨气、联氨、尿素、乙二胺、碱液、碳酸氢钠、氢氟酸等物理方法：水煮、汽蒸、高频和微波加热,化学软化木材处理方法,（1）液氨将气干或绝干的木材放入-78-33的液态氨中（氨的沸点和冰点），浸泡一定时间后取出，等温
5、度升到室温时，木材即已软化，可弯曲成所需的形状，或进行压花、压缩等其他加工。然后在保持外界压力的条件下干燥木材，木材中所含的氨会全部蒸发，即可固定成型,与使用水和热得软化相比具有以下优点：几乎所有阔叶树材经处理均能得到充分软化成型时所需辅加外力小，时间短（几十分钟至几个小时），成品破损率低定型后制品恢复原状的弹性小处理时必须在封闭系统中进行（氨具有刺激性和较强臭气），设备要求高，还必须有冷却装置，设备复杂,氨塑化性能与木材树种、含水率和木材结构有关,氨水处理是将含水率为80-90%的木材浸泡在25%的氨水溶液中，在常温常压下塑化，有的可长达十几天。处理时间取决于木材的树种和规格。塑化处理后在常
6、温下加压8Mpa，然后加热干燥到含水率3-5%，可制成容重1.0-1.3g/cm3的压缩木，称为氨塑化压缩木，通常用阔叶材，以散孔材最好。操作简便，处理效果好，但是花费时间太长，可用加温加压的措施来缩短浸泡时间,（2）氨水,气态氨在气干材中的扩散和渗透速度由于全干材。将气干材放入处理罐中，导入饱和气态氨（26时约0.1Mpa，5时约0.05Mpa），处理2-4h，具体时间根据木材厚度决定，弯曲性能约为1/4。用该法软化处理成型的弯曲木，其定型性能不如液氨处理。处理技术简单，氨耗量少，在使用中塑化材不易翘曲变形，比较适于曲目家具的制造。,（3）氨气,以上三种化学软化法都属于氨软化处理。氨软化处理
7、木材时，其软化效果主要受时间、温度、压力等的影响,时间：软化木材所需的时间不单取决于反应所需的时间，而更重要的是由氨在木材中的扩散速率，即处理材的渗透性温度：一方面降低温度加快氨的扩散，有利于纤维的膨胀和软化；另一方面，降低温度会严重抑制分子的运动，增加刚性,压力：最重要的影响是加快木材的浸注速率。处理厚材的最佳方案是对木材抽真空，用氨气清除细胞腔中的空气，然后在氨本身的蒸汽压下进行浸注,用氨处理后的木材性质会有所变化，主要表现在：径向干缩率变大，近似等于弦向，所以处理后的木材干缩湿胀的各向异性程度降低，不易开裂润湿性变小，水分渗透性增加，主要是由于纤维素与半纤维素结合松散、水分容易进入木材中
8、结晶区增加，密度增大有的部位结晶区提高二增加，有的部位因纤维素间结合力降低而下降，整体上木材强度有所下降,用联氨浸渍木材可用各种浸注方法，在处理罐内放入木材，首先抽真空，然后吸入联氨溶液，加压浸注，在浸渍过程中，木材变软，再于80-100温度下加热10-30min，使其塑性继续增加；浸渍后木材可弯曲和压缩,（4）联氨,原理与氨处理木材原理相似，主要利用了极性分子容易渗透到木材的特点具体操作：将木材浸泡在50%尿素水溶液中，厚25mm的木材在温度18-20下进行浸渍处理10天后，在一定温度下干燥到含水率为20-30%，然后再加热至100左右，进行弯曲、干燥定型。在弯曲前将木材进入尿素溶液中煮15
9、-20min可获得更好的弯曲效果,（5）尿素,乙二胺不但能减弱非结晶区和结晶区表面的氢键作用，还能随着非结晶区表面的氢键的破坏而慢慢进入结晶区，最终使部分结晶区内的氢键减少，因此达到良好的软化效果,（6）乙二胺,将木材放在10-15%氢氧化钠溶液或15-20%氢氧化钾溶液中，达到一定时间后木材即明显软化。取出木材用清水清洗，即可自由弯曲碱液浓度对弯曲性能的影响最为显著该法软化效果好，容易产生木材变色和塌陷，可用3-5%的双氧水漂白浸渍过碱液的木材，并用甘油等浸渍,（7）碱液,用于竹材软化，不仅能时竹材快速软化，并有助于竹材中德有机物更完全抽提，达到一定的防霉效果,（8）碳酸氢钠,适宜多种硬重木
10、材的软化。极硬的木材，不考虑化学成分的影响，以氢氟酸-蒸汽喷蒸的化学物理软化法为好适合于处理落叶松板材,能出树脂、缓解应力、软化木材、易于刨切,（9）氢氟酸,物理软化木材处理方法,木材细胞壁的三种成分有各自的玻璃化温度。如果给予木材适当的水分和热量，尽管纤维素未发生变化，而木素、半纤维素一旦达到玻璃化温度，其弹性模量就迅速降低，木材即被软化，易于弯曲。水煮、高频、微波加热等物理软化都是基于这一原理物理法软化木材：简单、实效、无毒、方便，在实际生产中应用广泛，单软化效果受树种限制，不够充分，或投资太大，能耗高,水热处理（蒸煮法）软化木材，主要是利用水对纤维素的非结晶区、半纤维素和木素进行润胀，为
11、分子剧烈运动提供自由体积空间，靠有外到里逐渐对木材进行传导加热，一遍分子获得足够的能量以运动，从而软化木材汽蒸和水煮水煮主要靠水的渗透作用提高木材含水率，同时提高温度软化木材汽蒸法主要靠蒸汽温度软化木材,水煮和汽蒸法简单易行，在工厂中最为常见，其处理时间取决于树种、材料尺寸、处理温度及蒸汽压力等蒸煮法软化木材，是水、压力和热对木材纤维素、半纤维素和木素综合作用的结果。但由于水分无法进入木材细胞壁纤维素结晶区，故水热处理软化木材常常未达到最佳效果,高频微波加热软化原理一样影响高频加热的因素主要有功率密度、介质损耗因子、高频频率,高频、微波介质加热软化法,与传统的蒸煮软化相比，微波加热具有以下特点加热来自内部，升温速率迅猛，软化时间缩短，如厚度2cm的板材，时材芯温度达到80，蒸汽软化需8h，微波需要1min，尤其处理大规格木材处理过程的温度易于控制，木材能在最佳工艺条件下软化不容易引起含水率梯度，大大减少了含水率应力，软化效果好,化学-物理法联合软化木材,
