木材熱處理是指在保護性氣體環境中，在160～250℃溫度下，對木材進行短期熱解處理 一種環保型木材物理保護技術，可以改善木材的尺寸穩定性、耐久性和顏色。熱處理後木材性質的改變狀況，很大程度上取決於木材樹種的不同和工藝條件的差異。通常將熱處理木材稱為深度炭化，以區別於普通乾燥材、表面炭化木或進出口檢疫中熱處理除蟲後的包裝用板材。

近10年來，歐洲的荷蘭、法國、德國和芬蘭。已經實現了木材熱處理技術的工業化應用。此外，日本、加拿大等國家和我國台灣地區，也對熱處理木材進行了多方面的研究，並取得了一定成果。

1 熱處理木材的特性和發展現狀

熱處理能夠提高木材的尺寸穩定性，除去或緩釋木材內應力，原因在於，半纖維素特別是多糖醛苷發生化學變化後，變成弱吸濕性單體；此外，纖維素分子鏈內羥基相互結合而構成氫鍵。

熱處理提高木材防腐性能的可能原因是，熱處理過程中，木材組分發生了改變，切斷了菌類生存所需的營養物質來源；同時，含水率的降低抑制了菌類生長，使耐腐性得以提高。

而熱處理木材顏色的變化，主要是由化合物變化，半纖維素、木素、某些抽提化合物的降解引起。

2 工藝解決方案

2.1 現有典型工藝

目前，歐洲國家已經建立了以下的5種典型的木材熱處理工藝，並獲得了相關專利。

1） 荷蘭Plato工藝。在溫度＞160℃、加壓條件下，對飽水木材進行熱處理；當木材乾燥至含水率10%時，再在170～190℃，常壓、無氧條件下固化。

2） 法國Retification工藝。在210℃以上，高氮且氧氣含量＜5%的條件下，對含水率為12%的木材進行處理。

3） 法國LesBois工藝。生材乾燥之後，利用木材中水分產生的蒸汽進行加熱處理。

4） 德國熱油處理工藝。在160℃以上進行熱油浴。目前正在進行添加化學反應基團，將化學改性與熱處理相結合的油處理試驗。

5） 芬蘭ThermoWood工藝。先對生材或者預乾的木材進行乾燥，然後進行蒸汽熱處理。目前，已在商業上獲得巨大突破，且應用最為廣泛。

上述工藝是通過將氧氣維持自較低水平，來避免木材在高溫處理過程中著火。但處理周期長、能耗高，產品的質量參差不齊；特別是對溫度和壓力的控制要求較高，即便是1℃或0.4MPa之差，都可導致木材內裂的發生。

2.2 影響熱處理效果的因素

1）設備類型 分為罐式和窯式2種。德國的Reulbach木材熱油處理是將熱油泵入封閉罐體，在木材周圍實現高溫循環。油的類型、加熱溫度、加熱時間根據最終用途確定。倘若目標是獲得最好的耐久性和達到預計的油載荷，則應在240℃處理鋸材；若是為了獲得最好的耐久性和最大強度，則應在220℃以上。

瑞典的工藝是以高溫蒸汽作為保護氣體，熱處理乾燥窯的設計和性質與普通鋸材乾燥窯相似。有蒸汽發生器產生的蒸汽，與材堆上方噴水裝置中的水混合，經過電加熱後，風送至材堆。通過改變空氣流向，使木材乾燥和熱處理均勻。

2）原材料 最常用的熱處理木材樹種有：松木、雲杉、樺木、歐洲白楊等。通常，用於防水結構的針葉樹材處理程度較深；用於室內裝修的闊葉樹材則輕度處理，以確保顏色和表面質量。另外，密度高的樹脂處理相對困難，熱處理時容易開裂，力學性能降低。

松木在熱處理中樹脂會外流，易沾汙設備；雲杉的樹節和年輪熱處理後容易變松，造成刨光時年輪突出；樺木需要進行低溫熱處理，以避免板面扭曲；白楊經過熱處理後研究不均勻，易發生劈裂。

3）鋸解方式 對於針葉樹材，采用年輪平行於表面的傳統切削方式，容易引起年輪的剝落。如切削時，年輪與木材表面夾角＞45°，變形量則可減少，表面硬度增加，表現效果更佳。

4）加熱介質 目前使用的加熱介質包括：空氣、水、油、水蒸氣，也可利用木材自身蒸發水分作為加熱介質。研究結果表明，在160℃條件下，經水蒸氣熱處理的木材，抗白蟻性能優於空氣熱處理木材。空氣熱處理和真空熱處理相比，在處理溫度和時間相同的條件下，前者處理後的試材亮點更小，色差更大。如采用天然植物油作為加熱介質，耐熱能力應達到230℃，否則，處理過程中，木材分解產生的物質會沉積到油中，使油的顏色加深並變稠。

5）溫度和時間 熱處理的溫度過低（60℃），不能有效提高木材的耐腐性。在一定範圍內，熱處理溫度的升高可以提高木材的耐腐性。研究表明，經過180℃處理的木材具有一定的耐腐性，但是在長期使用過程中，仍會產生一定程度的腐朽。

通常根據產品的終端用途確定熱處理時間。研究表明，4h處理的木材，其吸濕性能優於2h處理。

2.3 工藝重點

1） 初含水率控制在10%～15%，過高會延長乾燥時間；過低則會增加內裂的產生；

2） 在升溫、降溫階段，木材內外部的溫度宜保持在5℃左右，可以有效減少開裂；

3） 用去髓心板處理效果更為理想

4） 采用溫和乾燥基准進行前期乾燥，並在乾燥第2階段前1h內控制顏色變化，使顏色達到預期要求。而以往的技術無法通過控制溫度和時間，來控制顏色，同時滿足尺寸穩定性、耐腐性和強度的要求。

5） 縮短高溫熱處理時間，避免或減弱因纖維素發生降解而引起木材強度和硬度的明顯降低；

6） 乾燥第2階段是壓力峰值階段，也是內裂發生的敏感期和質量控制關鍵階段。通過嚴格控制此階段的時間和蒸汽壓力，比傳統的含水率控制和高溫熱處理階段控制更為有效合理；

7） 調節封閉罐內的pH值。熱處理過程中，酸的形成直接影響到整個系統的pH值、設備使用壽命，及產品力學性質、色度和明度。加入適量堿性緩沖溶液，延緩降解反應，可避免引起木材力學性能和色度的降低，同時改善產品的多項性能指標。

3 熱處理木材的應用前景

3.1 環保優勢

在歐洲，CTBA（木材與家具技術中心）根據EN84對雲杉的測試結果顯示，熱處理雲杉的瀝出物不含有毒物質，本身也是環保產品。在醫療上可作為骨科材料的代用品。

熱處理後的工業廢水包含：乙酸、酮、二苯基甲烷、萜烯、脂肪、蠟、苯酚等，通過燃燒、溶解、萃取等方法進行處理，可以達到國家環保相關排放標准。熱處理1m3 的雲杉，最大可瀝出100～130g/m3的乙酸和20～40kg/m3的其他不同的化合物。

3.2 性能優勢

熱處理木材具有防腐防蟲功能，使用壽命延長，使用性能大大提高，如吸水性、吸濕膨脹性下降，尺寸穩定性提高，其制品幾乎不變形、不開裂，特別適用於制造地板、門、窗扥產品。

熱處理木材表面呈現淺棕色至深褐色，顏色均勻柔和，色差較天然木材小，保持時間長，且表面光滑。可部分替代珍貴闊葉樹材，用於制造室內外家具。

高溫處理，木材變脆，彎曲強度和握釘力降低10%～30%，但壓縮強度、沖擊強度、表面硬度變化不大，常用作費結構材用途。

處理材的熱傳導性降低10%～30%，可適用桑拿間、浴室等場合。

與同類木材改性產品相比，熱處理木材還具有：①加工性能好，易刨、銑、鑽；膠合塗飾效果優於同類產品；②經過特殊的紫外線防護劑塗飾後，幾時長期戶外使用，仍可保持原有顏色；③能夠加工制作炭化木薄木，用於家具表面裝飾：④在保護劑中可添加各種天然顏料，滿足不同需要。

4 展望

木材熱處理作為一種新型的木材改性技術，在未來還需在以下幾個方面作進一步的探索。

1）擴大熱處理的木材樹種範圍。研究主要人工林木材對於熱處理工藝的適應性，尋找最佳工藝條件；探索利用低端木材模擬珍貴闊葉樹材顏色的技術，提高低端木材的附加值，擴大利用範圍。

2）在獲得鋸材熱處理成熟工藝的基礎上，將其工藝推廣至原木、膠合板等產品。產品應用由初級產品推廣到高端制品，例如：戶外地板、牆板、集裝箱材料、室內家具、浴室用具等。

3）建立我國的熱處理木材產品質量標准，明確評價指標，規範產品市場。同時，健全熱處理企業內部質量控制程序。

4）熱處理木材質量的無損檢測技術；研制便攜式測試設備，促進熱處理木材的規模化生產。