1. 研究目的与意义
柏木，柏木属乔木，中国栽培柏木历史悠久木材为有脂材，材质优良，纹直，结构细，耐腐，是建筑、车船、桥梁、家具和器具等用材。柏木为中国特有树种，分布很广，产于浙江、福建、江西、湖南、湖北西部、四川北部及西部，以四川、湖北西部、贵州栽培最多，生长旺盛；江苏南京等地有栽培。
柏木是珍贵用材树种，主要用于高档家具、办公和住宅的高档装饰、木制工艺品加工等，与石油一样皆是紧缺的国家战略资源。是一种多功能高效益的树种，柏木不仅是在用材林、生态景观建设中，适宜选用的优良树种；而且柏木是全树可予利用的树种。还可提制丰富的化学产品，综合利用的经济价值很高。柏木的枝叶、树干、根蔸都可提炼精制柏木油，柏油可作多种化工产品，树根提炼柏木油后的碎木，经粉碎成粉后作为香料，出口东南亚，经济价值高。
但是,柏木富含松脂,其中液体的松节油具有挥发性,加工成成品后,容易挥发出来,溶解在其中的树脂酸也会随之渗出,污染木材表面,影响木材的后期加工。这使柏木的应用受到限制,难以在家具及装饰行业广泛应用。为了拓宽柏木的应用范围,充分利用木材资源,缓解我国木材资源匾乏的危机,柏木的脱脂技术研究就具有很重要的现实意义。
2. 国内外研究现状分析
柏木树干通直,纹理美观,色泽柔和,可采资源丰富,价格低[1],径级也普遍在20cm以上,是胶合板生产和实木制品的理想用材。但由于柏木富含松脂,胶合性能和色泽稳定性差,特别是长期使用过程中,松脂会缓慢透出,严重影响使用和装饰效果,阻碍了胶合板和实木制品生产的发展。为了解决这一矛盾,改良柏木材性,提高柏木的使用价值和商业价值,西方国家20世纪50年代开始研究柏木的化学性质、柏树的结疤和涂层对耐久性的影响以及加工处理办法。各种柏木由于其材性、松脂含量以及内含物的不同,脱脂方法稍有差异,一般来看柏木的脱脂方法可以归纳以下几种[2]。 1）碱液皂化法 碱液皂化法是根据松脂与碱可以皂化成可溶性皂,并随着木材中的水分排出的原理而进行脱脂的方法。常用的碱有碳酸钠(NaCO3)、碳酸钾(KZCO3)、氢氧化钠（NaOH）。但碱液皂化法使处理木材的强度有所下降,碱液处理后木材的颜色有所加深。该法对设备的要求是能耐碱液腐蚀的、具有密封性能的圆柱形蒸煮罐,罐盖口能自动开启、关闭,蒸煮罐设有蒸气管、水位计、温度计、压力表、安全阀等。碱液皂化法还可以采用常压蒸煮工艺下对柏木进行脱脂处理,设备设施简单,但生产效率相对较低。 2）溶剂萃取法 溶剂干燥:根据松脂溶于有机溶剂的原理,用能溶于水的有机溶剂(如丙酮)循环流过木材表面,在与木材相遇时将木材中的水分和松脂等内含物抽提出来.从而在木材干燥的同时排出大部分树脂。对溶剂的要求是回收容易,能耗低,回收率高,且能满足工业溶剂的不变条件,还具有化学稳定性、不腐蚀、无毒、不燃、不爆等特点。由于溶剂干燥设备和溶剂投资和回收费都很高,而且对操作人员要具备一定的化学知识,因此,工业上应用较少。 3）催化聚合法 在一定条件下,α和β蒎烯会产生聚合,形成黄色的粘性物质,长期固定或缔合在木材内。如氯化铝、氯化血红素、漂白土,经过试验证明是非常有效的。但是这种方法只能对木材表面进行处理,木材内部的旅烯没有发生任何变化,依然会向表层移动而产生树脂的渗出,因此这种方法适合于低含水率的木材,在木材涂饰之前进行处理,效果较好。 4）高温干燥法(高温汽蒸法) 高温干燥法被认为是一种比较有效的脱脂方法,cech曾经做过红松木材的脱脂试验,采用高温干燥方法使松香平均减少27.4%,松节油可减少65.0%。用这种方法主要是除去能溶解固体的树脂酸的松节油,因为松节油的沸点大致是150一230℃,但是如果与水共存则可降低到100℃以下。松节油在高温下挥发,而在高温汽蒸的条件下使松节油的沸点降低,同时高温气蒸提高了木材的渗透性,能有效地蒸发松节油成份,处理后剩下的固体松香便不会向外渗出。高温加蒸汽的联合干燥是最有效的实用方法,它只用原有的干燥窑,不需要增加任何设备,因此投资少,被许多企业广泛采用。但是有人认为经过高温高湿的作用,干燥后的马尾松木材表面颜色暗淡,失去原有的天然的材色,加工成制品后呈黄褐色。 5）真空干燥法 真空干燥法是把木材堆放在密闭容器内,在低于大气压力的条件下,进行干燥的同时除去部分树脂的方法。真空干燥适合于透气性好的木材,若对渗透性差的落叶松木材单独采用真空干燥法,不能取得预期的效果。 |
6）酸性脱脂 松脂主要由固体的树脂酸和液体的萜烯类两部分组成,即松脂的主要成分是单萜烃、单萜醇等，其中树脂酸约占酸分的90%,脂肪酸为酸分的9%～10%,所以松脂的化学性质主要表现为松节油和松香的化学性质。根据松脂中的双键和环易发生多种反应的特点,利用一些易与松脂发生反应的盐(如次氯酸钠)在某些酸的催化作用下使松脂的分子量降低或羧基增加,这样不仅使松脂易皂化、溶于水,而且还可以使松木避免碱污染和增加木材的渗透性。为了提高脱脂效果,前五种脱脂方法常常采用两种或两种以上的脱脂方法相结合,但生产厂家在实际应用中并不理想。而第六种酸性脱脂方法在几个企业中应用,均表现脱脂效果比较满意,甚至比国外脱脂技术还要理想[3-7]。 |
3. 研究的基本内容与计划
内容：
汽蒸脱脂：
试验选用柏木材中样,先锯制含水率试片,测汽蒸处理前试样的含水率,封端头以模拟长板,然后在选择的六个时间水平(3h、6h、9h)上进行试验,。鉴于常压便于操作,利于工业化生产,汽蒸处理在常压下进行,干球温度100℃,湿球温度99.5℃,即相对湿度约为100%。
4. 研究创新点
1）随着人们生活质量水平的提高，对木产品的质量要求越来越高，脱脂技术作为一个比较新兴的技术，对木材材性的提高可以很有效的提高木产品的品质。
2）目前国内外对松木的脱脂干燥研究比较普遍，对柏木的研究非常少有，本文对柏木的脱脂干燥做了相当广的实验研究。
