美索吉他热处理木材的工艺与应用

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美索吉他热处理木材的工艺与应用

木材热处理是指在保护性气体环境中，在160～250℃温度下，对木材进行短期热解处理 一种环保型木材物理保护技术，可以改善木材的尺寸稳定性、耐久性和颜色。热处理后木材性质的改变状况，很大程度上取决于木材树种的不同和工艺条件的差异。通常将热处理木材称为深度炭化，以区别于普通干燥材、表面炭化木或进出口检疫中热处理除虫后的包装用板材。

近10年来，欧洲的荷兰、法国、德国和芬兰。已经实现了木材热处理技术的工业化应用。此外，日本、加拿大等国家和我国台湾地区，也对热处理木材进行了多方面的研究，并取得了一定成果。







1 热处理木材的特性和发展现状

热处理能够提高木材的尺寸稳定性，除去或缓释木材内应力，原因在于，半纤维素特别是多糖醛苷发生化学变化后，变成弱吸湿性单体；此外，纤维素分子链内羟基相互结合而构成氢键。

热处理提高木材防腐性能的可能原因是，热处理过程中，木材组分发生了改变，切断了菌类生存所需的营养物质来源；同时，含水率的降低抑制了菌类生长，使耐腐性得以提高。

而热处理木材颜色的变化，主要是由化合物变化，半纤维素、木素、某些抽提化合物的降解引起。






2 工艺解决方案

2.1 现有典型工艺

目前，欧洲国家已经建立了以下的5种典型的木材热处理工艺，并获得了相关专利。

1） 荷兰Plato工艺。在温度＞160℃、加压条件下，对饱水木材进行热处理；当木材干燥至含水率10%时，再在170～190℃，常压、无氧条件下固化。

2） 法国Retification工艺。在210℃以上，高氮且氧气含量＜5%的条件下，对含水率为12%的木材进行处理。

3） 法国LesBois工艺。生材干燥之后，利用木材中水分产生的蒸汽进行加热处理。

4） 德国热油处理工艺。在160℃以上进行热油浴。目前正在进行添加化学反应基团，将化学改性与热处理相结合的油处理试验。

5） 芬兰ThermoWood工艺。先对生材或者预干的木材进行干燥，然后进行蒸汽热处理。目前，已在商业上获得巨大突破，且应用最为广泛。

上述工艺是通过将氧气维持自较低水平，来避免木材在高温处理过程中着火。但处理周期长、能耗高，产品的质量参差不齐；特别是对温度和压力的控制要求较高，即便是1℃或0.4MPa之差，都可导致木材内裂的发生。





2.2 影响热处理效果的因素

1）设备类型 分为罐式和窑式2种。德国的Reulbach木材热油处理是将热油泵入封闭罐体，在木材周围实现高温循环。油的类型、加热温度、加热时间根据最终用途确定。倘若目标是获得最好的耐久性和达到预计的油载荷，则应在240℃处理锯材；若是为了获得最好的耐久性和最大强度，则应在220℃以上。

瑞典的工艺是以高温蒸汽作为保护气体，热处理干燥窑的设计和性质与普通锯材干燥窑相似。有蒸汽发生器产生的蒸汽，与材堆上方喷水装置中的水混合，经过电加热后，风送至材堆。通过改变空气流向，使木材干燥和热处理均匀。

2）原材料 最常用的热处理木材树种有：松木、云杉、桦木、欧洲白杨等。通常，用于防水结构的针叶树材处理程度较深；用于室内装修的阔叶树材则轻度处理，以确保颜色和表面质量。另外，密度高的树脂处理相对困难，热处理时容易开裂，力学性能降低。

松木在热处理中树脂会外流，易沾污设备；云杉的树节和年轮热处理后容易变松，造成刨光时年轮突出；桦木需要进行低温热处理，以避免板面扭曲；白杨经过热处理后研究不均匀，易发生劈裂。

3）锯解方式 对于针叶树材，采用年轮平行于表面的传统切削方式，容易引起年轮的剥落。如切削时，年轮与木材表面夹角＞45°，变形量则可减少，表面硬度增加，表现效果更佳。

4）加热介质 目前使用的加热介质包括：空气、水、油、水蒸气，也可利用木材自身蒸发水分作为加热介质。研究结果表明，在160℃条件下，经水蒸气热处理的木材，抗白蚁性能优于空气热处理木材。空气热处理和真空热处理相比，在处理温度和时间相同的条件下，前者处理后的试材亮点更小，色差更大。如采用天然植物油作为加热介质，耐热能力应达到230℃，否则，处理过程中，木材分解产生的物质会沉积到油中，使油的颜色加深并变稠。

5）温度和时间 热处理的温度过低（60℃），不能有效提高木材的耐腐性。在一定范围内，热处理温度的升高可以提高木材的耐腐性。研究表明，经过180℃处理的木材具有一定的耐腐性，但是在长期使用过程中，仍会产生一定程度的腐朽。

通常根据产品的终端用途确定热处理时间。研究表明，4h处理的木材，其吸湿性能优于2h处理。





2.3 工艺重点

1） 初含水率控制在10%～15%，过高会延长干燥时间；过低则会增加内裂的产生；

2） 在升温、降温阶段，木材内外部的温度宜保持在5℃左右，可以有效减少开裂；

3） 用去髓心板处理效果更为理想

4） 采用温和干燥基准进行前期干燥，并在干燥第2阶段前1h内控制颜色变化，使颜色达到预期要求。而以往的技术无法通过控制温度和时间，来控制颜色，同时满足尺寸稳定性、耐腐性和强度的要求。

5） 缩短高温热处理时间，避免或减弱因纤维素发生降解而引起木材强度和硬度的明显降低；

6） 干燥第2阶段是压力峰值阶段，也是内裂发生的敏感期和质量控制关键阶段。通过严格控制此阶段的时间和蒸汽压力，比传统的含水率控制和高温热处理阶段控制更为有效合理；

7） 调节封闭罐内的pH值。热处理过程中，酸的形成直接影响到整个系统的pH值、设备使用寿命，及产品力学性质、色度和明度。加入适量碱性缓冲溶液，延缓降解反应，可避免引起木材力学性能和色度的降低，同时改善产品的多项性能指标。




3 热处理木材的应用前景

3.1 环保优势

在欧洲，CTBA（木材与家具技术中心）根据EN84对云杉的测试结果显示，热处理云杉的沥出物不含有毒物质，本身也是环保产品。在医疗上可作为骨科材料的代用品。

热处理后的工业废水包含：乙酸、酮、二苯基甲烷、萜烯、脂肪、蜡、苯酚等，通过燃烧、溶解、萃取等方法进行处理，可以达到国家环保相关排放标准。热处理1m3 的云杉，最大可沥出100～130g/m3的乙酸和20～40kg/m3的其他不同的化合物。

3.2 性能优势

热处理木材具有防腐防虫功能，使用寿命延长，使用性能大大提高，如吸水性、吸湿膨胀性下降，尺寸稳定性提高，其制品几乎不变形、不开裂，特别适用于制造地板、门、窗扥产品。

热处理木材表面呈现浅棕色至深褐色，颜色均匀柔和，色差较天然木材小，保持时间长，且表面光滑。可部分替代珍贵阔叶树材，用于制造室内外家具。

高温处理，木材变脆，弯曲强度和握钉力降低10%～30%，但压缩强度、冲击强度、表面硬度变化不大，常用作费结构材用途。

处理材的热传导性降低10%～30%，可适用桑拿间、浴室等场合。

与同类木材改性产品相比，热处理木材还具有：①加工性能好，易刨、铣、钻；胶合涂饰效果优于同类产品；②经过特殊的紫外线防护剂涂饰后，几时长期户外使用，仍可保持原有颜色；③能够加工制作炭化木薄木，用于家具表面装饰：④在保护剂中可添加各种天然颜料，满足不同需要。



4 展望

木材热处理作为一种新型的木材改性技术，在未来还需在以下几个方面作进一步的探索。

1）扩大热处理的木材树种范围。研究主要人工林木材对于热处理工艺的适应性，寻找最佳工艺条件；探索利用低端木材模拟珍贵阔叶树材颜色的技术，提高低端木材的附加值，扩大利用范围。

2）在获得锯材热处理成熟工艺的基础上，将其工艺推广至原木、胶合板等产品。产品应用由初级产品推广到高端制品，例如：户外地板、墙板、集装箱材料、室内家具、浴室用具等。

3）建立我国的热处理木材产品质量标准，明确评价指标，规范产品市场。同时，健全热处理企业内部质量控制程序。

4）热处理木材质量的无损检测技术；研制便携式测试设备，促进热处理木材的规模化生产。






精工美索吉他全称：
Mesopotamia 美索不达米亚
美索乐器旗下品牌
以生产中高端吉他为主 ，国内首款热处理制琴，打破欧美国家技术垄断

美索吉他简介
精工美索吉他全称：
Mesopotamia 美索不达米亚
美索乐器旗下品牌
以生产中高端吉他为主 ，国内首款热处理制琴，打破欧美国家技术垄断

2012年  Mesopotamia 商标注册
2013年  Mesopotamia 商标公告
2014年  木料储备•木吉他部件加工
2015年  热处理设备操控与数据测试分析
2016年  热处理设备改造升级•自主桶型研发及声音测试
2017年 10月上海国际乐器展 推出国内首款热处理吉他
2017年 10月与音乐人指弹大毛推出《指弹入门》视频教程
2018年 1月与Guitar CIA 建立合作关系
2018年 3月推出美索加振吉他
2018年 4月与吉他世界网建立合作关系
2018年 5月北京乐器展•音乐人CJ LI现场演绎美索吉他
2018年 8月吉他中国2018蘑菇音乐（国际）夏令营赞助商
2018年 8月吉他中国（潇湘）国际吉他文化艺术节赞助商
2018年 9月签约马来西亚指弹天才 Melvyn • 梅尔文为精工美索吉他品牌代言人
2018年 9月美索吉他Melvyn•梅尔文中国音乐之旅巡演（大连、西安、惠州、上海）
2018年 10月上海国际乐器•展推出自主专利—复合檀木镂空音梁
2018年 10月上海国际乐器展•精工美索吉他指弹盛宴— Melvyn•梅尔文、Hikaru Tanimoto •谷本光、何康、Casper Esmann、大毛现场演绎
2018年 10月吉他中国18周年庆典赞助商
2019年 7月荆州市吉他大赛赞助商
2019年 7月吉他中国2019蘑菇音乐（国际）夏令营赞助商
2019年 7月指弹中国啄木鸟原声吉他音乐节赞助商
2019年 7月荣获亚洲原声吉他论坛•最佳原声吉他品牌奖•美国演奏家Richard Smith 颁奖
2019年 10月上海国际乐器展•复合镂空音梁技术展示（外观专利号：ZL 2019 3 0138671.8  实用技术专利号：201921015093.X）、琴颈MNT连接方式展示
2020年 3月指弹中国第一届网红“土味指弹”改编大赛独家赞助商
   
名字由来：
美索不达米亚文明(Mesopotamia Civilization)，又称两河流域文明，是指在底格里斯河和幼发拉底河两河流域之间的美索不达米亚平原 ，是人类文明的摇篮，人类音乐的起源地，美索不达米亚平原的鲁特琴也是吉他的起源之一
设计灵感：
美索吉他琴体镶嵌设计灵感来源于 距今4500年前美索不达米亚地区王室的头饰