何金存, 張 妍, 周志芳, 王宏棣*, 王書文

(1.黑龍江省木材科學研究所，黑龍江哈爾濱 150081；2.哈爾濱松江雙象木業(yè)有限公司，黑龍江哈爾濱 150036)

?

地采暖用木質(zhì)地板尺寸穩(wěn)定性研究進展

何金存1, 張 妍1, 周志芳1, 王宏棣1*, 王書文2

(1.黑龍江省木材科學研究所，黑龍江哈爾濱 150081；2.哈爾濱松江雙象木業(yè)有限公司，黑龍江哈爾濱 150036)

摘要結(jié)合國內(nèi)研究現(xiàn)狀，分析地采暖用木地板存在的問題，提出改善地采暖用實木地板尺寸穩(wěn)定性的技術有表面密實化處理技術、高溫熱處理技術、乙酰化浸漬處理技術、面層涂飾防潮處理技術等，提高地采暖用實木復合地板尺寸穩(wěn)定性的技術有包覆處理技術、浸漬處理技術、面板熱處理技術等，并對地采暖用木質(zhì)地板的發(fā)展前景進行展望。

關鍵詞地采暖用木質(zhì)地板；尺寸穩(wěn)定性；研究現(xiàn)狀

Research Progress on Dimensional Stability of Wooden Floor for Heating

HE Jin-cun, ZHANG Yan, ZHOU Zhi-fang, WANG Hong-di*et al (Heilongjiang Institute of Wood Science, Harbin, Heilongjiang 150081)

AbstractAccording to the domestic research status, existing problems of wooden floor for heating were analyzed, technologies for perfecting the dimensional stability of solid wood flooring were proposed including surface densification processing technology, high temperature heat treatment, acetylation impregnation treatment, surface finishing dampproofing treatment; technologies for improving the dimensional stability of solid wood composite floor were also put forward, such as coating treatment, soaking treatment, panel heat treatment technology, the development prospect of wooden floor for heating was forecasted.

Key wordsWooden floor for heating; Dimensional stability; Research status

黑龍江省位于我國東北部，冬季溫度較低，供暖期長達7個月，冬季供暖問題受到人們普遍關注。常用采暖方式存在較多缺點，例如室內(nèi)溫差大、人體感知效果不佳和裝置占用室內(nèi)空間大等。地采暖是通過在地面下方鋪設的暖氣管道來采暖，使室內(nèi)溫度均勻，給人以腳暖頭涼的感覺，并且不占用室內(nèi)空間[1]。地采暖具有其他采暖方式不具備的優(yōu)勢，近年來在我國被越來越多地應用于建筑領域。地采暖用木質(zhì)地板也越來越受到人們的關注。目前市面上用于地采暖用的木質(zhì)地板有實木地板、實木復合地板和強化復合地板等產(chǎn)品。大部分家庭主要以實木地板和實木復合地板供地采暖用。以木材作為地采暖用材存在諸多缺點，其中最主要的是供暖期造成的溫濕度變化會使其產(chǎn)生干縮或濕脹變形，從而造成地板變形、翹曲及開裂。因此提高地采暖用木質(zhì)地板的尺寸穩(wěn)定性十分重要。目前科研人員對此進行了相關研究[2]。筆者結(jié)合國內(nèi)研究現(xiàn)狀，分析了地采暖用木質(zhì)地板存在的相關問題，提出了改善地采暖用木質(zhì)地板穩(wěn)定性的方法，以期促進地采暖用木質(zhì)地板行業(yè)健康有序發(fā)展。

1提高地采暖用實木地板尺寸穩(wěn)定性的技術研究

鋪裝方式、使用環(huán)境和人為因素是造成地采暖用實木地板出現(xiàn)各類問題的主要因素。解決這些問題的主要思路是提升地采暖用實木地板抵抗干縮濕脹的能力。目前研究的技術多樣，主要有表面密實化處理技術、高溫熱處理技術、乙?；n處理技術、面層涂飾防潮處理技術等。

1.1表面密實化處理技術國家一系列原木禁伐政策的實施，造成實木地板行業(yè)原材料緊缺、價格上漲。目前實木地板生產(chǎn)原料大量采用速生材，但速生材存在材質(zhì)松軟、硬度小、強度低等缺點。通過純物理方式對木材表層進行密實化增強技術處理，可以克服速生材的固有缺陷，提高速生材的表面硬度、尺寸穩(wěn)定性，改善木材色澤，延長木材的使用壽命，得到的壓縮木實木地板能完全替代珍貴硬闊葉材生產(chǎn)的實木地板。

表面密實化處理技術是將木材在180~230 ℃超高溫條件下進行壓縮處理，整個過程中不涉及任何化學藥劑的使用。相對于目前常用的低分子樹脂浸漬壓縮方法而言，該技術簡單易操作，具有節(jié)約成本、綠色環(huán)保的優(yōu)點。且采用高溫熱壓壓縮密實工藝對速生材進行壓縮，在大幅提升速生材密度、硬度、靜曲強度、彈性模量等力學性能的同時，通過控制壓縮處理過程中的溫度來提高壓縮木的穩(wěn)定性及耐腐耐候性等性能，得到的產(chǎn)品可廣泛應用于地采暖環(huán)境中[3]。

1.2高溫熱處理技術超高溫熱處理技術是以常壓過熱蒸汽作為保護介質(zhì)，采用頂風機型窯式熱處理設備，將木材放在超高溫的環(huán)境中進行長時間的熱解處理，可以減少木材組分中羥基濃度，從而降低木材吸濕特性和釋放內(nèi)應力，達到提升木材尺寸穩(wěn)定性能的目的，得到的產(chǎn)品可以滿足地采暖地板使用要求。同時，經(jīng)過處理的木地板材料耐腐性能得到很大的提高，產(chǎn)品還適用于戶外地板和園林景觀[4-5]。

一般在溫度為185～210 ℃條件下，通過高溫調(diào)濕技術將實木地板含水率控制在5%～9%，快速消除殘余應力，減小含水率偏差，使高溫熱處理實木地板含水率在相對濕度40%～80%范圍變化時幾乎保持不變，從而使高溫熱處理實木地板可以應用于地熱環(huán)境。通過調(diào)節(jié)熱處理溫度和時間，使早晚材區(qū)分不明顯的木材紋理變得清晰，光澤度大幅提高，有效提升普通木材的裝飾效果[6]。

1.3乙?；n處理技術乙?；n處理技術是采用罐式高壓浸漬技術對速生材(如楊木、杉木、輻射松、樟子松等)進行乙?；男蕴幚?。乙酸酐與木材中的羥基發(fā)生化學反應，木材中的羥基自由基經(jīng)過乙?；磻兂梢阴；鶊F。木材中的羥基自由基乙?；梢阴；鶊F后，木材吸水能力大幅降低，有效提升了木材的尺寸穩(wěn)定性。同時，樹脂在木材內(nèi)部得到固化，使木材密度和力學強度得到顯著提高，從而使以速生材生產(chǎn)的實木地板達到室內(nèi)使用要求[7-8]。

乙?；n處理后的木地板穩(wěn)定性好、力學強度大、強重比高、使用壽命長、實用范圍廣，可廣泛應用于地暖、戶外等，使實木地板多功能化，實現(xiàn)了實木地板從單一功能向多功能的轉(zhuǎn)變。另外，乙?；n木還可用于室內(nèi)外家具、建筑材料等領域。通過乙?；幚碓鰪娝偕牡牧W強度和尺寸穩(wěn)定性能，達到劣材優(yōu)用的目的，延長了速生木材使用壽命，節(jié)約了有限的木材資源，對木材工業(yè)的健康發(fā)展具有重要意義[9]。

1.4面層涂飾防潮處理技術面層涂飾防潮處理技術指的是在實木地板外表面涂飾一層防潮層，可以有效封閉底邊面層與外界傳導水分的通道，有效控制地板材料內(nèi)部的水分變化，減小環(huán)境濕度對地板穩(wěn)定性的影響。面層涂飾處理主要是保證地板所有面層完全封閉，從而保持地板尺寸穩(wěn)定性，滿足地采暖用木質(zhì)地板使用要求。

雖然面層涂飾防潮處理技術可以使實木地板應用于地采暖環(huán)境，但該技術還有一些不足，例如涂飾處理會掩蓋實木材料的天然品質(zhì)，使消費者無法確定地板材質(zhì)；地板基材內(nèi)部存在一定水分，在涂飾封閉處理之后，其內(nèi)部水分無法釋出，容易引起基材內(nèi)部產(chǎn)生內(nèi)應力，使得漆膜表面發(fā)生開裂、脫落等問題，且易導致地板發(fā)生霉變[10]。

2提高地采暖用實木復合地板尺寸穩(wěn)定性的技術研究

實木復合地板的結(jié)構(gòu)類似于膠合板結(jié)構(gòu)，相對收縮量較小，橫紋抗拉強度低，表板和底板的樹種和厚度均不相同，造成地板結(jié)構(gòu)不對稱，材料變形量不同，容易出現(xiàn)變形、開裂等問題。環(huán)境溫濕度發(fā)生變化時，面層材料產(chǎn)生干縮應力，會導致地板整體穩(wěn)定性能下降，故需要采取多種方法來提高實木復合地板的尺寸穩(wěn)定性。

2.1包覆處理技術實木復合地板尺寸會隨環(huán)境溫濕度的變化而改變，造成地板安裝使用后出現(xiàn)扒縫、拱起、變形等現(xiàn)象。通常使用噴漆、石蠟、鋁膜和固體粉末涂料對地板邊部進行封邊處理，其中噴漆和石蠟封邊是多層實木復合地板邊部處理常用方法。地板背部主要用油漆噴涂或使用鋁膜、軟木和紡織品等材料進行包覆處理，油漆噴涂是最常用的方式。國內(nèi)企業(yè)常采用涂飾和貼面等方式對地板四邊和背面進行包覆處理，提高其尺寸穩(wěn)定性，防止地板因吸濕或解吸而發(fā)生尺寸變化。

噴漆處理可以掩蓋部分基材缺陷，起到美化作用。噴漆或石蠟封邊2種處理技術對在高濕環(huán)境下長時間使用的實木復合地板起到的保護效果有限，因此最好采用平衡紙封底或涂飾2~3遍UV封閉底漆，達到封閉木材表面管孔的效果，同時配合邊部蠟封，可提高多層實木復合地板的尺寸穩(wěn)定性[11]。

2.2浸漬處理技術目前生產(chǎn)實木復合地板表板多選擇材性好的闊葉樹木材，如楓木、水曲柳、樺木和胡桃木等，而地板芯層和底層原材料多選用人工林速生材。一般情況下，材料性能差異容易導致地板出現(xiàn)變形、開裂等問題，而通過浸漬處理技術可以降低實木復合地板表板材料的吸水性和體積膨脹率，從而有效改善木材的尺寸穩(wěn)定性。低分子量水溶性樹脂(如酚醛樹脂、三聚氰胺樹脂、呋喃樹脂等)通過浸漬處理進入木材細胞壁，在加熱干燥和固化條件處理后，樹脂形成水不溶性聚合物，可防止水分進入木材，提高木材的尺寸穩(wěn)定性[12]。樹脂濃度對尺寸穩(wěn)定性的影響較為顯著，各項指標均隨著濃度的增加而增加，但增加到一定程度后，會停止增加甚至減小[13]。

2.3面板熱處理技術面板熱處理技術是通過高溫處理使實木復合地板面板中纖維素、半纖維素和木質(zhì)素發(fā)生熱解，熱解反應會減少木材中的親水基團，同時生成疏水基團，降低面板材料受外界環(huán)境濕度的影響，從而提高面板材料尺寸穩(wěn)定性，降低面板開裂率。

選用人工林木材(例如楊木等低密度材料)作為實木復合地板的表板時，需要對其進行熱處理改性，熱處理條件：溫度為200 ℃，處理時間為2 h，控制壓縮率為50%，使人工林木材也可用于實木復合地板生產(chǎn)加工，從而提升人工林木材附加值[14]。采用改性后的楊木木材作為表板生產(chǎn)的實木復合地板，其各項性能指標值均能滿足《實木復合地板國家標準GB/T 18103-2013》的要求。若選取白蠟木、柞木、香樟、荷木等作為實木復合地板的坯料，采用蒸汽熱處理方法，溫度為185 ℃，熱處理數(shù)小時，處理后的木材吸濕性降低，全干密度降低，可有效提高木材的尺寸穩(wěn)定性，但木材硬度會受處理時間影響，呈現(xiàn)先增后降的趨勢[15]。

3展望

我國地域特點決定60%以上人口需要在冬季采暖，部分地域冬季采暖期長達7個月，因此適用于地采暖用的木質(zhì)地板產(chǎn)業(yè)發(fā)展空間巨大。隨著技術的不斷成熟，地采暖用木質(zhì)地板的市場份額越來越大。預計在未來幾年，地熱采暖模式會因其節(jié)能、舒適、環(huán)保等特點而得到更多消費者的認可。

目前，對于實木地板和實木復合地板應用于地采暖環(huán)境的研究較多。未來可進一步根據(jù)影響地采暖用木質(zhì)地板尺寸穩(wěn)定性的問題，結(jié)合企業(yè)的實際生產(chǎn)經(jīng)驗，提出相應的改進措施，從而為相關企業(yè)改進生產(chǎn)工藝、提升產(chǎn)品質(zhì)量提供參考，達到促進地采暖用木質(zhì)地板行業(yè)健康有序發(fā)展的目的。

參考文獻

[1] 陳利軍.地板采暖系統(tǒng)的現(xiàn)狀與發(fā)展前景[J].無錫職業(yè)技術學院學報,2010(3):83-84.

[2] 王艷偉,孫偉圣,徐立,等.地采暖用實木地板的研究進展[J].林業(yè)機械與木工設備,2013(6):8-10.

[3] 涂登云,杜超,周橋芳,等.表層壓縮技術在楊木實木地板生產(chǎn)中的應用[J].木材工業(yè),2012(4):46-48，55.

[4] 丁濤,顧煉百,江寧.高溫熱處理實木地板的尺寸穩(wěn)定性[J].木材工業(yè),2008(6):37-39.

[5] 顧煉百,李濤,涂登云,等.超高溫熱處理實木地板的工藝及應用[J].木材工業(yè),2007(3):4-7.

[6] 劉彬.超高溫熱處理對柞木地板尺寸穩(wěn)定性的影響[J].廣東林業(yè)科技,2015(4):75-78.

[7] 郭洪武,劉毅,付展,等.乙?；幚韺φ磷铀赡静哪凸庑院蜔岱€(wěn)定性的影響[J].林業(yè)科學,2015(6):135-140.

[8] 柴宇博,劉君良,孫柏玲,等.無催化條件下乙酰化楊木的工藝與性能[J].木材工業(yè),2015(1):5-9.

[9] 顧煉百.木材改性技術發(fā)展現(xiàn)狀及應用前景[J].木材工業(yè),2012(3):1-6.

[10] 孫偉圣,姜俊,沈斌華,等.新型彈性漆面實木地板漆膜耐磨性的測試[J].木材工業(yè),2011(2):40-42.

[11] 于家豪,龍玲,徐建峰,等.包覆方式對木地板尺寸穩(wěn)定性的影響[J].木材工業(yè),2015(5):40-42.

[12] 李瑩瑩,陳興林,李偉然,等.提高多層實木復合地板尺寸穩(wěn)定性的方法[J].科技創(chuàng)新與應用,2015(14):54.

[13] 王曉琴,李黎.脲醛樹脂浸漬處理實木復合地板表板的尺寸穩(wěn)定性分析[J].木材加工機械,2010(3):29-34，14.

[14] 孫柏玲,高雅,程獻寶,等.防止三層實木復合地板面層開裂的措施[J].木材工業(yè),2015(1):49-51.

[15] 孫柏玲,高雅,程獻寶,等.柞木面板熱處理對三層實木復合地板質(zhì)量的影響[J].木材工業(yè),2015(2):49-51.

收稿日期2015-12-28

作者簡介何金存(1984- )，男，安徽懷寧人，副研究員，碩士，從事木材科學與技術研究。*通訊作者，研究員，博士，從事木基復合材料研究。

基金項目黑龍江省基本科研業(yè)務費項目(HCZ201403)。

中圖分類號S 781.62

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)03-200-02