壹般來說,木材的脫脂方法可以歸納如下。
5 1堿皂化法
堿皂化法是壹種脫脂方法,其原理是樹脂和堿能皂化成可溶性皂,隨木材中的水分排出。常用的堿有碳酸鈉(Na2 CO3)、碳酸鉀(K2CO3 H2O)和苛性鈉(NaOH)。壹般為了提高堿液的滲透性,采用高溫高壓蒸煮的方法。在脫脂改性過程中,壓力參數的選擇直接影響堿液進入板材的速度和深度,壓力與脫脂處理的時間和效果有關。壹般使用的壓力為1.47×1.05 ~ 1.96×1.05 Pa..堿液的濃度也影響溶液的擴散速度和極板的機械強度。濃度過低時,擴散速度低,進入板材的量和深度也小,影響脫脂效果和生產率;如果濃度過高,容易導致木材纖維的破壞,降低木材的強度。NaOH水溶液的濃度壹般控制在0.5% ~ 1%。因為松節油的軟化溫度在70℃左右,所以溫度大多控制在105 ~ 120℃之間。在壹定的溫度和壓力下,松節油隨水蒸氣蒸發,松香與氫氧化鈉反應生成水溶性松脂酸鈉,隨水從板材中排出。另壹方面,在高溫高壓堿液浸漬下,多糖溶解,半纖維素分解,木材中羥基減少,木質素比例相應增加,木材變形減少,幹縮和濕膨脹率也降低。但堿皂化處理後木材強度下降,堿處理後木材顏色加深。這種方法要求的設備是壹個圓柱形的蒸煮鍋,具有耐堿腐蝕和密封性能。鍋蓋可自動開合,煮鍋配有蒸汽管、水位計、溫度計、壓力表和安全閥。
5 2溶劑萃取法
溶劑幹燥:根據樹脂溶於有機溶劑的原理,利用水溶性有機溶劑,如丙酮,在木材表面循環,與木材接觸時將木材中的水分和樹脂等夾雜物浸出,使木材幹燥的同時除去大部分樹脂。如果木材的含水率降低到10% ~ 15%,可能需要多次回收1 2h和丙酮。因為大部分樹脂被除去,所以溶劑幹燥法可以防止樹脂從木材中滲出。共沸幹燥:利用不溶於水的溶劑(如四氯乙烯和三氯乙烯)作為熱交換介質來幹燥木材。熱能從液態溶劑傳遞到木材中,木材中水蒸氣的壓力增大,使水分向木材表面移動。水和溶劑混合同時沸騰,低於溶劑和水的沸點(共沸點)。若以三氯乙烯為溶劑,其松香平均可降低58.2%,松節油可降低72.8%。以上兩種溶劑萃取幹燥法的幹燥過程基本相似,將板材置於處理槽中,熱溶劑在處理槽中循環。水和溶劑從罐中排出,冷凝並分離。回收的溶劑被再次加熱並再次循環通過處理罐。幹燥後,將處理罐加熱或抽真空,以回收殘留在木材中的溶劑。對溶劑的要求是易回收、能耗低、回收率高,能滿足工業溶劑的壹般條件,即具有化學穩定性、無腐蝕、無毒、不燃不爆的特點。例如,苯-醇是壹種很好的溶劑。用於萃取含水量高的物料時,會與水混合形成苯-醇-水三元體系,回收時會產生恒沸點最低的三元組成。分離溶劑需要多塔共沸蒸餾,設備成本高,能耗大,不利於工業化生產。氯仿脫脂效果好,但有毒;石油醚和汽油醚雖然來源多,價格低,但易燃易爆。日本學者Kazuyoshi [6]認為,氨基脲不僅對花旗松有很好的脫脂效果,還能防止其變色。另外,溶劑幹燥的投資和回收成本較高,操作者必須具備壹定的化學知識。因此,上述方法在工業上很少使用。
5-3催化聚合
在壹定條件下,α和β-蒎烯會聚合形成黃色的粘性物質,固定或締合在木材中。如氯化鋁、氯化血紅素、漂白土等,經實驗證明是有效的。但是三氟化硼是最常用的。將三氟化硼的酒精溶液塗在板材表面時,樹脂中萜類化合物的組成會發生變化,α和β-蒎烯可轉化為粘稠、不流動、揮發性很小或不揮發的化合物。最好的效果是用2 6%三氟化硼溶液[1]塗樹脂表面,減少樹脂滲出。但這種方法只能對木材表面進行處理,木材中的萜烯不發生變化,仍向表層移動產生樹脂滲出,所以這種方法適用於幹燥後、木材塗裝前含水率較低的木材。
5 4高溫幹燥法
高溫幹燥被認為是壹種有效的脫脂方法。切赫[2]曾對紅松木材做過脫脂實驗。采用高溫幹燥法,平均松香和松節油分別減少27.4%和40,654,38±0%。若采用高溫幹燥和蒸汽處理,松香可降低3 0 1%,松節油可降低65 0%。這種方法主要是去除能溶解固體樹脂酸的松節油,因為松節油的沸點約為1.50 ~ 2.30℃,但若與水共存可降至1.000℃以下[3]。松節油在高溫下揮發,但在高溫蒸煮條件下,松節油的沸點降低。同時高溫汽蒸提高了木材的滲透性,能有效蒸發松節油成分,使處理後剩余的固體松香不會滲出。高溫蒸汽聯合幹燥是最有效、最實用的方法。它不需要增加任何設備,只需利用原有的幹燥窯,投資少,被許多企業采用。但也有人認為,經過高溫高濕後,幹燥後的馬尾松木材表面呈深灰色,無光澤,失去了原有的自然色澤,加工成產品後呈黃褐色。
5 5真空幹燥法
真空幹燥是將木材堆放在密閉容器中,在低於大氣壓的條件下進行幹燥,同時除去部分樹脂的方法。真空幹燥適用於滲透性好的木材。如果對滲透性差的落葉松木材單獨采用真空幹燥,是達不到預期效果的。真空幹燥的主要特點是幹燥速度比其他幹燥方式快得多。與其他幹燥方法相比,幹燥時間可縮短約25 ~ 1.2。日本內藤信二[4]采用高頻真空幹燥法對花旗松木材進行幹燥,被認為脫脂效果較好,且主要在幹燥初期。因為木材中的水分是在幹燥前期除去的,所以其脫脂效果也是在幹燥前期。長野中野[5]等人對落葉松木材進行蒸煮、真空和人工幹燥,認為蒸煮和真空處理的脫脂效果好,因為蒸煮增加了木材的滲透性。如果在蒸煮和真空處理後進行人工幹燥,脫脂效果更好,因為真空幹燥縮短了幹燥時間。但真空幹燥設備復雜,投資高,現有真空幹燥機的生產廠家都可以采用這種方法。壹般為了提高脫脂效果,往往結合兩種或兩種以上的脫脂方法,如藥液浸泡和蒸汽幹燥,蒸煮真空、蒸汽真空、壓力真空中化學藥品浸泡。各廠家可以根據工廠的實際情況選擇合適的方法。