99年度熱處理木材之製造與運用

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計畫名稱	99年度熱處理木材之製造與運用
研究類別	委託研究
計畫年度	99年
受委託機關	國立中興大學(負責人：蕭介夫校長)
計畫主持人	盧崑宗
計畫執行時間	99年06月-99年12月
研究經費	647仟元

計畫目標：
　　經由熱處理可減少木材收縮膨脹、提高木材尺寸安定性、降低木材平衡含水率、使木材具深色修飾性，進而提升防腐效能、增加木材耐久性，熱處理材可應用於室內裝潢建材、家具、戶外家具、蒸汽浴設施，地板、戶外休閒設施等各種用途。
研究成果：
　　本研究係以無使用化學藥劑之熱處理技術，擬改善木材尺寸安定性。試驗係利用炭化爐，通入N2，在升溫速率20℃/hr下，分二部分進行，第一部分為材料為20-30年生，厚度5 cm之柳杉（Cryptomeria japonica），探討不同熱處理溫度(130、160、190、220、250及280℃)，並持溫2 hr之熱處理對柳杉木材性質之影響；第二部分為材料為20-30年生之相思樹（Acacia confusa）木材加熱至190℃，並持溫3 hr進行熱處理，分析不同厚度(3、5及7 cm) 對相思樹木材性質之影響。分析項目包括質量損失、含水率、密度、色差值、粗糙度、尺寸安定性、表面硬度、靜曲強度、熱重量分析(TGA)及傅立葉紅外線光譜(FT-IR)分析。不同溫度熱處理柳杉木材試驗結果顯示，木材質量損失及色差值 (△E*)隨熱處理溫度提高而增加，而密度與含水率則明顯降低；表面粗糙度經熱處理後則較為平滑；抗收縮效能(ASE)與抗吸濕效能(MEE)隨熱處理溫度提高而有明顯之改善效果。熱處理材之表面硬度方面，以220℃處理之硬度值高於未處理材者，而以250℃以上熱處理者之硬度則明顯降低。
靜曲破壞係數(MOR)在190℃以上處理者，隨溫度增加而降低，但靜曲彈性係數（MOE）則以160℃處理者為最高。在熱重損失分析(TGA)結果顯示，未處理及250℃以下熱處理材均產生兩階段熱裂解，分別發生在溫度350℃及500℃左右，而280℃熱處理者僅在500℃有一階段熱裂解。而在FT-IR分析中，代表半纖維素及纖維素之pyranoid ring（A 898 /A 2900）、羰基化合物（A 1740 /A 2900）與羥基（A 3420 /A 2900）之相對強度值均較未處理材者為低，且有隨熱處理溫度升高而降低之趨勢，而代表木質素之A 1510 /A 2900相對強度隨熱處理溫度升高而增加。另外，在不同厚度相思樹木材熱處理試驗結果中，木材之ASE與MEE隨厚度減少而增加，並以厚度3cm熱處理者具有最佳尺寸安定性，且顏色最深﹔而硬度、MOR及MOE則隨厚度之減少而降低；TGA分析中，第一階段裂解溫度隨厚度減少而增加﹔FTIR分析結果中，代表半纖維素及纖維素之相對強度隨熱處理木材厚度減少而降低，而代表木質之相對強度則隨厚度減少而增加。綜合以上結果，柳杉及相思樹在厚度5 cm及190 ℃ 熱處理下，在熱處理材之尺寸安定性及機械強度可得最佳平衡。
對業務革新、創新之效益：
1. 熱處理技術是對環境友善之木材保存方法，可減少傳統方法對環境衝擊及對人體的危害。
2. 熱處理材可以增加木材尺寸安定性及防腐性能，可應用如一般木材之各種用途，屬合乎環保之綠建材。
3. 處理設備簡單，若可確定熱處理條件，可以快速商品化。
4. 可強化並擴大造林中小徑木之用途，提升林農造林意願，更可確保林業之永續經營。

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瀏覽人次:1772 最後更新日期:2016-06-06

計畫目標：

研究成果：

對業務革新、創新之效益：