林业工程学报，２０２１，６（１）：１３－２０ＪｏｕｒｎａｌｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ＤＯＩ：１０．１３３６０／ｊ．ｉｓｓｎ．２０９６－１３５９．２０２００１０３６
收稿日期：２０２０－０１－２２㊀㊀㊀㊀修回日期：２０２０－０７－１８基金项目：国家自然科学基金面上项目（３１７７０６０１）㊂
作者简介：涂登云，男，副教授，研究方向为木材干燥㊁木材改性㊂Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｔｕｄｅｎｇｙｕｎ＠ｓｃａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
木材压缩改性技术研究进展
涂登云，陈川富，周桥芳，欧荣贤，王先菊
（华南农业大学材料与能源学院，广州５１０６４２）
摘㊀要：为改善速生材自身固有的缺陷，提升其利用价值，需对速生材进行强化改性处理㊂木材压缩改性技术作为一种木材物理强化改性方法，具有生产效率高㊁无化学污染和易于产业化生产等优点，是扩展速生材应用范围最具潜在商业价值的木材改性技术之一，已成为木材改性研究领域的前沿和热点㊂笔者在广泛阅读文献的基础上，对木材压缩强化改性方面的代表性成果进行了梳理和总结，主要从木材压缩改性类别㊁木材软化㊁压缩木定型㊁木材压缩工艺㊁压缩木材性能及应用等方面进行了深入广泛的论述㊂最后，基于木材压缩改性的应用现状，对压缩改性技术研究中存在的问题以及未来发展趋势进行了分析展望㊂木材压缩改性技术有必要在高效型木材压缩改性技术开发㊁复合型木材压缩改性技术开发和森林⁃压缩木价值链评估方面取得突破，这些突破对推动木材压缩改性技术向商业化发展以及实现压缩木的高附加值利用具有重大意义
㊂关键词：木材压缩；木材软化；木材改性；压缩工艺；压缩木材性能中图分类号：Ｓ７８１．７㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀㊀㊀开放科学（资源服务）标识码（ＯＳＩＤ）：
文章编号：２０９６－１３５９（２０２１）０１－００１３－０８
Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｔｈｅｒｍｏ⁃ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｆｏｒｗｏｏｄｐｒｏｄｕｃｔｓ
ＴＵＤｅｎｇｙｕｎ，ＣＨＥＮＣｈｕａｎｆｕ，ＺＨＯＵＱｉａｏｆａｎｇ，ＯＵＲｏｎｇｘｉａｎ，ＷＡＮＧＸｉａｎｊｕ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓａｎｄＥｎｅｒｇｙ，ＳｏｕｔｈＣｈｉｎａＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｇｕａｎｇｚｈｏｕ５１０６４２，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ，ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｆａｓｔ⁃ｇｒｏｗｉｎｇｗｏｏｄｈａｓｇｒａｄｕａｌｌｙｂｅｃｏｍｅｔｈｅｏｎｌｙｗａｙｆｏｒｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｆｏｒｅｓｔｒｙｅｃｏｎｏｍｙａｎｄｔｈｅｆｕｒｎｉｔｕｒｅｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｆａｓｔ⁃ｇｒｏｗｉｎｇｗｏｏｄｓｐｅｃｉ
ｅｓ，ｓｕｃｈａｓｐｏｐｌａｒ，ｅｕｃａ⁃ｌｙｐｔｕｓ，Ｃｈｉｎａｆｉｒ，ａｎｄＳｃｏｔｓｐｉｎｅ，ｈａｖｅｂｅｃｏｍｅｐｒｏｍｉｓｉｎｇａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓｉｎｔｈｅｗｏｏｄｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｕｎｄｅｓｉｒａｂｌｅｉｎｈｅｒｅｎｔｄｉｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｆａｓｔ⁃ｇｒｏｗｉｎｇｗｏｏｄ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｌｏｏｓｅｔｅｘｔｕｒｅ，ｉｎｆｅｒｉｏｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｎｄｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ，ｒｅｓｕｌｔｅｄｉｎａｌｏｗｄｅｇｒｅｅｏｆｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎａｓｖａｌｕｅ⁃ａｄｄｅｄｓｏｌｉｄｗｏｏｄｐｒｏｄｕｃｔｓ，ｗｈｉｃｈｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙｌｉｍｉｔｉｔｓｓｃｏｐｅｏｆａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ．Ｃｏｎｓｅｑｕｅｎｔｌｙ，ｉｔｉｓｄｅｆｉｎｉｔｅｌｙｎｅｃｅｓｓａｒｙａｎｄｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｆａｓｔ⁃ｇｒｏｗｉｎｇｗｏｏｄｗｉｔｈｉｎｆｅｒｉｏｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｉｎｓｔａｂｉｌｉｔｙ．Ｔｏｏｖｅｒｃｏｍｅｔｈｅｄｒａｗｂａｃｋｓｏｆｔｈｅｆａｓｔ⁃ｇｒｏｗｉｎｇｗｏｏｄａｎｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｉｔｓｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｖａｌｕｅ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｈａｖｅｂｅｅｎｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ，ｍａｉｎｌｙｉｎｃｌｕｄｉｎｇｔｈｅｒｍｏ⁃ｈｙｄｒｏｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅｒｍｏ⁃ｈｙｄｒｏ⁃ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｍｏ⁃ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｃ
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ｌｏｐｍｅｎｔｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓａｒｅｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．Ｔｈｅｔｈｅｒｍｏ⁃ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓｈｏｕｌｄｂｅｆｕｒｔｈｅｒｄｅｖｅｌｏｐｅｄｉｎａｓｐｅｃｔｓｗｉｔｈｈｉｇｈ⁃ｅｆｆｉ⁃ｃｉｅｎｃｙａｎｄｍｕｌｔｉ⁃ｆｕｎｃｔｉｏｎ，ａｎｄｔｈｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｎａｌｙｓｉｓｏｆｔｈｅｖａｌｕｅｃｈａｉｎｆｒｏｍｆｏｒｅｓｔｔｏｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄｗｏｏｄｓｈｏｕｌｄａｌｓｏｂｅｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄ．Ｔｈｉｓｗｉｌｌｂｅｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｐｒｏｍｏｔｅｔｈｅｃｏｍｍｅｒｃｉａｌｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｔｈｅｒｍｏ⁃ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｃｏｍ⁃ｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅａｎｄｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｈｉｇｈｖａｌｕｅ⁃ａｄｄｅｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄｗｏｏｄ．Ｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄｗｏｏｄｗｉｔｈｅｘｃｅｌ⁃ｌｅｎｔｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｇｏｏｄｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｔａｂｉｌｉｔｙｃａｎｂｅｕｓｅｄａｓｆｌｏｏｒｉｎｇ，ｆｕｒｎｉｔｕｒｅｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，ｗｏｏｄｅｎｃｒａｆｔｓ，ａｎｄ
林业工程学报第６卷ｔｈｅｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄｗｏｏｄｂｌｏｃｋｓｃａｎａｌｓｏｂｅｕｓｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｏｆｇｌｕｌａｍｂｅａｍｓ．Ｉｔｉｓｅｘｐｅｃｔｅｄｔｈａｔｔｈｉｓｒｅｖｉｅｗａｒｔｉｃｌｅｃａｎｐｒｏｖｉｄｅｓｏｍｅｉｎｓｐｉｒａｔｉｏｎｓｆｏｒｔｈｅｗｏｏｄｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｏｏｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ；ｗｏｏｄｓｏｆｔｅｎｉｎｇ；ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ；ｗｏｏｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｐｒｏｃｅｓｓ；ｃｏｍｐｒｅｓｓｅｄｗｏｏｄｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
㊀㊀为适应木材加工产业的快速发展态势，人工林速生材的应用逐渐成为我国林业经济发展和家具产业发展的必由之路㊂我国人工林速生材主要包括杨木㊁杉木和松木，其显著特点是蓄积量大和分布广㊂然而，因其材质疏松㊁力学强度低㊁尺寸稳定性差，实木化高值利用的程度并不高，极大地限制了其应用范围㊂为实现软质速生材的实木化高值利用，木材强化改性成为人工林木材综合高效利用技术的研究热点㊂木材压缩改性技术作为一种木材物理强化改性方法，具有无化学污染㊁易于产业化生产等优势，压缩木具有环保㊁强重比高㊁木材原生态利用及环境使用特性良好等优点，可广泛应用于家具㊁地板㊁室内装饰㊁木结构等领域㊂
木材压缩改性是对木材进行前期热软化处理，然后在不破坏细胞壁结构的条件下，采用机械压缩法减小木材细胞腔体体积，以提高木材密度㊁改善木材材性的一种物理改性技术㊂木材压缩改性技术最早出现于２０世纪３０年代的美国㊁德国和苏联，我国的压缩木技术始于２０世纪５０年代末和６０年代初，印度始于７０年代㊂２０世纪９０年代后，为提高人工林速生材的材性，拓宽速生材的应用范围，木材压缩改性技术得到了众多科研工作者及产业界的重视［１］㊂发展至今，木材压缩改性技术已趋于成熟，形成了完备的技术体系㊂
交警手势笔者在前人所做研究工作的基础上，从木材压缩改性类别㊁木材软化㊁压缩木定型㊁木材压缩工艺㊁压缩木材性能及应用等方面进行广泛论述，以期为后续研究工作提供参考和借鉴㊂
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１㊀木材压缩改性技术类别
依据木材压缩改性时木材所处环境不同，可分为封闭式和开放式压缩改性技术㊂封闭式压缩改性技术是将木材置于封闭处理罐体中，采用高温高压蒸汽软化处理后，再利用机械压缩和高温定型处理，实现木材压缩强化的改性目的㊂该方法的处理全过程均在同一设备中完成，具有操作工序少㊁处理材压缩回弹小的优点，但对设备要求高且生产效率较低［２］㊂开放式压缩改性技术是木材在大气环境下，采用热机械设备对木材进行软化㊁压缩和高温定型，实现木材压缩强化的改性方法㊂该方法的处理过程均在同一设备中完成，具有设备投资成本低㊁生产效率高的优势，但处理材的压缩回弹较大［３］㊂
依据木材压缩改性时热压形式的不同，可分为平压和辊压压缩改性技术㊂平压压缩改性是将木材放置在热压机的热平板之间，通过热平板热量和机械力的共同作用实现木材压缩强化的改性技术㊂根据热压机的轴数不同，平压压缩改性技术又可分为单轴平压法和多轴平压法㊂在多轴平压法中，一种是双轴方向施压使木材压缩形变制得方材，称之为压缩整形木［４］㊂辊压法是木材从两个金属热压辊间通过，迫使木材表层逐渐压缩形变的处理技术［５］，适用于表层压缩木的制造㊂
根据木材压缩改性时木材被压缩程度的不同，可分为整体和层状压缩改性技术，二者同属于单轴压缩改性方法㊂整体压缩法是将木材置于热压机中，整体软化后在一定压缩率下实现木材整体压缩强化的改性技术㊂该方法所制得的压缩木沿压缩方向上木材的密度分布较均匀［６］㊂层状压缩法是对木材的表层或芯层进行热湿软化，通过控制压缩层位置和厚度制备层状压缩木的改性技术㊂采用该方法可制得单侧表层压缩木［７－８］㊁双侧表层压缩木［９］和层状压缩木［１０］㊂
２㊀木材软化研究进展
２．１ 木材软化原理
在木材压缩改性之前，需对木材进行充分的软化处理，促使木材内部相邻纤丝间㊁微纤丝间和微晶间产生相对滑移，且滑移的位置可被固定，从而减少压缩时所需要的压力，亦可在一定程度上保持被压缩层细胞壁的完整性㊂为实现木材软化，可使用化学药剂（如氨水）浸渍法使木质素㊁半纤维素和纤维素的非结晶区的体积膨胀，增大分子链段之间的自由体积空间，进而提高木材的塑性［１１］㊂同样，水作为极性分子进入木材细胞壁后，也可以与纤维素的非结晶区㊁半纤维素中的羟基形成新的氢键结合，从而使分子链之间的距离增大㊂特别是当木材含水率达到纤维饱和点时，分子链段间的自由体积膨胀至最大，是木材压缩的最佳状态［１２］㊂值得注意的是，如果分子间的振动不够，即分子热运
４１荒的成语
㊀第１期涂登云，等：木材压缩改性技术研究进展
动的能量不足，即使具备足够的自由体积空间，也无法完全改善木材的塑性㊂因此，只有能量和增塑剂共同作用于木材时，才能有效提高木材的塑化特性，进而提高木材的压缩性能㊂
２．２ 木材软化方法
木材软化方法可分为化学软化法和物理软化法㊂化学软化法所使用的化学药剂主要包括液态氨㊁氨水㊁气态氨㊁亚胺㊁碱液㊁尿素和单宁酸等，其中氨类药剂对木材的软化效果最佳［１１］㊂物理软化法则是利用水分子对纤维素的非结晶区㊁半纤维素和木质素的润胀作用，以及在热量的协同作用下，使得细胞壁分子链获得足够的能量而产生剧烈运动，达到木材软化的目的㊂相比于化学软化法，物理软化法由于未添加化学药剂，具有环保㊁工艺简单和成本较低等优点，更具有潜在的商业化应用前景㊂依据加热介质的不同，物理软化法可分为热压板加热软化法㊁蒸汽加热软化法和高频㊁微波加热软化法㊂Ｔｕ等［６］采用热压板加热软化法对低含水率的杨木进行软化处理后，经过机械压缩制得整体压缩木，此种软化方法处理全过程均在热压机中进行，具有工艺简单㊁处理能耗低等优势㊂井上雅文等［４］利用封闭式木材压缩改性技术，首先采用蒸汽加热软化法对木材进行软化处理，然后沿木材径向压缩制得整体压缩木㊂刘一星等［１３］将原木置于密闭高温高压处理罐体中，采用高温高压
蒸汽对其进行软化处理，而后经过双轴压缩制得整形压缩木㊂由于高温蒸汽的作用，木材软化充分，但此种软化方法对设备要求高，操作㊁管理复杂，在工业化应用领域受到一定限制㊂采用高频加热法和微波加热法亦可实现木材的充分软化［１４－１５］，但前提是木材的初始含水率不能低于３０％，因此，针对低含水率的木材需要进行增湿处理㊂此种木材软化方法所具有的优势是软化效率高㊁软化层位置可控，但设备投资成本也相对较高㊂
３㊀压缩木定型研究进展
木材经过软化⁃机械压缩，压缩层内部存在残余压缩应力，如若在压缩应力没有释放的情况下解除压缩荷载，极易造成压缩层形变的恢复［１６－１７］㊂虽然制得的压缩木在低湿度环境中会保持较高的稳定性，但在湿热交替变化的环境条件下，压缩木会发生部分或全部回弹［１８］㊂因此，在压缩木制备过程中实现压缩层形变的固定具有极大的挑战性㊂目前，固定压缩木形变的方法主要包括物理定型法和化学定型法㊂授权书怎么写
物理定型方法是在没有外来化学物质添加的
条件下，仅依靠热湿作用，促使木材的细胞壁化学
组分发生软化及部分半纤维素的热降解，半纤维素
和纤维素分子链段之间相互靠近形成新的氢键结
合，实现细胞壁的定型［１９］；而部分半纤维的热降解亦可导致木质素和纤维素之间的连接松弛［２０］，促使压缩应力释放，实现细胞腔变形的定型㊂依据加
热介质不同，物理定型法可分为热压板定型法㊁热
云成语接龙处理定型法㊁高温高压蒸汽定型法和高频微波加热
定型法㊂邬飞宇等［２１］㊁Ｂａｏ等［２２］采用热压法对木材进行密实化处理，而后原位升温对压缩木进行热处理，所制得的压缩木热处理材呈现出较低的吸湿性及较高的尺寸稳定性㊂由于木材的压缩密实化和定型均在同一设备中完成，处理工艺简单，是有望普及的压缩木定型方法㊂以高温湿空气［２３］或常压过热蒸汽［２０，２４］为介质的热处理定型法亦可显著降低压缩木的弹性恢复率，提高压缩木的尺寸稳定性㊂杜超等［２５］首先采用常压过热蒸汽对杨木进行热处理，而后进行压缩密实化，结果表明处理材的吸水厚度膨胀率为１３．９％，弦向尺寸稳定性增加了４６％㊂相比于高温热处理定型法，以高温饱和蒸汽和带压过热蒸汽为介质的高温高压定型法对压缩木的定型效果较好［２６－２７］，处理时间较短，但由于蒸汽压力的存在，此种定型方法对处理设备的要求较高㊂采用高频㊁微波加热方式亦可对压缩木进行定型处理，其作用原理主要是在电磁波的作用下，木材内部具有正负极性的偶极子产生剧烈运动，从而实现被加热物体的自身发热［２８］，相比于高温高
压蒸汽处理法，该方法具有加热速度快㊁处理时间短㊁适用于大断面尺寸的压缩木定型处理等优点［２９］㊂化学定型方法是向木材中添加化学物质，使木材分子形成新的连接方式或使木材内部形成凝聚结构或使压缩木材内部形成憎水基团，实现压缩木的定型㊂依据所使用的化学物质的不同，化学定型法可分为树脂处理法和交联化反应处理法㊂树脂处理法是采用低分子量的树脂溶液对木材进行浸渍处理，待树脂浸渍入木材细胞腔，结合热机械压缩改性处理，实现树脂的热固化以胶结木材压缩后的相邻细胞壁，从而抑制压缩层的吸湿弹性恢复，实现细胞腔形变的固定［３０］㊂Ｇａｂｒｉｅｌｌｉ等［３１］㊁柴宇博等［３２］采用不同的浸渍方法（常压浸渍㊁真空浸渍和真空加压浸渍）和各类树脂对木材进行浸渍处理，而后压缩制得压缩木，研究结果表明，压缩木的弹性恢复率显著降低，部分细胞腔形变甚至完全被固定㊂Ｐｆｒｉｅｍ等［３３］用糠醇和马来酸酐混合溶液以
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林业工程学报第６卷
真空和加压浸渍的方式对山毛榉木材进行处理，然后机械压缩密实化，制得的压缩木材呈现出较低的回弹率㊂交联化反应处理法是将低分子量的化学试剂浸渍进木材细胞壁中，在加热或者催化助剂存在的条件下，促使其与细胞壁分子相互键合形成稳定的交联网状结构，实现细胞壁形变的固定［３１］㊂方桂珍等［３４－３５］采用多元羧酸类化合物以常压或加
压浸渍方式对木材进行处理，然后机械压缩制得压缩木，结果表明压缩木的尺寸稳定性得到显著提升㊂Ｒａｓｓａｍ等［３６］以纳米银溶液对预压缩木材进行浸渍处理，而后机械压缩强化，所制得的压缩木呈现较低的弹性恢复率㊂
４㊀压缩木的制备工艺
４．１㊀整体压缩木制造工艺
致橡树的作者
目前，整体压缩木的制备技术主要包括封闭式木材压缩改性技术和开放式木材压缩改性技术㊂采用封闭式木材压缩改性技术制备整体压缩木的工艺主要包括３种：第１种是将木材置于带有压缩装置的密闭高温高压处理罐体中，采用高温高压蒸汽对木材进行软化处理，待木材的芯层温度达到８５ħ后，启动机械压缩装置实现木材的整体压缩处理［３７］；第２种木材压缩工艺是在第１种工艺的基础上将热平板温度控制在１６０ ２２０ħ，对压缩木进行热压保温处理，之后降温至６０ħ卸压出料；第３种木材压缩工艺是将经过软化处理的木材压缩至目标厚度，并在压缩状态下采用１８０ ２００ħ的饱和水蒸气对压缩木进行热处理，之后强制冷却至６０ħ卸压出料［２］㊂相比于第１种木材压缩工艺，第２和第３种工艺所制得的整体压缩木呈现出较高的尺寸稳定性㊂采用开放式木材压缩改性技术亦可实现木材的整体压缩㊂第１种开放式木材压缩工艺：首先采用蒸煮法对木材进行软化处理，然后采用热压机压缩制得整体压缩木；第２种工艺：首先将树脂注入木材，而后机械压缩制得压缩木［３
８］；第３种工艺：采用热空气㊁蒸汽或者热压板对木材进行预热软化处理，然后机械压缩制得整体压缩木［６］㊂
４．２㊀压缩整形木制造工艺
压缩整形木的制备是基于木材的湿热软化特性和可塑化的原理，经压缩整形处理可使木材从原木直接加工成方形材以及其他规则截面形状的木材㊂压缩整形木的制造工艺主要包括微波加热软化联合机械压缩㊁高温水蒸气软化联合机械压缩［１３］和高温高压蒸煮软化联合机械压缩［３９］３种形式㊂采用加热软化⁃机械压缩的压缩整形木制造技术可将软质速生材加工成优质材，如小径级原木经过软化处理（微波软化㊁高温水蒸气软化㊁高温高压蒸煮软化等），然后机械压缩制得压缩整形木，其木射线㊁年轮的形状和位置均随着各个压缩方向压缩程度的不同而产生显著的变化，再将压缩整形木进行刨切和砂光处理，其表面可呈现出奇特的纹理图案，实现了劣材优用㊂
４．３㊀层状压缩木制造工艺
层状压缩木是指对木材的表层或者中间层进行压缩密实，形成压缩层与未压缩层同时存在的压缩木［３］㊂压缩层的分布位置主要有３种类型，分别是压缩层位于压缩木的表层（表层压缩木）㊁内层和芯层［４０］㊂在２０世纪９０年代，日本首先进行了表层压缩木的研究，主要以水或树脂作为木材表层的增塑剂，采用热平板或微波软化法［９，１５］对木材表层进行软化处理，然后经过机械压
缩制得表层压缩木㊂木材的表层压缩改性工艺与刨花板和中密度纤维板的热压工艺相类似，所控制的热压工艺参数主要包括热压温度㊁木材含水率㊁热压时间㊁闭合速度㊁热压压力㊁木材压缩率等［４１］㊂其中热压温度是表层压缩木制造工艺中极为关键的工艺参数，通过控制上下热平板温度趋于一致，可制备具有对称剖面密度分布的表层压缩木㊂热压温度不仅决定压缩木密实层的形成，也对压缩木的变形回弹㊁表面硬度㊁握钉力㊁耐磨性等产生影响［４２－４４］㊂为实现压缩层的位置位于木材内层或者芯层，需要对木材进行分层软化处理，在木材内部的不同层面上形成屈服应力差［４０］㊂研究表明，木材热压工艺参数预热时间和预热温度对层状压缩木的剖面密度分布具有显著影响，预热时间增加，密实层向中间层移动，同时密实层的厚度增大［１０］㊂
４．４㊀非对称单侧表层压缩木制造工艺
巴西红耳龟整体压缩木和双侧表层压缩木的制造需要以较大的材积损失为代价㊂针对压缩木的特定用途，诸如作为地板㊁桌椅面板㊁墙板等制品，仅对木材的单侧表面的力学性能有较高的要求，因此，单侧表层压缩木是最好的选择㊂单侧表层压缩木是指在木材压缩方向上只有一个面的表层被压缩，木材内部沿压缩方向形成非对称结构的密度分布［８］㊂有关研究表明，热压温度㊁木材含水率㊁闭合时间㊁保压时间㊁热压压力等压缩工艺参数对单侧表层压缩木的剖面密度分布具有显著影响：热压温度增大，单侧表层压缩木的峰值密度呈现出增大的变化趋势［４５－４６］；木材含水率增大，压缩木的密实化区域增
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㊀第１期涂登云，等：木材压缩改性技术研究进展
大［７］；闭合时间对密实层的厚度具有显著影响，闭合时间增大，密实层厚度增大，但压缩木的峰值密度降低［４７］；保压时间延长，木材冷端部分产生明显变形，所制得的压缩木易产生瓦弯变形［４８］，但延长保压时间有助于降低压缩木的变形回弹［４９］，因此为保证压缩木的质量，应合理设定木材的保压时间；热压压力对木材压缩密实层的形成具有显著的影响，为保证木材压缩层的形成，热压压力应高于木材的屈服应力㊂然而，木材的屈服应力因树种㊁木材组织构造㊁压缩方向㊁木材含水率和温度的不同而差异显著［５０］，因此在保证木材软化的原则下，应根据树种及压缩木用途，合理设定压缩工艺参数，获得理想的单侧表层压缩木㊂
胰岛素的副作用
５㊀压缩木的性能及应用
５．１㊀压缩木的性能
软质木材经过压缩强化改性后，木材原有的组织构造㊁物理性能和力学性能均发生了显著变化㊂研究和认识压缩木的性能对正确使用压缩木乃至改进木材压缩改性技术均具有重要的指导意义，一直受到众多科研工作者和生产厂商的广泛关注㊂采用木材整体压缩强化改性技术可显著减小木材的孔隙率，
增加木材的密度，压缩木的早材与晚材的密度差减小，材质更加均匀，整体压缩木的各项物理力学性能均有大幅提高［５１－５２］㊂相比于整体压缩木，单侧表层压缩木的突出特点是剖面密度呈非对称分布，单侧表层密度可到达１．２４ｇ／ｃｍ３［８］㊂木材经过压缩整形改性处理，压缩整形木的表面硬度和耐磨性均比对照材有大幅度的提高［１３］㊂压缩率作为影响压缩木力学性能的关键因素，随着压缩率的增加，压缩木的抗弯强度和抗弯弹性模量均呈现出线性增大的变化趋势［４９，５３］㊂
木材经压缩改性处理，其材质变得均匀，更易于雕刻㊁切削加工㊁微细加工和饰面加工［４］㊂不同树种的木材由于具有不同的微观㊁宏观构造，压缩改性处理对不同木材的加工性能的影响不尽相同㊂相比于素材的机械加工特性，压缩改性处理的杨木机械加工质量具有显著提升［５４］㊂压缩改性处理对木材的涂饰性能没有产生负面影响，甚至可以使得木材的涂饰性能得到小幅度改善㊂如研究人员采用意杨木材进行单侧表层压缩⁃热处理，并测试了处理材的涂饰特性，测试结果表明，漆膜硬度㊁漆膜附着力和耐磨转数均得到提高，各向性能指标符合实木地板国家标准要求［８］㊂５．２㊀压缩木的应用
虽然木材压缩改性技术的诞生时间较早，但是
其研发㊁应用的高速成长期是从２１世纪初开始的㊂
其中的一个突出表现就是关于木材压缩改性技术
专利的大量申请与授权，我国与日本的相关专利申
请量占据全球专利申请量的８０％［５５］㊂发展至今，木材压缩改性技术已从单一型向集成型转变，逐渐
将木材压缩改性技术与功能型木材改性技术相结
合，所制得的改性处理材具有广泛的用途㊂１）在实木制品中的应用：由于压缩木具有较高的力学性能及优异的加工性能，其制品主要应用在木地板㊁家具部件和木制工艺品等领域㊂诸如，单侧压缩的意杨木材可制造实木地板［８］；酚醛树脂浸渍压缩杨木亦适用于实木地板的制造［５４］；乙酰化压缩杨木适用于制造实木地板㊁家具及户外木栈道等高附加值的产品［５１］；压缩防腐木由于同时存在较高的力学强度和防腐性能，其制品可在户外家具领域应用［５６］㊂采用压缩木制造木制工艺品是压缩木的另一种实木化利用途径，由于压缩木的力学强度和耐磨耐久性满足工艺品的使用要求，普遍得到了消费者的认可㊂目前，压缩木制造的工艺品主要是木梳［５７］，其梳理流畅性好，物理性能符合制梳的要求，具有巨大的消费市场㊂
２）在木结构连接件中的应用：近年来，在木结构领域应用压缩木的研究得到了众多科研工作者的青
睐㊂压缩木可制成木销钉连接件，以替代金属连接件应用于大跨度的木框架结构中［５８－５９］㊂为进一步研究分析木销钉连接件的承载力，Ｅｌｈｏｕｊｅｙｒｉ等［６０］对直径为１６ｍｍ的云杉压缩木销钉和直径为１２ｍｍ的钢榫钉承载力进行测试及对比分析，结果发现它们之间的承载力相当，且在剪切试验中压缩木销钉不会像金属销钉那样引起木材构件的破碎㊂亦可将压缩木制成木块连接件㊂Ａｎｓｈａｒｉ等［６１］研究发现在胶合梁上插入压缩木块，胶合梁的抗弯强度和承载力得到显著提高㊂
３）在其他领域的应用：在２０世纪２０年代，日本开始研究压缩木，压缩木制品主要应用在纺织制造业㊂苏联在１９５６年以前也大量采用压缩木制造梭子㊂２０世纪７０年代印度采用压缩木代替进口的鹅耳枥木材，制造织布机木梭㊂２０世纪８０年代，纺织工业上首先申请了关于压缩技术的专利㊂压缩木相比于金属材料具有轻质高强的特性，在飞机制造［４］㊁热轧机制造［６２］等领域亦可得到广泛的应用，具有高值化利用的潜力㊂
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