地采暖用木质地板尺寸稳定性研究进展

何金存, 张 妍, 周志芳, 王宏棣*, 王书文

(1.黑龙江省木材科学研究所，黑龙江哈尔滨 150081；2.哈尔滨松江双象木业有限公司，黑龙江哈尔滨 150036)



地采暖用木质地板尺寸稳定性研究进展

何金存1, 张 妍1, 周志芳1, 王宏棣1*, 王书文2

(1.黑龙江省木材科学研究所，黑龙江哈尔滨 150081；2.哈尔滨松江双象木业有限公司，黑龙江哈尔滨 150036)

摘要结合国内研究现状，分析地采暖用木地板存在的问题，提出改善地采暖用实木地板尺寸稳定性的技术有表面密实化处理技术、高温热处理技术、乙酰化浸渍处理技术、面层涂饰防潮处理技术等，提高地采暖用实木复合地板尺寸稳定性的技术有包覆处理技术、浸渍处理技术、面板热处理技术等，并对地采暖用木质地板的发展前景进行展望。

关键词地采暖用木质地板；尺寸稳定性；研究现状

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

黑龙江省位于我国东北部，冬季温度较低，供暖期长达7个月，冬季供暖问题受到人们普遍关注。常用采暖方式存在较多缺点，例如室内温差大、人体感知效果不佳和装置占用室内空间大等。地采暖是通过在地面下方铺设的暖气管道来采暖，使室内温度均匀，给人以脚暖头凉的感觉，并且不占用室内空间[1]。地采暖具有其他采暖方式不具备的优势，近年来在我国被越来越多地应用于建筑领域。地采暖用木质地板也越来越受到人们的关注。目前市面上用于地采暖用的木质地板有实木地板、实木复合地板和强化复合地板等产品。大部分家庭主要以实木地板和实木复合地板供地采暖用。以木材作为地采暖用材存在诸多缺点，其中最主要的是供暖期造成的温湿度变化会使其产生干缩或湿胀变形，从而造成地板变形、翘曲及开裂。因此提高地采暖用木质地板的尺寸稳定性十分重要。目前科研人员对此进行了相关研究[2]。笔者结合国内研究现状，分析了地采暖用木质地板存在的相关问题，提出了改善地采暖用木质地板稳定性的方法，以期促进地采暖用木质地板行业健康有序发展。

1提高地采暖用实木地板尺寸稳定性的技术研究

铺装方式、使用环境和人为因素是造成地采暖用实木地板出现各类问题的主要因素。解决这些问题的主要思路是提升地采暖用实木地板抵抗干缩湿胀的能力。目前研究的技术多样，主要有表面密实化处理技术、高温热处理技术、乙酰化浸渍处理技术、面层涂饰防潮处理技术等。

1.1表面密实化处理技术国家一系列原木禁伐政策的实施，造成实木地板行业原材料紧缺、价格上涨。目前实木地板生产原料大量采用速生材，但速生材存在材质松软、硬度小、强度低等缺点。通过纯物理方式对木材表层进行密实化增强技术处理，可以克服速生材的固有缺陷，提高速生材的表面硬度、尺寸稳定性，改善木材色泽，延长木材的使用寿命，得到的压缩木实木地板能完全替代珍贵硬阔叶材生产的实木地板。

表面密实化处理技术是将木材在180~230 ℃超高温条件下进行压缩处理，整个过程中不涉及任何化学药剂的使用。相对于目前常用的低分子树脂浸渍压缩方法而言，该技术简单易操作，具有节约成本、绿色环保的优点。且采用高温热压压缩密实工艺对速生材进行压缩，在大幅提升速生材密度、硬度、静曲强度、弹性模量等力学性能的同时，通过控制压缩处理过程中的温度来提高压缩木的稳定性及耐腐耐候性等性能，得到的产品可广泛应用于地采暖环境中[3]。

1.2高温热处理技术超高温热处理技术是以常压过热蒸汽作为保护介质，采用顶风机型窑式热处理设备，将木材放在超高温的环境中进行长时间的热解处理，可以减少木材组分中羟基浓度，从而降低木材吸湿特性和释放内应力，达到提升木材尺寸稳定性能的目的，得到的产品可以满足地采暖地板使用要求。同时，经过处理的木地板材料耐腐性能得到很大的提高，产品还适用于户外地板和园林景观[4-5]。

一般在温度为185～210 ℃条件下，通过高温调湿技术将实木地板含水率控制在5%～9%，快速消除残余应力，减小含水率偏差，使高温热处理实木地板含水率在相对湿度40%～80%范围变化时几乎保持不变，从而使高温热处理实木地板可以应用于地热环境。通过调节热处理温度和时间，使早晚材区分不明显的木材纹理变得清晰，光泽度大幅提高，有效提升普通木材的装饰效果[6]。

1.3乙酰化浸渍处理技术乙酰化浸渍处理技术是采用罐式高压浸渍技术对速生材(如杨木、杉木、辐射松、樟子松等)进行乙酰化改性处理。乙酸酐与木材中的羟基发生化学反应，木材中的羟基自由基经过乙酰化反应变成乙酰基团。木材中的羟基自由基乙酰化成乙酰基团后，木材吸水能力大幅降低，有效提升了木材的尺寸稳定性。同时，树脂在木材内部得到固化，使木材密度和力学强度得到显著提高，从而使以速生材生产的实木地板达到室内使用要求[7-8]。

乙酰化浸渍处理后的木地板稳定性好、力学强度大、强重比高、使用寿命长、实用范围广，可广泛应用于地暖、户外等，使实木地板多功能化，实现了实木地板从单一功能向多功能的转变。另外，乙酰化浸渍木还可用于室内外家具、建筑材料等领域。通过乙酰化处理增强速生材的力学强度和尺寸稳定性能，达到劣材优用的目的，延长了速生木材使用寿命，节约了有限的木材资源，对木材工业的健康发展具有重要意义[9]。

1.4面层涂饰防潮处理技术面层涂饰防潮处理技术指的是在实木地板外表面涂饰一层防潮层，可以有效封闭底边面层与外界传导水分的通道，有效控制地板材料内部的水分变化，减小环境湿度对地板稳定性的影响。面层涂饰处理主要是保证地板所有面层完全封闭，从而保持地板尺寸稳定性，满足地采暖用木质地板使用要求。

虽然面层涂饰防潮处理技术可以使实木地板应用于地采暖环境，但该技术还有一些不足，例如涂饰处理会掩盖实木材料的天然品质，使消费者无法确定地板材质；地板基材内部存在一定水分，在涂饰封闭处理之后，其内部水分无法释出，容易引起基材内部产生内应力，使得漆膜表面发生开裂、脱落等问题，且易导致地板发生霉变[10]。

2提高地采暖用实木复合地板尺寸稳定性的技术研究

实木复合地板的结构类似于胶合板结构，相对收缩量较小，横纹抗拉强度低，表板和底板的树种和厚度均不相同，造成地板结构不对称，材料变形量不同，容易出现变形、开裂等问题。环境温湿度发生变化时，面层材料产生干缩应力，会导致地板整体稳定性能下降，故需要采取多种方法来提高实木复合地板的尺寸稳定性。

2.1包覆处理技术实木复合地板尺寸会随环境温湿度的变化而改变，造成地板安装使用后出现扒缝、拱起、变形等现象。通常使用喷漆、石蜡、铝膜和固体粉末涂料对地板边部进行封边处理，其中喷漆和石蜡封边是多层实木复合地板边部处理常用方法。地板背部主要用油漆喷涂或使用铝膜、软木和纺织品等材料进行包覆处理，油漆喷涂是最常用的方式。国内企业常采用涂饰和贴面等方式对地板四边和背面进行包覆处理，提高其尺寸稳定性，防止地板因吸湿或解吸而发生尺寸变化。

喷漆处理可以掩盖部分基材缺陷，起到美化作用。喷漆或石蜡封边2种处理技术对在高湿环境下长时间使用的实木复合地板起到的保护效果有限，因此最好采用平衡纸封底或涂饰2~3遍UV封闭底漆，达到封闭木材表面管孔的效果，同时配合边部蜡封，可提高多层实木复合地板的尺寸稳定性[11]。

2.2浸渍处理技术目前生产实木复合地板表板多选择材性好的阔叶树木材，如枫木、水曲柳、桦木和胡桃木等，而地板芯层和底层原材料多选用人工林速生材。一般情况下，材料性能差异容易导致地板出现变形、开裂等问题，而通过浸渍处理技术可以降低实木复合地板表板材料的吸水性和体积膨胀率，从而有效改善木材的尺寸稳定性。低分子量水溶性树脂(如酚醛树脂、三聚氰胺树脂、呋喃树脂等)通过浸渍处理进入木材细胞壁，在加热干燥和固化条件处理后，树脂形成水不溶性聚合物，可防止水分进入木材，提高木材的尺寸稳定性[12]。树脂浓度对尺寸稳定性的影响较为显著，各项指标均随着浓度的增加而增加，但增加到一定程度后，会停止增加甚至减小[13]。

2.3面板热处理技术面板热处理技术是通过高温处理使实木复合地板面板中纤维素、半纤维素和木质素发生热解，热解反应会减少木材中的亲水基团，同时生成疏水基团，降低面板材料受外界环境湿度的影响，从而提高面板材料尺寸稳定性，降低面板开裂率。

选用人工林木材(例如杨木等低密度材料)作为实木复合地板的表板时，需要对其进行热处理改性，热处理条件：温度为200 ℃，处理时间为2 h，控制压缩率为50%，使人工林木材也可用于实木复合地板生产加工，从而提升人工林木材附加值[14]。采用改性后的杨木木材作为表板生产的实木复合地板，其各项性能指标值均能满足《实木复合地板国家标准GB/T 18103-2013》的要求。若选取白蜡木、柞木、香樟、荷木等作为实木复合地板的坯料，采用蒸汽热处理方法，温度为185 ℃，热处理数小时，处理后的木材吸湿性降低，全干密度降低，可有效提高木材的尺寸稳定性，但木材硬度会受处理时间影响，呈现先增后降的趋势[15]。

3展望

我国地域特点决定60%以上人口需要在冬季采暖，部分地域冬季采暖期长达7个月，因此适用于地采暖用的木质地板产业发展空间巨大。随着技术的不断成熟，地采暖用木质地板的市场份额越来越大。预计在未来几年，地热采暖模式会因其节能、舒适、环保等特点而得到更多消费者的认可。

目前，对于实木地板和实木复合地板应用于地采暖环境的研究较多。未来可进一步根据影响地采暖用木质地板尺寸稳定性的问题，结合企业的实际生产经验，提出相应的改进措施，从而为相关企业改进生产工艺、提升产品质量提供参考，达到促进地采暖用木质地板行业健康有序发展的目的。

参考文献

[1] 陈利军.地板采暖系统的现状与发展前景[J].无锡职业技术学院学报,2010(3):83-84.

[2] 王艳伟,孙伟圣,徐立,等.地采暖用实木地板的研究进展[J].林业机械与木工设备,2013(6):8-10.

[3] 涂登云,杜超,周桥芳,等.表层压缩技术在杨木实木地板生产中的应用[J].木材工业,2012(4):46-48，55.

[4] 丁涛,顾炼百,江宁.高温热处理实木地板的尺寸稳定性[J].木材工业,2008(6):37-39.

[5] 顾炼百,李涛,涂登云,等.超高温热处理实木地板的工艺及应用[J].木材工业,2007(3):4-7.

[6] 刘彬.超高温热处理对柞木地板尺寸稳定性的影响[J].广东林业科技,2015(4):75-78.

[7] 郭洪武,刘毅,付展,等.乙酰化处理对樟子松木材耐光性和热稳定性的影响[J].林业科学,2015(6):135-140.

[8] 柴宇博,刘君良,孙柏玲,等.无催化条件下乙酰化杨木的工艺与性能[J].木材工业,2015(1):5-9.

[9] 顾炼百.木材改性技术发展现状及应用前景[J].木材工业,2012(3):1-6.

[10] 孙伟圣,姜俊,沈斌华,等.新型弹性漆面实木地板漆膜耐磨性的测试[J].木材工业,2011(2):40-42.

[11] 于家豪,龙玲,徐建峰,等.包覆方式对木地板尺寸稳定性的影响[J].木材工业,2015(5):40-42.

[12] 李莹莹,陈兴林,李伟然,等.提高多层实木复合地板尺寸稳定性的方法[J].科技创新与应用,2015(14):54.

[13] 王晓琴,李黎.脲醛树脂浸渍处理实木复合地板表板的尺寸稳定性分析[J].木材加工机械,2010(3):29-34，14.

[14] 孙柏玲,高雅,程献宝,等.防止三层实木复合地板面层开裂的措施[J].木材工业,2015(1):49-51.

[15] 孙柏玲,高雅,程献宝,等.柞木面板热处理对三层实木复合地板质量的影响[J].木材工业,2015(2):49-51.

收稿日期2015-12-28

作者简介何金存(1984- )，男，安徽怀宁人，副研究员，硕士，从事木材科学与技术研究。*通讯作者，研究员，博士，从事木基复合材料研究。

基金项目黑龙江省基本科研业务费项目(HCZ201403)。

中图分类号S 781.62

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)03-200-02