在家具行業(yè)或者是使用木材的行業(yè)里，由于地域、耐候性等原因，木質(zhì)部分生蟲、開裂、變形等問題困擾著使用者，直至一種新型的改性木材的誕生，這些問題才開始逐漸解決。那么這種新型的改性木材工藝是什么？怎么來的？為什么可以實現(xiàn)呢？今天我們就這些問題聊一聊。
01
重新認識木材
從微觀世界 從分子視角
木材可以描述為由木質(zhì)素（一種天然塑料）黏合起來的纖維素所組成的復合結(jié)構(gòu)自然材料。
如果沒有木質(zhì)素，木材會是一束松散的纖維；如果沒有纖維素，木材會呈多孔海棉狀，缺乏強度。
除了纖維素和木質(zhì)素外，木材細胞中還含有水分和許多微量元素以及礦物質(zhì)。對木材結(jié)構(gòu)有大致的了解后，可以幫助使用者明白不同種類木材的不同特性和彎板能力、抗壓能力等使用效果。
不同于其它制作家具的材料，木材對于濕度非常敏感，也就是說它會吸收或釋放水分。木材在任何時候都會吸收濕氣，尤其是沒有做表面處理時，會使木材膨脹。
所以才會出現(xiàn)在潮濕天氣，木門可能會因為吸收濕氣膨脹，變得很難開合，而在干燥天氣則釋放水分過快過多產(chǎn)生開裂現(xiàn)象。
▲ 木材的大致構(gòu)成比例
木材的主要成分是纖維素（40-50%）、半纖維素（25-35%）和木質(zhì)素（軟木為25-30%，硬木為20-25%）。
纖維素和半纖維素是碳水化合物，是木材的結(jié)構(gòu)成分。纖維素是一條長鏈（DP 5000–10000）由葡萄糖單元組成，而半纖維素是較短的鏈（DP 150–200）由各種單糖組成，半纖維素的組成和含量因木材種類而異。
簡單點講：纖維素和半纖維素主要成分就是各種“糖”和水。
我們都知道“糖”是營養(yǎng)物質(zhì)，對于微生物、蟲子也是，這也是就是木材在應用中產(chǎn)生各種問題的根源之一，另一個根源就是“水”。
02
木材常見應用問題
從糖分到水分
木材應用已經(jīng)有數(shù)千年或上萬年歷史，從壘屋筑墻到家居日用品處處都離不開木材。特別是家具，木材是不可或缺的材料，甚至是唯一材料。
為什么我們能看到傳承至今的各種玉器、石器、青銅器卻看不到宋元時期往前的家具呢？能追溯歷史的最多到明清時期，這都還只有名貴木材才行。
▲ 成為藏品的明清時期家具
是因為除了木材本身有存在“使用年限”外，還會出現(xiàn)各種應用問題，比較明顯的問題就是：受潮、生霉、腐爛、翹曲、開裂和蟲蛀。
▲ 木材六大問題
這六個問題與水分和糖分息息相關，木材在任何場景下都會吸收水分，當空氣中水分較多時，就容易受潮。受潮后微生物作用下，憑借著木材的糖分滋養(yǎng)，就會出現(xiàn)長出霉菌，霉菌吞噬木材的纖維素（糖）之后，或過程中，木材會腐爛。
另外就是當水分短時間內(nèi)失衡時，木材還會發(fā)現(xiàn)翹曲、開裂的現(xiàn)象，受潮或翹曲，木門或者是家具的柜門如果全是實木時就有吱嘎吱嘎的開合聲或閉合不嚴等問題。
木制品蟲蛀、腐爛問題有概率出現(xiàn)，在低層建筑出現(xiàn)得比較多，一旦出現(xiàn)產(chǎn)品基本就報廢了，不可逆，即便滅蟲之后對于產(chǎn)品都是永久性損壞。
03
烏木 / 碳化木
從自然到工業(yè)化
“家有財寶一箱 不如烏木一方”，這是中國民間對于烏木的一種描述，從古至今都陸續(xù)有烏木被人發(fā)現(xiàn)，這些來自低洼河床底的木材在沉寂上千年之后再現(xiàn)世間，引起從民間鄉(xiāng)紳世家到皇家王室的關注，因其貴重和不腐、不生蟲等若干好處被用于制作家具和壽材。
▲ 上海尊木匯展示的烏木
烏木的誕生過程是從原木進行改性，其過程被稱為炭化，因此被稱為“碳化木”，仍有木材的加工性能，卻無常見木材的應用問題。
進入近現(xiàn)代之后，木材的應用量越來越大，木材的應用問題也就是隨之而來，隨著工業(yè)革命的開啟，各行各業(yè)的傳統(tǒng)材質(zhì)都得到改進，在木材的應用上也被很多國家相關機構(gòu)進行研究。
▲ 碳化木又稱為熱處理木材
加熱木材可獲得木材含水率降低的同時對木材的物理性能、防蟲等性能也有所改善的研究成果早在1937年就被歐洲發(fā)現(xiàn)。
1990年代后期，愛沙尼亞、芬蘭等國開始對通過加熱木材達到改性的工藝進行商用，并稱之為熱處理木材。
▲ 碳化木從桑拿房的特需材料到室外、室內(nèi)家具的應用
至2007年，美國熱處理公司開始逐漸多了起來，2012年，最早做熱處理木材的公司進入美國，并開啟了全球多個國家的推廣應用之旅，讓碳化木在全球范圍內(nèi)開始越來越多的人關注。
▲ 碳化木全球應用簡史
在全球開始越來越多的應用碳化木之后，該工藝的木材用量節(jié)節(jié)攀升。以ThermoWood公司公開的產(chǎn)量為例，從2001年到2020年年產(chǎn)量從1萬多立方米到23萬立方米，從側(cè)面佐證了該木材工藝的受歡迎度。
碳化木工藝在中國市場上也有部分廠商選擇，其中大多數(shù)主要應用于室外的產(chǎn)品，2018年左右，什木坊木門研發(fā)團隊開始關注起碳化木工藝，并反復探索試驗，至2021年將碳化木應用于各個系列產(chǎn)品里，通過市場端消費者反饋來看，普遍認同碳化木的環(huán)保等多個方面的優(yōu)勢。
04
詳解碳化木
工藝到特性
碳化工藝對木材改性是如何實現(xiàn)的呢？
底層原理：去“糖”&去水分。
▲ 碳化木生產(chǎn)車間
在對木材進行加熱處理時，達到200度以上高溫之后，木材里的纖維素大量聚集并降解，水分蒸發(fā)至0%狀態(tài)，逐漸降溫后水分比例會有所回升，但會穩(wěn)定下來，并且在后續(xù)使用過程中幾乎不會再回升到改性之前。
▲ 碳化木含水率變化參考
在200度左右的高溫、失氧環(huán)境下，木材快速老化，降解糖分、樹脂等被解析出或被“燃燒”（根據(jù)處理工藝不同，燃燒的狀態(tài)不同），讓碳化后的木材擁有與未處理木材完全不同的細節(jié)。
▲ 碳化木在顯微鏡下與350年歷史木材相似
在全球?qū)τ谀静姆矫嫜芯课墨I來看，普遍認為熱處理木材（碳化木）有以下特色。
A、木材耐用度大幅提升，分別達到25年-50年及以上。
B、木材密度重量降低，在運輸營建等應用上降本增效。
▲ 不同木材的不同程度的碳化效果
C、木材顏色發(fā)生改變，部分普通木材碳化之后能達到高端木材紋理效果。
D、對于防蟲有顯著效果，有效降低蟲蛀風險。
E、對于防霉有顯著效果，多個國家的研究資料均有實驗數(shù)據(jù)對此證實。
F、物理處理天然環(huán)保，對比用化學處理的防腐木有更好效果。
G、尺寸的穩(wěn)定性增加，耐候性大幅度增加，開裂、翹曲情況大幅度降低或杜絕。
總結(jié)
碳化木并非發(fā)明創(chuàng)造級工藝，擁有的特性對于木材的應用有革命性的意義，在部分國家享有無可比擬的重要性，在中國尚屬于未全面推廣的木材改性工藝，應用于室內(nèi)家具的更為鮮見。
什木坊是中國木門行業(yè)創(chuàng)立時間較早的品牌之一，二十余年的成長歷史里對于家居健康非常關注，在全國擁有數(shù)百上千家銷售網(wǎng)點，因為木材的天然特性讓很多地區(qū)的實木類定制產(chǎn)品存在品質(zhì)風險，今年推出來的碳化木產(chǎn)品大幅度對這種情況進行改善。
基于連日來超大量的碳化木（熱處理木材）工藝的研究，我們從零開始認識了這種工藝，并被這些資料、視頻安利了，認為碳化木如果能得到大力推廣的話，除了對現(xiàn)有木材的問題改善外，還是對森林資源的另一種保護。
