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木材的变色及预防和控制

发布日期:2012-03-04 14:46 作者:admin 点击:

1 木材的变色及其种类

木材变色,简单地说,就是由于受环境(阳光、氧气、水份、温度)和微生物(真菌)的作用,其表面发生的颜色变化。原木、锯材、木制品都可能发生变色。树木砍伐后,原木端头及不完好树皮下容易发生变色。原木加工后,锯材(板材、方材)在存放、加工过程中,也容易发生蓝变、褐变、霉变等。木材制成木制品后,在使用过程中仍有可能发生变色。木材颜色变化的种类很多,从木材本色(白色/淡黄色/浅褐色等)变为粉色、红色、蓝色、绿色、灰色、深灰色、褐色、灰褐色、深褐色、黑色等等。

木材的变色因其发生原因的不同,可分为两类,一类是化学变色,包括单宁变色和氧化变色;另一类是真菌变色,包括霉变和蓝变(又称青变、边村变色)。其中真菌变色更为常见,造成的影响更为严重。一般所说的木材变色是指真菌变色。

2 木材的化学变色

许多树种的木材,当其含水率较高时或较长时间地暴露在潮湿的空气中会发生变色,不是由真菌侵染木材造成的,而是由于木材中的某些成分发生化学反应而引起的,称为化学变色。

木材中的单宁、色素、生物碱、糖类、酚类及其它有机物的氧化缩合反应,其中主要的是木材中酚类物质的氧化。酚类化合物具有苯环结构,易于被氧化,这是产生化学变色的原因。酚类化合物氧化前为无色,有些可溶于水;氧化后,生成不溶于水的缩合物,颜色为红色、红褐色、褐色,因此化学变色又称为氧化变色。

某些木材中含有单宁,又称植物鞣质,是多元酚类的混合物,当在潮湿条件下与铁接触,其中的单宁与铁会发生化学反应(络合反应)形成单宁酸铁。单宁酸铁呈黑色,是用来制造墨水的主要原料,因此使得木材的颜色变黑。根据铁量的多少和木材与铁接触时间的长短,木材的颜色变为浅灰色至蓝黑色。同样,将木材浸泡在含铁量高的水中,木材也会发生这种化学变色。另外,木材与铜或铜合金接触,由于木材中的单宁与铜发生化学反应,生成单宁酸铜,也会使木材变色(浅红色)。

在木材干燥过程中,也常发生化学变色。这主要是由于木材干燥速度慢造成的,与垫木接触的部位尤其如此。

化学变色的特点是变色深度浅,变色比较均匀一致。

3 木材的霉变

木材发霉会使木材的表面和边材变色,但发霉的变色范围更浅一些,其变色是由有色抱子产生的。由于霉菌的抱子只是在木材的表面上繁殖生长,所以木材的发霉只限于木材的表面或靠近表面很浅的一层。

发霉常使木材呈绿色、白色、黑色,偶尔也呈其它颜色。霉菌造成的变色常呈絮状或斑点状。在温暖和潮湿的气候下,或在通风不良的环境中,容易使沉积在木材表面的霉菌抱子繁殖而长霉。

引起木材霉变的真菌有木霉(TrichodermasP.)、青霉(Penicillium sPP.)、曲霉(AsPerglllussPP·)、毛霉(Mucro)等。木霉属真菌中主要的是绿色木霉,受这种真菌感染的木材表面呈绿色。青霉属和曲霉属真菌种类很多,常见的如黑曲霉,木材感染这种霉菌后,表面呈黑色斑点,有时连成片。

霉菌对环境和基物的适应性和忍耐力比兰变菌和腐朽菌要强,霉菌对化学药物的耐药性也很强,甚至与某些有毒性的化学药物接触时仍能

生长,因此在某些防腐处理后的木材上仍能发现霉变。

由于木材霉变的结果只是使木材表面变色,且变色的范围较浅,因而可用刷子清除,也可用刨掉表面层的方法清除。霉变对木材本身质量的影响不大,因此,通常不认为是缺陷。但是霉菌侵染木材后,可增加液体对木材的渗透性,从而可促进兰变的生成。

4 木材的蓝变

木材蓝变通常指木材出现的所有边材变色,蓝变是木材边村变色的一种总称。除变为蓝色外,还包括其他颜色的变化,如黑色、粉色、绿色等。

引起木材蓝变的真菌有球二抱属(Botryo-diplodia sp.)、长啄壳属(Ceratocystls sp.)、色二孢属{DIPloda sP.)等,危害橡胶木严重的是可可M球抱(Botryodiplodla theobromae Pat.)。

4·1 蓝变的特点

蓝变在针叶材和阔叶材中都能发生,但是通常只发生在边材。

在适宜的条件下,蓝变多发生在锯材的表面和原木的端头。

若条件适宜,蓝变菌可从木材表面渗透到木材内部,导致深层变色。

浅色木材更易遭受蓝变菌的侵害,如橡胶木、红松、马尾松、柳按、枫木等。

蓝变不会导致木材结构的损失(不影响木材强度),但蓝变木材制成的成品客户难于接收。

4.2 木材易于蓝变的原因

木材的变色是由于变色真菌在木材上繁殖、生长引起的。木材的变色受以下因素影响:

1)水分:只有当木材含水率高于20%时,变色真菌等微生物才能繁殖、生长。因此,采伐后的木材若能立即干燥到含水率为20%以下,而且在加工和使用中始终将含水率保持在20%以下时就能防止蓝变。

2)营养物质(养料):各种木材真菌所需的适宜的营养成分是不同的,但是,所有真菌都能从木材中得到它们所需的营养物质。木材中的碳水化合物,即淀粉和单糖是蓝变菌生长所需要的能量。另外,木材中的微量物质(无机盐、氨化合物等)也是真菌生长所必需的,但需要量极少。由于橡胶木中的淀粉和单糖含量比其他木材高很多,因此橡胶木比其他木材更容易发生蓝变。

3)空气:大多数真菌都是好气菌,必须在有氧气的状况下才能生长。但它们所需的氧气量很少,当空气中的氧气含量达到1%时,真菌就能生长,因此,用隔绝空气(氧气)的办法来控制蓝变菌的生长是不现实的。

4)温度:木材微生物在一定的温度范围内才能生长,并有其适宜的生长温度、高生长温度和低生长温度。真菌生长适宜的温度为

20~30CC,温度低于10CC、高于35C,真菌生长的速度都较慢。低温(寒冷)不能致死真菌,只能起到抑制作用,使其休眠。高温(如窑干、高温灭菌)可杀死木材中的真菌。

4·3 蓝变的危害

4·3·1 蓝变的木材更易腐朽

通常,木材先发生蓝变,然后再发生腐朽。而有时可能只看到蓝变后期形成的明显的腐朽缺陷。也可以说,变色是腐朽的先兆。

4.3.2 变色增加了木材的渗透性

由于蓝变真菌菌丝的穿透,形成了许多的小孔,这就增加了木材的渗透性。干燥后的蓝变木材的吸湿性增加,吸潮后腐朽菌易于生长繁殖。

4.3.3 如果不加以预防,蓝变菌的菌丝能深入到木材的深处,形成内部变色。木材内部变色是由于感染变色真菌的木材表面很快干燥,干燥的木材表面没有足够的水分提供给真菌,使真菌发展成有色的菌丝。这样,木材表面的菌是无色的(还未发展为有色的菌丝),因此木材表面看不到变色。但是,干燥的木材表面并不能阻止菌丝向木材内部蔓延。如果木材内部是潮湿的,那么菌丝就会在木材内部继续繁殖、发展,从而成为有色的菌丝,造成木材内部变色。

4·3·4 降低木材价值

由于变色,使木材的外观、不好看,用户往往拒绝接受这种变色的木材或木制品,特别是作为装饰用木材、家具以及其它木材外观较重要的领域中使用的木材,或者要求降价,因此在商业上,防治木材变色是保持木制品价值的一个重要方面。

4.4 蓝变的预防和控制

1)砍伐后,原木应尽快加工,越快越好 因为变色菌和霉菌危害新鲜原木、新鲜锯材、未干燥和半干燥板材,因此采伐后的原木应尽快锯解加工,以减少生物因子侵害原木端头(新鲜表面)的可能性。

2)加工后的木材应尽快干燥

原木锯解加工制成锯材后,裸露出的新鲜木材表面增加,其含水率正适合变色菌的繁殖、生长,因此应尽快将木材的含水率降低至20%以下,亦即尽快将木材干燥。

3)及时用防变色药剂处理木材(原木、锯材),如果砍伐后的原木不能及时进行锯解加工,而又是容易蓝变的树种(如橡胶木、某些松木、枫木等),则需进行防蓝变处理。

如果原木锯解后的锯材不能及时进行害干,或在窑干前进行气干(自然干燥、风干),则应及时用防蓝变剂处理。 如果木材已经变色,防蓝变药剂不能将变色除掉。但是,防蓝变药剂可防止真菌在未变色的木材上的移殖(形成菌落)和生长。

a.防蓝变/防霉的处理方法 原木的处理方法很简单,将防蓝变剂喷淋到原木端头即可。在树皮剥落的部位,也要喷淋防蓝变剂,以防止蓝变菌从边皮部位侵人木材。

锯材的处理方法有两种:一种是锯解后的锯材马上单根地在浸渍槽中浸泡,浸渍时间通常为15秒~30秒。另一种方法是将锯解后的锯材堆垛,捆绑后,用叉车将村堆吊人浸泡槽中,浸泡2~3分钟(以每根木材都浸到防兰变剂为准),然后吊出,重新堆垛,此时要在各层木材之间加人隔条使空气能在各层木材之间流动。

b.防蓝变/防霉的处理量

木材用防蓝变/防霉剂处理,处理量通常以木材的面积来计算。因此,处理量与木材尺寸、药剂的使用浓度等相关。以木材的尺寸为2m长、10cm宽、5cm厚为例,每根木材的面积为:(2 X0.1)X 2十(2 X 0.05)X 2十(0.IX 0.05)X 2=0.61m2,每m3木材为100根,总面积为61m2。

例如,用Antiblu 20EC处理木材。Antiblu20EC的使用浓度为1.0%,因此1升Antiblu20EC浓缩液可配成 100升防蓝变/防霉剂工作溶液,即 100 kg溶液。而要求的处理量约为2009/m3,即 0.2 kg/m2 ,故,1kg Antiblu20EC浓缩液(100 kg防蓝变/防霉剂工作溶液)可处理的木材数量为:100kgM2009/m‘一500m2 。而 1立方米木材的面积为 61m2,所以,1kg An-tiblu 20EC浓缩液可处理木材50O/61=8.2m3。

c。 木材的后处理

防蓝变/防霉处理后,必须遵循(采用)适当的堆垛和干燥方法,以避免木材二次变色。应将处理后的木材码放在通风良好,且防雨的地方,例如气干棚,以防止雨水淋湿木材。同时这也有助于减少干燥缺陷,如开裂、扭曲等。

木材进行防蓝变/防霉处理后,建议在干燥实践中采用如下堆垛法:

木材材堆的宽度不宜超过1.8m,否则材堆中部木材的干燥将很慢。材堆的长度则取决于木材的长度、干燥棚的高度和空间的大小.

相邻材堆之间的距离一般应大于45cm),材堆基础应为水泥地面,或能在干燥期间保持干燥,而且无种子,垃圾等杂物。

木材材堆上方必须有棚子(顶),以保证在任何情况下村堆都不被淋湿

材堆下面应有支撑物。建议使用可移动的水泥砖,高度以0.3m或为宜,支撑物之间的距离应与隔条的距离相等。

隔条应使用相同厚度并经刨光的木材,而且应完全气干或窑干,以减少其所支撑的木材开裂。隔条的码放应上下对齐。另外,如果材堆所有外侧(外边缘)都呈垂直平面,则有利于材堆边部木材的均匀干燥。

请勿使用厚度小于25mm的隔条。

板间距离应达到15—50mm,以使空气可以垂直流动。

5 防蓝变剂/防霉剂

三氯酚钠(NaPCP)在我国一直用于控制(防止)蓝变和霉变的产生。氯代酚类如四氯酚、五氯酚、五氯酚钠等用于木材保护已有50多年的历史,而且抑制木材蓝变、霉变和腐朽非常有效。但是,自从发现氯代酚类化合物中含有致癌的山。xin类化合物后,氯代酚类化合物就逐步被越来越多的国家禁止使用了。

五氯酚钠的危害包括:致癌,损害中枢神经,导致血液系统紊乱,损害肝和肾、引起胃疼、呕吐、恶心、发烧,刺激眼睛、皮肤,呼吸系统。

禁止使用五氯酚铀的国家有:瑞典,德国,西班牙,智利,丹麦,瑞士,意大利,希腊,印度尼西亚,日本,新西兰,澳大利亚,美国(限制使用)。

自从80年代以来,世界许多研究机构进行了高效、低毒、无污染的防止木材蓝变、霉变的保护药剂的筛选、开发,筛选的化合物多达近千种。目前,得到大多数国家普遍认可的新的化合物包括:氰硫基甲硫基苯并噻唑(TCMTB)、甲叉双硫酸盐(MBT)、3一碘代一2一丙炔基甲酸了胺用(IPbc)、季铵盐〔如:二癸基二甲基氯化铵(DDAC)、八羟基喹琳铜、三唑类化合物(如:azaconazle,hexaconzole)、百菌清(chlorothalonil)等。

在选择防蓝变剂/防霉剂时,需考虑药剂的各种性能,包括:

①防蓝变/防霉的效果;②药剂对人畜的毒性;③药剂的挥发;④药剂的腐蚀性;⑤药剂的稳定性;③药剂对环境/生态的影响;③药剂的可燃性;③药剂的成本(特别是处理成本——处理每立方米木材的成本);③是否容易使用。

现将防蓝变剂/防霉剂的主要商品名称和生产厂家附文后供参考。


 防蓝变剂/防霉剂的主要商品名称和生产厂家
商品名称                生产厂家
Busan 1030              Hickson国际有限公司
Busan 30                Hickson国际有限公司
Busan 30WB              Hickson国际有限公司
Busan ills              Hickson国际有限公司
Antiblu 20EC            Koppers Arch木材保护集团公司
Antiblu 375             Koppers Arch木材保护集团公司
Antiblu CC              Koppers Arch木材保护集团公司
Antimould               Koppers Arch木材保护集团公司
NP—IKoppers            Arch木材保护集团公司
Ecobrite                Diachem工业公司
F—2                    Walker兄弟公司
Nytek GD                MAAG股份有限公司
PQ—8                   Chapman化学公司
Rodewood 200EC          Diachem lAb公司
Timbercote 11           NaPier国际技术公司
Chapco SA—1            Chapman化学公司
AP一143                 CSI公司
Defence                 Hoechst公司
Passport                ICI公司
Prevento                Bayer公司
LFZ                     Safer公司
Sta—Brlte              Chapman化学公司
 

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