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木材的變色及預防和控制

【概要描述】木材變色,簡(jiǎn)單地說(shuō),就是由于受環(huán)境(陽(yáng)光、氧氣、水份、溫度)和微生物(真菌)的作用,其表面發(fā)生的顏色變化。原木、鋸材、木制品都可能發(fā)生變色。樹(shù)木砍伐后,原木端頭及不完好樹(shù)皮下容易發(fā)生變色。原木加工后,鋸材(板材、方材)在存放、加工過(guò)程中,也容易發(fā)生藍變、褐變、霉變等。木材制成木制品后,在使用過(guò)程中仍有可能發(fā)生變色。木材顏色變化的種類(lèi)很多,從木材本色(白色/淡黃色/淺褐色等)變?yōu)榉凵?、紅色、藍色、綠色、灰色、深灰色、褐色、灰褐色、深褐色、黑色等等。

木材的變色及預防和控制

【概要描述】木材變色,簡(jiǎn)單地說(shuō),就是由于受環(huán)境(陽(yáng)光、氧氣、水份、溫度)和微生物(真菌)的作用,其表面發(fā)生的顏色變化。原木、鋸材、木制品都可能發(fā)生變色。樹(shù)木砍伐后,原木端頭及不完好樹(shù)皮下容易發(fā)生變色。原木加工后,鋸材(板材、方材)在存放、加工過(guò)程中,也容易發(fā)生藍變、褐變、霉變等。木材制成木制品后,在使用過(guò)程中仍有可能發(fā)生變色。木材顏色變化的種類(lèi)很多,從木材本色(白色/淡黃色/淺褐色等)變?yōu)榉凵?、紅色、藍色、綠色、灰色、深灰色、褐色、灰褐色、深褐色、黑色等等。

詳情

1 木材的變色及其種類(lèi)

木材變色,簡(jiǎn)單地說(shuō),就是由于受環(huán)境(陽(yáng)光、氧氣、水份、溫度)和微生物(真菌)的作用,其表面發(fā)生的顏色變化。原木、鋸材、木制品都可能發(fā)生變色。樹(shù)木砍伐后,原木端頭及不完好樹(shù)皮下容易發(fā)生變色。原木加工后,鋸材(板材、方材)在存放、加工過(guò)程中,也容易發(fā)生藍變、褐變、霉變等。木材制成木制品后,在使用過(guò)程中仍有可能發(fā)生變色。木材顏色變化的種類(lèi)很多,從木材本色(白色/淡黃色/淺褐色等)變?yōu)榉凵?、紅色、藍色、綠色、灰色、深灰色、褐色、灰褐色、深褐色、黑色等等。

木材的變色因其發(fā)生原因的不同,可分為兩類(lèi),一類(lèi)是化學(xué)變色,包括單寧變色和氧化變色;另一類(lèi)是真菌變色,包括霉變和藍變(又稱(chēng)青變、邊村變色)。其中真菌變色更為常見(jiàn),造成的影響更為嚴重。一般所說(shuō)的木材變色是指真菌變色。

2 木材的化學(xué)變色

許多樹(shù)種的木材,當其含水率較高時(shí)或較長(cháng)時(shí)間地暴露在潮濕的空氣中會(huì )發(fā)生變色,不是由真菌侵染木材造成的,而是由于木材中的某些成分發(fā)生化學(xué)反應而引起的,稱(chēng)為化學(xué)變色。

木材中的單寧、色素、生物堿、糖類(lèi)、酚類(lèi)及其它有機物的氧化縮合反應,其中最主要的是木材中酚類(lèi)物質(zhì)的氧化。酚類(lèi)化合物具有苯環(huán)結構,易于被氧化,這是產(chǎn)生化學(xué)變色的原因。酚類(lèi)化合物氧化前為無(wú)色,有些可溶于水;氧化后,生成不溶于水的縮合物,顏色為紅色、紅褐色、褐色,因此化學(xué)變色又稱(chēng)為氧化變色。

某些木材中含有單寧,又稱(chēng)植物鞣質(zhì),是多元酚類(lèi)的混合物,當在潮濕條件下與鐵接觸,其中的單寧與鐵會(huì )發(fā)生化學(xué)反應(絡(luò )合反應)形成單寧酸鐵。單寧酸鐵呈黑色,是用來(lái)制造墨水的主要原料,因此使得木材的顏色變黑。根據鐵量的多少和木材與鐵接觸時(shí)間的長(cháng)短,木材的顏色變?yōu)闇\灰色至藍黑色。同樣,將木材浸泡在含鐵量高的水中,木材也會(huì )發(fā)生這種化學(xué)變色。另外,木材與銅或銅合金接觸,由于木材中的單寧與銅發(fā)生化學(xué)反應,生成單寧酸銅,也會(huì )使木材變色(淺紅色)。

在木材干燥過(guò)程中,也常發(fā)生化學(xué)變色。這主要是由于木材干燥速度慢造成的,與墊木接觸的部位尤其如此。

化學(xué)變色的特點(diǎn)是變色深度淺,變色比較均勻一致。

3 木材的霉變

木材發(fā)霉會(huì )使木材的表面和邊材變色,但發(fā)霉的變色范圍更淺一些,其變色是由有色抱子產(chǎn)生的。由于霉菌的抱子只是在木材的表面上繁殖生長(cháng),所以木材的發(fā)霉只限于木材的表面或靠近表面很淺的一層。

發(fā)霉常使木材呈綠色、白色、黑色,偶爾也呈其它顏色。霉菌造成的變色常呈絮狀或斑點(diǎn)狀。在溫暖和潮濕的氣候下,或在通風(fēng)不良的環(huán)境中,容易使沉積在木材表面的霉菌抱子繁殖而長(cháng)霉。

引起木材霉變的真菌有木霉(TrichodermasP.)、青霉(Penicillium sPP.)、曲霉(AsPerglllussPP·)、毛霉(Mucro)等。木霉屬真菌中最主要的是綠色木霉,受這種真菌感染的木材表面呈綠色。青霉屬和曲霉屬真菌種類(lèi)很多,最常見(jiàn)的如黑曲霉,木材感染這種霉菌后,表面呈黑色斑點(diǎn),有時(shí)連成片。

霉菌對環(huán)境和基物的適應性和忍耐力比蘭變菌和腐朽菌要強,霉菌對化學(xué)藥物的耐藥性也很強,甚至與某些有毒性的化學(xué)藥物接觸時(shí)仍能

生長(cháng),因此在某些防腐處理后的木材上仍能發(fā)現霉變。

由于木材霉變的結果只是使木材表面變色,且變色的范圍較淺,因而可用刷子清除,也可用刨掉表面層的方法清除。霉變對木材本身質(zhì)量的影響不大,因此,通常不認為是缺陷。但是霉菌侵染木材后,可增加液體對木材的滲透性,從而可促進(jìn)蘭變的生成。

4 木材的藍變

木材藍變通常指木材出現的所有邊材變色,藍變是木材邊村變色的一種總稱(chēng)。除變?yōu)樗{色外,還包括其他顏色的變化,如黑色、粉色、綠色等。

引起木材藍變的真菌有球二抱屬(Botryo-diplodia sp.)、長(cháng)啄殼屬(Ceratocystls sp.)、色二孢屬{DIPloda sP.)等,危害橡膠木最嚴重的是可可M球抱(Botryodiplodla theobromae Pat.)。

4·1 藍變的特點(diǎn)

藍變在針葉材和闊葉材中都能發(fā)生,但是通常只發(fā)生在邊材。

在適宜的條件下,藍變多發(fā)生在鋸材的表面和原木的端頭。

若條件適宜,藍變菌可從木材表面滲透到木材內部,導致深層變色。

淺色木材更易遭受藍變菌的侵害,如橡膠木、紅松、馬尾松、柳按、楓木等。

藍變不會(huì )導致木材結構的損失(不影響木材強度),但藍變木材制成的成品客戶(hù)難于接收。

4.2 木材易于藍變的原因

木材的變色是由于變色真菌在木材上繁殖、生長(cháng)引起的。木材的變色受以下因素影響:

1)水分:只有當木材含水率高于20%時(shí),變色真菌等微生物才能繁殖、生長(cháng)。因此,采伐后的木材若能立即干燥到含水率為20%以下,而且在加工和使用中始終將含水率保持在20%以下時(shí)就能防止藍變。

2)營(yíng)養物質(zhì)(養料):各種木材真菌所需的最適宜的營(yíng)養成分是不同的,但是,所有真菌都能從木材中得到它們所需的營(yíng)養物質(zhì)。木材中的碳水化合物,即淀粉和單糖是藍變菌生長(cháng)所需要的能量。另外,木材中的微量物質(zhì)(無(wú)機鹽、氨化合物等)也是真菌生長(cháng)所必需的,但需要量極少。由于橡膠木中的淀粉和單糖含量比其他木材高很多,因此橡膠木比其他木材更容易發(fā)生藍變。

3)空氣:大多數真菌都是好氣菌,必須在有氧氣的狀況下才能生長(cháng)。但它們所需的氧氣量很少,當空氣中的氧氣含量達到1%時(shí),真菌就能生長(cháng),因此,用隔絕空氣(氧氣)的辦法來(lái)控制藍變菌的生長(cháng)是不現實(shí)的。

4)溫度:木材微生物在一定的溫度范圍內才能生長(cháng),并有其最適宜的生長(cháng)溫度、最高生長(cháng)溫度和最低生長(cháng)溫度。真菌生長(cháng)最適宜的溫度為

20~30CC,溫度低于10CC、高于35C,真菌生長(cháng)的速度都較慢。低溫(寒冷)不能致死真菌,只能起到抑制作用,使其休眠。高溫(如窯干、高溫滅菌)可殺死木材中的真菌。

4·3 藍變的危害

4·3·1 藍變的木材更易腐朽

通常,木材先發(fā)生藍變,然后再發(fā)生腐朽。而有時(shí)可能只看到藍變后期形成的明顯的腐朽缺陷。也可以說(shuō),變色是腐朽的先兆。

4.3.2 變色增加了木材的滲透性

由于藍變真菌菌絲的穿透,形成了許多的小孔,這就增加了木材的滲透性。干燥后的藍變木材的吸濕性增加,吸潮后腐朽菌易于生長(cháng)繁殖。

4.3.3 如果不加以預防,藍變菌的菌絲能深入到木材的深處,形成內部變色。木材內部變色是由于感染變色真菌的木材表面很快干燥,干燥的木材表面沒(méi)有足夠的水分提供給真菌,使真菌發(fā)展成有色的菌絲。這樣,木材表面的菌是無(wú)色的(還未發(fā)展為有色的菌絲),因此木材表面看不到變色。但是,干燥的木材表面并不能阻止菌絲向木材內部蔓延。如果木材內部是潮濕的,那么菌絲就會(huì )在木材內部繼續繁殖、發(fā)展,從而成為有色的菌絲,造成木材內部變色。

4·3·4 降低木材價(jià)值

由于變色,使木材的外觀(guān)、不好看,用戶(hù)往往拒絕接受這種變色的木材或木制品,特別是作為裝飾用木材、家具以及其它木材外觀(guān)較重要的領(lǐng)域中使用的木材,或者要求降價(jià),因此在商業(yè)上,防治木材變色是保持木制品價(jià)值的一個(gè)重要方面。

4.4 藍變的預防和控制

1)砍伐后,原木應盡快加工,越快越好 因為變色菌和霉菌危害新鮮原木、新鮮鋸材、未干燥和半干燥板材,因此采伐后的原木應盡快鋸解加工,以減少生物因子侵害原木端頭(新鮮表面)的可能性。

2)加工后的木材應盡快干燥

原木鋸解加工制成鋸材后,裸露出的新鮮木材表面增加,其含水率正適合變色菌的繁殖、生長(cháng),因此應盡快將木材的含水率降低至20%以下,亦即盡快將木材干燥。

3)及時(shí)用防變色藥劑處理木材(原木、鋸材),如果砍伐后的原木不能及時(shí)進(jìn)行鋸解加工,而又是容易藍變的樹(shù)種(如橡膠木、某些松木、楓木等),則需進(jìn)行防藍變處理。

如果原木鋸解后的鋸材不能及時(shí)進(jìn)行害干,或在窯干前進(jìn)行氣干(自然干燥、風(fēng)干),則應及時(shí)用防藍變劑處理。 如果木材已經(jīng)變色,防藍變藥劑不能將變色除掉。但是,防藍變藥劑可防止真菌在未變色的木材上的移殖(形成菌落)和生長(cháng)。

a.防藍變/防霉的處理方法 原木的處理方法很簡(jiǎn)單,將防藍變劑噴淋到原木端頭即可。在樹(shù)皮剝落的部位,也要噴淋防藍變劑,以防止藍變菌從邊皮部位侵人木材。

鋸材的處理方法有兩種:一種是鋸解后的鋸材馬上單根地在浸漬槽中浸泡,浸漬時(shí)間通常為15秒~30秒。另一種方法是將鋸解后的鋸材堆垛,捆綁后,用叉車(chē)將村堆吊人浸泡槽中,浸泡2~3分鐘(以每根木材都浸到防蘭變劑為準),然后吊出,重新堆垛,此時(shí)要在各層木材之間加人隔條使空氣能在各層木材之間流動(dòng)。

b.防藍變/防霉的處理量

木材用防藍變/防霉劑處理,處理量通常以木材的面積來(lái)計算。因此,處理量與木材尺寸、藥劑的使用濃度等相關(guān)。以木材的尺寸為2m長(cháng)、10cm寬、5cm厚為例,每根木材的面積為:(2 X0.1)X 2十(2 X 0.05)X 2十(0.IX 0.05)X 2=0.61m2,每m3木材為100根,總面積為61m2。

例如,用Antiblu 20EC處理木材。Antiblu20EC的使用濃度為1.0%,因此1升Antiblu20EC濃縮液可配成 100升防藍變/防霉劑工作溶液,即 100 kg溶液。而要求的處理量約為2009/m3,即 0.2 kg/m2 ,故,1kg Antiblu20EC濃縮液(100 kg防藍變/防霉劑工作溶液)可處理的木材數量為:100kgM2009/m‘一500m2 。而 1立方米木材的面積為 61m2,所以,1kg An-tiblu 20EC濃縮液可處理木材50O/61=8.2m3。

c。 木材的后處理

防藍變/防霉處理后,必須遵循(采用)適當的堆垛和干燥方法,以避免木材二次變色。應將處理后的木材碼放在通風(fēng)良好,且防雨的地方,例如氣干棚,以防止雨水淋濕木材。同時(shí)這也有助于減少干燥缺陷,如開(kāi)裂、扭曲等。

木材進(jìn)行防藍變/防霉處理后,建議在干燥實(shí)踐中采用如下堆垛法:

木材材堆的寬度不宜超過(guò)1.8m,否則材堆中部木材的干燥將很慢。材堆的長(cháng)度則取決于木材的長(cháng)度、干燥棚的高度和空間的大小.

相鄰材堆之間的距離一般應大于45cm),材堆基礎應為水泥地面,或能在干燥期間保持干燥,而且無(wú)種子,垃圾等雜物。

木材材堆上方必須有棚子(頂),以保證在任何情況下村堆都不被淋濕

材堆下面應有支撐物。建議使用可移動(dòng)的水泥磚,高度以0.3m或為宜,支撐物之間的距離應與隔條的距離相等。

隔條應使用相同厚度并經(jīng)刨光的木材,而且應完全氣干或窯干,以減少其所支撐的木材開(kāi)裂。隔條的碼放應上下對齊。另外,如果材堆所有外側(外邊緣)都呈垂直平面,則有利于材堆邊部木材的均勻干燥。

請勿使用厚度小于25mm的隔條。

板間距離應達到15—50mm,以使空氣可以垂直流動(dòng)。

5 防藍變劑/防霉劑

三氯酚鈉(NaPCP)在我國一直用于控制(防止)藍變和霉變的產(chǎn)生。氯代酚類(lèi)如四氯酚、五氯酚、五氯酚鈉等用于木材保護已有50多年的歷史,而且抑制木材藍變、霉變和腐朽非常有效。但是,自從發(fā)現氯代酚類(lèi)化合物中含有致癌的山。xin類(lèi)化合物后,氯代酚類(lèi)化合物就逐步被越來(lái)越多的國家禁止使用了。

五氯酚鈉的危害包括:致癌,損害中樞神經(jīng),導致血液系統紊亂,損害肝和腎、引起胃疼、嘔吐、惡心、發(fā)燒,刺激眼睛、皮膚,呼吸系統。

禁止使用五氯酚鈾的國家有:瑞典,德國,西班牙,智利,丹麥,瑞士,意大利,希臘,印度尼西亞,日本,新西蘭,澳大利亞,美國(限制使用)。

自從80年代以來(lái),世界許多研究機構進(jìn)行了高效、低毒、無(wú)污染的防止木材藍變、霉變的保護藥劑的篩選、開(kāi)發(fā),篩選的化合物多達近千種。目前,得到大多數國家普遍認可的新的化合物包括:氰硫基甲硫基苯并噻唑(TCMTB)、甲叉雙硫酸鹽(MBT)、3一碘代一2一丙炔基甲酸了胺用(IPbc)、季銨鹽〔如:二癸基二甲基氯化銨(DDAC)、八羥基喹琳銅、三唑類(lèi)化合物(如:azaconazle,hexaconzole)、百菌清(chlorothalonil)等。

在選擇防藍變劑/防霉劑時(shí),需考慮藥劑的各種性能,包括:

①防藍變/防霉的效果;②藥劑對人畜的毒性;③藥劑的揮發(fā);④藥劑的腐蝕性;⑤藥劑的穩定性;③藥劑對環(huán)境/生態(tài)的影響;③藥劑的可燃性;③藥劑的成本(特別是處理成本——處理每立方米木材的成本);③是否容易使用。

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