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木材的變色及預防和控制

  • 分類:行業動態
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  • 來源:
  • 發布時間:2021-11-26 09:24
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【概要描述】木材變色,簡單地說,就是由于受環境(陽光、氧氣、水份、溫度)和微生物(真菌)的作用,其表面發生的顏色變化。原木、鋸材、木制品都可能發生變色。樹木砍伐后,原木端頭及不完好樹皮下容易發生變色。原木加工后,鋸材(板材、方材)在存放、加工過程中,也容易發生藍變、褐變、霉變等。木材制成木制品后,在使用過程中仍有可能發生變色。木材顏色變化的種類很多,從木材本色(白色/淡黃色/淺褐色等)變為粉色、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,簡單地說,就是由于受環境(陽光、氧氣、水份、溫度)和微生物(真菌)的作用,其表面發生的顏色變化。原木、鋸材、木制品都可能發生變色。樹木砍伐后,原木端頭及不完好樹皮下容易發生變色。原木加工后,鋸材(板材、方材)在存放、加工過程中,也容易發生藍變、褐變、霉變等。木材制成木制品后,在使用過程中仍有可能發生變色。木材顏色變化的種類很多,從木材本色(白色/淡黃色/淺褐色等)變為粉色、紅色、藍色、綠色、灰色、深灰色、褐色、灰褐色、深褐色、黑色等等。

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1 木材的變色及其種類

木材變色,簡單地說,就是由于受環境(陽光、氧氣、水份、溫度)和微生物(真菌)的作用,其表面發生的顏色變化。原木、鋸材、木制品都可能發生變色。樹木砍伐后,原木端頭及不完好樹皮下容易發生變色。原木加工后,鋸材(板材、方材)在存放、加工過程中,也容易發生藍變、褐變、霉變等。木材制成木制品后,在使用過程中仍有可能發生變色。木材顏色變化的種類很多,從木材本色(白色/淡黃色/淺褐色等)變為粉色、紅色、藍色、綠色、灰色、深灰色、褐色、灰褐色、深褐色、黑色等等。

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

2 木材的化學變色

許多樹種的木材,當其含水率較高時或較長時間地暴露在潮濕的空氣中會發生變色,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生化學反應而引起的,稱為化學變色。

木材中的單寧、色素、生物堿、糖類、酚類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物質的氧化。酚類化合物具有苯環結構,易于被氧化,這是產生化學變色的原因。酚類化合物氧化前為無色,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,因此化學變色又稱為氧化變色。

某些木材中含有單寧,又稱植物鞣質,是多元酚類的混合物,當在潮濕條件下與鐵接觸,其中的單寧與鐵會發生化學反應(絡合反應)形成單寧酸鐵。單寧酸鐵呈黑色,是用來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間的長短,木材的顏色變為淺灰色至藍黑色。同樣,將木材浸泡在含鐵量高的水中,木材也會發生這種化學變色。另外,木材與銅或銅合金接觸,由于木材中的單寧與銅發生化學反應,生成單寧酸銅,也會使木材變色(淺紅色)。

在木材干燥過程中,也常發生化學變色。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。

化學變色的特點是變色深度淺,變色比較均勻一致。

3 木材的霉變

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

發霉常使木材呈綠色、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狀。在溫暖和潮濕的氣候下,或在通風不良的環境中,容易使沉積在木材表面的霉菌抱子繁殖而長霉。

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很多,最常見的如黑曲霉,木材感染這種霉菌后,表面呈黑色斑點,有時連成片。

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

生長,因此在某些防腐處理后的木材上仍能發現霉變。

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。除變為藍色外,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

藍變在針葉材和闊葉材中都能發生,但是通常只發生在邊材。

在適宜的條件下,藍變多發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,變色真菌等微生物才能繁殖、生長。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%以下時就能防止藍變。

2)營養物質(養料):各種木材真菌所需的最適宜的營養成分是不同的,但是,所有真菌都能從木材中得到它們所需的營養物質。木材中的碳水化合物,即淀粉和單糖是藍變菌生長所需要的能量。另外,木材中的微量物質(無機鹽、氨化合物等)也是真菌生長所必需的,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。但它們所需的氧氣量很少,當空氣中的氧氣含量達到1%時,真菌就能生長,因此,用隔絕空氣(氧氣)的辦法來控制藍變菌的生長是不現實的。

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

20~30CC,溫度低于10CC、高于35C,真菌生長的速度都較慢。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,木材先發生藍變,然后再發生腐朽。而有時可能只看到藍變后期形成的明顯的腐朽缺陷。也可以說,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,干燥的木材表面沒有足夠的水分提供給真菌,使真菌發展成有色的菌絲。這樣,木材表面的菌是無色的(還未發展為有色的菌絲),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,那么菌絲就會在木材內部繼續繁殖、發展,從而成為有色的菌絲,造成木材內部變色。

4·3·4 降低木材價值

由于變色,使木材的外觀、不好看,用戶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較重要的領域中使用的木材,或者要求降價,因此在商業上,防治木材變色是保持木制品價值的一個重要方面。

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,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進行鋸解加工,而又是容易藍變的樹種(如橡膠木、某些松木、楓木等),則需進行防藍變處理。

如果原木鋸解后的鋸材不能及時進行害干,或在窯干前進行氣干(自然干燥、風干),則應及時用防藍變劑處理。 如果木材已經變色,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。

a.防藍變/防霉的處理方法 原木的處理方法很簡單,將防藍變劑噴淋到原木端頭即可。在樹皮剝落的部位,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。

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計算。因此,處理量與木材尺寸、藥劑的使用濃度等相關。以木材的尺寸為2m長、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良好,且防雨的地方,例如氣干棚,以防止雨水淋濕木材。同時這也有助于減少干燥缺陷,如開裂、扭曲等。

木材進行防藍變/防霉處理后,建議在干燥實踐中采用如下堆垛法:

木材材堆的寬度不宜超過1.8m,否則材堆中部木材的干燥將很慢。材堆的長度則取決于木材的長度、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。

5 防藍變劑/防霉劑

三氯酚鈉(NaPCP)在我國一直用于控制(防止)藍變和霉變的產生。氯代酚類如四氯酚、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,自從發現氯代酚類化合物中含有致癌的山。xin類化合物后,氯代酚類化合物就逐步被越來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,導致血液系統紊亂,損害肝和腎、引起胃疼、嘔吐、惡心、發燒,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,世界許多研究機構進行了高效、低毒、無污染的防止木材藍變、霉變的保護藥劑的篩選、開發,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、三唑類化合物(如:azaconazle,hexaconzole)、百菌清(chlorothalonil)等。

在選擇防藍變劑/防霉劑時,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;④藥劑的腐蝕性;⑤藥劑的穩定性;③藥劑對環境/生態的影響;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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