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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、边材变色)。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。
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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,其中最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,又称植物骤质,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。
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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。
木材霉变的真菌有木霉(Tirhcodermasp.)、青霉(Penieilliumspp.)、曲霉(AspergillussPp.)、毛霉(Mucor)等。
木霉属真菌中最主要的是绿色木霉,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,最常见的如黑曲霉,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,从而可促进蓝变的生成。
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木材的蓝变
木材蓝变通常指木材出现的所有边材变色,蓝变是木材边材变色的一种总称。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-diplodiaSp.)、长嚎壳属(Ceratoeystissp.)、色二抱属之iDplodaSp.)等,危害橡胶木最严重的是可可二球抱(价tryodiplodiatheobromaepat,)。
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最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、氮化合物等)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,并有其最适宜的生长温度、最高生长温度和最低生长温度。
真菌生长最适宜的温度为20一30C,温度低于10℃、高于35℃,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环以下,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窑干,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。
5防蓝变剂/防排剂
五氯酚钠(NaPCP)在我国一直用于控制(防止)蓝变和霉变的产生。抓代酚类如四抓酚、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,自从发现抓代酚类化合物中含有致癌的idoixn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。
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