3種國(guó)外竹制竹簾層積材防霉處理技術(shù)

安 鑫，覃道春，靳肖貝，李瑜瑤

（國(guó)際竹藤中心 竹藤科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100102）

3種國(guó)外竹制竹簾層積材防霉處理技術(shù)

安 鑫，覃道春，靳肖貝，李瑜瑤

（國(guó)際竹藤中心 竹藤科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100102）

以尼泊爾虎克龍竹Dendrocalamus hookeri，尼泊爾馬甲竹Bambusa teres和埃塞俄比亞高地竹Yushania alpina竹材制成的竹簾層積材為研究對(duì)象，選用不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的有機(jī)碘化物、商用防霉劑、桐油和硝化纖維清漆處理板材，參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18261－2000《防霉劑防治木材霉菌及藍(lán)變菌的試驗(yàn)方法》進(jìn)行處理材防霉試驗(yàn)，分析不同竹種、不同處理方式對(duì)竹簾層積材防霉性能的影響。結(jié)果表明：3種竹簾層積材素材均不能防霉、防藍(lán)變（P＜0.05）；不同竹種對(duì)防霉效果影響不明顯，不同處理方式對(duì)防藍(lán)變、防霉效率影響極顯著（P＜0.01），尼泊爾馬甲竹制成的層積材防藍(lán)變能力優(yōu)于另外2種竹材（P＜0.05）；選用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3%有機(jī)碘化物與硝化纖維清漆聯(lián)合涂刷處理基本達(dá)到防治霉菌要求；選用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%有機(jī)碘化物與硝化纖維清漆聯(lián)合涂刷處理的霉菌、藍(lán)變防治效力達(dá)到100%。圖2表4參16

木材科學(xué)與技術(shù)；虎克龍竹；馬甲竹；高地竹；竹簾層積材；防霉處理

中國(guó)是世界上竹類資源最為豐富的國(guó)家，也是竹產(chǎn)業(yè)最發(fā)達(dá)的地區(qū)，幾乎涵蓋了所有竹產(chǎn)業(yè)的相關(guān)生產(chǎn)和研究［1］。中國(guó)作為國(guó)際竹藤組織東道國(guó)，一貫大力支持世界竹產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。東南亞和非洲地區(qū)的竹子資源相對(duì)集中，但利用水平較低，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)上述地區(qū)的竹類研究主要針對(duì)竹子資源培育等方面，對(duì)其竹資源的利用和產(chǎn)業(yè)研究較少［2］。幫助這些地區(qū)開發(fā)利用當(dāng)?shù)氐闹褓Y源作竹質(zhì)工程材料，制造建筑結(jié)構(gòu)中的檁條、梁、柱等承重結(jié)構(gòu)部件［3］，促進(jìn)全球竹資源的高附加值利用。竹簾層積材（laminated bamboo curtain lumber,LBCL）是以竹簾順紋層積組坯、膠合熱壓而成的板方材，產(chǎn)品用途廣泛，可用于建筑、家具、車廂板和集裝箱板等承重結(jié)構(gòu)材。但是，竹材本身含有大量的真菌賴以生存的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，所制的竹質(zhì)復(fù)合材料在潮濕的環(huán)境下，易遭受變色菌、霉菌等真菌侵害［4］，這不僅對(duì)板材外觀質(zhì)量造成影響，而且對(duì)人類健康造成危害，嚴(yán)重制約著竹材的發(fā)展和利用。竹簾層積材在使用過程中同樣易生霉斑，對(duì)其防霉、防變色技術(shù)的研究少見報(bào)道［5］。竹質(zhì)人造板的防護(hù)處理工藝按處理工藝順序分為前處理、中間處理和后處理［6］。前處理是對(duì)人造板的組成單元進(jìn)行處理，中間處理是在板材制造過程中將藥劑在板坯成型和熱壓之前施加到材料單元，防腐后處理是在板材制作完成以后，再對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行防護(hù)處理。前處理和中間處理往往對(duì)材料的膠合性能產(chǎn)生劣化影響，降低結(jié)構(gòu)材的承載能力，因此，對(duì)于結(jié)構(gòu)用竹簾層積材涂刷后處理是一種適宜的處理工藝。隨著人們環(huán)保意識(shí)的不斷增強(qiáng)，環(huán)保型藥劑處理竹材越來越受到人們的重視［7］。有機(jī)碘化物（3-碘-2-丙炔基甲氨酸丁酯，IPBC）是一種良好的防霉菌化合物，對(duì)人類和環(huán)境的低毒性已經(jīng)得到廣泛證實(shí)，可以添加在化妝品、涂料、皮革或者其他纖維類的工業(yè)品中以延長(zhǎng)存放時(shí)間，也可用于處理木/竹材霉菌防治［8－9］。桐油是一種優(yōu)良的帶干性植物油，具有干燥快、耐熱、耐酸、耐堿的優(yōu)點(diǎn)，能滲入木質(zhì)，可用于木/竹防水、防腐，是一種歷史悠久的木材防護(hù)劑［10］。硝化纖維清漆是一種比較常見的木器及裝修用涂料，具有干燥快、裝飾性好、具有較好的戶外耐候性等特點(diǎn)，廣泛用于木/竹制品的裝飾和防護(hù)［11］。因此，本研究以尼泊爾和埃塞俄比亞儲(chǔ)量豐富的3個(gè)竹種制作的竹簾層積材為研究對(duì)象，選擇不同的藥劑和涂料，同時(shí)挑選一種市場(chǎng)銷售的防霉劑作為對(duì)照。重點(diǎn)研究竹簾層積材后處理防霉、防藍(lán)變技術(shù)，為推動(dòng)世界范圍的竹材資源高效利用提供支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)試材

1.1.1 試材 尼泊爾和埃塞俄比亞儲(chǔ)量豐富的3個(gè)竹種的竹材：尼泊爾虎克龍竹Dendrocalamus hookeri，基本密度為0.790 g·cm－3；尼泊爾馬甲竹Bambusa teres，基本密度為0.638 g·cm－3；埃塞俄比亞高地竹Yushania alpina，基本密度為0.418 g·cm－3。由中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院木材工業(yè)研究所制作成竹簾層積材。竹簾層積材是竹篾按順向鋪裝方式熱壓制備的板材，采用 “熱進(jìn)—熱出”的加工工藝，熱壓參數(shù)：熱壓溫度140~150℃，熱壓時(shí)間1.5~2.0 min·mm－1，熱壓壓力5.0~8.0 MPa。

1.1.2 試驗(yàn)藥劑 ①有機(jī)碘化物（IPBC）：市購(gòu)，其有效成分質(zhì)量分?jǐn)?shù)≥35.0%，外觀為無(wú)色或黃色透明溶液，水性體系中的推薦pH值為pH 4.0~10.0，可用溫性硬水稀釋。②商用防霉劑：市購(gòu)，淺紅色濃縮液體，pH 6.5~7.5，有效活性物質(zhì)量分?jǐn)?shù)為80%。產(chǎn)品標(biāo)注為 “高效環(huán)保型預(yù)防木材藍(lán)變的有效藥劑”，說明書推薦質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍1%~10%。③桐油：市購(gòu)，淺棕色，折光指數(shù)為1.500 0~1.516 0，水分雜質(zhì)及揮發(fā)物小于1%，無(wú)機(jī)械雜質(zhì)、無(wú)軟腳和絮狀物，酸價(jià)小于6 mg·g－1（氫氧化鉀）。④硝化纖維清漆及稀釋劑：市購(gòu)，淡黃色透明液體，混合比例為2:1，在溫度為25℃，相對(duì)濕度70%條件下的干結(jié)時(shí)間是10 min。

1.1.3 試菌 藍(lán)變菌：可可球二孢Botryodiplodia theobromea，簡(jiǎn)稱Bt。霉菌：綠色木霉Trichoderma lignorum，簡(jiǎn)稱Tr。

1.2 防霉處理方法

將商用防霉劑和IPBC配置成3個(gè)質(zhì)量分?jǐn)?shù)梯度，別為1%，3%和5%，然后涂刷試樣表面，各種藥劑的涂刷量均為0.1 kg·m－2。桐油處理的試材采用3次涂刷，各次涂刷量均為0.1 kg·m－2，涂刷第1次晾干后用砂紙打磨光滑后再涂刷1遍（晾干→打磨→涂刷），打磨之后再涂刷1遍，最后余留在表面桐油可用干布擦去。以上各處理后分出一半試樣在表面涂刷硝化纖維清漆，清漆涂刷量為0.1 kg·m－2。

1.3 防霉性能測(cè)試方法

參考國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 18261－2000《防霉劑防治木材霉菌及藍(lán)變菌的試驗(yàn)方法》［10］，竹簾層積材鋸解為50 mm（順紋方向）×20 mm（橫紋方向）×板厚的試樣，并隨機(jī)取樣，再用各濃度藥劑涂刷試樣表面。各種處理方式（包括空白對(duì)照）各6塊重復(fù)試樣，依據(jù)上述標(biāo)準(zhǔn)試樣的霉變程度以被害值表示，共分5級(jí)（表1），其平均被害值越低，試材防霉、防藍(lán)變性能越好。

表1 試樣霉變程度分級(jí)［12］Table 1 Extent and intensity scale of mould growth on samples

1.4 統(tǒng)計(jì)分析方法

本研究采用DPS統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行方差分析、多重比較及聚類分析，通過數(shù)據(jù)方差分析、多重比較得出竹種和處理方式對(duì)最終防治效果的顯著影響因素，以及各因素內(nèi)的兩兩顯著性比較［13］。使用聚類分析對(duì)16種處理方式得出具有相似特征的分組，可以更好地分析出各組防治效果的優(yōu)劣，衡量不同處理方式間的相似性［14］。

2 結(jié)果與分析

試樣經(jīng)藍(lán)變菌和霉菌4周侵染后，3種竹材的層積材經(jīng)16種處理的被害值統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。

表2 不同處理的竹簾層積材的被害值Table 2 Mould growth rating of the LBCL coated with different agents

2.1 防藍(lán)變菌效率

表3是3竹種竹簾層積材的藍(lán)變被害值的方差分析結(jié)果。由表3可知：竹種對(duì)防治結(jié)果影響顯著（P＜0.05），處理方式對(duì)防治結(jié)果影響極顯著（P＜0.01）。首先對(duì)竹材種類的藍(lán)變菌侵染被害值做Duncan’s新復(fù)極差測(cè)驗(yàn)的多重比較分析，結(jié)果見表2?？梢婑R甲竹與虎克龍竹、高地竹差異顯著（P＜0.05），高地竹與虎克龍竹差異不顯著（P＜0.05）。由竹種被害值均值可以判斷，相同處理?xiàng)l件下，馬甲竹制作的竹簾層積材防治效果最好，馬甲竹的天然防變色性優(yōu)于虎克龍竹和高地竹，與兩者的天然防霉防變色性能測(cè)試結(jié)果一致［15］，所以馬甲竹制的竹簾層積材處理后對(duì)防藍(lán)變效果有積極的影響。

使用DPS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)16種不同處理方式的試材藍(lán)變菌被害值系統(tǒng)聚類分析結(jié)果見圖1。經(jīng)各藥劑涂刷處理后，有的處理可以完全防治藍(lán)變菌，有的毫無(wú)防治效果，有的有一定的防治效果。因此，可將聚類分析結(jié)果聚為3類，可選1.3作為聚類分割點(diǎn)，將處理方式分成3類：處理方式7和處理8被聚為一類，處理方式的處理3，處理4，處理5和處理6被聚為一類，其余處理方式聚為一類。結(jié)合處理方式均值可知，處理7和處理8效果最好，即3%或5%的有機(jī)碘化物與清漆聯(lián)合處理效果最好。魏萬(wàn)姝等［16］提到金菊婉曾用有機(jī)碘化物（IPBC）處理毛竹定向刨花板，結(jié)果顯示：當(dāng)有機(jī)碘化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5%時(shí)，能杜絕竹材定向刨花板表面發(fā)霉和內(nèi)部藍(lán)變 。這與本研究結(jié)果不一致。由于引用文獻(xiàn)［16］中采用中間處理試樣，藥劑在板材中分布較為均勻，而本研究采用表面涂刷，藥劑難以進(jìn)入試樣內(nèi)部，藍(lán)變菌可在竹材導(dǎo)管中大量繁殖，能夠侵入竹材內(nèi)部，因而不能徹底杜絕板材受到藍(lán)變菌的侵染。處理3，處理4，處理5和處理6對(duì)藍(lán)變菌的防治均有一定效果，其中都含有機(jī)碘化物處理，說明有機(jī)碘化物是一種有效的防藍(lán)變藥劑。經(jīng)商用防霉劑處理后的試樣與桐油處理、清漆處理、未經(jīng)處理的素材被聚為一類，說明這些處理對(duì)藍(lán)變菌的基本無(wú)效。

表3 3種國(guó)外竹竹簾層積材藍(lán)變菌Bt被害值方差分析Table 3 Variance analysis for blue stain fungus growth rating of the LBCL from 3 foreign bamboo species

圖1 不同方法處理的竹簾層積材藍(lán)變菌可可球二孢被害值聚類分析Figure 1 Clustering analysis for blue stain fungus growth rating of the LBCL

2.2 防霉菌效率

表4是3竹種的竹簾層積材霉菌被害值的方差分析結(jié)果。由表4可知：竹材種類對(duì)防治結(jié)果影響不顯著，處理方式對(duì)防治結(jié)果影響極顯著（P＜0.01）。說明竹材種類對(duì)處理材的霉菌防治效果無(wú)顯著影響（P＜0.05）。

表4 3種國(guó)外竹竹簾層積材對(duì)霉菌被害值方差分析Table 4 Variance analysis for mould growth rating of the LBCL from 3 foreign bamboo species

使用DPS統(tǒng)計(jì)軟件對(duì)16種不同處理的試材霉菌被害值系統(tǒng)聚類分析結(jié)果見圖2，同樣可將聚類結(jié)果聚為3類（選1.7作為聚類分割點(diǎn)）：處理3，處理4，處理5，處理6，處理7和處理8被聚為一類，處理2，處理10，處理11，處理14和處理16被聚為一類，其余處理方式聚為一類。結(jié)合各處理方式均值可知：處理3，處理4，處理5，處理6，處理7和處理8均含有機(jī)碘化物處理，該組試樣的被害值均為0。由此可知，有機(jī)碘化物是一種非常好的防霉藥劑，且極限質(zhì)量分?jǐn)?shù)在1%以下。魏萬(wàn)姝等［16］用質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為0.35%，0.50%，0.65%的有機(jī)碘化物（IPBC）處理浸膠后的竹絲束，用其制得防霉重組竹，對(duì)黑曲霉Aspergillus niger和橘青霉 Penicillium citrintim有良好的防治作用，平均被害值均小于1，但對(duì)綠色木霉的防治效果較差。由于魏萬(wàn)姝等［16］采用中間處理方法，分布在板材表面藥劑量相對(duì)于涂刷處理較低，而綠色木霉與可可球二孢不同，只會(huì)侵染板材表面，所以，表面涂刷有機(jī)碘化物處理是一種有效的防霉技術(shù)。處理式2，處理10，處理11，處理14和處理16是高質(zhì)量分?jǐn)?shù)的商用防霉劑和清漆單獨(dú)處理、桐油與清漆聯(lián)合處理聚為一類，該組處理有一定的防霉效果，但不能達(dá)到防治要求。結(jié)合被害值均值可以看出處理1，處理9，處理12，處理13和處理15均沒有防霉效果，說明桐油單獨(dú)處理無(wú)防霉效果。結(jié)合上組聚類結(jié)果，可以認(rèn)定，這種商用防霉劑并無(wú)防霉效果。

圖2 不同方法處理的竹簾層積材對(duì)綠色木霉被害值聚類分析圖Figure 2 Clustering analysis for mould growth rating of the LBCL with different treatment

3 結(jié)論

①3種國(guó)外竹制成的竹簾層積材其素材均不具有防藍(lán)變、防霉能力。②竹種對(duì)竹簾層積材處理材防藍(lán)變效果影響顯著（P＜0.05），尼泊爾馬甲竹制成的層積材防藍(lán)變能力略優(yōu)于另外2種竹材，但竹材種類對(duì)于防霉結(jié)果無(wú)顯著影響（P＜0.05）。③對(duì)于處理方式而言，使用有機(jī)碘化物單獨(dú)處理和有機(jī)碘化物與硝化纖維清漆聯(lián)合處理的試樣防藍(lán)變、防霉效果較好。選用3%有機(jī)碘化物（IPBC）與硝化纖維清漆聯(lián)合涂刷處理基本可以達(dá)到防治可可球二孢和綠色木霉的要求；選用5%有機(jī)碘化物（IPBC）與硝化纖維清漆聯(lián)合涂刷處理可以同時(shí)防治可可球二孢和綠色木霉。

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Enhancing mold-resistance of laminated bamboo curtain lumber using three non-native bamboo species

AN Xin,QIN Daochun,JIN Xiaobei,LI Yuyao
（Bamboo and Rattan Science&Technology Laboratory,International Centre for Bamboo and Rattan,Beijing 100102, China）

Laminated bamboo curtain lumber（LBCL）was manufactured from Dendrocalamus hookeri,Bambusa teres,and Yushania alpina all from Nepal or Ethiopia,and was coated with commercial mold inhibitors,3-iodo-2-propynyl butyl carbamate（IPBC）,Tung oil,or nitro-cellulose lacquer to improve anti-mildew capabilities.In the laboratory,resistance of both coated and uncoated LBCL to blue-stain and mold fungi was evaluated using China National Standard GB/T 18261-2000.Results showed that the uncoated LBCL had no anti-mildew capabilities according to areas of mold infection.Bamboo species had little influence on mold resistance with LBCL（P＜0.05）;whereas,treatment methods had a strong effect on the mold resistance（P＜0.01）.LBCL made of B. teres had slightly better resistance to Botryodiplodia theobromae than the other two bamboo species（P＜0.05）, but LBCL coated with 3%IPBC and lacquer was basically resistant to B.theobromae and Trichoderma lignorum.The most effective treatment method that was an LBCL with 5%IPBC and lacquer coating provided 100% resistance to B.theobromae and T.lignorum was the most effective.［Ch,2 fig.4 tab.16 ref.］

wood science and technology;Dendrocalamus hookeri;Bambusa teres;Yushania alpina;laminated bamboo curtain lumber;anti-mildew treatment

S782.33

A

2095-0756（2015）03-0404-06

10.11833/j.issn.2095-0756.2015.03.011

2014-08-27；

2014-10-10

國(guó)家林業(yè)局林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201304503）

安鑫，博士研究生，從事竹材細(xì)胞壁研究。E-mail:anxin@icbr.ac.cn。通信作者：覃道春，研究員，博士，從事竹木材防護(hù)研究。E-mail:qindc@icbr.ac.cn