不同處理工藝對重組竹防腐防霉性能的影響

， ， ，2， ， ，

(1.浙江省林業(yè)科學(xué)研究院浙江省竹類研究重點實驗室，浙江 杭州 310023；2.浙江農(nóng)林大學(xué)，浙江 臨安 311300；3.桐廬竹楠木環(huán)?？萍加邢薰?，浙江 桐廬 311519)

研究與設(shè)計

不同處理工藝對重組竹防腐防霉性能的影響

張建1，袁少飛1，范慧1，2，李琴1，林斌3，李忠3

(1.浙江省林業(yè)科學(xué)研究院浙江省竹類研究重點實驗室，浙江 杭州 310023；2.浙江農(nóng)林大學(xué)，浙江 臨安 311300；3.桐廬竹楠木環(huán)?？萍加邢薰荆憬?桐廬 311519)

重組竹作為一種新型建筑結(jié)構(gòu)用材，其防腐防霉性能非常重要。本研究以未處理、表面浸漬處理、竹束加壓浸漬處理三種不同防腐防霉處理工藝制取的炭化重組竹為研究對象，測試分析其防腐防霉性能。試驗結(jié)果表明：三種處理工藝處理的重組竹防腐性能均達到Ⅰ級強耐腐，質(zhì)量損失率均小于10%，但防霉性能存在明顯的差異。加壓浸漬處理竹束制得的重組竹防腐和防霉性能均最好，兩種霉菌防治效力均為100%，兩種腐朽菌質(zhì)量損失率均小于1.65%；表面浸漬處理的重組竹黑曲霉防治效力為75%，綠色木霉防治效力為100%，質(zhì)量損失率為7.96%～8.66%；未處理的炭化重組竹防霉性能最差，兩種霉菌防治效力均為0，但具有較好的防腐性能，質(zhì)量損失率為8.05%～9.11%。本研究可為建筑結(jié)構(gòu)用重組竹的生產(chǎn)和產(chǎn)品開發(fā)提供借鑒和參考。

重組竹材；防霉性能；防腐性能；處理工藝

重組竹是我國20世紀(jì)90年代自主研發(fā)的竹材產(chǎn)品，其以資源豐富且生長周期短的竹材為原料，具有竹材利用率高、生產(chǎn)工藝簡單和物理力學(xué)性能優(yōu)越等特點，是制造家裝材料和高強度工程材料的理想原料[1-3]，目前已成為我國竹材工業(yè)的主流產(chǎn)品和增長速度最快的一個板材品種[4-5]。重組竹與木結(jié)構(gòu)類似，非常適合于建筑結(jié)構(gòu)中的梁、板、柱、墻體等結(jié)構(gòu)用材，是一種不可多得的綠色建筑結(jié)構(gòu)用材[6-7]。但由于竹材含有豐富的淀粉和糖類等營養(yǎng)物質(zhì)，在加工、運輸和使用過程中容易發(fā)生腐朽、霉變和蟲蛀，導(dǎo)致硬度、強度、使用可靠性等逐漸降低甚至消失[8-9]。重組竹的防霉防腐處理對竹資源的高效利用具有至關(guān)重要的作用。我國從20世紀(jì)50年代開始就對竹材防腐技術(shù)進行了研究，并取得了較大進展，研究發(fā)現(xiàn)引起竹材霉變腐朽的真菌有50多種[10-11]，而且霉變腐朽與環(huán)境溫度、濕度、通風(fēng)狀況等自然條件有關(guān)[12]。

本研究借鑒GB/T 18261-2013《防霉劑對木材霉菌及變色菌防治效力的試驗方法》和GB/T 13942.1-2009《木材耐久性能 第1部分：天然耐腐性實驗室試驗方法》兩個關(guān)于木材防腐防霉性能檢測標(biāo)準(zhǔn)，對重組竹防腐防霉性能進行測試，分析不同處理工藝對重組竹防腐防霉性能的影響，以期為結(jié)構(gòu)用重組竹的生產(chǎn)和產(chǎn)品開發(fā)提供借鑒和參考。

1 試驗材料

竹材為5年生毛竹去青去黃后的輾壓炭化竹束，尺寸為980 mm×20 mm×3 mm，含水率12%～14%，取自杭州萊克竹木業(yè)有限公司；酚醛樹脂固體含量42%，取自杭州萊克竹木業(yè)有限公司；防腐防霉劑為ZJFC-Ⅰ水性防腐防霉劑，淡黃色液體，濃度6%，pH值7.16，主要成份為丙環(huán)唑和戊唑醇，購自浙江農(nóng)林大學(xué)。霉菌為黑曲霉和綠色木霉，腐朽菌為褐腐菌中的密粘褶菌和白腐菌中的彩絨革蓋菌，試驗用菌種均取自貴州大學(xué)。

2 試驗儀器

250 t重組竹冷壓機，安吉華森液壓機廠生產(chǎn)；DN500×1000型真空加壓處理罐，攸縣振興壓力容器搪玻璃設(shè)備有限公司生產(chǎn)；101-6型電熱鼓風(fēng)恒溫干燥箱，杭州藍天化驗儀器廠生產(chǎn)；TD 20002型電子天平，余姚市金諾天平儀器有限公司生產(chǎn)；SM-150型框鋸機，廣東省佛山市順德區(qū)萬利德機械有限公司生產(chǎn)；MJ6116型精密推臺鋸，上海福馬木工機械設(shè)備有限公司提供；MJX-250C型霉菌培養(yǎng)箱，上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠生產(chǎn)；SW-CJ-1BU型超凈工作臺，蘇凈集團蘇州安泰空氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)；YXQ-LS-75型立式壓力蒸汽滅菌器，上海博訊實業(yè)有限公司醫(yī)療設(shè)備廠生產(chǎn)。

3 試驗方法

3.1未處理的重組竹

竹束在固體含量28%的酚醛樹脂中浸漬30 min，瀝膠后在55 ℃電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)干燥至含水率10%～14%。重組竹密度設(shè)定為1.1 g/cm3，模具規(guī)格為500 mm×100 mm×60 mm，計算稱重后將竹束裝料，進行冷壓組坯、裝模；冷壓后的坯料在電熱鼓風(fēng)干燥箱內(nèi)進行加熱固化定型，具體時間為100 ℃處理2 h、140 ℃處理2 h、120 ℃處理3 h、80 ℃處理1 h，定型結(jié)束后關(guān)閉電源待干燥箱中溫度降至室溫，然后取出置于室內(nèi)養(yǎng)生48 h，最后進行剖片，制得規(guī)格為450 mm×80 mm×12 mm的重組竹。

3.2 表面浸漬處理的重組竹

表面浸漬處理的重組竹是將未經(jīng)防腐防霉處理的重組竹在2%濃度的ZJFC-Ⅰ防腐防霉劑中常溫常壓下浸漬2 h，擦干后放入50 ℃干燥箱內(nèi)干燥1 h。

3.3 竹束加壓浸漬處理的重組竹

對竹束進行防腐防霉加壓浸漬處理，具體工藝為：ZJFC-Ⅰ防腐防霉劑濃度0.8%、加壓時間3 h、浸漬壓力1.2 MPa。然后將其放入55 ℃干燥箱內(nèi)干燥至含水率10%～14%，后續(xù)工序按照上述的未處理重組竹進行。

4 性能測試

4.1不同處理工藝重組竹的防霉性能

試驗以未處理、表面浸漬、竹束加壓浸漬等三種不同防腐防霉處理的重組竹為測試對象，測試時需將試件鋸制成50 mm×20 mm×5 mm、50 mm×20 mm×10 mm、50 mm×20 mm×12 mm三種厚度，每種厚度取6個試件，其中表面浸漬處理重組竹試件制取時需保留防腐防霉處理面作為測試面。測試采用黑曲霉、綠色木霉兩種霉菌，按照GB/T 18261-2013《防霉劑對木材霉菌及變色菌防治效力的試驗方法》進行試樣的感染面積、感染值和防治效力等防霉性能測試。

4.2 不同處理工藝重組竹的防腐性能

試驗以未處理、表面浸漬、竹束加壓浸漬等三種不同防腐防霉處理的重組竹為測試對象，測試時需將試件鋸制成20 mm×20 mm×10 mm、20 mm×20 mm×12 mm兩種厚度，每種厚度取12個試件，其中表面浸漬處理重組竹試件制取時需保留防腐防霉處理面作為測試面。測試采用密粘褶菌和彩絨革蓋菌兩種腐朽菌，按照GB/T 13942.1-2009《木材耐久性能 第1部分：天然耐腐性實驗室試驗方法》進行試樣的質(zhì)量損失率和耐腐等級等防腐性能的測試。

5 試驗結(jié)果與分析

5.1不同處理工藝對重組竹防霉性能的影響

不同處理工藝時重組竹黑曲霉試驗結(jié)果見表1、綠色木霉試驗結(jié)果見表2。由表1、表2的試驗結(jié)果可知，處理方式對重組竹的防霉性能影響較大。未處理的重組竹防霉性能最差，試件表面和側(cè)面一個星期后基本全部被黑曲霉感染，兩個星期后全部被綠色木霉感染；四個星期后，所有未經(jīng)處理的重組竹試件對兩種霉菌的感染值均為4，防治效力均為0。加壓浸漬竹束制得的重組竹試件防霉性能最好，四個星期后，所有試件無論是表面還是側(cè)面均沒有被黑曲霉和綠色木霉感染，感染值均為0，防治效力均為100%。表面浸漬處理的重組竹試件對兩種霉菌也具有較好的防治效力，四個星期后，三種不同厚度的試件表面被黑曲霉感染面積均小于20%，感染值均為1，防治效力均為75%；而三種不同厚度的試件表面均未被綠色木霉感染，感染值為0，防治效力為100%。由于表面浸漬處理的重組竹試件只有表面經(jīng)過了防腐防霉處理，因此試驗中發(fā)現(xiàn)試件的四個側(cè)面被兩種霉菌不同程度地感染，其中被黑曲霉感染面積在90%以上，被綠色木霉感染面積在40%以上。

表1 不同處理工藝時重組竹黑曲霉試驗結(jié)果

試件類型試件厚度/mm試樣感染面積/%第一個星期第二個星期第三個星期第四個星期感染值防治效力/%未處理的重組竹590100100100401090100100100401210010010010040表面浸漬處理的重組竹5表面5(側(cè)面30)表面10(側(cè)面60)表面15(側(cè)面70)表面15(側(cè)面90)175.010表面5(側(cè)面50)表面10(側(cè)面100)表面15(側(cè)面100)表面20(側(cè)面100)175.012表面5(側(cè)面30)表面10(側(cè)面100)表面15(側(cè)面100)表面15(側(cè)面100)175.0竹束加壓浸漬處理的重組竹50000010010000001001200000100

表2 不同處理工藝時重組竹綠色木霉試驗結(jié)果

試件類型試件厚度/mm試樣感染面積/%第一個星期第二個星期第三個星期第四個星期感染值防治效力/%未處理的重組竹5表面30(側(cè)面80)1001001004010表面0(側(cè)面40)表面30(側(cè)面60)1001004012表面0(側(cè)面30)表面80(側(cè)面90)10010040

續(xù)表

5.2 不同處理工藝對重組竹防腐性能的影響

不同處理工藝時重組竹彩絨革蓋菌試驗結(jié)果見表3、密粘褶菌試驗結(jié)果見表4。由表3、表4的試驗結(jié)果可知，三種不同防腐防霉處理重組竹質(zhì)量損失率都小于10%，防腐性能均達到了Ⅰ級強耐腐。其中，竹束加壓浸漬處理的重組竹防腐性能最好，經(jīng)過兩種腐朽菌侵害12周以后質(zhì)量損失率均小于1.65%；而未處理的重組竹質(zhì)量損失率為8.05%～9.11%，表面浸漬處理重組竹質(zhì)量損失率為7.96%～8.66%。表面浸漬處理的重組竹防腐效果有一定的提高，但提高幅度較小，主要原因是竹材為較難處理的材料，表面常溫浸漬處理只能使防腐防霉劑浸潤在竹材表層，由于竹材表面組織致密，加之竹材內(nèi)沉積有膠狀物質(zhì)和聚積的侵填體，沒有徑向分布的薄壁細胞和射線細胞，藥劑難以從徑向滲入，因此竹材內(nèi)部沒有得到有效的防腐處理[13-17]。從檢測結(jié)果看，未處理的重組竹本身也具有一定的防腐效果，兩種厚度的試件經(jīng)過兩種腐朽菌侵害12周后，質(zhì)量損失率都小于9.11%，達到Ⅰ級強耐腐，原因主要是所用竹材原料經(jīng)過了高溫炭化處理，而且生產(chǎn)中使用的酚醛樹脂也具有一定的防腐效果[18-19]。

表3 不同處理工藝時重組竹彩絨革蓋菌試驗結(jié)果

試件類型試件厚度/mm質(zhì)量損失率/%耐腐等級未處理的重組竹109.11Ⅰ級 強耐腐129.10Ⅰ級 強耐腐表面浸漬處理的重組竹108.66Ⅰ級 強耐腐128.07Ⅰ級 強耐腐竹束加壓浸漬處理的重組竹101.65Ⅰ級 強耐腐121.48Ⅰ級 強耐腐

表4 不同處理工藝時重組竹密粘褶菌試驗結(jié)果

試件類型試件厚度/mm質(zhì)量損失率/%耐腐等級未處理的重組竹108.05Ⅰ級 強耐腐128.10Ⅰ級 強耐腐表面浸漬處理的重組竹107.96Ⅰ級 強耐腐127.96Ⅰ級 強耐腐竹束加壓浸漬處理的重組竹101.60Ⅰ級 強耐腐121.58Ⅰ級 強耐腐

6 結(jié)論

防腐防霉處理工藝對重組竹防腐和防霉性能有顯著影響，其中竹束加壓浸漬處理的重組竹防腐和防霉性能均最好，對兩種霉菌防治效力均為100%，兩種腐朽菌的質(zhì)量損失率均小于1.65%。表面浸漬處理的重組竹也具有較好的防腐和防霉性能，對黑曲霉防治效力75%，對綠色木霉防治效力100%，質(zhì)量損失率為7.96%～8.66%。未處理的重組竹防霉性能最差，對兩種霉菌防治效力均為0，側(cè)面被兩種霉菌不同程度感染，但具有較好的防腐性能，質(zhì)量損失率為8.05%～9.11%。

炭化重組竹本身具有較好的防腐性能，三種不同工藝處理的重組竹質(zhì)量損失率均小于10%，防腐性能均達到了Ⅰ級強耐腐；但炭化重組竹防霉性能較差，用于室外時需進行必要的防霉處理，以保證其使用價值和使用壽命。

[1] 于文吉.我國重組竹產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢分析[J].木材工業(yè)，2012，26(1)：11-14.

[2] 秦莉，于文吉.重組竹研究現(xiàn)狀與展望[J].世界林業(yè)研究，2009，22(6)：55-59.

[3] 李琴，華錫奇，戚連忠.重組竹發(fā)展前景展望[J].竹子研究匯刊，2001，20(1)：76-80.

[4] Jiang Z H.Bamboo and rattan in the world[M].Beijing：China Forestry Publishing House，2008.

[5] 楊峰，宋莎莎，王雪花，等.我國重組竹產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)與機遇[J].林業(yè)經(jīng)濟，2013(8)：52-56.

[6] 柳菁，張家亮，郭軍，等.現(xiàn)代竹結(jié)構(gòu)建筑的發(fā)展現(xiàn)狀[J].森林工程，2013，29(5)：126-130+134.

[7] 魏洋，張齊生，蔣身學(xué)，等.現(xiàn)代竹質(zhì)工程材料的基本性能及其在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用前景[J].建筑技術(shù)，2011，42(5)：390-393.

[8] 秦莉，于文吉，余養(yǎng)倫.重組竹材耐腐性能的研究[J].木材工業(yè)，2010，24(4)：9-11.

[9] 孫芳利，段新芳.竹材防霉研究概況及其展望[J].世界竹藤通訊，2004，2(4)：1-4.

[10] 王文久，輝朝茂，陳玉惠，等.竹材霉腐真菌研究[J].竹子研究匯刊，2000，19(4)：26-34.

[11] 馬星霞，蔣明亮，覃道春，等.我國竹材變色菌和霉菌的分離與鑒定[J].竹子研究匯刊，2009，28(4)：35-39.

[12] 吳開云，翁月霞.竹材霉腐類型及其與環(huán)境條件的關(guān)系[J].林業(yè)科學(xué)研究，2000，13(1)：63-70.

[13] 吳旦人.竹材防護[M].長沙：湖南科學(xué)技術(shù)出版社，1992.

[14] 虞華強.竹材材性研究概述[J].世界竹藤通訊，2003，1(4)：5-9.

[15] 于文吉，江澤慧，葉克林.竹材特性研究及其進展[J].世界林業(yè)研究，2002，15(2)：50-55.

[16] 王雅梅，劉君良，王喜明.竹材的特性與防腐技術(shù)[J].木材工業(yè)，2004，18(2)：28-29+32.

[17] 楊守祿，吳義強，李丹，等.硅凝膠固著銅防霉劑用于竹材防霉性能的研究[J].林業(yè)機械與木工設(shè)備，2015，43(11)：25-29.

[18] 侯瑞光，劉元，李賢軍，等.高溫?zé)崽幚韺χ亟M竹材物理力學(xué)性能的影響[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報，2013，33(2)：101-104.

[19] 魏萬姝，覃道春.不同竹齡慈竹重組竹材強度和天然耐久性比較[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報：自然科學(xué)版，2011，35(6)：111-115.

InfluenceofDifferentTreatmentProcessesonAnti-mildewandPreservationPropertiesofBambooScrimber

ZHANGJian1，YUANShao-fei1，F(xiàn)ANHui1，2，LIQin1，LINBin3，LIZhong3

(1.Key Lab of Bamboo Research of Zhejiang，Zhejiang Academy of Forestry，Hangzhou Zhejiang 310023，China；2.Zhejiang Agriculture and Forestry University，Lin'an Zhejiang 311300，China；3.Tonglu Bamboo Nanmu Environmental Technology Co.，Ltd.，Tonglu Zhejiang 311519，China)

Anti-mildew and preservation properties are very important for bamboo scrimber，as a new type of building structure material.In this study，three kinds of carbonized bamboo scrimber are made with three different anti-mildew and preservation treatment processes，i.e.untreated，surface impregnation treatment and bamboo bundle impregnation treatment under pressure condition and then anti-mildew and preservation properties are tested and analyzed.The results show that the preservation properties of bamboo scrimber treated with the three treatment processes can reach up to Grade I strong resistance to corrosion，with the mass loss rate less than 10%，with great differences in the anti-mildew property.The bamboo scrimber made of bamboo bundle impregnation treatment under pressure condition can realize the best anti-mildew and preservation properties，with the efficiency of prevention against two kinds of mould fungus being 100% respectively，with the mass loss rates of the two kinds of mould fungus less than 1.65% respectively；bamboo scrimber with surface impregnation treatment has 75% efficiency of preventingAspergillusnigerV.Tiegh and 100% efficiency of preventingTrichodermaviridePers.ex Fr.，with mass loss rate ranging between 7.96% and 8.66%；the untreated carbonized bamboo scrimber has the worst anti-mildew property，with the efficiency of prevention against two kinds of mould fungus being 0，but good preservation properties，with mass loss rate between 8.05% and 9.11%.This research can provide reference for the production of bamboo scrimber intended for building structures and product development.

bamboo scrimber；anti-mildew property；preservation property；treatment

TS612

A

2095-2953(2017)11-0037-04

2017-07-04

浙江省科技廳科研院所專項項目(2015F50051)；浙江省林業(yè)廳省院合作重大項目(2017SY11)

張 建(1978-)，男，安徽淮北人，研究員，碩士研究生導(dǎo)師，博士，主要從事竹木材綜合利用得研究，E-mail：zhjianzj@126.com。

(責(zé)任編輯 張雅芳)