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竹材的防霉处理

竹材的防霉处理发布时间:2012-4-7 10:00:28 阅读次数232前言我国竹资源丰富,竹材被誉为第二森林资源,是木材的重要替代材料。

当世界森林面积在逐渐减小时,竹林面积却在以每年3%的速度递增。

因此,竹子被认为是21世纪最有希望和潜力的植物。

我国是世界上最主要的产竹国,约有500 万hm2竹林。

全世界竹类植物有1200多种,中国拥有500多种。

中国的竹类资源主要分为四个区域:黄河-长江竹区;长江-南岭竹区;华南竹区和西南高山竹区,毛竹主要分布在长江-南岭竹区。

众多竹种类中,我们选择的是毛竹--其颜色、纤维结构、密度、强度最适合生产各种竹板材。

其主要位于北纬25︿30°之间,这个地区的气候年平均温度15-20℃,1月份平均温度4-8℃,年降水量1200-2000mm最适宜毛竹生长。

中国的毛竹面积约400万公顷,竹产量占到世界的一半以上,其中浙江、福建、江西、湖南四省面积约占全国的80%。

竹材特性毛竹又称楠竹,系草本植物,它的繁殖主要依赖毛竹根部竹鞭上的芽,每年3月由芽生长发育成竹笋再成长成新竹,4-5月新竹生长旺盛,每日可长80-100cm左右,四年即可成材。

而大量埋在地底下的竹鞭(每1公顷竹林,0-10cm土层中根系的总长为24620km)。

当成熟的毛竹采伐后,又重新发芽长笋、成竹,实现自身的持续生长。

四年成材的毛竹,具有良好的物理力学性能,可与高密度的阔叶材相媲美。

静曲强度、弹性模量、强度是一般木材的2倍。

竹材密度约为0.789g/cm3,顺向抗拉强度达到201.7Mpa,抗压强度74.2Mpa。

竹材的密度因竹龄(成熟的密度较大)、部位(梢段或秆壁外缘密度较大)和竹种而异,平均约0.64克/厘米3。

竹材的干缩率低于木材,弦向干缩率最大,径向次之,纵向最小;干燥时失水快而不匀,容易径裂;气干竹材吸水性强。

顺纹抗拉强度较高,平均约为木材的2倍,单位重量的抗拉强度约为钢材的3~4倍,顺纹抗剪强度低于木材。

强度从竹秆基部向上逐渐提高,并因竹种、年龄和立地条件而异。

竹子在地球的纬度分布范围为北纬46度—南纬47度,包括热带和亚热带的广大地区。

其生长的海拔可高达4000米,主要分布在喜马拉雅山区和中国的部分地区。

竹子具有很强的环境适应性,有落叶类和常绿类。

竹材的化学成分为:纤维素40%~60%,半纤维素14%~25%或更多,木质素16%~34%,有随年龄增长的趋势。

竹材的使用领域竹材的利用在中国已有数千年的历史,比如原始的简单制作的竹椅、竹床、竹筐等等,竹材的利用一直处在这种低水平、小规模的分散状态。

经进近十多年来的不断开发使用,竹材的利用已发展成为一种新兴的产业。

高品质的竹地板、竹家具板材、竹装饰板材、竹钢琴应运而生。

竹材的利用有原竹利用和加工利用两类。

原竹利用时是把大竹用作建筑材料,运输竹筏,输液管道;中、小竹材制作文具、乐器、农具、竹编等。

加工利用有多种用途,如竹材层压板可制造机械耐磨零件等;竹木复合板曾制成第一架竹材单翼高级教练机;竹材人造板可作工程材料。

此外竹黄还可制成多种工艺美术品。

竹材也是造纸、制纤维板和醋酸纤维、硝化纤维的重要原料。

竹炭表面硬度高于木炭,可用于冶炼工业和制取活性炭。

专家估计,全球每年的竹藤贸易额约为50-70亿美元,与其他同类商品相当,如香蕉(50亿美元),棉花(60亿美元),小麦(130亿美元),热带木材(140亿美元)。

后者还包括由必要的竹藤原料制成的加工产品(贸易额为60亿美元)。

(1)竹材集成材:上世纪90年代初开始用实体竹材生产的竹地板,是我国集成材的代表产品,质硬耐磨,纹理细腻,光洁清新,防滑隔潮,深受欢迎。

现有竹地板生产厂80多家,年产量约400万平方米,其生产量和出口量均居我国竹制品龙头地位。

每平方米竹地板出厂价130至150元,需用毛竹料4根,竹料40至50元,附加值高,仍有发展潜力。

但还可以成型加工成其它式样或增大幅面,用作建筑的大梁、柱子和框架,用作结构性装饰、制造家具或其它方面。

同时,应注意适应环保要求,减少甲醛系脂使用,发展无游离甲醛的竹材集成材。

(2)竹材饰面材料及装饰材料:竹材强度大、韧性好、刚性好,色泽较浅易漂白、易染色。

用原竹切成微薄竹片,以木质胶合板、中密度纤维板、刨花板为基材,进行贴面加工,可替代大径级阔叶林木材的使用,生产出具有各种装饰效果的板材。

竹材加工成微薄竹片后,附加值可提高3倍以上,如果将竹材加工拼接成各种装饰挂件的基材,其经济效益更加可观。

(3)竹材人造板:产品包括有竹编胶合板,刨花、纤维或再加覆膜的板材、竹木复合板等。

竹编胶合板主要用于建筑用水泥模板,据预测,今后10年内钢框竹胶模板所需竹编胶合板将达4000万平方米,我国各种竹编胶合板现有生产能力仅1500至2000万平方米。

竹木复合板材,以竹材物理力学性能好、表面装饰性好的特点,与速生丰产木材质轻、力学性能差的特点结合,可取长补短,科研单位正在进行竹纤维与农业剩余物制造复合人造板材,均可望成为很有市场前景的产品。

(4)竹炭:竹炭是新兴的环保材料,除作为燃料、水净化、土壤改良、住宅调湿及花卉果蔬保鲜等方面的用途外,有关科研单位正在对烧制工艺和产品开发加大科研力度,积极开展竹炭抗电磁辐射能力、空气净化能力、水分调节能力等的评价和应用研究。

我国竹炭业近几年有较快发展,日本国内虽有约300家烧炭厂,但每年仍需从我国的浙江等省进口竹炭近4000吨。

竹炭生产工艺简单,建厂规模较小,所用竹料为小径竹、老竹、竹梢、竹根及竹材加工的剩余物等,竹料每吨不过数百元,出炭率约为16%,6吨竹料可烧制1吨炭,每吨炭价格约为1至1.8万元,产品附加值较高。

烧制过程中还可提取一定数量的竹醋液,增加创收。

(5)生物能源开发:德国联邦能源研究所的专家贝山姆博士在会上提出,以再生能源来缓解非再生能源的使用压力,是全球化趋势,竹子是可再生的制造生物能源的最好原料之一,用快速热解或气化、炭化等方法,即可得到竹制品燃油,并出示了他与德国大众汽车公司合作研制的汽车燃料竹油样品。

他说,这种油含有多种化学物质,除作为燃料外,还可用于制药、化工等其它工业。

下一步的研究方向是降低竹油的制取成本,以使其具备推广使用价值。

竹材霉菌竹材霉变源于霉菌在其表面的生长和繁殖。

不同地区竹材霉菌种类及危害程度有所不同,只有了解其生长特性及影响因素,才能选择有效的途径与合适的防霉剂进行防霉处理。

竹材细胞壁组成物质含量与木材中的阔叶材相似,非细胞壁物质含量较阔叶材高,如淀粉、还原糖、蛋白质、脂肪、矿物质等,能给许多种类的细菌、真菌和蛀虫提供充足的营养物质,使竹材及其制品在贮运、加工和使用过程中,极易发生霉变。

菌腐和虫蛀为害,影响其质量,降低甚至完全失去使用价值。

为害竹材的真菌种类繁多,在真菌门的5个亚门中,就有接合菌亚门、子囊菌亚门。

担于菌亚门和半知菌亚门等4个亚门的许多种真菌对竹材产生为害.仅主要产生霉变为害的常见霉菌就有毛霉、青霉、木霉、曲霉、枝泡霉等。

竹材霉变真菌多以非细胞壁物质为养分,对细胞为害轻微,基本不影响竹材的强度.但有色的菌丝、泡于和菌丝分泌的色素,会在竹材表面形成蓝、褐、灰色霉斑.甚至造成相当深度的染色,即使用漂白剂处理或表面刨削也难除净,使竹材失去其天然纹理和色泽,大大降低竹材及竹制品的价值。

竹材腐朽真菌还能分泌纤维素、半纤维素水解酶系。

因此,竹腐真菌能通过降解纤维素、半纤维素,甚至是木质素等细胞壁物质来获取营养物质,使竹细胞被摧毁,机械强度降低甚至完全失去使用价值。

虽然竹蛀虫主要吸取非细胞壁物质为养分,但它们在蛀食时并无这种选择,蛀食的是整个细胞组织,形成许多蛀道,使竹材机械强度受损,降低竹材、竹制品的使用价值,严重时,竹材大部甚至几乎全部被蛀损,竹黄和竹青也到处是成虫蛀入和蛀出的孔道,而完全失去使用价值。

我国地域辽阔,各地气候条件不尽相同,竹种多,霉菌种群亦有差异。

吴开云等研究认为,有15种霉菌可引起毛竹材霉变,其中有10 种为重要致霉菌,它们是:链格孢菌(Alternaria alternate);黄曲霉(Aspergillus flavus);桔青霉(Penicilliumtrinum);产黄青霉(P.chrysogenum);绳状青霉(P.funiculosum);球毛壳菌(Chaetomium globosum),Fusarium pallidoroseum;弯角镰孢(F.camptoceras);冻土毛霉(Mucor hiemalis)。

吴光金等研究了湖南益阳、常德采毛竹、水竹上的霉菌,经鉴定有20种,其中常发霉菌有12种:黄青霉;顶青霉(P.coryloPhilum);微紫青霉(P.janthinellum);绿霉(P.digitatum);扩张青霉(P.expansum);黑根霉(Rhizopus nigricans);黑曲霉(Aspergillus niger);黄曲霉(Aspergillus flavus);粉红单端孢霉(Trichothecium roseum);乳酸镰孢霉(Fusarium lLactis);爪哇镰孢霉(F.javanicum);串珠镰孢霉(F.moniliforme)。

赵桂华等从霉变的毛竹、刚竹上分离鉴定了6 种真菌:茎点霉菌(Phoma necatrix);葡萄生交链孢菌(Alternaria viticola);局限曲霉(A.restrictus);石楠壳球孢(sphaeropsi siphotinae);黑盘孢菌(Melanconum SP.);大茎点霉菌(Macrophoma fabae)。

王文久等研究了云南昌宁、安宁两地竹材霉腐真菌,共鉴定了52种:接合菌亚门3种;子囊菌亚门3种;半知菌亚门29 种;担子菌亚门17种。

霉菌多隶属于半知菌亚门丝孢纲(Hyphomycetes),其中最典型:死孢科(Hyphomycetaceae)的青霉属(Penicillium Link);曲霉属[Aspergillus(Mich);木霉属(Trichoderma Pers)等属。

日本在在竹材上记载过10 种青霉:桔青霉;圆弧青霉(P.cyclopium);扩展青霉;常见青霉(P.frequentans);微紫青霉;草酸青霉(P.stoloniferum);桧状青霉(P.piceum);红色青霉(P.rubrum);葡枝青霉(P.stoloniferum);变幻青霉(P.variabile)。

竹材霉菌生理特性研究翁月霞、吴开云等研究认为,对竹材霉变起决定作用的因素是环境湿度,当环境相对湿度低于75%时,基本不发生霉变;当相对湿度高于95%时非常有利于霉菌的繁殖,造成霉变迅速发展。

此外温度对竹材霉变也起重要作用,当环境温度低于15℃或高于35℃时,霉菌的生长缓慢,霉菌生长最适温度在20-30℃之间。

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