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    木材變色的類型及4大防治途徑
    瀏覽:0 發布日期:2018/11/30 13:58:52
             在引起木材退色、變色的諸多因素中,紫外光與可見光的照射是主要的,置于日光下的木材,其表面會迅速發生化學降解作用,而使木材表面顏色發生變化。
     影響光變色的因素
        溫度:提高溫度可使化學反應加速。因此,提高溫度可使光降解和氧化反應加速。
        水分:一般水作為一種極性溶劑,浸透到木材細胞壁并使其膨脹,加大分子間距離,以利于光透入,從而產生更多的自由基。當木材含水率由0增加到3.2%時,esr強度增加;在含水率為6.3%時,自由基濃度達到峰值,含水率再增加時,自由基濃度有所下降。主要原因是,木材中存在過量的水分子可與自由基形成自由基——水絡和物,降低了自由基濃度。
        樹種:一般木材的容量越大,其侵蝕率越低。此外,氧、金屬離子(尤其是鐵離子)、燃料等也可以自由基的形成。
    化學試劑引起的變色
        (1)化學試劑導致變色的特點?;瘜W試劑導致木材表面顏色變化是木材顏色變化中重要的一類。
        特點:①反應快,木材在短時間內變色;②大多出現在加工過程中,或加工結束后;③受反應條件,如溫度、時間和ph等的影響;④反應多發生在心材。
        化學試劑:導致木材表面顏色變化的化學試劑主要有:①過渡金屬(如鐵離子等)和氧化劑(如kmno4等);②酸、堿或其他加工過程中的化學助劑。
        變色的化學組分:木材中產生顏色變化的主要化學組分是:單寧類、黃酮類以及木質素和酚類化合物。
        化學試劑變色的機理
        木材的抽提物是導致木材變色的重要因素。目前,有關的研究雖較多,但對單一發色化合物的結構、變色機理及對全部樹種變色的影響的研究還較少。
        ①單寧類。單寧類由水解類單寧和凝縮類單寧組成。水解類單寧通常是沒食子酸及其二聚體(雙沒食子酸或續花酸)與單糖形成的酯類化合物。這類單寧能被酸和酶水解。凝縮類單寧是兒茶素(黃烷-3-醇)衍生物的縮合物,此類單寧不易被酸和酶水解,在稀酸中加熱時產生高分子無定形物紅粉。
           單寧的性質:一是具有較強的極性,易溶于熱水、乙醇、丙酮和乙酸乙酯;二是能與重金屬鹽(如醋酸鉛、醋酸銅)和堿土金屬氫氧化物[如ca(oh)?!橙芤盒纬沙恋?三是與過渡金屬形成絡合物顯色,如與fecl3反應,生成黑或綠色沉淀;四是強還原劑,易在空氣中氧化,尤其在酶作用下,形成發色化合物。
        ②黃酮類和木質素以及酚類。黃酮類、木質素和酚類是導致木材顯色和變色的主要化學成分。這些化合物具有較強還原能力,易被氧化劑氧化,其氧化產物能使木材顯色或顏色加深。同時,也易與過渡金屬作用而顯色。如中野準三的研究證實:木質素等多酚類化合物的主要顯色結構為三價鐵的絡合物、附型結構的鄰苯配、對苯醒、附甲基化物,以及共軛的松柏醛和查耳酮結構。
          單寧類、黃酮類以及其他酚類化合物大多存在于心材中。
        ③鐵變色。這是由f4“離子與木材中的單寧、酚類、黃酮類以及木質素發生化學反應引起木材變色,大多呈灰黑色。在這類變化中,過渡金屬鐵離子不僅易與多元酚形成金屬絡合物呈現顏色,而且在鐵離子存在下,多元酚更易被氧化,形成單寧鐵、阜寧酸鐵以及醌類化合物等。過渡金屬銅離子也有類似的反應,生成單寧銅或單寧酸銅,使木材呈淺紅色變色。
           引起這類木材變色的鐵離子常來源于木材加工過程,如制材過程的刀鋸、人造板生產過程中的熱壓板,以及工業用水等,都能產生與木材作用的鐵離子,使木材變色。但是一般木材的單寧含量較低(1%以下)。只有幾種常作為拷膠原料的樹種的木材單寧含量較高。一些樹種木材的單寧含量如表3.2所示。
    影響鐵變色的因素:
        ①木材組分。影響鐵變色的主要木材組分是單寧,單寧的含量影響木材色差變化,但是黃酮類、木質素等也對變色過程有影響。
        ②鐵的濃度。一般木材在鐵離子濃度很低時(fecl3濃度0.5x10-4%),就能產生變色。
        ③時間。鐵引起變色所需的時間很短,一般3min即可變色;著溫度升高,時間就會加快。同時,木材含水率增加,變色加劇。
        ④酸變色。木材的酸變色是酸與木材中的單寧、黃酮類多酚類化合物發生化學反應所致。經熱水浸提過的木材,一般無酸變色反應,因而這一類變色反應不是由木質素引起的。酸變色的木材一般呈紅色,隨著ph值減小,色差值增大。當ph值為2_5時,木材僅出現輕度變色,通常并不能為肉眼所察覺。此外,含有凝縮類單寧較多的針葉樹村,其變色程度較大,置于暗處的木材酸變色輕微,光照下不僅加快變色速度,而且色差值增大。
        ⑤堿變色。堿變色是堿性化合物與木材中的少量組分單寧、黃酮類以及其他酚類化合物反應所致。經熱水抽提過的木材,堿變色的反應不明顯。但隨ph值增大,顏色加深,并且呈不同顏色,大多呈棕色、紅棕色。堿變色通常出現在木制品使用過程中,如木制品與堿性材料接觸,在潮濕條件下,可發生堿變色。若干木材樹種對鐵、酸、堿變色的狀況列于表3.3。
    微生物作用:
           危害木材的霉菌是屬于子囊菌綱與菌綱的真菌。木材上常見的有木霉菌、青霉菌、曲霉等。遭到霉菌侵害的木材,可見一片片的黑色和淡綠色的霉斑。顯微鏡下觀察霉菌對木材纖維結構的危害情形與變色菌相似。
           危害木材的變色菌也是屬于子羹菌綱與菌綱的真菌。木材變色菌的種類很多,有藍變色菌、鐮刀菌、葡萄抱菌、色串抱菌等。其中以長殼屬的真菌危害木材較多。
           霉菌和變色菌與侵蝕木材的腐朽菌有所不同,它們寄生于邊村的射線薄壁細胞和軸向薄壁細胞中,它們以這些細胞中的營養物為養分而生存和繁殖。、菌絲通過紋孔從一個細胞到另一個細胞。隨著其菌絲向四周蔓延并向內部侵人,木材表面或內部的顏色產生變化。由霉菌和變色菌引起的木材材色變化主要發生在邊材。變色菌引起木材的變色,因菌種與樹種的不同,產生的顏色也不同,所變化的顏色有藍、青、黃、綠、紅、灰、黑色等。如紅松的青變色、櫟木的綠變色、由青霉菌引起的闊葉材的黃變色、由殼囊抱屬引起的松木褐變色等。常??梢杂萌庋墼谀静牡牟纳砩匣驍嗝嫔峡吹奖容^明顯的是藍變色和青變色(也稱為青皮)。
           木材變色菌的生長發育,要求木材的含水率在20%以上,還要有適當的溫度、濕度、空氣。變色菌生長發育的適宜溫度為23_35℃,在7℃以下或40℃以上時就可以停止變色菌的發育。當溫度在50_54℃時,經過較長的時間,就能夠變色菌。
    其他變色
        (1)熱變色。熱變色通常出現于木材干燥過程中。木材的變色固樹種和干燥溫度而異,它可以變黃、棕、紅、灰等顏色,長期處于高溫下的木材可變成棕褐色。木材的熱變色主要是干燥過程中木材內的水分外移,部分水溶性的抽出物,如酚類、黃酮類化合物隨之外移至表面所致,同時在高溫下受空氣氧化變色。
        (2)酶變色。剛采伐的木材,鋸解成材后,放置于濕環境中,氧化酶導致木材表面變色。所變顏色固樹種不同而異,如冷杉邊村變黃,榿木變紅棕色,柳杉變黑。含水率和濕度是酶變色的重要影響因素。當環境相對濕度達,木材出現酶變色。溫度也影響變色,環境溫度在20t以下時李色緩慢。除上述的各種木材變色外,還有木材的樹脂滲出引起的變色等。
       
    木材變色的防治方法途徑
           防止木材變色的根本途徑在于:限制外因的產生和存在,除去或封閉木材內部變色成分,改變變色成分結構。對于光變色、酸堿變色、鐵變色、酶變色等化學變色的預防,主要是用漆膜涂覆等手段阻斷外因,或用溶劑浸泡、化學處理等方法或改性木材內部變色成分。對于光變色的預防有:隔斷紫外線,改變吸光成分結構,隔絕氧氣和捕捉游離基,破壞參與變色的物質結構,變色前驅物。對于酶變色的預防,降低酶的活性和隔離氧,如進行酸堿處理調節ph值,通過煮沸、高頻加熱改變蛋白質性質,用劑抑制酚酶活性,水存隔離氧。對于生物變色的預防,改變或破壞適宜微生物或生物生存的溫度、濕度、ph值、氧氣及營養成分等環境因子,如噴水保存、塑料密封和化學藥劑處理。
           防止木材變色的原理是:限制外因的產生和存在,除去或封閉木材內部變色成份,改變變色成份結構。
        一:對于鐵變色、光變色、酸堿變色、酶變色等化學變色的預防,主要是用漆膜涂覆等手段阻斷外因,或用溶劑浸泡、化學處理等方法改性木材內部變色成份。
        二:對于生物變色的預防,改變或破壞適宜微生物或生物生存的溫度、濕度、ph值、氧氣及營養成分等環境因子,如噴水保存、塑料密封和化學藥劑處理。
        三:對于酶變色的預防,降低隔離氧和酶的活性,如進行酸堿處理調節ph值,通過煮沸、高頻加熱改變蛋白質性質,用劑抑制酚酶活性,水存隔離氧。
        四:對于光變色的預防有:阻隔紫外線,改變吸光成份結構,阻隔氧氣和捕捉游離基,破壞參與變色的物質結構,變色前驅物。
       


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