趙鶴 張建 李琴

20世紀80年代末以來,竹材正逐漸成為取代木材的新型科技再生資源,尤其是在竹質人造板、家具、汽車制造等領域。但由于竹材中富含營養(yǎng)物質和水分,在加工、運輸和使用過程中很容易發(fā)生腐朽、霉變和蟲蛀,其硬度、強度、可使用性降低甚至消失,一定程度上限制了竹材的使用。每年因腐朽、蟲蛀、破裂而損失的竹材,約占全世界竹材產量的10%[1-3]。因此,竹材防霉防腐對于竹資源的高效利用起到至關重要的作用,對于緩解我國木材供需矛盾、促進生態(tài)建設等具有重要意義,同時具有很大的發(fā)展空間。

1 竹材防霉防腐基礎性研究

竹材是屬于較難處理的材料[4-7]。為了提高竹材的抗霉腐抗蛀性能,國內外對竹材防霉腐防蛀已有不少研究。印度對此研究較多,并有一些成功經(jīng)驗。我國從20世紀50年代起就有專家學者對竹材防腐技術進行研究[8],尤其是近10年,竹材防霉防腐取得了較大的發(fā)展。

關于引起竹材霉腐的真菌,前人作了大量的研究。王文久等在多年竹材防護技術研究中,確認了引起竹材霉變腐朽的50多種真菌[9],這是近年來關于竹材霉腐真菌較為全面和系統(tǒng)的報道。王文久、輝朝茂等探討了竹材霉腐與真菌種類、竹材化學成分的關系,把真菌對竹材的危害主要分為霉變、色變和菌腐3個類型,相應地把這些真菌分為霉變真菌、變色真菌和腐朽真菌三大主要類型,并初步認定霉變真菌多隸屬于半知菌亞(DeutEromyCotina),腐朽真菌多隸屬于擔子菌亞門(Basidiomycotina)和子囊菌亞門(Ascomycotina)[10]。目前,雖對竹材霉變真菌研究較多,但對變色菌和腐朽菌研究的比較少,而且在防霉、防腐實驗中,所采用的菌種也未必都典型和妥當,有可能影響結果的可靠性。因此,對于竹材的霉變、變色和腐朽真菌的研究和相應的防霉、防色變、防腐朽研究仍需作出極大的努力。

2 竹材用防霉防腐劑

防霉防腐劑一般對人體和環(huán)境都有不良影響,因此如何改善防霉劑防腐劑的性能、提高耐久性、降低毒性一直是竹木材防霉防腐研究的一個重點[11]。為了尋找防腐防霉效果好、抗流失性強的環(huán)保型竹材防腐防霉劑,世界各國竹木材保護行業(yè)的專家學者付出了艱辛的努力,取得了很大的成就,已開發(fā)的低毒高效防霉防腐劑包括水溶性的烷基銨類化合物(AAC)、氨溶季銨銅(ACQ)、硼化物、雙二甲基二硫代氨基甲酸銅(CDDC)和油溶性的環(huán)烷酸銅/鋅、百菌清(CTL)、有機碘化物(IPBC)、擬除蟲菊酯等[12,13]。

有機雜環(huán)類殺菌劑銅唑(CuAz)是目前正在推廣應用的新一代水溶性木材防腐劑[14],它對擔子菌的防腐效果好,且不含鉻、砷,具有低毒、高效的特點,但其固著性仍有待于進一步改進[15]。殼聚糖金屬配合物(CMC)是一種對環(huán)境友好、防腐性能優(yōu)越、抗流失性強的木材防腐劑。2004年,孫芳利等首次將其應用于竹材防霉,并于2007年將其應用于竹材防腐實驗[16-18]。王雅梅等比較了5種ACQ防腐劑處理竹材的防腐性能和抗流失性,發(fā)現(xiàn)加入磷酸鹽可提高藥劑對白腐菌的毒性,但對褐腐菌的毒性影響較小[19]。

新一代防霉防腐劑在對人體和環(huán)境毒性方面有了很大改善,但也存在一些問題,如生產成本過高,或防霉防腐效果不理想,抗流失性較差,性能不穩(wěn)定,這些缺陷還有待于進一步改善[13]。由于防霉防腐劑均屬化學藥品,用于與食品相接觸的竹制器具及與人接觸的某些日常生活用品的防霉尚欠安妥。因此,開發(fā)天然無毒防霉防腐劑,用于食用器具等竹制品的防霉防腐處理仍具有重要意義。

多年來,國內學者不但在竹材單純防霉防腐方面做了大量翔實的研究工作,而且也有少數(shù)研究人員開始將竹材阻燃、染色、防蟲等與防霉防腐多種功效結合起來研究。當前大部分企業(yè)使用的藥劑主要有工業(yè)堿、雙氧水、蟲霉靈。工業(yè)堿的使用主要通過降低竹材中的養(yǎng)分含量進行防霉,但是效果不是很理想;雙氧水兼有防霉和漂白兩種作用,但經(jīng)前人的研究證明是短期防霉劑,因此防霉效果一般,而且不適用于某些需要保持竹材本色的產品;蟲霉靈也是一種廣泛使用的藥劑,兼有防蟲和防霉兩種作用,但長期使用該藥會促使某些霉菌產生抗藥性,防霉效果趨于減退[21]。當前使用最多的是水溶性防霉防腐劑,約占防霉防腐劑使用總量的3/4。

3 竹材防霉防腐處理方法

3.1 物理處理法

物理處理法包括高溫滅菌法、水浸法、煙熏法、涂刷法。高溫滅菌法主要采用烘烤、曝曬、汽蒸和沸煮等方法殺滅霉菌。經(jīng)烘烤、曝曬兩種方法處理的竹材應保存在通風干燥的地方,否則吸濕后易長霉。汽蒸和沸煮方法處理的竹材應及時使其干燥才不致發(fā)霉。但是竹材本身具有干縮濕漲性,一旦吸濕即有利于霉菌生長,因此高溫滅菌法的防霉防腐效果不佳[20]。水浸法是將竹材及制品放在流水或活水中浸一段時間,使表層可溶性糖和其他營養(yǎng)物質浸出,有利于防霉。煙熏法是將竹制品放置在爐灶高處,讓柴火煙熏竹制品,當表面變?yōu)樽厣珪r即可。涂刷法是將石灰、焦油等涂料涂在竹材表面以隔斷空氣。

3.2 化學處理法

化學處理的優(yōu)點是效果好、殘效時間長,但是有些防霉防腐處理操作復雜、成本高。目前使用的竹材化學處理方法主要有常壓浸漬法、熏蒸法、噴霧法、涂刷法、熱冷槽法、擴散法、加壓注入法、樹液置換法和活竹注射法等。對于新鮮的竹子,適宜采用浸漬、樹液置換和擴散法;對于干燥處理后的竹子,適宜采用常壓浸漬、冷熱槽和加壓注入法。

3.3 其他處理法

竹材改性已逐漸成為一種新的防霉防腐手段,有時還同時使用防霉防腐劑以改善處理材的防霉防腐能力和物理性能,如采用酚醛、三聚氰胺甲醛樹脂的低分子縮聚物滲入竹材后再縮聚,或進行液相乙?；幚?。其防腐性能優(yōu)于常用的防腐劑處理木材,但用酚醛樹脂處理的費用較高。此外,南京林業(yè)大學曾研究毛竹篾片液相乙?；幚碓囼?但此法操作較繁瑣,成本較高[22]?？偟膩碚f,經(jīng)過化學改性處理后,木竹材的尺寸穩(wěn)定性和耐腐性提高,但是價格較高,并且防腐效果還有待考察。

4 存在問題與發(fā)展趨勢

4.1 加強竹材霉腐基礎研究

今后應加強竹材霉變、腐朽、變色、蟲蛀等機理研究,并加強竹材防霉防腐前后在力學、耐久性、防蟲、防霉、防腐等性能及其相應檢測和評價方法的研究。

4.2 注重開發(fā)新型防霉防腐劑

今后竹材防霉防腐的研究方向將著重放在新型綠色高效低成本防霉防腐劑的開發(fā),主要包括防霉防腐效果、耐久性、成本、環(huán)保性、抗流失性和對板材物理力學性能的影響等,反映在以下幾個方面:1)價格便宜,處理容易,功效高,抗流失性好,性能穩(wěn)定;2)深入研究竹材藥劑固著機理;3)研制多功能防霉防腐劑,如可同時達到阻燃、防霉、防腐、防蟲效果的新型防霉防腐劑;4)從化學防霉防腐向生物防霉防腐過渡,從具有天然防霉防腐性能的植物化學成分中提取和開發(fā)生物防霉防腐劑;5)對人畜無毒,對環(huán)境無污染;6)板材處理后表面性能、物理力學性能良好;7)對金屬無腐蝕性。

4.3 研制竹材防霉防腐處理設備

應加大高效的易操作的適合竹材防霉防腐處理的專用設備的研制,以滿足生產要求,并針對不同藥劑和不同產品用途制定相應的防霉防腐處理工藝規(guī)程。這樣有利于提高生產效率,保證產品質量,也有助于提高原料利用率。

4.4 制定竹材防腐防霉評價體系

相關部門、企業(yè)或行業(yè)需要制訂相應的檢測產品質量、測試方法、加工工藝、產品設計以及相應加工設備的標準和規(guī)范,建立一套完整的技術標準體系,并且與其他國家的同類標準要盡可能協(xié)調一致[21]。這樣利于防霉防腐竹材的產業(yè)化生產和推廣應用,也有助于市場管理和監(jiān)督。

注:袁少飛同志參與了本文的寫作。

[1]張齊生.科學合理地利用我國的竹材資源[J].木材加工機械,1995(4):23-27.

[2]唐永裕.竹材資源的工業(yè)性開發(fā)利用[J].竹子研究匯刊,1997,16(2):26-33.

[3]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.

[4]吳旦人.竹材防護[M].長沙:湖南科技技術出版社,1992.

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

[6]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(2):50-55.

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

[8]湯宜莊,衰亦生.竹材防霉防腐處理研究[J].木材工業(yè),1990,4(2):1-6.

[9]王文久,輝朝茂.竹材霉腐真菌研究[J].竹子研究匯刊,1999,19(4):26-35.

[10]王文久,輝朝茂.竹材的霉腐與霉腐真菌[J].竹子研究匯刊,2000,19(2):40-43.

[11]衛(wèi) 民,崔衛(wèi)寧.木材防腐的現(xiàn)狀與發(fā)展[J].林產化工通訊,1997(6):10-13.

[12]方桂珍,任世學,金鐘鈴.木材防腐劑的研究進展[J].東北林業(yè)大學學報,2001,29(5):88-90.

[13]蔣明亮.新型木材防腐劑——百菌清的研究近況[J].木材工業(yè),1997,11(4):21-22,27.

[14]American Wood Preservatives'Association(AWPA)Standard[S].2002.

[15]覃道春,王雅梅.銅唑類防腐劑在竹材中的固著性[J].木材工業(yè),2004,18(1):30-31.

[16]孫芳利,段新芳.CMC系列防腐劑對毛竹材的防霉效果[J].林業(yè)科學,2006,42(3):40-43.

[17]孫芳利,段新芳.殼聚糖金屬配合物處理后竹材的防白腐性能(英文)[J].林業(yè)科學,2007,43(4):82-87.

[18]孫芳利,段新芳.殼聚糖金屬配合物處理后竹材的防褐腐作用及力學性能(英文)[J].林業(yè)科學,2007,43(8):106-110.

[19]王雅梅,劉君良,王喜明.ACQ防腐劑處理竹材的防腐性能和抗流失性能[J].木材工業(yè),2008,22(2):14-16.

[20]謝滿華,趙廣杰.竹片的炭化及染液著色處理技術[J].竹子研究匯刊,2004,23(1):37-41.

[21]吳海萍,張海濱.出口遵制品防霉現(xiàn)狀及其研究進展[J].世界竹藤通訊,2006,4(2):32-33.

[22]Walter Liese.竹子在使用過程中的保護[J].世界竹藤通訊,2003,1(2):38-40.