ACQ－B防腐处理对木箱包装材料力学性能的影响

邸向辉，李 琛*，2，王立海，2

(1.东北林业大学工程技术学院，哈尔滨 150040;2.森林持续经营与微生物工程黑龙江省重点实验室 (东北林业大学)，哈尔滨 150040)

近些年，随着森林资源的锐减以及新型包装材料的研发应用和现代化物流运输方式的迅速发展，木箱包装使用率也因此逐年下降［1］。但是，由于木质包装在力学性能、成本、对环境友好、可回收利用等方面具有其它包装材料无法比拟的优点［2］，在装运较重或较大货物进出口时，仍被广泛使用。木包装的流通环境和贮存环境使得木材在使用中极易被腐蚀，为了提高其使用寿命，对木材进行防腐保护处理一直是木材加工企业的工作重点。本文以樟子松为试材，采用常压浸泡处理，研究用不同浓度的ACQ-B环保型防腐剂处理及后期不同干燥方式对木材抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗压强度、横纹 (弦向)抗压强度的影响，为环保型木材防腐剂ACQ-B处理包装木材的合理使用提供科学依据。

1 试验材料、仪器和方法

1.1 试验材料及仪器

1.2 试验方法

1.2.1 常温常压浸泡处理和干燥处理

为了提高防腐剂的浸注深度和药剂保持量，在对试材进行浸泡处理前先将木材进行烘干处理，达到合适的含水率再进行实验室内的常温常压浸泡处理。在三种不同浓度的药液中浸泡48 h［3］。为了研究浸泡处理后不同干燥方式对强度性能的影响，采用两种干燥方式:绝干方式和气干方式。绝干方式是在烘箱中烘干至恒重，气干方式是室内自然气干14 d。

1.2.2 力学性能测试

根据GB/T1928－2009《木材物理力学试验方法总则》中的相关标准，用珠海三思设备有限公司的电子万能力学试验机对防腐处理的试材和未经处理的试材进行试验。试材宽度和厚度以实际测量值为准，相关的试验参数按照标准中要求进行设置［4］。对试样的抗弯弹性模量和抗弯强度、顺纹抗压强度、横纹 (弦向)抗压强度进行测试。

1.2.3 数据分析及处理

对所得数据的分析采用t检验法［5］。t检验法是服从t分布的统计量检验正态总体均值的方法［6］。对处理的试样和未处理的试样相关的测量值差异检验采用t检验［7］。

2 结果与讨论

2.1 防腐剂的保持量

采用不同浓度的防腐剂对试样进行处理后的样材防腐剂保持量的检测结果见表1，线性回归方程如图1所示。

表1 ACQ－B防腐剂的药剂保持量Tab.1 Retentions of ACQ－B preservative

图1 不同浓度防腐剂处理后樟子松中ACQ－B的药剂保持量Fig.1 Retention dose of ACQ－B preservative after different concentration liquid treatment

从表1可见，在本实验条件下采用的方法，当防腐剂ACQ-B浓度为1.5%时，达到了GB50206－2002“木结构工程施工质量验收规范”规定的HJ I级的要求。同时根据实际的药剂保持量要求可以参照次线性回归方程对樟子松木材进行常温常压浸泡的浓度设定。

2.2 试样力学性能

对防腐剂处理的与未处理的样材所测得各项力学性能进行t检验如表2、表3、表4和表5。

2.2.1 抗弯弹性模量和抗弯强度处理及分析

在水平0.05下对测量值的差异显著性进行t检验之后得知，采用1.5%的浓度处理的与未经防腐剂处理的气干方式样材的MOE和MOR在水平0.05下差异显著，处理后试样的MOE和MOR稍有降低。其余组处理后的MOE和MOR无显著的差异，MOE和MOR的变化不明显。

表2 不同浓度和干燥方式ACQ－B防腐处理与未处理MOE比较Tab.2 MOE of wood samples before and after different concentrations and different drying conditions treatment

表3 不同浓度和不同干燥方式ACQ－B防腐剂处理与未处理MOR比较Tab.3 MOR of wood sample before and after different concentrations and different drying conditions treatment

2.2.2 顺纹抗压强度处理及分析

表4 不同浓度和不同干燥方式ACQ－B处理的与未处理样材顺纹抗压强度比较Tab.4 Compressive strength parallel to the grain before and after different concentrations and different drying conditions treatment

在本试验条件下，通过以上数据，使用不同浓度的ACQ-B、不同干燥方式处理的样材的顺纹抗压强度在水平α=0.05下差异都很显著。浓度为1.5%、1.0%处理的在绝干状态下抗压强度较低浓度0.5%都有显著的增强，气干状态下稍有增强，在考虑密度有较小的差异情况下，这种显著的变化可以确定为是防腐剂处理后对其的影响。0.5%浓度处理的样材顺纹抗压强度在气干和绝干的状态下都有降低。

表5 不同浓度和不同干燥方式ACQ－B处理的与未处理样材横纹抗压强度比较Tab.5 Compressive strength perpendicular to grain before and after different concentrations and different drying conditions treatment

2.2.3 横纹抗压强度处理及分析

在本试验条件下，结合所得数据可知，使用不同浓度的ACQ－B、不同干燥方式处理后样材横纹(弦向)抗压强度在水平α=0.05下差异都很显著。用药液处理后的样材横纹抗压强度都有降低，降低幅度在4.08%～23.66%。

3 结论

(1)在本试验条件下，经ACQ－B防腐剂常温常压浸泡处理的樟子松板材，使用1.5%的浓度达到GB50206－2002“木结构工程施工质量验收规范”规定HJI级的要求。

(2)本试验条件下，t检验表明经不同浓度药液处理后以及后期不同的干燥条件使得樟子松木材的抗弯强度和抗弯弹性模量变化不大;顺纹抗压强度在较高浓度下有所增强，0.5%浓度处理下略有降低;而横纹 (弦向)抗压强度均有不同程度的降低。因此樟子松作为机械产品包装材料时，对横纹抗压强度的要求不高的情况下可以选择ACQ－B环保型防腐剂，反之要慎用。

(3)木材的绝干状态下的抗压和抗弯强度略比气干状态下的强度高，而抗弯弹性模量略比气干状态下低。

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［1］骆光林.包装材料［M］.北京:印刷工业出版社，2005:254.

［2］方桂珍.木材功能性改良［M］.北京:化学工业出版社，2008:1－30，57－86.

［3］曹金珍，于丽丽.水基防腐处理木材的性能研究［M］.北京:科学出版社，2010:1－6，167－230.

［4］国家质量监督检验检疫总局.木材物理力学试验方法总则(GB/T1928－2009)［S］.北京:中国标准出版社，2009.

［5］温广玉，徐文科.概率论与数理统计［M］.哈尔滨:东北林业大学出版社，2009:203－234.

［6］王朝晖.ACQ和CuAz防腐处理对木材力学性能的影响［J］.木材工业，2004，18(3):17－22.

［7］孙燕良，张厚江，朱 磊，等.木材密度检测方法研究现状与发展［J］.森林工程，2011，27(1):23－25.