不同处理工艺对重组竹防腐防霉性能的影响

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(1.浙江省林业科学研究院浙江省竹类研究重点实验室，浙江 杭州 310023；2.浙江农林大学，浙江 临安 311300；3.桐庐竹楠木环保科技有限公司，浙江 桐庐 311519)

研究与设计

不同处理工艺对重组竹防腐防霉性能的影响

张建1，袁少飞1，范慧1，2，李琴1，林斌3，李忠3

(1.浙江省林业科学研究院浙江省竹类研究重点实验室，浙江 杭州 310023；2.浙江农林大学，浙江 临安 311300；3.桐庐竹楠木环保科技有限公司，浙江 桐庐 311519)

重组竹作为一种新型建筑结构用材，其防腐防霉性能非常重要。本研究以未处理、表面浸渍处理、竹束加压浸渍处理三种不同防腐防霉处理工艺制取的炭化重组竹为研究对象，测试分析其防腐防霉性能。试验结果表明：三种处理工艺处理的重组竹防腐性能均达到Ⅰ级强耐腐，质量损失率均小于10%，但防霉性能存在明显的差异。加压浸渍处理竹束制得的重组竹防腐和防霉性能均最好，两种霉菌防治效力均为100%，两种腐朽菌质量损失率均小于1.65%；表面浸渍处理的重组竹黑曲霉防治效力为75%，绿色木霉防治效力为100%，质量损失率为7.96%～8.66%；未处理的炭化重组竹防霉性能最差，两种霉菌防治效力均为0，但具有较好的防腐性能，质量损失率为8.05%～9.11%。本研究可为建筑结构用重组竹的生产和产品开发提供借鉴和参考。

重组竹材；防霉性能；防腐性能；处理工艺

重组竹是我国20世纪90年代自主研发的竹材产品，其以资源丰富且生长周期短的竹材为原料，具有竹材利用率高、生产工艺简单和物理力学性能优越等特点，是制造家装材料和高强度工程材料的理想原料[1-3]，目前已成为我国竹材工业的主流产品和增长速度最快的一个板材品种[4-5]。重组竹与木结构类似，非常适合于建筑结构中的梁、板、柱、墙体等结构用材，是一种不可多得的绿色建筑结构用材[6-7]。但由于竹材含有丰富的淀粉和糖类等营养物质，在加工、运输和使用过程中容易发生腐朽、霉变和虫蛀，导致硬度、强度、使用可靠性等逐渐降低甚至消失[8-9]。重组竹的防霉防腐处理对竹资源的高效利用具有至关重要的作用。我国从20世纪50年代开始就对竹材防腐技术进行了研究，并取得了较大进展，研究发现引起竹材霉变腐朽的真菌有50多种[10-11]，而且霉变腐朽与环境温度、湿度、通风状况等自然条件有关[12]。

本研究借鉴GB/T 18261-2013《防霉剂对木材霉菌及变色菌防治效力的试验方法》和GB/T 13942.1-2009《木材耐久性能 第1部分：天然耐腐性实验室试验方法》两个关于木材防腐防霉性能检测标准，对重组竹防腐防霉性能进行测试，分析不同处理工艺对重组竹防腐防霉性能的影响，以期为结构用重组竹的生产和产品开发提供借鉴和参考。

1 试验材料

竹材为5年生毛竹去青去黄后的辗压炭化竹束，尺寸为980 mm×20 mm×3 mm，含水率12%～14%，取自杭州莱克竹木业有限公司；酚醛树脂固体含量42%，取自杭州莱克竹木业有限公司；防腐防霉剂为ZJFC-Ⅰ水性防腐防霉剂，淡黄色液体，浓度6%，pH值7.16，主要成份为丙环唑和戊唑醇，购自浙江农林大学。霉菌为黑曲霉和绿色木霉，腐朽菌为褐腐菌中的密粘褶菌和白腐菌中的彩绒革盖菌，试验用菌种均取自贵州大学。

2 试验仪器

250 t重组竹冷压机，安吉华森液压机厂生产；DN500×1000型真空加压处理罐，攸县振兴压力容器搪玻璃设备有限公司生产；101-6型电热鼓风恒温干燥箱，杭州蓝天化验仪器厂生产；TD 20002型电子天平，余姚市金诺天平仪器有限公司生产；SM-150型框锯机，广东省佛山市顺德区万利德机械有限公司生产；MJ6116型精密推台锯，上海福马木工机械设备有限公司提供；MJX-250C型霉菌培养箱，上海博讯实业有限公司医疗设备厂生产；SW-CJ-1BU型超净工作台，苏净集团苏州安泰空气技术有限公司生产；YXQ-LS-75型立式压力蒸汽灭菌器，上海博讯实业有限公司医疗设备厂生产。

3 试验方法

3.1未处理的重组竹

竹束在固体含量28%的酚醛树脂中浸渍30 min，沥胶后在55 ℃电热鼓风干燥箱内干燥至含水率10%～14%。重组竹密度设定为1.1 g/cm3，模具规格为500 mm×100 mm×60 mm，计算称重后将竹束装料，进行冷压组坯、装模；冷压后的坯料在电热鼓风干燥箱内进行加热固化定型，具体时间为100 ℃处理2 h、140 ℃处理2 h、120 ℃处理3 h、80 ℃处理1 h，定型结束后关闭电源待干燥箱中温度降至室温，然后取出置于室内养生48 h，最后进行剖片，制得规格为450 mm×80 mm×12 mm的重组竹。

3.2 表面浸渍处理的重组竹

表面浸渍处理的重组竹是将未经防腐防霉处理的重组竹在2%浓度的ZJFC-Ⅰ防腐防霉剂中常温常压下浸渍2 h，擦干后放入50 ℃干燥箱内干燥1 h。

3.3 竹束加压浸渍处理的重组竹

对竹束进行防腐防霉加压浸渍处理，具体工艺为：ZJFC-Ⅰ防腐防霉剂浓度0.8%、加压时间3 h、浸渍压力1.2 MPa。然后将其放入55 ℃干燥箱内干燥至含水率10%～14%，后续工序按照上述的未处理重组竹进行。

4 性能测试

4.1不同处理工艺重组竹的防霉性能

试验以未处理、表面浸渍、竹束加压浸渍等三种不同防腐防霉处理的重组竹为测试对象，测试时需将试件锯制成50 mm×20 mm×5 mm、50 mm×20 mm×10 mm、50 mm×20 mm×12 mm三种厚度，每种厚度取6个试件，其中表面浸渍处理重组竹试件制取时需保留防腐防霉处理面作为测试面。测试采用黑曲霉、绿色木霉两种霉菌，按照GB/T 18261-2013《防霉剂对木材霉菌及变色菌防治效力的试验方法》进行试样的感染面积、感染值和防治效力等防霉性能测试。

4.2 不同处理工艺重组竹的防腐性能

试验以未处理、表面浸渍、竹束加压浸渍等三种不同防腐防霉处理的重组竹为测试对象，测试时需将试件锯制成20 mm×20 mm×10 mm、20 mm×20 mm×12 mm两种厚度，每种厚度取12个试件，其中表面浸渍处理重组竹试件制取时需保留防腐防霉处理面作为测试面。测试采用密粘褶菌和彩绒革盖菌两种腐朽菌，按照GB/T 13942.1-2009《木材耐久性能 第1部分：天然耐腐性实验室试验方法》进行试样的质量损失率和耐腐等级等防腐性能的测试。

5 试验结果与分析

5.1不同处理工艺对重组竹防霉性能的影响

不同处理工艺时重组竹黑曲霉试验结果见表1、绿色木霉试验结果见表2。由表1、表2的试验结果可知，处理方式对重组竹的防霉性能影响较大。未处理的重组竹防霉性能最差，试件表面和侧面一个星期后基本全部被黑曲霉感染，两个星期后全部被绿色木霉感染；四个星期后，所有未经处理的重组竹试件对两种霉菌的感染值均为4，防治效力均为0。加压浸渍竹束制得的重组竹试件防霉性能最好，四个星期后，所有试件无论是表面还是侧面均没有被黑曲霉和绿色木霉感染，感染值均为0，防治效力均为100%。表面浸渍处理的重组竹试件对两种霉菌也具有较好的防治效力，四个星期后，三种不同厚度的试件表面被黑曲霉感染面积均小于20%，感染值均为1，防治效力均为75%；而三种不同厚度的试件表面均未被绿色木霉感染，感染值为0，防治效力为100%。由于表面浸渍处理的重组竹试件只有表面经过了防腐防霉处理，因此试验中发现试件的四个侧面被两种霉菌不同程度地感染，其中被黑曲霉感染面积在90%以上，被绿色木霉感染面积在40%以上。

表1 不同处理工艺时重组竹黑曲霉试验结果

试件类型试件厚度/mm试样感染面积/%第一个星期第二个星期第三个星期第四个星期感染值防治效力/%未处理的重组竹590100100100401090100100100401210010010010040表面浸渍处理的重组竹5表面5(侧面30)表面10(侧面60)表面15(侧面70)表面15(侧面90)175.010表面5(侧面50)表面10(侧面100)表面15(侧面100)表面20(侧面100)175.012表面5(侧面30)表面10(侧面100)表面15(侧面100)表面15(侧面100)175.0竹束加压浸渍处理的重组竹50000010010000001001200000100

表2 不同处理工艺时重组竹绿色木霉试验结果

试件类型试件厚度/mm试样感染面积/%第一个星期第二个星期第三个星期第四个星期感染值防治效力/%未处理的重组竹5表面30(侧面80)1001001004010表面0(侧面40)表面30(侧面60)1001004012表面0(侧面30)表面80(侧面90)10010040

续表

5.2 不同处理工艺对重组竹防腐性能的影响

不同处理工艺时重组竹彩绒革盖菌试验结果见表3、密粘褶菌试验结果见表4。由表3、表4的试验结果可知，三种不同防腐防霉处理重组竹质量损失率都小于10%，防腐性能均达到了Ⅰ级强耐腐。其中，竹束加压浸渍处理的重组竹防腐性能最好，经过两种腐朽菌侵害12周以后质量损失率均小于1.65%；而未处理的重组竹质量损失率为8.05%～9.11%，表面浸渍处理重组竹质量损失率为7.96%～8.66%。表面浸渍处理的重组竹防腐效果有一定的提高，但提高幅度较小，主要原因是竹材为较难处理的材料，表面常温浸渍处理只能使防腐防霉剂浸润在竹材表层，由于竹材表面组织致密，加之竹材内沉积有胶状物质和聚积的侵填体，没有径向分布的薄壁细胞和射线细胞，药剂难以从径向渗入，因此竹材内部没有得到有效的防腐处理[13-17]。从检测结果看，未处理的重组竹本身也具有一定的防腐效果，两种厚度的试件经过两种腐朽菌侵害12周后，质量损失率都小于9.11%，达到Ⅰ级强耐腐，原因主要是所用竹材原料经过了高温炭化处理，而且生产中使用的酚醛树脂也具有一定的防腐效果[18-19]。

表3 不同处理工艺时重组竹彩绒革盖菌试验结果

试件类型试件厚度/mm质量损失率/%耐腐等级未处理的重组竹109.11Ⅰ级 强耐腐129.10Ⅰ级 强耐腐表面浸渍处理的重组竹108.66Ⅰ级 强耐腐128.07Ⅰ级 强耐腐竹束加压浸渍处理的重组竹101.65Ⅰ级 强耐腐121.48Ⅰ级 强耐腐

表4 不同处理工艺时重组竹密粘褶菌试验结果

试件类型试件厚度/mm质量损失率/%耐腐等级未处理的重组竹108.05Ⅰ级 强耐腐128.10Ⅰ级 强耐腐表面浸渍处理的重组竹107.96Ⅰ级 强耐腐127.96Ⅰ级 强耐腐竹束加压浸渍处理的重组竹101.60Ⅰ级 强耐腐121.58Ⅰ级 强耐腐

6 结论

防腐防霉处理工艺对重组竹防腐和防霉性能有显著影响，其中竹束加压浸渍处理的重组竹防腐和防霉性能均最好，对两种霉菌防治效力均为100%，两种腐朽菌的质量损失率均小于1.65%。表面浸渍处理的重组竹也具有较好的防腐和防霉性能，对黑曲霉防治效力75%，对绿色木霉防治效力100%，质量损失率为7.96%～8.66%。未处理的重组竹防霉性能最差，对两种霉菌防治效力均为0，侧面被两种霉菌不同程度感染，但具有较好的防腐性能，质量损失率为8.05%～9.11%。

炭化重组竹本身具有较好的防腐性能，三种不同工艺处理的重组竹质量损失率均小于10%，防腐性能均达到了Ⅰ级强耐腐；但炭化重组竹防霉性能较差，用于室外时需进行必要的防霉处理，以保证其使用价值和使用寿命。

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InfluenceofDifferentTreatmentProcessesonAnti-mildewandPreservationPropertiesofBambooScrimber

ZHANGJian1，YUANShao-fei1，FANHui1，2，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

浙江省科技厅科研院所专项项目(2015F50051)；浙江省林业厅省院合作重大项目(2017SY11)

张 建(1978-)，男，安徽淮北人，研究员，硕士研究生导师，博士，主要从事竹木材综合利用得研究，E-mail：zhjianzj@126.com。

(责任编辑 张雅芳)