几种防腐剂处理尾叶桉、湿地松

李兆邦　刘　磊　苏海涛　梁林庆　黄麟峰　林绍奕
(广东省林业科学研究院　广州　510520)

　　
　　摘要　对马尾松、湿地松和尾叶桉3种木材用A、B、C 3种防腐剂处理,通过室内促进试验测得各种防腐剂使用量的临界值,结果表明,3种木材的天然耐腐性均属不耐腐或易腐烂等级,经防腐剂处理后,木材的防腐效果较好,且A防腐剂较B、C为好。试验结果可为实际处理生产工艺的制定及预测防腐剂的处理效果提供参考。
　　关键词　尾叶桉　湿地松　马尾松　木材　防腐处理　木材耐腐性

　　
　　 木材经防腐处理后的期望使用寿命以年计算,通过实际应用检验其耐腐性,需要观察5年,甚至15年以上,所以通常在木材防腐研究中设置永久性的埋地试验场(Graveyard Test),将试样埋地长期观察。但是在实际防腐处理技术应用中,必须对处理的效果通过试验方法更快作出判断。 防腐剂的实验室室内促进试验(Wood preservatives accelerated test)是测定对目标材种的防腐处理效果的标准方法。试验的目的是"确定所用的防腐药物对选定材种,在理想的实验室条件下对防止指定真菌的最小有效用量"(ASTM Standard, 1983),即防腐剂用量的临界值(threshold)。试验结果也可以与经验数据对比,评价木材的天然耐腐性和预测防腐处理材的使用效果。
　　 根据研究项目的需要,我们选定尾叶桉、湿地松和马尾松作为试验材种,通过室内促进试验,对目标材种的A、B、C 3种防腐剂处理效果进行验证。

　　1　试验材料和方法

　　1.1　试验材料

　　1.1.1　设备　包括培养室(温度 26~28℃,湿度85%以上);烘箱(105±2℃);蒸汽高压消毒器(压力0.25 MPa, 温度138℃);分析天平( 0.01 g);真空泵(100 mmHg);浸注仪器;真空干燥器;保护装置;漏斗或烧瓶;真空表或压力计;20目、30目土壤筛各1个。

　　1.1.2　药品　防腐试剂A、B、C均是以美国木材防腐学会标准(AWPA Standard, 1995)的CCA, CCB和ACC为基础,根据原材料和用途修改配制,符合AWPA标准。试验所用水如无特殊说明皆为去离子纯净水。

　　1.1.3　木材

　　1.1.3.1　试材　尾叶桉(Eucalyptus urophylla)4~5年生边材,无霉、无腐和无天然缺陷;马尾松(Pinus massoniana)边材, 无节,未见树脂,2~4个年轮/cm, 无霉、无蓝变和无腐烂;湿地松(Pinus elliottii)边材, 无节,未见树脂,1~3个年轮/cm, 无霉、无蓝变和无腐烂。3种试材均切割成大小为19 mm×19 mm×19 mm的试块,同一种处理内试块重量差异不超过0.5 g。

　　1.1.3.2　饲木　饲木材种为马尾松边材,尺寸19 mm×19 mm×10 mm(纹理方向),每块饲木上面放一个试块,试块径面朝上。

　　1.1.4　菌种　尾叶桉采用采绒革盖菌(Coriolus versicolor (L.ex. Fr) Quel),湿地松和马尾松采用绵腐卧孔菌(Poria placenta (Fr) Cook)。菌种来源于中国林科院热带林业研究所。

　　1.1.5　培养介质　麦芽琼脂培养基:2%麦芽糖、1.5%琼脂;河砂锯屑培养基。

　　1.2　试验方法

　　1.2.1　培养基配制　参照AMSD1413-76木材防腐室内促进试验标准和GB/T13942.1-92标准,用225 ml广口瓶加入洗净干河砂(粒度20~30目)75 g,马尾松边材锯屑7.5 g,玉米粉4 g,红糖0.5 g,拌匀平整,在培养基表面放入饲木2块,各自分开,徐徐加入50ml麦芽糖液(波梅氏比重1.03),高压蒸汽灭菌1 h,待冷却后接种。

　　1.2.2　防腐处理　每树种各防腐剂每浓度处理均用10个试块,称重后将已知重量(W₁)、体积(V)的一组气干后的试块放在一个烧杯中,并压上重物,将烧杯放在真空干燥器中,用真空泵抽真空30 min。然后将不同浓度(见表1)的各种防腐剂缓慢注入干燥器内。当溶液浸没试块后,将干燥器内的压力升至常压,试块在溶液中浸泡30 min后取出,用纸将试块表面的药液吸干后称重(W₂),计算试块增重(WPG),公式如下:
　　WPG=(W₂-W₁)d/V×100%,
　　 式中d为防腐剂的浓度(g/L)。

表1　防腐剂浓度　　　　　　　单位:g/L

　　1.2.3　菌种侵染试验　将防腐处理后的试块及对照(空白)试块置于烘箱60℃烘至恒重(按AMSD1413-76要求应将木块放在一恒温恒湿室内将木材调至水分平衡,然后称重,现因受试验条件限制,在木材受腐朽菌侵染前后均以60℃烘至恒重)、称重(W₃),然后在气干条件下达到水分平衡,将每组试块装入225 ml瓶中,然后拧紧盖,放在高压蒸气消毒器中灭菌20 min(避免水份蒸发),冷却后备用。木腐菌预先接种在有麦芽糖琼脂培养基的培养皿中生长10天左右,然后将其菌丝块(直径5mm,带琼脂培养基)在无菌条件下接入饲木上。接种后置于培菌室中培养10天左右,待菌丝在培养基表面长满时,把冷却后的试块放在饲木的菌丝上,把瓶盖拧紧,然后放松1/4圈,培养12周。
　　 12周后取出试块,轻轻地刮去表面菌丝和杂质,在烘箱中60℃烘至恒重后称重(W₄),求出试块腐朽后重量损失率(W)。计算公式如下:
　　W=(W₃-W₄)/W₃×100%。

　　2　结果与分析

　　2.1　木材天然耐腐性
　　 3树种试材的天然耐腐性,均以试验中对照样本的试验结果作为判断依据。对照各组的平均失重率,湿地松为17.6%,马尾松为21.3% , 与GB/T13942.1-92木材的天然耐腐性等级表(表2)标准比较,均属耐腐等级;而尾叶桉为37.5%,与标准比较属稍耐腐级。如果参照W.P.K. Findlay结果(表3),则马尾松和湿地松材属不耐腐等级,尾叶桉材属易腐烂等级,这一判断结果与实际使用似更吻合。广东省林业科学研究所1978年曾对马尾松和湿地松采取"土壤―木块法、半埋土及露天不触土暴露试验", 结果也认为马尾松和湿地松材"均属不耐腐的木材",其中湿地松材稍优于马尾松,其木材在广东的气候条件下,与土壤接触使用寿命在1年以内。

　　表2　耐腐性等级表(Standard of decay resistence)

表3　失重率与地面堆放寿命的关系

　　2.2　木材防腐剂的防腐效果
　　 3种药物对3树种试材的试验结果表明,防腐效果是明显的。但由于试验设计中对预期防腐剂最小有效用量估计偏大,药物浓度设置点偏高,所以在试验结果图中的临界值左方,即受侵腐区只有一组以下数据,因而无法形成直线与右方无侵腐区直线相交,未能得到准确的临界值位置,只能根据无侵腐区直线右边的数据来估计临界值所在区域。试验共有3组结果图,从图中估测的临界值结果见表4,文内只给出一组图(图1),其它图略。从图表可见,只有尾叶桉B处理临界值取值较理想,其临界值在3 kg/m³, 而尾叶桉A处理临界值≤1.5 kg/m³,C处理≤2.5 kg/m³; 湿地松3种药物处理的临界值均为≤1.5 kg/m³;马尾松3种药物处理的临界值均为≤2.0 kg/m³。 这一结果与3种木材的天然耐腐性差异相一致。

表4　尾叶桉、马尾松和湿地松木材A、B、C防腐剂处理的临界值　　(kg/m³)

图1　3种木材用B防腐剂处理的室内促进试验结果

　　3　结论与讨论

　　3.1　湿地松和马尾松木材同材种的3种不同防腐剂处理其临界值很相近,尾叶桉的则除了B处理明显差于A和C处理外, 后两者相差不大。3种防腐剂处理的临界值除了B处理的尾叶桉稍高外,其余的均较低,说明防腐效果好或较好,达到预期的目的。

　　3.2　3种药物处理,在临界值右方各组几乎处于同一水平线上,说明其失重主要是木块中的水溶性内含物流失引起,药物含量的差异对失重影响不大,且药物流失量很少,只有A处理的马尾松当药物含量达10 kg/m³时,失重量有上升,表示药物有比较显著的流失。

　　3.3　根据GD/T13942.1-92的耐腐性分级来判断所试验木材的耐腐性,均属耐腐等级,其结果与过去的试验、所见的国外参考文献以及实际的使用均有差异,我们认为3种木材属于不耐腐和易腐烂等级较合理。 造成其差异的原因值得进一步试验和探讨。

参考文献

　　1　ASTM Standard, Wood Preservatives By Laboratory Soilblock Culture,1983

　　2　中华人民共和国林业行业标准,木材防腐剂对腐朽菌毒性实验室试验方法(LY/T 1283~1998)

　　3　中华人民共和国林业行业标准,木材防腐剂对软腐菌毒性实验室试验方法(LY/T 1284~1998)

　　4　国家标准GB/T13942.1-92.木材天然耐腐性室内促进试验方法

　　5　W.P.K Findlay.The Nature and Durability of Wood.1985

　　6　朱志淞等. 湿地松.广东科技出版社, 1991.236

　　7　AWPA Standard, Standard for Waterborne Preservative,1995.7~11

ACCELERATE TESTS OF EUCALYPTUS UROPHYLLA, PINUS ELLIOTTII
AND P. MASSONIANA TIMBER TREATED WITH PRESERVATIVES

Li Zhaobang　Liu Lei　Su Haitao　Liang Linqing　Huang Linfeng　Lin Shaoyi
(Guangdong Forestry Research Institute, Guangzhou, 510520)

　　
　　Abstract　An accelerated test, laboratory culture, was coducted for Pinus massoniana, P. elliottii, and Eucalyptus urophylla. treated with waterborne preservatives A, B, and C which are one kinds of CCA, CCB and ACC serieses respectively. The natural duarabilities and fresdhold are present in the paper. The natural wood durability of these species are belong to the non?durable and perishable. These results may be used for establishment of the technologies for production.
　　Keywords　Eucalyptus urophylla, Pinus elliottii, P. massoniana, Timber preservatives, accelerate test

　　广东林业科技

　　2000年第16卷第2期