马尾松板材的强碱性脱脂技术

马尾 松 板 材 的强碱 性 脱 脂 技 术 杨 哲 解林坤 (1威华中密度纤维板制造有限公司 彭万喜 李年存 2华南农业大学 3中南林学院) 技 开 发 摘 要 松木在加工利用前必须进行脱脂处理，而传统的脱脂工艺成本高，效果欠佳。作者开发一种新型脱脂剂 PW2．用该强碱性脱脂剂对马尾松板材进行低温低浴比浸渍处理后 ，板材保持了新鲜材材色，力学性能下降不明显， 可做室内装饰和实木家具等用材。 关键 词 人工林；马尾松 ；强碱性脱脂 天然林保护工程实施后，我国木材资源的结构发 生了变化，速生人工林木材、小径材、次生材将是本世 纪木材工业的主体。马尾松是占首位的速生人工林 树种，在南方各省(区)森林蓄积量中约占半数。人工 林马尾松板材由于富含松脂，色泽稳定性差，易开裂 变形，难着色、涂饰和胶接等原因而未能得到有效的 利用。另一方面，传统的脱脂技术生产成本过高或处 理效果不佳，不能被市场广泛接受。因此，进一步开 发速生人工林马尾松木材的脱脂技术，对充分利用森 林资源、保护生态环境、提高人工林木材的使用价值 和附加值等方面具有重大的现实意义。 1 材料与方法 1．1 试验材料 马尾松采于株洲市龙头铺林场，径级 18～42 cm， 年轮数 13～2O，含水率 80％～120％，试件规格为 500 mln×200 mln×55 mlno 脱脂剂 PW2主要成分与配比为：氢氧化钠 0．2％ ～ 0．4％，硅酸钠 0．35％ ～0．5％，其他助剂 0．6％ ～ 0．95％，水98．85％～98．15％，pH值 13．2～13．4，价格 约 8．3元／t。 1．2 试验 方法 根据选定的试验因素与水平(见 1)，将现配的 脱脂剂按照 L1 (45)正交表进行试验，每个试验处理 1O块试件，共计 160块。试件处理后，与对照素材试 件一起放在除湿干燥箱中烘干至含水率为 (12± O．2)％，然后再进行结果检测与评价。 表 1 试验因素与水平 注：v ——木材体积，v2——脱脂液体积。 林土．}技开-c 2004年第 l8卷第 2期 1．3 评 价指标 与测 定 方 法 根据委托方的要求 ，只需检测试验材的材色、白 度、处理深度和失重量，验证试验增加试件脱脂率、脱 油率等性能指标。 材 色 马尾松板材处理后仍保持或近似原有 的色泽，是本项 目要达到的首要目标之一。为了表示 试件色泽的变化，直观的表达出色泽变化的满意程 度，采用定性转定量化数学模型，将不同层次的消费 者对试件色泽的喜爱程度按评价分别数字化(参 见清华大学出版社 1999年出版的《运筹学》一学)。 其中 1一试件颜色根本无法接受，3一试件颜色过深， 5一试件颜色可接受，7一试件颜色近似新鲜材色，9一 试件颜色比新鲜材色更好，2、4、6、8一试件颜色处于 相邻标准之间，然后求出平均数来表征材色，并以白 度值为佐证。 处理深度 处理完的试件，用刀片每次切除 0．5 m 厚度，然后在显微镜下观察树脂道充实情况，若 树脂道明显空缺，说明脱脂液已处理到这一深度。以 径向、弦向、纵向三向中最小的深度为处理深度，生产 中实际处理深度要求不低 5 mln。 失重量 指每 lOOg木材脱脂处理后所失去的重 量。测量在相同含水率条件下进行。这种表示法可 以非常直观地了解到脱脂程度。 2 结果与分析 正交试验结果见表 2，正交试验结果的方差分析 见表 3。本试验的结果反映了在一定范围内的某些 变化趋势。从表3结果看出， 值均是负值，这说明 新研制的脱脂剂对松脂的分解、溶解、降解的能力非 常的强，使所选择的4个因素对板材的脱脂性能的影 响不显著，但选择的4个因素对板材的脱脂性能的影 响效果是不同的。方差 s值愈大，反映该因素的水平 变动对其性能指标的影响也愈大，由方差分析得到影 维普资讯 http://www.cqvip.com 技 7I【开 发 响产品性能指标的工艺因素的顺序。 表 2 正交试验结果 试验号 材色 处理深度(nll'n) 失重量(g) 白度(％) l6 1．9 15．5 10．2 注：新鲜材的白度：32％～39％，松脂含量7．O％左右。 表3 正交试验结果的方差分析 2．1 温度对脱脂性能的影响 从表 3中可以看出，温度对失重量的影响较大。 因为随着温度升高，松脂的粘度下降，有利于提高脱 脂液的渗透力，促进脱脂反应。但温度过高，纤维素、 半纤维素水解加剧，失重量过大，板材的色泽也会加 深，一般应控制在 80cc左右为宜。 2．2 时间对脱脂性能的影响 由表 3知，脱脂处理时间对处理深度和失重量影 响比较显著。因为时间越长，脱脂越充分，木材中内 含物排出越多。时间对材色的影响相对较缓和，但若 时间过长，亦对板材的色泽有负面影响。 2．3 浴比对脱脂性能的影响 表 3中的结果表明，浴比对材色、失重量的影响 较大。这是因为浴比越大，脱脂液中脱脂剂的总量增 加，与松脂反应更加充分。但浴比过大，脱脂设备要 相应加大，增加一次性投入成本。浴比对处理深度影 响较弱，说明所选水平中，脱脂液中的脱脂剂的含量 足够。 2．4 pH值对脱脂性能的影响 从表 3中可以看 出，pH值为 12．7时，材色为 6．7，失重量为 7．625 g；而 pH值为 13．1时，材色为 5．6，失重量为 7．925 g。由此可见，pH值对材色、失 重量影响较大，而对处理深度影响不明显，这可能是 由于脱脂剂 PW2的渗透能力较强而使得 pH值的影 响弱化。不过 pH值对材色的影响值得注意，若控制 不好，易使材色向负面变化。 2．5 优 化试 验 考虑到前期试验条件及试验范围的局限性，根据 表 3所得的结果以及生产的具体情况，对马尾松板材 脱脂工艺进行优化组合。选择 A为 80~C、B为 4 h、C 为 1：4、D为 12．7进行验证试验，其结果是：材色为 7．8、白度为 42．1％、处理深度为 1．25 cm、脱脂率为 92．3％、脱 油率 为 96．6％，脱 脂处理 成本 约 38、6 元／m3。表4为其物理力学性能比率。 表 4 处理材与未处理材物理力学性能的比率(％) 注：指标比率=处理材指标值／未处理材指标值。 3 结 论 通过采用新研制的强碱性脱脂剂 P 对马尾松板 材进行脱脂试验，得到了较适合的工艺条件：温度80cc， 时间4 h，浴比1：4，pH值 l2．7。采用该工艺条件处理后 的板材呈现新鲜材的材色，力学性能下降也不明显，适 宜做高档室内装饰和实木家具及高档包装等用材。 参考文献 [1]张仲凤，彭万喜．落叶松板材的酸性脱脂技术[J]．林业科技开发，2004， 18(1)：39～4o (通讯地址：5ll370，广东省增城市朱村镇) 俅重科技开震 2004年第 18卷第2期 9 7 3 6 5 8 9 5 3 6 8 6 2 l 3 4 勰 舵 舵 舵 钙 舵 ∞ 6 6 2 9 l 3 9 5 8 3 5 4 9 6 7 4 5 6 6 6 7 7 8 7 8 8 9 7 8 9 O O 0 O O O O 5 O 5 5 O O O O 3 6 8 2 5 9 3 4 7 l 3 6 8 3 5 l 6 8 2 3 5 6 9 8 2 8 9 5 6 9 5 5 5 6 6 6 6 6 6 7 7 7 6 4 2 ● 2 3 4 5 6 7 8 9 m ¨ “ 维普资讯 http://www.cqvip.com