全 文 ：夕 研究与分析 林 产 工 业 RA S E EC RH &A A L N Y SI SC HI A F N OS R EI , PRO I) UC I习 州 DU 51卫Y
龙竹的常压液体渗透性研究 关
孙照斌 ` ,2 杨 燕 ` 顾炼百 2
摘要 ; 采用常压渗透法对竹材液体渗透性进行了试验测定 , 以单位体积增重率作为评价指标对竹材液体渗透性进行了
分析 。 研究结果表明 : ( l) 预处理方式对竹材液体渗透性有影响 ,水煮处理竹材试件的液体渗透效果较好 。 ( 2) 竹材构造对
竹材液体渗透性有显著影响 。 未剖分含竹青和竹黄竹材试件的液体渗透性小于去掉竹青和竹黄的竹材试件的液体渗透
性 ;不含竹节试件的液体渗透性优于含竹节试件的液体渗透性 ;竹材纵向的液体渗透性优于横向的液体渗透效果 。 (3 )液
体种类和液体浓度对竹材液体渗透胜有影响 ,低浓度酸睦染料渗透效果较好 。 (4) 竹材液体渗透效果随含水率的升高而降低
关键词 : 龙竹 ; 常压法 ; 液体渗透性
中图分类号 : 阶8一 9 文献标识码 : A 文章编号 : 10 0 1 一 52 99 ( 20 05 )0 1 一 00 17 一 0 3
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竹材的液体渗透性是竹材的一个重要特性 ,也是
有关竹材加工与利用的一个重要问题 。 竹材处理过程
中 ,水分的排出 、液体的浸注都与竹材的渗透性有关 ,
尤其是在竹材干燥 、 阻燃 、 防腐 、 染色以及制浆和化学
改性等方面均涉及到竹材中液体的渗透问题 。 笔者采
用常压渗透法对云南省资源丰富的龙竹竹材的液体渗
透性进行了试验测定和分析 , 以期为龙竹和其它竹材
的开发利用提供一些理论依据 。
` 基金项目 : 云南省教育厅应用基础研究项 目“ 竹材干燥工艺与干燥机
理研究 ” (02 刀 1 ) 50) 的部分内容
孙照斌 , 副教授 , 西南林学院木质科学与装饰工程学院 , 昆明
6 5 0 2 24
杨 燕 , 通信地址同第一作者 。
顾炼百 , 南京林业大学 , 南京 2 10 0 37
收稿日期 : 2 0 0 4 一 09 一 0 1
龙竹的常压液体渗透性研究— 孙照斌 杨 燕 顾炼百
1 材料与方法
1
.
1 试验材料
竹材 : 龙竹采自云南省新平县 ,高度 巧m 以上 ,胸
径约 巧 c m 左右 ,选取从根部 C . s m 至 3 . Om 段竹子为
试验用材 。 用锯机把竹片加工成规格为 70 m m (长度 )
火 25 - (宽度 ) 火 15 ~ (厚度 )的试材
。 每组试件数 6
一 8 个 。
1
.
2 主要仪器 、设备与试剂
烘箱 、 电子天平 ( 0 . 0 0 1 9 ) 、 电子卡尺 ( 0 . 01 ~ )
、
螺旋测微计 ( 0 . 01 ~ )
、 家用微波炉 (格兰仕 g o w ) 、
电炉 、水浴锅 、 eF st o l 圆锯机 。
试剂 : 用 自来水与酸性大红 ,碱性大红 ,碱性棕等
固体染料配制成一定浓度的染料水溶液 。
1
.
3 试验方法
夕 研究与分析 林 产 工 业R E E S AR C H &AN AL Y I S S CI N HF A (】 R E STRO D P UCT S】 N D UY R T S
1
.
3
.
1试材处理 ( l )竹材预处理方式对液体渗透性
影响试验 :将规格为 7 0又 2 5x 巧 (~ )的竹间试件进行不同的预处理 。 微波 (2 0 %的火力处理 巧m in )、 水
煮和汽蒸 (1 0℃处理h s );另取未处理气干试件做对
照 。 处理过后将所有试件放人干燥箱中 ,用 60 ℃的温
度干燥 10 h 左右使其基本气干 。 然后将试件放人 1%
的酸性大红溶液中进行液体渗透 ,每一种处理有 6 个
竹间试件 。
( 2 ) 竹材构造对液体渗透性影响试验 :
a
. 竹材试件不进行分层剖分 , 一组保留竹青和竹
黄 , 另一组去掉竹青和竹黄 ,均不含竹节 。
b
. 竹材试件去掉竹青和竹黄 ,一组含竹节 ,另一组
不含竹节 。
c
. 竹材不同方向液体渗透效果的比较 : 将分别留
端面 、留弦面 、留径面竹材 (其余不试验面用环氧树脂
胶密封 )的试件放入 1% 的酸性大红溶液中进行液体
渗透 , 以单位面积增重率作为评价指标 。
( 3) 长度对竹材液体渗透效果的影响 :将不同长
度 ( 7 、 10 、 巧 cm )的竹间试件放人浓度为 1% 的酸性大
红溶液中进行液体渗透 。
( 4) 不同液体浓度渗透试验 : 将竹间试件放人不
同浓度的同种液体中作渗透试验 。
( 5) 不同种类液体渗透试验 : 将相同规格的竹间
试件放入不同种类而浓度相同的液体中作渗透试验 。
( 6) 含水率对液体渗透性影响试验 : 将不同含水
率的竹间试件放人 1 % 酸性大红溶液中进行液体渗
透 。
1
.
3
.
2 常压渗透试验 采用常压毛细 管压力渗透
法 万` , 2 〕。 在容器底部铺铜网 ,将加工好的规格为 70 X
25 义 10 (~ )的试件立在铜网上
, 放人配置好的液体
溶液中 ,使溶液浸没试件 3 一 5~
,常温常压浸透 。 在
1
、
2
、
4
、
8
、
12
、
2 4 h 时分别取出试件 ,擦去附着的水分 ,
称量试件质量变化 ,每次取出称量的时间为 5一 6 5 ,计
算单位体积增重率 ,取其平均值 ,并 以此评价竹材液体
渗透性的好坏 。
2 试验结果与讨论
龙竹的不同预处理方式 、不同结构 、 不同长度及采
用不同种类液体和不 同浓度液体处理的液体渗透性结
果见表 1 。
表 1 龙竹液体渗透性结果 % /溯刀 3
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ōU八U1CǎC0
处理方式
(无节试件 )
青黄有无
(无节试件 )
竹节有无
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` .10U
不同长度
,`勺,J`2
不同液体
不同浓度
微波
水煮
汽蒸
未处理
含竹青竹黄
去竹青竹黄
无节子
有节子
长度 7 0 n 卫刀
长度 10 0 11” 1 1
长度 150 n l n l
碱性大红
碱性棕
酸性大红
浓度 1%
浓度 3%
浓度 5%
0
.
4 7
0
.
4 5
0
.
4 2
0
.
3 2
0
.
4 5
0
.
8 1
0
.
5 1
0
.
2 9
1
.
5 8
0
.
6 5
0
.
4 5
0
.
7 7
0
.
84
0
.
9 3
0
.
8 1
0
.
80
0
.
69
2
.
1 处理方式对竹材液体渗透效果的影响
从表 1 中可以看出 ,经水煮处理过的龙竹试件的
液体渗透效果最好 , 汽蒸的其次 , 微波的较好 , 未处理
的最差 ,可见不同预处理对竹材液体渗透效果有很大
的影响 。 竹材内含有大量的非细胞壁物质即抽提物 ,
竹材经过水热处理 (水煮 、汽蒸 )后 ,竹材的冷水抽提物
和竹材的热水抽提物大部分溶出 ,使竹材纵横向水分
渗透性提高 , 竹材内部空隙增加 ,水分移动通路更畅
通川 ,故水热处理 (水煮 、 汽蒸 )后的竹材液体渗透性
较好 。 水煮处理与汽蒸处理相 比较 , 水煮处理能使竹
材内含物更容易溶出 , 故其液体渗透效果较经汽蒸处
理的竹材试件的液体渗透效果要好 。 短时间低功率微
波处理只能使部分的抽提物溶出 ,故微波处理的竹材
试件的液体渗透效果没有经过蒸煮处理的竹材试件的
渗透效果好 ,仅比未处理试件的液体渗透效果稍好 。
2
.
2 竹材构造 (层次 、方向 )对液体渗透效果的影响
2
.
2
.
1 竹材不同层次液体渗透效果的比较 从表 1
中可以看出 ,含竹青和竹黄的未剖分竹材试件的液体
林产工业 20 05 年第 32 卷第 1期
夕 研究与分析 林 产 工 业 R ES A ER H C& A NAY LS IS CH酬 A F O班 :S TP R OI )U C昭 】闻 U )51, RY
渗透性小于去掉竹青和竹黄的竹材试件的液体渗透
性 。 从竹材的构造可以知道竹杆中的维管束 , 一般是
位于外部的小而密 ,基本组织数量少 ;位于内部的大而
疏 ,基本组织数量多 。
从竹材构造看 ,竹青是无维管束分布的细胞 ,表面
附有蜡质 ,妨碍水分从内向外移动 ;而竹黄亦无维管束
分布 , 由数层至 10 余层高度木质化的石细胞组成 , 厚
度约 0 . 3 一 1 . O cm ,细胞排列紧密 ,硬度大 , 因而也不
利于水分排除〔4 , 5〕。 故含竹青竹黄的竹片渗透性差 。
2
.
2
.
2 竹节对液体渗透性的影响 表 1 显示 : 有节子
竹材试件的液体渗透性小于无节子竹材试件的液体渗
透性 。
竹子节部维管束的反复分叉和相连 , 以及筛管侧
壁上大量筛域的存在 , 使竹子体内物质 (水分 )的横向
运输能在节部进行 [ 4 , “ 〕 , 即在节子部位 , 横向移动通道
占多数 ,纵向移动通道 占少数 ,对一定 长度的竹材试
件 ,竹节所占体积或比例较小 , 而竹材液体渗透主要在
纵向 ,故有节子竹材试件的液体渗透性小于无节子竹
材试件的液体渗透性 。
2
.
2
.
3 竹材渗透方向对其液体渗透效果的影响 从表
2 中可以看出 , 纵向 (端面 )的液体渗透效果最好 , 弦向
(径面 )的其次 , 径向 (弦面 )的最差 , 即纵向液体渗透效
果 比横向液体渗透效果要好得多 。 木材有各向异性 ,竹
材也有各向异性 。 竹材只有纵向组织 ,没有横向组织 ,
所以纵向的液体渗透效果最好 。 关于竹材径向和弦向
液体渗透性差异的原因有待于进一步分析和探讨 。
阻塞 ,从而降低竹材的液体渗透效果 。
从表 l 中可以看 出 , 染料种类对竹材液体渗透效
果的影响很大 。 酸性染料对竹材液体渗透效果的提高
比碱性染料的要好 。 因龙竹本身呈弱酸性 [ 4〕 ,可能碱
性染料与竹材内酸性物质发生化学反应 , 降低了竹材
的液体渗透性 。
2
.
5 含水率对竹材液体渗透效果的影响
从表 3 可以看出含水率高的试件的渗透效果差 ,
含水率低的试件渗透效果好 。 含水率高的竹材试件因
为内部的水分本身就很多 ,水分充满了竹材的细胞腔 ,
使得染料溶液很难进人其内部 ,相反含水率低的竹材
试件内部的水分少 , 而外部的水分多 ,形成一个含水率
梯度 ,使得外部的水分很容易进人竹材内部 。
表 3 含水率对竹材液体渗透效果的影响 % 八朋护
含水率 (% ) Oh l h Z h 4h s h 13 h 4 9 h
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表 2 竹材渗透方向对其液体渗透效果的影响
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% 八1即2
留弦面
留径面
留端面
35 0
.
4 7
76 0
.
9 2
17 3
.
5 9
0
.
6 1 0
.
7 7 0
.
9 4 1
.
2 5 1
.
4 3
1
.
32 1
.
5 3 2
.
02 2
.
6 7 3
.
2 3
4
.
89 5
.
8 5 7
.
44 10
.
7 1 2
.
6 8
4 0 h
1
.
8
3
·
9 1
1 5
.
7
3 结论
( l) 预处理方式对竹材液体渗透性有显著影 响 ,
水煮处理竹材试件的液体渗透效果最好 。
( 2 ) 竹材构造对竹材液体渗透性有显著影响 。 含
竹青和竹黄竹材试件的液体渗透性小于去掉竹青和竹
黄的竹材试件的液体渗透性 ;不含竹节试件的液体渗
透性优于含竹节试件的液体渗透性 ;竹材纵 向的液体
渗透性优于横向的液体渗透效果 。
(3) 液体的浓度和种类对竹材液体渗透性有影
响 ,低浓度酸性染料渗透效果较好 。
( 4) 竹材液体渗透效果随含水率的升高而降低 。
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2
.
3 试件长度对竹材液体渗透效果的影响
从表 1 中可以看出 , 长度为 70 ~ 竹材试件的液体渗透效果优于长度为 10 ~ 的竹材试件的液体渗透效果 ,优于长度为 150 ~ 的竹材试件的液体渗透效果 。 这一现象也说明了竹材内水分移动主要发生在纵
向 ,随着长度的增加 , 水分移动的距离增加 ,移动速度
会随之降低 ,故其液体渗透效果也随之降低 。
2
.
4 液体种类和浓度对竹材液体渗透效果的影响
从表 1 中可以看出 ,竹材试件的液体渗透效果会
随着酸性大红溶液浓度的增加而降低 。 因为溶液的浓
度梯度对竹材液体渗透效果的影响很大 , 随着溶液浓
度梯度的增大 ,染料分子会集聚 ,造成竹材细胞壁纹孔
龙竹的常压液体渗透性研究— 孙照斌 杨 燕 顾炼百
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(责任编辑 张国萍 E 一am il : z g p @ e fp i . e n )