木材中的副成分(抽提物)簡述

2024-04-22 09:10:23

木材的主要成分是

  • 纖維素,約占50%,這是木材的主體

  • 半纖維素,約占10%-20%

  • 木質素,約占20%~30%

  • 副成分,約占5%~10%

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副成分又稱為抽提物,抽提物中含有灰分、油脂、樹脂、精油、單寧、色素、含氮化合物等物質。

其中纖維素對木材的性能影響最大,它是木材的骨干。

半纖維素為戊聚糖、己聚糖等多糖類物質,所以容易被木材腐朽菌分解。

木質素又稱為木素,為疏水性芳香族高分子化合物,在植物組織中具有增強細胞壁、黏合纖維的作用,為黃褐色無定形物,其組成與性質比較復雜,并具有極強的活性。


木材由于含有半纖維素、木質素和副成分等較低分子量的化合物,所以給木材帶來了物理和化學性質的不穩定性。

如:沒有經過涂裝、染色或其他處理的木材,在室外放置幾個月,在紫外線的輻射,雨水的淋溶和水解,濕脹、干縮和微生物的腐蝕等作用下,造成木質素分解和分解物的流失,使木材的顏色由淺變深,使木材表面呈現出暗淡、疏松和粗糙的灰色纖維層。風化后的木材,由于受到細菌的作用,其顏色和外表會進一步發生變化,使木材的顏色變成深灰色。尤其是紫外線的輻射和風雨的磨蝕,會使木材表面細胞壁的微細結構發生變化,使木材表面變得粗糙、紋理隆起、開裂、翹曲。由于木材表面產生一些物理、化學變化,使木材的粗糙度增加,木材表面變軟,強度下降,使用壽命縮短。為了提高木材的耐候性和使用壽命,涂裝就顯得十分重要。


各種木材都具有各自的構造特征,如紋理、管孔、材質軟硬等。

這些結構特征,是體現木材表面涂飾效果的重要因素。另外,木材的物理和化學性能對于涂飾效果的好壞也有著直接的影響。因此,必須根據木材的結構特點和涂裝的工藝要求,在涂飾過程中不斷分析研究,盡可能避免涂裝中的隱患,并充分利用木材的特性,為涂裝工藝服務。

下面探討一下木材的天然樹脂、色素、單寧的化學組成和干縮濕脹、吸液能力等物理性能對涂裝的影響和作用。


  • 天然樹脂

它是某些針葉材,如油松、馬尾松等孔中特有的物質。

在這些松木等針葉材的節子、晚材等部位,往往會積聚大量的樹脂,其中所含的松節油等成分會引起涂膜不干、著色不均勻和附著力不良等弊病。尤其是節疤和受過傷的地方,樹脂的含量就更多。

樹脂內含有松節油和松香,雖然它們是制造涂料的重要原料,但是在含有這些樹脂的木材表面上直接涂裝油性涂料,漆膜層就容易被松節油溶解,會引起漆膜固化不良和漆膜軟化回黏等不良情況,破壞漆膜的完整性,并影響漆膜與木材的附著力。

有時在涂飾施工中,還會出現無法涂上水溶性染料和水性填孔料的現象。如果遇到這種木材制作木制品時,在涂飾前務必預先設法清除樹脂,或用涂料封閉,然后才能涂飾。


  • 色素

一般是指本身具有顏色并能使其他物料著色的物質。

許多木材中都會含有天然色素,對于含有色素較多的木材,可以將這些色素提取出來作為天然染料,例如可從黃橙木中提取黃色染料,可以從胡桃木、桑木、紫檀中提取棕色染料等。

由于胡桃木、桑木、紫檀等含有黃、紫、紅等色素,這種木材的天然顏色十分令人喜愛,所以當這些色素分布得比較均勻時,不用著色就可以制成高級家具,經過涂飾后,能使原來的色澤顯得更為鮮艷亮麗,富有獨特的風格,具有很好的裝飾效果。

但也有一些木材,色素分布不均勻,表面常有一些色斑;還有在同一塊木材上,邊材的顏色淺,心材的顏色深。

色素分布不均勻會影響美觀,于是在涂裝前就得設法將它們除去或改變木材原有的顏色,使它們的顏色變得均勻一致才行。


  • 單寧

又稱鞣質。它存在于植物的干、皮、根、葉或果實中,是木材具有的一種天然物質。

它的有效成分是多元酚基和羧基的有機物質,略帶酸性,所以又稱為單寧酸,并有澀味。

柿子中的澀味也是有這種單寧酸產生的。

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單寧能溶解于水、丙酮、乙醇等溶液中,可鞣制皮革。

植物鞣料就是從植物中提煉出來的單寧。如栗木、落葉松、漆樹、栲樹等樹種,它們的細胞腔和細胞間隙中含有大量的單寧,把含有單寧較多的部分如皮、葉、干作為原料,經磨碎、水浸、過濾、真空濃縮等加工而制成的液體或粉末,就叫植物鞣料。

此種植物鞣料提取的濃縮物,通常叫做栲膠。家具涂飾中所用的酸性染料:如黃鈉粉和黑鈉粉的成分內,就添加了栲膠,栲膠可以使這些染料著色更均勻、附著力更好。


單寧可以與鐵、銅等金屬離子起反應,生成近似木材天然色澤的色素。因此可用含有以上金屬的化學藥品將含有單寧多而均勻的木材直接染成紫、紅、黑、棕等色彩,將它們仿制成稀有木材。把它們鑲嵌在其他木材的表面上,無需著色即可直接涂刷透明涂料,經過這樣處理的家具、木制品,不僅木紋清晰,色澤鮮艷,而且格外顯得自然美觀,裝飾效果極佳,通過這樣的裝飾,大大提高了家具的檔次,可以使其成為中、高級家具。

某些木材含單寧較少,而且分布不均勻,所以采用上述的藥品染色,顏色就不會均勻一致。遇到這種情況,可以在木制品的表面先涂一道單寧溶液,然后再進行藥品染色,同樣可以獲得理想的效果。


雖然木材的單寧可以通過化學的方法將普通木材變成貴重的稀有木材,但是如果木材不需要染色時,在木材加工過程中,木材遇到鐵器就會變色,也就是下面要介紹的鐵污染。


由此可見,上述的木材抽提物的存在遷移會影響木材的潤濕性,會造成涂料不干、著色不均勻和附著力不良等弊病,另外含有單寧的木材在加工過程中還會與工具發生反應,出現一些鐵銹等污染。


這些抽提物的存在對涂裝是很不利的,所以在涂裝前必須將其除去或進行封閉修補。又如木材的纖維素或半纖維素是親水性的,木質素為疏水性,還有木材的一些其他特殊成分與涂裝也有著密切關系。

又因為木材化學成分的不同,如果沒有注意木材中抽提物和含水率的影響,均可引起嚴重的涂裝失敗,所以在涂裝前應該充分了解木材的性質,對獲得堅固和良好的涂層大有好處。


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