氣干處理對(duì)木材氣體滲透性的影響

氣干處理對(duì)木材氣體滲透性的影響

木材液體滲透性是指木材在壓力梯度下進(jìn)入、通過(guò)和流出木材的難度。在木材非機(jī)械加工處理過(guò)程中,無(wú)論將流體注入木材如防腐、阻燃、浸提、改性、油漆和染色處理,或?qū)⒘黧w自木材內(nèi)排出如木材干燥和真空處理,都與木材流體滲透性密切相關(guān)。因此,深入研究改善難浸注木材滲透性的各種處理方法及其影響機(jī)理,一直被視為當(dāng)今國(guó)際上木材流體關(guān)系研究領(lǐng)域的前沿課題。本研究的目的是通過(guò)對(duì)兩種難浸注木材邊材和心材的生材分別進(jìn)行普通氣干和溶劑置換以及對(duì)其氣干材進(jìn)行水浸處理,研究這3種不同處理方法對(duì)木材氣體滲透性的影響,并在此基礎(chǔ)上探明其影響機(jī)理。具體而言,對(duì)生材直接進(jìn)行普通氣干處理,以研究具緣紋孔塞位置因高表面張力的自由水的移動(dòng)而發(fā)生偏移對(duì)木材滲透性的影響規(guī)律;對(duì)生材直接進(jìn)行溶劑置換處理,以保持具緣紋孔塞在立木狀態(tài)時(shí)的原有位置,進(jìn)而探討溶劑置換處理提高木材滲透性的可能性;對(duì)氣干材則采取水浸處理的方法,即先對(duì)氣干材置于水中浸漬,然后進(jìn)行溶劑置換干燥,以揭示已發(fā)生偏移的紋孔膜可以回彈的可能性及其對(duì)滲透性的影響。1具緣紋孔塞位置和氣體滲透率的測(cè)定本研究用試材采自4株長(zhǎng)白魚鱗云杉(PiceajezoensisVarkomarovii)、5株臭冷杉(Abiesnephrdepis)。有關(guān)具緣紋孔塞位置的測(cè)定系通過(guò)用光鏡在半薄切片上測(cè)量紋孔閉塞率的方法來(lái)確定。具緣紋孔的閉塞率從早材的200個(gè)紋孔、晚材的100個(gè)紋孔中統(tǒng)計(jì)。氣體滲透性的測(cè)定系通過(guò)將3種處理試樣待含水率基本調(diào)整至10%后利用水上升置換滲透性測(cè)定儀來(lái)完成(鮑甫成等,1992)。本試驗(yàn)采用3種方法對(duì)試樣進(jìn)行處理,具體方法如下。1.1杉木/生材保水性1.冬季新伐倒的4株長(zhǎng)白魚鱗云杉及5株臭冷杉運(yùn)回后,立即進(jìn)行解鋸制作成尺寸為2cm×2cm×10cm(后一尺寸為縱向)的試樣,于不同株、不同方向分別挑選出在縱向上處于相同年輪層內(nèi)的2個(gè)試樣為1對(duì),其中云杉生材邊材26對(duì),生材心材27對(duì),臭冷杉生材心材26對(duì)(因只有1株能取出邊材,故本研究中沒(méi)有臭冷杉邊材)。每1對(duì)試樣中的其中1個(gè)進(jìn)行普通氣干處理,即直接由生材狀態(tài)在室內(nèi)進(jìn)行氣干;另1個(gè)試樣則進(jìn)行溶劑置換干燥處理。1.2不同材料的濕重和含水率本試驗(yàn)采用酒精有機(jī)溶劑(表面張力22.32dyne/cm)置換木材內(nèi)自由水,具體方法如下:溶劑置換前先測(cè)定含水率組試樣(與普通氣干和溶劑置換處理用試樣的部位相同)的含水率,得出此時(shí)(相當(dāng)于生材時(shí))長(zhǎng)白魚鱗云杉邊材、心材和臭冷杉心材的平均全干含水率(M1)分別約為182%、65%、62%;然后對(duì)所有處理試樣(包括滲透性試驗(yàn)用的溶劑置換處理試樣、2枚稱重試樣、4枚解剖用試樣及4枚化學(xué)成分分析用試樣)進(jìn)行稱重得到各試材組的總濕重(W1),其中長(zhǎng)白魚鱗云杉生材邊材組36枚試樣濕重共計(jì)1401.66g,長(zhǎng)白魚鱗云杉生材心材組37枚試樣濕重共計(jì)783.51g,臭冷杉生材心材組35枚(缺1枚解剖用試樣)試樣濕重共計(jì)690.05g。根據(jù)各試材組的平均含水率(M1)及總濕重(W1),可分別計(jì)算出云杉邊材、心材及臭冷杉心材試材組的全干總重量W0(W0=W1/(1+M1))分別約為498、474、427g。3組生材試樣稱重后立即分別置于3個(gè)玻璃容器中,首先依次用約50%、70%、95%濃度的酒精溶液約1800～2000mL各置換1次,每1次室溫下浸泡2d,然后用100%的酒精溶液置換數(shù)次,每次置換亦浸泡2d,直至根據(jù)每次(級(jí))置換后所測(cè)溶液比重而得到的每1次(級(jí))所置換出水分?jǐn)?shù)量的總和(W)而計(jì)算出的試樣平均含水率M2(M2=((W1-W)-W0)/W0)至纖維飽和點(diǎn)以下為止。本試驗(yàn)云杉生材邊材組置換7次后共置換出水分(W)784g,含水率約24%;長(zhǎng)白魚鱗云杉及臭冷杉的生材心材組各置換5次后分別置換出水分298.2g和243g,含水率均低于5%。置換完成后取出試樣置于室內(nèi)蒸發(fā),并且每天對(duì)稱重的試樣進(jìn)行稱重,當(dāng)前后兩次的稱重值恒定時(shí),可以認(rèn)為試樣內(nèi)的酒精已揮發(fā)排盡。本試驗(yàn)試樣置于室內(nèi)10d后,稱重試樣的重量逐漸減小至恒定,表明溶劑置換處理試樣已可以同其相對(duì)應(yīng)的普通氣干處理試樣一起進(jìn)行含水率平衡的調(diào)整(鮑甫成等,1991)。試樣含水率基本平衡至10%后,開(kāi)始測(cè)定其氣體滲透性。1.3水浸處理和含水率調(diào)整上述4株長(zhǎng)白魚鱗云杉及5株臭冷杉解鋸后,一部分試條氣干后直接制作成2cm×2cm×10cm的氣干試樣。從制作好的氣干滲透試樣中挑選出長(zhǎng)白魚鱗云杉邊材、心材及臭冷杉心材試樣各16枚,將所挑選出的試樣置于含水率平衡箱內(nèi)進(jìn)行含水率調(diào)整,待含水率基本平衡后測(cè)定每1個(gè)試樣的氣體滲透性,至此試樣的氣干時(shí)間為18個(gè)月。每1試樣測(cè)定完滲透性后即進(jìn)行水浸處理。本試驗(yàn)水浸處理分2步進(jìn)行。第1步對(duì)氣干材試樣使用滅菌蒸餾水浸泡,直至所有試樣吸水至下沉為止。在水浸之前,先對(duì)所有試樣稱重。為了縮短試樣吸水下沉所需的時(shí)間,放入水浸之前先對(duì)試樣進(jìn)行抽真空處理。本試驗(yàn)全部水浸試樣(包括滲透性試驗(yàn)用試樣及稱重、解剖、化學(xué)成分分析用試樣各組7枚)至吸水沉降時(shí)為止,共浸泡了2周。全部試樣下沉后,取出試樣并用紗布揩凈表面水后稱重,根據(jù)此濕重及浸泡前試樣重(當(dāng)時(shí)平均含水率約為10%)便可按上述計(jì)算方法算出浸泡后各類試材的平均含水率,本試驗(yàn)云杉邊材約242%、心材約235%,臭冷杉心材約215%。本試驗(yàn)水浸處理的第2步系將水浸后的試樣進(jìn)行酒精溶劑置換干燥。如同生材的酒精置換處理一樣,先將云杉邊材、心材、臭冷杉心材水浸后的試樣分別放入3個(gè)玻璃容器內(nèi),用不同濃度的酒精溶液逐級(jí)置換水分,每1類水浸后的試樣均置換7次,每次3d。根據(jù)上述計(jì)算方法,置換后的云杉邊材、心材、臭冷杉心材的平均含水率分別約為22%、24%、24%。置換后的試樣放在室內(nèi)氣干,通過(guò)對(duì)稱重試樣的稱重,發(fā)現(xiàn)放置1周后試樣重量便接近試樣水浸前的重量,表明試樣內(nèi)酒精已揮發(fā)殆盡,隨之放入含水率調(diào)整箱內(nèi)進(jìn)行含水率調(diào)整。待試樣含水率調(diào)整到約10%后,再1次測(cè)定其氣體滲透性。2結(jié)果與討論2.1氣干狀態(tài)對(duì)材料孔口堵塞率的影響由表1、2可以看出,長(zhǎng)白魚鱗云杉邊材、心材和臭冷杉心材的生材經(jīng)普通氣干處理后,其氣體滲透性較低,分別約為0.114、0.045和0.111darcy。Siau(1995)指出,對(duì)于氣干材而言,當(dāng)松科木材由生材狀態(tài)開(kāi)始水分干燥至纖維飽和點(diǎn)時(shí),此時(shí)管胞腔內(nèi)的自由水已基本上被蒸發(fā)排盡,于是便在起連通功能的管胞具緣紋孔對(duì)的紋孔室內(nèi)形成了氣——液彎月面,從而產(chǎn)生了毛細(xì)管張力;當(dāng)彎月面移動(dòng)至紋孔膜塞緣上的微孔時(shí),由于塞緣上的微孔非常小(0.02～4μm),所產(chǎn)生的高毛細(xì)管張力可以使紋孔膜發(fā)生移動(dòng)從而偏向紋孔室的另一端口,因而形成紋孔閉塞,降低了木材滲透性,增加了流體在木材內(nèi)的浸注難度。本試驗(yàn)對(duì)3類試材在普通氣干狀態(tài)下的具緣紋孔分別進(jìn)行了觀察,結(jié)果發(fā)現(xiàn)(表4),長(zhǎng)白魚鱗云杉?xì)飧蛇叢脑绮暮屯聿木呔壖y孔的閉塞率由生材時(shí)的5%和12%顯著增加至99%和81%,表明了木材內(nèi)水分的干燥過(guò)程導(dǎo)致了邊材中管胞具緣紋孔膜的偏移,從而引起紋孔膜上的紋孔塞對(duì)紋孔口的閉塞,造成邊材氣干處理后滲透性的下降;長(zhǎng)白魚鱗云杉?xì)飧尚牟暮统衾渖細(xì)飧尚牟木呔壖y孔的閉塞率與生材狀態(tài)時(shí)比較無(wú)顯著變化,絕大部分為關(guān)閉狀態(tài),早材尤其如此,表明了普通氣干處理對(duì)心材內(nèi)管胞具緣紋孔的閉塞率沒(méi)有影響,這是因?yàn)樵诹⒛緺顟B(tài)時(shí)心材紋孔就已經(jīng)發(fā)生了偏移。此外還可以看出,長(zhǎng)白魚鱗云杉生材邊材經(jīng)普通氣干后早材管胞內(nèi)具緣紋孔的閉塞數(shù)比晚材要高,這是由于晚材管胞腔較小、紋孔膜較厚因而具有較大可以抵抗變形的剛性的緣故(Siau,1995)。2.2酒精置換處理對(duì)透氣性的影響Siau(1995)同時(shí)又指出,若將松科木材生材內(nèi)的自由水用低表面張力的有機(jī)溶劑進(jìn)行置換后,在其后續(xù)的蒸發(fā)干燥過(guò)程中,管胞內(nèi)具緣紋孔膜微孔氣——液界面上的壓力差較小,不足以使紋孔膜發(fā)生偏移,因而有可能保持生材狀態(tài)下的原來(lái)位置。本試驗(yàn)對(duì)3種試材的生材直接進(jìn)行酒精溶劑置換處理?？紤]到普通氣干處理和溶劑置換處理兩組試樣各為首尾相接,在以下討論中將以普通氣干處理組作為對(duì)照組進(jìn)行分析和比較。本試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),長(zhǎng)白魚鱗云杉生材邊材經(jīng)酒精置換處理后氣體滲透性約為11.713darcy,與普通氣干處理組試樣進(jìn)行對(duì)比,26個(gè)試樣中,其中增加最小的亦達(dá)10.36倍,增加最大的高達(dá)271.63倍,平均滲透性增加101.5倍(表1);通過(guò)對(duì)酒精置換及普通氣干兩組處理試樣的氣體滲透性進(jìn)行成對(duì)比較分析,表明兩組試樣滲透性的差異亦非常顯著,其顯著水平為99.9%(表3)。表明了長(zhǎng)白魚鱗云杉生材邊材經(jīng)酒精置換處理后其氣體滲透性與相應(yīng)普通氣干對(duì)照試樣的氣體滲透性相比較得到了非常顯著的增加。本試驗(yàn)長(zhǎng)白魚鱗云杉生材邊材經(jīng)酒精置換干燥后較普通氣干后試樣氣體滲透性的增加幅度比Bramhall(1971)利用苯醇溶劑置換干燥對(duì)加拿大西部產(chǎn)難浸注花旗松(Pseudotsugamenziesii)邊材早材滲透性滲透增加的10～100倍以及美國(guó)太平洋沿岸產(chǎn)較易浸注的花旗松邊材早材滲透性增加的4～20倍還要高。如果以本試驗(yàn)酒精置換處理后的氣體滲透性作為其生材時(shí)的滲透性,則長(zhǎng)白魚鱗云杉?xì)飧蛇叢牡臐B透性僅為其生材滲透性的約1%,此與Comstock等(1968)和Erickson等(1959)所得的研究結(jié)果非常接近,表明了酒精置換處理對(duì)提高長(zhǎng)白魚鱗云杉邊材干燥后的氣體滲透性非常顯著有效。Comstock和Co?o^té(1968)曾對(duì)加拿大紅松(Pinusresinosa)和加拿大鐵杉(Tsugacanadensis)的生材邊材分別進(jìn)行普通氣干和溶劑置換干燥后的滲透性作了比較,所用置換溶劑包括戊烷、二乙醚、酒精、甲醇、丙酮、三氯乙烷、氯仿、甲苯、溶纖劑、對(duì)氯甲苯、二氧乙烷、糠醛等一系列有機(jī)溶劑(表面張力為17～44dyne/cm),結(jié)果發(fā)現(xiàn)兩個(gè)樹(shù)種生材邊材的透水性均為5.3darcy,有機(jī)溶劑置換干燥后邊材的透氣性略高于5.3darcy,而普通氣干后的紅松邊材透氣性僅為其生材透水性的4.5%,略高于本試驗(yàn)云杉邊材的結(jié)果,普通氣干的鐵杉邊材透氣性僅為其生材的0.3%,比本試驗(yàn)云杉邊材的1%稍低。Erickson和Crawford(1959)曾通過(guò)測(cè)量花旗松和西部鐵杉(Tsugaheterophylla)邊材的透水性來(lái)研究不同干燥方法的處理對(duì)木材滲透性的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)這兩種樹(shù)種的生材邊材經(jīng)過(guò)酒精溶劑置換、乙醇和苯置換、丙酮溶劑置換干燥后其透水性均保持同生材一樣,但兩個(gè)樹(shù)種邊材的透水性均因普通氣干的緣故而大大降低,其中花旗松普通氣干邊材試樣透水性僅為其生材時(shí)的1.3%,與本試驗(yàn)云杉邊材的試驗(yàn)結(jié)果非常接近;西部鐵杉普通氣干邊材的透水性僅為生材時(shí)的3%,略高于本試驗(yàn)云杉邊材的結(jié)果。對(duì)于生材心材而言,本試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn),酒精置換處理對(duì)長(zhǎng)白魚鱗云杉生材心材及臭冷杉生材心材試樣干燥后氣體滲透性的影響遠(yuǎn)不如它對(duì)長(zhǎng)白魚鱗云杉生材邊材的影響。27枚溶劑置換處理后的云杉心材試樣中,有21枚試樣的氣體滲透性較其普通氣干的對(duì)照試樣氣體滲透性略有增加,其中有3枚增加1倍以上;另外還有6枚試樣略有降低或無(wú)變化(表1)。26枚臭冷杉心材試樣中,有19枚試樣的氣體滲透性得到了增加,其中有5枚增加在1倍以上;另有7枚略有降低或無(wú)變化(表2)。盡管長(zhǎng)白魚鱗云杉生材心材和臭冷杉生材心材經(jīng)溶劑置換處理后比普通氣干后試樣的平均氣體滲透性分別增加約62%和30%,但通過(guò)成對(duì)比較分析,兩個(gè)樹(shù)種生材心材的酒精置換干燥試樣與普通氣干試樣之間的氣體滲透性差異不顯著(表3),表明酒精置換處理對(duì)提高長(zhǎng)白魚鱗云杉和臭冷杉生材心材干燥后的氣體滲透性無(wú)效,這與Bramhall等(1971)、Petty(1978)等學(xué)者所得出的不同干燥方法對(duì)心材試樣滲透性無(wú)顯著影響的結(jié)論一致。綜上所述,本試驗(yàn)結(jié)果表明酒精置換處理對(duì)提高長(zhǎng)白魚鱗云杉生材邊材試樣干燥后的氣體滲透性非常顯著有效,但對(duì)云杉和臭冷杉生材心材則無(wú)效。Siau(1995)曾指出,影響針葉材毛細(xì)管系統(tǒng)有效性高低的最主要因素系在流體輸導(dǎo)中起連通作用的紋孔系統(tǒng),而影響紋孔輸運(yùn)流體有效性的最主要的3個(gè)因子為:(1)由于紋孔膜偏移而導(dǎo)致的紋孔塞堵塞紋孔口;(2)由于浸提物沉積在紋孔膜上堵塞了紋孔膜微孔;(3)覆蓋在紋孔膜上的一種無(wú)定形的、類似木質(zhì)素的結(jié)殼物質(zhì)鑲嵌在紋孔膜上而堵塞了微孔。因此,針葉材生材經(jīng)溶劑置換處理后比經(jīng)普通氣干處理后試樣滲透性獲得增加的原因有可能來(lái)自二方面:一方面,系由于低表面張力的溶劑置換后的試樣在干燥過(guò)程中可以阻止紋孔膜發(fā)生偏移,以保持干燥后試樣紋孔塞位置的生材時(shí)位置;另一方面,溶劑置換過(guò)程中除了把高表面張力的自由水置換出外,同時(shí)也帶出了紋孔膜上的一些浸提物。關(guān)于第1方面的原因,本試驗(yàn)系通過(guò)用光鏡在半薄切片上來(lái)測(cè)定紋孔閉塞率的方法加以論證。表4列出了本試驗(yàn)用的長(zhǎng)白魚鱗云杉邊材、心材和臭冷杉心材在生材時(shí)、普通氣干、溶劑置換和水浸處理后4種狀態(tài)下的管胞具緣紋孔閉塞率。由表4明顯看出,長(zhǎng)白魚鱗云杉生材邊材經(jīng)酒精置換處理后,早材和晚材管胞具緣紋孔的閉塞率基本上保持與其生材狀態(tài)下相同,分別約為8%和17%,絕大部分紋孔處于中間位置的開(kāi)放狀態(tài);而長(zhǎng)白魚鱗云杉生材邊材經(jīng)普通氣干處理后,早材和晚材具緣紋孔的閉塞率分別由生材時(shí)的5%和12%顯著增加至99%和81%,表明木材內(nèi)水分的干燥過(guò)程導(dǎo)致邊材中管胞具緣紋孔膜的偏移,從而引起紋孔膜上的紋孔塞對(duì)紋孔口的閉塞。長(zhǎng)白魚鱗云杉心材和臭冷杉心材在生材狀態(tài)時(shí)絕大多數(shù)的早材和晚材紋孔就已處于關(guān)閉狀態(tài),酒精置換處理后2樹(shù)種心材的紋孔閉塞率與普通氣干處理后的紋孔閉塞率沒(méi)有什么區(qū)別,都是幾乎所有的紋孔處于閉塞狀態(tài)?？梢?jiàn),云杉生材邊材經(jīng)酒精置換處理后之所以比普通氣干后的氣體滲透性大10～270倍,主要是由于前者試樣內(nèi)早、晚材紋孔閉塞率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于后者的緣故,也就是說(shuō),酒精置換處理可以有效地阻止試樣內(nèi)管胞具緣紋孔在經(jīng)酒精置換處理后的干燥過(guò)程中紋孔膜發(fā)生偏移,因而基本上保持了試樣干燥后紋孔的位置與生材時(shí)一樣;而兩個(gè)樹(shù)種的生材心材經(jīng)酒精置換處理后與普通氣干后試樣的氣體滲透性無(wú)顯著差異,可能正是由于心材在生材狀態(tài)時(shí)紋孔膜就已發(fā)生偏移的緣故。由于心材在生材狀態(tài)下其絕大多數(shù)紋孔已處于關(guān)閉狀態(tài),因?yàn)榧y孔閉塞是樹(shù)木生活狀態(tài)下心材形成過(guò)程中所產(chǎn)生的現(xiàn)象(Co?o^té,1963),后續(xù)進(jìn)行的試圖保持生材時(shí)紋孔開(kāi)放狀態(tài)的溶劑置換干燥以達(dá)到改善木材干燥后滲透性的目的就失去意義。關(guān)于溶劑置換處理過(guò)程中浸提物的抽出對(duì)滲透性作用的問(wèn)題,本試驗(yàn)亦進(jìn)行了探討。通過(guò)對(duì)溶劑置換處理后的試樣(每株取1枚代表)進(jìn)行苯醇和熱水浸提物的測(cè)定,并與對(duì)照用原料的苯醇和熱水浸提物含量進(jìn)行比較(表5),可以發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)10～15d的酒精置換,長(zhǎng)白魚鱗云杉生材邊材、心材和臭冷杉生材心材試樣的苯醇和熱水浸提物含量均有降低,前者分別相應(yīng)減小35%、18%、25%,后者分別相應(yīng)減小約10%、43%、13%。如果考慮到這一點(diǎn),有可能推斷前面所述的云杉生材邊材試樣經(jīng)酒精置換處理后比經(jīng)普通氣干后試樣平均氣體滲透性顯著增加的約100倍中也許摻雜著浸提物減小所起的作用在內(nèi)。為了分清紋孔塞位置的開(kāi)閉和浸提物減小兩者作用的大小,將與溶劑置換處理試樣同樣大小的云杉生材邊材試樣進(jìn)行苯醇溶劑熱浸提處理長(zhǎng)達(dá)2個(gè)月,內(nèi)含苯醇浸提物基本排盡的情況下,其平均氣體滲透性僅較對(duì)照組試樣氣體滲透性約增加2.5倍(表6),比起溶劑置換處理后平均氣體滲透性較對(duì)照組試樣氣體滲透性增加約100倍的顯著效果仍然小得多。由此可見(jiàn),云杉生材邊材經(jīng)溶劑置換處理相對(duì)于邊材普通氣干后試樣滲透性的顯著增加,主要是由于酒精置換干燥中防止了邊材試樣內(nèi)紋孔膜的偏移;酒精置換過(guò)程中小部分浸提物的排出即使起到某些增加滲透性的作用,但與前者使紋孔塞保持在中間位置開(kāi)放狀態(tài)的改善效果相比,可以忽略不計(jì)。而長(zhǎng)白魚鱗云杉生材心材和臭冷杉生材心材經(jīng)溶劑置換處理后,比心材普通氣干后試樣的平均氣體滲透性只分別提高約62%和30%,效果較小,t檢驗(yàn)差異不顯著,這除上述溶劑置換對(duì)改變紋孔塞位置不起作用的原因以外,一部分浸提物的排除也可能沒(méi)有起作用有關(guān)。2.3水浸前后邊材的因變研究結(jié)果已經(jīng)表明,酒精置換處理可以有效地起到阻止云杉生材邊材在后續(xù)干燥過(guò)程中紋孔膜產(chǎn)生偏移,從而保持原來(lái)生材狀態(tài)時(shí)原有的滲透性,顯著提高試材在溶劑置換干燥后的氣體滲透性。在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步探討水浸處理對(duì)于紋孔膜已發(fā)生偏移的氣干試樣滲透性的作用問(wèn)題,將紋孔塞已發(fā)生偏移的氣干材先進(jìn)行水浸泡,試圖以打開(kāi)已偏移的紋孔塞與紋孔緣之間的氫鍵結(jié)合,再利用紋孔膜自身的彈性,使原來(lái)已經(jīng)偏移的紋孔塞重新回到中央位置,然后同對(duì)生材的溶劑置換處理一樣立即進(jìn)行溶劑置換干燥,以保持已回彈到中央位置的紋孔塞不再發(fā)生偏移,從而提高普通氣干材滲透性。由表7、8可見(jiàn),長(zhǎng)白魚鱗云杉邊材、心材和臭冷杉心材氣干試樣經(jīng)水浸處理后的滲透性均較其水浸前的氣體滲透性有所增加,其中云杉邊材有5枚試樣滲透性增加在1倍以上,全部試樣(16枚)平均滲透性增加約85%;云杉心材有5枚試樣滲透性增加1倍以上,全部試樣(16枚)平均滲透性增加約49%;臭冷杉心材有3枚試樣增加1倍以上,全部試樣(16枚)平均增加65.5%。通過(guò)對(duì)各組試材處理前后之間的滲透性進(jìn)行t檢驗(yàn)成對(duì)比較分析(表3),各組試樣處理前后滲透值的差異均為顯著,表明本試驗(yàn)條件下的水浸處理對(duì)提高長(zhǎng)白魚鱗云杉?xì)飧蛇叢?、心材和臭冷杉?xì)飧尚牟牡臐B透性有作用。同生材的溶劑置換處理一樣,水浸處理改善木材滲透性的作用亦可能來(lái)自兩方面。1是由于水浸處理可能使因普通氣干已偏移的紋孔膜重新回彈到中間的開(kāi)放位置,提高了試樣的滲透性;2是由于處理過(guò)程中試樣首先經(jīng)水浸泡,爾后又經(jīng)溶劑置換干燥,這樣可能亦會(huì)浸提出一部分浸提物,從而提高試樣的滲透性。為了闡明第1點(diǎn),本試驗(yàn)亦首先對(duì)水浸處理后的試樣進(jìn)行半薄切片并在光鏡下觀測(cè)其早、晚材的紋孔閉塞率,有關(guān)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)已列入表4。由表4可以看出,已氣干18個(gè)月的長(zhǎng)白魚鱗云杉邊、心材和臭冷杉心材經(jīng)水浸處理后,紋孔閉塞率有所降低,但大多數(shù)具緣紋孔仍處于關(guān)閉狀態(tài),其中早材具緣紋孔的閉塞率分別是81%、87%和78%,晚材具緣紋孔的閉塞率分別為63%、70%和53%,早材紋孔閉塞率分別降低了18%,0和8%,晚材紋孔閉塞率分別降低了22%,17%和34%,表明了有一小部分已發(fā)生偏移的具緣紋孔經(jīng)過(guò)水浸處理后已回到中央的開(kāi)放位置,從而提高了其滲透性。盡管紋孔閉塞率發(fā)生上述降低變化,但水浸處理后各類試材的多數(shù)紋孔仍處于關(guān)閉狀態(tài),紋孔閉塞率降低不多,早材上的紋孔尤其如此,或許這就是云杉?xì)飧蛇叢慕?jīng)水浸處理后滲透性遠(yuǎn)小于其生材邊材經(jīng)酒精置換處理后的主要原因。這可能是由于試樣氣干時(shí)間過(guò)長(zhǎng)和水浸泡時(shí)間不夠的緣故。Thomas和Kringstad(1971)曾將氣干3個(gè)月的火炬松(Pinustaeda)邊材試樣置于水中浸泡1周,然后以正戊烷溶劑置換干燥,結(jié)果發(fā)現(xiàn)所有紋孔的紋孔塞都位于中央;而對(duì)于已氣干13個(gè)月的邊材試樣,采取同樣方法只能使40%的偏移紋孔重新回彈到中央位置。表明紋孔閉塞時(shí)間愈長(zhǎng),解除閉塞使其紋孔塞回到中央位置的紋孔數(shù)也愈少。而本試驗(yàn)用心、邊材在水浸前氣干已達(dá)18個(gè)月,偏移紋孔的紋孔塞與紋孔緣之間可能有更多的氫鍵結(jié)合,利用水浸泡來(lái)打開(kāi)氫鍵亦就更為困難(Thomasetal.,1971);再者,紋孔膜還會(huì)因氣干時(shí)間長(zhǎng)久發(fā)生蠕變或應(yīng)力松弛,產(chǎn)生永久的偏移,這樣即使氫鍵打開(kāi)了也因紋孔膜的蠕變或應(yīng)力松弛難以回彈到中央的開(kāi)放位置(Nicholas,1973)。另外,本試驗(yàn)條件下氣干試樣在水中的浸泡時(shí)間僅為2周,只是使所有試樣達(dá)到吸水沉降,如果讓試樣吸水沉降后在水中再多浸一段時(shí)間,或許可能有更多的閉塞紋孔重新回彈到原來(lái)生材時(shí)的中央位置。本試驗(yàn)水浸處理后各組試材晚材偏移紋孔的回彈率均略高于早材,可能與晚材紋孔膜厚且管胞直徑較小從而具有較早材紋孔膜剛性大有關(guān)(Siau,1995)。這種性質(zhì)決定了晚材紋孔膜一方面較早材抵抗偏移的能力強(qiáng),另一方面偏移后抵抗紋孔膜蠕變或應(yīng)力松弛的能力亦要比早材強(qiáng),因而較早材的偏移紋孔容易經(jīng)水浸后產(chǎn)生回彈。為了證明第2點(diǎn),本試驗(yàn)利用水浸處理后每組試材的各4枚試樣(每株1枚代表)進(jìn)行苯醇、熱水浸提物含量的測(cè)定,結(jié)果表明(表5),與對(duì)照用原料的成分相比較,水浸處理后的云杉邊材、心材及臭冷杉心材的苯醇浸提物含量約分別減小了68%、15%、32%,熱水浸提物含量亦約分別減小了36%、27%、34%,表明水浸處理過(guò)程中確有一部分浸提物被浸提出來(lái)。根據(jù)氣干云杉邊、心材和臭冷杉心材經(jīng)2個(gè)月苯醇浸提處理后的平均氣體滲透性比對(duì)照組試樣氣體滲透性分別增加約25%、49%、46%的結(jié)果(表6),可以推斷本試驗(yàn)條件下水浸處理云杉?xì)飧蛇叢乃玫降钠骄鶜怏w滲透性顯著增加85%,可能包括水浸處理使一部分已偏移的紋孔(早材和晚材分別約為18%和22%)重新回到了中央的開(kāi)放位置,以及水浸處理過(guò)程中一部分浸提物排出(苯醇和熱水浸提物分別減小約68%和36%)兩方面的作用,兩者相比較,即使假設(shè)一部分浸提物排出對(duì)滲透性的作用與苯醇浸提處理對(duì)滲透性的作用相等(平均氣體滲透性增加約25%),則前一因素一部分已偏移紋孔塞重新回到中央位置的作用仍使?jié)B透性增加約60%,是浸提物排出作用的2.4倍,因此前一作用可能更為主要。云杉?xì)飧尚牟慕?jīng)水浸處理后早材紋孔的閉塞率基本上無(wú)變化,只是晚材紋孔的閉塞率降低了17%,并且水浸處理后滲透性獲得的增加率與苯醇浸提物處理后的增加幅度完全一樣,因此水浸處理云杉?xì)飧尚牟暮笃骄鶜怏w滲透性增加的49%,可能系主要來(lái)自試樣內(nèi)一部分浸提物排出(苯醇和熱水浸提物含量分別減小約15%和27%)的作用,同時(shí)晚材紋孔塞閉塞率降低了17%也可能有點(diǎn)作用。臭冷杉?xì)飧尚牟慕?jīng)水浸處理后平均氣體滲透性增加65%,亦可能來(lái)自水浸處理使約8%已偏移的早材紋孔和約37%已偏移的晚材紋孔,經(jīng)水浸泡重新回彈到中間的開(kāi)放位置以及處理過(guò)程中試樣內(nèi)一部分浸提物排出(苯醇和熱水浸提物含量分別減小約32%和34%)兩方面的綜合作用,若設(shè)一部分浸提物排出對(duì)滲透性的作用與苯醇浸提處理對(duì)滲透性的作用相同(平均氣體滲透性增加約46%),則因部分回彈紋孔而引起的滲透性增加率約為19%,兩者相比較,部分浸提物排出的作用為部分回彈紋孔作用效果的2.4倍,可能更為主要。3基因組化后不同材料對(duì)主動(dòng)水浸效果的影響長(zhǎng)白魚鱗云杉邊材、心材和臭冷杉心材的生材經(jīng)普通氣干處理后,其氣體滲透性較低,分別約為0.114、0