木材中的副成分(抽提物)简述

2024-04-22 09:10:23

木材的主要成分是

  • 纤维素,约占50%,这是木材的主体

  • 半纤维素,约占10%-20%

  • 木质素,约占20%~30%

  • 副成分,约占5%~10%

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副成分又称为抽提物,抽提物中含有灰分、油脂、树脂、精油、单宁、色素、含氮化合物等物质。

其中纤维素对木材的性能影响最大,它是木材的骨干。

半纤维素为戊聚糖、己聚糖等多糖类物质,所以容易被木材腐朽菌分解。

木质素又称为木素,为疏水性芳香族高分子化合物,在植物组织中具有增强细胞壁、黏合纤维的作用,为黄褐色无定形物,其组成与性质比较复杂,并具有极强的活性。


木材由于含有半纤维素、木质素和副成分等较低分子量的化合物,所以给木材带来了物理和化学性质的不稳定性。

如:没有经过涂装、染色或其他处理的木材,在室外放置几个月,在紫外线的辐射,雨水的淋溶和水解,湿胀、干缩和微生物的腐蚀等作用下,造成木质素分解和分解物的流失,使木材的颜色由浅变深,使木材表面呈现出暗淡、疏松和粗糙的灰色纤维层。风化后的木材,由于受到细菌的作用,其颜色和外表会进一步发生变化,使木材的颜色变成深灰色。尤其是紫外线的辐射和风雨的磨蚀,会使木材表面细胞壁的微细结构发生变化,使木材表面变得粗糙、纹理隆起、开裂、翘曲。由于木材表面产生一些物理、化学变化,使木材的粗糙度增加,木材表面变软,强度下降,使用寿命缩短。为了提高木材的耐候性和使用寿命,涂装就显得十分重要。


各种木材都具有各自的构造特征,如纹理、管孔、材质软硬等。

这些结构特征,是体现木材表面涂饰效果的重要因素。另外,木材的物理和化学性能对于涂饰效果的好坏也有着直接的影响。因此,必须根据木材的结构特点和涂装的工艺要求,在涂饰过程中不断分析研究,尽可能避免涂装中的隐患,并充分利用木材的特性,为涂装工艺服务。

下面探讨一下木材的天然树脂、色素、单宁的化学组成和干缩湿胀、吸液能力等物理性能对涂装的影响和作用。


  • 天然树脂

它是某些针叶材,如油松、马尾松等孔中特有的物质。

在这些松木等针叶材的节子、晚材等部位,往往会积聚大量的树脂,其中所含的松节油等成分会引起涂膜不干、着色不均匀和附着力不良等弊病。尤其是节疤和受过伤的地方,树脂的含量就更多。

树脂内含有松节油和松香,虽然它们是制造涂料的重要原料,但是在含有这些树脂的木材表面上直接涂装油性涂料,漆膜层就容易被松节油溶解,会引起漆膜固化不良和漆膜软化回黏等不良情况,破坏漆膜的完整性,并影响漆膜与木材的附着力。

有时在涂饰施工中,还会出现无法涂上水溶性染料和水性填孔料的现象。如果遇到这种木材制作木制品时,在涂饰前务必预先设法清除树脂,或用涂料封闭,然后才能涂饰。


  • 色素

一般是指本身具有颜色并能使其他物料着色的物质。

许多木材中都会含有天然色素,对于含有色素较多的木材,可以将这些色素提取出来作为天然染料,例如可从黄橙木中提取黄色染料,可以从胡桃木、桑木、紫檀中提取棕色染料等。

由于胡桃木、桑木、紫檀等含有黄、紫、红等色素,这种木材的天然颜色十分令人喜爱,所以当这些色素分布得比较均匀时,不用着色就可以制成高级家具,经过涂饰后,能使原来的色泽显得更为鲜艳亮丽,富有独特的风格,具有很好的装饰效果。

但也有一些木材,色素分布不均匀,表面常有一些色斑;还有在同一块木材上,边材的颜色浅,心材的颜色深。

色素分布不均匀会影响美观,于是在涂装前就得设法将它们除去或改变木材原有的颜色,使它们的颜色变得均匀一致才行。


  • 单宁

又称鞣质。它存在于植物的干、皮、根、叶或果实中,是木材具有的一种天然物质。

它的有效成分是多元酚基和羧基的有机物质,略带酸性,所以又称为单宁酸,并有涩味。

柿子中的涩味也是有这种单宁酸产生的。

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单宁能溶解于水、丙酮、乙醇等溶液中,可鞣制皮革。

植物鞣料就是从植物中提炼出来的单宁。如栗木、落叶松、漆树、栲树等树种,它们的细胞腔和细胞间隙中含有大量的单宁,把含有单宁较多的部分如皮、叶、干作为原料,经磨碎、水浸、过滤、真空浓缩等加工而制成的液体或粉末,就叫植物鞣料。

此种植物鞣料提取的浓缩物,通常叫做栲胶。家具涂饰中所用的酸性染料:如黄钠粉和黑钠粉的成分内,就添加了栲胶,栲胶可以使这些染料着色更均匀、附着力更好。


单宁可以与铁、铜等金属离子起反应,生成近似木材天然色泽的色素。因此可用含有以上金属的化学药品将含有单宁多而均匀的木材直接染成紫、红、黑、棕等色彩,将它们仿制成稀有木材。把它们镶嵌在其他木材的表面上,无需着色即可直接涂刷透明涂料,经过这样处理的家具、木制品,不仅木纹清晰,色泽鲜艳,而且格外显得自然美观,装饰效果极佳,通过这样的装饰,大大提高了家具的档次,可以使其成为中、高级家具。

某些木材含单宁较少,而且分布不均匀,所以采用上述的药品染色,颜色就不会均匀一致。遇到这种情况,可以在木制品的表面先涂一道单宁溶液,然后再进行药品染色,同样可以获得理想的效果。


虽然木材的单宁可以通过化学的方法将普通木材变成贵重的稀有木材,但是如果木材不需要染色时,在木材加工过程中,木材遇到铁器就会变色,也就是下面要介绍的铁污染。


由此可见,上述的木材抽提物的存在迁移会影响木材的润湿性,会造成涂料不干、着色不均匀和附着力不良等弊病,另外含有单宁的木材在加工过程中还会与工具发生反应,出现一些铁锈等污染。


这些抽提物的存在对涂装是很不利的,所以在涂装前必须将其除去或进行封闭修补。又如木材的纤维素或半纤维素是亲水性的,木质素为疏水性,还有木材的一些其他特殊成分与涂装也有着密切关系。

又因为木材化学成分的不同,如果没有注意木材中抽提物和含水率的影响,均可引起严重的涂装失败,所以在涂装前应该充分了解木材的性质,对获得坚固和良好的涂层大有好处。


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