柚木(Tectona grandis Lf )是印度尼西亚最重要的热带硬木树种之一,也是价值最高的硬木。它由印度尼西亚国有森林企业 Perhutani 在爪哇广泛种植,负责柚木的管理。Perhutani 种植的柚木在 40 至 60 年间被砍伐(长轮伐柚木),并大量加工用于造船、户外设备和家具。由于需求增加,大部分柚木木材供应来自社区柚木种植园,这些柚木种植园由社区和私营公司不仅在爪哇而且在印度尼西亚其他地区种植和管理。
短轮伐期柚木树在种植地区生长迅速,在 7 至 10 年(短轮伐期柚木)的年轻时收获,因此木材中含有大量的幼年木材和边材。与成熟木材相比,幼木具有更小、壁更薄的较短纤维,具有更大的微纤维角度、更低的密度和更低的强度特性(Evans
等人,2000 年;Koubaa 等人,2005 年;Clark 等人,2006 年;Adamopoulos 等人) . 2007 年;Gryc 等人,2011 年)。此外,众所周知,幼木的特性会导致不良的实木特性(Zobel 1984)。它可能会导致特定产品的严重问题,尤其是单板或实木产品。这是由于其低弯曲强度和尺寸不稳定性。达马万等人。( 2015 ) 还报告说,长轮伐柚木的心材含量高于短轮伐柚木。10年期短轮伐柚木的心材比例约为40%,而40年期长轮伐期柚木的心材比例约为80%。这导致短轮伐期柚木的抗性较低,从而限制了其利用,尽管它可能仍优于许多其他来自快速生长的种植园的抗性较差的木材,如
Sengon ( Paraserianthes ( L. ) Nielsen ( Jeungjing )) 或 Jabon (团花(的罗。)Bosser)。
尽管 Darmawan 等人。( 2015 ) 对短旋光和长旋柚木进行了研究,以表征它们的径向轮廓和密度、收缩率、纤维长度、微纤维角 (MFA) 和弯曲强度(断裂模量 (MOR) 和弹性模量)的平均趋势( MOE)) 作为相对于髓和树皮的位置的函数,然而,对其化学成分、提取物含量、润湿性、颜色变化和耐久性知之甚少。
本研究旨在调查一些研究较少的短轮伐和长轮伐柚木特性,即化学成分(全纤维素、纤维素、木质素和提取物含量)、尺寸稳定性(溶胀和吸水)、润湿性(接触角度)、颜色变化、耐腐性、弯曲强度(MOR 和 MOE)、布氏硬度和解剖学特性(血管面积和血管频率)。本研究的重点是研究短轮伐和长轮伐柚木木材特性的比较,以及木材化学成分对其利用技术特性的影响。
材料和方法
采样的树木和木材样品制备
样本树来自国有企业 Perhutani 和印度尼西亚爪哇当地社区管理的人工林。种植园位于
Madiun (7° 37' 4.901" S/111° 31' 28.099" E, 95 m asl)、东爪哇的 Perhutani 柚木和茂物 (6° 35' 23" S/106° 47 ′ 29″ E, 127 m asl) West Java for the community 柚木。西爪哇和东爪哇之间生长条件(环境、遗传和造林)的差异导致柚木生长的差异。西爪哇茂物的年降雨量很高(平均 3500 毫米/年),干燥条件为 2-3 个月,平均气温为 27 °C。东爪哇马迪恩的平均降雨量低于
2000 毫米/年,干燥条件为 4-6 个月,平均气温为 29 °C。
从每个种植地点选择长轮伐和短轮伐柚木各三棵树作为代表性标本。选择无缺陷、直的样本树以最小化树与树之间的差异。长轮作树龄为 40 年,胸高(距地面 1.3 m)平均直径为 30 cm。短轮作树龄10年,无分枝直柱高6~10 m,胸高平均直径24 cm。从砍伐的树木中取出一根 2 米长的基木,用塑料包裹,冷藏,保持绿色状态,然后运往木材车间制备试样。
样品原木以带锯方式进行带锯,以生产厚度为
20 毫米的碎片。这些碎片再次被重新切割以生产尺寸为 20 × 100 × 200 毫米(径向、切向、纵向)的木材。来自 Perhutani 柚木的标本仅包含棕黄色心材,而来自社区柚木的标本包含浅色边材。将样品风干至(12-15% mc,并用于进一步制备较小的样品以研究不同的木材特性)(图1)。
图1
试验用木材试样的切割方法
全尺寸图片
10 × 20 × 30 mm 试样用于溶胀试验,20 × 20 × 20 mm
试样用于密度,5 × 20 × 200 mm 试样用于力学试验(MOE,MOR),试样20 × 20 × 200 mm 用于布氏硬度测试,5 × 20 × 200 mm 样品用于润湿性测试,5 × 20 × 30 mm 样品用于耐久性测试。
提取物含量的测定
短轮换和长轮换柚木样品在 103 °C 干燥之前被研磨成细锯末。在索氏装置中依次使用四种极性增加的溶剂:二氯甲烷、丙酮、甲苯/乙醇(2/1,(v / v))和水,对每个木粉样品(约 10 g)进行顺序提取。萃取后,使用旋转蒸发仪真空蒸发有机溶剂,同时冷冻干燥水。粗提取物在真空下储存在干燥器中进行最终干燥并称重以确定基于无水分木粉的提取物含量。在
GC-MS 分析之前,将干燥的提取物储存在冰箱中。
GC-MS 分析
将 Clarus 680 GC 气相色谱图与 SQ8 质谱仪(Perkin Elmer, Waltham, MA, USA)联用进行该分析。使用毛细管柱(J&W Scientific, Folsom, CA, USA, DB-5, 30 m × 0.25 mm × 0.25 μm)进行气相色谱分析。将 2 毫克干提取物溶解在 50–100 μL 的N , O - bis 中(三甲基甲硅烷基)三氟乙酰胺含有
1% 三甲基氯硅烷 (BSTFA/1% TMCS)。将溶液涡旋搅拌并在 70°C 下加热 6 小时。蒸发溶剂后,将残余物用1mL乙酸乙酯稀释。在 250 °C 下以不分流模式进样 (1 μL)。氦气用作载气,流速恒定 (1 mL/min)。色谱条件如下:初始温度 80 °C,2 min 等温,10 °C min -1至 190 °C,15 °C min -1至 280 °C,5 min 等温,10 °C min -1至 300 °C,并等温 14 分钟。电离是通过在 70 eV 电离能下的电子撞击实现的。大多数组分是通过将质谱与
NIST 图书馆数据库 (2011) 进行比较,匹配和反向匹配因子高于 0.750 来鉴定的。
化学成分
全纤维素
该方法是根据 Rowell ( 2005)。将 2.5 克木屑放入 250 毫升锥形瓶中,加入 80 毫升热蒸馏水,然后加入 0.5 毫升乙酸和 1 克亚氯酸钠。将可选的 25-mL Erlenmeyer 烧瓶倒置在反应烧瓶的颈部以冷凝蒸汽。将混合物在 70°C 的水浴中加热。1 小时后,加入 0.5 mL 乙酸和 1 g 亚氯酸钠。每小时重复添加
0.5 mL 乙酸和 1 g 亚氯酸钠,直到残留的固体材料变白,表明大部分木质素级分已被去除。通常需要 6 到 8 小时的反应时间。使用布氏漏斗在滤纸上过滤全纤维素直至滤液变为无色,用丙酮洗涤,在103℃下干燥24小时,并称重。
纤维素
通过Kurschner 和Hoffner 方法使用乙醇中的硝酸(HNO 3 (16 N)、乙醇(95%))获得纤维素(Antunes et al. 2000)。将 1 克不含提取物的锯末放入 250 毫升的烧瓶中。加入 40 毫升乙醇和
10 毫升硝酸,并将混合物置于 100 °C 下回流。1 小时后,弃去硝酸酒精溶液,加入新体积的 40 mL 乙醇和 10 mL 硝酸。该操作再重复一次。水解第三小时后,将纤维素用乙醇洗涤,过滤,在烘箱中在 103°C 下干燥 24 小时,然后称重。
半纤维素
从全纤维素含量和纤维素含量之间的差异获得半纤维素含量。使用以下公式计算半纤维素含量:
ħ Ë米我Ç Ë升升ü升ö小号Ë Ç ö ñ吨é ñ吨(%) = H ^ ö升ö Ç é升升ü升ø小号È(%)
- c ^ Ë升升ü升ö小号Ë ( % )
木质素
木质素部分是通过 Nguila Inari 等人的方法获得的。( 2007 ),其在于去除多糖。将 0.175 g 干燥无提取物锯末置于 50 mL 离心管中。将 1.5 mL 浓硫酸 (≥ 97.5%) 添加到锯屑中。将管封闭并置于配备有搅拌系统的水浴中,在 30°C 下搅拌 1 小时。此后,将混合物用 42 mL 蒸馏水稀释以获得 30% 的硫酸浓度。将管关闭并在 120°C 下高压灭菌
1 小时 30 分钟。高压灭菌后,混合物用 100 mL 蒸馏水稀释,并在布氏漏斗上过滤。黑色木质素残留物在 103°C 下干燥 48 小时直至质量恒定。木质素含量由以下公式确定:
大号我克Ñ我Ñ Ç ö ñ吨é ñ吨(%) =(中号一个小号小号Ô ˚F l i g n i n / 0.175)×100
密度
密度计算为风干质量(水分含量 12-15%)除以样品的风干体积。在风干条件下使用 0.01 毫米精密卡尺沿径向、切向和纵向测量样品尺寸。
膨胀试验
该方法是根据 Edou Engonga 等人进行的。( 1999 , 2000)。将短旋和长旋柚木在 103 ℃下干燥 48 h 的 6 个重复,切成 10 × 20 × 30 mm 的样品,根据其径向、纵向和切线方向测量以获得干燥体积。将测试块浸泡在烧杯中的水中。将烧杯置于干燥器中并在真空(30 毫巴)下保持 1 小时。将样品浸入水中1天。此后,更换烧杯中的水,浸泡循环重复四次,每次循环之间换水。然后从水中取出样品并测量它们的尺寸以获得湿体积。木材的体积膨胀计算公式如下:
秒= [ (伏宽-伏D) /伏D] × 100
其中S是木材的膨胀率,V W是木材的湿体积,V D是木材的初始干体积。
显微木材解剖测量
在滑动切片机上制备薄的横截面(厚度为 12 μm)。切片用番红 (1%) 和 Astra (1%) 双染色。用安装在光子显微镜上的数码相机拍摄横断面的数字图像,并用 ImageJ 1.47s 软件分析以确定血管面积和血管频率(每单位面积的血管数)。木材孔隙率使用 ImageJ 1.47s 软件估计为容器面积与样品总面积的比率。
机械测试
弹性模量 (MOE) 和断裂模量 (MOR) 是根据 EN 310 使用三点弯曲装置 INSTRON 4467 万能试验机(英国白金汉郡)(欧洲标准1993)用 5 × 20 × 200 mm 的样品测定的。
布氏硬度测试
该测试是根据 EN 1534 对尺寸为 20 × 20 × 200 毫米(欧洲标准2010)的测试样品进行的。测试在试样的每个切向面和径向面上进行。球直径为10毫米;逐渐施加一个力,直到其值在 20 秒内达到
1960 牛顿,并正常保持该力 30 秒,然后缓慢释放。凹陷的测量给出了布氏硬度。然后使用以下公式获得布氏硬度:
H B =2F / {克× π× D × [ D --(D2-d2)1 / 2] }
其中 HB 是布氏硬度 (N/mm 2 ),F是公称力 (N),g是重力加速度 (9.8 m/s 2 ),D是球直径,d是残差直径印象(毫米)。
接触角测量
柚木的接触角是使用 Krüss 型号 DSA10(德国汉堡)在室温和湿度下以水和甘油作为测试液体通过光学方法测量的。每个木材样品使用十滴液体。对于每一滴,自动进行
11 次接触角测量(每 2 秒测量一次)。
吸水等温线
使用来自 Surface Measurement Systems (DVS-Intrinsic) (Allentown, USA) 的动态重力吸水分析仪对先前提取的小柚木切片进行等温线分析(首先用丙酮提取,然后用甲苯/乙醇 (2/1, ( v / v )提取) ) 或没有样品 (Simo-Tagne et al. 2016 )。每次测量使用每个样品的初始质量约为 10 mg。应用的吸附循环从 20 °C 的 0%
RH 开始。样品保持恒定RH 水平直到每分钟重量变化 (dm/dt) 值达到每分钟 0.0005%。
耐腐性(欧洲标准1996)
根据由 Bravery ( 1979 )描述的 EN 113 (1986) 修改的程序评估抗腐性。简而言之,将白腐真菌Coriolus versicolor (L) Quelet (Strain CTB 863A) ( Cv ) 和Pycnoporus sanguineus MUCL 51321 ( Ps ) 接种在由麦芽 (40 g)
和琼脂 (20 g) 蒸馏水制备的无菌培养基上(1 L) 在 9 厘米培养皿中,在 22 °C 温度和 70% 相对湿度的培养箱中培养 7 天。菌丝体定植培养皿所有表面后,三个短旋转或长旋转柚木样品或欧洲山毛榉样品(Fagus sylvaticaL.) 作为对照放入每个培养皿中,然后再培养 12 周。该测试中样品的尺寸为 5 × 20 × 30 mm,每种测试的真菌重复 12 次。由真菌降解引起的重量损失 (WL) 使用以下公式计算:
W¯¯大号= [ (米0-米1) /米0]
× 100
其中 WL 是重量损失率 (%),M 0和M 1分别是暴露于真菌之前和之后样品的干质量。
颜色测量(紫外线照射)
样品在 Q-Lab(美国坎特伯雷)的 QUV 加速老化试验机中暴露 60 小时。使用了 ASTM G154-2012 标准测试方法“用于非金属材料暴露的操作荧光紫外 (UV) 灯设备的标准实践”的第 1 周期。使用 UV-A 340 灯以 0.89 W/m 2 /nm 进行照射以模拟太阳光谱的 UV 部分。
使用反射分光光度计测量颜色:(X-Rite
分光光度计)。使用 CIEL* a * b * 色标。使用以下等式计算整体色差 ( ΔE ):
Δ乙一b*=[( Δ升*)2+( Δ一种*)2+( Δ乙*)2]1 / 2
其中 Δ L *、Δ a * 和 Δ b * 是初始值和最终值的差值。的大号*值代表亮度,并从100(纯白)变化到零(纯黑色)。a * 和b * 是色度坐标:+ a * 代表红色,- a * 代表绿色,+ b * 代表黄色,- b * 代表蓝色。零是灰色的。低 Δ E * 值对应于低色差。
数据可用性
本研究期间生成或分析的所有数据都包含在这篇已发表的文章中。
结果
有关提取物以及全纤维素、纤维素、半纤维素和木质素的结果列于表1 中。
表 1 短轮伐期和长轮伐期柚木的提取物、全纤维素、纤维素、半纤维素和木质素含量
全尺寸表
长轮伐柚木的累积提取物含量高于短轮伐柚木的提取物含量。长轮伐柚木比短轮伐期柚木树龄 30 年,含有更多的提取物,具有更高的结构多样性。长旋柚木含有最高比例的用二氯甲烷萃取的低极性化合物;同时,短轮换柚木含有最高比例的用水提取的高极性化合物。与短轮伐柚木(更多的边材和较低的心材含量)相比,长轮伐柚木(较少的边材和较多的心材含量)含有略多的全纤维素、纤维素和半纤维素含量,但其木质素含量较低。
短和长轮伐期柚木提取物的化学成分列于表2 中。
表 2 短轮伐期和长轮伐期柚木提取物中 GC-MS 鉴定的主要化合物
全尺寸表
由于在短旋转柚木的丙酮和甲苯/乙醇提取物的色谱图中可检测到的分子数量非常少且浓度很低,因此仅显示了二氯甲烷提取物的组成。
长旋柚木的二氯甲烷、丙酮和甲苯/乙醇提取液中,主要成分为tectoquinone。最高百分比的 tectoquinone 在长轮换柚木的丙酮提取物中占 TIC(总离子流)的
14.5%。短轮伐柚木提取物中的tectoquinone 含量非常少。它仅以 TIC 的 1.5% 的百分比出现在丙酮提取物中。
短轮伐期和长轮伐期柚木的物理、解剖和机械特性如表3 所示。
表 3 短轮伐期和长轮伐期柚木的物理、解剖和力学特性(基本密度、体积膨胀、血管频率、MOE、MOR 和布氏硬度)
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结果表明,长轮换柚木比短轮换柚木具有更大的密度。除了一个重复,长轮换柚木与短轮换柚木相比具有更高的尺寸稳定性。长轮换柚木的平均膨胀系数低于短轮换柚木。与长旋转柚木相比,短旋转柚木的容器频率更高。短轮伐柚木的
MOE 和 MOR 值低于长轮伐柚木。布氏硬度值是径向和切向穿透的平均值。长轮伐柚木比短轮伐柚木具有更大的布氏硬度平均值(图2)。
图2
根据森林管理的柚木横切面
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短旋转和长旋转柚木的接触角如图3所示。
图3
以水(a)和甘油(b)为液体的短旋和长旋柚木的接触角
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图3a显示,与短旋转柚木相比,使用和不使用提取物的长旋转柚木的水滴接触角更大。对于长旋转柚木和短旋转柚木,测量的初始接触角和最终接触角存在差异。由于短旋柚木的高透水性,其表面接触角随时间迅速减小。与短旋转柚木的接触角相比,从实验开始到结束,长旋转柚木表面上的水接触角更大。
图3当使用甘油作为试验液体时,b 显示出相同的接触角趋势。带提取物的长旋转柚木具有较高的接触角值,其次是带提取物的短旋转柚木、不带提取物的长旋转柚木和不带提取物的短旋转柚木。然而,长短旋转柚木表面从初始接触到最终接触的接触角几乎没有变化。与水相比,柚木表面甘油接触角的微小变化表明甘油的渗透非常缓慢,表明短期内的润湿性比长旋转柚木大。木材种类对液体扩散和渗透的影响在很大程度上取决于木材表面的质地和结构。2)导致不同的血管频率(表3)。
完整的吸附-解吸等温线如图4所示。
图4
短旋转和长旋转的吸脱附等温线
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柚木样品对白腐病菌Coriolus versicolor和Pycnoporus sanguineus 的抗性如图5所示。
图5
短轮换和长轮换柚木样品对白腐腐烂真菌的耐久性
全尺寸图片
用白腐真菌进行的木材耐久性测试表明,长轮换柚木和短轮换柚木之间存在很大差异。暴露于长旋转柚木样品的重量损失云芝或血红密孔菌是在这两种情况下是非常低的,而短轮伐期柚木样品的重量损失总是较高。山毛榉木材样品暴露于云芝或Pycnoporus
sanguineus的质量损失呈现最高的重量损失,证实了所研究的两种真菌菌株的毒力。
图6显示了 ∆ L *、∆ a *、∆ b * 和 ∆ E * 随辐照时间的变化。
图6
长轮换柚木(a)和短轮换柚木(b)不同辐照时间的颜色稳定性
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长短轮伐柚木的颜色在紫外线照射后趋于逐渐变化。在紫外线照射 60 小时后,长轮和短轮柚木都趋于变淡和变黄。
讨论
提取内容
我们实验室之前进行的研究表明,64 年长轮伐柚木心材的提取物含量为 12.65%(Wijayanto 2014)。Miranda 等人报道了相同数量的提取物含量 (12.7%)。(2011年)来自东帝汶的柚木(50-70 年)。Lukmandaru 和 Takahashi ( 2008 )也报告了由于轮作年龄导致的提取物含量差异。据报道,其他因素如生长位置、溶剂类型和提取技术也会影响提取物含量(Moya 等,2014 年)。此外,Wijayanto ( 2014 ) 和 Miranda 等人。(
2011) 报告说,心材还含有更多的二氯甲烷可溶提取物含量 (9.06 和 5.7%)。心材中的高非极性部分表明,柚木木材的成熟过程中积累了负责柚木耐久性的生物分子(Miranda 等人,2011 年;Niamké 等人,2011 年;Lukmandaru 和 Takahashi 2008 年)。
化学成分
达马万等人。( 2015 ) 报告说,与短轮伐柚木相比,长轮伐期柚木的幼材较少,心材含量较高。米兰达等人。( 2011 ) 报道了来自东帝汶的 50-70 年生柚木心材中的全纤维素和纤维素含量分别为
57.5% 和 44.6%,高于边材(全纤维素 56.2% 和纤维素 43.7%)中的含量,而它们的木质素含量或多或少相似(心材为 32.2%,边材为 32.4%)。
短和长轮伐期柚木提取物的化学成分
角鲨烯是二氯甲烷提取物中鉴定出的主要化合物。Wijayanto ( 2014 ) 报告了用二氯甲烷提取柚木的相同结果。温德森等人。( 2003 ) 也报道了石油溶剂的类似结果。Lukmandaru 和 Takahashi ( 2009 ) 表明角鲨烯是乙醇苯提取物中的主要物质。
在长轮叶柚木的丙酮提取物中发现了最高百分比的 tectoquinone。众所周知,柚木提取物主要含有蒽醌类化合物,如 tectoquinone、1-hydroxy-2-methylanthraquinone 或 pachybasin(Sumthong 等人,2006 年)。Wijayanto ( 2014 ) 还报道了 tectoquinone 作为存在于长轮叶柚木丙酮提取物中的主要成分。
短轮伐柚木提取物中的tectoquinone 含量非常少。考虑到 tectoquinone
负责柚木的自然耐久性(Lukmandaru 和 Ogiyama 2005),这种 tectoquinone 含量的差异可以解释短轮换柚木与长轮换柚木相比较低的腐烂耐久性。
密度
结果表明,长轮换柚木比短轮换柚木具有更大的基本密度。长轮换柚木的测量值为 664 kg/m 3,而短轮换柚木的测量值为472 kg/m 3。玛塔维贾亚等人。( 2005 ) 发现长轮伐柚木的密度范围从 620 到 750 kg/m 3,平均为 670 kg/m 3。达马万等人。( 2015
) 还报告了短轮伐期和长轮伐期柚木的密度范围为 443 至 535 和 635 至 714 kg/m 3,平均值为 486 和 670 kg/m 3 。, 分别。这项工作的结果表明,短和长轮换柚木的密度符合报告的范围。
肿胀
结果表明,具有较高基本密度的长轮转柚木比短轮转柚木具有更低的体积膨胀,从而提高了尺寸稳定性。短轮伐期柚木较高的体积膨胀表明,在某些木材加工技术(例如,锯材生产和干燥、胶合板、LVL 等)中使用短轮伐期柚木时应格外小心。这种行为可能与短轮伐期柚木中存在的较低提取物含量相关,类似于
Miller ( 1999)描述的结果) 表明长轮伐期柚木中较高的提取物含量对湿度变化条件下的木材稳定性有积极影响。高提取物含量会导致某些木材的吸湿性下降;因此,这可能是导致木材尺寸稳定性增加的因素之一(Skaar 1972)。
微观木材解剖学
在长期和短期旋转柚木之间的血管元素频率上观察到明显差异。长旋转柚木具有较低的容器频率(4.2船只/毫米2相比短旋转柚木)(5.5船只/毫米2)(表2)。玛塔维贾亚等人。( 2005 ) 发现长轮伐柚木的容器频率为 3 到 7
个容器/mm 2。Utomo ( 2006 ) 还报告了长轮伐柚木的容器频率在 4 到 8 个容器/mm 2范围内。. 该容器频率值是决定柚木尺寸稳定性和润湿性的重要因素之一,影响木材质量。较低的容器频率往往会提高木材的尺寸稳定性。因此,长轮换柚木比短轮换柚木具有更好的尺寸稳定性。
教育部和教育部
本研究中计算的长和短轮伐柚木的平均 MOE 值分别为 12,861.8 和 9929.3 N/mm 2,它们的平均 MOR 值分别为 118.9 和 97 N/mm 2(表2)。达马万等人。(
2015 ) 发现长轮伐柚木和短轮伐柚木的平均 MOE 值分别为 12,759 和 8323 N/mm 2,它们的平均 MOR 值分别为 102 和 77 N/mm 2。玛塔维贾亚等人。( 2005 ) 还发现长旋转柚木的 MOE 和 MOR 分别为 12,514 和 101 N/mm 2, 分别。在长和短轮伐期柚木之间观察到的差异也与 Hardiyanto 和 Prayitno ( 2006 ) 报告的来自几个地区的柚木树的值一致,这些柚木采伐时间约为 15-20 年,表明 MOE 和 MOR
值范围从 83.4 到 119.4 和 6745.1 到MOR 和 MOE 分别为11,537.8 N/mm 2。米兰达等人。( 2011 ) 报道,东帝汶柚木(50-70 年)的平均 MOE 和 MOR 值分别为 10,684 和 141 N/mm 2。Kokutse 等人。( 2004 ) 还报道了 70 年柚木的 MOE 值为 16,704 N/mm 2. 据报道,树木中的幼龄芯密度较低、刚度 (MOE) 和强度 (MOR) 较低、纹理角度较大、纵向收缩率较高,并且反应木材的发生率较高(Evans
等,2000 年;Koubaa 等,2005 年);Clark 等人2006;Adamopoulos 等人2007 年;Gryc 等人2011 年;Lachenbruch 等人2011 年)。巴特等人。( 2001) 以较宽的环、较短的纤维、较小的直径和较低的血管百分比、较高的细胞壁百分比和较大的微原纤维角度来表征柚木幼木,从而导致较低的机械性能。他们得出结论,柚木从幼木到成熟木材的过渡大约需要 20-25 年,而幼木的木材特性(包括机械强度)可与 50-60 年的成熟柚木相媲美。几位作者还发现柚木中的幼年木材和成熟木材的机械和物理特性差异可以忽略不计(Baillères
和 Durand 2000)。Thulasidas 和 Bhat ( 2012 ) 表示,发现短轮伐期柚木具有类似于来自人工林地的成熟柚木的强度特性。
布氏硬度
玛塔维贾亚等人。( 2005 ) 发现长旋转柚木的布氏硬度平均值为 41.3 N/mm 2。瓦休迪等人。( 2014 ) 还发现,4 年短旋柚木的布氏硬度平均值为 20.8 N/mm 2。与短轮换柚木相比,长轮换柚木具有更高的布氏硬度值(表2)。Dwianto 和 Marsoem ( 2008 ) 报告说,木材的密度是木材最重要的物理特性之一,可以影响
MOE 和 MOR 等机械性能。
润湿性
图3 中的结果还表明,与具有提取物的柚木相比,提取的柚木具有更高的润湿性。木材与天然提取物的较高接触角被认为是由于与短轮换柚木相比,长轮换柚木中存在更高的疏水性和提取物数量所致(Simatupang 等人,1996 年)。长轮换柚木含有较高比例的用二氯甲烷萃取的低极性化合物(表1)。非极性萃取化合物会降低液体扩散和渗透到木材表面的能力。
吸水等温线
所有样品的吸附曲线都高于解吸附曲线。样品质量的变化随着相对湿度的增加而增加。长轮换柚木的质量变化,无论是吸附还是解吸循环,都略低于短轮换柚木。这表明与短轮换柚木相比,长轮换柚木吸收的水更少,因为长轮换柚木的血管频率低,提取物含量更高。各种研究表明,提取物含量在吸水过程中起着重要作用。据报道,木材中提取物的存在可降低
EMC 并降低质量变化(Wangaard 和 Granados 1967 年;Hernandez 2007 年)。
抗衰变
长轮伐期柚木对真菌的较高抗腐性与其较高的提取物含量直接相关(Bhat 等人,2005 年)。根据 Tsoumis ( 1991 ),提取物含量会影响木材特性,例如木材的颜色和自然耐久性。提取物的高含量通常与对破坏木材的生物的天然耐久性高有关。因此,长轮伐期柚木中提取物的高含量似乎是木材耐用性的原因。米勒 ( 1999)) 指出,在某些物种中,心材提取物使木材能够抵抗真菌或昆虫的侵袭。木材提取物中化合物的性质和数量也会影响天然耐久性。与短轮伐期柚木相比,长期轮伐期柚木提取物中大量
tectoquinone 的存在提高了其对破坏木材的生物的天然耐久性。Thulasidas 和 Bhat ( 2007 ) 还指出,萘醌和 tectoquinone 负责柚木对褐腐真菌的抗性。短轮伐期柚木提取物中不含 tectoquinone 可能是我们研究中测得的耐久性较低的原因。
颜色变化
在紫外线照射期间,长轮伐期和短轮伐期柚木的 ∆ L *、∆ a *、∆ b * 和 ∆ E * 增加。Δ b *的增加表明紫外线照射期间木质素降解。Δ b * 值的这种增加可归因于由于涉及自由基的木质素的解聚和氧化而形成醌和醌类结构(Hon
2001)。Δ大号* 长轮换柚木的值比短轮换柚木更重要,表明长轮换柚木比短轮换更容易受到紫外线降解。木质素的提取物或化学成分的变化可以解释心材颜色的变化。例如,红色 ( a *) 和亮度 ( L *) 与提取物含量相关,而黄色 ( b *) 主要与木质素的光化学有关(Gierlinger 等人,2004 年)。图拉西达斯等人。( 2006 ) 报告了L ∗、a ∗ 和b 的平均值为 56.34、6.85 和 23.44∗ 分别用于印度种植园中生长的树木的心材。
结论
结果表明,心材含量较高的长轮伐柚木比主要含有大量幼材的短轮伐柚木含有更多的提取物。仅在长轮伐期柚木中发现了
Tectoquinone。提取物含量直接影响柚木的耐久性、尺寸稳定性、吸水性和润湿性。与长轮换柚木相比,短轮换柚木的木材密度和耐用性较低,这将在一定程度上限制其在室内和室外应用中的使用。来自社区的速生柚木不能像通常来自 Perhutani 的心材柚木一样使用,因为速生树的茎中有用的心材比例非常低。