復配防霉劑對中密度纖維板抗霉效力的研究

劉 媛，朱 蕓，陳健波，宋賢沖

（1.廣西壯族自治區林業科學研究院 廣西優良用材林資源培育重點實驗室，南寧 530002；2.國營長虹機械廠，廣西桂林 541003）

中密度纖維板（MDF）是以木質纖維或其他植物纖維為原料，施加脲醛樹脂或其他適用的膠粘劑制成的密度在0.45～0.88 g/cm3的纖維板[1]。目前，我國中纖板產品的質量不斷提高，已經從傳統的家具用材向裝修業、汽車工業、包裝業等領域發展，我國MDF的生產總量及出口數量均居世界領先地位[2]。但是普通MDF在制板過程中，原料中的半纖維素、纖維素容易分解成低聚合度的糖類，有利于霉菌的滋生和繁殖，導致霉變[3]。我國南方地區高溫高濕的氣候環境容易造成MDF被微生物侵蝕，發生霉變，引起材料敗壞[4]，導致資源浪費和經濟損失。因此研制生產環保防霉纖維板是實現木質材料高效利用的重要措施之一。

目前，生產上對人造板產品的防霉處理，主要使用防霉抗菌劑進行化學防護處理[5]。目前應用最廣泛的是水載型防腐劑，水載型防腐劑處理的木材約占總處理木材量的80%以上[6]。水載型防腐劑的最大優點是價格較低，原料充足。市場上主要的水載型防腐劑有硼類防腐劑、水載鉻化砷酸銅（CCA）、氨溶季銨銅（ACQ）等[7]。雖然CCA處理材的抗流失性能和耐久性能較好，但是處理材含有鉻和砷等金屬物質，對人體健康和環境存在潛在的威脅，很多國家限制或禁用[8-10]。隨著人們環境意識的增強，對環境安全要求越來越高，木材保護技術面臨新的挑戰，尋求低毒高效的新型防腐劑是目前國內外研究的熱點。王國超等[3]采用6種防霉劑對MDF進行防霉處理，研究了MDF的防霉效力，這些藥劑對霉菌有較強的毒殺作用，在木材防霉時效果顯著。林峻峰[11]在防霉劑選擇、優化熱壓工藝參數、防霉效果測試等方面進行了試驗研究，探討了壓制防霉中纖板的優化熱壓工藝。方群等[12]用竹醋液處理中密度纖維板，研究其抑菌性及對MDF防霉和貼面性能影響。

本研究針對中密度纖維板霉變的問題開展研究，選取了6種殺菌劑，通過抑菌圈法篩選出能夠有效抑制霉菌和變色菌生長的5種復配防霉劑[13]，這些防霉劑不含金屬元素，殺菌劑用量低，抑菌作用明顯，克服了采用木材保護劑CCA具有潛在的砷、銅等重金屬離子污染的缺點。本試驗采用木塊試驗法進行MDF室內防藍變試驗，對纖維板的防霉效力進行了檢測，為研制生產環保防霉纖維板提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試材：中密度纖維板由廣西華峰林業股份有限公司生產，制成試樣50 mm×20 mm×5 mm（長×寬×厚），供實驗室試驗使用。

試菌：選擇4種試菌。霉菌3種：哈茨木霉（Trichoderma harzianum）、四孢脈孢霉（Neurospora tetrasperma）、深綠木霉（Trichoderma atroviride）；藍變菌1種：松球殼孢（Sphaeropsis sapinea），均采用PDA培養基。霉菌菌種由采自南寧市廣西華峰林業股份有限公司染菌的MDF分離純化獲得[14]；藍變菌菌種由廣西大學提供，從南寧地區馬尾松中分離。

藥劑：本試驗共選用6種藥劑（表1）。

表1 試驗用藥劑類型Tab.1 Chemicals of test

1.2 試驗方法

1.2.1 藥劑篩選

參照《中華人民共和國藥典》附錄XI A抗生素微生物檢定法進行藥劑篩選試驗[15]，首先采用抑菌圈法進行防霉藥劑初步篩選試驗[16]，采用十字交叉法測量抑菌圈直徑，通過抑菌圈直徑大小比較不同配比、濃度的試劑抑菌性能，確定最優配比及極限濃度。初步篩選出以Me-TBZ、DDAC 2種配方為主劑，添加PPZ、TBZ為輔劑，乙醇胺、乙醇作為助溶的有機溶劑，混合復配的防霉劑顯著提高了廣譜性和抑菌能力。本試驗設計5種不同濃度復合藥劑配方[13]，擬采用木塊試驗法繼續進行實驗室防霉效力檢測，參照國家標準GB/T 18621-2000《防霉劑防治木材霉菌及藍變菌的試驗方法》[17]進行。復配藥劑5種，清水處理作對照，每個濃度試材6塊，共144塊（表2）。

表2 防霉劑復合藥劑配方及濃度Tab.2 Pharmacy formula and concentration of compound mildew preventives

1.2.2 試菌的接種與培養

將4種供試菌株分別接種到PDA培養基上，放入電熱恒溫培養箱（相對濕度85%，溫度28℃）培養1周，菌落成熟，制作菌絲孢子懸浮液。菌落長滿平板后，移液槍注入適量無菌水，涂布棒攪動菌落表面，得到菌懸液，即菌絲片段和孢子的混合溶液，用移液槍將其轉移到滅菌指形瓶中備用。

菌懸液注入PDA培養基的平板內（每皿0.5 mL），放入電熱恒溫培養箱（相對濕度85%，溫度28℃）培養1周，供實驗室侵染毒性試驗使用。

1.2.3 試材藥劑處理及侵染毒性試驗

MDF標準試樣在處理前逐一編號，稱重。每個濃度處理6個試材。分別采用5種不同濃度復配藥劑處理纖維板試材，試樣浸漬處理采用冷浸法，浸漬時間3 min，對照試材采用蒸餾水浸泡。防霉劑防治效力評定及方法參照國家標準GB/T 18621-2000[17]進行。

試材載藥量計算:Q=（M2-M1）×C/1 000V[18]。式中:Q代表試材的載藥量（kg/m3）；M1、M2分別代表試材浸漬防霉劑前、后的質量（g）；C代表防霉劑總有效成分的質量分數（%）；V代表試樣的體積（m3）。

2 結果與分析

2.1 不同復配藥劑處理MDF試材吸藥量

在5種復配藥劑中浸泡3 min的試材，載藥量大約為0.043～0.056 kg/m3，對照試驗試材載藥量為0.034 kg/m3（表3）。隨著復配藥劑濃度的增加，MDF試材載藥量有減小趨勢，藥劑濃度對MDF試材的載藥量影響不顯著；復配藥劑處理試材載藥量明顯高于蒸餾水處理對照試驗，復配藥劑提高了纖維板試材的滲透性。復配藥劑添加了有機溶劑乙醇胺和乙醇，提高了活性成分在細胞間的擴散與滲透，增加MDF試材的載藥量。MDF由木質纖維或其他植物纖維組成，吸附能力較強，因此復配藥劑濃度變化對載藥量影響較小。

表3 復配藥劑處理MDF試材對霉菌試驗結果Tab.3 Results of MDF treated with compound mildew preventives against fungi

2.2 對哈茨木霉的侵染毒性

纖維板試材分別用5種不同的復配藥劑浸漬處理，哈茨木霉侵染28 d后顯示，哈茨木霉屬于易防治菌種（表3），5種不同濃度復配藥劑處理的纖維板試材拮抗哈茨木霉的效果最佳，最低濃度復配藥劑1處理的試材表現出很好的防治效果（圖1A），表面基本無菌絲生長。試材平均被害值為0級，抗霉效力達100%，試塊表面無霉斑變色。對照試驗（蒸餾水處理）的纖維板試材平板培養后（圖1B），試材表面長滿菌落菌絲，覆蓋面積超過75%，霉變程度4級，抗霉效力為0。

圖1 不同藥劑處理MDF試材對哈茨木霉抑菌效果Fig.1 Antibacterial effects of different treatments on MDF against Trichoderma harzianum fungi

2.3 對四孢脈孢霉的侵染毒性

5種復配藥劑浸漬處理后的纖維板試材經四孢脈孢霉侵染28 d，結果顯示5種復配藥劑對四孢脈孢霉抗霉效果較好（表3），試材表面有少量菌落菌絲生長，試材被害值最高為1級，抗霉效力達80%以上（圖2A）。復配濃度高低對四孢脈孢霉的抗霉效力影響不明顯。對照試驗的纖維板試材菌絲生長旺盛（圖2B），霉變程度均達4級，抗霉效力為0。

2.4 對深綠木霉的侵染毒性

復配藥劑浸漬處理纖維板試材后拮抗深綠木霉，霉菌毒性侵染28 d。結果顯示，濃度最低的復配藥劑1試樣被害值達2級，抗霉效力為58%，濃度最高的復配藥劑5試材被害值為1級，抗霉效力達到79%（圖3A）。濃度高低對深綠木霉的抗霉效力影響比較明顯，隨著復配藥劑濃度升高，試樣抗霉效力提高。對照試驗的纖維板試材霉變程度達4級（圖3B），抗霉效力為0。

圖2 不同藥劑處理MDF試材對四孢脈孢霉抑菌效果Fig.2 Antibacterial effects of different treatments on MDF against Neurospora tetrasperma fungi

圖3 不同藥劑處理MDF試材對深綠木霉抑菌效果Fig.3 Antibacterial effects of different treatments on MDF against Trichoderma atroviride fungi

2.5 對松球殼孢的侵染毒性

5種復配藥劑浸漬處理纖維板試材后拮抗松球殼孢，藍變菌毒性侵染28 d，低濃度復配藥劑1對松球殼孢的抗霉效力為33%（表3），拮抗能力較差，隨著濃度的提高，抗霉效力增強，復配2、4、5（圖4A）處理的纖維板試材抗霉效力達75%以上，表面有少量松球殼孢深色菌絲，試材被害值為1級。松球殼孢對復配藥劑抗藥性較強，需較高濃度的復配藥劑才能產生抑制作用，屬于難防治菌種。對照試驗的纖維板試材表面布滿菌絲菌落（圖4B），霉變程度達4級，抗霉效力為0。

圖4 不同藥劑處理MDF試材對松球殼孢抑菌效果Fig.4 Antibacterial effects of different treatments on MDF against Sphaeropsis sapinea fungi

3 結論

5種復配藥劑中浸泡3 min的試材，載藥量大約為0.043～0.056 kg/m3，對照試驗試材載藥量為0.034 kg/m3。復配藥劑濃度對MDF試材的載藥量影響不顯著,復配藥劑處理試材載藥量明顯高于蒸餾水處理對照試驗，復配藥劑提高了MDF試材的滲透性。

濃度對4種變色菌的抑制效果有一定影響。在溶劑相同的條件下，高濃度的復配藥劑比低濃度的復配藥劑防治效力高。在復配防霉藥劑檢測試驗中，采用質量分數0.01%～0.1%甲基硫菌靈，0.1%～1.0%丙環唑，0.1%～1.0%戊唑醇，5%～25%二癸基二甲基氯化銨，10%～25%乙醇胺和10%～25%乙醇為有機溶劑，余量為水，混合為MDF的防霉液。在實驗室防治試驗中，對霉菌與藍變菌抗霉效力評價值可以達到0級或1級，抑制效果明顯，復配的防霉劑具有高效廣譜的特點。戊唑醇與丙環唑復配使用具有協同增效性，能夠有效抑制多種真菌對木材造成的危害[19]。加入有機溶劑乙醇胺和乙醇，提高了防霉劑中活性成分在纖維板中的擴散與滲透，增加了防霉效果，也可以防止有效成分的流失。本實驗的防霉劑，不含金屬元素，殺菌劑用量低，高效廣譜，克服了采用木材保護劑CCA具有潛在的砷、銅等重金屬離子污染的缺點。在后續試驗中，將研究如何在中纖板生產過程中，將防霉劑添加到膠液中，優化熱壓工藝參數，研制出防霉中密度纖維板。