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云杉木的制浆速率取决于木片的预处理方式。当前正被研究和应用的预处理方法耗时且耗能。通过垂直于纤维方向压缩木片进行预处理，可最大程度地减少这些缺陷。在浸渍过程中，目前很难对浆料特性进行实时测量；因此，研究人员为未压缩和压缩木片选择了不同的处理时间。浸渍过程是将木
云杉木的制浆速率取决于木片的预处理方式。当前正被研究和应用的预处理方法耗时且耗能。通过垂直于纤维方向压缩木片进行预处理，可最大程度地减少这些缺陷。在浸渍过程中，目前很难对浆料特性进行实时测量；因此，研究人员为未压缩和压缩木片选择了不同的处理时间。浸渍过程是将木片置于体积比1:1的乙酸和过氧化氢混合溶液中煮沸完成。随后，研究人员测量了浸渍产物的颜色和木质素含量，以证明压缩木片与未压缩木片相比具有加速浸渍的效果。压缩木片制浆25分钟所得产物的颜色与综纤维素（holocellulose）相似，且木质素含量处于检测限。在相同制浆时间下，未压缩木片所得产物颜色更暗、饱和度更高，且木质素含量显著更高。木片的压缩预处理被证明是加速云杉木浸渍的一种颇具前景的方法。
**研究背景与问题**
制浆造纸工业长期面临降低热能、电能和化学品消耗的压力。云杉是重要的制浆原料，其制浆速率在很大程度上取决于木片的预处理效果。到达纸浆厂的木材状态各异：新鲜采伐的木材含水量高，渗透性良好，易于浸渍；而来自灾害林区的干云杉原木（如受树皮甲虫侵染或污染危害后采伐的木材）则高度不可渗透，即使经水浸泡，纹孔仍保持闭塞状态，严重阻碍蒸煮液向木材内部渗透。木材的渗透性由此成为制浆预处理和加速浸渍过程中的关键参数。目前文献记载的提高液体传输能力的方法主要包括：生物法（利用真菌或细菌降解木材组分，但耗时较长）、化学法（使用臭氧、次氯酸钠等活性物质，但化学品价格昂贵）、生物化学法（利用酶降解木材物质，但酶分离过程劳动密集）以及物理法（通过温度变化、超声波、真空等手段，但常需专用反应器且耗时）。这些方法或因能源、化学品消耗而导致成本上升，或因效率限制而难以工业化应用。相比之下，垂直于纹理方向压缩木片是一种极具潜力的物理预处理手段：压缩做功利用电能，能量转换效率高，且压缩可将木材内部空气挤出，使其在后续浸渍中保持更高的渗透性。基于此，研究人员提出两个假设：第一，压缩后的木材在相同浸泡时间内能吸收更多溶剂；第二，在相同浸渍条件下，压缩云杉木片的木质素含量低于未压缩云杉木片。该研究旨在从木材科学角度为制浆工艺改进提供依据，论文发表于《Forests》。
**研究内容与意义**
研究人员以采自斯洛伐克Lukové地区的一株65年生挪威云杉（*Picea abies* (L.) Karst.）为对象，将其制成尺寸为20 mm×4 mm×18 mm（纵向×径向×弦向）的木片，风干至含水率15%。60片木片被均分为两组，其中一组在垂直于纤维方向施加5吨静态载荷进行压缩（约140 MPa），压缩比约为4:1；另一组保持未压缩状态。通过渗透性测定、化学分析和颜色测量，研究人员系统评估了压缩预处理对浸渍过程的加速效应。
**主要技术方法**
研究采用了以下关键技术手段：对木片进行机械压缩预处理（5吨静载，垂直纹理方向）；采用1分钟浸泡质量增益法间接评估木片渗透性；以35%过氧化氢和98%乙酸按1:1比例配制的浸渍液进行煮沸浸渍；依据Wise法测定综纤维素含量，采用两步酸水解法测定酸不溶性木质素（AIL），并根据Hyman法测定酸溶性木质素（ASL）；使用Konica Minolta CM-5分光光度计在CIEL*a*b*颜色空间对样品进行颜色测量；通过F检验、t检验、双因素方差分析（ANOVA）及Duncan多重比较进行统计分析。
**研究结果**
**木片压缩后的形态与颜色**：压缩后木片厚度显著减小，表面粗糙度增大。压缩前木片的颜色坐标及与白色标准的色差表明其初始色泽状态。
**各组分含量与颜色特征**：未压缩云杉木中综纤维素含量为62.64%，总木质素为25.42%（其中酸不溶性木质素约21.85%，酸溶性木质素约3.57%）。颜色测量显示，提取物颜色较深且饱和度较高，木质素呈暗色，而综纤维素具有更高的明度（L
*）和较低饱和度。
**渗透性测定结果**：压缩木片在1分钟浸泡后的质量增益百分比显著高于未压缩木片（5%显著性水平），验证了第一个假设——压缩使木材在相同时间内获得更多溶剂。这表明压缩有效改善了木片的渗透性，使浸渍液能够更快进入木材内部。
**木质素含量变化**：酸不溶性木质素含量随浸渍时间延长而显著下降，且压缩样品的下降速率明显更快。浸渍15、20、25分钟后，压缩样品的总木质素含量均显著低于对应时间的未压缩样品。在25分钟浸渍时，压缩木片产物中酸不溶性木质素从254.2 mg g
?1降至1.0 mg g
?1，几乎达到平衡状态；而未压缩样品仍含有11.1 mg g
?1的木质素。压缩样品在15~25分钟区间内木质素脱除速率趋于放缓，而未压缩样品仍保持较恒定速率。
**产物颜色变化**：随着浸渍时间增加，所有样品的颜色均向综纤维素特征方向趋近。在25分钟浸渍后，压缩样品的浸渍产物颜色与综纤维素高度相似，表现为更亮、更不饱和；而未压缩样品颜色仍较暗、饱和度更高。色差值ΔE
ab与木质素含量之间存在相关性，木材颜色的明亮化程度可间接反映脱木素进程。
**统计分析**：双因素方差分析显示，浸渍时间和压缩处理对酸不溶性木质素均有显著性影响，Duncan检验在所有因素水平间均检测出显著差异；对于色差ΔE
ab，除未压缩样品在15和20分钟之间无显著差异外，其余水平间均存在显著差异。压缩样品在25分钟的木质素含量已达到检测限附近。
**讨论与结论**
研究提出的机理解释是：机械压缩垂直于纤维方向作用于木片后，木材内部空气被排除，原本不可渗透的干木材获得更高的渗透性。浸渍液由此迅速穿透至木片内部，增大了与细胞壁的接触面积，使得木质素浓度最高的中层片区域更易被蒸煮液接触；当蒸煮液到达中层片后，脱木素速率仅取决于蒸煮液向细胞壁的扩散过程。相比之下，未压缩木片的浸渍液只能从外表面逐步向内渗透，扩散路径几乎等于整个木片厚度，因此浸渍速率显著较慢。研究结论如下：压缩云杉木在1分钟浸泡后获得溶剂的量显著大于未压缩木材；经过25分钟浸渍，未压缩木片的木质素含量从254.2 mg g
?1降至11.1 mg g
?1；压缩木片所得产物仅含痕量木质素，颜色接近综纤维素；在各浸渍时间点，压缩样品的木质素总量（酸不溶性木质素与酸溶性木质素之和）均显著低于未压缩样品。将木片压缩至比例极限以上以改善渗透性并实现快速浸渍，被证实是一种适用于浸渍前处理的可行工艺。后续研究将聚焦于难脱木素木材缺陷的制浆问题，以进一步减少废弃物和浆料缺陷。
