常用裝飾木材老化過(guò)程表面特性的變化規(guī)律

劉順治，林金國(guó)，陳金明，柯麗麗，王曉嫻

(1.福建農(nóng)林大學(xué) 材料工程學(xué)院，福建 福州 350002;2.福建省林業(yè)科技推廣總站，福建 福州 350001)

木材材色參數(shù)是表征木材表面視覺(jué)性質(zhì)的物理量之一，木材表面視覺(jué)性質(zhì)直接與木制品及室內(nèi)環(huán)境的質(zhì)量評(píng)定密切相關(guān)［1］，對(duì)木材的加工利用具有重要意義。木材潤(rùn)濕性表征某些液體(水、膠粘劑、氧化劑、交聯(lián)劑)與木材接觸時(shí)，在木材表面潤(rùn)濕、鋪展及粘附的難易程度和效果［2］。木材的老化作用包括光、熱、水和其它大氣因素所作用引起的物理、化學(xué)作用。木材的老化使木材表面的可濕性降低，形成一層憎水表層，妨礙涂膠時(shí)膠液向板面擴(kuò)散，導(dǎo)致膠層固化不良，降低膠合強(qiáng)度。同時(shí)在木材老化過(guò)程中，木材內(nèi)部大量存在的主要官能團(tuán)容易受到各種外界環(huán)境的影響而發(fā)生改變，影響到木材的表面特性［3－5］，也影響了木材的使用效果。筒狀非洲楝和古夷蘇木為材色較深的散孔材，水曲柳為材色較淺的環(huán)孔材，杉木為材色較淺的針葉材，這4種木材花紋美觀、材質(zhì)優(yōu)良、資源豐富，是目前市場(chǎng)上常用的代表性裝飾木材。為了掌握筒狀非洲楝、水曲柳、古夷蘇木和杉木4種常用裝飾木材老化過(guò)程中表面特性的變化規(guī)律，本文對(duì)這4種常用裝飾木材老化過(guò)程中材色和潤(rùn)濕性的變化情況進(jìn)行測(cè)定分析，為這4種常用裝飾木材的合理利用提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

供試材料為筒狀非洲楝(Entandrophragma cylindricum)、古夷蘇木(Guibourtia tessmannii)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)和杉木(Cunninghamia lanceolata)4種常見(jiàn)裝飾木材，試件規(guī)格為:長(zhǎng)×寬×厚=120 mm×45 mm×5 mm，長(zhǎng)度是順纖維方向，每個(gè)樹(shù)種試件數(shù)為15個(gè)。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 加速老化試驗(yàn) 加速老化實(shí)驗(yàn)采用En927－6加速老化測(cè)試方法，具體過(guò)程如圖1。一次老化實(shí)驗(yàn)時(shí)間為72 h。實(shí)驗(yàn)采用 QUV/SPRAY加速老化試驗(yàn)箱對(duì)裝飾木材進(jìn)行加速老化。一次老化實(shí)驗(yàn)周期結(jié)束后，取出一組裝飾木材，置于恒溫恒濕箱中調(diào)適48 h(溫度為(20±3)℃，濕度為(65±2)%)后進(jìn)行表面特性指標(biāo)測(cè)定，其余試材繼續(xù)進(jìn)行QUV老化實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)共進(jìn)行4個(gè)循環(huán)。

1.2.2 表面特性測(cè)定 采用CIE(1976)L*a*b*均勻色度學(xué)空間表色系統(tǒng)，應(yīng)用TCP2全自動(dòng)測(cè)色色差計(jì)進(jìn)行裝飾木材顏色的測(cè)定;采用JC2000A靜滴接觸角/界面張力測(cè)定儀進(jìn)行裝飾木材表面接觸角的測(cè)定。

圖1 EN927－6老化測(cè)試循環(huán)Fig.1 EN927 －6 Aging test circle

2 結(jié)果與分析

2.1 4種裝飾木材老化過(guò)程中材色的變化規(guī)律

分別測(cè)定4個(gè)加速老化周期后筒狀非洲楝、水曲柳、古夷蘇木和杉木4種常用裝飾木材的材色參數(shù)，結(jié)果如表1。

由表1可知，筒狀非洲楝、水曲柳、古夷蘇木和杉木4種常用裝飾木材表面明度隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)而增加，飽和度隨著老化時(shí)間的延長(zhǎng)而降低，不同樹(shù)種木材老化過(guò)程中明度和飽和度變化速率不同。老化處理過(guò)程中，筒狀非洲楝、水曲柳、古夷蘇木和杉木4種常用裝飾木材表面材色向偏白、偏綠、偏黃和低飽和度的方向變化。這是由于木材中的化學(xué)成分對(duì)木材黃化產(chǎn)生較大的影響［6－7］。

2.2 4種常用裝飾木材老化過(guò)程中潤(rùn)濕性的變化規(guī)律

分別測(cè)定4個(gè)加速老化周期后筒狀非洲楝、水曲柳、古夷蘇木和杉木4種常用裝飾木材表面接觸角，結(jié)果如圖2至圖5所示。從圖2至圖5中可見(jiàn)，筒狀非洲楝、水曲柳、古夷蘇木和杉木4種常用裝飾木材表面動(dòng)態(tài)接觸角曲線在坐標(biāo)軸中的位置隨著加速老化周期的增加而逐漸下移，說(shuō)明這4種裝飾木材表面的接觸角減小，潤(rùn)濕性增加。在老化過(guò)程中，不同的樹(shù)種潤(rùn)濕性變化不同，不同的樹(shù)種老化速度不同。這是由于不同樹(shù)種木材的密度、抽提物和表面粗糙度不同，它們?cè)诶匣^(guò)程中表面潤(rùn)濕性變化情況不同。

表1 4種常用裝飾木材老化過(guò)程中表面材色的變化Tab.1 Variation of surface color during aging process for four common decorative wood

圖2 4種常用裝飾木材老化第1周期 θ－t曲線Fig.2 θ － t curve of four common decorative wood during the 1st aging period

圖3 4種常用裝飾木材老化第2周期 θ－t曲線Fig.3 θ － t curve of four common decorative wood during the 2nd aging period

3 小結(jié)

隨著老化周期的延長(zhǎng)，筒狀非洲楝、水曲柳、古夷蘇木和杉木4種常用裝飾木材表面的明度呈現(xiàn)增加的趨勢(shì)，紅綠軸色品指數(shù)隨著老化周期的增加而降低，黃藍(lán)軸色品指數(shù)隨著老化周期的增加而增加，老化處理之后木材表面的顏色向偏白、偏綠和偏黃的方向變化。

圖4 4種常用裝飾木材老化第3周期 θ－t曲線Fig.4 θ － t curve of four common decorative wood during the 3rd aging period

圖5 4種常用裝飾木材老化第4周期 θ－t曲線Fig.5 θ － t curve of four common decorative wood during the 4th aging period

筒狀非洲楝、水曲柳、古夷蘇木和杉木4種常用裝飾木材表面動(dòng)態(tài)接觸角曲線在坐標(biāo)軸中的位置隨著加速老化周期的增加而逐漸下移，說(shuō)明這4種裝飾木材老化過(guò)程中表面的接觸角逐漸減小，潤(rùn)濕性逐漸增加。

［1］朱林峰，劉元，羅玉華，等.粗皮桉不同家系木材的表面視覺(jué)性質(zhì)［J］.中南林學(xué)院學(xué)報(bào)，2004，24(4):41－46.

［2］何江，吳書(shū)泓.木材的液化及其高分子材料中的應(yīng)用［J］.木材工業(yè)，2002，16(2):9.

［3］秦莉，于文吉.木材光老化的研究進(jìn)展［J］.木材工業(yè)，2009，23(4):33 －36.

［4］趙芳，雷亞芳，張遠(yuǎn)群.非洲5種家具用木材的材種鑒定及材色探討［J］.西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2010，25(3):175－178.

［5］周兆兵，崔舉慶.微波處理對(duì)楊木表面動(dòng)態(tài)潤(rùn)濕性能的影響［J］.林業(yè)科技開(kāi)發(fā)，2010，24(1):48－50.

［6］孫利軍，高建民，王棣.木材變色的研究狀況及發(fā)展趨勢(shì)［J］.木材加工機(jī)械，2005(4):41－44.

［7］呂文華，江澤慧，吳玉章，等.木、竹、藤材的變色防治［J］.世界林業(yè)研究，2006，19(4):38 －44.