杉木集成薄木漂白工藝研究

牛帥紅，王書(shū)強(qiáng)，沈道海，莊仁愛(ài)，章衛(wèi)鋼,，李延軍,*

（1. 浙江農(nóng)林大學(xué)工程學(xué)院，浙江 臨安 311300；2. 浙江省木材科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 臨安 311300）

杉木集成薄木漂白工藝研究

牛帥紅1，王書(shū)強(qiáng)1，沈道海2，莊仁愛(ài)1，章衛(wèi)鋼1,2，李延軍1,2*

（1. 浙江農(nóng)林大學(xué)工程學(xué)院，浙江 臨安 311300；2. 浙江省木材科學(xué)與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，浙江 臨安 311300）

采用雙氧水作為主漂劑漂白杉木（Cunninghamia lanceolata）集成薄木，以漂白溫度、漂白時(shí)間和雙氧水質(zhì)量分?jǐn)?shù)為試驗(yàn)因素進(jìn)行正交試驗(yàn)，對(duì)漂白后薄木的白度值和色差進(jìn)行檢測(cè)和分析。在綜合考慮漂白效果和生產(chǎn)成本后，得出較佳的杉木集成薄木漂白工藝參數(shù)為：漂白溫度50℃，H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%，漂白時(shí)間30 min。

杉木；薄木；漂白工藝

近年來(lái)，我國(guó)人工林面積已躍居全球第一[1]，其中，杉木（Cunninghamia lanceolata）是我國(guó)南方種植面積較廣的速生材，目前杉木林面積已有911萬(wàn)hm2，2/5已進(jìn)入采伐期[2]；但由于人工林生長(zhǎng)快導(dǎo)致自身材質(zhì)缺陷較多，嚴(yán)重影響了其開(kāi)發(fā)利用，所以如何高效利用人工速生林已迫在眉睫。隨著我國(guó)裝飾裝修行業(yè)的興起，市場(chǎng)已經(jīng)出現(xiàn)了由指接而成的杉木集成薄木裝飾材料，憑借著濃厚的香氣和美麗的紋理，杉木集成薄木在市場(chǎng)中深受人們的喜愛(ài)。

但杉木由于心邊材區(qū)別明顯，顏色存在明顯差異[3]，所以由杉木木方刨切而成的薄木色差較明顯。為了開(kāi)發(fā)杉木高附加值產(chǎn)品，本研究將對(duì)杉木集成薄木進(jìn)行漂白處理以消除色差。目前市場(chǎng)上漂白劑主要有兩種：氧化型和還原型，其中最常用的漂白劑為氧化型的H2O2[4]。

本文將采用雙氧水為主漂劑漂白杉木集成薄木，綜合分析各試驗(yàn)因素后得出適合杉木集成薄木的漂白工藝。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料：杉木集成薄木，由浙江升華云峰新材有限公司提供，規(guī)格為150 mm×200 mm×0.2 mm（長(zhǎng)× 寬×厚），含水率為8%。

漂白藥劑：H2O2（30%），Na2SiO3，去離子水。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)流程

試驗(yàn)流程如下：

杉木集成薄木→白度、色差檢驗(yàn)→浸入漂白藥液中→加熱漂白→清洗→干燥→白度、色差檢驗(yàn)。

1.2.1 試驗(yàn)方案 試驗(yàn)在浴比1：20（體積比）和硅酸鈉質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.7%下進(jìn)行，研究漂白溫度、時(shí)間和雙氧水質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)漂白效果的影響。試驗(yàn)采用正交法進(jìn)行，試驗(yàn)因素及水平見(jiàn)表1。

1.2.2 白度與色差檢驗(yàn) 采用北京市興光測(cè)色儀器公司生產(chǎn)的 DP-3型全自動(dòng)測(cè)色色差儀檢測(cè)白度及色差，該設(shè)備依據(jù)國(guó)際照明委員會(huì) CIE（1976）L*a*b*均勻色空間方法進(jìn)行材色測(cè)量。試驗(yàn)檢測(cè)每個(gè)薄木深色部分的L*、a*、b*、Y、x、y值和淺色部位的L*、a*、b*值，每個(gè)顏色部分測(cè)量3個(gè)不同的位置，然后按公式（1）、（2）計(jì)算深色部位的白度值及深色與淺色二者之間的色差。

表1 試驗(yàn)因素及水平Table 1 Factors and levels

式中：W為白度值，Y為綠刺激值，x為紅坐標(biāo)，y為綠坐標(biāo)。

式中：ΔE*為色差，ΔL*為明度；Δa*為紅綠軸色度指數(shù)；Δb*為黃藍(lán)軸色度指數(shù)。

2 結(jié)果與分析

杉木集成薄木部分漂白效果見(jiàn)圖1，正交試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2，極差分析見(jiàn)表3。

圖1 漂白效果Figure 1 Effect of bleaching

2.1 漂白溫度的影響

從表2和表3中可得出，溫度對(duì)杉木集成薄木漂白效果影響最為顯著。隨溫度的升高，薄木的白度增加、色差減小。雙氧水在溶液中發(fā)生電離產(chǎn)生過(guò)氧化氫陰離子，然后陰離子破壞薄木中的發(fā)色基和助色基以達(dá)到漂白的效果[5]。所以溫度升高有利于雙氧水的分解，從而產(chǎn)生更多的陰離子漂白薄木[6]。

2.2 漂白時(shí)間的影響

從表2和表3可見(jiàn)，漂白時(shí)間對(duì)杉木集成薄木的白度影響不明顯，而色差隨時(shí)間的增加逐漸減小，但在溫度為70℃時(shí)，漂白時(shí)間的增加色差反而會(huì)增大。實(shí)際生產(chǎn)中，時(shí)間的延長(zhǎng)意味著成本的增加，所以在控制好白度和色差的基礎(chǔ)上，縮短漂白時(shí)間可以提高生產(chǎn)效率。

表2 試驗(yàn)結(jié)果Table 2 Result of experiments

2.3 H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)的影響

從表2和表3中可見(jiàn)，H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)對(duì)杉木集成薄木的白度影響顯著，對(duì)色差影響不明顯。在漂白溫度為50℃、70℃時(shí)，白度隨H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)先增加后降低，說(shuō)明質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)高可能氧化木材導(dǎo)致白度降低；并且H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)過(guò)高會(huì)造成無(wú)效分解，提高生產(chǎn)成本，所以較合適的H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%。

表3 極差分析Table 3 Range analysis

3 結(jié)論

（1）在漂白試驗(yàn)中，漂白溫度是影響試材白度的主要因素，其次為H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)和漂白時(shí)間；影響色差的因素主次順序?yàn)椋浩诇囟取⑵讜r(shí)間、H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

（2）杉木集成薄木的白度值隨漂白溫度增加逐漸增大，色差值逐漸減小，但是在漂白溫度 70℃時(shí)，薄木已趨于白色，脫離了杉木原色，失去了杉木集成薄木的美觀性。經(jīng)綜合考慮漂白效果和生產(chǎn)成本后，較佳的杉木集成薄木漂白工藝參數(shù)為：漂白溫度50℃，H2O2質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%，漂白時(shí)間30 min。

[1] 趙喜龍. 人工林楊木、杉木木材膠合工藝和性能研究[D]. 呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2004.

[2] 彭萬(wàn)喜，劉其梅，李凱夫，等. 我國(guó)鄉(xiāng)土速生材的利用現(xiàn)狀及發(fā)展途徑[J]. 人造板通訊，2005（1）：27-30.

[3] 莊雪影，孫景. 中國(guó)南方商品木材材色圖鑒[M]. 北京：中國(guó)林業(yè)出版社，2004.

[4] 馬躍明，袁曉庚，吳蕓. 木材漂白藥劑的選擇及應(yīng)用[J]. 林業(yè)科技，2001，26（1）：50-52.

[5] 劉永丹，胡炬亮，肖良宇. 單板漂白技術(shù)探討[J]. 木材工業(yè)，1994，8（3）：39-41.

[6] 段新芳. 木材顏色調(diào)控技術(shù)[M]. 北京：中國(guó)建材工業(yè)出版社，2004.

Technology for Bleaching of Sliced Laminated Veneer from Chinese Fir

NIU Shuai-hong1，WANG Shu-qiang1，SHEN Dao-hai2，ZHUANG Ren-ai1，ZHANG Wei-gang1,2，LI Yan-jun1,2
（1. School of Engineering, Zhejiang A & F University, Lin’an 311300, China; 2. Key Laboratory of Wood Science and Technology, Lin’an 311300, China）

Orthogonal experiments were conducted on bleaching technology for sliced laminated veneer from Chinese fir with factors of bleaching temperature, duration and mass fraction of hydrogen peroxide. Determination and analysis was made on whiteness and chromatic aberration of bleached veneers. The result showed that technological parameters were 4% of H2O2, temperature of 50℃ for 30 minutes, after considering of bleaching effect and production cost.

Chinese fir; sliced laminated veneer; bleaching technology

S781.82

B

1001-3776（2015）03-0068-03

2014-12-05；

2015-03-11

浙江省林業(yè)廳項(xiàng)目（2012SY01，2013SY01）；浙江省科技廳項(xiàng)目（2013C14006）

牛帥紅（1991-），男，河北邯鄲人，碩士生，從事木材科學(xué)研究；*通訊作者。