基于不同椴木纖維素顆粒的色度研究

偉樂(lè)斯 蘇潤(rùn)洲＊

（東北林業(yè)大學(xué)<理學(xué)院物理系>，黑龍江 哈爾濱 150040）

0 引言

木材的顏色是評(píng)價(jià)木材表面性質(zhì)、質(zhì)量及其應(yīng)用價(jià)值的一個(gè)關(guān)鍵性指標(biāo)[1-2]。研究人員可以通過(guò)木材的顏色來(lái)判斷木材的種類(lèi)、 特征以及性質(zhì)等多方面變化，木材顏色是了解木材物理與化學(xué)性質(zhì)的重要手段之一[3-4]。

本文本實(shí)驗(yàn)以木質(zhì)纖維素為研究對(duì)象，通過(guò)觀察研磨后的纖維素顆粒直徑大小，再制成纖維素片放在分光光度計(jì)下觀察其色度，在CIE（1976）L*a*b* 標(biāo)準(zhǔn)色度下，為理解實(shí)際木材顏色與其表面顆粒尺寸關(guān)系方面提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)材料準(zhǔn)備與測(cè)試

木材獲取于黑龍江省伊春林區(qū)——椴木，取材時(shí)當(dāng)?shù)刈匀桓稍?，木材平均直徑約16 cm，樹(shù)高約14 m。取出一定量的纖維素粉末，在研缽研磨后，進(jìn)行篩選，并選出在小于 41 μm、50 μm、76 μm、112 μm 和大于112 μm 的纖維素顆粒樣品。 然后利用載玻片進(jìn)行統(tǒng)一壓片處理， 并使用日本生產(chǎn)的便攜式分光光度計(jì)（NF-333 NIPPON DENSHOKU）測(cè)量樣品，根據(jù)輻射相同的時(shí)間觀察不同顆粒纖維片的顏色變化，用CIE1976 標(biāo)準(zhǔn)色卡對(duì)纖維素片的明度指數(shù)L* 和色度指數(shù)a*、b*進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

木材研磨過(guò)后選擇直徑大小五種不同的樣品為基礎(chǔ)進(jìn)行測(cè)試。 選取直徑不同的纖維素顆粒后，將五種樣品放入壓片機(jī)中進(jìn)行壓片，對(duì)纖維素片以梅花狀的五個(gè)不同位置在分光光度計(jì)下進(jìn)行測(cè)試，測(cè)試后的數(shù)據(jù)列于表1 中，而標(biāo)準(zhǔn)方差放于表2。

從表1 可以得出，纖維素片的明度，先在同一片的纖維素片， 采用五點(diǎn)取樣法選擇五個(gè)不同的位置，通過(guò)五個(gè)不同位置上的明度進(jìn)行分析，從表1 中的數(shù)據(jù)中可以得出，制備的纖維素片相對(duì)均勻，直徑小于0.041 mm 時(shí)其明度波動(dòng)不超過(guò)2 個(gè)指標(biāo)， 在其他直徑下的纖維素片具有相同的狀況。而在不同的纖維素顆粒直徑中，其明度隨著直徑的增加而減小，根據(jù)同一樣品中明度平均值（見(jiàn)表2）。 說(shuō)明了直徑變大后纖維素片在光線(xiàn)的照射下，其透射率減小。 a* 指數(shù)根據(jù)纖維素顆粒直徑的增加而增大，根據(jù)顏色空間的位置不同，這說(shuō)明纖維素顆粒直徑越大其顏色越趨向于紅色。 通過(guò)L*、a*、b* 一組坐標(biāo)來(lái)定位該顏色在空間某一位置，來(lái)表達(dá)一個(gè)顏色。既然是三維空間，就有空間距離的概念。

而在b* 指數(shù)的變化中， 其數(shù)值隨著纖維素直徑的增加而增加，當(dāng)直徑大于0.112 時(shí), b* 指數(shù)變小，雖然空間位置有微小的變化但是其色度一直處于黃色區(qū)域。而在L*指數(shù)中則一直處于變小的趨勢(shì)，說(shuō)明纖維素顆粒直徑的變大使得樣品表面顏色變暗。為了觀察色度指數(shù)的離散程度， 計(jì)算了色度指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方差。明度指數(shù)離散隨直徑增加程度增加。a*指數(shù)和b*指數(shù)的離散程度都具有波動(dòng)性，a*指數(shù)在纖維素直徑在小于0.041 mm 時(shí)的離散程度為0.01。 b*指數(shù)直徑在大于0.112 mm 時(shí)的離散程度為0.03。

3 結(jié)論

色度系統(tǒng)作為對(duì)木材性質(zhì)與質(zhì)量重要的檢測(cè)手段之一。綜合三種色度指數(shù)可以發(fā)現(xiàn)隨著纖維素顆粒的增大，L* 下降，明度指數(shù)下降就意味著反射光強(qiáng)度降低，說(shuō)明表面反射率減小。 a*和b*指數(shù)升高，這說(shuō)明直徑變大光線(xiàn)對(duì)纖維素顆粒透射能力降低。從宏觀的角度觀察可知，口徑的變化與材料的粗糙程度也是具有直接的關(guān)系，顏色上L* 下降與a* 和b* 升高，使得材料發(fā)生黃邊。并且可以發(fā)現(xiàn)纖維素顆粒實(shí)驗(yàn)可以直接反映反射光顏色的改變。 并由于顏色變化，可導(dǎo)致材料纖維素內(nèi)部化學(xué)性質(zhì)的改變，從而導(dǎo)致材料對(duì)光選擇吸收性質(zhì)的改變。

表1 色度數(shù)據(jù)

表2 色度指數(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)方差