常用装饰木材老化过程表面特性的变化规律

刘顺治，林金国，陈金明，柯丽丽，王晓娴

(1.福建农林大学 材料工程学院，福建 福州 350002;2.福建省林业科技推广总站，福建 福州 350001)

木材材色参数是表征木材表面视觉性质的物理量之一，木材表面视觉性质直接与木制品及室内环境的质量评定密切相关［1］，对木材的加工利用具有重要意义。木材润湿性表征某些液体(水、胶粘剂、氧化剂、交联剂)与木材接触时，在木材表面润湿、铺展及粘附的难易程度和效果［2］。木材的老化作用包括光、热、水和其它大气因素所作用引起的物理、化学作用。木材的老化使木材表面的可湿性降低，形成一层憎水表层，妨碍涂胶时胶液向板面扩散，导致胶层固化不良，降低胶合强度。同时在木材老化过程中，木材内部大量存在的主要官能团容易受到各种外界环境的影响而发生改变，影响到木材的表面特性［3－5］，也影响了木材的使用效果。筒状非洲楝和古夷苏木为材色较深的散孔材，水曲柳为材色较浅的环孔材，杉木为材色较浅的针叶材，这4种木材花纹美观、材质优良、资源丰富，是目前市场上常用的代表性装饰木材。为了掌握筒状非洲楝、水曲柳、古夷苏木和杉木4种常用装饰木材老化过程中表面特性的变化规律，本文对这4种常用装饰木材老化过程中材色和润湿性的变化情况进行测定分析，为这4种常用装饰木材的合理利用提供依据。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试材料为筒状非洲楝(Entandrophragma cylindricum)、古夷苏木(Guibourtia tessmannii)、水曲柳(Fraxinus mandshurica)和杉木(Cunninghamia lanceolata)4种常见装饰木材，试件规格为:长×宽×厚=120 mm×45 mm×5 mm，长度是顺纤维方向，每个树种试件数为15个。

1.2 试验方法

1.2.1 加速老化试验 加速老化实验采用En927－6加速老化测试方法，具体过程如图1。一次老化实验时间为72 h。实验采用 QUV/SPRAY加速老化试验箱对装饰木材进行加速老化。一次老化实验周期结束后，取出一组装饰木材，置于恒温恒湿箱中调适48 h(温度为(20±3)℃，湿度为(65±2)%)后进行表面特性指标测定，其余试材继续进行QUV老化实验。实验共进行4个循环。

1.2.2 表面特性测定 采用CIE(1976)L*a*b*均匀色度学空间表色系统，应用TCP2全自动测色色差计进行装饰木材颜色的测定;采用JC2000A静滴接触角/界面张力测定仪进行装饰木材表面接触角的测定。

图1 EN927－6老化测试循环Fig.1 EN927 －6 Aging test circle

2 结果与分析

2.1 4种装饰木材老化过程中材色的变化规律

分别测定4个加速老化周期后筒状非洲楝、水曲柳、古夷苏木和杉木4种常用装饰木材的材色参数，结果如表1。

由表1可知，筒状非洲楝、水曲柳、古夷苏木和杉木4种常用装饰木材表面明度随着老化时间的延长而增加，饱和度随着老化时间的延长而降低，不同树种木材老化过程中明度和饱和度变化速率不同。老化处理过程中，筒状非洲楝、水曲柳、古夷苏木和杉木4种常用装饰木材表面材色向偏白、偏绿、偏黄和低饱和度的方向变化。这是由于木材中的化学成分对木材黄化产生较大的影响［6－7］。

2.2 4种常用装饰木材老化过程中润湿性的变化规律

分别测定4个加速老化周期后筒状非洲楝、水曲柳、古夷苏木和杉木4种常用装饰木材表面接触角，结果如图2至图5所示。从图2至图5中可见，筒状非洲楝、水曲柳、古夷苏木和杉木4种常用装饰木材表面动态接触角曲线在坐标轴中的位置随着加速老化周期的增加而逐渐下移，说明这4种装饰木材表面的接触角减小，润湿性增加。在老化过程中，不同的树种润湿性变化不同，不同的树种老化速度不同。这是由于不同树种木材的密度、抽提物和表面粗糙度不同，它们在老化过程中表面润湿性变化情况不同。

表1 4种常用装饰木材老化过程中表面材色的变化Tab.1 Variation of surface color during aging process for four common decorative wood

图2 4种常用装饰木材老化第1周期 θ－t曲线Fig.2 θ － t curve of four common decorative wood during the 1st aging period

图3 4种常用装饰木材老化第2周期 θ－t曲线Fig.3 θ － t curve of four common decorative wood during the 2nd aging period

3 小结

随着老化周期的延长，筒状非洲楝、水曲柳、古夷苏木和杉木4种常用装饰木材表面的明度呈现增加的趋势，红绿轴色品指数随着老化周期的增加而降低，黄蓝轴色品指数随着老化周期的增加而增加，老化处理之后木材表面的颜色向偏白、偏绿和偏黄的方向变化。

图4 4种常用装饰木材老化第3周期 θ－t曲线Fig.4 θ － t curve of four common decorative wood during the 3rd aging period

图5 4种常用装饰木材老化第4周期 θ－t曲线Fig.5 θ － t curve of four common decorative wood during the 4th aging period

筒状非洲楝、水曲柳、古夷苏木和杉木4种常用装饰木材表面动态接触角曲线在坐标轴中的位置随着加速老化周期的增加而逐渐下移，说明这4种装饰木材老化过程中表面的接触角逐渐减小，润湿性逐渐增加。

［1］朱林峰，刘元，罗玉华，等.粗皮桉不同家系木材的表面视觉性质［J］.中南林学院学报，2004，24(4):41－46.

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