高温热处理对水曲柳材性影响的研究--材色

      在当前大力倡导走节约型发展道路的社会发展大背景下，对木材的缺陷进行功能性改良，高效利用有限的珍贵硬阔叶材资源，充分拓展人工速生林等普通木材资源在实木地板等木制品领域的应用，已是摆在从事木材科学与技术研究的科研工作者面前的一项重要课题。其中木材高温热处理工艺技术因其可以有效降低木材的吸湿性和内应力，提高其尺寸稳定性能，改善木材的耐腐性能[1]，同时整个处理过程具有污染少且工艺较简单的工艺特点，逐渐受到越来越多学者和生产企业的关注[2－5]，其终端产品一经研究推出，立即受到喜欢木制品又具有很强环保意识的人士青睐[6]，目前已经广泛应用到花园家具，门，窗及墙壁等室外建筑材料，以及室内家具，厨房家具，浴室装饰，镶板材料，地板等装饰材料。

　　材色是反映木材表面视觉和心理感觉最为重要的特征，同时还是木材产品加工增值的重要影响因子。一般情况下，材色是决定木材产品给消费者第一印象好坏最重要的因素，也是产品生产与设计中最生动、最活跃的因素[7]。另外，相对其他的评价指标，材色评价对试材几乎无破坏，较易实施。因此，笔者利用色度学的知识对不同试验规模下高温热处理前后水曲柳木材材色发生的变化进行定量研究，并与市场上部分受欢迎的树种的材色进行对比，以期为优化确定生产工艺方案，同时也为木材视觉环境学的研究和后续的涂饰以及装潢设计工作提供参考依据。

1 试验材料和方法

1.1 试材来源和锯解

　　试材取自浙江世友木业有限公司从东北边境地区采购的俄罗斯产水曲柳(Fraxinus mandshurica)KD板(即常规干燥)地板坯料，试材名义尺寸为: 930×130×21 (长×宽×厚 单位：mm)。试材选取原则: 同一整包，无腐朽、双色、变色等缺陷，能代表整包坯料的材色。试材选好后，立即在其长度方向的中央截取一块宽约1.5 cm的含水率试验片，余下的一半做对比材，另一半用以高温热处理工艺实验。

1.2 试验方法

　　从试材上锯切下含水率试验片后，立即一一对应记号，分别称取含水率试验片、待处理材、对比材的重量，然后用烘干法求得含水率试验片的含水率，进而推算待处理材、对比材的绝干重，以备进行热处理试验以及性能测试前调湿时参考使用。记录完毕后将试材分对比材、待处理材分别用塑料薄膜裹好，放在无阳光直射的通风阴凉处备用。

1.2.1 热处理试验

　　热处理试验过程是在由南京林业大学干燥技术研究所设计制造的小型实验室用高温干燥窑和生产型高温热处理窑内进行，热处理设备及工艺过程介绍参见文献二[2]。处理温度依此为160℃（指热处理时干球所达到的最高温度）、185℃、220℃的三组工艺试验在小型实验室用高温干燥窑进行，另外还在生产型高温热处理窑进行了185℃工艺验证试验。每组试验的其他工艺参数相同：升温速度10℃/h；保温时间4h（指在最高温度下保持时间）；湿球温度保持在99.5℃左右。每种工艺的试样均为从待用的试材中随机挑选，试样数为3块。

1.2.2 材色测量

　　试样在经过高温热处理并冷却出窑后，立即称重，然后将其与对比材一同放入调温调湿箱进行调湿平衡处理，使之与大气环境相平衡。为了消除试材表面粗糙度不一对材色测定的影响[8]，在调湿处理结束后，用砂光机比照地板生产工艺流程中砂光工艺要求，砂去试材约0.3mm厚的表层，然后立即用WSC-S测色色差计在试样表面沿长度方向随机选取5个点进行测量，每点2次，加权平均后作为试样的材色测量值。

　　WSC-S测色色差计的主要技术参数：照明几何条件为o/d(垂直入射/漫反射),光谱的总体响应等价于D65标准照明体及10°视场色匹配函数下的三刺激值X10Y10Z10，照射面为φ＝20mm的圆。利用该仪器可以测得试样材色的三刺激值X、Y、Z，以此为基础，通过其内置的换算程序可以将材色数据换算成诸如CIE（1976）L*a*b*；Hunter（1948）Lab；CIE（1964）Y10x10y10；及CIE（1979）L*C*h等色空间所对应的参数，直接读出。而在这些色空间中, L*a*b*色空间因其在三维色空间的各个坐标轴方向上均具有视感知觉的等距性，细分了明度指数和色品指数的极差等优点，为较小色差情况下的颜色测量、比较和讨论带来了条件 [8]，已得到广大使用者的认可，国家标准(GB11186－89)《漆膜颜色测量》中也规定采用这个色空间。因此，本文应用L*a*b*色空间理论分析高温热处理对木材材色的影响，同时利用NBS色差单位[9，10]表征热处理前后木材材色的色差情况