浅纹理木材天然花纹凸显工艺的研究

论文摘要

本论文以浅纹理木材杨木单板为试材,采用三种方法对浅纹理木材杨木单板进行纹理凸显处理:一是选用经济型的纹理凸显药剂,采用浸渍扩散的方法对杨木单板进行浸渍处理;二是采用热处理方法使杨木单板纹理凸显;三上采用热压方法使杨木单板纹理凸显,从而达到本研究的目的。通过试验研究和实践摸索,优化得出适合东北常见的浅纹理木材杨木单板纹理凸显处理药剂;得出采用每种方法合理的纹理凸显处理工艺。在各种方法处理后,利用傅立叶红外光谱分析和扫描电镜对纹理凸显前后的浅纹理木材杨木单板进行凸显机理分析,揭示出浅纹理木材天然纹理的凸显机理。在研究过程中,通过对浅纹理木材杨木单板早晚材色差的测定和分析,在以下方面取得结果:(1)药剂处理试验中,采用质量分数为4‰的高锰酸钾做显色剂,盐酸做还原剂,采用双氧水和氨水及水按10:1:10配比的混合液做漂白剂;随着高锰酸钾质量分数的增加、温度的升高杨木单板上早晚材的色差先升高后又下降;随着浴比的增加、时间的延长杨木单板上早晚材的色差先升后后趋于平行;高锰酸钾质量分数(3‰)、温度(95℃)、时间(2h)、浴比(15:1)对浅纹理木材中杨木单板天然花纹凸显具有显著性影响。浅纹理木材中2mm厚杨木单板天然花纹凸显的最佳工艺为:高锰酸钾质量分数为4‰,温度为95℃,时间为3小时,浴比为25:1。(2)热处理试验中,随着热处理温度升高和热处理时间延长早晚材的色差都是先升高后又下降,热处理温度(170℃)和热处理时间(2h)对浅纹理木材杨木单板天然花纹凸显具有高度显著性影响;热处理法将浅纹理木材中2mm厚杨木单板天然花纹凸显的最佳工艺为:热处理温度为170℃,热处理时间为2小时。(3)热压处理试验中,热压压力(0.5MPa)和热压时间(4min)对2mm厚浅纹理木材杨木单板天然花纹凸显试验效果都具有高显著性影响,而热压温度(190℃)对浅纹理木材杨木单板天然花纹凸显试验效果具有显著性影响;热压处理法将浅纹理木材中2mm厚杨木单板天然花纹凸显的最佳工艺为热压压力为0.5MPa,热压温度为190℃,热处理时间为4min。(4)通过对浅纹理木材杨木单板天然纹理凸显机理分析得出,宏观方向上利用三种处理方法使木材的木质素中含有的发色基及助色基发生变化,改变了材表的早晚材的材色;微观方向上电镜观察得出木材早材没有发生变化,而木材晚材细胞内填充了一些不确定物质,这些不确定物质可能就是引发木材天然纹理凸显的关键,它的含量多少决定了天然纹理的凸显程度;微观方向上红外光谱分析得出凸显处理后,木材中的助色基羟基(OH)大量增加,还有其它的发色基羰基(C=O)也有变化,这样浅纹理木材杨木单板晚材的颜色就会加深,而使浅纹理木材的天然花纹凸显出来。(5)浅纹理木材天然纹理凸显三种工艺对比得出热压处理法的杨木单板天然花纹凸显效果最好,依次是热处理法、药剂处理法;胶合性能和涂饰性能评价得出,三种处理方法对胶合性能影响不大,对涂饰性能基本无影响。从试验结果上可以确定都可以实现其天然花纹的凸显,这样就扩大了浅纹理木材的利用范围,提高其使用价值和经济价值,节约了优质木材,为人工速生林应用提供了一种新途径,又丰富了木材科学的内容。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 人工林木材综合利用现状
• 1.2.1 中国林木资源现状
• 1.2.2 人工林木材的特性与利用
• 1.3 浅纹理木材综合利用动态
• 1.3.1 国内外浅纹理木材加工利用现状研究目的
• 1.3.2 浅纹理木材改性的研究现状
• 1.4 浅纹理木材改性的研究展望
• 1.5 课题研究的意义及内容
• 1.5.1 研究意义
• 1.5.2 研究内容
• 1.5.3 创新点
• 2 试验材料、方法及评价方法
• 2.1 试验材料
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 技术路线
• 2.2.2 化学药剂处理法
• 2.2.3 热处理法
• 2.2.4 热压处理法
• 2.3 评价指标及其测定方法
• 2.3.1 色差值的测量
• 2.3.2 胶合性能
• 2.3.3 涂饰性能
• 3 化学药剂处理后杨木单板纹理凸显
• 3.1 化学药剂处理后杨木单板纹理凸显原理及药剂确定
• 3.1.1 木材纹理凸显原理
• 3.1.2 化学药剂的确定
• 3.2 试验设计与方法
• 3.2.1 单因素试验
• 3.2.2 正交试验
• 3.3 试验结果与讨论
• 3.3.1 观察试验中的现象
• 3.3.2 影响杨木单板凸显效果的分析
• 3.3.3 最佳纹理凸显工艺参数的初步确定
• 3.4 小结
• 4 热处理后杨木单板纹理凸显
• 4.1 热处理后杨木单板纹理凸显原理
• 4.2 试验设计与方法
• 4.2.1 单因素试验
• 4.2.2 正交试验
• 4.3 试验结果与讨论
• 4.3.1 观察试验中的现象
• 4.3.2 影响杨木单板纹理凸显效果的分析
• 4.3.3 最佳纹理凸显工艺参数的初步确定
• 4.4 小结
• 5 热压处理后杨木纹理凸显
• 5.1 热压处理后杨木单板纹理凸显原理
• 5.2 试验设计与方法
• 5.2.1 单因素试验
• 5.2.2 正交试验
• 5.3 试验结果与讨论
• 5.3.1 观察试验中的现象
• 5.3.2 影响杨木单板凸显效果的分析
• 5.3.3 最佳纹理凸显工艺参数的初步确定
• 5.4 小结
• 6 浅纹理木材杨木单板天然纹理凸显的机理分析
• 6.1 天然纹理宏观方向上凸显机理分析
• 6.2 天然纹理微观上扫描电镜凸显机理分析
• 6.3 天然纹理微观上红外光谱凸显机理分析
• 6.4 小结
• 7 浅纹理木材天然纹理凸显工艺与性能评价
• 7.1 浅纹理木材天然纹理凸显工艺评价
• 7.2 浅纹理木材天然纹理凸显后性能评价
• 7.2.1 胶合性能测试
• 7.2.2 涂饰性能测试
• 7.3 小结
• 8 总结
• 8.1 结论
• 8.2 存在的不足与展望
• 8.2.1 存在的不足
• 8.2.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 致谢