全 文 ：稀碱液和防变色剂处理对桐木板材色泽的影响
张云岭1 ,常德龙1 ,黄文豪1 ,李福海1 ,朱秀萍2
(1.国家林业局泡桐研究开发中心 ,河南　郑州　450003;2.郑州市科学技术委员会 , 河南　郑州　450007)
摘　要:稀碱液处理能显著提高桐木的渗透性 ,对桐木的颜色无明显损害。稀碱液处理后再进
行防变色处理 ,防变色效果显著提高 ,木材的天然色泽保持时间持久 ,大气老化半年后 ,色泽指
标仍能达到外贸出口 A级板标准。
关键词:桐木板材;稀碱液;防变色剂;材色
中图分类号:S781　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1000-2006(2001)01-0049-04
Effects of Dilute Alkali Solution and Anti-stain Reagents Treatments
to the Color of Paulownia Timber
ZHANG Yun-ling 1 ,CHANG De-long1 ,HUANG Wen-hao1 , LI Fu-hai1 ,ZHU Xiu-ping2
(1.Paulownia and Development Centre of State Forestry Administration , Zhengzhou 450003 , China;
2.Zheng zhou Science and Technolo gy Committee , Zheng zhou 450007 , China)
Abstract:The treatment can obviously promo te the permeability of paulow nia wood , and has no damage to
the color of paulow nia w ood.Its effects of anti-stain t reatment af ter dilute alkali solution immerse can be
markedly increased , wood natural color lasts longer than the o riginal ones , the color value st ill can reach A
standard in export af ter aging fo r six months in air.
Key words:Paulow nia wood board;Dilute alkali solution;Anti-stain reagent;Wood color
泡桐木材色泽好 ,花纹美丽 ,易加工 ,尺寸稳定性好。但泡桐木材处理不好 ,易产生变色 ,使其品质
和价格降低 ,传统的水浸泡处理和化学处理方法 ,对桐木的防变色在短期内能起到一定的作用 ,但效果
不理想 ,易返色;利用综合方法处理 ,效果良好。主要是因为稀碱液能够改善桐木的渗透性[ 1～ 4] ,有助
于桐木内部变色物质的溶出及外界处理试剂的浸入 ,使防变色效果更显著 。
1　材料和方法
1.1　试材
10年生兰考泡桐(Paulownia elongata S.Y.Hu)10株 ,气干待用 。
1.2　测色
颜色的测定采用国际照明委员会(CLE)的 L＊.a＊.b＊系统 , L＊(亮度)、TW(白度)、ΔE(总色差)等
的测定用北京光学仪器厂生产的 TC-PⅡG 色差计。
1.3　渗透性测量
渗透性测量采用升水置换法[ 5 , 6] 。该方法在木试样下游抽真空 ,造成木试样上游压力降低 ,由此引
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第 25 卷第 1 期
2001年 1月 　 　 　 　 　 　
南　京　林　业　大　学　学　报
Journal of Nanjing Forest ry Universi ty
　 　 　 　 　 　Vol.25 , No.1
Jan., 2001
收稿日期:2000-08-17
作者简介:张云岭(1964-),男 ,河南郑州人 ,国家林业局泡桐研究开发中心助理研究员。
起与之相连通的玻璃管内水的上升 ,水升高所用时间用秒表测量 ,木试样上下游压力差由水银压力计测
得。计算公式为:
Kg =152CVL(Pa - h/13.6)/[ tA(ΔPm - h/13.6)(2Pa -ΔPm - h/13.6)] (1)
式中 ,K g 为空气名义渗透系数;C为气体膨胀修整系数;ΔPm 为置换管中的水在水箱中的水平面上时
水银计的初始读数; h 为测量过程的平均水柱高度;A 为试件截面;Pa 为大气压;V 为在平均测量压力
1
2
(2Pa -ΔPm - h/13.6)下 ,置换管和水银计中的置换体积 , V =V d+Vm , Vd 为置换管中置换的气体
体积 , Vm 为水银计中被水银置换的气体体积;L 为试件长;t 为水柱升到 Δh 时的时间。
本试样采用圆柱管 ,则有:
Vd =πΔhR 2　Vm =πΔPmR 2m/2　　C =1 +Vr[ Δh/13.6 +6.00 ×10
-4η(Δh)2/ R 2 t ]
V(Pa - h/13.6)
式中 , Δh 为测量时间 t时水的高度变化;R 为置换管半径;R m 为水银计半径;ΔPm/2 为水银计左管内
水银下降的高度;Vr 为测量时间 t 时残留在系统中的气体体积;t 为水柱升到 Δh 时的时间;η为水的
粘度 。
1.4　稀碱液对泡桐木材渗透性改善
将气干材制成尺寸为 15 mm×15 mm ×15 mm ,四个侧面刨光 ,端面用单面刀片修平 ,用交叉比较
法 ,对稀碱液浓度和处理时间分三个水平进行试验 ,二个因素共交叉 9次 ,每个设二个重复 ,取二者平均
值 ,考虑交互作用 ,用双因素方差分析法分析试验结果 。
1.5　稀碱液对桐木吸水性的影响
取试样 20块 ,用体积分数为 0.2的氢氧化钠处理 48 h ,另取20块作对照 ,处理后气干 ,再低温干燥
至恒重 ,测含水率后置于清水中浸泡 10 d ,每天测含水率 1次 。
1.6　稀碱液对桐木颜色的影响
取试样 36块 ,用体积分数为 0.2的氢氧化钠处理 48 h ,另取 36块作对照 ,处理后将试样与对照样
同时测色 ,室内放置半年后再测色 1次 ,对两次测色结果进行检验。
1.7　综合处理对防变色的作用
取20块试样用体积分数为 0.2的氢氧化钠处理48 h ,另取 20块作对照 ,然后用体积分数为 2的防
变色药液对上述 40块试样处理 72 h ,气干后测色 ,进行检验 ,并和外贸出口A 级板比较;半年后将试样
刨去 2 ～ 3 mm 测色 ,检验 ,第二次和外贸出口 A级板比较。
2　结果与分析
2.1　稀碱液对泡桐木材渗透性的改善
表 1　NaOH处理桐木渗透性方差分析
Table 1　Penetration variance analyses of NaOH
treated sample
变差来源 自由度 离差平方和 均方 均方比
A 2 934.57 467.29 2.35
B 2 681.34 340.67 1.71
A×B 4 201 923.31 33 480.83 253.67＊
E 9 1 791.04 22 572.21
　　＊交互作用显著;F 0.05(2, 9)=3.63
氢氧化钠处理桐木渗透性分析见表 1。由表 1
可知 A×B的交互作用显著 ,即氢氧化钠和处理时
间的交互作用对桐木渗透性改善影响显著 ,随着氢
氧化钠浓度增加和处理时间延长 ,渗透性显著提高 。
在各处理中以氢氧化钠体积分数为 0.2 、处理时间
48 h 的处理渗透性最好。表明稀碱液对桐木渗透
性的提高具有促进作用 ,这是因为稀碱液对纤维素
和半纤维素具有溶胀作用 ,通过溶胀使细胞壁上的
部分氢键打开 ,增加细胞壁上的空隙率;同时使部分纤维素溶解 ,尤其是无定型区的低聚合度纤维素和
半纤维素及其它糖类物质的溶解 ,提高渗透性;更主要的是稀碱液对木材细胞腔和细胞壁中的内含物
(如单宁等)具有很好的抽提作用[ 8] 。试验发现 ,冷水和体积分数为 0.2的稀碱液处理 ,试材重量分别减
少 2.05%和11.39%,证明稀碱液对低聚合度糖类 ,特别是对木材中的内含物具有抽提作用 ,使部分阻
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塞的纹孔和毛细管道被打开 ,从而提高了木材的渗透性 。
2.2　稀碱液对桐木吸水性影响
图 1　桐木吸水性结果
F ig.1　Moisture absorbtion results of paulow nia
—◇—对照;—○—处理
经体积分数为 0.2的氢氧化钠处理 48 h ,桐木
处理样与对照样的吸水性结果见图 1。随水浸泡时
间增加 ,处理样的吸水率增加很快 ,且吸水率增加幅
度较大 ,第 4天吸水率几乎达到最大值;而对照样的
吸水率增加较慢 ,到第 8 天才达到最大值[ 7] 。当二
者不再吸水时 ,处理样的吸水率(151.25%)较对照
样(131.11%)的高20.14%。再一次表明稀碱液对
桐木渗透性的提高具有促进作用。处理样吸水率的
增加 ,说明通过溶胀增加了细胞壁上的空隙率;稀碱
液对低聚合度糖类 ,特别是木材中的致变色物质具
有溶解抽提作用 ,打开部分阻塞纹孔和毛细管道 ,提高渗透性。
2.3　稀碱液对桐木板材防变色的影响
表 2　NaOH处理样和对照样的色度
　Table 2　The color of NaOH treated and check sample
名称 处理 平均值 差异
TW 1 34.53 不显著
2 33.57
L＊ 1 69.73 不显著
2 69.92
ΔE 1 51.92 不显著
2 51.67
　　　注:1为处理样;2为对照样
经体积分数为 0.2的氢氧化钠处理 48 h ,桐木
处理样与对照样色度比较见表 2。由表 2可见 ,处
理样与对照样气干时的白度 、明度和总色差的结果
无明显差别 ,说明稀碱液处理对桐木板材的颜色无
明显影响。但室内老化半年后发现处理样的白度 、
明度和总色差略有降低 ,未处理样的白度 、明度和总
色差显著降低 ,说明稀碱液对桐木板材防变色作用
显著。这是因为稀碱液处理将木材中的内含物(如
单宁等的致变色物质)抽出 ,从而起到防变色作用 。
所以可以用稀碱液处理来防止桐木变色 。
2.4　稀碱液和防变色试剂的综合作用
先用体积分数为 0.2氢氧化钠处理桐木 ,再经防变色试剂处理 ,气干测色 ,结果见表 3。其白度 、明
度比仅用防变色试剂处理样的白度 、明度有显著提高 ,总色差也有显著降低 。综合处理样标准差小于对
照样 ,说明综合处理样色度均一性好 ,经稀碱液处理改善桐木的渗透性 ,对于致变色物质的溶出和防变
色试剂的浸入具有很大的促进作用 ,从而有助于提高防变色处理效果。将综合处理样与外贸出口 A级
板比较 ,颜色指标均好于出口 A级板 ,合格率 100%,而仅用防变色试剂处理色值略低于出口 A 级板。
说明仅用防变色试剂处理对桐木进行防变色处理是不够的 。
表 3　综合作用结果分析
Table 3　Results and analyses of treatment with alkali solution and preventing agent
名称 处理 综合处理时平均值 标准差 t t 0.01
老化半年后
平均值 标准差 t t 0.01
1 42.68 2.39 5.56＊＊ 3.57 35.87 3.22 3.43 2.71＊＊
TW 2 36.80 3.63 31.38 4.72
A 板 34.28 0.89
1 76.18 1.84 4.68＊ 73.38 2.77 3.53 2.71＊＊
L ＊ 2 71.48 3.40 68.57 5.25
A 板 70.26 0.89
1 22.63 1.88 -5.32＊ 27.52 2.87 -3.16 2.71＊＊
ΔE 2 26.96 3.01 31.13 4.37
A 板 29.25 1.11
　　大气老化半年后 ,将试样表面刨去 2 ～ 3 mm ,测色 ,综合处理样的白度 、明度和对照样的白度 、明度
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　2001年　总第 91 期　　　　　　　张云岭等:稀碱液和防变色剂处理对桐木板材色泽的影响
均有下降 ,总色差有所变化。但综合处理样的白度 、明度均好于出口 A 级板 ,而仅用防变色试剂处理样
的白度 、明度下降幅度较大 ,总色差更大 。说明只用防变色试剂处理 ,木材有一定返色 ,主要是因为木材
渗透性不好 ,造成处理深度不够和变色物质溶出较少 ,在老化期间 ,空气湿度发生波动 ,木材内部的致变
色物质随水分移动至木材表面发生氧化变色 。由于变色物质的移出是一个不可逆过程 ,这样木材表面
的变色物质随时间延长积累增多 ,材面颜色加深。综合处理 ,桐木老化变色较轻 ,说明氢氧化钠溶液处
理将木材内部致变色物质溶出 ,提高了木材的渗透性 ,有助于防变色试剂浸入到木材内部 ,提高防变色
效果 。
上述结果说明 ,稀碱液能改善并提高桐木的渗透性 ,从而有利于木材内部致变色物质的溶出和外界
防变色试剂的浸入 ,提高防变色处理深度 ,使木材天然色泽保持时间延长。
3　结　论
稀碱液能溶解木材非结晶区内低聚合度的纤维素 、半纤维素和其它糖类物质 ,打开部分阻塞纹孔和
毛细管道 ,提高木材的渗透性 。通过溶胀 ,将木材中的抽提物抽提出来 ,打开细胞壁上的部分氢键 ,增加
细胞壁上的空隙率 ,提高木材的渗透性 。
稀碱液对桐木的颜色无漂白作用亦无污染作用 ,但它对桐木板材内含物具有很强的抽提作用 ,增加
了防色作用。
用体积分数为 0.2的氢氧化钠和防变色试剂综合处理 ,桐木板材表面和内部的白度和明度比仅用
防变色试剂处理显著提高 ,总色差显著降低 ,木材的天然色泽保持时间延长。所以通过稀碱液处理 ,可
改善桐木的渗透性 ,有利于木材内部致变色物质的溶出和外界防变色试剂的浸入 ,提高防变色处理
效果 。
参 考 文 献
[ 1 ] 松下电气(株).木材脱色[ P] .日公开特许.昭 59-201811 , 1984.11.15.
[ 2 ] 松下电气(株).木材脱色[ P] .日公开特许.昭 59-220314 , 1984.12.11.
[ 3 ] 松下电气(株).木材脱色[ P] .日公开特许.昭 60-120005 , 1985.06.27.
[ 4 ] 松下电气(株).木材的漂白[ P] .日公开特许.昭 61-44601 , 1986.03.04.
[ 5 ] 吕建雄.长白鱼鳞云杉木材渗透性改善方法的初步研究[ D] .北京:中国林业科学研究院 , 1989 , 5.
[ 6 ] 鲍甫成 ,吕建雄.中国重要树种木材流体渗透性的研究[ J] .林业科学 , 1992 , 29(3):248-256.
[ 7 ] 苗　平 ,顾炼百.泡桐木材的防变色暨干燥[ J] .林产工业 , 1995 , 22(1).
[ 8 ] 成俊卿.泡桐木材的性质和用途的研究(二)[ J] .林业科学 , 1983 , 19(2):154-156.
(责任编辑　李燕文)
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