何盛，吳再興，丁永歡，盧曉相，陳玉和*

(1.國家林業(yè)和草原局竹子研究開發(fā)中心，國家林業(yè)和草原局竹家居工程技術研究中心，浙江省竹子高效加工重點實驗室，杭州 310012； 2.浙江茂友木材股份有限公司，嘉興 314201)

隨著天然大徑級優(yōu)質(zhì)家具用材供應的日益減少，裝飾單板貼面(薄木貼面)逐漸成為高檔木質(zhì)家具、地板中常用的裝飾方法[1-2]，而家具、地板等木制品對裝飾單板表面色彩要求越來越高。對色差明顯的裝飾單板，生產(chǎn)企業(yè)通常需人工挑選后進行分級利用，影響裝飾單板利用率和綜合利用價值；因此，合理控制單板色差不僅關系到木制品的品質(zhì)，同時有助于提高貼面材料利用率和企業(yè)效益。

裝飾單板色差主要源于木材心邊材木質(zhì)素和抽提物(樹脂、樹膠、類黃酮等)含量不同[3-6]。木質(zhì)素和抽提物中的酚類物質(zhì)如類黃酮、芪類化合物、香豆素及其衍生物中含有豐富的發(fā)色基團，使木材心材顏色加深[7]，與邊材形成明顯色差。為減小心邊材之間色差，常用的處理方法包括化學處理、物理覆蓋和物理化學結合三類。其中，化學處理主要通過化學藥劑浸提，溶出或降解木材心材中的顯色物質(zhì)，使心材顏色變淺，心邊材顏色差異減小，如木材漂白處理。而物理覆蓋指通過色漆涂刷、膩子修補等方式，使木材心邊材顏色趨于均勻。木材染色是物理化學結合的處理方式。通過染料與木材的化學結合或物理吸附，使木材具有特定堅牢色澤的同時，降低木材表面色差[8-10]。

針對裝飾單板因色差導致降等，產(chǎn)品附加值降低問題，本研究采用漂白染色處理方法，重點分析不同處理條件下單板色度和色差變化情況，解析漂白染色處理降低單板色差機理，實現(xiàn)在不遮蓋單板紋理條件下，使單板色彩均一化，減小裝飾單板色差，同時賦予單板豐富的色彩，為低等級裝飾單板的高值化利用提供技術和理論支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗材料與設備

裝飾單板：選取白蠟木(Fraxinuschinensis)、黑胡桃(Juglansnigra)、黃蘋婆(Sterculiaoblonga)、黃楊(Euonymusjaponicus)4個樹種木材的裝飾單板(帶心邊材)作為試驗材料，單板幅面500 mm×200 mm×1.0 mm(長×寬×厚)，含水率8%～12%。

圖1 4個樹種木材刨切裝飾單板Fig.1 Images of decorative veneers of four species

漂白處理液：質(zhì)量分數(shù)35%的雙氧水溶液，工業(yè)級，購于浙江平湖石化有限責任公司。配制濃度5～6 g/L雙氧水溶液作為漂白液，添加工業(yè)級NaOH及Na2CO3作為漂白助劑(1～2 g/L)。

染液：配制染液所用染料，購于金華雙宏化工有限公司，工業(yè)級。淺色染色處理時，染液濃度0.05 g/L，深色染色處理時，染液濃度0.80 g/L。添加與染料質(zhì)量比為10%的緩染劑、0.5%的勻染劑、1.0%的滲透劑，并調(diào)節(jié)pH至4.0～6.0。

試驗設備：1)定制漂白染色裝置。通過電加熱方式自動控制漂白液和染液溫度，利用液體循環(huán)系統(tǒng)實現(xiàn)漂白液與染液在裝置內(nèi)的循環(huán)流動。2)美能達CR-10色度儀，用于測試色差調(diào)控處理前后裝飾單板色度值(L*、a*、b*值)。

1.2 試驗方法

單板漂白處理：取4個樹種裝飾單板各9張，浸泡于漂白處理液中。浴比1∶20～25，處理液溫度70～75 ℃，處理時間6～8 h。漂白處理后將單板在清水中漂洗，去除殘余漂白液，在網(wǎng)帶式干燥機中(60 ℃)干燥至含水率8%～12%。

單板染色處理：選擇淺灰色和深褐色兩個目標色，配制濃度分別為0.05和0.80 g/L兩種染液；取4個樹種漂白處理后裝飾單板各3張，將單板置于溫度90～95 ℃染液中處理8～10 h，浴比1∶20～25。染色處理后在清水中漂洗，去除單板浮色，在網(wǎng)帶式干燥機中(60 ℃)干燥至含水率8%～12%。

利用色度儀測試處理前后單板的色度值(L*、a*、b*值)，每張單板在心邊材區(qū)域各選3個點進行測試。利用公式(1)計算漂白或染色處理前后板面心邊材區(qū)域的色差值(ΔE)：

(1)

2 結果與分析

2.1 不同處理條件下色差調(diào)控效果分析

4種木材裝飾單板在漂白、淺色和深色染料處理后的色差調(diào)控效果分別如圖2～4所示。從圖中可以看出，3種處理方式對木材本身紋理均無遮蓋效果，不影響其裝飾性。漂白處理對白蠟木和黑胡桃單板的色差改善明顯，而黃蘋婆和黃楊裝飾單板仍可見較為明顯的色差。相比漂白處理，染色處理特別是深色染料染色處理對4個樹種木材的色差調(diào)控效果均較好，且可賦予單板更豐富的色彩。同時，染色處理后單板色彩均勻，且紋理更清晰，相較漂白處理樣品，滿足家居裝飾對不同色彩裝飾效果的需求。

圖2 單板漂白處理效果Fig.2 Images of decorative veneers after bleaching

圖3 單板淺色染料色差調(diào)控處理效果Fig.3 Images of decorative veneers after light color dyeing

圖4 單板深色染料色差調(diào)控處理效果Fig.4 Images of decorative veneers after dark color dyeing

在地板、家具等產(chǎn)品質(zhì)量檢測過程中，產(chǎn)品外觀質(zhì)量要求中雖然對色差值未有明確規(guī)定，但要求目測條件下無明顯色差。結合色差儀與人眼目視結果，一般認為色差ΔE在4.0以上時，屬于有明顯色差，在大部分應用中不可接受；在色差范圍2.0～4.0內(nèi)，可滿足特定產(chǎn)品應用要求[11]。根據(jù)色差調(diào)控結果，經(jīng)漂白染色處理后，4個樹種單板色差均小于4.0(表1)，可實現(xiàn)色差過大單板在裝飾貼面過程中的利用，有效提升裝飾單板利用率。

2.2 色差調(diào)控效果統(tǒng)計分析

裝飾單板色差調(diào)控處理前后板面心邊材色差統(tǒng)計分析結果(表1)顯示，漂白處理對白蠟木色差調(diào)控效果最優(yōu)，黑胡桃次之，而對黃蘋婆和黃楊木材的色差調(diào)控效果不佳。這與漂白處理后單板色差目測結果一致，說明漂白處理對單板色差調(diào)控效果與樹種有關。而漂白染色處理對4種木材的色差調(diào)控效果較僅進行漂白處理好，且深色染料染色后色差調(diào)控效果最優(yōu)。這主要是因為深色染料濃度更大，染料在單板表面均勻著色，使單板心材和邊材區(qū)域的色彩一致，實現(xiàn)良好的色差調(diào)控效果。從色差變化趨勢(圖5)同樣可體現(xiàn)不同處理條件下色差調(diào)控效果差異。

表1 裝飾單板色差調(diào)控處理前后心邊材色度及色差統(tǒng)計結果Table 1 Statistic analysis of chromatic aberration for decorative veneers before and after treatment

表1(續(xù))

圖5 不同處理條件下色差變化趨勢Fig.5 Variations of ΔE under different treatments

通過單板色差的方差分析，進一步分析樹種和處理條件對色差調(diào)控效果的影響。方差分析結果顯示(表2)，樹種對單板色差調(diào)控結果影響不顯著(P>0.1)，處理條件對色差調(diào)控結果影響極顯著(P<0.05)，但樹種與處理條件的交互作用對色差調(diào)控結果影響極顯著(P<0.05)。

表2 方差分析結果Table 2 ANOVA of chromatic aberration for decorative veneers

通過多重比較進一步分析不同處理條件下單板色差調(diào)控差異。結果顯示，對照樣與漂白、淺色與深色染料處理樣色差差異明顯，深色染色處理樣與漂白處理樣色差差異明顯，而淺色染料處理樣色差與漂白處理樣、深色染色處理樣色差差異不明顯。不同樹種單板色差調(diào)控效果的多重比較結果顯示，白蠟木與黃蘋婆、黃楊的色差調(diào)控結果差異明顯。由此說明，雖然樹種對單板色差調(diào)控結果影響不顯著(表2)，但不同樹種裝飾單板處理效果仍然存在差異。這可能與不同樹種內(nèi)部抽提物成分和含量不同有關。因此，結合不同樹種單板色差調(diào)控結果，針對漂白處理后色差調(diào)控效果不佳的裝飾單板，可通過染色處理方式對單板色差進行進一步調(diào)控，以使其達到理想的色差調(diào)控效果。同時，通過染色處理，可賦予單板更豐富的色彩，改善木材視覺特性，提高其裝飾效果[8-9]。

2.3 色差調(diào)控機理分析

研究表明，木材經(jīng)過漂白處理后，單板內(nèi)部木質(zhì)素苯環(huán)上1 464，1 509 cm-1吸收峰消失，1 429 cm-1處吸收峰減弱，說明漂白處理將使木質(zhì)素產(chǎn)生降解，含量降低[13-14]。漂白處理液中NaOH及Na2CO3漂白助劑的添加，可進一步加快木質(zhì)素和抽提物中芳香環(huán)類物質(zhì)降解，芳香環(huán)類物質(zhì)在1 595 cm-1處特征吸收峰明顯減弱[15]。同時，通過溶脹無定形區(qū)內(nèi)低聚合度的纖維素和半纖維素，可有效提高木材滲透性，溶解抽提出木材中致變色物質(zhì)[16]。漂白處理前后色度測試結果顯示，漂白處理后，單板明度提升，紅綠指數(shù)和黃藍指數(shù)下降，這主要與處理材中木質(zhì)素和抽提物的含量降低有關。從心邊材色度差異看，白蠟木、黑胡桃和黃蘋婆單板心邊材明度差異減小，這對于單板色差調(diào)控具有積極作用。而黃楊單板在漂白處理后，心邊材明度差異并未減小(圖6)，這可能與黃楊木材結構特征有關。黃楊木結構細、管孔小，液體滲透性能不佳[17]，影響處理效果。

圖6 不同處理條件下單板明度變化趨勢Fig.6 The variations of lightness factors under different treatments

紅綠指數(shù)變化趨勢圖(圖7)顯示，白蠟木和黃蘋婆單板在漂白處理后紅綠指數(shù)下降最為明顯，且心邊材差異小。從木材結構特征看，白蠟木屬環(huán)孔材，管孔多且孔徑大[18]，利于處理液在單板內(nèi)部滲透，心材內(nèi)含物在漂白處理過程中去除效果好，心邊材色度差異減小。而黃蘋婆木材心邊材區(qū)別并不明顯，且密度略小(0.35～0.56 g/cm3)，結構略粗[19]，木材液體滲透性較好，處理后色度均勻。黑胡桃和黃楊木材處理后紅綠指數(shù)下降相對較小，且心邊材差異相對較大。這主要與木材心邊材液體滲透性差異有關。在黃藍指數(shù)變化方面，漂白處理后單板黃藍指數(shù)均呈現(xiàn)明顯下降趨勢，除黃蘋婆單板外，其他木材單板心邊材黃藍指數(shù)差異均顯著降低。研究表明，木材抽提物中類黃酮物質(zhì)含量降低使木材黃藍指數(shù)降低[3]。而漂白處理使木材內(nèi)含物含量降低，這是處理后單板黃藍指數(shù)下降的主要原因。心材內(nèi)含物含量降低，使心邊材色度差異相應減小。黃蘋婆木材心、邊材區(qū)別不明顯。邊材呈淺黃色至灰白色，心材呈桃褐色至淺褐色。在處理過程中，心邊材材色從淺黃色或淺褐色向白灰色轉(zhuǎn)變，其黃藍指數(shù)下降。但其豐富的射線和軸向薄壁組織，使木材切面呈現(xiàn)虎斑花紋[19]，其組織結構的不均勻?qū)е履静拇嬖谏炔町悺?/p>

圖7 不同處理條件下紅綠指數(shù)變化趨勢Fig.7 The variations of the redness factors under different treatments

圖8 不同處理條件下黃藍指數(shù)變化趨勢Fig.8 The variations of yellowness factors under different treatments

單板經(jīng)漂白處理后色差明顯下降，且通過后期的染色處理可進一步減小色差。本研究所采用的酸性染料含有大量的羧基、羥基和磺酸基，能通過物理吸附或化學結合方式使木材著色[8,20]。其中，漂白處理后的單板整體色度均勻，色彩偏淡。通過染色處理過程中的均勻著色，對單板底色形成良好的覆蓋，特別是采用深色染料處理，可在不遮蓋木材紋理的同時，賦予木材單板特定的色彩，改善其裝飾效果。從色差調(diào)控效果看(圖5)，對于心邊材差異明顯的裝飾單板，通過漂白染色處理，均可使其色差調(diào)控至理想范圍，從而有利于實現(xiàn)低質(zhì)裝飾單板的高值化利用。

3 結 論

基于木材的漂白染色處理，對裝飾單板進行了色差調(diào)控，并分析了色差調(diào)控機理，得到以下結論：

1)漂白處理對白蠟木、黑胡桃的色差調(diào)控效果較好，經(jīng)處理后白蠟木色差從8.80降至0.74，黑胡桃從11.51降至2.97。淺色與深色染料染色處理對4個樹種木材均有良好的色差調(diào)控效果(色差小于4.0)。其中，深色染料處理效果最佳，可達到地板、家具等產(chǎn)品對裝飾單板色差要求。

2)方差分析和多重比較結果顯示，樹種對單板色差調(diào)控結果影響不顯著(P<0.1)，而處理條件、樹種與處理條件的交互作用對色差調(diào)控結果影響極顯著(P<0.05)，對照樣與漂白、淺色與深色染料染色后單板色差差異明顯，淺色染料染色與漂白處理樣和深色染色處理樣色差差異不明顯。

3)漂白染色處理對單板色差調(diào)控主要基于漂白處理過程中對木質(zhì)素和內(nèi)含物中發(fā)色基團的降解，以及染色過程中染料對單板底色形成良好的覆蓋。在后續(xù)研究中需結合漂白染色過程中木材主要發(fā)色物質(zhì)的定量分析，同時綜合考慮處理過程中木材的結構變化對液體滲透性和染料上染速率影響因素，進而全面解析色差調(diào)控機理。