文章信息
- 吴玉章, 周宇.
- Wu Yuzhang, Zhou Yu.
- 3种棕榈藤藤材防变色的研究
- Studied on the Prevention of Discoloration with Three Kinds of Rattan Canes
- 林业科学, 2006, 42(3): 116-120.
- Scientia Silvae Sinicae, 2006, 42(3): 116-120.
-
文章历史
- 收稿日期:2004-04-23
-
作者相关文章
目前,棕榈藤(rattan)主要用作家具、工艺品,其产品具有很高的商品价值。藤制品在使用过程中色调逐渐加深(变色),尽管变色对材质材性影响不大,但对色调有损伤,直接影响制品的外观,降低商品价值。因此,抑制藤材的变色对保持产品外观和商品价值具有重要意义。防变色方法有多种,隔断紫外线、隔绝氧气、改变吸光成分的结构、破坏参与变色的物质结构、溶剂抽出处理等(峯村神哉等,1979;陆文达,1993)。在表面涂覆紫外吸收剂(桜川智史,1996),由于紫外吸收剂的作用,隔断紫外光的浸透,起到防变色的作用;乙酰化(桜川智史,1995)、甲基化、苯甲酰化(峯村神哉等,1979)处理可改变共轭双键、酚羟基的发色基团的结构,从而达到抑制光变色的目的等。研究棕榈藤变色(吴玉章等,2005)发现,棕榈藤变色与其所含抽出物密切相关。因此,本研究利用抽出处理和破坏参与变色的物质结构方法来探讨防止棕榈藤变色的有效方法。
1 材料与方法 1.1 材料本研究所用藤材黄藤(Daemonorops margaritae)、单叶省藤(Calamus simplicifolius)和白藤(Calamus tetradactylus)均采自广东高要金鸡坑林场。约10年,丛生,白藤植株茎长4~6 m,黄藤和单叶省藤植株茎长10~15 m,攀缘于杉木(Cunninghamia lanceolata)上。采集的藤条先去除叶鞘,保留藤茎并气干。气干后在藤茎的节间截取100 mm长的小段,纵向剖切2~3 mm厚的小薄片,用于测色、衰减试验和抽出处理等。每个条件选取5个重复。
聚乙二醇(PEG),化学纯,北京化学试剂公司提供,相对分子质量1 000和4 000。分别配成5%、15%和35%3种质量分数的水溶液。
1.2 方法抽出处理 参照GB/T 2677.4-93和GB/T 2677.6-94,将小薄片进行热水和苯醇[苯:乙醇=2:1(V/V)]抽出处理,热水处理3 h,苯醇处理1周,处理试片室内气干;PEG涂覆处理是用毛刷将上述PEG水溶液均匀涂覆于小薄片表面(单面处理,涂刷1次),室内遮阳气干;衰减试验利用人工方法促进变色,所用设备为X25F氙衰减仪(日本スガ试验机株式会社,Xenon Fade Meter, X25F),试验条件:照度42 W·m-2,温度50~60 ℃,湿度60%, 每个处理条件分别照射1、3、10、30、60、84 h; 利用色彩色差计(Chromatic Aberration Meter, CR-300,Japan)对抽出处理前后、PEG涂覆处理前后、衰减处理前以及各个衰减处理时段的试片进行测色,为了减小测色误差,每次都对同一位置测色。
2 结果与讨论 2.1 抽出处理法吴玉章等(2005)对棕榈藤变色原因研究发现,抽出处理使藤材变色度明显降低。因此,抽出处理可以作为一种防止光变色的方法。图 1给出了抽出处理藤材衰减后明度指数(L*)和色度指数(a*和b*)的变化过程。
衰减处理伊始(照射10 h以前),L*下降,a*、b*增加。随着照射时间的延长,L*不变或有逐渐提高的趋势,a*呈下降趋势,再延长时间a*的变化大,而b*基本保持不变。3种藤材中黄藤的L*、a*、b*的变化最显著,但抽出处理后,变化幅度大大降低,尤其是L*、a*。由此说明,光照容易引起L*、a*、b*的变化,但抽出处理使其变化幅度减小。
表 1给出了抽出处理藤材衰减84 h后L*、a*、b*的变化情况。结果表明,与对照相比,抽出处理后藤材的L*、a*变化量的绝对值大幅度减少,而b*变化量的绝对值或持平、或有所增加。与衰减前相比,衰减84 h后抽出处理藤材的L*、a*变化较小,b*增加。b*的增加说明颜色在向黄色方向发展。实际观察结果,抽出处理的藤材表面泛黄。
抽出处理后藤材的L*、a*、b*及色差ΔE*ab发生不同程度的变化(表 2)。热水处理的L*剧烈下降,而苯醇抽出处理的只是略微降低。不论是热水还是苯醇抽出,对a*影响不大,b*明显下降。
综上所述,抽出处理后,除a*值产生一些波动外,藤材的L*、b*变化减小,也就是降低了变色的程度。但是,抽出处理本身也会产生藤材的变色,只不过降低了应用过程中发生变色的程度。从处理成本、环境保护及工业化角度,热水抽出具有较大优势。今后需要进一步研究如何减少热水处理造成的变色。
2.2 聚乙二醇(PEG)涂覆处理表 3为PEG处理藤材衰减84 h后的变色。PEG处理后,虽然黄藤的L*、b*值仍然下降,a*值仍增加,但与对照相比,变化量的绝对值在减少,而且随PEG溶液质量分数的提高有进一步减少的趋势。对黄藤L*、a*、b*变化量的绝对值影响方面,PEG相对分子质量的差异不甚明显。
从总体变化情况来看,PEG处理使单叶省藤的L*、a*、b*变化量的绝对值减少,尤其是PEG处理的单叶省藤的a*和L*值。不论在哪种处理条件下,单叶省藤的a*值可以认为没有发生变化。随着溶液质量分数的提高,单叶省藤的L*变化量的绝对值大幅度减少,用相对分子质量1000、质量分数35%溶液处理时,L*值几乎没有变化。同样,用低质量分数PEG溶液处理时,单叶省藤的b*值略有增加,随着质量分数的提高,b*变化量的绝对值提高。对单叶省藤L*、a*、b*变化量的绝对值影响方面,PEG相对分子质量的差异也不甚明显。
PEG处理不仅没有减少白藤L*值的下降,反而使L*值有进一步下降的趋势。PEG处理后,白藤a*变化量的绝对值与对照的白藤相当。只有在相对分子质量1 000、质量分数15%时,白藤L*、a*变化量的绝对值才有明显的降低,用相对分子质量PEG处理白藤,不论何种处理质量分数,其b*变化量的绝对值与对照相当,而低相对分子质量、15%以上处理质量分数,b*变化量的绝对值反而增大。对白藤L*、a*、b*值绝对变化量影响方面,PEG相对分子质量的差异不甚明显。
在预防变色时,不希望a*、b*值发生剧烈变化,也不希望L*值下降。a*、b*值反映颜色的变化,而L*值反映明暗的变化。a*、b*值发生剧烈变化,说明材料的颜色发生剧烈变化,L*值下降,说明材料的明度下降,这也是衡量材料变色的主要指标。综合上述分析,PEG处理不同程度地减少了L*、a*、b*变化量的绝对值。因此,在预防藤材变色方面,PEG处理方法具有一定的作用效果。
ΔE*ab是L*、a*、b*值变化的综合体现。由表 3可知,PEG相对分子质量之间对藤材ΔE*ab影响的差异不甚明显。
图 2为相对分子质量1 000的PEG处理黄藤其L*、a*、b*随衰减时间而变化的过程。相对分子质量4 000的PEG处理结果与1 000的相似,同时,单叶省藤和白藤的变化趋势也与黄藤的相近。照射初始,L*迅速降低,a*迅速增加,b*没有明显变化。随着照射时间的延长,L*降低过程结束,开始逐渐提高;a*也结束增加过程,开始降低或不发生明显的升降;b*有降低的趋势。
与抽出处理相同,PEG处理后藤材即发生不同程度的变色(表 4)。不论相对分子质量大小,随着质量分数的提高ΔE*ab呈增大趋势。相对分子质量对黄藤的影响不显著,高相对分子质量对单叶省藤的影响比低相对分子质量的小,而白藤是低相对分子质量的影响比高相对分子质量的小,但质量分数达到35%时,ΔE*ab会有明显增加。
对上述2种防变色方法进行比较,结果见图 3。由图可知,热水处理防变色效果优于PEG处理。但是,热水处理造成的变色较为严重,主要表现在ΔL*和Δb*的降低。
PEG处理也使藤材发生变色,但PEG处理优势在于随着光照时间的延长,藤材的L*呈增加趋势,a*呈下降趋势。可以将PEG处理和热水处理结合起来,充分利用热水处理可以明显降低变色的优点,同时,利用PEG处理弥补热水处理带来的明度下降的问题。
3 结论由光照引起的L*、a*、b*变化量的绝对值因抽出处理而大幅减少。与对照相比,衰减处理84 h后,抽出处理藤材的L*、a*变化量的绝对值大幅度减少,而b*变化量的绝对值或持平或有所增加。热水处理方法使藤材的L*剧烈下降,2种方法的a*值变化较小,b*变化量的绝对值相近。从处理成本、环境保护、操作的便利性以及工业化难易等考虑,热水处理方法较苯醇抽出处理有优势。
在预防藤材变色方面,PEG处理方法具有一定的作用效果。PEG处理使藤材的L*、a*、b*变化量的绝对值有不同程度的减少,其中,以单叶省藤减少最明显。PEG溶液浓度的影响因藤材种类而异。对藤材L*、a*、b*变化量的绝对值影响方面,PEG相对分子质量的差异不显著。
热水抽出处理与PEG处理效果相比较,热水处理防变色效果优于PEG处理,但热水处理造成的明度下降比较严重,而PEG处理的优势在于随着光照时间的延长,明度可以得到提高,2种方法具有一定的互补性,有待今后进一步研究和探讨。
峯村神哉, 梅原勝雄. 1979.木材调色(1).北海道林产试验报告, 68: 92-145
|
陆文达. 1993. 木材改性工艺学. 哈尔滨: 东北林业大学出版社, 101-162.
|
吴玉章, 周宇. 2005. 3种棕榈藤藤材变色的研究. 林业科学, 41(5): 211-213. DOI:10.3321/j.issn:1001-7488.2005.05.039 |
桜川智史. 1995. 木才の染色とその光変色防止. 产业工芸研究1, 1: 27-30. |
桜川智史. 1996. 木才の染色と光変色防止. 木材工业, 51(3): 102-106. |