人造金丝楠木水波纹的模拟与仿生制备

陈巧玲 孙锦荣

摘 要： 对杨木单板进行调色、组胚以及胶压成型处理，仿生制备人造金丝楠木，得到最优工艺参数。经过计算机配色和实际的染色操作，确定出杨木单板仿生制备金丝楠木染料配方：活性艳红X-3B：0.0420%，活性黄X-R：0.0138%，活性蓝X-R：0.0134%。

关键词： 杨木单板；活性染料；稀土反光剂

项目基金：项目名称：人造金丝楠木水波纹的模拟与仿生制备，编号：S201610022078

金丝楠木为我国四大名木之首，具有色彩夺目、纹理华贵、耐候性强等优点，自古就是皇家文化的象征，亦深受人们的喜爱。但由于其生长周期长，生长条件苛刻、生成金丝在自然条件下至少需要两百年，且为国家二级保护植物，禁止砍伐。目前市场上的金丝楠木多为老料，数量稀少、价格昂贵。为了满足广大消费者的需求，可以借鉴科技木的工艺方法，以速生材杨木为原料仿制金丝楠木，满足装饰需求，提高速生材使用性能和附加值。

目前，市场上还没有相关的仿生制备方法，本实验以科技木的工艺流程为基础，主要流程分为单板染色和胶压成型。稀土型荧光剂作为主要反光物质，形成金丝楠木中天然结晶物的光泽感，效果逼真，且简单易行。为此，笔者分别对几种反光剂进行对比试验，通过分析和比较不同反光剂与胶粘剂的相溶性和反光效果，旨在找出最优反光剂及用量，为金丝楠木的进一步仿制，提供理论依据。

1.材料与方法

1.1实验材料

杨木单板：选取无结疤、皱缩等明显缺陷、且初含水率相近的杨木单板，每块试板锯成尺寸700mm*1000mm*0.65mm（长*宽*厚）的试样。

漂白：30%的H2O2溶剂；硅酸钠晶体。

染色：活性艳红X—3B；活性黄X-R；活性蓝X-R；固色剂氯化钠；助色剂纯碱。

稀土反光型胶黏剂：稀土型荧光剂；脲醛树脂胶黏剂。

1.2试验设备

热压机；测色色差计；电热鼓风干燥箱；万能力学试验机；日晒气候测验仪；可见分光光度计。

1.3试验方法

以杨木单板为试材，研究得出了杨木单板染色，组胚，胶压成型仿制金丝楠木的最佳工艺条件及染料的配方。

1.3.1 单板染色

利用电子计算机进行配色，打印配色结果进行小样染色，修正配方后，进行新配方染色直到达到预期效果。在染色过程中，选用浸渍法，对杨木单板进行深度染色。

采用3.0%的双氧水溶液以及0.3%-0.5%硅酸钠晶体，体积比1；20对杨木单板进行温度为60摄氏度，70min的漂白；采用活性艳红X-3B；活性黄X-R；活性蓝X-R；染色时间120min，浴比1：20，氯化钠浓度30g/L，纯碱浓度10g/L，固色时间30min，对杨木单板进行染色。

1.3..2反光型胶粘剂制备

目前市场上再使用的反光剂有如下几类：稀土反光型，玻璃微珠结构反光型以及微棱镜结构反光型。其中玻璃微珠和微棱镜技术都是利用晶体反光，和金丝楠木中的结晶体反光原理相同。其主体材料是工程塑料，和玻璃微珠。我们选用这两种反光剂基材中的反光晶体与胶黏剂进行配比，进行多组单一变量对照试验，确定能达到的最佳效果组合。

1.3.3胶压成型

用计算机图像处理技术，通过对源图进行矢量识别、优化处理和分析计算，得出生产此花纹所需的模具形状、单板厚度和切削角度等参数；并在此基础上依托三维设计软件进行木方的模拟切削，通过对比分析，得出生产花纹的最佳参数配置。

在已知原材料树种系数和人造木品种系数的条件下，可计算出任意受压面积单板垛的胶压压力。且在相同胶压条件下，无论是否加入固化剂，木材单板染色处理后附着在木材表面的染料和染色反应后产生的酸性成分，都能够提高脉醛树脂的固化速度，达到合格的胶合强度。

2.结果与分析

2.1染色

2.1.1漂白

每组10个试件，H2O2分数3.0%溶液，体积比1：20，硅酸钠晶体5g/L（0.3-0.5%），玻璃棒搅拌均匀，置于60 °C恒温水浴锅中，70min后取出单板，蒸馏水清洗干净，避光风干。

2.1.2染色

每组5片试件700mm*1000mm*0.65mm，采用1000ml蒸馏水，活性艳红X-3B：0.0420%，活性黄X-R：0.0138%，活性蓝X-R：0.0134%。，染色时间120min，浴比1：20，氯化钠浓度30g/L，纯碱浓度10g/L，固色时间30min，对杨木单板进行染色。

2.2胶压成型

2.2.1稀土反光型胶黏剂的配制

稀土反光型胶黏剂：将400g脲醛树脂胶平均分为四组，每组100g，标记为：A、B、C、D组。分别加入0.2g、0.3g、0.4g、0.5g反光稀土，在磁力搅拌器上搅拌60min至均匀，检测其成果，选择反光效果最佳的一组。最终确定D组即每100g脲醛树脂胶黏剂添加0.5g反光稀土为最佳稀土反光型胶黏剂配方。

2.2.2稀土反光型胶黏剂的施胶量

将预先配坯的单板施加不同质量的稀土反光型胶黏剂，在能使人造金丝楠木形成水波纹的模具中压合成型。对样方进行力学性质测试及密度测试，最终确定2.6g/m2稀土反光型胶黏剂为最佳施胶配方。

3.结论

研究结果表明：采用3.0%的双氧水溶液以及0.3%-0.5%硅酸钠晶体，体积比1；20为配方偏白杨木单板得到最佳效果。杨木单板上染率最佳的染色工艺参数为：染料浓度活性艳红X-3B：0.0420%，活性黃X-R：0.0138%，活性蓝X-R：0.0134%。，染色时间120min，浴比1：20，氯化钠浓度30g/L，纯碱浓度10g/L，固色时间30min，为杨木单板仿制金丝楠木的染料配方。上述研究结果为杨木制珍贵金丝楠木提供了理论依据和实际指导，具有重要的借鉴价值与现实意义。

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