人造金絲楠木水波紋的模擬與仿生制備

陳巧玲 孫錦榮

摘 要： 對楊木單板進行調色、組胚以及膠壓成型處理，仿生制備人造金絲楠木，得到最優工藝參數。經過計算機配色和實際的染色操作，確定出楊木單板仿生制備金絲楠木染料配方：活性艷紅X-3B：0.0420%，活性黃X-R：0.0138%，活性藍X-R：0.0134%。

關鍵詞： 楊木單板；活性染料；稀土反光劑

項目基金：項目名稱：人造金絲楠木水波紋的模擬與仿生制備，編號：S201610022078

金絲楠木為我國四大名木之首，具有色彩奪目、紋理華貴、耐候性強等優點，自古就是皇家文化的象征，亦深受人們的喜愛。但由于其生長周期長，生長條件苛刻、生成金絲在自然條件下至少需要兩百年，且為國家二級保護植物，禁止砍伐。目前市場上的金絲楠木多為老料，數量稀少、價格昂貴。為了滿足廣大消費者的需求，可以借鑒科技木的工藝方法，以速生材楊木為原料仿制金絲楠木，滿足裝飾需求，提高速生材使用性能和附加值。

目前，市場上還沒有相關的仿生制備方法，本實驗以科技木的工藝流程為基礎，主要流程分為單板染色和膠壓成型。稀土型熒光劑作為主要反光物質，形成金絲楠木中天然結晶物的光澤感，效果逼真，且簡單易行。為此，筆者分別對幾種反光劑進行對比試驗，通過分析和比較不同反光劑與膠粘劑的相溶性和反光效果，旨在找出最優反光劑及用量，為金絲楠木的進一步仿制，提供理論依據。

1.材料與方法

1.1實驗材料

楊木單板：選取無結疤、皺縮等明顯缺陷、且初含水率相近的楊木單板，每塊試板鋸成尺寸700mm*1000mm*0.65mm（長*寬*厚）的試樣。

漂白：30%的H2O2溶劑；硅酸鈉晶體。

染色：活性艷紅X—3B；活性黃X-R；活性藍X-R；固色劑氯化鈉；助色劑純堿。

稀土反光型膠黏劑：稀土型熒光劑；脲醛樹脂膠黏劑。

1.2試驗設備

熱壓機；測色色差計；電熱鼓風干燥箱；萬能力學試驗機；日曬氣候測驗儀；可見分光光度計。

1.3試驗方法

以楊木單板為試材，研究得出了楊木單板染色，組胚，膠壓成型仿制金絲楠木的最佳工藝條件及染料的配方。

1.3.1 單板染色

利用電子計算機進行配色，打印配色結果進行小樣染色，修正配方后，進行新配方染色直到達到預期效果。在染色過程中，選用浸漬法，對楊木單板進行深度染色。

采用3.0%的雙氧水溶液以及0.3%-0.5%硅酸鈉晶體，體積比1；20對楊木單板進行溫度為60攝氏度，70min的漂白；采用活性艷紅X-3B；活性黃X-R；活性藍X-R；染色時間120min，浴比1：20，氯化鈉濃度30g/L，純堿濃度10g/L，固色時間30min，對楊木單板進行染色。

1.3..2反光型膠粘劑制備

目前市場上再使用的反光劑有如下幾類：稀土反光型，玻璃微珠結構反光型以及微棱鏡結構反光型。其中玻璃微珠和微棱鏡技術都是利用晶體反光，和金絲楠木中的結晶體反光原理相同。其主體材料是工程塑料，和玻璃微珠。我們選用這兩種反光劑基材中的反光晶體與膠黏劑進行配比，進行多組單一變量對照試驗，確定能達到的最佳效果組合。

1.3.3膠壓成型

用計算機圖像處理技術，通過對源圖進行矢量識別、優化處理和分析計算，得出生產此花紋所需的模具形狀、單板厚度和切削角度等參數；并在此基礎上依托三維設計軟件進行木方的模擬切削，通過對比分析，得出生產花紋的最佳參數配置。

在已知原材料樹種系數和人造木品種系數的條件下，可計算出任意受壓面積單板垛的膠壓壓力。且在相同膠壓條件下，無論是否加入固化劑，木材單板染色處理后附著在木材表面的染料和染色反應后產生的酸性成分，都能夠提高脈醛樹脂的固化速度，達到合格的膠合強度。

2.結果與分析

2.1染色

2.1.1漂白

每組10個試件，H2O2分數3.0%溶液，體積比1：20，硅酸鈉晶體5g/L（0.3-0.5%），玻璃棒攪拌均勻，置于60 °C恒溫水浴鍋中，70min后取出單板，蒸餾水清洗干凈，避光風干。

2.1.2染色

每組5片試件700mm*1000mm*0.65mm，采用1000ml蒸餾水，活性艷紅X-3B：0.0420%，活性黃X-R：0.0138%，活性藍X-R：0.0134%。，染色時間120min，浴比1：20，氯化鈉濃度30g/L，純堿濃度10g/L，固色時間30min，對楊木單板進行染色。

2.2膠壓成型

2.2.1稀土反光型膠黏劑的配制

稀土反光型膠黏劑：將400g脲醛樹脂膠平均分為四組，每組100g，標記為：A、B、C、D組。分別加入0.2g、0.3g、0.4g、0.5g反光稀土，在磁力攪拌器上攪拌60min至均勻，檢測其成果，選擇反光效果最佳的一組。最終確定D組即每100g脲醛樹脂膠黏劑添加0.5g反光稀土為最佳稀土反光型膠黏劑配方。

2.2.2稀土反光型膠黏劑的施膠量

將預先配坯的單板施加不同質量的稀土反光型膠黏劑，在能使人造金絲楠木形成水波紋的模具中壓合成型。對樣方進行力學性質測試及密度測試，最終確定2.6g/m2稀土反光型膠黏劑為最佳施膠配方。

3.結論

研究結果表明：采用3.0%的雙氧水溶液以及0.3%-0.5%硅酸鈉晶體，體積比1；20為配方偏白楊木單板得到最佳效果。楊木單板上染率最佳的染色工藝參數為：染料濃度活性艷紅X-3B：0.0420%，活性黃X-R：0.0138%，活性藍X-R：0.0134%。，染色時間120min，浴比1：20，氯化鈉濃度30g/L，純堿濃度10g/L，固色時間30min，為楊木單板仿制金絲楠木的染料配方。上述研究結果為楊木制珍貴金絲楠木提供了理論依據和實際指導，具有重要的借鑒價值與現實意義。

參考文獻

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