基于不同椴木纖維素顆粒的色度研究

偉樂斯 蘇潤洲＊

（東北林業(yè)大學(xué)<理學(xué)院物理系>，黑龍江 哈爾濱 150040）

0 引言

木材的顏色是評價木材表面性質(zhì)、質(zhì)量及其應(yīng)用價值的一個關(guān)鍵性指標(biāo)[1-2]。研究人員可以通過木材的顏色來判斷木材的種類、 特征以及性質(zhì)等多方面變化，木材顏色是了解木材物理與化學(xué)性質(zhì)的重要手段之一[3-4]。

本文本實驗以木質(zhì)纖維素為研究對象，通過觀察研磨后的纖維素顆粒直徑大小，再制成纖維素片放在分光光度計下觀察其色度，在CIE（1976）L*a*b* 標(biāo)準(zhǔn)色度下，為理解實際木材顏色與其表面顆粒尺寸關(guān)系方面提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

1 實驗材料準(zhǔn)備與測試

木材獲取于黑龍江省伊春林區(qū)——椴木，取材時當(dāng)?shù)刈匀桓稍铮静钠骄睆郊s16 cm，樹高約14 m。取出一定量的纖維素粉末，在研缽研磨后，進行篩選，并選出在小于 41 μm、50 μm、76 μm、112 μm 和大于112 μm 的纖維素顆粒樣品。 然后利用載玻片進行統(tǒng)一壓片處理， 并使用日本生產(chǎn)的便攜式分光光度計（NF-333 NIPPON DENSHOKU）測量樣品，根據(jù)輻射相同的時間觀察不同顆粒纖維片的顏色變化，用CIE1976 標(biāo)準(zhǔn)色卡對纖維素片的明度指數(shù)L* 和色度指數(shù)a*、b*進行分析。

2 結(jié)果與分析

木材研磨過后選擇直徑大小五種不同的樣品為基礎(chǔ)進行測試。 選取直徑不同的纖維素顆粒后，將五種樣品放入壓片機中進行壓片，對纖維素片以梅花狀的五個不同位置在分光光度計下進行測試，測試后的數(shù)據(jù)列于表1 中，而標(biāo)準(zhǔn)方差放于表2。

從表1 可以得出，纖維素片的明度，先在同一片的纖維素片， 采用五點取樣法選擇五個不同的位置，通過五個不同位置上的明度進行分析，從表1 中的數(shù)據(jù)中可以得出，制備的纖維素片相對均勻，直徑小于0.041 mm 時其明度波動不超過2 個指標(biāo)， 在其他直徑下的纖維素片具有相同的狀況。而在不同的纖維素顆粒直徑中，其明度隨著直徑的增加而減小，根據(jù)同一樣品中明度平均值（見表2）。 說明了直徑變大后纖維素片在光線的照射下，其透射率減小。 a* 指數(shù)根據(jù)纖維素顆粒直徑的增加而增大，根據(jù)顏色空間的位置不同，這說明纖維素顆粒直徑越大其顏色越趨向于紅色。 通過L*、a*、b* 一組坐標(biāo)來定位該顏色在空間某一位置，來表達一個顏色。既然是三維空間，就有空間距離的概念。

而在b* 指數(shù)的變化中， 其數(shù)值隨著纖維素直徑的增加而增加，當(dāng)直徑大于0.112 時, b* 指數(shù)變小，雖然空間位置有微小的變化但是其色度一直處于黃色區(qū)域。而在L*指數(shù)中則一直處于變小的趨勢，說明纖維素顆粒直徑的變大使得樣品表面顏色變暗。為了觀察色度指數(shù)的離散程度， 計算了色度指數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)方差。明度指數(shù)離散隨直徑增加程度增加。a*指數(shù)和b*指數(shù)的離散程度都具有波動性，a*指數(shù)在纖維素直徑在小于0.041 mm 時的離散程度為0.01。 b*指數(shù)直徑在大于0.112 mm 時的離散程度為0.03。

3 結(jié)論

色度系統(tǒng)作為對木材性質(zhì)與質(zhì)量重要的檢測手段之一。綜合三種色度指數(shù)可以發(fā)現(xiàn)隨著纖維素顆粒的增大，L* 下降，明度指數(shù)下降就意味著反射光強度降低，說明表面反射率減小。 a*和b*指數(shù)升高，這說明直徑變大光線對纖維素顆粒透射能力降低。從宏觀的角度觀察可知，口徑的變化與材料的粗糙程度也是具有直接的關(guān)系，顏色上L* 下降與a* 和b* 升高，使得材料發(fā)生黃邊。并且可以發(fā)現(xiàn)纖維素顆粒實驗可以直接反映反射光顏色的改變。 并由于顏色變化，可導(dǎo)致材料纖維素內(nèi)部化學(xué)性質(zhì)的改變，從而導(dǎo)致材料對光選擇吸收性質(zhì)的改變。

表1 色度數(shù)據(jù)

表2 色度指數(shù)平均值和標(biāo)準(zhǔn)方差