常用装饰木材表面特性及美感度的研究

摘要

木材具有大自然赋予的独特美感以及优越的材料特性，在室内环境装饰及家具制作等方面发挥举足轻重的作用。本论文借鉴心理物理学方法进行装饰木材美感度单因素分析，并构建了装饰木材美感度模型。比较分析了筒状非洲楝、古夷苏木、水曲柳、杉木4种常用装饰木材素材表面特性的差异；系统分析了微波处理前后4种常用装饰木材表面特性的差异以及4种常用装饰木材素材与微波处理材在加速老化过程中表面特性的变化规律；应用红外光谱法测定分析装饰木材微波处理和加速老化处理前后表面特性变化的机理。 4种常用装饰木材素材表面特性分析表明，在CIE(1976)L*a*b*色空间中，筒状非洲楝和古夷苏木明度L*平均值较低，这两种木材属于深材色树种，其独有的高雅华贵色调，营造出一种法式宫廷的韵味，给人予深沉、稳重、肃雅之感：杉木明度L*平均值为70.28，属于较高明度。浅色系的水曲柳和杉木作为家具和室内装饰材料让人感到明快、整洁、高雅和舒畅。从整体分布情况来看，4种常用装饰木材的a*和b*都分布在0以上的范围，明度分布在40以上的范围，色调标号都分布在YR的区间。单位时间内4种常用装饰木材表面接触角的变化率可知，古夷苏木和水曲柳的表面润湿性大于筒状非洲楝和杉木。 装饰木材美感度单因素分析，结果表明：深暗色的装饰木材美感度平均值最高，无色至浅的装饰木材美感度最小；不同硬度的装饰木材美感度表现为：硬>中等>软，表面硬度较高的装饰木材大众喜好度最高；表面光滑的装饰木材的美感度最高，表面粗糙的装饰木材大众喜好度最低。借鉴心理物理学方法，用表面粗糙度、表面硬度、颜色、年轮宽度、年轮明显度、结构细致度、剖面和色差8个项目构建的装饰木材美感度多元数量化模型为：Z=-0.391-0.364X1-1-0.294X1-2-0.175X1-3-0.15X2-1-0.097X2-2-0.114X4-1-0.232X4-2+0.089X5-1-0.039X5-2-0.065X6-1+0.097X6-2+0.291X8-1+0.061X8-2+0.546X10-1+0.342X10-2+0.438X11-1+0.262X11-2；通过复相关系数检验可知，筛选出的8个因子和装饰木材喜好度之间具有极显著相关性。人们对装饰木材的喜好度随着表面硬度的增大而增大，随着表面粗糙度的增大而减小；对深暗色装饰木材的喜好度高于其它三种颜色，色差略明显或结构细致的装饰木材大众喜好度较高。年轮明显且宽度中等的木材斜切面最受大众推崇。 经不同强度、不同时间微波处理后，4种常见装饰木材微波处理材的明度L*、红绿轴色品指数a*和饱和度C值均有降低，其材色向低明度且低饱和度的方向变化；微波处理使深材色树种(筒状非洲楝和古夷苏木)的黄蓝轴色品指数b*值降低，浅材色装饰木材(水曲柳和杉木)的黄蓝轴色品指数b*值升高。微波强度、微波时间对材色变化均有影响。除黄蓝轴色品指数b*外，同一微波强度处理下，材色各参数值随微波处理时间的延长而降低，低强度长时间微波处理相比高强度短时间微波处理对4种常见装饰木材材色影响更显著。经不同强度、不同时间微波处理后，4种常见装饰木材表面润湿性显著降低。微波强度、微波时间对木材表面润湿性均有影响。同一微波强度处理下，木材表面润湿性随微波处理时间的延长而降低，高强度短时间微波处理相比低强度长时间微波处理对4种常见装饰木材表面润湿性的影响更显著。 随着老化时间的延长，4种常见装饰木材表面明度呈现增加的趋势，红绿轴色品指数随着老化周期的增加而降低，黄蓝轴色品指数随着老化周期的增加而增加，老化处理后木材表面的颜色向偏白、偏绿和偏黄的角度变化。高强度短时间微波处理材和低强度长时间微波处理材同一老化周期后的表面材色参数变化规律无明显差异，其变化趋势基本保持一致。加速老化使得微波处理材表面的润湿性增加。同一个老化周期后，微波处理材表面动态接触角始终大于未处理材表面动态接触角。同微波强度处理下，短时间微波处理材表面动态接触角小于长时间微波处理材动态接触角；高强度短时间微波处理材和低强度长时间微波处理材同一老化周期后表面润湿性变化规律无明显差异。 应用红外光谱法测定分析了4种常用装饰木材素材及经过微波和加速老化处理后木材官能团变化情况。微波处理后，木材表面羟基数目减少，高强度短时间微波处理比低强度长时间微波处理对木材表面羟基数目的减少影响更显著，这可能是由于微波改性处理使得木材表面的活性基团相互结合而丧失了相互吸引的能力，这种的结合难以破坏或者极性难以恢复，导致其表面润湿性降低；微波处理材的特征吸收峰相对强度比值均低于素材，乙酰基和纤维伯羟基的吸收减弱，此时木材可能已发生脱乙酰基、脱水和热分解现象。高强度短时间微波处理材的吸收峰相对强度比值大于低强度长时间微波处理材的吸收峰相对强度比值，这就佐证了微波改性处理使木材表面颜色发生变化，降低了微波处理材表面的润湿性，微波改性处理的强度和时间均对木材的颜色和表面润湿性有影响，高强度短时间微波处理对木材润湿性影响更显著；低强度长时间微波处理对木材颜色影响更显著的结论。各个老化周期后，微波处理材的特征吸收峰相对强度比值小于素材，低功率长时间微波改性处理材特征吸收峰相对强度比值小于高功率短时间微波改性处理材。各个老化周期中木材素材、低功率长时间微波改性处理材和高功率短时间微波改性处理材各自的特征吸收峰相对强度比值略有差别，但总体上变化趋势无明显差异。这就佐证了高强度短时间微波处理材和低强度长时间微波处理材在同等的老化条件下，表面材色参数和润湿性变化趋势无明显差异，基本保持一致的结论。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1本论文研究意义

1.1.1装饰木材在家具制作和室内装饰工程中的应用状况和优点

1.1.2装饰木材表面特性对家具和室内装饰工程的影响

1.1.3装饰木材表面特性对木材加工的影响

1.2研究现状

1.2.1装饰木材的表面特性

1.2.2木材微波改性的研究现状

1.2.3装饰木材美感度的研究现状

1.3本论文研究的目的和所要解决的问题

1.3.1本论文研究的目的

1.3.2本论文拟解决的关键问题

第二章4种常用装饰木材素材的表面特性分析

2.1材料和方法

2.1.1试验材料

2.1.2试验方法

2.2结果与分析

2.2.1 4种装饰木材素材表面视觉物理量的差异

2.2.2 4种装饰木材素材润湿性的差异

2.3小结

第三章装饰木材美感度的评价

3.1心理物理学方法的定义及其应用

3.2装饰木材美感度单因素分析

3.2.1装饰木材美感度单因素评价分析

3.2.2装饰木材颜色对美感度的影响

3.2.3装饰木材硬度对美感度的影响

3.2.4装饰木材粗糙度对美感度的影响

3.3装饰木材美感度模型的建立

3.3.1评价方法的选取

3.3.2研究方法

3.3.3结果分析

3.4小结

第四章微波处理前后装饰木材表面特性的变化

4.1材料和方法

4.1.1试验材料

4.1.2试验方法

4.2结果与分析

4.2.1微波处理前后筒状非洲楝表面特性的变化

4.2.2微波处理前后古夷苏木表面特性的变化

4.2.3微波处理前后水曲柳表面特性的变化

4.2.4微波处理前后杉木表面特性的变化

4.3小结

第五章装饰木材老化过程中表面特性的变化规律

5.1材料和方法

5.1.1试验材料

5.1.2试验方法

5.2结果与分析

5.2.1筒状非洲楝老化过程中表面特性的变化规律

5.2.2古夷苏木老化过程中表面特性的变化规律

5.2.3水曲柳老化过程中表面特性的变化规律

5.2.4杉木老化过程中表面特性的变化规律

5.3小结

第六章装饰木材表面特性变化的机理分析

6.1实验方法

6.2微波处理装饰木材的红外光谱分析

6.3老化过程装饰木材的红外光谱分析

6.4小结

第七章结论与建议

7.1结论

7.2建议

参考文献

致 谢