1挑戰(zhàn)杯資料 大挑 校賽 第十一屆挑戰(zhàn)杯各學院資料匯總初賽-200812 林學院挑戰(zhàn)杯 十一屆挑戰(zhàn)杯木材物理染色 申報書

序號： 編碼： 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”全國大學生課外學術科技作品競賽華南農業(yè)大學選拔賽作品申報書 作品名稱： 木材物理染色 所在學院： 林學院 申報者姓名 （集體名稱）： 冼迪妍 類別：自然科學類學術論文哲學社會科學類社會調查報告和學術論文科技發(fā)明制作A類科技發(fā)明制作B類說 明1. 申報者應在認真閱讀此說明各項內容后按要求詳細填寫。2申報者在填寫申報作品情況時只需根據個人項目或集體項目填寫A1或A2表，根據作品類別（自然科學類學術論文、哲學社會科學類社會調查報告和學術論文、科技發(fā)明制作）分別填寫B(tài)1、B2或B3表。所有申報者可根據情況填寫C表。3表內項目填寫時一律用打印，字跡要端正、清楚，此申報書可復制。4序號、編碼由競賽組委會填寫。5學術論文、社會調查報告及所附的有關材料必須是中文（若是外文，請附中文本），請用4號楷體打印在A4紙上，附于申報書后，字數在8000字以內, 調查報告類每篇在15000字以內。6其他參賽事宜請向校團委咨詢。聯系電話：85283396，電子郵箱： A2申報者情況（集體項目）說明：1.必須由申報者本人按要求填寫； 2.申報者代表必須是作者中學歷最高者，其余作者按學歷高低排列； 3.本表中的學籍管理部門簽章視為對申報者情況的確認。申報者代表情況姓名冼迪妍性別女出生年月1986.4學院林學院系別、專業(yè)、年級木材科學與工程系 木材科學與工程 05級學歷本科學制四年入學時間2005-9-1作品名稱木材物理染色畢業(yè)論文題目未定通訊地址華南農業(yè)大學木材科學與工程系 木材科學與工程 （1）班郵政編碼510642辦公電話常住地通訊地址華南農業(yè)大學 躍進南34棟813郵政編碼510642住宅電話38694234其他作者情況姓 名性別年齡學歷單位陳莉莉女22四年林學院木材科學與工程系1班徐淑儀女22四年林學院木材科學與工程系2班楊挺男22四年林學院木材科學與工程系2班宋偉業(yè)男21四年林學院木材科學與工程系2班資格認定學院學籍管理部門意見以上作者是否為2009年7月1日前正式注冊在校的全日制非成人教育、非在職的高等學校中國籍本科生、碩士研究生或博士研究生。是 否 （學院蓋章）年 月 日院、系負責人或導師意見本作品是否為課外學術科技或社會實踐活動成果。是 否負責人簽名：年 月 日B3申報作品情況（科技發(fā)明制作）說明：1必須由申報者本人填寫； 2本部分中的科研管理部門簽章視為對申報者所填內容的確認；3本表必須附有研究報告，并提供圖表、曲線、試驗數據、原理結 構圖、外觀圖（照片）,也可附鑒定證書和應用證書； 4作品分類請按照作品發(fā)明點或創(chuàng)新點所在類別填報。作品全稱木材物理染色作品分類（ E ）A機械與控制（包括機械、儀器儀表、自動化控 制、工程、交通、建筑等） B信息技術（包括計算機、電信、通訊、電子等） C數理（包括數學、物理、地球與空間科學等） D生命科學（包括生物、農學、藥學、醫(yī)學、健 康、衛(wèi)生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化學、化 工、生態(tài)、環(huán)保等）作品設計、發(fā)明的目的和基本思路，創(chuàng)新點，技術關鍵和主要技術指標目的：本作品采用采用物理方法對木材進行染色處理，是為了克服現有化學染色方法帶來的水體污染等問題，并且使木材染色效果更好，從而使經過處理的木材提高附加值，以實現木材的優(yōu)質高附加值利用?；舅悸罚鹤屇静脑?30以上的高溫條件下，使木材的半纖維素和木素快速發(fā)生降解，通過控制溫度和時間兩個工藝參數，來控制半纖維素和木素降解程度，使木材的顏色由白色變?yōu)榻瘘S色、紅褐色、咖啡色，直至成為黑色，從而大大提高木材的表面裝飾效果。創(chuàng)新技術關鍵：（1）為防止木材在230的高溫條件下發(fā)生開裂、變形，染色前木材含水率必須控制在312%。（2）為防止高溫條件，木材內裂和起泡，必須根據木材厚度控制升溫速度、染色溫度及時間。（3）經染色后的木材吸濕性顯著降低，為使木材達到使用區(qū)域的含水率，需要采用高溫調濕技術，對木材進行含水率控制。作品的科學性先進性（必須說明與現有技術相比、該作品是否具有突出的實質性技術特點和顯著進步。請?zhí)峁┘夹g性分析說明和參考文獻資料）在當代，木材的染色主要是通過染料與木材結合，達到提高木材表面質量，改善木材視覺特性和提高木材附加值。染料的品種多，結構復雜，這些染料，將對人和環(huán)境帶來巨大的污染以及能量的巨大消耗。而木材物理染色在處理過程中無污染，生產安全，生產效率高；再者，染色過程中也無需水蒸汽，染色處理過程無水消耗，具有熱能消耗小，節(jié)能、生產成本低等優(yōu)點。染色的木材厚度不受限制，生產過程不會出現木材變形、開裂、色差等缺陷，產品質量高；染色后的木材尺寸穩(wěn)定性、防腐性提高，具有廣闊的應用范圍。因此，本作品克服了大多數化學藥劑染色環(huán)境污染和染色深度有限的缺點。另外，該作品在高溫條件下木材無開裂、變形等缺陷產生，具有較高的技術水平。我們小組所做的木材物理染色實驗，是基于該原理并對多種熱壓溫度和處理時間進行試驗，并分析經過不同條件的木材的各種不同特性，包括木材親水性、色差、抗彎強度等分析，得到各種數據，以便在實際中以最佳方案進行生產。參考文獻：1.ThermoWood Handbook ，Finish Thermowood Association2. 基于L_a_b_顏色空間對木材分類的研究 楊少春, 王克奇, 戴天虹, 白雪冰 ， 木材工業(yè) ， 2007 年第10 期3.Effect of high temperature treatment on the mechanical properties of brich( Betula papyrifera) ， Sndor Poncsk Duygu Kocafe Mohamed Bouazara Andre Pichette， Springer ，May 2006 作品在何時、何地、何種機構舉行的評審、鑒定、評比、展示等活動中獲獎及鑒定結果無作品所處階 段（A ）A實驗室階段 B中試階段 C生產階段D （自填）作品可展示的形 式實物、產品 模型 圖紙 磁盤 現場演示圖片 錄像 樣品使用說明及該作品的技術特點和優(yōu)勢，提供該作品的適應范圍、推廣前景的技術性說明、市場分析和經濟效益預測使用說明：1）不宜用于接觸土壤和水的環(huán)境；2）較未處理材握釘力有下降，所以推薦使用先打孔再釘孔安裝來減少和避免木材開裂；3）在室外使用時建議采用防紫外線木材涂料，以防天長日久后木材退色。特點、優(yōu)勢：經過木材物理染色的木材，里外顏色一致，泛柔和絹絲樣亮澤，紋理更清晰，手感溫暖。其耐潮、不易變形、不易吸水、不易開裂并具有防腐防蟲性能，不含任何有害物質。適應范圍：可應用于可墻板、戶外地板、廚房裝修、桑那房裝修、家具等許多方面。由于本產品的特殊性能和生產水平逐漸提高以及綠色環(huán)保產品的良好前景，本產品將會成為未來家居裝飾廣泛使用的產品，其生產安全，工藝簡單，性價比高。專利申報情況提出專利申報 申報號:200810198475.0 申報日期 年 月 日已獲專利權批準 批準號 批準日期 年 月 日 未提出專利申請科研管理部門簽 章 年 月 日C.當前國內外同類課題研究水平概述說明：1.申報者可根據作品類別和情況填寫； 2.填寫此欄有助于評審。國內木材的染色是指染料與木材發(fā)生化學或物理化學結合，使木材具有一定堅牢色澤的加工過程，是提高木材表面質量，改善木材視覺特性和提高木材附加值的重要手段。染料的品種多，結構復雜，木材工業(yè)中常用的水溶性有機染料有直接染料、酸性染料、堿性染料和活性染料等。多采用化學染色，目前還沒出現無染料的木材染色。國外炭化木素有物理“防腐木”之稱,也稱為熱處理木。源自歐洲，有十余年的使用歷史，炭化木近5年從北歐引入中國，由于它具有區(qū)別于普通木材的優(yōu)越性能，且更為環(huán)保，從而深受用戶青睞。常見的炭化木主要是指用160-230的過熱蒸汽對木材進行長時間熱解處理得到的木材，經過高溫處理的炭化木紋理突出，顏色華貴，并有木質芳香，是尊貴的裝飾材料。主要是為了提高防腐性能和提高尺寸穩(wěn)定性，利用碳化技術專門研究染色的較少。D.推薦者情況及對作品的說明說明：1由推薦者本人填寫； 2推薦者必須具有高級專業(yè)技術職稱，并是與申報作品相同或相關 領域的專家學者或專業(yè)技術人員（教研組集體推薦亦可）； 3推薦者填寫此部分，即視為同意推薦； 4推薦者所在單位簽章僅被視為對推薦者身份的確認。推薦者情況姓 名高振忠性別男年齡43職稱副教授工作單位華南農業(yè)大學林學院木材科學與工程系通訊地址廣州天河區(qū)五山路華南農業(yè)大學林學院郵政編碼510642單位電宅電薦者所在單位簽章 （簽章） 年 月 日請對申報者申報情況的真實性作出闡述申報材料真實請對作品的意義、技術水平、適用范圍及推廣前景作出您的評價該作品采用160以上的高溫條件對木材進行物理染色，染色過程只涉及溫度和時間兩個因素。要保證木材如此高溫條件下不產生開裂、變形等缺陷的同時，還要使木材厚度上顏色均勻，其技術水平很高。因此，本作品具有較高的技術水平。該作品克服了大多數化學藥劑染色污染和染色深度有限的缺點，克服現有化學染色方法帶來的水體污染等問題，具有十分顯著的環(huán)保意義；同時，該作品對木材加工高附加值利用和可持續(xù)發(fā)展具有重要社會意義。該作品是木材加工技術領域的木材改性處理技術，具有工藝簡單，處理周期短，染色處理過程中無污染，生產安全，生產效率高、生產成本低。而且物理染色后的木材尺寸穩(wěn)定性、防腐性也得到提高。因此，該作品實用價值有很強，可廣范應用于室內外家具、地板、木門等領域，具有較大的推廣前景。其它說明無推薦者情況姓 名孫瑾性別女年齡36職稱副教授工作單位華南農業(yè)大學林學院木材科學與工程系通訊地址廣州天河區(qū)五山路華南農業(yè)大學林學院郵編510642單位電宅電薦者所在單位簽章 簽章日期 年 月 日請對申報者申報情況的真實性作出闡述申報材料真實請對作品的意義、技術水平、適用范圍及推廣前景作出您的評價該作品是通過160以上的高溫使木材半纖維素、木素降解，而改變木材的顏色，從而實現木材染色。木材化學染色雖然可以提高木材的使用價值，但對環(huán)境的污染和對治理廢水的代價遠大于木材染色帶來的價值貢獻。另外，木材化學染色受染料顆粒大小、染色工藝及染色設備的限制，不易使厚的木材染色均勻，不能取得理想的染色效果。因此，該作品具有顯著的環(huán)保意義，同時對木材加工優(yōu)質高附加值利用和可持續(xù)發(fā)展具有重要社會意義。該作品采用物理方法對木材進行染色，染色過程可涉及溫度和時間兩個因素，克服了大多數化學藥劑染色環(huán)境污染和染色深度有限的缺點。另外，該作品在高溫條件下木材無開裂、變形等缺陷產生，具有較高的技術水平。該作品在使木材得到染色的同時，還可以提高木材的尺寸穩(wěn)定性和防腐性。因此，該作品實用價值有很強，可廣范應用于室內外家具、地板、木門等領域，具有較大的推廣前景。其它說明無F參賽作品打印處木材物理染色摘要：常規(guī)的木材染色方法使用染料對木材或立木進行化學染色。 但對木材熱處理也可以使木材的顏色深淺發(fā)生變化， 這就是木材物理染色。對三種木材用熱壓板干燥的方法進行熱處理， 使其材色變深。并對試件進行色差分析，力學性能測試 ，表面接觸角的測定。分析熱壓處理與材色變化的關系以及不同溫度， 熱壓時間對木材的力學性能，潤濕性的影響。關鍵詞：木材 物理染色前言：化學方法對木材進行染色有可能產生污染，染色后也會出現脫色的現象。物理染色的方法不需要染料，無污染也不會產生脫色現象, 保留了木材天然的紋理與色澤。 對櫟木， 水曲柳，樺木等紋理美觀的木材進行物理染色，就會使其材色變深， 接近黑胡桃等高檔木材的外觀色澤，在滿足消費者需求同時也可以充分利用木材。 木材物理染色綠色環(huán)保，簡單易行，將會是木材染色的新方向。本文對三種木材的物理染色進行探討。1. .染色原理：木材物理染色是將木材在150以上的高溫條件下，利用木材在不同的溫度和時間條件下降解程度不同，呈現不同顏色的原理，從而實現木材染色。2.材料與方法2.1材料3.55.0mm厚的櫟木，樺木， 水曲柳薄木。將同一長片薄木鋸截成六片短小薄木作為一組，寬度約為130mm。砂紙：NO100， NO180 犀利牌靜電植砂2.2設備與工具游標卡尺 精確度0.02mm全自動色差計 ANGGUANG SC-80C 北京康光儀器有限公司表面接觸角測量儀 contract angle system熱壓機 南海中聯液壓機械制造廠萬能力學試驗機 AVTOGRAPH AG-1 50kN2.3試驗方法分別對樺木，櫟木，水曲柳薄木在不同時間，不同溫度下進行高溫處理。以5min為時間間隔，選取5個熱壓時間，分別是： 10min，15min，20min，25min,30min據實際情況可嘗試更小或更大的時間間隔。以20溫度間隔，選取多個溫度，分別是160，180， 200， 220， 240,但考慮到在180以上時木材顏色變化才開始明顯，而且節(jié)省時間，所以主要以180至240之內進行高溫處理。具體步驟：（1）分別對樺木，櫟木，水曲柳試件標注。樺木用“H”標注；櫟木用“L”標注；水曲柳用“S”標注。樺木和櫟木分五組溫度（每組5片薄木）分別標記H1, H2,H3 每個溫度又有五個熱壓時間，每片分別標記為H1-1,H1-2,H1-3,H2-1,H2-2.其中H1，L1，S1不作處理為空白對照組。（2）量取各個試件厚度并稱重，然后在其上標注厚度，重量。（3）高溫處理三種木材。（4）再稱重量，測尺寸。（5）砂光后測定各個試件的 l*（明度）a *（紅綠軸色品指數）b*（藍黃軸色品指數）的值， 得出色差值Eab* 。與空白對照組的l* ，a *b*，Eab*進行對照。（6）測量各個試件的與水的表面接觸角，取左右兩個接觸角的平均值。（7）再將單個試件均勻截鋸成五個小木條做成力學測試的試件。寬=17mm 厚度各板不同。含水率7%9%。采用兩個支撐輥一個壓頭的方式加載， 跨距=120mm 測五個小試件的最大載荷， 最大彎曲應力和抗彎彈性模量，五個小試件力學性能指標平均值就是該試件的力學性能指標。結果分析染色效果分析從三個樹種的Eab*變化曲線圖可以看出，在同一熱壓溫度條件下， 熱壓時間越長，Eab*值越大，木材顏色越深。 220以下Eab*增加較小， 即變色不是十分明顯， 240 開始顏色很明顯加深。水曲柳在240時較短的熱時間也有較明顯的變色。而樺木， 櫟木則要在熱壓時間大于15Min后才開始明顯的變色。 從照片中也可以看出材色的變化。但是熱壓板上下有溫差所以個別試件材色變化有波動。照片上可以看出三種木材的紋理加深變得清晰。（照片見附圖）3.2 潤濕性能的影響測定了三種樹種與水的表面接觸角 從三幅曲線圖的總體趨勢可以看出， 試件的表面接觸角均隨著熱壓時間的增長而增大， 隨著熱壓溫度的升高而增大。樺木表面接觸角增加較緩慢， 在熱壓時間為10分鐘時，各熱壓溫度下角度變化不大。但在240，10min處理， 接觸角相對同一熱壓時間， 其他溫度處理，已經明顯增大。櫟木接觸角的增加接近直線在增長。240處理，接觸角比其他溫度處理的都要大。220，15min以后也有較明顯的增大。水曲柳在熱壓時間為10min 時各溫度處理下的接觸角基本一致， 15min 以