孫麗麗，王立娟

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué) 設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150028；2.東北林業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱 150040)

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化學(xué)鍍銅木質(zhì)復(fù)合材料視覺環(huán)境學(xué)特性研究

孫麗麗1，王立娟2*

(1.哈爾濱商業(yè)大學(xué) 設(shè)計(jì)藝術(shù)學(xué)院，哈爾濱 150028；2.東北林業(yè)大學(xué) 材料科學(xué)與工程學(xué)院，哈爾濱 150040)

摘要：研究化學(xué)鍍銅木質(zhì)復(fù)合材料的視覺環(huán)境學(xué)特性，為材料的實(shí)際應(yīng)用提供參考與指導(dǎo)。以分光色度儀、數(shù)字光澤度計(jì)對樺木、水曲柳化學(xué)鍍銅單板涂飾前后的顏色和光澤度進(jìn)行測量。單板顏色在孟塞爾色系統(tǒng)中標(biāo)注分別為9.8R6.9/10.6和9.8R7.1/10.1，單板光澤度參數(shù)GL、GT分別為7.75%、5.21%和6.15%、3.38%。鍍銅單板表面顏色為明度與飽和度均較高的橙紅色，涂飾后顏色偏向紅色且較為深暗，可以引起溫暖、豪華和明快等視覺心理感覺；鍍銅使單板表面光澤度有所提高，涂飾后光澤度降低，給人增加穩(wěn)定和平靜等視覺心理感覺。

關(guān)鍵詞：木材化學(xué)鍍銅；顏色；光澤度

0引言

木材是構(gòu)成室內(nèi)環(huán)境的主要材料之一，以化學(xué)鍍銅法制備木質(zhì)基電磁屏蔽材料，在保持木材優(yōu)異特性的同時(shí)，又具有金屬銅的顏色與光澤[1-2]，在需要靜電防護(hù)和電磁屏蔽的室內(nèi)空間具有較高的推廣和應(yīng)用價(jià)值，是一種具有功能性和裝飾性的新型復(fù)合材料。

顏色與光澤度與人對視覺環(huán)境的舒適程度密切相關(guān)，是構(gòu)成材料視覺環(huán)境學(xué)特性的兩大要素，本文以乙醛酸為還原劑所得化學(xué)鍍銅單板為試件[3-4]，且電磁屏蔽效能能夠滿足民用及一般軍用領(lǐng)域的要求。通過對涂飾前后鍍銅單板表面視覺物理量的測量與對比分析，為化學(xué)鍍木質(zhì)復(fù)合材料的實(shí)際應(yīng)用提供依據(jù)，為材料的加工、設(shè)計(jì)提供指導(dǎo)與參考，并有利于提高材料的附加值。

1測量方法

1.1色度值測量

采用手持式分光色度儀，每塊試件正反兩面各取4點(diǎn)，每點(diǎn)測量2次，取同種條件下多個(gè)試件平均值，測得涂飾前后鍍層的色度值(1976CIEL*a*b*色空間中L*值、a*值、b*值)，并以公式計(jì)算Ag*、C*，孟塞爾表色系統(tǒng)可以直接得到顏色三屬性測量值，但色調(diào)值需通過公式將L*a*b*表色系統(tǒng)的測量值向孟塞爾表色系統(tǒng)(HVC)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，即C*指顏色的飽和度，表示為：C*=(a*2+b*2)1/2，Ag*為色調(diào)角，公式為Ag*=arctan(b*/a*)[5-7]。

1.2光澤度值測量

在60°鏡面反射條件下，以數(shù)字型光澤度計(jì)進(jìn)行測量。光澤度是反映物體表面對光線反射能力的強(qiáng)弱，并以反射光強(qiáng)度與入射光強(qiáng)度的比值來表示，公式為：

G=100×P/P0。

式中：P表示物體的反射率；P0表示標(biāo)準(zhǔn)板的反射率。

木材表面光澤度值包括與木材紋理方向平行的光澤度值(GL)、與木材紋理方向垂直的光澤度值(GT)和GB(GB=GL/GT)，即二者比值，這是由木材紋理的特殊性決定的，因化學(xué)鍍使木材表面保留了固有的紋理，鍍層光澤度測量依然采用這三個(gè)指標(biāo)。

2結(jié)果與分析

2.1材料表面色度值

化學(xué)鍍銅單板表面色度參數(shù)變化如圖1所示，在CIEL*a*b*色空間中，兩種木材單板施鍍前后a*值均有較大幅度提高，說明紅色的成分增加顯著；L*值的變化結(jié)果顯示樺木素材單板明度較高，淺黃色單板鍍銅后顏色變?yōu)榧t色，明度降低；而明度較低的水曲柳素材單板在鍍銅后與樺木相反，明度得到提高；兩單板b*值在施鍍前后變化較小，表明黃色成分所受影響較小。Ag*值的對比顯示施鍍前后色調(diào)角改變較為明顯。色飽和度C*與a*、b*有正相關(guān)趨勢，a*、b*值的提高，相應(yīng)材料的色飽和度較之素材越高，視覺上鍍銅后單板顏色較素材更為鮮艷飽滿，由圖可知，引起此變化與a*值的顯著提高關(guān)系最為密切。

圖1　單板化學(xué)鍍銅前后色度參數(shù)對比Fig.1 Comparison of the color parameters of un-plated and plated veneers

由表1可知，在孟塞爾色系統(tǒng)中的標(biāo)注值顯示樺木素材單板的H值(色調(diào)標(biāo)號)位于YR(黃紅)與Y(黃色)區(qū)接近的位置，顏色呈現(xiàn)較為明亮的淺黃色；水曲柳素材單板標(biāo)注值表明其色調(diào)區(qū)域標(biāo)號與樺木相同，但比樺木更接近Y區(qū)，因此在色相上比樺木更傾向于橙色；水曲柳素材的明度值與純度值均略低于樺木，因此顏色上樺木更顯鮮亮。樺木、水曲柳鍍銅后單板的色調(diào)標(biāo)號表明二者色相均位于紅色區(qū)且接近橙色區(qū)，且為飽和度較高的紅色，且水曲柳鍍銅單板較之樺木更為明亮，經(jīng)化學(xué)鍍銅的單板表面，在基本保持素材紋理的基礎(chǔ)上改變?yōu)榻饘巽~的顏色。

表1　單板化學(xué)鍍銅及涂飾前后孟塞爾色系統(tǒng)標(biāo)注值Tab.1 Munsell color parameters of plated veneers and before and after coating

表2　單板化學(xué)鍍銅及涂飾前后光澤度測量值Tab.2 Glossiness parameters of plated veneers and before and after coating

2.2材料表面光澤度值

光澤度測量值見表2，樺木、水曲柳素材單板光澤度值較低，GL值均大于GT值，GB>1，表明與木材紋理方向平行的光澤度均大于與其方向垂直的光澤度；如圖2所示，施鍍前后單板光澤度差值△GL、△GT均為正值，表明樺木、水曲柳表面光澤度在化學(xué)鍍銅后均得到提高，△GB>1，即平行紋理光澤度提高幅度大于垂直紋理，且由于受表面紋理的影響，水曲柳較之樺木更加顯著。

圖2　單板化學(xué)鍍銅及涂飾前后光澤度差值對比Fig.2 Comparison of the glossiness difference of plated veneers and before and after coating

單板表面的光澤度受其結(jié)構(gòu)的影響，切削后的木材表面由無數(shù)個(gè)微小的細(xì)胞腔構(gòu)成，細(xì)胞腔內(nèi)壁的光滑度、腔內(nèi)物及入射光方向等都會對光線的折射、反射產(chǎn)生影響[8]，當(dāng)光線沿著與木材紋理方向平行而射入時(shí)，一部分光線會從剖切形成凹痕的細(xì)胞壁表面直接折射，另一部分則順著細(xì)胞長軸方向從細(xì)胞內(nèi)折射，反射光散射程度較小，鏡面反射率較高；反之，當(dāng)光線沿著與木材紋理方向平行而射入時(shí)，部分光線受細(xì)胞內(nèi)壁的阻擋，反射光散射程度較大，鏡面反射率較低，因此，平行于紋理方向的光澤度大于垂直于紋理方向的光澤度[9-10]。經(jīng)化學(xué)鍍處理的木材單板表面紋理清晰可見，且改變?yōu)榻饘巽~的顏色，具有獨(dú)特的金屬光澤。

2.3涂飾前后視覺物理量分析

涂飾可以起到保護(hù)鍍層的作用，涂飾選擇硝基漆，室內(nèi)自然晾干，放置7日后進(jìn)行電磁屏蔽效能、視覺物理量等測量，鍍銅單板涂飾前后的顏色差值如圖3所示，兩種化學(xué)鍍銅單板涂飾前后顏色明度差△L*均為數(shù)值較大的負(fù)值，涂飾使鍍銅單板較涂飾前產(chǎn)生大幅度變暗，△a*值表示顏色中紅色的成分發(fā)生小幅變化?！鱞*為負(fù)值，說明顏色中藍(lán)色成分增加而黃色成分減少。△C*值顯示顏色較之前暗濁，色調(diào)角Ag*也為負(fù)值，表明由于色調(diào)角的減小，顏色產(chǎn)生了偏向紅色的趨勢?！鱁*值>12，色差變化較大，達(dá)到易被識別的程度。見表1中涂飾后顏色在孟塞爾色系統(tǒng)標(biāo)號值表明在色相環(huán)上的位置已偏移向紅色中心區(qū)，且仍與橙色區(qū)保持較近距離，結(jié)合V值和C值可知，涂飾后鍍層表面呈現(xiàn)較為深暗的橙紅色，其結(jié)果與目測視覺感覺一致。由此可知，涂飾使單板表面顏色明度降低較大，色調(diào)也略有改變。化學(xué)鍍銅單板涂飾前后光澤度測量值見表2，涂飾后樺木、水曲柳的GB值仍然大于1，但均有所降低，表明涂飾后鍍層表面依然保持木材獨(dú)特的光反射特性，但程度略有所減弱；從圖2可知，鍍銅單板涂飾前后的光澤度參數(shù)△GL、△GT均為負(fù)值，表明涂飾后單板的光澤度降低，△GB值的變化表明GL的下降幅度始終大于GT的下降幅度，同時(shí)從涂飾前后△GB變化幅度不同可知，涂飾對鍍層的光澤度產(chǎn)生了一定的影響，其原因是涂飾過程會導(dǎo)致原有的表面結(jié)構(gòu)受到不同程度地破壞并重構(gòu)新的表面，從而影響了橫順紋理的光澤度比，導(dǎo)致鍍層對光反射程度的不同。

圖3　鍍銅單板涂飾前后顏色差值對比Fig.3 Comparison of the color difference of plated veneers before and after coating

2.4鍍銅單板的視覺心理特性

周圍環(huán)境所傳遞的信息及相關(guān)刺激均可以對人的視覺心理產(chǎn)生影響，材料的顏色、光澤度則是其中最主要的兩個(gè)因素，通過刺激人眼傳遞信息到大腦不同的感受區(qū)域內(nèi)，從而使人產(chǎn)生不同的心理反應(yīng)。主觀評價(jià)法指用一些心理量詞直接評價(jià)主體對外界刺激產(chǎn)生的直覺量，木質(zhì)材料對視覺心理量影響的視覺環(huán)境學(xué)評價(jià)通常采用SD法[11-12]，經(jīng)測試結(jié)果顯示：紅綠色品指數(shù)a*、黃藍(lán)色品指數(shù)b*、色飽和度C*均與“溫暖感”心理感量均呈一定正相關(guān)趨勢，即a*、b*值越高，顏色越偏紅、黃色，顏色純度也隨之提高，給人的“溫暖感”越強(qiáng)，“豪華”、“富貴”等心理量感隨之增強(qiáng)；b*與“明快”、“華麗”“漂亮”等心理感量呈正相關(guān)趨勢，即黃色成分增多，“明快感”增加；“溫暖感”與L*呈負(fù)相關(guān)，當(dāng)明度降低，“溫暖感”則有上升的趨勢；L*與光澤度GL、GT表達(dá)極為相近的物理意義，與三者呈正顯著相關(guān)的是“明快感”“現(xiàn)代感”，隨明度、光澤度提高，其程度大幅度提升，鍍銅后的木材表面可以使人產(chǎn)生“溫暖感”、“豪華感”、“明快感”。

通常光滑的金屬材料表面具有較高的反射率，使人感覺刺眼、極易產(chǎn)生視覺疲勞感。鍍銅木材表面光澤度與素材相比有所提高，具有金屬銅的光澤感，但由于保留了木材多孔及獨(dú)特的紋理，且在不同方向呈現(xiàn)出的光澤和顏色略顯差異，這種表面特征不會產(chǎn)生刺激性的反射光線，使人視覺感覺舒適。涂飾后鍍銅單板視覺物理量變化最顯著的應(yīng)為明度的降低，其次紅綠、黃藍(lán)色品指數(shù)的改變，隨之色飽和度有所降低，涂飾后鍍銅單板變?yōu)樯畎档某燃t色。飽和度低、明度低的紅色除了給人“溫暖感”，也會產(chǎn)生“穩(wěn)重感”、“深沉感”等心理感受。由于涂飾后各色品指數(shù)的變化均不顯著，因此，視覺心理感覺不會產(chǎn)生較大改變，涂飾后表面光反射各向異性程度略有減弱，鍍層光澤度降低，此種表面特性的材料應(yīng)用于室內(nèi)環(huán)境中會使“穩(wěn)定感”、“平靜感”等視覺心理感覺隨之增加。

3結(jié)論

木材化學(xué)鍍銅使材料表面改變?yōu)榻饘巽~的顏色且保持著原有的紋理特征，樺木、水曲柳鍍銅單板顏色在孟塞爾色系統(tǒng)中標(biāo)注值為明度、飽和度均較高的橙紅色，涂飾后顏色則較之前偏向紅色且較為深暗；化學(xué)鍍銅使之較素材相比光澤度有所提高，涂飾后鍍層光澤度降低；鍍銅木材表面給人“溫暖感”、“豪華感”、“明快感”等視覺心理感覺，材料表面仍然具有木材獨(dú)特的光學(xué)特性，使人視覺感覺舒適；經(jīng)涂飾后提高“厚重感”、“深沉感”及“穩(wěn)靜感”等視覺心理感覺。

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收稿日期：2016-01-19

基金項(xiàng)目：國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)(201304502)；哈爾濱商業(yè)大學(xué)博士科研啟動項(xiàng)目(14LG10)

第一作者簡介：孫麗麗，博士，講師。研究方向：木質(zhì)復(fù)合材料、室內(nèi)裝飾材料。 *通信作者：王立娟，博士，教授。研究方向：生物質(zhì)復(fù)合材料。E-mail:donglinwlj@163.com

中圖分類號：TS 652

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

文章編號：1001-005X(2016)04-0037-04

Study on the Characteristics of Visual Environment of Wood-basedComposite Material from Electroless Copper Plating

Sun Lili1，Wang Lijuan2*

(1.College of Art and Design，Harbin University of Commerce，Harbin 150028；2.College of Material Science and Engineering，Northeast Forestry University，Harbin 150040)

Abstract：The characteristics of visual environment of wood-based composite materials were studied，which can provide reference and guidance for the application of the materials.The color and lustrousness of the birch and fraxinus mandschurica veneers before and after plated with copper layers were measured by spectrophotometer and digital gloss meter，respectively.The quantitative value of the plated veneers of birch and fraxinus mandschurica were 9.8R6.9/10.6 and 9.8R7.1/10.1 in Munsell color system.The GL and GT parameters in lustrousness measurement of the plated veneers are 7.75%，5.21% and 6.15%，3.38%，respectively.The electroless copper plated veneers showed salmon pink color with high lightness and saturation，and changed to slightly darker and red after coated，which could make people feel warm，gorgeousness and light-hearted.The surface gloss of the veneers was improved after copper plated and reduced after coated and it could make people feel stable and calm.

Keywords：wood electroless copper plating；color；lustrousness

引文格式：孫麗麗，王立娟.化學(xué)鍍銅木質(zhì)復(fù)合材料視覺環(huán)境學(xué)特性研究[J].森林工程，2016，32(4)：37-40.