一种量化家具用材老化程度的方法与流程

本发明涉及古旧家具修复与保护技术领域，具体涉及一种量化木材的老化程度的方法。

背景技术：

古旧家具承载着大量艺术、历史、民俗、文化等价值，是祖先留下的智慧和艺术的结晶，是民族的瑰宝。近年来随着国家对文物保护工作的重视与支持，古旧家具的修复与保护事业初具规模。在古旧家具修复过程中，经常会遇到零部件缺失、结构件损伤等情况，其修复准则“以旧修旧”要求使用的材料与工艺尽量接近古旧家具的原始状态。为达到这种效果常用古建筑或其他家具残件的同类木材进行补缺。但是古旧木材本就为稀缺资源，同类同年代的木材更不容易寻找。近年来新木做旧工艺广泛用于仿古家具制作中，通常对木材采用刷颜料、涂蜡、酸腐蚀等方法进行，而且这种做旧方法仅限于达到做旧的视觉效果。如果可以量化木材老化程度，建立不同木材的老化模型，然后参照已有的老家具木材使用新木材“制作”修复材料，则可以真正达到“以旧修旧”的程度，对未来古旧家具的修复有着重要意义。

技术实现要素：

本发明涉及一种人工加速老化模拟自然老化的方法，还涉及一种量化木材老化程度的方法，这种方法可通过检测古旧家具木材老化程度，修复损坏构件，为后续的古旧家具的保护创造条件。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种量化家具用材老化程度的方法，其特征在于：包括如下步骤：

1、对家具1采用自然老化（i）进行模拟自然老化，并采集光照强度、温度与湿度信息；

2、对家具2进行自然老化（ii）进行模拟自然老化，并采集光照强度、温度与湿度信息；

3、对家具3进行人工老化，并采集光照强度、温度与湿度信息；；

4、建立老化模型，据此估算家具的老化程度。

优选地，所述自然老化（i）在反射光条件下进行；

优选地，所述自然老化（ii）在玻璃过滤光照条件下进行；

优选地，所述自然老化（i）的实验温度为20-25℃，空气相对湿度55±5%；自然老化（ii）的实验温度为20-25℃，空气相对湿度55±5%；

优选地，所述自然老化（i）的测试时间为60个月，所述自然老化（ii）的测试时间为24-26个月；

优选地，所述自然老化（i）采用水平放置的径向板，不接受太阳光的直接照射，接受太阳光的漫反射；

优选地，所述自然老化（ii）的玻璃窗过滤阳光为波长290nm以下的光照；

优选地，所述自然老化（ii）的光源与家具之间呈斜角，所述斜角优选45°（参见说明书附图1）。

优选地，所述人工老化在feutronfks400型环境气候室中进行(参见说明书附图2)，实验温度为40℃，空气相对湿度55±5％；

优选地，所述人工老化在玻璃过滤紫外线照射条件下进行；

优选地，所述紫外光源优选紫外线aspot400a型(参见说明书附图3)；

优选地，玻璃选用h2过滤玻璃；

优选地，所述建立老化模型包括颜色分析、傅里叶红外光谱图分析，并根据分析结果建立模型；

所属颜色分析采用cielab系统进行；

优选地，在家具木材试件距边缘0-4cm位置取2-4点为圆心，(取点位置可参见说明书附图4)，对直径为5-10mm区域分别进行测量，并取平均值，记录每个样本的cielab颜色坐标和老化时间δt，对颜色坐标值的变化：亮度(δl*)、红绿色值(δa*)、黄蓝色值(δb*)及总体色差(δe)进行计算，获取老花时间δt和色差δe的关系；所述计算方式为：

δl^*＝l^*i-l^*0(1.1)

δa^*＝a^*i-a0^*(1.2)

δb^*＝b^*i-b0^*(1.3)

其中下标“i”为老化后的测量次数，其中未老化时记为“0”；

优选地，在家具木材试件距边缘2cm位置取4点为圆心，对直径为8mm区域分别进行测量；

所述傅里叶红外光谱图分析具体为获取样本的傅里叶红外光谱图，并建立老化时间δt与吸收峰面积δa的关系；

所述老化模型的建立分别以材料的老化程度(δe与δa)为纵轴，时间(δt)为横轴建立模型，并计算加速老化因子i(参见说明书附图5)；

所述加速老化因子i即为同等老化程度时所用时间的比值(t人工老化：t自然老化)，所述t自然老化为家具的自然老化时间，所述t人工老化为家具的人工老化时间。

有益效果：

（1）本发明揭示了木材的光老化机理，并据此采用合适的方法定量化表征木材的老化程度；

（2）本发明通过人工加速老化模拟自然老化的方法，建立家具的老化模型，实现定量化地评估家具的老化程度，检测古旧家具木材老化程度，修复损坏构件，为后续的古旧家具的保护创造条件；

（3）本发明选择颜色分析和红外光谱分析标定木材的老化程度。家具产生颜色变化的主要原因之一是木材表面木质素成分的光氧化和降解，及木材某些抽提物诱发变色。所以木材颜色的变化可以较为准确地评价木材老化程度。此外，木材光老化会引起红外光谱图中各官能团对应吸收峰的变化，这些变化包括吸收峰的增强、减弱、平移、消失或新的吸收峰出现，因此，紫外峰面积也可以较为准确地评价木材老化程度。并且，单一的表征方式往往存在偏差，二者从不同的角度表征家具老化程度，具有相辅相成的作用。

附图说明

图1为自然老化（ii）实验；

图2为feutronfks400型环境气候室；

图3为紫外线老化试验箱示意图；

图4为试件测量位置；

图5为两种老化色差和时间的关系与计算取值；

图6为自然老化（i）实验中色差（δe）与老化时间（t）关系模型；

图7为自然老化（ii）实验中色差（δe）与老化时间（t）关系模型；

图8为人工老化实验中色差（δe）与老化时间（t）关系模型。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明做更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体实施例。

实施例1:核桃木的老化模型建立方法，包括如下步骤：

(1)提供一批欧洲核桃木木板，切割为90*120*10mm的径向板90块。在北纬43.47°分别放置在三个环境中（每种环境30块），条件如下：a实验室条件下：20—25℃，55±5%，不接受太阳光的直接照射，只接受太阳光的漫反射，测试时间为60个月，每30天测量一次；b将试件放置在阳光可直射的玻璃窗的室内与垂直方向成45°角，温度为室温20—25℃，相对湿度为55±5%，测试时间为36个月，每15天测量一次；c通过紫外线灯模拟太阳光照，在40℃相对湿度55%的环境中进行290nm—600nm的紫外线照射，每3个小时测量一次，总计216个小时。每次测量时需要采集光照度、温度、湿度信息、木材颜色数据信息及傅里叶红外光谱图。

欧洲核桃木老化实验前的颜色为（l=56.75，a=6.57,b=13.03）,每次老化后进行颜色参数的采集并计算出色差δe，见下表1。

表1

建立三种实验环境中色差与老化时间的老化关系模型，其中图6为自然老化（i），图7为自然老化（ii），图8为人工老化。

通过图6,7和8的数据建立的趋势曲线拟合的函数见表2.由于木材光老化过程中颜色的变化主要是因为木质素的降解和抽提物的氧化，其中抽屉的光氧化发生光老化的前期，所以拟合的函数不适用短期的老化试验。取颜色变化∆e的值为5~15个单位，计算三种老化所需的时间，并且按公式i=t人工老化/t自然老化计算光老化因子，其数值随颜色的增加而增加。老化因子的数值见表3.从表中可以看出人工老化所用的氙灯（xenonlamp）适合模拟有太阳光照射条件下的室内环境，加速老化因子在30-35倍。

表2

表3