1.烫蜡技术开发课题支撑
(1)国家自然科学基金项目，艾克西德-东北林业大学申报的课题“木材用新型合成蜡的制备与界面结合调控及烫蜡品质研究，项目批准号：31770592”。
(2)黑龙江省技术开发推广项目：东北林业大学与艾克西德企业合作研究的“天然和合成蜡制备与家具烫蜡技术推广应用研究”。
2.技术目标
(1)解决木质材料装饰的环保问题
随着现代木材工业的发展，木质材料如家具、木地板、木建筑和室内木质材料等表面装饰方法大多采用现代工业产物-溶剂型油漆，溶剂型油漆含有大量苯和醛类等有机化合物，其挥发物能致人中毒甚至演变癌症，排放到空气中的有机化合物会生成许多活性物质或酸性物质，对人类的健康带来严重威胁。随着人们物质生活的改善，对生活环境的要求逐渐提高，开始追求自然、环保的生活环境，对室内的常规家具、仿古家具、现代家具、木地板、木建筑和室内木质材料表面装饰要求更高。绿色环保同时凸显木材天然纹理和色泽的装饰新材料受到越来越多的关注。烫蜡木质材料具有环保作用，木质材料表面烫蜡处理能够在木材表面形成透明的保护膜，凸显了木材自身的天然纹理，且蜡的成分中不含有害物质，对人体健康几乎没有影响，在一定程度上解决了木质装饰材料的环保问题。
(2)传承传统烫蜡装饰技术
我国天然蜡(蜂蜡/川蜡)烫蜡木材装饰技艺已具有2000多年历史，到明清时期达到了应用的顶峰，主要应用在高档木制家具和重要的木建筑中，装饰效果远远好于当时俗称的“大漆”装饰，到了清末逐步走向衰落，这主要是由于天然蜡产量低、成本高、配方失传和烫蜡技艺传承遗失等原因，尽管现在一些企业沿用天然蜡烫蜡装饰技艺，但是烫蜡装饰质量和效果难以保证，测试的不同批次的烫蜡木材质量差异大，使仿古家具、木地板、木建筑、室内木质材料烫蜡装饰难以满足国内外市场需要。通过对古家具进行检测，采用正交方法论证其天然蜡的配比，并对传统烫蜡技术进行优化，提高烫蜡装饰质量，使之能够适应市场需要。
(3)研发新型合成蜡
中国是石蜡最大的生产国，由于原料成本低、产量大，经过改性的石蜡被广泛地应用在食品包装等领域，目前人们开始研究以石蜡改性应用在高档家具烫蜡装饰中，但是以石蜡为主要原料制备的改性蜡或者是所谓的合成蜡存在诸多问题，主要是改性或合成蜡性能不稳定(特别是柔韧性、附着力)、产品性能差异大、改性或合成方法控制难等因素，同时在使用中烫蜡温度控制难等，也阻碍了石蜡在烫蜡木材装饰领域的应用。因此，通过对石蜡进行改性，与通过改性处理的聚乙烯蜡高温加热混合，研发具有高性能、高稳定性的新型合成蜡对我国烫蜡技艺相关基础研究的发展以及继承和传承民族文化 和技术、提高家具的装饰质量和效果具有重要的指导意义，对于我国石蜡相关产业的创新升级具有重要的现实意义和经济价值。
(4)建立天然蜡和合成蜡烫蜡性能品质评定体系
开展天然蜡(蜂蜡/川蜡)特性、主要化学成分定性与定量、配比关系及烫蜡木材的微结构表/界面研究，为合成蜡的研究提供理论依据，制备出适合烫蜡木材的高性能、高稳定性新型合成蜡，研究新型合成蜡与木材组分和结构的结合机制以及保护效果，提出优化的合成蜡烫蜡木材装饰技术，测定并分析烫蜡木材表面视觉和触觉性能，并建立合成蜡烫蜡性能评定模型及品质评定体系，将为传承和发扬我国传统的木质家具烫蜡装饰技术以及实现低碳环保的木材改良修饰提供理论支撑和科学利用依据，为木材表面烫蜡装饰技术的推广和应用提供完善的品质评价体系。
3.技术简介
测定古家具和古建筑(非破坏项目的测定)以及仿古家具等企业生产的天然蜡(蜂蜡/川蜡)烫蜡木材，结合正交实验方法验证测定的天然蜡(蜂蜡/川蜡)配比结果，为合成蜡制备提供相应的性能指标。通过分别对试材进行水热预处理，以红酸枝、榆木、水曲柳、云杉和冷杉五种木材为研究试材，进行烫蜡处理，未处理试材表面如图1所示，烫蜡木材表面如图2所示。确定不同的处理时间和温度以及高温熔蜡和烫蜡温度对木材的影响作用，测定和分析天然蜡和合成蜡与木材的附着力、耐磨性、耐冷热性等性能指标，分析和比较天然蜡和合成蜡烫蜡木材前后的木材材色、表面光泽度和纹理凸显度测定并进行定量分析，利用色度学参数和纹理特征参数定量方法以及数字图像处理技术，揭示烫蜡木材后的视觉特性，对天然蜡、合成蜡烫蜡木材指标比较以及烫蜡木材性能品质评定研究，从而建立适合企业生产的新型合成蜡烫蜡制品的研发体系，制定适合烫蜡产品推广应用研究的生产技术要求和技术规程，提出优化的烫蜡制品的优化工艺、技术要求和技术规程。
4.技术内容
(1)天然蜡配比优化技术
①天然蜡
蜂蜡，又称黄蜡、蜜蜡，颜色为黄色，由工蜂腹部的蜡腺分泌出来的一种脂肪性物质，主要成分可分为4大类，即酯类、游离酸类、游离醇类和烃类。蜂蜡熔点为62~67℃，硬度小，有光泽，具有良好的防水性。蜂蜡通常被用于医药行业、化妆品行业、食品行业等领域。
虫蜡，又称为川蜡、白蜡，颜色为白色或类白色，由白蜡虫在白蜡树上或其他种树枝上分泌的蜡精制而成。主要成分为酯类混合物、游离脂肪酸、树脂等。虫蜡熔点为82.9℃，是动物蜡中熔点最高的蜡，密度小，硬度较蜂蜡大，且具有脆性。
②天然蜡配比优化方法
以天然蜡(川蜡、蜂蜡)以及环保助剂为主要研究对象，对天然蜡配比进行优化研究，通过多因素正交试验，采用傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、透射电镜等方法测定并分析天然蜡烫蜡木材微表结构界面，表面装饰性能相关指标，优化出适合木材烫蜡技术的天然蜡的配比方案，为合成蜡制备提供相应的性能指标。
(2)环境友好型合成蜡的制备技术
①合成蜡的原材料
石蜡，为白色的蜡状固体，主要从石油中提炼加工得出的，主要成分为直链烷烃，具有晶体结构，无臭无味，没有毒性，熔点为60~85℃，化学活性较低，不溶于水、酸、碱，可溶于有机溶剂及松节油中，通常被作为生活用品、医疗、工业等方面的原料。
聚乙烯蜡，为相对分子质量为500~5000低分子量的聚乙烯，其呈颗粒状、白色粉末、块状以及乳白色蜡状，通常又乙烯聚合制得，或者由低密度的高分子量聚乙烯裂解制得。聚乙烯蜡熔点较高，为100~110℃，耐热性、耐寒性、耐磨性和耐化学药品性能都较好，可作为多种热塑性树脂的浓色母料分散剂，可作颜料的载体，可改进油漆、油墨的耐磨性等，应用范围广泛。
②合成蜡的制备方法
以石蜡、聚乙烯蜡为主要原料，分别对石蜡、聚乙烯蜡、进行接枝改性，以马来酸酐、甲基丙烯酸等单体为接枝单体，过氧化苯甲酰为引发剂，在氮气环境下的二甲苯溶液中进行反应，控制反应时间、温度等条件制备改性石蜡和改性聚乙烯蜡，然后进行抽滤，制备过程如图5所示，制得改性石蜡和改性聚乙烯蜡，如图6所示。采用傅里叶红外光谱仪测定改性蜡的官能团变化，通过滴定法测定改性蜡的接枝率。
石蜡经过接枝改性引入-COOH极性基团等，和经改性后的聚乙烯蜡在加热条件下共混，通过添加改良剂融入共混物中制备合成蜡替代蜂蜡/川蜡，合成蜡制备过程如图7a所示，改性石蜡和改性聚乙烯蜡共同制备的合成蜡如7b所示。引发剂、单体用量、反应温度、反应时间等因素均影响合成蜡的性质，检测分析合成蜡与木材界面微结构表/界面的化学结构、分子结构、活性官能团、木材结晶度变化、木材表面的自由基、木材组分变化和微观结构等方面，以及木材表面装饰性能指标，优化出合成蜡烫蜡技术。
(3)木材预处理技术
①预处理方法
对木材进行水热处理，即以水作为溶剂，将木材浸入其中，加热到一定的温度对木材进行高温处理，可以脱除木材中部分侵填体，使木材内纹孔、导管疏通，提高木材的渗透性。而且利用水作为增塑剂使得木材细胞壁撑大，加热促进水分子热运动，水分子为极性分子，在一定程度上增强了木材表面的羟基数量，增强了木材表面极性，有利于木材与蜡通过化学键进行结合，提高木材与蜡的结合强度。
②预处理方法对烫蜡木材装饰质量的影响
通过采用物理处理方法，对木材表面进行预处理，使木材表面与烫蜡在高温情况下产生界面反应，增加烫蜡木材界面结合强度，使得木材表面极性分子团占比增加，木材表面容易与极性合成蜡结合。利用合成蜡与天然蜡对经过预处理的试材进行烫蜡处理，测定并分析木材预处理方式、方法和处理参数，高温熔蜡、烫蜡温度和烫蜡时间等因素对烫蜡木材品质的影响，测定并分析蜡与木材微结构表/界面活性官能团、化学性质、分子结构和木材组分、表面润湿性、自由能和蜡表面张力等，揭示木材与天然蜡、合成蜡表/界面结合机理，提出优化的合成蜡烫蜡木材装饰技术。
(4)烫蜡制品品质评定技术
检测和分析天然蜡和合成蜡与木材界面的附着力、耐磨性、耐冷热性、表面润湿性、硬度、耐光性、耐久性等表面性能，以及烫蜡木材表面视觉物理量、触觉物理量，从而评价蜡与木材的表面装饰性能。
检测和分析天然蜡和合成蜡的挥发性有机化合物(VOC)释放指标，参考相关标准评价烫蜡木材的环保性能。
采用数字图像处理技术对天然蜡和合成蜡烫蜡木材表面的纹理凸显性等指标进行测定和分析，比较评价烫蜡木材表面纹理凸显性，建立天然蜡与合成蜡烫蜡性能评定体系。
5.技术方法和路线
(1)技术方法
(2)技术路线
6.技术应用
(1)建立适合企业的天然蜡和合成蜡的生产工艺
传统的烫蜡装饰技艺生产工艺以手工制作为主，不同的生产企业蜡的配比不同，且受到地区、气候、木材种类等的影响，导致蜡配比各不相同，蜡的生产工艺完全取决于经验丰富的工人，缺乏技术标准和规范。同时在进行研究时，天然蜡和合成蜡的配比研究和检测均在实验室条件下进行，受到实验室规模和条件所限制所采用的材料的规格和用量较小，所以在进行企业大规模生产时，实验室的蜡的试验条件并不能完全适用于企业生产。在实际生产中，必须根据企业实际情况对生产工艺进行调整，从而使天然蜡和合成蜡的生产工艺适应于企业的大规模生产。
(2)制定烫蜡生产技术要求和技术规程
市场上关于烫蜡制品生产企业规模较小，主要以传统的小作坊为主，在进行制蜡和烫蜡过程中通常根据工作经验进行烫蜡，对于具体的生产参数和技术要求并不清楚，导致烫蜡装饰质量参差不齐。在企业生产中对天然蜡和合成蜡的融蜡温度、木材处理方式、烫蜡时间、烫蜡温度等因素进行定量化，制定对应的相关技术要求，并对流程工艺和注意事项进行规定说明，从而制定具体的生产技术要求和技术规程，使企业生产流程顺畅，严格控制生产质量。
(3)烫蜡制品品质评定体系的应用
从事烫蜡技术的企业规模较小，木质材料表面烫蜡装饰质量参差不齐，差距较大，且木质家具、地板、建筑和室内木质材料烫蜡装饰技术和装饰质量评定未见更多定性和定量化的标准进行约束。将烫蜡制品品质评定体系制技术应用于企业中，制定适应企业生产的烫蜡制品评定模型和体系对生产的烫蜡制品的表面装饰性能、挥发性气体释放以及表面纹理凸显性等指标进行评定，可对制品品质进行分级处理，全面评价制品品质，排除劣质产品，保证烫蜡制品的质量。在实际使用过程中，还需对多种木材进行试验，进一步补充和完善评价体系，做到与时俱进。
(4)制品开发与推广应用
艾克西德企业已申请烫蜡技术相关的实用新型专利和发明专利多项，对企业烫蜡制品的研发和推广提供了较多的技术支持。烫蜡技术用途广泛，可应用于木质家具、木质装饰材料、木质工艺品等多个方面，通过对木质材料市场进行深入调研，全面掌握市场信息，并确定明确的烫蜡制品市场定位和目标客户群体。在制品方面，以环保性和天然性为核心，对制品的形式和造型进行创造性的开发设计和生产制造，建立适合企业生产的新型合成蜡烫蜡制品的研发体系，制定适合烫蜡产品推广应用研究的生产技术要求和技术规程，提出优化的烫蜡制品的优化工艺、技术要求和技术规程。根据产品特点制定相应的推广方案从而进行市场推广。
Research & Development on Melted Wax Surface Coating Technology
1.Support of project work on melted wax surface coating technology
(1) Project Approval no. 31770592 on the subject “Wood preparation with new synthetic wax and research on surface bonding control and quality of melted wax surface coating” in cooperation between National Natural Science Foundation of China and Northeast Forestry University.
(2) Publicized project by Heilongjiang Province Technology Development: "Research on the preparation of natural and synthetic wax and the promotion and application of melted wax surface coating technology for furniture" in joint cooperation between Northeast Forestry University and Beijing Exceed Corporation.
2.Technological Purpose:
(1) To solve environmental protection issue due to decoration with the use of wood materials
Wood materials with surface coating of melted wax has an environmental protection function. The melted wax treatment on the surface of the wood material can form a transparent protective film on the wood surface, making the natural texture of the wood itself look prominent. Wax ingredients do not contain harmful substances which almost causes no harm to human’s health. To a certain extent, it solves the environmental protection problem of the wood decorative materials.
(2) From the inheritance of traditional wax decoration technology to the optimization of natural wax
China's natural wax (beeswax / Chinese wax) and melted wax surface coating technology for wood decoration have a history of more than 2000 years. Through the examination of ancient furniture and with the use of orthogonal method to substantiate the proportion of natural wax, the traditional melted wax surface coating technology is optimized to improve the wax decoration quality sufficient to meet the market demand.
(3) Research on new synthetic wax
As main raw materials, paraffin wax and polyethylene wax are put into grafting modification process. Maleic anhydride and Meth acrylic Acid (MAA) and others are applied as grafting monomers. Benzoyl Peroxide is the initiator. The chemical reaction is carried out in xylene solution under nitrogen environment, mixed with the modified polyethylene wax by means of heating with high temperature. A new type of wax with high performance and high stability is developed which is of great significance to the development of basic research on China's melted wax surface coating technology, the inheritance of national culture and technology, along with the improvement of furniture’s decoration quality and effectiveness.
(4) Establishment of system on performance and qualitative evaluation of natural wax and synthetic wax
This section studies the combination mechanism and protection effects of new synthetic wax and wood components and structure, advancing the technology of optimized wood decoration by means of synthetic wax and melted wax surface coating. It also measures and analyzes the visual and tactile performace of the surface of wax-treated wood, and establish the system on performance and qualitative evaluation of natural wax and synthetic wax.
3.Improvement of working technique
Through the physical treatment method, the wood surface is pretreated under high temperature to cause reaction between the wood surface and melted wax. It increases the bonding strength of the wax-treated wood surface, increases the proportion of the polar molecular groups on the wood surface which is therefore easy to bond with the polar synthetic wax. The optimized decoration technology by means of melted wax has therefore advanced.
