CN101007414A - 一种天然薄木改色工艺 - Google Patents
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Abstract
一种天然薄木改色工艺，属于木材改色处理技术领域，包括以下工艺步骤：①在双氧水溶液中进行氧化处理，处理温度：80～98℃，浸渍时间：1～3h；②在相应的染料溶液中加入10～25g/L的笼状结构抗菌聚合物进行染色处理，在25～35℃下入染并保温25～35min，以0.5～1.5℃/min的升温速度升至50～70℃后保温25～35min；③步骤②保温后加入抗皱剂1418，抗皱剂用量：1～3g/L、处理温度：80～98℃、处理时间：1～3h。采用上述工艺进行着色加工，表面弯形拱高小、木皮平整，色泽均匀、具有防霉抗菌性能，且染液能循环利用，废液排放量得到明显减少，社会效益和经济效益显著提升。
Description
技术领域
本发明属于木材改色处理技术领域，具体涉及一种天然薄木的改色处理技术。
背景技术
改色薄木主要为解决大自然珍贵树种资源日益紧张、市场需求不断增加的矛盾，通过对普通薄木的改色，以满足市场需求，从而为木业行业走“资源节约型”之路提供借鉴作用。天然薄木在浸入染液并逐渐加热的条件下，纤维内部膨胀系数扩大，从而使木质纤维出现许多充满水的孔道，染料分子就是顺着这些孔道扩散到纤维内部组织结构较疏松的部分。进入纤维孔隙的染料相互聚集，并与纤维大分子形成氢键和范德华力的结合，这样，使染料在薄木切片上均匀着色。但是，一方面天然薄木以速生材为主要原来，由于其生长速度过快，应力分布不均，存在拉木现象，在改色处理过程中会造成薄木皱缩，而改色薄木主要应用于胶合板、家具的贴面，对薄木平整度具有严格要求，如薄木发皱，到贴面工序时，几成废材，因此拉木现象使薄木性能、外观质量和可利用范围受到严重影响；另外，木材是一种天然生长形成的有机物，除含有数量较多的纤维素、半纤维素和木素等主要成分外，还含有多种次要成分，即内含物。薄木由于内含物的存在，对后序加工利用有着很大的影响，一是使薄木表面润湿性差，渗透力低，造成薄木难以染透，色泽均匀性差；二是在改色过程中受内含物溢出影响，极易造成薄木表面和设备的污染，使得无法连续染色，染液得不到循环利用，改色设备需要每染一缸都得清洗一次，从而降低了生产工效；而且，薄木在生产过程和外运途中，受环境、气候影响，蓝变与发霉等现象较为突出，严重影响薄木的利用率。薄木的蓝变和发霉，通常是由微型真菌引起，薄木变为灰蓝色或灰黑色，严重时有黑点，菌丝渗透进入木材内部组织，在高温高潮条件下，蓝变和发霉特别严重，为防止薄木发生蓝变和霉变，曾采用对薄木喷洒防腐剂，但时效短且有毒性，影响操作人员的身体健康。
发明内容
本发明旨在提供一种在改色过程中同时进行内含物脱除、防蓝变、防霉变抗菌处理和抗皱处理的天然薄木改色工艺技术方案，以克服现有技术中存在的问题，改善改色薄木的综合质量。
所述的一种天然薄木改色工艺，其特征在于包括以下工艺步骤：
①内含物脱除处理：将待改色天然薄木在浓度为5～10g/L、PH值为10-11的双氧水溶液中进行氧化处理，处理温度：80～98℃，浸渍时间：1～3h；
②着色和抗菌处理：在相应的染料溶液中加入10～25g/L的笼状结构抗菌聚合物，对经步骤①处理的天然薄木进行染色处理，在25～35℃下入染并保温25～35min，以0.5～1.5℃/min的升温速度升至50～70℃后保温25～35min；
③抗皱处理：步骤②保温后加入抗皱剂1418、525或Gy3，抗皱剂用量：1～3g/L、处理温度：80～98℃、处理时间：1～3h。
所述的一种天然薄木改色工艺，其特征在于步骤①中双氧水溶液的浓度为：6～8g/L，处理温度：85～95℃，处理时间：2～3h；步骤②中笼状结构抗菌聚合物的添加量为15～20g/L，在28～32℃入染并保温25～35min、以0.8～1.2℃/min的升温速度升至55～65℃后保温25～35min；步骤③中抗皱剂用量：2～3g/L，处理温度95～98℃、处理时间2～3h。
所述的一种天然薄木改色工艺，其特征在于步骤①中双氧水溶液的浓度为：7g/L，PH值为10.5，处理温度：90℃，处理时间：2h；步骤②中笼状结构抗菌聚合物的添加量为20g/L，在30℃入染并保温30min、以1℃/min的升温速度升至60℃后保温30min；步骤③中抗皱剂用量：2g/L，处理温度98℃、处理时间2h。
所述的一种天然薄木改色工艺，其特征在于步骤①双氧水溶液中加入0.8～1.2g/L的水玻璃，采用NaOH调节双氧水溶液的PH值。
所述的一种天然薄木改色工艺，其特征在于所述的抗皱剂为抗皱剂1418。
所述的一种天然薄木改色工艺，其特征在于所述的笼状结构抗菌聚合物为ES-30。
采用上述的改色工艺对天然薄木进行着色加工，薄木表面弯形拱高小、木皮平整，色泽均匀，可有效提高薄木改色加工的合格率和产品质量，处理后产品既具有防霉抗菌性能，又不引起产品色泽改变，保证产品的性能和外观质量，处理薄木的日晒牢度性能和环保型天然薄木的含水率及游离甲醛含量度能达到相应标准的控制要求，同时因预先进行内含物脱除处理，使染液能循环利用，生产成本进一步降低，废液排放量得到明显减少，社会效益和经济效益显著提升。
附图说明
图1为黄色染料不同浓度得色量；
图2为红色染料不同浓度得色量；
图3为蓝色染料不同浓度得色量；
图4为染料在薄木上的反射光谱；
图5为红染料在薄木上的反射光谱；
图6为蓝染料在薄木上的反射光谱。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
一种天然薄木改色工艺，包括以下工艺步骤：
①内含物脱除处理：将待改色天然薄木在浓度为5～10g/L、PH值为10-11的双氧水溶液中进行氧化处理，处理温度：80～98℃，浸渍时间：1～3h；
②着色和抗菌处理：在相应的染料溶液中加入10～25g/L的笼状结构抗菌聚合物，对经步骤①处理的天然薄木进行染色处理，在25～35℃下入染并保温25～35min，以0.5～1.5℃/min的升温速度升至50～70℃后保温25～35min；
③抗皱处理：步骤②保温后加入抗皱剂1418、525或Gy3，抗皱剂用量：1～3g/L、处理温度：80～98℃、处理时间：1～3h。
上述步骤①的双氧水溶液中加入0.8～1.2g/L的水玻璃，采用NaOH调节双氧水溶液的PH值。
一种天然薄木改色工艺，第一优选方案为包括以下工艺步骤：
①内含物脱除处理：将待改色天然薄木在浓度为，6～8g/L、PH值为10-11的双氧水溶液中进行氧化处理，处理温度：85～95℃，处理时间：2～3h；
②着色和抗菌处理：在相应的染料溶液中加入15～20g/L的笼状结构抗菌聚合物，对经步骤①处理的天然薄木进行染色处理，在28～32℃入染并保温25～35min、以0.8～1.2℃/min的升温速度升至55～65℃后保温25～35min；
③抗皱处理：步骤②保温后加入抗皱剂1418、525或Gy3，抗皱剂用量：2～3g/L，处理温度95～98℃、处理时间2～3h。
上述步骤①的双氧水溶液中加入0.8～1.2g/L的水玻璃，采用NaOH调节双氧水溶液的PH值。
一种天然薄木改色工艺，第二优选方案为包括以下工艺步骤：
①内含物脱除处理：将待改色天然薄木在浓度为，7g/L、PH值为10.5的双氧水溶液中进行氧化处理，处理温度：90℃，处理时间：2h；
②着色和抗菌处理：在相应的染料溶液中加入20g/L的笼状结构抗菌聚合物ES-30，对经步骤①处理的天然薄木进行染色处理，在30℃入染并保温30min、以1℃/min的升温速度升至60℃后保温30min；
③抗皱处理：步骤②保温后加入抗皱剂1418，抗皱剂1418用量：2g/L，处理温度98℃、处理时间2h。
上述步骤①的双氧水溶液中加入0.8～1.2g/L的水玻璃，采用NaOH调节双氧水溶液的PH值。
具体试验例如下：
1.内含物脱除试验
木材的内含物中油性物质居多，因此，一般在碱性条件下，经高温处理，能够实现这一要求，以双氧水作为处理剂进行试验，以确定工艺条件：
①处理温度影响效果试验：
双氧水用量：10g/L，pH值：10.5，时间：1小时，温度分别在50℃、80℃、90℃、98℃试验，结果如下表1：
表1：10g/L双氧水不同温度试验结果
| 温度(℃) | 50 | 80 | 90 | 98 |
| 毛效(cm) | 2.7 | 3.5 | 4.3 | 4.4 |
由上表看出，温度在90℃和98℃时，效果差不多，宜选择90℃。
②双氧水浓度影响效果试验：试验pH值：10.5，时间：1小时，结果如表2：
表2：双氧水浓度影响效果试验结果
| 双氧水浓度(g/L) | 2 | 3 | 7 | 10 |
| 毛效(cm) | 4.1 | 4.2 | 4.3 | 4.4 |
由上表可知，双氧水宜用7g/L。
③处理时间影响效果试验：双氧水用7g/L、pH值为10.5，处理温度为90℃，分别采用1小时、2小时、3小时，结果如表3：
表3：双氧水处理时间影响效果试验结果
| 时间(小时) | 1 | 2 | 3 |
| 毛效(cm) | 4.3 | 4.5 | 4.5 |
由上表可知，处理时间2小时、3小时达到同样的处理效果，毛效为最高，即4.5cm，故宜应选用2小时。
天然薄木内含物脱除工艺为：
双氧水：7g/L；水玻璃：1g/L；pH值：10.5；温度：90℃；时间：2小时
双氧水为氧化物，残留在木皮上对后加工有影响，需用脱氧酶去除，去除工艺为：
脱氧酶：0.5g/L；温度60℃；pH值：6
又用以上工艺试产，把电脑升温设定为1℃/min，处理后木色差为4级，再把升温设定为0.5℃/min试产，结果色差为4-5级，色差减小。
2.改色薄木防蓝变、防霉变抗菌处理试验
防止薄木发生蓝变和霉变的一项有效措施，就是在改色过程中施以防腐剂进行保护，关键是选择一种既安全又有防蓝变、防霉抗菌的材料，并且与改色剂相容，确保其自然属性。申请人从霉菌产生机理入手，结合着色颜料的结构和性能，通过防霉抗菌和改性复合剂相容性研究，使产品具有防霉抗菌性能，又不引起产品色泽改变，不影响薄木的颜色和质量，同时保证环保性能。
①试验材料
染料：染料红H-2BF、黄H-3RD、蓝H-RV，国家染整工程技术研究工程中心提供。
笼状结构防霉抗菌聚合物材料ES-30，上海瑞意染整技术有限公司提供。
②处理工艺
在相应的染料溶液中加入20g/L笼状结构抗菌聚合物ES-30配成混合溶液；
30℃入染-保温30min-1℃/min升温至60℃-30min，取出晾干。
染色结束后，通过723分光光度计测定染色残液的光密度。使用DatacolorSpectraflash SF600 Computer Color-matching System测色配色仪测定染色木片上的色深度(K/S值)，以及反射光谱。观察溶液的稳定性，及抗菌聚合物材料ES-30对色光的影响。
由于木材纤维上具有阴离子基团，纤维表面呈现出负电性，因此采用色泽鲜艳的阳离子染料染色，阳离子染料仿真性强，发色效率高，用量少，牢度好，不含欧洲禁用中间体，染后薄木质量品质高，质量好。
③稳定性试验
为了研究防霉抗菌剂剂与染料混合溶液的稳定性，采用三种染料分别加入5g/L的笼状结构抗菌聚合物ES-30，通过放置观察其稳定性，表4为防霉抗菌剂ES-30与染料混合的稳定性。从表4可以看出，三种染料与防霉抗菌剂ES-30均具有良好的相容性，放置一周没有发生沉淀，色变等现象。
表4：防霉抗菌剂浓度1％+染料1％混合的稳定性影响试验结果
| 放置时间 | 稳定性 | ||
| 黄 | 红 | 蓝 | |
| 1hr | 稳定 | 稳定 | 稳定 |
| 3hr | 稳定 | 稳定 | 稳定 |
| 8hr | 稳定 | 稳定 | 稳定 |
| 12hr | 稳定 | 稳定 | 稳定 |
| 24hr | 稳定 | 稳定 | 稳定 |
| 一周 | 稳定 | 稳定 | 稳定 |
| 两周 | 稳定 | 稳定 | 稳定 |
④抗菌剂浓度对防霉性能影响试验
将防霉抗菌剂ES-30处理到木片上，在恒温箱中观察木片发霉情况。首先研究不同浓度的防霉抗菌剂ES-30对防霉性能的影响，表5为不同防霉抗菌剂ES-30浓度37℃、7天的实验结果，从表5可以看出，在没有防霉抗菌剂的情况下，木片在1周左右即产生大量的霉斑，加入防霉抗菌剂ES-30浓度达到1％以上即具有良好的防霉效果。表6为防霉抗菌剂ES-30的浓度在1％、2％情况下，温度37℃，湿度90％条件下在不同时间内对防霉性能的影响。结果表明在这两种浓度下，保证2-3个月无霉变，可以证明这类产品具有良好的抗霉性能。
表5：防霉抗菌剂ES-30的浓度对防霉性能的影响试验结果
| 浓度(％) | 效果(7天、37℃) |
| 0 | 发霉 |
| 0.5 | 少许发霉 |
| 1 | 不霉 |
| 2 | 不霉 |
| 5 | 不霉 |
| 10 | 不霉 |
表6：防霉抗菌剂ES-30的浓度对防霉性能的影响试验结果
| 编号 | 时间(周) | 效果(温度37℃、湿度90％) | |
| 浓度1％ | 浓度2％ | ||
| 1 | 1 | 无霉斑 | 无霉斑 |
| 2 | 2 | 无霉斑 | 无霉斑 |
| 3 | 5 | 无霉斑 | 无霉斑 |
| 4 | 8 | 无霉斑 | 无霉斑 |
| 5 | 10 | 无霉斑 | 无霉斑 |
| 6 | 12 | 无霉斑 | 无霉斑 |
| 7 | 15 | 少许发霉 | 无霉斑 |
很多化学试剂对染色性能有较大影响，处理以后会影响染色后的色光，产生色变，严重影响木片的质量，为了考察防霉抗菌剂ES-30对木片颜色的影响，研究了染料与抗菌防霉共同处理后，木纤维对染色性能的影响。图1-3是不同的染料浓度与防霉抗菌剂共同处理后K/S值的变化(颜色深度的变化)，系列1-4染料的浓度分别为1g/l 2g/l，3g/l，5g/l。从图1-3可以看出，染料红、黄、蓝都随着染料浓度的增大颜色深度增大，表明染料与防霉抗菌剂共同处理，防霉抗菌剂不影响染色的深浅，与正常的染色性能一致。
图4-6是三种染料与防霉抗菌剂共同处理后的反色光谱，系列1-4分别为不同防霉抗菌剂浓度(0，0.5％，1％，2％)对染料色光的影响。从反射光谱可以看出，染料与防霉抗菌剂共同处理后的最小反射没有发生变化，光谱曲线也没有明显变化，表明处理染色不影响木片色光。三种染料均没有蓝变现象。
处理薄木的日晒牢度性能及环保型天然薄木的含水率及游离甲醛含量测定均达到国家相应标准的控制要求。
3.抗皱处理试验
试验中使用了SR、525、1418、GY3等多种抗皱剂，发现525、1418、GY3三种抗皱剂效果比较明显，然后，从中再进行深入研究，以寻找出一种更佳的抗皱剂和相应的工艺条件。
①处理温度影响试验：
选用抗皱剂SR、525、Gy3和1418进行对比试验、各用1g/L在60℃、80℃、98℃处理2小时，起皱木皮弯形拱高如7(单位mm)：
表7：抗皱剂SR、525、Gy3和1418的温度影响试验结果
从上表可以看出，温度以98℃较好。
②抗皱剂浓度影响试验：
在98℃各用2g/L、3g/L处理2小时，拱高如表8：
表8：抗皱剂SR、525、Gy3和1418的浓度影响
从上表可以看出，经抗皱剂1418处理后，弯形拱高最小，且用量在2g/L和3g/L差别不大。
③抗皱剂处理时间影响试验：抗皱剂用量2g/L，在温度98℃时时间分别为1小时、2小时、3小时试验，拱高如表9：
表9：时间对抗皱处理效果的试验结果
从上表可以看出，抗皱处理选用1418、用量为2g/L、温度为98℃、时间为2小时，经抗皱剂1418处理后，弯形拱高小，即木皮平整。
最终选定抗皱处理工艺方案：以抗皱剂1418作为主要原料，1418浓度2g/L、处理温度98℃、保持时间3个小时，在改色保温1小时后加入。
Claims (6)
1.一种天然薄木改色工艺，其特征在于包括以下工艺步骤：
①内含物脱除处理：将待改色天然薄木在浓度为5～10g/L、PH值为10-11的双氧水溶液中进行氧化处理，处理温度：80～98℃，浸渍时间：1～3h；
②着色和抗菌处理：在相应的染料溶液中加入10～25g/L的笼状结构抗菌聚合物，对经步骤①处理的天然薄木进行染色处理，在25～35℃下入染并保温25～35min，以0.5～1.5℃/min的升温速度升至50～70℃后保温25～35min；
③抗皱处理：步骤②保温后加入抗皱剂1418、525或Gy3，抗皱剂用量：1～3g/L、处理温度：80～98℃、处理时间：1～3h。
2.如权利要求1所述的一种天然薄木改色工艺，其特征在于步骤①双氧水溶液的浓度为：6～8g/L，处理温度：85～95℃，处理时间：2～3h；步骤②中笼状结构抗菌聚合物的添加量为15～20g/L，在28～32℃入染并保温25～35min、以0.8～1.2℃/min的升温速度升至55～65℃后保温25～35min；步骤③中抗皱剂用量：2～3g/L，处理温度95～98℃、处理时间2～3h。
3.如权利要求1所述的一种天然薄木改色工艺，其特征在于步骤①双氧水溶液的浓度为：7g/L，PH值为10.5，处理温度：90℃，处理时间：2h；步骤②中笼状结构抗菌聚合物的添加量为20g/L，在30℃入染并保温30min、以1℃/min的升温速度升至60℃后保温30min；步骤③中抗皱剂用量：2g/L，处理温度98℃、处理时间2h。
4.如权利要求1所述的一种天然薄木改色工艺，其特征在于步骤①双氧水溶液中加入0.8～1.2g/L的水玻璃，采用NaOH调节双氧水溶液的PH值。
5.如权利要求1所述的一种天然薄木改色工艺，其特征在于所述的抗皱剂为抗皱剂1418。
6.如权利要求1所述的一种天然薄木改色工艺，其特征在于所述的笼状结构抗菌聚合物为ES-30。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Open date: 20070801 |