CN102241039B - 一种节能高效的原木染色的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种节能高效的原木染色的方法，采取步骤如下：（1）原生木材的选取；（2）染色用染液的制备；（3）原木染色；（4）将染色后的原木进行干燥，制备染色木。本发明的优点是：1、本工艺采用新鲜原木进行染色，避免了干燥后再染色及二次干燥所造成的能源消耗；2、经超声后的染料分子的颗粒度以及聚合度都大大减小，有利于染料分子进入木材内部进行深度染色；3、染色后的原木可以根据要求锯解成不同厚度的板材；4、经本工艺染色处理后，木材内外颜色均匀，且保留了原木天然的构造和纹理；5、本染色工艺简单易操作。
Description
技术领域
本发明涉及一种木材染色技术，尤其涉及一种高效原木染色的方法，属于木材染色的范畴。
背景技术
木材染色是将各种染料、颜料采取一定的工艺涂覆在木材表面或者渗入木材内部。目前在木材染色方面，常使用的方法为热扩散法、高压浸注法和减压-加压法。上述两种方法针对的木材多为干燥后的薄板或者一定厚度的板材，并且多需要在一定的温度下实施，染色深度有限且不均匀，具有能耗大，废水量大，染色时间长，不适合当今环保高效的要求。
由于天然大径级优质材锐减，名贵家具材需求量增加，对人工林染色改性处理显得尤为重要了。通过速生林染色改性处理，既提高了速生材的物理力学强度，又改变了其视觉特性，以实现仿制名贵木材的目的，既满足的中高档木材的需求，又提高了速生林的附加值及其适用范围。
专利CN1817587A公开了一种木材薄板挤压染色的方法，介绍了将木材薄板浸入预先配置好的染液中，并且沿着纤维顺纹方向进入成对挤压辊的间隙，薄板离开挤压辊时产生的厚度变形恢复，利用负压将染液吸入木材空隙中，通过染液在木材内部的移动和扩散，实现木材薄板的整体染色。专利CN101125433A公开了一种采取增压与减压相结合的木材染色方法，介绍了将木材与染液置于密闭容器中，对上述容器反复增压减压，利用压力升降造成木材内外压力差引起染液运动而实现木材的染色。其中需要水蒸气对密闭容器加热至100-150℃，需要的压力为0.02MPa-0.5MPa。专利CN1785622A公开了一种高耐磨的染色杨木地板的制造方法，介绍了在杨木胶合板的表层贴上染色后的单板，提高杨木地板的档次，并且在杨木胶合板表面贴上高耐磨胶膜纸，从而实现国内地板的要求。专利CN1736673A公开了一种环保型染色木材的方法，介绍了通过真空加压的方式将染色剂浸渍到木材内部，温度要求在92-93℃，加压后压力为1.3-5MPa，并且保压18-20小时。专利CN1207336A公开了一种立木染色的方法，介绍了在阔叶树小径材生长期使染料水溶液沿着树木全组织通过从根部到树梢部渗透，从而使立木染色。专利CN101229646A公开了一种利用微波预处理的木材染色方法，介绍了将木材干燥至含水率20%-40%时，用微波预热处理，然后将与处理后的木材浸没在常温染色液中，浸泡时间为30-240min，之后经水洗后干燥。专利CN201371490Y公开了一种木材强化、染色复合系统多功能自动化真空压力组装设备，介绍了该种方法将木材浸渍强化及染色复合一体的特性。专利CN1326846A公开了一种泡桐单板仿红木染色的生产方法，介绍了将漂白的泡桐单板放入染缸中，升温至90℃并且保温4小时，水洗后干燥。专利CN101306546A公开了一种新型仿珍木材单板染色剂，介绍了染色剂由染料、均染剂、促染剂、固色剂及渗透剂组成，木材单板在75℃，染色时间为60分钟，固色时间为30分钟的条件下可以完成木材单板的均匀染色。专利CN101367222A公开了一种木材物理染色方法，介绍了含水率低于15%的木材，在热压机上对其加热的温度为230-280℃，加热的时间为5-120分钟，木材在热作用下发生变色，而不需要任何化学染料。专利CN1424186A公开了一种木材熏蒸染色的方法吗，介绍了一种木材熏蒸染色的方法，首先将木材放入配置好的硫酸盐溶液中蒸煮3-4小时，取出水洗，再用熏蒸液进行熏蒸着色1-2小时，之后在固色液中浸泡10-20分钟，最后水洗烘干。专利CN1672886A公开了一种原木染色的方法，介绍了将原木干燥至含水率小于8%以后，采用热压-常压-热压-常压-循环染色工艺。
以上所述专利大多为单板染色且需要在高温或者高压下进行，需要的工作条件要求高，并且需要多个步骤的预处理，工艺复杂。
发明内容
本发明基于木材染色与木材干燥基础理论，将原木染色与干燥处理相结合，提出了一种木材染色与干燥一体化的染色方法。因此，该发明能够很好的用于木材染色，并带来良好的经济和社会效益，具有很好的推广价值。
本发明的技术方案是提供一种原木染色的方法，以满足中高档木材需求，本发明采用的原木染色步骤如下：一种节能高效的原木染色的方法，包括如下步骤：
（1）原生木材的选取，所述的木材为新鲜的含水率在65%以上的速生材原木；
（2）染色用染液的制备，具体为将木材用染料溶解在温度为60℃的热水中，得到浓度为1%-5%的染液，并将制备的染液在超声器中超声30-50分钟，然后加入渗透剂和促染剂；
（3）原木染色，具体为用脉冲式浸渍机将制备的染液浸渍到原生木材内部，浸渍时染液的温度为常温；
（4）将染色后的原木进行干燥，制备染色木，具体为将浸渍染色的原木锯成所需求的规格，在常规干燥窑内干燥处理，干燥的时间为4-5天，干燥温度为90-120℃，即可得到染色木；
所述的渗透剂为平平加O，加入染液中以后，使其质量分数为0.1%；所述的促染剂为NaCl溶液，加入染液中以后，其浓度为 35g/L；
所述的浸渍机的浸渍压力为0.3-0.8MPa，时间为30-60分钟。
所述的脉冲式浸渍机包括底座、机架、夹紧油缸、 排液密封盘、注液密封盘、原木升降支架、压紧机构和提升机构，所述底座的上部安装有机架，在所述机架的两侧分别通过移动机构相对的安装有夹紧油缸，所述的两夹紧油缸均连接有压紧机构，并通过提升机构控制升降，在其中一夹紧油缸的压紧机构上安装有注液密封盘，在另一夹紧油缸上的压紧机构上安装有排液密封盘，在所述的注液密封盘和排液密封盘之间的底座上安装有原木升降架。
所述的每一移动机构均包括安装在机架上的滑轨，所述的夹紧油缸安装在下提升板上，所述的下提升板上设有与滑轨滑动配合的滑块。
所述的每一提升机构均包括安装在下提升板上端的上提升板，该上提升板上转动的安装有一螺纹丝杠，所述螺纹丝杠的顶端通过一轴承盒连接升降手轮。
所述的每一压紧机构均包括钢管、顶盘和顶盘连接板，所述顶盘的一侧连接有顶盘连接板，该顶盘连接板通过沉头螺钉与夹紧油缸相连接，在顶盘的另一侧安装有钢管，所述的注液密封盘和排液密封盘分别安装在两个钢管内，且相对设置，在靠近所述的排液密封盘的一侧的底座上安装有集液槽。
本发明的优点是：
1 本工艺采用新鲜原木进行染色，避免了干燥后再染色及二次干燥所造成的能源消耗；
2经超声后的染料分子的颗粒度以及聚合度都大大减小，有利于染料分子进入木材内部进行深度染色；
3 染色后的原木可以根据要求锯解成不同厚度的板材，避免了单板染色板材需要胶黏的弊端,可制作成家具，木制工艺品及装潢饰品等高利用价值木制产品；
4 经本工艺染色处理后，木材内外颜色均匀，且保留了原木天然的构造和纹理；
5本染色工艺简单易操作，染料可直接根据不同比例配置成黑胡桃，山毛榉，红木，柚木等名贵木材的颜色，提高了木材的附加值。
本发明为原木浸渍染色，克服了单板染色对木材渗透厚度较薄的缺点，并且染料在木材内部渗透的厚度有所加强，大大提高了木材的附加值，本专利采用脉冲式浸渍设备，利用循环的压差技术将染液打入木材内部，克服了高温高压等苛刻条件，简化了生产步骤，有利于实际生产，并且脉冲式浸渍，染液的在木材内部渗透效果均匀。
附图说明
图1是本发明涉及的脉冲式浸渍机的结构示意图。
具体实施方式
通过下面给出的本发明的具体实施例可以进一步清楚地理解本发明，但下述实施例并不是对本发明的限定，以下染料的选取均为现有技术，本领域技术人员可以根据所要仿制的木色，而选取不同的染料进行配制染液。
参见图1，本发明所涉及的脉冲式浸渍机的具体结构如下：
所述的脉冲式浸渍机包括底座1、机架2、夹紧油缸11、 排液密封盘5、注液密封盘18、原木升降支架3、压紧机构和提升机构，所述底座1的上部安装有机架2，在所述机架2的两侧分别通过移动机构相对的安装有夹紧油缸11和20，所述的两夹紧油缸11和20均连接有压紧机构，并通过提升机构控制升降，在其中一夹紧油缸20的压紧机构上安装有注液密封盘18，在另一夹紧油缸上11的压紧机构上安装有排液密封盘5，在所述的注液密封盘18和排液密封盘5之间的底座1上安装有原木升降架3。
其中，左侧A和右侧B的结构完全相同，包括移动机构、提升机构和压紧结构均相同，沿底座1对称分布。
以图1右侧B的移动机构为例，包括安装在机架2上的滑轨6，所述的夹紧油缸11安装在下提升板13上，所述的下提升板13上设有与滑轨6滑动配合的滑块8，
以图1右侧B的提升机构为例，包括安装在下提升板13上端的上提升板14，该上提升板14上转动的安装有一螺纹丝杠15，所述螺纹丝杠15的顶端通过一轴承盒16连接升降手轮17。
以图1左侧A的压紧机构为例，包括钢管7、顶盘9和顶盘连接板10，所述顶盘9的一侧连接有顶盘连接板10，该顶盘连接板10通过沉头螺钉12与夹紧油缸11相连接，在顶盘9的另一侧安装有钢管7，所述的注液密封盘18和排液密封盘5分别安装在两个钢管7和21内，且相对设置，在靠近所述的排液密封盘5的一侧的底座1上安装有集液槽19。
本发明在使用的时候，通过原木升降架3将原木4固定在夹紧机构之间，通过转动升降手轮使两侧的夹紧机构处于同一水平线上，将原木夹紧，同时将染液通过泵引流至注液密封盘18内，染液通过原木流至排液密封盘5内，然后再通过泵使染液从排液密封盘5回流至注液密封盘18内，往复循环，进行染色。
实施例1：
（1）为仿制红榉木色，称量一定的木材红溶解在热水中，制备浓度为1%的染液；
（2）将制备的上述染液放在超声器中超声处理30分钟，并加入渗透剂平平加O和促染剂NaCl，加入染液以后，渗透剂平平加O的质量分数为0.1%，促染剂NaCl浓度为 35g/L；
（3）将新鲜的杨木原木放置在脉冲式加压浸渍机中间，调整浸渍压力为0.3MPa，将制备的染液在常温下浸渍到杨木内部，以实现对其染色，对于一根长两米，直径22厘米的杨木原木，处理时间为30分钟。
（4）将染色处理后的杨木原木放置两天，然后用锯成所需求的板材，并在常规的干燥窑内完成干燥处理，干燥温度为90℃，干燥温度为5天，干燥后的板材即为染色材。
实施例2：
（1）为仿制红榉木色，称量一定的木材红溶解在热水中，制备浓度为3%的染液；
（2）将制备的上述染液放在超声器中超声处理40分钟，并加入渗透剂平平加O和促染剂NaCl，加入染液以后，渗透剂平平加O的质量分数为0.1%，促染剂NaCl浓度为 35g/L；
（3）将新鲜的杨木原木放置在脉冲式加压浸渍机中间，调整浸渍压力为0.5MPa，将制备的染液在常温下浸渍到杨木内部，以实现对其染色，对于一根长两米，直径22厘米的杨木原木，处理时间为40分钟；
（4）将染色处理后的杨木原木放置两天，然后用锯成所需求的板材，并在常规的干燥窑内完成干燥处理，干燥温度为100℃，干燥温度为4天，干燥后的板材即为染色材。
实施例3：
（1）为仿制红榉木色，称量一定的木材红溶解在热水中，制备浓度为4%的染液；
（2）将制备的上述染液放在超声器中超声处理50分钟，并加入渗透剂平平加O和促染剂NaCl，加入染液以后，渗透剂平平加O的质量分数为0.1%，促染剂NaCl浓度为 35g/L；
（3）将新鲜的杨木原木放置在脉冲式加压浸渍机中间，调整浸渍压力为0.6MPa，将制备的染液在常温下浸渍到杨木内部，以实现对其染色，对于一根长两米，直径22厘米的杨木原木，处理时间为50分钟；
（4）将染色处理后的杨木原木放置两天，然后用锯成所需求的板材，并在常规的干燥窑内完成干燥处理，干燥温度为120℃，干燥温度为4天，干燥后的板材即为染色材。
实施例4：
1）为仿制柚木色，将木材黄、木材红、木材蓝溶解在热水中，制备浓度为5%的染液；所采用的木材黄、木材红、木材蓝的质量比例为60:19:12；
（2）将制备的上述染液放在超声器中超声处理50分钟，并加入的渗透剂平平加O和促染剂NaCl；
（3）将新鲜的桉木原木放置在脉冲式加压浸渍机中间，调整浸渍压力为0.8MPa，将制备的染液浸渍到杨木内部，以实现对其染色，对于一根长两米，直径22厘米的杨木原木，处理时间为60分钟；
（4）染色处理后的桉木原木放置两天，然后用锯成所需求的板材，并在干燥窑内完成干燥处理，干燥温度为110℃，干燥温度为5天，干燥后的板材即为染色材。
对于以上仿制的各种木色，本领域技术人员可以根据具体所需进行具体配制。
以上实施例中超声波对染料浸渍效果的影响，具体如下：
两种条件处理染料平均粒径尺寸及分布指数
| 平均粒径尺寸/nm | 粒度分布指数（PDI） | |
| 无超声波处理 | 19429 | 1.000 |
| 超声波处理 | 420.1 | 0.090 |
不同处理条件下染料不同时间对应的吸光度
| 时间（分） | 0 | 10 | 20 | 40 | 60 |
| 无超声波 | 0.0288 | 0.0438 | 0.0477 | 0.0534 | 0.0586 |
| 超声波 | 0.0263 | 0.3261 | 0.4520 | 0.5267 | 0.6028 |
无超声波处理60min，最大吸收波长所对应的吸光度从0.0288增加到0.0586，增加很少，而经超声波作用后，最大吸收波长对应的吸光度庄0.0263增加到0.6028，增加幅度很大，这是因为超声波作用打破了染料的聚集体，降低染料颗粒粒径大小，提高了染料在水中的溶解性能。
Claims (6)
1.一种节能高效的原木染色的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）原生木材的选取，所述木材为新鲜的含水率在65%以上的速生材原木；
（2）染色用染液的制备；
（3）原木染色；
（4）将染色后的原木进行干燥，制备染色木；
所述步骤（2）为将木材用染料溶解在温度为60℃的热水中，得到浓度为1%-5%的染液，并将制备的染液在超声器中超声30-50分钟，然后加入渗透剂和促染剂；所述的渗透剂为平平加O，加入染液中以后，使其质量分数为0.1%；所述的促染剂为NaCl溶液，加入染液中以后，其浓度为 35g/L；
所述的步骤（3）为用脉冲式浸渍机将制备的染液浸渍到原生木材内部，浸渍时染液的温度为常温；所述的浸渍机的浸渍压力为0.3-0.8MPa，时间为30-60分钟。
2.根据权利要求1所述的节能高效的原木染色的方法，其特征在于：所述的步骤（4）为将浸渍染色的原木锯成所需求的规格，在常规干燥窑内干燥处理，即可得到染色木。
3.根据权利要求1所述的节能高效的原木染色的方法，其特征在于：所述的脉冲式浸渍机包括底座、机架、夹紧油缸、 排液密封盘、注液密封盘、原木升降支架、压紧机构和提升机构，所述底座的上部安装有机架，在所述机架的两侧分别通过移动机构相对的安装有夹紧油缸，所述的两夹紧油缸均连接有压紧机构，并通过提升机构控制升降，在其中一夹紧油缸的压紧机构上安装有注液密封盘，在另一夹紧油缸上的压紧机构上安装有排液密封盘，在所述的注液密封盘和排液密封盘之间的底座上安装有原木升降架。
4.根据权利要求3所述的节能高效的原木染色的方法，其特征在于：所述的每一移动机构均包括安装在机架上的滑轨，所述的夹紧油缸安装在下提升板上，所述的下提升板上设有与滑轨滑动配合的滑块。
5.根据权利要求3所述的节能高效的原木染色的方法，其特征在于：所述的每一提升机构均包括安装在下提升板上端的上提升板，该上提升板上转动的安装有一螺纹丝杠，所述螺纹丝杠的顶端通过一轴承盒连接升降手轮。
6.根据权利要求3所述的节能高效的原木染色的方法，其特征在于：所述的每一压紧机构均包括钢管、顶盘和顶盘连接板，所述顶盘的一侧连接有顶盘连接板，该顶盘连接板通过沉头螺钉与夹紧油缸相连接，在顶盘的另一侧安装有钢管，所述的注液密封盘和排液密封盘分别安装在两个钢管内，且相对设置，在靠近所述的排液密封盘的一侧的底座上安装有集液槽。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Pu Junwen Inventor after: Wu Guofeng Inventor after: Lang Qian Inventor after: Chen Heyu Inventor after: Jiang Yifei Inventor before: Wu Guofeng Inventor before: Lang Qian Inventor before: Chen Heyu Inventor before: Pu Junwen Inventor before: Jiang Yifei |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: WU GUOFENG LANG QIAN CHEN HEYU PU JUNWEN JIANG YIFEI TO: PU JUNWEN WU GUOFENG LANG QIAN CHEN HEYU JIANG YIFEI |
|
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C53 | Correction of patent for invention or patent application | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Pu Junwen Inventor after: Lang Qian Inventor after: Wu Guofeng Inventor after: Chen Heyu Inventor after: Jiang Yifei Inventor before: Pu Junwen Inventor before: Wu Guofeng Inventor before: Lang Qian Inventor before: Chen Heyu Inventor before: Jiang Yifei |
|
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: INVENTOR; FROM: PU JUNWEN WU GUOFENG LANG QIAN CHEN HEYU JIANG YIFEI TO: PU JUNWEN LANG QIAN WU GUOFENG CHEN HEYU JIANG YIFEI |
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131106 Termination date: 20150711 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |