CN106182284A - 微波处理材染色装饰薄木及其制备方法 - Google Patents

微波处理材染色装饰薄木及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微波处理材染色装饰薄木及其制备方法，该制备方法包括以下步骤，首先对大尺寸的木材进行高强度微波处理，再对微波处理材使用染料进行染色，干燥后将木材浸渍树脂基胶黏剂或生物基胶黏剂，然后通过热压或冷压制备成微波处理染色材，对微波处理染色材进行刨切制备微波处理材染色装饰薄木。本发明解决了大尺寸木材染色过程中染液渗透性差，染液进入深度不够、装饰薄木物理力学性能较低、染色效果均匀性差的难题，降低了染色薄木的制备成本。本发明适用于家具、地板和装饰装修领域。

Description

微波处理材染色装饰薄木及其制备方法
技术领域
本发明涉及木材加工领域，尤其涉及一种微波处理材染色装饰薄木及其制备方法，所得微波处理材染色装饰薄木可用于家具、地板和装饰装修领域。
背景技术
木材渗透性是木材的重要物理特性之一，改善渗透性有利于木材的高效加工和利用。国内外对改善木材渗透性进行了大量的研究，传统的改善木材渗透性的方法有化学法、生物法及物理法三类：1)化学法通过化学药剂，置换纹孔膜中的抽提物质或降解纹孔膜，扩大纹孔膜塞缘之间的开口，使细胞流动通道扩大，从而改善木材的渗透性；2)生物法利用细菌、霉菌等微生物分解木材管胞具缘纹孔或射线细胞的纹孔，以增加木材渗透性；3)物理法利用激光或机械刻痕、蒸汽爆破、超声波、冷冻等预处理工艺提高木材渗透性。其中：采用化学法在造成环境污染的同时，由于加工和使用安全问题也限制了处理材的应用领域；微生物分解木材纹孔方法存在控制困难，处理速度慢；冷冻和蒸汽爆破等预处理存在处理时间长、处理效果差的问题。
装饰薄木目前主要应用于实木复合地板、实木复合家具以及木质装饰材料的表面作为装饰面层。起初的装饰薄木采用具有美丽花纹的珍贵木材刨切或旋切而成，但是由于珍贵木材的缺乏，人们开发了薄木染色技术，即采用低质的人工林木材直接染色，或者旋切成薄木后通过计算机配色染成所需的颜色。但现有染色方法均存在木材渗透性差，染液浸渍深度不够，不均匀等问题。
CN104369243A提供了一种超声波辅助木材单板染色的方法，改方法先对单板进行一定的预处理，然后将木材与染液一起放入染缸内进行染色，同时开启循环系统和加热系统，当温度达到要求后开启产生波辅助系统。该方法借助超声波打开木材单板中的流体通道为染料分子提供吸着位点，从而提高染色效果。但该方法只适用于0.5～1.5mm厚的木材单板染色，且染色过程需要加热，生产效率有限，能耗较高。
CN102241039B提供了一种原木染色方法，所用染料在60℃条件下进行配制并用超声波处理30～50分钟，然后在常温下使用脉冲式浸渍机对木材进行染色。该方法获得的染色木材染色深度有限，且需要专门的脉冲式浸渍机进行染色，获得的产品为染色原木。
木材浸渍树脂处理是提高木材力学强度改善木材尺寸稳定性的重要途径。CN102642223B公布了一种速生材的浸渍方法，该方法采用高压泵压注药液，当压力达到时停止压注，并保持压力小时。
现有的染色薄木的制备方法都是使用薄木作为原料进行染色，生产效率低，成本高，且部分方法需要专业的染色设备。同时在树脂浸渍木材时均采用高压浸渍，存在加压压力高、浸渍时间长、树脂分布均匀差和生产成本高、效率低等问题。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种微波处理材染色装饰薄木及其制备方法，该制备方法可以利用大尺寸锯材直接制备染色装饰薄木，其对木材进行高强度微波处理，使木材在短时间内产生宏观和微观裂隙，经微波处理后，木材的液体渗透性大幅度提高，能实现染液在木材中深入、均匀的分布；木材在微波处理后经过染色、树脂浸渍、压制成型得到微波处理材染色装饰薄木，相比传统的树脂高压浸渍的方法，本申请中所使用的树脂浸渍压力低、浸渍时间短、树脂在木材内部分布均匀，并且通过树脂浸渍和压缩处理，还能提高木材密度，改善染色木材的尺寸稳定性，进而提高染色装饰薄木的尺寸稳定性和强度、耐磨性能等性能。本申请方法总体工序短、处理周期短、便于连续工业化生产。
为实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：
一种微波处理材染色装饰薄木，其原材料包括木材、染料和胶黏剂，所述原材料通过包含以下步骤的制备方法获得所述微波处理材染色装饰薄木：木材先经过高强度微波处理，再使用染料进行常压或加压染色，干燥后在压力0.1～3MPa，优选0.1～0.8MPa的条件下加压浸渍胶黏剂，再经过热压或冷压重组后刨切而成；其中：
所述高强度微波处理使用微波频率为0.1～24GHz，优选为915MHz～2450MHz，微波源功率为1～300kW，优选为20～100kW的条件下处理5～180s。
本发明还提供了上述微波处理材染色装饰薄木的制备方法，包括以下步骤：
1)高强度微波处理：木材在微波频率为0.1～24GHz，优选915MHz～2450MHz、微波源功率为1～300kW，优选20～100kW的条件下处理5～180s；
2)木材染色：将经过步骤1)的木材使用染料进行常压或加压染色；
3)染色材干燥：将经过步骤2)的木材干燥；
4)加压浸渍：在压力0.1～3MPa，优选0.1～0.8MPa的条件下对经过步骤3)的微波处理染色材进行胶黏剂浸渍；
5)将浸渍完的木材进行热压或冷压重组后刨切成装饰薄木；可以根据使用需要将重组后的木材刨切成一定厚度的薄木。
上述微波处理材染色装饰薄木或上述制备方法在另一种实现方式中，所述木材为整边锯材；所述高强度微波处理采用连续式高强度微波处理设备对木材进行处理，所述连续式高强度微波处理设备优选为连续隧道式高强度微波处理设备，使用连续隧道式高强度微波处理设备时微波体积功率为13kW/m3～4000kW/m3，优选为267kW/m3～1333kW/m3，隧道谐振腔腔体横截面尺寸0.3m×0.25m。本申请中微波体积功率的计算方法为：微波源功率/微波设备的隧道谐振腔腔体体积。
上述微波处理材染色装饰薄木或上述制备方法在另一种实现方式中，加压染色时，染色的条件为：染色温度为室温，染色压力0.1～3MPa，优选为0.1～0.8MPa，染色时间5～180min，优选30～90min，更优选30～60min。
上述微波处理材染色装饰薄木或上述制备方法在另一种实现方式中，所述染料以染液的形式被使用，染液包括染料和水，所述染料在染液中的浓度为0.5％～5％；优选的染液中还包括渗透剂和/或均染剂，渗透剂在染液中的浓度为0.05％～0.15％，均染剂在染液中的浓度为0.05％～1％。
上述微波处理材染色装饰薄木或上述制备方法在另一种实现方式中，所述染料优选为水溶性染料，包括碱性染料、酸性染料、活性染料、直接染料和天然染料；所述渗透剂优选为十二烷基硫酸钠，所述均染剂优选为烷基酚聚氧乙烯醚。
上述微波处理材染色装饰薄木或上述制备方法在另一种实现方式中，所述干燥为干燥至含水率10％～25％。
上述微波处理材染色装饰薄木或上述制备方法在另一种实现方式中，所述浸渍的时间为5～60min；所述胶黏剂为树脂基胶黏剂或生物基胶黏剂，其中：所述树脂基胶黏剂分子量为100～20000，可以为100～1000，优选为无色透明的脲醛树脂、环氧树脂或各类改性热固性树脂；所述生物基胶黏剂为植物胶黏剂或动物胶黏剂，所述植物胶黏剂优选为大豆胶黏剂或淀粉胶黏剂；所述动物胶黏剂优选为各类蛋白胶黏剂。
上述微波处理材染色装饰薄木或上述制备方法在另一种实现方式中，将浸渍完的木材进行热压成型，压缩率控制在15％～50％之间，热压温度为80～240℃，热压压力为2～50MPa，热压时采用一次加压到最大压力的方法，当压缩厚度达到设计厚度时保温保压，热压时间5～120min，达到时间后直接卸压，得到微波处理材染色重组木材，再将木材刨切成需要厚度的染色薄木；或
将染色后的木材进行冷压成型，压缩率控制在15％～50％之间，冷压温度为室温，冷压压力为2～100MPa，冷压时采用一次加压到最大压力的方法，当压缩厚度达到设计厚度时保温保压，冷压时间0.5～72小时，达到时间后直接卸压，得到微波处理材染色重组木材，再将木材刨切成需要厚度的染色薄木。
上述微波处理材染色装饰薄木或上述制备方法在另一种实现方式中，木材在经过高强度微波处理前，调整木材含水率在20～60％。
上述微波处理材染色装饰薄木或上述制备方法在另一种实现方式中，所述木材的尺寸长度可达2000mm，宽度可达300mm，厚度可达250mm。
本发明制备的微波处理材染色装饰薄木具有如下优点：
(1)本发明采用高强度连续式微波处理设备，便于连续化工业化生产，使木材产生大量宏观和微观裂缝，同时微波处理材渗透性大幅提高，以木材的吸水增重率作为衡量指标，处理材的吸水增重率为未处理材的2～4倍以上，内应力释放；
(2)本发明采用的木材染色方法，可以实现大尺寸木材的直接染色，染液在木材内部分布均匀，常规染色以1～10mm厚的薄木为染色对象，本专利可以实现2000mm×300mm×250mm尺寸的锯材染色，并且染色压力低至0.1～0.8MPa，时间短至30～60min，降低处理成本，提高生产效率，接近天然珍贵木材的纹理和颜色；
(3)本发明采用的树脂浸渍方法，浸渍压力低至0.1～0.8MPa，时间短至5～15min，降低处理成本，节省生产时间，提高生产效率；
(4)本发明通过微波处理实现了木材浸渍压缩过程中厚度方向上的同步压缩，压缩后的木材密度均匀、强度高、尺寸稳定性好；
(5)获得的薄木色泽美观，密度高，可达0.5～0.8g/cm3，尺寸稳定，成本大大低于天然珍贵木材。
附图说明
图1是本发明实施例3所得微波处理染色材内部剖面图和市面未经微波处理样品的染色情况对照。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例1：
本实施方式采用尺寸为2500mm(长)×250mm(宽)×150mm(厚)樟子松弦切板制备微波处理重组材，具体步骤如下：
(1)通过自然干燥(中国林业科学研究院气干棚)或者干燥窑干燥(干燥温度60～80℃)，使樟子松木材的含水率控制在30～40％；
(2)采用连续隧道式微波处理设备(南京三乐微波技术发展有限公司，型号为WX100L，以下相同)对木材进行微波处理，隧道谐振腔体长度为1m，隧道谐振腔体横截面尺寸0.3m×0.25m，处理工艺参数为：微波频率915MHz，微波源功率10kW，微波体积功率133kW/m3，处理时间90s；
(3)将步骤(2)中微波处理完的木材与染液置于真空处理罐中加压浸渍，使用市售棕色活性染料X-3B；染料在染液中的浓度5％，不用渗透液和均染剂，浸渍压力为0.25MPa，浸渍保压时间10min；
(4)将步骤(3)中所得木材进行自然干燥(中国林业科学研究院气干棚)或者干燥窑干燥(干燥温度60～80℃)，使樟子松木材的含水率控制在10％～25％；
(5)将步骤(4)中所得木材与低分子量脲醛树脂(分子量为300～350)置于真空处理罐中加压浸渍，浸渍压力为0.25MPa，浸渍保压时间10min；
(6)将步骤(5)浸渍处理完的木材在热压机上热压，热压压力5～50MPa，热压温度85℃，热压时间10min，控制压缩率40％，热压完后自然冷却，卸压；
(7)将步骤(6)中所得木材根据使用需要刨切成一定厚度的薄木。
实施例2
本实施方式采用尺寸为2500mm(长)×250mm(宽)×150mm(厚)樟子松弦切板制备微波处理重组材，具体步骤如下：
(1)通过自然干燥(中国林业科学研究院气干棚)或者干燥窑干燥(干燥温度60～80℃)，使樟子松木材的含水率控制在30～40％；
(2)采用连续隧道式微波处理设备(南京三乐微波技术发展有限公司，型号为WX100L，以下相同)对木材进行微波处理，隧道谐振腔体长度为1m，隧道谐振腔体横截面尺寸0.3m×0.25m，处理工艺参数为：微波频率915MHz，微波源功率100kW，微波体积功率1333kW/m3，处理时间15s；
(3)将步骤(2)中微波处理完的木材与染液置于真空处理罐中加压浸渍，使用市售棕色活性染料X-3B；染料在染液中的浓度5％，不用渗透液和均染剂，浸渍压力为0.25MPa，浸渍保压时间10min；
(4)将步骤(3)中所得木材进行自然干燥(中国林业科学研究院气干棚)或者干燥窑干燥(干燥温度60～80℃)，使樟子松木材的含水率控制在10％～25％；
(5)将步骤(4)中所得木材与低分子量脲醛树脂(分子量为300～350)置于真空处理罐中加压浸渍，浸渍压力为0.25MPa，浸渍保压时间10min；
(6)将步骤(5)浸渍处理完的木材在热压机上热压，热压压力5～50MPa，热压温度85℃，热压时间10min，控制压缩率40％，热压完后自然冷却，卸压；
(7)将步骤(6)中所得木材根据使用需要刨切成一定厚度的薄木。
实施例3：
本实施方式采用尺寸为2000mm(长)×200mm(宽)×100mm(厚)杉木板材制备微波处理重组材，具体步骤如下：
(1)通过自然干燥(中国林业科学研究院气干棚)或者干燥窑干燥(干燥温度60～80℃)，使杉木木材的含水率控制在40～60％；
(2)采用连续隧道式微波处理设备(南京三乐微波技术发展有限公司，型号为WX100L，以下相同)对木材进行微波处理，隧道谐振腔体长度为1m，隧道谐振腔体横截面尺寸0.3m×0.25m，处理工艺参数为：微波频率915MHz，微波源功率100kW，微波体积功率1333kW/m3，处理时间15s；
(3)将步骤(2)中微波处理完的木材与染液置于真空处理罐中加压浸渍，使用市售红棕色活性染料M-BS，染料在染液中的浓度5％，渗透剂十二烷基硫酸钠在染液中的浓度为0.1％、均染剂烷基酚聚氧乙烯醚在染液中的浓度为0.2％，浸渍压力为0.25MPa，浸渍保压时间10min；
(4)将步骤(3)中所得木材进行自然干燥(中国林业科学研究院气干棚)或者干燥窑干燥(干燥温度60～80℃)，使杉木木材的含水率控制在10～25％；
(5)将步骤(4)中所得木材与低分子量环氧树脂(分子量为400～1000)置于真空处理罐中加压浸渍，浸渍压力为0.25MPa，浸渍保压时间10min；
(6)将步骤(5)浸渍处理完的木材在热压机上热压，热压压力5～50MPa，热压温度120℃，热压时间10min，控制压缩率40％，热压完后自然冷却，卸压；
(7)将步骤(6)中所得木材根据使用需要刨切成一定厚度的薄木。
实施例4：
本实施方式采用尺寸为2000mm(长)×200mm(宽)×100mm(厚)杉木板材制备微波处理重组材，具体步骤如下：
(1)通过自然干燥(中国林业科学研究院气干棚)或者干燥窑干燥(干燥温度60～80℃)，使杉木木材的含水率控制在40～60％；
(2)采用连续隧道式微波处理设备(南京三乐微波技术发展有限公司，型号为WX100L，以下相同)对木材进行微波处理，隧道谐振腔体长度为1m，隧道谐振腔体横截面尺寸0.3m×0.25m，处理工艺参数为：微波频率915MHz，微波源功率10kW，微波体积功率133kW/m3，处理时间90s；
(3)将步骤(2)中微波处理完的木材与染液置于真空处理罐中加压浸渍，使用市售红棕色活性染料M-BS，染料在染液中的浓度5％，渗透剂十二烷基硫酸钠在染液中的浓度为0.15％、均染剂烷基酚聚氧乙烯醚在染液中的浓度为1％，浸渍压力为0.25MPa，浸渍保压时间10min；
(4)将步骤(3)中所得木材进行自然干燥(中国林业科学研究院气干棚)或者干燥窑干燥(干燥温度60～80℃)，使杉木木材的含水率控制在10～25％；
(5)将步骤(4)中所得木材与低分子量环氧树脂(分子量为400～1000)置于真空处理罐中加压浸渍，浸渍压力为0.25MPa，浸渍保压时间10min；
(6)将步骤(5)浸渍处理完的木材在热压机上热压，热压压力5～50MPa，热压温度120℃，热压时间10min，控制压缩率40％，热压完后自然冷却，卸压；
(7)将步骤(6)中所得木材根据使用需要刨切成一定厚度的薄木。
实施例5
在传统的染色方式中，染液主要通过导管和大毛细管进入木材内部，而这些组织结构在木材中分布较为集中，从而导致染液的分布出现富集与不均匀现象。而木材经微波处理后，形成了新的流体通道，这些通道在木材组织中普遍存在，并且有利于染液的进入，从而提高了染色均匀性。可以从染色后木材中的染液分布情况看出，如图1。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (10)

1.一种微波处理材染色装饰薄木，其特征在于，其原材料包括木材、染料和胶黏剂，所述原材料通过包含以下步骤的制备方法获得所述微波处理材染色装饰薄木：木材先经过高强度微波处理，再使用染料进行常压或加压染色，干燥后在压力0.1～3MPa的条件下加压浸渍胶黏剂，再经过热压或冷压重组后刨切而成；其中：
所述高强度微波处理使用微波频率为0.1～24GHz，优选为915～2450MHz，微波源功率为1～300kW，优选为20～100kW的条件下处理5～180s。
2.一种权利要求1所述微波处理材染色装饰薄木的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)高强度微波处理：木材在微波频率为0.1～24GHz，优选915～2450MHz、微波源功率为1～300kW，优选20～100kW条件下处理5～180s；
2)木材染色：将经过步骤1)的木材使用染料进行常压或加压染色；
3)染色材干燥：将经过步骤2)的木材干燥；
4)加压浸渍：在压力0.1～3MPa的条件下对经过步骤3)的微波处理染色材进行胶黏剂浸渍；
5)将浸渍完的木材进行热压或冷压重组后刨切成装饰薄木。
3.根据权利要求1所述的微波处理材染色装饰薄木或权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述木材为整边锯材；所述高强度微波处理采用连续式高强度微波处理设备对木材进行处理，所述连续式高强度微波处理设备优选为连续隧道式高强度微波处理设备，使用连续隧道式高强度微波处理设备时微波体积功率为13～4000kW/m3，优选为267kW/m3～1333kW/m3。
4.根据权利要求1所述的微波处理材染色装饰薄木或权利要求2所述的制备方法，其特征在于，加压染色时，染色的条件为：染色温度为室温，染色压力0.1～3MPa，优选为0.1～0.8MPa，染色时间5～180min，优选30～90min，更优选为30～60min。
5.根据权利要求1所述的微波处理材染色装饰薄木或权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述染料以染液的形式被使用，染液包括染料和水，所述染料在染液中的浓度为0.5％～5％；优选的染液中还包括渗透剂和/或均染剂，渗透剂在染液中的浓度为0.05％～0.15％，均染剂在染液中的浓度为0.05％～1％。
6.根据权利要求1所述的微波处理材染色装饰薄木或权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述染料优选为水溶性染料，包括碱性染料、酸性染料、活性染料、直接染料和天然染料；所述渗透剂优选为十二烷基硫酸钠，所述均染剂优选为烷基酚聚氧乙烯醚。
7.根据权利要求1所述的微波处理材染色装饰薄木或权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述干燥为干燥至含水率10％～25％。
8.根据权利要求1所述的微波处理材染色装饰薄木或权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述浸渍胶黏剂时浸渍压力为0.1～3MPa，优选为0.1～0.8MPa，浸渍时间为5～60min，优选为5～15min；所述胶黏剂为树脂基胶黏剂或生物基胶黏剂，其中：所述树脂基胶黏剂分子量为100～20000，优选为无色透明的脲醛树脂、环氧树脂或各类改性热固性树脂；所述生物基胶黏剂为植物胶黏剂或动物胶黏剂，所述植物胶黏剂优选为大豆胶黏剂或淀粉胶黏剂；所述动物胶黏剂优选为各类蛋白胶黏剂。
9.根据权利要求1所述的微波处理材染色装饰薄木或权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述热压的条件为：压缩率控制在15％～50％，热压温度80～240℃，热压压力2～50MPa，热压时间5～120min；所述冷压的条件为：压缩率控制在15％～50％，冷压温度为室温，冷压压力2～100MPa，冷压时间为0.5～96h。
10.根据权利要求1所述的微波处理材染色装饰薄木或权利要求2中所述的制备方法，其特征在于，木材在经过高强度微波处理前，调整木材含水率在20～60％。
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