CN107214800B - 一种木材保色脱脂的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种木材保色脱脂的方法，属于木材处理技术领域。本发明将待脱脂的木材用水浸泡，并用液氮喷淋冷冻后烘干，得到干燥木材；将干燥木材通过微爆破，得到预处理木材；将茶麸研磨后与水混合并加热煮沸后离心处理，分离得到上层液，将上层液浓缩，得到浓缩液，接着将浓缩液、碳酸氢钠溶液、高锰酸钾等进行搅拌均匀得到自制脱脂保色液；再将自制脱脂保色液加入到蒸汽发生器中，进行汽蒸处理预处理木材，即可完成对木材的脱脂。本发明有效改善木材渗透性，显著提高了木材的脱脂率，同时具有较好的保色效果。

Description

一种木材保色脱脂的方法
技术领域
本发明涉及一种木材保色脱脂的方法，属于木材处理技术领域。
背景技术
松属、云杉属、落叶松属、黄杉属、银杉属和油杉属的木材构造中具有正常树脂道，其分泌树脂，树脂含量丰富，在木材加工利用过程中，高含量树脂影响木材的后续锯切、砂光、油漆和胶接等工序，并且一旦环境温度较高时，树脂会渗至木材表面，污染木材制品，因此，该类木材在加工利用过程中需进行脱脂处理，进而提高其加工性能和表面质量，扩大其应用范围。
目前，各种松木或杉木由于其材性、脂含量以及内含物的不同，脱脂方法稍有差异，但当前的木材脱脂方法和技术可以归纳五种：（1）碱液皂化法，（2）溶剂萃取法，（3）催化聚合法，（4）高温干燥法，（5）真空干燥法。一般为了提高脱脂效果，常常采用两种或两种以上的脱脂方法相结合，但生产厂家在实际应用中并不理想。如利用碱液皂化法处理的松木脱脂率低，易变色，光泽暗淡，在高温条件下，特别是在高温碱性条件下处理时，一般处理材有发黑的现象，阻碍了松木实木制品生产的发展。
综上所述，开发一种有效脱除木材中酯含量，提高木材的光泽度，避免出现发黑现象的木材脱脂方法是有关人员研究的重点。
发明内容
本发明主要解决的技术问题，针对目前碱液皂化法对松木进行脱脂时脱脂率低，易出现发黑现象，光泽暗淡，阻碍了松木实木制品应用的问题，提供了一种木材保色脱脂的方法。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
（1）将待脱脂的木材用水浸泡后取出，立即用液氮喷淋冷冻1～2min，再将冷冻后的木材烘干，得到干燥木材；
（2）将上述干燥木材装入爆破罐中，对爆破罐内增压，保压处理2～3min后，使爆破罐内压力瞬间降低至常压，取出木材，即为预处理木材；
（3）称取茶麸研磨处理后得到茶麸粉末，再将茶麸粉末和水混合并加热煮沸，得到煮制液；
（4）将上述煮制液离心处理，分离得到上层液，再将上层液浓缩，得到浓缩液；
（5）按重量份数计，称取50～60份上述浓缩液、30～40份质量分数为30%碳酸氢钠溶液、1～2份高锰酸钾、10～15份质量分数为30%双氧水、5～10份柠檬酸混合后用磁力搅拌机搅拌均匀得到自制脱脂保色液；
（6）将蒸汽发生器和干燥箱用带阀门的通气管相连，将预处理木材放入干燥箱中，升高干燥箱温度，再将上述自制脱脂保色液加入到蒸汽发生器中，待蒸汽压力达到0.3～0.5MPa时，打开通气管阀门，将蒸汽通入到干燥箱中进行汽蒸处理，汽蒸处理结束后，降低干燥箱温度至105～110℃，继续干燥1～2h后即可完成对木材的脱脂。
步骤（2）中所述的爆破罐内增压后的压力为0.5～0.8MPa。
步骤（3）中所述的茶麸粉末和水的质量比为1:10，加热煮沸时间为1～2h。
步骤（4）中所述的离心处理转速为2000～3000r/min，离心处理时间为15～20min，浓缩的方法是：将上层液移入旋转蒸发仪，在50～60℃下旋蒸浓缩20～30min。
步骤（6）中所述的升高干燥箱温度为120～140℃，汽蒸处理时间为7～8h。
本发明的有益效果是：
（1）本发明首先用水浸泡木材，使水分子浸入木材内部孔隙中，再通过液氮冷冻使浸入孔隙中的水分子瞬时凝固结冰，结冰后水的体积变大，起到撑开木材孔隙的目的，为液体流动提供通道，接着通过微爆破，在保持木材本身物理力学性及外观完整的条件下，在加压和瞬间释压过程中木材内部产生压力差，使得木材内部形成由内向外冲击的高压气流，在该高压气流的作用下，木材细胞壁和纹孔膜等薄弱组织被破坏，形成新的流体通道，从而达到改善木材渗透性和脱脂效果的目的，显著提高了木材的脱脂率；
（2）本发明从茶麸中提取到富含天然表面活性物质茶皂素的浓缩液，利用其表面活性提高松脂的流动性，使其更易脱除，而碳酸氢钠作为碱性钠盐可以与松脂中的主要成分树脂酸发生反应生成溶于水的树脂酸钠盐，再经蒸汽旋蒸后随水蒸气脱除，达到脱脂目的，另外氧化剂、双氧水和高锰酸钾的加入，在脱脂过程中将木材表面淡化成更接近木材原色的淡黄色，有效避免了碱性条件下木材脱脂后易变黑的问题，而柠檬酸的加入可以将脱脂木材中的残氧化剂还原，去除木材中的原子氧，将木材pH值变为中性，更加有利于脱脂木材的应用，具有广阔的使用前景。
具体实施方式
将待脱脂的木材用水浸泡1～2h后取出，立即用液氮喷淋冷冻1～2min，再将冷冻后的木材放入烘箱，在105～110℃下干燥20～30min，得到干燥木材；将干燥木材装入爆破罐中，通过加压泵使爆破罐内增压，直至爆破罐内压力达到0.5～0.8MPa，保压处理2～3min，打开爆破罐的排气阀，使爆破罐内压力瞬间降低至常压，取出木材，即为预处理木材；称取茶麸放入球磨罐中，按球料质量比为20:1向球磨罐中加入氧化锆球磨珠，研磨处理20～30min得到茶麸粉末，再按质量比为1:10将茶麸粉末和水混合并加热煮沸1～2h，得到煮制液；将煮制液用离心机以2000～3000r/min转速离心处理15～20min，分离得到上层液，再将上层液移入旋转蒸发仪，在50～60℃下旋蒸浓缩20～30min，得到浓缩液；按重量份数计，称取50～60份浓缩液、30～40份质量分数为30%碳酸氢钠溶液、1～2份高锰酸钾、10～15份质量分数为30%双氧水、5～10份柠檬酸混合后用磁力搅拌机搅拌均匀得到自制脱脂保色液；将蒸汽发生器和干燥箱用带阀门的通气管相连，将预处理木材放入干燥箱中，升高干燥箱温度至120～140℃，再将自制脱脂保色液加入到蒸汽发生器中，待蒸汽压力达到0.3～0.5MPa时，打开通气管阀门，将蒸汽通入到干燥箱中进行汽蒸处理7～8h，汽蒸处理结束后，降低干燥箱温度至105～110℃，继续干燥1～2h后即可完成对木材的脱脂。
实例1
将待脱脂的木材用水浸泡2h后取出，立即用液氮喷淋冷冻2min，再将冷冻后的木材放入烘箱，在110℃下干燥30min，得到干燥木材；将干燥木材装入爆破罐中，通过加压泵使爆破罐内增压，直至爆破罐内压力达到0.8MPa，保压处理3min，打开爆破罐的排气阀，使爆破罐内压力瞬间降低至常压，取出木材，即为预处理木材；称取茶麸放入球磨罐中，按球料质量比为20:1向球磨罐中加入氧化锆球磨珠，研磨处理30min得到茶麸粉末，再按质量比为1:10将茶麸粉末和水混合并加热煮沸2h，得到煮制液；将煮制液用离心机以3000r/min转速离心处理20min，分离得到上层液，再将上层液移入旋转蒸发仪，在60℃下旋蒸浓缩30min，得到浓缩液；按重量份数计，称取60份浓缩液、40份质量分数为30%碳酸氢钠溶液、2份高锰酸钾、15份质量分数为30%双氧水、10份柠檬酸混合后用磁力搅拌机搅拌均匀得到自制脱脂保色液；将蒸汽发生器和干燥箱用带阀门的通气管相连，将预处理木材放入干燥箱中，升高干燥箱温度至140℃，再将自制脱脂保色液加入到蒸汽发生器中，待蒸汽压力达到0.5MPa时，打开通气管阀门，将蒸汽通入到干燥箱中进行汽蒸处理8h，汽蒸处理结束后，降低干燥箱温度至110℃，继续干燥2h后即可完成对木材的脱脂。
实例2
将待脱脂的木材用水浸泡1h后取出，立即用液氮喷淋冷冻1min，再将冷冻后的木材放入烘箱，在105℃下干燥20min，得到干燥木材；将干燥木材装入爆破罐中，通过加压泵使爆破罐内增压，直至爆破罐内压力达到0.5MPa，保压处理2min，打开爆破罐的排气阀，使爆破罐内压力瞬间降低至常压，取出木材，即为预处理木材；称取茶麸放入球磨罐中，按球料质量比为20:1向球磨罐中加入氧化锆球磨珠，研磨处理20min得到茶麸粉末，再按质量比为1:10将茶麸粉末和水混合并加热煮沸1h，得到煮制液；将煮制液用离心机以2000r/min转速离心处理15min，分离得到上层液，再将上层液移入旋转蒸发仪，在50℃下旋蒸浓缩20min，得到浓缩液；按重量份数计，称取50份浓缩液、30份质量分数为30%碳酸氢钠溶液、1份高锰酸钾、10份质量分数为30%双氧水、5份柠檬酸混合后用磁力搅拌机搅拌均匀得到自制脱脂保色液；将蒸汽发生器和干燥箱用带阀门的通气管相连，将预处理木材放入干燥箱中，升高干燥箱温度至120℃，再将自制脱脂保色液加入到蒸汽发生器中，待蒸汽压力达到0.3MPa时，打开通气管阀门，将蒸汽通入到干燥箱中进行汽蒸处理7h，汽蒸处理结束后，降低干燥箱温度至105℃，继续干燥1h后即可完成对木材的脱脂。
实例3
将待脱脂的木材用水浸泡1h后取出，立即用液氮喷淋冷冻1min，再将冷冻后的木材放入烘箱，在107℃下干燥25min，得到干燥木材；将干燥木材装入爆破罐中，通过加压泵使爆破罐内增压，直至爆破罐内压力达到0.7MPa，保压处理3min，打开爆破罐的排气阀，使爆破罐内压力瞬间降低至常压，取出木材，即为预处理木材；称取茶麸放入球磨罐中，按球料质量比为20:1向球磨罐中加入氧化锆球磨珠，研磨处理25min得到茶麸粉末，再按质量比为1:10将茶麸粉末和水混合并加热煮沸1h，得到煮制液；将煮制液用离心机以2500r/min转速离心处理17min，分离得到上层液，再将上层液移入旋转蒸发仪，在55℃下旋蒸浓缩25min，得到浓缩液；按重量份数计，称取55份浓缩液、35份质量分数为30%碳酸氢钠溶液、1份高锰酸钾、12份质量分数为30%双氧水、7份柠檬酸混合后用磁力搅拌机搅拌均匀得到自制脱脂保色液；将蒸汽发生器和干燥箱用带阀门的通气管相连，将预处理木材放入干燥箱中，升高干燥箱温度至130℃，再将自制脱脂保色液加入到蒸汽发生器中，待蒸汽压力达到0.4MPa时，打开通气管阀门，将蒸汽通入到干燥箱中进行汽蒸处理7h，汽蒸处理结束后，降低干燥箱温度至107℃，继续干燥1h后即可完成对木材的脱脂。
对照例：利用碱液皂化法处理木材。
将实例及对照例的处理前后的木材进行检测，具体检测如下：
（1）脱脂率测定：按照国家标准GB/T 2677.6-1994《造纸原料有机溶剂抽出物含量的测定》进行测定，具体测量方式为：将脱脂后木材和未处理的木材中得到的木粉中称取5g放入烘箱内烘干至恒重经冷却称重后，放入索氏抽提器（采用的抽提剂是石油醚），抽提完后取出木粉，再放入烘箱内烘干至恒重，冷却，称重，再计算脱脂率，计算公式如下：
式中，N为脱脂率（%）；G1为处理前木材的含酯量（g）；X2为脱脂后木材的含脂量（g）。
（3）材色测定：为了表示木材试件色泽的变化，直观地表达出色泽变化的满意程度，采用定性转定量化数学模型，将不同层次的消费者对试件色泽的喜爱程度按评价标准分别数字化。其中：1一试件颜色根本无法接受，3一试件颜色过深，5一试件颜色可接受，7一试件颜色近似新鲜材色，9一试件颜色比新鲜材色更好，2，4，6，8一试件颜色处于相邻标准之间，然后求出平均数来表征材色。
（2）发黑情况：观察脱脂后的木材是否有发黑情况。
具体检测结果如表1。
检测项目 实例1 实例2 实例3 对照例
脱脂率（%） 82 83 84 72
材色 8.8 8.9 9 6.8
发黑情况 不明显 不明显 不明显 明显发黑
由表1可知，本发明对木材的脱脂方法脱脂率高，且木材未出现明显发黑现象，同时材色好，有光泽，具有保色效果。

Claims (5)

1.一种木材保色脱脂的方法，其特征在于具体操作步骤为：
（1）将待脱脂的木材用水浸泡后取出，立即用液氮喷淋冷冻1～2min，再将冷冻后的木材烘干，得到干燥木材；
（2）将上述干燥木材装入爆破罐中，对爆破罐内增压，保压处理2～3min后，使爆破罐内压力瞬间降低至常压，取出木材，即为预处理木材；
（3）称取茶麸研磨处理后得到茶麸粉末，再将茶麸粉末和水混合并加热煮沸，得到煮制液；
（4）将上述煮制液离心处理，分离得到上层液，再将上层液浓缩，得到浓缩液；
（5）按重量份数计，称取50～60份上述浓缩液、30～40份质量分数为30%碳酸氢钠溶液、1～2份高锰酸钾、10～15份质量分数为30%双氧水、5～10份柠檬酸混合后用磁力搅拌机搅拌均匀得到自制脱脂保色液；
（6）将蒸汽发生器和干燥箱用带阀门的通气管相连，将预处理木材放入干燥箱中，升高干燥箱温度，再将上述自制脱脂保色液加入到蒸汽发生器中，待蒸汽压力达到0.3～0.5MPa时，打开通气管阀门，将蒸汽通入到干燥箱中进行汽蒸处理，汽蒸处理结束后，降低干燥箱温度至105～110℃，继续干燥1～2h后即可完成对木材的脱脂。
2.根据权利要求1所述的一种木材保色脱脂的方法，其特征在于：步骤（2）中所述的爆破罐内增压后的压力为0.5～0.8MPa。
3.根据权利要求1所述的一种木材保色脱脂的方法，其特征在于：步骤（3）中所述的茶麸粉末和水的质量比为1:10，加热煮沸时间为1～2h。
4.根据权利要求1所述的一种木材保色脱脂的方法，其特征在于：步骤（4）中所述的离心处理转速为2000～3000r/min，离心处理时间为15～20min，浓缩的方法是：将上层液移入旋转蒸发仪，在50～60℃下旋蒸浓缩20～30min。
5.根据权利要求1所述的一种木材保色脱脂的方法，其特征在于：步骤（6）中所述的升高干燥箱温度为120～140℃，汽蒸处理时间为7～8h。
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Address after: 213000 Room 302, unit 5, Cui Yuan Apartment, Tianning District, Changzhou, Jiangsu

Applicant after: Wu Gang

Address before: 213164 B 2519, Beijing University of Chemical Technology Research Institute, Changzhou science and Education City, 801 Wujin Road, Wujin, Changzhou.

Applicant before: TRUSYN CHEM-TECH CO., LTD.

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Effective date of registration: 20181115

Address after: 236300 No. 66 Weiwu Road, Funan County Economic Development Zone, Fuyang City, Anhui Province

Applicant after: Anhui Jiamei Arts & Crafts Co., Ltd.

Address before: 213000 Room 302, unit 5, Cui Yuan Apartment, Tianning District, Changzhou, Jiangsu

Applicant before: Wu Gang

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GR01 Patent grant
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Denomination of invention: Method for preserving color and degreasing wood

Effective date of registration: 20210727

Granted publication date: 20190101

Pledgee: Funan SME financing Company limited by guarantee

Pledgor: ANHUI JIAMEI CRAFTS Co.,Ltd.

Registration number: Y2021980006829

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