CN108724390A - 三维木构件与三维木制品物理调色方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种所需的设备资金相对低、工艺简单、生产速度快、生产过程中没有污染，生产出的产品绿色环保的三维构件与三维木制品的调色方法，包括对三维木构件与三维木制品进行加热并控制加热的温度和时间使三维木制品色彩和色度发生变化，所述的加热温度是140℃～220℃，所述的加热时间是在达到指定温度后保温2小时至4小时，所述的加热方式是使用炭化设备(炭化窑、真空干燥箱、炭化罐等)对三维木构件与三维木制品进行加热。本发明的三维构件与三维木制品物理调色方法，热处理后的三维构件与三维木制品颜色变深，变化范围通常变为浅黄色至深褐色或者更深，总体明度降低，颜色均匀柔和，视觉舒适，颜色稳定。

Description

三维木构件与三维木制品物理调色方法

技术领域

本发明涉及木材加工技术领域，尤其涉及一种三维木构件与三维木制品物理调色方法。

背景技术

艺术木质家具、普通木质家具、木质玩具、木质工艺品、建筑装饰木质构件、木雕等一系列装饰用木制品，有时需要不同部位或不同零部件有色彩差异，常规处理是对三维构件或三维木制品染色处理或用不同涂料涂饰调色处理。木材热处理的颜色变化是由一系列复杂的物理和化学过程所导致的，根本原因是木材中基本发色基团和助色基团的增加和减少。其中一方面是由于木材本身具有显色作用的木质素或抽提物(如色素、单宁和树脂等)在高温下发生了变化，导致木材变色；另一方面则是木材中的组分，如纤维素、半纤维素、木质素等在加热过程中产生的降解产物含有发色基团或助色基团，也能引起木材颜色的变化。

申请号为200810198475.0，公开号为CN101367222A的发明专利公开了一种关于木材物理染色的方法，该方法是用热压机对木质板材进行加热处理使其发生炭化达到染色的目的，但是该方法不可用于对三维构件或三维木制品的染色处理，因为三维构件或制品存在一定的三维结构，在平板热压机中无法进行热处理，所以该方法仍旧存在一定的不足之处。

化学染色是染料与木材发生化学或物理化学结合反应，使木材具有一定坚牢色泽的加工过程。因为木材是一种由木质素、纤维素和半纤维素等成分组成的天然高分子多孔材料。表面含有大量的亲水基团羟基和羧基，化学染料随水溶液通过木材毛细管通道，透过木材细胞壁扩散后，沉降在纤维素表面上，使得木材染色，从而调整颜色。

然而采用化学染色不但产生大量的生产废物，染色色牢度不稳定，影响使用效果。经过化学染色的木材大多会有化学物质残留在木材内部，在使用过程中逐渐向空气中释放，不但污染环境，还可能严重影响人的身体健康。同时，化学染色或涂料调色对于三维构件的染色工艺较复杂，化学染色会严重污染环境，与我国的环保政策相违背。另外，木材化学染色受染料颗粒大小、染色工艺及染色设备的限制，不同配方的涂料调色也存在类似问题，两者都不易使立体三维构件或木制品染色均匀，并不能取得理想的染色效果。因此，在对三维构件或三维木制品进行调色处理，提高制品附加值的同时，还必然兼顾环境、生态效益、社会效益。

有鉴于上述的缺陷，本设计人积极加以研究创新，以期创设一种新的三维木构件与三维木制品调色方法，使其更具有产业上的利用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种三维构件与三维木制品的调色方法，该方法所需设备资金相对低、工艺简单、生产速度快、生产过程中没有污染，生产出的产品绿色环保。

本发明的三维木构件与三维木制品物理调色方法，是利用炭化设备对三维木构件与三维木制品进行加热并控制加热的温度和时间使其色彩和色度发生变化，所述的加热温度是140℃～220℃，所述的加热时间是在达到指定温度后保温2小时至4小时。

进一步的，所述加热温度为150℃～200℃。

进一步的，所述加热温度为160℃～180℃。

进一步的，所述炭化设备包括炭化窑、真空干燥箱、炭化罐等设备。

进一步的，三维木构件与三维木制品在炭化设备中加热后降温至60℃以下取出，在室温下自然冷却，然后根据三维木构件与三维木制品的用途将其含水率调节到适宜值。

进一步的，调节后的三维木构件与三维木制品含水率低于10％。

进一步的，调节三维木构件与三维木制品的含水率时是在调温调湿房内进行。

借由上述方案，本发明至少具有以下优点：

1)本发明所提供的三维构件或三维木制品调色方法在通过热处理方法实现的，具有环保无污染的特点，调色过程中仅涉及温度。热处理过程中没有使用化学药剂，不会像化学染色那样使用大量化学试剂造成污染和浪费，并且化学染色会随时间变化而逐渐脱落或者降解，导致颜色不均匀。热处理调色均匀性良好，并且保持持久。

(2)本发明所提供的三维构件或三维木制品调色方法不需要昂贵的设备，占地面积相对较小，并且处理时间短，可同时处理大批量三维构件或三维木制品，生产安全，生产效率高，工艺简单，生产过程不会对环境造成污染。

(3)本发明所提供的三维构件或三维木制品通过物理加热的方式使木材组分发生一定变化，同时在不影响构件或制品实用的基础上大大提高木制品的耐久性以及尺寸稳定性。进行热处理的构件或制品表面发生炭化，防腐防火性能提高，应用范围扩大。

(4)本发明所提供的三维构件或三维木制品调色方法对于三维木制品的尺寸和形状没有特殊要求，处理后的三维构件或三维木制品整体颜色均匀，不受三维构件或制品的形状影响，在物理调色的同时，木材的尺寸稳定性，防腐和防火性能也能得到显著提高。因此，在建筑装饰、家居装饰、家具装饰、乐器装饰、门窗楼梯等行业以及其他行业都可应用。

(5)本发明所提供的三维木制品染色方法热处理后的木材颜色变深，变化范围通常变为浅黄色至深褐色或者更深，总体明度降低，颜色均匀柔和，视觉舒适，颜色稳定。日常生活经验表明，产品颜色是决定消费者印象的重要因素。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例详细说明如后。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明一较佳实施例所述的三维构件与三维木制品物理调色方法，是利用炭化设备对三维木构件与三维木制品进行加热并控制加热的温度和时间使其色彩和色度发生变化，所述的加热温度是140℃～220℃，所述的加热时间是在达到指定温度后保温2小时至4小时。

加热温度在140℃～220℃，其原理基于木材的颜色变化是由一系列复杂的物理和化学过程所导致的，根本原因是木材中基本发色基团和助色基团的增加和减少。木材在100℃开始进行热分解，但是在150℃条件下受热分解速度缓慢，温度达到160℃及以上时，随着温度升高热分解速率加快，木材中的组分，如纤维素、半纤维素、木质素等在加热过程中产生的降解产物含有发色基团或助色基团，从而引起木材颜色的变化，达到染色的目的。

加热时间随着木材材种的差异，以及三维木制品的用途的不同时间从2小时到4小时不等，通过控制加热时间达到控制颜色变化的目的。

对三维构件或三维木制品加热是使用炭化窑、真空干燥箱、炭化罐等炭化设备对其进行加热，调节炭化设备的处理温度和处理的时间，从而实现对三维构件与三维木制品的物理调色。

三维木构件与三维木制品被炭化设备中加热后降温至60℃以下取出，在室温下自然冷却，然后根据用途把三维木构件与三维木制品的含水率调节到适宜值。

调节后的三维木构件与三维木制品含水率低于10％，一般正常状态下三维构件或三维木制品本身的含水率会趋近所处地区的平衡含水率，受空气的温湿度以及流速等因素影响，若其含水率过高或过低都相应会导致三维构件或三维木制品干缩湿胀发生形变，使其尺寸发生变化以致丧失使用功能。所以三维构件或三维木制品的干燥需适当，并非越干越好，不同地区、不同用途，对三维构件或三维木制品含水率的要求也是不一样，所以要进行调湿处理，调湿处理在调温调湿房内进行。

下面结合实施例具体说明。

实施案例1：木质建筑装饰构件(木楼梯、门窗、木质装饰柱等)

以松木为原材料制作的窗框以及木楼梯扶手，将表面打磨平整，测得其含水率在8％-11％，再将其放入真空干燥箱内，在温度分别为170℃、190℃、210℃保温2小时后，从炭化设备(炭化窑、真空干燥箱、炭化罐等)内取出，放入恒温恒湿箱内，在温度为25±3℃，湿度在65±5％的条件下，把木材含水率调节到10％左右。随着温度逐渐升窗框、木楼梯扶手颜色由开始的浅黄的逐渐变为深棕色。

实施案例2：木家具构件(木质装饰雕刻件、横撑)

以水曲柳木材为原料制作的异形椅子背横撑和扶手，处理时先用砂纸将含水率为9％的横撑和扶手表面打磨光滑，再将其放入炭化窑内，在温度分别为 170℃、190℃、210℃的条件下保温3小时，降温到室温后将横撑和扶手从炭化设备炭化窑内取出，放入恒温恒湿箱内，在温度为23±5℃，湿度在65±5％的条件下，把木材含水率调节到10％左右。随着温度逐渐升高横撑和扶手颜色由开始的浅黄的逐渐变为棕色逐渐变成深棕色最后变成黑棕色。

实施案例3：木质玩具

用松木制作的小车玩具模型，将做好的小车表面打磨光滑，测得含水率在 11％。再将其放入炭化设备炭化罐等内，在温度分别为170℃、190℃、210℃的条件下保温4小时，降温到室温后将小车从炭化设备炭化罐内取出，放入恒温恒湿箱内，在温度为25±5℃，湿度在65±5％的条件下，把木材含水率调节到 10％左右。随着温度逐渐升高小车颜色由开始的黄白色的逐渐变为黄褐色逐渐变成深褐色最后变成黑褐色。

实施案例4：其他(相框、木雕、根雕、木戒指、木手镯、木挂坠、木架、木珠、木手表、木微雕、木质办公文具)

以杉木为原来制作的装饰用挂件，将表面打磨光滑后测得含水率为9％，再将其放入炭化设备炭化窑内，在温度分别为170℃、190℃、210℃的条件下保温4小时，降温到室温后将小车从炭化设备炭化窑、内取出，放入恒温恒湿箱内，在温度为25±5℃，湿度在65±5％的条件下，把木材含水率调节到10％左右。随着温度逐渐升高挂件颜色由开始的黄白色的逐渐变为橙黄色最后变成黑褐色。

本发明的三维构件与三维木制品物理调色方法所需的设备资金相对低、工艺简单、生产速度快、生产过程中没有污染，生产出的产品绿色环保，而且耐腐耐候性能都有所提高，热处理不仅能改变三维构件与三维木制品的物理性质，还能导致三维木制品发生颜色上的变化，热处理后的三维构件与三维木制品颜色变深，变化范围通常变为浅黄色至深褐色或者更深，总体明度降低，颜色均匀柔和，视觉舒适，颜色稳定。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种三维木构件与三维木制品物理调色方法，其特征在于，利用炭化设备对三维木构件与三维木制品进行加热并控制加热的温度和时间使其色彩和色度发生变化，所述的加热温度是140℃～220℃，所述的加热时间是在达到指定温度后保温2小时至4小时。

2.根据权利要求1所述的三维木构件与三维木制品物理调色方法，其特征在于，所述加热温度为150℃～200℃。

3.根据权利要求1所述的三维木构件与三维木制品物理调色方法，其特征在于，所述加热温度为160℃～180℃。

4.根据权利要求1所述的三维木构件与三维木制品物理调色方法，其特征在于，所述炭化设备包括炭化窑、真空干燥箱、炭化罐等设备。

5.根据权利要求1所述的三维木构件与三维木制品物理调色方法，其特征在于，三维木构件与三维木制品在炭化设备中加热后降温至60℃以下取出，在室温下自然冷却，然后根据三维木构件与三维木制品的用途将其含水率调节到适宜值。

6.根据权利要求1所述的三维木构件与三维木制品物理调色方法，其特征在于，调节后的三维木构件与三维木制品含水率低于10％。

7.根据权利要求3或权利要求4所述的三维木构件与三维木制品物理调色方法，其特征在于，调节三维木构件与三维木制品的含水率时是在调温调湿房内进行。