CN109079939A - 一种性能稳定的木材染色方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种性能稳定的木材染色方法，属于木材染色加工技术领域，包括以下步骤：（1）染色剂的制备；（2）木材预处理；（3）一次染色；（4）二次染色。通过本发明染色方法得到的木材，颜色独特，染色剂附着能力强，能够抵抗紫外线，性能稳定，可以长时间保持木材的色泽，具有很好的经济效益和市场推广价值。

Description

一种性能稳定的木材染色方法
技术领域
本发明属于木材染色加工技术领域，具体涉及一种性能稳定的木材染色方法。
背景技术
木制品，是以木材原材料的，经过加工制作，所形成的产品。木制品主要分为以下几大类：家具木制品、办公木制品、工艺木制品、园艺木制品、生活木制品、还有现在高科技木制品。
木材染色有助于提高木材质量，提高其利用价值和附加值，来满足人们的追求，现有的染色剂附着能力差，性能不稳定，容易褪色或变色，并且现有的很多染色剂含有大量的化学添加剂，对人体会造成一定程度的伤害，存在很大的安全隐患。现有的染色方法虽然简单易行，但是往往无法做到染色剂与木材紧密结合，长时间使用就会产生脱落现象。
发明内容
本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种性能稳定的木材染色方法。通过本发明染色方法得到的木材，颜色独特，染色剂附着能力强，能够抵抗紫外线，性能稳定，可以长时间保持木材的色泽，具有很好的经济效益和市场推广价值。
本发明是通过以下技术方案实现的：
一种性能稳定的木材染色方法，包括以下步骤：
（1）染色剂的制备：
1）称取相应重量份的氨丙基三甲氧基硅烷13~15份、聚环氧琥珀酸10.5~11.5份、三硬脂酸甘油酯6.5~7.5份、改性环氧树脂17~19份、无菌水115~125份共同置于搅拌罐内，搅拌罐内的温度控制为210~230℃，搅拌处理32~38min；
2）将操作1）中搅拌罐内的温度降至35~37℃，然后称取相应重量份的植物提取物42~48份、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚5~7份、壬基酚聚氧乙烯醚6~8份共同置于搅拌罐内，继续搅拌2.2~2.8h即可；
（2）木材预处理：将待染色的木材表面进行打磨，去毛刺，然后置于浓度为19~23%的双氧水中进行漂白处理，处理的时间为37~43min；
（3）一次染色：将步骤（1）制备的染色剂均匀的涂覆在步骤（2）预处理后的木材表面，涂覆完成后立刻将木材置于辐照仪中进行辐照处理；
（4）二次染色：将步骤（3）中一次染色处理后的木材置于木材抛光机内，进行打磨抛光处理，然后将步骤（1）制备的染色剂均匀的涂覆在抛光后的木材表面，涂覆完成后立刻将木材置于紫外固化机内进行固化处理。
进一步的，所述步骤（1）操作1）中改性环氧树脂的制备方法是：将环氧树脂和改性液按照重量比为1:5.5~6.5共同置于反应釜内，反应釜内的温度控制为62~68℃，反应釜内的压力控制为0.22~0.28MPa，搅拌处理22~28min后取出环氧树脂置于红外线干燥箱内进行干燥，干燥至恒重即可。
进一步的，所述改性液，由以下重量份组分组成：热致性液晶聚合物19~21份、聚乙二醇6~8份、二月桂酸二丁基锡5~7份、甲基四氢邻苯二甲4~6份、十二烷基苯磺酸钠11~13份、无菌水160~180份。
进一步的，所述红外线的波长为62~68μm。
进一步的，所述步骤（1）操作2）中植物提取物的制备，包括以下操作：
a. 称取相应重量份的红苋菜22~28份、红玫瑰17~19份、紫甘蓝14~16份共同置于深冷式粉碎机中进行粉碎处理，粉碎机内的温度控制为-15~-11℃，粉碎处理的时间为32~38min，粉碎后过20目筛；
b. 将操作a中过筛后的粉末和95%乙醇按照重量比为1:5.5~6.5共同置于均质机内，均质机的工作压力为32~38MPa，均质处理42~48min；
c. 将操作b中均质后的混合液置于微波环境中进行加热，微波的频率为47~53GHz，微波处理的时间为27~33min；
d. 待操作c中的混合液冷却至室温时，搅拌混匀后置于抽滤器内，进行抽滤，得滤液即可。
进一步的，所述步骤（3）中辐照处理的方式为β射线，辐照处理的总时间为90~100min，辐照的剂量为2~3Gy/min。
进一步的，所述步骤（4）紫外的波长为340~360nm，紫外固化的时间为2~3h。
本发明提供了一种性能稳定的木材染色方法，首先制备染色剂，染色剂的原料成分中包括植物提取物、氨丙基三甲氧基硅烷、聚环氧琥珀酸、三硬脂酸甘油酯、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、壬基酚聚氧乙烯醚、改性环氧树脂、无菌水，其中植物提取物主要是为染色剂提供无毒、无害、鲜艳的染料，在植物提取物的制备过程中，首先是称取相应重量份的红苋菜、红玫瑰、紫甘蓝置于深冷式粉碎机中进行粉碎，在冷冻条件下进行粉碎，不仅粉碎细度更细，由于冰晶的作用，能有效的防止粉末发生黏结的现象，提高后续浸提效率，最主要的是，冷冻条件下进行粉碎，微生物和酶的活力会下降，最大限度的保证植物中有效成分的化学稳定性，然后将制得的粉末与95%乙醇共同置于均质机内进行均质处理，粉末细胞遭到破坏，在95%乙醇的协助作用下，粉末中的有效成分几乎完全浸出到95%乙醇中，然后将均质处理后的混合液置于微波中进行加热，进一步促进有效成分的浸出，同时促使95%乙醇挥发，达到浓缩植物提取物的目的，最后将混合液进行抽滤，取出滤渣，收集的滤液即可以作为染色液。改性环氧树脂提高染色剂的耐候性，使漆膜装饰性能好（丰满光亮、硬度高），耐化学品性能好，保光、保色性能优良，高附着力，良好的机械性能，改性环氧树脂的制备过程中，将环氧树脂和改性液共同置于反应釜中，在高温高压的条件下，改性液中的有效成分作用于环氧树脂，优化环氧树脂的性能，进行红外线干燥，有助于有效成分穿透环氧树脂，加强作用效果。聚环氧琥珀酸、三硬脂酸甘油酯（分散剂），在环氧树脂的协同作用下，一方面与植物提取物紧密结合，与木材表面有效的结合反应，形成一种离体网状结构，保证染色剂与木材之间的紧密结合程度，另外一方面，提高染色剂的分散性，促使染色剂颜色涂覆更加均匀，提高染色剂的吸光度，使染色剂具有很好的抗紫外线能力，可延长染色剂的保色时间。聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚、壬基酚聚氧乙烯醚作为一种消泡剂，能有效的保证涂覆均匀，提高染色剂的作用效率。然后将木材进行预处理，即将其表面打磨，并置于双氧水中进行漂白，为后续的染色操作奠定很好的基础。再进行一次染色，将制备的染色剂涂覆在预处理的木材表面，涂覆完成后立刻将木材置于辐照仪中进行辐照处理，利用辐照技术来将染色剂固定到木材中是比较常见的技术，但是如果辐照剂量过高会造成染色剂变色，脱落的现象，并且不同的辐照方式也会对染色剂的性能产生一定程度的改变，申请人在大量的实验中发现，同样剂量时，β射线的作用效果最显著，当辐照总剂量超过237Gy时会对染色起到一定副作用，随着辐照剂量的增大，副作用越大，因此本发明将辐照总剂量设定在180-300之间，能够有效的防止染色剂流淌，分散不均匀、开裂的现象，还能促进染色剂与木材之间进行紧密结合。最后将一次染色处理后的木材置于木材抛光机内，进行打磨抛光处理，去除浮色，进一步抛光，然后再涂覆一层染色剂，使颜色更加丰满、鲜艳，并且在紫外固化的协同作用下，染色剂与木材结合更加紧密。
本发明相比现有技术具有以下优点：
通过本发明染色方法得到的木材，颜色独特，染色剂附着能力强，能够抵抗紫外线，性能稳定，可以长时间保持木材的色泽，具有很好的经济效益和市场推广价值。
具体实施方式
实施例1
一种性能稳定的木材染色方法，包括以下步骤：
（1）染色剂的制备：
1）称取相应重量份的氨丙基三甲氧基硅烷13份、聚环氧琥珀酸10.5份、三硬脂酸甘油酯6.5份、改性环氧树脂17份、无菌水115份共同置于搅拌罐内，搅拌罐内的温度控制为210℃，搅拌处理32min；
2）将操作1）中搅拌罐内的温度降至35℃，然后称取相应重量份的植物提取物42份、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚5份、壬基酚聚氧乙烯醚6份共同置于搅拌罐内，继续搅拌2.2h即可；
（2）木材预处理：将待染色的木材表面进行打磨，去毛刺，然后置于浓度为19%的双氧水中进行漂白处理，处理的时间为37min；
（3）一次染色：将步骤（1）制备的染色剂均匀的涂覆在步骤（2）预处理后的木材表面，涂覆完成后立刻将木材置于辐照仪中进行辐照处理；
（4）二次染色：将步骤（3）中一次染色处理后的木材置于木材抛光机内，进行打磨抛光处理，然后将步骤（1）制备的染色剂均匀的涂覆在抛光后的木材表面，涂覆完成后立刻将木材置于紫外固化机内进行固化处理。
进一步的，所述步骤（1）操作1）中改性环氧树脂的制备方法是：将环氧树脂和改性液按照重量比为1:5.5共同置于反应釜内，反应釜内的温度控制为62℃，反应釜内的压力控制为0.22MPa，搅拌处理22min后取出环氧树脂置于红外线干燥箱内进行干燥，干燥至恒重即可。
进一步的，所述改性液，由以下重量份组分组成：热致性液晶聚合物19份、聚乙二醇6份、二月桂酸二丁基锡5份、甲基四氢邻苯二甲4份、十二烷基苯磺酸钠11份、无菌水160份。
进一步的，所述红外线的波长为62μm。
进一步的，所述步骤（1）操作2）中植物提取物的制备，包括以下操作：
a. 称取相应重量份的红苋菜22份、红玫瑰17份、紫甘蓝14份共同置于深冷式粉碎机中进行粉碎处理，粉碎机内的温度控制为-15℃，粉碎处理的时间为32min，粉碎后过20目筛；
b. 将操作a中过筛后的粉末和95%乙醇按照重量比为1:5.5共同置于均质机内，均质机的工作压力为32MPa，均质处理42min；
c. 将操作b中均质后的混合液置于微波环境中进行加热，微波的频率为47GHz，微波处理的时间为27min；
d. 待操作c中的混合液冷却至室温时，搅拌混匀后置于抽滤器内，进行抽滤，得滤液即可。
进一步的，所述步骤（3）中辐照处理的方式为β射线，辐照处理的总时间为90min，辐照的剂量为2Gy/min。
进一步的，所述步骤（4）紫外的波长为340nm，紫外固化的时间为2h。
实施例2
一种性能稳定的木材染色方法，包括以下步骤：
（1）染色剂的制备：
1）称取相应重量份的氨丙基三甲氧基硅烷14份、聚环氧琥珀酸11份、三硬脂酸甘油酯7份、改性环氧树脂18份、无菌水120份共同置于搅拌罐内，搅拌罐内的温度控制为220℃，搅拌处理35min；
2）将操作1）中搅拌罐内的温度降至36℃，然后称取相应重量份的植物提取物45份、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚6份、壬基酚聚氧乙烯醚7份共同置于搅拌罐内，继续搅拌2.5h即可；
（2）木材预处理：将待染色的木材表面进行打磨，去毛刺，然后置于浓度为21%的双氧水中进行漂白处理，处理的时间为40min；
（3）一次染色：将步骤（1）制备的染色剂均匀的涂覆在步骤（2）预处理后的木材表面，涂覆完成后立刻将木材置于辐照仪中进行辐照处理；
（4）二次染色：将步骤（3）中一次染色处理后的木材置于木材抛光机内，进行打磨抛光处理，然后将步骤（1）制备的染色剂均匀的涂覆在抛光后的木材表面，涂覆完成后立刻将木材置于紫外固化机内进行固化处理。
进一步的，所述步骤（1）操作1）中改性环氧树脂的制备方法是：将环氧树脂和改性液按照重量比为1:6共同置于反应釜内，反应釜内的温度控制为65℃，反应釜内的压力控制为0.25MPa，搅拌处理25min后取出环氧树脂置于红外线干燥箱内进行干燥，干燥至恒重即可。
进一步的，所述改性液，由以下重量份组分组成：热致性液晶聚合物20份、聚乙二醇7份、二月桂酸二丁基锡6份、甲基四氢邻苯二甲5份、十二烷基苯磺酸钠12份、无菌水170份。
进一步的，所述红外线的波长为65μm。
进一步的，所述步骤（1）操作2）中植物提取物的制备，包括以下操作：
a. 称取相应重量份的红苋菜25份、红玫瑰18份、紫甘蓝15份共同置于深冷式粉碎机中进行粉碎处理，粉碎机内的温度控制为-13℃，粉碎处理的时间为35min，粉碎后过20目筛；
b. 将操作a中过筛后的粉末和95%乙醇按照重量比为1:6共同置于均质机内，均质机的工作压力为35MPa，均质处理45min；
c. 将操作b中均质后的混合液置于微波环境中进行加热，微波的频率为50GHz，微波处理的时间为30min；
d. 待操作c中的混合液冷却至室温时，搅拌混匀后置于抽滤器内，进行抽滤，得滤液即可。
进一步的，所述步骤（3）中辐照处理的方式为β射线，辐照处理的总时间为95min，辐照的剂量为2.5Gy/min。
进一步的，所述步骤（4）紫外的波长为350nm，紫外固化的时间为2.5h。
实施例3
一种性能稳定的木材染色方法，包括以下步骤：
（1）染色剂的制备：
1）称取相应重量份的氨丙基三甲氧基硅烷15份、聚环氧琥珀酸11.5份、三硬脂酸甘油酯7.5份、改性环氧树脂19份、无菌水125份共同置于搅拌罐内，搅拌罐内的温度控制为230℃，搅拌处理38min；
2）将操作1）中搅拌罐内的温度降至37℃，然后称取相应重量份的植物提取物48份、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚7份、壬基酚聚氧乙烯醚8份共同置于搅拌罐内，继续搅拌2.8h即可；
（2）木材预处理：将待染色的木材表面进行打磨，去毛刺，然后置于浓度为23%的双氧水中进行漂白处理，处理的时间为43min；
（3）一次染色：将步骤（1）制备的染色剂均匀的涂覆在步骤（2）预处理后的木材表面，涂覆完成后立刻将木材置于辐照仪中进行辐照处理；
（4）二次染色：将步骤（3）中一次染色处理后的木材置于木材抛光机内，进行打磨抛光处理，然后将步骤（1）制备的染色剂均匀的涂覆在抛光后的木材表面，涂覆完成后立刻将木材置于紫外固化机内进行固化处理。
进一步的，所述步骤（1）操作1）中改性环氧树脂的制备方法是：将环氧树脂和改性液按照重量比为1:6.5共同置于反应釜内，反应釜内的温度控制为68℃，反应釜内的压力控制为0.28MPa，搅拌处理28min后取出环氧树脂置于红外线干燥箱内进行干燥，干燥至恒重即可。
进一步的，所述改性液，由以下重量份组分组成：热致性液晶聚合物21份、聚乙二醇8份、二月桂酸二丁基锡7份、甲基四氢邻苯二甲6份、十二烷基苯磺酸钠13份、无菌水180份。
进一步的，所述红外线的波长为68μm。
进一步的，所述步骤（1）操作2）中植物提取物的制备，包括以下操作：
a. 称取相应重量份的红苋菜28份、红玫瑰19份、紫甘蓝16份共同置于深冷式粉碎机中进行粉碎处理，粉碎机内的温度控制为-11℃，粉碎处理的时间为38min，粉碎后过20目筛；
b. 将操作a中过筛后的粉末和95%乙醇按照重量比为1:6.5共同置于均质机内，均质机的工作压力为38MPa，均质处理48min；
c. 将操作b中均质后的混合液置于微波环境中进行加热，微波的频率为53GHz，微波处理的时间为33min；
d. 待操作c中的混合液冷却至室温时，搅拌混匀后置于抽滤器内，进行抽滤，得滤液即可。
进一步的，所述步骤（3）中辐照处理的方式为β射线，辐照处理的总时间为100min，辐照的剂量为3Gy/min。
进一步的，所述步骤（4）紫外的波长为360nm，紫外固化的时间为3h。
对比实施例1
本对比实施例1与实施例2相比，省去步骤（1）染色剂的制备中的改性环氧树脂，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例2
本对比实施例2与实施例2相比，省去步骤（3）一次染色中的辐照处理，除此外的方法步骤均相同。
对比实施例3
本对比实施例3与实施例2相比，省去步骤（4）二次染色中的紫外固化处理，除此外的方法步骤均相同。
对照组
现有的常规的木材染色方法。
为了对比本发明效果，选用同一批，同一树种，同一年轮，大小近乎一致的木材作为实验对象，然后分别用实施例2、对比实施例1、对比实施例2、对比实施例3、对照组的方法进行染色，染色后测定性能。
具体实验对比数据如下表1所示：
表1
注：上表1中所述附着力参照GB/T 4893.4-85《家具表面附着力交叉切割测定法》来测定；所述的质量变化率是对各组染色处理后的木材进行UV照射老化处理，具体是将桦木木板放入到UV老化箱内，控制箱内的温度为50℃，紫外线波长为250nm，辐照强度为38W/m2，辐射时长为150h，完成后取出用去离子水冲洗一遍后干燥至常态后称取其重量的下降变化率，来表征着色的抗老化固定效果。
由上表1可以看出，通过本发明染色方法得到的木材，颜色独特，染色剂附着能力强，能够抵抗紫外线，性能稳定，可以长时间保持木材的色泽，具有很好的经济效益和市场推广价值。

Claims (7)

1.一种性能稳定的木材染色方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）染色剂的制备：
1）称取相应重量份的氨丙基三甲氧基硅烷13~15份、聚环氧琥珀酸10.5~11.5份、三硬脂酸甘油酯6.5~7.5份、改性环氧树脂17~19份、无菌水115~125份共同置于搅拌罐内，搅拌罐内的温度控制为210~230℃，搅拌处理32~38min；
2）将操作1）中搅拌罐内的温度降至35~37℃，然后称取相应重量份的植物提取物42~48份、聚氧乙烯聚氧丙醇胺醚5~7份、壬基酚聚氧乙烯醚6~8份共同置于搅拌罐内，继续搅拌2.2~2.8h即可；
（2）木材预处理：将待染色的木材表面进行打磨，去毛刺，然后置于浓度为19~23%的双氧水中进行漂白处理，处理的时间为37~43min；
（3）一次染色：将步骤（1）制备的染色剂均匀的涂覆在步骤（2）预处理后的木材表面，涂覆完成后立刻将木材置于辐照仪中进行辐照处理；
（4）二次染色：将步骤（3）中一次染色处理后的木材置于木材抛光机内，进行打磨抛光处理，然后将步骤（1）制备的染色剂均匀的涂覆在抛光后的木材表面，涂覆完成后立刻将木材置于紫外固化机内进行固化处理。
2.根据权利要求1所述一种性能稳定的木材染色方法，其特征在于，所述步骤（1）操作1）中改性环氧树脂的制备方法是：将环氧树脂和改性液按照重量比为1:5.5~6.5共同置于反应釜内，反应釜内的温度控制为62~68℃，反应釜内的压力控制为0.22~0.28MPa，搅拌处理22~28min后取出环氧树脂置于红外线干燥箱内进行干燥，干燥至恒重即可。
3.根据权利要求2所述一种性能稳定的木材染色方法，其特征在于，所述改性液，由以下重量份组分组成：热致性液晶聚合物19~21份、聚乙二醇6~8份、二月桂酸二丁基锡5~7份、甲基四氢邻苯二甲4~6份、十二烷基苯磺酸钠11~13份、无菌水160~180份。
4.根据权利要求2所述一种性能稳定的木材染色方法，其特征在于，所述红外线的波长为62~68μm。
5.根据权利要求1所述一种性能稳定的木材染色方法，其特征在于，所述步骤（1）操作2）中植物提取物的制备，包括以下操作：
a. 称取相应重量份的红苋菜22~28份、红玫瑰17~19份、紫甘蓝14~16份共同置于深冷式粉碎机中进行粉碎处理，粉碎机内的温度控制为-15~-11℃，粉碎处理的时间为32~38min，粉碎后过20目筛；
b. 将操作a中过筛后的粉末和95%乙醇按照重量比为1:5.5~6.5共同置于均质机内，均质机的工作压力为32~38MPa，均质处理42~48min；
c. 将操作b中均质后的混合液置于微波环境中进行加热，微波的频率为47~53GHz，微波处理的时间为27~33min；
d. 待操作c中的混合液冷却至室温时，搅拌混匀后置于抽滤器内，进行抽滤，得滤液即可。
6.根据权利要求1所述一种性能稳定的木材染色方法，其特征在于，所述步骤（3）中辐照处理的方式为β射线，辐照处理的总时间为90~100min，辐照的剂量为2~3Gy/min。
7.根据权利要求1所述一种性能稳定的木材染色方法，其特征在于，所述步骤（4）紫外的波长为340~360nm，紫外固化的时间为2~3h。
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