CN116117951A - 一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺,包括以下步骤：由混合溶液将地板坯料完全浸泡后，通过催化反应生成羟基自由基和超氧化物自由基，并利用羟基自由基和超氧化物自由基去除地板坯料表面的木质素和抽提物，得A地板坯料；通过带有活性染料的甘油水溶液对A地板坯料进行浸泡，使A地板坯料的表面浸渍染色，得B地板坯料；对B地板坯料进行热压干燥处理，使B地板坯料表面的不同区域在热压后完全压缩并形成密度相同的染色层，得成品地板坯料。本发明能够有效提高地板表面在漂白和染色后的颜色均匀度，从而淡化地板表面的纹理特征。

Description

一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺
技术领域
本发明涉及一种实木地板坯料的加工工艺，特别是一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺。
背景技术
随着用户审美的转变，纹理简洁淡化、光泽度低、颜色偏浅的实木地板已逐渐受到用户的亲睐，因此木材纹理的弱化成为了现阶段的重要研究方向之一。但由于木材纹理的形成与木材的结构及成分有很大关联，即早材的颜色较浅、木质相对疏松，晚材的颜色较深、木质相对紧密。而纹理清晰度则由木材的早晚材颜色与结构的差异大小及变化缓急决定，颜色与结构差异越大，变化越急，则会导致木材的纹理清晰度提高，反之木材的纹理清晰度降低。
为追求木材纹理的简洁均匀，目前的厂家会通过多种工艺处理对纹理进行隐蔽，即消除地板早晚材及过渡部分之间的色差，使纹理变淡变小，从而形成一种纹理若隐若现的视觉效果。第一种方法是将漂白药剂大量涂刷在地板表面，使地板表面的发色及助色集团被氧化破坏；该方式虽能够有效去除木材中的色素成分，使木材颜色整体变浅，但由于所用药剂种类繁多且反应较为激烈，容易造成环保性问题和木材纤维强度的受损，缺陷较大且难以广泛使用。
第二种方法如专利201510800085.6所示，通过二氧化钛纳米粒子在光催化作用下形成自由基并对地板表面进行漂白，从而去除木材表面的色素成分，使地板的色泽和纹理淡化并去除其黑斑、矿物线等缺陷。但该工艺的缺陷在于，由于木材的纹理是由早晚材的结构和颜色差异共同形成的，而该漂白工艺仅针对地板的整体颜色进行漂白，使得早晚材位置的结构差异并无法完全消除，仍会存在一定程度的色差问题。另一方面，地板的染色效果会受到木材结构疏密程度的影响，即木材在疏松部位的孔隙更大，染料的吸附量相对较多，染色效果也更好；而木材在紧密部位的孔隙更小，染料的吸附量相对较少，染色效果也更差。这便使得经上述工艺漂白后的板材虽然能够在一定程度上减少色差，但在后续染色时又会因不同区域染色效果的不同形成色差，进而在地板染色后再次增加其纹理清晰度。
因此，现有对实木地板的漂白和染色工艺无法有效淡化板材的纹理特征。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺。它能够有效提高地板表面在漂白和染色后的颜色均匀度，从而淡化地板表面的纹理特征。
本发明的技术方案：一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺，包括以下步骤：
①由混合溶液将地板坯料完全浸泡后，通过催化反应生成羟基自由基和超氧化物自由基，并利用羟基自由基和超氧化物自由基去除地板坯料表面的木质素和抽提物，得A地板坯料；
②通过带有活性染料的甘油水溶液对A地板坯料进行浸泡，使A地板坯料的表面浸渍染色，得B地板坯料；
③对B地板坯料进行热压干燥处理，使B地板坯料表面的不同区域在热压后完全压缩并形成密度相同的染色层，该染色层内的细胞空腔被压瘪且细胞空腔内的染料向外流出并均匀分布，得成品地板坯料。
前述的一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺中，所述步骤①中的混合溶液为每1kg水中添加3～5g纳米二氧化钛、10-15g十二烷基磺酸钠、5-10g硅酸钠、5-10g活性炭粉末和1500-2000IU木聚糖酶；所述地板坯料在反应时完全浸入混合溶液内。
前述的一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺中，所述步骤①中混合溶液在日照环境下进行光催化反应，反应过程中以每1kg水1～1.5L/min的通气量向混合溶液内鼓入空气。
前述的一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺中，所述步骤①中的混合溶液在反应时处于流动状态，并对地板坯料的表面进行冲刷。
前述的一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺中，所述步骤②的甘油水溶液中甘油与水的质量比为1:1，A地板坯料的浸泡时间为1小时。
前述的一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺中，所述步骤②中A地板坯料在浸泡前，在温度10～40℃以下、相对湿度50～70％以下的环境下晾置干燥40～60min。
前述的一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺中，所述步骤③中通过热板法对B地板坯料进行热压干燥处理，干燥温度为120℃，板面压力为4～6MPa。
前述的一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺中，所述步骤③中的B地板坯料在干燥至10％含水率后取出，并放入平衡房内调节至指定含水率，得成品地板坯料。
与现有技术相比，本发明具有以下特点：
(1)本发明通过混合溶液中的纳米二氧化钛在紫外线激发作用下与水和溶解氧反应生成高活性的自由基，从而将地板表面的木质素及抽提物降解为水溶性小分子，实现对地板表面色素的去除；在此基础上，通过将混合溶液在反应时以流动状态对地板坯料的表面进行冲刷，则能够使降解产物脱离地板表层，并在进入混合溶液后被活性炭粉末吸附，即避免降解产物在降解分离后重新附着至地板孔隙内再次阻碍自由基与其他物质反应，提高对色素的去除效果；
(2)通过混合溶液中的木聚糖酶，一方面能够促进木质素和半纤维素的相互分离，进而促进木质素脱离木材本体并被氧化分解；另一方面木聚糖酶在反应过程中还能够促进木材表面活性基团数量的增加，从而利用活性基团提高地板坯料在处理后的可润湿性；该活性基团还可以为活性染料提供反应位点，从而提高地板坯料与活性染料的结合效果，使染色效果牢固；
(3)通过将染料和甘油水溶液混合后对地板坯料进行浸渍，一方面能够实现对地板表面的染色，并使地板表面在部分木质素分离后提高对染料的渗透效果；另一方面还能够利用甘油对地板表面进行软化，从而提高木材纤维在后续热压过程中的密实化效果；
(4)通过对地板坯料在染色前的晾置干燥，能够减少地板坯料表层部分的自由水含量，从而提高染料和甘油水溶液在浸渍时的渗透性；
(5)通过对地板在染色后的热压工艺，能够将地板表层在软化后完全压缩，一方面使得地板的早材部分和晚材部分经压缩后的密度达到一致，有效避免因密度差异造成的地板表面色泽的深浅问题；另一方面由于地板表面染色层的细胞空腔在热压后被完全压瘪，使得原本被吸附至由细胞空腔和细胞间隙构成的大毛细管内的染料会向外流出，更多的依靠染色层内的羟基、羧基等活性基团以及由细胞壁纤丝结构组成的微毛细管对染料进行吸附，进而有效避免地板因早晚材的疏密差异造成染料在染色后的色差，提高其染色均匀度；
(6)通过对地板坯料的热压工艺，使得原本处于大毛细管内的染料在压力下向四周充分流动，从而增加了该染色层内染液的均匀分布，并使其随之均匀填充至染色层内的微毛细管结构中，进一步提高染料对地板坯料的染色效果；同时，由于染色层的密度在热压后达到一致，使得不同区域的微毛细管分布情况也趋于一致，从而进一步提高染料对木材的染色均匀度；而在上述配合下，使得本申请的染色层在经热压工艺处理后能够消除早晚材之间因结构差异造成的色差问题，提高地板坯料整体的染色效果和均匀度，并使多余染料在热压过程被挤出回收，从而减少对染料吸附量的损耗；
所以，本发明能够有效提高地板表面在漂白和染色后的颜色均匀度，从而淡化地板表面的纹理特征。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺，包括以下步骤：
①将地板的湿材坯料置入露天水槽中，且保证地板的上表面可被日光完全照射；然后向水槽内注入混合溶液，使混合溶液将地板坯料的表面完全浸没，再在日照环境下对地板坯料进行浸泡处理，使混合溶液在催化反应后生成羟基自由基和超氧化物自由基，并利用羟基自由基和超氧化物自由基去除地板坯料表面的木质素和抽提物，得A地板坯料；
A地板坯料在处理过程中，作业人员随机抽取9块样品，并在样品中心处测定其颜色，若各样品的测得颜色与其平均颜色之间的最大色差值≤3(判断方法依照CIE-1976色度标准)，说明A地板坯料已处理完成，进入下一步骤；
②对A地板坯料进行冲洗干净后，在温度30±2℃、相对湿度70±5％的外界环境下晾置干燥1小时，降低A地板坯料表层部分的含水率；然后通过带有水溶性活性染料的甘油水溶液对A地板坯料进行浸泡，使A地板坯料的表面浸渍染色，得B地板坯料；
③通过热板法对B地板坯料进行热压干燥处理，干燥温度为120℃，板面压力为5MPa，使B地板坯料表面的不同区域在热压后完全压缩并形成密度相同的染色层，该染色层内的细胞空腔被压瘪且细胞空腔内的染料向外流出并均匀分布，热压干燥至地板达到10％含水率后取出并放入平衡房内，基于使用环境将南方地板调节至10-12％含水率，北方地板调节至8-10％含水率，得成品地板坯料。
所述步骤①中的混合溶液为每1kg水中添加5g纳米二氧化钛、12g十二烷基磺酸钠、6g硅酸钠、10g活性炭粉末和2000IU木聚糖酶。
所述步骤①中混合溶液在日照环境下进行光催化反应，反应过程中以每1kg水1.5L/min的通气量向混合溶液内均匀鼓入空气。
所述步骤①中的混合溶液在反应时处于流动状态，并对地板坯料的表面进行冲刷。
所述步骤②的甘油水溶液中甘油与水的质量比为1:1，水溶性活性染料的添加量和配比基于地板的染色需求自由调整，A地板坯料的浸泡时间为1小时。
本发明的工作原理：本发明通过混合溶液在催化反应后生成的羟基自由基和超氧化物自由基，能够将木材表面易发生光降解的木质素及抽提物降解为水溶性小分子，使得分解产物在循环水流的冲刷作用下被溶解带走，随后被活性炭吸附，避免分解产物对地板坯料造成的污染。在上述作用下，木材表层的木质素及抽提物含量趋向于一致，使得木材的早晚材间颜色差异也随之逐渐减小，早晚材之间的过渡段变得模糊隐蔽，纹理达到隐蔽效果。
通过对含有染料的甘油水溶液对地板坯料进行浸渍处理，一方面对地板坯料的表面进行染色，并配合木聚糖酶在反应过程中生成的活性基团提高对染料吸附结合效果，另一方面通过甘油能够对地板坯料的表面进行软化，使得地板坯料的表层在后续热压工艺下能够压缩紧密。地板坯料在浸渍后通过热板法进行热压处理，使地板坯料表层在热压作用下被压合紧密，即地板的早材部分和晚材部分在受压后的密度达到一致，避免了木材因疏密差异造成的色泽深浅。另一方面，地板坯料在受压后会使其染色层的细胞空腔被压瘪，从而使原本处于细胞空腔内的染料被排出，由染色层内的羟基、羧基等活性基团以及由细胞壁纤丝结构组成的微毛细管对染料进行吸附，即有效避免因早晚材密度差异造成对染料吸附量的差异，提高地板坯料的染色均匀度。而在上述配合下，使得本发明的各项工序均是对湿材进行处理，从而有效减少地板坯料在处理过程中的变形开裂问题。
实验例：分别选择两块颜色接近的黑胡桃地板(山纹)作为样品一和样品二，每块样品随机选择9处测试点，测试点中包含早晚材及过渡区域。其中样品一按本实施例的工艺进行处理(处理至热压完成后)，样品二采用以下步骤进行处理：将8kg、30％浓度的过氧化氢和100mL、25-28％浓度的氨水混合后，均匀涂刷至样品二表面；每涂刷一次晾晒2h，合计涂刷3次。然后采用相同浓度的染料对样品二进行常规染色处理。
处理完成后，分别按照CIE-1976颜色空间测出9处测试点的色值，其中L*表示颜色的明度，a*正值表示红色、负值表示绿色，b*正值表示黄色、负值表示蓝色，ΔE*为综合色差值。ΔE*的计算公式为：
ΔE*＝(ΔL*2+Δa*2+Δb*2)1/2，
ΔL*＝L*样品-L*平均，
Δa*＝a*样品-a*平均，
Δb*＝b*样品-b*平均；
检测效果如表1所示：
表1黑胡桃地板中不同测试点在处理前后的色值
Figure BDA0004159305460000081
通过实验结果可知，样品二中各测试点相对其平均值的色差值不超过4.74，平均色差为3.02，而样品一的地板色差值不超过1.70，平均色差为1.17。前者两测试点之间的最大色差(该最大色差为色差最大的两个测试点之间的色差值)达到8.03，后者为3.28。通过上述可以看出，本申请通过对实木地板坯料的工艺限定，相比对地板整体进行去色的方式能够有效减少地板表面不同区域的色差，从而提高地板在染色后的颜色均匀度，并达到淡化纹理的效果。

Claims (8)

1.一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺，其特征在于，包括以下步骤：
①由混合溶液将地板坯料完全浸泡后，通过催化反应生成羟基自由基和超氧化物自由基，并利用羟基自由基和超氧化物自由基去除地板坯料表面的木质素和抽提物，得A地板坯料；
②通过带有活性染料的甘油水溶液对A地板坯料进行浸泡，使A地板坯料的表面浸渍染色，得B地板坯料；
③对B地板坯料进行热压干燥处理，使B地板坯料表面的不同区域在热压后完全压缩并形成密度相同的染色层，该染色层内的细胞空腔被压瘪且细胞空腔内的染料向外流出并均匀分布，得成品地板坯料。
2.根据权利要求1所述的一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺，其特征在于：所述步骤①中的混合溶液为每1kg水中添加3～5g纳米二氧化钛、10-15g十二烷基磺酸钠、5-10g硅酸钠、5-10g活性炭粉末和1500-2000IU木聚糖酶；所述地板坯料在反应时完全浸入混合溶液内。
3.根据权利要求2所述的一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺，其特征在于：所述步骤①中混合溶液在日照环境下进行光催化反应，反应过程中以每1kg水1～1.5L/min的通气量向混合溶液内鼓入空气。
4.根据权利要求2所述的一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺，其特征在于：所述步骤①中的混合溶液在反应时处于流动状态，并对地板坯料的表面进行冲刷。
5.根据权利要求1所述的一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺，其特征在于：所述步骤②的甘油水溶液中甘油与水的质量比为1:1，A地板坯料的浸泡时间为1小时。
6.根据权利要求1所述的一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺，其特征在于：所述步骤②中A地板坯料在浸泡前，在温度10～40℃以下、相对湿度50～70％以下的环境下晾置干燥40～60min。
7.根据权利要求1所述的一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺，其特征在于：所述步骤③中通过热板法对B地板坯料进行热压干燥处理，干燥温度为120℃，板面压力为4～6MPa。
8.根据权利要求1所述的一种光催化隐纹实木地板坯料的处理工艺，其特征在于：所述步骤③中的B地板坯料在干燥至10％含水率后取出，并放入平衡房内调节至指定含水率，得成品地板坯料。
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