專利名稱：：采用增壓與減壓工藝的木材染色法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及木材加工工藝，進一步是指木材的染色技術(shù)。技術(shù)背景木材的顏色是決定消費者印象的重要因素，為了提高木制品的裝飾作用和產(chǎn)品價值，就要對木材及木制材料進行著色；同時，隨著森林資源結(jié)構(gòu)和數(shù)量的變化，天然大徑級優(yōu)質(zhì)材和名貴家具用材的供應(yīng)日益減少，取而代之的是大量的人工林木材，為實現(xiàn)人工林木材的高效利用，就需要通過染色技術(shù)對劣質(zhì)材進行加工，改變其視覺特性，以達到仿制名貴木材的目的，從而提高木材的使用價值和滿足人們對色彩多樣性的要求。國內(nèi)、外現(xiàn)有木材染色技術(shù)主要有真空減壓法、冷熱槽法、高壓浸注法等，它們的缺點是染色深度有限，染液中的染料分子在木材淺表面已消耗，稍深處已無染色作用，從而導致染色深度很淺且不均勻。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出一種采用增壓與減壓工藝的木材染色法，它能有效實現(xiàn)對木材的深度染色且色度均勻，且工藝簡單、運行成本低。本發(fā)明的技術(shù)方案是，所述采用增壓與減壓工藝的木材染色法是將待染木材和染液置于密閉容器中，對該容器內(nèi)進行反復的增壓與減壓，利用該壓力升降造成木材內(nèi)外壓力差引起染液運動而實現(xiàn)染色。為實現(xiàn)上述染色方法，本發(fā)明進一步的工藝過程是(1)將待染色木材置于密閉容器中，并將染液加入該密閉容器；(2)向所述密閉容器中通入不低于11(TC的水蒸汽，使該密閉容器內(nèi)的壓力高子常壓并使其中的木材得到蒸汽加熱；(3)當所述密閉容器中的溫度和壓力達到一定值后，保溫保壓，時間不少于1分鐘；(4)打開密閉容器的排汽閥泄出壓力蒸汽，使密閉容器內(nèi)減至常壓；(5)重復實施上述步驟(2)至(4)的工藝過程一次或一次以上；(6)取出密閉容器中的染色木材，完成染色。本發(fā)明中，最好使所述密閉容器中的染液浸沒待染木材；步驟(2)對密閉容器中通入蒸汽增壓及加熱染液和待染木材，也可用電加熱或油加熱等常用加熱方式對容器中的染液進行加熱，產(chǎn)生高壓蒸汽，實現(xiàn)所述容器增壓及加熱待染木材的相同目的和作用，即這些方法均為步驟(2)的等效方法，均屬本發(fā)明所要求的保護范圍。本發(fā)明的技術(shù)原理是，所述方法適用于干材和濕材，即使是干材放入染液以后，對它的淺表面也有滲透，加熱將使木材中的液體成為過熱液體，達到設(shè)定的溫度(如100。C一150。C)和壓力(相對壓力，如0.02Mpa—0.5MPa)后，它的壓力超過常壓；此后再使木材所在空間氣壓降低，形成木材內(nèi)液體壓力大于木材外界氣壓，因而木材中過熱水分在自身壓力的作用下從細胞中移出；然后再升壓，水分和染料被推入木材；繼而視需要反復對其進行加壓與減壓，使得木材能不斷吸入染液，并將木材內(nèi)部的水分與空氣排出。同時，在加壓與減壓的循環(huán)過程中，木材不斷的吸入、排出染液，從而使得木材中的染液能始終保持在較為恒定的濃度，并可以在壓力的驅(qū)動下滲入木材的深200610032103.1說明書第3/8頁處，以達到更理想的染色勻度與深度。就深度而言，與傳統(tǒng)方法的幾個毫米相比，本發(fā)明的技術(shù)可以對木材透染，與樹徑無關(guān)，軸向以米計；該染色技術(shù)與本發(fā)明的研制者提出的木材脫水干燥技術(shù)相結(jié)合，更可以得到高質(zhì)量的染色木材產(chǎn)品。本發(fā)明方法已經(jīng)系列試驗證明可以得到令人滿意的染色深度和均勻的色度；以下僅列出一組對比試驗，予以說明。1.試驗材料和設(shè)備1.1試驗材料懸鈴木將圖1中的試件鋸切為兩塊體積相似的試件，試件l:101mmX79mmmX40匪；試件2:IOI醒X76mmX40mm。酸性染料酸性橙II(AcidOrangeII)、酸性大紅GR(AcidScarletGR)、酸性黑ATT(AcidBlackATT)、硫酸(112804)染液的配制酸性橙II:酸性大紅GR:酸性黑ATT=2:2.6:1(質(zhì)量比)；先用清水將少量硫酸稀釋成PH值約為4的弱酸性溶液，將染料按比例混合并攪拌均勻，秤取20g混合好的染料，溶解到1000ml弱酸性溶液中，均勻攪拌直至染料完全溶解。1.2試驗設(shè)備1.密閉容器(木材改性器)2.干燥箱——上海實驗儀器廠，最高工作溫度300。C，電壓220/380V，工作室尺寸500mmX600mmX750mm，加熱功率59kw;3.2XZ—2型旋片真空泵"^^號1243，極限壓力6X*10-2Pa，抽速2升/秒，轉(zhuǎn)速1400轉(zhuǎn)/分，功率0.37KW，頻率50Hz;4、直尺"規(guī)格0~26cm精度0.1mm5、天平~~規(guī)格0~1000g精度O.lg2.試驗方法與步驟2.1試驗方法2丄1本發(fā)明方法在木材染色的過程中反復對其進行升壓與降壓，使得木材能不斷吸入染液，并將木材內(nèi)部的水分與空氣排出。同時，在升壓與降壓的循環(huán)過程中，木材不斷的吸入、排出染液，從而使得木材中的染液能始終保持在較高的濃度，并可以在壓力的驅(qū)動下滲入木材的深處，以達到更理想的染色勻度與深度。2丄2"冷熱槽"法"冷熱槽"法亦稱溫差法，是目前木材加工業(yè)中較常使用的一種木材染色方法，染色效果較好，故本試驗采用此種方法作為對比試驗。該法為先將木材加熱，然后將熱木材浸漬到冷染色液中。放入冷染液后，木材中的受熱空氣和水分因膨脹而移出，木材內(nèi)部產(chǎn)生負壓，使染料溶液能夠較順利滲透到木材內(nèi)部。2.2試驗步驟2.2.1本發(fā)明方法(1)將圖1所示試件1浸入調(diào)制好的染液中，用重物壓實，確保試件完全浸沒在染液中，然后將試件與染液一起加熱到8(TC;(2)將加熱后的試件與染液一起放入木材改性器中，密封后開始加熱、升壓，預設(shè)溫度為ll(TC，達到預設(shè)溫度時的壓力為0.1MPa;(3)達到預設(shè)溫度后開始降壓、升壓的循環(huán)，相關(guān)數(shù)據(jù)列于下表l，并示于圖2;表l各次循環(huán)的數(shù)據(jù)<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>(4)第6次循環(huán)結(jié)束后卸壓、冷卻至常壓常溫，打開木材改性器，取出試件；(5)用大量清水沖洗試件，去除其表面附著的多余染液；(6)待試件表面的水分稍干后，將其放入干燥箱內(nèi)，以70。C干燥10h;(7)將干燥后的試件取出，放置于室溫中冷卻待用；2.2.2"冷熱槽"法(1)將試件2放入干燥箱中，以70'C干燥6h;(2)將干燥后試件取出，趁熱浸入冷的染液中，用重物壓實，確保試件完全浸沒在染液中；P)試件在常溫下在染液中浸泡24h(與試件l在染液中浸泡的時間相等)，取出后用大量清水沖洗，去除其表面附著的多余染液；(4)待試件表面的水分稍干后，將其放入干燥箱內(nèi)，以7(TC干燥10h;(5)將干燥后的試件取出放，置于室溫中冷卻待用；3.試驗結(jié)果如圖3所示，在肉眼觀察下可以看出，試件l表面染色后的色澤更為均勻，而試件2的表面則明顯能看出色彩的深淺不一。參見圖4，用鋼鋸分別將試件l與試件2從中間鋸開.觀察其剖面，發(fā)現(xiàn)試件1內(nèi)部也完全被染上了顏色，雖不及表面的顏色深，但也足以說明用壓力一降壓法進行處理能使染料滲透到木材內(nèi)部深處；而試件2的剖面則顯示染料基本上只富集在其表面上，其內(nèi)部基本上保持了木材原色。試件各部位的染色效果列于下表2。表2試件各部位的染色效果<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>4.結(jié)論傳統(tǒng)工藝中驅(qū)使染液進入木材方法不外是真空減壓滲透、"冷熱槽"法滲透或高壓浸注等手段，它們的缺點是進入深度有限且染液中的染料分子在木材淺表面已消耗，稍深處已無染色作用，從而形成染色深度非常有限且不均勻。而新技術(shù)采取的是吞吐的方式反復進行，隨著壓力的升降染液進入和移出木材，而且每次進入的深度都在增加，而濃度基本維持不^^，這就有效的保證了染色的深度和均勻度。由以上可知，本發(fā)明為釆用增壓與減壓工藝的木材染色法，它能有效實現(xiàn)對木材的深度染色且色度均勻，所需設(shè)備簡單，造f介^^，工藝簡單，易于操作。圖l是懸鈴木試件樣圖2是試驗過程中壓力變化圖3是染色后的試件(試件l:左邊；試件2:右邊)；圖4是染色后試件的剖面(試件h上面；試件2:下面)具體實施例方式1、設(shè)備組成-密閉壓力容器(木材改性器)本工藝主要設(shè)備，生產(chǎn)時將待染色木材由進料口裝入；加熱系統(tǒng)為木材加熱升溫提供能量，可由燃油鍋爐或蒸汽鍋爐構(gòu)成，生產(chǎn)時木材裝入后即可啟動，向木材改性器提供高溫蒸汽；貯液罐貯存染液，生產(chǎn)時將調(diào)好的染液送入木材改性器中，工作由真空泵或氣泵完成；排汽閥設(shè)在密閉壓力容器上，當木材和染液被加熱到設(shè)定溫度和壓力時，開啟排汽閥，進行降壓。當壓力降到設(shè)定值時，關(guān)閉排汽閥，繼續(xù)加熱。當壓力和溫度恢復到設(shè)定值時，再次開啟排汽閥，進行降壓。如此周而復始直到木材達到預設(shè)狀態(tài)為止。用真空泵或氣泵將染液送回貯液罐，卸壓后開啟進料口取出木材。工作時排汽閥排出廢汽由冷凝器收集。計算機全自動控制系統(tǒng)；木材運輸系統(tǒng)；2.工藝過程A.裝填待染色木材將材堆送入木材改性器中，關(guān)閉罐蓋；B.關(guān)閉排氣閥，用真空泵對木材改性器進行減壓，從貯液罐中吸入配制好的染液，浸沒木材；C.啟動加熱系統(tǒng)向木材改性器中通入過熱蒸汽，加熱待染色木材及染液至設(shè)定溫度(ll(TC左右)和壓力(0.04Mpa),然后開啟排氣閥進行降壓至設(shè)定壓力；.D.關(guān)閉排氣閥，升溫升壓重復上述過程(參見表1)，直至染色木材達到設(shè)定的染色深度和均勻度E.啟動氣泵排出木材改性器中剩余的染液至貯液罐；F.進入干燥工序(采用壓力一降壓木材脫水干燥法)；G.取出經(jīng)過染色干燥的木材，整個工藝過程結(jié)束。上述操作可由控制系統(tǒng)經(jīng)傳感器預設(shè)程序及最佳工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫控制實權(quán)利要求1、一種采用增壓與減壓工藝的木材染色法，其特征是，該方法為將待染木材和染液置于密閉容器中，對該容器內(nèi)進行反復的增壓與減壓，利用該壓力升降造成木材內(nèi)外壓力差引起染液運動而實現(xiàn)染色。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述采用增壓與減壓工藝的木材染色法，其特征是，該方法的工藝過程是(1)將待染色木材置于密閉容器中，并將染液加入該密閉容器；(2)向所述密閉容器中通入不低于11(TC的水蒸汽，使該密閉容器內(nèi)的壓力高于常壓并使其中的木材得到蒸汽加熱；(3)當所述密閉容器中的溫度和壓力達到一定值后，保溫保壓，時間不少于1分鐘；(4)打開密閉容器的排汽閥泄出壓力蒸汽，使密閉容器內(nèi)減至常壓；(5)重復實施上述步驟(2)至(4)的工藝過程一次或一次以上；(6)取出密閉容器中的染色木材，完成染色。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述采用增壓與減壓工藝的木材染色法，其特征是，使所述密閉容器中的染液浸沒待染木材。4、根據(jù)權(quán)利要求2所述采用增壓與減壓工藝的木材染色法，其特征是，步驟(3)所述溫度為100°C—150°C。5、根據(jù)權(quán)利要求2所述采用增壓與減壓工藝的木材染色法，其特征是，步驟(3)所述壓力為0.02Mpa—0.5Mpa。全文摘要一種采用增壓與減壓工藝的木材染色法，它是將待染木材和染液置于密閉容器中，對該容器內(nèi)進行反復的增壓與減壓，利用該壓力升降造成木材內(nèi)外壓力差引起染液運動而實現(xiàn)染色。由于循環(huán)使染液維持恒定的濃度，從而克服了傳統(tǒng)工藝依靠真空減壓、壓力浸注過程中染液濃度因淺表層的阻擋而稀釋，使形成的染色非均勻化、染色淺層化等弊病。與壓力-降壓木材脫水干燥法連用，則能實現(xiàn)短周期、低能耗、高質(zhì)量的染色材。文檔編號B27K5/00GK101125433SQ20061003210公開日2008年2月20日申請日期2006年8月18日優(yōu)先權(quán)日2006年8月18日發(fā)明者象魏申請人:象魏