本發(fā)明涉及木材加工領(lǐng)域，尤其涉及一種微波處理材染色裝飾薄木及其制備方法，所得微波處理材染色裝飾薄木可用于家具、地板和裝飾裝修領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
木材滲透性是木材的重要物理特性之一，改善滲透性有利于木材的高效加工和利用。國內(nèi)外對改善木材滲透性進(jìn)行了大量的研究，傳統(tǒng)的改善木材滲透性的方法有化學(xué)法、生物法及物理法三類：1)化學(xué)法通過化學(xué)藥劑，置換紋孔膜中的抽提物質(zhì)或降解紋孔膜，擴(kuò)大紋孔膜塞緣之間的開口，使細(xì)胞流動(dòng)通道擴(kuò)大，從而改善木材的滲透性；2)生物法利用細(xì)菌、霉菌等微生物分解木材管胞具緣紋孔或射線細(xì)胞的紋孔，以增加木材滲透性；3)物理法利用激光或機(jī)械刻痕、蒸汽爆破、超聲波、冷凍等預(yù)處理工藝提高木材滲透性。其中：采用化學(xué)法在造成環(huán)境污染的同時(shí)，由于加工和使用安全問題也限制了處理材的應(yīng)用領(lǐng)域；微生物分解木材紋孔方法存在控制困難，處理速度慢；冷凍和蒸汽爆破等預(yù)處理存在處理時(shí)間長、處理效果差的問題。
裝飾薄木目前主要應(yīng)用于實(shí)木復(fù)合地板、實(shí)木復(fù)合家具以及木質(zhì)裝飾材料的表面作為裝飾面層。起初的裝飾薄木采用具有美麗花紋的珍貴木材刨切或旋切而成，但是由于珍貴木材的缺乏，人們開發(fā)了薄木染色技術(shù)，即采用低質(zhì)的人工林木材直接染色，或者旋切成薄木后通過計(jì)算機(jī)配色染成所需的顏色。但現(xiàn)有染色方法均存在木材滲透性差，染液浸漬深度不夠，不均勻等問題。
CN104369243A提供了一種超聲波輔助木材單板染色的方法，改方法先對單板進(jìn)行一定的預(yù)處理，然后將木材與染液一起放入染缸內(nèi)進(jìn)行染色，同時(shí)開啟循環(huán)系統(tǒng)和加熱系統(tǒng)，當(dāng)溫度達(dá)到要求后開啟產(chǎn)生波輔助系統(tǒng)。該方法借助超聲波打開木材單板中的流體通道為染料分子提供吸著位點(diǎn)，從而提高染色效果。但該方法只適用于0.5～1.5mm厚的木材單板染色，且染色過程需要加熱，生產(chǎn)效率有限，能耗較高。
CN102241039B提供了一種原木染色方法，所用染料在60℃條件下進(jìn)行配制并用超聲波處理30～50分鐘，然后在常溫下使用脈沖式浸漬機(jī)對木材進(jìn)行染色。該方法獲得的染色木材染色深度有限，且需要專門的脈沖式浸漬機(jī)進(jìn)行染色，獲得的產(chǎn)品為染色原木。
木材浸漬樹脂處理是提高木材力學(xué)強(qiáng)度改善木材尺寸穩(wěn)定性的重要途徑。CN102642223B公布了一種速生材的浸漬方法，該方法采用高壓泵壓注藥液，當(dāng)壓力達(dá)到時(shí)停止壓注，并保持壓力小時(shí)。
現(xiàn)有的染色薄木的制備方法都是使用薄木作為原料進(jìn)行染色，生產(chǎn)效率低，成本高，且部分方法需要專業(yè)的染色設(shè)備。同時(shí)在樹脂浸漬木材時(shí)均采用高壓浸漬，存在加壓壓力高、浸漬時(shí)間長、樹脂分布均勻差和生產(chǎn)成本高、效率低等問題。公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種微波處理材染色裝飾薄木及其制備方法，該制備方法可以利用大尺寸鋸材直接制備染色裝飾薄木，其對木材進(jìn)行高強(qiáng)度微波處理，使木材在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生宏觀和微觀裂隙，經(jīng)微波處理后，木材的液體滲透性大幅度提高，能實(shí)現(xiàn)染液在木材中深入、均勻的分布；木材在微波處理后經(jīng)過染色、樹脂浸漬、壓制成型得到微波處理材染色裝飾薄木，相比傳統(tǒng)的樹脂高壓浸漬的方法，本申請中所使用的樹脂浸漬壓力低、浸漬時(shí)間短、樹脂在木材內(nèi)部分布均勻，并且通過樹脂浸漬和壓縮處理，還能提高木材密度，改善染色木材的尺寸穩(wěn)定性，進(jìn)而提高染色裝飾薄木的尺寸穩(wěn)定性和強(qiáng)度、耐磨性能等性能。本申請方法總體工序短、處理周期短、便于連續(xù)工業(yè)化生產(chǎn)。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：
一種微波處理材染色裝飾薄木，其原材料包括木材、染料和膠黏劑，所述原材料通過包含以下步驟的制備方法獲得所述微波處理材染色裝飾薄木：木材先經(jīng)過高強(qiáng)度微波處理，再使用染料進(jìn)行常壓或加壓染色，干燥后在壓力0.1～3MPa，優(yōu)選0.1～0.8MPa的條件下加壓浸漬膠黏劑，再經(jīng)過熱壓或冷壓重組后刨切而成；其中：
所述高強(qiáng)度微波處理使用微波頻率為0.1～24GHz，優(yōu)選為915MHz～2450MHz，微波源功率為1～300kW，優(yōu)選為20～100kW的條件下處理5～180s。
本發(fā)明還提供了上述微波處理材染色裝飾薄木的制備方法，包括以下步驟：
1)高強(qiáng)度微波處理：木材在微波頻率為0.1～24GHz，優(yōu)選915MHz～2450MHz、微波源功率為1～300kW，優(yōu)選20～100kW的條件下處理5～180s；
2)木材染色：將經(jīng)過步驟1)的木材使用染料進(jìn)行常壓或加壓染色；
3)染色材干燥：將經(jīng)過步驟2)的木材干燥；
4)加壓浸漬：在壓力0.1～3MPa，優(yōu)選0.1～0.8MPa的條件下對經(jīng)過步驟3)的微波處理染色材進(jìn)行膠黏劑浸漬；
5)將浸漬完的木材進(jìn)行熱壓或冷壓重組后刨切成裝飾薄木；可以根據(jù)使用需要將重組后的木材刨切成一定厚度的薄木。
上述微波處理材染色裝飾薄木或上述制備方法在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述木材為整邊鋸材；所述高強(qiáng)度微波處理采用連續(xù)式高強(qiáng)度微波處理設(shè)備對木材進(jìn)行處理，所述連續(xù)式高強(qiáng)度微波處理設(shè)備優(yōu)選為連續(xù)隧道式高強(qiáng)度微波處理設(shè)備，使用連續(xù)隧道式高強(qiáng)度微波處理設(shè)備時(shí)微波體積功率為13kW/m3～4000kW/m3，優(yōu)選為267kW/m3～1333kW/m3，隧道諧振腔腔體橫截面尺寸0.3m×0.25m。本申請中微波體積功率的計(jì)算方法為：微波源功率/微波設(shè)備的隧道諧振腔腔體體積。
上述微波處理材染色裝飾薄木或上述制備方法在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，加壓染色時(shí)，染色的條件為：染色溫度為室溫，染色壓力0.1～3MPa，優(yōu)選為0.1～0.8MPa，染色時(shí)間5～180min，優(yōu)選30～90min，更優(yōu)選30～60min。
上述微波處理材染色裝飾薄木或上述制備方法在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述染料以染液的形式被使用，染液包括染料和水，所述染料在染液中的濃度為0.5％～5％；優(yōu)選的染液中還包括滲透劑和/或均染劑，滲透劑在染液中的濃度為0.05％～0.15％，均染劑在染液中的濃度為0.05％～1％。
上述微波處理材染色裝飾薄木或上述制備方法在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述染料優(yōu)選為水溶性染料，包括堿性染料、酸性染料、活性染料、直接染料和天然染料；所述滲透劑優(yōu)選為十二烷基硫酸鈉，所述均染劑優(yōu)選為烷基酚聚氧乙烯醚。
上述微波處理材染色裝飾薄木或上述制備方法在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述干燥為干燥至含水率10％～25％。
上述微波處理材染色裝飾薄木或上述制備方法在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述浸漬的時(shí)間為5～60min；所述膠黏劑為樹脂基膠黏劑或生物基膠黏劑，其中：所述樹脂基膠黏劑分子量為100～20000，可以為100～1000，優(yōu)選為無色透明的脲醛樹脂、環(huán)氧樹脂或各類改性熱固性樹脂；所述生物基膠黏劑為植物膠黏劑或動(dòng)物膠黏劑，所述植物膠黏劑優(yōu)選為大豆膠黏劑或淀粉膠黏劑；所述動(dòng)物膠黏劑優(yōu)選為各類蛋白膠黏劑。
上述微波處理材染色裝飾薄木或上述制備方法在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，將浸漬完的木材進(jìn)行熱壓成型，壓縮率控制在15％～50％之間，熱壓溫度為80～240℃，熱壓壓力為2～50MPa，熱壓時(shí)采用一次加壓到最大壓力的方法，當(dāng)壓縮厚度達(dá)到設(shè)計(jì)厚度時(shí)保溫保壓，熱壓時(shí)間5～120min，達(dá)到時(shí)間后直接卸壓，得到微波處理材染色重組木材，再將木材刨切成需要厚度的染色薄木；或
將染色后的木材進(jìn)行冷壓成型，壓縮率控制在15％～50％之間，冷壓溫度為室溫，冷壓壓力為2～100MPa，冷壓時(shí)采用一次加壓到最大壓力的方法，當(dāng)壓縮厚度達(dá)到設(shè)計(jì)厚度時(shí)保溫保壓，冷壓時(shí)間0.5～72小時(shí)，達(dá)到時(shí)間后直接卸壓，得到微波處理材染色重組木材，再將木材刨切成需要厚度的染色薄木。
上述微波處理材染色裝飾薄木或上述制備方法在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，木材在經(jīng)過高強(qiáng)度微波處理前，調(diào)整木材含水率在20～60％。
上述微波處理材染色裝飾薄木或上述制備方法在另一種實(shí)現(xiàn)方式中，所述木材的尺寸長度可達(dá)2000mm，寬度可達(dá)300mm，厚度可達(dá)250mm。
本發(fā)明制備的微波處理材染色裝飾薄木具有如下優(yōu)點(diǎn)：
(1)本發(fā)明采用高強(qiáng)度連續(xù)式微波處理設(shè)備，便于連續(xù)化工業(yè)化生產(chǎn)，使木材產(chǎn)生大量宏觀和微觀裂縫，同時(shí)微波處理材滲透性大幅提高，以木材的吸水增重率作為衡量指標(biāo)，處理材的吸水增重率為未處理材的2～4倍以上，內(nèi)應(yīng)力釋放；
(2)本發(fā)明采用的木材染色方法，可以實(shí)現(xiàn)大尺寸木材的直接染色，染液在木材內(nèi)部分布均勻，常規(guī)染色以1～10mm厚的薄木為染色對象，本專利可以實(shí)現(xiàn)2000mm×300mm×250mm尺寸的鋸材染色，并且染色壓力低至0.1～0.8MPa，時(shí)間短至30～60min，降低處理成本，提高生產(chǎn)效率，接近天然珍貴木材的紋理和顏色；
(3)本發(fā)明采用的樹脂浸漬方法，浸漬壓力低至0.1～0.8MPa，時(shí)間短至5～15min，降低處理成本，節(jié)省生產(chǎn)時(shí)間，提高生產(chǎn)效率；
(4)本發(fā)明通過微波處理實(shí)現(xiàn)了木材浸漬壓縮過程中厚度方向上的同步壓縮，壓縮后的木材密度均勻、強(qiáng)度高、尺寸穩(wěn)定性好；
(5)獲得的薄木色澤美觀，密度高，可達(dá)0.5～0.8g/cm3，尺寸穩(wěn)定，成本大大低于天然珍貴木材。
附圖說明
圖1是本發(fā)明實(shí)施例3所得微波處理染色材內(nèi)部剖面圖和市面未經(jīng)微波處理樣品的染色情況對照。
具體實(shí)施方式
下面對本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。
實(shí)施例1：
本實(shí)施方式采用尺寸為2500mm(長)×250mm(寬)×150mm(厚)樟子松弦切板制備微波處理重組材，具體步驟如下：
(1)通過自然干燥(中國林業(yè)科學(xué)研究院氣干棚)或者干燥窯干燥(干燥溫度60～80℃)，使樟子松木材的含水率控制在30～40％；
(2)采用連續(xù)隧道式微波處理設(shè)備(南京三樂微波技術(shù)發(fā)展有限公司，型號為WX100L，以下相同)對木材進(jìn)行微波處理，隧道諧振腔體長度為1m，隧道諧振腔體橫截面尺寸0.3m×0.25m，處理工藝參數(shù)為：微波頻率915MHz，微波源功率10kW，微波體積功率133kW/m3，處理時(shí)間90s；
(3)將步驟(2)中微波處理完的木材與染液置于真空處理罐中加壓浸漬，使用市售棕色活性染料X-3B；染料在染液中的濃度5％，不用滲透液和均染劑，浸漬壓力為0.25MPa，浸漬保壓時(shí)間10min；
(4)將步驟(3)中所得木材進(jìn)行自然干燥(中國林業(yè)科學(xué)研究院氣干棚)或者干燥窯干燥(干燥溫度60～80℃)，使樟子松木材的含水率控制在10％～25％；
(5)將步驟(4)中所得木材與低分子量脲醛樹脂(分子量為300～350)置于真空處理罐中加壓浸漬，浸漬壓力為0.25MPa，浸漬保壓時(shí)間10min；
(6)將步驟(5)浸漬處理完的木材在熱壓機(jī)上熱壓，熱壓壓力5～50MPa，熱壓溫度85℃，熱壓時(shí)間10min，控制壓縮率40％，熱壓完后自然冷卻，卸壓；
(7)將步驟(6)中所得木材根據(jù)使用需要刨切成一定厚度的薄木。
實(shí)施例2
本實(shí)施方式采用尺寸為2500mm(長)×250mm(寬)×150mm(厚)樟子松弦切板制備微波處理重組材，具體步驟如下：
(1)通過自然干燥(中國林業(yè)科學(xué)研究院氣干棚)或者干燥窯干燥(干燥溫度60～80℃)，使樟子松木材的含水率控制在30～40％；
(2)采用連續(xù)隧道式微波處理設(shè)備(南京三樂微波技術(shù)發(fā)展有限公司，型號為WX100L，以下相同)對木材進(jìn)行微波處理，隧道諧振腔體長度為1m，隧道諧振腔體橫截面尺寸0.3m×0.25m，處理工藝參數(shù)為：微波頻率915MHz，微波源功率100kW，微波體積功率1333kW/m3，處理時(shí)間15s；
(3)將步驟(2)中微波處理完的木材與染液置于真空處理罐中加壓浸漬，使用市售棕色活性染料X-3B；染料在染液中的濃度5％，不用滲透液和均染劑，浸漬壓力為0.25MPa，浸漬保壓時(shí)間10min；
(4)將步驟(3)中所得木材進(jìn)行自然干燥(中國林業(yè)科學(xué)研究院氣干棚)或者干燥窯干燥(干燥溫度60～80℃)，使樟子松木材的含水率控制在10％～25％；
(5)將步驟(4)中所得木材與低分子量脲醛樹脂(分子量為300～350)置于真空處理罐中加壓浸漬，浸漬壓力為0.25MPa，浸漬保壓時(shí)間10min；
(6)將步驟(5)浸漬處理完的木材在熱壓機(jī)上熱壓，熱壓壓力5～50MPa，熱壓溫度85℃，熱壓時(shí)間10min，控制壓縮率40％，熱壓完后自然冷卻，卸壓；
(7)將步驟(6)中所得木材根據(jù)使用需要刨切成一定厚度的薄木。
實(shí)施例3：
本實(shí)施方式采用尺寸為2000mm(長)×200mm(寬)×100mm(厚)杉木板材制備微波處理重組材，具體步驟如下：
(1)通過自然干燥(中國林業(yè)科學(xué)研究院氣干棚)或者干燥窯干燥(干燥溫度60～80℃)，使杉木木材的含水率控制在40～60％；
(2)采用連續(xù)隧道式微波處理設(shè)備(南京三樂微波技術(shù)發(fā)展有限公司，型號為WX100L，以下相同)對木材進(jìn)行微波處理，隧道諧振腔體長度為1m，隧道諧振腔體橫截面尺寸0.3m×0.25m，處理工藝參數(shù)為：微波頻率915MHz，微波源功率100kW，微波體積功率1333kW/m3，處理時(shí)間15s；
(3)將步驟(2)中微波處理完的木材與染液置于真空處理罐中加壓浸漬，使用市售紅棕色活性染料M-BS，染料在染液中的濃度5％，滲透劑十二烷基硫酸鈉在染液中的濃度為0.1％、均染劑烷基酚聚氧乙烯醚在染液中的濃度為0.2％，浸漬壓力為0.25MPa，浸漬保壓時(shí)間10min；
(4)將步驟(3)中所得木材進(jìn)行自然干燥(中國林業(yè)科學(xué)研究院氣干棚)或者干燥窯干燥(干燥溫度60～80℃)，使杉木木材的含水率控制在10～25％；
(5)將步驟(4)中所得木材與低分子量環(huán)氧樹脂(分子量為400～1000)置于真空處理罐中加壓浸漬，浸漬壓力為0.25MPa，浸漬保壓時(shí)間10min；
(6)將步驟(5)浸漬處理完的木材在熱壓機(jī)上熱壓，熱壓壓力5～50MPa，熱壓溫度120℃，熱壓時(shí)間10min，控制壓縮率40％，熱壓完后自然冷卻，卸壓；
(7)將步驟(6)中所得木材根據(jù)使用需要刨切成一定厚度的薄木。
實(shí)施例4：
本實(shí)施方式采用尺寸為2000mm(長)×200mm(寬)×100mm(厚)杉木板材制備微波處理重組材，具體步驟如下：
(1)通過自然干燥(中國林業(yè)科學(xué)研究院氣干棚)或者干燥窯干燥(干燥溫度60～80℃)，使杉木木材的含水率控制在40～60％；
(2)采用連續(xù)隧道式微波處理設(shè)備(南京三樂微波技術(shù)發(fā)展有限公司，型號為WX100L，以下相同)對木材進(jìn)行微波處理，隧道諧振腔體長度為1m，隧道諧振腔體橫截面尺寸0.3m×0.25m，處理工藝參數(shù)為：微波頻率915MHz，微波源功率10kW，微波體積功率133kW/m3，處理時(shí)間90s；
(3)將步驟(2)中微波處理完的木材與染液置于真空處理罐中加壓浸漬，使用市售紅棕色活性染料M-BS，染料在染液中的濃度5％，滲透劑十二烷基硫酸鈉在染液中的濃度為0.15％、均染劑烷基酚聚氧乙烯醚在染液中的濃度為1％，浸漬壓力為0.25MPa，浸漬保壓時(shí)間10min；
(4)將步驟(3)中所得木材進(jìn)行自然干燥(中國林業(yè)科學(xué)研究院氣干棚)或者干燥窯干燥(干燥溫度60～80℃)，使杉木木材的含水率控制在10～25％；
(5)將步驟(4)中所得木材與低分子量環(huán)氧樹脂(分子量為400～1000)置于真空處理罐中加壓浸漬，浸漬壓力為0.25MPa，浸漬保壓時(shí)間10min；
(6)將步驟(5)浸漬處理完的木材在熱壓機(jī)上熱壓，熱壓壓力5～50MPa，熱壓溫度120℃，熱壓時(shí)間10min，控制壓縮率40％，熱壓完后自然冷卻，卸壓；
(7)將步驟(6)中所得木材根據(jù)使用需要刨切成一定厚度的薄木。
實(shí)施例5
在傳統(tǒng)的染色方式中，染液主要通過導(dǎo)管和大毛細(xì)管進(jìn)入木材內(nèi)部，而這些組織結(jié)構(gòu)在木材中分布較為集中，從而導(dǎo)致染液的分布出現(xiàn)富集與不均勻現(xiàn)象。而木材經(jīng)微波處理后，形成了新的流體通道，這些通道在木材組織中普遍存在，并且有利于染液的進(jìn)入，從而提高了染色均勻性?？梢詮娜旧竽静闹械娜疽悍植记闆r看出，如圖1。
前述對本發(fā)明的具體示例性實(shí)施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對示例性實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實(shí)施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。