悬铃木及火炬松薄木染色工艺的研究1

    悬铃木及火炬松薄木染色工艺的研究 前言 随着我国家具行业和室内装修行业的快速发展，人们对木质装饰材料的需求量急剧增加。然而可供家具制造或室内装饰使用的珍贵木材越来越少，进口珍贵木材的价格居高不下。近些年来，模拟装饰在国内外大为兴盛，其中，木染色是模拟装饰使用的重要方法之一。松木与悬铃木色调差、不均匀。直接用于表面装饰外观不美雅。但其木纹清晰，美丽。通漂白、染色，染成贵重木材色调或其他色调，有很好的装饰效果。既能提高松木及悬铃木的档次，又能缓解国内珍贵木材短缺的局面，做到合理利用，并收到一定的经济效益。 本文对松木及悬铃木薄木的染色工艺进行研究。分析酸性料浸染这两种薄木时影响染色效果的各种因素。找出影响染透率及色差的主因素，次要因素。并对比阔叶材（悬铃木）针叶材（松木），分析造成色差及染透率不同的原因。然后结合效果及经济性找出合理的染色工艺，使之能用于工业生产。 摘要：本文采用酸性混合染料对木材进行染色，试验，以染液组成和染色工艺为实验因素，用正交方法对木材色差和上染率进行观测和分析。试验结果表明：1悬铃木：染液温度保持在70`C左右为佳，染液浓度为0.5%-0.65%为佳，染色时间为60分钟为宜。PH值为3.5.渗透剂浓度为0.2%为好。2火炬松 染液温度保持60℃左右为宜,染液浓度为0.5%-0.6%为佳,染色时间50分钟为好。PH值围4.0.渗透剂浓度为0.25%为好。

    关键词:薄木单板.染色.技术

     Study on London Plane Veneer and Lavely Gorden Larch Veneer Dyeing Technology Abstract : The dnromatism and dye up-take were studed by orthogonal method according to the changes of the parameters of dyeing. The 0.25mm sliced London Plane veneer and Lovely Gorden Larch Veneer was dyed in aqueous solution of the mixed acid dyestuff.The result showed that. The temperature of 70℃was appropriate to both chromatism and dye up-take .for London Plane.The best concentration was 0.5%-0.65% in dye up-take and the most suitable treating time was sikty minutes.The best PH is 3.5 and the best concentration of permeate of permeate-agent is 0.2% for London Plane. The best temperature is 60℃ and the best concentration of is 0.5%-0.65%.the best treatingtime is 50 minutes and the best PH is 4.0,the best concentration of permeate agent is 0.25% for Lovely Gorden Laron 实验材料,药品和设备 1实验材料 本实验所采用的薄木单板是悬铃木单板及松木单板 其规格：40*40*0.25mm 含水率：12.4% 取自中南林学院 2实验药品 漂白剂:双氧水、硅酸钠、硫酸镁、烧碱。 染料:酸性大红，酸性金黄,酸性橙,黄钠粉,酸性黑,黑钠粉，酸性天蓝 渗透剂：JFC渗透剂 均染剂:氯化钠 3实验设备 电子天平,PH试纸,恒温水宜浴锅,温度计，烧杯，量筒，玻璃棒,DSBD-1数字白度仪,PCTⅡG全自动测色差仪. 实验工艺流程 悬铃木单板及松木单板→预处理→漂白处理→清洗→烘干→染色→清洗→烘干 漂白 1木材成色原因 木材颜色的产生有两个主要原因：一是木素中含有C＝C键、羰基(C＝O)乙烯基(CH＝CHR),等发色基及羰基(－OH)，甲氧基(－OCH3),羰基(－COOH)等助色基,它们使木材吸收一定波长的可见光，从而呈现一定的颜色，二是木材中有抽提物,抽提物中的色素，单宁，树脂使木材有色，同一树种，因产地，树龄和其他条件不同，木材颜色有所不同，就是同一棵树，也因木材的部位，切面不同，材色也有不同。 3．2预处理 利用碱液进行预处理是刨切薄木漂白过程的第一阶段。木材中相当一部分树脂和可融性有色物质在碱溶液中能浸提出来。预处理不仅对薄木起净化作用，且有利于漂白剂浸入薄木中，还可以减少主要过程中漂白剂的消耗，预处理用的碱采用氢氧化钠。 其主要工艺条件如下： 碱液浓度：0.8% 溶液温度：室温23℃ 处理时间：10min 3.3 H2O2漂白处理 过氧化氢的漂白作用主要是借助过氧化氢的氧化作用，对发色基因起破坏作用而脱色，过氧化氢分解时生成具有漂白作用在这种分解与平衡分解中，加碱提高值或提高温度均有利于过氧化氢加速分解，使增多，提高漂白效果，因此在漂白过程中必须控制其适宜的值为了消除或减少过氧化氢由于催化降解反应而造成无效消耗，可以在过氧化氢溶剂中加入适量的稳定剂如硅酸钠，硅酸镁等。 3．4漂液的组成 H2O2: 0.4% 硅酸钠：2% 烧碱： 0.15% 硫酸镁：0.02% PH值：10�11 温度：80℃ 时间：2h 3.5 漂白工艺流程 以过氧化氢碱性介质漂白为主的生产工艺流程如下图 薄木→过氧化氢漂白→自来水冲洗→干燥 漂白工艺流程图 　 3．6漂白前后白度比较 悬铃木 漂白前平均白度 漂后平均白度 35.4 67.2 松木 漂白前平均白度 漂后平均白度 23.6 51.4 4．染色 4．0染色原理 Cox 和Milary在1950年提出了木材染色的简单工艺，1964年日本学者大川等研究了木材在染料中浸渍的自然吸收法以及促进渗透的煮染法，此后基太洋子等人进行了木材染色基础理论与应用技术领域的研究，在木材染色科学的诸多方面都取得了令人瞩目的成就。 木材的细胞和组织多种多样，阔叶材主要由导管、木纤维，轴向胞壁组织和木射线等组成；针叶材主要由管胞、木射线和树脂道等组成。同时细胞壁又分为若干个壁层，主要有初生壁、次生壁，切次生壁由三层组成：外层，中层，和内层，不同的细胞壁层次厚度不同，而且其中纤维素，半纤维素和木素的数量有差异，同时在某些细胞或组织中还含有不同的木材抽提物。 日本学者基太村洋子和我国学者赵光杰等对木材染色是染料在木材中的移动和渗透剂作过一定的研究，对木材染色是染料在木材中的移动和渗透研究发现：染料溶液的渗透是通过木材内的毛细血管系统完成的，木材中的毛细管可分为两大类：一类是由细胞腔、细胞间隙和纹孔组成的大毛细管系统；另一类是由细胞壁上的微孔组成的。细胞壁上有许许多多的微纤丝，在微纤丝与微纤丝之间，基本纤丝与基本纤丝之间均有孔隙，通常称这些微孔为毛细血管系统。染料溶液从一个细胞流向另一个相邻细胞时其主要路径是细胞壁上的纹孔，纹孔有单纹孔和具缘纹孔之分，单纹孔易于液体流动，而具缘纹孔具有纹孔塞，液体经塞缘流过至另一个细胞，若纹孔发生堵塞，液体的流动则会受到阻碍，此时液体将会从纹孔缘和经纹孔塞中的微孔流过，在心材中由于抽提物含量高，易于堵塞纹孔塞上的微孔，因此染料溶液渗透困难。 染料溶液在木材中的渗透性具有各向异性，即随其木材纹理的方向不同而变异，纵向的渗透性远远大于横向；一般地径向的渗透性大于弦向，但也有的木材弦向渗透大于径向，因木材树种而异，染料溶液在木材中的渗透主要通过木材的端面沿纵向传导，而其径向和弦向的渗透能力微弱。 此外，染料溶液的渗透性也与木材部位有关，边材在树木生长期间主要起水分疏导作用，所以多数树种的边材，染料溶液比较易渗透，而心材由于含有较多的酚类化合物，侵填体以及构造上的关系，染料溶液一般很难注入和渗透。 4．1染色工艺 悬铃木单板及松木单板→漂白处理→染色→清洗→烘干→贮存 　 染液配方 酸性大红：1.5克 酸性橙：0.5克 酸性黄：0.2克 黄 钠： 0.3克 JFC渗透剂: 3g/L 水: 495mL Nacl: 1.5% 上述配方浓度为0.5%制成浓度为0.2%及1%就相应增加或减少各组分的量。 3分析方法 本研究以松木及悬铃木单板染色前后的色差为主要观测指标上染率为参考指标为了节省时间和材料对于松木，设计了两个正交试验（悬铃木也是如此）实验完毕后经过混合比较。找出影响染透率和色度的各种因素，并区分出主要因素和次要因素。 第一个正交实验主要确定染液温度，浓度，时间对染透率和色度的影响，实验中同时考虑这三个因素的交互作用，实验中每个因素分三个水平。选用正交表安排实验，其中每种实验采用6个试件，评定染透率时，将染好的试块按顺纤维方向切成相等的若干分，看其着色的百分比，求出平均值，漂白后及染色后均要采用PCTⅡG全自动色差仪，根据试件的三刺激值分别计算处理前后的色品指数差按下式计算试件处理前后的色品指数差△L*，△a*，△b*。按下式计算试件处理前后的色差=sqrt（（△L*）*（△L*）+（△a*）*（△a*）+（△b*）*（△b*）） 4.4第一个正交试验的表及图 表一 第一个正交试验的因素和水平 悬铃木及松木染色的因素及水平 　 因素 　水平 时间 A(min) 温度 B 浓度 C 1 80 80 1% 2 50 60 0.5% 3 20 30 0.2% 　 　 　 　 表三 悬铃木染透率方差分析 方差名称 s f v F 显著性 A 2630.18 2.00 1315.09 94.15 ** B 1129.18 2.00 564.59 40.42 ** C 1518.14 2.00 759.07 54.35 ** A*B 277.13 4.00 69.28 4.96 * A*C 19.87 4.00 4.97 0.36 B*C 108.70 4.00 27.17 1.95 误差 111.74 8.00 13.97 F0.05(2,8)=4.5 F0.05(4,8)=3.8 F0.01(2,8)=8.7 F0.05(4,8)=7 悬铃木色度方差分析 方差名称 s f v F 显著性 A 246.12 2.00 123.06 9.25 ** B 427.63 2.00 213.82 16.07 ** C 500.34 2.00 250.17 18.80 ** A*B 37.62 4.00 9.40 0.71 A*C 103.41 4.00 25.85 1.94 B*C 38.51 4.00 9.63 0.72 误差 106.47 8.00 13.31 F0.05(2,8)=4.5 F0.05(4,8)=3.8 F0.01(2,8)=8.7 F0.05(4,8)=7 松木染透率方差分析 方差名称 s f v F 显著性 A 2139.83 2.00 1069.92 153.69 ** B 222.20 2.00 111.10 15.96 ** C 1605.94 2.00 802.97 115.34 ** A*B 121.41 4.00 30.35 4.36 * A*C 16.32 4.00 4.08 0.59 B*C 27.17 4.00 6.79 0.98 误差 55.69 8.00 6.96 F0.05(2,8)=4.5 F0.05(4,8)=3.8 F0.01(2,8)=8.7 F0.05(4,8)=7