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木材染色工艺研究的现状与发展

2008-02-08   发表:

木材 是 三大建筑材料(钢筋、水泥、木材)中与人类最具亲和力的天然材料,因而被广泛地应用于建筑、家具、地板等领域。由于优质天然林木材资源有限,价格昂贵,不能完全满足我国家具制造、建筑装修和人造板二次加工的大量需求,因此,全球木材工业原料供应正逐步转向使用人工林木材资源。人工林生长快、成材早,因而材质较疏松,颜色不匀,色调晦暗,加之木材在贮存、加工过程中产生的变色、污染等,使其在建筑、装饰装修、家具、人造板加工等方面的应用受到限制。

木材染 色 是实现普通或低质木材模拟珍贵树种木材的有效方法,特别是对速生人工林木材,通过染色、模拟术纹等技术加工,可以消除木材心边材、早晚材和涡旋纹之间的色差,明显提高木材的装饰性和附加值。因此,近十几年来,木质材料的染色技术备受重视,染色工艺研究不断推进。为拓展人工林木材的利用途径、增加其利用价值,本文在文献分析的基础上,比较详细地介绍了国内外木材染色研究领域中的进展及染色工艺的使用,提出了今后木材染色有待解决的主要问题。

方向关健词: 木材 染色 单板 家具装饰 装修
摘要: 在综合分析木量文献的基础上,介绍木材染色领域中的几种染色方法,总结我国木材染色研究与应用所取得的成果

1 木材染色技术的发展历程

1. 1 木材染色的发展历程

染色 是 一 种古老的装饰工艺,在中国、印度和埃及古代就有用某些天然染料,如矿石粉、绢云母和硫化铅、植物染料来染色。明清时期,我国天然染料的制备和染色技术都已达到很高的水平,并大量出口。 19世纪中叶,随着英国等西方工业国家纺织工业的发展,给有机染料的研究和生产提供了条件。1857 年,美国的Perkin W H首次用煤焦油中的苯制得了有机合成染料苯胺紫(marveine),并实现了工业化生产,随后各种染料相继出现。1902年合成染料传入我国,由于其在色光和色牢度等方面的优越性能,使得夭然染料逐渐被合成染料所取代.

1913 年苯 胺紫被用于立木染色。1936年西田博太郎介绍了日本用染色木材制造家具、玩具和木制品的情况。1950年,美国的Coxrm和Millary提出了木材染色的简单工艺。1951年美国一染料公司用自己生产的染料进行木材染色,并称为不褪色的染料,引起了各国科技工作者的重视。1964年大川勇等用直接染料、酸性染料、碱性染料对木材染色随后,日本学者布村昭夫、横田德郎、基太村洋子、松田健一等对木材染色的方法、工艺和染料种类等方面分别进行了研究捷克、波兰和法国等也相继发表了木材染色方面的文章。前苏联于20世纪50年代后期开始木材染色的试验研究,并出版了专著。20世纪70年代,意大利首先应用木材染色技术生产染色单板,英国和意大利最先开发出仿珍贵树种木材色泽、纹理和图案的人造薄木制造技术意大利的ALPIPIEFRO 公司最先将其商品化,随后日本及西欧等国也开始生产。目前,意大利、英国和日本等国家已实现了术材染色生产工业化。德国、意大利的木材染色工艺已形成了自已的专利技术,其产品在我国已有销售.

1.2 木材染色的主要方法

木 材 染 色是染料、颜料或化学药品与木材发生化学或物理结合,使木材具有一定坚牢色泽的加工过程,是提高木材表面质量、改善木材视觉特性和提高木材附加值的重要手段,也是木材深加工和速生材利用的重要方向之一,因而越来越受到家具及装饰行业的重视。国内外木材染色的主要方法如下:

1) 染 料 染色木材纤维中含有丰富的亲水性基团,如经基(-OH) ,攫基(-000H)等。染料随水溶液通过木材毛细管通道,透过木材细胞壁扩散后,沉降在纤维表面上,使得木材着色,染料分子与木材分子通过范德华力和氢键结合。

2) 化 学 染色化学染色是通过化学药品与木材组分发生化学反应而实现染色的目的,形成的化学结合强度约是氢键结合的10倍,保色能力极强。可根据色调需要,用浓度为。.5%一5%的药液与木材中所含的单宁、酚类物质发生化学反应,生成有色物质,使实木、单板、薄木、木浆、纤维着色。常用药品有:铬酸钾、重铬酸钾、硫酸铜、氯化酮、硫酸亚铁、氯化铁、高锰酸钾、石灰水和氮水等,适用于含单宁多的木材。化学染色的术材纹理清晰,颜色耐水性好,但色调只有棕色、蓝灰等有限的几种,且耐光性较差.

3) 调 色 染色由色相图可知,将3种原色中相邻的2种原色相配可得间色,两种间色相配可得复色。相对色相还具有相互吸收所反射光谱的作用。

根据这一原理,将调配好的染料、颜料涂刷在木材表面,或添加到油漆中使木材表面着色,属物理调色,颜料微粒填充于木材导管内而呈现颜色川。 4) 生 物 染色利用细菌、真菌、霉菌等微生物分解木质素、,纤维素、半纤维素或抽提物中的色素而使木材呈现一定的颜色或利用木材中的细菌、真菌、霉菌等微生物产生的色素作为天然染料对木材染色。这种技术不仅可染天然纤维和合成纤维,也可用于木材、造纸、化妆品和食品的着色。

5) 热 化 学染色根据木材变色的规律,通过水、热或光的作用,促使木材中的色素发生变化,通过改变木材颇色达到染色目的。如水青冈经过蒸煮或日照会逐渐变成浅黄色、乳白色或灰白色。

1.3 木材染色的常用色剂

1.3.1 染料染料的分子结构中含有苯环,易于渗人木材的导管、管胞等组织,但遇光辐射易变色。染料的品种多、结构复杂,术材染色常用的水溶性有机染料有:直接染料、酸性染料、碱性染料和活性染料等。直接染料是不经特殊处理就能直接作用于木材的染料,与木材的结合是依靠分子间的范德华力和氢键力酸性染料也称为阴离子染料,含有大量的效基、经基或磺酸基碱性染料也称阳离子染料,是由苯甲烷型、偶氮型、氧杂葱型等有机碱和酸形成的盐活性染料分子中含有活性基团,能与木材中的控基形成共价键结合闹口近年来随着人们环保意识的提高,合成染料在生产和应用过程中带来的污染问题越来越引起人们的关注,天然染料又开始为人们所重视。

1.3.2 颜料是一类不溶于水和有机溶剂的色粒子,如炭黑、锌白等。颜料不能渗入木材内部,但可深入环孔材的导管部分,得到明显的着色效果。颜料着色的木材,透明性较差,但耐光性较染料强.

1.3.3 化学药剂木材染色用化学药剂可与木材的纤维素、半纤维素、糖类和单宁等成分的官能团发生化学作用而使木材着色。在选择着色剂时要选择价格低、易渗透以及着色后不易变色和褪色的着色剂,如铁盐、氨、高锰酸钾等低分子无机化合物川。


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