全 文 ：夕 研究与分析 林 产 工 业RE SE AR CH &N L A A YI SS H C】N AF O R J硬汀 PRO U DC巧 D田旧 T R S Y
黄芸香仿黑胡桃薄木的染色技术研究 `
程书娜 徐 明 傅深渊
摘要 :对黄芸香 (伪l n k ey a肠。 i cu l a a t )薄木仿黑胡桃木的染色技术进行了探索 ,结果表明 : 黄芸香薄木仿黑胡桃木染
色的最佳条件是使用进 口酸性染料 ,染料浓度为 0 . 3%。 ,兰纳赛脱黑 B 与弱酸棕 IR J 配比为 2 . 5 : l( 质量比 ) ,温度为 80
~ 90 ℃ ,时间约为 30 m in ,薄木不经漂白处理 ,选用乙酸调节 p H 值 , p H 值在 4 . 5一 5 之间 , N aC ! 浓度为 0 . 05 %时 ,染色效
果较接近 。
关健词 : 黑胡桃木 ; 黄芸香 ; 染色 ; 薄木
中图分类号 : 5 78 1 . 4 3 文献标识码 : A 文章编号 : 100 1一 52 99 ( 20 07 ) 03一 0 0 14一 04
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( A e id B la e k B a n d T r a e id B r o w n R L )
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.
K e y wo 川 s : B l a e k w a l n u t ; aC n t k e少a oC r n i c u l a t a ; D y e i n g ; V e n e e r
胡桃木特别是美国 、加拿大东部的黑胡桃木是世
界装饰名材 。 但随着森林资源的减少及国家对森林资
源实施保护禁伐措施 ,黑胡桃木由于价格昂贵而无法
进人寻常百姓家 。 而黄芸香 (反 n t k e夕a oC r n i e u l a t a ) 、
樟树等普通树种等具有珍贵木材黑胡桃木相似的纹
理 ,但色泽不如黑胡桃木那样美观 ,通过染色处理可以
做到既不掩盖木材的天然纹理 , 又可 以改变木材的天
然颜色 ,使薄木或单板色泽鲜艳 , 美丽大方 。 20 世纪
60 年代以来 , 日本的基太村洋子 〔` 口、 樱川智史圈等对
木材染色技术进行了研究 , 欧美国家在这方面也进行
了探索 s[] 。 20 世纪 90 年代以来我国对木材染色也开
始了探索和实践 。
薄木仿黑胡桃木的染色技术是将黄芸香 、樟树等
木材纹理和黑胡桃木相似的速生材 , 刨切成 0 . 13 一
。 . 15 m m 的微薄木 ,经过染色处理 , 染成接近天然黑胡
桃颜色的木材色泽 。 这既保护了珍贵木材 , 又满足了
人们的需要 , 因此是现代木材使用研究的发展方向 。
因此 , 笔者对黄芸香薄木仿黑胡桃木的染色技术进行
了探索 。
表 1 黄芸香与黑胡桃宏观构造上的比较
宏观构造
纹理
结构
年轮
色泽
黑胡桃木
直且清晰
细而均匀
明显
略黄带红
黄芸香木
直且清晰
细而均匀
略明显
浅棕色
从表 1可 以看出 , 黄芸香与黑胡桃在宏观构造上
是很相似的 , 所以将芸香薄木染成黑胡桃是可行的 。
` 基金项 目: 浙江省重大科技攻关项 目 (项目批准号 : ZO03 1C 2 0 0 9)
程书娜 , 硕士研究生 . 浙江林学院 , 临安 3 1 13。。
徐 明 , 傅深渊 , 通讯地址同第一作者
收稿日期 : 2 0 0 6一 1 0一0 8
14
·
1 木材的染色机理
木材染色的原理在于 : 木材是一种不均质的毛细
孔材料 , 由纤维素 、半纤维素和木质素组成 , 木纤维素
中含有丰富的亲水基团如经基 (一 O H ) 、梭基 ( 一C 0 0 H )
林产工业 2007 年第 34 卷第 3 期
夕 研究与分析 林 产 工 业E RS EA R CH& A A Y N LSS I CH N IA F OIR路 P T ROD t J C巧 D 心 U刃又Y
等原子团 ] [4。 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 ,沉降在纤维素表面上 ,使得木材
染色5j[ 。 木材染色是染料与木材发生化学或物理化学
结合 ,使木材具有一定坚牢色泽的加工过程 6[] 。
2 材料与方法
2
.
1 木材试样
刨切成 0 . 13 一 0 . 15 m m 厚的黄芸香薄木 , 长宽为
50 X 5 0 ( m m )
。
2
.
2 染料
主要品种有 : 酸性黑 A T I , (国产 ) 、 酸性大红 G R
(国产 ) 、兰纳赛脱黑 B (进 口酸性黑染料 ) 、弱酸棕 R L
(进 口酸性红染料 ) 、 草酸 、 乙酸 、 硫酸 、 O P 乳化剂 、
N a C I溶液等 。
2
.
3 试验方法
黄芸香薄木染色通过加温扩散法进行 。 根据试验
要求 ,在电子天平上称取一定量的染料 ,加人一定量的
水 ,用酸调染液到一定 p H 值 , 置于水浴锅中加热 , 到
一定温度时 ,加人助剂和黄芸香薄木 , 搅拌 , 保温一段
时间 ,取出放人清水中冲洗 , 待其风干 , 观察染色后的
黄芸香薄木与黑胡桃木的相似性 , 用光电色差仪进行
检测分析 。
工艺条件下 ,将染色时间调为 30 m in , 配比比例和实验
结果见表 3 。 由表 3 可知 :染色都偏深 , 所以接下来我
们降低了染料的浓度进行染色 。 加人了不同量的水溶
剂 , 调配成不同浓度的染液进行染色 ,观察其染色效果
(见表 4) 。 可以看出当水溶剂为 70 m L , 兰纳赛脱黑
B 与弱酸棕 R L 配比为 0 . 15 , 0 . 06 时 , 所配溶液染色
的效果最好 , 即染料浓度为 0 . 39 / L 。 所以后面测试采
用染料浓度均为 0 . 3 9 / L 的进口酸性染料 。
表 2 国产染料的配色
编号 酸性黑
A T I
,
( g )
酸性红
G R ( g )
实验结果
0
.
4 5
0
.
4 2
0
.
0 5
0
.
0 8
0
.
4
0
.
3 8
0
.
3 6
0
.
4 5
0
.
3 0
0
.
2 5
0
.
1 2
0
。
1 4
0
.
1 6
颜色偏黑 , 整体颜色太浅 . 红色不明显
染色不均匀 . 整体颜色偏浅 ,有蓝斑
颜色大致相似 ,但是染色不均 , 部分位t
略有蓝色斑点
颜色太深 , 而且染色不均匀
染色较均匀 .但整体颜色偏浅
颜色很相似 . 而且染色也较均匀
颜色略有偏重 , 但太深 , 且 不均匀 , 表面
有蓝色的斑点
表面呈淡蓝色斑点 .颜色太浅 ,可能是黑
的成分不足
注 :水的用量为 s o m l沙 , 染料总浓度 19 I/ 。
衰 3 进口染料的配色
编号 实验结果
3 试验结果与分析
染色后的木材 , 采用国际照明委员会 ( CI E )推荐
的色差公式进行测试计算 。
△E = 「(从 ) 2+ (匆 ) 2 + (动 ) “」` / 2
式中 △E 表示色差 ,单位为 N B S , I N BS 色差单位相当
于最优实验条件下人眼所能知觉的恰可察觉差的 5
倍 ; L 、 。 、 b 为色度坐标 v[] 。
色差分析仪为测色色差仪 ( W SC 一 S ,上海精密科
学仪器有限公司 ) 。
3
.
1 染料的配比对染色效果的影响
首先把酸性黑 A T T 和酸性大红 G R 按照不同配
比 ( A T T 和 G R 二者总质量一定 )调配成不同浓度的
染液 ,对芸香薄木进行染色 , 然后观察染色效果 (染色
结果见表 2 ) 。 经过多次的实验分析可得出 , 国产染料
的浓度应为 1 9 / L 左右 。 由于国产的染料性能较差 ,
所以染色时间取 Zh 。 由表 2 可知 , 用国产染料进行染
色很难达到目标颜色 , 并且一般染色都不均匀 。 原因
是国产酸性黑染料中一般杂质比较多 ,在调配染液时 ,
就可以看到有红 、蓝等杂色 。
对于进 口酸性染料对黄芸香薄木的染色 , 在同样
黄芸香仿黑胡桃薄木的染色技术研究— 程书娜 徐 明 傅深渊
兰纳赛脱 弱酸棕
黑 B ( g ) R I J ( g )
0
.
4 2
0
.
4
0
.
35
0
.
3 1
0
.
0 8
0
.
1
0
.
15
0
.
17
0
.
2 5 0
.
2 0
0
.
3 0
.
2
颜色太黑 , 呈现不出暗红色
颜色太黑 , 暗红不明显
染色比较均匀 .但整体颜色偏黑
颜色偏深
染色不均匀 , 两边颜色较深 . 中间颜色偏
浅 ,颜色较红
燕煮时可在液面看到浅红色泡沫 , 颜色
偏红 ,染色不均匀
染色较均匀 .颜色偏深 (红 )
注 :水的用量为 s o l l l l J , 染料总浓度 1留 l ,编号 7 总浓度为 2创 L 。
表 4 不同浓度的进口染料的配色
水
( m L )
兰纳赛脱
黑 B ( g )
弱酸棕
R l
碑
( g )
实验结果
0
.
3 2
0
.
3 5
0
.
3 5
0
.
3 3
0
.
1 8
0
.
1 6
0
.
16
0
.
12
染色比较均匀 .但是整体颜色偏深
染色比较均匀 .但是整体颜色偏深
染色比较均匀 ,但是整体颜色偏深
染色较均匀 ,但是整体颜色偏黑
染色不均匀 , 边心材区别很明显 , 整体颜
色偏黑
染色不均 .但整体颜色和黑胡桃木基本
相似 , 稍偏黑
颜色均匀 , 颜色相似
染色比较均匀 ,但是整体颜色偏深 , 黑的
成分可能太多
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0
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0
.
18
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15
·
夕 研究与分析 林 产 工 业RE SE AR C H & AN AL Y S IS C】1】N A FO刊硬汀 PROI 刀 C IS NI DI )S皿 y
出 , p H 值越小 , △E 越大 ,染色效果越差 。 硫酸对染色
效果的影响较大 ,染色时薄木的颜色变成红褐色 , 甚至
引起薄木的炭化 ,可能是硫酸浓度过高的缘故 。 乙酸
和草酸对染色效果的影响则相对小一些 。 也可以看
出 , p H 值在 4 . 5一 5 之间染色效果较好 , 并且 乙酸的
染色效果优于草酸 ,硫酸最次 。 因此 ,选用乙酸来调节
染液的 p H 值。
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温度 (℃ )
图 l 温度对木材染色的影响
园七JO气ǎS山Zà闰V
3
.
2 染色时间对染色效果的影响
由表 5 可 以发现随着染色时间的增加 , △E 值均
减小 ,染色的效果更好 ,颜色变深 ,但当达到一定的时
间后 , 时间的增加对染色深度的影响不大 。 总体来看 ,
30 m in 时染色效果较好 。
裹 5 染色时间与色差的关系
温度 (℃ ) 染色时间 ( m in) 仓 E 染色颜色
7 5 2 0 1 5
.
7 8 颜色太深
3 0 14
·
5 4 颜色相似
4 0 1 1
·
9 0 颜色偏黑
5 0 9
.
7 9 颜色太黑
6 0 9
.
7 2 颜色太黑
8 0 2 0 13
.
2 8 颜色偏黄
30 13
.
85 颜色相似 ,略黄
4 0 1
.
4 7 颜色略偏黑
50 1 0
.
2 1 颜色太黑
60 7
.
7 2 颜色太黑
8 5 2 0 14
.
9 2 颜色略相似 ,偏黄
3 0 n
.
72 颜色较相似
40 8
.
93 颜色略似 ,偏黑
50 7
.
7 4 颜色太黑
60 6
.
6 3 颜色太黑
注 : 所用染料为 : 兰纳赛脱黑 B 与弱酸棕 R I才 配比为 0 . 1 5 : 。 . 06 ,
浓度为 。 . 3 9 I/ 。
3
.
3 染液温度对染色效果的影响
染液温度升高 ,有利于加快木材的染色速度 ,但温
度过高会使薄木表面的染色不均匀 。 根据实验 , 染料
温度控制在 80 一 90 ℃较好 (如图 l 所示 ) 。
3
.
4 漂白对染色效果影响
薄片漂白在电热水浴锅中进行 。 将浓度为 5%的
过氧化氢和 0 . 5%的硅酸钠按一定比例组成漂白溶液
放于烧杯中 , 调节溶液 p H 值和漂 白液温度 , 漂 白
g o m in
。 将漂白后的薄木进行染色 , 可以发现 , 虽然漂
白后的薄木染色更均匀 ,但由于失去了某些抽提成分 ,
破坏了原来的化学键 ,使染色颜色太黑且单调 , 和黑胡
桃木颜色相差更大 ,没有所要的暗红色 , 所以对在黄芸
香薄木仿黑胡桃木的染色不需要进行漂白。
3
.
5 p H 值对染色的影响
p H 值影响酸性染料 ( 兰纳赛脱黑 B 和弱酸棕
R L )在水中的分散程度和木材的结合速度 。 实验表
明 ,染液的 p H 低 , 染色时间短 , 染色均匀稳定 , 色差
小 ,但对薄木的腐蚀性大 , 薄木的强度明显下降 ;染液
的 p H 高 ,染色哟司长 , 色差大 ,染色后的木材色牢度
不稳定 , 易褪色 ,而木材的结构无明显变化 。
用乙酸 、草酸 、硫酸来调节染液的 p H 值 , 结果如
图 2所示 。 染液原来的 p H 值约在 5 . 4 左右 。 通过对
比可知 p H 值对染色效果的影响比较大 。 由图 2 可看
16
·
4 j
P H值
图 2 p H 值对木材染色的影响
3
.
6 相关助剂对染色效果的影响
3
.
6
.
1 均染剂 木材是各向异性的植物有机体 ,对染
液的吸附速度和吸附量差异很大 。 染色后不同部位存
在色泽差异 ,为缓和和调节染料在木材中的固着速度 ,
使木材各部位着色尽可能均匀 , 需加人均染剂 。 均染
剂为非离子表面活性剂和无机盐类 , 如平平加 0 , 或
N a C I等 。
由表 6 可知 ,加人 N a CI 之后 , △E 值均减小 , 且染
色较均匀 。
由表 7 可知 , 当 N a CI 浓度为 1%和 。 . 05 % 时 , 效
果和黑胡桃木 比较接近 ;而当 N a CI 浓度为 。 . 5% 和
0
.
1%时 , △E 值均偏大 ,且染色太深 , 和黑胡桃木颜色
相差较大 。 因此选用 N a CI 浓度为 0 . 05 % 。
表 6 不同 PH 值下 N 日C l对染色效果的影响
p H 值 △E (不加 N a C I ) △ E (加 N a C I )
3
.
5 1 3
.
2 4 9
.
2 8
4 1 4
.
0 1 1 1
.
7 4
4
.
5 8
.
5 8 7
.
6 4
5 12
,
4 3 9
.
6 8
注 : 所用染料为 : 兰纳赛脱黑 B 与弱酸棕 lR 配比为 。 . 15 , 。 . 06 ,
浓度为 3 9/ -10
林产工业 20 0 7 年第 34 卷第 3 期
夕 研究与分析 林 产 工 业E R SE A RCH & AN A L Y SI S CH N A I FO侧路T R PO [ D】C】 S侧侧比T R Y
表 7 不同 N叱l 浓度对染色效果的影响
N a O浓度 ( % ) 吐 染色颜色
1
.
0 0 9
.
8 8 颜色相似
0
.
5 0 13
.
0 9 颜色太深 ,太黑
0
.
10 13
.
19 颜色太深 ,太黑
0
.
0 5 8
.
67 颜色相似
注 :所用染料为 : 兰纳赛脱黑 B 与弱酸棕 R L 配比为 0 . 15 , 。 . 06 ,
浓度为 3 9八。
3
.
6
.
2 渗透剂 、 固色剂和耐光剂 渗透剂是表面活性
剂的一种 。 其功能是降低染液的表面张力 ,提高染液
在木材界面上的润湿性 。 常用的有平平加 。 , 渗透剂
JF C等。 使用时加人染液中 ,加人量 。 . 1%一 0 . 3% 。
为提高木材的染色牢度 ,需要加人固色剂 ,如用壳
聚糖 s[] 或三甲基脂肪馁对木材进行预处理 , 可增加木
材与染料的结合力 。
经染色后的木材常因光照而变色或褪色 。 这是因
为木材内的木素和染料经紫外光照射后引起的氧化所
致 。 在染料中加人紫外线吸收剂和阻氧剂可防止染色
木材变色 ,如可 以使用聚丙二酸乙二醚图作为耐光剂 。
R L 的染料配比为 2 . 5 , 1 ,浓度 0 . 3%。 ,染色温度 80 ~
90 ℃ , 时间为 30 m in 左右 , 用乙酸调节 p H 值 , 范围为
4
.
5一 5 之间 。 使用 N a CI 对于染色效果有改进作用 ,
浓度为 0 . 05 %时效果最佳 。 木材漂白也不能得到很
好的染色效果 , 反而出现更大的偏差 , 因此在此实验中
也不需使用 。
4 结论
通过实验可知 ,在黄芸香仿黑胡桃木的染色研究
中 ,进 口染料的染色效果比国产染料好 。 进口染料获
得最佳染色效果的条件为 : 兰纳赛脱黑 B 和弱酸棕
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.
(责任编辑 张国萍 )
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蒸汽回戎压缩扰— 带夕奢压环的加压类置专利产品 :实用新型 专利号 : 9 62 33 509 . 6 0 0 223 6 57 . 5
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