全 文 ：产品与开发
张仲凤 , , 彭万喜 2 , 张明龙 ` , 李年存 `
( z 中南林学院 , 长沙 4 1 0 0 0 0 ; 2 华南农业大学 , 广州 5 1 0 6 4 2
摘要 : 通过试验 , 探索毛白杨仿黑胡桃的染色工 艺 , 结果表明 : 对 0 . 65 m m 厚的毛白杨薄木染色 ,
薄木不经漂白处理 , 添加所研制的渗透剂WX
Z , 可直挤染成黑胡桃色 , 染透仅需 60 而 n , 染液总浓
度不大于 0 . 25 沁。 , 并且可以连续利用 3次 。 染色后的毛白杨薄木用于仿黑胡桃重组装饰材的制造 。
关键词 : 毛 白杨 , 黑胡桃 , 染色 , 薄木
中国分类号 : T s 6 5 3 文献标识码 : B 文章编号 : 10 0 9 一 8 5 0 ( 2 0 0 5 ) 0 2 一 0 0 2 9一 03
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众y w o rd s : C h i n e s e w h it e p o lP a r : b la e k w al nut : 街ie n g ; v e n e e r
杨树是我国短周期工业用材林首选树种 。据不完全
统计 , 自20 世纪 60 年代以来 , 我国选育出速生 、 丰产优
良杨树品种已达几十个 ,营造的杨树60 多万 h m Z的人工
林 , 超过了世界其它国家杨树人工林面积总和 1[] , 杨树
在我国北方和按树在我们南方都已成为最重要的工业原
料林树种 , 素有北 “杨 ” 南 “按 ” 之称 z[] 。 其中我国特
产的树种毛白杨 , 在辽宁 (南部 ) 、 河北 、 陕西 、 山西 、 山
东 、 甘肃 、 河南 、 江苏等省均有广泛分布 {3] , 当前主要
用于胶合板 、 中纤板和刨花板等低附加值的产品 。 因此 ,
如何高效和高附加值利用杨木的研究己是刻不容缓的课
题 。
毛白杨木材呈浅黄白或黄褐色 ,心边材无区别 ,纹理
直 , 结构甚细 、 均匀 , 适于制造重组装饰薄木 。 目前 , 毛
白杨木材仿黑胡桃的一般工艺是 : 单板或薄木 (旋切或
刨切 )、 漂白。 清洗。 浸染 (常压或高压卜清洗升干燥、 整理、 制方升刨切或锯切一薄木或薄板 4[] 。 笔者认为
这种工艺对一些树种不仅工序繁琐和处理时间高达 1h2 ,
而且易造成单板损坏和成本高, 并且染液浓度高达 .10% ,
废水多 、 生产绿色化程度低 。 针对以上原因 , 本文对毛白
杨薄木仿黑胡桃的染色工艺进行探索 。
1 材料与方法
L l 材料
刨切薄木 : 树种为毛白杨 ( P o p u ih 。 t。 m e n t 。 , a
c a r
.
)
, 购于山东临沂地区 , 试样规格 : 长 x 宽火厚二入刃 x
10 0 x 0
.
6 5m m
, 含水率 1 2 + 0 . 2% 。
染料 : 酸性黑 10 B, 酸性橙 1 ; 自制渗透剂 w x Z。
.12 比薄木 (刨切 )弓浸染 (常压 、 85 一 9 0℃ )升清洗升干
燥、 薄木
L 3 方法
配制 0 . 1% 。的酸性橙 n溶液 , 然后根据选定的试验
因素与水平 (见表 1) , 按照上述工艺 , 采用 L g (3 4 ) 正
表 1 正交试验因子与水平袋赞肥~ 不善泥苔 漪商布奈孤省添赚度献 瓶乡被程黛派食礁
巧253OCU
l 0
l 5
n0
门,
6八,
交表进行试验 , 每个试验平行处理 4块薄木试件 , 共计
36 块 。 试件处理后 , 将每组试件中的 2个试件在室温
下气干至含水率为 14 + .0 2% , 利用 w cs 一 s型测色色差
。。软夕
2 9
产品与开发
表 2试验结果
编号 浴比 A 时间且 修透剂浓度 C 酸胜黑浓度 气干 (室温 ) 烘干 (l 05 ℃ ) 染透
D宪之 _一 L * a、 b, - 八 - 一 _ 。 * k *~ “ u
一 12 2 . 6 一 6
.
24 一 10刀9
情况
0K0N0
一 9
.
9 4
一 8
.
9 5
一 10
.
3 3
一 6
一
6 4
562416
07C64一
O八O少2-,卫Q12lré
ù
6009巧拼甩吐几刁
一 1 2 5 3
一 14 3 5
一 15 6 5
一 13 5 9
一 19 2 7
一 19 5 3
一 13 7 2
一 18 5 4
一 2 0 1
.
1
一7
.
5 9
一 6 5 4
一5 .6 4
一 3
.
87
一2
.
9 7
一 3 16
一9
.
7 2
一 8 5 7
一7
.
6 2
一 8 9 6
一5
.
2 7
一5
.
19
一2 3 4
一3 . 7 9
一 1 , 3 2
一7
.
8 5
一6
,
8 7
一3
.
14
12 2
.
6
一 14 1
.
8
一 1 53
.
8
一 13 3 .2
一 190
.
8
一 19 3 7
一 135
.
1
一 1 82 7
一 19 8
.
4
一2
.
4 4
一 1 . 3 2
星JōjùIù乃ō、一气éj12介、吕j-2勺乙又J1
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,.…00510巧530印9叨如2伪白4r曰了O,l勺ù门J4一勺6尹nO
9 6
注 : 黑胡桃木样品的颇色值 : *L = 一 1 9 8 . 0 , *a 二 一 3 . 2 6 , *b
计随机检测每组这 2个试件上各三处的cI (E 197 6) 表色系的
L *
、 a * 、 b *
, 记录每组这 2 个试件的 L* 、 a * 、 b* 平均值。 然
后将每组的另外 2个一试件一起放人烘箱 ,在 105 ℃条件下烘
干到含水率 14 + a Z% , 再检测 L * 、 a * 、 b * , 记录每组这 2
个试件的L * 、 a * 、 b * 平均值 , 结果见表 2 , 极差分析见表 3 。
表 3 正交试验结果极差分析
性能指标 水平 A
K lj 一 14 1 7 7
K jZ
一 174石3
K 3)
一 17 4
.
5 7
jR 4 3
.
7 8
因素主次
一 13 2名0 一 1 6 8 . 6 7
一 17 3名7 一 ] 60 . 17
一 1 84 . 3 0 一 1 62
.
13
6 1
.
7 10 0 2
A > B > D ) C
一 17 3
.
0 3
一 15 8
.
6 7
一 15 9
.
27
18夕6
一 6
.
5 9
一 3
.
3 3
一2
.
4 8
一 4
.
60
一4
.
4 3
一 3
一
3 7
一4
一
85
一 3
.
9 1
一 3 6 5
一 3
.
9 6
一 4 . 0 1
一 4
.
4 3
O
一
6 0
因素主次
K lj 一 8
.
6 4
K Z j 一 6
k
4 7
K 3)
一 5月 5
1j 3
,
2 3
因素主次
K lz 一 13 9 4 0
K Zj 一 17 2 5 7
K 3)
一 17 2刀7
蜀 4 3名9
因素主次
K l j 一 5 2 4
K Zj
一 1 9 8
K 3)
一 1万8
Rj .4 6 1
因素主次
1
.
5 2 1
.
4 2
A > B > C > D
一 8名4 一 7 一 26
一6
.
9 0 一 6
.
89
一 5 .3 2 一 6
一
9 1
3 64 2 .4 8
B > A > D > C
一 13 0
.
30 一 16 6
,
33
一1 7 1 .7 7 一 15 7
一
80
一 18 1 9 7 一 159
.
9 0
62
,
0 9 9
.
9 8
A > B > C > D
一 3
`
2 5 一 3
.
5 0
一3
一
0 8 一3
.
0 0
一2 4 7 一2
.
3 0
0
.
9 2 1
.
2 7
A > C > B > D
14ljzKsjR
一6
.
04
一7
,
2 0
一7
.
8 2
1
.
9 6
一 17 0 6 0
一 15 6
一
8 7
一 15 6 57
18 5 1
一3
.
0 6
一 2
.
66
一 3
.
0 8
一9 . 6 6
一7
.
8 4
一 7 . 3 2
一 9名8
一8
`
2 7
一 6
.
6 7
一 8
.
30
一 8
.
2 6
一 8
.
27
.0 04
一7 0 8
一 8 5 7
一9 1 7
2
.
39
KZj3lRj
因素主次
注 : 卞一烘千 , 丰一气干
3 2 1
B > A > D ) C
= 一 5
.
3 3
。
2 结果分析与讨论
本试验仅反映在一定范围内的某些变化趋势 。 从表
3结果看出 , 选择的 4个因素对毛白杨薄木染色的影响效
果是不同的 。 极差 R值愈大 , 反映该因素的水平变动对
其性能指标的影响也愈大 , 由极差分析得到影响染色效果
的工艺因素的顺序 。
2
.
1 浴比与染色效果
由表 3知 ,浴比对于试件的L * 、 a * 和 b* 影响比较显著 ,
这是因为随着浴比的增大 , 染料的总量增加 , 染料分子与
薄木接触的几率增大 , 使染色速度加大 , L* 向负值方一向增
大 , 而 a ` 和 b* 向负值方向减小 , 试件经绿 、 蓝逐步变成黑
色 。 在染色过程中 , 浴比不仅影响毛白杨薄木的颜色 , 而
且直接影响染色的成本和生产绿色化程度 , 因此 , 浴比应
在保证质量的基础上尽量小 。
.2 2 处理时间与染色效果
从表 3中可以看出 , 随着染色时间的延长 , L* 向负值
方向增大 , 试件颜色在接近黑色 。 这是由于薄木染色的过
程是染料分子在单板中渗透同时又被吸着的过程15 , 染料
着色是一个逐步而缓慢的吸附过程 。吸附首先发生在单板
表面 ,继而通过细胞腔和细胞间隙等大孔隙系统向木材内
部扩散 , 再通过细胞壁微毛细管系统向内渗透 , 最后进人
细胞壁无定型区 6lt 。 所以处理时间对试件的b* 影响比较显
著 ,对 L * 、 a *则显得比较弱 。 染色时间是染色过程中十分
重要的因素之一 , 它将决定工时消耗 、 生产周期与生
产效率 , 是直接影 响经济效益的重要因素 。 因而 , 在
保证质量的前提下 ,要求染色时间越短越好 。 当然 ,它
与被染试件的厚度有关 , 随试件厚度增大而增长 e[] 。
2
.
3 渗透剂用量与染色效果
木材染色过程涉及木材性质 、 染料性质 、 染料
在木材 中的渗透以及染料在木材纤维上的附着和与木材
的结合等几个方面 , 其中染料的渗透是前提 , 附着和结
合为最终 目的 6[] 。染液在木材中的渗透好坏关系到染色的
深度和均匀性 。 表 3表明 , 渗透剂研仪: 对薄木试件的颜
色 L ` 、 a* 和 * b影响不明显 , 这主要因为渗透剂 w兀具
有活化酸性黑 10 B 、 提高木材内外表界面自由能 、 加速
渗透等作用 ,更重要的是能使毛白杨薄木染色稳定在目标
颜色附近 (见图 l) 。 图 1显示 , 气干试件与烘干试件的色
差不大于 10 N此 , 而气干 、 烘干试件与样品的色差也在
80 N sB 以下 ,并且气干 、 烘干试件与样品的色差也比较接
近 , 说明渗透剂W X Z可以提高酸性黑 1o B和酸性橙 1 的
热稳定睦。
厂、舅7口. 。。漩6。一 。如 60 00
可0 0 0
为 10 % 、 D 为 0 . 15% 。进行验证试验 , 其结果见表 4 。 为
了提高生产的绿色化程度和充分利用染料和发挥渗透剂
W x : 的作用 , 对验证试验所用的染液进行直接循环利
用 , 其结果见表 4 。
3 结论
采用新研制的渗透剂 w X Z , 试验得出较适合的工艺
条件是时间为 60 m in 、 浴比为 6倍 、 渗透剂浓度 10 % 和酸
性黑浓度为 .0 巧% 。 。 结果发现 : 对 .0 65 山m厚的毛白杨薄
木染色 , 薄木不经漂白处理 , 添加渗透剂 WX毛 可直接
染成黑胡桃色 , 染透仅需 60 im n , 染液总浓度不大于 .0 25
愉 ,并且可以连续利用 3次 。处理后的毛白杨薄木可以用
于制造黑胡桃重组装饰材 。
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\ 厂 \ 八、丫产 ,、 Z \_ _ _ _ _ _ 卜
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1 2 3 连 5 6 甲 8 9
试验号
图 1 气干试件、 烘干试件和样品 间的色差
.2 4 酸性黑浓度与染色效果
从表 3 中可以看出 , 随着酸性黑 1OB 的浓度增加 ,
L *
、 a * 和 b * 减小 , 这是因为染料之间的调色与颜料不
同 , 颜料相互之间一般不发生反应 , 而染料之间一般都
会发生反应 ; 这也说明0 ` 15 %。酸性黑 10 B是足够的 。 另
外 , 酸性黑 1 0 B 添加量增加时 , 染料质量分子会增大 ,
发生不同程度的聚集 , 染料的聚集体在木材中流动性
差 , 难以向细胞壁无定型区扩散 , 但太小时则达不到预
期的调色 目的 , 因此综合酸性黑 10B 所起到的作用 , 它
的浓度要达到合适的比值 , 这不仅有利于染色速度和调
色目的 , 也有利于降低生产成本 。 当染液温度一定时,浓
度提高染液的粘度变大 , 粘度大易于着色 , 却使得染料
分子的渗透速率减慢 , 因而染料分子被单板吸附扩散过
程所需的时间增长 , 但在本试验中此种现象并不明显 ,
这主要是因为染料的总浓度比较小 , 而且渗透剂 W X Z的
超强渗透性使其弱化 , 促使木材染色向一预定 目标着色。
2.5 优化试验
考虑到前期试验条件及试验范围的局限性 , 根据表 3
所列的结果以及生产的具体情况 , 对毛白杨仿黑胡桃的
染色工艺进行优化组合 。 选择 A 为 6倍 、 B 为 60 m in 、 c
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