全 文 ：　　收稿日期: 2008-03-16
工艺参数对刨切薄竹染色上染率影响的研究
陈玉和　陈章敏　吴再兴　陈　岩
(国家林业局竹子研究开发中心 ,杭州 310012)
摘　要　染色是提高竹材装饰性能的重要手段 ,对提高刨切薄竹的附加值 ,拓展刨切薄竹的应用范围具
有重要的意义。染色工艺是薄竹染色的重要手段 ,上染率是判断刨切薄竹染色效果的主要指标。本文对
染色上染率的工艺参数如染色温度、染色时间、 p H值以及染液材积比等进行研究。 结果表明 ,染色温度
对刨切薄竹单板上染率的影响极显著 ,随着温度的升高 ,上染率增加 , 90℃时 ,上染率达到最大值 ;随着
染色时间的延长 ,刨切薄竹单板上染率逐步增加。 0. 4 mm厚的刨切薄竹单板在 90℃染色 30 min,能达到
要求的染色效果 ;随着材积比的增加 ,染料吸附量也增加。
关键词　竹子 ;刨切薄竹 ;上染率 ;染色工艺参数
A Study on the Technical Parameters Affecting
the Dye-uptake in Bamboo Slicing Veneer
Chen Yuhe　 Chen Zhangmin　Wu Zaixing　 Chen Yan
( China National Bam boo Research Center, Hangzhou 310012, Zh ejiang, Ch ina)
Abstract　 Dyeing is an impor tant method to improve the deco rating perfo rmance of
w ood products. It may no t only increase the added value of w ood, but also expand the
scope o f w ood application. The dye uptake is one of the most important indexes to judge
the effect of dyeing. The technical pa rameters affecting dye uptake, including dyeing
tempera ture, dyeing time, pH value and vo lume ratio o f liquor to timber etc, w ere
studied. It was show n tha t dyeing temperature significantly af fected the dye-uptake.
The dye-uptake increased wi th the increase o f temperature, reaching the maximum at
90℃ . On the other hand, the percent of dye-uptake g radually increased w ith the
ex tension o f dyeing until the pro liferation balanced wi th the adsorption. Fo r a 0. 4 mm
thick slicing bamboo veneer, dying at 90℃ fo r 30 min can meet the requirement of
staining ef fect. The dye abso rption also increased w ith the increase of v olume ratio of
liquo r to timber.
Key words　 Bamboo veneer; Slicing veneer dyeing; Dye-uptake; Technical pa rameters
　　刨切薄竹 [1 ]是一种新型的表面装饰材料 ,
它是将竹片经过一系列加工处理 ,胶合成方材 ,
软化刨切成一定厚度的薄竹片。 刨切薄竹的厚
度在 0. 15～ 0. 6 mm之间。 一般在其背部覆一
层无纺布增加强度 ,防止破裂。刨切薄竹经染色
处理后 ,增加竹材视觉观赏性 ,改良竹材性能 ,
是一种优质的装饰材料 ,可用于人造板贴面 ,制
造成各种装饰用贴面板和地板 ,具有很大的发
展空间 [2 ]。目前商品用薄竹的颜色为自然色、漂
白色和炭化色三种 ,其中自然色为竹材本色 ,自
然色对竹材要求极严 ,但竹材在运输加工过程
中易霉变而生成污渍、斑点 ,不适宜加工成自然
第 27卷　第 3期
2 0 0 8年 8月　　　　　　　 竹　子　研　究　汇　刊JO URNAL O F BAMBOO RESEARCH　　　　　　　　
Vol. 27, No. 3
Aug. , 2 0 0 8
色的竹制品 [3 ]。漂白色即是将颜色不均的竹材
或霉变的竹材经过漂白均色处理 ,接近自然色
但较自然色为浅亮 ,此类颜色在竹制品中占的
比例较大。炭化色是将有严重颜色缺陷的竹材
经过高温炭化处理后而形成的浅棕色。炭化色
的制品由于受到高温高湿的处理 ,其强度明显
下降。随着竹材加工业的迅速发展 ,竹制品越来
越受到人们的欢迎 ,但仅仅三种颜色 ,过于单
调 ,已不能满足市场的需求。刨切薄竹染色是染
料与刨切薄竹发生物理化学结合 ,使刨切薄竹
具有一定坚牢色泽的加工过程 ,是提高竹材表
面质量 ,改善竹材视觉特性和提高竹材产品附
加值的重要手段 [4 ]。竹材染色效果是以上染率
等指标来衡量的。
竹材的物理力学性质与木材相近 ,但构造
与木材相差甚远 [5 ] ,且没有发现介绍竹材染色
机理及工艺参数的相关文献资料 ,因此只能借
鉴木材染色研究的理论成果对竹材进行探索性
研究。木材染色理论和技术的系统研究始于 20
世纪 60年代的日本 ,基太村洋子 [6 ]、大川勇 [7 ]、
布村昭夫 [8 ]等对木材的染色工艺和机理作了较
为深入的研究。另外一些国家还形成单板和木
材染色的专利 ,如德国和意大利等。我国自 20
世纪80年代末开始探索木材染色。1995年以来
陈玉和 [9 ]等潜心致力于木材染色技术的系统研
究 ,并对木材单板染色机理与工艺进行了深入
研究。 本文主要探索水溶性染料在刨切薄竹染
色过程中染色工艺参数对刨切薄竹上染率的影
响 ,讨论染色温度、染色时间、 pH值和染液材
积比等参数对刨切薄竹染色效果的影响规律 ,
为竹材染色的研究和刨切薄竹的染色生产提供
依据。
1　试验材料和方法
1. 1　试验材料
刨切薄竹 ,气干状态 ,尺寸为 70 mm× 100
mm× 0. 4 mm (横×纵×厚 ) ,用 HB铅笔在单
板的正面左上角、反面右下角标号。
染料:酸性大红 GR
助剂:促染剂 50805H、匀染剂 50805K、渗透
剂 50805M
1. 2　仪器设备
酸式滴定管、 PHB-1便携式酸度计、 DK-
S28型电热恒温水浴锅、 723PC型可见分光光度
计、 120 mm染杯、可调温电炉、三角瓶、烧杯、
广口瓶、温度计、切纸刀、剪刀、口罩、手套等。
1. 3　试验方法
按 3 g染料 ,助剂 50805H 15 mL, 50805K
和 50805M各 7. 5 mL,纯水 720 mL,染液 pH值
调整为 4. 5(考察该因素的影响时除外 ) ,取样测
染液吸光度 ,将染杯中剩余 700 m L混合溶液加
热至 50℃ ,置单板 26张 (考察该因素的影响时
除外 ) , 30 min加热至 90℃ (考察该因素的影响
时除外 ) ,保温 50 min(考察该因素的影响时除
外 ) ,每隔半小时搅动染液一次 ;取出刨切薄竹 ,
测定染色残液 (加水至 700 m L,冷却至常温 )吸
光度 ,计算上染率。
试验采用单因素试验设计。
考察染色温度对上染率的影响时 ,温度设定
为 70℃、 80℃、 90℃三种 ;考察染色时间的影响
时 ,时间设定为 10 min、 30 min、 50 min、 70 min、
90 min;考察染色前染液 pH值的影响时 , p H值
设定为 3、 4. 5、 6;考察染液材积比的影响时 ,分
别放置 32、 26、 20、 14、 8、 2张刨切薄竹单板。
2　结果与分析
2. 1　染色温度对上染率的影响
对试验结果进行统计分析 ,将 70℃、 80℃、
90℃的上染率列于表 1。以温度为横坐标 ,上染
率为纵坐标作图 ,画上染率曲线 ,见图 1。从图中
可以发现 ,随着染色温度的提高 ,单板上染率增
加 ,加热对染色上染率具有促进作用。 染料在
90℃条件下的上染率最佳 ,竹材色泽和内部渗
透性也理想 ,为最适宜竹材染色温度。
表 1　试验结果 :染色温度对上染率的影响
Tab. 1　 Th e inf luence of dyeing temperature on th e dye-
uptake of bamboo v eneer
染色温度 /℃ 70 80 90
染色前 ABS 543 528 566
染色后 ABS 337 272 226
上染率 /% 37. 94 48. 48 60. 07
　　注: AB S为吸光度 ,下同。
50　　　 竹 子 研 究 汇 刊 第 27卷　
图 1　染色温度对上染率的影响
Fig. 1　 Relationship betw een dyeing temperature
and dye-uptak e
提高温度使分子得到更大的能量 ,克服库
仑力 ,增加染料分子与竹材发生碰撞形成范德
华力的机会。染料阴离子向纤维转移过程中 ,必
须带着自身的钠离子一起移动以维持电荷中
性。但是纤维界面附近的钠离子浓度本来就较
染液本体中高得多 ,要使它们从浓度低的地方
向浓度高的地方转移是要消耗能量的 ;提高温
度可显著地降低染料的聚集程度 ,增加染料分
子的扩散性能。上染时染料随着染液的流动到
达扩散边界层 ,再通过染料自身的分子运动 ,扩
散到竹材纤维表面。进而通过细胞腔、胞间隙、
胞壁毛细管系统和纤维无定型区向竹材内部扩
散。由于竹材的微毛细管系统孔隙较小 ,染料要
扩散进入竹材 ,其聚集体必须进行解聚 ,使染料
呈分子状态流动 ;提高温度可增加染液的流动
性。但过高的温度会对竹材的构造造成较大的
损伤并消耗太多能源 ,所以本试验未安排更高
的温度进行考察。
2. 2　染色时间对上染率的影响
表 2　染色时间对上染率的影响实验结果
Tab. 2　 The inf luence of dyeing tim e on th e d ye-
uptake of bam boo veneer
染色时间 /min 10 30 50 70 90
染色前 ABS 566 566 566 566 566
染色后 ABS 460 329 226 211 244
上染率 /% 18. 73 41. 87 60. 07 62. 72 56. 89
　　以染色时间为横坐标 ,上染率为纵坐标作
上染率曲线 ,见图 2。从图中可以发现 ,随着染色
时间的延长 ,刨切薄竹竹材单板染色上染率逐
图 2　染色时间对上染率的影响
Fig. 2　 Relationship between dyeing time and dye-uptak e
步增加。 由于竹材的结构和化学成分与木材不
同 ,染料对竹材的上染是一个逐步的缓慢过程 ,
在短时间内不可能达到染料的扩散和竹材的吸
着的平衡。 从图中可以看出 ,在 90℃染色 30
min,仍未达到平衡上染率。根据对染色单板的
观测发现 ,此时单板已染透。在要求不是特别高
时 , 90℃染色 30 min以上 , 0. 4 mm厚的刨切薄
竹单板能达到所需的染色效果。
在上染过程中 ,吸附与解吸同时存在。吸附
的逆过程叫做解吸。上染初期以吸附为主 ,解吸
次之 ,最后二者速率相等 ,达到平衡状态 ,此时
上染百分率不再增加 ,达到平衡上染百分率。染
色过程中 ,染料分子通过氢键与范德华力与竹
材结合。竹材是由细胞组成的 ,木质细胞的胞壁
是由纤维素、半纤维素和木素组成。从显微解剖
特征来看 ,胞壁纤维素由结晶定型区和非结晶
的无定型区组成。把竹材染透的过程即染料进
入竹材内部和染料吸附推向细胞壁无定型区的
过程。
2. 3　 pH对上染率的影响
表 3　 pH对竹子染色效果影响的实验结果
Tab. 3　 The inf luence of pH v alue on th e dye-
uptake of bamboo v eneer
染色前 pH值 3 4. 5 6
染色后 pH值 3. 08 3. 32 3. 29
染色前 ABS 536 566 542
染色后 ABS 273 226 235
上染率 /% 49. 07 60. 07 56. 64
　　以 pH值为横坐标 ,上染率为纵坐标作图 ,
画上染率曲线 ,见图 3。从图中可以看出 , pH值
对刨切薄竹染色上染率有明显的影响 ,适宜的
51　第 3期 陈玉和等　　工艺参数对刨切薄竹染色上染率影响的研究 　 　
图 3　 pH对上染率的影响
Fig. 3　 Relationship betw een pH and dye-uptak e
pH值对竹材染色是很重要的。 当 pH值为 4. 5
时 ,上染率最高 ,为 60. 07% , pH值为 3时 ,上染
率最低 ,为 49. 07%。
2. 4　染液材积比对上染率的影响
表 4　染液材积比对竹子染色效果影响的实验结果
Tab. 4　 The inf lu ence of volume rat io of liquor totim ber
on th e dye-up tak e of bamboo v eneer
刨切薄竹数量 /张 32　 26　 20　 14　 8　 2　
染液材积比 7. 81 9. 62 12. 50 17. 86 31. 25 125. 00
染色前 ABS 560 560 560 560 560 560
染色后 ABS 228 275 307 355 431 511
杯上染率 /% 59. 29 50. 89 45. 18 36. 61 23. 04 8. 75
单片上染量 /g·片 -1 0. 056 0. 059 0. 068 0. 078 0. 086 0. 131
染液材积比就是被染竹材的气干体积与染
液体积的比值。刨切薄竹染色不同材积比的上
染率列于表 4。以染液材积比为横坐标 ,作上染
量变化图 ,见图 4。从图 4可以发现 ,染液材积比
不同 ,单片上染量也不同 ,随着染液材积比的增
大 ,单片上染量上升。 但染液材积比越大 ,染液
使用量和能耗也越大 ,导致成本越高。本实验的
染液材积比的变化范围较小。若需要观察染液
材积比的变化 ,需要放大染液材积比比值的范
围。从生产实际的角度 ,染液材积比 9. 62～
12. 50是适宜的。
3　结　论
染色温度对刨切薄竹单板染色上染率的影
响较大。随着温度的升高 ,上染率增大 , 90℃时
图 4　染液材积比对刨切薄竹上染率的影响
Fig. 4　 Relation ship betw een volum e ratio of
liquor to t imb er and the dye-uptake
上染率最大。
　　随着染色时间的延长 ,刨切薄竹竹材单板
染色上染率逐步增加。染料对竹材的上染是一
个逐步的缓慢过程 ,在短时间内不可能达到染
料的扩散和竹材的吸着的平衡。 90℃染色 30
min以上 , 0. 4 mm厚的刨切薄竹单板能达到所
需的染色效果。
染液材积比不同 ,竹材对染料的吸附量也
不相同 ,随着材积比的增加 ,染料吸附量也增
加。从生产实际和生产成本角度考虑 ,在保证质
量的前提下 ,适宜的染液材积比为 9. 62～
12. 50。
参 考 文 献
[ 1 ] 周芳纯 . 竹林培育和利用 [M ] .北京: 中国林业出版社 ,
1999, 1～ 18、 178～ 226
[2 ]陈玉和 ,陆仁书 ,郑睿贤 .刨切薄竹单板染色工艺参数的遴
选 [ J ].东北林业大学学报 , 2002, ( 30) 1: 10～ 12
[ 3 ]陈玉和 .仿黑胡桃薄木染色与贴面技术 [ J] .林业科技开
发 , 2003, 17( 1): 40～ 41
[4 ]陈玉和 ,陆仁书 ,杨洪义 .刨切薄竹竹材仿红木染色工艺的
研究 [ J ].林产工业 , 2001, 28( 4): 17～ 19
[ 5 ]陈玉和 ,陆仁书 .竹材染色进展 [ J] .东北林业大学学报 ,
2002, 30( 2): 84～ 86
[ 6 ]基太村洋子 ,崛池清 .木材的染色性 (第 1报 )木材构成成
分的染色性 [ J ].大材学会志 , 1971( 7): 292～ 297
[7 ]大川勇 ,齐藤博子 .木材浸透染色法 [ J ].工艺技术 , 1964
( 8) , 1～ 4
[ 8 ]布村昭夫 .加压染色法 [ J ]. 北海道林产试月报 , 1966
( 16): 15
[9 ]陈玉和 ,陆仁书 ,郑睿贤 .刨切薄竹单板染色因素对色差的
影响 [ J ].木材工业 , 2000, 14( 4): 10～ 12
52　　　 竹 子 研 究 汇 刊 第 27卷