全 文 ：木材加工　Ｔｉｍｂｅｒ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ
５２　 ＦＯＲＥＳＴ　ＳＣＩＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
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薄竹染色处理工艺对染色过程中染色效果影响的研究＊
唐睿琳，于志明，张　扬
（北京林业大学，北京　１０００８３）
摘要：以０．４４ｍｍ厚旋切薄竹为试材，酸性大红ＧＲ为染色剂，在不同工艺条件下染色处理旋切薄竹。利用超景深三维
显微镜拍摄薄竹断面染色照片，以 Ｍａｔｌａｂ软件分析薄竹横断面不同深浅程度上染效果。结果表明，染色时间为１００～
１６０ｍｉｎ、染液ｐＨ 值为６，染液浓度越低，染色色差越小，染色速率随染液温度的升高而增加，但染液温度对染色最终的
深浅程度影响不明显。
关键词：林业工程；薄竹；染色；上染面积
中图分类号：Ｓ７８１．４３　　文献标识号：Ａ　　文章编号：１６７１－４９３８（２０１５）０２－００５２－０３
ＤＯＩ：１０．１３４５６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｌｙｋｔ．２０１５．０２．０１８
＊北京市共建项目。
作者简介：唐睿琳（１９９０－），木材科学与技术专业硕士，主要研究
方向为：竹材染色。
通讯作者简介：张扬（１９８３－），博士，讲师，主要研究方向为：木质
复合功能材料。
据全国森林资源清查结果显示，我国人均木材占
有量只有世界人均占有量的７％，寻找可替代木材的
新资源成为解决这一问题的上策。竹材以其优越的
性能和巨大储量成为了相对较优的选择。鉴于竹材
颜色变化较少，纹理单一，通过染色，可以满足使用者
的审美和心理需要，并提高其表面质量和附加值。因
此，探索符合竹材性能和结构等特点的竹材染色机
理、工艺等具有非常重要的意义［１－２］。
目前，国内对竹木染色的研究多以上染率为研究
对象，间接表明染料在着色物上的上染情况，本研究
尝试利用超景深三维显微镜对染色薄竹断面进行拍
照，以直接表征染料在薄竹内部的上染及分布情况，
以揭示了不同染色工艺参数随时间对薄竹的作用效
果及产生机理。
１　材料与方法
１．１　试验材料
毛竹（Ｐｈｙｌｌｏｓｔａｃｈｙｓ　ｐｕｂｅｓｃｅｎｓ）：４～５年生，由湖
北远山竹业提供，试件规格６ｍｍ×１００ｍｍ×０．４４
ｍｍ，备用。
染色剂：酸性大红ＧＲ。
其他助剂：ｐＨ 值调节剂（１％ＮａＯＨ 水溶液和
１％ＨＣｌ水溶液）。
１．２　试验仪器
ＶＨＸ－１０００超景深三维显微镜；恒温水浴锅；
ＨＷＳ－０８０ 恒温恒湿箱；ＰＨＳ－３Ｃ 型 ｐＨ 计；烘
箱等。
１．３　试验方法
依照表１工艺参数，对剪切好的薄竹进行染色处
理，染色时间为３ｈ，每隔２０ｍｉｎ取样一次，每个条件
进行３次重复。
图１　染色后薄竹的超景深图像
染色处理后在将每根试件剪裁成５份，规格为
６ｍｍ×２０ｍｍ×０．４４ｍｍ，按顺序标号。使用超景深
三维显微镜对所有断面进行拍照。通过 Ｍａｔｌａｂ处理
图片，读出上不同上染程度占断面总染色面积的百分
比。研究染色过程中温度、浓度、ｐＨ 值随时间对染色
效果的影响。
表１　试验因素与水平表
因素 浓度／％ 温度／℃ ｐＨ 值
０．５、１．０、１．５、２．０　 ８０　 ９
水平 １．０　 ６０、７０、８０、９０　 ９
１．０　 ８０　 ９
１．０　 ８０　 ４、５、６、７
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２　结果与分析
２．１　染色时间对染色效果的影响
图２　染色时间与染色程度的关系
由图２可见，随着时间的延长，薄竹断面上染面积
及断面深色上染面积均为先增大，后减小并趋于稳
定，在１００～１６０ｍｉｎ左右，薄竹断面上染面积最大，深
色上染面积占总上染面积比例最大，效果最好。这是
由于染料在染液中的泳移造成的。染料的泳移在纺
织上是指染料可以从染得较深的纤维中解吸，再被染
得较浅的纤维吸收的过程。［３］而体现在薄竹的染色过
程中则为染料由于浓度差从染色部位解吸到染液中。
在达到染料最大固着量之前，染料在薄竹纤维上的解
吸速率小于染料在纤维上的吸附速率，之后薄竹附近
染料的浓度大于染液中染料的浓度，故染料在纤维上
的解吸速率大于染料在纤维上的吸附速率。随着时
图３　染液ｐＨ值、温度、浓度与染色程度的关系
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间的延长，断面深色上染面积增加，但未能达到全部
上染面积，这是由于染料分子在薄竹空隙间累积并堵
塞空隙，阻碍了染液的均匀扩散，使得薄竹越靠近表
面颜色越深。［４］
２．２　染液ｐＨ 值对染色效果的影响
由图２可见，染液ｐＨ 值对染色程度影响较大。
由图３（ａ）得，随染液ｐＨ 值的降低，薄竹断面上染面
积增加，在染液ｐＨ值４时，断面染色面积最大。但是
通过图２（ｂ）可以看出在染液ｐＨ值４时，薄竹断面的
深色上染面积最小。染液的ｐＨ值６时，薄竹断面深
色上染面积最大。这是由于薄竹处在ｐＨ值４的染液
中，上染速率过快，造成薄竹靠近表皮部位染料快速
累积，堵塞染液进驻薄竹的通道。［５］试验证明在ｐＨ值
６时的染色速率较适宜。断面深色染色面积占总断面
染色面积比例较大，证明整体染色色差较小。
２．３　染液温度对染色效果的影响
由图２可见，染液温度会影响染色程度。９０℃时
染色效果明显优于其他温度染色效果，证明纺织中酸
性染料的最适染色温度在薄竹染色中同样适用。由
图２（ｃ）可以看出，薄竹断面染色面积随染液温度的升
高而增加。在不同温度下薄竹断面最终染色面积趋
于一致，可以读出结论，染液温度仅影响薄竹染色速
率，不会影响薄竹染色最终面积。分析图３（ｄ）发现，
当染液温度大于７０℃时，薄竹断面深色染色面积随
时间的增加先增大后减小，而温度小于７０℃时，薄竹
断面深色染色面积随时间的增加而缓慢增加，基本趋
于稳定。这是因为染液的温度越高，染料分子在染液
中凝聚程度越低，当竹材附近染料浓度超过平衡点
后，更加容易发生染料的泳移。当染液温度较低时，
染料分子凝聚程度高，薄竹表面缓慢积累，由于竹材
内染液通道孔径一定，染料分子向染液中扩散的可能
性被削弱，故而泳移现象发生率降低。
２．４　染液浓度对染色效果的影响
由图４分析可得，染液浓度对薄竹的染色效果有
明显影响。当然染液浓度为０．５％时，上染面积大，薄
竹断面深色上染面积大，色差小。通过图２（ｅ）可以看
出，随着染液浓度的升高，薄竹断面染色面积减小。
这是因为染液浓度高，染料分子在染液中的凝聚程度
大，从而导致在薄竹中扩散效果差。分析图２（ｆ）可
得，薄竹断面深色上染面积随着染液浓度的增加而减
小。这不仅因为浓染料凝聚度高，在竹材中扩散效果
差，还因为染液浓度越高，染料分子在薄竹表面空隙
积累速度越快，越容易堵塞染液浸染薄竹的通道，造
成均染性下降，上染深色面积小。
３　结论
时间对薄竹上染程度影响效果显著。随着时间
的延长，薄竹断面上染面积及断面深色上染面积均为
先增大，后减小并趋于稳定，在１００～１６０ｍｉｎ左右，薄
竹断面上染面积最大，深色上染面积占总上染面积比
例最大，效果最好。
在薄竹染色过程中，染液ｐＨ 值影响薄竹的上染
效果。薄竹断面上染面积随染液ｐＨ 值得降低而增
加，在染液ｐＨ值为４时，断面染色面积最大，但薄竹
断面的深色上染面积最小。染液的ｐＨ 值为６时，薄
竹断面深色上染面积最大，色差最小。
染液温度影响薄竹染色程度较小。９０℃时染色
上染速率明显优于其他温度。不同温度下薄竹断面
最终染色面积趋于一致。当染液温度大于７０℃时，
薄竹断面深色染色面积随时间的增加先增大后减小，
而温度小于７０℃时，薄竹断面深色染色面积随时间
的增加而缓慢增加，基本趋于稳定。
染液浓度对薄竹的染色效果有明显影响。薄竹
断面染色面积及深色上染面积均随着染液浓度的升
高而减小。在以上试验中０．５％的染液浓度为较适宜
浓度。
参考文献
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ｃａｔｉｏｎｉｃ　ｄｙｅｓ　ｆｒｏｍ　ａ　ｔｅｘｔｉｌｅ　ｅｆｆｌｕｅｎｔ　ｂｙ　ｆｉｌｔｒａｔｉｏｎ－ａｄｓｏｒｐ－
ｔｉｏｎ　ｏｎ　ｗｏｏｄ　ｓａｗｄｕｓｔ［Ｊ］．ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬ　ＳＣＩ－
ＥＮＣＥ　ＡＮＤ　ＰＯＬＬＵＴＩＯＮ　ＲＥＳＥＡＲＣＨ，２００７，１４（４）：
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［５］　Ｏｍａｅ　Ａ　Ｌ，Ｓｏｌｏ－Ｇａｂｒｉｅｌｅ　Ｈ　Ｍ，Ｔｏｗｎｓｅｎｄ　Ｔ　Ｇ．Ａ
ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｓｔａｉｎ　ｆｏｒ　ｉｄｅｎｔｉｆｙｉｎｇ　ａｒｓｅｎｉｃ－ｔｒｅａｔｅｄ　ｗｏｏｄ　ｐｒｏｄ－
ｕｃｔｓ［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｗｏｏｄ　Ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，
２００７，２７（３－４）：２０１－２１７．★
（栏目责任编辑　蒋旭东）