小葉楊仿高檔木材深度染色工藝

胡顯寧 孟黎鵬

（遼寧生態(tài)工程職業(yè)學(xué)院）

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，高檔木材的需求量越來越大，然而高檔木材生長周期長，由于不斷砍伐，數(shù)量越來越少，取而代之的是大量的次生材和人工速生材[1]，對這些普通木材進行染色已經(jīng)成為仿制高檔木材的有效途徑，小葉楊是遼寧省主要人工林和用材林之一，其做為人工速生林具有可再生性和生態(tài)環(huán)境友好型雙重性質(zhì)，其生長速度快、砍伐期短、價格低廉、材質(zhì)顏色均勻易染色，通過對其染色即可仿制高檔木材材色，也可滿足產(chǎn)品室內(nèi)色彩設(shè)計需求[2]，能夠達到降低成本、劣材優(yōu)用的目的。

木材染色研究，一般是以較薄的木材旋切單板為研究對象進行染色工藝研究，其相對容易實現(xiàn)染透和勻染，對于較厚木材，常規(guī)條件下很難實現(xiàn)木材均勻染色[3]，相關(guān)技術(shù)有的耗能高，有的染色深度不夠，本文將小葉楊鋸材采用冷熱交替法工藝染色，解決了以往只對薄單板染色和染色深度不夠的問題，并且得到了小葉楊的深度著色的方法和規(guī)律，對于將來不同樹種的木材深度染色研究具有一定的參考價值。

一、試驗儀器及材料

試驗儀器：紫外可見分光光度計、WSC-S測色色差計、NF333便攜式分光光度計、恒溫水浴搖床，環(huán)境掃描電子顯微鏡。

表面活性劑：平平加O。

勻染劑：NaCl。

染料：酸性大紅GR、酸性橙Ⅱ。

pH調(diào)節(jié)劑：H2SO4（1%）。

小葉楊木塊：120mm×100mm×40mm

二、小葉楊木塊的染色

1.5 mm或2mm厚度的楊木單板很容易染透，前期已確定了最佳染色工藝，所以，對于比較厚的小葉楊木塊染色試驗，主要研究加熱方式對其染色效果的影響。

（一）常溫浸泡染色

常溫浸泡法從楊木單板的染色效果上看，延長染色時間，可以提高木材內(nèi)部的染色效果，因此，在不增加額外耗能，易于操作的情況下，使用常溫浸泡對小葉楊木塊進行染色試驗。

1.只使用不同濃度的染料進行染色

根據(jù)經(jīng)驗，楊木表面較易實現(xiàn)均勻染色，因此，實驗主要研究和對比內(nèi)部的染透和勻染。分別配置0.5%和1%的染料，對木材進行常溫（24℃）浸泡，浸泡時間12天。浸泡結(jié)束后，氣干，將小葉楊木塊從面上第一層鋸開，然后鋸第二層，第三層的位置正好位于小葉楊木塊的厚度中心位置，三層的厚度平均并相同。肉眼觀察，并用6-003WSC-S測色色差計測量色差。

對小葉楊木塊進行常溫浸泡染色，在浸泡12天后，從圖1、圖2、表1、表2中能夠看出，小葉楊木塊內(nèi)部的顏色隨著染料濃度的提高而提高，內(nèi)部著色效果越來越好。在不加任何染色助劑，僅僅改變?nèi)玖系臐舛惹闆r下，小葉楊木塊內(nèi)部的染色效果隨著染料濃度的提高而提高；但是，雖有提高，小葉楊木塊內(nèi)部的染色效果并不佳，在浸泡了12天的情況下，從圖2中可以看出，小葉楊木塊中心部位還存在未上染的狀況，因此，僅靠染料浸泡是很難促進小葉楊木塊內(nèi)部均勻染透的。

表1 0.5%染料染色后內(nèi)外顏色差異

表2 1%染料染色后內(nèi)外顏色差異

圖1 0.5%染料染色后內(nèi)部效果

圖2 1%染料染色后內(nèi)部效果

2.使用最佳單板染色工藝對小葉楊木塊染色

0.5 %濃度染料染淺色時，NaCl濃度為0.5%，平平加O的濃度為0.1%，pH=4，溫度（24℃），時間12天。

從圖3和表3中可以看出，盡管添加了染色助劑，在酸性環(huán)境下浸泡染色，浸泡時間長達12天的情況下，小葉楊木塊內(nèi)部并沒有染透，因此，使用最佳工藝時，僅在常溫浸泡下很難將木材染透，木材的邊緣和內(nèi)部顏色色差較大。

表3 最佳工藝下的浸泡效果

圖3 最佳單板染色工藝下的小葉楊木塊內(nèi)部染色效果

3.小結(jié)

使用常溫浸泡的方法，在染色時間長達12天的情況下，采用幾種染色工藝，均很難使內(nèi)部均勻著色。

（二）加熱處理染色

具體工藝為：0.5%濃度染料染淺色時，NaCl濃度為0.5%，平平加O的濃度為0.1%，pH=4，溫度85，通過改變加熱方式和加熱時間進行試驗。

1.常規(guī)加熱6h

從圖4和表4中可以看出，使用加熱的方法，在加熱6h后，小葉楊木塊內(nèi)部并未完全上染，中間部位有很多地方?jīng)]有上染，小葉楊木塊外部和內(nèi)部色差很大，浸染時間對染色深度有明顯影響[4]，6h對于染色來說，時間遠遠不夠。

表4 常規(guī)加熱6h 后色差

圖4 加熱6h 后楊木內(nèi)部染色效果

2.冷熱交替法進行染色

由于加熱6h還無法使小葉楊木塊染透，且連續(xù)加熱對能量要求很高，因此，試驗采取冷熱交替的方法對木材進行染色處理。具體工藝為：染色劑和助劑在最佳工藝下，加熱6小時，浸泡16小時，再加熱6小時，陰干。

從圖5和表5中可以看出，采用冷熱循環(huán)的工藝，在28小時內(nèi)，小葉楊木塊內(nèi)部均已上染，但是小葉楊木塊的表面和內(nèi)部還存在著明顯的色差，外部顏色比內(nèi)部深的多，小葉楊木塊的內(nèi)部雖然基本都已著色，但是著色深淺不一，顏色并不是非常均勻。但是可以看出，提高染色時間，可顯著提高小葉楊木塊內(nèi)部的染色效果。

表5 冷熱交替28h 色差

圖5 冷熱交替28 小時的內(nèi)部染色效果

3.冷熱交替法最佳工藝

工藝：加熱6小時，浸泡16小時，加熱6小時，浸泡48小時，加熱6小時，浸泡16小時，加熱6小時，氣干。

從圖6和表6可以看出，在冷熱交替4天的時間內(nèi)，小葉楊木塊各個厚度剖開的情況下，顏色均是均勻一致的，全部染透。此工藝下，可實現(xiàn)40mm的小葉楊木塊染透和勻染。

表6 冷熱交替4 天后染色效果

圖6 冷熱交替4 天的內(nèi)部染色效果

三、結(jié)語

采用冷熱交替的加熱工藝，實際加熱過程只有24小時，其他72小時僅僅是浸泡在染液之中，此工藝不需要長時間加熱，大大的降低了染色所需的能耗，而且避免了長期酸性環(huán)境中加熱引起的木材的降解，最大限度的保持了木材的強度；且染色所用酸性染料價格也較為低廉，設(shè)備上只需配備蒸煮池或染色罐即可，因此，小葉楊染色的原料、設(shè)備、工藝投入均較少，從而為木材深度染色探尋了可行的技術(shù)路徑。