一种竹材和/或木材的着色方法与流程

1.本发明属于竹材和/或木材加工技术领域，具体涉及一种竹材和/或木材的着色方法。


背景技术：

2.颜色是表征材料表面视觉特征的主要物理指标之一，主要由材料自身的反射光谱特征决定。竹材或木材主要由纤维素、半纤维素、木质素和抽提物组成。纤维素和半纤维素一般为饱和有机化合物，主要以单键形式结合，一般在200～1000nm范围内对光波不会产生吸收峰，因此不具有颜色特征。木质素结构中具有较多羰基、乙烯基等不饱和双键，与苯环连接后可形成共轭体系，这种共轭体系即为发色基团。共轭体系的π
‑
电子活动性较大，所需激发能较小，可对较长波长的光波产生吸收，使竹材或木材的吸收光谱从紫外光区向可见光区移动而呈现出视觉可见的颜色。总体来说竹材或木材的颜色比较单调，为了增加视觉效果，开发了各类工业化学染色剂，合成过程要消耗较多化学试剂，其有含重金属或偶氮染料等致癌物质的风险，对环境和人体健康有潜在危害。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明提供了一种竹材和/或木材的着色方法。本发明利用光照激发竹木材表面的木质素及抽提物中含有的共轭双键生成新的发色基团，从而改变竹木材表面的色调，通过前处理改变竹材初始色调及适当添加红木提取物天然色素丰富颜色效果，并涂饰防护乳液进行固色，本发明提供的竹材和/或木材的着色方法简单、无需化学染料、绿色环保。
4.为了解决上述技术问题，本发明提供了一种竹材和/或木材的着色方法，包括以下步骤：
5.将竹材和/或木材进行光照激发，获得光致变色竹材和/或木材。
6.优选的，得到光致变色竹材和/或木材后还包括：在所述光致变色竹材和/或木材表面涂饰防护乳液；
7.所述防护乳液包括以下质量百分含量的组分：
[0008][0009]
优选的，以质量百分含量计，所述防护乳液组分还包括1.5～10％红木提取物；
[0010]
所述红木提取物的制备方法包括以下步骤：
[0011]
将红木粉末进行超临界二氧化碳萃取，得到所述红木提取物。
[0012]
所述红木粉末的的粒度为1700μm以下；
[0013]
所述超临界二氧化碳萃取的压力为340～350bar，温度为40～60℃，时间为1.5～3h。
[0014]
优选的，所述光照用光包括紫外光、可见光或太阳光；
[0015]
所述光照竹材和/或木材的颜色包括暖色调、仿古色调或冷色调。
[0016]
优选的，当所述调色的光照竹材和/或木材的颜色为暖色调时，所述光照用光为紫外光，紫外光的波长为200～380nm，功率为0.8～2.2kw。
[0017]
优选的，所述光照的光源距竹材和/或木材的距离l为5～50cm；
[0018]
当5cm≤l＜10cm时，光照的时间为30～180s；
[0019]
当10cm≤l＜50cm时，光照的时间为0.5～20h；
[0020]
当l>50cm时，光照的时间为100～300h。
[0021]
优选的，当所述调色的光照竹材和/或木材的颜色为仿古色调时，所述光照用光为紫外光，紫外光的波长为290～340nm，光照度为0.55～0.68w/m2。
[0022]
优选的，所述光照的光源距竹材和/或木材的距离l为10～30cm；
[0023]
光照的时间为5～56天。
[0024]
优选的，进行光照之前还包括：对竹材和/或木材进行热处理；
[0025]
所述热处理包括水煮热处理、饱和蒸汽热处理或空气热处理。
[0026]
优选的，当所述调色的光照竹材和/或木材的颜色为冷色调时，所述光照用光为可见光，可见光的波长为340～400nm，所述光照的光源距竹材和/或木材的距离l为5～15cm，所述光照的时间为0.5～24h。
[0027]
本发明提供了一种竹材和/或木材的着色方法，包括以下步骤：将竹材和/或木材进行光照激发，得到光致变色竹材和/或木材。本发明利用光能激发改变竹材和/或木材的发色基团，获得不同色系的着色效果，不用染色剂，绿色环保。本发明通过竹木材前期处理，改变基本色调可获得更多的光致调色效果，通过调节光照距离、光波波长和光照功率，实现光致变色可控化。
[0028]
在本发明中，所述光照后还包括：在所述光致变色竹材和/或木材表面涂饰防护乳液；所述防护乳液包括以下质量百分含量的组分：4～6％乳化剂，10～30％液体石蜡，0.2～5％紫外线吸收剂，1.5～5％抗氧剂和余量水。本发明进一步采用防护乳液将光照激发得到的色素基团进行固定，避免色素基团氧化降解，达到固色作用，提高了视觉效果。
[0029]
说明书附图
[0030]
图1为实施例3制备得到的暖色调竹材的实物图；
[0031]
图2为实施例4制备得到的暖色调竹材的实物图；
[0032]
图3为实施例5制备得到的暖色调竹材的实物图；
[0033]
图4为实施例6制备得到的暖色调木材的实物图；
[0034]
图5为实施例7制备得到的仿古色调竹材的实物图；
[0035]
图6为实施例10制备得到的仿古色调竹材的实物图；
[0036]
图7为实施例11制备得到的冷色调竹材的实物图；
[0037]
图8为不同光照距离下进行着色处理得到的竹材的颜色对比图；
[0038]
图9为不同光照时间下进行着色处理得到的竹材的颜色对比图。
具体实施方式
[0039]
本发明提供了一种竹材和/或木材的着色方法，包括以下步骤：
[0040]
将竹材和/或木材进行光照激发，得到光致变色竹材和/或木材。
[0041]
本发明对所述竹材和/或木材的种类无特殊限定，采用加工完成待涂饰的竹材和/或木材即可。在本发明中，所述光致变色竹材和/或木材的颜色包括暖色调、仿古色调或冷色调。在本发明中，所述光照用光优选包括紫外光或可见光，更优选为紫外光。
[0042]
当所述光致变色竹材和/或木材的颜色为暖色调时，所述光照用光优选为紫外光，所述紫外光的波长优选为200～380nm，更优选为280～340nm；功率优选为0.8～2.2kw，更优选为1.0～1.5kw。本发明对所述光照用光源无特殊限定，只要能够满足上述光照条件即可。本发明的实施例中采用的紫外光光源包括高压汞灯、紫外灭菌灯或uv
‑
a313紫外线照射灯管。在本发明中，所述光照的光源距竹材和/或木材的距离l优选为5～50cm。当5cm≤l＜10cm时，光照的时间优选为30～180s，更优选为50～100s；本发明随着光照激发时间的延长竹材和/或木材的颜色逐渐加深，本发明根据所需的颜色调节距离与控制光照的时间。当10cm≤l＜50cm时，光照的时间优选为0.5～20h，更优选为1～10h；本发明中距离越近光致变色越明显、效率越高，且随着光照时间的延长竹材和/或木材的颜色逐渐加深，本发明优选根据所需的颜色控制光照的距离和时间。当l>50cm时，光照的时间为100～300h；本发明随着光照时间的延长，竹材和/或木材的颜色先加深或变浅，当光照时间为200h时竹材和/或木材的颜色最深，本发明优选根据所需的颜色控制光照激发时间。
[0043]
当所述光致变色竹材和/或木材的颜色为仿古色调时，所述光照用光为紫外光，紫外光的波长优选为290～340nm，光照度优选为0.55～0.68w/m2。当紫外光的波长为290～315nm时，光照度优选为0.60～0.65w/m2；光照光源距竹材和/或木材的距离l优选为10～30cm，更优选为13～17cm，更进一步优选为15cm；光照的时间优选为5～56天。在本发明中，随着光照时间的延长，竹材和/或木材的颜色加深，本发明优选根据所需的颜色控制光照的距离和时间。本发明在进行光照之前还优选包括：将竹材和/或木材依次进行烘干和平衡处理。在本发明中，所述烘干的温度优选为50～70℃，更优选为60℃；时间优选为10～30h，更优选为20～25h。在本发明中，所述平衡处理优选为将烘干后的竹材和/或木材置于平衡室中。所述平衡室中温度优选为20～30℃，更优选为25℃；相对湿度优选为50～70％，更优选为65％；所述平衡处理的时间优选为5～15天，更优选为7～10天。在本发明中，进行烘干之前还优选包括：对竹材和/或木材进行热处理。在本发明中，所述热处理优选包括水煮热处理、饱和蒸汽热处理或空气热处理。
[0044]
在本发明中，所述水煮热处理优选为将待处理的竹材和/或木材置于水浴中浸泡。所述水浴的温度优选为60～95℃，更优选为80～82℃；所述浸泡的时间优选为1～3h，更优选为2h。本发明对所述水浴中水的用量无特殊要求，只要能够浸没竹材和/或木材即可。
[0045]
在本发明中，所述饱和蒸汽热处理优选为将待处理的竹材和/或木材置于饱和蒸汽中保压。所述饱和蒸汽的压力优选为0.25～0.42mpa，更优选为0.35～0.4mpa；所述保压的时间优选为1～2.5h，更优选为2h。保压结束后优选释放压力至常压后取出竹材和/或木材。
[0046]
在本发明中，所述空气热处理优选为将待处理的竹材和/或木材置于热空气中进行保温。所述热空气的温度优选为160～190℃，更优选为180℃；所述保温时间优选为1.5～
2.5h，更优选为2h。本发明对提供热空气的装置无特殊限定只要能够提供上述条件的热空气即可，本发明实施例选用鼓风式烘箱提供热空气。
[0047]
本发明优选对竹材和/或木材进行热处理后再进行光照激发，热处理过程对竹木材抽提物的成分和分布进行了改变，导致光照初始颜色不同，从而增加颜色的种类，满足更多的需求。
[0048]
当紫外光的波长大于315nm小于等于340nm时，光照光源距竹材和/或木材的距离l优选为13～17cm，更优选为15cm；光照的时间优选为5～35天。在本发明中，随着光照时间的延长，竹材和/或木材的颜色加深，本发明优选根据所需的颜色控制光照的距离和时间。
[0049]
在本发明中，当所述光致变色竹材和/或木材的颜色为冷色调色调时，所述光照用光为可见光，可见光的波长优选为340～400nm，所述光照的光源功率优选为0.8～2.2kw，更优选为1.5kw；所述光照的光源距竹材和/或木材的距离l为5～15cm，更优选为8～12cm；所述光照的时间为0.5～24h。在本发明中，随着光照时间的延长，竹材和/或木材的颜色加深，本发明优选根据所需的颜色控制光照的距离和时间。
[0050]
得到光致变色竹材和/或木材后，本发明还优选包括：在所述光致变色竹材和/或木材表面涂饰防护乳液；
[0051]
所述防护乳液包括以下质量百分含量的组分：
[0052][0053][0054]
以质量百分含量计，本发明提供的防护乳液优选包括4～6％乳化剂，更优选为4.5～5％。在本发明中，所述乳化剂优选包括司班和吐温，所述司班优选为司班80，所述吐温优选为吐温80；所述司班和吐温的质量比优选为55～57:44，更优选为56:44。在本发明中，所述乳化剂的亲水疏水平衡值优选为10.1～10.5，更优选为10.3～10.4。
[0055]
以质量百分含量计，本发明提供的防护乳液优选包括10～30％液体石蜡，更优选为18～25％。在本发明中，所述乳化剂和液体石蜡的质量比优选为1:3～5，更优选为1:4。
[0056]
以质量百分含量计，本发明提供的防护乳液优选包括0.2～5％紫外线吸收剂。在本发明中，所述紫外线吸收剂优选包括uv
‑
327、uv
‑
328或uv
‑
2908，更优选为uv
‑
327或uv
‑
328。在本发明中，当竹材和/或木材用于室内时，所述紫外线吸收剂在防护乳液中的质量百分含量优选为0.2～3％，更优选为1～2％。当竹材和/或木材用于室外时，所述紫外线吸收剂在防护乳液中的质量百分含量优选为大于3％小于等于5％，更优选为4～4.5％。
[0057]
以质量百分含量计，本发明提供的防护乳液优选包括1.5～5％抗氧剂。在本发明中，所述抗氧剂优选包括抗氧剂1076、抗氧剂1035、抗氧剂1098或抗氧剂315，更优选为抗氧剂1035或抗氧剂1098。在本发明中，当竹材和/或木材用于室内时，所述抗氧剂在防护乳液中的质量百分含量优选为1.5～3％，更优选为2～2.5％。当竹材和/或木材用于室外时，所述抗氧剂在防护乳液中的质量百分含量优选为大于3％小于等于5％，更优选为4～4.5％。
[0058]
以质量百分含量计，本发明提供的防护乳液包括余量水。在本发明中，所述水优选
为去离子水。
[0059]
以质量百分含量计，本发明提供的防护乳液还优选包括1.5～10％红木提取物，更优选为3～8％。在本发明中，所述红木提取物的制备方法优选包括以下步骤：
[0060]
将红木粉末进行超临界二氧化碳萃取，得到所述红木提取物。
[0061]
在本发明中，所述红木粉末优选通过红木粉碎得到或直接利用红木加工木粉得到。在本发明中，所述红木优选包括gb/t 18107中规定的红木或颜色较深的阔叶材心材。
[0062]
在本发明中，所述红木粉末的粒度优选为1700μm以下，更优选为700～830μm。本发明对所述粉碎的方式无特殊限定只要能够使粉碎后产物的粒径在上述范围内即可。在本发明中，所述超临界二氧化碳萃取的压力优选为340～350bar，更优选为345bar；温度优选为40～60℃，更优选为50℃；时间优选为1.5～3h，更优选为2h。
[0063]
本发明向防护乳液中添加红木提取物利于增加竹材和/或木材的颜色种类。
[0064]
在本发明中，所述防护乳液的制备方法优选包括以下步骤：
[0065]
将乳化剂、液体石蜡、紫外线吸收剂、抗氧剂和水混合，得到所述防护乳液。
[0066]
在本发明中，所述混合优选包括以下步骤：
[0067]
将乳化剂和液体石蜡进行第一混合，得到复合石蜡乳液；
[0068]
将紫外线吸收剂、抗氧剂和水进行第二混合，得到防护功能分散液；
[0069]
将所述复合石蜡乳液和防护功能分散液进行第三混合，得到所述防护乳液。
[0070]
本发明将乳化剂和液体石蜡进行第一混合，得到复合石蜡乳液。本发明在进行第一混合之前还优选包括：将司班和吐温进行第四混合。在本发明中，所述第四混合的温度优选为40～60℃，更优选为45～50℃。在本发明中，所述混合优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌的时间优选为4.5～5.5min，更优选为5min。本发明对所述搅拌的转速无特殊限定，只要能够混合均匀即可。在本发明中，所述第一混合的温度优选为40～60℃，更优选为50℃。在本发明中，所述第一混合优选在搅拌的条件下进行，所述搅拌优选为磁力搅拌，所述磁力搅拌的时间优选为3～10min。本发明对所述磁力搅拌器搅拌速度无特殊要求。
[0071]
本发明将紫外线吸收剂、抗氧剂和水进行第二混合，得到防护功能分散液。在本发明中，所述第二混合优选包括依次进行的搅拌和超声；所述搅拌的时间优选为8～12min，更优选为10～11min。本发明对所述搅拌的转速无特殊要求，只要能够搅拌均匀即可。在本发明中，所述超声的频率优选为15～30khz，更优选为20khz；时间优选为20～50min，更优选为30min。
[0072]
得到复合石蜡乳液和防护功能分散液后，本发明将所述复合石蜡乳液和防护功能分散液进行第三混合，得到所述防护乳液。在本发明中，所述复合石蜡乳液和防护功能分散液的质量比优选为1:3～6，更优选为1:4～5。在本发明中，所述第三混合优选为将防护功能分散液滴加至复合石蜡乳液中。在本发明中，所述滴加的速率优选为5～15滴/min，更优选为9～10滴/min。在本发明中，所述滴加过程中优选伴随着搅拌，本发明对所述搅拌的转速无特殊要求只要能够搅拌均匀即可。本发明对滴加的时间无特殊限定，只要滴加完成即可。滴加完成后本发明还优选包括：将滴加完成的产物降温至室温。本发明对所述降温的方式无特殊要求，只要能够降温至室温即可。
[0073]
在本发明中，当防护乳液中含有红木抽提物时，只需要将红木抽提物和紫外线吸收剂、抗氧剂、水混合，无需对其他步骤进行改动。
[0074]
在本发明中，所述涂饰优选包括喷涂或滚涂，更优选为喷涂。在本发明中，当竹材和/或木材用于室内时，涂饰的次数优选为1～3次，更优选为2次；当竹材和/或木材用于室外时，涂饰的次数优选为3～5次，更优选为4次。在多次涂饰过程中优选在上一次涂饰完成后进行干燥后再进行下一次涂饰。在本发明中，所述干燥的温度优选为45～70℃，更优选为60℃；时间优选为8～12h，更优选为9～10h。
[0075]
为了进一步说明本发明，下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细地描述，但不能将它们理解为对本发明保护范围的限定。
[0076]
制备防护乳液
[0077]
实施例1
[0078]
将粒度为830μm的红木粉末在50℃、345bar的条件下进行二氧化碳萃取，得到红木提取物；
[0079]
将司班80和吐温80按照质量比56:44在50℃下搅拌5min，得到亲水疏水平衡值为10.3的乳化剂；
[0080]
将乳化剂和液体石蜡按照质量比1:4在50℃搅拌得到复合石蜡乳液；
[0081]
将uv
‑
327、抗氧剂1076、红木提取物和水搅拌10min后在20khz下超声30min，得到防护功能分散液；
[0082]
将防护功能分散液按照10滴/min的滴加速率滴加至复合石蜡乳液中，其中复合石蜡乳液和防护功能分散液的质量比为1：4，滴加过程中伴随搅拌，得到防护乳液；防护乳液为室内防护乳液，包括4.5％乳化剂，18％液体石蜡，0.2％紫外线吸收剂，1.5％抗氧剂，5％红木提取物和余量水。
[0083]
实施例2
[0084]
按照实施例1的方法制备红木提取物；
[0085]
将司班80和吐温80按照质量比56:44在50℃下搅拌5min，得到亲水疏水平衡值为10.3的乳化剂；
[0086]
将乳化剂和液体石蜡在50℃搅拌得到复合石蜡乳液；
[0087]
将uv
‑
2908、抗氧剂1098、红木提取物和水搅拌10min后在20khz下超声30min，得到防护功能分散液；
[0088]
将防护功能分散液按照10滴/min的滴加速率滴加至复合石蜡乳液中，其中复合石蜡乳液和防护功能分散液的质量比为1：5，滴加过程中伴随搅拌，得到防护乳液；防护乳液为室外防护乳液，包括4.5％乳化剂，18％液体石蜡，4.5％紫外线吸收剂，4％抗氧剂、3％红木提取物和余量水。
[0089]
制备暖色调竹材或木材
[0090]
实施例3
[0091]
以高压汞灯(365nm，2kw)作为光源，光源距竹材的距离为50cm，利用高压汞灯对三块竹材进行光照100h，200h，300h；
[0092]
将实施例1的防护乳液分别在光照后的竹材表面喷涂2次。
[0093]
得到的调色后的竹材的实物图如图1所示，由图1可知，通过光照得到了不同色度的暖色调竹材。
[0094]
实施例4
[0095]
以高压汞灯(365nm，2kw)作为光源，光源距竹材的距离为10cm，利用高压汞灯对10块竹材进行光照0.5h、1h、2h、4h、6h、8h、10h、12h、16h、20h；
[0096]
将实施例1的防护乳液分别在光照后的竹材表面喷涂2次。
[0097]
得到的调色后的竹材的实物图如图2所示，由图2可知，通过光照得到了不同色度的暖色调竹材。
[0098]
实施例5
[0099]
以高压汞灯(365nm，2kw)作为光源，光源距竹材的距离为5cm，利用高压汞灯对3块竹材进行光照30s、60s、90s；
[0100]
将实施例2的防护乳液分别在光照后的竹材表面喷涂4次。
[0101]
得到的调色后的竹材的实物图如图3所示，由图3可知，通过光照得到了不同色度的暖色调竹材。
[0102]
实施例6
[0103]
以高压汞灯(365nm，2kw)作为光源，光源距杉木的距离为5cm，利用高压汞灯对3块杉木进行光照30s、60s、90s；
[0104]
将实施例1的防护乳液分别在光照后的杉木表面喷涂2次。
[0105]
得到的调色后的木材的实物图如图4所示，由图4可知，通过光照得到了不同色度的暖色调木材。
[0106]
制备仿古色调竹材
[0107]
实施例7
[0108]
分别将四种不同颜色的竹材置于80℃水浴锅中浸泡2h，将竹材取出后60℃烘干24h，在温度为20℃，相对湿度为65％的环境中平衡处理7天，得到水煮热处理的竹材；
[0109]
利用uv 313光源(光照度为0.68w/m2，波长范围为290～315nm，光源距竹材的距离为15cm，)分别对四种不同颜色的水煮热处理的竹材进行光照7天、14天、28天和56天；
[0110]
将实施例1的防护乳液分别在光照后的杉木表面喷涂2次。
[0111]
得到的调色后的竹材的实物图如图5所示，由图5可知，通过光照得到了不同色度的仿古色调竹材。
[0112]
实施例8
[0113]
按照实施例7的方法对竹材进行调色，不同之处在于，在光照之前对竹材进行饱和蒸汽热处理，饱和蒸汽热处理的蒸汽压力为0.4mpa(135℃)，保压时间为2h，保压完成后降压至常压将竹材取出。
[0114]
实施例9
[0115]
按照实施例7的方法对竹材进行调色，不同之处在于，在光照之前对竹材进行空气热处理，空气热处理在鼓风式烘箱中进行，温度为180℃，保温时间为2h。
[0116]
实施例10
[0117]
以uva340氙弧灯(波长为315～340nm，光照度为0.55w/m2)作为光源，光源距竹材的距离为15cm，利用uva340氙弧灯对竹材进行光照5天、10天、15天、20天、25天、30天和35天；
[0118]
将实施例1的防护乳液分别在光照后的杉木表面喷涂2次。
[0119]
得到的调色后的竹材的实物图如图6所示，由图6可知，通过光照得到了不同色度
的仿古色调竹材。
[0120]
制备冷色调竹材
[0121]
实施例11
[0122]
以波长为340～400nm，功率为1.5kw的光源作为光源，光源距竹材的距离为5cm，利用高压汞灯分别对竹材进行光照0.5h、1h、2h、4h、8h、12h、16h、20h和24h；
[0123]
将实施例2的防护乳液分别在光照后的杉木表面喷涂4次。
[0124]
得到的调色后的竹材的实物图如图7所示，由图7可知，通过光照得到了不同色度的冷色调竹材。
[0125]
按照gb
‑
t 15104
‑
2006《装饰单板贴面人造板》检测实施例3～11制备得到的竹材的耐光色牢度，其结果列于表1中。
[0126]
表1实施例3～11的耐光色牢度
[0127][0128][0129]
根据表1中的数据可知，防护乳液对表面颜色有较好的保护作用，随喷涂次数增加，色稳定性增加。
[0130]
实施例12
[0131]
以高压汞灯(365nm，2kw)作为光源，分别对8块竹材进行着色处理，光源距竹材的距离分别为30cm，20cm，15cm，12.5cm，10cm，7.5cm和5cm，照射时间为4min；其中对比的竹材为不进行光照的木材；
[0132]
将实施例1的防护乳液分别在光照后的竹材表面喷涂2次。
[0133]
得到的调色后的竹材的实物图如图8所示，由图8可知，通过调节光源距竹材的距离能够调控颜色变化的速度和程度。
[0134]
实施例13
[0135]
以高压汞灯(365nm，2kw)作为光源，分别对8块竹材进行着色处理，光源距竹材的距离为10cm；光照时间分别为0.5min、1min、2min、3min、4min、6min和8min，其中对比的竹材为不进行光照的木材；
[0136]
将实施例1的防护乳液分别在光照后的竹材表面喷涂2次。
[0137]
得到的调色后的竹材的实物图如图9所示，由图9可知，通过调节光照时间能够调控变色程度与效率，随着光照时间延长颜色越来越深，色饱和度增加，颜色向黄
‑
红方向发展。
[0138]
尽管上述实施例对本发明做出了详尽的描述，但它仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例，人们还可以根据本实施例在不经创造性前提下获得其他实施例，这些实施例都属于本发明保护范围。