木材着色技术的优势与应用

天然木材的资源越来越有限,价格不断上涨更是为家具制造商带来很大的压力。利用木材染色技术,能够达到与实木一样的外观效果,同时也可以达到节约成本的目的—Sandy Sun

大多数情况下,人们都会倾向于选用天然“无添加”的木材制造家具,因为木材本身就具备了自然、美观的纹理。然而,原材料资源有限,价格不断上涨,同时,消费者对于家具的视觉要求更加多样化,使用木材染色工艺,可以在一定程度上丰富家具的外观色彩,更重要的是,能够以相对便宜的价格,让装饰木皮有着实木一般的视觉效果。

 

木材着色(染色)技术的概念

木材染色就是指用染色剂并采用加压浸注和高压蒸煮等方法使木材表面或内部着色的方法或过程。木材染色也是染料与木材发生化学或物理化学结合,使木材具有一定坚牢色泽的加工过程,是提高木材表面质量,改善木材视觉特性和提高木材附加值的重要手段。

六十年代以来,日本在木材染色领域作了大量的研究工作。德国、意大利等很重视木材染色实用工业技术的开发,形成了自己的专利技术,其产品在中国已有销售。80年代末之后,中国也开始对木材染色技术进行探索。

事实上,对木材进行染色能够继承天然木皮的纹路,并不会破坏其天然的特性,反而能够增加其表面的抗冲击性,修复蛀虫问题,增加木材装饰效果,木材染色正在受到生产研究领域广泛的关注和重视。

 

木材染色的方法

如果是部分个体经营者想自己动手做简易的染色处理,一般先选择需要的原木,然后用磨砂机打磨木材,用能够沾粘木屑粉尘的布把打磨之后的多余废料擦拭干净,接着使用搅拌均匀的染色剂进行上色。在这一过程中需要注意,染色剂的选择也有一定的讲究。因为染料的品种多,结构复杂,在木材工业中常用的水溶性有机染料有直接染料、酸性染料、碱性染料和活性染料等。

据有关资料显示,直接染料是一些能在中性和弱键相介质中加热煮沸,不需媒染剂的帮助,即能染色的染料,也就是说,可以不经特殊处理就能直接作用于木材上的染料,它与木质纤维素的结合是依靠分子间的范德华力和氢键力;酸性染料也称为阴离子染料,在染料分子中含有酸性基团,又称阴离子染料,能与蛋白质纤维分子中的氨基以离子键相结合,在酸性、弱酸或中性条件下进行有效的染色,这类染料含有大量的羧基、羟基或磺酸基;碱性染料亦称盐基性染料,在水溶液中能解离生成阳离子色素的染料,由于碱性染料上染纤维后耐光色牢度和耐洗色牢度较差,现在已很少于织物的染色,主要用于文教用品、纸张的着色及制造色淀;活性染料又称反应性染料,是20世纪50年代出现的一类新型水溶性染料,活性染料分子中含有能与纤维素中的羟基和蛋白质纤维中氨基发生反应的活性基团,活性染料具有颜色鲜艳,均染性好,染色方法简便,染色牢度高,色谱齐全和成本较低等特点,该分子中含有反应性活性基因,能与木材中的羟基形成共价键的有机化合物。根据日本的研究发现,酸性染料具较好的渗透性,最适宜木材染色。

但无论是哪一种染色剂,都会随着天气温度的高低影响风干的速度和效果。所以在染色剂快要变干之前,应立即用干布擦拭,让上色均匀,否则会有深浅不一的色块出现。

而如果是家具制造商需要对木材做染色,整个染色的过程会复杂地多。首先需要观察各种木材的纹理、密度、硬度、韧性以及材料的内部纤维管孔。由于水分浸透到木材的纤维管孔里,木材会发生变形,用这类含水量较高的木材制成的家具会很不稳定。所以需要控制进入木材的水分,接着用树脂类的材料填充木材的空隙。当然,提前控制渗入木材的水分含量并不是一件容易的事,更多的还是需要通过干燥处理。可以用真空干燥箱或者微波干燥的方法降低木材的含水率,并调配出合适的干燥温度,温度尤其不宜过高,否则会导致木材开裂。

家具厂商根据客户的要求,有时候还要做染色加深处理。进行这一工序在注意选用合适的染色剂的同时,更要全面衡量材料的本色与需要染上的颜色,把染色剂的颜色调配好。由于同一种染色剂在不同材料上染色后的效果会不一样,专业人员还需要了解并灵活运用染色剂的性质、透明度与染色时间之间的关系。

此外,根据染色木材后的用途,还可以把染色方法分成单板染色、实木染色和立木染色方法等。关于这一点,“木材圈”网站上进行了详细的解释:单板染色工艺因树种和染料不同差异很大。单板染色就是采用浸渍处理对单板和薄木均匀染色的方法,单板厚度为0.2-1mm。染色后的单板作为人造板贴面材,家具贴面材和人造仿真木材的组坯板;实木染色是对方材或原木进行的染色处理,染色材主要用作刨切薄木,或制作高档家具。由于厚度大,木材长,在常规条件下靠染色液的自身渗透性很难将木材均匀透彻染色;立木染色,通常是将新采伐的具有一定活性的木材,其部浸入染色溶液中,靠木材毛细管中有活性的树液流动带动染料分子沿树干上行而染色,经过染色的木材,其细微结构的染色状态非常明显清晰,可以保持足够的鲜明程度。

 

染色木材的优势

之所以有越来越多的人选择经过染色处理的整木或者人工染色木皮,而放弃使用天然木材,最大的原因之一就是成本问题。为了应对原材料高昂的价格和有限的资源,以天然木及其木皮为基础,利用相关的加工技术与设备在天然整木或天然木皮上做染色处理,既能够保留了天然木材原有的自然触感和纹理,还可以美化视觉效果,并且大幅度节省原材料。

不仅如此,在进行染色工艺的过程中,还能够弥补原木的一些缺陷。首先在加工过程中剔除了天然木材不可避免的虫洞、结疤等自然缺陷,使材质的表面更加光滑、观感更舒心。染色木的色泽会比较丰富,可制成多样的品种,易于施工,只需要用清漆处理就能达到让染色木的表面达到像天然原木一般的逼真色彩效果。

还有更重要的一点,随着环保要求的不断提高,在实施染色工艺的过程中,制造商会利用高科技加工技术,严格按照国家有关甲醛限量释放标准要求进行生产检验,同时,加工染色木也避免了消耗日渐稀少的原木树种资源,这说明染色木材工艺的发展是具有可持续性的。

 

如何优化木材染色效果?

想要达到理想的染色效果,就必须注意影响木材染色的因素。首先尽量选用易于染色的木材。根据相关资料显示,中国木材的渗透性可以分为以下四个等级:最易渗透的树种包括赤松、油松、金钱松、马尾松边材水曲柳、山杨、白桦木、椴木和杨木;易于渗透的树种包括像樟子松、辽东冷杉等针叶材以及槐木、枫桦之类的阔叶材种;较难渗透的树种主要有杉木、华山松、红松、香樟木、色木、黄菠萝等;最后要关注最难渗透的树种,尽量避免使用,包括落叶松、油杉、粗晕杉等针叶材以及刺槐、檫木、柞木之类的阔叶材。

其次,木材的含水率也是一大影响因素。之前已经提到,对木材进行染色之前需要先再合适的温度下进行干燥处理,在这里还需要明确一下理想的木材含水率范围:通常在12%至15%之间。如果木材的含水率低于8%,能够染上色的颜料含量会下降,如果含水率过高达到了30%,染色木材之后会出现色斑,材料的表面色块将不均匀,影响了美观度。

除了之前提到的染料的选择之外,木材本身的密度与结构也会从产生一定的影响。密度偏低的木材可以让染色更加均匀,需要的染色时间也比较短;密度偏高、纹理差异大的木材需要的染色时间会很长,由于染料渗透困难,最终的染色效果也会比较差。

但家具制造商或个体经营者最后还是应根据自己想要达到的效果,衡量成本、技术手段等因素,再选择合适的染料与原材料实施染色工艺。

 

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