专利名称：木材染色的方法及其设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种木材染色的方法和设备，特别是一种木材快速染色的方法 和设备。
背景技术：
木材染色改性在国内外很早就开始这方面的研究工作，我国很多大学、研 究机构、企业和个人在这方面的研究工作中也取得了很大的进展，对木材加工 企业而言，使用改性染色处理技术处理木材，能够把低价格木材原料如人工林 速生材，加工达到高档木材的质感，无论是从提高企业经济效益的角度来说， 还是从可持续发展的角度来说，都具有十分重要的意义。目前木材染色改性技 术手段大体有四种第一种是压注法、第二种是蒸煮法、第三种是浸泡法、第 四种为涂布法。目前工业应用大多使用蒸煮法、浸泡法，因为这两个工艺比较 成熟，设备投入很低，企业实施的门槛比较低，但是蒸煮法和浸泡法的不足是 处理时间相对较长，效果不稳定，不宜采用高粘度的处理液、处理深度有限， 而且这些不足受其工艺的限制，解决起来难度比较大，涂布法是通过机器或手 工对木材表面进行着色处理。
木材染色方面从目前掌握的信息看，理论上采用压注方法是比较理想的， 用于染色、阻燃、加密方面，其优点是其它方式不易达到的，但是压注法不是 简单加压或加温即可，也有很多新问题，比如材料的预处理、染液升温与降温、 染液各部位温差与浓度的平衡，安全加压与卸压、压罐管阀各部的合理安全开闭、染料的准确配比等，因此现有技术对微薄木片的染色、能大规模用于工业 使用的技术手段是不够成熟的。
发明内容
本发明的目的是提供一种木材染色的方法及其设备，要解决的技术问题是 縮短染色时间，提高生产效率。
本发明采用以下技术方案 一种木材染色的方法，包括以下步骤 一、将
木材置于容器中，密封容器；二、对容器内抽真空至0.09 -0.08Mpa (76-150 托)，保持3-15分种；三、向容器内加入温度为90-95。C的染色液体，使其完全 浸泡木材；四、向容器内加压、加热，使染色液体压力在0. 3-1. 2MPa，温度不 超过120。C的条件下，循环染色液体60-120分钟；五、卸压、排除染色液体， 取出木材。
本发明的方法卸压后，对染色液体降温。 本发明的方法染色液体温度降到6(TC以下，排除染色液体。 本发明的方法木材竖向置于容器中，相邻两块木材之间用隔网或隔条间隔开。
本发明的方法循环的染色液体以80-100立方/小时的流速循环。
一种木材染色的设备，具有可开启的密封容器，所述密封容器，分别连接 真空系统、染色液体加入及循环系统、加压加热系统、冷却系统、排气系统和 测量控制及操作系统。
本发明的密封容器由容器和容器门构成，容器和容器门之间设有密封圈， 容器门由电机驱动，在容器与容器门的连接处设有开门限位开关和关门限位开 关。
本发明的真空系统采用管道将低真空泵经电磁阀与密封容器连通，真空系 统管道和密封容器上分别装有测量真空度用的真空计。
本发明的染色液体加入及循环系统设有储液罐，供液通路由储液罐经管道 连接的第一吸液阀、染液泵、第二吸液阀至密封容器；排液通路由密封容器经 管道连接的第一排液阀、排液循环泵，第二排液阀至储液罐；管道连接的第一 排液阀、排液循环泵、内循环阀构成工作期间密封容器内的液体循环系统；第 一吸液阀、染液泵和内循环阀构成非工作期间储液罐内的液体循环系统；密封 容器上部设有染液溢流阀。
本发明的加压加热系统的液体加压部分由管道连接的第一吸液阀、染液泵 加压泵、加压阀至密封容器构成；蒸汽加压加热部分由与蒸汽源连接第三蒸汽 阀，经密封容器内的蒸汽管道至蒸汽排除阀构成；所述冷却系统设有冷却塔， 冷却塔的进水阀接排液循环泵出口，冷却塔的出水阀接密封容器；所述排气系 统由与密封容器连接的并列设置的平衡阀和安全阀构成；所述测量及操作系统 在密封容器上分别装有测量压力的压力传感器、温测量仪和液位传感器。
本发明与现有技术相比，采用液体带压循环系统，对密封容器内的木材染 液进行流动使染液浓度均匀色，并通过高温、高压使得染色更加均匀，颜色更 生动，将染色的时间从现有技术的八个小时縮短到一个小时，并能大幅度减少 染料、提高生产产量，生产成本低，适合大规模工业化生产。
图1是本发明的设备实施例的结构框图。
图2是图1的结构示意图。
具体实施方法
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。
本发明的木材染色的方法，包括以下步骤 一、将木材竖向置于容器中， 相邻两块木材之间用隔网或隔条间隔开，密封容器；二、对容器内抽真空至O. 09
-0.08Mpa (75-150托)，保持3-15分种；三、向容器内加入温度为90-95°C的 染色液体，使其完全浸泡木材；四、向容器内加压、加热，使染色液体压力在 0.3-1.2MPa，温度不超过12(TC的条件下，以80-100立方/小时的流速循环 60-120分钟；五、卸压、对染色液体降温；七、染色液体温度降到60。C以下， 排除染色液体，取出木材。
如图1所示，本发明的木材染色的设备，具有可开启的密封容器l，用于在 其内染色加工木材，密封容器1分别连接真空系统2、染色液体加入及循环系统 3、加压加热系统4、冷却系统5、排气系统6、测量控制及操作系统。
如图2所示，密封容器1具有容器11和容器门12，容器11和容器门12之 间设有密封圈13，容器门12由电机14驱动，在容器11与容器门12的连接处 设有开门限位开关15和关门限位开关16，用以控制电机14工作。
真空系统2采用管道将低真空泵21经电磁阀22与密封容器1连通，真空 泵21采用水环泵，真空系统管道和密封容器1上分别装有测量真空度用的真空 计24。
染色液体加入及循环系统3设有储液罐31，供液通路由储液罐31经管道连 接的第一吸液阀32、染液泵33、第二吸液阀34至密封容器1。排液通路由密封 容器1经管道连接的第一排液阀35、排液循环泵36，第二排液阀37至储液罐 31。管道连接的第一排液阔35、排液循环泵36、内循环阀302构成工作期间密 封容器1内染液的循环系统，以保证染色工作中染液以80-100立方/小时的流速循环。第一吸液阀32、染液泵33和内循环阔38构成储液罐31内非工作期间 的液体内循环系统，用于储液罐31内染色液体的染料、加热温度均匀循环，储 液罐31通过第一蒸汽阀301与蒸汽源连接。密封容器1上部设有染液溢流阀39。 密封容器1上还设有测量压力的压力传感器303和温测量仪304，及液位传感器 23。
加压加热系统4由液体加压部分和蒸汽加热部分构成，液体加压部分由管 道连接的第一吸液阀32、染液泵33、加压泵41、加压阔42至密封容器1构成； 蒸汽加压加热部分由与蒸汽源连接的第三蒸汽阀43，经密封容器l内的蒸汽管 道至蒸汽排除阀44构成。
冷却系统5设有冷却塔51 ，冷却塔51的进水阀52接排液循环泵36出口 ， 冷却塔51的出水阀53接密封容器1。
排气系统6采用与密封容器1连接的并列设置的平衡阀61和安全阀62，平 衡阀61采用电磁阀，安全阀62采用直动型溢流阀。
测量控制及操作系统采用组态及编程序控制，通过采集各个控制点的信号 按组态要求控制和显示液体流动、各个阀门、泵工作。
本发明的工作过程装入木材后关闭容器门12，关闭所有阀门，对密封容 器1抽真空，打开低真空泵21和电磁阀22，开启真空计24，真空抽至0.09 -0. 08MPa (75-150托)，保持3-15分种后关闭低真空泵21、电磁阀22和真空 计24。加入储液罐31内温度为90-95°C的染色液体，开启第一吸液阀32、染液 泵33和第二吸液阀34。液位传感器23测得染液完全浸没密封容器1内的蒸汽 管道后，开启第三蒸汽阀43，对密封容器1内的液体加热，温度为不超过110 。C，当液位传感器23测出液位已滿后关闭染液泵33和第二吸液阀34，同时开启第一排液阀35、排液循环泵36、内循环阀302，使染液以80-100立方/小时 的流速循环，开启加压泵41和加压阀42，对染液加压，压力在0. 3-1. 2MPa， 保持60-100分钟，对木材进行染色。然后，关闭第三蒸汽阀43、加压泵41和 加压阅42，开启平衡阀61、冷却塔51、进水阀52、出水阀53，对密封容器1 内的染液进行冷却，测温计测得染色液体温度降到60°C以下，关闭内循环阀302、 冷却塔51、进水阀52和出水阀53，开启第二排液阀37，排除染色液体至储液 罐31，关闭第一排液阀35、排液循环泵36。打开容器门12，取出木材。打开 容器门12时，开启第一吸液阀32、染液泵33、内循环阀38和第一蒸汽阔301， 对储液罐31内补充染料和液体的染液进行搅拌和加热，使其温度为90-95°C。
作为最佳实施例，本发明的密封容器1尺寸为1.6X9M园罐结构，储液罐 31尺寸为3X3M园罐结构，冷却塔51采用流量150立方/小时电机功率5. 5KW， 水环泵采用2SK-11电机功率IIKW，染液泵33采用流量160立方/小时，电机功 率11KW，排液循环泵36采用流量130立方/小时，电机功率11KW，压力2Mp， 泵体承压3Mp，加压泵41采用流量6立方/小时、电机功率2.2KW、压力2. 5Mp， 每次可处理10立方米木材。
实施例l，将每片尺寸为0.001X0. 64X2. 55M杨木片，木材共3立方米， 竖向置于密封容器中，相邻两块木材之间用隔网隔开，密封容器，对容器内抽 真空至75托Pa以下，保持3分钟，向容器内加入温度为90°C的紫红染色液体， 使其完全浸泡木材，并保持染色液体以100立方/小时的流速循环，通过蒸汽和 加压泵向容器内加热加压，使液体压力至1. 2MPa，保持100分钟，打开平衡阀 卸压，开启冷却塔，对染色液体降温，染色液体温度降到6(TC以下，从密封容 器排除染色液体，开启密封容器，取出木材，整个工艺时间为3小时。木片上 染率达100%，无花板、无黃变、无阴阳板，染色的质量优。克服了传统方中有
10%边沿挥发性黄变的问题。
实施例2，将每片尺寸为0. 002X0.64X2. 55M桐木片，木材共4. 5立方米， 竖向置于密封容器中，相邻两块木材之间用隔网隔开，密封容器，对容器内抽 真空至75托Pa以下，保持3分钟，向容器内加入温度为90。C的黑色染色液体， 使其完全浸泡木材，并保持染色液体以100立方/小时的流速循环，通过蒸汽和 加压泵向容器内加热加压，使液体压力至1.2MPa，保持100分钟，打开平衡阀 卸压，开启冷却塔，对染色液体降温，染色液体温度降到6(TC以下，从密封容 器排除染色液体，开启密封容器，取出木材，整个工艺时间为3小时。木片上 染率达100%，无花板、无黃变、无阴阳板、质量优。而传统方则有10%边沿 挥发性黄变和15%不透芯。
实施例3，将每片尺寸为0. 005X0. 15X2. 4M，硬质橡木木材共5立方米， 竖向置于密封容器中，相邻两块木材之间用1.5mm厚隔条隔开，并采用20片一 梱便于裝卸，密封容器，对容器内抽真空至75托Pa以下，保持10分钟，向容 器内加入温度为95°C的胡桃色染色液体，使其完全浸泡木材，并保持染色液体 以100立方/小时的流速循环，通过蒸汽和加压泵向容器内加热加压，使液体压 力至1.2MPa，温度为ll(TC，保持110分钟，打开平衡阀卸压，开启冷却塔， 对染色液体降温，染色液体温度降到6(TC以下，从密封容器排除染色液体，开 启密封容器，取出木材，整个工艺时间为3.5小时。木片上染率达100%，无花 板、无黃变、无阴阳板、厲量优。而传统方则有10%边沿挥发性黄变和100% 染不透芯。
权利要求
1.一种木材染色的方法，包括以下步骤一、将木材置于容器中，密封容器；二、对容器内抽真空至0.09-0.08Mpa(76-150托)，保持3-15分种；三、向容器内加入温度为90-95℃的染色液体，使其完全浸泡木材；四、向容器内加压、加热，使染色液体压力在0.3-1.2MPa，温度不超过120℃的条件下，循环染色液体60-120分钟；五、卸压、排除染色液体，取出木材。
2. 根据权利要求1所述的木材染色的方法，其特征在于所述卸压后，对染色 液体降温。
3. 根据权利要求2所述的木材染色的方法，其特征在于所述染色液体温度降 到6(TC以下，排除染色液体。
4. 根据权利要求3所述的木材染色的方法，其特征在于所述木材竖向置于容 器中，相邻两块木材之间用隔网或隔条间隔开。
5. 根据权利要求4所述的木材染色的方法，其特征在于所述循环的染色液体 以80-100立方/小时的流速循环。
6. —种木材染色的设备，具有可开启的密封容器(1)，其特征在于所述密封容器(1)分别连接真空系统(2)、染色液体加入及循环系统(3)、加压加 热系统(4)、冷却系统(5)、排气系统(6)和测量控制及操作系统。
7. 根据权利要求6所述的木材染色的设备，其特征在于所述密封容器(1) 由容器(11)和容器门(12)构成，容器(11)和容器门(12)之间设有密 封圈(13)，容器门(12)由电机(14)驱动，在容器(11)与容器门(12) 的连接处设有开门限位开关(15)和关门限位开关(16)。
8. 根据权利要求7所述的木材染色的设备，其特征在于所述真空系统(2)采用管道将低真空泵(21)经电磁阀(22)与密封容器(1)连通，真空系 统管道和密封容器(1)上分别装有测量真空度用的真空计(24)。
9. 根据权利要求8所述的木材染色的设备，其特征在于所述染色液体加入及循环系统(3)设有储液罐(31)，供液通路由储液罐(31)经管道连接的第 一吸液阀(32)、染液泵(33)、第二吸液阀(34)至密封容器(1);排液通 路由密封容器(1)经管道连接的第一排液阀(35)、排液循环泵(36)，第 二排液阀(37)至储液罐(31);管道连接的第一排液阀(35)、排液循环泵(36)、内循环阀(302)构成工作期间密封容器(1)内的液体循环系统； 第一吸液阔(32)、染液泵(33)和内循环阀(38)构成非工作期间储液罐(31)内的液体循环系统；密封容器(1)上部设有染液溢流阀(39)。
10. 根据权利要求9所述的木材染色的设备，其特征在于所述加压加热系统(4) 的液体加压部分由管道连接的第一吸液阀(32)、染液泵(33)加压泵(41)、 加压阀(42)至密封容器(1)构成；蒸汽加压加热部分由与蒸汽源连接第 三蒸汽阀(43)，经密封容器(1)内的蒸汽管道至蒸汽排除阀(44)构成； 所述冷却系统(5)设有冷却塔(51)，冷却塔(51)的进水阀(52)接排液 循环泵(36)山口，冷却塔(51)的出水阀(53)接密封容器(1);所述排 气系统(6)由与密封容器(1)连接的并列设置的平衡阀(61)和安全阀(62) 构成；所述测量及操作系统在密封容器(1)上分别装有测量压力的压力传 感器(303)、温测量仪(304)和液位传感器(23)。
全文摘要
本发明公开了一种木材染色的方法及其设备，要解决的技术问题是缩短染色时间，提高生产效率。本发明的方法包括以下步骤将木材置于容器中，抽真空，加入染色液体，向容器内加压、加热，循环染色液体。木材染色的设备具有可开启的密封容器，所述密封容器，分别连接真空系统、染色液体加入及循环系统、加压加热系统、冷却系统、排气系统和测量控制及操作系统。本发明与现有技术相比，采用液体带压循环系统，对密封容器内的木材染液进行流动使染液浓度均匀色，并通过高温、高压使得染色更加均匀，颜色更生动，染色的时间缩短，并能大幅度减少染料、提高生产产量，生产成本低，适合大规模工业化生产。
文档编号B27K3/02GK101342716SQ20081014204
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月22日 优先权日2008年8月22日
发明者车炳雷, 黄衍顺 申请人:江苏大阳木业有限公司