本发明属于木材改性中木材染色领域，涉及一种高温热处理的枫木增色改性处理方法。
背景技术：
众所周知，木材传统采用酸性染料、活性染料、碱性染料等化学染料进行染色的方法都存在一定弊端，随着大众环保意识和健康意识的逐步增强，天然植物染色木材的方法受到更多的关注。CN103203787A公开了“一种以蔗糖为染色剂的竹木餐具染色方法”专利技术，以蔗糖为染色剂进行浸渍染色，干燥箱130-190℃烘干，制备焦糖色竹木餐具。CN102785276A公开了“用天然植物染色木材的方法”，以苏木、姜黄、栀子、红花、黄柏、槐花、石榴皮、洋葱、艾叶、茶等天然植物的沸水提取滤出液为染料，采用煮染法和浸渍法对漂白木材进行染色。在现有技术中应用于木材染色的漂白预处理都存在废水和废气的污染问题，木材染色的化学染料、天然染料都存在一定的有害物质、对人体产生危害，不能满足木制餐具、儿童木制玩具等行业对木材安全无害的要求；且天然染料染色木材的颜色稳定性和持久性不强，影响后续应用。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是研制出一种木材预处理、木材增色等工序绿色环保的木材增色改性处理方法。
解决上述技术问题所采用的技术方案是：枫木的水蒸汽蒸煮处理，枫木浸提物中的有色原物质的浸出引起枫木颜色变浅、变白，起到部分漂白作用；枫木的水蒸汽蒸煮、并干燥至含水率2-4％，诱发枫木颜色呈浅粉色激变。然后，枫木超临界处理，带走部分蛋白和脂类等营养物质和易挥发有机物，引起枫木颜色变浅、变白，起到部分漂白作用。最后，通过枫木160-220℃范围不同温度高温热处理，得到不同色度的枫木。
该枫木增色改性处理按如下步骤进行：
一、枫木蒸煮处理：以水蒸汽为加热介质，排除处理罐中空气含量至5％以内；第一阶段，快速升温至100-120℃，压力0-0.2MPa，保温时间2-4h；第二阶段，升温至100-120℃，0.2-0.5MPa，保温时间4-8h；第三阶段，降温至90℃以内，干燥至含水率2-4％；最后，自然冷却至室温；
二、枫木超临界处理：步骤(1)的枫木置于生产用超临界设备中，压力20-30MPa，温度50-70℃，介质二氧化碳，超临界处理时间5-10min。
三、增色改性处理：步骤(2)的枫木置于处理罐中，水蒸汽加热升温至160-220℃，2-4h；喷水冷却，调节枫木含水率至8-12％。
本发明的有益效果是：本方法采用水蒸汽蒸煮和超临界处理方法对枫木进行干燥和漂白预处理，再通 过高温热处理方式对枫木进行增色改性，达到枫木染色效果，本方法绿色环保安全；本方法诱发枫木颜色呈浅粉色激变后增色改性处理的枫木色泽饱满美观，增色处理的枫木防霉防腐效果好、抗变形、安全无毒，可用于制备木制餐具、儿童木制玩具等产品。
具体实施方式
本发明下面结合实施例作进一步详述：以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
实施例1
1)增色改性处理
将枫木制成规格为500×120×20mm(长×宽×厚)的试样，本实施例中枫木增色改性处理方法的步骤如下。
枫木蒸煮处理：以水蒸汽为加热介质，排除处理罐中空气含量至5％以内；第一阶段，快速升温至100℃，压力0MPa，保温时间2h；第二阶段，升温至110℃，0.2MPa，保温时间4h；第三阶段，降温至90℃以内，干燥至含水率3％，自然冷却至室温。枫木超临界处理：蒸煮处理的枫木置于生产用超临界设备中，压力20MPa，温度50℃，介质二氧化碳，超临界处理时间5min。增色改性处理：超临界处理的枫木置于处理罐中，水蒸汽加热升温至160℃，2h；喷水冷却，调节枫木含水率至12％。
2)试样性能
枫木防腐试验的质量损失率3.51％，耐腐等级I。
枫木色度由Lab色彩模型来表示，采用美国TNI18X-Rite爱色丽色差计对枫木表面色度进行测量，Lab色彩模型是由照度(L*)和有关色彩的a*，b*三个要素组，L*表示照度(Luminosity)，相当于亮度，L*越大表示越白，L*小表示偏黑；a*表示从洋红色至绿色的范围，b*表示从黄色至蓝色的范围。样品都按L*、a*、b*标定颜色，总色差ΔE*公式计算：总色差ΔE*＝[(ΔL*)2+(Δa*)2+(Δb*)2]1/2。枫木试样色度：L*70.20、a*8.67、b*27.77、ΔE*75.99。
实施例2
1)增色改性处理
将枫木制成规格为500×120×20mm(长×宽×厚)的试样，本实施例中枫木增色改性处理方法的步骤如下。
枫木蒸煮处理：以水蒸汽为加热介质，排除处理罐中空气含量至5％以内；第一阶段，快速升温至120℃，压力0.2MPa，保温时间4h；第二阶段，升温至120℃，0.5MPa，保温时间8h；第三阶段，降温至90℃以内，干燥至含水率2％，自然冷却至室温。枫木超临界处理：蒸煮处理的枫木置于生产用超临界设备中，压力30MPa，温度70℃，介质二氧化碳，超临界处理时间10min。增色改性处理：超临界处理的枫木置于处理罐中，水蒸汽加热升温至220℃，4h；喷水冷却，调节枫木含水率至8％。
2)试样性能
枫木防腐试验的质量损失率0.72％，耐腐等级I。
枫木试样色度：L*30.26、a*5.28、b*5.03、ΔE*31.13。
实施例3
1)增色改性处理
将枫木制成规格为500×120×20mm(长×宽×厚)的试样，本实施例中枫木增色改性处理方法的步骤如下。
枫木蒸煮处理：以水蒸汽为加热介质，排除处理罐中空气含量至5％以内；第一阶段，快速升温至110℃，压力0.1MPa，保温时间3h；第二阶段，升温至110℃，0.35MPa，保温时间6h；第三阶段，降温至90℃以内，干燥至含水率4％，自然冷却至室温。枫木超临界处理：蒸煮处理的枫木置于生产用超临界设备中，压力25MPa，温度60℃，介质二氧化碳，超临界处理时间7.5min。增色改性处理：超临界处理的枫木置于处理罐中，水蒸汽加热升温至200℃，3h；喷水冷却，调节枫木含水率至10％。
2)试样性能
枫木防腐试验的质量损失率1.23％，耐腐等级I。
枫木试样色度：L*40.31、a*9.4、b*16.3、ΔE*44.49。
实施例4
1)增色改性处理
本实施例中枫木蒸煮处理和超临界处理工艺与实施例3一致。增色改性处理：超临界处理的枫木置于处理罐中，水蒸汽加热升温至160℃，3h；喷水冷却，调节枫木含水率至8％。
2)试样性能
枫木防腐试验的质量损失率2.85％，耐腐等级I。
枫木试样色度：L*74.34、a*7.55、b*18.69、ΔE*77.02。
实施例5
1)增色改性处理
本实施例中枫木蒸煮处理和超临界处理工艺与实施例3一致。增色改性处理：超临界处理的枫木置于处理罐中，水蒸汽加热升温至180℃，2h；喷水冷却，调节枫木含水率至8％。
2)试样性能
枫木防腐试验的质量损失率1.64％，耐腐等级I。
枫木试样色度：L*56.00、a*11.60、b*26.44、ΔE*63.01。
实施例6
1)增色改性处理
本实施例中枫木蒸煮处理和超临界处理工艺与实施例3一致。增色改性处理：超临界处理的枫木置于处理罐中，水蒸汽加热升温至220℃，2h；喷水冷却，调节枫木含水率至12％。
2)试样性能
枫木防腐试验的质量损失率1.03％，耐腐等级I。
枫木试样色度：L*32.82、a*5.07、b*6.56、ΔE*33.85。
实施例7
1)增色改性处理
本实施例中枫木蒸煮处理和超临界处理工艺与实施例3一致。增色改性处理：超临界处理的枫木置于处理罐中，水蒸汽加热升温至180℃，4h；喷水冷却，调节枫木含水率至10％。
2)试样性能
枫木防腐试验的质量损失率1.49％，耐腐等级I。
枫木试样色度：L*58.77、a*5.78、b*13.58、ΔE*60.59。
实施例1-7工艺处理的枫木试样的尺寸稳定性采用GB/T 1934-2009标准进行测定，测试结果如表1和表2所示。
表1实施例的湿胀率
表2实施例干缩率
需说明的是本发明中热处理温度和时间要根据不同应用途径的颜色要求进行调整，制备相应的增色改性处理枫木，考虑绿色环保、色泽饱满美观。如应用于室外及仿古家具要求采用提高热处理温度、延长热处理时间，以增加枫木颜色的深度；应用于儿童木制玩具要求降低热处理温度和缩短热处理时间，使得枫木颜色显浅色调。用本方法增色处理的枫木，防霉防腐效果好、抗变形、安全无毒，可用于制备木制餐具、儿童木制玩具等产品。
虽然本发明已以实施例公开如上，但其并非用以限定本发明的保护范围，任何熟悉该项技术的技术人员，在不脱离本发明的构思和范围内所作的更动与润饰，均应属于本发明的保护范围。