一种活性染料染色竹质复合材及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种活性染料染色竹质复合材及其制造方法，该活性染料染色竹质复合材的上染率≥75%，固色率≥70%，水洗色牢度和日晒色牢度均达到3级标准，密度介于0.7g/cm3～1.5g/cm3。制造方法是将原竹加工成竹片后经碾压处理得到疏解竹束，然后用碱液高温蒸煮得到蒸煮竹束，将蒸煮竹束经漂白、水洗、气干和高压-真空染色处理后得染色竹束，染色竹束经皂洗、干燥、浸胶后得浸胶染色竹束，浸胶染色竹束经干燥、组坯、冷压定型、加热固化、冷却平衡和后处理，得活性染料染色竹质复合材。本发明的活性染料染色竹质复合材具有上染率高、色牢度好、色彩丰富等优点，可广泛应用于家具、地板及各种装饰材料制造等领域。
【专利说明】一种活性染料染色竹质复合材及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于竹材工业中的竹材改性和人造板制造【技术领域】，具体涉及一种活性染料染色竹质复合材及其制造方法。
【背景技术】
[0002]我国竹材蓄积量居世界前列，并且其生长速度快、分布面积广。我国是世界上最大的竹制品出口国，无论是产品质量和数量，还是企业规模和技术先进程度等均居世界领先水平，除了易腐、易虫蛀外，颜色单一是竹材及其制品的另外一个重要缺陷，难以满足市场对竹产品颜色多样化的需求。因此，开发出色彩丰富的竹产品，是提高竹材及其制品装饰效果，拓展其应用领域和提高产品附加值的重要技术途径。
[0003]目前在木材工业界，一般都是采用酸性或碱性染料对竹材或木材进行染色处理，该种染色方法主要是对木竹材中20%?30%左右的木素进行染色，而对含量最大的纤维素和半纤维素成分并不具有染色效果，且染色剂与木素之间的结合主要为氢键和物理吸附，存在上染率较低、色牢度较差、色彩不够艳丽等缺陷。活性染料是纺织行业最具代表性的染色剂之一，活性染料与酸性、碱性染料的不同之处在于活性染料具有一个(或两个)可与纤维素、半纤维素反应形成共价结合的活性基团，该活性基团在一定条件下可与木竹中的纤维素、半纤维素反应形成稳定的化学键而固着在木竹材上。因此，研制出一种活性染料染色竹质复合材及其制造方法，对于丰富竹产品种类、拓展其应用领域和提高产品附加值具有重要意义。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种上染率高、色牢度好、色彩丰富的活性染料染色竹质复合材及其制造方法。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种活性染料染色竹质复合材，所述活性染料染色竹质复合材的上染率> 75%,固色率> 70%，水洗色牢度和日晒色牢度均达到3级标准,密度介于0.7g/cm3?1.5g/cm3。
[0006]作为一个总的发明构思，本发明还提供一种上述的活性染料染色竹质复合材的制造方法，所述方法包括将原竹加工成竹片后经碾压处理得到疏解竹束，将疏解竹束用碱液进行高温蒸煮，得到蒸煮竹束；将蒸煮竹束用H2O2溶液进行漂白，在H2O2溶液中加硅酸钠作为稳定剂，漂白后对竹束进行水洗和气干；将气干后的竹束用含有助染剂Na2SO4的活性染料溶液进行真空-高压染色处理，得到染色竹束；将染色竹束用皂洗液进行皂洗，经干燥后，再用含有纳米氧化锌的胶液进行浸胶处理，得到浸胶染色竹束；将浸胶染色竹束进行干燥、组坯、冷压定型、加热固化、冷却平衡和后处理，得到活性染料染色竹质复合材。
[0007]上述的制造方法包括以下步骤:
(I)将原竹锯切并剖分后得到竹片，去除竹片的竹青和竹黄，然后对竹片进行碾压处理，得到疏解竹束； (2)将疏解竹束用碱液进行蒸煮处理，蒸煮温度为80°C?100°C，蒸煮时间为Ih?8h，得到蒸煮竹束；
(3)将蒸煮竹束置于H2O2溶液中进行漂白处理，并向H2O2溶液中加入硅酸钠作为稳定齐U，将漂白处理后的竹束置于温水中震荡水洗，再气干至含水率为10%?20% ；
(4)对气干后的竹束进行真空-高压染色处理，包括以下过程:将气干后的竹束置于高压浸注罐内进行前真空处理；前真空处理后，将含有助染剂Na2SO4的活性染料溶液注满高压浸注罐，并加热升温至50°C?70°C，罐内压力控制在0.3MPa?0.6MPa，保压IOmin?40min，对竹束进行染色；染色后对竹束进行后真空处理；后真空处理后，先泄除高压浸注罐内的压力，再向罐内注入Na2CO3溶液进行固色处理，得到染色竹束；
(5)将染色竹束置于皂洗液中进行皂洗处理，皂洗温度为80°C?100°C，皂洗时间为5min ?20min ；
(6)将皂洗处理后的染色竹束进行干燥，直至染色竹束的含水率为8%?15%；
(7)将干燥后的染色竹束用含有纳米氧化锌的胶液进行浸胶处理，浸胶时间为15min?40min,得到浸胶染色竹束；
(8)对浸胶染色竹束进行干燥，干燥温度控制在50°C?70°C，直至浸胶染色竹束的含水率为6%?18% ；
(9)将干燥后的浸胶染色竹束置于模具中组坯后进行冷压定型，得到染色竹质复合板坯；将染色竹质复合板坯连同模具一起进行加热固化和冷却平衡处理，所得成型染色板材与模具分离后进行后处理，得到活性染料染色竹质复合材。
[0008]上述的制造方法中，优选的，所述碱液为氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为0.5%?3%。
[0009]上述的制造方法中，优选的，所述H2O2溶液的质量浓度为1%?6%，所述硅酸钠的质量占H2O2溶液质量的0.1%?0.3% ;所述漂白处理中，漂白温度为60°C?95°C，漂白时间为 0.5h ?4h。
[0010]上述的制造方法中，优选的，所述含有助染剂Na2SO4的活性染料溶液中活性染料的质量浓度为0.1%?1.0%，助染剂Na2SO4的质量浓度为1%?6%。
[0011]上述的制造方法中，优选的，所述活性染料为B型活性染料。
[0012]上述的制造方法中，优选的，所述皂洗液为水、Na2CO3和洗衣粉的混合液，所述皂洗液中Na2CO3的质量浓度为0.05%?0.5%，洗衣粉(主要成分为十二烷基苯磺酸钠、硫酸钠、三聚磷酸钠)的质量浓度为0.1%?0.5%。
[0013]上述的制造方法中，优选的，所述含有纳米氧化锌的胶液是由纳米氧化锌和胶黏剂组成，所述胶液中纳米氧化锌的质量与胶黏剂的质量之比为0.1%?0.5% ;所述胶黏剂为酚醛树脂胶黏剂，所述胶黏剂的固含量为15%?35%。
[0014]上述的制造方法中，优选的，所述步骤(4)中，所述前真空处理的真空度控制在
0.06MPa?0.08MPa,保持IOmin?20min ;所述后真空处理的真空度控制在0.04MPa?
0.06MPa，保持5min?IOmin ;所述固色处理中，Na2CO3溶液的质量浓度为1%?5%，固色温度为50°C?70°C，固色时间为0.2h?lh。
[0015]本发明的制造方法中，一般地，加热固化的条件为:温度110°C?130°C，时间8h?16h，加热介质为导热油；冷却平衡处理是指将加热固化后的染色竹质复合板坯陈放12h?24h ;后处理包括密堆存放、齐头、刨边和剖分，其中密堆存放时间为10天?30天。
[0016]与现有技术相比，本发明的优点在于:
(I)本发明的活性染料染色竹质复合材的制造方法采用高温碱煮、漂白、水洗、干燥和高压-真空染色处理等技术手段,解决了现有技术中竹材本身颜色单一、上染率较低、色牢度较差，难以满足市场对竹产品颜色多样化需求等缺陷，制造的活性染料染色竹质复合材具有上染率高、色牢度好、色彩丰富等优点。本发明的活性染料染色竹质复合材能被广泛应用于家具、地板及各种装饰材料的制造，拓展了竹材利用领域，提高了竹制品的附加值。
[0017](2)本发明采用的活性染料与酸性、碱性染料的不同之处在于，本发明活性染料能够与竹材中的纤维素、半纤维素反应形成共价结合的活性基团，且在一定的条件下可形成稳定的化学键并固着在竹材上。采用活性染料在高压-真空条件下对竹材进行染色处理，使得活性染料染色竹质复合材具有上染率高、色牢度好、色彩丰富的特点。
【具体实施方式】
[0018]以下结合具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而限制本发明的保护范围。
[0019]实施例1:
一种本发明的活性染料染色竹质复合材，该活性染料染色竹质复合材的上染率为76.3%，固色率为71.5%，水洗色牢度和日晒色牢度均达到3级标准，密度为0.90g/cm3。
[0020]一种上述本实施例的活性染料染色竹质复合材的制造方法，包括以下步骤:
(I)采用圆锯机将3年生原竹横截成1.9m长的竹筒，再采用破竹机将竹筒剖分为15等分的竹片；采用剖篾机除去竹片表面的竹青和竹黄；采用竹材碾压机对竹片进行碾压处理，将竹片碾压成为纵向不断裂、横向成网格状分离的竹束，得疏解竹束，疏解竹束最大直径不超过6mm。
[0021](2)用质量浓度为1.5%的氢氧化钠溶液对疏解竹束进行蒸煮处理，处理温度为90°C，蒸煮时间为4小时，得到蒸煮竹束。
[0022](3)将蒸煮竹束置于质量浓度为3%的H2O2溶液中进行漂白处理，在H2O2溶液中加入占H2O2溶液质量为0.1%的硅酸钠作为稳定剂，漂白处理温度为65°C，处理时间为0.5h，将漂白处理后的竹束置于温水(一般为30°C?50°C)中震荡水洗，然后气干至含水率10%。
[0023]( 4 )对气干后的竹束进行高压-真空染色处理，包括以下过程:将气干后的竹束置于高压浸注罐内进行前真空处理，真空度控制在0.06MPa，保持IOmin ;前真空处理后将含有助染剂Na2SO4的活性染料(具体为BD-5B红型活性染料)溶液注满高压浸注罐，活性染料溶液中BD-5B红型活性染料的质量浓度为0.1%，助染剂Na2SO4的质量浓度为3%，然后加热使罐内染色溶液温度升至65°C，罐内压力控制在0.3MPa，保压20min，对竹束进行染色；染色后进行后真空处理，真空度控制在0.04MPa，保持5min ;后真空处理结束后，先泄除高压浸注罐内的压力，然后向高压浸注罐内注入质量浓度为4%的Na2CO3溶液进行固色处理，并加热至65°C，于常压下固色0.5h，得到染色竹束。
[0024](5)将染色竹束置于皂洗液中进行皂洗处理，皂洗液是水、Na2CO3和洗衣粉的混合液，其中Na2CO3的质量浓度为0.1%，洗衣粉(主要成分为十二烷基苯磺酸钠、硫酸钠、三聚磷酸钠)的质量浓度为0.2% ;皂洗温度为95°C，皂洗时间为lOmin。[0025](6)将皂洗处理后的染色竹束进行干燥，直至染色竹束的含水率为12%。
[0026](7)对干燥后的染色竹束用含有纳米氧化锌的胶液进行浸胶处理，其中含有纳米氧化锌的胶液由纳米氧化锌和胶黏剂组成，纳米氧化锌的质量与胶黏剂的质量之比为
0.2%，胶黏剂为酚醛树脂胶黏剂，酚醛树脂胶黏剂的固含量为25%，浸溃时间为20min，得到浸胶染色竹束。
[0027](8)采用网带式干燥机对浸胶染色竹束进行干燥，干燥温度控制在65 °C，干燥后的含水率控制在13%。
[0028](9)称取119.7kg干燥后的浸胶染色竹束，将其沿同一方向放入带有锁紧装置的模具中组坯，然后用冷压机进行冷压定型，得到染色竹质复合板坯，其中板坯目标密度控制在0.90g/cm3,板坯的长度等于竹束长度，板坯宽度为200mm，板坯厚度为350mm。压缩到设定目标密度后，用钢板和销钉锁紧模具，防止板坯反弹回复。将染色竹质复合板坯连同模具一同送入隧道式加热固化设备，加热固化的温度控制在120°C，加热固化的处理时间为10h，加热固化的介质为导热油；加热固化完成后，将染色竹质复合板坯连同模具置于室内陈放20h，待板坯完全冷却后，采用拆模机将模具与固化后的板坯分离，得成型染色板材，将成型染色板材密堆存放14天，采用齐边锯对活性染料染色竹质复合材进行齐边处理，然后用框锯机剖分成厚度为25mm的竹质板材，即活性染料染色竹质复合材。
[0029]本实施例制造的活性染料染色竹质复合材的规格:长度为1.9m,宽度为200mm，厚度为25mm ;活性染料染色竹质复合材的密度为0.90g/cm3,上染率为76.3%，固色率为
71.5%，水洗牢度和日晒色牢度均达到3级标准。本实施例制造的活性染料染色竹质复合材具有上染率高、色牢度好、色彩丰富等优点，能被广泛应用于家具、地板及各种装饰材料的制造。
[0030]实施例2:
一种本发明的活性染料染色竹质复合材，该活性染料染色竹质复合材的上染率为76.5%，固色率为72.8%，水洗色牢度和日晒色牢度均达到3级标准，密度为1.lOg/cm3。
[0031]一种上述本实施例的活性染料染色竹质复合材的制造方法，包括以下步骤:
(I)采用圆锯机将3年生原竹横截成1.9m长的竹筒，再采用破竹机将竹筒剖分为18等分的竹片；采用剖篾机除去竹片表面的竹青和竹黄；采用竹材碾压机对竹片进行碾压处理，将竹片碾压成为纵向不断裂、横向成网格状分离的竹束，得疏解竹束，疏解竹束最大直径不超过6mm。
[0032](2)用质量浓度为1.8%的氢氧化钠溶液对疏解竹束进行蒸煮处理，处理温度为90°C，蒸煮时间为6小时，得到蒸煮竹束。
[0033](3)将蒸煮竹束置于质量浓度为3%的H2O2溶液中进行漂白处理，在H2O2溶液中加入占H2O2溶液质量为0.1%的硅酸钠作为稳定剂，漂白处理温度为65°C，处理时间为0.5h，将漂白处理后的竹束置于温水(一般为30°C?50°C)中震荡水洗，然后气干至含水率10%。
[0034]( 4 )对气干后的竹束进行高压-真空染色处理，包括以下过程:将气干后的竹束置于高压浸注罐内进行前真空处理，真空度控制在0.08MPa，保持20min ;前真空处理后将含有助染剂Na2SO4的活性染料(具体为BD-R橙活性染料)溶液注满高压浸注罐，活性染料溶液中BD-R橙活性染料的质量浓度为0.3%，助染剂Na2SO4的质量浓度为6%，然后加热使罐内染色溶液温度升至70°C，罐内压力控制在0.3MPa，保压30min，对竹束进行染色；染色后进行后真空处理，真空度控制在0.05MPa，保持IOmin ;后真空处理结束后，先泄除高压浸注罐内的压力，然后向高压浸注罐内注入质量浓度为4%的Na2CO3溶液进行固色处理，并加热至70°C，于常压下固色lh，得到染色竹束。
[0035](5)将染色竹束置于皂洗液中进行皂洗处理，皂洗液是水、Na2CO3和洗衣粉的混合液，其中Na2CO3的质量浓度为0.1%，洗衣粉(主要成分为十二烷基苯磺酸钠、硫酸钠、三聚磷酸钠)的质量浓度为0.2% ;皂洗温度为95°C，皂洗时间为15min。
[0036](6)将皂洗处理后的染色竹束进行干燥，直至染色竹束的含水率10%。
[0037](7)对干燥后的染色竹束用含有纳米氧化锌的胶液进行浸胶处理，其中含有纳米氧化锌的胶液由纳米氧化锌和胶黏剂组成，纳米氧化锌的质量与胶黏剂的质量之比为
0.3%，胶黏剂为酚醛树脂胶黏剂，酚醛树脂胶黏剂的固含量为20%，浸溃时间为30min，得到浸胶染色竹束。
[0038](8)采用网带式干燥机对浸胶染色竹束进行干燥，干燥温度控制在60°C，干燥后的含水率控制在15%。
[0039](9)称取146.3kg干燥后的浸胶染色竹束，将其沿同一方向放入带有锁紧装置的模具中组坯，然后用压机进行冷压定型，得到染色竹质复合板坯，其中板坯目标密度控制在
1.10g/cm3,板还的长度等于竹束长度,板还宽度为200mm,板还厚度为350mm。压缩到设定目标密度后，用钢板和销钉锁紧模具，防止板坯反弹回复。将染色竹质复合板坯连同模具一同送入隧道式加热固化设备，加热固化的温度控制在125°C，加热固化的处理时间为12h，加热固化的介质为导热油；加热固化完成后，将染色竹质复合板坯连同模具置于室内陈放22h，待板坯完全冷却后，采用拆模机将模具与固化后的板坯分离，得成型染色板材，然后将成型染色板材密堆存放，时间控制在20天；采用齐边锯对活性染料染色竹质复合材进行齐边处理，然后用框锯机剖分成厚度为30mm后的竹质板材，即活性染料染色竹质复合材。
[0040]本实施例制造的活性染料染色竹质复合材的规格:长度为1.9m,宽度为200mm，厚度为30mm ;活性染料染色竹质复合材的密度为1.10g/cm3,上染率为76.5%，固色率为
72.8%，水洗牢度和日晒色牢度均达到3级标准。本实施例制造的活性染料染色竹质复合材具有上染率高、色牢度好、色彩丰富等优点，能被广泛应用于家具、地板及各种装饰材料的制造。
[0041 ] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例。凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该指出，对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【权利要求】
1.一种活性染料染色竹质复合材，其特征在于，所述活性染料染色竹质复合材的上染率≥75%，固色率> 70%，水洗色牢度和日晒色牢度均达到3级标准，密度介于0.7g/cm3~1.5g/cm 。
2.一种如权利要求1所述的活性染料染色竹质复合材的制造方法，其特征在于，所述方法包括将原竹加工成竹片后经碾压处理得到疏解竹束，将疏解竹束用碱液进行高温蒸煮，得到蒸煮竹束；将蒸煮竹束用H2O2溶液进行漂白，在H2O2溶液中加硅酸钠作为稳定剂，漂白后对竹束进行水洗和气干；将气干后的竹束用含有助染剂Na2SO4的活性染料溶液进行真空-高压染色处理，得到染色竹束；将染色竹束用皂洗液进行皂洗，经干燥后，再用含有纳米氧化锌的胶液进行浸胶处理，得到浸胶染色竹束；将浸胶染色竹束进行干燥、组坯、冷压定型、加热固化、冷却平衡和后处理，得到活性染料染色竹质复合材。
3.根据权利要求2所述的制造方法，包括以下步骤: (1)将原竹锯切并剖分后得到竹片，去除竹片的竹青和竹黄，然后对竹片进行碾压处理，得到疏解竹束； (2)将疏解竹束用碱液进行蒸煮处理，蒸煮温度为80°C~100°C，蒸煮时间为Ih~8h，得到蒸煮竹束； (3)将蒸煮竹束置于H2O2溶液中进行漂白处理，并向H2O2溶液中加入硅酸钠作为稳定剂，将漂白处理后的竹束置于温水中震荡水洗，再气干至含水率为10%~20% ； (4)对气干后的竹束进行真空-高压染色处理，包括以下过程:将气干后的竹束置于高压浸注罐内进行前真空处理；前真空处理后，将含有助染剂Na2SO4的活性染料溶液注满高压浸注罐，并加热升温至50°C~70°C，罐内压力控制在0.3MPa~0.6MPa，保压IOmin~40min，对竹束进行染色；染色后对竹束进行后真空处理；后真空处理后，先泄除高压浸注罐内的压力，再向罐内注入Na2CO3溶液进行固色处理，得到染色竹束； (5)将染色竹束置于皂洗液中进行皂洗处理，皂洗温度为80°C~100°C，皂洗时间为5min ~20min ； (6)将皂洗处理后的染色竹束进行干燥，直至染色竹束的含水率为8%~15%； (7)将干燥后的染色竹束用含有纳米氧化锌的胶液进行浸胶处理，浸胶时间为15min~40min,得到浸胶染色竹束； (8)对浸胶染色竹束进行干燥，干燥温度控制在50°C~70°C，直至浸胶染色竹束的含水率为6%~18% ； (9)将干燥后的浸胶染色竹束置于模具中组坯后进行冷压定型，得到染色竹质复合板坯；将染色竹质复合板坯连同模具一起进行加热固化和冷却平衡处理，所得成型染色板材与模具分离后进行后处理，得到活性染料染色竹质复合材。
4.根据权利要求2或3所述的制造方法，其特征在于，所述碱液为氢氧化钠溶液，所述氢氧化钠溶液的质量浓度为0.5%~3%。
5.根据权利要求2或3所述的制造方法，其特征在于，所述H2O2溶液的质量浓度为1%~6%，所述硅酸钠的质量占H2O2溶液质量的0.1%~0.3% ;所述漂白处理中，漂白温度为60V~95°C，漂白时间为0.5h~4h。
6.根据权利要求2或3所述的制造方法，其特征在于，所述含有助染剂Na2SO4的活性染料溶液中活性染料的质量浓度为0.1%~1.0%，助染剂Na2SO4的质量浓度为1%~6%。
7.根据权利要求6所述的制造方法，其特征在于，所述活性染料为B型活性染料。
8.根据权利要求2或3所述的制造方法，其特征在于，所述皂洗液为水、Na2CO3和洗衣粉的混合液，所述皂洗液中Na2CO3的质量浓度为0.05%~0.5%，洗衣粉的质量浓度为.0.1% ~0.5%。
9.根据权利要求2或3所述的制造方法，其特征在于，所述含有纳米氧化锌的胶液是由纳米氧化锌和胶黏剂组成，所述胶液中纳米氧化锌的质量与胶黏剂的质量之比为0.1%~.0.5% ;所述胶黏剂为酚醛树脂胶黏剂，所述胶黏剂的固含量为15%~35%。
10.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，所述步骤(4)中，所述前真空处理的真空度控制在0.06MPa~0.08MPa，保持IOmin~20min ;所述后真空处理的真空度控制在.0.04MPa~0.06MPa，保持5min~IOmin ;所述固色处理中，Na2CO3溶液的质量浓度为1%~.5%，固色温度为50°C~70°C，固色时间为0.2h~lh。
【文档编号】B27K5/02GK103737689SQ201410026577
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月21日 优先权日:2014年1月21日
【发明者】李贤军, 吴义强, 李新功, 王纯, 薛志成, 牟群英, 刘元, 谢力生 申请人:中南林业科技大学