染色是一种古老的装饰工艺 ,中国、印度和埃及早在史前就用某些天然染料来染色。 1 856年铂金发明合成染料以后 ,人们对染料的染色原理不断进行研究。有机染料在木材加工领域的使用始于 1 91 3年 ,用苯胺紫对立木染色。 1 93 6年西田博太郎 [1 ]介绍了日本用染色木材制造家具、玩具和木制品的情况 ,使用的染料是直接染料、酸性染料、碱性染料和植物染料 ,认为热水染色法要比冷水浴法染色渗透性好 ,染色效果佳 ;木材树种不同 ,染色难易程度也不相同。 1 964年大川勇等 [2 ]用自然浸渍的方法浸渍木材。由于木材尺寸大 ,木材内部难以均匀染色 ,因此试验了煮染法。
近些年布村昭夫、横田德郎、基太村洋子等 [3～ 5]对木材的染色工艺和机理作了较为系统的研究。 1 995年
武井升等 [6 ]用木材的吸光系数 (K)与散射系数 (S)之比 K/ S作为染料吸收速度方程的主要参数 ,并用测色仪对理论进行了验证。我国对木材染色进行探索始于 80年代末 [7, 8]。
木材上染率受很多因素的影响 ,而染料的水溶液又是一个复杂的体系。除染料本身的结构外 ,还随溶液浓度、染液温度以及染液中盐类、助剂的性质和浓度等因素而变化。本试验主要研究木材染色过程中染液主要组成及染色主要工艺参数对上染率的影响。
1 试验
1 . 1 试验材料
兰考泡桐 (Paulownia elongata)刨切单板 :由河南商丘桐木加工企业集团提供。每种试验取 5个试样 ,试样大小为 50 mm× 70 mm× 0 . 5mm,漂白待用 ,含水率 1 0 %。染料 :酸性大红 GR。
1 . 2 试验设计和方法
木材染色的上染过程是染料离开染液向纤维转移 ,并透入纤维内部的过程。随着时间的推移 ,纤维上染料浓度逐渐增高 ,而染液浓度相应下降。纤维吸附的染料量占投入染料总量的百分率为上染百分率 ,上染百分率与时间的关系即上染速率曲线。在研究染色过程中 ,需要测定染料在溶液中含量或木材上的吸附量 ,其测定方法有多种。本研究利用吸光度 A与浓度 C之间的直线关系 ,采用可见光分光光度计测定染色前后的染液的吸光度 ,了解染色前后染液中染料的浓度 ,据此计算泡桐单板对染料的吸附量。染色前后染料浓度的变化量与染色前染液浓度的比值为上染率。各试验因子对上染率影响的试验设计见表 1。
1 . 2 . 1 Na Cl浓度 染液的组成为 1 %染料和 0 . 1 %乙酸 ,染液材积比 (简称液比 )1 5∶ 1 ,按表 1配制 6份3 0 0 m L染液 ,在每份染液中取 3 0 m L作染色前吸光度分析。将剩余 2 70 m L染液分成 2等份 ,分别倒入烧杯中 ,一份作染色试验 ,另一份作空白试验。将试件置入装有染液的烧杯中 ,压实后和空白试液烧杯同时放入水浴锅中 ,3 0 min升温至 90℃后 ,保温 2 . 5h。取出染色试样 ,将染色残液和空白试验液分别倒入量筒 ,加蒸馏水至 1 3 5m L,测其吸光度。
1 . 2 . 2 染液温度 染液的组成为 1 %染料和 0 . 1 %乙酸 ,液比 2 0∶ 1 ,试验设计见表 1。按要求配制 7份40 0 m L染液 ,在每份染液中取 50 m L作染色前吸光度分析。剩余的 3 50 m L染液分成 2等份 ,分别作染
色试验及空白试验。将试件置入染液中 ,压实后和空白试验液烧杯同时放入水浴锅中 ,3 0 min升温至设定温度后 ,保温 2 . 5h。取出试样 ,将染色残液和空白试液分别倒入量筒 ,加蒸馏水至 1 75m L,测其吸光度。
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