用于木材和其它底物的无机盐着色剂制造技术

按照本发明专利技术，向合适的底物上相继涂布一种金属盐和一种氧源，使其以有效量渗透或充满底物，以便与底物接触反应并生成固定在底物表面的无机化合物。本发明专利技术将彼此相容的金属盐、氧源和底物相结合，引起一个就地反应，并修饰了底物以产生耐久的需要的效果。按照本发明专利技术产生的连结到底物上的无机化合物，是稳定而耐久的或者是永久的，并且是固定在底物中的或者是不溶于底物的。该无机化合物键合或包含在底物中和底物表面上，所以可以说该无机化合物深染于底物的纤维或基质中，或者说深嵌于底物内。所述需要的效果优选是颜色。根据所需要的效果，可以使用多种金属盐。所述氧源优选是过氧化物，而底物优选是纤维制品例如木材、棉纸；皮革；或石材。本发明专利技术涉及处理底物的方法，处理用具，及经过处理的产品。对于木制品，本发明专利技术提供了一种适用于软木的低毒水基着色剂。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

技术介绍
本专利技术涉及一种用于木材和其它底物的水基无机盐着色剂。更具体而言，本专利技术涉及一种金属盐及氧源与底物反应，以提供稳定的颜色或其它例如底物保藏之类的所需效果的方法。许多在市场上容易得到的商品着色剂是油基或溶剂基，和/或含有危险的化学物质，常会增加环保和健康方面的担心。因此越来越需要不含危险化学品的水基着色剂和涂饰剂。联邦和州的积极行动是禁止使用含挥发性有机化合物(例如石油，溶剂油，甲苯，或苯)的着色剂。多数用于染色和涂饰木材和其它材料的水基产品，主要是基于悬浮在粘合剂例如丙烯酸树脂中的颜料或染料，它扩散到木材表面，并利用粘合剂固定在那儿。尽管这些产品毒性较低，但它们使所有传统着色剂的一个问题更突出，即它们在使木材例如松木着色时，更深地渗入到软木浆中，而被在树木生长季节的冬眠期所形成的年轮周围的较硬木质所排斥。例如，诸如MinwaxTM之类的着色剂可以将松木染成通常的类似枫木的颜色，但是这样会突出松木的明显的纹理特点。这样的产品容易产生边缘结果和不均匀的着色图案。因此，能够使硬木和软木均匀着色，从而形成具有淡得多的纹理图案的类似枫木的整体颜色，使软木更有效地模拟硬木的外观的着色剂具有很大的优势。此外，水基着色剂容易突出木材的纹理，要求额外的砂磨工艺。人们需要一种对环境有利的，可以使快速生长的、禁得起采伐的木材例如松木，和其它生长迅速并因此“可更新”的木材资源具有特定的视觉外观的染色方法，所述特定的视觉外观是指外观如同那些濒危的硬木，例如桃花心木，乌木，红杉，以及其它越来越稀少和昂贵的树种。建筑，家具，和木制品工业需要新的改进的有效用于软木的水基着色剂。同样，人们需要一种对环境有利的染色方法，用于木制产品例如纸和纸板，织物例如布和家具包覆材料，及人造聚合物产品。传统的着色剂需要相对长的时间来干燥，并且只能在55°F或55°F以上温度使用。人们需要在上述范围之外也能应用的着色剂，例如用在较冷气候下的室外木制品。传统着色剂是由粘合剂和颜料或染料制成。许多这类着色剂是“短暂的”，随时间延长而褪色，特别是户外的装置。永久的并且不随时间而褪色，甚至变得更浓和略深的稳定的着色剂，是对传统着色剂的一种改进。传统的着色剂仅能用于干燥的，经过处理的木材。人们需要一种可以应用于湿的或“绿色的”未处理木材的着色剂。传统着色剂覆盖了芳香木材例如香柏的表面，使木材不能释放出天然香气。能够使木材完全保持芳香的着色剂是有利的。传统的油基着色剂很难再用水基丙烯酸涂饰剂涂覆。能够用任何种类的油基或水基涂饰剂涂覆的着色剂具有显著的优点。用于模拟木材老化的着色剂，例如Cabot Stains Bleaching Oil(TM)，仅能用于户外，并且自涂布后需要数月时间才能出现木材的老化外观。能够用在室内并且立即发生的老化处理具有明显的优势。其它的老化方法要求使用强酸，漂白剂和其它有毒化学品，并且要求复杂的磨损木材的手工技术，例如多次涂刷不同的着色剂以模拟老化木材的纹理图案。一种无毒的，并且可以由普通人员很容易实施的老化处理将是优选的。已经开发了一些着色方法，以补偿CCA(铜-铬-砷，copper-chromium-arsenic)压力处理保藏的木材的缺乏吸引力的绿色，例如Leach的美国专利US4,752,297和4,313,976。这些方法依赖于有机酸和其它有机化合物。它们主要针对木材的保藏，仅能够产生有限的色彩，不具有通用性。Gaines等在U.S.4,757,154中公开了一种使用碱土金属基水溶液处理木材的方法。该方法要求在高温和压力下浸渍木材，并进行砂磨以除去不需要的沉积物，因此该方法不是实用的木材着色方法。有些木工将木材浸没在富含铁的化肥溶液中，以产生一种含糊的灰色调。这种着色是不稳定的，不均匀的，随时间而褪色，如果暴露于湿气会淋溶掉，并且如果过度涂覆会产生一种不需要的残余物，所以通常不使用该方法。专利技术概述按照本专利技术，相继涂布一种金属盐和一种氧源，使其以有效量渗透或充满合适的底物，以便与底物接触反应并生成固定在底物表面的无机盐化合物。本专利技术将彼此相容的金属盐、氧源和底物相结合，带来一个就地反应，并修饰底物以产生耐久的需要的效果。按照本专利技术产生的键合到底物上的无机盐化合物，是稳定而耐久的或者是永久的，并且是固定在底物中的或者是不溶于底物的。该无机盐化合物键合或包含在底物的表面中和表面上，所以可以说该无机盐化合物深染于底物的纤维或基质中，或者说结合或深嵌于底物内。所述需要的效果优选是颜色。根据所需要的效果，可以使用多种金属盐。所述氧源优选是过氧化物，而底物优选是纤维制品例如木材，棉，或纸；皮革；或石材。本专利技术涉及处理底物的方法，处理用具，及经过处理的产品。本专利技术满足了长期以来寻找用于木材和其它底物的水基无毒着色剂的需要，提供了一种永久的均匀的着色效果。本专利技术属于丰富而成熟的木材和其它底物的着色剂、防腐剂和涂饰剂的领域，但是以前从未有人发现或使用过。木材着色剂工业一直在寻找一些方法，以减少有毒化学品的使用，更有效地使例如难以加工并相对便宜的松木之类的木材着色，并模拟老化的外观。这种需求如此强烈，以至于任何可行的方法都趋向于用于实际应用中。本专利技术在以往努力的不成功之处取得了成功。它不需要使用挥发性有机溶剂和有毒化合物、加热或加压——在现有技术中所采用的措施——而不影响性能，并且事实上取得更好的效果。它可以应用于多种木材和其它底物，具有优异的、永久的结果。它在传统处理方法不合适的环境和温度下很快发挥作用，并且足够简单，以至于业余人员也可以使用。本专利技术解决了以前未认识到的问题，包括如何使底物与可溶性无机盐及氧源反应以使底物着色；如何在限定用易生木材代替濒危物种的前提下满足消费者的审美观；及如何将一种单一的着色体系用于多种木材和非木底物上。本专利技术还解决了使软木和绿色木材及相关材料均匀着色和快速老化的问题，这通常认为是无法解决的。本专利技术所提供的优点在以往是得不到的，例如它对各种外覆的涂饰剂的适应性，染色而不会明显突出木材纹理的能力，及它对底物芳香性的保留。本专利技术不同于现有的修饰技术，以前人们不知道或未提出过本专利技术方法，例如使用无机盐和过氧化物溶液来产生令人惊奇的着色效果。事实上，本专利技术与现有技术学说相反，现有技术在使颜色形成并稳定化的工艺过程中，更愿意使用着色颜料进行一步处理，而不是两步方法。本专利技术的纤维素和其它材料的染色和保藏方法，是将水溶性无机盐饱和到基材上，随后进行氧化，并以某种方式连结或键合到该材料上。该方法在市场上是首次提出，并在商业和消费市场上都提供了重要优势。在一个优选实施方案中，本专利技术着色剂完全是水基的。该方法不需要任何种类的粘合剂、石油产品、有机溶剂、丙烯酸树脂、染料或其它昂贵的或有毒的材料。所述组分材料对环境和人体健康影响都很小。该产品的独特性能，其即使在户外应用的持久性，其对极软木材的均匀着色能力和对极硬木材的渗透能力，其模拟的木材老化，及获得的色彩的丰富，即使对于那些完全不关心其在环境和健康方面的优点的人也是显而易见的。按照本专利技术，一种底物着色方法包括(a)将一种金属盐制备物涂布到底物上，和(b)分开地将一种氧源制备物涂布到该底物上，这样使金属盐和氧源渗透到底物中，并与底物接触反应，以在底物上形成一种稳定的，本文档来自技高网...

【技术保护点】
赋予底物预定颜色的一套用具，包括：（ａ）一种无机盐的含水溶液，和（ｂ）一种过氧化物的含水溶液，该无机盐和过氧化物溶液在相继以足够的量涂布到底物上后，能够在底物存在下彼此反应以赋予底物颜色。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：斯蒂芬B奥格，
申请(专利权)人：斯蒂芬B奥格，
类型：发明
国别省市：US[美国]