乙酰化木材的着色制造技术

本发明专利技术描述了用于着色乙酰化木制品的技术和产品。乙酰化木制品可以通过腔室内的着色介质浸渍，着色剂或者着色介质中包含的着色剂可以通过加热或通过施加射频辐射固定到乙酰化木制品上以使已经被着色介质浸渍的乙酰化木制品的任何外表面或内部区域着色。

Acetylated Wood Coloring

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】乙酰化木材的着色相关申请交叉引用本申请要求于2016年12月8日提交的美国专利申请62/431,793，2017年7月19日提交的美国专利申请15/654,473和2017年11月10日提交的美国专利申请15/809,970的优先权。上述申请的内容通过引用整体并入本文。
本公开涉及木材的处理，特别是乙酰化木材的完全或部分着色。
技术介绍
软木，例如云杉，松树，冷杉，落叶松和雪松，由于其低成本而经常用于内部和外部构造。然而，软木易受昆虫(例如，白蚁，蛀虫，海洋蛀虫等)和真菌降解(例如“褐腐病”和“白腐病”)的损害，这会降低其有效的使用寿命。残留树脂也可以“渗透”并染色软木上的表面涂层。另外，在多变的大气或周围潮湿的环境下，软木尺寸易受影响，这反过来又会导致制品的形状和尺寸发生变化。例如，这可能导致门和窗户“粘住”，因此难以打开或关闭。未改性木材的这些相同尺寸变化以及在典型的使用过程中伴随的不断膨胀和收缩，是应用材料表面涂层剥落和开裂的主要原因之一。一些硬木也有类似的问题。乙酰化木材是一种改性木制品，最常用的软木如新西兰松木(RadiataPine)即是通过乙酰化制造。乙酰化是一种化学过程，涉及乙酰化剂(最常见的是乙酸酐)与木材在高温高压条件下的化学反应。该方法酯化了木结构的细胞壁内存在的大部分可接近的羟基。乙酰化木材保留了与处理前相似的木质素含量，这使得乙酰化木材能够保持结构刚性。然而，与乙酰化前的软木相比，乙酰化木材在受到环境湿度和温度变化时更能抵抗尺寸变化，这意味着膨胀，收缩和弯曲的减少。这种改进的尺寸稳定性不仅降低了门窗粘附或过度松动的可能性，而且还可以改善所施加的外部涂层的使用寿命。此外，与处于天然未处理状态的软木相比，乙酰化木材固有地更能抵抗昆虫的侵袭和真菌降解，使其可用于外部构造而无需额外的保存处理或涂层。此外，新西兰松木和许多其他可用于生产乙酰化木材的软木生长快速，可以持续收获。然而，乙酰化软木可能缺乏硬木的视觉美感。例如，乙酰化软木通常颜色浅，随着老化和暴露于自然风化中而变得更加苍白。乙酰化木材的表面也会被表面霉菌和其他变色物质破坏。相比之下，硬木往往更好地隐藏瑕疵，因为它们在美学上更令人愉悦，而且通常颜色较深。
技术实现思路
本文描述的一些主题包括用于着色乙酰化木制品的方法，包括将乙酰化木制品提供到适当设计的腔室中；提供在液体介质(下文中也称为“着色介质”)中携带的一种或多种着色剂的溶液或分散体进入腔室，使着色介质浸渍乙酰化木制品，然后以加热或辐射浸渍的乙酰化木制品的方式将着色剂“固定”到乙酰化木制品的任何表面或区域，外部或内部，这些表面或区域已经被着色介质浸渍，使得它们能够抵御潮湿处境或潮湿条件，例如暴露于潮湿天气时遇到的那些情况。在一些示例中，该方法包括降低腔室中的压力以从乙酰化木制品中移除至少一些空气，其中着色介质替换从乙酰化木制品中移除的空气，从而使着色介质更深入地渗透到乙酰化木制品的内部。在一些示例中，在将着色介质引入腔室之后，向腔室施加正压力以进一步加速着色介质渗透到乙酰化木制品的内部或使得与没有正压的情况相比，包含在着色介质中的着色剂更进一步渗透到乙酰化木材的内部。在一些示例中，在需要控制着色介质渗透到乙酰化木制品中的深度的情况下，通过不事先施加真空而将着色介质引入腔室中来进行浸渍，然后使用正压力。在一些示例中，将着色介质浸渍到乙酰化木材中是通过浸渍方法实现的，例如通过将乙酰化木制品浸入着色介质(浸渍)或通过喷涂着色介质到乙酰化木制品上的方法。在一些示例中，在用着色介质浸渍乙酰化木制品之后，用于固定着色剂的加热温度可达到90℃或更高。在一些示例中，其中着色介质渗透到乙酰化木制品的内部，该方法包括用水或合适的溶剂或合适的水/溶剂混合物替换未渗透到乙酰化木制品中的一些或全部着色介质。其中水或溶剂或水/溶剂混合物被加热或预热，以使着色剂固定到已经被着色介质浸渍的乙酰化木制品的表面和区域，外部或内部。在一些示例中，在用着色介质浸渍之后并且在着色剂固定之前，可以从着色剂中移除过量的着色介质。通过使用二次真空来乙酰化木制品，以减少后续热固定期间的总能量消耗。在一些示例中，使着色剂固定到乙酰化木材所需的热量或能量可以通过热液体，蒸汽，包括微波辐射的射频辐射，超声波，热空气或热惰性气体来提供。在一些示例中，乙酰化木制品可以转移到不同的容器或设备中以进行着色剂的固定。在一些示例中，该方法包括随后干燥新着色的乙酰化木制品，其中乙酰化木制品的任何有色表面或区域，外部或内部，在干燥后保持其颜色。在如本文所述的着色剂固定之后的一些示例中，可以从乙酰化木制品中移除过量的水，溶剂，或水/溶剂混合物，以加速乙酰化木制品的干燥并减少干燥过程中的能量消耗。在一些示例中，着色介质包含一种或多种着色剂，所述着色剂选自溶解的无机颜料，有机颜料，分散染料，还原染料，溶剂染料，或硫化染料中的一种或多种，或作为液体介质的颗粒分散体。在优选的示例中，用于制备着色介质的液体介质主要包含水。在一些示例中，至多且包括100％的着色剂颗粒的直径在0.001微米(μm)至25微米之间。在优选的示例中，至多且包括100％的着色剂颗粒的直径在0.001微米(μm)至5微米之间。在一些示例中，着色介质还可含有其他化学添加剂，其有助于例如增强着色过程或赋予所得到的有色乙酰化木制品其他有益特性。本文所述的一些主题还包括具有彩色外表面或同时具有彩色外表面和彩色内部区域的乙酰化木制品，其制备过程包括以下步骤：提供在液体介质(下文中也称为“着色介质”)中携带的一种或多种着色剂的溶液或分散体进入腔室，使着色介质浸渍乙酰化木材的内部，然后加热或辐射浸渍的乙酰化木制品，以便将着色剂“固定”到乙酰化木制品的任何表面或区域，所述表面或区域已被着色介质浸渍，使得它们能够抵御潮湿处境或潮湿条件，例如暴露于潮湿天气时遇到的那些情况。在一些示例中，该方法包括降低腔室中的压力以从乙酰化木制品中移除至少一些空气，其中着色介质取代从乙酰化木制品中移除的空气，从而使着色介质更深地渗透到乙酰化木制品的内部。在一些示例中，在将着色介质引入腔室之后，向腔室施加正压力以进一步加速着色介质渗透到乙酰化木制品的内部或使得与没有正压的情况相比，包含在着色介质中的着色剂更进一步渗透到乙酰化木材的内部。在一些示例中，在需要控制着色介质渗透到乙酰化木制品中的深度的情况下，通过在施加正压之前将着色介质引入腔室中而不预先施加真空来进行浸渍。在一些示例中，将着色介质浸渍到乙酰化木材中是通过浸泡方法实现的，例如通过将乙酰化木制品浸入着色介质(浸渍)或通过喷涂着色介质到乙酰化木制品上。在一些示例中，在用着色介质浸渍乙酰化木制品之后，加热温度可达到90℃或更高。在其中着色介质渗透到乙酰化木制品内部的一些示例中，该方法包括用水或合适的溶剂或合适的水/溶剂混合物替换未渗透到乙酰化木制品中的一些或全部着色介质，其中将水或溶剂或水/溶剂混合物加热或预热，以使着色剂固定到已经被着色介质浸渍的乙酰化木制品的那些表面和区域，外部或内部。在一些示例中，在用着色介质浸渍之后并且在着色剂固定之前，可以通过施加二次真空从乙酰化木制品中移除过量的着色介质，以减少后续热固定期间的总能量消耗。在一些示例中，使着色剂固定到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种使乙酰化木制品着色的方法，包括：在腔室中提供乙酰化木制品；提供含有一种或多种着色剂的液体状的着色介质进入腔室；使着色介质浸渍乙酰化木制品；以及加热浸渍的乙酰化木制品，将一种或多种着色剂固定在已经被着色介质浸渍的乙酰化木制品的任何外表面或任何内部区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.12.08 US 62/431,793;2017.07.19 US 15/654,473;1.一种使乙酰化木制品着色的方法，包括：在腔室中提供乙酰化木制品；提供含有一种或多种着色剂的液体状的着色介质进入腔室；使着色介质浸渍乙酰化木制品；以及加热浸渍的乙酰化木制品，将一种或多种着色剂固定在已经被着色介质浸渍的乙酰化木制品的任何外表面或任何内部区域。2.根据权利要求1所述的方法，还包括：降低腔室中的压力以从乙酰化木制品中移除至少一些空气，其中着色介质通过真空替换从乙酰化木制品中移除的空气来浸渍乙酰化木制品的表面和至少一些内部区域。3.根据权利要求2所述的方法，还包括：在真空浸渍之后施加正压力以进一步促进着色介质渗透到乙酰化木制品中。4.根据权利要求1所述的方法，还包括：通过在没有预先施加真空的情况下将着色介质提供到腔室中之后施加正压来控制着色介质渗透到乙酰化木制品中的程度。5.根据权利要求1所述的方法，还包括在不施加真空或正压的情况下，将乙酰化木制品浸入着色介质中以通过浸泡达到浸渍的作用，从而将浸渍限制在表面，使得在固定一种或多种着色剂之后，乙酰化木制品在其外表面着色。6.根据权利要求1所述的方法，其中加热所述浸渍的乙酰化木制品会影响已浸渍所述乙酰化木制品的所述着色介质中包含的一种或多种着色剂的固定。7.根据权利要求6所述的方法，其中温度高于90摄氏度(℃)。8.根据权利要求1的方法，其中通过使用如无线电波，微波或超声波的辐射技术提供将着色剂固定到浸渍的乙酰化木制品所需的热能。9.根据权利要求1所述的方法，其中所述一种或多种着色剂包括无机颜料，有机颜料，分散染料，还原染料，溶剂染料，或硫化染料中的一种或多种。10.根据权利要求1的方法，其中用于制备着色介质的液体介质包含至多并包括100％的水。11.根据权利要求1的方法，其中用于制备着色介质的液体介质包含至少80％的水。12.根据如权利要求1所述的方法，还包括：在固定一种或多种着色剂后干燥乙酰化木制品，其中用着色介质浸渍的乙酰化木制品的外表面和内部区域在干燥后保持着色。13.根据权利要求1所述的方法，其中所述着色介质渗透到所述乙酰化木制品中，并且还包括：用含有至多并包括100％水的液体介质代替未渗透到乙酰化木制品中的部分或全部着色介质，其中加热或预热液体介质以将包含在着色介质中的一种或多种着色剂固定至被着色介质浸渍的乙酰化木制品的外表面和内部区域。14.根据权利要求11所述的方法，其中所述液体介质包含至少80％的水。15.根据权利要求1所述的方法，其中所述着色介质渗透到所述乙酰化木制品中并且还包括：从腔室中移除大部分未渗透到乙酰化木制品中的着色介质，并引入蒸汽或热空气或热惰性气体以将包含在着色介质中的一种或多种着色剂固定到由着色介质浸渍的乙酰化木制品的外表面和内部区域。16.根据权利要求1所述的方法，其中包含在着色介质中的至多并包括100％的一种或多种着色剂颗粒的直径在0.001微米(μm)至25微米之间。17.根据权利要求1所述的方法，其中包含在着色介质中的至多并包括100％的一种或多种着色剂颗粒的直径在0.001微米(μm)至5微米之间。18.根据权利要求1所述方法制备的乙酰化木制品，其中仅外表面，或外表面和至少部分内部区域是有色的。19.根据权利要求1所述方法制备的乙酰化木制品，其中赋予乙酰化木制品的颜色的色调和强度是基于着色剂或着色剂混合物的化学组成以及基于包含在着色介质中的着色剂的浓度和包含在浸渍后的乙酰化木制品中的着色介质的量。20.根据权利要求18所述的乙酰化木制品，所述方法还包括：降低所...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫·J·威廉姆斯，
申请(专利权)人：图像电子公司，
类型：发明
国别省市：美国,US