[发明专利]乙酰化木材的着色

说明书

本发明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。

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。

技术领域

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。

背景技术

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(Radiata Pine)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。

发明内容

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。