СПОСОБ КРАШЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ Российский патент 2000 года по МПК B27K5/02 C09D5/28 C09D15/00 B05D7/06 

Изобретение относится к области деревообработки, а именно к отделке, облагораживанию древесины, и может быть использовано в мебельной и деревообрабатывающей промышленности.

Известен способ крашения древесины оксидационными красителями, при котором крашение древесины березы, бука и других пород в красновато-коричневые тона осуществляется в ходе трехстадийного процесса (авторское свидетельство СССР N 64595, кл. G 01 F 23/18, 1945).

Недостатки способа - многостадийность процесса и наличие промежуточной сушки, а также длительность процесса.

Известен также способ крашения древесины под красное дерево, в котором получение окраски осуществляется посредством последовательной выдержки окрашиваемой древесины в ваннах с 2,5-5%-ным раствором, медного купороса и 8,5-9%-ным раствором железосинеродистого калия. Также процесс крашения включает процесс сушки в течение 15-20 мин (патент РФ N 2004420, кл. B 27 K 5/02, 1993).

Недостатками способа также являются многостадийность процесса, необходимость промежуточной сушки, существенная продолжительность процесса, более 1 ч, необходимость использования растворов реагентов достаточно высокой концентрации.

Наиболее близким способом того же назначения к заявляемому по совокупности признаков является "Способ окрашивания древесины под орех и красное дерево", который заключается в следующем: на первой стадии шпон пропитывают в ванне, содержащей 2-4%-ный раствор железосинеродистого калия, на второй стадии шпон погружают в ванну, содержащую 8-10%-ный раствор хлористой меди (авторское свидетельство СССР N 1530449, кл. B 27 K 5/02, 1989).

Недостатком способа является многостадийность процесса.

Предлагаемый способ крашения древесины позволяет получить технический результат, заключающийся в одностадийном процессе крашения. При этом получены окраски древесины в цвета от светло-коричневого до темно-вишневого.

Сущность изобретения заключается в следующем: в способе крашения древесины под орех и красное дерево крашение осуществляют водным раствором ароматических диазосоединений, полученных известными способами:
X^-N⁺2Ar, где X^- = Cl^-; HSO₄ ^-; BF₄ ^- и др. Ar = 2 - NO₂ C₆H₄, 4NO₂-C₆H₄, 4-HO₃S-C₆H₄, 2-HO₂-C-C₆H₄ и др.

Изобретательский уровень данного способа заключается в том, что не известно использование ароматических диазосоединений в качестве красителей. Последние использовались при синтезе красителей в качестве полупродуктов. Азокрасители применяются для крашения древесины (М.Ц. Кушнарская "Крашение древесины в производстве мебели". -М.: Изд. Лесная промышленность, 1973, стр. 25, 116). Как известно (Б.И.Степанов "Введение в химию и технологию органических красителей". -М. : Химия, 1984, стр. 304, 317), азокрасители получаются путем проведения реакции азосоединения между ароматическими диазосоединениями (диазосоставляющая) и фенолами (азосоставляющая). В настоящем изобретении предлагается способ крашения древесины, в котором используются ароматические диазосоединения (диазосоставляющая) и фенольный фрагмент, содержащийся в лигнине древесины (азосоставляющая). Использование такого метода крашения древесины позволяет, во-первых, не расходовать сырье в виде азосоставляющей для получения красителя и, во-вторых, красители, образованные в результате азосочетания с лигнином, не вымываются из древесины, так как являются ее частью.

Отличительными признаками предложенного способа является упрощение технологии крашения древесины, так как исключается стадия получения красителя известными способами, сокращение времени крашения древесины, возможность нанесения красителя на поверхность древесины любым из известных способов (окунание, поверхностное нанесение и пр.), образование невымываемого красителя.

Способ осуществляется следующим образом: изделие из древесины, например ели, сосны, лиственницы или березы, помещают в водный раствор ароматического диазосоединения либо обрабатывают водным раствором при концентрации диазосоединения от 0,2•10² моль/л - 0,1 моль/л, лучшее крашение при концентрации раствора 0,4•10^-2 - 2•10^-2 моль/л.

Пример I (Диазосоединение 1, Д-1с).

Для крашения поверхности приготавливают водный раствор ароматического диазосоединения. Готовят водный раствор тетрафторбората диазония концентрацией 0,2•10^-2 моль/л (0,29 г/л). Обработку поверхности проводят в нормальных воздушно-влажностных условиях методом окунания. Краситель проявляется на окрашиваемой поверхности в течение 10 - 12 с.

При крашении поверхности разных пород древесины были получены следующие окраски: сосна - темно-коричневая, ель - коричневая, лиственница - коричневая, береза - светло-коричневая.

Окраска проникает на более значительную глубину, нежели при окраске непосредственно красителями за счет меньшего размера молекулы ароматического диазосоединения по сравнению с красителем и взаимодействия с фенольным фрагментом лигнина древесины, что приводит к образованию невымываемого красителя, обладающего высокой светостойкостью.

Пример 2 (Д-2с).

Водный раствор диазосоединения приготавливают аналогично примеру 1. Готовят водный раствор солянокислого-2-нитробензолдиазония концентрацией 0,4•10^-2 моль/л. Водный раствор наносят на поверхность методом окунания. Крашению подвергались поверхности березы, сосны и лиственницы. Были получены следующие окраски:
Береза - светло-коричневая
Сосна - темно-коричневая
Лиственница - вишневая
Ель - коричневая
Время окрашивания 8-10 с.

Пример 3 (Д-3с).

Готовят водный раствор солянокислого 4-сульфобензолдиазония концентрацией 2•10^-2 моль/л (4,42 г/л). При окрашивании поверхности древесины были получены следующие окраски:
Сосна - красно-коричневая
Ель - светло-коричневая
Лиственница - коричневая
Береза - светло-коричневая
Время проявления красителя 8-10 с.

Пример 4 (Д-5с).

Готовят водный раствор солянокислого 2-карбоксибензолдиазония концентрацией 0,4•10^-2 моль/л (0,76 г/л). При крашении разных пород древесины были получены следующие окраски:
Сосна - красно-коричневая
Ель - коричневая
Лиственница - коричневая
Береза - коричневая
Время проявления окраски 8-10 с
Пример 5 (Д-4с).

Готовят водный раствор солянокислого 3-карбоксибензолдиазония концентрацией 0,1 моль/л (18,6 г/л). При крашении разных пород древесины были получены следующие окраски:
Сосна - красно-коричневая
Ель - коричневая
Лиственница - коричневая
Береза - коричневая
Время проявления окраски 10-15 с
Во всех перечисленных примерах крашение проводилось в нормальных воздушно-влажностных условиях и время полного проявления красителя составило 8-15 с. Во всех случаях получена равномерная окраска поверхностей образцов, подчеркнут текстурный рисунок древесины, поздняя зона более темная.

Все результаты испытаний сведены в таблицу. Из данных таблицы видно, что по сравнению с известными аналогами предложенный способ имеет ряд преимуществ, в том числе крашение осуществляется в одну стадию, время проявления красителя на поверхности составляет всего 8-15 с, во всех примерах получена равномерная окраска поверхности образцов, подчеркивается текстурный рисунок древесины, поздняя зона более темная, т.к. образуется невымываемый краситель.

Важным показателем для красителей является светостойкость. Испытания на светостойкость предложенного красителя были проведены в условиях аккредитованного испытательного центра "Шелен" ОАО "Шелен". Акт испытаний прилагается к материалам заявки. Из результатов испытаний видно, что светостойкость окрасок соответствует, а в ряде случаев и превосходит светостойкость окрасок, рассмотренных в заявке в качестве аналогов.

Предложенный способ равномерного крашения широкого ряда недефицитных пород древесины отличается от известных простотой технологии за счет сокращения времени обработки в десятки раз, а также неэнергоемкостью, т.к. раствор красителя используется при температуре не выше 18-22^oC.

Способ найдет применение в области деревообработки, а именно в отделке в облагораживании древесины, а также в мебельной и деревообрабатывающей отраслях промышленности. В описываемом способе крашения древесины путем обработки поверхности древесины крашение осуществляют водным раствором ароматических диазосоединений химического строения: Х^-N⁺2Аr, где Х^-=Сl^-, HSO^- ₄; BF₄ и др. Аr=2-NO₂-С₆Н₄, 4-NO₂-С₆Н₄, 4-НО₃S-С₂Н₄, 2-НO₂С-С₆Н₄ и др. Технический результат заключается в равномерном крашении широкого ряда недефицитных пород древесины, в простой технологии, сокращении времени обработки, а также низкой энергоемкости. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.

1. Способ крашения древесины путем обработки поверхности древесины, отличающийся тем, что крашение осуществляют водным раствором ароматических диазосоединений химического строения:
X^-N₂ ⁺Ar,
где X^- - Cl^-, HSO^- ₄, BF^- ₄;
Ar - 2-NO₂ - C₆H₄; 4-NO₂-C₆H₄; 4-HO₃S - C₆H₄; 2-HO₂C-C₆H₄
2. Способ по п. 2, отличающийся тем, что крашение осуществляют водным раствором диазосоединений концентрации 0,2 • 10^-2 - 0,1 моль/л.