CC BY
50
Краткие сообщения
УДК 674.048 : 667.28
ИССЛЕДОВАНИЕ КРАШЕНИЯ ДРЕВЕСИНЫ. 3. КРАШЕНИЕ ВОДНЫМИ РАСТВОРАМИ СОЛЕЙ МЕТАЛЛОВ
© Е.Ю. Беляев, В.Л. Соколов
Сибирский государственный технологический университет, пр. Мира, 82, Красноярск, 660049 (Россия) e-mail: sibstu@sibstu.kts.ru
Показана возможность крашения древесины водными растворами солей металлов с целью замены ими синтетических красителей. Исследовано влияние концентрации и температуры красильного раствора на интенсивность окраски древесины. Светостойкость окрасок составляла от 2 до 4 баллов.
Введение
Основную массу древесины, используемой для производства мебели, отделочных материалов и предметов интерьера, составляют хвойные породы, которые характеризуются сравнительно низкими декоративными свойствами. Наиболее часто для облагораживания древесины используется крашение. В настоящее время известны два основных направления при крашении: первое основано на применении синтетических красителей, второе - на использовании растворов реагентов, при взаимодействии с которыми изменяется цвет древесины [1, 2]. В ряде технологий необходимо глубокое (сквозное) крашение древесины. В данном случае синтетические красители не могут быть использованы применительно к крашению хвойной древесины, поскольку практически полностью отфильтровываются на ее поверхности. Кроме того, красители достаточно дороги, что объясняется сложностью технологии их производства.
В связи с этим второе направление при реализации в процессах крашения древесины представляется нам более перспективным. Сущность подхода заключается в том, чтобы рассматривать древесину в качестве одного из реагентов, используемых в процессе синтеза красителя. Основной задачей в данном случае является подбор второго реагента. Для этого необходимо рассмотреть некоторые вопросы химии составляющих древесины и химии красителей. В первых сообщениях [1, 2] нами приведены результаты исследований возможности крашения древесины водными растворами ароматических аминов и гидразинов. Окраска в описанном случае возникает в результате реакции конденсации реагентов с карбанильной группой компонентов, содержащихся в древесине. Продолжая исследования в данном направлении, нами была изучена возможность крашения древесины солями металлов.
Соли металлов представляют собой большую группу неорганических соединений, которая весьма условно может быть разбита на две части: соли, которые будут выступать в качестве окислителей (Na2Cr2O7, FeCl3, CuSO4), другие могут участвовать в реакциях комплексообразования. При этом атом металла входит в состав сопряженной системы и оказывает влияние на поглощение света. В качестве металлов-комплексообразователей в химии красителей наиболее часто используют хром, медь, никель, кобальт, железо, алюминий [3].
Значение сильных окислителей при крашении достаточно велико ввиду того, что хвойная древесина содержит достаточно много экстрактивных веществ, способных к окислению.
Экспериментальная часть
Крашение древесины осуществлялось путем пропитки образцов водными растворами реагентов. Концентрация растворов последних составляла 1-5%, температура - 90°С. Для изготовления образцов
Автор, с которым следует вести переписку.
148 Е.Ю. Беляев, В.Л. Соколов
использовалась древесина сосны, ели и лиственницы. После высушивания образцы подвергались испытаниям на светопрочность согласно ГОСТу 9733.1-83. «Материалы текстильные. Методы испытания устойчивости окраски к свету». Результаты исследований приведены в таблице.
Для оценки интенсивности получаемых окрасок нами была выбрана величина диффузного отражения (светлота поверхности). Для ее определения использовался фотоблескомер ФБ-2. Исследования проводились согласно методике, применяемой при исследовании лакокрасочных материалов [4]. При этом значение диффузного отражения неокрашенной древесины приравнивалось к нулю, таким образом, определялось изменение интенсивности окраски поверхности после обработки ее реагентом.
В результате обработки полученных данных можно разместить все исследуемые породы по убыванию интенсивности окрашивания в следующий ряд: лиственница > сосна > ель.
Для изучения влияния концентрации реагента (РеС13) и температуры раствора на интенсивность окраски нами был поставлен двухфакторный эксперимент. Температура раствора варьировалась в пределах 20-90°С, концентрация - 1-5%. Для исследований использовались образцы из сосны, лиственницы и ели.
Результаты крашения древесины хвойных пород водными растворами солей металлов
Реагент Цвет окраски Светопрочность, балл
сосна лиственница ель
Хлорид кобальта (II) Серо-коричневый Коричневый Серый 2
Нитрит натрия Светло-коричневый Кремовый Светло-коричневый 4
Сульфат хрома Коричневый Красновато-коричневый Светло-коричневый 2
Хлорид железа (III) Зеленовато-серый Серый Зеленовато-серый 4
Бихромат натрия Серовато-коричневый Зеленовато-коричневый Серовато-коричневый 4
Обсуждение результатов
Анализ результатов крашения показывает, что на интенсивность окраски древесины сосны и ели большее влияние оказывает концентрация реагента, меньшее - температура раствора. При крашении древесины лиственницы концентрация и температура красильной ванны оказывают практически равное влияние на интенсивность окраски.
Полученные нами данные свидетельствуют о том, что результаты крашения древесины хвойных пород определяются в основном содержанием экстрактивных веществ. Так, при нанесении равного количества раствора на поверхность образцов, изготовленных из заболонной и ядровой (спелой) древесины, отмечено более интенсивное окрашивание последних. Это особенно четко выражено при использовании сильных окислителей, таких как №2Сг207 и РеС13. Известно, что именно ядровая (спелая) древесина характеризуется большим содержанием экстрактивных веществ. Нами также отмечено, что цвет окраски зависит не только от породы древесины, но и от строения реагента. Данное обстоятельство, на наш взгляд, указывает на протекание реакций комплексообразования, в результате которой и происходит углубление цвета. Таким образом, крашение древесины с использованием солей металлов следует рассматривать как сложный процесс, в котором в результате протекания нескольких типов химических реакций происходит образование окрашенного соединения.
Необходимо заметить, что светопрочность полученных окрасок (2-4 балла) близка к величине данного показателя ряда синтетических красителей [5]. Дальнейшие исследования будут направлены на поиск новых реагентов, способных образовывать окрашенные соединения в реакциях с компонентами древесины.
Список литературы
1. Беляев Е.Ю., Суходолова А.П., Соколов В. Л., Ермолин В.Н. Исследование крашения древесины. 1. Крашение водными растворами аминов // Химия растительного сырья. 1998. №3. С. 55-57.
2. Беляев Е.Ю., Мелешко А.В., Соколов В.Л. Исследование крашения древесины. 2. Крашение водными растворами гидразинов // Химия растительного сырья. 1999. №4. С. 13-16.
3. Степанов Б.И. Введение в химию и технологию органических красителей. М., 1977. 488 с.
4. Денисова С. Г., Мелешко А. В., Егоров В. В. Технология защитно-декоративных покрытий древесины и древесных материалов: Методические указания к проведению лабораторных работ для студентов специальности 26.02. всех форм обучения. Красноярск, 1996. С. 46.
5. Кушнирская М. Ц. Крашение древесины в производстве мебели. М., 1973. С. 31.
Поступило в редакцию 13 июня 2002 г.
