[发明专利]用于木材和其它底物的无机盐着色剂

说明书

                    发明背景

本发明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，本发明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Minwax^TM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。

                    发明概述