專利名稱：一種改善超高溫?zé)崽幚砟静男阅艿姆椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬木材改性領(lǐng)域，具體是一種改善超高溫?zé)崽幚砟静男阅艿姆椒ā?br> 背景技術(shù)：
木材以其獨特的色、紋、質(zhì)、香等特性受到人們的喜愛，在日常生活和生產(chǎn)建設(shè)中 得到廣泛的應(yīng)用。但是，木材作為一種生物質(zhì)材料，容易被各種生物敗壞因子侵害而自然降 解，降低其利用價值。為了延長木材的使用壽命，人們采取各種手段對木材進(jìn)行處理，以增 強木材抵抗腐朽、蟲蛀、長霉、變色等生物敗壞因子的性能。當(dāng)前最常用的處理方法是使用 特定配制的防腐劑，對木材進(jìn)行處理，通過化學(xué)藥劑的作用，阻止腐朽菌、霉菌、蛀蟲、變色 菌等對木材的侵害。 隨著對環(huán)保問題的重視，不使用防腐劑處理，而采用高溫?zé)崽幚矸椒▽δ静倪M(jìn)行 改性的研究逐漸興起，并日益廣泛應(yīng)用。熱處理是以蒸汽、惰性氣體、熱油等作為介質(zhì)，在 20(TC左右的高溫條件下對木材進(jìn)行處理，使木材的化學(xué)組分和物理性能發(fā)生變化，達(dá)到改 善其理化性能的效果。早期的木材熱處理工藝探索始于美國，1930年至1950年間的研究發(fā) 現(xiàn)熱處理可以有效降低木材的吸水性，改進(jìn)木材的干縮濕漲性能，但是因處理后木材機械 強度降低太多而沒有商業(yè)化。近年來，人們對熱處理木材的性能和處理工藝做了深入的研 究，根據(jù)一些研究結(jié)果顯示，熱處理可顯著改善木材的尺寸穩(wěn)定性，與未處理木材相比，平 衡含水率大大降低，尺寸穩(wěn)定性提高，耐腐朽性能明顯改善，木材顏色變深，外觀呈典雅的 深褐色，深受消費者歡迎。 目前，芬蘭、荷蘭、德國、法國等國家已有比較成熟的木材熱處理工藝，分別采用水 蒸汽、惰性氣體、油或水蒸氣與惰性氣體的混合氣作為傳熱介質(zhì)和保護(hù)介質(zhì)，各個國家的處 理工藝方法各異，各有特點。在國內(nèi)，自2005年起有少量的高溫?zé)崽幚砟静纳a(chǎn)，并有相關(guān) 的技術(shù)發(fā)明問世。2006年，顧煉百等人(CN 1868704A)公開了發(fā)明"木材炭化處理方法"。 同年，李賢軍、劉永前(CN 100500401C)公開了發(fā)明"木材的高溫水熱處理方法"。之后，方 遠(yuǎn)進(jìn)(CN101007412A)，鮑濱福等人(CN 101069972A)，周永東等人(CN101224593A)分別發(fā) 明了不同的木材熱處理方法。 但是木材熱處理后也有其自身的缺點，最顯著的問題是木材力學(xué)強度的降低。人 們采用多種不同的工藝對各種木材進(jìn)行熱處理，處理后的研究結(jié)果顯示，木材的力學(xué)性能 損失在20% 50%，處理溫度越高、時間越長，力學(xué)性能的降低就越大，劇烈的處理條件甚 至使木材失去利用價值。但是，如果溫度低、時間短，則不足以達(dá)到木材改性的效果。同時， 研究結(jié)果顯示，熱處理對提高木材的防蟲、防霉性能沒有改善，熱處理后木材依然會被白 蟻、霉菌等嚴(yán)重侵害。 當(dāng)前的研究集中在對熱處理工藝進(jìn)行改進(jìn)，以取得較好的尺寸穩(wěn)定性、耐久性，同 時盡量減少強度的損失。2007年，劉磊等人(CN101468479A)發(fā)明了一種熱處理木材方法， 其特點是在熱處理后期，將處理罐抽真空，通入硼酸三甲酯等，在80 12(TC條件下處理 40 70min，然后再通入水蒸氣。據(jù)報道，使用這種熱處理方法可提高木材的耐腐、防蟲性
3能，并降低熱處理造成的強度損失。但是此方法的處理工藝較復(fù)雜，所使用的藥劑和工藝成 本較高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種改善超高溫?zé)崽幚砟静男阅艿?方法，利用硼化物對木材熱處理前進(jìn)行前處理，從而避免或降低木材在高溫?zé)崽幚碇械膹?度損失，提高熱處理木材的應(yīng)用價值。 本發(fā)明采用前處理的方法，在熱處理前使用安全環(huán)保的防腐、防蟲劑——硼化物 對木材進(jìn)行處理。將硼化物配制成水溶液，易于處理、成本低廉，藥劑載藥量易于控制。硼 化物在熱處理時可對木材起到保護(hù)的作用，減緩半纖維素等的降解，從而降低熱處理造成 的強度損失，并且硼化物的加入亦可彌補熱處理木材不耐蟲蛀的缺陷，拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案 —種改善超高溫?zé)崽幚砟静男阅艿姆椒?，是取硼化物配制成水溶液，然后用硼?物水溶液對木材進(jìn)行浸注處理，使硼化物在木材中的載藥量為2. 8 12kg/m3并均勻分布， 將木材氣干后再進(jìn)行干燥和熱處理，即可實現(xiàn)改善超高溫?zé)崽幚砟静男阅?；所述用硼化?水溶液對木材進(jìn)行浸注處理的方式采用真空加壓法，即將木材置于處理罐中，抽真空至真 空度-0. 06 0. 09MPa，保持10 30min ;然后將硼化物水溶液導(dǎo)入罐中，待硼化物水溶液 注滿后，加壓至0. 8 3. OMPa，保持0. 4 3h后卸壓，并將硼化物水溶液全部排出；再次抽 真空至真空度-0. 02 0. 09MPa，保持10 60min后卸壓，排出殘余硼化物水溶液，取出木 材即可。 所述用硼化物水溶液對木材進(jìn)行浸注處理的方式采用冷熱槽法，即取可加熱的兩 個水槽，注入硼化物水溶液，加熱熱槽使硼化物水溶液溫度升高至60 90°C ，冷槽溫度控 制在5 4(TC間，將待處理木材置于熱槽中，蒸煮1 3h，然后取出，迅速轉(zhuǎn)移至冷槽浸泡 2 3h，然后取出木材即可。 所述硼化物是是硼砂、八硼酸鈉、氟硼酸鈉中的一種，或其與硼酸、五硼酸銨等的 混劑。 本發(fā)明工藝簡單，成本低，利用硼化物對木材熱處理前進(jìn)行前處理，可對木材起到 保護(hù)的作用，減緩半纖維素等的降解，避免或降低木材在高溫?zé)崽幚碇械膹姸葥p失，提高熱 處理木材的應(yīng)用價值。
具體實施例方式
為了更好地闡述本發(fā)明的技術(shù)特點，下面通過具體的實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說 明。 實施例一 選取30年生橡膠木(Hevea brasiliensis)邊材，加工成 640mmX60mmX30mm(LXRXT)的試件，氣干后采取真空加壓法進(jìn)行浸注處理，藥劑 為硼砂溶液，濃度2. 8 % 。浸注處理工藝為，前真空-O. 08MPa， 20min ;加壓1. 2MPa， 40min ;后真空-O. 08MPa，10min。處理后氣干一周。取同 一 株樹邊材，加工成 640mmX 60mmX 30mm (LX RX T)的試件作為對照。
將經(jīng)過前處理的試件和對照組試件置于相同工藝條件下進(jìn)行熱處理。在本實施例 中，使用水蒸氣做為傳熱介質(zhì)和保護(hù)氣。熱處理溫度19(TC，處理時間4h。熱處理后進(jìn)行調(diào) 濕，并使不同試件間含水率保持一致。 將熱處理后的木材加工成300mmX20mmX20mm(LXRXT)的標(biāo)準(zhǔn)徑弦向試件，參 照國家標(biāo)準(zhǔn)GB1936. 1-91木材抗彎強度試驗方法和國家標(biāo)準(zhǔn)GB1936. 2_91木材抗彎彈性模 量測定方法，測試其力學(xué)性能。實驗結(jié)果顯示，未經(jīng)任何處理的橡膠木素材抗彎彈性模量為 8455. 79MPa，抗彎強度為78. 95MPa。未經(jīng)硼化物進(jìn)行前處理的試件熱處理后的抗彎彈性模 量為8152. 79MPa，抗彎強度為53. 59MPa。經(jīng)硼化物進(jìn)行前處理的試件熱處理后的抗彎彈性 模量為10181. 36MPa，抗彎強度為69. 26MPa。實驗結(jié)果表明，經(jīng)硼化物進(jìn)行前處理后，熱處 理過程中木材的強度損失明顯減小。 采用硼化物進(jìn)行浸注處理可以有效降低熱處理過程中木材的強度損失。本實施例 以橡膠木為例，但不限于橡膠木，本技術(shù)發(fā)明在樺木、樟子松等多種木材上均可應(yīng)用。
權(quán)利要求
一種改善超高溫?zé)崽幚砟静男阅艿姆椒?，其特征是取硼化物配制成水溶液，然后用硼化物水溶液對木材進(jìn)行浸注處理，使硼化物在木材中的載藥量為2.8～12kg/m3，將木材氣干后再進(jìn)行干燥和熱處理，即可實現(xiàn)改善超高溫?zé)崽幚砟静男阅?；所述用硼化物水溶液對木材進(jìn)行浸注處理的方式采用真空加壓法，即將待木材置于處理罐中，抽真空至真空度-0.06～0.09MPa，保持10～30min，然后將硼化物水溶液導(dǎo)入罐中，待硼化物水溶液注滿后，加壓至0.8～3.0MPa，保持0.4～3h后卸壓，并將硼化物水溶液全部排出，再次抽真空至真空度-0.02～0.09MPa，保持10～60min后卸壓，排出殘余硼化物水溶液，取出木材即可。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善超高溫?zé)崽幚砟静男阅艿姆椒?，其特征在于所述用?化物水溶液對木材進(jìn)行浸注處理的方式采用冷熱槽法，即取可加熱的兩個水槽，注入硼化 物水溶液，加熱熱槽使硼化物水溶液溫度升高至60 9(TC，冷槽溫度控制在5 4(TC間， 將待處理木材置于熱槽中，蒸煮1 3h，然后取出，迅速轉(zhuǎn)移至冷槽浸泡2 3h，然后取出 木材即可。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的改善超高溫?zé)崽幚砟静男阅艿姆椒?，其特征在于所述硼?物是硼砂、八硼酸鈉、氟硼酸鈉中的一種，或其與硼酸、五硼酸銨的混劑。
全文摘要
本發(fā)明屬木材改性領(lǐng)域，具體是一種改善超高溫?zé)崽幚砟静男阅艿姆椒?，是取硼化物配制成水溶液，然后用硼化物水溶液對木材進(jìn)行浸注處理，使硼化物在木材中的載藥量為2.8～12kg/m3，將木材氣干后再進(jìn)行干燥和熱處理，即可實現(xiàn)改善超高溫?zé)崽幚砟静男阅?。本發(fā)明工藝簡單，成本低，利用硼化物對木材熱處理前進(jìn)行前處理，可對木材起到保護(hù)的作用，減緩半纖維素等的降解，避免或降低木材在高溫?zé)崽幚碇械膹姸葥p失，亦可彌補熱處理木材不耐蟲蛀的缺陷，提高熱處理木材的應(yīng)用價值。
文檔編號B27K3/12GK101774195SQ20091021515
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月23日
發(fā)明者安鋒, 李家寧, 李曉文, 李民, 林位夫, 秦韶山, 羅微, 謝貴水, 黃華孫 申請人:中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所