CN105235031A

CN105235031A - 一种松木木材脱油固脂组合物及其应用

Info

Publication number: CN105235031A
Application number: CN201510530774.XA
Authority: CN
Inventors: 高中海; 吴子良; 王文涛; 左艳仙; 唐成
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-08-26
Filing date: 2015-08-26
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2035-08-26
Also published as: CN105235031B

Abstract

本发明公开了一种松木木材脱油固脂组合物及其应用方法，该组合物主要由饱和氢氧化钙水溶液、催化剂、渗透剂和净洗剂配制而成，其制备工艺是：1)将饱和氢氧化钙水溶液与醋酸或醋酸钙搅拌均匀，饱和氢氧化钙水溶液与醋酸、醋酸钙按重量份配比为：饱和氢氧化钙水溶液1000份︰醋酸0.75～1.1份或醋酸钙1～1.5份；2)澄清后取清液加入渗透剂及净洗剂搅拌均匀，清液与渗透剂、净洗剂按重量份配比为：清液1000份︰渗透剂0.3～0.5份︰净洗剂0.3～0.5份。应用时将组合物溶液浸注入松木木材，然后进行真空-微波干燥。使用本发明组合物对松木进行脱油固脂处理，脱除松节油＞90％，而树脂(松香)被脱去≤13％，物理力学性能的降低＜10％，满足松木制品加工的要求。

Description

一种松木木材脱油固脂组合物及其应用

技术领域

本发明属木材加工技术领域，具体是一种松木木材脱油固脂组合物及其制备方法和应用。

背景技术

松木中含有松脂，脱脂处理可防止或减轻木材使用过程中的变形、溢脂现象，提高油漆性能和粘合性能。松脂由松香和松节油组成，可以采用碱性溶液高温皂化法、溶剂浸取法、高温干燥法等方法脱脂。这些脱脂方法大都存在某些缺点，在去除松木中的松节油的同时，松香也被抽提出来，使得木材的密度、硬度和强度有所下降。另外耗时长、能耗高，环境污染、脱脂不彻底。

在松木木材改性技术领域，过去普遍认为，要改善松木的溢脂和变形性问题，就得脱脂，把松脂从松木中脱除出来，越干净越好。松脂的流动性是松节油的存在而引起的，因此只要将松节油从松木中去除，就可以获得理想的处理效果，没必要追求很高的脱脂率(即将松香、松节油一起脱除干净)。其实，木材中保留松香还起到保持木材密度、硬度和强度的作用。

微波辐射对许多有机化学反应有显著的加速作用，一些反应的反应速率能提高数百倍乃至上千倍，大大缩短了化学反应时间。有关在微波作用下松香与氢氧化钙的皂化反应未见文献报道。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种脱油固脂效果好的松木木材脱油固脂组合物及其制备方法和应用。

本发明以如下技术方案解决上述技术问题：

本发明一种松木木材脱油固脂组合物，它主要由饱和氢氧化钙水溶液、催化剂、渗透剂和净洗剂配制而成，其制备工艺如下：

1)将饱和氢氧化钙水溶液与醋酸或醋酸钙搅拌均匀，饱和氢氧化钙水溶液与醋酸、醋酸钙按重量份配比为：饱和氢氧化钙水溶液1000份︰醋酸0.75～1.1份或醋酸钙1～1.5份；

2)澄清后取清液加入渗透剂及净洗剂搅拌均匀，清液与渗透剂、净洗剂按重量份配比为：清液1000份︰渗透剂0.3～0.5份︰净洗剂0.3～0.5份。

所述饱和氢氧化钙水溶液的制备是：将氧化钙或/和氢氧化钙加入水中，搅拌溶解成氢氧化钙饱和溶液。

将本发明松木木材脱油固脂组合物应用于松木木材脱油固脂的方法是：

将组合物溶液浸注入松木木材中，自然晾干或室干表面，或进行预干至木材含水率为40～70％，然后采用微波-真空干燥法将木材干燥至平衡含水率。

所述将组合物溶液浸注入松木木材的方法为常压法或满细胞浸注法。

本发明将组合物溶液浸注入松木木材中，可采用常压法或满细胞法浸注。常压浸注需要较长的时间周期，根据木材厚度和含水率不同，需浸泡长达数天甚至数十天，可用于浸注厚度较小(一般＜2.5cm)、含水率较低(一般＜30％)的板材；对厚度较大、含水率较低(一般＜30％)的板材采用满细胞法浸注为宜。满细胞法大大地缩短了浸注时间，一般耗时数十分钟到数小时即可；对于湿材或渗透性差的树种的木材，采用“气蒸-真空”过程结合满细胞法浸注，可获得较短的浸注周期和满意的浸注效果。

松香成分的90％为各种树脂酸及脂肪酸，树脂酸分子中的羧基-COOH连接在C4位的叔碳原子上，位阻高，化学反应惰性大。松香可与氢氧化钙反应生成松香钙皂(树脂酸钙)，但反应速度慢，要求反应温度也较高。因此本发明的组合物中采用催化剂醋酸钙，以及应用中采用微波的双重作用来降低反应活化能，使木材中的松香与组合物溶液中的氢氧化钙，可以在干燥过程中顺利地完成皂化反应，形成较稳定的松香钙沉淀，沉积在树脂道内，增强了木材的尺寸稳定性，且使木材的密度、硬度和强度基本上不降低。

松香形成松香钙之后，与松香相比，松香钙的熔点有较大的提高，与松节油的相容程度则大幅度降低，因此遇热溢脂现象得到有效的抑制。而松香钙与松节油的相容程度的降低，即松香钙与松节油之间的缔合力减弱，使得松节油的饱和蒸汽压增大，利于松节油的扩散和挥发，为木材在较低温度下真空脱油创造了更有利的条件。

本发明通过利用催化剂和微波双重作用，使松香与氢氧化钙反应形成松香钙，达到有效的固脂目的；在形成松香钙的同时，松节油在真空-微波干燥中得到较彻底的清除。使用本发明组合物对松木进行脱油固脂处理，脱除松节油＞90％，而树脂(松香)被脱去≤13％，物理力学性能降低＜10％，完全能够满足松木制品加工的要求。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述。下述实例中渗透剂JFC为烷基酚聚氧乙烯醚，净洗剂209为N-甲基N-油酰基牛磺酸钠，净洗剂LS为对甲氧基脂肪酰胺基苯磺酸钠。

实施例1

A配制组合物溶液：将150kg氢氧化钙(熟石灰)粉加入15T水中，用循环泵循环搅拌30min，2小时后加入醋酸钙22.5kg，再用循环泵循环搅拌20min，澄清12小时后泵出清液10T，加入3kg渗透剂JFC和5kg净洗剂LS，用循环泵循环10min搅拌均匀备用。

B松木木材脱油固脂：将含水率18.1％、厚度4.2cm、长度210cm的俄勒冈松锯材10.50m³，放入装载量为12m³的真空-压力罐，采用满细胞法浸注组合物溶液：前真空压力为-0.092MPa，前真空时间为45min；浸注加压压力1.2MPa，加压时间为90min；后真空时间为8min。浸注完毕，组合物溶液排放回原槽重复利用；板材出罐后逐层水平堆码，相邻两层互成90°叠放，每层相邻两块板间距10cm左右。板材自然晾干2天后(测得含水率70.6％)，放入装载量为12m³的间歇辐射式微波-真空干燥罐，选控制仪干燥基准档位为“密度＝0.5～0.75”档(指木材密度，下同)，干燥82hr至含水率读数为13.0％。

实施例2

A配制组合物溶液：将55kg氧化钙(生石灰)块加入6T水中，1hr后用循环泵循环搅拌10min，2小时后加入6kg冰醋酸，再用循环泵循环搅拌10min，澄清12小时后泵出清液5T于另一池中，加入2kg渗透剂JFC、0.75kg净洗剂209和0.75kg净洗剂LS，用循环泵循环10min搅拌均匀备用。

B松木木材脱油固脂：处理材为马尾松生锯材7.95m³，厚度5.5cm、长度210cm，含水率87.6％。

①气蒸-真空处理：设备为装载量12m³带气蒸装置的真空-压力罐。木材先在罐外叠放于设备配套的装载车上，每层板材之间等距横放4条5mm厚的隔条隔开。木材入罐后关闭罐门并设置好其它阀门，进行交替气蒸-真空处理过程，重复3次；气蒸过程的温度为105～110℃，真空过程的真空度为-0.085MPa；气蒸时间(ST)、真空时间(VT)为：ST_第1次＝30min、VT_第1次＝15min，ST_第2次＝20min、VT_第2次＝15min，ST_第3次＝15min、VT_第3次＝30min。

②浸注组合物溶液：采用满细胞法浸注组合物溶液。上述第①步的第3次真空作为前真空，浸注加压压力1.5MPa，加压时间为120min；后真空时间为8min。浸注完毕，组合物溶液排放回原槽重复利用。

③预干：浸注组合物的板材出罐后室干至含水率40～50％，采用高温硬干燥基准，预热阶段4小时、干湿球温度均为100℃，干燥阶段6小时、干湿球温度分别为118℃和92℃。预干后木材含水率50.4％。

④微波-真空干燥：预干后的木材放入装载量为12m³的间歇辐射式微波-真空干燥罐，选控制仪干燥基准档位为“密度＝0.5～0.75”档，干燥47hr至含水率读数为12.0％。实施例3

A配制组合物溶液：同实施例2。

B松木木材脱油固脂：将含水率28.3％、厚度2.3cm、长度210cm的樟子松锯材8.23m³，逐层叠放在长×宽×高为4.5×2×1.5m的水池中，每层之间等距横放4条2mm厚的隔条隔开板材，最上一层面上放置数块长1.9m的混凝土重块防浮，泵入组合物溶液至液面没过板材10cm左右，浸泡16天后板材出池，逐层水平堆码，相邻两层互成90°叠放，每层相邻两块板间距10cm左右。自然晾干2天后(测得含水率65.8％)，板材放入装载量为12m³的间歇辐射式微波-真空干燥罐，选控制仪干燥基准档位为：“密度＜0.5”档，干燥71hr至含水率读数为10.0％。

实施例4

A配制组合物溶液：将200g氧化钙加入25kg水中，搅拌20min后加入18.8g冰醋酸再搅拌10min，澄清后取20kg清液加入10g渗透剂JFC及10g净洗剂209，搅拌均匀备用。

B松木木材脱油固脂：将平均含水率24.2％、长(顺纹)40cm、宽15cm、厚6cm的马尾松锯材6块(长度方向两头用环氧树脂固化封端)，放入实验室用小型真空-压力罐，采用满细胞法浸注组合物溶液：前真空压力为-0.095MPa，前真空时间为45min；浸注加压压力1.5MPa，加压时间为90min；后真空时间为8min。浸注完毕后板材于室内竖立放置1hr晾干表面，使用实验室小型间歇辐射式微波-真空干燥设备(内腔400×400×518mm，真空度为-0.09MPa，辐射功率选800W)进行干燥。微波-真空干燥时间共300min，辐射间歇为前60min每辐射20s间歇2min、之后每辐射30s间歇2min。干燥完毕木材平均含水率为13.4％。

上述实施例1～3得到的处理材，以及马尾松素材(未脱油固脂处理的板材，放入60℃的烘箱中干燥至平均含水率为12％左右)，抽样截取长(顺纹)40cm、宽15cm木板6块，与实施例4的样品一起，用压刨刨去上下面及两长侧面各2mm，然后进行含脂和含油量、物理力学性能及抗溢脂检测。抗弯强度和表面硬度为试样调整至含水率12％测定，或测定结果换算为含水率12％的数据。结果如下：

上述之抗弯率是指处理后木材的抗弯强度与处理前的抗弯强度的比值；持硬度率是指处理后的木材的表面硬度与处理前的表面硬度的比植；抗溢脂率：将无节眼的木板样品在70℃的恒温干燥箱中放置7天，取出观察板面判定溢脂情况。无树脂溢出，抗溢脂率为100％。有少量(＜6处)小溢脂点，抗溢脂率为80％。有≥6处小溢脂点但无片状溢脂，抗溢脂率为60％。有≥6处小溢脂点及总面积≤1cm²的片状溢脂，抗溢脂率为40％；有总面积＞1cm²～≤3cm²的片状溢脂，抗溢脂率为20％。有总面积＞3cm²的片状溢脂，抗溢脂率为0％；综合性能是脱油率、抗弯率、持硬率和抗溢脂率的平均值。

Claims

1.一种松木木材脱油固脂组合物，其特征在于，它主要由饱和氢氧化钙水溶液、催化剂、渗透剂和净洗剂配制而成，其制备工艺如下：

1)将饱和氢氧化钙水溶液与催化剂醋酸或醋酸钙搅拌均匀，饱和氢氧化钙水溶液与醋酸、醋酸钙按重量份配比为：饱和氢氧化钙水溶液1000份︰醋酸0.75～1.1份或醋酸钙1～1.5份；

2.根据权利要求1所述松木木材脱油固脂组合物，其特征在于，所述饱和氢氧化钙水溶液的制备是：将氧化钙或/和氢氧化钙加入水中，搅拌溶解成氢氧化钙饱和溶液。

3.根据权利要求1或2所述松木木材脱油固脂组合物的应用，其特征在于，将组合物应用于松木木材脱油固脂的方法是：将组合物溶液浸注入松木木材中，自然晾干或室干表面，或进行预干至木材含水率为40～70％，然后采用微波-真空干燥法将木材干燥至平衡含水率。

4.根据权利要求3所述松木木材脱油固脂组合物的应用，其特征在于，所述将组合物溶液浸注入松木木材的方法为常压法或满细胞浸注法。