CN112192689B - 一种木材防腐防蛀处理工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种木材防腐防蛀处理工艺，通过使用固液相变蓄能材料液态下的流动性能和从液态到固态相变过程中释放的大量热量对木材从内到外的均匀加热排尽水分与空气、扩大木材内部的孔隙，提高后续木材防腐防蛀处理工艺的效率和效果。本发明的木材防腐防蛀处理工艺不仅节能、降低时间成本，还能够提升后续木材防腐、防蛀处理的效率和深度。

Description

一种木材防腐防蛀处理工艺
技术领域
本发明涉及木材加工领域，具体涉及一种木材防腐防蛀处理工艺，不仅节能、降低时间成本，还能够提升后续木材防腐、防蛀处理的效率和深度。
背景技术
木材是一种天然有机材料，具有明显的生物特性，易被菌、虫、海生钻孔虫等生物侵袭。在使用前，根据不同的应用环境，选用合适的防腐剂，进行恰当的防腐方法处理，则可以有效地延缓木材腐朽。随着人们生活水平的提高，对木材的需求量也日益增加。
对木材进行防腐处理，延长木制品的使用年限，是节约木材、保护森林资源的重要途径之一。我国如今经防腐处理后使用的木材很少，且大多使用的是对人类和环境危害大的传统的防腐方法。
木材的虫蛀也是是造成木质结构破坏的重要原因，目前危害木结构的虫害种类甚多，其中各类蚂蚁造成的危害最为普遍，而且严重，并且降低了木材的防腐性能。在木质工艺品加工中需要采用必要的手段对木材进行防虫蛀处理。现有的防蛀处理剂并不能够长效持久防蛀，且不具有屏蔽作用。
现有的木材防腐防蛀处理工艺，都需要长时间高温去除其中的水分或长时间减压、增压去除木材内部多余的空气，较为费时费能，效率低下，所达到的防腐防蛀效果一般。
发明内容
本发明旨在提供一种木材防腐防蛀处理工艺，不仅节能、降低时间成本，还能够提升后续木材防腐、防蛀处理的效率和深度，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种木材防腐防蛀处理工艺，该工艺的操作步骤如下：
S1：对木材进行预干燥处理，使木材含水量为50％左右；
S2：将木材和固态的固液相变蓄能材料放入压力容器，升温至固液相变蓄能材料的熔化温度之上，在木材完全浸入液态的固液相变蓄能材料之后，加压保持30min-120min，在加压条件下停止加热等待固液相变蓄能材料完全凝固；
S3：在减压或真空状态下再次加热，升温至固液相变蓄能材料的熔化温度之上，将液态的固液相变蓄能材料抽出压力容器，木材在减压或真空状态保持30min-120min，得到处理后的木材A；
S4：木材A采用压力法进行进一步防腐防蛀处理。
所述的固液相变蓄能材料为石蜡，石蜡的通式表示为CnH2n+2，碳链长度n的范围为26-40。
进一步地，所述石蜡的碳链长度n的范围为30-40。
S2所述的固液相变蓄能材料的熔化温度为70-90℃。
进一步地，S2所述的固液相变蓄能材料的熔化温度为80-90℃。
S4所述的压力法进行防腐防蛀处理，可以为满细胞法、空细胞法。
所述的满细胞法操作步骤为：①将木材A放入压力容器，抽真空30min-60min；②在真空条件下注入防腐防蛀剂，使其完全浸没木材A；③当防腐防蛀剂充满压力容器后解除真空，升压至1-1.4MPa，保持此压力到防腐防蛀剂吸收量达到要求后，解除加压状态；④排空压力容器中的防腐防蛀剂后，抽真空去除多余防腐防蛀剂。
所述的空细胞法操作步骤为：①将木材A放入压力容器，充入压缩空气至压力0.15-0.4MPa；②在压力条件下注入防腐防蛀剂，使其完全浸没木材A；③当防腐防蛀剂充满压力容器后升压至1-1.4MPa，保持此压力到防腐防蛀剂吸收量达到要求后，解除加压状态；④排空压力容器中的防腐防蛀剂后，抽真空去除多余防腐防蛀剂。
防腐防蛀剂可以为氨溶烷基胺铜(ACQ)、二甲基二硫代氨基甲酸铜(CDDC)、水溶性的铜唑(CBA-A)或百菌清(CTL)。
本发明具有如下有益效果：
与现有技术相比，本发明的有益效果体现在高效防腐防蛀、节能省时方面：
1、本发明的S1对木材进行预干燥处理，只需要干燥至木材含水量50％，相对于大部分现有的木材处理技术需要将木材干燥至含水量20-30％，更加节省时间和能源，也防止木材在长时间高温干燥的条件下发生损耗、变形、变性等的可能。
2、本发明的S2中固液相变蓄能材料在加热过程中吸热熔化成液态进入木材的各个孔隙，在加压的条件下能够更充分地填充木材内部，后续停止加热使固液相变蓄能材料冷却。此法的有益效果在于：①充满木材内部的固液相变蓄能材料在冷却凝固的时候能够从内到外、均匀地散发大量热量，从内部发热更好的带走木材中残留的水分和空气，这是同等温度条件下单纯烘干、风干木材所不能做到的；②固液相变蓄能材料在浸入木材内部的时候打通了更多的连接外部的孔隙，一方面能够促进固液相变蓄能材料冷却凝固时散发热量所带走的水分和空气，另一方面木材打通了连接外部的孔隙有利于后续步骤防腐防蛀剂的渗透、浸入木材内部，提高防腐防蛀的效率和效果；③所需加热温度只要达到固液相变蓄能材料的熔化温度即可，以碳链长度26-40的石蜡为例，只要70-90℃，更加节能，且木材不易变形，不容易损坏木头内部的纤维结构；④在固液相变蓄能材料凝固后仍然维持加压状态，能够增加气体压力和含量，使后续步骤减压时更容易从木材内部挤出液体。
3、本发明的S3中在减压或真空状态下再次加热，再次熔化为液体的固液相变蓄能材料可以利用其流动性从木材之中抽出。此步骤的有益效果在：一方面，液态的固液相变蓄能材料可以更彻底地从木材之中抽出；另一方面液态的固液相变蓄能材料在流出木材的过程中能够再次撑大木材中连接外部的孔隙，有利于清除干净木材中残留的固液相变蓄能材料，也有利于后续步骤防腐防蛀剂的渗透、浸入木材内部，提高防腐防蛀的效率和效果。
4、本发明的S1-S3适用于接下来采用压力法进行防腐防蛀工艺处理，例如最常见的满细胞法、空细胞法。不论是满细胞法还是空细胞法，经过固液相变蓄能材料扩张和清理的连接外部的木材内部孔隙，使防腐防蛀剂材料进入木材内部的阻力变小，在加压环境下更容易深入和均匀分布在木材内部，提升防腐防蛀效果。原理相同的，本发明的S1-S3同样适用于压力法防腐防蛀的低压法-双真空法。
此外，常压防腐防蛀的后处理方式，例如喷雾法、涂刷法、喷淋法、浸渍法，也都适用。原因是本发明的S1-S3经过固液相变蓄能材料扩张和清理的连接外部的木材内部孔隙，即使在常压下也有利于防腐防蛀剂在木材中的进入深度和均匀分布，能够吸收更多的防腐防蛀剂，提升防腐防蛀效果。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
不同实施例使用的固液相变蓄能材料、熔解温度、防腐防蛀方法及防腐防蛀剂如表1。
表1不同实施例使用的固液相变蓄能材料、熔解温度、防腐防蛀方法及防腐防蛀剂
Figure GDA0003136757330000051
实施例1：
S1：对木材进行预干燥处理，使木材含水量为50％左右；
S2：将木材和固态的石蜡(碳链长度为26，C26H54)放入压力容器，升温至70℃，在木材完全浸入液态的石蜡之后，加压保持30min，在加压至1.0MPA条件下停止加热等待石蜡完全凝固；
S3：在减压或真空状态下再次加热，升温至石蜡的熔化温度之上，将液态的石蜡抽出压力容器，木材在减压或真空状态保持30min，得到处理后的木材A；
S4：①将木材A放入压力容器，抽真空30min；②在真空条件下注入防腐防蛀剂氨溶烷基胺铜(ACQ-A)，使其完全浸没木材A；③当氨溶烷基胺铜(ACQ-A)充满压力容器后解除真空，升压至1.0MPa，保持此压力到氨溶烷基胺铜(ACQ-A)吸收量达到要求后，解除加压状态；④排空压力容器中的氨溶烷基胺铜(ACQ-A)后，抽真空去除多余氨溶烷基胺铜(ACQ-A)，得到防腐防蛀工艺处理的木材。
实施例2：
S1：对木材进行预干燥处理，使木材含水量为50％左右；
S2：将木材和固态的石蜡(碳链长度为30，C30H62)放入压力容器，升温至75℃，在木材完全浸入液态的石蜡之后，加压保持60min，在加压至1.2MPA条件下停止加热等待石蜡完全凝固；
S3：在减压或真空状态下再次加热，升温至石蜡的熔化温度之上，将液态的石蜡抽出压力容器，木材在减压或真空状态保持60min，得到处理后的木材A；
S4：①将木材A放入压力容器，充入压缩空气至压力0.15MPa；②在压力条件下注入防腐防蛀剂二甲基二硫代氨基甲酸铜，使其完全浸没木材A；③当二甲基二硫代氨基甲酸铜充满压力容器后升压至1.2MPa，保持此压力到二甲基二硫代氨基甲酸铜吸收量达到要求后，解除加压状态；④排空压力容器中的二甲基二硫代氨基甲酸铜后，抽真空去除多余二甲基二硫代氨基甲酸铜，得到防腐防蛀工艺处理的木材。
实施例3：
S1：对木材进行预干燥处理，使木材含水量为50％左右；
S2：将木材和固态的石蜡(碳链长度为36，C36H74)放入压力容器，升温至80℃，在木材完全浸入液态的石蜡之后，加压保持120min，在加压至1.4MPA条件下停止加热等待石蜡完全凝固；
S3：在减压或真空状态下再次加热，升温至石蜡的熔化温度之上，将液态的石蜡抽出压力容器，木材在减压或真空状态保持120min，得到处理后的木材A；
S4：①将木材A放入压力容器，抽真空120min；②在真空条件下注入防腐防蛀剂铜唑(CBA-A)，使其完全浸没木材A；③当铜唑(CBA-A)充满压力容器后解除真空，升压至1.4MPa，保持此压力到铜唑(CBA-A)吸收量达到要求后，解除加压状态；④排空压力容器中的铜唑(CBA-A)后，抽真空去除多余铜唑(CBA-A)，得到防腐防蛀工艺处理的木材。
实施例4：
S1：对木材进行预干燥处理，使木材含水量为50％左右；
S2：将木材和固态的石蜡(碳链长度为40，C40H82)放入压力容器，升温至90℃，在木材完全浸入液态的石蜡之后，加压保持90min，在加压至1.5MPA条件下停止加热等待石蜡完全凝固；
S3：在减压或真空状态下再次加热，升温至石蜡的熔化温度之上，将液态的石蜡抽出压力容器，木材在减压或真空状态保持90min，得到处理后的木材A；
S4：①将木材A放入压力容器，充入压缩空气至压力0.40MPa；②在压力条件下注入防腐防蛀剂氨溶烷基胺铜(ACQ-D)，使其完全浸没木材A；③当氨溶烷基胺铜(ACQ-D)充满压力容器后升压至1.5MPa，保持此压力到氨溶烷基胺铜(ACQ-D)吸收量达到要求后，解除加压状态；④排空压力容器中的氨溶烷基胺铜(ACQ-D)后，抽真空去除多余氨溶烷基胺铜(ACQ-D)，得到防腐防蛀工艺处理的木材。
对照例1：
S1：对木材进行预干燥处理，使木材含水量为50％左右；
S2：①将木材放入压力容器，抽真空60min；②在真空条件下注入防腐防蛀剂氨溶烷基胺铜(ACQ-D)，使其完全浸没木材；③当氨溶烷基胺铜(ACQ-D)充满压力容器后解除真空，升压至1.0MPa，保持此压力到氨溶烷基胺铜(ACQ-D)吸收量达到要求后，解除加压状态；④排空压力容器中的氨溶烷基胺铜(ACQ-D)后，抽真空去除多余氨溶烷基胺铜(ACQ-D)，得到防腐防蛀工艺处理的木材。
对照例2：
S1：对木材进行预干燥处理，使木材含水量为50％左右；
S2：①将木材A放入压力容器，充入压缩空气至压力0.40MPa；②在压力条件下注入防腐防蛀剂二甲基二硫代氨基甲酸铜，使其完全浸没木材；③当二甲基二硫代氨基甲酸铜充满压力容器后升压至1.4MPa，保持此压力到二甲基二硫代氨基甲酸铜吸收量达到要求后，解除加压状态；④排空压力容器中的二甲基二硫代氨基甲酸铜后，抽真空去除多余二甲基二硫代氨基甲酸铜，得到防腐防蛀工艺处理的木材。
性能测试方面：
1、按照对照例1-2和实施例1-4的工艺方法处理好的木材每个实施例或对照例组各5块相同规格试样，按照标准《GB/T 22102-2008防腐木材》要求进行防腐剂边材透入率和总活性成分保持量检测，得出结果如表2所示。
2、按照对照例1-2和实施例1-4的工艺方法处理好的木材每个实施例或对照例组各5块相同规格试样，按照标准《GB/T 12860-2000木材防腐剂对白蚁毒效实验室试验方法》要求进行防蛀性测试，得出结果如表2所示。
3、按照对照例1-2和实施例1-4的工艺方法处理好的木材每个实施例或对照例组各5块相同规格试样，按照标准《GB/T 18261防霉剂对木材霉菌及变色菌防治效力的试验》要求进行防霉菌(可可球二孢)性能测试，得出结果如表2所示。
表2对照例1-2和实施例1-4防腐防蛀性能的检测结果
Figure GDA0003136757330000091
(感染值级别0：试样表面无菌丝、霉点；感染值级别1：试样表面感染面积＜1/4；感染值级别2：试样表面感染面积1/4-1/2；感染值级别3：试样表面感染面积1/2-3/4；感染值级别4：试样表面感染面积＞3/4)
由表2中的对照例1-2和实施例1-4的工艺方法处理好的木材的防腐防蛀检测结果可以看出，一方面，本发明所述工艺所制备的防腐防蛀木材相对于没有用特殊工艺处理的对照例木材，具有更好的防腐剂边材透入率、总活性成分保持量和防蛀防治效力，上述结果可以应证本发明有益效果的该工艺有利于防腐防蛀剂的渗透、浸入木材内部，提高防腐防蛀的效率和效果，此为本发明优势之一。另一方面，本发明所述的加压浸入防腐防蛀剂达到吸收量要求的时间相较于对照例的时间缩短许多，在节能节耗以及节省时间成本的方面也有较大优势，此为本发明优势之二。
此外，本发明所述工艺制备的木材相较于现有工艺制备的木材，高温烘干的时间较短，没有发生木材在长时间高温干燥的条件下发生损耗、变形、变性的情况，此为本发明优势之三。

Claims (7)

1.一种木材防腐防蛀处理工艺，该工艺的操作步骤如下：
S1：对木材进行预干燥处理，使木材含水量为50%左右；
S2：将木材和固态的固液相变蓄能材料放入压力容器，升温至固液相变蓄能材料的熔化温度之上，在木材完全浸入液态的固液相变蓄能材料之后，加压保持30min-120min，在加压条件下停止加热等待固液相变蓄能材料完全凝固；
S3：在减压或真空状态下再次加热，升温至固液相变蓄能材料的熔化温度之上，将液态的固液相变蓄能材料抽出压力容器，木材在减压状态保持30min-120min，得到处理后的木材A；
S4：木材A采用压力法进行进一步防腐防蛀处理；
所述的固液相变蓄能材料为石蜡，石蜡的通式表示为CnH2n+2，碳链长度n的范围为26-40；
S2所述的固液相变蓄能材料的熔化温度为70-90℃。
2.根据权利要求1所述的木材防腐防蛀处理工艺，其特征在于：所述石蜡的碳链长度n的范围为30-40。
3.根据权利要求2所述的木材防腐防蛀处理工艺，其特征在于：所述的固液相变蓄能材料的熔化温度为80-90℃。
4.根据权利要求1所述的木材防腐防蛀处理工艺，其特征在于：S4所述的压力法进行防腐防蛀处理，可以为满细胞法、空细胞法。
5.根据权利要求4所述的木材防腐防蛀处理工艺，其特征在于：所述满细胞法，其操作步骤为：①将木材A放入压力容器，抽真空30min-60min；②在真空条件下注入防腐防蛀剂，使其完全浸没木材A；③当防腐防蛀剂充满压力容器后解除真空，升压至1-1.4MPa，保持此压力到防腐防蛀剂吸收量达到要求后，解除加压状态；④排空压力容器中的防腐防蛀剂后，抽真空去除多余防腐防蛀剂。
6.根据权利要求4所述的木材防腐防蛀处理工艺，其特征在于：所述空细胞法，其操作步骤为：①将木材A放入压力容器，充入压缩空气至压力0.15-0.4MPa；②在压力条件下注入防腐防蛀剂，使其完全浸没木材A；③当防腐防蛀剂充满压力容器后升压至1-1.4MPa，保持此压力到防腐防蛀剂吸收量达到要求后，解除加压状态；④排空压力容器中的防腐防蛀剂后，抽真空去除多余防腐防蛀剂。
7.根据权利要求5或6所述的木材防腐防蛀处理工艺，其特征在于：防腐防蛀剂可以为氨溶烷基胺铜（ACQ）、二甲基二硫代氨基甲酸铜（CDDC）、水溶性的铜唑（CBA-A）或百菌清（CTL）。
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