CN1890071A - 包括在电磁辐射下原位聚合的木材处理方法 - Google Patents

包括在电磁辐射下原位聚合的木材处理方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1890071A
CN1890071A CNA200480036646XA CN200480036646A CN1890071A CN 1890071 A CN1890071 A CN 1890071A CN A200480036646X A CNA200480036646X A CN A200480036646XA CN 200480036646 A CN200480036646 A CN 200480036646A CN 1890071 A CN1890071 A CN 1890071A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oil
timber
reactant
drying
processing timber
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA200480036646XA
Other languages
English (en)
Inventor
V·吉比亚特
J·塞尔默
J－L·阿拉里
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Henri Selmer et Cie SA
Original Assignee
Henri Selmer et Cie SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Henri Selmer et Cie SA filed Critical Henri Selmer et Cie SA
Publication of CN1890071A publication Critical patent/CN1890071A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
    • B27K3/02—Processes; Apparatus
    • B27K3/15—Impregnating involving polymerisation including use of polymer-containing impregnating agents
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K5/00—Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00
    • B27K5/003—Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00 by using electromagnetic radiation or mechanical waves
    • B27K5/0055—Radio-waves, e.g. microwaves

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Forests & Forestry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及包括在电磁辐射下原位聚合的木材处理方法。本发明的方法包括以下步骤：第一步，用有机单体浸渍木制部件，该有机单体选自(A)干性油和/或(B)至少一种第一反应物和至少一种第二反应物，第一反应物包括至少两个缩水甘油基官能团，第二反应物包括至少两个伯胺或仲胺－NH官能团，第一和第二反应物整体的平均官能度严格地大于2；第二步，将如此浸渍的木材暴露于波长(λ)为1－10－3米的电磁辐射中，总时间为5－40秒，功率为300－1000瓦。本发明还涉及可通过以上方法生产的木材/树脂复合材料部件，以及这种部件用于制造管乐器如单簧管的整体或一部分，用于镶嵌细工，用于细木制作，用于建造建筑物，尤其是框架的用途。

Description

包括在电磁辐射下原位聚合的木材处理方法
技术领域
本发明涉及在电磁辐射下通过单体的浸渍和原位聚合处理木材的方法。
背景技术
工匠们和工业家总是力图得到硬木品种如橡木、乌木、黄杨木和红木，因为它们具有优良的机械性质，尤其是大的耐冲击性、能够支撑巨大的负载、长时间内的低形变、或者甚至是优良的声学性质。目前，这些硬木品种通常生长缓慢，因此难以满足加工木材的工业和工匠的需求。
某些品种甚至已经变得十分稀有，以致据证明必须保护它们和限制它们的砍伐。因此，几个世纪以来用于制造家具、装饰物和乐器的乌木和外来木材目前面临着禁止砍伐和出口的威胁，在不久的将来，市场上将可能不再能购买到它。
因此面临着用其他未保护的品种代替这种珍稀品种的具体问题，更普遍地是提高软的和/或快速生长的多孔木材的机械性质的问题，以能够用它们取代相对更昂贵的生长缓慢的硬品种。
在致力于找到取代制造管乐器中的乌木的解决方案的研究范围内，申请人发现：可通过相对简单的方法，也就是说通过可缩合或者可氧化聚合单体的原位聚合来处理木材品种，尤其是那些具有开口多孔性结构的木材，以相当程度地提高它们的机械和声学性质，并由此极大地扩展应用这些木材的可能性。
由国际申请WO 01/53050已经知道通过乙烯基单体的原位聚合和交联处理木材的方法。该方法包括在二乙烯基交联剂和至少一种油或一种蜡的存在下，由至少三种不同的引发剂引发的单官能乙烯基单体的混合物的自由基聚合，油或蜡起的作用是聚合慢化剂和最终产品的防水剂。但是这种木材处理方法(尤其是当它应用于制造乐器时)具有较大的缺点，即存在有臭味的残留单体，这代表着某种程度的健康危险。在本发明中通过选择不同于自由基聚合的聚合方法，即缩聚或氧化聚合，解决了残留单体的问题。在可缩聚或可通过氧化聚合的单体的混合物中，每种单体基本上能够在不被活化的情况下与全部或相当部分的存在的共聚单体反应，而自由基聚合不是这样，在自由基聚合中，只有当单体与正在生长的聚合链的活性(自由基或离子)中心接触时，单体才能够反应并结合到大分子链中。而这些活性中心相对于单体数目来说并不是很多，并且通常是不稳定的，以致在聚合结束时还未反应的单体的比例仍然很大。相反地，在缩聚或氧化聚合的情况下，单体与一种或多种其它单体反应的可能性非常大，并且还未反应的单体的比例很快变得无关紧要。
发明内容
因此，本发明的目的是通过原位聚合处理木材的方法，该方法包括：
●第一步，用有机单体浸渍木制部件，该有机单体选自
(A)干性油和/或
(B)至少一种第一反应物和至少一种第二反应物，第一反应物包括至少两个缩水甘油基官能团，第二反应物包括至少两个伯胺或仲胺-NH官能团，第一和第二反应物整体的平均官能度严格地大于2，
●第二步，将如此浸渍的木材暴露于波长(λ)为1-10-3米的电磁辐射中，总时间为5秒-40秒，功率为300-1000瓦。
本发明的目的还在于能够根据上述处理方法制造的木材/树脂复合材料部件。该部件优选为适合于制造管乐器的具有中空圆柱体形状的毛坯。
最后，本发明的目的在于这种部件用于制造管乐器如单簧管的整体或一部分，用于镶嵌细工，用于细木制作，用于建造建筑物，尤其是框架的用途。
本发明的方法可应用于具有开口多孔性的木材，即具有相互连通的孔的扩展系统的木材，并且还可应用于不很多孔的木材，如乌木或包括大部分封闭孔或巢室的木材。在下文被称作“具有封闭多孔性的木材”的这后两种类型的木材中，相对较少的开孔之间的连通是更加困难的，浸渍率(即，以初始重量为基准，由浸渍引起的重量增加)将会更低。
更具体地，本发明中“具有开口多孔性的木材”是指：在5℃和常压条件下30天的浸渍时间，能够吸收至少15重量％的1-甲氧基-2-丙醇(参照溶剂)的木材。
类似地，“具有封闭多孔性的木材”是指在相同的条件下吸收小于15重量％的1-甲氧基-2-丙醇。但是这两种类型的木材均具有可进入的孔体积，如果没有该孔体积则不可能浸渍。简单地说，开口多孔性木材的该可进入的孔体积大于封闭多孔性木材的该可进入的孔体积。
作为开口多孔性木材的例子，可提及的是菩提树、云杉、monpani、白杨和非洲崖豆木(wengué)(Milletia laurentii)，也称为“刚果红木”。后者是接近于乌木的相对硬的外来木材，其特征是快速生长，因此是代替乌木的有利的候选物。它的主要缺点在于大的多孔性，本发明对于这一缺点提出了补救方案。
封闭多孔性木材例如选自乌木和红木，优选选自乌木。
本发明处理方法的第一浸渍步骤优选在比大气压更大的压力下进行，尤其是在0.4-1MPa(4-10巴)的压力下。当由于高浓度的单体或由于低浸渍温度而使浸渍液体的粘度高时，这种高压尤其可用于提高浸渍率。
通过将其暴露于电磁辐射中来加热被浸渍的木制部件的第二步骤对于本发明方法来说是十分重要的。这是因为，用电磁辐射尤其是用微波加热可以快速地加热至部件的核心，换句话说是在整个浸渍深度上加热，由此保证了单体尽可能反应完全。
完全聚合所需要的热能当然取决于部件的尺寸。对于干性油(A)的聚合，将要提供的热能大约与部件的体积成正比。但是胺和环氧化物(B)的缩聚是放热反应，它通常足以将木制部件加热至足够的温度和加热足够的时间，以能够使第一和第二反应物之间的缩聚放热反应通过释放的反应热自持。
电磁辐射的波长优选为10-1-10-2米，暴露于电磁辐射的时间为15-30秒。
一些木材对于延长的强力加热和经受损害的风险没有其它木材抵抗性好。因而可有利地将电磁辐射暴露步骤分成几个通常不超过10-15秒的较短持续时间的阶段。这些阶段通常被持续时间为几分钟至几十分钟的没有任何加热的阶段分隔，使得木材至少部分冷却下来。
可在普通的微波炉中进行电磁辐射下的暴露，功率输出至少等于300瓦，优选400-1000瓦。
在本发明方法的第一优先实施方案中，将被处理的木材是开口多孔性木材，单体选自(B)型单体，缩聚后导致形成环氧-胺树脂。这些单体(B)应该在挥发性有机溶剂的溶液中使用，该溶剂一般将在浸渍后除去。这种方法包括：
(a)将开口多孔性木材部件浸没在溶液中，该溶液在挥发性有机溶剂中包含至少一种第一反应物和至少一种第二反应物，第一反应物包括至少两个缩水甘油基官能团，第二反应物包括至少两个伯胺或仲胺-NH官能团，第一和第二反应物整体的平均官能度严格地大于2，浸没的持续时间要足以使得木材的至少60％可进入的孔体积被该溶液填充，并且温度要低至足以防止单体在浸渍步骤(a)的过程中过早地聚合，
(b)取出用有机溶液浸渍的部件，并沥干和/或擦干木制部件，
(c)将如此浸渍的木材暴露于波长(λ)为1-10-3米的电磁辐射中，总时间为5秒-40秒，并且任选地，
(d)干燥该部件，优选在减压下干燥，干燥的持续时间要足以使有机溶剂蒸发。
本发明处理多孔木材的方法的这一优选实施方案相当程度地提高了被处理木材的机械性质。被处理的木材比未经处理的木材具有明显更大的杨氏模量，以及降低的脆性和长时间内非常耐开裂的性质。
而且，本发明的方法具有不改变木制部件的尺寸的优点。申请人实际上已注意到，至少在达到聚合物/木材重量比等于0.5时，被处理部件的尺寸保持不变。由于这种大的尺寸稳定性，因此可处理具有确定尺寸的部件。
也可以机器制造根据本发明方法的被处理的部件。因此，在本发明的优选实施方案中，即在制造管乐器时，可处理具有中空圆柱体形状的毛坯并在随后进行穿孔。
被处理的木材还具有非常低的吸收与被处理部件接触的空气水分或水的倾向性。
在这一实施方案的第一步骤中，通过在溶液中浸没来浸泡待处理的木制部件，该溶液在相对挥发性的有机溶剂中包含可聚合的反应物。该溶剂的熔点优选小于或等于-30℃，沸点小于或等于250℃，更加尤其是小于或等于150℃。有机溶剂的挥发性实际上是重要的，目的是一旦缩聚反应完成，部件容易干燥。挥发性有机溶剂优选选自具有C1-6主链并包括至少一个极性基团的烃化合物，该极性基团选自仲醇、醚和酯官能团。
用于本发明的另一组优选的溶剂由植物油形成，植物油中的一些已经用于处理木材。使用的植物油在低温下应当具有低粘度，以能够在不会过早引发系统的自发聚合的温度下，以合理的速度在木材的多孔系统内部渗透。
本领域技术人员当然会注意到，一种或多种有机溶剂的选择要使得该一种或多种有机溶剂不影响可聚合反应物的缩聚反应，并且其尤其应当确保不使用能够与第一反应物的缩水甘油基官能团反应的具有不稳定氢的化合物，如伯醇、酚和硫醇。
作为优选的有机溶剂的例子，可提及例如乙二醇二甲醚、二甘醇二甲醚、1，3-二乙酸甘油酯、甘油三乙酸酯和如上所述的1-甲氧基-2-丙醇，后者是特别优选的。
作为植物油的例子，可提及的有亚麻子油、蓖麻油、向日葵油、大豆油、核桃油、葡萄子油。尤其是优选亚麻子油。这是因为，亚麻子油属于干性油(＝(A)单体)。因此在浸渍步骤(a)中，它将起(B)单体的溶剂的作用，并在步骤(c)中在与(B)单体相同的时间聚合。
木材的浸渍应当进行足够的时间，以使得木材的至少60％可进入的孔体积被溶液填充。给定木材总的可进入的孔体积可通过持续浸渍直到样品的重量不再随浸渍时间增加来容易地确定。样品的可进入的孔体积等于被浸渍样品与未被浸渍样品之间的重量差与浸渍溶液比重的商。这种可进入的孔体积当然可以与将被处理的木材的单位体积相关联。
在本发明方法的这一实施方案中使用的缩聚反应是第一反应物和第二反应物之间的反应，第一反应物包括至少两个缩水甘油基(环氧化物)基团，第二反应物包括至少两个伯胺或仲胺-NH官能团，其能够与第一反应物的缩水甘油基基团反应。在缩聚领域中众所周知的是，当只使用双官能的反应物时，即恰好包括两个反应性官能团(环氧化物或NH)的反应物，所得的大分子体系将只由直链组成，但不会形成如本发明中所预期的交联的三维网络。因此必需使用一定比例的包括大于两个反应性官能团(环氧化物或-NH)的反应物。多官能分子的比例通常由反应性体系的平均官能度表示，即由每分子的反应性官能团的平均数目来表示，其应当严格地大于2，以获得交联的三维体系。与此相关，应当指出的是，在本发明中使用的缩聚系统中，伯胺或仲胺的官能度不等于胺官能团的数目，而等于-NH官能团的数目。包括单个-NH2官能团的伯单-胺可与环氧官能团反应两次，因此官能度等于2。类似地，伯二-胺的官能度为4。
可用来表示环氧-胺树脂的聚合物体系的交联程度的参数是交联密度，即每单位质量网络的交联点的摩尔数。使用不同反应物的官能度和分子量，可容易地由理论方程式计算理论交联密度，即最大交联密度，其对应于体系聚合的最大程度。已经提出了(例如参见JeanLouis Halary等在Polymery 1997，42，第2期，86-95页中的文章)适用于化学计量体系或非化学计量体系的这种方程式。在高度反应性的缩聚体系中，如在本发明使用的环氧-胺树脂的体系中，可以假设实际交联密度仅比理论交联密度略微小一点。申请人注意到，当实际交联密度至少等于0.1mol/kg，优选0.5-5mol/kg时，被处理木材在机械和声学性质方面获得满意的结果。
作为包括至少两个缩水甘油基官能团的第一反应物的例子，可提及的有1，4-丁二醇二缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚、间苯二酚二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚、六羟基邻苯二甲酸二缩水甘油酯、双酚A二缩水甘油醚、聚亚烷基二醇的二缩水甘油醚，如二甘醇二缩水甘油醚、三甘醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚或聚丙二醇二缩水甘油醚、甘油聚缩水甘油醚、二甘油聚缩水甘油醚或多甘油聚缩水甘油醚、山梨醇聚缩水甘油醚。
在这些当中，尤其优选使用双酚A二缩水甘油醚和1，4-丁二醇二缩水甘油醚。
能够与第一反应物的缩水甘油基官能团反应的包括至少两个伯胺或仲胺-NH官能团的化合物例如是1，2-乙二胺、二亚乙基三胺、四亚乙基五胺、氨基乙基哌嗪、苄基二甲胺、哌啶、2-甲基五亚甲基二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯砜、1，3-戊二胺、六亚甲基二胺、双(六亚甲基)-三胺、1，2-二氨基环己烷、4-苄基苯胺、N，N’-二甲基二氨基二苯基甲烷、己胺和N，N’-二甲基六亚甲基二胺。在这些胺中，优选使用二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯砜、六亚甲基二胺、己胺和N，N’-二甲基六亚甲基二胺。
第一和第二反应物使用的摩尔浓度优选使得：缩水甘油基官能团的数目与胺和/或苯酚官能团的数目的化学计量比不偏离1太多，优选为0.5-2。在此范围外，聚合程度不足以形成交联的三维网络。而在此范围内，申请人注意到，可通过调节存在的反应物的化学计量比，根据需要改变所得聚合物体系的玻璃化转变温度。因此，对于给定的反应物组合来说，玻璃化转变温度通常在化学计量比等于1时是最大的，并且当化学计量比偏离该值时降低(同样参见上述文章)。
在通过缩聚处理木材的方法的步骤(a)中使用的浸渍溶液应当具有足够的可聚合反应物含量，以能够在被处理木材的孔内形成三维聚合物网络，而不具有过量的粘度，而该过量的粘度会妨碍溶液渗透到被处理木材的孔体积中。申请人注意到，通过使用可聚合单体(B)的总含量为10-60重量％，优选为10-30重量％的浸渍溶液，通常获得满意的结果。
通过上述方法，可用交联的聚合物树脂来增强开口多孔性木材，并由此可改变这种木材的机械和声学性质。通过适当地选择反应性体系的反应物、交联密度和化学计量比，可在大范围内，例如-40℃-250℃，相对自由地调节聚合树脂的玻璃化转变温度(Tg)的值。玻璃化转变温度例如可由差示扫描量热分析(DSC)或由动态力学分析(DMA)确定。将根据期望赋予最终复合材料的机械性质来调节树脂的玻璃化转变温度。因此，在乐器领域中，提高木材的共鸣能力常常是有利的，因而，优选将玻璃化转变温度调节至比乐器的使用温度高至少10℃的值，例如至少等于40℃的值。相反地，当从声学角度考虑期望获得相对“软”的被处理木材，换句话说能够吸收声音的低共鸣木材时，优选调节树脂的玻璃化转变温度至明显小于室温的值，例如小于0℃的值。
玻璃化转变温度的值对树脂机械性质，如硬度、冲击强度、刚度或弹性的影响是已知的，因此通过一定数量的简单聚合试验可类似地调节木材/环氧树脂复合物的机械性质。
在通过环氧胺树脂的缩聚处理木材的另一方法中，除了可原位聚合的反应物，步骤(a)中使用的浸渍溶液还包含一种或多种矿物填料或颜料。为了能够容易地与浸渍溶液一起在多孔结构中渗透，这些添加剂的颗粒应当具有非常细的颗粒尺寸。申请人注意到，当填料或颜料颗粒的平均尺寸小于或等于200nm，优选10nm-150nm时，它们在被处理木材中的分布通常是令人满意的。
作为这种填料或颜料的例子，可提及的有纳米二氧化硅、二氧化钛或粘土。
当然浸渍溶液可包含目前在处理木材中使用的其它添加剂，如杀真菌剂、杀虫剂或者可溶性染料。
用于原位缩聚反应的单体(B)通常的特点是显著的反应性。这就是为什么经常必须在低于室温的温度下进行浸渍步骤(a)的原因，目的是防止不期望的反应物的过早聚合。这种早期聚合实际上表现为木材的表面层处的孔的阻塞，并由此阻止溶液向更深层的令人满意的渗透。因此步骤(a)中用有机溶液浸渍木制部件优选在小于20℃的温度下进行，尤其是小于10℃，理想地在接近5℃的情况下进行。
浸渍步骤的持续时间取决于某些因素，如浸渍溶液的粘度、浸渍温度、孔和孔之间缝隙的尺寸或者期望的渗透深度。申请人进行的试验已经表明，浸渍步骤(a)的持续时间优选至少等于5天，优选10-30天。因为在低温下溶液的粘度很大，所以需要这些相对长的持续时间。当然，可通过在压力下进行该步骤，例如在0.4-1MPa(4-10巴)的压力下，来加速浸渍溶液渗透到木材中。
本发明方法的第二实施方案不使用缩水甘油基和氨基反应物的缩聚，而使用干性油的聚合/氧化。在涂料领域(其中涂料快速干燥(聚合)的能力被称为“可干性”)中，包括很大比例的聚不饱和脂肪酸链的油的聚合是已知的，并被长期使用，所述脂肪酸例如是亚麻酸(3个双键)和亚油酸(2个双键)。干性油的聚合是在氧存在下打开双键并在不同脂肪链之间形成键的反应。通过加热和/或添加干燥剂(通常是粉状的金属氧化物)来加速干燥(聚合反应)也是已知的。
因此根据本发明的方法的此第二实施方案包括：
(a)将木制部件浸没在干性油或干性油的混合物中，浸没的持续时间要足以使得木材的至少60％可进入的孔体积被该油填充，并且温度要低至足以防止该油在浸渍步骤(a)的过程中过早地聚合，
(b)取出用干性油浸渍的部件，并沥干和/或擦干木制部件，
(c)将如此浸渍的木材暴露于波长(λ)为1-10-3米的电磁辐射中，总时间为5秒-40秒，功率为300-1000瓦。
虽然干性油在电磁辐射下的聚合基本上可应用于任何木材，即“开口”多孔性木材和“封闭”多孔性木材，但是得到证明的是，对于处理具有小的可进入孔体积的封闭多孔性木材尤其有利。实际上，干性油单独的聚合通常不会得到足够的聚合物网络，以给开口多孔性木材赋予可与致密木材如乌木的机械性质相当的机械性质。因此第二实施方案不仅在于用于制造预期代替昂贵木材如乌木的木材/树脂复合材料的方法，而且在于用于提高这些木材的机械性质，尤其是声学性质的方法。
实际上，申请人惊讶地发现，用根据本方法的第二实施方案处理的乌木筒提供的单簧管更好地获得敏锐的和声，利用其可相当程度地增加乐器的发射能力(＝长距离声音传送)。可在大量经过已知处理的筒中盲法确定(盲试)这种筒。
由此处理的木材的另一优点在于：它们在制造(机械加工)和/或使用时不容易开裂。这些木材还对环境条件(湿度、温度)的变化不那么敏感。
因此，优选用于此第二实施方案的木材品种选自乌木和红木，这是目前用于制造乐器尤其是管乐器的木材。
干性油比缩水甘油基和氨基反应物(B单体)的反应性小得多，通常在浸渍步骤中没有使干性油聚合的危险。因此不必要在低温下进行该步骤，优选在室温至80℃的温度下和大于大气压的压力下来浸渍将被处理的木材。在这些温度和压力条件下，浸渍步骤的持续时间优选为6-48小时，尤其是6-24小时。在应用于封闭多孔性木材的此实施方案中，加热浸渍液体是特别有用的，因为它降低油的粘度，并因而降低填充至少60％可进入的孔体积所需要的时间。
可用于本发明方法的干性油是已知的，通常包括亚麻子油、蓖麻油、油桐树油、奥蒂树油、衣散油、异构化的亚麻子油和脱水蓖麻油。油桐树油、奥蒂树油和衣散油是天然包括大量脂肪酸链的干性油，所述脂肪酸具有特别活性的共轭双键。异构化的亚麻子油和脱水蓖麻油是已经过处理的油，目的是提高具有共轭双键的脂肪酸的含量。
干性油可与少部分所谓“半干性”油一起使用。这些油在本领域中也是已知的，其不饱和度比干性油的要低，但是它们能够通过聚合形成连续的或多或少硬的膜。这些半干性油例如包括亚麻荠油、红花油、大麻子油、南瓜油、甜瓜油、皂厂杂油、核桃油、罂粟子(oeuillette)油、紫苏油、葡萄子油、芝麻油、大豆油、烟草油和向日葵油。干性油尤其是可与0.1-0.5重量份的一种或多种这些半干性油一起使用。
以上的干性油和半干性油天然地包含小部分由甘油酯的部分水解产生的游离脂肪酸。添加额外量的游离脂肪酸可能是有利的。这些脂肪酸与油非常好地相容，具有提高油的亲水性的优点，并因此可便于木材的润湿和便于油在木材内的渗透。
干性油优选以与0.05-0.2重量份的亚麻子油或蓖麻油的脂肪酸混合物的混合物形式来使用。
另外可能有用的是：任选地作为与一种或多种半干性油和/或与不饱和脂肪酸的混合物形式的干性油利用一种或多种可与油相混溶的挥发性有机溶剂稀释，目的是降低浸渍液体的粘度。这些溶剂包括前面针对本发明的第一优选实施方案提到的那些溶剂，但是在不存在缩水甘油基/氨基反应物的情况下，当然不必要从非质子溶剂中选择溶剂。
也可预期向干性油中添加聚合反应的一种或多种活化剂。这些活化剂可以是氧化剂或者自由基产生剂。
在本发明的优选实施方案中，用原位聚合处理木材的方法应用于制造管乐器尤其是单簧管的部件，如吹口、筒、管身和喇叭筒。木制部件则有利地是适合于制造管乐器的具有中空圆柱体形状的毛坯。
本发明处理木材的方法的另一有利应用是修复或保存古代木材，尤其是古代家具或古代乐器，其结构在长时间内已被环境影响(如水、过度的温度或者蛀木虫)变脆。因此，本发明的另一目的是通过原位缩聚处理木材的方法用于修复和/或保存古代木材的用途。
最后，申请人注意到，通过将本发明的方法应用于未干燥的或部分干燥的木材，在随后的木材老化过程中可以减少或防止裂缝的出现。因此在小规模或工业规模的木材加工过程中可以没有任何缺陷地减少甚至取消干燥时间。因此，本发明的目的还在于上述处理木材的方法用于减少甚至取消机械加工之前木材的天然和/或人工干燥步骤的用途。

Claims (27)

1、通过原位聚合处理木材的方法，该方法包括：
●第一步，用有机单体浸渍木制部件，该有机单体选自
(A)干性油和/或
(B)至少一种第一反应物和至少一种第二反应物，第一反应物包括至少两个缩水甘油基官能团，第二反应物包括至少两个伯胺或仲胺-NH官能团，第一和第二反应物整体的平均官能度严格地大于2，
●第二步，将如此浸渍的木材暴露于波长(λ)为1-10-3米的电磁辐射中，总时间为5秒-40秒，功率为300-1000瓦。
2、根据权利要求1的处理木材的方法，其特征在于，在0.4-1MPa的压力下进行用有机单体浸渍木材的步骤。
3、根据权利要求1或2的处理木材的方法，其特征在于，电磁辐射的波长为10-1-10-2米。
4、根据前面任何一项权利要求的处理木材的方法，其特征在于，暴露于电磁辐射的时间为15-30秒。
5、根据前面任何一项权利要求的处理木材的方法，其特征在于，在几个被木材冷却阶段分隔的较短持续时间的阶段中进行电磁辐射下的暴露。
6、根据前面任何一项权利要求的处理木材的方法，其特征在于，在微波炉中进行电磁辐射下的暴露，功率输出至少等于300瓦，优选400-1000瓦。
7、根据前面任何一项权利要求的处理木材的方法，其特征在于，木制部件是适合于制造管乐器的具有中空圆柱体形状的毛坯。
8、根据前面任何一项权利要求的通过原位聚合的处理木材的方法，其特征在于，该方法包括：
(a)将开口多孔性木制部件浸没在溶液中，该溶液在挥发性有机溶剂中包含至少一种第一反应物和至少一种第二反应物，第一反应物包括至少两个缩水甘油基官能团，第二反应物包括至少两个伯胺或仲胺-NH官能团，第一和第二反应物整体的平均官能度严格地大于2，浸没的持续时间要足以使得木材的至少60％可进入的孔体积被该溶液填充，并且温度要低至足以防止单体在浸渍步骤(a)的过程中过早地聚合，
(b)取出用有机溶液浸渍的部件，并沥干和/或擦干木制部件，
(c)将如此浸渍的木材暴露于波长(λ)为1-10-3米的电磁辐射中，总时间为5秒-40秒，功率为300-1000瓦，并且任选地，
(d)干燥该部件，优选在减压下干燥，干燥的持续时间要足以使有机溶剂蒸发。
9、根据权利要求8的处理木材的方法，其特征在于，使用的开口多孔性木材是非洲崖豆木(Milletia laurentii)、菩提树、云杉、monpani或杨树，优选为非洲崖豆木。
10、根据权利要求8或9的处理木材的方法，其特征在于，包括至少两个缩水甘油基官能团的第一反应物选自1，4-丁二醇二缩水甘油醚、1，6-己二醇二缩水甘油醚、新戊二醇二缩水甘油醚、三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚、六羟基邻苯二甲酸二缩水甘油酯、双酚A二缩水甘油醚、聚亚烷基二醇的二缩水甘油醚，如二甘醇二缩水甘油醚、三甘醇二缩水甘油醚、聚乙二醇二缩水甘油醚或聚丙二醇二缩水甘油醚、甘油聚缩水甘油醚、二甘油聚缩水甘油醚或多甘油聚缩水甘油醚、山梨醇聚缩水甘油醚。
11、根据权利要求8-10任何一项的处理木材的方法，其特征在于，包括至少两个胺官能团的第二反应物选自1，2-乙二胺、二亚乙基三胺、四亚乙基五胺、氨基乙基哌嗪、苄基二甲胺、哌啶、2-甲基五亚甲基二胺、二氨基二苯基甲烷、二氨基二苯砜、1，3-戊二胺、六亚甲基二胺、双(六亚甲基)-三胺、1，2-二氨基环己烷、4-苄基苯胺、N，N’-二甲基二氨基二苯基甲烷、己胺和N，N’-二甲基六亚甲基二胺。
12、根据权利要求8-11任何一项的处理木材的方法，其特征在于，步骤(a)中使用的挥发性有机溶剂的熔点小于-30℃，沸点小于250℃，优选小于150℃。
13、根据权利要求12的处理木材的方法，其特征在于，挥发性有机溶剂选自具有C1-6主链并包括至少一个选自仲醇、醚和酯官能团的极性基团的烃化合物，和选自植物油。
14、根据权利要求13的处理木材的方法，其特征在于，挥发性有机溶剂为1-甲氧基-2-丙醇。
15、根据权利要求8-14任何一项的处理木材的方法，其特征在于，步骤(a)中用有机溶液浸渍木制部件的操作在小于20℃的温度下进行，优选小于10℃，尤其是在接近5℃的温度下进行，浸渍的持续时间至少等于5天，优选10-30天。
16、根据权利要求1-7任何一项的处理木材的方法，其特征在于，该方法包括：
(a)将木制部件浸没在干性油或干性油的混合物中，浸没的持续时间要足以使得木材的至少60％可进入的孔体积被该油填充，并且温度要低至足以防止该油在浸渍步骤(a)的过程中过早地聚合，
(b)取出用干性油浸渍的部件，并沥干和/或擦干木制部件，
(c)将如此浸渍的木材暴露于波长(λ)为1-10-3米的电磁辐射中，总时间为5秒-40秒，功率为300-1000瓦。
17、根据权利要求16的处理木材的方法，其特征在于，在室温至80℃的温度下进行浸渍步骤(a)，持续时间为6-48小时，优选6-24小时。
18、根据权利要求16或17的处理木材的方法，其特征在于，木材选自乌木和红木。
19、根据权利要求16-18任何一项的处理木材的方法，其特征在于，干性油选自亚麻子油、异构化的亚麻子油、蓖麻油、脱水蓖麻油、油桐树油、奥蒂树油和衣散油。
20、根据权利要求16-19任何一项的处理木材的方法，其特征在于，干性油以与一种或多种半干性油的混合物的形式使用，优选为与0.1-0.5重量份的一种或多种半干性油的混合物形式，所述半干性油选自亚麻荠油、红花油、大麻子油、南瓜油、甜瓜油、皂厂杂油、核桃油、罂粟子油、紫苏油、葡萄子油、芝麻油、大豆油、烟草油和向日葵油。
21、根据权利要求16-20任何一项的处理木材的方法，其特征在于，干性油以与不饱和脂肪酸的混合物的形式来使用，优选为与0.05-0.2重量份的亚麻油或蓖麻油的脂肪酸混合物的混合物形式。
22、根据前面任何一项权利要求的处理木材的方法，其特征在于，任选地作为与一种或多种半干性油和/或与不饱和脂肪酸的混合物形式的干性油另外用一种或多种可与油相混溶的挥发性有机溶剂稀释。
23、根据权利要求16-22任何一项的处理木材的方法，其特征在于，向干性油中添加聚合反应的一种或多种活化剂。
24、能够用根据前面任何一项权利要求的方法制造的木材/树脂复合材料的部件。
25、权利要求24的部件用于制造管乐器如单簧管的整体或一部分，用于镶嵌细工，用于细木制作，用于建造建筑物，尤其是框架的用途。
26、根据权利要求1-23任何一项的方法用于修复和/或保存古代木材的用途。
27、根据权利要求1-23任何一项的方法用于减少甚至取消机械加工之前木材的天然和/或人工干燥步骤的用途。
CNA200480036646XA 2003-12-10 2004-12-01 包括在电磁辐射下原位聚合的木材处理方法 Pending CN1890071A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR0314470 2003-12-10
FR0314470A FR2863539B1 (fr) 2003-12-10 2003-12-10 Procede de traitement de bois a porosite ouverte par polycondensation in situ de resines epoxy-amine
FR0408034 2004-07-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN1890071A true CN1890071A (zh) 2007-01-03

Family

ID=34610550

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNA200480036646XA Pending CN1890071A (zh) 2003-12-10 2004-12-01 包括在电磁辐射下原位聚合的木材处理方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN1890071A (zh)
FR (1) FR2863539B1 (zh)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104441136A (zh) * 2014-11-22 2015-03-25 福建农林大学 脲醛树脂浸渍和电子束辐射固化制作木塑复合材料的工艺
CN106457599A (zh) * 2014-06-30 2017-02-22 陶氏环球技术有限责任公司 经处理的多孔材料
CN106470809A (zh) * 2014-06-30 2017-03-01 陶氏环球技术有限责任公司 经处理多孔材料
CN107000244A (zh) * 2014-12-23 2017-08-01 陶氏环球技术有限责任公司 经过处理的多孔材料
CN107000245A (zh) * 2014-12-23 2017-08-01 陶氏环球技术有限责任公司 经处理的多孔材料
CN108604441A (zh) * 2015-12-30 2018-09-28 瑞士材料试验研究所 改善云杉共振木材的声学特性的方法

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7666954B2 (en) * 2006-10-20 2010-02-23 Air Products And Chemicals, Inc. Epoxy resin amine curing agent of N,N′-dimethyl secondary diamine polymer
FR2924045B1 (fr) * 2007-11-28 2009-12-18 Arc Nucleart Procede de coloration d'un bois dans son volume permettant de realiser un substitut aux bois precieux exotiques
FR3069474A1 (fr) * 2017-07-28 2019-02-01 Ameublement Turrini Procede de fabrication d'un chant decoratif en bois, d'un meuble et meuble en bois muni d'un tel chant

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3243140A (en) * 1962-11-19 1966-03-29 Marshall John D Textile bobbin
AT300527B (de) * 1969-11-14 1972-07-25 Oesterr Studien Atomenergie Holzbestandteile für Musikinstrumente und Verfahren zu deren Herstellung
DE2728861A1 (de) * 1976-06-30 1978-01-05 Ciba Geigy Ag Verwendung waesseriger harzloesungen als binde- und impraegniermittel

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106457599A (zh) * 2014-06-30 2017-02-22 陶氏环球技术有限责任公司 经处理的多孔材料
CN106470809A (zh) * 2014-06-30 2017-03-01 陶氏环球技术有限责任公司 经处理多孔材料
CN106457599B (zh) * 2014-06-30 2019-06-11 陶氏环球技术有限责任公司 经处理的多孔材料
CN104441136A (zh) * 2014-11-22 2015-03-25 福建农林大学 脲醛树脂浸渍和电子束辐射固化制作木塑复合材料的工艺
CN107000244A (zh) * 2014-12-23 2017-08-01 陶氏环球技术有限责任公司 经过处理的多孔材料
CN107000245A (zh) * 2014-12-23 2017-08-01 陶氏环球技术有限责任公司 经处理的多孔材料
CN108604441A (zh) * 2015-12-30 2018-09-28 瑞士材料试验研究所 改善云杉共振木材的声学特性的方法

Also Published As

Publication number Publication date
FR2863539A1 (fr) 2005-06-17
FR2863539B1 (fr) 2006-09-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kong et al. In situ polymerization of furfuryl alcohol with ammonium dihydrogen phosphate in poplar wood for improved dimensional stability and flame retardancy
CN1310744C (zh) 呋喃聚合物浸渍的木材
CN1890071A (zh) 包括在电磁辐射下原位聚合的木材处理方法
RU2013126976A (ru) Экологически безопасный способ обработки древесины
AU2015371229B2 (en) Treated porous material
CA2949852C (en) Wood treatment for dimensional stabilization
US11453143B2 (en) Treated porous material
PT1937448E (pt) Material linhocelulósico com baixo teor de formaldeído e processo para a sua preparação
CN109715355A (zh) 经处理的多孔材料
CN105751335B (zh) 一种新型改性木材及其制备方法
JP2007513807A (ja) 電磁放射線下の現場重合を含んでなる木材処理法
CN113305956A (zh) 一种木材改性剂组合物、一种木材物理力学性能提升的方法
CN101987472B (zh) 组合物，由其浸渍的木材元件及浸渍木材元件的方法
RU2363716C1 (ru) Влагостойкая комбинированная олифа
CN113370335A (zh) 有机无机复合功能型改性木材及加工工艺
CN115464734B (zh) 前驱体溶液及其应用及疏水、低吸湿木质材料的制备方法
JP5217615B2 (ja) 水系の難燃性を具備した木材・プラスチックス複合体の製造方法
AU2017335844A1 (en) Treated porous material
CN107599092A (zh) 一种氮羟甲基乙烯脲树脂改性剂及其应用
CN112724809B (zh) 一种醇酸树脂板材防潮剂的制备方法
Rahman et al. Introduction to Reinforcing Potential of Various Clay and Monomers Dispersed Wood Nanocomposites’
CN109623990A (zh) 一种园林景观用复合板材及其制备方法
WO2023145902A1 (ja) 改質された木質材料の製造方法、５－ｈｍｆ樹脂化溶液、および改質木質材料
CN117986961A (zh) 生物基疏水改性透明防火涂料及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication