[发明专利]超临界木材防腐防水一体化技术和木材处理设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种木材加工的防腐防水一体化技术及所用设备。

背景技术

现有的木材防腐技术只能单一解决木材防腐问题，对防腐剂的抗流失问题只能依赖防腐剂本身与木材的结合能力来解决，而对木材防水问题只能靠对木材进行表面涂饰来解决。本发明采用防腐剂和防水剂同时浸注木材的方法，一体化解决了防腐与防水问题。

木材防腐剂有两大类，一为水溶性，一为油溶性。水溶性防腐剂因其使用状态为水溶液，无易燃介质存在，因此使用方便安全。但恰恰因其水溶性，首先木材在进行防腐处理后要进行二次干燥，增加了加工成本。第二是水溶性防腐剂在使用过程中存在流失问题。防腐剂流失就会对土壤造成二次污染，如国内外大量使用的CCA、ACQ，国外早已对其污染性进行了研究，虽然尚未确认对人畜的危害，但已确认流失到土壤中的防腐剂很难自然降解。第三，因为存在流失问题，为保证木材的防腐效果，就必须加大防腐剂在木材中的留存量，有资料显示，为此留存量将增加近10倍，增加了成本。

油溶性防腐剂的优势在于，因其非水溶性，流失性大大降低，二次污染减少，防腐剂材料成本降低。但是，油溶性防腐剂必须以有机溶剂才能溶解，而有机溶剂都是易燃易爆品，大大提高了木材处理的设备和工艺成本。

另外，单一的防腐处理不能解决木材的防水问题，特别是在室外使用，因雨淋和湿度变化，木材开裂变形很大，降低了使用品质。

国外从1990年前后开始有一些采用超临界二氧化碳对木材浸注防腐剂的专利申请，但未检索出防腐防水一体化解决的方案。而且从公开资料看，国内外的有关实验研究都是采用现有的超临界萃取设备进行的，没有对工业化专用设备进行设计的报道。

一些常温常压下为气态或液态的物质，当其压力和温度达到一个特定值时就会呈现特殊的性质，比如二氧化碳，当达到摄氏31度和7.31MPa以上时，就进入超临界状态。此时，无气相液相之分，称为超临界流体，其溶解能力大幅度提高，而渗透能力与气体在同一数量级。超临界萃取技术主要就是利用流体在临界点上下的溶解能力和渗透力的差异，从物料中(如中草药)在超临界状态溶出有效成分，然后在释放罐中，将含溶质的流体降温降压到临界点以下，溶质析出，溶剂(即超临界流体)被回收重复使用。

采用超临界二氧化碳作溶剂的好处是，渗透力强，可使木材的芯材也得到处理，这是水溶性防腐剂无法达到的。第二个好处是二氧化碳在木材中无残留，本身无毒无害不燃，对臭氧层无破坏，又因其是天然存在的气体，也不增加温室气体排放。不同的流体有不同的临界点，二氧化碳的临界点是31摄氏度和7.31Mpa压力，氟立昂-13是摄氏29度和3.9MPa，乙烯10摄氏度和5.16MPa，等等。

国外已有一些专利研究了不同的防腐剂以超临界二氧化碳为介质，在超临界状态下使之浸入木材，然后降低压力到临界点以下，使油溶性防腐剂析出在木材中的过程。

但所有这些专利都没有防腐防水一体化解决方案，也没有针对木材加工提出专门的设备设计。因为木材加工业的特点是物料体量大，加工量大，而超临界萃取则属于精细化工，物料呈粉末状。超临界浸注和超临界萃取完全是相反的过程。所以现有的超临界萃取设备完全不适用于木材加工领域，必须针对木材加工的特点，设计专用设备。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种木材防腐防水组合物，包括：作为溶剂的超临界流体，防腐组分，以及防水组分。

根据本发明另一个方面，提供了一种使用以上木材防腐防水组合物对木材进行防腐防水一体化处理的方法。

本发明能够同时对木材进行防腐和防水处理，改善了处理效果，提高了木材的使用品质，同时降低了木材处理的设备和工艺成本。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的木材处理设备的示意图。

具体实施方式

本发明根据有关的资料和相关实验确定化学组分、工艺流程、设备技术方案如下。

一、化学组分

根据本发明的一个方面，提供了一种木材防腐防水组合物，该防腐防水组合物包括作为溶剂的超临界流体，防腐组分，以及防水组分。

其中，防腐剂优选采用油溶性防腐剂如环烷酸铜等，种类很多。据已有研究数据油溶性防腐剂在木材中只需留存5L/m3左右即可达到室外用材的防腐要求，无重金属，对人畜无害。

防水剂采用常温下为固态的低聚度聚合物，比如低聚度聚乙烯等低聚度烷烃或烯烃类。低聚度聚合物的稳定性和安全性已久经证明。