[发明专利]浸渍木材的微波固化

说明书

背景技术

改性木材是通过首先用适当量的可聚合液体对木材样品进行浸渍而生产出来的，所述可聚合液体例如为低分子量呋喃衍生物的溶液，所述呋喃衍生物例如为糠醛、糠醇、二羟甲基呋喃(bishydroxymethylfuran)或其组合。在浸渍后，对木材样品进行加热，由此使得该可聚合的化合物在木材细胞中被聚合成呋喃聚合物。该聚合过程被称作浸渍木材的“固化(curing)”。

需要提供一种更高效的方法对浸渍木材进行固化。

发明内容

根据本发明的一个方面，浸渍木材是通过使用微波辐射(下文中被称作“MW”)进行固化的。

在本发明的一个实施例中，首先对木材样品实施浸渍步骤，所述浸渍步骤包括糠醇、糠醛、二羟甲基呋喃或其它低分子量可聚合呋喃衍生物的溶液。在该实施例的一个方面中，可用水或其它适当溶剂将浸渍溶液稀释成介于20％与80％之间的浓度，且所述浸渍溶液可进一步包括适当的催化剂和/或引发剂。这种浸渍步骤通常是“全细胞”型的。

其次实施固化步骤，在该步骤中，对所述浸渍木材实施至少一次微波重复加热(MW heating iteration)而使其达到70℃至140℃的温度，由此在木材细胞中形成呋喃聚合物。该微波固化步骤可多次重复实施以便确保对所述浸渍木材进行最优的固化，且甚至可完成所述木材的最终干燥，从而减少了实施独立的最终干燥过程的需要。根据本发明的一个方面，采用的重复加热次数介于1与50次之间，且根据本发明的另一方面，采用的重复加热次数介于10与30次之间。在本发明的一个方面中，用于实施微波固化的能量处在10-200kWh/(m³木材)范围内。尽管可使用多种不同的微波频率，但所述微波频率是根据在木材中需要引发的热量穿透深度来设定的。

根据本发明的另一实施例，在实施所述加热步骤之前将所述木材样品包在箔片中。

根据本发明的另一方面，微波辐射处理装置可被包括在传送带上的产品分级系统中。

根据本发明的另一方面，提供了可通过上述方法获得的产品。在本发明的一个方面中，可通过上述方法获得的经过呋喃聚合物改性的木材产品所具有的聚合物填入量被表示为：比干燥的未经处理的木材增加了10％至100％的重量百分比。在需要重视耐久性、硬度、尺寸稳定性和较少的水分摄入量的情况下，这些改性木材产品将是有用的。

正如下面的实例所述，可通过对木材进行微波辐射实施这种固化，而不会导致木材的开裂。

实例

材料和方法

用于进行评估的样品为刨平的硬质欧洲赤松边材长白松(Pinussylvestris)，尺寸为25(r)×25(t)×500(l)mm³。

此次试验使用的浸渍溶液包括浓度为26％的糠醇水溶液，且加入了马来酸酐和柠檬酸作为催化剂。浸渍前的木材水分含量为11％。

在实施了浸渍之后，木材材料被直接用于微波处理。样品可选地可被包在塑料箔片中以便避免在微波辐射下出现不均匀的聚合或气化。

在微波(MW)处理过程中，使用了磁控管，且频率为2.45GHz，功率水平为600W-1800W。通过使用传送带将木材样品输运进入MW辐射室内。传送带的速度被设定在10mm/秒与34mm/秒之间。

对木材样品重复地实施多次微波辐射。在木材样品的能量消耗为15-30kWh/m³的情况下，重复实施10-30次的微波辐射。结果可以看到：在适当的条件下，可在不足一小时的时间内重复实施30次微波辐射。在这些MW参数下处理的木材样品没有裂纹，水分含量减少且由于糠醇的聚合而带有褐色。

固着度(degree of fixation)可用作一种分析聚合化糠醇的量的方法。

分析

在进行了MW处理之后，根据EN84对木材样品进行浸出处理，并分析水浸出物中的未反应糠醇。固着度按如下方式进行计算：