[其他]木材防腐的加压浸渍

说明书

本发明有关木杆的防腐，特别适用于电讯和电力架线用木杆。

电话杆和其他木杆通常使用铬砷酸铜类型的防腐剂处理，但是这类防腐剂具有的一个问题，是木杆的外层部，即边材，倾向于硬化。这给用夹定在鞋上的脚扣的上杆维修人员带来了困难。硬边材限制了脚扣刺的刺入。并且木质还会发生龟裂。

本发明有关对铬砷酸铜溶液的改良，可以避免，或至少可以减低边材的硬化，改进电杆的可攀性。

从经验得知：如上所述，铬砷酸铜处理倾向于使被处理的木杆表面，比相应的未处理材坚硬。据知，硬表面木杆在靠近表面处，铬离子比在木杆经向截面的其它部分处为集中。看起来铬是硬化现象发生的原因，因为氨砷酸铜和酸性砷酸铜对木杆的硬化，不及铬砷酸铜厉害。防腐剂在表面集中的理由，和木材硬化的原因还没有能充分了解。

防腐剂盐在木材表面的高度集中，至少似乎有两个可能的原因，一个原因是边材比心材多孔。由于边材的多孔性，所以比心材更能把溶液保持，并且铬和木材母质中的活性地区反应。考虑到的另一个原因，是溶液高度的集中是因为六价的氧化铬对糖和边材里的其他物质特别活泼。因而结合成半固体的物质，阻挡了防腐剂向木材母质进一步渗透。

木杆表面硬化的实际机理甚至比铬离子集中的机理更加不清楚。有一种理论认为：氧化铬把一部分木质素和糖转变成水溶性化合物，然后把这化合物从木质中提出，恰和风蚀现象一样。留存的纤维素/木质素复合物于是收缩，造成一种表面淬火的机理。另一种理论认为：氧化铬反应，使纤维素/木质素复合物的木质素相聚合，形成的一种纤维素/铬木质素复合物，比原来的复合物坚硬。这两种理论都没有能得到证明，但发现这两种反应都能存在。

在将问题考虑、并找出铬离子在木杆表面附近集中的特点以后，又在得出上述的原因和理论后，对于怎样把问题减轻仍然还是不清楚的。人们建议提供一种防腐剂溶液的变型，以取得配方，既能保持防腐的作用，而又可以减少硬化。有一种处理方法是使用乙烯化氧的聚合物，也就是一般称作聚乙二醇（PEG）的。理想的分子量范围在500到2000之间，虽然也用过分子量低达100的，但并不十分有效。集中度可在体积的0.5%到10%之间变化。

所用的基准溶液是一种标准铬砷酸铜，如ASTM标准D1625-1所规定。具体的溶液被称为CCA（铬砷酸铜），理想的举例为其C型液。这种溶液的成份如下：六价铬，计算出含CrO₃44.5-50.5%;二价铜，计算出含CuO 17.0-21.0%;五价砷，计算出含As₂O₅30.0-38.0%。标定的成分考虑为47.5%CrO₃，18.5% CuO及34%As₂O₅。这标准是人所熟知并经广泛使用的。

基准溶液（Basic    Solulion）加水稀释，成为2%-2.5%的标准水溶液，每一份溶液加水40-50份。这也是木材处理中常见的标准溶液。在一个特定的实施方案中，在标准水溶液中加入浓度为10%的、分子量为1000的聚乙二醇（PEG1000）。

有人提出过在标准水溶液中加脂肪酸。但这类添加剂并不能令人满意。据发现铬在这溶液中浸蚀脂肪酸，使这添加剂沉淀。在将溶液在木材上涂施时，添加剂留存在表面上或表面附近，最后被雨水漂去。

有的意见认为：添加聚乙二醇（PEG）也会产生相同的结果，铬也可能沉淀。在将本发明向木材防腐专家介绍时，他们怀疑是否有可能按照本发明制造木材防腐溶液，并且他们也不能制造一种稳定的溶液。

但是制造一种稳定的溶液是可能的，把PEG在CCA的标准水溶液中徐缓而连续地加入，以取得均匀的分布。应把溶液保持在约75°F下，理想的范围为70-85°F。把溶液保持在85°F以下，最好在75°F左右，铬和PEG的反应便达到最低。最好将pH值保持在2.0以下，最理想的范围是1.7到2.0。保持溶液的低温可以使pH值保持在理想范围以内。

聚合物对木材母质起“增湿剂”的作用，并作氧化铬的缓冲剂，延缓氧化铬对木材、糖、木质素等的侵蚀性化学反应。PEG1000的增湿作用，在于PEG在木材的微孔中填充，然后把水吸引，并使水和它的母质接合。据信这能使木材的外表软化，给上杆脚扣刺提供了润滑作用，至少减少了木杆的龟裂或爆裂。

另一个举例是添加一种表面活化剂，帮助向心材渗透，减少防腐剂在边材中集中。有一个附带的效果是在浇清水时，有可能把过多的铬除去。