处理木材的方法和组合物技术

一种降低木材变质速率的方法，这种方法包括使木材与含水碱性胶体含硅盐的组合物接触，所述组合物用含硼盐过饱和。所述接触可以在环境或升高的温度和压力下进行。所述组合物为用含硼盐过饱和并任选包括铝盐和防腐剂的含水胶体含硅盐。通过混合含硼盐与含硅盐的胶体含水混合物并任选加入铝盐和防腐剂来制备所述组合物。该方法在一定条件下进行，从而形成含硼盐的过饱和溶液。用这种组合物处理的木材可耐受昆虫、腐蚀、ＵＶ变质、火以及其它环境侵扰。所述木材还表现出提高的强度。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】处理木材的方法和组合物                       专利
本专利技术涉及一种改进的木材防腐方法，该方法通过合成并应用非毒性的、环境友好的含水组合物而进行，其与现有技术相比具有提高的有效性。                       专利技术背景木材防腐是一种降低木材变质速率的技术，这种木材变质是由如下因素引起的：1)真菌、昆虫、海洋暴露的生物能因，2)损害性的阳光和3)火。木材防腐通常由化学处理来实现。木材防腐增加了木材的有用寿命并降低了频繁更换的费用。适当设计的木材结构能提供长期服务而不需要特别保护，但当木材以其自然状态而在高温下、在暴露于盐水的结构中、或在有利于有害真菌和昆虫生长的气候条件下应用时，可能造大的经济损失。现今通用的木材防腐剂为油，包括耐油性和耐水性化学品。所述油广泛用于户外应用。它们在水中无味，但它们会引起着色和上漆困难。煤焦杂酚油本身或在5％的五氯酚石油溶液中被用于处理产品如枕木(ties)、桅杆(posts)、柱子(poles)、木桩(pilings)和建筑木材。另一种常用的处理溶液为水基的，并且含有铜、铬和砷盐(CCA)。但是，现今使用的木材防腐剂具有几个缺点。由于其对植物、人类和动物均有明显的毒性，杂酚油和CCA对环境都有很大的危害。即使针对环境毒性的责任，这些现行的木材防腐方法对美国的天文问题是完全无效的。TIME杂志引述了一个故事“来自地狱的白蚁”。“忘记杀手蜜蜂：Formoson白蚁是真正的威胁。它们正在吃掉南部美国-并且没有人知道如何阻止它们”。Formoson白蚁是一种原产东亚的地下白蚁。其在第II次世界大战后被首次引入美国大陆。据信其由军用货船上的厚木板或包装柳条箱而从远东港口带入的。一般的国内白蚁-->群体每年吃掉7磅木材。Formoson白蚁群体每年将吃掉1,000磅木材。它们每年在整个美国总共造成10-20亿美元的损失、修理和控制费用，并且在受灾最重的城市New Orleans，Louisiana有每年约3亿5000万美元的损失。很明显应该开发能够驱逐Formoson白蚁的有效的低环境毒性的木材防腐剂。本专利技术满足这一需求，同时具有更多的优点，这些优点在进一步阅读本申请后将会很明显。                       专利技术概述本专利技术的一个方面是降低木材变质速率的方法。这种方法包括使木材与含水混合物接触足够时间，从而用混合物浸渍至少部分木材，所述混合物包括碱性的含硅盐的胶体组合物，并且所述组合物具有结合在其中的硼离子。所述木材可以通过在密闭容器中在高于大气压的压力下在含水混合物中浸渍木材而进行接触，或者可以将所述混合物喷涂或刷涂到木材上。干燥后，所述木材则能够耐受腐蚀、昆虫和其它环境侵扰。本专利技术的另一个方面是一种制品，该制品包括用含硅盐、含硼盐、以及任选的卤化铝浸渍的木材。通常含硅盐在木材中的存在量为约1％w/w至约30％w/w，含硼盐在木材中的存在量为约1％w/w至约30％w/w。如果存在的话，铝盐的存在量将低于约1％w/w。本专利技术的另一个方面是一种胶体组合物，所述组合物包括水、碱金属氢氧化物、含硅盐、含硼盐、任选的卤化铝、以及任选的防腐剂，其中所述碱金属氢氧化物的量足以使水的pH值至少为10。本专利技术的另一个方面是一种制备适合于降低木材变质速率的组合物的方法。这种方法包括使含硼盐与碱金属硅酸盐在pH值至少为10的条件下混合，任选加入卤化铝和防腐剂，并且混合从而形成均匀的胶体组合物，其被含硼盐过饱和。附图的简要描述为了进一步理解本专利技术的性质、目的和优点，应该参照如下详细描述，并结合附图进行阅读，其中类似的参照标记代表类似的元件，-->并且其中：图1表示的是据信在带有步长梯度磁场的介电体发生器中聚合物的形成过程，所述聚合物包括K+离子或核子，并且利用K+离子通过硼离子和水的多价螯合所稳定。图2表示的是由标准活化技术制得的典型胶体颗粒上所结合的水。图3为用于制备本专利技术组合物的介电体发生器的示意图。图4为图3的介电体发生器的示意图，给出了三个磁性四极助推器发生器和其它改进。图5表示的是带有通量场和梯度的磁性四极发生器的详细示意图。图6表示的是在本专利技术的组合物中被二氧化硅胶体多价螯合的硼离子。图7表示的是本专利技术的用于处理各种木材产品的压力处理设备。专利技术的详细描述当用于结构物如房屋、甲板、栅栏、海底木桩、公用电线杆、铁路枕木等时，由于环境侵扰的多样性，木材倾向于随时间而发生变质。本专利技术的一个方面是降低木材变质速率的一种方法。这种方法包括使木材与含硅盐的含水碱性胶体组合物接触足够时间从而用混合物浸渍至少部分木材，所述组合物具有结合在其中的硼离子。木材优选通过在高于大气压的压力下在含水混合物中浸渍木材一段时间而接触，其时间足以确保至少部分含硅盐和含硼盐沉积在被处理的木材上或其中。该方法在约125psi至约175psi的压力下进行，并且温度可以为环境温度或升高的温度。将所述压力保持一段时间，该时间足以使大部分木材被浸渍，例如约30分钟至约2小时。所述木材可以用含水硅酸钙进行共处理从而改进效果。在优选的高压处理中，保持压力一段时间从而浸渍木材的整个结构，其中所述时间取决于所要处理的木材的数量、孔隙率及长度。当木材已经用组合物浸渍后，使木材不再与含水组合物接触，并且干燥，从而提供其中沉积有含硅盐和含硼盐的产品。干燥可以在环境或升高的温度和压力下进行。如果木材是压力处理且在环境条件下干燥的，-->则干燥可能花30天或更长时间。看起来按照本专利技术利用压力处理木材，含硅盐和含硼盐在整个木材中沉积，致使其重量增加相对于未处理木材来说可以为20％-70％的增加量。据认为胶体组合物可能通过毛细管作用而被吸入到木材中，并且盐沉积在木材的整个纤维结构中。所述重量增加将取决于温度、压力、木材的孔隙率、木材的尺寸、胶体组合物等。本方法应用一种碱性的胶体组合物进行，所述组合物包括水、含硅盐、含硼盐、以及任选的卤化铝，其中水利用碱金属氧氢化物达到碱性pH值至少约为10。组合物的细节将在下文中讨论。虽然本专利技术的方法特别适用于将木材浸在含水组合物内，也可以通过在环境压力和温度下将含水组合物施用到木材表面上而接触并使其干燥，从而使木材被浸渍。这种施用可以通过刷涂、将组合物倒到木材表面上、将组合物喷涂到木材表面上等而实现。施用组合物以后，使木材干燥一段时间从而确保在木材表面的浸渍完成。本专利技术的另一个方面是一种制品，该制品包括用含硅盐、含硼盐、以及任选的卤化铝浸渍的木材。在所述制品中，含硅盐在木材中的存在量为约1％w/w至约30％w/w，含硼盐(例如金属硼酸盐或硼酸)在木材中的存在量为约1％w/w至约30％w/w，卤化铝的存在量至多约1％w/w。本专利技术的制品(通过压力处理制备)的干重比相同的未处理木材高20％至约70％。如果该制品通过刷涂或喷涂制备，则浸渍主要发生在表面，并且重量增加较少，即不高于10％。最终的增加将取决于前面所讨论的多种因素。本专利技术的另一个方面是一种胶体组合物，所述组合物包括水、碱金属氢氧化物、含硅盐、含硼盐、任选的卤化铝、以及任选的防腐剂，其中所述碱金属氢氧化物的量足以使水的pH值至少为10。含硅盐优选为二氧化硅或硅酸钠，含硼盐为硼砂或硼本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低木材变质速率的方法，这种方法包括使木材与含水混合物接触足够时间从而用混合物浸渍木材的至少一部分，所述含水混合物包括含硅盐的碱性胶体组合物，并且其中结合了硼离子。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2001-3-30 60/280,6201.一种降低木材变质速率的方法，这种方法包括使木材与含水混合物接触足够时间从而用混合物浸渍木材的至少一部分，所述含水混合物包括含硅盐的碱性胶体组合物，并且其中结合了硼离子。2.权利要求1的方法，其中通过在密闭容器中在高于大气压的压力下将木材浸在含水混合物中而使木材接触。3.权利要求2的方法，其中通过增加含水混合物进入容器的流量同时降低其流出容器的流量而产生压力。4.权利要求2的方法，其中压力为约125psi至约175psi，并且其应用液体压力而产生。5.权利要求4的方法，其中保持压力约30分钟至约2小时。6.权利要求5的方法，其中木材的干重比木材的初始重量增加约20％至约70％。7.权利要求1的方法，其中在用组合物浸渍木材后，使木材不再与含水混合物接触，并进行干燥，从而提供其中沉积有含硅盐和含硼盐的产品。8.权利要求1的方法，其中碱性含硅盐组合物包括水、二氧化硅、金属硼酸盐或硼酸、以及任选的卤化铝，其中利用碱金属氢氧化物使水成碱性pH值至少为约10。9.权利要求7的方法，其中碱性含硅盐组合物包括水、约2％-20％w/v的二氧化硅、约2％-20％w/v的含硼盐以及任选的卤化铝，其中水中含有氢氧化钠或氢氧化钾，从而使其pH值约为10-11。10.权利要求8的方法，其中碱性含硅盐组合物包括水、约2％至约20％w/v的为硅酸盐形式的二氧化硅、约2％至约20％w/v的硼砂、约0.1％至约1％w/v的卤化铝、以及稳定量的柠檬酸三钾，其中水中含有约3至约4摩尔浓度的氢氧化钠或氢氧化钾。11.权利要求9的方法，其中水中含有氢氧化钾。12.权利要求1的方法，其中在环境压力下通过向木材表面施涂含水组合物而与木材接触，并使其干燥。13.权利要求12的方法，其中用刷子施涂含水组合物。14.权利要求12的方法，其中通过喷涂施涂含水组合物。15.权利要求2的方法，其中在压力处理后将木材在环境条件下干燥至少30天。16.权利要求2的方法，其中用硅酸钙以及碱性含硅盐组合物一起处理木材。17.一种制品，其中包括用含硅盐、含硼盐以及任选的卤化铝浸渍的木材。18.权利要求17的制品，其中含硅盐在木材中的存在量为约1％w/w至约30％w/w，含硼盐在木材中的存在量为约1％w/w至约30％w/w。19.权利要求17的制品，其中浸渍木材的干重比相同的未浸渍木材重约20％至约70％。20.权利要求19的制品，其中浸渍木材基本上在整个木材结构中均被浸渍。...

【专利技术属性】
技术研发人员：RR霍尔库姆，JR摩西，
申请(专利权)人：SGT技术控股有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]