超临界木材防腐防水一体化技术和木材处理设备制造技术

本发明专利技术提供了一种木材防腐防水组合物以及使用该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。该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。本发明专利技术的技术方案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。

Integrated technology of wood corrosion prevention and waterproofing and wood processing equipment

The present invention provides a wood corrosion resistant waterproof composition and a method for treating wood by integrated treatment of wood and water by using the wood anticorrosion and waterproof composition. The wood preservative waterproof composition comprises a supercritical fluid as a solvent; an antiseptic component; and a waterproof component. The technical proposal of the invention can simultaneously be used for antisepsis and waterproof treatment of wood, thereby improving the treatment effect, improving the use quality of wood, and reducing the equipment and process cost of wood treatment.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种木材加工的防腐防水一体化技术及所用设备。
技术介绍
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。本专利技术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。另夕卜，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
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，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。根据本专利技术另 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。本专利技术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l是根据本专利技术的一个实施例的木材处理设备的示意图。 具体实施例方式本专利技术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、化学组分根据本专利技术的一个方面，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。上述防腐剂和防水剂可以配以合适的增溶剂，如正己烷、氯仿等，在 超临界二氧化碳中的溶解度可达5%以上。根据本公司用有机溶剂例如常 温常压下的液态烷烃作的实验证明，每立方米木材中留存约10公斤上述防 水物质，木材的吸水率可降低70%。本专利技术优选使用二氧化碳为超临界流体作溶剂，其工作状态优选为摄 氏60度以上和10MPa - 20MPa。本专利技术也可使用其他流体作为溶剂，例 如以下几种气体之一或其中两种的混合物CHF3, CF4， N20，乙烷，乙烯，丙烷，丙烯，氟利昂等。二、 工艺流程根据本专利技术的另 一个方面，提供了 一种使用上述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。相关领域的技术人员根据以上说 明可以容易地实现该方法，例如将待处理木材和上述木材防腐防水组合物 置于压力罐中，施加压力和温度到临界点以上，以使溶剂达到超临界状态， 并保持足够的时间使防腐剂和防水剂随溶剂充分浸入木材，然后降低压力 到临界点以下，使防腐剂和防水剂析出在木材中，并回收溶剂以便再次利 用。三、 设备根据本专利技术的又一个方面，提供了一种木材处理设备。该木材处理设 备可用于对木材进行上述超临界防腐防水一体化处理，也可用于对木材进 行其他处理，例如超临界防水处理或超临界防腐处理。图l是根据本专利技术的一个实施例的该木材处理设备的示意图。如图所示，压力罐1和2是工作罐，有可开闭法兰盖。压缩机经阀l与流体补充 罐相连。阀2和5与阀3和4的切换使压缩机交替抽取压力罐1 (2)到压 力罐2(1)。阀6连通两罐。罐1和2固定在可转动支架上，支架轴与两 罐轴平行。工艺①首先将木材和防腐剂、防水剂装入罐1和2中，关闭法兰盖。 ②开启阀1和4，启动压缩机，将流体从补充罐压入工作罐1。③达到 工艺确定的温度、压力、时间后，关闭阀1和4。④ 转动支架，使压力罐1处于压力罐2的正上方，并开启阀门6。⑤ 罐1中的流体充分流到罐2内后，关闭阀6，开启阀2和5，启动压 缩机，将残余在罐1的木材中的流体抽出并压缩进罐2中。⑥ 关闭阀2，开启阀l,抽取补充罐中流体继续压入罐2。⑦ 与上步骤同时将罐1泄压至常压，并开启法兰盖，取出已处理木材，并装入待处理木材。重复② ⑦步骤，两罐交替工作。为节能，可釆用热管技术包覆两压力罐的外表面，在其中一罐被抽取 时，用另一罐流体^t压缩时产生的热量补充其流体气化的吸热。所有阀门采用电动阀门，每一罐体设置双份安全阀、泄压阀、压力传 感器。本设计方案充分考虑木材加工的体量大，流量大，间歇式的特点，双 罐交替作业则比单罐减少了流体膨胀压缩的做功浪费，工作罐兼有储液罐 的功能，虽然两个工作罐是交替工作，但从流体膨胀压缩做功的角度看则 近似于连续工作。本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
1.一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。2. 根据权利要求1的木材防腐防水组合物，其中所述超临界 流体为以下几种气体之一或其中两种的混合物 C02，CHF3，CF4，N20，乙烷，乙烯，丙烷，丙烯，氟利昂。3. 根据权利要求1的木材防腐防水组合物，其中所述防腐组 分为油溶性木材防腐剂。4. 根据权利要求3的木材防腐防水组合物，其中所述防腐組 分为环烷酸铜。5. 根据权利要求1的木材防腐防水组合物，其中所述防水组 分为常温下为固态的低聚度高分子聚合物。6. 根据权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：
申请(专利权)人：北京辉杰森木业科技有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]