【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及木材防腐方法。更详细地说，在控制时间、温度和压力条件下，尤其是控制温度的条件下，本专利技术方法包括一系列工序。本专利技术也涉及按照本专利技术方法所处理的木材。为了防止木材和原木朽烂并延长使用寿命，通常的作法是，用诸如杂酚油、溶解或分散于水中的无机化合物混合物、或某些溶解于石油馏份物中的有机化合物一类的防腐剂浸渍木材或原木。这些防腐物质提供的防护能力取决于它们渗入木材或原木的深度和合适均匀性。在题为“木材损蚀及其防腐处理预防”(1973年纽约州锡拉丘兹市锡拉丘兹大学出版社锡拉丘兹木材科学丛书5 Darrel D.Nicholas编著)(Darrel D.Nicholas，Editor，Syracuse Wood Science Series 5.Syracuse Vniversity Press，Syracuse，N，Y.，1973.)的两卷论文中，较详细地讨论了木材处理和木材防腐的问题。各种杂酚油组合剂、五氯苯酚、环烷酸铜、8-羟基喹啉铜、有机锡化合物、有机汞化合物、环烷酸锌、氯化烃、加氨亚砷酸铜(...
【技术保护点】
一种用金属盐浸渍木材进行防腐处理的改进了的方法，它由以下工序组成：（Ａ）在一定的时间、温度和压力条件下，使容器内木材同含有至少一种可溶性的有机羧酸金属盐溶液接触，该时间、温度和压力条件足以（ｉ）使溶液渗入木材内，而且（ｉｉ）使工 序（Ｂ）中从木材内排出溶液内的金属与酸之比同工序（Ａ）中浸渍木材所用溶液内的金属与酸之比基本上保持相同，（Ｂ）降低容器内压力，至少从木材内排出一些溶液，而且（Ｃ）随后将木材加热到足以使金属固定在木材内的温度。
【技术特征摘要】
US 1985-7-8 752,881书中使用的术语“溶液”，不仅是指真溶液，而且也是指乳化液、微乳化液等等。在使用这种乳化液、微乳化液时，术语“可溶性金属盐”是指该金属盐至少可溶于这种乳化液、微乳化液等中一种相内。本发明改进方法的一个重要点是确定为工序(A)步的第一步。我们已经看出，如果在工序(A)中所用溶液的温度保持在足以“使金属固定在木材内”的温度，就可以得到所需的改进结果。“使金属固定在木材内”这一说法是指，在木材持续在水和/或烃溶剂中时，用本发明方法渗入木材内的金属盐不会从木材中浸出。关于金属盐固定在木材内，是由于金属盐与木材内纤维素结构或木质素或其它反应物质内的官能团发生化学反应的结果，还是一种由于升高温度而加速的物理现象，这在熟知本行技术的人中也不完全清楚，存在相当大的推测。因为在某些情况下，从排空细胞过程得到的回出液比处理液含有较少的金属和较多的酸，此现象支持这一理论即金属固定于木材内和游离酸的释放，是起因于金属盐中金属同木材纤维素结构内含氢活性基团之间的化学交换，从而释放出游离酸。在本方法中，要控制好工序(A)中保持的温度和压力条件，使随后工序(B)中从木材内排出回出液内金属与酸之比同工序(A)中浸渍木材所用溶液内金属与酸之比基本上保持相同。在最佳实施方案中，使工序(A)中浸渍液温度保持低于金属固定在木材内时的温度，以得到工序(A)中所需结果。在一个实施方案中，一般使工序(A)所用溶液温度保持在约20°～80℃之间。只要由回出液内金属浓度降低而酸浓度增高证明，金属盐没有熔化在木材内，对于某些金属盐就可以应用较高的温度。工序(A)中容器内压力可以在很大范围内变化，该压力一般将大于0～约200psig〔表压(磅/英寸2)〕。容器内的压力值控制溶液渗入木材的速率，如果施加的压力较低，工序(A)会持续较长时间，直到溶液达到所需渗入量为止。同样，如果工序(A)的温度在20°～80℃范围的较低段，则工序(A)也会进行较长时间。在浸渍液渗入木材达到所要求的程度后，由于降低容器内压力，会从木材内至少排出一些浸渍液。在此第二步(工序(B)〕中，由于容器内压力降低，木材内的空气膨胀，至少从木材内释放和压出一些浸渍液。这种释放出来的溶液是回出液，它将同初始处理溶液混合。然后浸渍过的木材经过第三步〔工序(C)〕处理，它包括将木材加热到足以使金属固定在木材内的温度。尽管工序(C)中温度可以随处理中所用金属盐的性质而变化，一般足以使金属固定在木材内的温度在约90°直到木材分解温度即约120℃的范围内。在处理溶液和工序(B)中排出的回出液混合物存在的情况下，可以进行工序(C)中木材的加热，在这种情况下，混合物用作容器内的热传导介质。当混合液用作热传导介质时，最好在可以是大气压力或稍高压力的恒压下进行工序(C)中的加热。为了使从木材到包括因金属固定于木材内而产生任何游离酸的溶液的进一步的传质减至最小，最好在工序(C)中使用恒压。显然，精确不变的压力是不切实际的也不需要，仅仅要求基本上使压力保持恒定，该压力可以变化约±2psig。在另一个可行的实施方案中，在对木材进行工序(C)的加热以前，可以从容器内排出由于工序(B)产生的混合溶液，用诸如矿物油一类的惰性液体物质代替。在此实施方案中，该矿物油用作热传导介质，从工序(B)排出和回收的混合溶液可以用于随后的木材处理过程。当来自工序(B)的混合物呈乳化液形式，并且在工序(C)使用的温度很可能引起相分离时，这方案可作为最佳实施方案使用。在另一个实施方案中，在工序(B)的末了可以从容器内排出工序(B)产生的混合溶液，例如在工序(C)中可以用水蒸汽作为热传导介质加热木材。因为水蒸汽作为热传导介质不如混合溶液或矿物油那样有效，而且在已浸渍的金属盐固定在木材内以前，使用水蒸汽会引起金属盐的浸出，所以此实施方案不如上述实施方案好。然而，当从工序(B)产生的混合溶液呈乳化液形式，并且在工序(C)所用温度很可能引起相分离时，这个实施方案也是一个较佳的实施方案。在本发明工序(A)中用作浸渍液的溶液可以是烃溶液，或是水溶液。如上所指，这些溶液也可以是乳化液或者微乳化液。这些乳化液和微乳化液的连续相可以是烃或是水溶液。一般在工序(A)中所用溶液内金属盐量足以在溶液内提供约0.1～约5%(按以溶液重量为基础的金属重量)的金属含量。在一个最佳实施方案中，该溶液是金属盐溶于烃溶剂的溶液。有效的烃溶剂实例为芳香和脂族烃溶剂，以及芳香和脂族烃溶剂的混合物。特殊的烃的例子为溶剂油、石脑油、轻矿物油、二甲苯、甲苯和诸如石油烃一类的工业烃溶剂的混合物。诸如各种醇、酮、醚和酯一类氧化了的烃作为烃溶剂也是有效的。当本发明方法中使用烃液时，金属盐最好是可溶于油或可溶于烃溶剂的盐类。可认为本发明中各种金属盐的油溶解性有助于得到有利和所需结果。由于有机化合物可溶于油，基本上是疏水的，因而，甚至在很长时间内，不存在从已处理的木材内被萃取和浸出的可能性。在本发明水溶体系中有效的最佳类型的可溶于油的金属盐是有机羧酸的酸式、中性和碱式盐。这些盐作为“肥皂”在该技术中也是众所周知的。对盐中所含金属的选择，将取决于想使处理木材得到什么样的性能、可获得性、成本和有效性。在本发明方法中较常用的某些金属包括铜、锌、锆、铬、铁、锑、铅和汞。也可以使用含有这些两个或多个金属离子的混合物的盐。如上所述，这些盐可以是酸式、中性或碱式的。酸式盐含有使酸中和不充分的金属阳离子。中性盐含有的金属阳离子量正好足以使盐阴离子中存在的酸性基团中和。碱式盐含有过量的金属阳离子，经常称为高碱性的、过碱性的或超碱性的盐。这些酸式、中性和碱式盐最好是可溶于油的有机羧酸盐及其混合物。可以制取合适的酸式、中性和碱性盐的羧酸包括脂族、环脂族和芳香族的一元和多元羧酸。这些有机羧酸可以是天然的，或是合成的，或是它们的混合物。一般要进行提纯的天然酸的实例包括直链和支链羧酸和诸如妥尔油酸和环状羧酸如环烷酸的混合物。各种合成羧酸，特别是脂族羧酸及其混合物是有效的，这些酸通常含有6个或更多的碳原子。可以通过熔融或沉淀法制取各种金属盐或肥皂。通常用诸如烃油或溶剂一类的惰性液体介质制取肥皂。各种有机羧酸通常至少含有6个碳原子和30个之多的碳原子，但当使用多于一种的羧酸时，作为混合物羧酸中的一种酸可以使用含有仅仅有两个碳原子的羧酸。各种有效有机羧酸的例子包括醋酸、丙酸、丁酸、异戊酸、己酸、2-乙基丁酸、壬酸、癸酸、2-乙基己酸、异辛酸、异壬酸、新癸酸、月桂酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚油酸、环烷酸，以及诸如市售的环烷酸、妥尔油酸、松香酸等一类两种或多种羧酸的混合物。酸式盐的各种例子是含有比铜化学计算当量/(酸克当量)少的各种酸式铜盐。对于除铜以外的各种金属，因为碱式盐或肥皂含有较高的金属含量，所以最好使用它们。例如，诸如新癸酸一类的一元羧酸正锌盐溶液，含有约6%(重量)锌，而碱式新癸酸锌溶液可以含有高达约16%(重量)或更多的锌。用技术上众所周知的方法，也可以制取羧酸碱金属盐或羧酸的肥皂。例如，可以在美国专利2，251，798;2，955，949;3，723，152和3，941，606内找到中性和碱式盐的各种实例，以及金属盐配合物及其制取方法的各种实例，因此可以参考采用它们的公开内容。因为某些碱式盐不是简单盐，所以它们称为配合物。例如，在美国专利3，941，606中叙述的碱性组合物称为“金属羧酸盐-烷氧基醇盐”配合物。对于本发明来说，在说明书和权利要求书中，这种碱式配合物是以金属盐或肥皂的词出现的。在本发明中有效的各种盐或肥皂的具体实例包括下表1叙述的那些实例和以后的各种具体实例。表1金属羧酸盐组分 金属 金属含量(重量%) 酸S-1 Cu 16 新癸酸S-2 Cu 11 新癸酸S-3 Cu 10 环烷酸S-4 Zn 18 2-乙基己酸S-5 Zn 8 环烷酸S-6 Zn 10 C8-C13混合物用以下各种实例说明上述各种盐的制取方法，其中各部分和百分数按重量计算，除非另有说明。实例S-1制取260份粗新癸酸、103份丙酸、400份溶剂油、172份铜粉、91份甲基溶纤剂、14份双丙甘醇、70份水、10份辛基-苯氧基聚乙氧基乙醇(Rohm和Haas公司的triton X-15)和3份Santoflex-77的混合物，并用空气搅动，同时加热到约80℃温度。在这些条件下，反应持续约6小时。添加少量(7份)硼酸，用空气搅动，在80℃继续加热。在此温度下，该反应一直持续到180%的酸达到中和为止(全部，14小时)。在温度约为150℃，将混合物再加热2小时直到190%的酸达到中和。停止鼓入空气，充入惰性氮气，同时慢慢地在8小时内将混合物加热到约150℃，并将过量的水除去。在3小时间隔内，大致按四等份添加总量为176份的磷酸戊酯，同时保持约145℃温度和氮气氛。然后使混合物冷却到约125℃，静放去除过剩的铜并且过滤。在真空下使过滤的产品加热到约150℃，以便去除溶剂油得到所需浓度的金属盐的产品。可以通过上述S-1类似的方法或在技术上众所周知的另一种可行的方法，制取表1中S-2到S-6各种实例的混合物。实例S-7将840份蒸馏的环烷酸、176份2-乙基己酸、512份溶剂油、48份卡必醇(联合碳化物公司的商用二甘醇乙醚)、4.8份醋酸、1.6份水和10.9份阻泡剂加入反应器内，将混合物搅动加热到约65℃。用二氧化碳搅动混合物，并将214.4份氧化锌加入到混合物里，然后混合物加热到约105℃。在此温度下保持反应，同时定期检查锌的百分比、酸值和水的百分比。如果需要，在锌含量为10%时将酸值调节到-33～-38。如果水含量超过0.4%，使混合物脱水。将约100份助滤剂搅拌加入混合物内，然后过滤混合物。滤液是一透明液体，用溶剂油将液体调节到锌含量为10%，得到所要求的产品。上述类型的金属羧酸盐在市场上可以买到，例如美国俄亥州克利夫兰市穆尼化学公司通用商标号44113的T E N- C E M、C E M- A L L、N A P- A L L、H E X- C E M、L I N- A L L和N E O- N A P。这些溶剂油溶液可以用于制取本发明的浸渍溶液，只要将上述溶剂油溶液同另加的溶剂油或烃溶剂混合就可以。按照本发明方法很容易制取和使用表1所列的那些羧酸盐混合物。例如，从各等份的S-1和S-6组分制取本发明的混合物，生成含8%铜和5%锌的混合物。2份S-1组分同1份S-6组分的混合物将含有10.7%铜和3.3%锌。也可以通过例如使金属铜或铜盐与环烷酸反应的普通方法制取在本发明溶液中所用的金属盐。当酸为液体时，一般不需要溶剂。用这种方法制取的金属盐可以是上述的酸式盐或是上述的中性盐，并能溶解在烃溶剂内，在本发明中使用。其它中性或碱式盐的各种实例包括环烷酸铅、新癸酸铅、2-乙基...
【专利技术属性】
技术研发人员：理查德W海茵，威廉姆C凯尔索，
申请(专利权)人：OMG美国公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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