专利名称：用于制造浸渍过的木材的装置和操作系统的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及一种制造浸渍过的木材和木制物品的方法，且尤其但并非限于应用于用来生产如呋喃聚合物浸渍过的边材的经聚合物改性的木材的装置和过程控制技术，以及透过该过程取得的产品。
背景技术：
本申请涉及同时待审的英国专利申请号0906207. 6和0906197. 9，其均涉及一种用于处理浸渍过的木材的优选化学作用。这些同时待审的申请的题材为所有目的以引用的方式并入本申请中。对硬木的需求和其生长缓慢的本质造成了森林砍伐，并产生了相关的长期生态和环境问题。举例来说，以年率来计算，每年有约80，OOOkm2到100，OOOkm2的热带雨林(硬木的苗圃)被伐除。如此大规模的伐林对动植物的多样性有不利影响，相信全球约20%的温室气体排放亦是由此造成的。这些环境上的考虑因素意味着硬木日益昂贵。刚伐下的木材具有相当的含水量，作为“自由”水分存于细胞腔中，并作为“结合” 或“化合”水分使细胞壁饱和。刚锯下的锯材通常失去其约50%的总重量，略为收缩，并在其后的干材[使干燥和稳定]过程中变得更强、更硬和更耐用。该干材过程亦改善木材的加工性能以及粘合剂与表面涂层的结合。在该干燥过程中，木材会先失去自由水分，以达到 “纤维饱和点”(FSP)，即细胞腔内并不含有水分，但细胞壁仍饱含结合水分。FSP于硬木含水量为30-35%和软木含水量为25-30%时出现。木材在干燥期间不会收缩，直到达到FSP 为止，其然后会开始以大致成比例的速度收缩，直到含水量达致平衡为止。使木材改性的第一种方式为木材的热处理。在Burmester (约1973年)论述的 “水分、热力和压力O^euchte，Warme und Druck) ” (FffD)处理中有受控热解，即木材在超过180°C的温度下通过使用热力来进行降解。虽然这热处理过程在维度稳定性上提供了约 50%至90%之间的改进，但抗弯强度却降低了 30%。高温会诱发木材发生应变，而这可增加开裂或断裂。热油处理为热解的一替代方案，在温度大于180°C但低氧的环境下进行。在由Menz Holz执行的处理过程中，所需的温度保持2至4小时之间。虽然维度稳定性提升了 40%， 但强度却降低了 30%。化学改性技术包括i)醚化醚化从与羧酸或酸酐的反应达成，普遍为乙酰化和糠基化 (furfurylation)；ii) 二羟甲基二羟基乙烯脲(“DMDHEU”)处理；iii)反应性油处理；以及iv)疏水化。在乙酰化时，加热至约70°C后进行浸渍。须移除醋酸和未使用的酸酐。乙酰化木材的维度稳定性似乎提升了 +75%，但硬度仅有中度提升，而强度则不受到太大影响。乙酰化并不会改变木材色泽。然而，当乙酰化木材被曝露在周围环境中时，则会被严重弄污。 一具体问题是霉菌生长。
二羟甲基二羟基乙烯脲(DMDHEU)可在处理木材时使用。然而，使用DMDHEU会产生挥发物，包括甲醛。
在反应性油的处理中，已改性的亚麻仁油有效提供马来酸酐基团。该过程可使用经改良的现有的杂酚油设施。
疏水化过程会使细胞壁由亲水性变成疏水性，以改善木材在潮湿环境下的性能。化学技术有很多种，包括使用硅烷、硅氧烷和硅酮、三聚氰胺以及所谓的“罗伊尔过程 (Royal I^rocess)”，其中固化以热油处理进行，在其中会添加杀生物剂。任何有毒成分的添加都是不理想的，因为木材回收的必要条件是该些有毒化学物可被移除，以防止它们进入周围环境。
M. Schneider, Μ. Westin及其他人已描述过经呋喃聚合物改性的木材的生产。水的移除一直以在呋喃聚合物于木组织中形成后，透过木材的传统窑干来达成。遗憾的是，在任何最终干燥步骤(如同在替代过程中所述的其他高温干燥步骤)中的高温经常会诱发已改性的木材的抗张应变，而这种应变会导致不可接受的开裂和变形，并更总体地说会降低质量。避免这种由干燥诱发的应变对硬木(如山毛榉木、涔木和枫木)来说特别重要。
该些化学过程所产生的多样性和整体上增强了的性质使该些过程的产品更有吸引力。具体来说，与热和油处理过程相比，使用化学过程来彷制硬木性质的能力是特别有利的。然而，虽然这些化学物的其中一些有如保存已改性的木材的作用，但其亦有不良影响。 举例来说，铬化砷酸铜为普及的防腐剂，但铬和砷是有毒的。而且，在复杂的树脂制造设备中以化学过程制备的浸渍溶液的价格昂贵。
糠基化会产生具有高维度稳定性、高耐久性及高抗酸和抗碱性的已改性的木材。 糠醇(FFA)单体被浸渍入细胞中，然后透过水溶液聚合。FFA是从如糖蜜的已水解的生物质废弃物产生出来的。FFA会产生接枝到细胞壁的高支化交联呋喃聚合物。Westin已说明过许多这分子的聚合方式，并特别提到FFA会与木质素形成共价键。由于木材会变得更硬和更脆弱，故此糠基化会边际地减少该木材的抗冲击强度，但这会被刚度的提升(为30%至 80%之间)、维度稳定性的提升(约为30%至80%之间)和耐久性的提升(即对昆虫和霉菌侵袭的抗性)远远抵销。此外，以呋喃为基础的聚合物浸渍木材是有利的，因为该已改性的木材不管是在制造阶段期间还是在该产物的生命周期期间均不会发放有毒物质。
举例来说，其中一个迄今所采用的使用FFA来生产已改性的木材的过程需要
1.糠醇(FFA)与水、催化剂和缓冲剂混合，并在使用前存于缓冲槽中。由于FFA有从水中分离的倾向，而所得混合物亦倾向有短的贮藏寿命，故此要添加如硼砂的稳定剂。
2.将木材置于高压釜中，引入该混合物并施加超压，以该溶液浸渍该木材。
3.然后使用加热过程固化该木材。热力的应用使得聚合作用以有意义的进度进行。遗憾的是，应用的热力越大，对木材的不良影响就越大。而且，不同品种的木材对高温的应用有不同反应。软木较能应付进取的热处理机制。虽然可选取不同反应物来以中温以及高温实现固化，但反应速度将会有相应差异。
4.固化后，木材然后于窑中被弄得干燥，在此时，任何残留的挥发物和未起反应的混合物会被驱出，让木材变得干燥并可准备推出市场。在固化后，残留在木材中的挥发物水平一般已很低，即少于反应物的0. 1%，而这些化学物一般都被鉴定为安全，适合留在该已改性的木材中。已知会以两种替代方式使主单体FFA起反应i)产生预聚物或低聚物；以及ii) 透过产生通过使到糠醇、甲醛和己二酸起反应而制成的预聚物，添加到呋喃环。透过使FFA 与甲醛起反应，该单体的一部分被转化成二亚甲基呋喃(bismethanofuran)，以产生比纯 FFA更易反应的所得混合物。在该混合物被浸渍入木材前，添加作为聚合催化剂的马来酸酐到该混合物中。热力使得该混合物在木材中聚合。在温度介乎70°C和200°C之间時达成固化。US 2，947，648号专利公开了 FFA、马来酸酐和水或醇类作为稀释剂的使用，而二氧化硫则被用作为渗透剂/催化剂。该混合物必须添加引发剂。在前一个步骤中浸渍过该混合物后，在器皿内添加气态的二氧化硫催化剂到该产物中。为了渗透木材，该混合物必须为低黏度的。可使用水、甲醇或乙醇作为稀释剂。由于气体渗透有限，故这方法不太可能产生得到均勻处理、大小为锯材般的木材成品。该过程亦因硫化物和未起反应的FA释气 (off-gasing)而受影响。US 2，909，450号专利公开了 FFA、水和二元或三元有机酸的使用。水被用来溶解氯化锌催化剂。虽然这混合物可对薄木样品有效，但其并不能轻易渗透大小为锯材般的样品。这就导致了一种有多个阶段的方法，其中首先涂上ZnCl2溶液然后让其变干燥，其后涂上第二未催化的FFA，以达到改善锯材内的反应物的分布。ZnCl2对木材有高亲和力，其因此会保留在该浸渍过的材料的顶层中，而其在固化时会导致蛋壳式浸渍，令该木材的中心得不到保护。此外，色泽梯度经常会在该木材发展，影响整体外形美观度。最后，已观察到未起反应的FFA会随着时间而从该木材滤出，其释气会带来异味问题，并因浪费了 FA而引致商业损失。更为关键的是，ZnCl2会影响纤维稳定性，并因此降低该已改性的木材的长期强度。WO 02/043933号专利公开了将FFA、水和马来酸当作催化剂的使用。US 2，313，953号专利公开了对缓冲剂的需要，以使该些催化剂在木材处理过程中停止过早起作用。该专利公开了硼砂的使用。US 3，622，380号专利只限于生产薄木板。其仅使用大气压浸泡。该配方为FFA、 水、多种金属盐，以取得不同深浅的色泽和络化剂。糠基化技术是由Schneider开发的。在第一技术中，木材以糠醇和至少一种选自马来酸/酸酐、邻苯二甲酸/酸酐、以及硬脂酸的其他催化剂浸渍。该些催化剂与糠醇有类似的木材亲和力，因此会以类似的速度渗透木材。该浸渍溶液是透过在纯FA中溶解5%至 20%的催化剂制备的。较低的催化剂浓度有较长的贮藏寿命，但固化得较慢。浸渍是透过满细胞法来进行的。木材样品被曝露在真空中5至30分钟，然后曝露在1至20个大气的高压20至60分钟。然后透过流、热空气、热油或高频(微波)辐射，通过以下任一方式固化该浸渍过的木材a)在140°C下的单阶段加热过程；或b)在90°C下然后在140°C下的双阶段加热过程。固化会持续0. 5至12小时，而140°C的情况则维持至少1小时，以摒退未固化的单体和聚合的副产物。为了避免木材燃烧/碳化，可使用无氧气的大气。在EP-B-1368167号专利中，Schneider以水稀释FFA浸渍溶液。添加水致使以双阶段配制，硼砂和木质素磺酸的钠盐被添加以作稳定剂。
虽然心材因有较高的天然树脂含量而有较佳的先天的微生物抗药性，但这些相同的树脂会抑制混合物浸渍到心材中。虽然FA —般可迁移到心材中，但马来酸或马来酸酐的迁移实属困难。因此，FA可能会未被聚合，且其可能在曝露于水时从已改性的木材滤出。
总而言之，糠基化技术中，大部分固化和干燥方法均需使用一般对木材的整体处理和调理而言有害的高温。约140°C以上的高温，尤其是超过150°C的高温，会透过破坏细胞结构和透过诱发使木材断裂或开裂的内应变，改变木材的性质；在硬木加工中更尤其如此。干燥和固化以连续和不同的步骤在不同的腔室中完成。此外，虽然酸性环境被认为对聚合是必需的，但其会影响混合物的贮藏寿命并可使反应容器腐蚀。使用挥发性溶剂则会因为相关的处理和回收的考虑因素而令到成本增加。发明内容
根据本发明的第一方面，提供了控制化学浸渍过的木材的生产的方法，该方法包含i)监察至少以下其中一项a)干燥和固化的合并室的环境，以确定在该环境中化学出气(out-gasing)的变化或在该环境中浸渍过的木材释出的水分的变化；以及b)聚合过的木材在该干燥和固化合并室内固化后的特性，以确定应用到不同批次的化学地浸渍过的木材上的不同加工条件所产生的性质上的变化；ii)根据已确定的变化来改变至少在该干燥和固化合并室中的加工条件，该些加工条件是选自以下群组，当中包括至少以下其中一项 a)至少在该干燥和固化合并室中的温度情况；b)至少在该干燥和固化合并室中的压力情况；c)用于浸渍和干燥与干燥和固化阶段以及阶段完成之间的过渡的设定点触发点(set point trigger)；以及d)用来生产该化学地浸渍过的木材的浸渍溶液的化学成分。
在优选实施例中，该方法进一步包含i)相对于反映木材品种种类和维度参数的批次识别符(batch identifier)，记录a)在大气环境中，随着时间所产生的变化；b)应用于不同木材批次的加工条件随着时间所产生的变化；以及c)来自各个批次的聚合木材的特性差异；ii)透过相对于与未处理的木材的类似木材品种种类和维度计量的过往累积加工条件，参照聚合木材的理想特性，为未处理的木材的未来批次选择加工条件。
本发明另一方面提供了木材处理设备，其包含用作干燥和固化的合并室，其被设置成在使用时以受控压力(而更通常为最初低于环境压力的压力或与环境压力相若)处理化学地浸渍过的木材；连接至该干燥和固化室的监察支系统，该监察支系统在使用时生成反映至少以下其中一项的数据a)该干燥和固化合并室中的环境条件；以及b)聚合木材在该干燥和固化合并室内受到固化后的特性；用于储存由该监察支系统生成的数据的数据库；以及连接至该干燥和固化合并室和该数据库的控制器，该控制器根据来自该监察支系统的数据，至少在该干燥和固化合并室中对木材处理加工行使操作上的控制，而其中该控制器被设置成在使用时i)参照数据库中的已储存或已校对的数据来辨识至少以下其中一项a)在该干燥和固化合并室中化学出气的变化或在该干燥和固化合并室中处理浸渍过的木材所释出的水分的变化；b)应用到不同批次的化学地浸渍过的木材上的不同加工条件所产生的性质上的变化；以及ii)根据来自该监察支系统的数据来改变至少在该干燥和固化合并室中的加工条件，该些加工条件是选自以下群组，当中包括至少以下其中一项 a)至少在该干燥和固化室中的温度情况；b)至少在该干燥和固化室中的压力情况；c)用于浸渍和干燥与干燥和固化阶段以及阶段完成之间的过渡的设定点触发点；以及d)用来生产该化学地浸渍过的木材的浸渍溶液的化学成分。本发明又另一方面提供了木材聚合过程控制器，包括储存木材处理程序编码的相关记忆体，该编码由该控制器执行，用于控制至少在干燥和固化合并室中的温度情况；控制至少在该干燥和固化合并室中的压力情况；控制用于浸渍和干燥与干燥和固化阶段的至少其中一个阶段以及阶段完成之间的过渡的设定点触发点；以及控制用来生产化学地浸渍过的木材的浸渍溶液的化学成分；该控制器进一步被设置成在使用时参照该已储存在记忆体中的数据来辨识至少以下其中一项a)在该干燥和固化合并室中化学出气的变化或在该干燥和固化合并室中处理浸渍过的木材所释出的水分；b)应用到不同批次的化学地浸渍过的木材上的不同加工条件所产生的性质上的变化；以及其中该控制器被设置以根据对已储存数据的解读，执行会改变至少在该干燥和固化合并室中的加工条件的编码。在优选实施例中，该木材聚合过程控制器在使用时执行被设置成用于以下用途的编码分配和储存反映木材品种种类和维度计量的批次识别符；记录在该干燥和固化室内的大气环境中，随着时间所产生的变化；记录应用于不同木材批次的加工条件随着时间所产生的变化；记录来自各个批次的聚合木材的特性差异；以及透过相对于与未处理的木材的类似木材品种种类和维度计量的过往累积的加工条件，参照聚合木材的理想特性，储存在记忆体中，为未处理的木材的未来批次选择加工条件。在某些实施例中，该控制器通常操作到将压力控制在介乎约0. 1巴和约环境压力之间。本发明又另一方面提供了在干燥和固化合并室中聚合以单体/低聚物浸渍的木材的方法，以生产带有理想含水量的木材完成品，该方法包含确定浸渍溶液的吸收和将被聚合的浸渍过的木材批次内的相对含水量；在该干燥和固化室内，在受控压力条件下引发干燥阶段；监察从该干燥和固化室移除水分以及在该干燥和固化室中的大气环境两者的其中一项；以及于达致该理想含水量前，在某过程点过渡到固化阶段，而该过程点是由在该大气环境中的水分移除条件和在改变中的条件的至少其中之一确定，而其中该固化阶段需要在该干燥和固化合并室中的温度于经过一段预定时间后得到受控的提升。从优选实施例可见，从干燥到固化的过渡是在温度和压力两者均得到受控的提升的情况下发生的。在多个优选实施例中，从(通常为)低压(相对于大气压)干燥阶段到固化阶段的过渡是在该木材的含水量水平约为35%至3%之间时发生的，约20%至6%之间为更优选，而约10%则为最优选。在通常情况下，该预定时间约为4小时。本发明又另一方面提供了木材浸渍设备，包括高压釜，其被设置成在使用时接收用于浸渍的木材连同浸渍溶液，浸渍溶液含有单体或低聚物，其选自糠醇、二羟甲基呋喃、 三羟甲基呋喃、这些化合物的低聚物和缩合产物或其混合物；储存缓冲器，其包括温度监察器，该储存缓冲器通过阀与该高压釜成流体连通，该储存缓冲器被选择性地设置成通过该阀接收浸渍溶液；调热器，其与该储存缓冲器相联；以及控制器，其连接至该温度监察器， 该控制器在使用时被操作得可透过控制该调热器来实现在该储存缓冲器内调节浸渍溶液的温度。有利的是，本发明的多个方面以单独和组合的方式提供了一个经改良的系统，其从涉及浸渍单体或低聚物(其选自糠醇、二羟甲基呋喃、三羟甲基呋喃、这些化合物的低聚物和缩合产物以及其混合物)的过程，并透过其后在干燥和固化合并器/阶段中合并地干燥和固化而所得的浸渍过的木材，生产聚合物浸渍过的木材(且尤其是糠基化木材)，和特别是控制这些木材的生产。本发明的多个方面的优选实施例容许动态和/或闭环式过程控制，这种控制支持增进生产效率，此外亦为连续的木材批次运送改善糠基化过程的有效性， 以提升已处理的木材的整体质量。
使用本发明的多个方面的加工过程致使木材的连续批次之间与木材的个别批次之间的处理在均质性方面均有整体的改善，以及更好地将含水量控制在预定水平。事实上， 虽然过往所理解到的是，以单体和低聚物浸渍的基底在干燥阶段期间会随同含水量被移除，而这会对已改性的木材有害，但现时发现，可在配备有合适的加热、真空和冷凝物处理系统的单一压力室中更有效地进行(在能源和整体时间方面)固化和干燥该以呋喃聚合物改性的木材。
可持续一段长时间重新再用该单体或低聚物以处理更多木材批次的能力会带来额外利益。
附图简述
现将参照附图，透过并无任何限制性意义的例子，描述本发明的示例性实施例，当中
图1为按照本发明的一个方面，用于生产已改性的木材的浸渍支系统的优选配置方式的框图2为按照本发明的独立但互补的第二方面，用于生产已改性的木材的干燥和固化支系统的优选配置方式的框图3(含有相关的图3a至3c)为图1的浸渍支系统所用的优选控制协定的流程图； 以及
图如和4b的组合为用于图2的干燥和固化支系统的优选控制协定的流程图。
优选实施例详述
图1显示了按照本发明的一个方面，用于生产已改性的木材的浸渍支系统(10)的优选配置方式的框图。
该浸渍支系统(10)包括高压釜(12)，其限定了可密封的容器，满细胞浸渍法在其中执行。未处理的木材或某数量的木制物品(具不同厚度和剖面)(14)起初被装载到滑车或托板(16)上，该些未处理的木材(14)被设置成层(18)，并由支撑间隔元件00)分隔着。 为了方便将该些未处理的木材批次装载到该高压釜(1 中，该滑车(16)优选地包括转子或轮子(22)，啮合入沿着该高压釜(1 底部延伸的轨道(未显示)或底板。为了方便移进和移出该高压釜(12)，该高压釜(1 外部亦可存有额外轨道(22)，其中外部轨道02)在该高压釜的门04)打开时与内部轨道或底板对齐。若使用轮式滑车，则要将该滑车(16) (尤其是该些轮子)上锁定位，以避免其在浸渍过程期间移动。为了避免各层(18)在充填过程期间移动，对该叠未处理的木材的顶部施加重量或力，如透过使用液压缸和活塞05)。 当然亦可以线捆或夹紧该堆叠物。
为了评估未处理的木材批次的整体含水量，该浸渍支系统(10)可包括某种形式的整合在该滑车(16)内的磅秤装置(30)或称重传感器。已存有许多磅秤的形式，而是，单件的未处理的木材可被称量然后相加。然而，为了避免要卸载和重新堆叠木材，优选的是(至少)在将该批次运送到高压釜(1 之前，先确定该批次的总重量。通常来说，未处理的木材的初始含水量以重量计算的话，介乎约15%至约30%之间，而有时会更高。优选的是未处理的木材的含水量一直低于该木材品种的纤维饱和点。浸渍后，该批次对单体的吸收是透过第二重量计量而确定的。该些重量计量会传达至系统控制器(32)，其通常以计算机、微处理器或专用集成电路实现，并存于记忆体或数据库(34)中。该控制器(32)包括图形用户界面(GUI) (36)，让其用户输入数据和控制系统。就商业环境而言，该高压釜(12)的内部容量通常可达约 30m3至约 50m3。因此，运送一次来自同一来源的同一木材品种可能需要将该批存货分成多个批次，分次对该些批次进行多回的浸渍。经过一段时间后，该数据库(34)会包括以不同单体或低聚物浓度达到既定的浸渍(单体或低聚物吸收)的加压浸泡时间的列表。在后者这方面，该数据库反映了均质浸渍一般是透过浓度而非浸泡时间来达成的事实，并因此可从过往累积的数据推断出特定批次的加工时间。该浸渍支系统亦包括单体(或低聚物)储存槽(50)和至少一个添加剂槽(5 (并一般为多个添加剂储存容器)。应可自然理解到，该些添加剂可以粉末或液体形态被运送到该系统中，因此，这些添加剂可以干燥状态储存，然后在暂存于一个或多个专用槽或器皿中前被溶解。事实上，该些储存槽可以散装运送料斗实现。因此，术语“添加剂”不应被视为具限制性的，反而是具包含性的，以包括粉末、溶液和混合物。用于该单体的添加剂包括缓冲溶液(即pH稳定剂)和催化剂或引发剂。混合槽 (54)被连接至该单体储存槽(50)和该(些)添加剂槽(52)。在该混合槽中的混合是由位于该混合槽(54)与相应的储存槽(50)和该(些)添加剂槽(52)之间的阀(56)、(58)的受控操作所调节的。阀由控制器(3 监控。该混合槽(54)可包括连接至该控制器(32) 的PH探测器(59)，借此该控制器(32)可控制已混合的浸渍溶液(60)的pH，以调整该浸渍溶液(60)的反应性和效力，换取贮藏寿命。已确认的是，一般来说，pH较低的话会导致在其后固化阶段中的聚合速度较高。该PH是按照贮藏寿命与反应性之间的抵换而确定的，而在此方面，将可理解到，在商业环境中的高生产量可允许使用较低的PH，并因而有较高反应性。相反，较低木材生产量可准许使用较高的PH，以让在储存缓冲器(76)内有较长的贮藏寿命ο虽然这完全取决于设计上的选择，但应将理解到，各流径可包括一个或更多个阀。该混合槽(54)亦连接至水源(61)，并优选地连接至冷凝物槽(6 ，其从其后的干燥过程(随后描述)接收已回收的冷凝物。当使用酸性浸渍溶液时，该高压釜可以非反应性物料制成，如不锈钢。多路阀(70)位于该混合槽(54)与该高压釜(12)之间。该多路阀(70)可让流量泵(7 将刚制备的浸渍溶液(60)通过清洗过滤器(74)导向该高压釜(1 。该流量泵 (72)和多路阀在该控制器(32)的控制下操作。在优选实施例中，该支系统(10)包括另一储存缓冲器(76)，其被设置成从该混合槽接收该浸渍溶液(60)(从而为生产新溶液而腾空该混合槽)，或在浸渍周期完成后以其他方式储存从容器(1 清空(透过流量泵(7 )出来的已回收的浸渍溶液。该流量泵的确实位置仅为设计上的选择，这对技术纯熟的读者而言应是显而易见的。
将可理解到，该多路阀仅为一个例子，而且可在该系统内使用个别的流径和可操控的阀来引导流向。同样地，优选实施例在各流径内运用一个或更多个可独立操控的泵。
该储存缓冲器(76)包括用于从储起的浸渍溶液(60)中过滤出颗粒物的闭环式过滤器(77)。此外，该储存缓冲器(76)包括pH探测器/感测器(78)(连接至控制器)、调热器(80)(如换热器)，使得在该控制器(3 的控制下，有利地调控任何储起的浸渍溶液 (60)内的热力，以延长贮藏/使用寿命。取得该储存缓冲器(76)内已确定的pH后，可在控制器(3 的功能控制以及该流径中的阀的受控操作下，添加稳定剂溶液到相关的添加剂槽(52)。当然，可将温度控制器与调热器/加热器(80)组合使用，以采用局部温度控制。
真空泵(86)被连接至高压釜(12)，而真空泵86受到控制器(32)在操作上的控制。
该高压釜(3 亦包括水平感测器(90)，其在使用时确定在该密封的高压釜(12) 内的浸渍溶液(60)水平。该水平感测器(90)被可操作地连接至控制器(32)，并在有需要时容许控制器(3 增加该容器内的浸渍溶液(60)容量，以应付未处理的木材(14)对该浸渍溶液(60)的吸收。使用时，浸渍溶液(60)的水平高于滑车(16)上的木材(14)的最上表面。
在通常情况下，该高压釜将被设置成“顶部注入”的配置方式，其中副槽位于该高压釜(1 上方。因此在优选实施例中，该水平感测器(90)与此副槽相联。此顶部注入配置方式意味着该高压釜在使用时一直充满了浸渍溶液。
可选择地，如水锤泵的倾斜装置(94)位于高压釜(12)下方，让高压釜(12)可被倾斜(当清空浸渍溶液(60)时)。在控制器(3 的控制下，倾斜可让木材(14)表面上的浸渍溶液(60)流走。
在操作时，一旦木材已装载好并密封在高压釜(12)内，则控制器(32)起初会透过从高压釜(12)内移除空气，使得真空泵(86)产生约 0. 1巴(即0. OlMPa)的低压。此低压对于木材细胞结构内对浸渍溶液的吸收以及在木材内浸渍溶液的保留两者均有所促进。 压力由位于该已密封高压釜(1 内并连接至控制器(3 的压力感测器(91)计量。然后 (在泵压下)注入带有理想的单体/低聚物浓度和理想的PH的浸渍溶液(60)到高压釜 (12)中，该浸渍溶液会覆盖木材，并被引入，以产生约10至12巴(IMI^a至1. 2MPa)的超压。 木材的加压浸泡是在环境压力下和在一段经参考过往累积的加工数据的数据库(34)所确定的时间后而达成的，该些数据至少包括以下其中一项木材品种的种类、厚度、木纹切割方向、单体/低聚物浓度和pH、堆叠配置方式以及心材的压力或其是否不存在。
可施加较高的超压来加快浸渍过程，然而，最大的压力为只限于不足以使木材内的细胞结构崩塌的压力。
一旦评估到均质的浸渍已发生、或视为已发生，任何剩余的浸渍溶液(包括颗粒污染物)则会通过过滤器(74)、泵(72)和阀系统(如多路阀(70))，回流至储存缓冲器(76) (或倘并无存有副槽，则为混合槽)或以其他方式送往排放点(100)以作适当的处置(倘经分析该回流液后显示其性质无法支持另一批次的加工)。过滤器(74)用来移除颗粒杂质。
当回流至储存缓冲器(76)时，部分回流液可能会被排走以作处置。举例来说，若一些浸渍溶液/料液已进行聚合，其密度会增加，令其沉淀在该储存缓冲器(76)的底部。由于已聚合的料液在浸渍过程中的用处有限(相对于单体而言)，且一般对整体过程有害，故此优选实施例拟通过受控的排放过程分离和移除这些已聚合的料液。然后高压釜(1 的门04)可被打开，并透过重量的增幅来计量单体/低聚物的吸收量。同样，这重量会记录在数据库(34)中。如有需要，木材(14)可返回至该高压釜中再次浸泡，以解决任何在吸收重量或均质性方面意识到或观察到的不足之处。在确定单体的吸收重量和木材的初始重量(优选地则以及未处理的木材批次(14)的含水量)后，系统操作员可确定要在其后的加工步骤中移除多少水分。替代地，控制器(3 在取得该些起始和中间条件/数值后，可自行操作以计算整个处理过程的终点。在浸渍后，在干燥和固化支系统Q00)中(见图幻对滑车或托板(16)上现为半处理的木材(214)作额外处理。就如将理解到般，虽然聚合(和有效的长链分子的建构) 速度主要在固化时发生，而且有一小程度是在干燥期间发生(在单体浸渍后发生)，但原为以单体浸渍的木材的聚合可在任何时候开始发生。因此，为免存疑，本发明中与干燥和固化有关的方面的操作以从起初饱含或被配以预定分量的合适的单体的木材产生聚合物浸渍过的木材。更具体而言，在浸渍后，将浸渍过的木材(具有所描述的化学作用并含有不同份量的水分和单体)以加热的形式和可选地以不同的压力作出额外处理。该些不同压力和温度旨在达到两个目的a)移除水分(干燥)以及b)加快该浸渍溶液的低分子单体或低聚物的聚合(固化)。在本发明的实施例中，温度和压力机制可被设置成方便在干燥后固化、同时固化和干燥或者在固化后干燥。固化前干燥可透过使浸渍过的木材承受低压，并同时保持足以避免快速固化的低温而达成。此后提高压力和温度以加快固化。固化和干燥可透过提高温度和控制压力而或多或少地同时达成。因此，干燥和固化的速度可透过选定的温度和压力的组合来控制。一般将干燥阶段界定为移除水分的阶段，而固化阶段则为聚合速度加快的阶段。然而，在固化阶段期间仍可能会有一些移除水分的情况发生。水分移除(即干燥)可透过提高温度(前提为周围环境并非饱含水分)和/或透过减少压力来达成。而且须注意，固化主要取决于温度，因此在干燥阶段固化速度相应地增加的环境是可存在的。以类似图1的方式，一旦该干燥和固化室(204)的门(20 被打开，该滑车或托板 (16)可优选地与内部的方便木材在滑车或托板(16)上移动的转子或路径对齐。同样，如属恰当，该滑车可被锁定在该干燥和固化室O04)内某适当的位置。虽然可能需要以其他方式卸载和重载该半处理的木材014)，但浸渍支系统(10)和干燥和固化支系统(200)可共用滑车(16)。虽然该干燥和固化支系统Q00)的位置可靠近高压釜(102)，但这并不是必须的。 而且，虽然该干燥和固化支系统(200)优选地运用控制器(3 和与浸渍支系统(10)的控制器(32)通用的GUI (36)，此仅为优选的设计选择。然而，用于该浸渍支系统(10)和该干燥和固化支系统O00)的明显地和实体地分开的控制器可相互起作用实属优选，而这是透过合适的网络连接，例如专属的以太网联接或者通过广域网(WAN)或类似的方法而达成的。由于图2仅供说明之用，其中所示的干燥和固化支系统(200)只有单一个干燥和固化室O04)。然而，由于加热固化/过程一般比浸渍过程慢，就已处理的木材(214)的生产量和经济学方面而言，可能需要各个正常运作的高压釜(12)有多个干燥和固化室004)。
在干燥和固化室(204)方面，至少一个风扇O20)(而通常为多个风扇)可让干燥和固化室O04)内的大气带动/流通起来。为了避免爆炸的可能，风扇电动机(22 位于干燥和固化室O04)的外面。风扇电动机022)的操作由控制器(3 调节控制。因为旋转阻力会随压力的改变而不同，而且又有需要控制整体大气速度和相关对流效应，所以这是有关系的。
干燥和固化室(204)还包括压力感测器(224)和至少一个温度感测器(226)。优选地，多个散布在整个干燥和固化室(204)的温度感测器容许对温度变化的计量并允许适当的修正。为了(至少)备用冗余，该干燥和固化室将通常包括至少两个压力感测器。
从这些感测器取得的数据被传达到控制器(3 。将自然可理解到，干燥和固化室 (204)将通常包括多个散布在该整个室的温度感测器，以确定温度变化。就备用冗余角度而言，该系统亦将包括多个压力感测器。
为了在干燥和固化室Q04)内提供大气控制，热源O30)(通常以蒸汽源实现)和真空泵(232)会在操作上对该控制器(32)作出反应。过程控制将于其后描述。
干燥和固化室(204)亦包括排放口 040)，容许所谓的“底部冷凝物”(以水、糠醇、有机化合物和聚合物呈现)在加热阶段期间从干燥和固化室(204)抽出，另外有一较小程度在其后的固化阶段期间抽出。然而，移除水分和其他化学物(所谓的“顶部冷凝物”) 的原理机制是通过如冷凝器041)的热交换器达至的，该热交换器会接进入干燥和固化室 (204)中朝向其上表面。
计量装置( 至少对顶部冷凝物(而底部冷凝物也有可能)的收集速度(如每小时几多公升)和绝对重量两者均有计量。该计量装置向控制器(3 提供此速度和重量数据，以容许监察和/或控制整个过程。线内探测器(如浓度计量装置、比重装置和/或粘度计量装置)可以可选地为数据收集作补充，以容许对该顶部冷凝物进行分析和对整个干燥和固化过程的状况进行评估。
然后，将顶部冷凝物传送(通常透过适当地使用泵和阀而非重力输送)至冷凝物槽(63)，以在该混合槽(54)中再用。将底部冷凝物传送至分离槽043)，其容许将该冷凝物的可再用部分从无法使用的高密度聚合物分离。此后，将该些可再用部分转移至该冷凝物槽(63)。
干燥和固化室(204)亦可以可选地包括大气探测器(250)，如光谱仪、色度计或气体反应管(如“Drager”管)。来自该大气探测器的输出数据(252)乃按照瞬时读数或受监察的变动率的速度所得，可用以评估该过程的状况(将于其后描述)，在该过程可向控制器 (32)提供输出数据052)，以在操作上控制当前或其后的干燥和固化过程。
这些输出数据，连同该控制器(3 取得的所有数据，优选地和木材的批次特性交叉相关，以用于确定、修订、优化或推断浸渍阶段、干燥阶段和/或固化阶段内特定控制设定的事件发生的时间或操作上的效果。
该干燥和固化支系统更包括质量检测装置O70)，其通常以光学扫描器或功能上与其等同者实现，如支援χ射线分析、基于χ射线的机器。该质量检测装置优选地对已完成 (已聚合)的木材(314)样品进行数量和/或质量评估，如有关整段已完成的木材(314)的硬度、开裂(320)、节子(322)、色泽(324)和聚合物的均质性。亦会考虑对结果进行人工检测和输入结果数据。因此，应对术语质量检测装置作广义解释。为过程控制之用，来自该质量检测装置O70)的数据(27 优选地可与该控制器(3 相通或以其他方式输入至该控制器，并在有需要时容许接受或摈弃已完成的木材(314)样品。除了检测固化后的已聚合的样品之外，拟可选地透过扫描对未处理的(即未浸渍的)木材样品进行数量和/或质量评估。然后可在数据库中交叉引用未处理的样品的编目，以允许在浸渍、干燥和固化阶段完成后，按照该样品的相应的木材质量和木材种类以及已加工完成的性质，(由该控制器)选择控制过程。就干燥和固化室(204)的一般操作而言，一旦半处理的木材014)已位于该室 (204)内且该门Q02)已密封关闭，即开始干燥循环。更具体地，控制器(3 和真空泵 (232)协同以减低该室内的压力，以引起水分从半处理的木材(214)蒸发，从而产生干燥作用。该压力通常会被减至约 0. 1巴至约0. 4巴(即0. OlMPa至0. 04MPa)，但该压力可被降到更低。该控制器(3 会监察和控制来自该木材的水分以及来自热源030)、形态为超热蒸汽的热力，以在该干燥和固化室O04)内提供导热机制。在干燥阶段期间，干燥和固化室204中的温度维持在单体或低聚物会发生固化的某一点以下，如约90°C以下。因此，压力是由干燥和固化室O04)中大气内存有的水分子所维持的。在控制器(3 的控制下，控制器(3 会调节和控制风扇速度，以抵消干燥和固化室O04)内的低压条件。优选地，控制风扇亦会致使流向改变，以定期(如约每30分钟) 将其引入到干燥和固化室O04)中。与于不同阶段和设置中实现整个干燥过程的现有技术系统相比，已确认当半处理的木材含有的含水量高于木材完成品(314)的理想含水量时，从干燥阶段过渡到固化阶段会产生意料之外的益处。由于本过程所用的优选化学成分含有水平相对较高的盐分，因此无法运用木材的电导测量值来确定含水量(与现有技术不同)。相反，该控制器(3 实现了对所移除水分的总质量和水分取出率(由计量装置( 计量)的监察，并在达到预定的保留水分百分比时(一般为介乎约35%至约3%之间，而最优选为介乎约20%至约10% 之间)，由控制器(32引发固化阶段。固化是透过将温度提升达至约140°C (但一般至少提升至100°C ) 一段预先设定的时间而达成的，并一定要提升至引发聚合的某一点(即大于约80°C)。温度是跟随由与木材品种有关的数据(由数据库(34)中累积的数据所反映)所设定的预定情况而增加的。 通常来说，为了避免令半处理的木材(214)受到不必要的热应力，控制器(3 会使温度在约4小时的时帧内上升。虽然可采用其他情况，但优选地温度是跟随与时段形成的线性关系而增加的。就压力而言，从固化阶段亦见到干燥和固化室Q04)内的压力同期增加。压力控制一般由控制器(32)、真空泵032)以及透过蒸汽控制(来自热源O30))和从与干燥和固化室(204)相联的各个感测器和探测器提供的数据监察到和/或推断而得的蒸发率来调节。在约四小时的时段(或其他预定时间)内，干燥和固化室O04)内部的压力被设计成达到与大气压相应的压力。以与温度情况上升类似的方式，压力亦可跟随某预定情况而提供随着时间变化而大致上一致的增加速度，或随着时间单位变化而不同的增加程度。虽然上文说明的是，优选为在固化阶段期间避免压力不足，但应将可理解，可在部分干燥循环处于高于大气压或于大气压下发生的情况下，采用本文所描述的控制和监察过禾呈。
因此，总体而言，可认为固化是由于在木材中发生的单体聚合的速度相对较高而与干燥不同，而干燥则与水分移除有关。当然，在接近固化过程的尾声时，聚合速度会降低， 但在此时留下的单体的数量为少，而聚合木材的数量为多。
虽然优选实施例用上大气压/固化室004)，但亦可考虑使用加压系统。在这方面，在起初的低压阶段后，可至少在固化期间施加超压(可达约0.4Mpa = 4巴)。为了在超压环境中维持可接受的干燥和/或固化速度，温度在处理器的控制下被改动。
当控制器(3 在某一刻优选地确定木材中的含水量已达到预定的所需水平时， 在此刻的固化被视为已完成，已完成的木材(314)亦可从系统中移出，以进行质量分析和检测。举例来说，控制器(3 参照以下一项或多项来操作以控制该过程中当前和/或未来的干燥和/或固化阶段i)过往木材品种的处理数据；ii)木材厚度数据；iii)所采用的温度和/或压力情况；iv)初始和中期的木材参数(如单体/低聚物吸收重量和初始重量，以确定含水量)；ν)探测到的在干燥和固化室O04)内大气中的挥发物或其他化学成分的水平；以及vi)已完成的木材(314)样品中所计量的性质或观察到的特性(如节子密度、表面处理(包括均勻度)或开裂长度、深度或密度)。
举一个例子来说，假若已完成木材(314)中所计量的性质或观察到的特性已确定 (如由探测器(270)进行)，控制器(3 就会进行闭环反馈控制，以致使对单体(尤其是其浓度)进行筛选。此外，这些所计量到的性质或观察到的特性会被上载到数据库(34)中， 为不同维度的木材品种产生历史的、交叉相关的记录，以反映所施行的和有效的加工标准。
参照图3(由图3a至3c组成)，所示的是优选端到端的木材浸渍过程的流程图 (300)。
该过程由步骤(302)开始，当中未处理的木材(14)被装载到托板或类似物上。 于(304)确定未处理的木材的重量，随后将木材品种种类和批次重量记录(306)于数据库 (34)中，以作其后和交叉引用之用。将该托板装载到高压釜(308)中。在步骤(310)和 (314)中，控制器(3 优选地操作以按照木材种类、厚度和重量(即所隐含的含水量)来选取控制算法。然后关上该高压釜的门，密封该容器，以容许于步骤(312)中移除空气。按照所选的控制程序(其可包括温度控制)，控制器评估(316)是否已存有合适的浸渍溶液，并使得合适的浸渍溶液得以混合/制备(318)和/或影响合适的浸渍溶液灌注(320)该高压釜，直至达到所定水平为止，其后封闭该流道。就浸渍而言，超压在该控制器(3 的控制下生成(322)和得以维持。
在该过程期间，对该高压釜中的压力进行连续检查(324)。倘若压力下跌，则透过调整(326)压力(以一可独立控制的泵进行为优选，如以频率控制的泵)来施以适当的修正。在到了由所选控制算法确定的某既定点时，该控制器会评估浸渍过程是否已完成(步骤(328)和(330))；然后该高压釜会进行排放(332)，而该托板会被倾斜(若需令表面上的多余浸渍溶液流走)。若该过程尚未达到该控制算法所确定的标准或触发点(步骤(334))， 则继续监察，即该过程会循环回到水平控制步骤(324)。
一旦高压釜已进行排放，则可以可选地应用真空装置，以抽取并未被锁于木材细胞内的多余的浸渍溶液。然后，对现已被部分处理的木材批次(214)进行浸渍溶液吸收率确定(步骤(336)和(338))，如重量计量。若足够的吸收被视为已发生(步骤(340))，则相对于批次识别符记录(34 已部分处理的木材的重量，并相对于数据库(34)和在其中交叉引用。然后，该过程可移到图4中的随后的干燥和固化阶段。倘若观察到或确定浸渍溶液吸收不足，则控制器会记录该不足并更新(344)数据库。然后对是否需继续加工(步骤 (346))作出决定。若属不宜(348)，则该过程会结束(349)，否则该控制器(32)可被设置以协助对是否需要增加浸渍溶液的初始吸收作出评估(350)(按照(其中包括)就类似的木材种类和木材维度的过往所记录的加工结果)。在肯定(35 时，重载木材批次(354)到该高压釜中，而浸渍加工会重新开始(于步骤(310))。在否定(356)时，判定吸收是在可接受的公差范围内，但该控制器(在其选取控制过程时)可会修改随后的干燥和固化步骤，以提供某种形式的浸渍后的补偿。
随着该高压釜进行排放(332)，控制器(3 优选地自动编程以对是否保存该已排放的浸渍溶液(60)作出决定(360)。在否定(362)时，可将浸渍溶液送去作处置(364)，而该过程会结束(366)。在肯定(368)时，传送(370)现已用过的浸渍溶液到储存缓冲器。一旦已储存，监察(372)该浸渍溶液的温度，且如有需要，会透过施加热力修正(374)来作出调整。同样地，监察PH(376)。若该pH为可接受，则该储存过程会保持在此温度-pH控制循环(380)内，直至控制器(3 触发再用该高压釜中的浸渍溶液(步骤(382))的命令为止。倘若需修改/调整(383)该pH，则在该控制器(32)的控制下引入缓冲或引发剂化学物 (384)到该储存缓冲器中，而该储存循环会回到温度计量(372)。举例来说，可透过产生小量带有PH的新浸渍溶液来实现pH调整，其并合后可平衡该储存缓冲器(76)中的整体pH。 倘若修改该PH属不宜(386)，则会对是否保留当前的浸渍溶液(到了这点时温度控制循环会于步骤(372)开始)或以其他方式处置该溶液(步骤(364))作出决定(388)。
图4(由图如和4b组成)为用于图2的干燥和固化支系统的优选控制协定的流程图(400)。
就初始干燥阶段而言，该干燥和固化室会被装载002)，而控制器(3 会选出 (404)合适的控制程序。一旦已装载，控制器(3 会透过使空气被选择性排离006)，降低 (然后积极控制)该室中的压力。控制器(3 亦对风扇控制(408)和温度控制(410)行使调节，并监察G12-414)(至少在该顶部冷凝物中的)水分取出率和整体的除水量，以推断干燥时间和干燥阶段。实际上，控制器(3 是透过直接控制压力和温度，来间接操作以控制“相对湿度”的。在这种情况下，相对湿度应理解为在该室中的当前温度下，相对于该室中的饱和压力的实际瞬时压力。
可选地，控制器(3 亦可监察0168)大气条件或该些条件中的变化率，推断干燥或过于急进的处理，以容许对该室内的温度条件和情况进行尺度分析(scaling)。整个监察过程都会记录(418)计量，并参照木材批号以及相应木材品种和相应维度参数的过往数据两者，以容许对当前或其后的批次加工作出改进和/或优化。
于步骤020)，控制器(3 (取得所计量的数据、过往信息和所选控制算法后)会评估该干燥阶段是否完成(420)(如该批浸渍过的木材内已达到预定含水量)，以及(在肯定(42 时)移到固化阶段(图4b)或者否则便保持在该加热控制循环(自步骤(408)起) 内。
在进入固化阶段0 )时，该控制器的功能为随着时间控制(提高)温度和压力 (步骤(430)和(432) ) 0可选地，控制器(32)可运用感测器/探测器(250)来监察(434) 当时或不断变化的大气中化学物或水分的荷载。此外，可在木材各层内包括温度感测器来确定局部温度，且控制器(3 可按照这些温度来控制由风扇(22 产生的风扇速度或气流模式，而这些已在前文论述过。控制器(3 亦操作以接收批次重量计量036)。同样，接收到的数据会存于和记录于数据库(34)中，以增加过往数据和提供评估固化状况的基础。于步骤040)，控制器(32)会评估该固化阶段是否完成，而在否定(424)时，继续在上述控制循环中操作。如固化被视为G44)已发生，则该干燥和固化室会被卸载046)， 而糠基化木材样品会被评估G48)以作有效聚合。就如前文所指，该评估可有多种形式，包括i)重量确定(如用于暗示剩余含水量)；ii)光学分析(用于开裂密度或节子密度或细胞浸渍水平)；iii)化学分析，以确定(例如)剩余、未反应的单体/低聚物和是否存在挥发物；以及/或iv)其他物理属性的计量，包括所达硬度和所探测到的变形，如弯曲或瓦形弯。来自此分析的结果会被记录(450)在数据库(34)中并与批号作参照。然后，可用控制器(3 评估(45 当前处理过程所产生的最终木材(314)的整体结果是否有所改善还是意料之外的，而在肯定(454)时，可以可选地以基于过往或近期的浸渍以及干燥和固化阶段的已修改程序056)，对该些控制程序进行更新。举例来说，控制器(3 可按照已完成木材(314)的已确定的性质，更新单体/低聚物协定，使得i)筛选出不同的单体/低聚物或不同浓度；ii)在不同的生产阶段中使用不同压力和/或温度情况; iii)就各个浸渍、干燥和固化阶段使用不同加工时间，包括处理有关木材批次的过渡点。如此一来，该操作方法可随着时间而改变，而该系统如为全自动，则会自行适应。至少，可用最终评估(452)来生成向系统用户作出的警示，使其按照目前批次与过往储存结果比较后的结果来考虑改变过程。当然，将可理解到，上文的描述仅以举例方式提供，而且可在本发明范围内作出详细修改。举例来说，就整体过程而言，将可理解到，表面上独立的浸渍、干燥和固化阶段内的若干分支步骤可被省略或重新排序，或与其他步骤并行运行而不影响该过程的整体结果。 举另一例子来说，在托板上使用荷重计容许在干燥和固化阶段期间对批次重量进行室内计量，并因而容许确定准确和瞬时的含水量。举另一例子来说，虽然该优选实施例描述了独立的数据库，但将可理解到，此可透过集成芯片上的快取记忆来实现，或在运作式计算机中以作为随机存储器(RAM)的方式来实现。因此，所有提及过的“数据库”或记忆体应解释为功能性的，即该数据库相等于记忆储存区，可在其中储存过程控制程序，且可在其中收集当前和过往的加工数据(如适用)和找出该些数据之间的关系。同样地，虽然某优选实施例描述了某种控制器，但技术人员将可理解到，该控制器可透过以多种执行形式提供的程序编码来实现，如用于下载到传统计算机的计算机程序产品或记忆棒。当然，机械控制功能，如阀和探测器，需被适当地连接到完整的系统中，而技术纯熟的读者应可轻易理解这种整合。该监察和控制过程(用于干燥和固化阶段)可以计算机程序产品的形式提供，如在计算机可读记忆体装置上。术语“单体/低聚物”应以广义解释，以包括单体和低聚物的化合物、溶液、混合物和缩合产物，其会产生糠基化木材成品，包括糠醇、二羟甲基呋喃、三羟甲基呋喃、这些化合物的低聚物和缩合产物以及其混合物。该广义解释是基于本发明的过程可被较广泛应用而该过程带来的好处并不仅限于特定浓度或成分而作出的。举例来说，本发明亦可运用所谓的“BioRez”溶液。
尽管不希望受到理论的限制，发明人仍注意到，在干燥和固化的浸渍后的处理阶段中，当干燥和固化两者一起发生时(即使在相对较低的温度下)，会有一些有限度的重叠。同样地，在该被主要归为“固化”的阶段中，木材样品内可能会继续进行一定的干燥。然而，就如上文所述且将可理解到的，由于大气和温度条件驱使该些干燥和固化过程的其中之一成为主导(尤其对于该样品之前在干燥和固化室(204)内所用的加工时间)，该些过程在某程度上是不相关联的。
除具体文义另有描述外(如该些过程和系统本质上是不相容的)，可在单独或累积的基础上采用本发明的多个优选实施例。举例来说，在(特别是)该干燥和固化室中对聚合木材的扫描和未来批次的加工控制可运用从未处理的木材样品而通常为相同木属和具相同维度的未处理的木材样品)取得的数据，但未必需要如此。相反，可仅按照对类似木材批次的个别或平均最终性质和外观进行的质量或数量评估来控制该加工过程。
权利要求
1.一种控制聚合物浸渍过的木材的生产的方法，该方法包含； i)监察至少以下其中一项a)干燥和固化合并室的环境，以确定在该环境中化学出气的变化或在该环境中浸渍过的木材释出的水分的变化以上两者的至少其中之一；以及b)聚合物浸渍过的木材在该干燥和固化合并室内受到固化后的特性，以确定应用到不同批次的化学地浸渍过的木材上的不同加工条件所产生的性质上的变化； )根据已确定的变化来改变至少在该干燥和固化合并室中的加工条件，该些加工条件是选自以下群组，当中至少包括以下其中一项a)至少在该干燥和固化室中的温度情况；b)至少在该干燥和固化室中的压力情况；c)用于浸渍和干燥、干燥和固化阶段以及阶段完成其中一个或多个之间的过渡的设定点触发点；以及d)用来生产该聚合物浸渍过的木材的浸渍溶液的化学成分。
2.如权利要求1所述的控制聚合物浸渍过的木材的生产的方法，进一步包含 i)相对于反映木材品种种类和维度计量的批次识别符，记录a)在该室内的大气环境中，随着时间所产生的变化；b)应用于不同木材批次的加工条件随着时间所产生的变化；以及c)来自各个批次的聚合物浸渍过的木材的特性差异；以及 )透过相对于与未处理的木材的类似木材品种种类和维度计量的过往累积加工条件，参照聚合物浸渍过的木材的理想特性，为未处理的木材的未来批次选择加工条件。
3.如权利要求1或2所述的控制聚合物浸渍过的木材的生产的方法，其中改变加工条件是实时发生的。
4.如权利要求1、2或3所述的控制聚合物浸渍过的木材的生产的方法，进一步包含 扫描聚合木材样品，以确定该些木材样品的性质，并可选地提供其质量的指标。
5.如前述权利要求中任何一项所述的控制聚合物浸渍过的木材的生产的方法，进一步包含对比未处理的木材与固化后的木材，以确定对生产聚合物浸渍过的木材有影响的性质和加工参数；以及按照该对比和该些所确定的性质，对木材的未来批次采用至少一个在该些干燥和固化阶段中应用的加工条件。
6.如前述权利要求中任何一项所述的控制聚合物浸渍过的木材的生产的方法，其中该干燥和固化室与浸渍高压釜(12)实际上是分开的。
7.一种木材处理设备，包含干燥和固化合并室，其被设置成在使用时以受控压力处理化学地浸渍过的木材； 监察支系统，其连接至该干燥和固化室，该监察支系统在使用时生成反映至少以下其中一项的数据a)该干燥和固化合并室中的环境条件；以及b)聚合物浸渍过的木材在该干燥和固化合并室内受到固化后的特性； 数据库，其用于储存由该监察支系统生成的数据；以及控制器，其连接至该干燥和固化合并室和该数据库，该控制器根据来自该监察支系统的数据，至少在该干燥和固化合并室中对木材处理加工行使操作上的控制，而其中该控制器被设置成在使用时i)参照该数据库中的已校对的数据来辨识至少以下其中一项a)在该干燥和固化合并室中化学出气的变化或装载在该干燥和固化合并室中浸渍过的木材所释出的水分的变化；b)应用到不同批次的化学地浸渍过的木材上的不同加工条件所产生的性质上的变化；以及 )根据来自该监察支系统的数据来改变至少在该干燥和固化合并室中的加工条件， 该加工条件是选自以下群组，当中包括至少以下其中一项a)至少在该干燥和固化室中的温度情况；b)至少在该干燥和固化室中的压力情况；c)用于浸渍和干燥与干燥和固化阶段以及阶段完成之间的过渡的设定点触发点；以及d)用来生产该化学地浸渍过的木材的浸渍溶液的化学成分。
8.如权利要求7所述的木材处理设备，其中该些受控压力为至少在最初时低于环境压力或为环境压力。
9.如权利要求7或8所述的木材处理设备，其中该化学地浸渍过的木材为已以单体浸渍过的木材。
10.如权利要求7至9中任何一项权利要求所述的木材处理设备，其中该干燥和固化合并室包括一个或多个对该控制器作出操作反应的风扇，而其中该控制器会调节该风扇的操作，以抵消在加热和固化阶段期间不同的压力水平。
11.如权利要求7至10中任何一项权利要求所述的木材处理设备，进一步包括连接至该控制器和蒸汽生成器的压力感测器，该压力感测器在操作上对该控制器作出反应。
12.如权利要求7至11中任何一项权利要求所述的木材处理设备，进一步包括高压釜， 其在使用时接收用于浸渍的木材批次连同浸渍溶液，该浸渍溶液在该控制器的控制下被受控地运送至可密封的压力容器。
13.—种木材-聚合物浸渍过程控制器，其包括储存木材处理程序编码的相关记忆体， 该编码由该控制器执行，用于控制至少在干燥和固化合并室中的温度情况； 控制至少在该干燥和固化合并室中的压力情况；控制用于浸渍和干燥、干燥和固化阶段以及阶段完成的至少其中之一个阶段之间的过渡的设定点触发点；以及控制用来生产化学地浸渍过的木材的浸渍溶液的化学成分；该控制器进一步被设置成在使用时参照已储存在该记忆体中的数据来辨识至少以下其中一项a)在该干燥和固化合并室中化学出气的变化或该干燥和固化合并室中浸渍过的木材所释出的水分的变化；b)应用到不同批次的化学地浸渍过的木材上的不同加工条件所产生的性质上的变化；以及其中该控制器被设置以根据对已储存数据的解读，执行会改变至少在该干燥和固化合并室中的加工条件的编码。
14.如权利要求13所述的木材聚合过程控制器，该控制器在使用时执行被设置成用于以下用途的编码分配和储存反映木材品种种类和维度计量的批次识别符；记录在该干燥和固化室内的大气环境中，随着时间所产生的变化；记录应用于不同木材批次的加工条件随着时间所产生的变化；记录来自各个批次的聚合木材的特性差异；以及透过相对于与未处理的木材的类似木材品种种类和维度计量的过往累积加工条件，参照聚合木材的理想特性，储存在记忆体中，为未处理的木材的未来批次选择加工条件。
15.如权利要求13或14所述的木材聚合过程控制器，其中该控制器在使用时操作到将在该干燥和固化室中的压力情况控制在介乎约0. 1巴和约环境压力之间。
16.一种在干燥和固化合并室中聚合以单体/低聚物浸渍过的木材的方法，以生产带有理想含水量的木材完成品，该方法包含确定浸渍溶液的吸收和将被聚合的浸渍过的木材批次内的相对含水量；在该干燥和固化室内，在受控压力条件下引发干燥阶段；监察从该干燥和固化室移除水分以及该干燥和固化室中的大气环境两者的其中一项；以及于达至该理想含水量前，在某过程点过渡到固化阶段，而该过程点是由在该大气环境中的水分移除条件和在改变中的条件中的至少其中之一而确定，而其中该固化阶段需要该干燥和固化合并室中的温度于经过一段预定时间后得到受控的提升。
17.如权利要求16所述的以聚合单体/低聚物浸渍过的木材的方法，其中过渡至该固化阶段需要温度和压力两者均得到受控的提升。
18.如权利要求16或17所述的以聚合单体/低聚物浸渍过的木材的方法，其中从该干燥阶段到该固化阶段的过渡是在该木材的含水量水平约为35%至3%之间时发生的，约 20%至6%之间为更优选，而6%至10%之间则为最优选。
19.如权利要求18所述的以聚合单体/低聚物浸渍过的木材的方法，其中至少一个该些干燥和固化阶段是在相对于大气压为低压时发生的。
20.如权利要求16至19中任何一项权利要求所述的聚合以单体/低聚物浸渍过的木材的方法，其中该预定时间的范围为约1小时至约10小时，而约4小时则为更优选。
21.—种木材浸渍设备，包括高压釜，其被设置成在使用时接收用于浸渍的木材连同浸渍溶液，浸渍溶液含有单体或低聚物，其选自糠醇、二羟甲基呋喃、三羟甲基呋喃、这些化合物的低聚物和缩合产物或其混合物；储存缓冲器，其包括温度监察器，该储存缓冲器通过阀与该高压釜成流体连通，该储存缓冲器被选择性地设置成通过该阀接收浸渍溶液；调热器，其与该储存缓冲器相联；以及控制器，其连接至该温度监察器，该控制器在使用时被操作得可透过控制该调热器来实现在该储存缓冲器内调节浸渍溶液的温度。
22.如权利要求21所述的木材浸渍设备，进一步包含 PH探测器，其与该储存缓冲器相联，该pH探测器连接至该控制器； 添加剂槽，其与该储存缓冲器成流体连通，该添加剂槽被设置以储存在该浸渍溶液中使用的化学添加剂；以及其中该控制器被设置成在使用时实现将化学添加剂运送至该储存缓冲器，以调节在其中储存的浸渍溶液的PH。
全文摘要
糠基化木材(314)是在双室系统中产生的，其中在浸渍室(12)中的单体/低聚物浸渍(300)后，为在专属干燥和固化室(204)中的干燥(400)和固化(428)连续阶段，这些阶段最初被设定成将浸渍过的木材(通常以低压)变得干燥，然后将该至少部分干燥、浸渍过的木材固化。受到处理的木材的物理性质会被计量(412，414，434，436)、记录(306，342)和参照(310，342，418，450)到累计木材品种数据的数据库(34)中，该些数涉及所应用的温度和压力情况、中度完成和已完成的木材样品的物理性质和外观，以及化学处理机制，包括浸泡时间和单体/低聚物浓度。在干燥和固化期间，对加工参数的监察(430-436)，包括水分移除和/或大气条件，会被控制器(32)使用，以透过将所记录的数据与过往累计的数据或过程设定点条件进行比较，既控制并确定过程完成的状况。在自动化控制循环中使用最终处理完的木材(314)的物理和/或化学属性，以为特定木材品种和木材情况，反映性地或实时地修改(456)所应用的处理机制(314，404)。
文档编号G05D21/00GK102497961SQ201080025950
公开日2012年6月13日 申请日期2010年4月9日 优先权日2009年4月9日
发明者佩尔·布林尔德森, 如恩·本迪克特森, 莫滕·艾勒特森 申请人:科博尼Asa