专利名称：一种木材处理方法
技术领域：
本发明所涉及的是木材深加工领域，是一种通过人工后处理的手段来增加木材性能的方法。
天然木材为人类的生产和生活提供了一种便于加工，性能较好的原料，然而在这些不同的树种当中也有一部分品种由于其自身的弱点，使它们的应用范围受到了限制，有效地利用这部分木材，克服它们的自身不足，是本发明的主要目的。
这些因自身弱点使其使用范围受到限制的树种数量多，本发明主要针对针叶树的松木及阔叶树中的杨木和泡桐木进行处理，在这两类木材中，松木因其木材内所含松脂和油囊较多，对加工，油漆，日常使用等方面均会造成较多不良影响，针对松木的松脂和油囊，通常是采用高温蒸煮的方法进行脱脂，这类方法能够处理的深度有限，留在木材表面的低粘度松脂仍然较多，处理过程对会对木材的材质造成损伤，对于松脂较为集中的油囊，只能采用挖去局部木材后补上一块无缺陷木块的方法解决，一般称之为“挖补”，本发明的木材处理方法可在常温常压下有效脱除和改性松脂，可同时清除松木表面的油囊，不需挖补，处理过程不损伤木材材质。
杨木和泡桐属于人工速生林所产木材，材质较软，本发明对这些木材采用人工后处理的手段在木材内部形成一定深度的增硬层，提高木材性能，增加木材表面硬度，扩大使用范围，用来替代天然硬木，不仅可向社会提供更多的低价格木材制品，也可减少对天然硬木的需求，在很大程度上保护了天然林。
以本发明的方法处理过的木材整体性能提高，使用范围扩大，可以应用于实木地板，家具，细木工板等广泛领域。
本发明采用在常温常压的条件下通过化学方法处理木材，通过向木材中渗入外加剂的方法来改变木材性能，同时令外加剂在木材内发生两类化学反应，一类是外加剂之间的化学反应，另一类是外加剂与木材内部成分之间发生的化学反应，这两类反应发生在同一处理过程中，解决了采用了简单的人工方法来改变木材性能的问题。
经过本发明处理的木材可同步实现脱脂，增加硬度，阻燃，防虫防霉等功效。
本发明具体内容如下首先分别配制碱性溶液和酸性溶液两种溶液，碱性溶液，成分构成偏硅酸钠，氢氧化钠，碳酸钠或碳酸氢钠，表面活性剂，水。
配制方法将成品偏硅酸钠溶液与水混合，偏硅酸钠与水的比例为1比5至1比1，可根据不同使用需要调整偏硅酸钠的量，增加偏硅酸钠的量可增加木材处理后的硬度，并增加木材的阻燃能力，但会因此增加处理时间和处理成本，向此偏硅酸钠水溶液中加入工业品级碳酸钠或碳酸氢钠和工业品级氢氧化钠，加入量为每升加入碳酸钠或碳酸氢钠40-60克，氢氧化钠50-100克，搅拌令固体成分溶解。在搅拌状态下向上述溶液中加入表面活性剂，加入量为溶液量的千分之1-0.5，表面活性剂选用非离子表面活性剂，例如8-12碳的烷基酚聚氧乙烯醚。
酸性溶液，成分构成氯化钙，盐酸，水。
配制方法先配制氯化钙水溶液，比例为每升水中加入工业品级氯化钙200-250克，搅拌令氯化钙溶解。
然后向溶液中加入少量盐酸，令氯化钙溶液中的三价铁等絮状杂质溶解。
以上两种溶液分别配好后待用。
实际使用时，酸性处理液的用量应以木材在碱性溶液中浸泡后的增重量来计算，一般可按每增重一公斤需用200-250克氯化钙的量计算，并保持轻度的氯化改过量。
木材处理的方法先将被处理木材浸泡在碱性溶液种，令碱性溶液渗入木材内部，浸泡时间为7-14天，达到一定渗透深度和重量增加后，经适当脱水，将木材转入酸性溶液中浸泡，浸泡时间为4-7天，两种溶液的成分会在木材内部发生反应，生成不溶于水的多种成分混合物固体和氯化钠。
当处理对象是松木时，碱形溶液中的成分会与松木中的松脂发生皂化反应，令小分子量的松脂生成可溶性物质溶出，分子量较大的松脂会生成固态金属化合物留在木材内部，这是一种硬度较高，较难燃烧的化合物，可有效增加木材的硬度。
对经上述碱性和酸性两种溶液处理后的木材进行短时间的晾干，然后进入清水中浸泡24小时，此期间应换水4次，令木材内的氯化钠溶出，避免在日后的使用过程中返盐。
经过清水浸泡的木材从水中取出后进行48小时以上的自然晾干，然后进入常规的烘干过程，当含水率达到要求后全部处理过程结束。
本发明使用的两种处理液中的各种化合物成分在处理过程中的作用叙述如下偏硅酸钠俗称水玻璃，向木材内部提供硅酸盐成分，在处理后期生成硅酸凝胶和硅酸钙，一方面增加木材的表面硬度，另一方面可增加木材的阻燃性能。
氢氧化钠由于木材结构的特点，单纯使用偏硅酸钠时，液体的渗透速度是相当慢的，特别是在较高的偏硅酸钠含量时，由于液体粘度较高，偏硅酸钠的渗入极难发生，氢氧化钠的加入可有效地增加木材的亲水能力，加快处理液的渗透速度，还可以皂化松木中的松脂，令小分子量的松脂溶出，大分子量的松脂被改性后留在木材内部，有很强的清理油囊的能力。
碳酸钠或碳酸氢钠其作用是缓冲处理液，有效地减少木质素的溶出量，保护被处理木材的原有物理性能不被处理液损伤，同时可向木材内部提供碳酸盐。
表面活性剂增加木材与处理液的亲和性，加快处理液的渗透速度。
氯化钙氯化钙的作用是要用钙置换碱性溶液中的钠，生成氯化钠溶入水中，并在木材内部与其它成分反应，生成硅酸钙，氢氧化钙，碳酸钙等固体成分，同时还向偏硅酸钠提供氯离子，引发硅酸凝胶的生成。
盐酸降低酸性处理液的PH值，溶解溶液中的絮状杂质，同时可反应掉木材内部的过量氢氧化钠。
木材经过本发明的方法处理后，会在木材的一定深度内形成增硬层，深度可达4-9毫米，在这一增硬层中含有相对集中的硅酸凝胶，硅酸钙，碳酸钙，氢氧化钙，松木中还含有海松酸金属氧化物等物质，这些物质不仅会增加木材的硬度，同时它们以分散的结构存在于木材中，本身不具有内应力，因此在增加木材硬度的同时还可以其自身的结构性来稳定木材的结构，减少木材在各种环境下的变形。
当上述物质包裹在木材的纤维素上时，可有效地抑制木材在高温下的氧化燃烧过程，其直接效果就是增加了木材的阻燃性能，因此经过本发明处理过的木材在直接接触火焰时显出了较好的阻燃特性。
由于处理后的木材在一定深度内含有大量无机物包裹体，这些包裹体的存在使得霉菌，寄生虫等危害木材的生命体无法存活，因此处理后的木材在日后的使用过程中具有了较强的防霉防虫的功能。
在处理木材的过程中尽量减少木质素的溶出量是减少损伤木材性能的关键所在，这一过程主要发生在碱性溶液处理期间，本技术在配方，工艺等方面充分注意到了这一问题，在碱性溶液中引入碳酸钠保护木质素，减少其溶出量，取得了较为成功的结果。
为使处理后的木材具有良好的环保性能，本技术采用了全无机化合物的配方构成，因此本技术处理后的木材不含有毒成分，不产生有害化合物气体，对日后的使用环境不会产生污染。
实施例一，以落叶松为处理对象，碱性溶液；使用比重为40波美度的偏硅酸钠与水混合，比例为2比5，用此混合液作为碱性溶液的基本量，按每升混合液计，加入碳酸钠50克，氢氧化钠80克，表面活性剂0.50/00。
酸性溶液向每升水中加入工业氯化钙240克，令其全部溶解后加入少量盐酸，加入量以溶液呈棕黄透明为准溶液的配制量应根据实际处理的木材量计算，可按下式计算V＝V1-V2+0.2V1式中V＝溶液体积，V1＝浸泡池容积，V2＝木材体积。
将加工好的落叶松板材放入浸泡池内，木材之间保持5毫米间隔，固定位置防止木材上漂，注入碱性溶液浸泡木材，浸泡时间为14天，达到时间后放出碱性溶液，取出木材，经简单清洗后晾干脱水，时间为48小时，然后改用酸性溶液浸泡，时间为7天，达到时间后放出酸性溶液，取出木材，晾置48小时，令木材内部的生成物脱水硬化，然后至于清水中浸泡24小时，其间换水4次，令木材内部的氯化钠溶出，防止日后的使用过程中木材表面返盐。
以上过程结束后木材进入晾干阶段，经48小时晾干后进入正常的烘干工序，烘干达到标准含水率后全部处理过程结束。
此例主要用于落叶松地板的生产，又很强的清除油囊的能力，脱脂效果良好，防火能力一般，有较快的渗入速度。
二，以杨木为处理对象，碱性溶液；使用比重为51波美度的偏硅酸钠与水混合，比例为3比5，用此混合液作为碱性溶液的基本量，按每升混合液计，加入碳酸钠50克，氢氧化钠60克，表面活性剂0.50/00。
酸性溶液向每升水中加入工业氯化钙230克，令其全部溶解后加入少量盐酸，加入量以溶液呈棕黄透明为准其它过程与实施例一相同，此处不再赘述。
此例处理后的杨木主要用于家具和细木工板的生产，可改善杨木的加工性能，增加加工面的细腻程度，克服杨木难以刨光的问题，处理后的木材颜色加深，硬度增加，阻燃性能较好。
综上所述，本发明是一种采用无机化学物质的水溶液处理木材的方法，可在同一过程中令木材实现脱脂，增加硬度，阻燃，防虫防霉等多种功能，处理过程简单，不使用大型机械设备，处理成本较低，是一种易操作，易实施的木材处理方法。
权利要求
一种木材处理方法，可在常温常压下对木材进行处理，在处理木材的过程中可同时实现脱脂，增加硬度，阻燃，防虫防霉等功效，用来增加木材的性能，扩大使用范围。根据说明书所述内容提出如下权力要求。1，一种木材处理方法，其特征在于首先使用多种成分的碱性溶液浸泡木材，令碱性溶液渗入木材内部，当处理对象是松木时，该溶液可皂化小分子量的松脂，令其从木材中溶出，分子量较大的松脂可生成固态碱金属化合物留在木材内部，这类化合物可增加木材的硬度，改碱性溶液对木材有较强的渗透能力并可减少木质素的溶出量，保护木材原有材质不被破坏。当碱性溶液的渗透深度达到要求后将木材与碱性溶液分离，经简单清洗和晾干后转入酸性溶液浸泡，令酸性溶液与木材内部的碱性溶液反应，生成多种固体化合物和氯化钠。令上述酸碱反应达到足够时间后木材与酸性溶液分离，经过简单清洗和晾干后木材进入清水中浸泡，溶出木材内部的氯化钠，防止日后使用过程中木材表面返盐。溶盐过程结束后木材经过晾干再转入烘干过程，至此全部木材处理过程结束。
2，根据权力要求1所述，其碱性溶液的构成包含偏硅酸钠，氢氧化钠，碳酸钠，碳酸氢钠，表面活性剂，水。表面活性即可选用非离子表面活性剂，如烷基酚聚氧乙烯醚。碱性溶液的配比为将成品偏硅酸钠溶液与水混合，偏硅酸钠与水的比例为1比5至1比1，向此偏硅酸钠水溶液中加入碳酸钠或碳酸氢钠和氢氧化钠，加入量为每升加入碳酸钠或碳酸氢钠40-60克，氢氧化钠50-100克，搅拌令固体成分溶解。在搅拌状态下向上述溶液中加入表面活性剂，加入量为溶液量的千分之1-0.5
3，根据权力要求1所述，其酸性溶液的构成包含氯化钙，盐酸，水。酸性溶液的配制方法为根据实际用液量确定用水量，按木材每吸收一公斤的碱性溶液使用200-250克氯化钙来确定氯化钙的用量，令氯化钙在水中溶解，加入少量盐酸，加入量以絮状杂质溶解，溶液呈棕黄透明为准。
全文摘要
一种木材处理方法,可在常温常压下处理松木,杨木,泡桐等木材,改善这些木材的性能,能在处理过程中同时实现脱脂,增加硬度,阻燃,防虫防霉等多种功效。该方法采用无机化学配方,可在木材内部生成多种固体化合物,用来增加木材的性能,处理木材的过程简单,实施容易,处理成本低,处理后的产品无有害气体释放,不污染使用环境。该方法可扩大松木和杨木等木材的使用范围,经过处理后的这些木材可应用于实木地板,家具,细木工板等领域,部分替代天然硬木,保护天然林资源。
文档编号B27K5/00GK1422731SQ0113978
公开日2003年6月11日 申请日期2001年12月3日 优先权日2001年12月3日
发明者卢大伟 申请人:卢大伟