[发明专利]增强阻燃性的木材改性

说明书

技术领域

本发明的目的是提供一种增强经处理和未经处理的木材产品的耐久性和阻燃性能的木材改性处理方法。该处理方法依赖于各种木材防腐剂、阻燃剂(助剂)和其他添加剂的浸渍，接着进行最终木材改性热处理步骤，以产生一系列经处理的阻燃剂改性木材[tfrMW]产品。

背景技术

由于需求和需要增强经处理和未经处理的木材产品的性质，因此木材改性领域的发展显著增加。当前应用于大多数木材种类的热处理和化学处理方法不能达到和满足由现行的领土(国家)标准所规定的耐久性(对于真菌腐败和昆虫攻击，主要是白蚁)和阻燃性的水平。

虽然常规的化学处理的木材涉及使用各种真空和压力循环用化学防腐剂和其他类似组合物浸渍诸如木材产品的木质纤维素材料，其通常限于干燥基材，以便提供“自由空间”来容纳附加流体吸纳的“工作溶液”的要求。向所述“工作溶液”中添加与各种基于水的化学防腐剂结合或者不含木材防腐剂的阻燃剂(无机无毒)产品决定了贯穿木材基材的处理渗透的有效性。所述处理必须满足在现行的耐久性和阻燃性标准中任一个所覆盖的要求的产品保留(加载量-每kg的每m³)和渗透。

使用“化学浸渍改性”[CIM]技术已允许促进用单一或组合的化学品(木材防腐剂加阻燃剂)浸渍细胞壁，然后其反应以形成“固定”到所述木材的细胞壁中的材料。在经处理的阻燃剂改性木材[tfrMW]的情况下，所述改性是通过向水性化学防腐剂中添加无机或有机“无毒”阻燃剂(批准用于H3、H4、H5、UC3A、UC3B、UC4和UC5)，然后通过加热(固定)工艺(热(固定)处理)实现的。这种相同的“化学浸渍改性”技术也可以应用于热改性木材(TMT)，其中类似地所述改性是通过添加具有水性化学防腐剂或无木材防腐剂的无机或有机“无毒”阻燃剂接着通过加热(固定)工艺实现的。

关于经处理的阻燃剂改性木材[tfrMW]和经处理的阻燃热改性木材[tfrTMT]，其是为处理过的木材提供增强的阻燃性的无机或有机“无毒”阻燃剂添加剂。

为了“浸渍改性”的发生，浸渍分子(一种或多种化学品)必须具有足够小的尺寸以进入细胞壁(孔径小于5nm)。当木材溶胀时，细胞壁中的空隙体积(“微孔”)增加，然后所述空隙体积被一种或多种通过各种反应机理化学固定的液体化学品(称为“工作溶液”)填充。所用的处理和未处理的全部木材种类包括辐射松、西部红柏(北美香柏，western red cedar)、南部黄松(southern yellow pine)、苏格兰松(樟子松，欧洲赤松，scots pine)和花旗松(道格拉斯杉，douglas fir)。

经处理的木材防腐剂通过各种处理工艺被完全浸渍和结合到木材中，这实现了在穿透和保留(正确的化学品载荷-kg/m³)方面完全合规的产品，以满足所需的危害等级H3、H4、H5)。阻燃剂的浸渍进入木材空隙(细胞壁、腔室)作为单体，并且在加热时经历缩合反应(脱水过程)，由此未结合的水聚合以产生更长链的聚合物阻燃剂物质。现在固定的阻燃剂抑制了[tfrMW]的燃烧性质。阻燃剂(Gay-Lussac)的气体燃烧基于如下理论：阻燃剂(碱金属硅酸盐)产生不可燃气体，其进而稀释了木材的可燃气体。该理论表明，火焰被阻燃剂的吸热变化消散，其中由所述源供给的热量以使得从未达到燃烧温度的速率从木材传导出。

虽然在撰写本专利时可能已经参考了许多“现有技术”出版物、文献和论文，但是它们不构成这样一种承认，即这些文献中的任何一个构成在新西兰的全球的本领域的知识、创造性和唯一性的一部分。

发明内容

化学浸渍改性(CIM)技术用于增强经处理(和未经处理)木材的阻燃性的应用可广泛被概括为3个主要领域：首先在产生经处理的(木材防腐剂)阻燃单相“工作溶液”的产品配制(产品制剂)中，其次是木材浸渍处理工艺，其中所述“工作溶液”浸渍到木材基材中，第三是热(固定)处理，其确保浸渍的化学品牢固地固定在木材结构中。

技术问题

为了实现经处理的阻燃剂改性木材[tfrMW]产品，必须首先确定和解决三个主要领域的技术挑战。