Verfahren zum Veredeln von Holz und daraus hergestellten Gegenständen. Es ist bekannt, dass Holz und aus Holz bestehende Gegenstände hydrophil sind und die Neigung haben, Wasser unter Quellung aufzunehmen und beim Trocknen unter Ver werfungen, Rissbildungen und dergleichen wieder abzugeben. Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, Hölzer der verschiedensten Art von ihrer lästigen Eigenschaft des Feuch tigkeitsaustausches zu befreien und die Eigen schaften des Holzes, insbesondere mit Bezug auf Festigkeit, durch Imprägnierung zu ver bessern.
Es ist bereits bekannt, Holzgegenstände, wie Eisenbahnschwellen, Pfähle und derglei chen durch Imprägnierung gegen Feuchtig keit, Fäulnis und Bakterienwirkung zu schüt zen. Derartige Imprägnierungen besitzen aber zumeist den Nachteil, dass sie den behandelten Gegenständen schlechten Geruch oder störende Verfärbungen verleihen, so dass sie für viele Anwendungsgebiete nicht brauchbar sind. Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, Holz, Faserstoffe, Papier und Pappe mit einer Lö sung eines Kunstharzes in organischen Lö sungsmitteln zu imprägnieren, hierauf das Lösungsmittel zu verdampfen und alsdann das eingeführte Kunstharz durch Erhitzen weiter zupolymerisieren.
Dieses Verfahren, für wel ches bestimmte Kunstharze nicht vorgeschla gen worden sind, besitzt den Nachteil, dass das Austreiben und die Wiedergewinnung des verhältnismässig teuren organischen Lösungs mittels unter Vermeidung störender Beein flussung des in Umbildung begriffenen Kunst- harzen Schwierigkeiten bereitet und mit Lö- sungsmittelverlusten verbunden ist. Dieses Im prägnierverfahren hat, soweit es sich auf die Behandlung von Holz mit Kunstharzen be zieht, Eingang in die Technik nicht gefunden.
Nach vorliegender Erfindung gelingt die Veredlung von Holz und daraus hergestellten Gegenständen unter weitgehender Verbesse rung der Eigenschaften des Holzes und da mit verbundener grosser Vorteile durch Ein verleibung ganz bestimmter Kunstharze unter Einhaltung bestimmter Arbeitsbedingungen.
Demgemäss betrifft die Erfindung ein Verfah ren zum Veredeln von Holz und daraus her gestellten Gegenständen durch Imprägnieren mit Kunstharzen, dadurch gekennzeichnet, dass das Holz zunächst durch schonendes Trocknen in gut saugfähigen Zustand überge führt, alsdann mit wässrigen Lösungen von Vorkondensaten von Aminoplasten, welche ohne Mitwirkung von Katalysatoren in die un löslichen Endprodukte übergeführt werden können, bei höchstens mässig erhöhter Tempe ratur getränkt und nach Befreiung von über schüssiger Flüssigkeit bei darüber hinaus er höhten Temperaturen gehärtet wird. Zweck mässig arbeitet man bei Härtungstemperatu- ren von über 95 C.
Eingehende Untersuchungen haben erge ben, dass zur erfolgreichen Durchführung des Verfahrens durchaus nicht alle Kunstharze, geeignet sind. So kommen z. B. die vielge bräuchlichen Phenolaldehydharze schon des halb nicht in Betracht, weil damit imprä- gnierte Hölzer einen unangenehmen Geruch aufweisen und nach einiger Zeit Verfärbungen erleiden. Ebenso haben sich polymere Kunst harze, wie Polyvinylverbindungen, als nicht geeignet erwiesen.
Dagegen sind für die in Rede stehende Holzveredlung Aminoplaste der genannten Art, wie Dicyandiamid-Form- aldehydkunstharze oder Melamin-Formalde- hydkunstharze, geeignet.
Im Vergleich zu Harnstoff- und Thioharnstofformaldehyd- kunstharzen bietet die Verwendung von Aminoplasten vorstehend genannter Art den Vorteil, dass die letzteren auch ohne Mitwir kung von Katalysatoren beim Härtungsvor- gang Verwendung finden können.
Man kann infolgedessen durch Verzicht auf Mutverwen dung von Katalysatoren (Härtere) Störungen, welche durch Wirkung von Katalysatoren bei der Durchtränkung des Holzes entstehen kön nen, wie das Auftreten von die gleichmässige Durchimprägnierung behindernden Verdik- kungen von vornherein ausschalten.
Während Harnstofformaldehydharze mit Hilfe von sauer wirkenden Katalysatoren gehärtet wer ; den müssen, und auch bei Verwendung von Salzen, wie Ammonchlorid, die Masse im Laufe der Kondensation sauer wird, bietet die Anwendung von Dicyandiamidformaldehyd- kunstharzen den Vorteil, dass die Kondensa tion und Härtung in neutralem oder schwach alkalischem Gebiet durchgeführt werden kann, z. B. bei pH-Werten von etwa 7 bis 9.
Dies ist insofern von erheblicher Bedeutung, als sauer wirkende Medien bei erhöhter Temperatur eine abbauende Wirkung auf Zellulose aus üben, wodurch die mechanischen Eigenschaf ten der veredelten Hölzer ungünstig beein flusst werden können. Ein weiterer Vorzug be steht darin, dass die die Wasser- bzw.
Wasser , dampfaufnahme blockierende Wirkung von Kunstharzen nach Art der Dicyandiamidform- aldehydkunstharze günstiger liegt als die der Harnstofformaldehydkimstharze. Aus den Kunstharzmolekülen gehen nämlich 'von den entsprechenden polaren Gruppen nebenvalenz- mässige Kräfte aus,
die mit den aus den Hy- droxylgruppen der Zellulosemoleküle aus gehenden in Wechselwirkung treten. Nun sind aber die Hydroxylgruppen diejenigen, die Wassermoleküle aufnehmen und so aus feuch ter Luft durch Sorption von Wasser durch Quellung Veränderungen des Holzes mit sich bringen. Die Holzveredlung durch Einverlei bung von Kunstharzen gemäss der Erfindung bezweckt unter anderem, beide Arten der Wasseraufnahme des Holzes praktisch zu ver hindern.
Kunstharze nach Art der Dicyandi- amidformaldehydkunstharze wirken nun in dieser Richtung günstiger als Harnstofform- aldehydkunstharze. Zu alledem kommt die technisch wichtige Tatsache, dass die wasser löslichen Vorkondensate von Kunstharzen nach Art der Dicyandiamidformaldehydkunst- harze wesentlich stabiler sind als die Vorkon- densate von Harnstoff und Formaldehyd.
Dieg ist insofern von erheblicher Bedeutung, als beim betriebsmässigen Arbeiten üblicher weise ein grösserer Ansatz hergestellt und die ser nach und nach aufgearbeitet wird und fer ner die beim Imprägnieren der Hölzer ver bleibenden Rückstände an wässrigen Lösun gen von Vorkondensaten immer wieder ver wendet werden müssen.
Wesentlich für den Erfolg vorliegender Erfindung ist, dass die zu veredelnden Hölzer vor dem Einbringen der Vorkondensate einem langsamen und sorgfältigen Trocknungsvor- gang unterworfen werden, der vorteilhaft im 'Vakuum durchgeführt wird.
Hierdurch ge lingt es, das Gefüge des Holzes in einen der artigen Zustand zu versetzen, dass eine rasche und gleichmässige Vollimprägnierung möglich ist und nach Überführung der Vorkondensate in den unlöslichen Endzustand die Gesamt masse des Holzes gleichmässig von dem ein geführten Kunstharz durchsetzt ist. Im. übri gen kann der Imprägnierungsvorgang noch durch Massnahmen, wie Druck, begünstigt werden. Der Härtungsvorgang kann mit Vor teil durch Erhitzen der imprägnierten Hölzer im Vakuum durchgeführt werden. Der Ge samtvorgang kann, wie das nachstehende Bei spiel zeigt, in ein und derselben Apparatur durchgeführt werden.
In Sonderfällen kann eine zwei- oder mehrmalige Imprägnierung mit darauffolgender Härtung vorgenommen werden.
Eine Vorkondensatlösung kann man z. B. wie folgt herstellen: 840 g Dicyandiamid werden in 2800 cm\I einer 30%igen Formaldehydlösung, die mit n/10 Na0Id auf einen pH-Wert von 8,5 einge stellt worden ist, eingebracht. Nach einigen Stunden bzw. nach gelindem Erwärmen wird das Gemisch klar löslich. Es kann alsdann mit Wasser verdünnt werden. Durch Verdünnung des Ansatzes mit Wasser auf 10 Liter erhält man eine für die Imprägnierung geeignete Lösung.
Für die Durchführung des Verfahrens kann man Dicyandiamidformaldehydkonden- sate verwenden, die aus 1 Mol Dicyandiamid und etwa 21/2 Mol Formaldehyd bei neutraler oder schwach alkalischer Reaktion erhalten werden. Man kann aber auch das Molverhält- nis von Dicyandiamid und Formaldehyd vari ieren, insbesondere nach der Richtung hin, dass auf 1 Mol Dieyandiamid weniger als 2,5 Mol Formaldehyd angewendet werden.
An Stelle von Dicyandiamidformaldehy d- kunstharzen kann man auch Melamin-Alde- hydkunstharze, insbesondere Melaminform- aldehydkunstharze verwenden, die in ent sprechender Weise in Form w ässriger Lösun gen zur Anwendung gebracht werden und entsprechend wirken.
Ebenso kann man Ge mische verschiedener Kunstharze, die Dicyan- diamidformaldehydkunstharze und/oder Mel- aminformaldehydkunstharze enthalten, zum Beispiel Dicyandiamidformaldehydkunstharz und Harnstoffkunstharz, oder Dicyandiamid- kunstharz und Melaminkunstharz, oder Di- cyandiamidkunstharz und Melaminkunstharz und Harnstoffkunstharz,
in Form wässriger Lösungen von Vorkondensaten zur Anwen dung bringen.
<I>Beispiel:</I> Etwa 1 cm dicke Bretter aus Eschenholz werden in einem Autoklaven bei 60 C im Va kuum vorsichtig getrocknet. Hierauf wird eine Lösung eines Dieyandiamidformaldehyd- vorkondensates, die nach der oben gegebenen Vorschrift hergestellt worden ist, bei gewöhn- licher Temperatur eingepresst. Der Druck wird hierbei allmählich auf etwa 25 Atm er höht und die Hözer alsdann einige Zeit, z. B. 12 Stunden, in der Lösung belassen.
Hierauf wird die unverbrauchte Imprägnierflüssigkeit abgelassen, der Autoklav evakuiert und lang sam auf eine Temperatur von 100 C gebracht. Nachdem diese Temperatur erreicht ist, ist die Härtung in kurzer Zeit vollendet. Die Bretter sind gleichmässig mit dem unlöslichen Kunst harz durchsetzt.
Die erfindungsgemäss veredelten Hölzer zeichnen sich durch vorzügliche Wasserbestän digkeit und erheblich verbesserte mechanische Eigenschaften, insbesondere mit Bezug auf Festigkeit (Druck- und Biegefestigkeit) aus. Selbst bei längerer Einwirkung von Feuchtig keit zeigen die veredelten Hölzer keine Nei gung zu Verziehungen und dergleichen. Auch bei längerem Lagern tritt keine Bildung von Rissen und dergleichen Nachteilen auf. Die Imprägnierung gewährt weiterhin einen weit gehenden Schutz gegen Fäulnis, Schimmel bildung, Zerstörung durch Bakterien und an dere tierische Schädlinge. Durch Zusatz nicht störender fungizider Stoffe kann man diese Schutzwirkungen noch verbessern.
Vergleichsprüfungen haben ergeben, dass erfindungsgemäss veredelte Kieferhölzer durch die Imprägnierung mit Dicyandiamidform- aldehydkunstharz Steigerungen der Druck festigkeit senkrecht zur Faser um etwa 50 und mehr und Steigerung der Biegefestigkeit um etwa 15 % und mehr erfahren haben. Bei Harthölzern, wie Buche oder Eiche, wurden Steigerungen der Druckfestigkeit um 50 bis 65 % und mehr und Steigerung der Biege festigkeit um 35 % und mehr festgestellt. In folge der weitgehend verbesserten Eigenschaf ten der erfindungsgemäss imprägnierten Höl zer können insbesondere mit Bezug auf Festig keit die Profile erheblich verringert und da durch grosse Mengen von Holz eingespart wer den.
Die Lebens- und Gebrauchsdauer der veredelten Hölzer wird durch die Kunststoff imprägnierung ausserordentlich verlängert; die Hölzer sind giftfrei, geruchlos und schwer, entflammbar. Unerwünschte Verfärbungen treten nicht auf. Ein grosser Vorzug besteht darin, dass trotz der Durchimprägnierung mit Kunstharz das spezifische Gewicht des Holzes kaum verändert wird. Das imprägnierte Holz kann mit üblichen Werkzeugen bearbeitet werden; es lässt sich gut und zuverlässig ver leimen. Bei Lackierung kann auf Grundierung verzichtet werden. Das Arbeiten des Holzes (Quellen, Schwinden, Reissen) wird durch die Veredlung gemäss Erfindung praktisch aufge hoben.
Das erfindungsgemäss veredelte Holz ge stattet vielseitige Anwendungsmöglichkeiten, insbesondere für die Verwendung als Bauholz und für Tischlereizwecke, z. B. für die Her stellung von Möbeln und dergleichen. Weiter hin eignet sich erfindungsgemäss veredeltes Holz vorzüglich für die Herstellung von Trep penstufen, Parkettböden, für Spaltarbeiten, Schnitzarbeiten, Drehereizwecke usw.