Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Zurückhaltung von Polyalkoholen oder deren Ester- oder Ätherderivate in Holz bzw. Holzprodukten.
Es ist bereits bekannt, Holz mit Polyalkoholen, Polyalkoholestern oder Polyalkoholäthern zu behandeln. Die Vorteile dieser Behandlung liegen darin, dass das Holz während oder nach dem Trocknen in teilweise oder völlig gequollenem Zustand verbleibt, wodurch ein mehr oder weniger hoher Grad an Dimensionsbeständigkeit erreicht wird. Da die Polyalkohole und ihre Äther und Ester gewöhnlich einen hohen Siedepunkt und einen sehr niedrigen Dampfdruck von nahezu 0 bei Temperaturen zwischen 0 und 100" C besitzen, bleiben diese Substanzen unbegrenzt lange im Holz, zumindest, solange sie nicht durch Wasser oder andere Lösungsmittel ausgelaugt werden.
Verwendet man mit Polyalkohol behandeltes Holz für Aussentüren od. dgl., die einer stark schwankenden Luftfeuchtigkeit ausgesetzt sind, so kann das Holz allmählich einen Teil des Polyalkoholgehalts verlieren und damit auch die Dimensionsbeständigkeit einbüssen.
Es wurde daher bereits angestrebt, aber bislang noch nicht erreicht, die Dimensionsstabilität oder Dimensionsbeständigkeit des Holzes auch dann aufrecht zu erhalten, wenn dieses Holz starken Feuchtigkeitseinflüssen ausgesetzt ist.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein Verfahren zur Verbesserung der Zurückhaltung von Polyalkoholen oder deren Ester- oder Ätherderivaten im Holz, das dadurch gekennzeichnet ist, dass dem Holz ausser den Polyalkoholen oder deren Ester- oder Ätherderivaten mindestens ein die Zurückhaltung verbesserndes Mittel zugeführt wird, das aus einer der folgenden Gruppen ausgewählt wird:
a) chemische Verbindungen, die im Holz durch Polyreak tion zu wenig wasserlöslichen oder wasserunlöslichen
Kunstharzen umgesetzt werden, b) polymere thermoplastische chemische Verbindungen, die als Lösungen oder Dispersionen zugeführt werden, und die im Holz aus ihren Lösungen oder Dispersionen als wenig wasserlösliche oder wasserunlösliche Verbindun gen ausgefällt werden, wobei die die Zurückhaltung verbessernden Mittel in einer solchen Menge zugeführt werden, dass das Holz 0,2 bis 50%, bezogen auf das Trockengewicht des Holzes, der die Zurückhaltung verbessernden Mittel aufnimmt.
Vorzugsweise wird bei der Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, das die Zurückhaltung verbessernde Mittel in einer solchen Menge zugeführt, dass das Holz 0,5 bis 20 Gew.%, insbesondere 1 bis 10 Gew.%, bezogen auf das Trockengewicht des Holzes, an dem die Zurückhaltung verbessernden Mittel aufnimmt.
Das verwendete, die Zurückhaltung verbessernde Mittel soll zweckmässigerweise mit dem Polyalkohol oder dessen Ester- oder Ätherderivaten insofern verträglich sein, dass dieses Mittel im Polyalkohol löslich ist oder befähigt ist, beständige Dispersionen in Wasser oder organischen Dispersionsmedien, die die Polyalkohole oder deren Ester- oder Ätherderivate enthalten, zu bilden. Neben einer Verbesserung der Dimensionsstabilität können die beim erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Mittel eine glattere und weniger farbstoffverbrauchende Oberfläche des behandelten Materials bewirken.
Die chemischen Verbindungen, die im Holz durch Polyreaktion zu wenig wasserlöslichen oder wasserunlöslichen Kunstharzen umgesetzt werden, können in derartige Kunstharze beispielsweise durch Polymerisation, Polykondensation oder Vernetzung übergehen.
Man kann den Polyalkohol oder dessen Ester oder Ätherderivat dem Holz gleichzeitig mit dem die Zurückhaltung verbessernden Mittel zuführen, es ist jedoch auch möglich, dass die Zuführung des die Zurückhaltung verbessernden Mittels nach der Zuführung des Polyalkohols oder dessen Ester- oder Ätherderivates zum Holz erfolgt. Ferner kann zur Erleichterung des Eindringens der Mischung in das Holz ein Lösungsmittel oder Dispersionsmittel für den Polyalkohol oder dessen Ester- oder Ätherderivats oder das die Zurückhaltung verbessernden Mittels angewandt werden. Derartige Lösungs- bzw. Dispersionsmittel werden im allgemeinen in einer Menge von 2 bis 90 Gew. %, vorzugsweise 10 bis 60 Gew. %, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polyalkohols oder dessen Ester- oder Ätherderivat und das Zurückhaltungsmittel, eingesetzt.
Wenn man als Polyalkohol ein Polyalkylenglykol mit einem Molekulargewicht von 200 bis 6000 verwendet, dann setzt man als Lösungs- oder Dispersionsmittel vorzugsweise Wasser ein.
Als Beispiele für die Zurückhaltung verbessernde Mittel der Gruppe a) seien Vinylacetat, Acrylsäure oder Styrol in Verbindung mit einem Polymerisationskatalysator genannt.
Das die Zurückhaltung verbessernde Mittel der Gruppe a) kann jedoch auch mit Vorteil ein wärmehärtbares Harz sein, das im Holz durch einen irreversiblen Prozess in ein festes vernetztes Kunstharz übergeführt wird, wobei als Beispiele für derartige Harze ein Harnstoff/Formaldehydharz, Melamin/Formaldehydharz, Phenol/Formaldehydharz, Polyesterharz, Urethanharz oder Epoxyharz in Verbindung mit einem Härter hierfür genannt seien.
Als ein die Zurückhaltung verbesserndes Mittel der Gruppe b) kann eine Lösung oder Dispersion von Polyacrylsäure oder Natrium- oder Ammoniumpolyacrylaten in einem Lösungs- oder Dispersionsmittel oder eine Dispersion von Polyäthylen in einem Dispersionsmittel verwendet werden.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Polyalkohol enthaltendes Mittel zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es eine Mischung ist, die ein Polyalkylenglykol mit einem Molekulargewicht im Bereich von 200 bis 6000, mindestens ein die Zurückhaltung dieses Polyalkohols verbesserndes Mittel, das aus einer der vorhin angeführten Gruppen a) und b) ausgewählt ist, und Wasser enthält.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein Holz, das nach dem erfindungsgemässen Verfahren behandelt wurde.
Ferner betrifft die Erfindung ein nach dem erfindungsge mässen Verfahren behandeltes Holz oder Holzprodukt.
Das erfindungsgemässe Verfahren lässt sich auf alle Holzarten, und zwar behandelt oder unbehandelt, anwenden.
Neben gesägtem oder durch maschinelle Behandlung erhaltenen Holzgegenständen können auch andere Produkte der Holzindustrie wie z. B. Furnierholz, Sperrholz, Lagenholz, Pressfasermasse u. dgl. erfindungsgemäss behandelt werden.
Besonders geeignet ist die Anwendung des erfindungsgemässen Verfahrens bei der Behandlung von Türen, Türrahmen, Fensterkreuzen, Schiffsbauholz und Möbeln, z. B. Gartenmöbeln.
Ein bedeutendes Anwendungsgebiet ist ferner die Behandlung des Verschalungsmaterials im Baugewerbe, das bislang eine sehr kurze Lebensdauer besass und ferner an der Betonoberfläche anhaftet. Wird Beton an Ort und Stelle unter Bildung von Oberflächen vergossen, die nicht nachbearbeitet werden, was bei den modernen Bauweisen häufig der Fall ist, verwendet man folgende Holzprodukte zur Herstellung der Betonformen: 1. Fichten-Keilholz mit gehobelter oder gesägter Ober fläche.
2. Fichtenholzbretter mit gehobelter Oberfläche.
3. Formen aus einzelnen Bauholzstücken, Brettern oder
Gittern, die mit Faserplatten zusammengehalten sind.
4. Bretter aus Sperrholz, wobei a) alle Lagen aus dem selben Holz bestehen, b) die oberste Lage aus einem Spezialholz besteht, c) die Oberfläche mit Faserplatte bedeckt ist, oder d) die Oberfläche mit Kunststoff beschichtet ist.
Von den oben genannten Materialien wird Sperrholz, in welchem alle Lagen aus Fichtenholz bestehen, am meisten verwendet.
Die vorstehend genannten Baumaterialien zeigten nach der Behandlung nach dem erfindungsgemässen Verfahren beträchtliche Vorteile gegenüber unbehandeltem Material, insbesondere verbesserte Dimensionsstabilität, weniger vorstehende Fasern an der Holzoberfläche und ausserordentlich gute Ablöseigenschaften bei frischem Beton. Die Gründe hierfür sind darin zu sehen, dass insbesondere das Quellen und Hervorstehen von Fasern aus der Holzoberfläche, hervorgerufen durch die Feuchtigkeit und die Alkalinität des angrenzenden Betons, für das unerwünschte Anhaften verantwortlich sind. Das Anhaften kann auch bei mit Polyalkohol behandeltem Holz auftreten, aus welchem der Polyalkohol durch das Wasser ausgelaugt wurde. Wird das Schalholz nach der ersten Verwendung abmontiert, so trocknet die Holzoberfläche rasch unter Schrumpfung, wobei Risse entstehen.
Bei jeder nachfolgenden Verwendung dieses Materials verstärken sich die Risse, und die feinteiligen Bestandteile des Betons gelangen in die Holzoberfläche. Diese wird dadurch von Mal zu Mal stärker beschädigt, was auch für das gegossene Stück von Nachteil ist Sperrholz, Holz und Faserplatten, die gemäss vorliegender Erfindung behandelt wurden, zeigen diese Nachteile hingegen nicht, da die Oberfläche zu Beginn in gequollenem Zustand ist und der Polyalkohol oder dessen Derivat im Holzmaterial zurückgehalten wird. Dadurch wird die Rissbildung vermieden.
Bei Formen aus einfachen und Sperrholzbrettern, die erfindungsgemäss behandelt wurden, hat man festgestellt, dass wesentlich bessere Eigenschaften erzielt werden als mit Brettern gemäss 4 d), die in zweistufigem Verfahren in einer gesonderten Anlage mit teurem Kunststoffmaterial überzogen wurden. Da gemäss vorliegender Erfindung neben dem technischen Fortschritt auch der Verlust durch Schrumpfung bei Furnierholz, das hauptsächlich für derartige Formen verwendet wird, merklich vermindert wird, werden die Kosten der Behandlung pro Flächeneinheit wesentlich geringer als die beim Überziehen mit Kunststoff anfallenden Kosten.
Die in der beim erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Zusammensetzung anwendbaren Polyalkohole bzw.
deren Derivate sollen zweckmässig oder teilweise wasserlöslich sein. Geeignete Substanzen sind z. B. Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Polyäthylenglykol, Propylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol, Polypropylenglykole, Butylenglykole, Glycerin, Hexitole wie Mannit und Sorbit, und Gemische davon. An Polyäthylenglykolen und Polypropylenglykolen eignen sich beispiels- weise solche mit Molekulargewichten zwischen 200 und 6000 besonders gut Geeignete wasserlösliche Polyalkoholäther sind Äthylen-, Propylen- und Butylenglykoläther aliphatischer und aromatischer Alkohole von verschiedenem Poly merisationsgrad wie Äthylenglykol, Monopropyläther, Di äthylenglykol-monoäthyläther, Diäthylenglykol-monobutyl äther, Polypropylenglykol-monomethyläther und Polyäthylenglykol-mono-(octylphenyl)-äther. Auch Gemische davon kann man verwenden.
Geeignete wasserlösliche Polyalkoholester sind z. B. die Ester aliphatischer Fettsäuren mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen mit Polyalkoholen wie Diäthylenglykolmonoacetat, Äthylenglykolmonomethyläther- acetat und Äthylenglykol-mono-äthyläther-formiat. Auch hiervon kann man Gemische anwenden.
Das die Zurückhaltung der Polyalkohole oder deren Derivate verbessernde Mittel, kann wie erwähnt, aus einer der unter a) und b) genannten Gruppe von chemischen Verbindungen ausgewählt sein.
Die Gruppe a) umfasst, wie erwähnt noch andere polymerisierbare chemische Verbindungen, die im Holz zu weniger wasserlöslichen oder wasserunlöslichen thermoplastischen Polymerisaten oder Polykondensaten polymerisierbar sind.
Dazu gehören monomere, bei Raumtemperatur flüssige Verbindungen, die mit dem Polyalkohol oder dessen Derivaten völlig oder teilweise verträglich sind, und die im Holz unter Bildung von in'Wasser wenig oder gar nicht löslichen Verbindungen polymerisiert werden können.
Beispiele solcher Verbindungen sind Monovinyl-acetat, Acrylsäure, Methacrylsäure und Styrol. Geeignete Polymerisationskatalysatoren für diese monomeren Verbindungen sind z. B. die Peroxyde wie Benzoylperoxyd oder Cyclohexanonperoxyd, und Perbenzoate, z. B. tert.-Butylperbenzoat.
Die Gruppe b) der thermoplastischen chemischen Verbindungen, die als Lösungen oder Dispersionen dem Holz zugeführt werden und die im Holz aus ihren Lösungen oder Dispersionen als wenig wasserlöslich oder wasserunlösliche Verbindungen ausgefällt werden, umfasst eine Reihe von chemischen Verbindungen.
Beispiele von Verbindungen dieser Art sind Polyäthylendispersionen, wie sie z. B. unter dem Handelsnamen Poly Em (Spencer Chemical Co.) im Handel erhältlich sind, Polyacrylsäurederivate, z. B. erhältlich unter den Handelsnamen Acrysol , Acronol und Acronyl (Badische Anilin- & odafabrik AG). Besonders geeignet sind Polyacrylsäuresalze, z. B. die Ammonium- und Natriumpolyacrylate, die unter dem Handelsnamen Collacral (Badische Anilin & Soda-Fabrik AG) und Rohagit (Röhm und Haas AG) im Handel erhältlich sind. Ein weiteres Beispiel ist Lignin Plastik.
Die Gruppe c) umfasst wie erwähnt Polymere aus der Gruppe Kunstharze, d. h. hitzebeständige Harze, die als Lösungen oder Dispersionen völlig oder teilweise mit dem Polyalkohol oder dessen Derivat verträglich sind, und die durch einen irreversiblen chemischen Vorgang (fortgesetzte Polykondensation) in situ in eine feste Form überführt werden können, die in Wasser wenig oder gar nicht löslich ist.
Beispiele von Verbindungen dieser Gruppe sind die Harnstofformaldehydkunstharze, die als Kaurit-Leim , Urecoll (Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG) oder Melurit K-100 und Melurit KL 67 (Stockholms Superfosfat Fabriks AB) erhältlich sind; Melaminformaldehyd-Kunstharze wie Melurit M-100 und Melurit M-450 (Stockholms Superfosfats Fabriks AB); Melaminharnstoff-Formaldehydkunstharze wie Melurac (American Cyanamid Company); Phenolformaldehydifarze wie Casco 1545 und Petunia ; Polyester wie z. B. das Resin C-50 der Spencer Chemical Co.; Polyester wie Soredur und Soalkyl der SOAB; Urethankunststoffe wie Desmodur und Desmophan (Farbenfabriken Bayer Aktiengesellschaft), Epoxyharze wie Araldite (Ciba AG), Dow Epoxy Resins und Dow Self Extinguishing Epoxy Resins (Dow Chemical Co.) sowie Epoxid (Badische Anilin- & Soda-Fabrik AG).
Härtungskatalysatoren für diese hitzehärtenden Harze sind z. B.
Natriumpersulfat, Ammoniumchlorid, Hexamethylentetramin und Paraformaldehyd.
Gegebenenfalls können in den die Zurückhaltung verbessernden Mitteln noch weitere Zusätze enthalten sein.
Dazu gehören z. B. Naturharze, Metallverbindungen und Ester von Naturharzen, die gänzlich oder teilweise mit dem Polyalkohol oder dessen Derivat verträglich sind und in situ, durch Verdampfung von Lösungsmittel oder anderweitig in Verbindungen umgewandelt werden können, die in Wasser wenig oder gar nicht löslich sind.
Beispiele solcher Naturharze sind Tallölharze, Colo phonium, oxydiertes und hydriertes Colophonium, Pflanzengummi, Schellak, Kopal, Akaroid, Mastix, Bernstein, Elimiharz und Dammarharz.
Metallverbindungen dieser natürlichen Harze sind z. B.
die Resinate von Magnesium, Calcium, Barium, Chrom, Mangan, Eisen, Kobalt, Kupfer, Zink, Bor, Aluminium und Arsen. Die Harze selbst besitzen gewisse Widerstandsfähigkeit gegen Pilze und Bakterien, und einige dieser Verbindungen üben, neben der Rückhaltung des Polyglykols, auch eine fungizide oder insektizide Wirkung im Holz aus. Um ein rasches Eindringen in das Holz zu erreichen, kann man die Harze erfindungsgemäss in Form wasserlöslicher Seifen, z. B.
der Natrium-, Kalium-, Hydroxyalkylamin- oder Ammoniumverbindungen, anwenden. Diese können sodann in eine unlösliche Form überführt werden durch Behandlung mit anderen Metallverbindungen oder, beispielsweise bei den Ammoniumseifen, durch thermische Behandlung. Bei der Behandlung mit Naturharzen oder deren Verbindungen wird die Durchlässigkeit des Holzes für Gase, z. B. Wasserdampf völlig oder fast völlig unterbunden. Geeignete Ester derartiger Harze sind insbesondere diejenigen, die durch Veresterung mit Alkoholen wie Äthanol, Butanol, Alkylenglykolen, Polyalkylenglykolen, Glycerin, Mannit, Sorbit, Resorcin, Phenol, Pentaerythrit und Zuckern erhalten werden.
Ferner können in den die Zurückhaltung verbessernden Mittein auch Fettsäuren, Fettsäureester und Fettsäureseifen, die völlig oder teilweise mit den Polyalkoholen oder deren Derivaten verträglich sind und in situ in Verbindungen überführt werden können, die in Wasser wenig oder gar nicht löslich sind, enthalten sein.
Beispiele hierfür sind die gesättigten und ungesättigten Fettsäuren mit 5 bis 50 Kohlenstoffatomen, z. B. Capronsäure, 2-Äthyl-hexansäure, Myristinsäure, Laurinsäure, Palmitinsäure, Linolensäure, Ölsäure, Stearinsäure und Tall ölfettsäure; ferner Fettsäureester wie natürliches Leinöl und chinesisches Holzöl, bei denen die Umwandlung durch Autoxydation erfolgt; ferner Fettsäureseifen von Metallen wie Magnesium, Calcium, Barium, Brom, Mangan, Eisen, Kobalt, Kupfer, Zink, Bor, Aluminium und Arsen. Um ein rasches Eindringen in das Holz zu erzielen, können die Fettsäuren in Form wasserlöslicher Seifen eingesetzt werden, z. B. als Natrium-, Kalium- oder Ammoniumseifen. Man kann sie anschliessend in eine unlösliche Form umwandeln durch Behandlung mit anderen Metallverbindungen oder durch Wärmeeinwirkung.
Die beim erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Zusammensetzungen können ferner ein Lösungs- oder Dispergiermittel für den Polyalkohol oder dessen Derivat enthalten, wodurch die Eindringung der Zusammensetzung in das Holz durch Erniedrigung der Viskosität erleichtert wird.
Geeignete Lösungs- oder Dispergiermittel sind Wasser und flüssige organische Lösungsmittel wie Alkohole, z. B. Methanol, Äthanol, Isopropanol, Butanol und 2-Äthylhexanol, Ester wie Äthylacetat, Butylacetat und Amylacetat, Ketone wie Aceton, Methyläthylketon, Methylisobutylketon und Diacetonalkohol und chlorierte Kohlenwasserstoffe wie Äthylendichlorid und Trichloräthylen, wie auch Kohlenwasserstoffe.
Die beim erfindungsgemässen Verfahren verwendeten Mittel können ferner Additive enthalten, die ihnen weitere vorteilhafte Eigenschaften verleihen, z. B. insektizide, fungizide oder die Feuergefahr herabsetzende Stoffe. Auch können wasserabweisende Produkte, beispielsweise Silikone darin enthalten sein.
Das Holz kann nach dem erfindungsgemässen Verfahren in feuchtem, trockenem oder teilweise getrocknetem Zustand behandelt werden. Die Holzoberfläche kann ferner roh bzw. unbearbeitet oder auch bearbeitet sein. Man kann nach üblichen Techniken vorgehen, und z. B. bei normalem oder erhöhtem Druck, bei normaler oder erhöhter Temperatur, oder in Kombination mit einer Vakuumbehandlung, imprägnieren. Die Imprägnierung erfolgt vorzugsweise durch längeres Eintauchen in ein Bad. Besonders vorteilhaft ist ein Imprägnierverfahren mit alternierender Vakuum- und Druckbehandlung. Man kann jedoch auch nach anderen Verfahren vorgehen, z. B. manuell oder mechanisch eintauchen, die Oberfläche besprühen oder mit Bürsten oder Walzen auftragen.
Die Zusammensetzung kann bei Raumtemperatur auf das Holz aufgebracht werden, doch eignen sich insbesondere erhöhte Temperaturen zwischen 20 und 1400 C. Besonders bevorzugt werden Temperaturen bei 40 bis 110 C und speziell bevorzugt bei 50 bis 900 C.
Das Unlöslichmachen der die Zurückhaltung verbessernden Substanz kann auf verschiedene Weise erfolgen, z. B.
durch Verdunsten des Lösungsmittels, durch Polymerisation und Polykondensation der betreffenden Substanz, durch Bildung eines unlöslichen Resinats oder einer unlöslichen Seife und/oder durch thermische Behandlung, die eine der genannten Reaktionen einleitet.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann in einer Stufe ausgeführt werden, jedoch ist es auch möglich, die Behandlung mit Polyalkohol oder dessen Derivat von der Behandlung mit der die Zurückhaltung erhöhenden Substanz getrennt vorzunehmen. Eine die Härtung bewirkende Komponente kann sodann in einer dritten Behandlungsstufe zugefügt werden. Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform erfolgt die Imprägnierung mit Polyalkohol, Äther oder Ester davon und mit der die Zurückhaltung verbessernden Substanz in einer einzigen Stufe. Ist ein Härtungsmittel nötig, so kann dieses entweder gleichzeitig oder durch nachfolgende Behandlung zugeführt werden. Gelegentlich kann es von Vorteil sein, nach der Imprägnierung eine Wärmebehandlung vorzunehmen, z.
B. um die Zugabe eines Härtungsmittels zu vermeiden, um Lösungsmittel zu entfernen und das Holz zu trocknen, oder um ein verstärktes Eindringen in das Innere des Holzes zu bewirken.
Beispiel 1
Bei der Herstellung von Furnier, das zur Fabrikation von Sperrholz für Betonformen bestimmt ist, wird das feuchte Furnier mit einer 25 %eigen Lösung von amerikanischem Kolo phonium (Säurezahl = 170) in 100 %igem Polyäthylenglykol vom Molekulargewicht 400 (Handelsname: Modo-Peg 400) behandelt. Dann wird in üblicher Weise getrocknet, jedoch am Schluss der Trocknung eine gesättigte Lösung von Aluminiumsulfat (Temperatur etwa 70" C) aufgesprüht, um das Harz in der oberflächlichen Schicht des Furniers in unlösliches Aluminiumresinat überzuführen. Dann wird das Furnier vollständig getrocknet und zur Herstellung von Sperrholz verwendet.
Das so erhaltene Produkt ist beständig gegen über Feuchtigkeitseinflüssen und löst sich vom Beton gut ab, auch nachdem es längere Zeit im Freien gelagert wurde, oder nach häufiger Verwendung.
Beispiel 2
Oberflächenfurnier für Sperrholz, das mit 50NOigem Poly äthylenglykol 400 so behandelt wurde, dass der Polyäthylenglykolgehalt 5%, bezogen auf das trockene Holzgewicht, betrug, wurde auf der Oberfläche mit einer Polyäthylendispersion Poly-Em 20017 (Spencer Chemical Co.) beschichtet. Die Dispersion besass einen Feststoffgehalt von 40% und enthielt ferner etwa 6% eines nichtionischen Dispergiermittels. Das Molekulargewicht des Polyäthylens lag zwischen 25000 und 28000, die Teilchengrösse in der Dispersion bei unter 10 Mikron. Die Emulsion war im pH-Bereich von 1 bis 12 beständig. Nach dem Trocknen auf einem Wal zentrockner bei einer Temperatur von nicht mehr als 1350 C wurde das Furnier zur Herstellung von Sperrholzformen für Beton verwendet.
Die Ablösung von frischem Beton war ausserordentlich gut und ferner war das so erhaltene Schalholz wesentlich länger brauchbar als unbehandeltes Sperrholz.
Beispiel 3
Als Sperrholz mit Fichtenfurnier wurden quadratische Bretter von 12 x 500 x 500 mm hergestellt. Sie wurden wie folgt behandelt:
A. Oberflächenbehandlung mit 25 %iger Lösung von Tall ölharz in 100% Polyäthylenglykol vom Molekulargewicht 400 (Modo-Peg 400), anschliessende Oberflächenbehandlung durch schwaches Aufsprühen von gesättigter Aluminiumsulfatlösung, anschliessend thermische Behandlung während 2 Stunden bei 80" C zwecks Bildung des Resinates.
B. Oberflächenbehandlung mit einer 25%gen Lösung von Tallölharz in 100 % Polyäthylenglykol vom Molekulargewicht 400 (Moto-Peg 400), anschliessende thermische Behandlung während 2 Stunden bei 80" C.
C. Oberflächenbehandlung mit einer Polyäthylendispersion Poly-Em 10016 (Spencer Chemical Co.), darnach thermische Behandlung während 2 Stunden bei 80" C. Das Poly-Em 10016 besass einen Feststoffgehalt von etwa 40 % und enthielt etwa 5 % eines anionischen Dispergiermittels und ein Polyäthylen vom Molekulargewicht 25000 bis 28000; die Grösse der Teilchen in der Dispersion betrug weniger als 0,1 Mikron, der pH der stabilen Dispersion lag zwischen pH 8,5 und 12.
D. Oberflächenbehandlung mit einer Polyäthylendispersion Poly-Em 20017 (Spencer Chemical Co.), darnach thermische Behandlung während 2 Stunden bei 80" C.
E. Unbehandelte Vergleichsprobe. Zweistündige Wärmebehandlung bei 8Q" C.
Die Behandlungen A bis D erfolgten so lange, bis das Furnier etwa 5 % der Zusammensetzung, bezogen auf das trockene Gewicht des Holzes, aufgenommen hatte.
Auf jede Probe wurde ein 50 mm hoher Eisenring von 205 mm Durchmesser gelegt, der als Gussform diente. Beton auf 1 Gew.-Teil Zement, 3 Gew.-Teilen Sand (Teilchengrösse 0 bis 8 mm) und 0,15 Gew.-Teilen Calciumchlorid sowie genügend Wasser, um die geeignete Konsistenz herzustellen, wurde in die Form gegossen. Das Calciumchlorid dient als Beschleuniger; es stellt einen Betonbestandteil dar, der gegenüber der Holzoberfläche äusserst aggressiv ist. Dann wurde der Beton 1 Minute lang einvibriert und 3 Tage lang bei etwa 20 C abbindengelassen, worauf die Schwerkraft (in Kilogramm) bestimmt wurde, die notwendig war, um den Betonkörper von dem Formteil aus Holz abzulösen. Die Scherkraft wurde bestimmt mit einer Testmaschine Universalprüfmaschine UHP/ZHP 6 Loshausenwerk, Düsseldorf.
Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst:
Tabelle
Oberfläche nach Guss Nr. Scherkraft/kg nach Guss Nr.
Probe 1 2 3 4 1 2 3 4 A kein Haften kein Haften kein Haften kein Haften keine Risse keine Risse keine Risse keine Risse 0 0 0 0 B kein Haften geringe geringe geringe keine Risse Rissbildung Rissbildung Rissbildung 30 85 25 30 C schwaches schwaches schwaches schwaches
Haften Haften, Haften,- Haften,
Rissbildung Rissbildung Rissbildung 25 115 95 80 D kein Haften kein Haften kein Haften kein Haften keine Risse keine Risse keine Risse keine Risse 10 85 125 75 E Haften und starkes Haften, starkes Haften, starkes Haften,
Rissbildung Rissbildung Rissbildung Rissbildung 285 640 210 200
Aus den Ergebnissen ist zu entnehmen, dass eine ausser- ordentlich befriedigende Ablösung nach mehrmaligem Giessen bei den erfindungsgemäss behandelten Hölzern erzielt wird.
Beispiel 4
Zu 50 Gew.-Teilen einer 5 %gen wässrigen Ammoniumstearatlösung wurden 50 Gew.-Teile 100%iges Polyäthylenglykol vom Molekulargewicht 1000 zugegeben. Die Lösung wurde auf 80 C erwärmt und zur Oberflächenbehandlung von Holz für Betonformen benutzt. Nach der Behandlung wurden die Holzbretter einer Wärmebehandlung unterworfen und sodann mit gesättigter Aluminiumsulfatlösung oberflächenbehandelt. Die Ablösung von feuchtem Beton von diesen Brettern war ausserordentlich gut.
Beispiel 5
Die ungetrocknete Oberfläche von Sperrholz wurde mit einer Zusammensetzung imprägniert, die 95 Teile 100%ges Polyäthylenglykol (Molekulargewicht 400) und 5 Teile Phenolformaldehydharz (50 %ige wässrige Lösung mit 0,2 % Härtungsmittel) enthielt, bis eine Menge von 5%, bezogen auf das Gewicht des trockenen Furniers, absorbeirt war. Nach dem Trocknen und anschliessendem Leimen mit Phenolformaldehydleim unter Druck wurde ein Sperrholz mit guter Dimensionsstabilität und gutem Widerstand gegen Feuchtigkeit erhalten.
Beispiel 6
Feuchtes Fichtenholz wurde mit einer Lösung imprägniert, die folgende Bestandteile (in Gewichtsprozent) enthielt:
Polyäthylenglykol (100%) vom
Molekulargewicht 1000 30%
Harnstofformaldehydharz ( MeluritKL 170 ) 15%
Wasser 55%
Nach 5tägigem Trocknen mit einem üblichen Holztrock ner, währenddem auch das Harnstoffharz gehärtet wurde, erhielt man ein Holz mit hoher Dimensionsstabilität, das sich insbesondere zur Herstellung von Türen und Fensterrahmen eignete.
Beispiel 7
Feuchtes Fichtenholz wurde mit einer Lösung imprägniert, die folgende Bestandteile (in Gewichtsprozent) enthielt:
Polyäthylenglykol (100%) vom
Molekulargewicht 1000 5% wasserlöslicher Polyester Resin C-50 , Spencer Chemical Co.) 20%
Melamin-Formaldehydharz ( Melurit M- 100 , Stockholms Superfosfat
Fabriks AB) 5%
Wasser 70%
Nach dem Trocknen erhielt man ein Holz mit hoher Dimensionsstabilität, das sich zur Herstellung von Möbeln gut eignete.
Beispiel 8
Es wurde eine Zusammensetzung zur Oberflächenbehandlung von Holz und Sperrholz für Innenräume aus folgenden Bestandteilen (in Gewichtsteilen) hergestellt:
Polyäthylenglykol (100%) vom Molekulargewicht 600 (Modo-Pg 600, Mo-och Domsjö AB) 10
Polypropylenglykol (100%) vom
Molekulargewicht 400 (Dow Chemical Co.) 5 H arnstofformaldehydharz ( Melurit K-100 ,
Stockholms Superfosfat Fabriks AB) 20
Härter für Raumtemperaturhärtung von Melurit K-100 1 Äthylalkohol 10
Wasser 5
Diese zur Oberflächenbehandlung bestimmte Zusammensetzung, die sowohl quellend wie auch porenfüllend wirkte, eignete sich insbesondere zur Oberflächenbehandlung von Fichtenholz,
dem damit eine verbesserte Oberfläche und verminderte Neigung zur Rissbildung beim Lagern verliehen wird.
Beispiel 9
Getrocknetes Holz, das zunächst mit 100% Polyäthylenglykol vom Molekulargewicht 400 in einer Menge von 5%, bezogen auf das trockene Holzgewicht, imprägniert worden war, wurde an der Oberfläche mit einer Lösung behandelt, die folgende Bestandteile (in Gewichtsteilen) enthielt:
Leinöl 20
Kolophonium 10 Äthylalkohol 20
Kerosin 60
Diese Behandlung verlieh dem mit Polyäthylenglykol behandelten Holz eine gute Wasserbeständigkeit.
Beispiel 10
Folgende Zusammensetzung wurde verwendet:
Polyäthylenglykol (100%) vom Molekulargewicht 600 70 Gew. %
Portugisisches Kolophonium 25 Gew. %
Ammoniak 5 Gew. %
Diese Zusammensetzung wurde in einer Menge von 5 % (bezogen auf das Trockengewicht) zur Oberflächenbehand lung von Vertäfelungsholz direkt nach dem Pressen und vor der Härtung eingesetzt. Das resultierende Holz war von hoher
Dimensionsstabilität und absorbierte nur wenig Farbe an der
Oberfläche.
Beispiel 11
Trockenes Mahagonifurnier wurde bei 50 C mit einer
Lösung von 75 Gew.-Teilen Polyäthylenglykol 1000 und
25 Gew.-Teilen Methacrylsäuremethylester sowie 0,5 Gew.
Teilen Benzoylperoxyd imprägniert in einer Menge von 5 %, bezogen auf das trockene Furniergewicht. Nach einer ther mischen Behandlung von 1 Stunde bei 50 C wurde die Poly merisation während 2 Stunden bei 80" C beendet. Durch diese Behandlung erhielt man ein Furnier, das von erheb lich verbesserter Dimensionsstabilität war als das unbehan delte Furnier, sowie gute Wetterbeständigkeit und Chemi kalienbeständigkeit aufwies.
Beispiel 12
Frisch gesägtes Fichtenholz wurde in heissem Wasser (Temperatur etwa 90"C) 2 Stunden lang behandelt. Dann wurde das Holz im offenen Tank 2 Stunden lang mit einer wässrigen Lösung behandelt, die 10 Gew. % Polyäthylen glykol 1000, 2 Gew. % eines Fungizids Celcure (Kupfer sulfat, Natriumbichromat, Chromacetat) und 4 Gew. %
Ammoniumresinat enthielt. Nach dem Trocknen erhielt man ein Holz mit erheblich verbesserter Dimensionsstabilität, verglichen mit dem unbehandelten Holz und einer guten
Beständigkeit gegen Pilzbefall und Feuchtigkeitseinflüsse.
Beispiel 13
Frisch gesägtes Holz wurde vor dem Trocknen mit einer Lösung besprüht, die folgende Komponenten (in Gewichtsprozent) enthielt:
Ammoniumresinat 10 Äthylenglykol 50
Sorbit 5
Polyäthylenglykol 400 (100%) 25
Wasser 9
Natriumpentachlorphenolat 1
Beim Trocknen bildeten sich keine Risse oder Verwerfung, obgleich rascher und bei höheren Temperaturen als beim gleichen, unbehandelten Holz gearbeitet wurde. Ferner wurden die Polyalkohole während des gesamten Trocknungsprozesses an der Oberfläche zurückgehalten.
Beispiel 14
Getrocknetes Fichtenholzfurnier wurde mit einer Lösung von 50 % Tallölharz in Diäthylenglykolmonoäthyläther-Acetat bei einer Temperatur von 809 C in einer Menge von 6%, be- zogen auf das getrocknete Gewicht des Furniers, imprägniert.
Nach einer thermischen Behandlung bei 60 C wurde aus diesem Holz Sperrholz für Formen zum Betonguss hergestellt. Die Formen besassen lange Lebensdauer und lösten sich gut vom Beton.
Beispiel 15
Frisch gesägtes Buchenholz wurde jeweils 30 Sekunden lang in eine 20%ige Lösung von Ammoniumresinat in Di äthylenglykolmonoäthyläther eingetaucht, bis das Holz 6 % dieser Zusätze, bezogen auf das Trockengewicht, aufgenommen hatte. Auf Grund dieser Behandlung konnte das Holz ohne Rissbildung getrocknet werden, und zwar rascher und bei höheren Temperaturen, als das entsprechende unbehandelte Holz. Der Glykoläther wurde nicht zusammen mit dem verdunstenden Wasser beim Trocknen abgesondert.
Beispiel 16
Luftgetrocknetes, fertig präpariertes Holz für Fensterrahmen wurde mit einer Lösung imprägniert, die 10 Gew. % Polyäthylenglykol 1500, 5 Gew. % Ammoniumresinat und 2 Gew. % eines Imprägniermittels Celcure (Kupfersulfat, Natriumbichromat und Chromacetat) enthielt. Nach dem Trocknen besass das Holz ausgezeichnete Dimensionsstabilität und Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeitseinflüsse und Pilzbefall.
Beispiel 17
Frisch bearbeitetes Fichtenholzfurnier wurde mit einer Lösung von 50 Gew. % Polyäthylenglykol 1000, 0,5 Gew. % Natriumpentachlorphenolat und 10 Gew. % Polyacrylsäure acrafloc WF (Farbenfabriken Bayer AG) imprägniert.
Dann wurde bei 135 C getrocknet. Die Schrumpfung nach dem Trocknen wurde um etwa 50% vermindert, und auch die Neigung zur Rissbildung war geringer; das Furnier zeigte eine gute Beständigkeit gegen Feuchtigkeit und Pilz befall.
Beispiel 18
Frisch gesägtes Fichtenholz wurde 4 Stunden lang bei einer Temperatur zwischen 90 und 100" C in einer Lösung von 85 Gew.-Teilen Wasser, 10 Gew.-Teilen Polyäthylenglykol 800 und 10 Gew.-Teilen eines Flammschutzmittels Polybor (Borax Consolidated Ltd.), das aus einem 2:3
Gemisch aus Borsäure und Borax besteht, behandelt.
Nach dieser Behandlung wurde das Holz 2 Minuten lang in eine Lösung von 10 Gew.-Teilen Ammoniumresinat, 10 Gew.-Teilen Polyglykol 800 und 80 Gew.-Teilen Wasser eingetaucht. Nach dem Trocknen erhielt man ein Holz von wesentlich verbesserter Dimensionsstabilität, verglichen mit dem unbehandelten Holz, Flammbeständigkeit und Resistenz gegen Pilzbefall.
Beispiel 19
Formholz für den Metallguss wurde durch Vakuum Druck-Imprägnierung mit einer 20 %gen Lösung von Poly äthylenglykol 1000 so lange behandelt, bis die Aufnahme, bezogen auf das trockene Holz, 8 Gew. % betrug. Dann wurde das Holz bei etwa 60 C bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 8 % getrocknet. Das heisse Holz wurde 15 Minuten lang in eine 20 %ige Polyäthylendispersion ( Poly-Em 20017 , Spencer Chemical Company) eingetaucht und dann bei 700 C getrocknet.
Aus diesem Holz hergestellte Gussformen besassen eine wesentlich verbesserte Holzstabilität und Ablösefähigkeit, verglichen mit Formen aus unbehandeltem Holz.
Beispiel 20
Eine Zusammensetzung zur Oberflächenbehandlung von Holz und Sperrholz für Aussenbenützung wurde aus folgenden Komponenten (in Gewichtsteilen) hergestellt:
100% Polyäthylenglykol vom Molekulargewicht 1500 ( Modo-Peg 1500 , Mo-och Domsjö AB) 10 30% Polyacrylsäuredispersion ( Rohagit SD15-Röhm und Haas GmbH) 20
Wasser 20
Diese Zusammensetzung, die die Oberflächenschicht zum Quellen veranlasst, macht die Oberfläche wasserabstossend, und eignet sich insbesondere zur Behandlung von Holz, das im Sonnenlicht zur Rissbildung neigt.
Fensterrahmen, die durch halbstündiges Eintauchen in diese Zusammensetzung bei Raumtemperatur imprägniert und darnach 1 Stunde lang bei 60 C getrocknet wurden, besassen gute Beständigkeit gegen Feuchtigkeitseinfluss und verminderte Neigung zum Quellen in feuchter Luft.
PATENTANSPRUCH 1
Verfahren zur Verbesserung der Zurückhaltung von Polyalkoholen oder deren Ester- oder Ätherderivaten in Holz, dadurch gekennzeichnet, dass dem Holz ausser den Polyalkoholen oder deren Ester- oder Ätherderivaten mindestens ein die Zurückhaltung verbesserndes Mittel zugeführt wird, das aus einer der folgenden Gruppen ausgewählt wird:
a) chemische Verbindungen, die im Holz durch Poly reaktion zu wenig wasserlöslichen oder wasserunlöslichen
Kunstharzen umgesetzt werden, b) polymere thermoplastische chemische Verbindungen, die als Lösungen oder Dispersionen zugeführt werden, und die im Holz aus ihren Lösungen oder Dispersionen als wenig wasserlösliche oder wasserunlösliche Verbindun gen ausgefällt werden, wobei die die Zurückhaltung verbessernden Mittel in einer solchen Menge zugeführt werden, dass das Holz 0,2 bis 50%, bezogen auf das Trockengewicht des Holzes, der die Zurückhaltung verbessernden Mittel aufnimmt.
UNTERANSPRÜCHE
1. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass das Holz 0,5 bis 20 Gew. %, vorzugsweise 1 bis 10 Gew. %, bezogen auf das Trockengewicht des Holzes, des die Zurückhaltung verbessernden Mittels aufnimmt.
2. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyalkohol oder dessen Ester- oder Ätherderivat dem Holz gleichzeitig mit dem die Zurückhaltung verbessernden Mittel zugeführt wird.
3. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführung des die Zurückhaltung verbessernden Mittels nach Zuführung des Polyalkohols oder dessen Ester- oder Ätherderivates erfolgt.
4. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erleichterung des Eindringens der Mischung in das Holz ein Lösungsmittel bzw. Dispersionsmittel für den Polyalkohol oder dessen Ester- oder Ätherderivat und den die Zurückhaltung verbessernden Stoff verwendet wird.
5. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Lösungs- bzw. Dispersionsmittel in einer Menge von 2 bis 90%, vorzugsweise 10 bis 60%, bezogen auf das Gesamtgewicht von Polyalkohol oder dessen Ester- oder Ätherderivat und Zurückhaltungsmittel, verwendet wird.
6. Verfahren nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Polyalkohol ein Polyalkylenglykol mit einem Molekulargewicht von 200 bis 6000 verwendet wird, und dass man als Lösungs- oder Dispersionsmittel Wasser verwendet.
7. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass der Polyalkohol aus einem Polyalkylenglykol mit dem Molekulargewicht 200 bis 6000 besteht, welches in einer solchen Menge zugeführt wird, dass das Holz 0,2 bis 50%, vorzugsweise 1 bis 15 %, insbesondere 2 bis 10%, bezogen auf das Trockengewicht desselben, aufnimmt.
8. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als die Zurückhaltung verbesserndes Mittel der Gruppe a) Vinylacetat, Akrylsäure oder Styrol in Verbindung mit einem Polymerisationskatalysator verwendet wird.
9. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als die Zurückhaltung verbesserndes Mittel der Gruppe b) eine Lösung oder Dispersion von Polyacrylsäure oder Natrium- oder Ammoniumpolyacrylaten in einem Lösungs- oder Dispersionsmittel oder eine Dispersion von Polyäthylen in einem Dispersionsmittel verwendet wird.
10. Verfahren nach Patentanspruch I, dadurch gekennzeichnet, dass als die Zurückhaltung verbesserndes Mittel
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