CH643177A5 - Verfahren zur verbesserung der eigenschaften von holz. - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Holz und auf eine Zubereitung zur Ausführung des Verfahrens. Das Verfahren umfasst die Imprägnierung von Holz mit einem Harz und gegebenenfalls mit zusätzlichen chemischen Holzbehandlungsmitteln, wie Holz-Konservierungsmittel und Flamm-verzögerungsmittel.

Es ist wohlbekannt, dass sich Holz in Abhängigkeit des Ausmasses der Quellung seiner Zellwände ausdehnt und zusammenzieht. Die Zellwände des Holzes zeigen variierendes Ausmass von Quellung in Abhängigkeit des jeweiligen Lösungsmittels oder Lösungsmitteldampfs, dem das Holz ausgesetzt ist, und der Affinität des Holzes für dieses Lösungsmittel bzw. diesen Lösungsmitteldampf. Beispielsweise führt Einwirkung von Wasser oder Wasserdampf zu hochgradiger Quellung und Einwirkung von weniger polaren Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen, wie Athanol/Xylol-Ge-mischen, zu Dehydrierung der Zellwände und damit Schrumpfung des Holzes.

Zusätzlich zeigt das Holz, wenn dessen Zellwände, die zur Hauptsache aus Zellketten gebildet sind, in gequollenem Zustand vorliegen, maximale Porosität, d.h. die freien Räume zwischen den Zellketten sind gross, und in ungequol-lenem Zustand ist die Porosität sehr gering. Demzufolge sind Grösse und Menge von Molekülen, die innerhalb der Zellwände abgelagert werden können, vom Ausmass der Quellung der Zellwände abhängig.

Die vorstehend erläuterten Eigenschaften von Holz wurden bereits auf verschiedene Arten ausgenützt, um dem Holz spezifische Eigenschaften zu verleihen. So können beispielsweise wasserlösliche Polyglykole, wie Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von 3000-6000, in die Zellwände des Holzes in nassem bzw. gequollenem Zustand eingebracht werden. Dies ist beispielsweise angeführt im Artikel «New and Better Ways to Dimensionally Stabilize Wood» von A.J. Stam in «Forest Products Journal», Nr. 9 (1959), S. 3, 107-110, und im Artikel «PEG of the Woodworker's Heart» von Harry C. Leslie in «Man Society Technology, A Journal of Industriai Arts Education», Nr. 33(1), S. 13-16, Sept./ Okt., 1973. Derartige Polyglykole zeigen niedrigen Dampfdruck und verdampfen im Gegensatz zu Wasser nur sehr langsam. Demzufolge ist die beschriebene Behandlung sehr wirksam zur Verhinderung von Riss- und Spaltbildung in Holz. Eine derartige Behandlung gelangt oft zum Einsatz bei

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Holzschnitten und Statuen und dergleichen Holz, die dadurch selbst bei Lagerung in trockener Atmosphäre eine lange Lebensdauer erhalten. Polyglykole bleiben jedoch wasserlöslich und werden aus dem damit behandelten Holz ausgelaugt, wenn dieses der Nässe ausgesetzt wird. Die Nützlichkeit einer derartigen Behandlung ist somit sehr beschränkt.

Aus etwa gleicher Überlegung wurden für die Behandlung von Holz auch wasserlösliche Phenol- und Harnstoffharze mit niedrigem Molekulargewicht verwendet, wie beispielsweise in den US-PS 3 968 276, 3 519 476 und 3 493 417 beschrieben. Um solche Harze in den Zellwänden des Holzes zu fixieren, ist eine anschliessende Wärmebehandlung des Holzes zur Aushärtung des Harzes notwendig, um dieses wasserunlöslich zu machen. Sehr oft gelangt kombinierte Anwendung von Wärme und Druck zum Einsatz, um das Holz weiter zu verdichten. Eine solche Behandlung ist wohl wirksam, verlangt jedoch eine spezielle Einrichtung und ist somit nur für industrielle Herstellung von speziellen Artikeln geeignet, wo Beständigkeit gegen Wasser oder Chemikalien oder strukturelle Festigkeit oder eine Kombination davon verlangt wird.

Für die Imprägnierung von Holz wurden auch viele andere Polymere verwendet. Einige davon sind beispielsweise die Verwendung von Acrylmonomeren, wie in der US-PS 3 663 261 beschrieben, Polyisocyanaten, wie in der US-PS 3 539 386 beschrieben, und von Dibrompropyl-glycidyl-äther, wie in der US-PS 3 483 021 beschrieben. Alle diese Behandlungen verlangen nach der Imprägnierung eine Sekundärbehandlung des Holzes, um die Monomere zu deren Fixierung im Holz in situ zu polymerisieren. Die meist verwendete Sekundärbehandlung ist die Erwärmung des imprägnierten Holzes, obwohl bei Verwendung von Vinylmono-meren, beispielsweise Acrylmonomeren, auch Gammabe-strahlung zum Einsatz gelangen kann. Die notwendige Sekundärbehandlung nach der Imprägnierung ist teuer und beschwerlich. Demzufolge haben keine dieser Methoden verbreitete Aufnahme in der Industrie gefunden.

Selbst wenn die Zellwände des Holzes in nassem bzw. gequollenem Zustand sind, können nur Moleküle relativ kleiner Grösse in die Zellwände eindringen. Die Grösse der Moleküle, die in die Zellwände des Holzes eindringen können, ist abhängig vom Ausmass der Quellung und der Art des Holzes. Polymere, die grosse Moleküle aufweisen, können selbst dann nicht in die Zellwände eindringen, wenn das Holz in gequollenem Zustand vorliegt. So wurden beispielsweise bereits jahrelang Polyvinylacetat- und Polyacrylat-emulsionen für die Herstellung von Klebstoffen und Anstrichfarben für Holz verwendet. Entgegengesetzt zu Kondensationspolymeren, wie die bereits erwähnten Phenolharze, werden diese Emulsionen durch freie Radikale- oder Kettenpolymerisation hergestellt und enthalten keine nennenswerten Anteile von Komponenten mit niedrigem Molekulargewicht. Dies ist beispielsweise von F.W. Billmeyer, jr., im «Text Book of Polymer Science» von Interscience Publisher, 1966, erläutert. Wenn Holz mit derartigen Emulsionen behandelt wird, quellen dessen Zellwände demzufolge aufgrund der Gegenwart von Wasser, wobei jedoch die Polymermoleküle zu gross sind, um in die Zellwände einzudringen, selbst wenn diese in gequollenem Zustand vorliegen. Somit erhält das Holz wohl eine Schutzbeschichtung, jedoch werden dessen anderen Eigenschaften, wie Beständigkeit gegen Riss- und Spaltbildung, nicht beeinflusst. Es ist daher ungeeignet, für die Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung in Wasser gebildete Polymere mit grossen Molekülen einzusetzen.

Vinylharze mit niedrigem Molekulargewicht, wie Acryl-harze, sind bekannt, jedoch wurde bisher deren Verwendbarkeit für die Behandlung der Zellwände von Holz zur Verbesserung der Beständigkeit gegen Rissbildung, der Dimensionsstabilität und anderer Eigenschaften nicht erkannt. Derartige Harze wurden beispielsweise für die Verwendung in Fussbodenpolituren als Egalisiermittel vorgeschlagen.

Alkydharze sind Kondensationspolymere und enthalten einen beträchtlichen Anteil Komponenten mit niedrigem Molekulargewicht, wie aus dem vorstehend angeführten Handbuch der Polymerwissenschaft hervorgeht. Ausserdem vernetzen und härten Alkydharze durch Reaktion mit Luft und werden dadurch lösungsmittelbeständig und teilweise unschmelzbar. In der Vergangenheit waren nur in organischen Lösungsmitteln lösliche Alkydharze allgemein handelsüblich. Die organischen Lösungsmittel in solchen Alkyd-harzen quellen jedoch die Zellwände von Holz nicht. Viele davon schrumpfen die Zellwände des Holzes durch Verdrängung von Wasser und vermindern somit die Porosität des Holzes.

In ungefähr den letzten zehn Jahren gelangten in Wasser oder einem Gemisch von Wasser und polaren Lösungsmitteln lösliche Alkydharze ausgedehnt zum Einsatz für industrielle Anwendungszwecke, wie Beschichtungen für Waschmaschinen, Kühlschränke, Automobile und dergleichen. Es wurde jedoch nicht erkannt, dass sie auch eine Basis bieten, um die so dringend verlangten Eigenschaften der Verminderung der Riss- und Spaltbildung, der Verleihung von Dimensionsstabilität und praktisch permanenter Flammbeständigkeit und Konservierung von Holz zu ermöglichen, ohne nach der Imprägnierung eine Sekundärbehandlung durch Erwärmen oder Gammabestrahlung zu benötigen. Zur Vernetzung unter Bildung eines Polymers in situ genügt einfache Einwirkung von Luft. Ausserdem zeigen sie, da sie in Wasser vorliegen und einen reichlichen Mengenanteil kleiner, jedoch reaktiver Moleküle aufweisen, hervorragende Eindringfahigkeit in die Zellwände von Holz.

Gegenstand der Erfindung ist das im Patentanspruch 1 definierte Verfahren.

In der bevorzugten Ausführungsform werden in den Zellwänden von Holzfasern spezifische Chemikaliengemische permanent abgelagert, wobei die Kombination der abzulagernden Chemikalien in Wasser oder einem Gemisch davon mit mit Wasser mischbarem Lösungsmittel verflüssigt wurden, um die Zellwände des Holzes zu quellen und dadurch maximale Eindringung der Chemikalien in die Zellwand selbst zu erzielen. Die Auswahl der Chemikalien ist solcherart, dass mindestens eine der Komponenten im Gemisch Moleküle kleiner Grösse enthält, die zum Eindringen in die freien Räume der Zellwände in Gegenwart des Lösungsmittels befähigt sind und unter Umgebungsbedingungen, entweder in sich selbst oder unterstützt durch die Gegenwart anderer Chemikalien, die als Katalysator wirken können, in eine wasserunlösliche Form überführt werden können und gleichzeitig andere, gegebenenfalls im Gemisch vorhandene, wasserlösliche Chemikalien festhalten, so dass die Neigung des Gemischs, bei anschliessender Behandlung des Holzes mit Wasser oder Wasser enthaltenden Lösungen auszulaugen, eliminiert oder stark vermindert wird.

In der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge-mässen Verfahrens verwendete, in eine wasserunlösliche Form überführbare Harze können mit Wasser verdünnbare, gegebenenfalls modifizierte Alkydharze sein. Beispiele derartiger Harze sind mit Wasser verdünnbare Lang-, Mittel- und Kurzöl-Alkydharze, die gegenwärtig von einer Anzahl verschiedener Hersteller im Handel erhältlich und in der industriellen Beschichtungsindustrie wohlbekannt sind. Modifizierte Alkydharze, wie urethanmodifizierte Alkydharze, sind auch im Handel erhältlich und dem Fachmann wohlbekannt. Diese gegebenenfalls modifizierten Alkydharze sind im allgemeinen in Wasser oder einem Gemisch von Wasser

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und polarem Lösungsmittel in nahezu neutralen oder leicht alkalischen Lösungen löslich. Geeignete polare Lösungsmittel sind beispielsweise Butanol oder höhere Alkohole, Keto-ne, Butylcellosolve, Butylcarbitol, Propasol, N-Methylpyrr-olidon.

Als Hintergrund ist es bekannt, dass Alkydharze erhältlich sind durch Kombination von synthetischen zweibasischen Säuren, wie Phthalsäure-, Isophthalsäure-, Trimellit-säure-anhydrid, mit synthetischen oder natürlichen fetten Ölen, d.h. Glyceriden von Fettsäuren. Die allgemein verwendeten Fettsäuren oder Glyceride davon enthalten Gemische von Fettsäuren variierender Kettenlängen mit variierendem Ausmass von Unsättigung in der Kette.

Alkydharze können zusätzlich modifiziert werden durch Kombination mit verschiedenen Glykolen. Üblicherweise hierfür verwendete Glykole sind beispielsweise Penta-ärythrit, Diäthylenglykol. Drastischere Veränderungen der Alkydeigenschaften sind erhältlich durch Vernetzung unter Zusatz von Isocyanaten, wie Toluol-diisocyanat. Solche Alkydharze werden üblicherweise als urethanmodifizierte Alkydharze bezeichnet. Urethanmodifizierte Alkydharze trocknen zu viel härteren Überzügen als nicht solcherart modifizierte Alkydharze. Andere Beispiele für modifizierte Alkydharze sind durch Reaktion mit natürlichen Harzen, wie Kollophonium, oder mit anderen synthetischen Harzen, wie Phenol-, Amino-, Silikonharzen, oder durch Reaktion mit Imiden, Styrol und dergleichen erhältliche Alkydharze.

Das endgültige Molekulargewicht oder das Ausmass der Polymerisation der Alkydharze wird reguliert durch Zusatz eines kontrollierten Mengenanteils eines Überschusses von einem der Reaktanten, Fettsäure oder Glykol. Demzufolge enthalten die fertigen Alkydharze im allgemeinen geringe Mengenanteile unreagierter Hydroxyl- und/oder Säuregruppen. Unter Verwendung eines relativ niedrigen Verhältnisses von synthetischer mehrbasiger Säure zu Fettsäure hergestellte Alkydharze werden als Langöl-Alkydharze, unter Verwendung eines sehr hohen Verhältnisses hergestellte als Kurzöl-Alkydharze und die unter Verwendung eines dazwischenliegenden Verhältnisses hergestellten als Mittelöl-Al-kydharze bezeichnet.

Die Alkydharze des vorstehend beschriebenen Typs sind sowohl in aromatischen wie auch aliphatischenKohlenwas-serstoff-Lösungsmitteln löslich und in den meisten polaren Lösungsmitteln, wie Wasser, Methanol und Butanol, unlöslich. In letzter Zeit wurden Alkydharze mit verschiedenen Chemikalien zur Reaktion gebracht, um deren Löslichkeit in polaren Lösungsmitteln zu verbessern. Dies kann erzielt werden durch Einbringen von hochpolaren Gruppen in die Alkydstruktur. Beispielsweise kann Alkydharz hergestellt werden unter Verwendung eines Überschusses an Säure, so dass das Endprodukt eine Säurezahl im Bereich von 10-100, vorzugsweise 20-60, aufweist. Die Säuregruppen werden dann unter Verwendung eines Amins und/oder von Ammoniak partiell oder vollständig neutralisiert. Solcherart hergestellte Produkte sind dann in polaren Lösungsmitteln, wie Methanol, Butanol, «Carbitol», «Butylcellosolve» (Äthylenglykol-monobutyläther) und Gemischen solcher Lösungsmittel mit Wasser löslich. Zur Erzielung vollständiger Löslichkeit kann der Einsatz von Gemischen der vorstehend angeführten Lösungsmittel erforderlich sein. Beispielsweise sind einige dieser Alkydharze besser löslich in höhersiedenden Lösungsmitteln, wie «Butylcarbitol» (Di-äthylenglykol-monobutyläther) oder «Butylcellosolve», und Zusatz solcher Lösungsmittel kann Erhöhung des Wasseranteils, der als Teil des Lösungsmittelsystems zum Einsatz gelangen kann, ermöglichen. Es sind diese Alkydharze, die zwecks Löslichkeit in polaren Lösungsmitteln modifiziert wurden, die im erfmdungsgemässen Verfahren zum Einsatz gelangen und im nachstehenden als «mit Wasser verdünnbare Alkydharze» bezeichnet werden.

Neben einfachen Alkydharzen, kurzer, mittlerer oder langer Öllänge, können im erfmdungsgemässen Verfahren durch Reaktion mit Isocyanaten, Acrylaten oder anderen üblicherweise für die Modifikation von Alkydharzen verwendeten Chemikalien modifizierte Alkydharze zum Einsatz gelangen. Diese Modifikationen sind die gleichen, die mit auf organischen Lösungsmitteln basierenden Alkydharzen unter weiterer Modifikation mit neutralisierbaren Säuregruppen zur Erzielung von Löslichkeit in polaren Lösungsmitteln vorgenommen werden.

Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend erläuterten modifizierten Alkydharztypen eingeschränkt ist. Es kann jedes beliebige, mit Wasser verdünnbare polymere System zum Einsatz gelangen, das in polaren Lösungsmitteln, Gemischen davon oder Gemischen von polarem Lösungsmittel mit Wasser löslich und zur Überführung in eine wasserunlösliche Form, beispielsweise durch Einwirkung von Luft, Verdampfung von Wasser oder Verflüchtigung einer wasserlöslich machenden Aminkom-ponente, unter Umgebungsbedingungen von Temperatur und Druck, befähigt ist. Für beste Resultate sollte das jeweilige Harz, ungeachtet seiner Wahl, zweckmässig mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise 10 Gew.-%, Moleküle mit einem Molekulargewicht unterhalb 1000 enthalten. Hierdurch wird das Eindringen in die freien Räume der Zellwände des Holzes ermöglicht. Die grösseren Moleküle, die zu gross sind, um in die freien Räume der Zellwände einzudringen, bilden an der Holzoberfläche eine schützende und dekorative Schicht.

Während alle vorstehend beschriebenen, mit Wasser verdünnbaren Polymersysteme nach der Erfindung allgemein zum Einsatz gelangen können, ist zu beachten, dass für bestimmte Verwendungszwecke bestimmte Harze befriedigender sein können als andere. Beispielsweise kann die Stabilität des Harz/Lösungsmittel-Systems unterschiedlich sein und Harzausfällung in gewissen Systemen eher eintreten als in anderen. Es wurde beobachtet, dass die Auswahl des Harzes hinsichtlich der Stabilität in verdünnteren Lösungen, die weniger als etwa 20 Gew.-% Harz enthalten, kritischer ist. In derartigen Lösungen können mehrere Harze ausprobiert werden, um dasjenige mit den optimalen Eigenschaften auszuwählen. Im nachstehenden Beispiel 3 ist ein Harz/Lö-sungsmittel-System angeführt, das bei niedriger Harzkonzentration während relativ langer Zeitdauer stabil ist.

Wie mit Öl oder organischem Lösungsmittel verdünnbare Alkydharze reagieren auch die mit Wasser verdünnbaren, gegebenenfalls modifizierten Alkydharze mit Sauerstoff der Luft und vernetzen unter Bildung eines wasserunlöslichen Produktes. Die Vernetzungsrate kann wesentlich erhöht werden durch Zusatz von geringen Mengenanteilen, im allgemeinen 0,05-1,0 Gew.-%, Katalysator als Trockner. Geeignete derartige Trockner sind beispielsweise Calcium-, Kobalt-, Mangan- und Zirkonnaphthenate oder chelierte Salze von Calcium, Kobalt, Mangan und Zirkon.

Überraschend wurde gefunden, dass die vorstehend beschriebenen, mit Wasser verdünnten Alkydharzlösungen bei Anwendung auf Holz in dessen Zellwände eindringen und durch nachfolgende Lufteinwirkung wasserunlöslich werden. Sie können somit zur Stabilisierung der Zellwände des Holzes dienen und dem Holz eine stark verbesserte Dimensionsstabilität oder verminderte Neigung zur Ausdehnung und Zusammenziehung bei Veränderung der Feuchtigkeitsbedingungen dienen.

Ebenfalls überraschend wurde gefunden, dass andere Chemikalien, die normalerweise in Wasser oder in der vorstehend beschriebenen Alkydharzlösung löslich sind, bei

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Verwendung zusammen mit diesen Lösungen von gegebenenfalls modifiziertem Alkydharz ebenfalls in die Zellwände des Holzes eindringen und beim nachfolgenden Härten des gegebenenfalls modifizierten Alkydharzes durch Lufteinwirkung im Holz fixiert werden und danach nicht mehr mit Wasser auslaugbar sind.

Zusätzlich zur Verleihung von Dimensionsstabilität kann diese Entdeckung somit ausgewertet werden, um das Holz mit einer Anzahl verschiedener Chemikalien zu behandeln, die dem Holz lange Lebensdauer und andere spezielle Eigenschaften verleihen. Somit können normalerweise wasserlösliche chemische Flammverzögerungsmittel eingesetzt werden, um dem Holz beständige, mit Wasser nicht auslaugbare flammverzögernde Eigenschaften zu verleihen. Gleichermassen können wasserlösliche Holz-Konservierungsmittel, sowohl organische wie anorganische, in das Holz eingebracht werden, und beim Härten des gegebenenfalls modifizierten Alkydharzes werden sie mit Wasser nicht auslaugbar fixiert und das Holz hält diese Verbindungen selbst bei Einsatz unter nassen und feuchten Bedingungen zurück.

Die Erfindung kann auf verschiedene Arten zum Einsatz gelangen. Beispielsweise kann zur Erzielung einer Beständigkeit gegen Riss- und Spaltbildung und von Dimensionsstabilität des Holzes eine einfache Behandlung mit einer Lösung eines mit Wasser verdünnbaren Alkydharzes unter Zusatz eines zweckentsprechenden Trockners und nachfolgende Lufttrocknung genügen. Der Mengenanteil des in den Zellwänden des Holzes abgelagerten Materials ist proportional zur Konzentration des Materials in der Behandlungslösung.

Dies gilt sowohl für das polymere Bindemittel wie auch für andere Zusätze, wie Holz-Konservierungs- und Flammverzögerungsmittel. Das Bindemittel-Polymer kann in so hoher Konzentration wie 70 Gew.-%, wie auch in so niedriger Konzentration wie 5 Gew.-% zum Einsatz gelangen. Im allgemeinen werden Gemische einer Konzentration von 5-30 Gew.-% bevorzugt, da die Viskosität der Lösung oberhalb dieses Konzentrationsbereichs sehr hoch ist. Sehr viskose Lösungen brauchen jedoch für das Eindringen in das Holz eine lange Zeitdauer. Die Viskosität kann durch Erwärmen der Lösung etwas gesenkt werden. Aus rein praktischen Überlegungen ist es jedoch zweckmässiger, bei Zimmertemperatur unter Einsatz eines niedrigeren Konzentrationsbereichs zu arbeiten. Während eine Konzentration von etwa 5 Gew.-% Harz als Bindemittel eine deutliche Verbesserung der Dimensionsstabilität des behandelten Holzes und der Fixierung von anderen Zusatzmitteln im Holz erbringt, sollte eine Konzentration von mindestens 8 Gew.-% Harz zum Einsatz gelangen, wenn das Auslaugen von Zusatzmitteln durch Wasser angestrebt wird.

Der Mengenanteil Holz-Konservierungsmittel oder eines Gemischs solcher Mittel ist abhängig vom erwünschten Ausmass der Schutzwirkung. Péntachlorphenol kann beispielsweise in einem Konzentrationsbereich von 0,5-6 Gew.-%, vorzugsweise 2-5 Gew.-%, zum Einsatz gelangen. Tributyl-zinn-Addukte anderseits werden im allgemeinen in einem Konzentrationsbereich von 0,1-0,5 Gew.-% eingesetzt Gleichermassen können Flammverzögerungsmittel oder Gemische solcher Mittel in einem Konzentrationsbereich von 2-15 Gew.-%, auch hier in Abhängigkeit vom erwünschten Ausmass der Schutzwirkung, verwendet werden. Andere in Frage kommende chemische Holzbehandlungsmittel sind beispielsweise Kupfer-8-chinolinolat und Kupfer-am-moniumborat.

Das Holz kann gleichzeitig oder aufeinanderfolgend mit Holz-Konservierungsmitteln, Flammverzögerungsmitteln und Harzbindemittel behandelt werden. Falls das Holz zuerst mit Flammverzögerungsmittel oder Holz-Konservierungsmittel und danach wie beschrieben mit Harz-Bindemittel behandelt wird, ist eine höhere Schutzwirkung erzielbar als bei gleichzeitiger Behandlung. Beispielsweise kann ein Flammverzögerungsmittel, wie Borax, mit dem Harz-Bindemittel nach der Erfindung nur bis zu einer Anwendungskonzentration von etwa 4 Gew.-% verträglich sein, wobei jedoch für die angestrebte Flammschutzwirkung ein grösserer Mengenanteil Borax im Holz abgelagert werden muss. Unter solchen Umständen wird das Holz zweckmässig vorerst mit 10-15 Gew.-% Borax in Wasser und danach mit dem Harz-Bindemittel nach dem beschriebenen Verfahren behandelt, um die höhere Konzentration von Borax in den Zellwänden zu fixieren.

Das Harz-Bindemittel nach dem beschriebenen Verfahren und andere chemische Holzbehandlungsmittel in dem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel können mit dem Holz auf jede beliebige, zweckentsprechende Art in Berührung gebracht werden. Je nach der Art des Holzes und dem erwünschten Ausmass des Eindringens kommen konventionelle Methoden, wie Pinsel- oder Bürstenanstrich, Spritzen, Tauchen oder Behandlung des evakuierten Holzes mit der Behandlungslösung unter Druck bei Umgebungs- oder erhöhter Temperatur in Frage.

Der im beschriebenen Verfahren verwendeten Behandlungsflüssigkeit können organische und/oder anorganische konventionelle Pigmente, Farbstoffe, Verdickungs-, Glät-tungs- und Streckmittel, einzeln oder im Gemisch untereinander, zugesetzt werden.

Beispiel 1

Die Verbesserung der Eigenschaften von Holz nach dem erfmdungsgemässen Verfahren ist erkenntlich an der Beständigkeit des Holzes gegen Dimensionsveränderungen bei Veränderung des Feuchtigkeitsgehaltes und auch an der Dimensionsveränderung des Holzes selbst.

Muster einer Abmessung von etwa 1,5 cm3 aus Ahornholz wurden mit einer Harzlösung einer Konzentration von 20,40 bzw. 60 Gew.-% Harz imprägniert und während 2 Wochen luftgetrocknet. Danach wurden an den behandelten und als Blindversuch an einem unbehandelten Muster die Dimensionsveränderungen zwischen feuchtigkeitsgesättigtem und trockenem Zustand ermittelt. Die nachstehend angegebenen prozentualen Werte wurden nach der Formel

Dimension feuchtigkeitsgesättigt Dimension nach Ofentrocknung berechnet.

Harzkonzentration Dimension, %

der Lösung Gew.-% tangential radial

0 112,18 105,46

20 110,25 103,86

40 109,24 103,34

60 104,94 101,83

Die vorstehenden Versuchsresultate wurden erhalten, indem die Holzmuster über Nacht in der jeweiligen Harzlösung eingetaucht, danach während 2 Wochen an der Luft getrocknet und anschliessend erneut über Nacht in Wasser eingetaucht wurden. Dann wurden die Muster in einem Ofen bei 150 C bis zur Gewichtskonstanz, üblicherweise während etwa 3 h, getrocknet.

In der nachstehenden Tabelle sind die gewichtsmässigen Zusammensetzungen der in den Versuchen verwendeten Harzlösungen mit 20,40 bzw. 60 Gew.-% Harzgehalt angeführt.

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Komponenten

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40%

20%

mit Wasser verdünnbares Mittelöl-

627,0

412,0

200,0

Alkydharz, 80 %ige Lösung in

«Butylcellosolve»

Ammoniumhydroxid, 28 %ige

36,0

24,0

12,0

wässrige Lösung

«Butylcellosolve»

34,6

77,6

120,0

Wasser

138,4

310,4

480,0

6% Kobaltnaphthenat*

4,0

2,7

1,3

18% Zirkonnaphthenat*

2,0

1,3

0,7

«Active-8»*

2,8

1,9

0,9

BYK 301**

6,0

4,0

2,0

Total

836,0

824,0

812,0

* Diese drei Komponenten sind Trockner ** BYK 301 ist ein Netzmittel

Es ist offensichtlich, dass die Imprägnierung des Holzes mit der Lösung zu einer grossen Verbesserung der Dimen-sionsstabiiität geführt hat, und dass die Dimensionsstabilität in tangentialer Richtung grösser ist. Es ist auch bedeutsam, dass die Behandlung zu einem Ausgleich der Dimensionsveränderungen sowohl in tangentialer wie auch radialer Richtung führt. Die Verbesserung der Dimensionsstabilität zeigt auch, dass das Polymer wirklich in die Zellwände eindringt.

Bei gleicher Behandlung von anderen Holzarten mit den vorstehend angeführten Lösungen wurden ähnliche Resultate erhalten.

Bei diesen Versuchen wurde auch gefunden, dass das Holz nach der Behandlung mit der Harzlösung und anschliessender Lufttrocknung während einer Woche nicht auf seine ursprünglichen Dimensionen zurückging. Die Dimensionsveränderungen von Ahornholz nach derartiger Behandlung wurden in %-Werten nach der Formel

Länge des behandelten Musters, ofengetrocknet ^^ Länge des unbehandelten Musters, ofengetrocknet berechnet und sind in der nachstehenden Tabelle angeführt.

Harzkonzentration Dimension, %

der Lösung Gew.-% tangential radial

0 0 0

20 103,4 101,45

40 103,86 102,15

60 105,81 102,64

Dies ist ein zusätzlicher Hinweis darauf, dass das Polymer tatsächlich in die Zellwände des Holzes eindringt.

Beispiel 2

Neben der Verleihung von Dimensionsstabilität ergibt das erfindungsgemässe Verfahren auch eine grosse Verbesserung der Beständigkeit des Holzes gegen Rissbildung. Dies wurde durch die nachstehenden Versuche mit drei gleichwertigen Mustern von Roteichenholz nachgewiesen:

Muster Nr. 1 wurde nur hürdengetrocknet und war relativ frei von Rissbildung.

Muster Nr. 2 wurde hürdengetrocknet, dann durch Eintauchen während etwa 20 min mit Wasser gesättigt und anschliessend ofengetrocknet. Es zeigte sich die Bildung von zahlreichen Rissen.

Muster Nr. 3 wurde hürdengetrocknet und danach mit der Harzlösung der nachstehenden gewichtsmässigen Zusammensetzung gesättigt. Nach Ofentrocknung zeigte sich die Bildung von nur einigen kleinen Rissen.

Komponenten:

mit Wasser verdünnbares Mittel-Öl-Alkydharz, 80%ige Lösung in

«Butylcellosolve» 248,70

Ammoniumhydroxid, 28 %ige wässrige Lösung 15,00

«Butylcellosolve» 59,51

Wasser 493,93

«Tinuvin» 328* 4,46

6% Kobaltnaphthenat 1,24

18% Zirkonnaphthenat 0,62

«Active-8» 1,36

BYK 301 2,60

Total 827,42

* «Tinuvin» 328 ist ein UV-Absorber

Beispiel 3

Es wurde bereits erwähnt, dass Holz-Konservierungsmit-tel und Flammverzögerungsmittel, die normalerweise durch Wassereinwirkung, beispielsweise Regen, aus Holz ausgelaugt werden, nach dem erfmdungsgemässen Verfahren praktisch im Holz fixiert und nichtauslaugbar gemacht werden können.

Als Konservierungsmittel für Holz gelangt allgemein Pentachlorphenol zum Einsatz. Für diesen Verwendungszweck wird Pentachlorphenol im allgemeinen in einer Lösung von aromatischen und aliphatischen Kohlenwasserstoffen gelöst. Mit Pentachlorphenol behandelte Holzblöcke verlieren dieses Konservierungsmittel beim Auslaugen mit Wasser sehr schnell.

Ein Holzblock von 1 cm3 Volumen wurde mit 5 Gew.-% Pentachlorphenol behandelt und dessen Chlorgehalt vor und nach dem Auslaugen mit Wasser während eines Monats mittels Energie-Dispersions-Röntgenanalyse (EDXA) bestimmt. Das Analysenresultat zeigte klar an, dass durch die Auslaugbehandlung der grösste Teil des Pentachlorphenols aus dem Holz ausgelaugt worden war. Ein anderer Block von 1 cm3 Volumen aus dem gleichen Holz wurde mit einer 5 Gew.-% Pentachlorphenol und 14 Gew.-% mit Wasser verdünnbares Alkydharz enthaltenden Lösung behandelt und dann während 30 d luftgetrocknet. Danach wurde dieser Holzblock einer gleichen Auslaugbehandlung mit Wasser während eines Monats unterzogen und dessen Chlorgehalt vor und nach der Auslaugbehandlung durch EDXA bestimmt. Aus den Analysenresultaten war klar ersichtlich, dass durch die Auslaugbehandlung sehr wenig Chlor entfernt wurde, dass also das Pentachlorphenol im Holz durch das Polymer fixiert war.

Nach dem gleichen Vorgehen können andere chemische Holzbehandlungsmittel, beispielsweise Flammverzögerungsmittel, nichtauslaugbar im Holz fixiert werden.

Die in diesem Versuch verwendete Behandlungslösung wurde aus der Kombination der Gemische A und B gemäss der nachstehenden gewichtsmässigen Zusammenstellung hergestellt:

Gemisch A

Pentachlorphenol 823

«Butylcellosolve» 3837

Ammoniaklösung 28%ig 180

4840

Gemisch B

«Aroion» 385* 955

Ammoniaklösung 28%ig 22

«Butylcellosolve» 64

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«Kobalt-hydrocure»** 6,5

«Active-8» 4,0

Gemisch A 1190

nach Vermischen während 15 min

Zusatz von Wasser 2700

Einstellung des pH-Wertes 8,5 mit Ammoniaklösung 28%ig

* mit Wasser verdünnbares Alkydharz der Ashland Chemical

Company ** Trockner

Beispiel 4

In diesem Beispiel wird nachgewiesen, dass gleich wie das Holz-Konservierungsmittel gemäss Beispiel 3 ein in den Zellwänden des Holzes abgelagertes Flammverzögerungsmittel durch das Harz gegen Auslaugen mit Wasser fixiert werden kann.

Das Vorgehen gemäss Beispiel 2 wurde mit den Ausnahmen wiederholt, dass der in Beispiel 2 beschriebenen Behandlungsflüssigkeit 42 g, d.h. 5 Gew.-%, Natriumborat zugesetzt wurden. Das Holz wurde in Blöcken einer Abmessung von 5 x 10 x 0,5 cm eingesetzt. Nach der Imprägnierung wurden die Blöcke während 2 Wochen bei Zimmertemperatur luftgetrocknet und dann in Querrichtung in zwei Hälften geteilt. Eine Hälfte wurde wiederholt mit Wasser gewaschen und luftgetrocknet. Die mit Wasser gewaschene und die ungewaschene Hälfte des Blocks wurden am Ende der Faser-Längsrichtung in einem Abstand von 10 cm der Flamme einer Lötlampe ausgesetzt. Bei beiden Blockhälften dauerte es bis zum Einsetzen von Verkohlung 8 min. In einem Vergleichsversuch mit einem gleichen, jedoch nicht wie beschrieben behandelten Block unter gleichen Beflammungs-bedingungen setzte die Verkohlung nach 4 min ein.

In den vorstehenden Erläuterungen und Beispielen wird die Erfindung in erster Linie unter Verwendung von mit Wasser verdünnbaren Alkydharzen dargestellt. Wie angegeben kann jedoch das beschriebene Verfahren unter Verwendung von jedem beliebigen, mit Wasser verdünnbaren Polymersystem, das in polaren Lösungsmitteln oder Gemischen von polaren Lösungsmitteln mit Wasser löslich ist und danach in eine wasserunlösliche Form überführt werden kann, ausgeführt werden. In dieser Hinsicht hat sich gezeigt, dass mit Wasser verdünnbare, filmbildende Harze aus Vinyl-monomeren vorteilhafte Eigenschaften für die Verwendung in erfmdungsgemässen Verfahren aufweisen. Derartige von Vinylmonomeren abgeleitete, mit Wasser verdünnbare Harze können durch Verdampfung des Wassers unter Filmbildung und/oder durch Verflüchtigung von Ammoniak oder einem Amin, das vorgängig mit Säuregruppen im Harz zur Reaktion gebracht worden war, in eine wasserunlösliche Form überführt werden.

Mit Wasser verdünnbare Harze auf Basis von Vinylmonomeren sind daher vorteilhaft, da sie unter Verwendung von viel weniger organischem polarem Lösungsmittel zu einer Zubereitung verarbeitet werden können als die mit Wasser verdünnbaren Alkydharze. Bestimmte Typen dieser Vi-nylharze benötigen sogar überhaupt kein organisches Lösungsmittel und können unter Verwendung von Wasser allein als Lösungsmittel zu einer Zubereitung verarbeitet werden, wie dies im US-Patentgesuch Nr. 91 029 beschrieben ist.

Im vorliegenden Fall können geringe Mengenanteile von mit Wasser mischbarem organischem Lösungsmittel mitverwendet werden, um ein Vinylharz zu erhalten, das unter Umgebungsbedingungen einen Film bildet. Die Mitverwendung von nur geringen Mengenanteilen organischem Lösungsmittel, im allgemeinen weniger als 10 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung, ist sowohl hinsichtlich Umweltschutz wie auch

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ökonomisch vorteilhaft. Die funktionellen Vorteile sind sehr bedeutsam.

In diesem Zusammenhang sind die zur Erzielung der Wasserverdünnbarkeit des Alkydpolymergemischs mitverwendeten organischen Hilfslösungsmittel auch gute Lösungsmittel für einige der natürlichen, im Holz vorhandenen, dunkel gefärbten Chemikalien. Demzufolge bringt die Anwendung derartiger Behandlungslösungen auf das Holz diese dunkel gefärbten Verbindungen an die Oberfläche, die dadurch unter Störung der natürlichen Schönheit verdunkelt wird. Zusätzlich ergeben die mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel Schwierigkeiten in bezug auf bestimmte wasserlösliche Chemikalien, wie Holz-Konservierungsmittel und Flammverzögerungsmittel, die der Zubereitung für permanente Ablagerung in dem mit der jeweiligen Zubereitung behandelten Holz zugesetzt werden. Durch den Zusatz von bestimmten solchen Verbindungen zu einer Zubereitung, die grössere Mengenanteile von organischem Lösungsmittel enthält, wird das Gemisch in zwei Schichten, eine Hilfslösungsmittel enthaltende Harzschicht und eine Wasser und Holz-Konservierungsmittel und/oder Flammverzögerungsmittel enthaltende Schicht, getrennt. Diese Erscheinung schliesst die Verwendung der meisten wasserlöslichen Verbindungen für die Herstellung einer einheitlichen Holzbehandlungsflüssigkeit aus, und Systeme mit einem grösseren Mengenanteil an organischem Lösungsmittel sind somit nur zusammen mit Chemikalien brauchbar, die eine annehmbare Löslichkeit im Gemisch aufweisen, wie beispielsweise Pentachlorphenol oder in polaren Lösungsmitteln lösliche Flammverzögerungsmittel. Derartige Verbindungen sind im Vergleich zu wasserlöslichen Verbindungen teuer und in gleichen Mengenanteilen oft nicht gleich gut wirksam. Durch die Verwendung von Harzen auf Basis von Vinylmonomeren, die den Einsatz eines relativ geringen Mengenanteils organischer Hilfslösungsmittel ermöglichen, werden die vorstehend beschriebenen Probleme, die in Systemen mit grösseren Mengenanteilen an organischen Hilfslösungsmitteln auftreten, vermieden.

Polymere aus Vinylmonomeren, wie Acrylpolymere, sowohl Homo- wie auch Copolymere, sind im allgemeinen durch Reaktionen erhältlich, die zu einer relativ engen Molekulargewichtsverteilung führen. Wie die Alkydharze sollten auch die ausgewählten Harze auf Vinylbasis mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 10 Gew.-%, Moleküle mit einem Molekulargewicht unterhalb 1000 enthalten. In der bevorzugten Ausführungsform ist es erwünscht, dass die Zubereitung einen genügend grossen Mengenanteil an grösseren Molekülen, die nicht in die freien Räume der Zellwände des Holzes eindringen können und somit eine schützende und dekorative Oberflächenbeschichtung bilden, enthalte. In dieser Beziehung enthält eine bevorzugte Zubereitung üblicherweise eine Kombination von zwei unterschiedlichen Vi-nylpolymeren, von denen das eine für das Eindringen in das Holz geeignete kleine Moleküle und die andere für die Filmbildung an der Oberfläche des Holzes geeignete relativ grössere Moleküle aufweist. Die grösseren Moleküle zeigen im allgemeinen ein Molekulargewicht im Bereich von 20 000-200 000, und eine typische Zubereitung kann beispielsweise 95 Gew.-% Moleküle in einem Bereich des Molekulargewichts von 90 000-110 000 enthalten.

Es wurde gefunden, dass die meisten durch Emulsionspolymerisation von Vinyl enthaltenden Monomeren hergestellten Emulsionen für die Herstellung der Behandlungsflüssigkeit geeignet sind. Eine Vinylgruppe enthaltende Monomere sind beispielsweise Vinylacetat, Methylmethacrylat, Äthyläthacrylat, Acrylamid, Acrylnitril, Styrol, Isopren, Malemsäureanhydrid. Diese Monomere können zur Bildung von Homopolymeren polymerisiert werden. Vorzugsweise

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wird jedoch ein sorgfältig ausgewähltes Gemisch von Monomeren eingesetzt, um Eigenschaften, wie minimale Filmbildungstemperatur, Härte des getrockneten Films und dergleichen, zu regulieren. Die Polymerisation wird im allgemeinen in Abwesenheit von Sauerstoff unter Verwendung eines freie Radikale bildenden Initiators, wie einem Peroxid, ausgeführt, wobei das Monomer oder Monomergemisch in Wasser suspendiert ist, das gerührt wird und dessen Temperatur oberhalb der für die Zersetzung des Initiators benötigten Temperatur gehalten wird.

Viele der handelsüblichen Acrylemulsionen enthalten organische Hilfslösungsmittel, die als Verdickungs- und/oder Zusammenballungsmittel wirken. Wenn diesen Emulsionen wasserlösliche Holz-Konservierungsmittel oder Flammverzögerungsmittel zugesetzt werden, kann Ausflockung der Emulsion oder von einem oder mehreren der zugesetzten Mittel eintreten.

Beispiele von für brauchbar befundenen Emulsionen sind nachstehend angeführt. Es können auch andere Emulsionen, die bei Zimmertemperatur oder darunter filmbildend und in Gegenwart von allfälligen Zusatzmitteln stabil sind, verwendet werden.

Die Polymere mit niedrigem Molekulargewicht, entweder in Form einer Emulsion oder einer klaren Lösung, können weitgehend ähnlich der vorstehend beschriebenen Polymerisationsreaktion mit der Ausnahme hergestellt werden, dass dem Reaktionsgemisch eine zweckentsprechende Kettenübertragungskomponente zugesetzt wird.

Emulsionspolymere mit holiem oder niedrigem Molekulargewicht, die unter Verwendung einer Säure, beispielsweise Acryl- oder Methacrylsäure oder eines Gemischs solcher Säuren, als Teil des Monomergemischs hergestellt werden, neigen zur Bildung einer klaren Lösung, wenn Ammoniak oder ein Amin mitverwendet wird, um das Reaktionsgemisch alkalisch zu stellen, im allgemeinen auf einen pH-Wert von 8-8,5.

Obwohl diese Polymere in dieser Form löslich sind, verlieren sie bei Verwendung als Bindemittel und/oder filmbildendes Mittel den Gehalt an Ammoniak oder einem Amin, falls für die Regulierung des pH-Wertes ein flüchtiges Amin eingesetzt wurde, durch Verdampfung und werden dadurch wasserunlöslich.

Bei Verwendung eines Gemischs von Polymeren mit hohem und mit niedrigem Molekulargewicht dringt das Polymer mit niedrigem Molekulargewicht, zusammen mit Wasser und allfällig vorhandenen weiteren chemischen Holzbehandlungsmitteln, in die freien Räume der Zellwände des Holzes ein und wird dort nach Verdampfung des Wassers abgelagert und fixiert. Der Polymeranteil mit höherem Molekulargewicht bildet auf der äusseren Oberfläche des Holzes einen Film, der das Holz gegen Umwelteinflüsse schützt und dessen Aussehen verschönert. Der Zusatz einer derartigen, filmbildenden Komponente ermöglicht auch den Zusatz von Pigmenten und Farbstoffen zur Behandlungsflüssigkeit, wodurch eine gleichzeitige Behandlung im Sinne der Erfindung und eine Beschichtung und/oder Färbung des Holzes unter Verwendung einer einzigen Behandlungsflüssigkeit ermöglicht wird. Das Gewichtsverhältnis von Harz mit hohem zu Harz mit niedrigem Molekulargewicht liegt im allgemeinen im Bereich von 95 : 5 bis 50 : 50, üblicherweise von 90: 10 bis 70: 30.

Bei Einsatz derartiger pigmentierter Systeme können die verwendeten Pigmente auch als UV-Absorber dienen. Es ist wohlbekannt, dass UV-Strahlung Holz abbaut. Demzufolge dient die Mitverwendung von als UV-Absorber wirkenden Pigmenten zur Verlängerung der Lebensdauer des Holzes. Das gleiche Ziel ist auch bei Zusatz von UV-Absorbern zu farblos klaren Beschichtungen erreichbar. Typische UV-Absorber sind in den vorstehenden Beispielen angeführt.

In den nachstehenden Beispielen sind typische Zubereitungen mit Harzen aus Vinylmonomeren angeführt, die mit einem relativ geringen Mengenanteil organischem, polarem Hilfslösungsmittel hergestellt werden können. In Beispiel 5 weisen sowohl das Harz mit niedrigem wie auch das Harz mit hohem Molekulargewicht mehrere Säuregruppen auf, die durch das eingesetzte Ammoniumhydroxid neutralisiert werden. Das Resultat ist eine gut lösliche, wasserhelle, transparente Lösung. In Beispiel 8 wird die Möglichkeit erläutert, der Zubereitung anorganische Flammverzögerungsmittel und konservierende Salze zuzusetzen, ohne Phasentrennung der Zubereitung aufgrund der relativ niedrigen Konzentration an organischem polarem Hilfslösungsmittel.

Die Angabe der Mengenanteile und die prozentualen Konzentrationsangaben sowie die Verhältnisangaben in den Beispielen sind gewichtsmässig.

Beispiel 5

«Rhoplex» B-505* 45,00

«Acrysol» 527** 4,44

Ammoniumhydroxid, 28%ig*** 1,00

Wasser 46,56

«Methylcarbitol» 3,00

Total 100,00

* «Rhoplex» B-505 ist eine Emulsion eines Acrylharz-Copoly-mers mit hohem Molekulargewicht von Rohm & Haas Company, mit 40% Festkörpergehalt ** «Acrysol» 527 ist eine Lösung eines Acrylharzes mit niedrigem Molekulargewicht ohne weitere Zusätze von Rohm & Haas Company, mit 45% Festkörpergehalt *** Die wässrige Lösung von Ammoniumhydroxid dient zur Regulierung des pH-Wertes und zur Klärung der Zubereitung.

Der Harzgehalt der Zubereitung beträgt insgesamt 20%. Das Verhältnis von «Rhoplex» B-505 zu «Acrysol» 527, bezogen auf Festkörper, beträgt 9,0: 1,0.

Beispiel 6

«Synthemul» 40-450* 32,65

«Acrysol» 527 8,88

Ammoniumhydroxid, 28%ig 2,00

Wasser 52,47

«Butylcarbitol» 4,00

Total 100,00

* «Synthemul» 40-450 ist eine Emulsion eines Polyvinylacetat/Ac-rylsäure-Copolymers der Reichhold Chemicals Inc., mit 49% Festkörpergehalt.

Der Harzgehalt der Zubereitung beträgt insgesamt 20%. Das Verhältnis von «Synthemul» 40-450 zu «Acrysol» 527, bezogen auf Festkörper, beträgt 80:20.

Beispiel 7

E-1630* 40,00

«Acrysol» 527 4,44

Wasser 52,06

«Methylcarbitol» 3,50

Total 100,00

* E-1630 ist eine Versuchs-Acrylemulsion der Rohm & Haas Company, mit einem Festkörpergehalt von 45%.

Der Harzgehalt der Zubereitung beträgt insgesamt 20%. Das Verhältnis von E-1630 zu «Acrysol» 527, bezogen auf Festkörper, beträgt 90: 10.

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Beispiel 8

E-1630 40,00

«Acrysol» 527 4,44

Flammverzögerungsmittel* 10,00

«Nylate»-10** 2,00

Wasser 40,56

«Methylcarbitol» 3,00

Total 100,00

* Das Flammverzögerungsmittel wurde hergestellt durch vollständige Neutralisation von Dimethylamin mit Phosphorsäure.

** «Nylate»-10 ist ein Holz-Konservierungsmittel der Seymore Chemical Company, dessen Aktivkomponente Kupfer-8-chino-linolat ist.

Beispiel 9

Die Zubereitung gemäss Beispiel 8 wurde für die Behandlung von zwei gleich grossen Brettabschnitten aus Zedernholz einer Grundfläche von je 10 x 20 cm verwendet. Beide Brettabschnitte wurden während 15 min in die Zubereitung eingetaucht und dann bei Zimmertemperatur über Nacht trocknen gelassen.

Einer der beiden Brettabschnitte wurde dann während 6 h unter einem fliessenden Wasserstrahl gewaschen und erneut über Nacht bei Zimmertemperatur trocknen gelassen. Dann wurde die Oberfläche von beiden Brettabschnitten in einem Abstand von 15 cm mit einer Lötlampe beflammt.

Nach Entfernung der Lötlampe brannte keiner der beiden Brettabschnitte, jedoch war nach einer Beflammungs-dauer von 3 min lokalisierte Verkohlung auf beiden Brettabschnitten sichtbar.

In einem Blindversuch durch gleiche Beflammung eines gleichen, jedoch nicht mit der Zubereitung behandelten

Brettabschnitts brannte dieser nach 1 min Beflammungs-dauer mit der Lötlampe, und der Brand blieb auch nach Entfernung der Lötlampe erhalten.

Dieser Versuch beweist, dass das Flammverzögerungs-5 mittel für Verminderung der Flammenausbreitung wirksam war und durch die beschriebene Behandlung nichtauslaugbar gemacht wurde, obwohl die als Flammverzögerungsmittel eingesetzte Verbindung ursprünglich wasserlöslich war.

Beispiel 10

Ein Block aus Weisseichenholz der ungefähren Abmessungen 4 x 7,5 x 10 cm wurde während 12 h in die Zubereitung gemäss Beispiel 8 getaucht und dann während 24 h i5 luftgetrocknet. Ein gleicher Holzblock blieb für Vergleichszwecke unbehandelt. Der behandelte und der Vergleichsblock wurden dann während 2 h in Wasser getaucht und danach bei 120 C ofengetrocknet.

Die Beurteilung der beiden Blöcke ergab, dass der unbe-20 handelte Vergleichsblock in Faserrichtung Rissbildung, der behandelte Block jedoch keinerlei Risse aufwies. Dies beweist, dass das Holz durch die erfindungsgemässe Behandlung mit der Zubereitung gemäss Beispiel 8 wirksam stabilisiert worden war.

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Der gleiche Versuch wurde mit der Ausnahme wiederholt, dass in der Zubereitung gemäss Beispiel 8 das «Acrysol» 527 weggelassen wurde. Bei diesem Versuch zeigte sich, dass sowohl der behandelte Block wie der unbehandelte Ver-3o gleichsblock nach der Ofentrocknung Rissbildung aufwiesen. Dieser Versuch beweist, dass das Acrylpolymer mit . hohem Molekulargewicht allein keine wirksame Stabilisierung des Holzes ergibt.

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Claims (15)

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1. Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Holz, dadurch gekennzeichnet, dass man das Holz mit einem genügenden Mengenanteil eines mit Wasser verdünnbaren Harzes in einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel in Berührung bringt, um eine wirksame Menge des Harzes in den Zellwänden des Holzes abzulagern, wobei das Harz Moleküle einer solchen Grösse enthält, dass diese in Gegenwart des Lösungsmittels in die freien Räume der Zellwände eindringen können und dass man das Harz in den Zellwänden in eine wasserunlösliche Form überführt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Wasser enthaltendes Lösungsmittel verwendet.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man ein aus einem Vinylmonomer gebildetes Harz verwendet.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man ein Harz verwendet, das mindestens 5 Gew.-% Moleküle mit einem Molekulargewicht von weniger als 1000 enthält.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Holz zusätzlich mit einem genügenden Mengenanteil eines chemischen Holzbehandlungsmittels in einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel in Berührung bringt, um eine wirksame Menge des Holzbehandlungsmittels in den Zellwänden abzulagern, bevor man das Harz in den Zellwänden in eine wasserunlösliche Form überführt, und dass man das chemische Holzbehandlungsmittel in den Zellwänden gleichzeitig mit der Überführung des Harzes in eine wasserunlösliche Form in den Zellwänden fixiert.

6. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass man das Holz zusätzlich mit einem genügenden Mengenanteil eines chemischen Holzbehandlungsmittels in einem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel in Berührung bringt, um eine wirksame Menge des Holzbehandlungsmittels in den Zellwänden abzulagern, bevor man das Harz in den Zellwänden in eine wasserunlösliche Form überführt, und dass man das chemische Holzbehandlungsmittel in den Zellwänden gleichzeitig mit der Überführung des Harzes in eine wasserunlösliche Form in den Zellwänden fixiert.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man das Harz und das chemische Holzbehandlungsmittel gleichzeitig im gleichen mit Wasser mischbaren Lösungsmittel mit dem Holz in Berührung bringt und in den Zellwänden des Holzes ablagert.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man das Harz und das chemische Holzbehandlungsmittel gleichzeitig im gleichen mit Wasser mischbaren Lösungsmittel mit dem Holz in Berührung bringt und in den Zellwänden des Holzes ablagert.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass man als chemisches Holzbehandlungsmittel ein aus der Gruppe von Holz-Konservierungsmitteln und Flammver-zögerungsmitteln ausgewähltes Mittel verwendet.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass man als chemisches Holzbehandlungsmittel ein aus der Gruppe von Holz-Konservierungsmitteln und Flamm-verzögerungsmitteln ausgewähltes Mittel verwendet und dass der Mengenanteil der mit Wasser mischbaren organischen Flüssigkeit nicht mehr als 10 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Harz/Lösungsmittel-Gemischs, beträgt.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Mengenanteil der mit Wasser mischbaren organischen Flüssigkeit nicht mehr als 5 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Harz/Lösungsmittel-Gemischs, beträgt.

12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass man ein wasserlösliches chemisches Holzbehandlungsmittel verwendet.

13. Zubereitung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein mit Wasser verdünnbares Harz, das unter Einwirkung von Umgebungsbedingungen in die wasserunlösliche Form überführbar ist, ein mit Wasser mischbares Lösungsmittel für dieses Harz und ein im Harz und Lösungsmittel dispergiertes chemisches Holzbehandlungsmittel enthält und dass das Harz mindestens 10 Gew.-% Moleküle mit einem Molekulargewicht von weniger als 1000 enthält.

14. Zubereitung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das chemische Holzbehandlungsmittel aus der Gruppe von Holz-Konservierungsmitteln und Flammver-zögerungsmitteln ausgewählt ist.

15. Zubereitung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das chemische Holzbehandlungsmittel ein wasserlösliches Salz ist und dass die Zubereitung weniger als 5 Gew.-% der mit Wasser mischbaren organischen Flüssigkeit enthält.