DD292864A5

DD292864A5 - METHOD FOR IMPROVING TRANSPARENCY OF NEEDLE WOOD

Info

Publication number: DD292864A5
Application number: DD90338804A
Authority: DD
Inventors: Andre Wagenfuehr
Original assignee: Veb Wtz Der Holzverarbeitenden Industrie,De
Priority date: 1990-03-16
Filing date: 1990-03-16
Publication date: 1991-08-14

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Traenkbarkeit von Nadelholz und ist insbesondere fuer die Anwendung in der Bau- und Moebelindustrie, speziell in Zusammenhang mit Problemen des Holzschutzes und des Einsatzes von dimensionsstabilen Hoelzern vorgesehen. Erfindungsgemaesz wird das zu behandelnde Holz in einem kombinierten chemisch-biologischen Verfahren unter festgelegten Prozeszparametern einer pektinolytischen Industrieenzym-Fermentation unterzogen.{Verfahren; Traenkbarkeit; Nadelholz; Bauindustrie; Moebelindustrie; Holzschutz, chemisch, biologisch, pektinolytisch; Industrieenzym; Fermentation}The invention relates to a method for improving the malleability of softwood and is intended in particular for use in the construction and furniture industry, especially in connection with problems of wood preservation and the use of dimensionally stable Hoelzern. According to the invention, the wood to be treated is subjected to pectinolytic industrial enzyme fermentation in a combined chemical-biological process under specified process parameters. treatability; Softwood; construction industry; furniture industry; Wood preservation, chemical, biological, pectinolytic; Industrial enzyme; Fermentation}

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung der Tränkbarkeit von Nadelholz und ist insbesondere für die Anwendung in der Bau- und Möbelindustrie, speziell in Zusammenhang mit Problemen des Holzschutzes und des Einsatzes von dimensionsstabilen Hölzern vorgesehen.The invention relates to a method for improving the impregnability of softwood and is intended in particular for use in the construction and furniture industry, especially in connection with problems of wood preservation and the use of dimensionally stable woods.

Characteristic of the known state of the art

Tüpfel sind Öffnungen in der pflanzlichen Zellwand und dienen der Stoffbewegung von Zelle zu Zelle, insbesondere der Querleitung. Hoftüpfel sind Zellwanddurchbrechungen toter Zellen. Die Sekundärwand hebt sich von der Tüpfelmembran ab und überwölbt sie uhrglasförmig mit einer Randwulst (Hof). Die aus Mittellamelle und Primärwand zusammengesetzte Tüpfelmembran verdickt sich bei den meisten Nadelhölzern zu einem Torus. Dieser wird von einer für Flüssigkeiten durchlässigen Margo umgeben. In den Tracheiden lebender Nadelbäume befindet sich die Tüpfelmembran überwiegend in Mittelstellung. Sobald aber infolge von Austrocknung oder Unterdruck die Membran in den Tüpfeltopf hineingezogen wird, legt sie sich dicht am Torus an, verklebt infolge einer chemischen Reaktion in dieser Position und verhindert so einen weiteren Flüssigkeits- und Gasaustausch, woraus in der Folge die schwere Tränkbarkeit von Nadelhölzern mit Holzschutzmitteln und dgl. resultiert und wodurch in der weiteren Folge besonders aufwendige Technologien für eine wirksame Holztränkung notwendig werden (i. d. R. Anwendung hoher Drücke).Spots are openings in the plant cell wall and serve the tissue movement from cell to cell, especially the transverse conduction. Hoftüpfel are cell wall perforations of dead cells. The secondary wall stands out from the spotted membrane and vaulted over it in the shape of a glass with a bead (court). The spotted membrane, composed of the middle lamella and the primary wall, thickens to a torus in most conifers. This is surrounded by a liquid-permeable Margo. In the tracheids of living conifers, the spotted membrane is predominantly in the middle position. But as soon as due to dehydration or negative pressure, the membrane is pulled into the pot pot, it attaches itself close to the torus, glued due to a chemical reaction in this position, thus preventing further liquid and gas exchange, resulting in the heavy impregnability of coniferous wood with wood preservatives and the like. Result and which in the further episode particularly elaborate technologies for effective wood impregnation are necessary (usually R. application of high pressures).

Die radial verdickten Fibrillen der Margo bestehen aus Cellulase, der zentral verdickte Torusbereich neben Cellalose und Hemicellulose hauptsächlich aus Pektin. Es ist bekannt, daß Untersuchungen über den Einfluß von cellulolytischen und pektinolytischen Enzymen auf bestimmte Holzstrukturbestandteile durchgeführt wurden, die ergaben, daß bei Tüpfelmembranen der Torus durch Pektinase und die Margo durch Cellulase abgebaut werden. In einigen Arbeiten zum Cellulase- und Hemicelluloseabbau wurde aufgezeigt, daß ohne vorherige Delignifizierung die Polysaccharide der Holzzellwand kaum abbaubar sind.The radially thickened fibrils of Margo consist of cellulase, the centrally thickened torus area next to cellalose and hemicellulose mainly pectin. It is known that studies have been conducted on the influence of cellulolytic and pectinolytic enzymes on certain wood structure constituents, which revealed that in spotted membranes the torus is degraded by pectinase and the Margo by cellulase. In some work on cellulase and Hemicelluloseabbau has been shown that without prior delignification, the polysaccharides of the wood cell wall are hardly degradable.

In einer Arbeit von F. P. Adolf (Holzforschung [Berlin] 29 [1975] 5, S. 181-186; „Über eine enzymatische Vorbehandlung von Nadelholz zur Verbesserung der Wegsamkeit") wurde darum vorgeschlagen, eine Holzbehandlung mit den Enzympräparaten Cellulase-C in einem Puffersystem 1 N Essigsäure/NaOH (pH 4,2%) bzw. Pectinol-D in einem Puffersystem 0,1 M Citronensäure/ Na-Citrat (pH 5,1%) bei Behandlungstemperaturen im Bereich von 40⁰C..53⁰C vorzunehmen. Es wurde nachgewiesen, daß bereits durch die Pufferlösungen, insbesondere aber natürlich durch die Enzymeinwirkung, ein Holzaufschluß in der gewünschten Weise tatsächlich stattfand. Die Effektivität des erbrachten Lösungsvorschlages ist aber dennoch insgesamt als sehr gering einzuschätzen. Es werden erforderliche Einwirkungszeiten von zwei bis sieben Tagen angegeben. Darüberhinaus ist die Absicherung bzw. Einhaltung der geforderten Prozeßparameter als kritisch einzuschätzen. So spielen Faktoren wie das Lagerungsalter des Holzes, die Holzfeuchtigkeit oder die Anwesenheit von Aromaten eine außerordentlich bedeutsame Rolle hinsichtlich der Funktionsfähigkeit des vorgeschlagenen Verfahrens.In a work by FP Adolf (wood research [Berlin] 29 [1975] 5, pp. 181-186; "On an enzymatic pretreatment of softwood to improve the Wegsamkeit") was therefore proposed a wood treatment with the enzyme preparations cellulase-C in one buffer system 1 N acetic acid / NaOH (pH 4.2%) and Pectinol-D in a buffer system 0.1 M citric acid / Na citrate (pH 5.1%) at treatment temperatures ranging from 40 ⁰ C ⁰ C..53 It has been proven that the buffer solutions, but in particular, of course, due to the action of the enzyme actually caused wood pulping in the desired manner, but the effectiveness of the proposed solution is nevertheless estimated to be very low In addition, the protection or compliance with the required process parameters is to be regarded as critical, for example factors such as the storage age of the wood , the moisture content of wood or the presence of aromatics plays an extremely important role in terms of the functionality of the proposed method.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Das Ziel der Erfindung ist die Entwicklung eines insgesamt effektiv durchführbaren und sicher beherrschbaren Verfahrens, welches eine Verbesserung der Tränkbarkeit von Nadelholz, speziell von Splintholz, insbesondere in bezug auf die Tränkintensität, auf die erforderlichen Tränkzeiten sowie auf den notwendigen Energieeinsatz (Verzicht auf eine energieintensive Druckimprägnierung) sichert.The aim of the invention is the development of a generally effective and safely controllable process, which improves the impregnability of softwood, especially sapwood, in particular with regard to the impregnation, on the required impregnation times and on the necessary energy use (waiving an energy-intensive pressure impregnation ) secures.

Explanation of the essence of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Entwicklung eines Verfahrens zur Verbesserung der Tränkbarkeit von Nadelholz, bei dem unter vergleichsweise unkritischen Prozeßbedingungen ein schneller Abbau derjenigen Mikrostrukturbestandteile des Holzes erreicht werden soll, die eine wirksame Holztränkung verhindern bzw. behindern.The object of the invention is to develop a process for improving the impregnability of softwood, in which under relatively uncritical process conditions, a rapid degradation of those microstructural constituents of the wood to be achieved, prevent or hinder effective wood impregnation.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei der Trogtränkung des zu behandelnden Holzes einem wäßrigen Tränkmittel ein Industrieenzym mit hoher Polygalacturonase-Aktivität zugegeben wird, wonach bei Temperaturen von 20⁰C... 55⁰C eine mehrstündige simultane Fermentation und Imprägnierung herbeigeführt wird. Der pH-Wert des Tränkmittels muß mit dem optimalen pH-Bereich des Enzyms übereinstimmen. Am besten sind Pektinase-Komplexpräparate mit Cellulase- und Hemicellulaseanteilen geeignet, insbesondere das Enzympräparat Biozym P mit einer pektinolytischen Aktivität von 50 ± lOgP/ml (44gP/ml Polygalactunorase- und 6gP/ml Pektinesterase-Aktivität), was eine gleichzeitige enzymatische Auflösung der Membranen und Tori der Tracheiden-Hoftüpfeln sowie der Tüpfeln der Holzstrahlen bewirkt. Vorteilhafterweise wird das wasserlösliche Holzschutzmittel Dohnalit Uli (Natriumfluorit, Kaliumdichromat, Kaliumhydrogenfluorit) eingesetzt. Überraschenderweise wurde gefunden, daß insbesondere bei Einsata o.g. Biozyms P, eines Industrieenzyms, welches bislang ausschließlich nur in der obst- und gemüseverarbeitenden Industrie eingesetzt wurde (!), eine wesentliche Verbesserung des Tränkverhaltens, d. h. eine Erhöhung der Tränkmittelaufnahme um 50%... 100% erreichbar ist. Beeinflußt wird dieser Effekt vor allem durch die jeweilige gewählte Enzym- und Tränkmittelkonzentration, durch die Holzfeuchte und die Tränk- bzw. Fermentationszeit. Durch die im Tränkbad erfolgende Quellung des Holzes, durch die sich bei der erfindungsgemäßen Verfahrensdurchführung ergebenden enzymstimulierenden pH-Wert- und Temperatureinstellungen sowie wegen der Verträglichkeit zwischen Enzym und Holzschutzmittel wird eine relativ gleichmäßige Auflösung der Tüpfelmembranen erreicht. Dadurch werden optimale Voraussetzungen für die Diffusion der Pektinasemoleküle in die zu tränkende Holzsubstanz geschaffen. Das Splintholz wird auf den enzymatischen Angriff auf die Hoftüpfelmembran vorbereitet. Dort kommt es schließlich zur bereits erläuterten Auflösung der Membranen und Tori der Tracheiden-Hoftüpfeln sowie der Holzstrahlen-Tüpfeln. Die Folge ist eine deutliche Erhöhung der Permeabilität im Splintholz in axialer und vor allem in radialer und tangentialer Richtung (der ursprünglich irreversibel verklebte Tüpfelverschluß wird wieder passierbar), kurz, es wird eine deutliche Verbesserung der Tränkbarkeit des Holzes erreicht. Somit können die Tränkzeiten und der Energieaufwand (Anwendung eines drucklosen Verfahrens statt einer Druckimprägnierung...) wesentlich gesenkt werdenAccording to the invention the object is achieved in that in the trough impregnation of the wood to be treated an aqueous impregnating an industrial enzyme with high polygalacturonase activity is added, after which at temperatures of 20 ⁰ C ... 55 ⁰ C a simultaneous simultaneous fermentation and impregnation is brought about. The pH of the impregnating agent must match the optimum pH range of the enzyme. Most suitable are pectinase complex preparations with cellulase and hemicellulase moieties, in particular the enzyme preparation Biozym P with a pectinolytic activity of 50 ± 10 μg / ml (44 μg / ml polygalactoronase and 6 μg / ml pectin esterase activity), which results in simultaneous enzymatic dissolution of the membranes and Tori causes the Tracheid-Hoftüpfeln and the pits of the wood rays. Advantageously, the water-soluble wood preservative Dohnalit Uli (sodium fluoride, potassium dichromate, potassium hydrogen fluoride) is used. Surprisingly, it has been found that especially in Einsata og Biozyms P, an industrial enzyme, which was previously used only in the fruit and vegetable processing industry (!), A significant improvement in the drinking behavior, ie an increase in the soaking agent absorption by 50% ... 100 % is achievable. This effect is influenced above all by the particular chosen enzyme and impregnating agent concentration, by the wood moisture and the impregnation or fermentation time. By taking place in the impregnating bath swelling of the wood, by which results in the process according to the invention resulting enzyme-stimulating pH and temperature settings and because of the compatibility between the enzyme and wood preservative a relatively uniform resolution of the spotted membranes is achieved. This creates optimal conditions for the diffusion of the pectinase molecules into the wood substance to be impregnated. The sapwood is prepared for the enzymatic attack on the Hoftüpfelmembran. There it finally comes to the already explained resolution of the membranes and tori of Tracheid-Hoftüpfeln and the wood-beam pits. The result is a significant increase in the permeability in the sapwood in the axial and especially in the radial and tangential direction (the originally irreversibly glued sponge seal is passable again), in short, it is achieved a significant improvement in the impregnability of the wood. Thus, the impregnation times and the energy consumption (application of a pressureless process instead of a pressure impregnation ...) can be significantly reduced

Die Erfindung soll im folgenden an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment.

Ausführungsbeispielembodiment

Es wurden Fichtenholzproben der Abmessungen 50mm x 25mm x 15mm aus dem Splintbereich (Feuchtesatz 12%) für sechs Stunden in eine Tränklösung bei 45°C getaucht, die zu 9% aus Dohnalit Uli, zu 5% aus dem Biozym P und zu 86% aus Wasser bestand. Nach der Submersfermentation wurden die Proben gedarrt und gewogen. Die Mindestaufnahmemasse lag zwischen 50% und 70% über den Vergleichswerten. Der Effekt einer vergleichsweise erhöhten Tränkmittelaufnahme ist auch anhand unterschiedlicher Eindringtiefen in das Holz nachweisbar.Spruce wood samples measuring 50mm x 25mm x 15mm from the sapwood area (moisture content 12%) were immersed in an impregnation solution at 45 ° C for six hours, 9% Dohnalit Uli, 5% Biozym P and 86% Water existed. After submerged fermentation, the samples were rigged and weighed. The minimum intake was between 50% and 70% above the comparative values. The effect of a comparatively increased impregnant absorption is also detectable on the basis of different penetration depths into the wood.

Claims

1. A method for improving the impregnability of softwood, characterized in that the wood to be impregnated at 20 ⁰ C ... 55 ° C for several hours in a respect to the pH value to the optimal range of action of the enzyme miteingesetzten enzyme Tränkmittellösung, consisting of % ... 30% of a water-soluble wood preservative, 0.1% ... 10.0% of a pectinolytic industrial enzyme and a residual portion of water is dipped.

2. A method for improving the impregnability of softwood according to claim 1, characterized in that a pectinase complex preparation with cellulase and Hemicellulaseanteilen is used as the pectinolytic industrial enzyme.

A process for improving the impregnability of coniferous wood according to claims 1 and 2, characterized in that the biotin P is used as the pectinase complex preparation and as water-soluble wood preservative Dohnalit Uli.