DE102004036918A1 - Protective agent and remuneration for wood - Google Patents
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Abstract
Holzschutzmittel mit einem aminomodifizierten Silikon der allgemeinen Formel R5 - A¶n¶ - B¶m¶ - R6 mit den Struktureinheiten DOLLAR F1 ist, die willkürlich angeordnet sind, wobei die Substituenten R1 bis R4 aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, iso-Butyl und Amin besteht, wobei mindestens ein Rest ein Amin-Substituent ist, der ein primäres, sekundäres, tertiäres oder quartäres Amin ist; DOLLAR A n beträgt 0 bis 50, vorzugsweise 1 bis 10; DOLLAR A m beträgt 0 bis 50, vorzugsweise 1 bis 10; DOLLAR A R5 und R6 ausgewählt aus Alkyl- oder Alkoxygruppen sind, insbesondere aus Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, Methoxy, Ethoxy, Propoxy, Isopropoxy, Butoxy und/oder Isobutoxy.Wood preservative with an amino-modified silicone of the general formula R5 - A¶n¶ - B¶m¶ - R6 with the structural units DOLLAR F1, which are arranged arbitrarily, the substituents R1 to R4 being selected from the group consisting of methyl, ethyl , Propyl, isopropyl, butyl, iso-butyl and amine, at least one radical being an amine substituent which is a primary, secondary, tertiary or quaternary amine; DOLLAR A n is 0 to 50, preferably 1 to 10; DOLLAR A m is 0 to 50, preferably 1 to 10; DOLLAR A R5 and R6 are selected from alkyl or alkoxy groups, in particular from methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy and / or isobutoxy.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft Holzschutzmittel, sowie Mittel, die geeignet sind, Holz und andere Stoffe auf Basis von Cellulose und/oder Lignin haltbar zu machen, insbesondere gegen Witterungseinflüsse und Mikroorganismen. Weiterhin betrifft diese Erfindung Verfahren zur Vergütung von lignocellulosischen Werkstoffen sowie mit den erfindungsgemäßen Holzschutzmitteln behandelte lignocellulosische Werkstoffe, insbesondere Holz.The The present invention relates to wood preservatives, as well as agents which suitable are wood and other substances based on cellulose and / or Lignin to be preserved, especially against the weather and Microorganisms. Furthermore, this invention relates to methods for compensation of lignocellulosic materials and with the wood preservatives according to the invention treated lignocellulosic materials, especially wood.
Es ist bekannt, die Beständigkeit von Holz gegen Witterungseinflüsse durch einen Überzug von Lacken und Farben zu erhöhen. Dimensionsveränderungen des Holzes, beispielsweise aufgrund von Quellen und Schwinden aufgrund von Wasseraufnahme bzw. -abgabe, die durch äußere Feuchtigkeitsschwankungen verursacht sind, führen jedoch zum Abplatzen von derartigen Lacken.It is known, the resistance of wood against the weather through a coating of paints and colors increase. dimensional changes of wood, for example due to swelling and shrinkage due to of water uptake or release caused by external humidity fluctuations are, lead however, to the chipping of such paints.
Es ist auch bekannt, das optische Erscheinungsbild und die Beständigkeit von Holz gegen schädigende Mikroorganismen, beispielsweise verblauende Pilze bzw. Weißfäule, Braunfäule und Moderfäule durch Imprägnierung mit einer Mischung aus Arsen, ionischem Kupfer und Chrom VI zu schützen.It is also known, the visual appearance and durability of wood against harmful Microorganisms, such as fungal or white rot, brown rot and soft rot by impregnation protected with a mixture of arsenic, ionic copper and chromium VI.
An diesem Holzschutzmittel ist nachteilig, dass zumindest Chrom und Arsen gesundheits- und umweltschädlich sind.At This wood preservative is disadvantageous that at least chromium and Arsenic health and harmful to the environment are.
Weiterhin sind wasserlösliche Holzschutzmittel bekannt, die aus einem quartären Ammonium, beispielsweise Didecylpolyoxethylammoniumborat (Benzalkoniumchlorid) bestehen. An diesen Holzschutzmitteln ist nachteilig, dass sie aufgrund ihrer sofortigen Bindung an Holz nur oberflächlich auf diesem abgelagert werden können.Farther are water-soluble Wood preservatives known, consisting of a quaternary ammonium, for example Didecylpolyoxethylammoniumborat (benzalkonium chloride) exist. On these wood preservatives is disadvantageous that they due to their immediate binding to wood only superficially deposited on this can be.
Weitere biozide Wirkstoffe sind 3-Jod-2-Propynyl-butylcarbamat (IPBC) oder Triazole (Propiconnazol, Tebuconnazol).Further biocidal agents are 3-iodo-2-propynyl-butylcarbamate (IPBC) or Triazoles (propiconnazole, tebuconnazole).
Die bekannten organischen Holzschutzmittel werden für die Gebrauchsklassen 1, 2 und 3 nach DIN EN 351 eingesetzt und führen nicht zu einer Hydrophobierung des Holzes, sodass die Neigung des Holzes zur Wasseraufnahme und damit die Dimensionsstabilität unverändert bleibt.The known organic wood preservatives are for use classes 1, 2 and 3 are used according to DIN EN 351 and do not lead to a hydrophobing of the wood, so that the inclination of the wood for water absorption and thus the dimensional stability unchanged remains.
Zur Verminderung der Wasseraufnahme von Holz wurden im Wesentlichen Verbindungen auf Basis von Ölen, Fetten und Wachsen (Paraffine, Silikone) verwendet.to Reduction in the water absorption of wood were essentially Compounds based on oils, Fats and waxes (paraffins, silicones) used.
Bekannte Holzschutzmittel, die zur Hydrophobierung eingesetzt werden und einen Gehalt an Siliziumverbindungen aufweisen, sind ebenfalls bekannt. So beschreibt die JP 2002348567A Holzschutzmittel, die aus einer Mischung verschiedener Alkoxysilane bestehen, darunter auch Aminogruppen-haltige Alkoxysilane.Known Wood preservatives used for water repellency and have a content of silicon compounds are also known. Thus, JP 2002348567A describes wood preservatives which are from a Mixture of different alkoxysilanes exist, including amino-containing Alkoxysilanes.
Die
Die
Die
Die US 2002/0026881 beschreibt eine Zusammensetzung zur Hydrophobierung von Oberflächen, die unter anderem Silikon enthält. Aminhaltige Silikone werden nicht angegeben.The US 2002/0026881 describes a composition for hydrophobing of surfaces, which contains silicone, among other things. Amine-containing silicones are not specified.
Die bekannten organischen Holzschutzmittel werden für die Gebrauchsklassen 1 bis 3 nach DIN EN 351 eingesetzt und vermitteln dem Holz keine bzw. eine verbesserungsbedürftige Hydrophobierung. Eine mit der vorliegenden Erfindung angestrebte Hydrophobierung führt dazu, dass die Neigung des Holzes zur Wasseraufnahme vermindert wird und damit die Dimensionsstabilität auch bei Änderung des Wassergehalts der Umgebung erhalten bleibt.The known organic wood preservatives are used for the use classes 1 to 3 according to DIN EN 351 and give the wood no or an improvement in need of hydrophobing. A desired with the present invention hydrophobing leads to the fact that the inclination of the wood is reduced to absorb water and thus the dimensional stability even when changing the water content of Environment is preserved.
Des Weiteren stellen die bisher zur Hydrophobierung eingesetzten Mittel keinen effektiven Schutz vor einer Beeinträchtigung von Holz durch Pilze bereit. Die Kombination dieser Eigenschaften kann bisher nur durch eine zweistufige Behandlung des Holzes erreicht werden.Of Further provide the funds previously used for hydrophobing no effective protection against damage to wood by fungi ready. The combination of these properties can so far only by a two-stage treatment of the wood can be achieved.
Als Beispiel für die Kombination eines hydrophobierenden Stoffes mit einem bioziden Stoff ist das so genannte Royal-Verfahren zu nennen. Bei diesem zweistufigen Verfahren wird das Holz zunächst in einem ersten Schritt mit einem organischen Kupfersalz (Cu-HDO) oder einem anorganischen Kupfersalz getränkt, anschließend wird als zweiter Schritt eine Tränkung in Öl durchgeführt, um die Auswaschung des bioziden Kupfers zu verhindern.When example for the combination of a hydrophobizing substance with a biocidal Fabric is the so-called Royal process to call. In this Two-stage process, the wood is first in a first step with an organic copper salt (Cu-HDO) or an inorganic Impregnated copper salt, subsequently becomes a second step an impregnation performed in oil to to prevent the leaching of biocidal copper.
Allgemeine Beschreibung der ErfindungGeneral Description of the invention
Gegenüber dem bekannten Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schutzmittel für Holz und andere Werkstoffe auf Basis von Lignocellulose bereitzustellen, mit dem die Beständigkeit gegen Witterungseinflüsse und mikrobiellen Befall verbessert werden kann.Compared to the known prior art, it is the object of the present Invention, a protective agent for To provide wood and other materials based on lignocellulose, with the consistency against the weather and microbial infestation can be improved.
Allgemein bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Schutzmittel für Holz und andere lignocellulosische Werkstoffe zur Erhöhung von deren Widerstandsfähigkeit, beispielsweise gegenüber mikrobiellem Abbau und/oder Witterungseinflüssen, wie beispielsweise Sonnenlicht (UV-Strahlung), Regen und andere Schwankungen der Luftfeuchtigkeit. Das erfindungsgemäße Mittel dient zur Verwendung als Schutzmittel für lignocellulosische Werkstoffe.Generally The present invention relates to preservatives for wood and other lignocellulosic materials to increase their resistance, for example, opposite microbial degradation and / or weathering, such as sunlight (UV radiation), rain and other variations in humidity. The agent according to the invention is intended for use as a protective agent for lignocellulosic materials.
In einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Holz oder lignocellulosischen Materialien durch Behandlung mit einem erfindungsgemäßen Schutzmittel. In einem weiteren Aspekt bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Holz oder andere lignocellulosische Werkstoffe, das bzw. die mit erfindungsgemäßen Schutzmitteln behandelt wurden.In In another aspect, the present invention relates to a method for improving the properties of wood or lignocellulosic Materials by treatment with a protective agent according to the invention. In a further aspect, the present invention relates on wood or other lignocellulosic materials, the or with protective agents according to the invention were treated.
Das erfindungsgemäße Schutzmittel für Holz und Holzwerkstoffe, Spanplatten, mitteldichte Faserplatten, Oriented Strand-Boards (OSB), Papier, Kartonagen, Dämmplatten auf Lignocellulosebasis, Sperrholz, Furniere und Verpackungsmaterial mit einem Gehalt an biologisch abbaubaren Verbindungen, die nachfolgend zusammenfassend lignocellulosische Werkstoffe genannt werden, enthält ein aminomodifiziertes Silikon.The Inventive preservatives for wood and wood-based panels, chipboard, medium density fibreboard, Oriented Beach boards (OSB), paper, cardboard, lignocellulose-based insulation boards, Plywood, veneers and packaging material containing biodegradable compounds, summarized below lignocellulosic materials, contains an amino-modified Silicone.
Das erfindungsgemäße Schutzmittel weist ein aminomodifiziertes Silikon auf, das auch als Aminosilikon bezeichnet wird, und verbessert nach Aufbringung auf die Oberfläche des lignocellulosischen Werkstoffs und/oder in dessen Volumen, beispielsweise durch Imprägnieren, dessen Witterungsbeständigkeit sowie die Widerstandsfähigkeit gegen mikrobiellen Befall.The Inventive preservatives has an amino-modified silicone, also called aminosilicone is designated, and improves after application to the surface of the lignocellulosic material and / or in its volume, for example by impregnation, its weather resistance as well as the resilience against microbial infestation.
Weiterhin weist das erfindungsgemäße Aminosilikon eine hohe Beständigkeit gegen Auswaschen auf.Farther has the aminosilicone according to the invention a high resistance against washing out.
Als weiteren Vorteil ermöglicht das erfindungsgemäße Schutzmittel ein Verfahren zur Aufbringung, z. B. eine Imprägnierung, in einem einzigen Prozessschritt.When further advantage allows the protective agent of the invention a method of application, e.g. As an impregnation, in a single Process step.
Das erfindungsgemäße Schutzmittel weist ein Rückgrat aus geradkettigen, optional auch verzweigten Struktureinheiten aus Siliziumdioxid auf, deren freie Seitenketten Substituenten aufweisen, die aus der Gruppe ausgewählt sind, die aus Alkyl, Alkoxy und Amin besteht, wobei am aminomodifizierten Silikon mindestens ein Amin-Substituent vorhanden ist. Der Amin-Substituent kann ein primäres, sekundäres, tertiäres oder quartäres Amin sein, im Falle mehrerer Amin-Substituenten auch gleiche oder unterschiedliche der Amin-Substituenten. Beispielhaft werden folgende Aminoalkylreste genannt: H2N(CH2)2-; H2N(CH2)2NH(CH2)3-; (CH3)2N(CH2)-; H2N(CH2)5-; H(NHCH2CH2)3-; n-C4H9NHCH2CH2NHCH2CH2-.The protective agent according to the invention has a backbone of straight-chain, optionally branched structural units of silicon dioxide whose free side chains have substituents selected from the group consisting of alkyl, alkoxy and amine, wherein the amino-modified silicone at least one amine substituent is present , The amine substituent may be a primary, secondary, tertiary or quaternary amine, in the case of several amine substituents also identical or different of the amine substituents. The following aminoalkyl radicals are mentioned by way of example: H 2 N (CH 2 ) 2 -; H 2 N (CH 2 ) 2 NH (CH 2 ) 3 -; (CH 3 ) 2 N (CH 2 ) -; H 2 N (CH 2 ) 5 -; H (NHCH 2 CH 2 ) 3 -; nC 4 H 9 NHCH 2 CH 2 NHCH 2 CH 2 -.
Die Anzahl der Siloxaneinheiten, die einen SiC-gebundenen Rest mit einer primären, sekundären, tertiären oder quartären Aminogruppe aufweisen, beträgt bis zu 50 % der Siloxaneinheiten, vorzugsweise 0,1 bis 20 %, bevorzugter 0,2 bis 10%.The Number of siloxane units containing a SiC-bonded radical with a primary, secondary tertiary or quaternary Have amino group is up to 50% of the siloxane units, preferably 0.1 to 20%, more preferably 0.2 to 10%.
Das Molekulargewicht der Aminosilikone für erfindungsgemäße Schutzmittel liegt beispielsweise zwischen ca. 500 und ca. 500.000, bevorzugt zwischen ca. 2.000 und ca. 200.000.The Molecular weight of the aminosilicones for protecting agents according to the invention is for example between about 500 and about 500,000, preferably between about 2,000 and about 200,000.
Ein
Beispiel für
ein erfindungsgemäßes Schutzmittel
ist durch die nachstehende allgemeine Formel I angegeben:
Dabei
sind die Substituenten R1 bis R4 jeweils unabhängig für jede Struktureinheit ausgewählt aus
der Gruppe, die aus Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, iso-Butyl
und Amin besteht, wobei mindestens ein Rest ein Amin-Substituent
ist, der ein primäres,
sekundäres,
tertiäres
oder quartäres
Amin ist; die Substituenten R1 bis R4 können auch gesättigte oder
ungesättigte,
gradkettige, cyclische oder verzweigte Kohlenwasserstoffe mit bis
zu 20 Kohlenstoffatomen darstellen. Es ist bevorzugt, dass drei
der Kohlenwasserstoffreste mindestens einfach ungesättigt sind,
wie beispielsweise Vinyl-, Allyl- oder Butadienylreste. Als weitere
Möglichkeit
können drei
der Kohlenwasserstoffreste cycloaliphatisch sein, beispielsweise
ein Cyclohexylrest, oder aromatisch, wie beispielsweise ein Phenyl-,
Naphthyl- oder ein Alkylarylrest, wie Tosylreste, oder Aralkylreste,
wie ein Benzylrest sein. Die Kohlenwasserstoffreste können auch
weitere funktionelle Gruppen, wie eine Alkoxy- oder Hydroxylgruppe
entsprechend R5 oder R6, eine Carbonsäuregruppe oder Epoxygruppe
aufweisen. Als Beispiel wird Lauryl genannt.
m beträgt 1 bis
100, vorzugsweise 2 bis 10;
n beträgt 1 bis 1000, vorzugsweise
10 bis 500;
R5 und R6 sind ausgewählt aus Hydroxyl-, Alkyl- oder
Alkoxygruppen, insbesondere aus Hydroxymethyl, Hydroxyethyl, Dihydroxyethyl,
Hydroxypropyl, Dihydroxypropyl, Trihydroxypropyl, Hydroxyisopropyl,
Hydroxybutyl, Dihydroxybutyl, Trihydroxybutyl, Hydroxyisobutyl,
Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, Butyl, Isobutyl, Methoxy, Ethoxy,
Propoxy, Isopropoxy, Butoxy und/oder Isobutoxy.The substituents R1 to R4 are each independently selected for each structural unit from the group consisting of methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, iso-butyl and amine, at least one of which is an amine substituent which is a primary, secondary, tertiary or quaternary amine; the substituents R1 to R4 can also be saturated or unsaturated, straight-chain, cyclic or branched hydrocarbons having up to 20 carbon atoms. It is preferred that three of the hydrocarbon radicals are at least monounsaturated, such as vinyl, allyl or butadienyl radicals. As a further possibility, three of the hydrocarbon radicals may be cycloaliphatic, for example a cyclohexyl radical, or aromatic, such as, for example, a phenyl, naphthyl or an alkylaryl radical, such as tosyl radicals, or aralkyl radicals, such as a benzyl radical. The hydrocarbon radicals can also have further functional groups, such as an alkoxy or hydroxyl group corresponding to R5 or R6, a carboxylic acid group or epoxy group. As an example, Lauryl is called.
m is 1 to 100, preferably 2 to 10;
n is 1 to 1000, preferably 10 to 500;
R5 and R6 are selected from hydroxyl, alkyl or alkoxy groups, in particular from hydroxymethyl, hydroxyethyl, dihydroxyethyl, hydroxypropyl, dihydroxypropyl, trihydroxypropyl, hydroxyisopropyl, hydroxybutyl, dihydroxybutyl, trihydroxybutyl, hydroxyisobutyl, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, butyl, isobutyl, Methoxy, ethoxy, propoxy, isopropoxy, butoxy and / or isobutoxy.
Alternativ können auch eines oder mehrere von R1 bis R4 Substituenten entsprechend R5 und R6 aufweisen.alternative can also one or more of R1 to R4 substituents accordingly R5 and R6 have.
Die
Strukturelemente A und B können
gradkettig oder verzweigt angeordnet sein, wobei auch die Reihenfolge
bzw. Anordnung der Strukturelemente frei gewählt werden kann. Beispielhaft
sind: R5-An-Bm-An-Bm-An-R6,
R5-(A-B)n-Am-Bn-R6
und
R5-An-Bm-An-R6.The structural elements A and B can be arranged in a straight-chain or branched manner, wherein the order or arrangement of the structural elements can also be freely selected. Exemplary are: R5-A n -B m -A m -B n -A n -R 6,
R5- (AB) n -A m -B n -R 6 and
R5-A n -B m -A n -R 6.
Vorzugsweise sind R1 bis R3 Alkyl, besonders bevorzugt Methyl und/oder Ethyl, am bevorzugtesten Methyl, und R4 ist ein Amin, am bevorzugtesten ein quartäres Amin. Bevorzugte quartäre Amin-Substituenten sind -X-N+(R1)2(R2), wobei X eine (CH2)-Kette mit 0–10 Methyleneinheiten ist und R1 und R2 wie oben definiert, vorzugsweise Methyl, R2 eine langkettige Alkyl- oder Fettsäurekette mit 8 bis 20 Kohlenstoffatomen, vorzugsweise Lauryl ist und n = 2 bis 10, m = 1 bis 2 ist.Preferably, R 1 to R 3 are alkyl, more preferably methyl and / or ethyl, most preferably methyl, and R 4 is an amine, most preferably a quaternary amine. Preferred quaternary amine substituents are -XN + (R 1) 2 (R 2 ) wherein X is a (CH 2 ) chain of 0-10 methylene units and R 1 and R 2 are as defined above, preferably methyl, R 2 is a long chain alkyl or fatty acid chain with 8 to 20 carbon atoms, preferably lauryl, and n = 2 to 10, m = 1 to 2.
Als eine weitere Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Schutzmittel eine Mischung verschiedener aminomodifizierter Silikone der allgemeinen Formel I.When another embodiment contains the protective agent of the invention a mixture of different amino-modified silicones of the general Formula I.
Wenn das erfindungsgemäß als Schutzmittel einzusetzende Aminosilikon direkt an Silicium gebundene kondensationsfähige Gruppen enthält, so kann es in Mischung mit einem Organopolysiloxan oder einer Mischung dieser eingesetzt werden, wobei das Organopolysiloxan mindestens drei Si-gebundene Wasserstoffatome je Molekül aufweist. Wahlweise ist die Zugabe eines Katalysators zur Kondensation der direkt an Silicium gebundenen kondensationsfähigen Gruppen möglich.If the invention as a protective agent Amino silicone to be used directly to silicon bonded condensable groups contains so it may be mixed with an organopolysiloxane or a mixture these are used, wherein the organopolysiloxane at least has three Si-bonded hydrogen atoms per molecule. Optionally, that is Addition of a catalyst for condensation of directly bonded to silicon condensable Groups possible.
Bevorzugt
in Mischung mit dem Aminosilikon einzusetzende Organopolysiloxane
mit mindestens drei an Si gebundenen Wasserstoffatomen je Molekül sind solche
der Formel II
Alternativ oder zusätzlich zur der Mischung mit einem oder mehreren Organopolysiloxanen, wie solchen gemäß Formel II, kann das erfindungsgemäße Aminosilikon in Mischung mit mindestens einem Trialkoxy- oder Tetraalkoxysilan, die einzeln oder in Kombination miteinander eingesetzt werden, wenn das Aminosilikon direkt an Silicium gebundene kondensationsfähige Gruppen enthält. Optional kann ein zusätzlicher Katalysator zur Kondensation der direkt an Silicium gebundenen kondensationsfähigen Gruppen in der Mischung enthalten sein.alternative or additionally for mixing with one or more organopolysiloxanes, such as such according to formula II, the aminosilicone according to the invention in admixture with at least one trialkoxy- or tetraalkoxysilane, which are used individually or in combination with each other, if the aminosilicone directly attached to silicon condensable groups contains. Optionally, an additional Catalyst for the condensation of condensable groups bonded directly to silicon be included in the mixture.
Bevorzugt
in Mischung mit dem Aminosilikon einzusetzende Trialkoxy- oder Tetraalkoxysilane
sind solche der Formel IIIa oder IIIb:
wobei R und R1 wie für Formel
I definiert sind. Die Verbindungen IIIa und/oder IIIb werden vorzugsweise
in einem Verhältnis
von 1–20
Gew.-%, bezogen auf das erfindungsgemäße Aminosilikon, eingesetzt.Trialkoxy- or tetraalkoxysilanes preferably to be used in admixture with the aminosilicone are those of the formula IIIa or IIIb:
wherein R and R1 are as defined for formula I. The compounds IIIa and / or IIIb are preferably used in a ratio of 1-20% by weight, based on the aminosilicone according to the invention.
Als Katalysatoren können beispielsweise Carbonsäuresalze von Zinn oder Zink eingesetzt werden, wobei Kohlenwasserstoffreste direkt an Zinn gebunden sein können, wie di-n-Butylzinndilaurat, Zinnoctoat, di-2-Ethylzinndilaurat, di-n-Butylzinndi-2-Ethylhexoat, di-2-Ethylhexylzinn-di-2-ethylhexoat, di-Butyl- oder di-Octylzinndiacylate. Als Katalysatoren können auch Alkoxytitanate, beispielsweise Butyltitanat und Triethanolamintitanat, sowie Zirkoniumverbindungen eingesetzt werden oder Mischungen aus einem oder mehreren der vorgenannten Katalysatoren.When Catalysts can for example, carboxylic acid salts be used by tin or zinc, wherein hydrocarbon radicals can be bound directly to tin, such as di-n-butyltin dilaurate, Tin octoate, di-2-ethyltin dilaurate, di-n-butyltin di-2-ethylhexoate, di-2-Ethylhexylzinn di-2-ethylhexoate, di-butyl or di-octyltin diacylates. As catalysts can also Alkoxy titanates, for example butyl titanate and triethanolamine titanate, as well as zirconium compounds or mixtures of one or more of the aforementioned catalysts.
Vorzugsweise wird der Katalysator bzw. die Katalysator-Mischung in Mengen von 1 bis 10 Gewichts-% bezogen auf Aminosilikon eingesetzt.Preferably is the catalyst or the catalyst mixture in amounts of 1 to 10% by weight based on aminosilicone used.
Die Kombination von Aminosilikon, das kondensationsfähige Gruppen aufweist, mit den vorgenannten Organopolysiloxanen und/oder mit Trialkoxy- oder Tetraalkoxysilanen, optional mit zusätzlichem Katalysator zur Beschleunigung der Kondensation in dem erfindungsgemäßen Schutzmittel, führt zur Vernetzung. Die Vernetzung ergibt ein Schutzmittel, das stärker in dem lignocellulosischen Werkstoffeingebettet bzw. mit diesem verbunden ist. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Schutzmittel die vorgenannten Bestandteile in einer Formulierung aufweist, so dass diese erst während oder nach dem Imprägnierverfahren, beispielsweise während eines Temperungsschrittes, miteinander vernetzen und so zu einem hochmolekularen Schutzmittel mit Aminogruppen führen, das in dem Werkstoff enthalten ist.The Combination of aminosilicone having condensable groups with the aforementioned organopolysiloxanes and / or with trialkoxy or Tetraalkoxysilanes, optionally with additional catalyst for acceleration the condensation in the protective agent of the invention leads to Networking. The crosslinking gives a protective agent that is stronger in embedded in or associated with the lignocellulosic material is. This is especially the case when the preservative having the aforementioned ingredients in a formulation, so that this only during or after the impregnation process, for example during a tempering step, network with each other and so on high molecular weight protective agent with amino groups, which in the material is included.
Das erfindungsgemäße Schutzmittel kann einen Lösungsvermittler und/oder einen Emulgator enthalten, der zu einer Stabilitätserhöhung der wässrigen Mischung führt, die eine Lösung oder Emulsion sein kann. Als Lösungsvermittler oder Emulgator kommen insbesondere Verbindungen aus der Gruppe in Betracht, die aminomodifizierte Silikone nach Formel I, quartäre Fettaminalkoholate, insbesondere ein quartäres Fettaminethanolat, Polyalkohole, insbesondere Propylenglycol, Ethylenglycol oder Butyldiglycol sowie organische Lösungsmittel wie Ethanol, (Iso-)Propanol, THF, DMSO, Dioxan, aliphatische und/oder chlorierte Kohlenwasserstoffe enthält.The Inventive preservatives can be a solver and / or an emulsifier which contributes to an increase in stability of the aqueous Mix leads, the one solution or emulsion can be. As a solubilizer or emulsifier come in particular compounds from the group in The amino-modified silicones of formula I, quaternary fatty amine alcohols, especially a quaternary Fatty amine ethanolate, polyalcohols, especially propylene glycol, ethylene glycol or butyldiglycol and organic solvents such as ethanol, (iso) propanol, THF, DMSO, dioxane, aliphatic and / or chlorinated hydrocarbons contains.
In einer weiteren Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Schutzmittel in Mischung mit einer Borverbindung, beispielsweise Borax, Borat und/oder Borsäure verwendet.In a further embodiment becomes the protective agent of the invention in admixture with a boron compound, for example borax, borate and / or boric acid used.
In einer weiteren Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Schutzmittel in Verbindung mit einer löslichen Kupferverbindung eingesetzt, beispielsweise Kupfer2+-Salz (Kupfer (II)-oxid, Kupfersulfat, Kupferhydroxidcarbonat, bis-(N-Cyclohexyldiazeniumdioxy)-kupfer). Es ist auch möglich, das erfindungsgemäße Schutzmittel in Mischung mit einer vorgenannten Borverbindung und einer vorgenannten Kupferverbindung einzusetzen.In a further embodiment, the protective agent according to the invention is used in conjunction with a soluble copper compound, for example copper 2+ salt (copper (II) oxide, copper sulfate, copper hydroxide carbonate, bis (N-cyclohexyldiazeniumdioxy) copper). It is also possible to use the protective agent of the invention in admixture with an aforementioned boron compound and an aforementioned copper compound.
In einer weiteren Ausführungsform wird das erfindungsgemäße Schutzmittel in Verbindung mit organischen bioziden Verbindungen eingesetzt, wie beispielsweise Triazolen (Azaconazol, Cyproconazol, Propiconazol, Tebuconazol, TCMTB), Phenylsulfamiden (Dichlorfluanid, Tolylfluanid), Carbamaten (IPBC, Carbendazim), aromatischen Fungiziden (ortho-Phenylphenol, Chlorothalonil) und weiteren Fungiziden (Bethoxazin, Isothiazolon), synthetischen Pyrethroiden (Permethrin, Cypermethrin, Cyfluthrin, Deltamethrin, Silafluofen) und weiteren Insektiziden (Imidacloprid, Flufenoxuron, Chlorpyrifos, Fenoxycarb).In a further embodiment becomes the protective agent of the invention used in conjunction with organic biocidal compounds, such as triazoles (azaconazole, cyproconazole, propiconazole, Tebuconazole, TCMTB), phenylsulfamides (dichlorofluid, tolylfluanid), Carbamates (IPBC, carbendazim), aromatic fungicides (ortho-phenylphenol, Chlorothalonil) and other fungicides (betoxazine, isothiazolone), synthetic pyrethroids (permethrin, cypermethrin, cyfluthrin, Deltamethrin, silafluofen) and other insecticides (imidacloprid, Flufenoxuron, chlorpyrifos, fenoxycarb).
Die Kombination des erfindungsgemäßen Schutzmittels mit Kupfer- und/oder Borverbindungen und/oder organischen bioziden Schutzmitteln kann sowohl in einem einstufigen Verfahren als auch in einem zweistufigen Verfahren eingesetzt werden. Einstufige Verfahren sind beispielsweise Streichen, Tauchen oder Imprägnieren mit Formulierungen erfindungsgemäßen Schutzmittels in organischen Lösemitteln oder als wässrige Emulsion. Bei zweistufigen Verfahren wird vorzugsweise erst das organische, biozide Schutzmittel aufgebracht, beispielsweise durch Streichen, Tauchen oder Imprägnieren, und anschließend das erfindungsgemäße Schutzmittel.The Combination of the protective agent according to the invention with copper and / or boron compounds and / or organic biocides Protective agents can be used both in a one-step process as well be used in a two-stage process. One-step process are, for example, brushing, dipping or impregnating with formulations protection agent according to the invention in organic solvents or as watery Emulsion. In two-step process is preferably only the organic, biocidal protective agents applied, for example by Painting, dipping or impregnating, and subsequently the protective agent of the invention.
In bevorzugter Ausführungsform liegt das erfindungsgemäße Schutzmittel als Emulsion vor, beispielsweise in wässriger Emulsion. Zur Herstellung und/oder Stabilisierung einer solchen wässrigen Emulsion kann ein Emulgator zugesetzt werden, wobei auch der Emulgator ein aminomodifiziertes Silikon der allgemeinen Formel I sein kann.In preferred embodiment is the protective agent of the invention as an emulsion, for example in aqueous emulsion. For the production and / or stabilization of such an aqueous emulsion may be an emulsifier be added, wherein the emulsifier is an amino-modified Silicone of the general formula I can be.
Das erfindungsgemäße Schutzmittel kann durch Streichen, Sprühen oder andere Auftragverfahren auf Holz aufgebracht werden, oder durch Imprägnieren, beispielsweise durch Vakuum mit anschließendem Überdruck. Dabei kann das erfindungsgemäße Schutzmittel, optional mit einer zusätzlichen Borverbindung und/oder einer zusätzlichen Kupferverbindung und/oder mindestens einem zusätzlichen organischen, bioziden Schutzmittel, aus einer oder mehreren Verbindungen gemäß der Formel I bestehen und vorzugsweise in Form einer wässrigen Emulsion eingesetzt werden. Als wässrige Emulsionen können sogenannte Mikroemulsionen und/oder Makroemulsionen eingesetzt werden.The Inventive preservatives can by painting, spraying or other application methods are applied to wood, or by Impregnate, for example by vacuum with subsequent overpressure. In this case, the protective agent according to the invention, optional with an additional Boron compound and / or an additional Copper compound and / or at least one additional organic, biocidal protective agent, consisting of one or more compounds of the formula I and preferably in the form of an aqueous Emulsion can be used. As aqueous emulsions so-called Microemulsions and / or macroemulsions are used.
Zur Fixierung des erfindungsgemäßen Schutzmittels in Holz oder anderen lignocellulosischen Werkstoffen kann ein Trocknungsschritt vorgenommen werden, beispielsweise einer bei einer Temperatur zwischen 10 und 200 °C, vorzugsweise zwischen 60 und 120 °C. Das behandelte Material kann außerdem mittels Gefriertrocknen unter Vakuum und/oder durch Verwendung von Mikrowellen getrocknet werden.to Fixation of the protective agent according to the invention in wood or other lignocellulosic materials can be a drying step be made, for example one at a temperature between 10 and 200 ° C, preferably between 60 and 120 ° C. The treated material can also by freeze-drying under vacuum and / or by using Microwaves are dried.
Ein
bevorzugtes Verfahren zur Aufbringung erfindungsgemäßer Schutzmittel
ist die Imprägnierung,
die die folgenden Prozeßschritte
umfaßt:
Das
zu imprägnierende
Substrat wird in einem druckfesten Imprägnierreaktor über ca.
5 Minuten bis 2 Stunden, vorzugsweise ca. 15 Minuten bis 1 Stunde,
insbesondere etwa eine halbe Stunde, zunächst einem Druck von 10 bis
500 mbar abs., vorzugsweise ca. 50 bis 200 mbar abs., insbesondere
etwa 100 mbar abs., ausgesetzt. Dieser Druck wird beibehalten und
das Substrat in das Schutzmittel oder dessen wässrige Lösung, bzw. Emulsion eintaucht
bzw. damit bedeckt. Der Druck wird dann für ca. 0,5 bis 4 Stunden auf
ca. 1, 5 bis 20 bar abs., vorzugsweise ca. 5 bis 15 bar abs., insbesondere
etwa 10 bis 12 bar abs., angehoben. Anschließend kann der Druck auf Umgebungsdruck
angeglichen werden. Das Substrat wird aus der Imprägnierlösung bzw. -emulsion
entnommen, es wird ablaufen gelassen und das so vakuum- und druckimprägnierte
Substrat kann der Trocknung zugeführt werden.A preferred method for applying protective agents according to the invention is impregnation, which comprises the following process steps:
The substrate to be impregnated is in a pressure-resistant impregnating reactor for about 5 minutes to 2 hours, preferably about 15 minutes to 1 hour, in particular about half an hour, initially a pressure of 10 to 500 mbar abs, preferably about 50 to 200 mbar abs., In particular about 100 mbar abs., Exposed. This pressure is maintained and the substrate immersed in the protective agent or its aqueous solution, or emulsion or covered. The pressure is then for about 0.5 to 4 hours to about 1, 5 to 20 bar abs., Preferably about 5 to 15 bar abs., In particular about 10 to 12 bar abs., Increased. Then the pressure can be adjusted to ambient pressure. The substrate is removed from the impregnating solution or emulsion, it is drained off and the thus vacuum- and pressure-impregnated substrate can be fed to the drying.
Die Trocknung des Substrats vor und/oder nach der Imprägnierung kann durch technische Trocknung oder durch Freilufttrocknung erreicht werden, vorzugsweise bis zu einer Holzfeuchte von ca. 10 bis 20%, bevorzugt ca. 13 bis 17%. Eine konventionelle technische Trocknung wird durch Erwärmen auf ca. 50 bis 120 °C über eine Zeitdauer von ca. 4 Stunden bis 4 Wochen, vorzugsweise ca. 6 h bis 3 Wochen erreicht. Das Prinzip der technischen Trocknung liegt in der Abstimmung von Luftfeuchtigkeit und Temperatur aufeinander, um die Bildung von Rissen zu vermindern. Als eine Variante der technischen Trocknung kann die Heißdampftrocknung eingesetzt werden, bei der Temperaturen oberhalb des Siedepunkts, d.h. oberhalb 100 °C bei Umgebungsdruck, verwendet werden. Die Heißdampftrocknung kann in einem Temperaturbereich von oberhalb 100 °C bis beispielsweise 140 °C, bevorzugt bis ca. 130 °C, noch bevorzugter bis 121 °C über eine Zeitdauer von ca. 2 h bis 2 Wochen, bevorzugter ca. 6 bis 180 h durchgeführt werden. Die geeignete Trocknungstemperatur und Trocknungszeit ist abhängig von den Abmessungen des zu trocknenden Substrats und kann von einem Fachmann bestimmt werden. Die anfängliche Luftfeuchtigkeit liegt bei ca. 100% und wird im Verlauf der Trocknung reduziert.The Drying of the substrate before and / or after impregnation can be achieved by technical drying or by outdoor drying be, preferably up to a wood moisture of about 10 to 20%, preferably about 13 to 17%. A conventional technical drying is by heating to about 50 to 120 ° C over a Duration of about 4 hours to 4 weeks, preferably about 6 h to Reached 3 weeks. The principle of technical drying lies in the coordination of humidity and temperature, to reduce the formation of cracks. As a variant of the technical Drying can be the hot steam drying be used at temperatures above the boiling point, i.e. above 100 ° C at ambient pressure. The hot steam drying can in one Temperature range from above 100 ° C to, for example, 140 ° C, preferably up to 130 ° C, even more preferably up to 121 ° C over a Duration of about 2 hours to 2 weeks, more preferably about 6 to 180 hours carried out become. The suitable drying temperature and drying time is dependent from the dimensions of the substrate to be dried and can be obtained by a person skilled in the art be determined. The initial one Humidity is about 100% and will be in the course of drying reduced.
Es wird angenommen, dass der Mechanismus, durch welchen das erfindungsgemäße Schutzmittel Holz und andere lignocellulosische Werkstoffe gegen die Witterung und/oder Schwankungen im Feuchtigkeitsgehalt widerstandsfähiger macht, zumindest teilweise darin liegt, dass die Oberfläche, vorzugsweise die an die Oberfläche angrenzenden Schichten bis hin zum gesamten Volumen des Holzes oder lignocellulosischen Werkstoffs hydrophobiert werden.It is believed that the mechanism by which the preservative of the invention Making wood and other lignocellulosic materials more resistant to weathering and / or variations in moisture content is at least partly due to the fact that the surface, preferably the layers adjacent to the surface, are rendered hydrophobic up to the entire volume of the wood or lignocellulosic material.
Für Holz wird angenommen, dass das erfindungsgemäße Schutzmittel zu einer verringerten Feuchtigkeitsaufnahme führt, was wiederum zu einer geringeren Schwankung der Dimensionen bei sich verändernder Umgebungsfeuchte führt. So führt das erfindungsgemäße Schutzmittel deshalb zu einer besseren Dimensionsstabilität von Holz, weil es in die Zellwand des Holzes eindringt und dort dauerhaft verbleibt. Dadurch befindet sich die hölzerne Zellwand auch im trocknen Zustand in einer Form, die einem vorgequollenen Zustand ähnelt und nimmt deshalb weniger Wasser auf, als unbehandeltes Holz. Das Eindringen des erfindungsgemäßen Schutzmittels wird vor allem mit sogenannten Mikroemulsionen, beispielsweise mit Partikelgrößen von 10 bis 100 nm erreicht. Derartige Mikroemulsionen können in die Poren von Holzzellwänden eindringen und auch zwischen Cellulosestränge, sodass die weitere Aufnahme von Wasser dauerhaft vermindert wird. Auf diese Weise wird auch die Dimensionsveränderung, beispielsweise die Schwindung beim Trocknen von Holz vermindert, wenn sich der Feuchtigkeitsgehalt der Umgebung verringert.For wood is assumed that the protective agent of the invention to a reduced Moisture absorption leads, which in turn contributes to a smaller variation in dimensions changing ambient humidity leads. So leads the protective agent of the invention Therefore, to a better dimensional stability of wood, because it in the Cell wall of the wood penetrates and remains there permanently. Thereby is the wooden one Cell wall even when dry in a form that is a pre-swollen State is similar and therefore absorbs less water than untreated wood. The Penetration of the protective agent of the invention is mainly with so-called microemulsions, for example with Particle sizes of 10 to 100 nm achieved. Such microemulsions can be used in the pores of wooden cell walls penetrate and also between cellulose strands, so that further recording is permanently reduced by water. That's how it works the dimensional change, for example, reduces the shrinkage when drying wood, when the moisture content of the environment decreases.
Im Falle von Makroemulsionen, beispielsweise mit einer Partikelgröße von größer als 50 bis 100 nm wird angenommen, dass das erfindungsgemäße Schutzmittel die inneren Oberflächen von Holzzellen zumindest teilweise beschichtet und in Poren der Holzzellwand eindringt.in the Case of macroemulsions, for example with a particle size greater than 50 to 100 nm, it is assumed that the protective agent of the invention the inner surfaces of wood cells at least partially coated and in pores of the Wood cell wall penetrates.
Der Gehalt des erfindungsgemäßen Schutzmittels an mindestens einem Amin-Substituenten, der ein oder mehrere gleiche oder verschiedene Substituenten aus der Gruppe von primärem, sekundärem, tertiärem oder quartärem Amin sein kann, kann einerseits eine bessere Assoziation des Schutzmittels mit dem lignocellulosischen Werkstoff erbringen, andererseits eine gewisse antimikrobielle Wirkung verleihen. Die antimikrobielle Wirkung ist insbesondere gegenüber Pilzen hemmend oder biozid, sodass mit dem erfindungsgemäßen Schutzmittel behandelter lignocellulosischer Werkstoff beispielsweise Holz, weniger stark von verfärbenden, beispielsweise verblauenden Pilzen oder Schimmel, oder zerstörenden Pilzen (Weißfäule, Braunfäule) befallen wird und daher eine größere Beständigkeit gegen mikrobiellen Abbau aufweist.Of the Content of the protective agent according to the invention on at least one amine substituent, one or more of the same or different substituents from the group of primary, secondary, tertiary or quaternary Amin may be, on the one hand, a better association of the protective agent with the lignocellulosic material, on the other hand a confer some antimicrobial effect. The antimicrobial effect is especially opposite Fungi inhibiting or biocidal, so that with the protective agent of the invention treated lignocellulosic material such as wood, less strong from discoloring, for example infesting fungi or mold, or destructive fungi (white rot, brown rot) and therefore greater durability against microbial degradation.
Genaue Beschreibung der ErfindungDetailed description of invention
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Beispielen näher erläutert, in denen die erfindungsgemäßen Aminosilikone (AS) fortlaufend numeriert sind.The The present invention will now be explained in more detail by way of examples, in those the Aminosilikone invention (AS) are numbered consecutively.
Kurze Beschreibung der Abbildungen:Short description of pictures:
Beispiel 1: Imprägnierung mit Aminosilikonen zur Verminderung der Wasseraufnahme von KiefernholzExample 1: Impregnation with aminosilicones to reduce the water absorption of pinewood
Zur Imprägnierung wurden Holzproben der Abmessungen 5 × 10 × 30 mm (radial, tangential, longitudinal) unter Vakuum und anschließendem Druck imprägniert.to impregnation were wood samples of dimensions 5 × 10 × 30 mm (radial, tangential, longitudinally) under vacuum and subsequent pressure.
Zur Imprägnierung wurden die Probestücke im Vakuum von unter 100 mbar für ca. eine Stunde entlüftet und anschließend in einer wässrigen Emulsion erfindungsgemäßer Schutzmittel sowie Vergleichsemulsionen unter einem Druck von 6 bar für ca. 2 Stunden gehalten. Die Konzentration der Aminosilikone in der Imprägnieremulsion lag bei ca. 5 Gew.-%. Anschließend erfolgte eine Trocknung bei Umgebungstemperatur für 12 Stunden.to impregnation were the specimens in a vacuum of less than 100 mbar for vented for about an hour and subsequently in an aqueous Emulsion of protective agents according to the invention and comparative emulsions under a pressure of 6 bar for about 2 Kept for hours. The concentration of the aminosilicone in the impregnation emulsion was about 5 wt .-%. Subsequently followed by drying at ambient temperature for 12 hours.
Für die Bestimmung
der wasserabstoßenden
(hydrophobierenden) Oberflächeneigenschaften
der Holzproben wurde die Wasseraufnahme in einem Tauchtest gemessen.
Die Ergebnisse der Bestimmung der Wasseraufnahme über 4 Stunden
sind in
Die
in
AS 1: Aminosilikon gemäß Formel
I (primäres
Amin) mit R1, R2 und R3 = -CH3, R4 = -(CH2)3-NH2;
R5 und R6 = -CH3. Die Zahl der Diorganosiloxanstruktureinheiten
liegt bei ca. 300–400,
die Viskosität
der reinen Verbindung bei ca. 3000 mPas. Der Anteil der Aminogruppen
liegt bei 0,25%. Die eingesetzte Formulierung war eine Makroemulsion
mit Fettalkoholethanolaten als Emulgatoren.
AS 2: Aminosilikon
gemäß Formel
I (quartäres
Ammonium) mit R1, R2 und R3 = -CH3, R4 =
-(CH3)2N(CH3)2X, wobei X Lauryl
ist; R5 und R6 = -CH3. Die Molekülmasse liegt
bei ca. 6500, wobei jedes Molekül
zwei quartäre Ammoniumgruppen
aufweist. Die eingesetzte Formulierung war eine Makroemulsion mit
Fettalkoholethanolaten als Emulgatoren.
AS 3: Aminosilikon
(primäres
Amin) mit R1-R3 = -CH3; R4 = -(CH2)3-NH-(CH2)2-NH2;
R5, R6 = -OH. Die Molekülmasse
liegt bei etwa 150 000, die Viskosität der reinen Chemikalie bei
etwa 3000 mPa s. Der Anteil der Aminogruppen liegt bei 0,12%. Bei
der angewendeten Formulierung handelte es sich um eine Makroemulsion
(Teilchengröße der Emulsion
ca. 200 Mikrometer).In the
AS 1: Amino silicone according to formula I (primary amine) with R 1, R 2 and R 3 = -CH 3 , R 4 = - (CH 2 ) 3 -NH 2 ; R5 and R6 = -CH 3. The number of Diorganosiloxanstruktureinheiten is about 300-400, the viscosity of the pure compound at about 3000 mPas. The proportion of amino groups is 0.25%. The formulation used was a macroemulsion with fatty alcohol ethanolates as emulsifiers.
AS 2: aminosilicone according to formula I (quaternary ammonium) with R 1, R 2 and R 3 = -CH 3 , R 4 = - (CH 3 ) 2 N (CH 3 ) 2 X, wherein X is lauryl; R5 and R6 = -CH 3. The molecular mass is about 6500, with each molecule having two quaternary ammonium groups. The formulation used was a macroemulsion with fatty alcohol ethanolates as emulsifiers.
AS 3: aminosilicone (primary amine) with R1-R3 = -CH 3; R 4 = - (CH 2 ) 3 -NH- (CH 2 ) 2 -NH 2 ; R5, R6 = -OH. The molecular weight is about 150,000, the viscosity of the pure chemical at about 3000 mPa s. The proportion of amino groups is 0.12%. The formulation used was a macroemulsion (particle size of the emulsion about 200 microns).
Zum Vergleich wurden Silikon S1 (Polydimethylsiloxan mit Epoxyfunktion, die Epoxygruppe (CHOCH2) ist als -(CH2)3-O-CH2-CHOHCH2 am Si gebunden), S2 (monomeres Silan, Wacker Chemie BS1701) und Silikon S3 (Silan/Siloxan-Gemisch, Wacker Chemie BS1702), die jeweils keine Aminogruppe tragen, sowie unbehandeltes Holz als Kontrolle K eingesetzt.For comparison, silicone S1 (epoxy-functional polydimethylsiloxane, the epoxy group (CHOCH 2 ) is bonded to Si as - (CH 2 ) 3 -O-CH 2 -CHOHCH 2 ), S2 (monomeric silane, Wacker Chemie BS1701) and silicone S3 ( Silane / siloxane mixture, Wacker Chemie BS1702), each carrying no amino group, as well as untreated wood used as control K.
Die
in
Beispiel 2: Imprägnierung von Buchenholz zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen holzabbauende PilzeExample 2: Impregnation of beech wood to increase the resilience against wood-degrading mushrooms
Zum Nachweis der pilzwidrigen Wirkung erfindungsgemäßer Aminosilikone wurden mit erfindungsgemäßem Schutzmittel imprägnierte Buchenholzproben einem Abbau durch Trametes versicolor (Weißfäule) ausgesetzt. Die Imprägnierung erfolgte gemäß Beispiel 1.To the Evidence of the antiperspirant effect of the invention aminosilicones were with Protective agent according to the invention impregnated Beech wood samples exposed to degradation by Trametes versicolor (white rot). The impregnation took place according to example 1.
Zur Bestimmung der Erhöhung der Widerstandsfähigkeit der Holzproben gegenüber dem Weißfäulepilz wurde der Masseverlust nach 12 Wochen bestimmt. Die Konzentration der Aminosilikone in der Imprägnieremulsion lag bei ca. 5 Gew.-%.to Determination of increase the resilience the wood samples opposite the white rot fungus the mass loss was determined after 12 weeks. The concentration the aminosilicon in the impregnating emulsion was about 5 wt .-%.
Die Proben aus Buchenholz wiesen die Abmessungen 5 × 10 × 30 mm, radial, tangential, longitudinal auf, die Aminosilikone AS 1, AS 2, AS 3 waren die in Beispiel 1 angegebenen Verbindungen.The Beechwood samples had the dimensions 5 × 10 × 30 mm, radial, tangential, longitudinally, the aminosilicon AS 1, AS 2, AS 3 were those in Example 1 compounds.
AS 4 ist ein Aminosilikon gemäß Formel I (primäres Amin) mit R1, R2 und R3 = -CH3, R4 = -(CH2)3-NH(CH2)2NH2; R5 und R6 = -OH. Die Zahl der Diorganosiloxanstruktureinheiten lag bei ca. 200–300, die Viskosität der reinen Verbindung bei ca. 2000 mPas. Der Anteil der Aminogruppen lab bei 0,20%. Die eingesetzte Formulierung war eine Makroemulsion mit Fettalkoholethanolaten als Emulgatoren.AS 4 is an aminosilicone according to formula I (primary amine) with R 1, R 2 and R 3 = -CH 3 , R 4 = - (CH 2 ) 3 -NH (CH 2 ) 2 NH 2 ; R5 and R6 = -OH. The number of Diorganosiloxanstruktureinheiten was about 200-300, the viscosity of the pure compound at about 2000 mPas. The proportion of amino groups lab at 0.20%. The formulation used was a macroemulsion with fatty alcohol ethanolates as emulsifiers.
Die Silikone S1 bis S3 sind Polydimethylsiloxane ohne Amino- oder Ammoniumgruppe als Vergleichsverbindungen entsprechend Beispiel 1.The Silicones S1 to S3 are polydimethylsiloxanes without amino or ammonium group as comparative compounds according to Example 1.
W bezeichnet eine Wachsemulsion, K bezeichnet unbehandeltes Holz.W denotes a wax emulsion, K denotes untreated wood.
Die
Ergebnisse sind in
Beispiel 3: Imprägnierung von Kiefernholz zur Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen BraunfäuleExample 3: Impregnation of pine wood to increase the resilience against brown rot
Kiefernholzproben (5 × 10 × 30 mm, radial, tangential, longitudinal), die mit erfindungsgemäßen Aminosilikonen AS 1 bis AS 4, Vergleichsverbindungen S1 bis S3 oder mit Wachsemulsion W gemäß Beispiel 1 imprägniert waren, sowie unbehandeltes Holz (als K gekennzeichnet) wurden dem holzzerstörenden Braunfäulepilz Coniophora puteana über 12 Wochen ausgesetzt. Der Masseverlust wurde durch Wägen der Proben vor und nach der Inkubationsdauer festgestellt.Pine wood samples (5 × 10 × 30 mm, radial, tangential, longitudinal), with the aminosilicones according to the invention AS 1 to AS 4, comparative compounds S1 to S3 or with wax emulsion W according to example 1 impregnated were as well as untreated wood (marked as K) were the wood-destroying brown rot Coniophora puteana over Exposed for 12 weeks. The mass loss was determined by weighing the Samples were detected before and after the incubation period.
Die
Meßergebnisse
sind in
Beispiel 4: Imprägnierung mit Aminosilikonen zur Verminderung des Befalls durch SchimmelpilzeExample 4: Impregnation with aminosilicones to reduce the infestation by mold fungi
Zum Nachweis der inhibierenden Wirkung erfindungsgemäßer Aminosilikone gegenüber einem Befall durch Schimmelpilze wurden mit erfindungsgemäßen Schutzmitteln imprägnierte Kiefernholzproben mit den Abmessungen 15 × 20 × 50 mm (radial, tangential, longitudinal) in einem abgeschlossenen Behälter oberhalb einer Wasseroberfläche gelagert, um eine Holzfeuchte nahe des Fasersättigungspunktes des Holzes (ca. 30%) einzustellen. Die Imprägnierung erfolgte gemäß Beispiel 1 in wässrigen Lösungen mit 5 Gew.-% der jeweiligen Silikonverbindung. Zusätzlich wurde dem Wasser Waldboden zugefügt, um die Dichte an Schimmelpilzsporen in dem Behälter zu erhöhen. Die Luft des Behälters wurde mittels eines Ventilators kontinuierlich umgewälzt.To the Detection of the inhibiting effect of aminosilicones according to the invention on one Infestation by molds were with protective agents according to the invention impregnated Pinewood samples measuring 15 × 20 × 50 mm (radial, tangential, longitudinally) stored in a closed container above a water surface, around a wood moisture near the fiber saturation point of the wood (about 30%). The impregnation took place according to example 1 in aqueous solutions with 5 wt .-% of the respective silicone compound. In addition was added to the water forest soil, to increase the density of mold spores in the container. The air of the container was Continuously circulated by means of a fan.
Im
Abstand von jeweils einer Woche wurde der Befall durch Schimmelpilze
auf der Oberfläche
der Proben optisch nach einer willkürlichen Skala von 0 bis 3 bewertet,
wobei 0 keinen Befall, 1 geringen Befall, 2 mittleren Befall und
3 starken Befall kennzeichnet. Die Ergebnisse der Bewertung sind
in
AS 5: Aminosilikon
gemäß Formel
I (primäres
Amin) mit R1, R2 und R3 = -CH3, R4 = -(CH2)3-NH2;
R5 und R6 = -CH3; die Zahl der Diorganosiloxanstruktureinheiten
liegt bei ca. 300–400,
die Viskosität
der reinen Verbindung bei ca. 3000 mPas. Der Anteil der Aminogruppen
liegt bei 0,25%; die eingesetzte Formulierung war eine Mikroemulsion
mit Fettalkoholethanolaten als Emulgatoren, sowie
AS 6: ein
Aminosilikon gemäß Formel
I (quartäres
Ammonium) mit R1, R2 und R3 = -CH3, R4 = -(CH2)3N(CH3)2X, wobei X Lauryl ist; R5 und R6 = -CH3. Die Molekülmasse liegt bei ca. 3000,
die Viskosität
der reinen Verbindung beträgt
550–950
mPas. Jedes Molekül
weist zwei quartäre
Ammoniumgruppen auf. Die eingesetzte Formulierung lag in Form einer
50 %igen Lösung
des AS 6 in Propylenglycol vor, die dann in wässriger Verdünnung mit
einer Endkonzentration von 5 Gew.-% AS 5 zur Imprägnierung
eingesetzt wurde.At intervals of one week, the infestation by mold on the surface of the samples was optically evaluated on an arbitrary scale from 0 to 3, where 0 no infestation, 1 low infestation, 2 mitt ler infestation and 3 strong infestations. The results of the evaluation are in
AS 5: Amino silicone according to formula I (primary amine) with R 1, R 2 and R 3 = -CH 3 , R 4 = - (CH 2 ) 3 -NH 2 ; R5 and R6 = -CH 3; the number of Diorganosiloxanstruktureinheiten is about 300-400, the viscosity of the pure compound at about 3000 mPas. The proportion of amino groups is 0.25%; the formulation used was a microemulsion with fatty alcohol ethoxylates as emulsifiers, as well as
AS 6: an aminosilicone according to formula I (quaternary ammonium) with R 1, R 2 and R 3 = -CH 3 , R 4 = - (CH 2 ) 3 N (CH 3 ) 2 X, wherein X is lauryl; R5 and R6 = -CH 3. The molecular weight is about 3000, the viscosity of the pure compound is 550-950 mPas. Each molecule has two quaternary ammonium groups. The formulation used was in the form of a 50% solution of AS 6 in propylene glycol, which was then used in aqueous dilution with a final concentration of 5 wt .-% AS 5 for impregnation.
Als weitere Vergleichssubstanz B wurde das konventionelle organische biozide Holzschutzmittel Bethoxazin eingesetzt.When Another reference substance B was the conventional organic used biocidal wood preservative Bethoxazine.
Die Ergebnisse lassen deutlich zu erkennen, dass die mit erfindungsgemäßen Aminosilikonen behandelten Holzproben deutlich weniger von Schimmelpilzen befallen werden, als unbehandelte Proben. Hierbei zeigten die Vergleichsverbindungen S1 und S2, die keine Aminogruppe tragen, keine bzw. eine nur geringe Verbesserung gegenüber der unbehandelten Kontrolle K. Die erfindungsgemäßen Aminosilikone mit primären Amingruppen (AS 1, AS 3, AS 5) zeigen einen deutlich geringeren Befall als die unbehandelte Holzprobe K oder die Vergleichsverbindungen S1 und S2.The Results clearly show that the aminosilicones according to the invention Treated wood samples significantly less affected by mold as untreated samples. This showed the comparative compounds S1 and S2, which carry no amino group, no or only a small improvement across from the untreated control K. The aminosilicones according to the invention with primary amine groups (AS 1, AS 3, AS 5) show a significantly lower infestation than the untreated wood sample K or the comparative compounds S1 and S2.
Die Holzproben, die mit erfindungsgemäßen Aminosilikonen mit quartärer Aminogruppe behandelt wurden (AS 6, AS 2) zeigten auch nach der gesamten Behandlungsdauer von 7 Wochen keinen Schimmelbefall. Daher zeigen erfindungsgemäße Schutzmittel eine vergleichbare Wirksamkeit, wie ein konventionelles fungizides Schutzmittel (B).The Wood samples containing amino silicones with quaternary amino group according to the invention were treated (AS 6, AS 2) also after the entire treatment period of 7 weeks no mold. Therefore show protection agents according to the invention a comparable effectiveness as a conventional fungicidal Protective agent (B).
Überdies zeigen die Ergebnisse, dass die Wirkung von Silikonen gegenüber Schimmel nicht allein auf die Hydrophobierung des lignocellulosischen Materials zurückgeht, sondern dass die erfindungsgemäßen Aminosilikone aufgrund ihrer Aminogruppen eine erhöhte Wirksamkeit gegen Schimmel haben.moreover show the results that the effect of silicones against mold not solely on the hydrophobization of the lignocellulosic material back, but that the aminosilicones according to the invention due to their amino groups increased effectiveness against mold to have.
Beispiel 5: Imprägnierung mit Aminosilikonen zur Verbesserung der Bewitterungsbeständigkeit und zum Schutz gegen Holz verfärbende Pilze (Bläue)Example 5: Impregnation with aminosilicones to improve the weathering resistance and for protection against wood discoloring Mushrooms (blue)
Zum Nachweis einer Verbesserung der Bewitterungsbeständigkeit lignocellulosischer Materialien durch die erfindungsgemäßen Aminosilikone wurden mit erfindungsgemäßem Schutzmittel imprägnierte Kiefernholzproben der Abmessungen 15 × 75 × 150 mm (radial, tangential, longitudinal) von Ende September 2003 bis Anfang April 2004 (etwa 24 Wochen) auf einem Bewitterungsstand in Göttingen (Deutschland) der Außenbewitterung ausgesetzt.To the Evidence of an improvement in the weathering resistance lignocellulosic Materials by the aminosilicones according to the invention were with Protective agent according to the invention impregnated Pinewood samples measuring 15 × 75 × 150 mm (radial, tangential, longitudinal) from the end of September 2003 to the beginning of April 2004 (approx 24 weeks) on a weathering stand in Göttingen (Germany) of the external weathering exposed.
Die Oberflächen der Holzproben wurden nach Süden ausgerichtet, wobei sie einen Winkel von 120° zur Erdoberfläche einnahmen. Im Anschluß an die Bewitterungszeit wurden die Rißbildung, der Befall durch Oberflächenpilze auf der nach Süden gewandten Seite und der Befall durch Schimmelpilze auf der nach Norden gerichteten Seite optisch nach einer Skala von 0 (kein Befall bzw. keine Rißbildung), 1 (geringer Befall), 2 (mittlerer Befall) und 3 (starker Befall, starke Rißbildung) klassifiziert.The surfaces the wood samples were going south aligned, taking an angle of 120 ° to the earth's surface. In connection to the weathering time was the cracking, the infestation by surface fungi on the south turned side and the infestation by mold on the post North facing side visually to a scale of 0 (no infestation or no cracking), 1 (low infestation), 2 (medium infestation) and 3 (heavy infestation, severe cracking) classified.
Die Holzproben waren gemäß Beispiel 1 mit den erfindungsgemäßen Aminosilikonen AS 1 und AS 6 mit einem Anteil von 5 Gew.-% in der Imprägnierlösung gemäß Beispiel 1 imprägniert.The Wood samples were according to example 1 with the aminosilicones according to the invention AS 1 and AS 6 with a proportion of 5 wt .-% in the impregnating solution according to Example 1 impregnated.
Die
Ergebnisse sind in
Daher lässt sich aus diesen Ergebnissen schließen, dass der Holzabbau, der durch die Bewitterung verursacht wird, deutlich durch erfindungsgemäße Aminosilikone verringert wird. Dies war weiterhin daran zu erkennen, dass die unbehandelten Holzproben in stärkerem Maße ihre braune Farbe verloren, als die mit dem erfindungsgemäßen Schutzmittel imprägnierten Proben.Therefore, it can be concluded from these results that the degradation caused by the weathering is significantly reduced by the aminosilicones of the present invention. This was further indicated by the fact that the untreated wood samples lost their brown color to a greater extent than those with the inventive preservative impregnated samples.
Beispiel 6: Verringerung der Wasseraufnahme und Erhöhung der DimensionsstabilitätExample 6: Reduction the water absorption and increase the dimensional stability
Holzproben mit den Abmessungen 25 × 25 × 10 mm (radial, tangential, longitudinal) wurden gemäß Beispiel 1 unter Vakuum/Druck mit erfindungsgemäßen Aminosilikonverbindungen AS 5 in einer Konzentration von 5 Gew.-% oder AS 6 in Konzentrationen von 30 Gew.-%, 15 Gew.-% bzw. 7,5 Gew.-% des Aminosilikons in Wasser, dem Vergleichssilikon S3 ohne Aminofunktion oder Wasser als Kontrolle K behandelt. Im Anschluss an eine Trocknung wurden die Kiefernholzproben in radialer, tangentialer und longitudinaler Richtung vermessen und anschließend in einem Klimaschrank bei 20 °C und 65% Umgebungsfeuchte bis zur Gewichtskonstanz konditioniert. Im Anschluss wurden wiederum die Längenabmessungen bestimmt. Anschließend wurden die Proben in Wasser eingetaucht und es wurde ein Vakuum von ca. 50 mbar angelegt, sodass sich ein wassergesättigter Zustand der Proben einstellen konnte. Anschließend wurden wiederum die Abmessungen der Holzproben bestimmt.wood samples with the dimensions 25 × 25 × 10 mm (radial, tangential, longitudinal) were in accordance with Example 1 under vacuum / pressure with aminosilicone compounds according to the invention AS 5 in a concentration of 5% by weight or AS 6 in concentrations of 30% by weight, 15% by weight and 7.5% by weight, respectively, of the aminosilicone in water, the comparative silicone S3 without amino function or water as a control K treated. Following drying, the pine wood samples Measured in radial, tangential and longitudinal direction and subsequently in a climatic chamber at 20 ° C and 65% ambient humidity conditioned to constant weight. Subsequently, the length dimensions were determined again. Subsequently, the Samples immersed in water and it was a vacuum of about 50 mbar, so that a water-saturated state of the samples could adjust. Subsequently in turn, the dimensions of the wood samples were determined.
Die
in
Aus
den ermittelten Längenmaßen vor
und nach dem Eintauchen wurde die relative Quellung/Schwindung berechnet
als:
- S(r,t,l)
- = relative Quellung/Schwindung (radial, tangential, longitudinal),
- Lk
- = Länge der klimatisierten Proben (radial, tangential, longitudinal),
- Ld
- = Länge der klimatisierten Proben (radial, tangential, longitudinal)
- S (r, t, l)
- = relative swelling / shrinkage (radial, tangential, longitudinal),
- lk
- = Length of air-conditioned samples (radial, tangential, longitudinal),
- Ld
- = Length of conditioned samples (radial, tangential, longitudinal)
Die
relative Volumenquellung bzw. -schwindung des lässt sich berechnen nach:
- Sv
- = Volumenquellung/-schwindung
- Sr
- = radiale Quellung/Schwindung,
- St
- = tangentiale Quellung/Schwindung.
- Sv
- = Volume swelling / shrinkage
- Sr
- = radial swelling / shrinkage,
- St
- = tangential swelling / shrinkage.
Daraus
lässt sich
die anti-Schwind-/anti-Quellwirkung (ASQW) berechnen, die ein Maß für die Erhöhung der
Dimensionsstabilität
infolge der Behandlung mit dem erfindungsgemäßen Schutzmittel gegenüber einer
Kontrolle bzw. Vergleichsverbindung darstellt:
- ASQW(r,t,l)
- = anti-Schwind-/anti-Quellwirkung (radial, tangential, longitudinal),
- Su
- = Quellung/Schwindung der unbehandelten Probe,
- Sb
- = Quellung/Schwindung der behandelten Probe
- ASQW (r, t, l)
- = anti-shrinkage / anti-swelling effect (radial, tangential, longitudinal),
- Su
- = Swelling / shrinkage of the untreated sample,
- sb
- = Swelling / shrinkage of the treated sample
Die anti-Schwind-/anti-Quellwirkung wurde für zwei Bereiche der Holzfeuchte bestimmt, nämlich als ASQW 0-20/65 zwischen absolut trockenem Holz (0% Holzfeuchte) und der Holzfeuchte, die sich bei Normalklima (Temperatur 20 °C, 65% relative Luftfeuchte) einstellt (entspricht etwa 12% Holzfeuchte), sowie als ASQW 0-100 zwischen absolut trockenem Holz (0% Holzfeuchte) und wassergesättigtem Holz (100% Holzfeuchte).The anti-shrinkage / anti-swelling action was used for two areas of wood moisture certainly, namely as ASQW 0-20 / 65 between absolutely dry wood (0% wood moisture) and the moisture content of the wood in normal climates (temperature 20 ° C, 65% relative humidity) Humidity) (corresponds to about 12% wood moisture), as well ASQW 0-100 between absolutely dry wood (0% wood moisture) and water-saturated Wood (100% wood moisture).
Die
in
Die Wirkung der erfindungsgemäßen Schutzmittel auf die Erhöhung der Dimensionsstabilität von Holz läßt sich sowohl für Laubhölzer (hier für Buche gezeigt), als auch für Nadelhölzer (hier für Kiefer gezeigt) nachweisen. Die Erhöhung der Dimensionsstabilität wird insbesondere durch Mikroemulsionen der erfindungsgemäßen Schutzmittel erreicht, während die Erhöhung der Dimensionsstabilität durch Makroemulsionen der gleichen Schutzmittel geringer ist.The Effect of the protective agents according to the invention on the increase the dimensional stability of wood can be as well as hardwoods (therefor Beech), as well as for softwoods (therefor Pine shown). The increase in dimensional stability becomes particular achieved by microemulsions of the protective agents according to the invention, while the increase the dimensional stability is lower by macroemulsions of the same protective agent.
Beispiel 7: Dauerhaftigkeit erfindungsgemäßer Schutzmittel auf bzw. in Holz.Example 7: Durability Inventive protective agent on or in wood.
Zur Bestimmung der Dauerhaftigkeit der Aufbringung erfindungsgemäßer Schutzmittel in Holz wurde die Auswaschung der Schutzmittel aus imprägnierten Holzproben gemessen. Für diesen Test wurden gemäß Beispiel 1 imprägnierte Proben aus Kiefernholz mit den Abmessungen 5 × 10 × 30 mm (radial, tangential, longitudinal) im Anschluss an die Imprägnierung in einer Soxhlet-Apparatur 8 Stunden unter Rückfluss mit Wasser extrahiert. Dabei wurde die Holzproben kontinuierlich von rücklaufendem Wasser von ca. 90 °C umspült. Auf diese Weise wurde sichergestellt, dass sich kein Gleichgewicht zwischen Holzprobe und Extraktionsmittel einstellen konnte, sondern jeweils unbeladenes Extraktionsmittel die Holzproben umspülte und eine maximale Extraktion erfolgte.to Determination of the durability of the application of protection agents according to the invention in wood, the leaching of the preservative was impregnated Wood samples measured. For this test was done according to example 1 impregnated Samples of pine wood measuring 5 × 10 × 30 mm (radial, tangential, longitudinally) following impregnation in a Soxhlet apparatus 8 hours under reflux extracted with water. The wood samples became continuous of returning Water of about 90 ° C lapped. In this way it was ensured that there was no balance between wood sample and extractant could stop, but each unloaded extractant washed around the wood samples and a maximum extraction took place.
Eine Wägung des erhaltenen Extraktes nach Entfernung des Extraktionsmittels Wasser ergab, dass ca. 2 bis 5% der erfindungsgemäßen Aminosilikone ausgewaschen wurden. Diese auch unter extremen Bedingungen (90 °C, 8 h) nur geringe Auswaschung der erfindungsgemäßen Schutzmittel zeigt deren gute Fixierung auf bzw. in dem imprägnierten Holz.A weighing of the extract obtained after removal of the extractant Water revealed that about 2 to 5% of the aminosilicones according to the invention were washed out. This even under extreme conditions (90 ° C, 8 h) only Low leaching of the protective agents according to the invention shows their good fixation on or in the impregnated wood.
Beispiel 8: Flammschutz bzw. Verringerung der Entflammbarkeit durch AminosilikoneExample 8: Flame protection or reduction of flammability by aminosilicones
Zum Nachweis der Verringerung der Entflammbarkeit wurden Kiefernholzproben der Abmessungen 5 × 10 × 30 mm (radial, tangential, longitudinal) mit erfindungsgemäßem Aminosilikon AS 3 (5 Gew.-% in Imprägnierlösung) sowie zum Vergleich mit einem kommerziellen Flammschutzmittel für Holz (Impralit F 3/66, Rütgers Organics) gemäß Beispiel 1 imprägniert. Unbehandeltes Holz war als Kontrolle K eingesetzt. Anschließend wurden die Holzproben gemahlen. Das Holzmehl wurde auf einer Thermowaage (STA 409 PC, Netzsch) kontinuierlich unter Sauerstoff mit einer Aufheizgeschwindigkeit von 20 °C/Minute von 0 °C auf 800 °C erhitzt, wobei die Gewichtsveränderungen gemessen wurden.To the Evidence of the reduction in flammability was obtained from pine wood samples the dimensions 5 × 10 × 30 mm (radial, tangential, longitudinal) with amino-silicone according to the invention AS 3 (5 wt .-% in impregnating solution) and for comparison with a commercial flame retardant for wood (Impralit F 3/66, Rütgers Organics) according to example 1 impregnated. Untreated wood was used as control K. Subsequently were the wood samples ground. The wood flour was on a thermobalance (STA 409 PC, Netzsch) continuously under oxygen with a Heating rate of 20 ° C / minute from 0 ° C at 800 ° C heated, with the weight changes were measured.
Die
Ergebnisse sind in
In
einem weiteren Test zur Verringerung der Entflammbarkeit bzw. zum
Flammschutz durch die erfindungsgemäßen Schutzmittel werden nach
dem Verfahren von Beispiel 1 mit Aminosilikonen AS 1, AS 3, AS 4,
AS 5 und AS 6 imprägnierte
Kiefernholzproben mit den Abmessungen 5 × 10 × 100 mm (radial, tangential, longitudinal)
bei 20 °C
und 65% relativer Luftfeuchte klimatisiert. Jeweils eine behandelte
und eine unbehandelte Holzprobe wurden V-förmig
in einem Winkel von etwa 45° zur
Waagerechten angeordnet und waren am unteren Ende 5 mm beabstandet.
Beide Holzproben wurden gleichzeitig mit einem Bunsenbrenner für 25 Sekunden
entzündet.
Zu dem Zeitpunkt, als die unbehandelte Probe zu ca. 2/3 verbrannt
war, wurden die Flammen gelöscht.
Die Abbrandstrecke und der Gewichtsverlust der behandelten Holzproben
wurden mit den Werten der unbehandelten Holzproben verglichen. Der
Gewichtsverlust ist in
Aus
den
Beispiel 9: Fixierung von Borsäure durch AminosilikoneExample 9: Fixation of boric acid by aminosilicones
Proben aus Kiefernsplintholz mit den Abmessungen 5 × 10 × 30 mm (radial, tangential, longitudinal) werden bis zum Erreichen der Ausgleichsfeuchte in einer Klimakammer bei 20 °C und 65% relativer Feuchte gelagert. Die Proben werden mit einer Lösung aus (a) 3 Gew.-% Borsäure, 5 Gew.-% Aminosilikon AS 1, 92% Wasser, (b) 3 Gew.-% Borsäure, 5 Gew.-% Aminosilikon AS 5, 92% Wasser bzw. (c) 3 Gew.-% Borsäure, 97 % Wasser im Vakuumverfahren nach Beispiel 1 imprägniert.Samples of pine sapwood with the dimensions 5 × 10 × 30 mm (radial, tangential, longitudinal) are until reaching the equilibrium moisture content in a climatic chamber at 20 ° C and 65% relative humidity stored. The samples are treated with a solution of (a) 3% by weight of boric acid, 5% by weight of aminosilicone AS 1, 92% of water, (b) 3% by weight of boric acid, 5% by weight of aminosilicone AS 5, 92 % Water or (c) 3 wt .-% boric acid, 97% water in a vacuum process according to Example 1 impregnated.
Nach Entnahme aus der Tränkflüssigkeit werden die Proben 4 Stunden bei 60 °C und weitere 16 Stunden bei 120 °C getrocknet und anschließend 24 Stunden in der Klimakammer bei 20 °C und 65% relativer Feuchte gelagert. Jeweils fünf Proben wurden mit 37,5 mL demineralisiertem Wasser vollständig bedeckt und mit Hilfe eines Unterdrucks von 100 mbar durchtränkt und verbleiben für weitere 4 Tage in demineralisiertem Wasser untergetaucht. Die Fixierung der Borverbindung wurde anhand des aus den Proben austretenden Bors bestimmt. Die Analyse von Wasserproben nach 4 Tagen ergab eine Konzentration an Bor von 2,38 g/L für (c) nur mit Bor behandeltes Holz und 1,22 g/L bei den nach (b) bzw. 1,68 g/L bei den nach (a) mit erfindungsgemäßen Aminosilikonen behandelten Proben.To Removal from the drinking liquid the samples are allowed to stand for 4 hours at 60 ° C and for a further 16 hours Dried 120 ° C. and subsequently 24 hours in the climatic chamber at 20 ° C and 65% relative humidity stored. Five each Samples were completely covered with 37.5 mL of demineralized water and saturated with the help of a vacuum of 100 mbar and remain for another 4 days in demineralized water submerged. The fixation the boron compound was determined from the boron emanating from the samples. The analysis of water samples after 4 days showed a concentration at boron of 2.38 g / L for (c) only boron-treated wood and 1,22 g / L in (b) and 1.68 g / L in the case of (a) treated with aminosilicones according to the invention Rehearse.
Die gewählten Versuchsbedingungen für die Auswaschung der Borsäure aus den Holzproben zeigen, dass die Aminosilikone die Auswaschung der Borsäure deutlich reduzieren. Daher sind die erfindungsgemäßen Aminosilikone in der Lage, die konventionell als biozide Holzschutzmittel eingesetzten Borverbindungen, wie Borsäure und andere Borsalze, in dem lignocellulosischen Material zu fixieren bzw. zurückzuhalten, und so die Wirkung der Borverbindung über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten.The selected Experimental conditions for the leaching of boric acid from the wood samples show that the aminosilicone leaching boric acid significantly reduce. Therefore, the aminosilicones of the invention are capable of using the conventionally used as biocidal wood preservatives Boron compounds, such as boric acid and other boron salts to fix in the lignocellulosic material or withhold, and thus to maintain the effect of the boron compound over a longer period of time.
Beispiel 10: Erhöhung der Widerstandsfähigkeit gegen Moderfäule durch AminosilikoneExample 10: Increase of resistance against soft rot by aminosilicones
Kiefernsplintholzproben der Abmessungen 5 × 10 × 100 mm (radial, tangential, longitudinal) werden gemäß Beispiel 1 mit den Aminosilikonen AS 1, AS 2 bzw. AS 4 behandelt und gemäß der europäischen Vornorm ENv 807 über 16 Wochen im Bodenkontakt dem Befall durch Moderfäulepilze ausgesetzt. Im Bodenkontakt ist das Holz einer Vielfalt von Mikroorganismen ausgesetzt, die ungeschütztes Holz sehr schnell abbauen und zu einem Festigkeitsverlust führen.Kiefernsplintholzproben the dimensions 5 × 10 × 100 mm (radial, tangential, longitudinal) are in accordance with Example 1 with the aminosilicones AS 1, AS 2 or AS 4 treated and according to the European prestandard ENv 807 over 16 weeks in contact with the ground exposed to the infestation by soft rot fungi. In contact with the ground the wood is exposed to a variety of microorganisms that unprotected Break down wood very quickly and lead to a loss of strength.
Als
Kontrollen dienen jeweils unbehandelte nicht dauerhafte Kiefernsplintholzproben
und mäßig dauerhafte
Kiefernkernholzproben. Der Grad des Abbaus der Holzproben wurde
anhand des Verlusts des dynamischen Elastizitätsmoduls (dyn. E-Modul) ermittelt.
Ergebnisse sind in
Die geringere Abnahme des dyn. E-Moduls bei den mit Aminosilikonen behandelten Holzproben gegenüber den unbehandelten ist sowohl nach 8 als auch nach 16 Wochen Bodenkontakt deutlich. Dies zeigt, dass die Behandlung mit erfindungsgemäßen Schutzmitteln den Abbau durch Moderfäulepilze drastisch bremst, wobei die Widerstandskraft des erfindungsgemäß behandelten Kiefernsplintholzes sogar deutlich oberhalb derjenigen des unbehandelten, mäßig dauerhaften Kiefernkernholzes lag.The lower decrease of dyn. Modulus of elasticity in aminosilicone-treated ones Wood samples opposite The untreated is in contact with the soil both after 8 and 16 weeks clear. This shows that the treatment with protective agents according to the invention the degradation by soft rot fungi drastically slows down, the resistance of the treated according to the invention Pine sapwood even significantly above that of untreated, moderately durable Pine heartwood lay.
Die Beispiele machen deutlich, dass die erfindungsgemäßen Schutzmittel Holz und anderen lignocellulosischen Werkstoffen eine deutlich verringerte Fähigkeit zur Wasseraufnahme verleihen. Diese verringerte Wasseraufnahme läßt darauf schließen, dass die erfindungsgemäßen Schutzmittel Holz und andere lignocellulosische Werkstoffe gegenüber Veränderungen im Feuchtigkeitsgehalt der Umgebung, beispielsweise gegenüber Witterungseinflüssen, widerstandsfähiger machen.The Examples make it clear that the protective agents according to the invention Wood and other lignocellulosic materials significantly reduced ability for water absorption. This reduced water absorption allows it shut down, that the protective agents of the invention Wood and other lignocellulosic materials to change in the moisture content of the environment, for example, to weathering, make them more resistant.
Es ist auch bewiesen worden, dass Holz, das mit erfindungsgemäßen Schutzmitteln behandelt worden ist, einem deutlich geringeren Befall durch oberflächlichen Schimmel und Bläuepilze unterliegt. Dies ist eine Folge der kombinierten Wirkung von Hydrophobierung und Verleihung pilzwidriger Eigenschaften durch die erfindungsgemäßen Aminosilikone.It It has also been proved that wood containing the protective agents of the invention has been treated, a significantly lower infestation by superficial Mold and blue mushrooms subject. This is a consequence of the combined effect of hydrophobing and imparting antiperspirant properties by the aminosilicones of the invention.
Dabei bietet die Erfindung den weiteren Vorteil, dass die als Schutzmittel eingesetzten Aminosilikone weniger toxisch sind, als bekannte fungizide Verbindungen von Holzschutzmitteln. Dies beruht teilweise darauf, dass die erfindungsgemäßen Schutzmittel aufgrund ihrer hohen Molekülmasse und ihres chemisch eher inerten Charakters kaum von Mensch oder Tier aufgenommen und metabolisiert werden können.there offers the invention the further advantage that as a protective agent are less toxic than known fungicides Compounds of wood preservatives. This is partly due to that the protective agents of the invention due to their high molecular mass and their chemically rather inert character hardly of humans or Animal can be absorbed and metabolized.
Als weiteren Vorteil bieten die erfindungsgemäßen Schutzmittel lignocellulosischen Materialien, beispielsweise Holz, eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen den Befall mit Algen und schädlichen Meeresorganismen, wie beispielsweise Bohrmuscheln. Als weiteren Vorteil bieten die erfindungsgemäßen Schutzmittel Holz eine erhöhte Widerstandsfähigkeit gegen den Befall mit Algen.When Another advantage of the lignocellulosic protective agents according to the invention Materials, such as wood, increased resistance against the infestation with algae and harmful marine organisms, such as for example, shells. As a further advantage, the protective agents of the invention provide wood an increased resistance against the infestation with algae.
Des weiteren können die erfindungsgemäßen Schutzmittel die Widerstandsfähigkeit von Holz gegen holzzerstörende Insekten, beispielsweise Termiten, Hausbockkäfern, Gewöhnlichen Nagekäfern, Splintholzkäfern erhöhen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn zusätzlich zu den erfindungsgemäßen Schutzmitteln Insektizide in den lignocellulosischen Werkstoff eingebracht sind.Furthermore, the preservatives of the invention, the resistance of wood against wood-destroying insects, such as termites, domestic goats, Common Ragweed, sapwood increase the distance. This is the case in particular if, in addition to the protective agents according to the invention, insecticides are introduced into the lignocellulosic material.
Des Weiteren zeigen die Abbauversuche, d.h. der gemessene Masseverlust an Buche und Kiefer im Kontakt mit dem Weißfäulepilz Trametes versicolor bzw. dem Braunfäulepilz Coniophora puteana, dass die erfindungsgemäßen Schutzmittel Holz und andere lignocellulosische Werkstoffe gegenüber holzzerstörenden Pilzen widerstandsfähiger machen. Die erfindungsgemäßen Schutzmittel führen auch dazu, dass lignocellulosische Materialien, beispielsweise Holz, deutlich widerstandsfähiger gegen den Befall durch Oberflächenpilze wie Schimmel oder Bläue werden. Hier zeigt sich wiederum, dass die erfindungsgemäßen Schutzmittel dem behandelten lignocellulosischen Material sowohl hydrophobe als auch als pilzwidrige Eigenschaften verleihen können.Of Furthermore, the degradation experiments, i. the measured mass loss on beech and pine in contact with the white rot fungus Trametes versicolor or brown rot fungus Coniophora puteana, that the protective agent of the invention wood and others lignocellulosic materials against wood-destroying fungi more resistant do. The protective agents of the invention to lead also that lignocellulosic materials, for example wood, significantly more resistant against the infestation by surface fungi like Mold or blueness become. Here again shows that the protective agents of the invention the treated lignocellulosic material both hydrophobic and also impart as mushzwidrige properties.
Versuche zum Quellungs- und Schwindungsverhalten von Buchen- und Fichtenholzproben zeigen, dass die erfindungsgemäßen Schutzmittel Holz eine erhöhte Dimensionsstabilität bei Feuchtigkeitsschwankungen der Umgebung verleihen. Dies führt zu einer deutlich verringerten Missbildung, wie in Bewitterungsversuchen gezeigt werden konnte.tries the swelling and shrinkage behavior of beech and spruce wood samples show that the protective agents of the invention Wood an elevated dimensional stability in the event of moisture fluctuations in the environment. This leads to a markedly reduced malformation, as in weathering experiments could be shown.
Die Versuche zur Außenbewitterung zeigten, dass Holzproben, die mit dem erfindungsgemäßen Schutzmittel behandelt wurden, eine erhöhte Farbstabilität aufweisen. Dieser Schutz ist darauf zurückzuführen, dass sich insbesondere der Ligninabbau in den oberen Zellwandschichten des Holzes weniger schnell als bei unbehandeltem Holz vollzieht.The Experiments for outdoor weathering showed that wood samples containing the protective agent of the invention were treated, an increased color stability exhibit. This protection is due in particular to the lignin degradation in the upper cell wall layers of the wood less fast than untreated wood.
Hier könnte die verringerte Auswaschung des möglicherweise durch UV-Bestrahlung abgebauten Lignins eine Rolle spielen.Here could the reduced leaching of possibly due to UV irradiation degraded lignins play a role.
Die Auswaschversuche mit Borsäure zur Bestimmung der Fixierung hydrophiler Substanzen durch die erfindungsgemäßen Schutzmittel in lignocellulosischen Materialien zeigen, dass die erfindungsgemäßen Aminosilikone eine Fixierung bzw. Zurückhaltung hydrophiler Substanzen in Holz bzw. lignocellulosischen Materialien erreichen. Die Fixierung bzw. Zurückhaltung auch lipophiler Substanzen in lignocellulosischen Werkstoffen durch die erfindungsgemäßen Schutzmittel gehen auf die allgemein lipophilen Eigenschaften dieser Silikonderivate zurück. Daher eignen sich die erfindungsgemäßen Schutzmittel zur Fixierung herkömmlicher Holzbehandlungsmittel, wie beispielsweise Flammschutzmitteln, Fungiziden, Insektiziden oder Farbstoffen. Dies betrifft vor allem solche herkömmlichen Verbindungen, die nur schlecht in der Matrix des lignocellulosischen Materials zurückgehalten werden und durch Wasser leicht ausgewaschen werden.The Washing out with boric acid for determining the fixation of hydrophilic substances by the protective agents according to the invention in lignocellulosic materials show that the aminosilicones according to the invention a fixation or restraint hydrophilic substances in wood or lignocellulosic materials to reach. The fixation or retention of lipophilic substances in lignocellulosic materials by the protective agents of the invention go to the general lipophilic properties of these silicone derivatives back. Therefore, the protective agents of the invention are suitable for fixation conventional wood treatment agents, such as flame retardants, fungicides, insecticides or dyes. This concerns above all such conventional ones Compounds that are poor in the matrix of lignocellulosic Materials withheld be easily washed out by water.
Die thermogravimetrische Analyse zeigt, dass die erfindungsgemäßen Schutzmittel zu einer erhöhten Flammbeständigkeit bzw. Feuerfestigkeit der damit behandelten lignocellulosischen Werkstoffe, am Beispiel von Holz nachgewiesen, führen. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn zusätzlich zu den erfindungsgemäßen Schutzmitteln herkömmliche Flammschutzmittel in den lignocellulosischen Werkstoff angebracht sind, wie beispielsweise solche aus Phosphorverbindungen (Phosphate, Polyphosphate), Magnesiumverbindungen (Magnesiumhydroxid), Aluminiumverbindungen (Aluminiumhydroxid), Brom-/Chlorverbindungen (Halogenwasserstoffe) und Flammschutzsysteme mit aufblähenden Stoffen.The Thermogravimetric analysis shows that the protective agents according to the invention to an increased flame resistance or refractoriness of the lignocellulosic materials treated therewith, demonstrated by the example of wood. This is special then the case, if in addition to the protective agents of the invention conventional Flame retardant in the lignocellulosic material attached are such as those of phosphorus compounds (phosphates, Polyphosphates), magnesium compounds (magnesium hydroxide), aluminum compounds (Aluminum hydroxide), bromine / chlorine compounds (hydrogen halides) and flame retardant systems with inflating Substances.
Die erfindungsgemäßen Schutzmittel können auch zur physikalischen und/oder chemischen Bindung herkömmlicher Behandlungsmittel für Holz oder andere Werkstoffe auf Cellulosebasis dienen und so deren Beständigkeit erhöhen. Dies betrifft insbesondere die Kombination erfindungsgemäßer Schutzmittel mit Flammschutzmitteln, Insektiziden oder Farbstoffen, vor allem solche Verbindungen, die bevorzugt in einem hydrophoben Milieu stabil sind oder dort zurückgehalten werden.The protection agents according to the invention can also for physical and / or chemical bonding conventional Treatment agent for Serve wood or other materials based on cellulose and so on resistance increase. This relates in particular to the combination of protective agents according to the invention with flame retardants, insecticides or dyes, especially those compounds which are preferably stable in a hydrophobic environment are or detained there become.
Überdies können mit erfindungsgemäßen Schutzmitteln behandelte Hölzer belastbarere Oberflächen aufweisen, d.h. beispielsweise härtere und/oder abriebfestere Oberflächen.moreover can with protective agents according to the invention treated woods have more resilient surfaces, i.e. for example, harder and / or more abrasion resistant surfaces.
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