DE10341883A1

DE10341883A1 - Holzschutzverfahren

Info

Publication number: DE10341883A1
Application number: DE2003141883
Authority: DE
Inventors: Andreas Dr. Rapp; Christian R. Welzbacher; Carl Berninghausen
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-09-09
Filing date: 2003-09-09
Publication date: 2005-04-07
Anticipated expiration: 2023-09-10
Also published as: WO2005025824B1; WO2005025824A1; DE10341883B4; EP1660285A1

Abstract

Bei einem Holzschutzverfahren, bei dem Holz als Schutz gegen Feuchtigkeit und/oder Verrotten mit einem Imprägniermittel durchtränkt wird, läßt sich mit geringem Aufwand ein besonders guter Schutz erzielen, wenn mittels des Imprägniermittels die einzelnen Fasern und/oder Zellen des Holzes mit einer Schutzschicht zum Schutz gegen Feuchtigkeit überzogen werden und wenn dem Imprägniermittel Farbstoffe und/oder Pigmente zum Überziehen der einzelnen Fasern und/oder Zellen des Holzes mit einer Schutzschicht zum Schutz gegen Lichteinstrahlungen beigemischt sind.

Description

Die Erfindung betrifft ein Holzschutzverfahren, bei dem Holz als Schutz gegen Feuchtigkeit und/oder Verrotten mit einem Imprägniermittel durchtränkt wird.

Bei der sogenannten Kesseldruckimprägnierung wird zu behandelndes Holz in einem Kessel unter Druck mit einem Imprägniermittel durchtränkt. Als Imprägniermittel wird hierzu üblicherweise eine wässrige Metallsalzlösung verwendet. Diese Kesseldruckimprägnierung hat sich zwar als sehr wirksam erwiesen. Die verwendeten Metallsalze, insbesondere wenn es sich dabei um Schwermetallsalze handelt, sind jedoch aus Umweltschutzaspekten nicht unbedenklich. Bei anderen Verfahren wird das zu behandelnde Holz ohne den Einsatz von Chemikalien erhitzt. Als Wärmeträger wird Luft, Wasserdampf oder wie bei der DE 198 52 827 A1 Öl verwendet. Das zu behandelnde Holz wird hierbei auf Temperaturen über 180°C erhitzt, wobei chemische Reaktionen einsetzen, die das behandelte Holz dauerhafter machen und gegen Verrottung schützen. Nachteilig bei dem bekannten Verfahren ist, daß bei den durch die Wärmebehandlung einsetzenden chemischen Reaktionen die Zusammensetzung des Holzes derartig verändert wird, daß die Holzdichte und die Festigkeit des Holzes reduziert wird. Ein weiterer Nachteil ist, daß durch eine verhältnismäßig lange erforderliche Behandlungsdauer und die verhältnismäßig hohen Temperaturen ein hoher Energiebedarf bei diesen Wärmebehandlungsverfahren besteht.

Das der Erfindung zugrundeliegende Problem ist es, ein Holzschutzverfahren anzugeben, mit dem Holz wirkungsvoll gegen Verrotten und Altern geschützt werden kann, ohne daß dabei die Festigkeit des behandelten Holzes herabgesetzt wird.

Das Problem wird dadurch gelöst, daß bei einem Holzschutzverfahren der eingangs genannten Art mittels des Imprägniermittels die einzelnen Fasern und/oder Zellen des Holzes mit einer Schutzschicht zum Schutz gegen Feuchtigkeit überzogen werden, und daß dem Imprägniermittel Farbstoffe und/oder Pigmente zum Überziehen der einzelnen Fasern und/oder Zellen des Holzes mit einer Schutzschicht zum Schutz gegen Lichteinstrahlung beigemischt sind. Diese Schutzschicht zum Schutz gegen Feuchtigkeit kann entweder wasserabweisend oder wasserundurchlässig sein. Sie verhindert wirkungsvoll, daß Feuchtigkeit in die einzelnen Fasern und/oder Zellen des Holzes eindringen und dort zu einer Beschädigung oder zu einem Verrotten führen kann. Weiter führen die in diese Schutzschicht eingelagerten Farbstoffe und/oder Pigmente zu einem wirkungsvollen Schutz des Holzes vor Sonneneinstrahlung. Dadurch kann eine Alterung des Holzes wirkungsvoll entgegengewirkt werden. Insbesondere ergibt sich hieraus auch bei einer Beschädigung des Holzes und auch nach einer langen Zeit, in der das Holz der Verwitterung ausgesetzt ist, ein guter Schutz der oberen wie auch unteren Holzlagen vor Sonneneinstrahlung.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung enthält das Imprägniermittel Paraffine, Paraffinwachse, pflanzliche Wachse, Siliconwachse, Harze, Acrylverbindungen und/oder Blends sowie Kombinationen der genannten Stoffe. Vorzugsweise weist das Imprägniermittel dabei ein oder mehrere Wachse mit einem Schmelzpunkt zwischen 38°C und 105°C auf. Diese Wachse lassen sich ohne großen Energieaufwand in einem Temperaturbereich in das Holz einbringen, in dem einerseits eine vollständige Durchtränkung des Holzes möglich ist, andererseits aber noch keine chemische Reaktionen einsetzen, die das Holz in seiner Festigkeit schädigen. Vorzugsweise ist das Imprägniermittel, insbesondere physikalisch, an und/oder in dem Holz gebunden. Diese physikalische Bindung in Kombination mit der speziellen Auswahl der Zusammensetzung des Imprägniermittels sorgt dafür, daß zwar eine vollständige Durchtränkung des Holzes möglich ist, andererseits aber insbesondere bei Sonneneinstrahlung das Imprägniermittel nicht wieder aus dem Holz austreten kann.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung werden organische und/oder anorganische Pigmente mit besonders feiner Partikelgröße verwendet. Die Partikelgröße der Pigmente ist vorzugsweise kleiner 10 μm, insbesondere kleiner 1,0 μm. Bei der Verwendung derartiger Mirkopigmente läßt sich eine Einlagerung der Pigmente auch in tiefe Holzschichten erreichen. Insgesamt hat sich gezeigt, daß die Pigmente um so tiefer ins Holz eindringen können, je feiner sie vorliegen. Es hat sich dabei als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Verteilung der Partikelgröße zwischen 0,05 μm und 10 μm verwendet wird. Dabei dringen die besonders feinen Partikel tief ins Holzinnere ein, während die großen Partikel nahe der Oberfläche für eine starke Färbung sorgen.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich durch die Verwendung von fettlöslicher Farbstoffe aus. Nachteilig bei diesen fettlöslichen Farbstoffen ist zwar, daß sie im allgemeinen nicht besonders lichtbeständig sind. Insbesondere durch die Verwendung von einem oder mehreren kurzkettigen Ölen als Träger der fettlöslichen Farbstoffe lassen sich diese allerdings einfach und effizient tief ins Holz hineinbefördern. Es sollten möglichst lichtechte fettlösliche Farbstoffe verwendet werden. Durch die Verwendung fettlöslicher Farbstoffe läßt sich eine Art Selbstheilungseffekt bei äußerlicher Beschädigung erzielen. Auf diese Weise ist nach einer Bearbeitung des Holzes kein erneutes Einfärben erforderlich. Gerade die Kombination von fettlöslichen Farbstoffen zum vollständigen Durchfärben und zum Erzielen eines Selbstheilungseffektes mit Pigmenten zum Erzielen einer möglichst lichtechten Einfärbung im Randbereich hat sich dabei als besonders vorteilhaft erwiesen.

Die Behandlungsdauer des erfindungsgemäßen Verfahrens sollte zwischen 30 Minuten und 12 Stunden betragen. Das Verfahren kann einstufig oder mehrstufig in einem Temperaturbereich unter 180°C, vorzugsweise von 60°C bis 160°C und insbesondere von 80°C bis 130°C durchgeführt werden. Es ist außerdem von Vorteil, wenn eine einstufige oder mehrstufige Behandlung in einem Druckbereich von 20 mbar bis 50 bar erfolgt. Durch geeignete Wahl des Druckes und insbesondere bei einer mehrstufigen Behandlung der einzelnen Druckstufen läßt sich so einfach und schnell eine vollständige Durchtränkung des Holzes mit dem Imprägniermittel erzielen.

Das Holzschutzverfahren mit den Erfindungsmerkmalen weist außerdem vorzugsweise eine Aufwärmphase auf, bei der eine Temperaturdifferenz der Holzinnentemperatur zur Imprägniermitteltemperatur von 30°C nicht überschritten wird. Auf diese Weise wird eine gleichmäßige Durchtränkung erzielt und insbesondere werden Beschädigungen des Holzes durch unerwünscht ausgasende Bestandteile vermieden.

Eine Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich durch eine Behandlungsstufe aus, bei der die Holzinnentemperatur der Imprägniermitteltemperatur entspricht. Mittels der Dauer dieser Behandlungsstufe und insbesondere der Temperatur und dem Behandlungsdruck lassen sich so die gewünschten Eigenschaften des Holzes einstellen. Ebenfalls zweckmäßig ist eine Abkühlstufe, bei der das Holz so langsam abgekühlt wird, daß im Holzinnern freigesetzte Gase und/oder Holzgase gelöst und ausgewaschen werden. Auf diese Weise läßt sich ein besonders hochwertiges Endprodukt erzeugen.

Eine andere Weiterbildung der Erfindung zeichnet sich durch eine Schmelzbeschichtung der Holzoberfläche mit Paraffinen, Paraffinwachsen, pflanzlichen Wachsen, Siliconwachsen, niedermolekularem und/oder hochmolekularem Wachsblends mit und/oder ohne Polyethylanteil und/oder Additivanteil, Additiven und/oder Kombinationen der genannten Stoffe, insbesondere mit Kombinationen mit Farbstoffen und/oder Pigmenten aus. Diese Schmelzbeschichtung dient einer Vermeidung von Rissen in der Holzoberfläche und führt zu einer stoßfesten, hochelastischen, hochglänzenden und dampfdichten sowie witterungsbeständigen Oberfläche.

Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft die Verwendung von mit dem erfindungsgemäßen Holzschutzverfahren behandelten Holzes für Holzhäuser, Gartenhäuser, Carports, Pavillons, Dächer, Vordächer, Schuppen oder Pergolen.

Durch das erfindungsgemäße Holzschutzverfahren wird auch bei schwer tränkbaren Hölzern eine vollständige und homogene Kolorierung über den gesamten Holzquerschnitt erreicht. Die tiefenwirksame Durchfärbung des Holzes wird durch eine Komposition mit Farbstoffen, im sichtbaren Bereich intensiv lichtabsorbierende chemische Verbindungen mit chromophoren Gruppen und Mehrfachbindungen mit färbenden Eigenschaften beziehungsweise Pigmenten, in Körnchen- oder Kristallform vorkommende unbunte oder bunte anorganische oder organische, in Lösemitteln oder Bindemitteln praktisch unlösliche Stoffe mit Eigenfarbe, die Beschichtungen oder Imprägnierlösungen Farbe und Deckvermögen verleihen, erreicht. Als Farbstoffe werden Fettfarbstoffe eingesetzt, die durch ihre spezielle molekulare Verbindung in Lösemitteln lösbar sind und die Eigenschaften haben, sich aus ihren Lösungen auf die anzufärbenden Materialien aufzuziehen. Auf diese Weise sind homogene Durchfärbungen des Holzquerschnittes nach Imprägnierung mit durch Farbstoff angefärbten Wachsen möglich.

Im Gegensatz zu den meist wasserlöslichen Farbstoffen sind die eingesetzten anorganischen und organischen Pigmente immer wasserunlöslich und liegen in Form von sehr kleinen Kristallen beziehungsweise Partikeln in Suspension vor. Je kleiner diese Kristalle beziehungsweise Partikel sind, um so höher ist die Farbstärke des Pigmentes. Die Farbstärke ist hierbei als Maß für die Fähigkeit eines Pigments zu verstehen, die Farbe eines anderen Stoffes zu verändern. Die Partikelgröße der verwendeten anorganischen und organischen Pigmente liegt zwischen 0,05 μm und 10 μm. Dabei werden die kleinen Pigmentpartikel für eine Durchfärbung des oberflächennahen Holzquerschnittes eingesetzt. Die größeren Pigmentpartikel hingegen dienen einer deckenden Anfärbung des Randbereichs beziehungsweise der Oberfläche des Holzes. Bei einer Verwendung einer Verteilung von Pigmenten mit einer Partikelgröße von 0,05 μm bis 10 μm führt dies zu einem Anstieg der Partikelgröße von Innen nach Außen, wobei kleine Partikel im Holz und größere Partikel auf der Oberfläche angeordnet sind.

Claims

Holzschutzverfahren bei dem Holz als Schutz gegen Feuchtigkeit und/oder Verrotten mit einem Imprägniermittel durchtränkt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Imprägniermittels die einzelnen Fasern und/oder Zellen des Holzes mit einer Schutzschicht zum Schutz gegen Feuchtigkeit überzogen werden, und daß dem Imprägniermittel Farbstoffe und/oder Pigmente zum Überziehen der einzelnen Fasern und/oder Zellen des Holzes mit einer Schutzschicht zum Schutz gegen Lichteinstrahlung beigemischt sind.
Holzschutzverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägniermittel Paraffine, Paraffinwachse, pflanzliche Wachse, Siliconwachse, Harze, Acrylverbindungen und/oder Blends sowie Kombinationen der genannten Stoffe enthält.
Holzschutzverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägniermittel ein oder mehrere Wachse mit einem Schmelzpunkt zwischen 38°C und 105°C aufweist.
Holzschutzverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägniermittel, insbesondere physikalisch, an und/oder in dem Holz gebunden wird.
Holzschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von organischen und/oder anorganischen Pigmenten mit besonders feiner Partikelgröße.
Holzschutzvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikelgröße der Pigmente kleiner 10 μm ist, insbesondere kleiner 1,0 μm.
Holzschutzvorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, gekennzeichnet durch eine Verteilung der Partikelgröße zwischen 0,05 μm und 10 μm.
Holzschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung fettlöslicher Farbstoffe.
Holzschutzvorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch die Verwendung von einem oder mehreren kurzkettigen Ölen als Träger der fettlöslichen Farbstoffe.
Holzschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Behandlungsdauer von 30 min bis 12 h.
Holzschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine einstufige oder mehrstufige Behandlung in einem Temperaturbereich unter 180°C, vorzugsweise von 60°C bis 160°C, insbesondere von 80°C bis 130°C.
Holzschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine einstufige oder mehrstufige Behandlung in einem Druckbereich von 20 mbar bis 50 bar.
Holzschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Aufwärmstufe, bei der eine Temperaturdifferenz der Holzinnentemperatur zur Imprägniermitteltemperatur von 30°C nicht überschritten wird.
Holzschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Behandlungsstufe, bei der die Holzinnentemperatur der Imprägniermitteltemperatur entspricht.
Holzschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Abkühlstufe, bei der das Holz so langsam abgekühlt wird, daß im Holzinnern freigesetzte Gase und/oder Holzgase gelöst und ausgewaschen werden.
Holzschutzvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Schmelzbeschichtung der Holzoberfläche mit Paraffinen, Paraffinwachsen, pflanzlichen Wachsen, Siliconwachsen, niedermolekularen und/oder hochmolekularen Wachsblends mit und/oder ohne Polyethylenanteil und/oder Additivanteil, Additiven und/oder Kombinationen der genannten Stoffe, insbesondere in Kombination mit Farbstoffen und/oder Pigmenten.
Verwendung von mit dem Holzschutzverfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche behandelten Holzes für Holzhäuser, Gartenhäuser, Carports, Pavillons, Dächer, Vordächer, Schuppen oder Pergolen.