DE1266479C2

DE1266479C2 - Impraegniermittel fuer die holzkonservierung

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Publication number: DE1266479C2
Application number: DE19651266479
Authority: DE
Priority date: 1964-03-12
Filing date: 1965-03-10
Publication date: 1974-01-03
Also published as: FI41600B; US3278377A; GB1080916A; NL6503028A; CH468874A; DE1266479B; FR1426615A; BE660876A; SE301869B

Description

Jedes Holz unterliegt nach dem Fällen dem Verderben, und das Ausmaß und die \rt des Verderbens hängt von der Art der Verwendung des Holzes ab. Auch gibt es eine Anzahl natürlicher Faktoren, die das Verderben des Holzes herbeiführen, z. B. Holz zerstörende (den Zerfall herbeiführende) Pilze, das Holz fleckig machende Pilze, Schimmelpilze, holzbohrende Insekten, wie Termiten, Werftkäfer und Zimmermannsameisen, im Meer lebende Tiere, z. B. Schiffswürmer, Martesia, Limnoria, Sphaeroma und Chelura, und die verschiedensten Arten von Schädigungen, die normalerweise als Verwitterung bezeichnet werden.

Unter den wirksamsten und wirtschaftlichsten Substanzen zur allgemeinen Verwendung für den Holzschutz gegen alle Formen holzzerstörender Faktoren sind Kohlenteerkreosot und Gemische aus Kohlenteer und Kohlenteerkreosot zu erwähnen. Kohlenteerkreosot wird durch Destillation von Kohlenteer hergestellt. Letzterer besteht aus den kondensierbaren Flüssigkeiten, die durch Karbonisierung bituminöser Kohle bei erhöhter Temperatur, entstehen. Er enthält im wesentlichen flüssige und feste aromatische Kohlenwasserstoffe und bedeutende Mengen Teersäuren (z. B. Phenole, Kresole) und Teerbasen (z. B. P ridine, Chinoline, Acridine). Kreosot weist gew. ..nlich einen Siedebereich von zumindest 125° C auf, wobei der Siedebeginn im Bereich von 150 bis 200⁰C und das Ende des Siedens im Bereich von 300 bis 450⁰C liegt. Die höhersiedenden ,Anteile von Kreosot können beträchtliche Mengen Fluoren, Anthracen und Phenanthren enthalten.

Häufig werden Kreosot-Kohlenteer-Lösungen an Stelle von Kreosot allein verwendet, um die Gestehungskosten des Konservierungsmittels zu senken. Solche Lösungen können entweder Lösungen von Kohlenteer in Destillatöl (Kreosot) oder ein sogenanntes Kohlenteer-Destillatöl sein./Diese enthalten zumindest 50% Kohlenteer und sollten höchstens 3 Volumprozent Wasser und höchstens 2 bis 4 Gewichtsprozent unlöslicher, einen aromatischen Ring enthaltender Substanzen enthalten, wobei diese Menge in direkter Beziehung zur Menge des Kohlenteers in der Lösung steht.

Konservierungsmittel mit Kohlenteer und Kohlenteerkreosot (der nachstehend als »Kreosot« bezeichnet wird) werden auf das Holz nach verschiedenen Verfahren angewendet. So kann man ohne Druckanwendung verfahren, z. B. unter Pinseln, Sprühen, Tauchen, Tränken und Kalttauchen. Die am meisten verwendeten Verfahren zur Holzbehandlung mit Konservierungsmitteln sind die unter Überdruck erfolgenden. Bei diesen Überdruckverfahren wird das Holz in einem geschlossenen Kessel mit dem Konservierungsmittel, das sich gewöhnlich in flüssiger Form befindet, bei Drücken bis zu 18 kg/cm² und Temperaturen von etwa 82 bis etwa 105° C imprägniert. Die Anwendung dieser Überdruckverfahren ergibt ein maximales Eindringen des Konservierungsmittels in das Holz und ebenso ein maximales Festhalten des Behandlungsmittels. Es gibt viele Varianten des Überdrurkverfahrens. Zum Beispiel kann das Holz zunächst vor der Imprägnierung unter Überdruck einem Vakuum ausgesetzt werden, um die Luft aus dem Holz zu entfernen. Bei anderen Verfahren wird Luft absichtlich vor der Imprägnierung in das Holz eingepreßt, um die Entfernung überschüssigen Konservierungsmittels zu erleichtern und ein geringeres Ausbluten and Abtropfen des Konservierungsmittels nach Beendigung der Behandlung zu erzielen.

Bei der Behandlung von Holz mit Konservierungsmitteln ist eine hohe Retention des Konservierungsmittels in dem Holz wichtig, um so eine Reserve zur Verhütung der Erschöpfung des Konservierungsmittels durch Auslaugen und Verdampfen zu bilden. Unter »Retention« ist die Menge Behandlungslösung zu verstehen, die in dem Holz nach der Imprägnierung zurückgehalten wird. Die Retention wird gewöhnlich während der Behandlung gemessen, indem man den Verbrauch an Behandlungslösung bestimmt unter Berücksichtigung anderer, nicht durch die Retention entstehender Verluste. Die minimal erforderliche Retention hängt von vielen Faktoren ab, wie der Art des Holzes, der Art der beabsichtigten Verwendung des Holzes und der Art des verwendeten Konservierungsmittels. Die erforderliche minimale Retention beträgt z. B. etwa 80 bis 160 g/dm^s, entsprechend der Norm der Eisenbahnen für die Imprägnierung von Eisenbahnschwellen mit Zubereitungen, die Kohlenteerkreosot enthalten.

Ebenso wichtig ist das Ausmaß des Eindringens des Konservierungsmittels in das Holz. Zur Erzielung eines nahezu vollständigen Schutzes des Holzes wäre offenbar ein vollständiges (100%iges) Eindringen des Konservierungsmittels erforderlich. Bei den meisten

Konservierungsmitteln, einschließlich von Kohlenteer- gemessen. Solche ölhaltigen Wachse und Wachs-Öl-

kreosot, erfolgt jedoch das Eindringen weniger voll- Gemische erwiesen sich für die erfindungsgemäßen

ständig, weshalb Minimalwerte in Abhängigkeit von Imprägniermittel als besonders geeignet Vorzugs-

dem Konservierungsmittel und den Eigenschaften des weise enthält das Wachs keine wesentlichen Mengen

Holzes festgelegt werden. 5 an mikrokristallinem oder amorphem Wachs, das

Die Eindringtiefe wird gewöhnlich gemessen, in- normalerweise in allen, außer besondere raffinierten dem man in das Holz in ausreichender Entfernung Wachsrückständen, anwesend is>t. Auch enthält die vom Ende des behandelten Holzstückes, um die Konservierungszubereitung vorzugsweise mindestens Wirkung des Eindringens am Ende des Holzstückes 10 Volumprozent Wachs und insbesondere bevorauszuschalten, Bohrungen oder Bohrlöcher, wie man i° zugt mindestens 15 Volumprozent Wachs.
sie zur Bestimmung der Jahresringe anwendet, an- Als ölkomponente des erfindungsgemäßen Imbringt. Sofort nach dem Bohren prüft man an diesen prägniermittels wird vorzugsweise ein hochsiedendes Bohrlöchern das Eindringen. Im Fall dunkelgefärbter paraffinisches Petroleumöl, vorzugsweise mit zuKonservierungsmittel wird das Ausmaß des Ein- mindest 80% Paraffinkohlenwasserstoffen und unter dringens durch visuelle Beobachtung der Tiefe der 15 20% aromatischen Kohlenwasserstoffen, verwendet. Farbänderung des Holzes bestimmt. Werden öle Hochsiedende öle mit zumindest 90% Paraffinverw3ndet, die keine merkliche Farbänderung des kohlenwasserstoffen werden bevorzugt, insbesondere Holzes hervorrufen, so verwendet man Reagenzien öle mit stark verzweigtkettigen Paraffinen. Unter zur Herbeiführung von Farbreaktionen mit dem öl, dem Ausdruck »hochsiedendes öl« ist ein im wesentum so die visuelle Beobachtung des Eindringens des 20 liehen aus Kohlenwasserstoffen bestehendes öl zu Konservierungsmittels zu erleichtern. verstehen, das zu höchstens etwa 5% bei Atmo-

Aus »Proceedings of the 20^th Annual Meeting of sphärendruck unter 315° C siedet. Diese Definition

the American Wood Preservers' Association«, 1924, sell auch öle mit einem Siede- und Viskositäts-

S. 138, ist bekannt, daß ein Gemisch aus 72,7% bereich von destillierten Schmierölen umfassen, die

Kreosot und Kohlenteer im Verhältnis 80:20 mit 15 bei 315° C im wesentlichen nur bei Unterdruck ver-

27,3 % Erdöl (Kalifornisches Rohöl) ein gutes Ein- dampft werden können. Die verwendbaren, oben be-

dringvermögen in Harthölzer hat, das jedoch nicht schriebenen öle können von paraffinischem, Naphten-

besser ist als das Eindringvermögen von Kreosot- oder Hybrid-Rohöl abgeleitet sein. Sie enthalten da-

Kohlenteer-Lösungen ohne Erdölzusatz. her häufig 15 bis 30% Naphten- (cycloparaffinische)

Überraschenderweise wurde gefunden, daß ein Zu- 30 Bestandteile. Innerhalb des obenerwähnten Bereiches satz von bestimmten Aufarbeitungsprodukten des bezüglich der Paraffine und aromatischen Kohlen-Erdöls zu Kreosot-Kohlenteer-Gemischen das Ein- Wasserstoffe ist jedoch die Menge der Naphtene dringvermögen solcher Imprägniermittel in Hölzer nicht besondere wichtig. Die verhältnismäßig nichterheblich verbessert, obwohl diese Aufarbeitungs- polaren Eigenschaften der Petroleum-Schmieröle produkte weniger Anteile an leichten Kohlenwasser- 35 ^sind jedoch äußeret erwünscht,
stoffen als Erdöl besitzen. ^{Das 01} ^ma ^{das Wachs} haben vorzugsweise ver-

Das erfindungsgemäße Imprägniermittel für die hähnismäßig niedere durchschnittliche Molekular-

Holzkonservierung aus Kohlenteerkreosot und Koh- gewichte, d. h. von etwa 280 bis höchstens etwa 420,

lenteer im Volumenverhältnis von mindestens 1,0 so- vorzugsweise bis höchstens etwa 340.

wie Erdölprodukten ist dadurch gekennzeichnet, daß 40 Das Wachs und auch das öl können vollständig

es aus 15 bis 90 Volumprozent Kohlenteerkreosot, oder teilweise raffiniert sein. Sie können ferner aus

0 bis 45 Volumprozent Kohlenteer, 7 bis 66,5 Vo- den gleichen oder verschiedenen Rohölfraktionen

lumprozent Paraffinwachs und 0,5 bis 21,0 Volum- stammen. Man kann Wachs und öl in den richtigen

Prozent eines hochsiedenden Paraffinöls mit einem Mengenverhältnissen aus derselben Fraktion ge-

Volumenverhältnis von Wachs zu Öl von etwa 2,3 :1 45 winnen. So wird z. B. das weiche Wachsprodukt, das

bis etwa 19 · 1 besteht. Innerhalb dieser Grenzen be- durch Lösungsmittelentölung eines Rohwachses, das

trägt das Volumenverhältnis von Kreosot zu Kohlen- durch Entwachsen eines destillierten Schmieröls mit

teer vorzugsweise zumindest 1,5 :1 und Volumenver- hohem Viskositätsindex mit Hilfe eines Lösungs,-

hältnis von Wachs zu Öl etwa 4:1 bis etwa 9 :1. mittels erhalten wurde, besonders bevorzugt. Dies ist

zen beträgt das Volumenverhältnis von Kreosot zu 50 ohne weitere Einstellung der Zubereitung besondere

Kohlenteer vorzugsweise zumindest 1,5:1 und das |^eei^^et ^Fs™l ^smd f ™^{sse r}°^{he Wachse oder}

Volumenverhältni! von Wachs zu öl etwa 4:1 bis Paraffingatsch, die durch Entwachsen von Schmier-

etwa 9 · 1 öldestillaten erhalten wurden, ebenfalls häufig ge-

AIs Wachsbestandteil der Konservierungsmittel- eignet. Seltener können gewisse mchtentwachste rohe

zubereitung verwendet man vorzugsweise ein paral- 55 Schmieröldestillate mit sehr hohem Wachsgehalt

finisches Petroleumdestillatwachs mit niederem ebenfalls verwendet werden. Man kann jedoch auch

Schmelzpunkt, wie es z. B. bei dem Entwachsen von hochraffimerte Wachse und öle verwenden. Die ub-

rohem Petroleum-Schmieröl erhalten wird. Unter liehen Verfahren zur Raffinierung solcher Wachüe

niederem Schmelzpunkt ist ein Schmelzpunkt des ™^d öle, z.B. die Hydrierung, Saurebehandlung,

Wachses (nach ASTM D 87) von unter 58⁰C und 6° Perkolation usw., beeinträchtigen ihre Wirksamkeit

vorzugsweise von unter 49° C zu verstehen. Jedoch >° *» erfindungsgemaßen Zubereitungen nicht. Verbeträgt der Schmelzpunkt nicht vnter 35° C. In man- wendbare Rohparaffine sind Rohparaffinruckstande,

eher. Fällen, wenn die Men_ße öl in dem Wachs hoch Pf Erfindung wird an Hand nachstehender Beiist, kann es vorkommen, daß das verwendete Wachs ^sP^iele naher erläutert,

oder Wachs-Öl-Gemisch keinen deutlichen Schmelz- 65 . .

punkt aufweist, und in diesem Fall wird der Punkt Beispiel 1

der Phasenänderung nach dem Verfahren zur Be- Vier Chargen hölzerner Eisenbahnschwellen mit stimmig des Stockpunktes (nach ASTM D 938) je über 500 Schwellen wurden in einer Vorrichtung

zur Druckbehandlung mit einem Holzkonservierungsmittel behandelt. Zwei dieser Chargen wurden mit einer üblichen Zubereitung zur Holzkonservierung, bestehend aus 60% Kreosot und 40% Kohlenteer, behandelt. Die restlichen zwei Chargen wurden unter den gleichen Arbeitsbedingungen mit einem Wachs und öl enthaltenden erfindungsgemäßen Imprägniermittel für die Holzkonservierung behandelt. Das Wachs und öl enthaltende Konservierungsmittel bestand aus 85 Volumprozent eines Kreosot-Kohlenteer-Gemisches im Verhältnis 60:40 und 15 Volumprozent eines als Nebenprodukt erhaltenen weichen Wachses, gewonnen durch Lösungsmittelentwachsen eines rohen Schmieröldestillates mit einem Viskositätsindex in bezug auf das Viskositäts-Temperatur-Verhalten hochwertiger öle gleich 100 (100H. V.l.). Das weiche Wachs enthielt etwa 29 Volumprozent öl. Die Gesamtzusammensetzung des Wachs und öl enthaltenden Konservierungsmittels war deshalb
nachstehend:

Kreosot 51,0 Volumprozent

Kohlenteer 34,0 Volumprozent

Wachs 1°>⁷ Volumprozent

(Jj 4,3 Volumprozent

Verhältnis Kreosot zu Kobien_teer 1,5:1 Volumteile

Verhältnis Wachs zu öl 2,5: 1 Volumteile

Alle vier Chargen der Schwellen wurden bis zur Sättigung behandelt, d. h. bis kein Konservierungsmittel mehr von dem Holz aufgenommen wurde. Die Behandlungstemperatur betrug 85 bis 94⁰C. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle aufgeführt.

Tabelle I

Behandlung von Eisenbahnschwellen mit bekannten und mit erfindungsgemäßen wachs- und ölhaltigen Konservierungsmitteln

Zusammensetzung des Konservierungsmittels

Kreosot

Kohlenteer

Wachs

Öl

60 40

60
40

Eigenschaften des Konservierungsmittels
Spezifisches Gewicht bei 16° C

Viskosität, SSU bei

66° C

88° C

100⁰C

Stockpunkt, ⁰C

Anzahl der Schwellen ¹J

Art, ·/·

Roteiche

Weißeiche

Zurückgehalten, g/dm^s

Eindringen, V·¹)

Weißeiche

Roteiche

1,106

42,2
36,0
34,3

-15
556

86
14

122,2

42,2
36,0
34,3
-15

551

83

17

135,2

51
34
11,4
3,6

1,068

46,6
40,0

34,2

28
569

80
20

126,7

10 10 20

30 bis 50 30 bis 50 100

') Alle Schwellen wiesen die Dimensionen 17,5 X 22,5 X 250 cm auf.

») Das Eindringen wurde mit Hilfe von 12,5 cm langen Bohrlöchern durch die 22,5-cm-Dimensionen bestimmt

51
34
11,4
3,6

1,068

46,6
40,0

34,2

28
567

83

17

144,6

20
100

Aus den Ergebnissen der obigen Versuche gehl hervor, daß mit der Wachs-Öi-Kreosot-Zubereitung eine vollständige Durchdringung erzielt wurde, während mit der üblichen, Kreosot und Kohlenteer enthaltenden Konservierungsmittelzubereitung nur ein 30- bis 50%iges Eindringen erreicht wurde. Insbesondere ist bemerkenswert, daß bei Schwellen aus Weißeiche, die ein hartes, sehr schwer zu durchdringendes Holz hat, eine vollständige Durchdringung erzielt wurde. Mit der Wachs-Öl-Kreosot-Zubereitung wurde ein größeres Eindringen erzielt, obwohl die Viskositäten der beiden Zubereitungen fast identisch waren. Aus den obigen Ergebnissen geht auch hervor, daß die erfindungsgemäßen Imprägniermittel einen bedeutenden wirtschaftlichen Vorteil mit sich bringen, da ein zumindest doppelt so tiefes Eindringen in das Holz (und ein dementsprechend besserer Schutz des Holzes) mit einer nur um 3,5 bis 7% größeren Menge Behandlungslösung erzielt wurde.

Beispiel 2

Zwei Chargen Eisenbahnschwellen mit gleichen Mengen Schwellen, die aus Englcman-Fichtenholz hergestellt waren, wurden getrennt unter gleichen Arbeitsbedingungen behandelt. Eine Charge wurde mit einer Standardlösung von Pentachlorphenol in Petroleumöl und die andere mit der Kreosot-Wachs-Öl-Zubereitung aus Beispiel 1 behandelt. Bei der Untersuchung der behandelten Schwellen wurde fest-

gestellt, daß die öllösung von Pentachlorphenol durchschnittlich nur 0,15 cm eingedrungen war, während die Kreosot-Wachs-Öl-Zubereitung durchschnittlich über 1,25 cm eingedrungen war. Die in diesem Versuch verwendeten Schwellen aus Engleman-Fichtenholz waren aus besonders engjährigem Holz und von dichter Zellstruktur, wodurch das Konservierungsmittel nur schwer eindringen kann. Gewöhnlich ist ein solches Holz wegen der prak-Es muß festgehalten werden, daß die Bezeichnung von Kohlenwasserstoffen als CM oder Wachs teilweise von dem Verfahren ihrer Herstellung abhängt. So hängt es bei dem Entwachsen von ölen oder dem Entölen von Wachsen von den Verfaiirensbedingungen der Trennung ab, ob eine besondere Fraktion in der Wachsfraktion oder in der Ölfraktion enthalten ist. Um für diesen Zweck einen Beziehungspunkt zu haben, wird nachstehendes standardisiertes

tischen Unmöglichkeit, es mit bekannten Konser- m Entölungsverfahren angewendet, um die hier er-

vierungsmitteln und nach bekannten'Verfahren ausreichend zu behandeln, für Schwellen nicht verwendbar. Das achtmal tiefere Eindringen des erfindungsgemäßen Imprägniermittels war jedoch zur Erzielung wähnten öle und Wachse zu charakterisieren:

Das Kohlenwasserstoffmaterial wird in einem Gemisch aus Methyläthylketon und Toluol im Volumenverhältnis 60 :40 gelöst und auf —18° C abgekühlt.

einer geeigneten konservierenden Wirkung ausrei- <.sDas gekühlte Material wird anschließend filtriert.

chend, obwohl auch hier das Eindringen nur 1,25 cm ~ "

betrug. Infolge der besseren Eindringefähigkeit der

erfindungsgemäßen Wachs-Kreosot-Öl-Zubereitung

können daher manche bisher unverwendbaren Hölzer verwendet werden.

In den vorstehenden Beispielen waren die Eigenschaften des Öls, des Wachses und des Öl-Wachs-Gemisches wie folgt:

Tabelle II

Eigenschaften des Öls, des Wachses
und des Öl-Wachs-Gemisches

	Wachs	Öl	öl-
	35,3	37,8	Wachs- Gemisch
Viskosität, SSU bei 100° C..			36,1
Durchschnittliches	322	322
Molekulargewicht			322
Schmelzpunkt	45	—
(D 87 nach ASTM), ° C			—
Stockpunkt	—	—
(D 939 nach ASTM), ⁰C		41

Der so erhaltene Filterkuchen wird in warmem, frischem Lösungsmittel gelöst und durch Abkühlen auf -18⁰C umkristallisiert und filtriert. Der umkristallisierte Filterkuchen wird mit weiterem Lösungsmittel gewaschen und aufgeschlämmt, jedoch nicht wieder gelöst, indem man den gewaschener Filterkuchen mit kaltem Lösungsmittel von —18° C vermengt und zur Entfernung des Lösungsmittel· filtriert. Schließlich wird weiteres kaltes Lösungsmittel zum Waschen des aufgeschlämmten und fil trierten Wachses verwendet und das Wachs ge waschen. Die ölfraktionen werden anschließend wie der vereinigt, entweder vor oder aber nach der Ent fernung des Lösungsmittels, wenn die Eigenschaft« Gemisch 30 und das Gewicht des Öls bestimmt werden sollen Die Volumenverhältnisse, von Lösungsmittel zu Ein satz sind wie folgt:

Umkristallisieren 5:1

Waschen nach dem Umkristallisieren 1 :1

Aufschlämmen 2:1

Waschen nach dem Aufschlämmen 1:1

309 681/4:

Claims

Patentansprüche:

1. Imprägniermittel für die Holzkonservierung aus Kphlenteerkreosot u_id Kohlenteer im Volumenverhältnis von mindestens 1,0 sowie Erdölprodukten, dadurch gekennzeichnet, daß es aus 15 bis 90 Volumprozent Kohlenteerkreosot, 0 bis 45 Volumprozent Kohlenteer, 7 bis 66,5 Volumprozent Paraffinwachs und 0,5 bis 21,0 Volumprozent eines hochsiedenden Paraffinöls mit einem Volumenverhältnis von Wachs zu öl von etwa 2,3 :1 bis etwa 19 :1 besteht.

2. Imprägniermittel nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Volumenverhältnis von Kreosot zu Kohlenteer von zumindest 1,5 :1.

3. Imprägniermittel nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Volumenverhältnis von Wachs zu öl von etwa 4:1 bis etwa 9:1.

4. Imprägniermittel nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Paraffinwachs ein niedrig schmelzendes Paraffinwachs mit einem Schmelzpunkt von etwa 35 bis 58° C ist.

5. Imprägniermittel nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch ein durchschnittliches Mole- as kulargewicht des Wachses und bzw. oder des hochsiedenden Paraffinöls von etwa 280 bis etwa 340.

6. Imprägniermittel nach Anspruch 1 bis 5, gekennzeichnet durch einen Gehalt des hochsiedenden Paraffinöls an zumindest 80 Volumprozent Paraffinkohlenwassersloffen bzw. an zumindest 90 Volumprozent Paraffuikohlenwasserstoffen.

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