DE1267409C2

DE1267409C2 - Verfahren zum Impraegnieren von Holz

Info

Publication number: DE1267409C2
Application number: DE19631267409
Authority: DE
Inventors: Rolf Erhard Moren
Original assignee: Mo och Domsjo AB
Current assignee: Mo och Domsjo AB
Priority date: 1962-10-15
Filing date: 1963-10-15
Publication date: 1973-12-20
Also published as: US3406038A; NL299220A; AT262587B; CH441713A; DK106988C; DE1267409B; GB1023465A; NL143161B; FI41204B

Description

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Holz sich beim Trocknen nicht wirft und daß das den mit gasförmigem Äthylenoxid imprägniert. Das

Tiocknen wesentlich weitergeführt werden kann als Äthylenoxid reagierte dabei mit dem im Holz vor-

sonst, ohne daß dabei ein Reißen befürchtet werden handenen Wasser und anderen reaktionsfähigen

muß. Holzbestandteilen unter Bildung von Äthylenglykol

Bei der Durchführung des Verfahrens hat es sich 5 und polymeren Substanzen.

als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn man das Die insgesamt zugeführte Menge an Äthylenoxid Holz mit Äthylenoxid bei einer Temperatur von 10 bis betrug 42,6 g, d. h. 11,2% des Trockengewichtes des 100° C und einem Druck von 2 bis 20 Atmosphären Holzes. Davon hatten 6 g mit dem aus dem Holz ausin Gegenwart von Trimethylamin als Katalysator tretenden Wasser zu Äthylenglykol reagiert, das sich eine halbe bis 20 Stunden behandelt und es an- io am Boden des Autoklavs ansammelte. Die in situ schließend einer Vakuumbehandlung unterwirft. pblymerisierte Äthylenoxidmenge betrug 9,6 Ge-

Die Menge an zugeführtem Alkylenoxid bemißt wichtsprozent, bezogen auf das Trockengewicht des

man vorzugsweise so, daß das im Holz gebildete Holzes.

Reaktionsprodukt mit den darin anwesenden orga- Nach dem Trocknen bei 80⁰C auf Gewichtskonnischen Stoffen und gegebenenfalls Wasser 0,5 bis 15 stanz ließ sich ein tangentiales Quellen von 0,5%, 50%, vorzugsweise 1 bis 25% des Trockengewichts verglichen, mit den anfänglichen Abmessungen der des behandelten Holzes ausmacht. Die entstehenden Holzstücke, feststellen. Weder in radialer noch in Polymerisate bzw. anderen Verbindungen bewirken longitudinaler Richtung war eine Veränderung eindann die beabsichtigte Dimensionsstabilität bei getreten.

schwankender Temperatur und Luftfeuchtigkeit, so ao Unbehandelte Holzstücke gleicher Größe und Art

daß die Gefahr eines Reißens völlig ausgeschaltet mit einer mittleren Feuchtigkeit von 10,4% zeigten

oder jedenfalls stark eingeschränkt wird. nach gleicher Trockenbehandlung und unter iden-

Ein besonderer Vorteil bei Anwendung des Ver- tischen Bedingungen die folgenden Veränderungen

fahrens nach der Erfindung besteht darin, daß sogar in ihren Dimensionen gegenüber dem Anfangszustand:

bereits gehobelte oder anderweitig bearbeitete Holz- 25 ,

stücke mit einem Feuchtigkeitsgehalt son 0 bis etwa Tangentiales Schrumpfen 3,5 /_o

12% imprägniert werden können, ohne daß bei der Radiales Schrumpfen 2,0%

Behandlung Wasser oder andere Imprägnierlösungs- Longitudinales Schrumpfen 0,1 %

mittel zugeführt werden müssen. Erfindungsgemäß

kann man sogar Fichtenholz imprägnieren, was bisher 3° Somit war der Volumenverlust beim Trocknen von

ohne eine vorangehende zeitraubende Dampfbehand- erfindungsgemäß behandeltem Holz, das 9,6 Ge-

lung nicht möglich war, da das Fichtenholz gegenüber wichtsprozent Äthylenoxid aufgenommen hatte, ganz

anderen Holzarten eine besoi.iere Zellstruktur auf- unbedeutend.

weist und die Fichtencellulose stark polymerisiert ist. Eine entsprechende Imprägnierung unter Druck

Die erfindungsgemäße Behandlung kann kombiniert 35 bei unverändertem Feuchtigkeitsgehalt im Holz,

werden mit einer Behandlung mit bekannten Fungi- bei welcher flüssige oder feste Polyglykole benutzt

ziden, Insektiziden oder Mitteln zur Verhütung der wurden, konnte nicht mit brauchbarem Ergebnis

Entflammung, z. B. Kreosotöl, Kupfernaphthenaten, durchgeführt werden, da herbei ein starkes Werfen

Pentachlorphenol, Phenol, Nitrophenolen, haloge- des Materials eintrat

nierten Naphthalenderivaten, Tanalith (25% NaF, 40 Die Imprägnierung gemäß obigem Beispiel läßt

25% Na₂HAs(SO₄V 37,5% Na₂CrO₄, 12,5% Dinitro- sich auf fertige, maschinell bearbeitete Holzteile an-

phenol), Bolidensalz K 33 (34 % As₂O₅, 26.6% Ca₂O₃, wenden, die daraufhin sofort zusammengesetzt und

14,8% CuO, 24,6% H₂O), Kupfersulfat, Zinkchlorid, gegebenenfalls den üblichen Oberflächenbehandlungen

Quecksilberchlorid und Borate, Phosphate oder unterworfen werden können.

Acetate des Natriums, Kaliums oder Ammoniums. 45

Die erwähnten Zusatzmittel können dem Holz vor, Beispiel 2
während oder nach der Behandlung zugeführt werden.

Ebenso kann das Holz vor, während oder nach dem Sieben gleichförmige Stücke Kiefernholz (Splintimprägnieren mit Färbemitteln behandelt werden, wie holz) von 20-20-150 mm und sieben gleiche Stücke sie zum Einfärben von Holz üblich sind, z. B. mit 50 Fichtenholz (Splintholz) wurden auf einen Feuchtig-Chrysoidin, Vesuvin und Malachitgrün. keitsgehalt unter 1% getrocknet. Die vierzehn HoIz-

Das Verfahren kann auch zur Behandlung von stücke wurden zwecks Entziehung der Luft zusammen

noch im Wachstum befindlichen Bäumen angewendet 30 Minuten im Autoklav unter 15 mm Hg bei 20°C

werden, wobei man dann Äthylenoxid durch die gehalten. Dann wurde das Holz im Autoklav mit

natürliche Diffusion oder mit Hilfe von Druck oder 55 gasförmigem Äthylenoxid 4 Stunden bei 3,5 Atmo-

auf andere Weise in das Holz eindiffundieren läßt. Sphären und 85°C in Anwesenheit von 0,9% Tri-

Die Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. äthylamin imprägniert. Die Gesamtmenge an zugeführtem Äthylenoxid teilte sich dabei wie folgt auf;

Beispiel 1

60 Fichtenholz:

Vierzehn gleiche Stücke Gtubenholz (Splintholz) 21,4 g entsprechend 12,1% des Holztrocken-

von 20· 20· 150 mm mit einem durchschnittlichen gewichts;
Feuchtigkeitsgehalt von 10,8 Gewichtsprozent wurden

zunächst in einem Autoklav 30 Minuten bei 21° C Kiefernholz:

unter einem Vakuum von 15 mm Hg gehalten, um die 65 _{31 9 entspr}echend 16,4% des Holztrocken-

Luft zu entfernen. Das Holz wurde dann im Autoklav gewichts;
bei einem Druck von 3,5 Atmosphären und einer

Temperatur von 100⁰C ohne Katalysator 10V₂StUn- Äthylenglykol am Boden des Autoklavs: 0,4 g.

Bei diesem geringen Feuchtigkeitsgehalt im Holz wurden nicht weniger als 99,3% des zugeführten Äthylenoxids in situ im Holz polymerisiert.

Gegenüber- den anfänglichen Abmessungen des Holzes vor der Behandlung wurden unmittelbar nach der Äthylenoxidbehandlung bzw. nach der Behandlung und 122stündigem Trocknen bei 8O⁰C folgende Werte für die Quellung gemessen;

Fichtenholz
Kiefernholz

Quellung nach dem Imprägnieren in °/o

tangential

2,1
2,5

radial

1,5
2,5

longitudinal

ο,ο

0,1

Fichtenholz
Kiefernholz

Quellung nach Imprägnierung
and Trocknen in %>
122 Stunden bei 80° C

20

tangential

1,0
2,0

radial

1,0

1,5

longitudinal

0,0

ο,ο

Das Beispiel zeigt, daß bei gleichzeitiger Druckimprägnierung von Fichten- und Kiefernholz nach dem erfindungsgemäßen Verfahren das Äthylenoxid derart verteilt wird, daß etwa 42 % in dem Fichtenholz und etwa 57% in dem Kiefernholz polymerisiert werden. In Anbetracht der Tatsache, daß das Imprägnieren von Fichtenholz bisher für unmöglich gehalten wurde, muß das hochgradige Eindringen von Äthylenoxid in Fichtenholz als ein sehr gutes Resultat angesehen werden.

Beispiel 3

Vier gleichförmige Stücke Kiefernholz (Splintholz) von 20 · 20 · 150 mm mit einer mittleren Feuchtigkeit von 10,8 Gewichtsprozent wurden zunächst zwecks Entfernung der Luft 30 Minuten bei 20⁰C unter 15 mm Hg behandelt. Daraufhin wurde das Holz im Autoklav 9 Stunden bei 2 Atmosphären Druck in Anwesenheit von 0,17 Gewichtsprozent Trimethylamin, bezogen auf die Gesamtmenge an zugeführtem Propylenoxid, bei 75° C imprägniert, wobei das Propylenoxid mit dem im Holz vorhandenen Wasser und den anderen reaktionsfähigen Holzbestandteilen zu Propylenglykol und Polymerisaten reagierte.

Insgesamt wurden 67 g Propylenoxid, d. h. 17,5 % des Holztrockengewichtes, zugeführt. Von dieser Menge reagierten 2 g mit dem aus dem Hoiz austretenden Wasser zu Propylengl^kol, das sich am Boden des Autoklavs sammelte. 17,1% des Holztrockengewichtes an Propylenoxid waren in situ polymerisiert worden. Nach dem Imprägnieren mit Propylenoxid wurden folgende Werte für die Quellung festgestellt:

Tangential Quellung 4,8 %

Radiale Quellung 2,9%

Longitudinal Quellung 0,1 %

Nach dem Trocknen bei 8O⁰C auf Gewichtskonstanz wurden gegenüber den anfänglichen Abmessungen folgende Werte für die Quellung gemessen:

Tangential Quellung 3,8 %

Radiale Queilung 2,0%

Longitudinale Quellung 0,0%

Claims

ι 2 getrocknet werden, was in der Regel einen Feuchtig- Patentansprüche: keitsgrad unterhalb 25 % bedeutet. Als »Feuchtigkeitsgrad« wird die in dem Holz vorhandene Wassermenge

1. Verfahren zur dimensionsstabilisierenden Be- in Prozent des Gewichtes des absolut trockenen handlung von Holz durch Imprägnieren des 5 Holzes be^eic!ιnet, Bei der darauffolgenden Im-Holzes mit polymerisierbaren Verbindungen und prägnierung des Holzes unter Druck mit Polyalkylenanschließende Polymerisation, dadurch ge- glykol quellen dann diejenigen Teile des Splintholzes, kennzeichnet, daß das auf einen Feuchtig- die schneller gewachsen waren, stärker und rascher keitsgehalt von 0 bis 12% getrocknete Holz mit als die langsamer gewachsenen und daher dichteren gasförmigem Äthylen-, Propylen- oder Butylen- io Teile, weshalb sich das Material oft wirft; dies kann oxid unter einem Druck von 1 bis 20 Atmosphären nur durch eine über lange Zeiträume ausgedehnte bei 60 bis 100⁰C während 0,5 bis 20 Stunden be- Behandlung verhindert werden, was ein wirtschafthandelt wird. licher Nachteil ist.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekenn- Es bestand daher Bedarf an einem Verfahren, bei zeichnet, daß das Alkylenoxid in einer solchen 15 dem der dimensionsstabiüsierende Effekt mit Hilfe Menge zugeführt wird, daß das im Holz gebildete einer kurzzeitigen Behandlung erreicht werden kann, Reaktionsprodukt 0,5 bis 50%, vorzugsweise d. h. bei dem der Widerstand des HokjS gegen das 1 bis 25% des Trockengewichtes des behandelten Eindringen wäßriger Flüssigkeiten ausgeschaltet ist. Holzes beträgt. Man hat dies schon, wie aus der deutschen Auslege-

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch 20 schrift 1 033 400 hervorgeht, laut der eine Feuerfestgekennzeichnet, daß das Holz vor der Reaktion imprägnierung angestrebt wird, durch Verwendung mit dem Alkylenoxid mit einem gesättigten alipha- von alkoholischen Lösungen von Alkylenoxiden und tischen Alkohol mit bis zu 10 C-Atomen oder dem Zinkchlorid versucht, jedoch läßt sich dieser Vorver-Monpäther eines solchen Alkohols oder mit einer öffentlichung kein Hinweis auf eine dimensionsgesättigten aliphatischen Carbonsäure mit bis zu 25 stabilisierende Wirkung der Imprägnierung entnehmen. 10 C-Atomen oder mit Ammoniak oder einem Demgegenüber ist das erfindungsgemäße Verfahren Amin mit bis zu 10 C-Atomen, vorzugsweise mit zur dimensionsstabilisierenden Behandlung von Holz Äthylenglykol, Diäthylenglykol, Glycerin, Äthylen- durch Imprägnieren des Holzes mit polymerisierbaren glykolmonoäthyläther oder Diäthylenglykolmono- Verbindungen und anschließende Polymerisation daäthyläther, oder mit Gemischen dieser Verbin- 30 durch gekennzeichnet, daß das auf einen Feuchtigdungen imprägniert wird. keitsgehalt von 0 bis 12% getrocknete Holz mit gas-

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch förmigem Äthylen-, Propylen- oder Butylenoxid gekennzeichnet, daß das Holz mit Äthylenoxid unter einem Druck von 1 bis 20 Atmosphären bei bei einer Temperatur von 10 bis 100⁰C und einem 60 bis 100⁰C während 0,5 bis 20 Stunden behandelt Druck von 2 bis 20 Atmosphären in Gegenwart 35 wird.

von Triethylamin als Katalysator 0,5 bis 20 Stun- Gegebenenfalls kann die Wirkung der Behandlung

den behandelt und anschließend einer Vakuum- mit dem Alkylenoxid dadurch verstärkt werden, daß

behandlung unterworfen wird. das Holz vor der Reaktion mit dem Alkylenoxid mit

einem gesättigten aliphatischen Alkohol mit bis zu

40 10 C-Atomen oder dem Monoäther eines solchen

Alkohols oder mit einei gesättigten aliphatischen Carbonsäure mit bis zu 10 C-Atomen oder mit

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Ammoniak oder einem Amin mit bis zu 10 C-Atomen,

dimensionsstabilisierenden Behandlung von Holz durch vorzugsweise mit Äthylenglykol, Diäthylenglykol,

Imprägnieren des Holzes mit polymerisierbaren Ver- 45 Glycerin, Äthylenglykolmonoäthyläther oder Di-

bindungen und anschließende Polymerisation, wobei äthylenglykolmonoäthyläther, oder mit Gemischen

man das Holz mit gasförmigem Äthylen-, Propylen- dieser Verbindungen imprägniert -vird.

oder Butylenoxid imprägniert und in situ eine Poly- Erfindungsgemäß wird das Alkylenoxid dem Holz

merisation des Alkylenoxide mit dem im Holz noch vorzugsweise in einer solchen Menge zugeführt, daß

vorhandenen Wasser oder anderen darin enthaltenen 50 das nach der Reaktion in dem Holz zurückbleibende

Stoffen bewirkt. Reaktionsprodukt 0,5 bis 50%, vorzugsweise 1 bis

In der schwedischen Patentschrift 157 302 ist ein 25% des Trockengewichtes des behandelten Holzes

Verfahren beschrieben, bei dem das Holz mit Lö- beträgt.

sungen, Dispersionen oder Emulsionen von insekti- Auf Grund der Tatsache, daß das gasförmige

ziden oder fungiziden Mitteln imprägniert wird, die 55 Alkylenoxid mit wesentlich größerer Geschwindigkeit

ein wasserlösliches Polyalkylenglykol oder dessen in das Holz hineindiffundiert als irgendwelche anderen

niedriges Alkylderivat enthalten. Neben der Kon- bekannten Imprägniermittel, verteilt es sich viel

servierungswirkung wird durch eine solche bekannte einheitlicher in dem Holz, und die Imprägnierzeiten

Behandlung das Holz auch in seinen räumlichen sind wesentlich kürzer als bei allen bisher bekannten

Dimensionen stabilisiert. Die Behandlung des Holzes 60 Verfahren.

mit flüssigen oder festen Polyalkylenglykolen wird Die erfindungsgemäße Behandlung kann durch-

jedoch dadurch erschwert, daß die Diffusionsge- geführt werden an bereits getrocknetem Holz, so daß

schwindigkeit innerhalb des Holzes, insbesondere bei dieses nach oder bei der Polymerisation nicht mehr

Normaldruck, niedrig ist, so daß eine lange Behänd- getrocknet werden muß. Die Behandlung kann jedoch

lungszeit von oft mehreren Wochen nötig ist. Wird 65 auch auf Holz mit einem Feuchtigkeitsgehalt von bis

die Behandlung unter Überdruck durchgeführt, so zu 12% angewendet werden, das nach der Behandlung

muß das Holz, um die Imprägnierflüssigkeit auf- noch getrocknet werden muß, wobei sich dann der

nehmen zu können, zuerst auf lufttrockenen Zustand bemerkenswerte Vorteil ergibt, daß das imprägnierte