DE1642187A1

DE1642187A1 - Verfahren zum Dimensionsbestaendigmachen von Holz sowie das so erhaltene,dimensionsbestaendige Holz

Info

Publication number: DE1642187A1
Application number: DE19671642187
Authority: DE
Inventors: Moren Rolf Erhard
Original assignee: Mo och Domsjo AB
Current assignee: Mo och Domsjo AB
Priority date: 1966-08-26
Filing date: 1967-08-24
Publication date: 1971-06-09
Also published as: DK120257B; SE320480B; AT278340B; NL6711761A; FI45835C; NO121867B; FI45835B; US3547679A; GB1164689A

Description

Dr. W. SCHALK - Dipl.-Ing. P. WlRTH · Dipl.-Iög. G. DANNENBERG Dr. V. SCHMIED-KOWARZIK · Dr. P. WEINHOLD

6 FRANKFURTAM MAIN

CR. ESCHENHEIMER STR. 39

SK/SK

MO OCH DOMSJO AKTIEBOIAG

Oase 1119 Örnsköldsvik / SCHWEDE!

23οAugust 1967

Verfahren zum Dimensionsbeständigmachen von Holz sowie das so erhaltene, dimensionsbeständige Holz

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Holz, das mittels einer besonderen Kombination von Behandlungsmitteln dimensionsbeständig gemacht ist, sowie auf ein Verfahren zum Dimensionsbeständigmachen von Holz.

Es ist bekannt, Holz mit Polyalkylenglykolen zwecks Dimensionsbeständigmachen zu behandeln· Soll das Holz getrocknet werden, so ergibt diese Behandlung auch eine erhöhte Ausbeute, da das Holz ohne Schrumpfen in gequollenem Zustand gehalten werden kann» Dies hat weiterhin den Vorteil, daß die Trocknung erfolgen kann ohne die Gefahr, daß Qualitätsvermindernde Überprüfungen unternommen werden müssen.

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Es ist außerdem bekannt, Holz chemisch zwecks Vernetzung der ■ chemisch reaktinsfähigen Komponenten desselben zu behandeln. Durch dieses Verfahren können die hydrophilen Hydroxylgruppe der Cellulose- und Ligninmoleküle durch eine chemische Behandlung durch weniger hydrophile Gruppen ersetzt werden,, Das einfachste und billigste Verfahren zur Bildung von Vernetzungen in Holz besteht in seiner Wärmebehandlung bei erhöhter Temperatur, und durch diese Behandlung kann seine Neigung zum Quellen und Schrumpfen um etwa 50 <$> verringert werden«. Auch die Hygroskopizität von Holz kann im Vergleich zu unbef£handeltem Holz entsprechend vermindert werden· Die Wärmebehandlung hat jedoch keine weitgehende praktische Anwendung gefunden, da das Holz spröde wird und auch andere mechanische Eigenschaften desselben beeinträchtigt werden.» Ein anderes chemisches Verfahren zur Erzielung von Vernetzungen besteht in der Behandlung des Holzes mit Aldehyddämpfen, hauptsächlich Formaldehyd, in Anwesenheit einer als Katalysator wirkenden Mineralsäure. Durch eine solche Behandlung erhält das Holz eine gute Dimensionsbeständigkeit bei einer Gewichtserhöhung von etwa 5 $>· Die Behandlung mit Formaldehyd bewirkt jedoch eine Verminderung der mechanischen Eigenschaften des Holzes, und das Holz wird spröde; daher wurde auch dieses Verfahren bisher nicht weitgehend angewendet·

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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, das die obigen Nachteile beseitigt. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht in der Durchführung der Stabilisation durch Vernetzung mit GUjoxal und gleichzeitigem Quellen des Holzes mit Polyalkylenglykolen oder Derivaten derselben. Überfaschenderweise wurde festgestellt, daß es erfindungsgemäß möglich ist, Holz mit einer - im Vergleich zur Behandlung mit Polyalkylenglykolen allein - wesentlich geringeren Ghemikalienmenge zu stabilisieren, wobei gleichzeitig die unerwünschte Sprödigkeit als Resultat der Behandlung mit Aldehyd allein eliminiert wird.

Bei der erfindungsgemäßen Behandlung, die vorzugsweise mit Holz mit einem Feuchtigkeitsgehalt über dem Fasersättigungspunkt durchgeführt wird, wird Glyoxal zugeführt, indem man das Holz in eine Lösung aus Glyoxal und Polyalkohol in Wasser oder einem anderen Lösungsmittel eintaucht, oder indem man die Lösung auf das Holz aufsprüht oder aufstreicht· Es kann auch ein Imprägnieren im Vakuum und/oder bei liberatmosphärischem Druck angewendet werden. Bei der anschließenden Trocknung des Holzes wird der Teil des Glyoxals, der nicht zur Bildung von Vernetzungen zwischen Cellulose- oder Ligninmolekülen des Holzes verbraucht wurde, hydratisiert und zur Bildung einer Mischung von Hydraten der Formeln

1 0 ¹J f;. hl \ :- δ /

■CE OE ^-0_v ^-QI-I OH

CE "^-CH ^CH "^-0H ^ OH "ClIOK

! ^0H ^ GH CH OH MJH CHOH

j λε oh"" "^-O^ ^oh oh ^ or ^ o

OH ; „

polymerisiert, wobei η für eine ganze 2ahl mit einem Wert ve 1 bis 100 steht.

Diese Hydrate wirken in derselben v/eise, wie z.B. Polyät^ylv glykol bei der Behandlung von Holz und haben eine Quoll"·..i-iva auf das Zellgewebe, da die Moleküle nicht zu groß sir.ö» "^- n:

zu
in das Holz diffundieren/können.

Aufgrund dieser kombinierten V.'irkung ist z.B. zua vollstänä: Quellen von Buchenholz nur eine Menge von etwa 15 >- Glyoxcl und Polyäthylenglykol» bezogen auf das trockene HoIa, .ictv/e: dig, während andernfalls bei Verwendung von Polyätuylenglyk». allein eine Menge von etwa 30 fi notv/endig ist.

Beim trocknen des mit der Korabination aus Glyoxal und 1-Oly~ aikylenglykol behandelten Holzes reagiert das Polyailcvlenglykol in geviissem Maß bei erhöhten SrocknungsteLperaturen unter Bildung linearer Polyacetale mit dem Glyoxal; die Polyacetale haben z.B. die folgende Zusammensetzu;^, wenn d Polyalkylenglykol Polyäthylenglykol ist:

_2424n2424n

I » J

HO(G₂H₄-O-C₂H₄) J₁-O-OH-O-(C₂H₄-O-C₂H₄)_n-0-OH-O-

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BAD ORIGiMAL

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Überraschenderweise wurde auch, festgestellt, daß diese Produkte eine diaensionsbeständigmachende Wirkung auf Holz und andere eelluloseartige Materialien haben, obgleich sie in Wasser löslich bleiben.

Neben dem vermindertem Polyalkylenglykolverbrauch liegt ein weiterer Vorteil in der Tatsache, daß das Holz nach völligem Imprägnieren eine verbesserte Oberfläche erhält, die sich nicht fettig anfühlt. Auch die Neigung zur Feuchtigkeitsaufnähme wird verringert. Weiterhin ist das Holz weicher und glatter als Holz, das allein mit Glyoxal als Stabilisierungs- mittel behandelt wurde.

Erfindungsgemäß können der vorliegenden Holzimprägnierungsflüssigkeit auch andere, wasserlösliche Substanzen zugefügt werden, mit denen das Glyoxal zur Bildung von Vernetzungen reagiert und die somit weniger wasserlöslich gemacht werden, wodurch eine verbesserte Vernetzung bzw*. Verflechtung der Zellstruktur erhalten wird. Solche Substanzen, die entweder in das Zellgewebe hineindiffundiert oder in den Zellhöhlungen

abgelagert werden können, sind z.B. u.a. wasserlösliche Cellulosederivate, wie Hydroxyäthylcellulose, Äthylhydroxyäthylcellulose, Methylhydroxyäthylcellulose, Methylcellulose, Äthylhydroxypropylcellulose, Carboxymethylcellulose sowie andere polymere Verbindungen, wie Polyvinylalkohol und teilweise hydrolysiertes Polyvinylacetat, und weiterhin Collagen utsid Casein. Besonders geeignet für eine derartige Zugabe

sind wasserlösliche Cellulosederivate mit einer Viskosität unter 20 cp in 2-$iger wässriger Lösung bei 2O⁰C.

Erfindungsgemäß verwendbare Polyalkylenglykole und Derivate derselben umfassen z.B. Diäthylenglykol, Triäthylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol und höhere Polyäthylenglykole und Polypropylenglykole. Besonders geeignet sind PoIyäthylenglykole und Polypropylenglykole mit einem Molekulargewicht zwischen 200-6000.

Glyoxal wird erfindungsgemäß z.B. in Form von technisch
reinen, wässrigen Lösungen verwendet, die im Handel erhältlich sind und gewöhnlich e ine Glyoxalgehalt von 30-40 # haben.
Es können auch chemische Verbindungen verwendet werden, die Glyoxal freisetzen, wie z.B. Glyoxal-Natriumbisulfit, das
in Pulverform im Handel erhältlich ist und etwa 20 $ Glyoxal enthält. Weiterhin kann teilweise polymerisiertes Glyoxal, das ebenfalls in Pulverform im Handel erhältlich ist,
verwendet werden.

Die vorliegende Erfindung beschränkt sich nicht auf das Dimensionsbeständigmachen von frischen oder gesägtem
Holz, sondern sie kann auch auf andere Holzgegenstände, wie Furnierholz, Sperrholz, beschichtetes Holz, Holzmehlplatten, Holzfaserplatten und verleimte Holzstrukturen angewendet
werden.

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Wo es zweckmäßig ist, zur Beschleunigung der Bildung der Vernetzungen einen Katalysator zu verwendet, können organische oder anorganische Säuren oder saure'Salze, z.B. Essigsäure, Schwefelsäure, Natriumhydrogensulfat, verwendet werden. Die erfindungsgemäße Behandlung mit Glyoxal und Polyalkylenglykol erfolgt zweckmäßig, indem man zur Vermeidung unnötiger Arbeit beide Komponenten gleichzeitig zugibt; selbstverständlich ist es jedoch gegebenenfalls möglich, die Behandlung mit Glyoxal und die Behandlung mit Polyalkylenglykol in jeder beliebigen Reihenfolge in getrennten Stufen durchzuführen. *

Bei der erfindungsgemäßen Behandlung von Holz oder Holzprodukten ist es auch möglich, Insektizide, Fungizie, flammfestmachende und färbende Substanzen mitzuverwenden. Weiterhin können die erfindungsgemäßen Formulierungen auch zusammen mit einem Mittel zur verbesserten Zurückhaltung im Holz, z.Bo ein Aminoformaldehydharz oder Harnstoff-Formaldehydharz oder näSirliche Harze, eingeführt werden. Die erfindungsgemäßen Präparate können auch Leimen für Holz, Sperrholz und andere Holzprodukte sowie Farben und Lacken für die Oberflächen- ' behandlung von Holz oder Holzprodukten zugegeben werden.

Die erfindungsgemäße Behandlung kann als Oberflächenbehandlung oder Imprägnierung mit dem Polyalkylenglykol und Glyoxal durchgeführt werden. Die Imprägnierung kann bei normalem, überatmosphärischem oder stark untersimo*phärischem Druck oder als kombiniertes Vakuum/Druck-Imprägnierungsverfahren durchgeführt werden.

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Die Zuführung des Polyalkylenglykols ist auch möglich, indem man das Holz mit einem Alkylenoxyd behandelt und in geeigneter Weise eine Polymerisation desselben in situ durchführt, wodurch durch Reaktion mit dem in Holz anwesenden Wasser ein Polyalkylenglykol gebildet wird.

Das folgende Beispiel veranschaulicht die vorliegende Erfindung, ohne sie zu beschränken·

Beispiel

Buchenfurnier einer Dicke von 2,5 mm und einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 50 # wurde 4 Stunden in eine wässrige Lösung eingetaucht, die 6 Gew.-^ Glyoxal und 15 Gew.-^ Polyäthylenglykol 1500 (A) enthielte Andere Furniere mit denselben technischen Daten wurden in eine wässrige Lösung aus 30 Gew.-$ Polyäthylengkyol 1500 (B) eingetaucht. Nach Trocknen bei 100⁰C. auf einen Feuchtigkeitsgehalt von 5 $ betrug die Breitenschrumpfung in dem mit (A) behandelten Holz 0,9 #, während die des gemäß (B) behandelten Holzes .2,0 # betrug. Entpsrechende, unbehandelte Proben zeigten eine Breitenschrumpfung von 8,9 $· Die Polyäthylenglykolabsorption in der Imprägnierungszeit war direkt proportional zur Konzentration desselben in der Imprägnierungsflüssigkeit, wodurch die erforderliche Polyäthylenglykolmenge durch die Zugabe von Glyoxal wesentlich verringert und dennoch eine ausgezeichnete Stabilisierungewirkung erzielt \erden konnte.

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Claims

Patentansprüche

1.- Dimensionsbeständig gemachtes Holz, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Polyalkylenglykol enthält und mit Glyoxal vernetzt ist.

2.- Dimensionsstabilisiertes Holz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es 1-50 #, vorzugsweise 10-25 $> Polyalkylenglykol, bezogen auf das Gewicht des trockenen Holzes', enthält.

3.- Dimensionsstabilisiertes Holz nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß es mit 0,5-20 #, vorzugsweise 1-15 i° Glyoxal, bezogen auf das Gewicht des trockenen Holzes, f vernetzt ist.

4.- Verfahren zum Dimensionsbeständigmachen von Holz, dadurch gekennzeichnet, daß man Holz in jeder Reihenfolge mit einem Polyalkylenglykol und mit Glyoxal behandelt·

5·- Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlung mit Polyalkylenglykol und Glyoxal durch Imprägnieren oder Oberflächenbehandlung durchgeführt wird.

6.- Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß

das Holz durch eine Vakuum/Druck-Imprägnierung imprägniert wird,

7.-Mischung zur Behandlung von Holz, bestehend aus einer lösung aus Glyoxal und einem Polyalkylenglykol.

8·- Mischung.nach Anspruch 7_f dadurch gekennzeichnet, 4aß das Lösungsmittel Wasser oder eine organische Flüssigkeit, wie z.B. ein Alkohol, Ester, Keton, Äther, Dimethylsulfoxyd, Glykol oder Glykoläther ist.

Der /?at ent anwalt: 109824/1382