DE1642187C

DE1642187C - Verfahren zur Herstellung von dimensionsbeständigem Holz

Info

Publication number: DE1642187C
Authority: DE
Inventors: Rolf Erhard Alfredshem Moren (Schweden)
Original assignee: Mo Och Domsjö AB, Örnsköldsvik (Schweden)
Publication date: 1972-11-09

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein •/erfahren zur Herstellung von dimensionsbeschleunigendem Holz.

Es ist bekannt. Holz mit Polyalkylene iykolen zwecks Dimensionsbeständigmachen zu behandeln. Soll das Holz getrocknet werden, so ergibt diese Behandlung auch eine erhöhte Ausbeute, da das Holz ohne Schrumpfen in gequellenem Zustand gehalten werden kann. Dies hat weiterhin den Vorteil, daß die Trocknung erfolgen kann ohne die Gefahr, daß qualitätsvermindernde Überprüfungen unternommen wer Jen müssen.

Es ist außerdem bekannt, Holz chemisch zwecks Vernetzung der chemisch reaktionsfähigen 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 unbehandeUem 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.

Die vorliegende Erfindung soll ein Verfahren schaffen, das die obigen Nachteile beseitigt. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung von dimensionsbeständigem Holz ist dadurch gekennzeichnet, daß das Holz mit einer Lösung, die Polyalkylenglykolc und Glyoxal enthält, imprägniert wird, überraschenderweise wurde festgestellt, daß es crfindungsgemäß möglich ist, Holz mit einer im Vergleich zur Behandlung mit Polyalkylenglykolenallein --wesentlich eerinecren Chemikalienmcnge zu stabilisieren, wobei CH

OH
[

OH
OH

CH

HC \	CH I	OH
	CH \
HO	\	OH
O ' \

. / O
V / CH I
I CH / \

HO

CH

HO

CH ! CH

CHOH
CHOH

polymerisiert, wobei η für eine ganze Zahl mit einem Wert von 1 bis 100 steht.

Diese Hydrate wirken in derselben Weise wie z. B. Polyäthylenglykol bei der Behandlung von Holz und haben eine Quellwirkung auf das Zellgewebe, da die Moleküle nicht zu groß sind, um nicht in das Holz diffundieren zu können.

Auf Grund dieser kombinierten Wirkung ist z. B. zum vollständigen Quellen von Buchenholz nur eine Menge von etwa 15% Glyoxal und Polyäthylenglykol, bezogen auf das trockene Holz, notwendig, während anderenfalls bei Verwendung von Polyäthylenglykol allein eine Menge von etwa 30% notwendig ist.

Beim Trocknen des mit der Kombination aus Glyoxal und Polyalkylenglykol behandelten Holzes reagi°rt das Polyalkylenglykol in gewissem Maß bei erhöhten Trocknungstemperaturen unter Bildung linearer Polyacetale mit dem Glyoxal; die Polyacetale haben z. B. die folgende Zusammensetzung, wenn das Polyalkylenglykol Polyäthylenglykol ist:

HO(C₂H₄-O—C₂H₄),-O—CH-O—(C₂H₄-O—C₂HJ_n-O—CH-Ο— HO(C₂H₄-Ο—C₂H₄J_n-Ο—CH-Ο—(C₂H₄-Ο—C₂HJ_n-Ο—CH-Ο—

überraschenderweise wurde auch festgestellt, daß diese Produkte eine dimensionsbeständigmachende Wirkung auf Holz und andere celluloseartige Materialien haben, obgleich sie in Wasser löslich bleiben.

Neben dem verminderten Polyalkylenglykolverbrauch Hegt 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 Feuchtigkeitsaufnahme wird verringert. Weiterhin ist das Holz weicher und glatter als Holz, das allein mit Glyoxal als Stabilisierungsmittel behandelt wurde.

Erfindungsgemkß 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 Zellgev/ebe hineindiffundiert oder in den Zellhöhlungen abgelagert werden können, sind z. B. unter anderem wasserlösliche Cellulosederivate, wie Hydroxyäthylcelli'ose, Äthylhydroxyäthylcellulose, Methylhydroxyäthylcellulose, Methylcellulose, Äthylhydroxypropylcellu'iose.. Carboxymethylcellulose sowie andere polymere Verbindungen, wie Polyvinylalkohol und teilweise hydrolysiertes Polyvinylacetat, und weiterhin Collagen und Casein. Besonders geeignet für eine derartige Zugabe sind wasserlösliche Cellulosederivate mit einer Viskosität unter 20 cP in 2%iger wäßriger Lösung bei 20⁰C.

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

Glyoxal wird erfindungsgemäß z. B. in Form von technisch reinen, wäßrigen Lösungen verwendet, die im Handel erhältlich sind und gewöhnlich einen Glyoxalgehalt von 30 bis 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 frischem oder gesägtem Holz, sondern sie kann auch auf anders Holzgegenstände, wie Furnierholz, Sperrholz, beschichtetes Holz, Holzmehlplalten. Holzfaserplatten und verleimte Holzstruktunjn angewendet werden.

Wo es zweckmäßig ist, zur Beschleunigung der Bildung der Vernetzungen einen Katalysator iu verwenden, können organische oder anorganische Sauren oder saure Salze, z. B. Essigsäure, Schwefelsäure, Natriumhydrogcnsulfat, verwendet werden. Die erfindungsgemäße Behandlung mit Glyoxal und PoIyalkylenglykol erfolgt zweckmäßig, indem man zur Vermeidung unnötiger Arbeit beide Komponenten gleichzeitig zugibt; selbstverständlich ist es jedoch gegebenenfalls möglich, die Behandlung mit Glyoxal

ίο 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, Fungizide, flammfestmachende und färbende Substanzen mitzuverwenden. Weiterhin können die erfindungsgemäßen Formulierungen auch zusammen mit einem Mittel zur verbesserten Zurückhaltung im Holz, ζ. B. ein Aminoformaldehydharz oder Harnstoff-Formaldehyd-Harz oder natürliche Harze, eingeführt werden. Die erfindungsgemäßen Präparate können auch Leimen für Holz, Sperrholz und andere Holzprodukte sowie Farben und Lacken für die Oberflächenbehandlung 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 unteratmosphärischem Druck oder als kombiniertes Vakuum/Druck-lmprägnierungsverfahren durchgeführt werden.

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

Das vorliegende 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 Gewichtsprozent Glyoxal und 15 Gewichtsprozent Polyäthyienglykol 1500 (A) enthielt. Andere Furniere mit denselben technischen Daten wurden in eine wäßrige Lösung aus 30 Gewichtsprozent Polyäthylenglykol 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. Entsprechende, unbehandelte Proben zeigten eine Breitenschrumpfung von 8,9%. Die Polyäthylcnglykolabsorption in der Imprägnierungezeit war direkt proportional zur Konzentration desselben in der Imprägnierungsflüssigkeit, wodurch die erforderliche Polyäthylenglykolmenge durch die Zugabe von Glyoxal wesentlich verringert und dennoch eine ausgezeichnete Stabilisierungswirkung erzielt werden konnte.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung vor. dimensionsbeständigem Holz, dadurch gekennzeichnet, daß das Holz mit einer Lösung, die PoIyalkylenglykole und Glyoxal enthält, imprägniert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Imprägnierung durch eine Vakuum/Druck-Imprägnierung durchgeführt wird.

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 überatmosphärischem 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, hydraüsiert und zur Bildung einer Mischung von Hydraten der Formeln