DE1642193A1

DE1642193A1 - Method of treating wood

Info

Publication number: DE1642193A1
Application number: DE19661642193
Authority: DE
Inventors: Ingemar Olsson; Pihl Lennart Ove
Original assignee: PIHL LENNART OVE
Current assignee: PIHL LENNART OVE
Priority date: 1965-12-06
Filing date: 1966-12-05
Publication date: 1971-07-08
Also published as: NO117047B; FR1503220A; SE306611B; DK115500B; GB1101777A; NL6617120A; AT268638B

Description

Verfahren zum Behandeln von HolzMethod of treating wood

Die Erfindung betrifft ein "Verfahren zum Behandeln von Holz und Holzfasermaterial zur Erzielung einer: grösseren Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit, Fäulnis und cellulosezersetzenden Chemikalien.The invention relates to a "method for treating Wood and wood fiber material to achieve: greater durability against moisture, rot and cellulose-decomposing Chemicals.

Es ist bekannt, zu diesem Zweck Holz mit Diisocyanaten zu imprägnieren, die vermutlich mit den OH-Gruppen der Cellulose reagieren. Diisocyanate sind jedoch teuer und schwierig zu beschaffen und die Behandlung ist mühsam, falls man auf diese Weise befriedigende Ergebnisse erhalten will. Damit nämlich eine Reaktion eintritt, muss zuerst alle Feuchtigkeit vollständig aus dem Holz entfernt werden und das Imprägnieren erfolgt dannIt is known to impregnate wood with diisocyanates for this purpose, presumably with the OH groups of the cellulose react. However, diisocyanates are expensive and difficult to obtain, and treatment is troublesome if one is to rely on them Way to get satisfactory results. In order for a reaction to occur, all moisture must first be completely are removed from the wood and the impregnation then takes place

* mit einem, in einem organischen lösungsmittel aufgelösten Diisoeyanat. Obwohl die Reaktionsgeschwindigkeit in üblicher Weise duroh die Temperatur beeinflusst wird, lässt sich erstere schwie-* with a diisoeyanate dissolved in an organic solvent. Although the rate of reaction in the usual way by influencing the temperature, the former is difficult to

. rig kontrollieren, da sich die Isocyanatgruppen sofort umsetzen, wenn üie mit den Cellulosemolekülen in Berührung kommen. Aus diesem Grund wirkt sich die Behandlung ungleichmässig und überwie/.;ond in den Oberflächenschichten des Holzes aus.. check rigorously, as the isocyanate groups react immediately, when they come into contact with the cellulose molecules. the end For this reason, the treatment affects unevenly and predominantly / .; ond in the surface layers of the wood.

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Ss wurde nun gefunden, dass die Eigenschaften von Holz auf wesentlich einfachere, billigere und leicht kontrollierbare Weise verbessert werden können, wenn man das Holz, vor oder gleichzeitig mit einer Alkalibehandlung, mit Epichlorhydrin oder Dichlorhydrin imprägniert.Ss has now been found that the properties of wood in a much simpler, cheaper and easily controllable way can be improved if you have the wood, before or simultaneously with an alkali treatment, with epichlorohydrin or dichlorohydrin impregnated.

Das zu behandelnde Holzmaterial kann trocken oder feucht und in manchen Fällen sogar nass sein. · Das Epichlorhydrin kann in flüssiger und/oder gasförmiger Form angewandt werden; das wasserlösliche Dichlorhydrin kann vorteilhaft erweise in wässrige! Lösung verwendet werden. In einigen Fällen liessen sich mit einer 10 bis 15#iger wässrigen Diohlorhydrinlösung sehr gute Ergebnisβθ erzielen. Vorzugsweise wird die Behandlung in einem geschlossenen G-efäss bei Kormal- oder Überdruck und bei 0 bis 150° 0 ausgeführt. Daß Eindringen der Flüssigkeit oder des Gases lässt sich begünstigen, wenn man die in dem Holz eingeschlossene Luft vorher bei unteratmosphärischem Druck entfernt. Die Behandlungsweise kann, Je nach der Temperatur und der Konzentration der Chemikalien, zwischen einigen Minuten und mehreren Stunden schwanken.The wood material to be treated can be dry or damp and in some cases even wet. · The epichlorohydrin can be used in liquid and / or gaseous form; the water-soluble dichlorohydrin can advantageously be converted into aqueous! Solution can be used. In some cases, a 10 to 15 # aqueous solution of diochlorohydrin worked very well Achieve result βθ. Preferably the treatment is in one closed G-vessel at normal or overpressure and at 0 to 150 ° 0. That penetration of the liquid or the gas can be favored if the air trapped in the wood is removed beforehand at sub-atmospheric pressure. The way of treatment can, depending on the temperature and the concentration of the chemicals, between a few minutes and several Hours fluctuate.

Das für die Umsetzung erforderliche Alkali kann vor oder gle ichzeitig mit der Imprägnierung durch Epichlorhydrin oder Dichlorhydrin zugegeben werden, obwohl geringe Mengen dieser Verbindungen dann direkt mit dem Alkali reagieren. Beispielsweise kann man das Holz gleichzeitig mit Ammoniak und gasförmigem Epichlorhydrin behandeln. Vorzugsweise gibt man das Alkali ,jedoch in einer getrennten und nachfolgenden Verfahr ens stufe zu, welche unmittelbar auf die Entfernung des Überschüssigen Epiohlorhydrins oder Dichlorhydrins oder zu einem späteren Zeitpunkt erfolgen kann. Auf diese Weise lassen sich ChemikalienThe required for the reaction may, before or alkali gle ichzeitig with the impregnation with epichlorohydrin or dichlorohydrin be added, although minor amounts of these compounds then react directly with the alkali. For example, the wood can be treated with ammonia and gaseous epichlorohydrin at the same time. The alkali is preferably added, but in a separate and subsequent process stage, which can take place immediately after the removal of the excess epiohlorohydrin or dichlorohydrin or at a later point in time. This way you can add chemicals

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einsparen and ausserdem kann man die Reaktion besser kontrollieren and an den speziellen Zweck anpassen»save and you can also control the reaction better and adapt to the special purpose »

Bs ist bekannt, dass Epichlorhydrin and Dichlorhydrin in Gegenwart von Alkali Vernetzungen dorch Methylenbrüokenbildung zwischen den Cellaiosemolekülen bei reiner Cellulose (z.B. Baumv;ollf asern) bewirken, aber es war überraschend, dass sich diese Reaktion auch, bei Holz, trotz des Vorhandenseins grosser Mengen blockierender Ligninstoffe, erfolgreich, durchführen lässt. Besonders hervorzuheben ist hierbei die äusserst gate Dimensions,-stabilität des behandelten Holzes, die sich in manchen Fällen durch ein abschliessendes Erhitzen aof 1QO bis 180° C weiter verbessern lässt. Bs ist ferner bemerkenswert, dass das behandelte Holz nicht merklich durdh alkalische Lösungen angegriffen Wird, durch die normalerweise eine Auflösung des Lignins erfolgt. Möglicherweise beruht dies auf einer Kondensation des Lignins während des Behandeins mit den Chemikalien.It is known that epichlorohydrin and dichlorohydrin in Presence of alkali cross-links due to methylene bond formation between the cellulose molecules in the case of pure cellulose (e.g. Baumv; ollf asern), but it was surprising that this Reaction can also be carried out successfully with wood, despite the presence of large amounts of blocking lignin substances. Particularly The extremely gate dimensions and stability should be emphasized here of the treated wood, which in some cases can be further heated up from 1QO to 180 ° C can improve. It is also noteworthy that the treated Wood not noticeably attacked by alkaline solutions Is that normally causes the lignin to dissolve. This may be due to condensation of the Lignins while being treated with the chemicals.

Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung lassen sich die Eigenschaften des Holzes noch weiter verbessern, wenn man als. Alkali ein aliphatisches oder cyclisches Amin verwendet, das vor oder nach dem Imprägnieren mit Chlorhydrin zugegeben wird. Priiaäre Amine weisen eine grössere Wirkung als sekundäre oder tertiäre Amine auf; die beste Wirkung zeigen polyfunktioneile Amine, wie z.B. Diäthylentriamin. Vermutlich beruht diese weitere Verbesserung der Eigenschaften auf der Bildung von Eposyharzen. Gegebenenfalls kann ein weiteres Behandeln mit einem starken Alkali, wie NaOH, als letzte Verfahrensstufe folgen.According to one embodiment of the invention, the The properties of the wood can be further improved if you use it as a. Alkali uses an aliphatic or cyclic amine that is added before or after impregnation with chlorohydrin. Primary amines are more potent than secondary or tertiary amines; polyfunctional parts show the best effect Amines such as diethylenetriamine. Presumably this further improvement in properties is due to the formation of epic resins. If necessary, a further treatment with a strong alkali, such as NaOH, can follow as the last process step.

jjas erfindungsgemäss behandelte Holz eignet sich sehr gut zur Herstellung von Möbeln, Sperrholz, Parkett, Booten und dergl. u, zur Verwendung im Zimmereihandwerki in feiner verteilterThe wood treated according to the invention is very suitable for the production of furniture, plywood, parquet, boats and the like. u, for use in carpentry in finer distributed

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Form kann es "beispielsweise zur Herstellung von aus Holzteilchen oder Holzfasern "bestehenden Platten verwendet werden. Erfindungsgemäss "behandelte Holzschnitzel ergeben eine erhöhte Pulpe-Ausbeute, wenn man sie in saurem Medium digeriert.Form it can be used "for example for the production of panels made of wood particles or wood fibers". Wood chips treated according to the invention result in an increased pulp yield when they are digested in an acidic medium.

Die Erfindung wird nun anhand der folgenden Beispiele näher erläutert.The invention will now be explained in more detail with the aid of the following examples.

example 1

Ein parallelepipedisch.es Birkenholzstück der Grosse 0,5 x 2 χ 5 cm wurde in einem geschlossenen Gefäss bei 4O⁰G 45 Minuten lang mit unverdünntem Chlorhydrid imprägniert. Nach Spülen mit Wasser wurde das Stück 15 Minuten bei derselben Temperatur mit einer 5#igen wässrigen lifatronlauge behandelt. Dann wurde 1 Stunde bei 105° C getrocknet.A parallelepipedisch.es birch wood pieces the size 0.5 x 2 cm χ 5 was impregnated in a closed vessel at 4O ⁰ G for 45 minutes with undiluted Chlorhydrid. After rinsing with water, the piece was treated with a 5 # strength aqueous sodium hydroxide solution at the same temperature for 15 minutes. It was then dried at 105 ° C. for 1 hour.

Zu Vergleichs zwecken wurde ein ähnliches Stück derselben Holzart. 45 Minuten bei 40° C in Wasser eingeweicht und unter den gleichen Bedingungen getrocknet. Beide Prüfstücke wurden dann 1 Stunde bei Atmosphärendruck in einer 10bigen wässrigen Watronlauge in verschiedenen Gefässen gekocht. Anschliessend wurden sie mit Wasser gewaschen und 30 Minuten bei 105° C in einer Trockenkammer getrocknet..For comparison purposes, a similar piece of the same was used Type of wood. Soaked in water for 45 minutes at 40 ° C and taking dried under the same conditions. Both specimens were then placed in a 10b aqueous solution at atmospheric pressure for 1 hour Watron lye cooked in different vessels. Afterward they were washed with water and 30 minutes at 105 ° C in dried in a drying chamber.

Das mit Epichlorhydrin behandelte Holzstück war vollständig unversehrt,und wies nur eine"geringe Gelbfärbung auf. Das lediglich mit V/asser behandelte Stück hatte sich dagegen fast voll-The piece of wood treated with epichlorohydrin was complete intact, and had only a "slight yellowing. That was only." on the other hand, the piece treated with V / ater was almost completely

ständig zu einer dunklen Masse zersetzt, die τηητι leicht zerstückeln oder zerstossen konnte.constantly decomposed to a dark mass which τηη τι could easily chop up or crush.

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Example 2

Eine Anzahl iPiehtenholzstücke mit: den Abmessungen 0,5 x 10 oc 15 cm wurde 1 Stande in einem Autoklaven bei etwa 110° C and einem Druck von 1,2 Atmosphären mit. unverdünntem Epichlorhydrin behandelt. Nach dem Entfernen und Abstreifen der Flüssigkeit zwecks Wiedergewinnung von nichtverbrauchtem Epichlorhydrin wurde eine 1 n wässrige Natronlauge zugegeben und der Autoklav weitere 20 Minuten unter einem Druck von'1,2 Atmosphären gehalten. Die behandelten Stücke wurden mit Wasser gewaschen, bis dieses einen pH-Wert von 7,5 aufwies., und anschliessend getrocknet.A number of lumber pieces with: the dimensions 0.5 x 10 oc 15 cm became 1 stand in an autoclave at about 110 ° C at a pressure of 1.2 atmospheres. undiluted epichlorohydrin treated. After removing and stripping the liquid for recovery of unused epichlorohydrin 1 N aqueous sodium hydroxide solution was added and the autoclave was kept for a further 20 minutes under a pressure of 1.2 atmospheres held. The treated pieces were washed with water until this had a pH of 7.5., And then dried.

Die Volumina von 7, nach dem obigen Verfahren behandelten Holzstücken and 7 nichtbehandelten Holzstücken der gleichen Holzart wurden gemessen und die Holzstücke jeweils- 3 Minuten an der luft auf verschiedene Temperaturen erhitzt. Die erhitzten Stücke wurden in Wasser eingetaucht und die Quellung wurde nach 2 bzw. 22 Tagen gemessen. Die hierbei erzielten Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle zusammengefasst:The volumes of 7 pieces of wood treated according to the above procedure and 7 untreated pieces of wood of the same The type of wood was measured and the pieces of wood were heated to different temperatures in the open air for 3 minutes. The heated ones Pieces were immersed in water and the swelling was measured after 2 and 22 days, respectively. The results obtained here are summarized in the following table:

Tabel

Q u ellungSource in f in f 22 Tage22 days 4,44.4 Temp.Temp. 2 Tage2 days nicht behandelt behandeltnot treated treated 5,25.2 ⁰O ⁰ O nicht behandeltnot treated behandelttreated 10,010.0 6,06.0 2525th 9,09.0 4,24.2 12,6·12.6 4,14.1 5050 10,410.4 4,44.4 12,012.0 3,83.8 7575 9,99.9 4,94.9 12,812.8 1,31.3 100100 12,412.4 3,03.0 11,911.9 1,21.2 125125 11,911.9 3,43.4 13,013.0 150150 13,513.5 0,80.8 14,914.9 180180 14,014.0 0,60.6

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Die erhaltenen numerischen Wert.e schwanken geringfügig, ι was womöglich auf strukturelle UnterSiehiede zwischen den einzelnen Holzstücken zurückzuführen ist; man erkennt aber eindeutig aus der Tabelle, dass die behandelten Stücke eine beträchtlich geringere Quellung als die nichtbehandelten Stücke beim Einweichen in Wasser aufweisen. Ferner ergibt siQh aus. der Tabelle, dass sich die DimensionsStabilität der behandelten Stücke durch Erhitzen auf höhere Temperaturen verbessern lässt»The numerical values obtained fluctuate slightly, ι which may be due to structural differences between the individual Is due to pieces of wood; but you can see clearly from the table that the treated pieces a considerable less swelling than the untreated pieces exhibit when soaking in water. Furthermore, siQh results from. the Table showing the dimensional stability of the treated Can improve pieces by heating them to higher temperatures »

Die Fäulnisbeständigkeit de& behandelten Holzes wurde durch langdauernde Yergleichsversuche ermittelt, bei denen 5 nichtbehandelte und 5 gemäss Beispiel 2 behandelte Stücke 2 Monate lang in Berührung mit a) Meerwasser, b)¹ !Frischwasser und c) Erde gebracht wurden. Dabei wurden die folgenden Ergebnisse erhalten:The decay resistance en & treated wood was determined by prolonged Yergleichsversuche in which five non-treated and 5 of Example 2 treated pieces 2 months fresh water and c) soil were brought into contact with a) sea water, b) ^{a 1.} The following results were obtained:

Die niohtbehandelten Stücke verfärbten sioh sowohl in. Meerwasser als auch in Frischwasser nach.2 Monaten blau. Die erfindungsgemäss behandelten Stücke wiesen dagegen keine derartige Verfärbung auf.The untreated pieces discolored both in sea water as well as in fresh water after 2 months blue. According to the invention treated pieces, however, showed no such discoloration.

Die in Erde eingebrachten, nichtbehandelten Stücke wiesen eine Blaufärbung und Schimmel auf, insbesondere an den Grenzflächen zwischen Erde und Luft. Bei den erf indungsgemäss behandelten Stücken traten derartige Schäden nicht auf.The untreated pieces placed in soil were blue in color and mold, especially at the interfaces between earth and air. Such damage did not occur in the pieces treated according to the invention.

Example 3

Birkenholzstücke der Grosse 0,5 x 2 χ 5 om wurden 1 Stunde lang bei 100° C mit einer 12#igen wässrigen JC -Diohlorhydrin-Iosung behandelt und anschliessend mit Wasser abgespült} dann wurden die Stücke 30 Minuten lang bei 100° G in 1 η NaOH einge-Birch wood pieces the size 0.5 x 2 χ 5 were om for 1 hour at 100 ° C with a 12 # aqueous -Diohlorhydrin JC-treated and Iosung} subsequently rinsed with water then the pieces were 30 minutes at 100 ° G in 1 η NaOH incorporated

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taucht. Bann wurden die "behandelten Stucke und eine Anzahl nicht "behandelter Birkenholzstücke der gleichen Grösae "bei 105° C getrocknet. Die Volumina aller Stücke wurden sorgfältig gemessen. Nach 48ßtündigem Eintauchen in Wasser von Zimmertemperatur wurden die Volumina erneut gemessen. Die erfindungsgemäss "behandelten Stücke waren um durchschnittlich 0,7$ gequollen, während die nichtbehandelten Stücke um durchschnittlich 11,2$ gequollen waren¹. .dives. The "treated pieces and a number of untreated pieces of birch wood of the same size" were then dried at 105 ° C. The volumes of all pieces were carefully measured. After immersion in water at room temperature for 48 hours, the volumes were measured again. The pieces "treated according to the invention were swelled by an average of $ 0.7 while the untreated pieces swelled by an average of $ 11.2 ¹ . .

Analoge Versuche mit. Kiefern- und Fichtenholz ergaben etwa die gleichen Werte.Similar experiments with. Pine and spruce wood yielded about the same values.

Example 4 '

Birkenholzstücke wurden zuerst mit 10bigem Diäthylentriamin 1 Stunde lang "bei 100° C und anschliessend 1 Stunde "bei 110° C unter einem icruck von 1,2 Atmosphären mit 100$igem Epichlor*- hydrin behandelt. In einer dritten Verfahr ens stufe wurden die Stücke 30 Minuten lang in 1 η HaOH gekocht und nach Abspulen mit Wasser bis zu einem pH-Wert-von 7 bei 105° C getrocknet·Pieces of birch wood were first treated with 10bigem diethylenetriamine 1 hour "at 100 ° C and then 1 hour" at 110 ° C under a pressure of 1.2 atmospheres with 100 $ epichlor * - hydrin treated. In a third stage of the process, the Pieces boiled in 1 η HaOH for 30 minutes and dried after rinsing with water to a pH value of 7 at 105 ° C

Das auf diese Weise behandelte Holz war sehr hart und widerstandsfähig. Bei 30 Minuten dauerndem Kochen in 50$iger KaOH trat keine Veränderung ein.The wood treated in this way was very hard and resistant. No change occurred after boiling in 50% KaOH for 30 minutes.

Erfindungsgemäss kann man auch feiner verteiltes Holz, z.B. Holzspäne oder gemahlenes Holz zur Herstellung von Bauplatten verschiedener Arten, wie Spanplatten, Faserplatten und Wandplatten, behandeln. Infolge der geringen Teilchengrösse dieses Holzes verkürzt sich die Behandlungszeit mit den Chemikalien beträchtlich. Beispielsweise kann das Imprägnieren mitAccording to the invention, you can also use more finely divided wood, e.g. wood chips or ground wood for the production of building boards of various types, such as chipboard, fiberboard and Wall panels, treat. Due to the small particle size of this wood, the treatment time with the chemicals is shortened considerably. For example, the impregnation with

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Upichlorhydrin oder Dich! orhy drin und Alkali unmittelbar vor
dem Pressen der Platten erfolgen, d. h. bevor das Gemisch von Leim und Spänen oder gemahlenem Holz in die zur Herstellung
der Platten verwendete Presse eingeführt wird. Wahlweise kann man auch die fertigen Faserplatten erfindungsgemass behandeln. In beiden "Fällen erhalten die Platten eine grössere Beständigkeit gegenüber Feuchtigkeit und Chemikalien.Upichlorohydrin or you! orhy in it and alkali immediately before
before the panels are pressed, ie before the mixture of glue and chips or ground wood is used for production
the press used is introduced. Alternatively, the finished fiberboard can also be treated according to the invention. In both cases, the panels are more resistant to moisture and chemicals.

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Claims

P at ent ans ρ r iic he

"1. Method for treating wood and wood fiber material to create greater resistance to moisture, B'äulnLs and cellulose-decomposing chemicals, thereby characterized that the wood with epichlorohydrin or DichlorhydrLri and impregnated with an alkali.

2. The method according to claim 1, characterized in that the wood first with epichlorohydrin or dichlorohydrin and then πι L L * ο Lner aqueous alkali oil; is impregnated.

3. process; η according to claim 1, characterized in that thea d.i.ο Alkali treatment with an alkaline amine, preferably a poiyfur.lrt Lonellen amine is carried out.

4. Ancestors according to claims 1 or 2, thereby associated with wages. · B, that the treated wood is heated to 100 to 180 ° C will.

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