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Verfahren zur Herstellung von feuchteverformungsfestem Holz Die Erfindung
betrifft ein Verfahren zur Vergütung der Formbeständigkeit vnn holz, das nach der
erfindungsgemäßen Behandlung infolge von Luftfeuchtiffkei tsschwankungenn und den
dadurch veruzsachten Holzfeuchtigkeitsschwankungen wesentlich geringere Formänderungen
als unvergütetes Holz erfährt. Diese auch als "Arbeiten" bezeichnetet Feuchteverformung
von Holz ist für dessen technische Verwendung von großem nachteil, da sie zu inneren
Spannungen, Verwerfungen, Querschnittsänderungen sowie Riß- und Fugenbildungen führt.
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Zahlreiche Versuche sind schon unternommen worden, welche die Beseitigung
dieser unerwünschten Eigenschaft zum Ziele haben. A. J.
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Stamm hat eine Übersicht darüber veröffentlicht (2). Diese Verfahren
sind jedoch in technischer oder wirtschaftlicher Hinsicht unbXfriedigend. Das beruht
nicht zuletzt darauf, daß die wissenschaftlichen Erkenntnisse über die Ursachen
der Feuchteverformung von Holz bisher zu wenig beachtet wurden und daher kein ihnen
entsprechendes Vergütungsverfahren entwickelt wurde.
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Das nasser wird in den Zellwänden des holzes auf verschiedene Weise
gebunden, nämlich durch 1. Chemosorption der Hydroxylgruppen, 2. Adsorption auf
der inneren Oberfläche und 3. Kapillarkondensation innerhalb der Zellwand. Durch
diese Bindungsarten sind jeweils bestimmte Holzfeuchtigkeitsbereiche gekennzeichnet,
die si ch jedoch in ihren Grenzbereichen überschneiden.
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Bisher ist noch kein flir' die Vergitung der Formbeständigkeit von
Holz geeigneter Stoff gefunden worden, der einerseits die seuchtigkeitsaufnahme
in allen drei Teilbereichen der sorption verhindern kann und der andererseits so
billig ist, da damit ein für die Praxis geeignetes Verfahren wirtschaftlich durchführbar
ist.
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Zum Erzielen einer vollauf befriedigenden Vergütungswirkung müssen
stoffe verwendet werden, die aus so kleinen Molekülen bestehen, daß diese in die
Zellwände eindringen und deien hohlräume füllen können. Außerdem müssen sie chemisch
aktiv sein, damit sie die hydrophilen Gruppen der Holzbestandteile abzusättigen
vermögen. Mit derartigen Stoffen ließen sich sowohl Ch@mosorption, Adsorption und
Kapillarkondensation verhindern.
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Eine Vergütung in allen drei Soiptionsbereichen kann jedoch, wie die
bisherigen Fehlschläge zeigen, nicht durch einen Stoff allein in wirtschaftlicher
leise erzielt werden; es ist vielmehr notwendig, ein Stoff'gemisch zu verwenden,
dessen einzelne Kompomenten verschiedene Wirkungen ausüben, so daß jede für sich
zum Gesamterfolg beiträgt.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es gelungen, ein Verfahren zur
Verminderung der Feuchteverformung von Holz zu entwickeln, dessen wesentliches Merkmal
darin besteht, daß mindestens zwei verschiedene Stoffe anzuwenden sind. Es handelt
sich dabei 1. um einen chemisch aktiven Stoff mit großer Affinität zu den Hydroxylgruppen
des Holzes, so daß durch wechselseitige iteaktion die Chemosorption beseitigt wird.
beispiele sind Formaldehyd, Acetylen und Essigsäure. Davon ist nur eine relativ
geringe Menge erforderlich. Formaldehyd eignet sich z.B. besonders gut in Gasform
zum Beseitigen der Chemosorption, weil er leichter als Flüssigkeiten sowohl in Splint-
als auch Kernholz einzudringen vermag und mit den Hydroxylgruppen von Zellulose,Lignin
und iolyosen reagiert. Die Anwesenneit eines an sich bekannten Katalysators fördert
diesen Vorgan-.
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2. um einen anderen Stoff, der auf Grund seiner Molekülgröße vorzugsweise
zum Fellen der Zellwandhohlräume geeignet is-t. Bierfür ist eine relativ große Menge
erforderlich. Die Verwendung billigen Materials, das nicht chemisch aktiv zu sein
braucht, ist daher besonders zweckmäßig. Ein möglichst hydrophober Charakter ist
vorteilhaft.
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Solche Eigenschaften besitzen toffe wie bellstoffablauge, Aufschlußprodukte
von Sägespänen und Baumrinde sowie Holz- und Rindenextrakte. Diese Stoffe, diP hauotsächlich
Ligninverbindungen, Zucker und phenolische bestandteile enthalten, lassen sich besonders
gut zum rillen von Zellwandhohlräumen verschiedenen Größe verwenden, weil sie ein
Gemisch aus unterschiedlich großen Molekülen darstellen. Schließlich muß ihre Billigkeit
als entscheidend für die Wirtschaftlichkeit des Verfahrens und der große volkswirtschaftliche
Nutzen der Verwendung dieser nahezu unverwertbaren Stoffe hervorgehoben werden.
Es ist keineswegs erforderlich, für diesen Zweck teure Kunststoff-Monomere zu verwenden,
denen beide Stoß 'gruppen ergeben ähnliche Wirkungen (1).
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Die Anwendung der beschriebenen Stoffkomponenten kann bei aufeinanderfolgender
Einbringung in beliebiger Reihenfolge vorgenommen werden; auch gleichzeitige Anwendung
ist in Form eines Gemisches möglich. Der Feuchtigkeitsgehalt des nolzes ist nicht
begrenzt, jedoch die Art dei Behandlung ist entsprechend unterschiedlich.
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Die Tränkung grünen Holzes kann nach dem an sich bekannten Saftverdrüngungsverfahren
mit einer wässrigen Lösung des Füllstoffes und beigemischtem Katalysator zur späteren
Fixierung von Formaldehyd erfolgen. Danach läßt man das Holz austrocknen. Wegen
der Blockierung der Zellwände durch den Füllstoff tritt dahei eine verminderte Schwindung
auf. Dieser Volumengewinn gegenüber unbehandeltem Holz von rund 10% trägt zur Wirtschaftlichkeit
des Verfahrens bei. Nach Erreichen von Lufttrockenheit erfolgt Begasung z.B. mit
Formaldehyd bei 120°C in einem geeigneten Behälter. Die Dauer der begasung hängt
von der gewünschten Aufliahmemenge und dem Holzquerschnitt ab. Die Fixierung von
ungefähr 1 bis 2% Formaldehyd, bezogen auf das Holztrockengewicht, ist ausreichend.
Die Fixierung wird durch einen sauren Katalysator oder energiereiche Strahlung gefördert.
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Trockenes Holz wird zunächst bei z.B. 120° bis zum rreiche einer gen'igenden
Aufnahmemenge mit Formaldehyd begast, dei- dann durch kurzzeitige Einwirkung von
z.B. Chlorwasserstoff fixiert wird. Danach wird untei Druck mit der Lösung des Füllstoffes
getränkt, dessen Wasser bei der anschließenden Trocknung wieder verdunstet. Das
Volumen des behandelten Holzes bleibt gegenüber dem Ausgangs zustand vergrößert.
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Durcn die Behandlung von Holz nach diesem Verfahren werden alle drei
Soiptionsbereiche je nach der Menge des eingeführten Stoffes vergütet. Die Wirkungen
der einzelnen Komponenten addieren sich, so daß eine Einschränkung der Feuchteverformung
bis zu 80% erreicht wird. Als weiterer Vorteil des Verfahrens ist die Erhöhung der
Festigkeit dieses produktes zu werten. Auch die Zähigkeit ist verbessert, im Gegensatz
zur wirkung der meisten Kunststoff- Monomeren.
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Die waserlöslichkeit der vom Holz aufgenommenen Stoffe ist nach ihrer
Art verschieden. Zellstoff- uild Rindenlaugen bleiben zum Teil wasserlöslich; dieses
Material eignet; sich daher besonders für die Verwendung in Innenräumen. sie kombination
von z.B. nindenextrakten, die einen hohen Prozentsatz an @annin enthalten, mit z.B.'
io maldehyd ei gibt dagegen ein wasserunlösliches Produkt.