DE19719713A1

DE19719713A1 - Process for the simultaneous stabilization and hydrophobization of wood

Info

Publication number: DE19719713A1
Application number: DE1997119713
Authority: DE
Inventors: Arno Dr Burmester
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-05-09
Filing date: 1997-05-09
Publication date: 1998-11-12
Also published as: EP0882556A3; EP0882556A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von vergütetem Holz durch Tränken mit wasserlöslichen Stoffen, um die Dimensionsstabilität, den Schutz gegen schädliche Organismen oder gegen Entflammbarkeit zu verbessern.The invention relates to a method for manufacturing of tempered wood by soaking with water-soluble Fabrics to maintain dimensional stability, protection against harmful organisms or against flammability improve.

Holz verändert seine Abmessungen unter dem Einfluß wechselnder Feuchtigkeit je nach Holzart in unter schiedlichem Maße. Diesel Quellen und Schwinden (Feuch teverformung) führt in der Holzverwendung zu den allge mein bekannten Schwierigkeiten, besonders bei paßgenau en Gegenständen wie Fenstern, Türen, Fußböden usw. Eine besonders große Feuchteverformung erleiden die einheim ischen Splinthölzer wie Buche, Birke,Pappel oder Fichte wegen des Fehlens von stabilisierenden und pilzwidrigen Kernholzsubstanzen. Sie sind daher besonders den kern holzreichen Tropenhölzern im praktischen Wettbewerb un terlegen.Wood changes its dimensions under the influence changing moisture depending on the type of wood in below different dimensions. Diesel springs and shrinkage (damp deformation) leads to the general use of wood my known difficulties, especially when fitting objects such as windows, doors, floors, etc. they suffer particularly large moisture deformation sapwood such as beech, birch, poplar or spruce because of the lack of stabilizing and antifungal agents Heartwood substances. They are therefore particularly core wood-rich tropical woods in a practical competition submit.

Das Problem der Reduzierung der Feuchteverformung von Holz ist schon Gegenstand zahlreicher Bemühungen in Wissenschaft und Praxis gewesen (Burmester, A.: Formbe ständigkeit von Holz gegenüber Feuchtigkeit. BAM - Be richte Nr. 4, Berlin 1970). So ist bekannt, Holz mit wasserlöslichen Substanzen zu tränken, die in den Zell wänden eingelagert werden und dadurch das Schwinden verringern. Die Tränkung erfolgt nach dem bekannten Kesseldruck-Verfahren. Voraussetzung für den Tränker folg ist die Verwendung von gleichmäßig lufttrockenem Holz. Nach der Tränkung ist eine nochmalige Trocknung notwendig, was zusätzliche Kosten verursacht. The problem of reducing moisture deformation from Wood has been the subject of numerous efforts in Science and practice (Burmester, A .: Formbe resistance of wood to moisture. BAM - Be Judge No. 4, Berlin 1970). So it is known to use wood Soak water-soluble substances in the cell walls and thereby shrinkage reduce. The impregnation takes place according to the known Boiler pressure process. Requirement for the drinker the consequence is the use of evenly air-dry Wood. After the impregnation is a further drying necessary, which causes additional costs.

Die Imprägnierung von saftfrischem Holz erfordert dage gen eine andere Technologie. Sie kann nach dem Bouche rie-Verfahren durchgeführt werden, wobei die wäßrige Tränklösung unter leichtem Druck in die Hirnfläche ei nes Rundholzes eingepreßt wird, so daß der im Holz be findliche Baumsaft herausgedrückt und durch die Lösung ersetzt wird. Diese Technik wurde bisher nur für Nadel holz zur Herstellung von Leitungsmasten angewendet An Laubhölzern wurde ein derartiges Verfahren noch nicht praktiziert. Grundsätzlich ist dieses sogenannte Saftverdrängungsverfahren aber auch bei Laubhölzern an wendbar, wie in eigenen Versuchen festgestellt wurde. Zu erwähnen ist außerdem das Wechseldruck-Verfahren, das in der Kesseldruck-Anlage durchgeführt wird. Nach eigenen Versuchen bringt es bei frischem Buchenholz un befriedigende Ergebnisse.The impregnation of freshly sapwood requires, however another technology. You can after the bouche rie process are carried out, the aqueous Impregnation solution under light pressure in the brain surface Round wood is pressed in so that the be in the wood squeezed out tree sap and through the solution is replaced. This technique was previously only for needles wood used for the production of power poles Such a method was still used on hardwoods not practiced. Basically, this is so-called Juice displacement process also applies to hardwoods reversible, as has been determined in our own experiments. The alternating pressure process should also be mentioned, which is carried out in the boiler pressure system. After own experiments with fresh beech wood satisfactory results.

Wasserlösliche Vergütungsmittel bleiben nach dem Ein bringen in trockenes Holz durch das Kesseldruck-Verfah ren weiterhin löslich und sind daher leicht auslaugbar. Außerdem ist das Holz wegen der hohen Hygroskopizität dieser Stoffe feuchter als normal. Das sind für die praktische Anwendung gravierende Mängel, welche die An wendungsmöglichkeiten einschränken. Man hat bisher ver geblich versucht, dieses Problem zu lösen: Bei Holz schutzmitteln ohne fixierenden Chromanteil, z. B. Kup fersulfat, ist es nicht gelungen, die Auslaugbarkeit zu beseitigen (Bewertung der Auswaschgefährdung von nicht fixierenden wasserlöslichen Holzschutzmitteln. F-94/18. DGfH-aktuell 8-96, München). Auch der zur Holzstabili sierung geeignete Zucker läßt sich bisher nicht im Holz verankern; er bleibt hygroskopisch und auswaschbar. Da her hat dieses Stabilisierungsverfahren bisher keine praktische Anwendung für den Außenbereich erfahren.Water-soluble remedies remain after the one bring into dry wood by the boiler pressure process Ren still soluble and are therefore easily leachable. In addition, the wood is due to the high hygroscopicity these fabrics are wetter than normal. That’s for them practical application serious shortcomings, which the An restrict application possibilities. So far, tried to solve this problem: For wood Protective agents without a fixed chromium content, e.g. B. Kup fersulfat, the leachability has not been successful eliminate (assessment of the risk of leaching from fixing water-soluble wood preservatives. F-94/18. DGfH-Aktuell 8-96, Munich). Also the one for wood stabilization So far suitable sugar cannot be found in wood anchor; it remains hygroscopic and washable. There So far, this stabilization process has not experienced practical application for outdoor use.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Vergütung von Holz zwecks Verbesserung seiner Form beständigkeit und Widerstandsfähigkeit gegenüber holz zerstörenden Organismen zu entwickeln, das sowohl die sen Anforderungen gerecht wird als auch die Auslaugbar keit der Vergütungsstoffe und die überhöhte Hygroskopi zität ausreichend vermindert.The invention has for its object a method for coating wood to improve its shape resistance and resistance to wood to develop destructive organisms that affect both the meets the requirements as well as the leachability quality of the coating materials and the excessive hygroscopicity sufficiently reduced.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß Holz im saftfrischen Zustand mit Lösungen von stabili sierenden und/oder holzschützenden Stoffen getränkt wird, denen ein Sauerstoff-Donator zugemischt wurde. Es wurde nämlich gefunden, daß die gleichzeitige Zuführung von Zucker und z. B. Wasserstoffperoxid in frisches Holz eine biochemische Reaktion auslöst, die dazu führt, daß neuartige komplexe Substanzen in den Holzzellen gebil det werden, die einerseits eine Reduzierung der Feuch teverformung sowie der Hygroskopizität und andererseits einen Verschluß der Wasserleitbahnen in den Zellen be wirken. Diese Vorgänge sind nur in frischem Holz mit intaktem Enzymsystem möglich; sie sind daher in trocke nem Holz unter Anwendung des Kesseldruck-Verfahrens nicht erreichbar.This goal is achieved in that Juice-fresh wood with solutions from stabili soaking and / or wood-protecting substances which have been mixed with an oxygen donor. It it was found that the simultaneous feeding of sugar and e.g. B. hydrogen peroxide in fresh wood triggers a biochemical reaction that causes new complex substances in the wooden cells on the one hand, a reduction in moisture deformation and hygroscopicity and on the other hand a closure of the water channels in the cells Act. These processes are only in fresh wood intact enzyme system possible; they are therefore in dry condition wood using the boiler pressure process not reachable.

Die notwendige Sauerstoffmenge wurde experimentell be stimmt, wobei eine 30%ige Wasserstoffperoxid-Lösung als Sauerstoffquelle verwendet wurde. Sie hängt von mehre ren Parametern wie Zuckermenge, Holzart, gewünschtem Stabilisierungs- und Hydrophobierungsgrad ab. Daher muß der Bereich zwischen den Grenzen 0,01 und 2,50% 30%iger Wasserstoffperoxid-Lösung, bezogen auf die Menge der Vergütungsstoff-Lösung, abgegrenzt werden. Ein Mehr da von ist zwar unschädlich, aber unwirtschaftlich. Andere Sauerstoff-Donatoren, wie z. B. Kaliumpermanganat, sind entsprechend ihrem freiwerdenden Sauerstoffgehalt zu dosieren. Es erwies sich ebenfalls als wirksam, die Tränklösung intensiv mit Luft zu durchmischen, obwohl dadurch keine exakte Dosierung erfolgen kann.The necessary amount of oxygen was experimentally be true, with a 30% hydrogen peroxide solution as Oxygen source was used. It depends on several parameters such as the amount of sugar, the type of wood, the desired Degree of stabilization and hydrophobicity. Therefore the range between the limits 0.01 and 2.50% 30% Hydrogen peroxide solution based on the amount of Compensation solution, to be demarcated. One more there of is harmless, but uneconomical. Other Oxygen donors such as B. potassium permanganate according to their released oxygen content dose. It also proved to be effective Mix impregnation solution intensely with air, though this means that exact dosing cannot take place.

Zur Beschleunigung der an sich langsam verlaufenden Re aktion ist es zweckmäßig, das getränkte Holz zu erwär men. Das kann z. B. durch technische Trocknung nach dem Sägen des Holzes zu Schnittholz geschehen. Eine Wärme einwirkung von 60 Grad C verkürzt die Verfahrenszeit von 3 Wochen auf 3 Tage. Die Erhöhung der Temperatur auf über 65 Grad C zerstört dagegen das Enzymsystem. Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch für die Hydro phobierung und Fixierung anderer wasserlöslicher Stoffe im Holz wie z. B. Farbstoffen oder Feuerschutzmitteln angewendet werden, da auch der von Natur aus im Holz befindliche Zucker zur Reaktion beiträgt. Es ist daher förderlich, die Lösung nicht mit Wasser, sondern mit Baumsaft herzustellen. Es ist auch möglich,Wasserstoff peroxid allein in das Holz einzubringen, wenn lediglich eine Hydrophobierung erzielt werden soll.To accelerate the slow-moving Re action it is advisable to heat the soaked wood men. That can e.g. B. by technical drying after Sawing the wood into sawn timber is done. A warmth exposure to 60 degrees C shortens the process time from 3 weeks to 3 days. The increase in temperature on the other hand, the enzyme system is destroyed at temperatures above 65 degrees Celsius. The method according to the invention can also be used for the hydro Phobierung and fixation of other water-soluble substances in the wood such as B. dyes or fire retardants be used, because it is naturally in the wood existing sugar contributes to the reaction. It is therefore beneficial, the solution not with water, but with To produce tree sap. It is also possible to use hydrogen Introduce peroxide into the wood alone, if only hydrophobization is to be achieved.

Das erfindungsgemäß mit Zucker und Sauerstoff vergütete Holz zeichnet sich gegenüber dem ursprünglichen Zustand durch hohe Formbeständigkeit aus. Tabelle 1 enthält An gaben über die Volumenschwindung einiger wichtiger Tro penhölzer (aus Langendorf, Schuster, Wagenführ: Roh holz. Fachbuchverlag Leipzig 1972) und im Vergleich da zu die entsprechenden Werte von Buchen-, Birken- und Fichtenholz, unbehandelt und vergütet durch Tränkung mit 20%iger Saccharoselösung sowie 1,5% Wasserstoffper oxid-Lösung (30%ig).The one that has been coated with sugar and oxygen according to the invention Wood stands out from the original condition characterized by high dimensional stability. Table 1 contains An gave some important tro about the volume shrinkage penhölzer (from Langendorf, Schuster, Wagenführer: Roh Wood. Fachbuchverlag Leipzig 1972) and compared there to the corresponding values of beech, birch and Spruce wood, untreated and tempered by soaking with 20% sucrose solution and 1.5% hydrogen per oxide solution (30%).

Tabelle 1. Volumenschwindung βo von HolzTable 1. Volume shrinkage βo of wood

In Tabelle 2 sind Werte zur Hygroskopizität von Buchen holz im Frischzustand nach der erfindungsgemäßen Be handlung und zur Ausgleichsfeuchtigkeit im Klima 20/65 DIN 50014 nach verschiedenartiger Behandlung angegeben.Table 2 shows values for the hygroscopicity of beeches wood in the fresh state according to the invention action and to balance moisture in the climate 20/65 DIN 50014 specified after various types of treatment.

Tabelle 2. Feuchtigkeit von BuchenholzTable 2. Moisture from beech wood

Der eingelagerte Zucker ist infolge der durch den Sau erstoff-Donator ausgelösten biochemischen Reaktion ver ändert und in den Zellen eingeschlossen. Zur Herstel lung dieses vergüteten Holzes werden unproblematische natürliche Rohstoffe verwendet. Es entstehen keine Ent sorgungsprobleme sowohl bei der Tränkung als auch spä ter mit der Beseitigung des sonst nicht mehr benötigten Materials.The stored sugar is as a result of the sow erstoff-Donator triggered biochemical reaction ver changes and included in the cells. For the manufacture This tempered wood becomes unproblematic uses natural raw materials. There are no ent care problems with both the impregnation and late with the removal of what is otherwise no longer required Materials.

Das vergütete Holz selbst kann dank der Dimensionssta bilität und Hydrophobierung nicht nur im Innenbereich, sondern auch im Außenbereich eingesetzt werden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren vergütetes Birkenholz ist sogar formbeständiger als das in dieser Hinsicht besonders geschätzte Teakholz. Für die bisher nur be schränkt verwendbaren Splinthölzer ergeben sich zahl reiche neue Anwendungsmöglichkeiten, die bisher den Tropenhölzern vorbehalten waren. Das vergütete Holz weist in Aussehen, Festigkeit, Bearbeitbarkeit, Geruch usw. neben seiner Formbeständigkeit nur positive Eigen schaften auf.The tempered wood itself can thanks to the Dimensionsta stability and water repellency not only indoors, but can also be used outdoors. After Birch wood tempered by the method according to the invention is even more dimensionally stable than that in this regard particularly appreciated teak. For the so far only be sapwoods with limited use result in number rich new applications that have so far Tropical woods were reserved. The tempered wood exhibits in appearance, strength, workability, smell etc. in addition to its dimensional stability, only positive properties create up.

Die folgenden Beispiele erläutern im einzelnen die Durchführung des VergütungsverfahrensThe following examples explain in detail the Execution of the remuneration procedure

example 1

Frisch gefälltes Buchenholz wird möglichst bald im Saftverdrängungsverfahren getränkt. Die zulässige Zeit spanne zwischen Fällung und Tränkung ist je nach der Jahreszeit verschieden lang, weil die Tränkbarkeit in folge der Austrocknung des Rundholzes herabgesetzt wird. Der Tränklösung, die z. B aus 30% Glukose und 70% Wasser besteht, wird erfindungsgemäß eine Menge von 1,5% Wasserstoffperoxid (30%ig) zugemischt. Die Zucker- und Sauerstoffkonzentration kann jedoch entsprechend dem gewünschten Vergütungsgrad variiert werden. Diese Tränklösung wird dem Rundholz unter einem Druck von 1 bar zugeführt, wobei dieser Druck in seiner Höhe dem Widerstand angepaßt werden muß, den das jeweilige Holz der Durchtränkung entgegenbringt. Die Zuführung der Lösung erfolgt mit einer Spezialvorrichtung, die nicht Gegenstand dieser Erfindung ist. Sie besteht grundsätz lich aus einer metallenen Glocke, die über eine elasti sche Manschette mit dem Rundholz verbunden wird, so daß der gesamte Holzquerschnitt von der Tränklösung durch drungen werden kann.Freshly felled beech wood will soon be in the Soak displacement process soaked. The allowable time span between precipitation and watering depends on the Season of different lengths, because the impregnability in follow the drying of the log reduced becomes. The drinking solution, the z. B from 30% glucose and 70% water, an amount of 1.5% hydrogen peroxide (30%) mixed. The sugar and oxygen concentration can, however, be appropriate the desired level of remuneration can be varied. This Soaking solution is applied to the log under a pressure of 1 bar supplied, this pressure in the amount of the Resistance must be adapted to the respective wood the impregnation. The feeding of the Solution is done with a special device that does not The subject of this invention is. It basically exists Lich from a metal bell, which over an elastic cuff is connected to the log, so that the entire wood cross-section from the watering solution can be penetrated.

Die Durchtränkung des einen Meter langen Rundholzes ist nach 30 Minuten beendet. Längere Hölzer erfordern eine dementsprechend längere Tränkzeit. Die aus dem Holz austretende Flüssigkeit, die anfangs nur aus Baumsaft besteht, besitzt schließlich die volle Zuckerkonzentra tion der zugeführten Tränklösung. Sie wird nach Wieder herstellung der Sollkonzentration verlustlos weiterver wendet. Das getränkte Holz wird etwa drei Wochen lang gelagert. In dieser Zeit ist die Diffusion des Zuckers in die Zellwände und die Reaktion von Zucker und Holz bestandteilen mit dem Sauerstoff beendet. Anschließend wird das Rundholz zu Schnittware weiterbearbeitet. The impregnation of the one meter long log is ended after 30 minutes. Longer woods require one accordingly longer drinking time. The one from the wood escaping liquid, initially only from tree sap exists, finally has the full sugar concentration tion of the impregnation solution supplied. She will go again production of the target concentration without loss turns. The soaked wood will last for about three weeks stored. At this time the diffusion of the sugar into the cell walls and the reaction of sugar and wood ingredients ended with oxygen. Subsequently the log is further processed into cut goods.

Example 2

Buchenholz wurde auf dieselbe Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, jedoch nur mit 20%iger Saccharose-Lösung und 1% Wasserstoffperoxid-Lösung (30%ig) behandelt. Nach der Tränkung wurde anstelle einer dreiwöchigen La gerung eine dreitägige Wärmebehandlung bei 60 Grad C durchgeführt.Beechwood was made in the same way as in Example 1 described, but only with 20% sucrose solution and 1% hydrogen peroxide solution (30%) treated. After the impregnation, instead of a three-week La a three-day heat treatment at 60 degrees Celsius carried out.

Die Volumenschwindung konnte dadurch auf 10,4% vermin dert werden, obwohl nur zwei Drittel der Zuckermenge wie in Beispiel 1 verwendet wurde. Hierdurch zeigt sich die bessere Verteilung des Zuckers in den Zellwänden zusätzlich zur Zeitersparnis. Das Holz nimmt außerdem einen angenehmen braunen Farbton an.This reduced the volume shrinkage to 10.4% be changed, although only two thirds of the amount of sugar as used in Example 1. This shows up the better distribution of the sugar in the cell walls in addition to saving time. The wood also takes a pleasant brown shade.

Example 3

Frisches Fichtenholz mit einem Wassergehalt von 120% wurde mit einer wäßrigen Lösung, bestehend aus 12% Saccharose, 7% Kaliumsulfat, 1,4% Borsäure und 0,7% Wasserstoffperoxid (30%ig), im Saftverdrängungsverfah ren getränkt und 3 Wochen lang gelagert. Die Volumen schwindung betrug 2,8% gegenüber 7,0% im unbehandelten Zustand, und die Holzfeuchtigkeit war um 30% zurückge gangen.Fresh spruce wood with a water content of 120% was washed with an aqueous solution consisting of 12% Sucrose, 7% potassium sulfate, 1.4% boric acid and 0.7% Hydrogen peroxide (30%), in the juice displacement process soaked and stored for 3 weeks. The volumes shrinkage was 2.8% compared to 7.0% in the untreated Condition, and wood moisture was reduced by 30% went.

Claims

1. A method for the simultaneous stabilization and hydro phobization of hardwood and softwood, characterized in that freshly sapwood is impregnated with aqueous sugar and / or salt solutions which contain an additional oxygen donor.

1.1 Method according to claim 1, characterized, that as an oxygen donor, hydrogen peroxide or the like Lich acting substances are used.

1.2 Method according to claim 1, characterized, that the impregnation solution with pure oxygen or air is enriched with oxygen.

1.3 Method according to claim 1, characterized, that sugar in monomeric, dimeric or polymeric form or in the form of their derivatives.

1.4 Method according to claim 1, characterized, that aqueous solutions of mineral salts, organic Salts or wood preservatives can be used.

1.5 Method according to claim 1, characterized, that tree sap is used as a solvent.

2. Method of simultaneous stabilization and hydro wood phobia, characterized, that freshly sapwood with watery sugar and / or Salt solutions are soaked, which is an additional sow Contain material donor, and then a heat effect up to a temperature of 65 degrees C. is set.

3. Process for simultaneous remuneration and hydropho beers of wood, characterized, that freshly saped wood was mixed with aqueous solutions such compensation materials are soaked, the additional with oxygen from different origins sources are enriched.

3.1 Method according to claim 3, characterized, that ver as water-soluble dyes be applied.

3.2 Method according to claim 3, characterized, that as a tempering agent against thermal Actions are used.