DE2157487C3 - Verfahren zum Anfärben von Holz - Google Patents

Description

Heim Anfärben von Holz, insbesondere zur Möbelherstellung, treten verschiedene Probleme auf. Das Verfahren darf das Holz nicht nur oberflächlich anfärben, sondern muß mögiichsi gleichmäßig in das Holz eindringen, da sonst bei oberflächlichen Kratzern oder anderen kleineren Beschädigungen die Naturfarbe des Holzes freigelegt würde. Durch das Anfärben darf die Maserungdes Holzes nicht überdeckt werden, und das Anfärben muß innerhalb praktikabler Zeiten durchführbar sein.

Die deutsche Patentschrift 422 172 beschreibt ein Verfahren zum Anfärben insbesondere /um Schwarzfärben, von Holz durch Behandlung mit Furfurol und Umwandlung des Furfurols nach Eindringen in das Hol/, in einen Farbstoff, insbesondere durch Nachbehandlung mit einer Säure. Bei diesem Verfahren wird das Holz aber nicht gleichmäßig, sondern lediglich oberflächlich angefärbt, so daß bei oberflächlichen Verletzungen des Holzes dessen Naturfarbe wieder zum Vorschein kommt.

Auf einem anderen technischen Anwendungsgebiet ist in der USA.-Patentschrift 2 313 953 auch bereits die Verwendung von Furfurylalkohol in Gegenwart eines Katalysators erwähnt, doch handelt es sich bei diesem Verfahren darum. Holz zunächst in seiner Struktur zu erweichen, um es verformen zu können, und anschließend das Holz durch Verharzung und Strukturveränderung wieder zu erhärten und so seine neue Formgebung zu stabilisieren. An ein Anfärben des Holzes ist dabei nicht gedacht. Entsprechend wird bei diesem Verfahren der Furfurylalkohol in einer wäßrigen Lösung von Harnstoff oder Thioharnstoff verwendet, um nach der Formgebung ein stabilisierendes Harz zu bilden.

Auch ist bereits die Verwendung von Lösungen, die Furfurylalkohol! mit verschiedenen anderen Bestandteilen enthalten, als Imprägnierlösungen bekannt, mit Hilfe derer auf porösen Materialien Harzüberzüge erzeugt werden, die diese Materialien widerstandsfähig gegen Säuren und Basen machen. Ein mit der Verwendung von Furfurylalkohollösuii-

gen, die einen Katalysator enthalten, verbundenes Problem besteht darin, daß in solchen Lösungen eine vorzeitige Polymerisation des Furfurylalkn^ls eintritt, so daß man nur schlecht gleichmäßige überzüge auf dem gesamten porösen Material erhalten kann.

ίο Im übrigen handelt es sich auch hier nicht um ein Anfärbeverfahren.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, ein gleichmäßiges Anfärben des gesamten Holzes in einer für technische Anwendung praktikablen Zeit zu bekommen.

Das erfindungsgemälie Verfahren zum Anfärben von Holz mit einer eine Furfurylverbindung enthaltenden Lösung unter Erwärmen ist dadurch gekennzeichnet, daß das Holz mit einer wäßrigen Lösung,

ao die Furfurylalkohol, als Katalysator ein Eisen-, Nikkei-, Kobalt-, Kupfer-, Zink- und/oder Cadmiumsalz sowie einen Komplexbildner enthält, behandelt und auf 70 bis 1X0° C erhitzt wird.

Dieses Verfahren ist insbesondere brauchbar zum

J5 Anfärben billiger Hölzer, um höherwcrtige Holzarten vorzutäuschen. So kann man nach diesem Verfahren beispielsweise Rüsterfurnier zu einer Nußbaumimitation oder Birkenholz zu einer Mahagoniimitation, Ahornhol//ueiner Walnuß-, Mahagoni- oder Roscnholzimitation anfärben oder Weißfichtenholz färben. Besonders geeignet ist das Verfahren, um Splintholz so anzufärben, daß es wie Kernholz aussieht und als solches verwendet werden kann.

Durch die Kombination mit den übrigen Bestandteilen wird bei dem erfindungsgcmaßen Verfahren die Polymerisation des Furfurylalkohois bis zum Ahschluß der Imprägnierung gehemmt, wonach durch das Erhitzen die Polymerisation beschleunigt wird. Der Furfurylalkohol ist in Wasser unbegrenzt löslich, so daß er in hoher Konzentration verwendet werden könnte. Da jedoch eine hohe Furfurylalkoholkonzentralion die Topfzeit der Lösung herabsetzt, ist es bevorzugt, den Furfurylalkohol in einer niedrigen Konzentration /u benützen, die allerdings ausreichen muß, innerhalb einer praktikablen Zeit die erwünschte Färbung zu erhalten. Bevorzugt verwendet man Konzentrationen des Furfurylalkohol in der wäßrigen Lösung von etwa 8 bis 30 Gewichtsprozent, besonders von etwa 10 bis 20 Gewichtsprozent.

Bevorzugte Katalysatoren sind Eisen-III-nitrat, Hisen-III-chlorid und/oder Kupfersulfat, doch können mit Vorteil auch andere Salze der angegebenen Metalle verwendet werden, wie Eisen-II-chlorid, Eiscn-II-nitrat, Eisen-II-sulfat, Eisen-Hl-sulfat und deren Hydrate organische Salze von Eisen, wie Eiisen-ll-acetat, Eisen-IlI-acetat, Eisen-II-zitra«, Eisen-H-formiat oder Eisen-IH-oleat und die entsprechenden Salze der übrigen angegebenen Metalle. Diese verschiedenen Salze sind nicht notwendigerweise in jedem Fall hinsichtlich ihrer spezifischen Brauchbarkeit einander äquivalent.

Der Katalysator bewirkt die erwünschte Polymerisation des Furfurylalkohol, ergibt aber trotzdem eine zufriedenstellende Topfzeit, um eine vollständige Durchdringung des Holzes mit der Behandlungslösung zu ermöglichen. Bevorzugte Katalysatorkonzentrationen in der Behandlungslösung liegen bei etwa 0,1 bis 10 Gewichtsprozent, besonders bei etwa 0,2

bis 5 Gewichtsprozent.

Um eine vorzeitige Polymerisation zu verhindern und ein gleichmäßiges Anfärben zu bekommen, ist der Komplexbildner in der Behandlungslösung wichtig. Ein bevorzugt verwendeter Komplexbildner ist Milchsäure, die zweckmäßig in einer Konzentration von etwa 0,1 bis 10 Gewichtsprozent, besonders in einer Konzentration von etwa 0,2 bis 5 Gewichtsprozent *ler wäßrigen Behandlungslösung verwendet wird. Ein anderer bevorzugter Komplexbildner ist Ammoniumchlorid, das zweckmäßig in einer Konzentration von 0,01 bis 2 Gewichtsprozent benützt wird. Der Wassergehalt der erfindungsgemäß verwendeten Behandlungslösungen liegt vorzugsweise bei etwa 50 bis 91,8, besonders bei etwa 70 bis 89,3 Gewichtsprozent.

Die im Einzelfall verwendeten Konzentrationen der Komponenten sollten jeweils so aufeinander abgestimmt werden, daß man optimale Ergebnisse erzielt. Beispielsweise bei einer höheren Katalysatorkonzentration sollte auch eine höhere Konzentration des Komplexbildner» verwendet werden. Anscheinend liegt eine Wechselwirkung der Aktivität dieser beiden Komponenten vor.

Die Behandlungslösung kann auch noch andere Bestandteile enthalten. Beispielsweise kann Furfurylaldehyd in kleiner Konzentration, allgemein unter 10 Gewichtsprozent, von Vorteil sein, wobei Alkohole, wie Methanol, Äthanol, Propanol oder Butanol, zugesetzt werden können, um dessen Löslichkeit zu erhöhen.

Die Verfahrenstemperatur hängt ebenfalls von den Konzentrationen der Behandlungslösung ab. Niedrigere Konzentrationen an Furfurylalkohol erfordern höhere Temperaturen, um das Holz innerhalb praktikabler Zeiten anfärben zu können. Das Tränken des Holzes mit der Behandlungslösung erfolgt zweckmäßig bei Umgebungstemperatur oder unter mildem Erwärmen, und nach dem Imprägnieren wird auf den angegebenen Temperaturbereich erhitzt. Die Erhitzungstemperatur ist abhängig von der Tränkungszeit. Niedrigere Temperaturen erfordern eine längere Tränkungszeit. Diese kann im Bereich von etwa 5 Minuten bis 12 Std. oder mehr liegen, wobei bevorzugte Tränkungszeiten bei 6 Minuten bis 6 Stunden liegen.

Zweckmäßig wird das erfindungsgemälk Verfahren zum Anfärben von Furnier verwendet, das gunstiger weise vorher bis zu einem Feuchtigkeitsgehalt von etwa 5 bis 30, besonders von etwa 7 bis 50 Gewichtsprozent getrocknet wurde. Nach dem Tränken bei Umgebungstemperatur oder unter mildem Erwärmen wird anschließend das Furnier auf etwa 70 bis 180° C erhitzt, wobei die Polymerisation abgeschlossen wird. Gegebenenfalls kann das Anfärben unter Vakuum erfolgen, und zweckmäßig wendet man eine Methode an, bei der das Furnier vertikal in der Lösung angeordnet ist, um das Auftreten von Brüchen oder eines Verwerfens zu vermindern und den Verfahrensablauf besser überprüfen zu können. Nach der Anfärbung wird das Furnier aus der Lösung entfernt und getrocknet, wobei man zunächst die überschüssige Lösung von dem Furnier ablaufen läßt und sodann bei Umgebungstemperatur bis etwa 260° C, gegebenenfalls unter Vakuum, trocknet. Die Trocknungszeit kann im Bereich von 0,5 bis 12 Std. oder mehr liegen. Man erhält so ein gleichmäßig über die gesamte Dicke angefärbtes Furnier mit einem Überzug, der das Holz

ίο auch gegen Säuren oder Basen widerstandsfähig macht.

Beispiel 1

Eine Behandlungslösung wurde aus 100 ml Furfurylalkohol, 2,4 g Eisen-Hl-nitrat, 10 ml Milchsäure und 800 ml Wasser hergestellt. Diese Lösung war bei Raumtemperatur stabil und wurde zum Anfärben von Rüsterfurnier verwendet.

Proben des Rüsterfurniers (2,5 x 2,5 cm) wurden mit der obigen Lösung 2 Stunden bei Umgebungstemperatur und dann 45 Minuten bei etwa 127° C getränkt. Die helle Farbe des Rüsterfurniers wurde dabei in Nußbaumfarbe umgewandelt.

Das Holz behielt seine natürliche Maserung.

Beispiel 2

Eine Reihe von Bewertungen wurde mit ähnlichen Rüsterfurnierproben unter Verwendung von Lösungen durchgeführt, die steigende Konzentrationen an Kupfersulfat als Katalysator enthielten, im übrigen aber die in Beispie) 1 angegebene Zusammensetzung hatten. Diese Konzentrationen lagen im Bereich von 0,25 bis 5 Gewichtsprozent. Die Lösungen, die die niedrigeren Konzentrationen an Kupfersulfat enthielten, ergaben heller gefärbte Produkte, während die Lösungen, die die höheren Konzentrationen enthielten, dunkler gefärbte Produkte lieferten.

Dies zeigt einen anderen Vorteil der vorliegenden Erfindung, da die Farbe des Endproduktes bewußt variiert werden kann, um den erwünschten Farbton zu bekommen.

Eine andere Reihe von Bewertungen wurde in gleicher Weise durchgeführt, jedoch mit der Ausnahme, daß die Lösungen wachsende Mengen an Eisen-III-chlorid enthielten. Wiederum stieg die Dunkelfärbung des Holzes mit wachsenden Mengen an Eisen-III-chlorid in der wäßrigen Lösung.

Noch eine andere Versuchsreihe wurde mit der wäßrigen Lösung, die sowohl Kupfer- wie auch Eisensalze in variierenden Anteilen enthielt, durchgeführt. Wiederum war die Endfärbung abhängig von den Konzentrationen der in der Lösung verwendeten Salze.

Eine andere Versuchsreihe wurde im wesentlichen

ss in gleicher Weise, jedoch mit der Ausnahme durchgeführt, daß die Konzentration des Furfurylalkohol doppelt so groß wie die bei den vorausgehenden Beispielen war. Man erhielt im wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie in den obigen Beispielen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Anfärben von Holz mit einer eine Furfurylverbindung enthaltenden Lösung unter Erwärmen, dadurch gekennzeichnet, daß das Hol/, mit einer wäßrigen Lösung, die Furfurylalkohol, als Katalysator ein Eisen-, Nickel-, Kobalt-, Kupfer-, Zink- und/oder Kadmiumsalz sowie einen Komplexbildner enthält, behandelt und auf 70 bis 180" C erhitzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Katalysator Eisen-III-nitrat, Eisen-IIl-chlorid und/oder Kupfersulfat verwendet wird,

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Komplexbildner Milchsäure und/oder Ammoniumchlorid verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine wäßrige Lösung mit etwa X bis 30 Gewichtsprozent Furfurylalkohol, etwa 0,1 bis 10 Gewichtsprozent Katalysator, etwa 0,1 bis K) Gewichtsprozent Komplexbildner und etwa 50 bis 41 ,8 Gewichisprozent Wasser verwendet wird.