DE2157487C3 - Verfahren zum Anfärben von Holz - Google Patents
Verfahren zum Anfärben von HolzInfo
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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.
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.
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)
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.
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2157487B2 (de) | 1974-10-17 |
| DE2157487A1 (de) | 1973-05-24 |
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