DE3522655A1 - Holzschuetzendes impraegnieroel und seine verwendung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein neues, holzschützendes Imprägnieröl mit verbesserter Auslauge- und Verdunstungsbeständigkeit sowie verbessertem Ausschwitzverhalten.

Für den Schutz von Konstruktionshölzern, insbesondere für den anspruchsvollen Anwendungsbereich im Erd- und Wasserbau, ist Steinkohlenteer-Imprägnieröl als ein dauerhaft wirksames Schutzmittel allgemein anerkannt. Es wird hierzu durch geeignete Einbringmethoden wie die Kesseldruck- oder Trogtränkverfahren in das Holz eingebracht.

Die Wirkung von Steinkohlenteeröl in dieser Anwendung ist unübertroffen, da neben seiner bioziden Wirkung auch seine günstigen physikalischen Eigenschaften, wie seine hydrophobierenden, elastizitätsverbessernden, sprödigkeitsvermindernden, festigkeitsverbessernden und oberflächenhärteregulierenden Wirkungen vorteilhaft zum Tragen kommen.

Da diese Kombination von Eigenschaften holzschützender Wirkungen bisher von keinem anderen einzelnen Holzschutzmittel erbracht wird, ist dadurch auch die praktisch ausschließliche Verwendung von Steinkohlenteeröl für bestimmte Aufgaben des Holzschutzes bei Vorliegenden von höchsten Ansprüchen erklärt, wie sie z. B. im Falle von hölzernen Eisenbahnschwellen oder Leitungsmasten und Pfählen im Erd- oder Wasserverbau vorliegen.

Steinkohlenteeröle haben jedoch den Nachteil, daß sie, wenn auch in geringeren Anteilen, wasserlösliche Verbindungen enthalten, die auslaugbar sind, daß leichtere Imprägnieröl-Komponenten verdunsten, und daß aus entsprechend imprägnierten Hölzern gelegentlich Öle ausschwitzen.

Einerseits geht ein Verlust an Inhaltsstoffen von Steinkohlenteeröl aus dem imprägnierten Holz, sei es durch Verdunsten, Auslaugen oder Ausschwitzen, wegen des Verlustes eines Teils der aktiven Verbindungen auch mit einer Verminderung seiner biologischen und physikalischen Wirkung einher.

Andererseits wird im Hinblick auf gestiegene Anforderungen an die Arbeitshygiene und das Umweltverhalten für bestimmte Anwendungsgebiete eine Verringerung der Auslaugbarkeit der in geringem Umfang in Steinkohlenteerimprägnieröl enthaltenen wasserlöslichen Verbindungen, der Verdunstung der leichteren Imprägnieröl- Komponenten und des "Schwitzens" gefordert (Henningsson, Holz als Roh- und Werkstoff, 41 (1984), 471-475).

Insbesondere ist die Vermeidung des Ausschwitzens von Teeröl aus imprägnierten Hölzern, welches je nach Holzart und Imprägnierverfahren schwächer oder stärker auftreten kann, wegen der Verunreinigung der Oberfläche des Holzes ein wichtiges Anliegen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Holzschutzmittel bereitzustellen, das bei gleicher Wirtschaftlichkeit das gute Eigenschaftsspektrum des Steinkohlenteeröls zeigt, das aber hinsichtlich seiner Auslauge- und Verdunstungsbeständigkeit sowie seinem Ausschwitzverhalten verbessert ist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch ein Holzschutzmittel nach Anspruch 1 und seine Verwendung zur holzvergütenden Imprägnierung mittels an sich bekannter Tränk-, Druck- oder Vakuum-Druck-Imprägnierverfahren.

Steinkohlenteeröl-Imprägnieröle sind aufgrund ihrer Entstehung als Destillate von Steinkohlenhochtemperaturteer komplexe Gemische hocharomatischer Verbindungen und sind in ihrer Wirksamkeit sowohl als solche als auch in der Wirksamkeit ihrer Einzelverbindungen, wissenschaftlich ausführlich untersucht worden. Hierbei wurde u.a. gefunden, daß Alkylaromaten bzw. Cycloalkylaromaten und alicyclische und aliphatische Kohlenwasserstoffe eine deutlich geringere holzschützende Wirkung aufweisen als die im Steinkohlenteer vorwiegend vorhandenen aromatischen Verbindungen. Eine Meßmethode zum Vergleich der biologischen Wirkung besteht in genormten Tests, z.B. dem Klötzchentest in Kolleschalen nach DIN 52 176 oder nach DIN 52 176/EN 84 bzw. DIN 176/EN 73 nach Auslaugungs- bzw. Verdunstungsbeanspruchung.

Dieses Ergebnis stimmt auch mit der Erkenntnis überein, daß sich aliphatische und alicyclische Kohlenwasserstoffe, Alkylaromaten, insbesondere solche mit längeren Ketten, sowie Cycloalkylaromaten auch bei Verwendung in Gemischten - in der Praxis als nicht von ausreichender holzschützender Wirkung erwiesen haben und lediglich Bedeutung als Lösemittel zum Einbringen von anderen holzschützenden Wirkstoffen erlangt haben.

Analytische Untersuchungen ergeben, daß ölige Produkte aus der Kohlekonversion, z.B. Mittelöle aus der Kohlehydrierung oder der Kohleextraktion zwar aromatische Verbindungen enthalten, diese jedoch im Unterschied zu den im Steinkohlenteer vorhandenen höheraromatischen Verbindungen wesentlich höhere Anteile an Alkyl- und Cycloalkylaromaten aufweisen als ein Steinkohlenteeröl von gleicher Siedelage. Dies resultiert auch in einer deutlich niedrigeren toxischen Wirkung auf Basidiomyceten.

Der Labortest in Koralleschalen nach DIN 52 176 bei frisch hergestellten Proben bestätigt somit die theoretischen Überlegungen, daß beim Vergleich der fungiziden Wirkung von Steinkohlenteer-Imprägnierölen mit in der Siedelage vergleichbaren Kohlekonversionsölen erstere eine deutlich größere Wirkung zeigen.

Überraschenderweise aber wurde gefunden, daß bei der Bewertung der Basidiomyceten-Wirksamkeit nach Auslaugung und nach Verdunstung bei Einsatz von Kohlekonversionsölen als Imprägnieröl der bei Steinkohlenteeröl durch Verdunstung und Auslaugung verdeutlichte Rückgang der bioziden Wirkung in merklichem Umfang nicht auftritt.

Dies ist auch deswegen überraschend, da aufgrund von etwa gleicher Siedelage ein vergleichbares Verdunstungsverhalten zum Steinkohlenteeröl erwartet werden konnte. Die aufgefundenen Eigenschaften der Kohlekonversionsöle sind nicht für die Imprägnierpraxis, sondern auch für das Umweltverhalten des imprägnierten Holzes von großer Bedeutung, da aus ihnen nicht nur eine wesentliche Verbesserung ( = Verringerung) des Auslaug- bzw. Verdunstungsverhalten und somit eine relative Verbesserung des Schutzes des Holzes abzuleiten ist, sondern durch den Erhalt des Imprägniermittels im Holze auch eine Belastung der Umwelt vermieden wird.

Es ist ein weiterer Vorteil des Einsatzes der Kohlekonversionsöle, daß bei gleichen Hölzern und gleichen Imprägnierverfahren das Ausschwitzen im Vergleich zu Steinkohlenteeröl wesentlich reduziert ist.

Die Verbesserung dieses beobachteten Verdunstungs-, Auslage- und Ausschwitzverhaltens kommt auch voll zum Tragen, wenn die Kohlekonversionsöle mit Steinkohlenteeröl und gegebenenfalls auch mit Petroleum- oder Mineralölfraktion im Siedebereich von 200 - 400°C und mit alkyl- oder cycloalkylaromatischen Verbindungen 2- bis 4-kerniger Aromaten, insbesondere des Naphthalins und Anthracens abgemischt wird.

Somit ermöglicht der Einsatz der Kohlekonversionsöle eine Verbeserung des Auslaug- bzw. Verdunstungsverhaltens von Steinkohlenteerölformulierungen bei Abmischungen mit denselben unter Kombination der Vorteile der Letzteren in der bioziden Wirksamkeit und der Kohlekonversionsöle in der Verbesserung des Verdunstungs- und Auslaugungsverhaltens.

Erfindungsgemäß einsetzbare Kohlekonversionsöle sind Mittelölfraktionen vom Siedebereich 200 bis 400°C, die entweder bei der dirketen Hydrierung nach dem Sumpfphasenverfahren oder bei der Extraktion vorwiegend aschearmer Kohlen mit einem bevorzugt kohlestämmigen Lösemittel (z.B. Anthracenöl) und anschließender Hydrierung gewonnen werden. Diese Kohlekonversionsöle können entweder alleine oder in Abmischungen mit alkyl- oder cycloalkylaromatischen Verbindungen und/oder Steinkohlenteerölen eingesetzt werden, wobei die Menge an Kohlenkonversionsölen im Bereich von 10 bis 100 Gew.-% variiert werden kann, die der Steinkohlenteeröle im Bereich von 10 bis 90 Gew.-%, die der Mineralölfraktion im Bereich von 0 bis 75 Gew.-% und die der Alkyl- und Cycloalkylaromaten im Bereich von 10 bis 60 Gew.-%.

Beispiele

Nach DIN 52 176 werden Versuchsholzklötzchen mit den folgend näher bezeichneten Imprägnierölen imprägniert und die Grenzwerte (kg/m³ Holz) der jeweiligen Mengen, die noch Zerstörung zulassen und die keine Zerstörung mehr zulassen, bestimmt.

• a. direkt nach Imprägnierung gemäß DIN 52 176
• b. nach Auslaugbeanspruchung gemäß DIN 52 176/EN 84
• c. nach Verdunstungsbeanspruchung gemäß DIN 176/EN 73
  

Imprägnieröle: 1. Kohlekonversionsöl 1:

Durch Kohleextraktion aschearmer Kohlen mit einem kohlestämmigen Lösemittel (Anthracenöl) und anschließender Hydrierung des gewonnenen filtrierten Extrakts filtrierten Extrakts in einem katalytischen Hydrocracker bei 210 bar und 420°C gewonnene Öle, von denen die Mittelölfraktion vom Siedebereich 200 - 400°C für die Verwendung als Imprägnieröl destillativ abgetrennt wird. (Die Dichte des verwendeten Öls beträgt 0,98 g/cm³, 20°C).

2. Kohlekonversionsöl 2:

Durch direkte Hydrierung von Steinkohlen nach dem Sumpfphasenverfahren unter Druck (100 bar) und bei höheren Temperaturen (300°C) gewonnenes Öl, von dem die Mittelölfraktion des Siedebereiches 200 - 400°C für die Verwendung als Imprägnieröl destillativ abgetrennt wird. Die Dichte des verwendeten Öls beträgt 0,98 g/cm³ (20°C).

3. Steinkohlenteer-Imprägnieröl:

Die Beschaffenheitsvorschriften für ein holzschützendes Imprägnieröl ("Imprägniermittel BP, WEI-Typ B") entsprechendes reines Steinkohlenteeröl. Siedebereich bis 235°C: max. 15% bis 300°C: mind. 30%, bis 355°C: 65 - 85%; Dichte 1,04 - 1,15, Wassergehalt max. 1%, Gehalt an Teersäuren max. 3%.

4. Gemisch Kohlekonversionsöl / Steinkohlenteer-Imprägnieröl

Mischung von Kohlekonversionsöl 2 und Steinkohlenteer- Imprägnieröl im Gewichtsverhältnis 1 : 1

5. Gemisch Kohlekonversionsöl/Steinkohlenteer-Imprägnieröl/ Alkylaromat

Mischung von Kohlekonversionsöl 2, Steinkohlenteer-Imprägnieröl und Diisopropylnaphthalin (Isomerengemisch) im Gewichtsverhältnis 40 : 40 : 20.

Die folgende Tabelle zeigt die erhaltenen Ergebnisse:

Claims (2)

1. Öliges Holzschutzmittel, dadurch gekennzeichnet, daß es 10 - 100 Gew.-% Kohlenkonversionsöl, 0 - 95 Gew.-% Steinkohlenteer- Imprägnieröl, 0 - 75 Gew.-% Mineralölfraktion im Siedebereich 200 - 400°C und 0 - 60 Gew.-% alkyl- oder cycloalkylaromatische Verbindungen 2- bis 4-kerniger Aromaten enthält.

2. Verwendung des Holzschutzmittels nach Anspruch 1 zur holzvergütenden Imprägnierung mittels an sich bekannter Tränk-, Druck- oder Vakuum-Druck-Imprägnierverfahren.