DE60002905T2

DE60002905T2 - Leinoel sowie verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number: DE60002905T2
Application number: DE60002905T
Authority: DE
Inventors: Mikkel Selder
Original assignee: JAERLASA FAERGINDUSTRIER JAERL AB; JAERLASA FAERGINDUSTRIER JA AB; Jarlasa Fargindustrier AB
Current assignee: Linotech Jarl Se AB
Priority date: 1999-10-07
Filing date: 2000-09-26
Publication date: 2004-05-19
Also published as: CZ20021036A3; PL354289A1; EP1222241B1; NO20021636D0; NZ518172A; EE200200180A; CA2386528C; US6610870B1; JP2003511516A; SE9903621L; CZ301090B6; CN1378584A; AU755185B2; NO20021636L; NO329937B1; SE516992C2; SK4412002A3; EP1222241A1; DE60002905D1; ZA200202594B

Description

Die vorliegende Endung bezieht sich auf Leinöl, das zur Verbesserung der Eigenschaften des Öls in Verbindung mit der Verwendung beispielsweise beim Imprägnieren von Produkten auf Basis von Cellulose, wie Holz, behandelt worden ist. Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zur Herstellung dieses Leinöls.
Auch wenn die vorliegende Erfindung auch auf andere Produkte auf Cellulosebasis anwendbar ist als auf Holz, wird sie nachstehend in Verbindung mit Holz in Form von verschiedenen Typen von Nutz- bzw. Schnittholz beschrieben. Der Abbau von Holz bei der Verwendung im Freien ist nahezu ausschließlich auf die Einwirkung von Pilzen und Bakterien zurückzuführen. Die Voraussetzung für das Wachstum dieser Mikroorganismen ist die Anwesenheit von Wasser. Außerdem sind eine geeignete Temperatur und der Zutritt von Nährstoffen und Sauerstoff erforderlich. Die Verhinderung des Abbaus bzw. der Zersetzung kann auf der Eliminierung einer oder mehrerer dieser für das Wachstum der Mikroorganismen erforderlichen Bedingungen basieren. Als ein Beispiel dafür kann beispielsweise erwähnt werden, dass dann, wenn der Feuchtigkeitsgehalt auf einen Wert von weniger als 20 % herabgesetzt wird, die biologische Zersetzung (Abbau) im Wesentlichen verhindert wird.
Es sind bereits eine Reihe von verschiedenen Imprägnierungsverfahren zum Schützen von Holz bekannt und diese Verfahren können im Prinzip unterteilt werden in solche Verfahren, die auf der Einführung einer für das Wachstum der Mikroorganismen giftigen bzw. toxischen Substanz basieren, und in solche Verfahren, durch welche dem Holz hydrophobe Eigenschaften verliehen werden, beispielsweise durch Imprägnierung mit einer Öl-Sorte. Im zuletzt genannten Fall ist das Imprägnierungsmittel rohes Leinöl, das ein solches vom heiß- oder kaltgepressten Typ sein kann, die beide durch eine geeignete Wärmebehandlung in gekochte Leinöle überführt werden. Die Verwendung solcher Leinöle ist jedoch mit bestimmten Nachteilen verbunden, beispielsweise einer Viskosität, die für eine leichte Handhabung unzweckmäßig hoch ist, einen Gehalt von Komponenten, die ein Substrat für die relevanten Mikroorganismen darstellen, unvorteilhafte Trocknungseigenschaften und dgl. Ein Verfahren, das zur Herabsetzung der Viskosität angewendet wird, ist das Verdünnen mit einem Lösungsmittel, ein Vorgang, der jedoch vom Umweltschutz aus betrachtet nicht akzeptabel ist. Die Verwendung von chemischen Giften wird derzeit häufig angewendet, sollte jedoch in der Zukunft aus Umweltschutzgründen weitgehend verboten werden. Außerdem wird die Imprägnierung mit einer Kombination aus einer Hydrophobierung und einer toxischen Behandlung angewendet, beispielsweise die Behandlung mit Kreosot (teerölhaltiges Holzschutzmittel).
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein behandeltes Leinöl mit Eigenschaften bereitzustellen, die wesentlich verbessert sind, hauptsächlich in Verbindung mit der Verwendung des Leinöls zum Imprägnieren von Holz und Holzprodukten.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Herstellung dieses Leinöls mit verbesserten Eigenschaften anzugeben.
Noch ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, mit dem die Aufnahme des Öls durch das Holz oder das Holzprodukt in Verbindung mit der Imprägnierung beträchtlich erhöht wird und mit dem sogar ein Wert von nahezu 100 % Aufnahme erreicht werden kann.
In Verbindung mit umfangreicher Forschungs- und experimenteller Arbeit wurde erfindungsgemäß gefunden, dass eine Behandlung von Leinöl, die zu einer solchen Situation führt, dass sein Gehalt an freiem Tocopherol weniger als 75 ppm beträgt, die Eigenschaften des Leinöls wesentlich verbessert, insbesondere in Verbindung mit seiner Verwendung als Imprägnierungsmittel für Holz oder Nutzholz.
Diese und weitere Ziele der Erfindung werden, wie aus der nachfolgenden Beschreibung eindeutig hervorgeht, erreicht mit einem behandelten Leinöl, das im Wesentlichen besteht aus Linolensäure, Linolsäure und Ölsäure, hauptsächlich in Form der Triglyceride, wobei das Leinöl dadurch gekennzeichnet ist, dass sein Gehalt an freiem Tocopherol weniger als 75 ppm beträgt.
Es ist insbesondere bevorzugt, dass das behandelte Leinöl freies Tocopherol in einer Konzentration von weniger als 50 ppm enthält.
Auch wenn das erfindungsgemäße behandelte Leinöl sowohl auf kaltgepresstem als auch auf heißgepresstem Leinöl basieren kann, ist es bevorzugt, als Ausgangsmaterial für das erfindungsgemäße Leinöl kaltgepresstes Leinöl zu verwenden.
Das erfindungsgemäße neue Verfahren zur Herstellung eines Leinöls des oben genannten Typs ist durch die folgenden Stufen gekennzeichnet:

a) Erhitzen von rohem Leinöl auf eine erhöhte Temperatur, die niedriger ist als der Siedepunkt von Wasser,
b) Zugabe einer erhitzten anorganischen Säure zu dem Öl und Vermischen derselben mit dem Öl,
c) Abtrennung von präzipitierten Materialien, beispielsweise durch Sedimentation und Austrag und Entfernung der gebildeten Bodenablagerung,
d) Zugabe einer erhitzten wässrigen Alkalilösung zu dem Öl und Vermischen derselben mit dem Öl,
e) Austragen der gebildeten Seife und
f) Spülen des Öls mit heißem Wasser, bis ein klares Spülwasser erhalten wird.

Das Erhitzen in der obigen Stufe (a) erfolgt zweckmäßig auf eine Temperatur, die innerhalb des Bereiches von 80 bis 99 °C liegt, wobei vermieden wird, dass der Siedepunkt von Wasser erreicht wird.
Die anorganische Säure wird vorzugsweise in einer Menge von 0,5 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Öls, zugegeben. Als geeignete anorganische Säuren können genannt werden Phosphorsäure, Schwefelsäure und Chlorwasserstoffsäure. Vorzugsweise wird als anorganische Säure Phosphorsäure, beispielsweise thermische Phosphorsäure, in einer Konzentration von beispielsweise 80 % und in einer Menge von 0,5 bis 2 Gew.-%, insbesondere von 1 bis 1,5 Gew.-%, verwendet.
Das Durchmischen in der Stufe (b) dauert zweckmäßig so lange, bis die Reaktion abgeschlossen ist, was einer Zeitspanne von 10 bis 30 min entspricht.
Als Alkali kann jede geeignete alkalische Verbindung verwendet werden, beispielsweise die Hydroxide von Alkali- oder Erdalkalimetallen, insbesondere Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid. Besonders bevorzugt ist Natriumhydroxid, auch Natronlauge genannt. Die alkalische Verbindung wird zweckmäßig in einer Menge zugegeben, die 2 bis 5 Trockengewichts-%, bezogen auf das Gewicht des Öls, entspricht. Das Alkali wird zweckmäßig in Form einer wässrigen Lösung in einer Menge von 7 bis 15 Gew.-% Wasser zugegeben, ebenfalls bezogen auf das Gewicht des Öls.
Um eine Verdickung des Öls während des Erhitzens zu vermeiden, kann das Öl in einer weiteren Stufe erhitzt werden, während ein geeignetes Agens, beispielsweise Mangantetraborat, zugegeben wird. Ein geeigneter Temperaturbereich für das Erhitzen des Öls in dieser weiteren Stufe beträgt 120 bis 140 °C. Zur Verbesserung der Trocknungseigenschaften des behandelten Öls kann ein geeigneter Katalysator zugegeben werden, beispielsweise Mangantetraborat. Das als Katalysator verwendete Agens kann das gleiche sein wie das Agens, das zur Vermeidung der Verdickung des Öls während des Erhitzens verwendet wird.
Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Erfindung nicht beschränkender Beispiele näher erläutert, wobei die darin angegebenen Mengen und Prozentsätze sich, wenn nichts anderes angegeben ist, auf das Gewicht beziehen. In den Beispielen werden Abkürzungen verwendet, die sich auf die in dem Leinöl enthaltene Fettsäure beziehen. So wird beispielsweise Ölsäure abgekürzt mit C18 : 1, Linolsäsure mit C18 : 2 und Linolensäure mit C18 : 3. Die nach dem Doppelpunkt folgende Ziffer gibt den Grad der Unsättigung an.
Beispiel 1
Herstellung von behandeltem Leinöl
Als Ausgangsmaterial für die Behandlung des Öls wird schwedisches kaltgepresstes rohes Leinöl verwendet. Die Behandlung dieses Leinöls wird wie folgt durchgeführt.
Das rohe kaltgepresste Leinöl wird auf etwa 90 °C erhitzt und dann werden 1,2 % heiße 80 %ige thermische Phosphorsäure zu dem Leinöl zugegeben und das Durchmischen wird etwa 20 min lang durchgeführt. Die Bodenablagerung in Form eines schwarzen Niederschlags, die während dieser Säurebehandlung entstanden ist, wird durch Sedimentation und Austrag entfernt.
Dann werden 3,7 % 100 %ige Natronlauge, gelöst in 11 % erhitztem Wasser, zu dem säurebehandelten Leinöl zugegeben und danach wird 7 bis 10 min lang durchmischt, während der Verlauf der Reaktion beobachtet wird. Die bei dieser Alkalibehandlung gebildete Seife wird ausgetragen und das erhaltene Leinöl wird durch 5- bis 7-maliges Spülen mit 25 Vol.-% erhitztem Wasser oder so lange, bis das Spülwasser klar ist und einen für Wasser normalen pH-Wert hat, gespült.
Durch diese Behandlung werden praktisch alle unerwünschten Komponenten des Leinöls entfernt, insbesondere sein ursprünglicher Gehalt an Tocopherol. Damit das Leinöl dann gute Trocknungseigenschaften hat, wird es anschließend etwa 6 h lang auf etwa etwa 127 °C erhitzt, wobei etwa 0,02 % Mangantetraborat als Katalysator verwendet werden, wobei der Grund dafür der ist, dass das Öl während des Siedens nicht eindicken soll.
In den folgenden Beispielen wird die Analyse von erfindungsgemäßen behandelten Leinölen, die nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellt worden sind, angegeben und es werden auch entsprechende Analysendaten für konventionelle Produkte, die auf dem Markt erhältlich sind, angegeben.
Beispiel 2
Analyse von erfindungsgemäßem behandeltem Leinöl und von zwei handelsüblichen Leinölen
In der nachstehenden Tabelle sind die Bezeichnungen für die Leinöle KH.KF Eg 1382 gekochter Leinölfirnis, hergestellt aus schwedischem kaltgepresstem rohem Leinöl aus der Ernte von 1998. Die beiden handelsüblichen Öle FK.K Eg H 1381 und AC.K Eg 1383 sind ein von der Firma Färghandelskompaniet in Malmö vertriebenes heißgepresstes gekochtes Leinöl bzw. ein von der Firma Alfort & Cronholm Grosshandel AB, Stockholm, vertriebenes heißgepresstes gekochtes Leinöl.
Tabelle 1
Wie aus den obigen Analysendaten hervorgeht, wurde der Gehalt an freiem Tocoferol stark verringert auf 0 in dem erfindungsgemäßen Leinöl. Außerdem können eine beträchtliche Abnahme der Ölsäure und sogar eine noch größere Abnahme der Menge an vorhandenem Phosphor festgestellt werden.
Beispiel 3
Analyse von erfindungsgemäßem behandeltem Leinöl und von drei handelsüblichen Leinölen
In der nachstehenden Tabelle handelt es sich bei den Bezeichnungen für die Leinöle bei KH.KI Eg 1387 um ein gekochtes Imprägnierungs-Leinöl aus der Ernte von 1998. Die drei handelsüblichen Öle sind BE.K. Eg 1384, ein gekochtes Leinöl von der Firma Beckers, Stockhol, AL.R. Eg 1385 ein schwedisches kaltgepresstes rohes Leinöl von der Firma Alcro Färg, Stockholm, bzw. EA.R. Eg 1386, ein heißgepresstes rohes Leinöl von der Firma Eskil Åkerberg AB, Malmö.
Tabelle II
Auch aus diesem Analysenbericht kann entnommen werden, dass das erfindungsgemäße behandelte Leinöl größtenteils frei von Tocopherol ist, während die Gehalte von Ölsäure und Phosphor niedriger sind als in zwei der handelsüblichen Öle, während das dritte handelsübliche Öl ebenfalls verhältnismäßig niedrige Gehalte von Ölsäure und Phosphor aufweist.
Mit dem erfindungsgemäßen behandelten Leinöl durchgeführte Tests zeigen, dass es beträchtlich verbesserte Eigenschaften aufweist, insbesondere in Verbindung mit seiner Verwendung zum Imprägnieren von Holz und Holzprodukten. Das erfindungsgemäße Öl weist eine niedrigere Viskosität und dadurch eine bessere Handhabbarkeit auf, durch die Behandlung weist es auch niedrigere Gehalte von Substanzen auf, die Substrate für Mikroorganismen darstellen, und es führt bei seiner Verwendung zum Imprägnieren von Holz zu einer wesentlich verbesserten Beständigkeit.
Beschleunigte Tests in Pilz-Kellern haben gezeigt, dass das erfindungsgemäße Leinöl eine beträchtlich verbesserte Beständigkeit gegen Holzfäule aufweist, verglichen mit den mit CCA imprägniertenn Holzprodukten (CCA = Chrom, Kupfer, Arsen). Das gleiche gilt für die Beständigkeit gegen Holzfäule von imprägnierten Stäben, die in einem Keller-Klima mit hoher relativer Feuchtigkeit und hoher Temperatur in feuchte Erde eingesetzt worden sind. Darüber hinaus haben Beständigkeitstests gegen Holzfäule, die mit imprägnierten Stäben durchgeführt wurden, die in den Boden von Feldern mit einer Mikroorganismenflora und aggressiver Braunfäule eingesetzt worden sind, gezeigt, dass eine Imprägnierung mit dem erfindungsgemäßen behandelten Leinöl zu einer wesentlich besseren Beständigkeit gegen Holzfäule führt als sowohl eine Imprägnierung mit CCA als auch eine Imprägnierung mit konventionellen Leinölen.
Es sei darauf hingewiesen, dass die vorliegende Erfindung auf die vorstehend beispielhaften genannten spezifischen Ausführungsformen nicht beschränkt ist. Es können daher Modifikationen und Änderung innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung durchgeführt werden und diese Änderungen und Modifikationen sind für den Fachmann auf diesem Gebiet leicht ersichtlich.

Claims

Behandeltes Leinöl, das im Wesentlichen besteht aus Linolensäure, Linolsäure und Ölsäure, hauptsächlich in Form der Triglyceride, dadurch gekennzeichnet, dass sein Gehalt an freiem Tocopherol weniger als 75 ppm beträgt.
Leinöl nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sein Gehalt an freiem Tocopherol weniger als 50 ppm beträgt.
Leinöl nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es auf kaltgepresstem Leinöl basiert.
Verfahren zur Herstellung eines Leinöls nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Stufen umfasst: a) Erhitzen von rohem Leinöl auf eine erhöhte Temperatur, die unterhalb des Siedepunkts von Wasser liegt, b) Zugabe einer erhitzten anorganischen Säure zu dem Öl und Durchmischen des Öls, c) Abtrennung von ausgefallenen Materialien, d) Zugabe einer erhitzten wässrigen Alkalilösung zu dem Öl und Durchmischen des Öls, e) Austragen der gebildeten Seife und f) Spülen des Öls mit heißem Wasser, bis ein klares Spülwasser erhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Erhitzen in der Stufe (a) auf eine Temperatur von weniger als 80 °C durchgeführt wird.
Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die anorganische Säure in einer Menge von 0,5 bis 30 Gew.%, bezogen auf das Gewicht des Öls, zugegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Durchmischen in der Stufe (b) für eine Zeitspanne von 10 bis 30 min durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Alkali Natriumhydroxid in Form einer Lösung verwendet und zweckmäßig in einer Menge zugegeben wird, die 2 bis 5 Gew.-% Trockengewicht, bezogen auf das Gewicht des Öls, entspricht.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass Natronlauge, gelöst in 7 bis 15 Gew.-% erhitztem Wasser, bezogen auf das Gewicht des Öls, zugegeben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 9, gekennzeichnet durch eine weitere Stufe nach der Spülstufe (f), die darin besteht, dass man das Öl erhitzt, wobei während des Erhitzens ein Agens zur Verhinderung des Eindickens des Öls zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Öl auf eine Temperatur von 120 bis 140 °C erhitzt wird.
Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass Mangantetraborat als das Agens verwendet wird, das gleichzeitig als Katalysator wirkt.