DE68910320T2

DE68910320T2 - Behandlung von holz und auf holz basierenden stoffen.

Info

Publication number: DE68910320T2
Application number: DE89909027T
Authority: DE
Inventors: David Dickinson; Richard Murphy; Philip Turner
Original assignee: Imperial College of Science Technology and Medicine
Current assignee: Imperial College of Science Technology and Medicine
Priority date: 1988-07-21
Filing date: 1989-07-20
Publication date: 1994-02-24
Anticipated expiration: 2009-07-21
Also published as: NZ230043A; AU4046589A; AU636851B2; DE68910320D1; FI98712C; EP0425578B1; NO179136B; US5330847A; JPH04501238A; NO910219L; JP2720089B2; EP0425578A1; MY107430A; BR8907564A; KR900701488A; CA1339401C; HUT62833A; NO910219D0; DK169568B1; DK9991A

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren zur konservierenden Behandlung von Nutzholz und von Produkten auf Holzbasis beispielsweise Bretter auf Holzbasis, um Schutz gegen Fäulnis, Insektenbefall zu erreichen oder ihm Flamm- oder Feuerfestigkeit zu vermitteln. Die Erfindung umfaßt auch eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung und mit dem Verfahren und/oder in der Vorrichtung behandelte Materialien bzw. Stoffe.
Viele bororganische Verbindungen sind Gase oder Flüssigkeiten mit niedrigem Siedepunkt. Wenn gewisse dieser Verbindungen für das Inkontaktbringen mit Nutzholz oder Produkten auf Holzbasis hergerichtet werden, hydrolysieren sie mit der Feuchtigkeit des Holzes und setzen im Nutzholz Bor als Borsäure frei. Es wird beispielsweise von Trimethylborat (TMB) angenommen, daß es mit der Feuchtigkeit im Holz unter Bildung von Borsäure nach folgender Gleichung reagiert:
B(OCH&sub3;)&sub3; + 3H&sub2;O T H&sub3;BO&sub3; + 3CH&sub3;OH
Gemäß dieser Reaktion ist die bororganische Verbindung Trimethylborat also zur Hydrolyse zu Borsäure-Reaktionsprodukt und zu einem anderen Reaktionsprodukt befähigt, welches vorliegend Methanol ist. Eines der zwei Reaktionsprodukte, Methanol, hat den niedrigeren Siedepunkt, nämlich etwa 64,7 ºC bei Atmosphärendruck.
Trimethylborat siedet bei Atmosphärendruck bei etwa 68,5 bis 69 ºC. Bei den bis jetzt bekannten Behandlungen war es bei der Anwendung des Dampfes bei hohen Temperaturen erforderlich, sowohl den Behandlungskessel als auch das Nutzholz zu heizen, um Kondensation des Dampfes zu verhindern. Der Feuchtigkeitsgehalt des Holzes hatte auch Auswirkungen auf die zu Borsäure umgewandelte Menge an Trimethylborat.
Die US 4 354 316 offenbart in Beispiel 1 ein Verfahren zur Holzbehandlung, bei dem Holz mit dem Dampf eines Trimethylborat/Methanol-Azeotrops behandelt wird, wobei das Aussetzen gegenüber dem Dampf im Vakuum und bei einer Temperatur zwischen 60 und 130 ºC bewirkt wurde.
Es wurde gefunden, daß die vorgeschlagenen Behandlungsverfahren beim Arbeits-Feuchtegehalt des Holzes für sperriges Nutzhölz weitgehend unwirksam sind, weil das TMB über eine Oberflächenschicht des Nutzholzes hinaus nur unvollständig eindringt. Es wurde gefunden, daß die Verminderung des Feuchtegehalts das Eindringen erhöht, vollständiges Eindringen wurde jedoch nur bei herabgesetzten Feuchtegehalten gefunden, die unterhalb eines praktischen Arbeits-Feuchtegehalts liegen. Nutzholz, welches auf solche Gehalte getrocknet wird, kann Problemen wie beispielsweise Verziehen oder Splittern unterliegen, was dazu führen würde, daß solches Bauholz geringen wirtschaftlichen Wert-hat.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die vorstehend erwähnten Nachteile zu vermeiden oder zu mildern und ein Behandlungsverfahren und eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die auch für Brettmaterialien auf Holzbasis geeignet sind.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung, wird ein Verfahren zum Behandeln von Nutzholz oder von Brettern auf Holzbasis zur Verfügung gestellt, bei dem man das Nutzholz oder die Bretter einem Dampf aussetzt, der von einem Gemisch abstammt, welches eine bororganische Verbindung und eine zweite Verbindung enthält, wobei die Verbindungen bei Mischung in geeigneten molaren Anteilen zur Bildung eines positiven Azeotrops befähigt sind, wobei die bororganische Verbindung in dem Nutzholz oder in den Brettern zu Borsäure-Reaktionsprodukt und anderem Reaktionsprodukt hydrolysiert, wobei das Aussetzen gegenüber dem Dampf bei einer Temperatur bewirkt wird, die bei den gewählten Behandlungsbedingungen größer als der oder gleich dem Siedepunkt des verwendeten Gemisches ist, jedoch unterhalb des Siedepunkts des anderen Reaktionsprodukts liegt.
Die Behandlungstemperatur bei den gewählten Behandlungsbedingungen eines beispielsweise verminderten Anfangsdrucks, der Art des Holzes oder der Bretter, des Feuchtegehalts, des gewünschten Ausmaßes, in dem Borsäure eindringt, ist deshalb sehr bevorzugt befähigt, aus dem Gemisch Dampf zu erzeugen, jedoch das Verdampfen des anderen Reaktionsprodukts zu unterdrücken, wobei bei Verwendung von TMB als bororganische Verbindung das Verdampfen des Methanol-Reaktionsprodukts unterdrückt wird. Es wurde gefunden, daß im Handel erhältliches positiv azeotropisches flüssiges Gemisch aus TMB/Methanol für die Erfindung ein gutes Verhalten zeigt und etwa äquimolare Anteile dieser zwei Komponenten enthält und einen Siedepunkt aufweist, der niedriger liegt als der der beiden Einzelkomponenten.
Der molare Anteile der zweiten Verbindung kann variieren, und es ist bevorzugt, Gemische einzusetzen, bei denen die molare Menge der zweiten Verbindung 10 bis 90 % beträgt, bevorzugter am oder nahe dem azeotropischen molaren Prozentsatz.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird ein Verfahren zum Behandeln von Nutzholz oder von Brettern auf Holzbasis zur Verfügung gestellt, bei dem man das Nutzholz oder die Bretter dem Dampf eines positiven Azeotrops einer flüssigen bororganischen Verbindung aussetzt, die mit einer zweiten Flüssigkeit zu Borsäure hydrolysierbar ist, wobei die Behandlung bei einer Temperatur bewirkt wird, die bei den vorherrschenden Behandlungsbedingungen oberhalb des Siedepunkts (i) des azeotropischen Gemisches, jedoch unterhalb des Siedepunkts (ii) des Reaktionsprodukts mit dem kleineren Siedepunkt liegt.
Es ist weiter bevorzugt, daß die Behandlung bei einer Temperatur bewirkt wird, die bei den vorherrschenden Behandlungsbedingungen ebenfalls unterhalb des Siedepunkts (iii) der einzelnen Azeotropbestandteile liegt.
Eine zum Durchführen des vorliegenden Verfahrens geeignete Vorrichtung hat eine Behandlungskammer, die zur Aufnahme von Holz oder von Brettern auf Holzbasis geeignet ist und teilweise oder im wesentlichen evakuiert werden kann, eine zur Kammer gehörende Einrichtung zum Sicherstellen der Temperatur und/oder des Drucks darin, einen Vorratsbehälter zur Aufnahme des Gemisches in gasförmiger oder flüssiger Verbindung mit der Behandlungskammer, eine Einrichtung, die die kontinuierliche bzw. andauernde Anwesenheit von Gemischdampf in der Behandlungskammer gestattet, und eine Einrichtung zum Ändern des Drucks und/oder der Temperatur der Behandlungskammer.
Es ist bevorzugt, daß die Behandlungsvorrichtung, d.h. die Behandlungskammer, der Vorratsbehälter für das Gemisch und die Verbindungseinrichtung, beispielsweise Rohre, bei gleicher Temperatur gehalten werden, um während der Behandlung das Gleichgewicht zwischen der flüssigen Phase und der Gasphase aufrechtzuerhalten.
Die Behandlung kann bei jeder geeigneten Temperatur und/oder bei jedem geeigneten Druck durchgeführt werden, vorausgesetzt, die vorgenannte Beziehung zwischen Temperatur und Siedepunkt wird eingehalten.
Nur zu Vergleichszwecken gesagt können die Behandlungen bei einer Temperatur im Bereich von -20 bis +75 ºC durchgeführt werden, beispielsweise im Bereich von 10 bis weniger als 64,7 ºC, und einem reduzierten Anfangsdruck im Bereich von 750 mbar oder weniger als 1 mbar, bevorzugt im Bereich von 500 mbar bis weniger als 1 mbar.
Die bororganische Verbindung ist bevorzugt ein Alkylborat wie beispielsweise Trimethylborat [B(OCH&sub3;)&sub3;].
Die am meisten bevorzugte bororganische Verbindung ist Trimethylborat (TMB), und die andere Verbindung ist bevorzugt Methanol. Es können jedoch auch andere Flüssigkeiten verwendet werden, die ein binäres oder (tatsächlich) ternäres Azeotrop mit der bororganischen Verbindung bilden. Die zweite verwendete Verbindung ist zweckmäßigerweise eine Flüssigkeit.
Die Behandlung wird bevorzugt solange durchgeführt, wie es notwendig ist, im Nutzholz oder in den Brettern bei konservativer Behandlung eine Konzentration an Borsäure von nicht mehr als 3 Gew.-% einzulagern, bevorzugt von 0,1 bis 1 Gew.-%, oder von 3 bis 20 Gew.-%, wenn Flammfestigkeit oder Feuerfestigkeit erzielt werden soll.
Der Feuchtegehalt der Bretter und/oder des Nutzholzes vor der Dampfbehandlung kann im Bereich von 0 bis 28 %, bevorzugt 2 bis 20 % für Bretter, und 6 bis 20 % für Nutzholz liegen. Bretter auf Holzbasis können bei ihrem Arbeits-Feuchtegehalt behandelt werden, d.h. im Bereich von 4 bis 12 %.
Eine bevorzugte Behandlung umfaßt das Einführen von Gemischdampf, z.B. Azeotropdampf, in eine Behandlungskammer, die vorevakuiert ist, um vor der Dampfbehandlung ein Anfangsvakuum zu erreichen.
Das Anfangsvakuum - falls eingesetzt - kann im Bereich von 500 bis weniger als 1 mbar liegen, bevorzugter 100 bis weniger als 1 mbar. Am meisten bevorzugt ist ein Anlegen des Vakuums vor dem Einführen des Bor-Konservierungsmittels, d.h. des Gemischdampfes. Weil der Dampfdruck des anwesenden Gemisches den Dampfdruck des Reaktionsprodukts übersteigen kann, wird angenommen, daß das Verdampfen des anderen Reaktionsprodukts (z.B. hauptsächlich Methanol) wirksam unterdrückt werden kann.
Bei der obigen Reaktion zwischen der bororganischen Verbindung und der Feuchtigkeit wird ein großer (dreifacher) molarer Überschuß des anderen Reaktionsprodukts erzeugt.
Das Verdampfen dieses anderen Reaktionsprodukts (z.B. Methanol) würde den Reaktionsdruck erhöhen und als Folge das weitere Verdampfen der bororganischen Verbindung unterbinden. Es wird angenommen, daß dies die Leistungsfähigkeit der Behandlung von Holz oder von Brettern auf Holzbasis entweder bei oder unterhalb des normalen Arbeits-Feuchtegehalts merklich herabsetzt, indem es die verfügbare Gaskonzentration des organischen Bors auf kritische Weise begrenzt. Im Gegensatz und Unterschied dazu wird angenommen, daß mit Hilfe des vorliegenden Verfahrens das Methanol dazu neigt, bevorzugt als Flüssigkeit im Nutzholz oder in den Brettern auf Holzbasis zu kondensieren, d.h. seine Dampfunterdrückung ermöglicht ein beträchtlich verbessertes Verdampfen des Bor-Konservierungsmittels (welches vom vorliegenden Gemisch abgeleitet ist) und verbessert dadurch auf überraschende Weise die Wirksamkeit der Einlagerung von Borsäure.
Durch Einsatz erfindungsgemäßer Behandlungen kann die aus dem Gemisch stammende Dampfkonzentration bei einem maximalen praktischen Wert während der gewählten Behadlungszeit gehalten werden. Dies erlaubt das kontinuierliche Ergänzen des Mischdampfes während der Behandlung - wie nachstehend durch Beispiele belegt wird, ein höchst bevorzugter Aspekt der vorliegenden Behandlung.
Dieses kontinuierliche Ergänzen des Dampfes, der die bororganische Verbindung enthält, kann erreicht werden durch Aufrechterhalten einer Gasverbindung zwischen dem Vorratsbehälter für das Gemisch und dem Behandlungskessel oder durch Bereitstellen einer Flüssigverbindung dazwischen, so daß das Verdampfen während der gewählten Behandlungszeit in der Verdampfungskammer stattfindet. Wenn die Reaktion zwischen TMB und dem Wasser im Holz oder in den Brettern auf Holzbasis fortschreitet, nimmt die Gaskonzentration ab, das Vakuum nimmt zu und zieht mehr Mischdampf in die Kammer, und es wird allmählich ein Gleichgewicht erreicht, jedoch eine nahezu unbegrenzte Zufuhr von bororganischem Konservierungsmittel im Dampf bereitgestellt.
Die Behandlungszeit kann abhängen von den unterschiedlichen Behandlungsbedingungen und kann gewählt werden auf der Grundlage der gewünschten Speicherung von Borsäure.
Bei gewissen Ausführungsformen der Erfindung (nützlich für das Behandeln von Nutzholz) kann das feste Holz bei seinem Arbeits- Feuchtegehalt behandelt werden, wie es bereits beschrieben wurde.
Solche Ausführungsformen zum Behandeln von festem Holz können unterteilt werden in solche, die die Notwendigkeit vermeiden, (a) das unbehandelte Holz auf einen Feuchtegehalt unterhalb des Arbeits-Feuchtegehalts vorzukonditionieren und/oder (b) das behandelte Holz auf einen praktischen Arbeits-Feuchtegehalt für die beabsichtigte spätere Verwendung nachzukonditionieren. In Abhängigkeit von den Behandlungsbedingungen kann es alternativ wünschenswert sein, durch Erwärmen vorzukonditionieren, um den Feuchtegehalt vor der Behandlung herabzusetzen und/oder nachzukonditionieren, um den Feuchtegehalt zu erhöhen, beispielsweise durch Dampfkonditionieren. Solche Konditionierungstechniken sind im Stand der Technik der Holzverarbeitung bekannt, und die vorliegende Erfindung umfaßt das Behandeln von Holz oder Produkten auf Holzbasis, die einer Änderung des Feuchtegehalts entweder unterzogen worden sind oder nicht.
Zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung in ihren unterschiedlichen Aspekten und damit sie leicht in die Tat umgesetzt werden kann, werden nachfolgend nicht begrenzende Ausführungsformen als Beispiele beschrieben, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen wird; es zeigen:
Fig. 1: Ein Flüssigkeits/Dampf-Phasendiagramm für TMB/Methanol-Gemische bei Atmosphärendruck und
Fig. 2: eine Ausführungsform der Vorrichtung, die zum Durchführen der Behandlung geeignet ist.
Fig. 1 der Zeichnungen zeigt ein Phasendiagramm für Trimethylborat/Methanol-Gemische bei Atmosphärendruck. Es ist Fig. 1 zu entnehmen, daß der Minimums-Siedepunkt (54,3 ºC) eines azeotropischen Gemisches der zwei Komponenten bei äquimolaren Anteilen auftritt. Der Siedepunkt von Methanol beträgt etwa 64,7 ºC und der von TMB etwa 68,5 ºC Wenn man dieses besonders bevorzugte Azeotrop einsetzt, ist jedoch bei Atmosphärendruck eine Behandlungstemperatur unterhalb von 64,7 ºC, jedoch bei oder oberhalb von 54,3 ºC erforderlich. Äquivalente Temperaturen und Drucke könnten verwendet werden, wie sie durch die Dampfdruck/Temperatur-Beziehung für das Gemisch definiert sind.
Eine in Fig. 2 gezeigte, geeignete Ausführungsform einer Behandlungsanlage in kleinem Maßstab besteht aus einer inneren Behandlungskammer 1, die in einer umgebenden Kammer 2 enthalten ist, deren Temperatur über einen Bereich von -70 bis +200 ºC genau geregelt werden kann (Genauigkeit +/- 0,1 ºC).
Die innere Behandlungskammer kann zylindrisch sein und aus Stahlrohr und rostfreien Stahlplatten gebaut sein, die für die Endplatte, den Flansch und den Deckel des Zylinders verwendet werden. Die Endplatte und der Flansch können geschweißt sein, damit sie vakuumdicht passen. In den Flansch können zwei Stifte gesetzt sein, um den Deckel zu zentrieren, wenn die Kammer abgedichtet wird. Außerhalb des Deckels kann zum leichteren Handhaben ein Griff angebracht sein, während auf der Innenseite ein O-Ring aus Silikonkautschuk in einer eingearbeiteten Nut verwendet werden kann, um eine vakuumdichte Abdichtung zwischen dem Deckel und dem Flansch sicherzustellen Der gesamte Zylinder war aus Festigkeitsgründen in einem Gestell befestigt.
In die Zylinderwand wurden vier Öffnungen (3-6) gebohrt und mit Stutzen aus rostfreiem stahl angezapft, um folgendes aufzunehmen:
ein mit einem Digitalthermometer (Genauigkeit +/- 1 ºC, nicht gezeigt) verbundenes Thermoelement bei Öffnung 3, ein Rohr 10 bei Öffnung 4, um einen Vorratsbehälter 7 mit TMB/Methanol-Gemisch in Dampfverbindung mit der Hauptbehandlungskammer 1 zu bringen,
ein Rohr 10 bei Öffnung 5, welches mit einer Vakuumpumpe verbunden ist, und einen Druckaufnehmer (nicht gezeigt) bei Öffnung 6, der mit einem digitalen Meßgerät (nicht gezeigt, Genauigkeit +/- 1 mbar) verbunden ist, um das Vakuum in der Behadlungskammer zu messen.
Das Rohr 11, das die Hauptbehandlungskammer 1 mit der (nicht gezeigten) Vakuumpumpe verbindet, und ein Abgriff 9 zur Steuerung des gasförmigen Dampfflusses von dem Reservoir 7 für das TMB/Methanol-Gemisch und die Behandlungskammer 1 führen zur leichteren Handhabung durch die Wand der umgebenden Kammer. Ein beim Abgriff 9 betriebenes Ventil 8 ist in dem Rohr 10 zur Dampfverbindung zwischen dem Behälter 7 und der Kammer angebracht, damit vor der Dampfbehandlung evakuiert werden kann.

Protokolle

Die eingesetzten Materialien waren:
1. Gerichtetes Faserbrett (oriented strand board, OSB) mit einer Dicke von 18 mm, das im Labor einen Gleichgewichts- Feuchtegehalt von etwa 6 % aufwies.
2. Fußboden-Spanplatte (18 mm) mit einem Feuchtegehalt von 10 %.
3. Festes Holz der langsam wachsenden Pinus sylvestris, welches auf einen Bereich des Feuchtegehalts von 6 bis 12 % konditioniert war.
Die Bretterproben wurden in Abmessungen von 100 mm x 100 mm x Brettstärke geschnitten und vor der Behandlung mit einem ABS- Polymer kantenversiegelt. Das feste Holz wurde auf 50 x 50 mm Querschnitt x 160 mm Länge geschnitten, und die Enden wurden mit Epoxyharz versiegelt.
Nach dem Konditionieren der Proben auf den bekannten Feuchtegehalt (falls erforderlich) wurden sie in eine Behandlungskammer mit vorgewählter Temperatur gebracht, die dann versiegelt wurde, und die Proben wurden dann mit der darin vorliegenden Umgebungstemperatur equilibriert.
Die Kombination aus Behandlungstemperatur und Druck wurde so gewählt, daß mindestens eine gewisse Menge der bororganischen Verbindung in der Dampfphase als Teil des Gemischdampfes vorhanden war. Dann wurde ein Ventil geöffnet, welches eine Verbindung zwischen der Behandlungskammer und einem Vorratsbehälter mit Behandlungsmaterial (entweder zu Vergleichszwecken TMB alleine oder das bevorzugte TMB/Methanol-Azeotrop) herstellte, wodurch Dampf in die Kammer eintreten konnte. Die Proben wurden dem Dampf entsprechend einer vorgewählten Zeitspanne ausgesetzt.
Nach Ablauf der Behandlungszeit wurde die Druckzunahme aufgezeichnet und die Kammer mit der Atmosphäre belüftet und mit Stickstoff gespült, um Restdampf auszutreiben.
Die behandelten Proben wurde gewogen, um die durch Einlagerung von Borsäure verursachte Gewichtszunahme zu bestimmen. Die Verteilung der Borsäure in den Proben wurde durch Sichtprüfung beurteilt, nachdem ein zentrisch ausgeschnittener Querschnitt mit einem Färbereagenz besprüht worden war, welches aus 0,25 g Curcumin und 10 g Salicylsäure bestand, die in 10 ml Ethanol gelöst waren. Diese Färbung ergibt Borsäure von mehr als 0,2 % (Gewicht/Gewicht) als rote Färbung (British Standard: 5666 part 2, 1980).
Die Beladung mit Borsäure wurde auch quantitativ mit dem von Williams beschriebenen Verfahren bestimmt (Analyst, 93: 111-115 (1968) und Analyst, 95: 498-504 (1970)).

Beispiel 1:

Die nachstehende Tabelle I faßt den Einfluß von Temperatur und Feuchtegehalt auf die Beladung und die Eindringtiefe in festem Holz zusammen, wenn man erfindungsgemäß das Azeotrop als TMB und Methanol und zu Vergleichszwecken reines TMB verwendet. Die Behandlungszeit betrug vier Stunden. Tabelle I Temperatur ºC Feuchte % (trocken) 99% TMB Beladung % (trocken) Eindringtiefe (mm) Azeotrop Beladung % (trocken)
Die angegebenen Werte für die Beladung sind das Mittel aus fünf Wiederholungen und nehmen mit dem Trockengewicht der Proben zu.
Die Daten in Tabelle 1 zeigen, daß mit einem erfindungsgemäßen Gemisch bei Vergleich mit TMB alleine eine Zunahme der Beladung und der Eindringtiefe erreicht wird. Während bei allen gewählten Behandlungsbedingungen eine teilweise Imprägnierung der Holzproben erreicht wird, ist auch festzuhalten, daß die Verwendung eines Dampfgemisches aus bororganischer Verbindung und zweiter Verbindung Penetration bzw. Eindringen in merklich erhöhtem Umfang ergibt. Es ist insbesondere überraschend und deshalb vorteilhaft, daß eine bessere Penetration, d.h. eine bessere teilweise Imprägnierung, mit einem Konservierungsmittel bei niedriger Temperatur, z.B. 20 ºC, und bei höherem Feuchtegehalt, z.B. 12 %, erhalten werden kann.
Die Eindringtiefen, die bei diesen Temperaturen und Feuchtegehalten mit dem vorliegenden Gemisch und insbesondere mit dem bevorzugten azeotropischen Gemisch erreichbar sind, können für gewisse Einsatzzwecke von Holz oder von Brettern völlig zufriedenstellend sein.

Beispiel 2:

Die nachfolgende Tabelle II faßt die Auswirkung der Behandlungszeit auf die Beladung mit Borsäure bei gerichteten Faserbrettern (OSB) mit einem Feuchtegehalt von 6 % bei Verwendung des erfindungsgemäßen Azeotrops und zu Vergleichszwecken des reinen TMB zusammen. Tabelle II Zeit (min) Azeotrop Eindringtiefe bei 50 ºC 99 % TMB Eindringtiefe bei 20 ºC 99 % TMB
Es wurde bei allen Proben ein vollständiges eindringen (Penetration) beobachtet. Die quantitative Bestimmung der Proben mit 10 und 20 Minuten ergab für das Azeotrop 2,2 bzw. 1,5 % bei 50 bzw. 20 ºC und 3,0 bzw. 2,0 % bei 50 bzw. 20 ºC

Beispiel 3:

Proben aus 18-mm-Spanplatten (BS: 5669 Type ii/iii) mit 10 % Feuchte wurden mit dem Ziel der Beladung mit Borsäure behandelt, die einer Verwendung als Flammhemmer genügte, wenn die Proben dem TMB-Methanol-Azeotrop bei 50 ºC ausgesetzt wurden. Die Ergebnisse bei Variation der Behandlungszeit werden in der nachstehenden Tabelle III mitgeteilt. Tabelle III Zeit (min) Beladung (%)
Bei allen Proben wurde vollständige Penetration beobachtet.
Die Behandlung anderer Brettmaterialien, beispielsweise MDF, OSB, ergab bei geeigneten Feuchtegehalten der Bretter und geeigneten Behandlungsbedingungen Beladungen mit Borsäure von bis zu 14 bis 18 %.
Den vorstehend für Beispiel 2 angegebenen Ergebnissen ist zu entnehmen, daß bei OSB die Behandlung mit Azeotrop gegenüber reinem TMB im Hinblick auf die Eindringtiefe keinen besonderen Vorteil ergibt, weil bei beiden Behandlungsarten vollständiges Penetrieren beobachtet wurde: Der Vorteil liegt in der höheren Beladung mit Borsäure, die man bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens erreicht.
Was festes Nutzholz betrifft (Tabelle I), so erhält man bei Einsatz des erfindungsgemäßen Verfahrens Verbesserungen sowohl bei der Beladung als auch bei der Eindringtiefe. Es ist zu erwarten, daß auf Fichte mit 50 x 50 mm Querschnitt bei optimierten Behandlungsbedingungen vollständige Penetration zu erreichen sein wird.
Borsäure hat eine Reihe von Eigenschaften, die sie ideal für den Einsatz als Konservierungsmittel für Brettmaterialien auf Holzbasis macht:
1. Erwiesene Wirksamkeit gegenüber dem Befall von Pilzen und Insekten.
2. Niedrige Toxizität gegenüber Säugern.
3. Minimalen Dampfdruck.
4. Farblosigkeit.
5. Keine nachteiligen Auswirkungen auf Holz.
Die normalerweise angegebenen Nachteile des Ausblutens von Borat werden bei der vorliegenden Anwendung nicht als problematisch angesehen, weil die meisten Bretter auf Holzbasis nicht für Einsatzsituationen vorgesehen sind, bei denen eine höhe Ausblutgefahr besteht. Diese Behandlung kann für gefertigte Bretter eingesetzt werden und kann dadurch einen anderen potentiellen Nachteil bei der Behandlung von Brettern vermeiden, nämlich den der Wechselwirkung des Konservierungsmittels mit dem Abbinden des Brettes bei der Herstellung. Die Anwendung von Konservierungsmitteln auf Brettmaterialien nach der Herstellung gestattet es, daß die Fertigung unter optimalen Herstellungsbedingungen abläuft und hat den zweiten Vorteil, daß ein wechselnder Anteil des Produktionsausstoßes gemäß der Nachfrage nach konservierten Brettern behandelt werden kann.
Das vorliegende Verfahren ergibt Bretter, die unmittelbar nach der Behandlung gebrauchsfertig sind.
Für einen Großteil der Bretter, beispielsweise OSB_MDF, Spanplatten, Schnittbretter etc., ist eine Konditionierung in Bezug auf den Feuchtegehalt vor und nach der Dampfbehandlung nicht notwendig. Nach dem Herstellen haben diese Bretter im allgemeinen am Ort der Herstellung einen geeigneten Feuchtegehalt, wo die Dampfbehandlung auf besonders wirtschaftliche Weise wegen kleinerer Energie- und Transportkosten durchgeführt werden könnte. Selbstverständlich kann die Erfindung trotzdem zur Behandlung von Brettern eingesetzt werden, die bei der Lagerung einen Gleichgewichts-Feuchtegehalt erhalten haben oder als Teil des Herstellungsprozesses der Bretter konditioniert werden, um einen Arbeits-Feuchtegehalt zu erhalten.

Claims

1. Verfahren zum Behandeln von Nutzholz oder von Brettern auf Holzbasis, bei dem man das Nutzholz oder die Bretter einem Dampf aussetzt, der von einem Gemisch abstammt, welches eine bororganische Verbindung und eine zweite Verbindung enthält, wobei die Verbindungen bei Mischung in geeigneten molaren Anteilen zur Bildung eines positiven Azeotrops befähigt sind, wobei die bororganische Verbindung in dem Nutzholz oder in den Brettern zu Borsäure-Reaktionsprodukt und anderem Reaktionsprodukt hydrolysiert, wobei das Aussetzen gegenüber dem Dampf bei einer Temperatur bewirkt wird, die bei den gewählten Behandlungsbedingungen größer als der oder gleich dem Siedepunkt des verwendeten Gemisches ist, jedoch unterhalb des Siedepunkts des anderen Reaktionsprodukts liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die bororganische Verbindung eine Flüssigkeit und die zweite Verbindung ein flüssiger Alkohol ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die bororganische Verbindung Trimethylborat und/oder die zweite Verbindung Methanol enthält.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das andere Reaktionsprodukt Methanol enthält.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, durchgeführt bei anfänglich vermindertem oder erhöhtem Druck.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, durchgeführt bei einem Arbeits-Feuchtegehalt des Nutzholzes oder der Bretter von bevorzugt im Bereich von 0 bis 28 %, bevorzugter 6 bis 20 % für Nutzholz und bevorzugt im Bereich von 2 bis 20 % für Bretter.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5 zum Behandeln des Nutzholzes oder der Bretter bei herabgesetztem Arbeits- Feuchtegehalt.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüchen wobei man das Aussetzen gegenüber dem Dampf bei einer Temperatur bewirkt, die auch unterhalb des Siedepunkts der bororganischen Verbindung und/oder der zweiten Verbindung liegt.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gemisch die bororganische Verbindung und die zweite Verbindung in oder nahezu in azeotropischen molaren Anteilen enthält, wobei das Gemisch bevorzugt ein azeotropisches Gemisch aus Trimethylborat und Methanol enthält.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man die Behandlungstemperatur und den Feuchtegehalt des Nutzholzes oder der Bretter so auswählt, daß sie teilweises Eindringen von Borsäure in das Nutzholz oder in die Bretter bewirken.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Behandlungstemperatur im Bereich von -20 bis 75 ºC liegt, bevorzugt im Bereich von 10 bis < 64,7 ºC

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Behandlungstemperatur T bei Atmosphärendruck im Bereich von 54,3 ºC ≤ T < 64,7 ºC liegt.

13. Vorrichtung zum Behandeln von Nutzholz oder von Brettern auf Holzbasis, welche zum Durchführen eines Verfahrens gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche geeignet ist, aufweisend eine Behandlungskammer, die zur Aufnahme von Holz oder von Brettern auf Holzbasis geeignet ist und teilweise oder im wesentlichen evakuiert werden kann, eine zur Kammer gehörende Einrichtung zum Sicherstellen der Temperatur und/oder des Drucks darin, einen Vorratsbehälter zur Aufnahme des Gemisches aus bororganischer Verbindung und zweiter Verbindung, eine Einrichtung, die die gasförmige oder flüssige Verbindung zwischen dem Reservoir und der Kammer gestattet, eine Einrichtung, die die kontinuierliche Anwesenheit von Gemischdampf in der Behandlungskammer gestattet, wobei der Druck und/oder die Temperatur der Behandlungskammer veränderbar sind.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, wobei die Behandlungskammer, der Vorratsbehälter für das Gemisch und die Einrichtung zum Halten der Verbindung zusammen bei gleicher Temperatur gehalten werden können.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, untergebracht in einer Klimakammer.

16. Nutzholz oder Brett auf Holzbasis, behandelt mit einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12.

17. Nutzholz oder Brett auf Holzbasis, behandelt in einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 15.

18. Nutzholz oder Brett gemäß Anspruch 16 oder 17, welches keinen Vortrocknungs- und Nachkonditionierungsschritten unterzogen worden ist.