DE9219147U1 - Beize zum Schwarzfärben von Holz - Google Patents

Description

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3 Beschreibung

s Beize und Verfahren zum Schwarzfärben von Holz

7 Die Erfindung betrifft eine Beize und ein Verfahren zum Schwarzfärben von Holz

&bgr; mit den im Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. in Anspruch 10 genannten

9 Merkmalen.

11 Derartige Beizen sind beispielsweise aus der Möbelindustrie bekannt und dienen

12 dazu, die Holzoberfläche eines Möbelstückes unter Aufrechterhaltung seiner

13 natürlichen Maserung schwarz einzufärben. Dazu werden die Oberflächen der

14 Möbelstücke mit der Beize bestrichen, besprüht oder auf analoge Weise

is behandelt. Die einen schwarzen Farbstoff in gelöster Form enthaltende Beize

ie dringt dabei nur etwa einige Bruchteile eines Millimeters in die Holzoberfläche ein.

&igr;? Das Lösungsmittel entweicht anschließend zumindest teilweise in die Umwelt.

is Dieser Verdampfungsvorgang kann gegebenenfalls durch einen Trockenprozess

19 bei erhöhter Temperatur beschleunigt werden. Die Moleküle des Farbstoffs

20 dagegen bleiben an der Oberfläche der Holzfasern haften.

22 Die bekannten Beizen zum Schwarzfärben von Holz haben den Nachteil, daß sie

23 nur eine relativ geringe Eindring- oder Penetrierfähigkeit aufweisen. Sie können

24 deshalb in Fällen, wo nicht nur die oberflächlichen Schichten eingefärbt sondern

25 eine vollständige Durchfärbung des Holzes erreicht werden soll, beispielsweise

26 bei der Holzummantelung von Schreib- oder Kosmetikstiften, nur bedingt

27 eingesetzt werden. Das Penetriervermögen von Holzbeizen hängt wesentlich von

28 den Parametern Viskosität, Oberflächenspannung, Druck, Temperatur und

29 Behandlungsdauer ab. Es hat sich nun gezeigt, daß durch bloße Optimierung so dieser Parameter, etwa durch Zugabe von die Oberflächenspannung

31 verringernden Netzmitteln oder durch Erhöhung der Beiztemperatur die

32 Eindringtiefe nicht zufriedenstellend gesteigert werden konnte. Dies liegt u.a. auch

(N:\AN\92742A.DOC) 29. April 1998

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&igr; daran, daß Druck, Temperatur und Behandlungsdauer nicht beliebig gesteigert

2 werden können, da weder das Holz noch die Farbstoffe dem standhalten würden.

3 Darüber hinaus hängt das Penetriervermögen der Beizen von der Art des Holzes

4 ab. Je dichter und engporiger eine Holzsorte ist, desto schlechter ist das

5 Penetriervermögen der bekannten Beizen. Das Problem des geringen

6 Eindringvermögens von Beizenfarbstoffen in Holz ist beispielsweise in einem

7 Artikel von Jean Verseau in der Zeitschrift Coating 3, 1945, S.43-48

&bgr; angesprochen. Die Eindringfähigkeit von Holzbeizen soll hier durch Zusätze wie

9 Türkisch-Rotöl, Harnstoff, Netzmitteln oder anderen Zusätzen verbessert werden.

10 In einem Artikel von Adrian Abel in Polym. COL. J. Suppl. S.6 + 9, 1987 sind in

11 einer zusammenfassenden Übersicht für das Färben von Holz geeignete

12 Farbstoffe angegeben. Die meistverwendeten Farbstoffe sind danach anionische

13 bzw. Säurefarbstoffe. Diese Farbstoffe sollen aber insofern nachteilig sein, als sie u gewöhnlich keine sehr tiefgehende Färbung bewirken können. Die

is Eindringfähigkeit dieser Farbstoffe soll daher durch Amoniumzusatz verbessert

ie werden.

ie Davon ausgehend ist es die Aufgabe der Erfindung, Schwarz-Beizen vorzusehen,

is deren Penetrierfähigkeit gegenüber den herkömmlichen schwarzfarbigen Beizen

20 verbessert ist, so daß sie praktisch unabhängig von der gegebenen Holzart und

21 auch ohne Zusatz von üblichen Mitteln zur Verbesserung der Eindringfähigkeit

22 eingesetzt werden können. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des

23 Anspruches 1 gelöst. Danach setzt sich das für die Schwarzfärbung

24 verantwortliche Färbemittel aus mehreren Buntfarbstoffen zusammen, die in

25 Summe das sichtbare Licht zu etwa 100% absorbieren, also durch subtraktive

26 Farbmischung die Farbe Schwarz ergeben. Wie durch verschiedene

2r Versuchsreihen gezeigt werden konnte, weist die erfindungsgemäße Beize eine

28 von der jeweiligen Holzart praktisch unabhängige Penetrierfähigkeit auf.

so Der Erfindung liegt die Beobachtung zugrunde, daß bunte Beizen in der Regel

si eine wesentlich bessere Penetrierfähigkeit aufweisen als Beizen mit einem

32 schwarzen Farbstoff. Der Grund für diesen Effekt könnte darin liegen, daß die

(N:\AN\92742A.DOC) 29. April 1998

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&igr; gegenüber den Buntfarbstoffen größeren Moleküle der schwarzen Farbstoffe in

2 den Kapillarräumen zwischen den Holzfasern aufgrund sterischer Behinderung

<, 3 leichter hängen bleiben und gewissermaßen zu einer Verstopfung der Kapillaren

4 führen, so daß ein weiteres Eindringen von Beizflüssigkeit behindert bzw. völlig

5 verhindert ist. Es ist auch denkbar, daß die bekanntermaßen geringere Löslichkeit

6 der für Beizzwecke verwendeten Schwarzfarbstoffe hierbei eine Rolle spielt.

7 Durch die Quellung des Holzes wird nämlich Lösungsmittel aus der Beize quasi

&bgr; "abgesaugt". Mit der damit verbundenen Aufkonzentrierung der Beize könnte ein

9 gegenüber leichter löslichen Buntfarbstoffen verstärktes Ausfällen des

10 Schwarzfarbstoffes einhergehen, was ebenfalls zu einem "Verstopfen" der

11 Kapillaren führen würde.

13 Es hat sich gezeigt, daß gerade die erfindungsgemäße Farbstoffkombination eine

&eegr; besonders gute Penetrierfähigkeit der Beizen gewährleistet. Ein weiterer Vorteil

15 dieser Farbstoffe liegt darin, daß es leicht zu beschaffende handelsübliche

ie Farbstoffe sind. Die Farbstoffe C.I. Acid Yellow 23 (Tartrazin XX 90) und C.I. Acid

17 Red 18 (Ponceau RC 82) sind aus-serdem nicht-toxische Lebensmittelfarbstoffe.

19 Das Mischungsverhältnis der Farbstoffe gemäß Anspruch 2 gewährleistet eine

20 tiefschwarze durch subtraktive Farbmischung hervorgerufene Färbung.

22 Durch die in den Ansprüchen 3 und 4 genannten Maßnahmen wird gewährleistet,

23 daß zum einen die Oberflächenspannung des Wassers herabgesetzt und damit

24 die Penetrierfähigkeit der Beize in dem Kapillarsystem des Holzes erhöht wird.

25 Zum anderen verhindert das nach der Beizung praktisch vollständig im Holzkörper

26 verteilte Konservierungsmittel, daß bei länger dauernder Lagerung das Holz vor

27 dem Befall mit holzzersetzenden Organismen befallen wird.

29 In den Ansprüchen 5-12 sind vorteilhafte Rezepturen für die erfindungsgemäße

30 Beize angegeben.

32 Die Erfindung wird im folgenden anhand von Beispielen näher erläutert:

(N:\AN\92742A.DOC) 29. April 199B

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2 Beispiel 1:

4 Tartrazin XX 90 (C.I. Acid Yellow 23): 0,8%

5 Ponceau RC 82 (Cl. Acid Red 18): 2,8 %

6 Basacidblau 755 (C.I. Acid Blue 9) 1,4 %

7 30%ige wässrige Paraffindispersion: 8,3 % a Netzmittel: 0,1 %

9 Konservierungsmittel: 0,2 %

&iacgr;&ogr; Rest Wasser.

13 Die Beize wird wie folgt angesetzt: Zunächst wird das Wasser in der benötigten

&eegr; Menge in ein Gefäß gegeben und das Konservierungsmittel darin aufgelöst. Als

is nächstes wird das Netzmittel und danach die restlichen Bestandteile eingebracht

is und verrührt.

18 Der Farbstoff Tartrazin XX 90 ist ein Lebensmittelfarbstoff, dessen wissen-

19 schaftlicher Name 5-Hydroxy-1 -(4-sulfophenyl)-4-(4-sulfophenylazo)-1 H-pyrazol-3-

20 carbonsäure (Trinatriumsalz) ist. Ponceau 4RC 82, ebenfalls ein

21 Lebensmittelfarbstoff, hat die Summenformel C₂OHnN₂Na₃Oi₀Sa. Basacidblau

22 755 ist ein von der BASF vertriebener anionischer Farbstoff. Bei dem in der

23 Rezeptur angegebenen Mischungsverhältnis wird ein tiefschwarzer Farbton

24 erhalten. Neben Wasser enthält die Beize noch ein Konservierungs- und ein

25 Netzmittel. Ersteres ist eine Mischung aus Chlorazetamid und Natriumbenzoat,

26 letzteres ist Polyoxyethylen-(20)-sorbitan-monolaurat. Der Paraffindispersion sind

27 2 Gew. % Nonylphenolglykolether als Dispergiermittel zugesetzt.

(N:\AN\92742A.DOC) 29. April 199B

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&igr; Sollen beispielsweise zur Herstellung der Holzummantelung von Kosmetik- oder

2 Schreibstiften etwa 5 mm starke Brettchen durchgefärbt werden, so werden diese

3 in einem Färbeautoklaven bei einer Temperatur von 80° C und einem Druck von

4 15 bar 24 Stunden lang mit der Beize behandelt. Die Behandlungsdauer hängt

5 natürlich in hohem Maße von der Art des Holzes und auch davon ab, ob es sich

6 um Kern- oder Splintholz handelt. Insbesondere bei sehr engporigen festen

7 Hölzern kann sich die Behandlungsdauer zu längeren Zeiten hin verschieben. Im &bgr; vorliegenden Fall wurde Holz der kalifornischen Incense-Ceder verwendet. Nach

9 dem Ende der Behandlung im Färbeautoklaven wird dieser druckentlastet und es

10 werden die nun vollständig schwarz durchgefärbten Brettchen entnommen.

11 Gegebenenfalls auf der Oberfläche noch anhaftende überschüssige Beize kann

12 mit geeigneten Mitteln abgenommen werden. Die Brettchen werden anschließend is einer Trocknung unterzogen. Bei den aus diesen Brettchen hergestellten Stiften

14 weist die Holzummantelung über ihren gesamten Querschnitt eine schanze

15 Färbung auf.

17 Das der Beize zugesetzte Paraffin lagert sich in den Hohl- bzw. Kapillarräumen

is des Holzes ab. Es bewirkt, daß der sich daraus hergestellte Stift "weich" spitzen

19 läßt und daß die beim Spitzen vom Spitzkonus des Stiftes abgeschälten Späne

20 nicht so leicht zerbrechen und zu Krümeln zerfallen.

22 Beispiel 2:

23 Tartrazin XX 90: 0,8 %

24 Ponceau 4 RC 82: 2,8 %

25 Basacidblau 755: 1,4%

26 Polyoxyethylen-(20)-sorbitan-monolaurat: 0,1 %

27 Chlorazetamid/Nathumbenzoat-Mischung: 0,2 %

28 Rest Wasser.

30 Diese wachsfreie Beize kommt zum Einsatz, wenn entweder das durchzufärbende

31 Holz wachsfrei sein soll oder wenn es bereits in einem vorausgegangenen Schritt

32 mit einer wässrigen Paraffin-Dispersion beispielsweise bei erhöhtem Druck und

(N:\AN192742A.DOC) 29. April 1998

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&igr; erhöhter Temperatur in einem Autoklaven behandelt wurde. Dieser

2 Behandlungsschritt kann bei Importhölzern bereits im Ursprungsland durchgeführt

3 werden. Dies hat den Vorteil, daß während Lagerung und Transport das Holz

4 praktisch vor Schädlingsbefall und gegebenenfalls vor unerwünschter

5 Feuchtigkeitsaufnahme geschützt ist. Ein weiterer Vorteil der Beize nach Beispiel

6 2 liegt darin, daß sie im Vergleich zu wachshaltigen Beizen stabiler ist. Diese

7 neigen nämlich dazu, sich aufgrund der rauhen Beizbedingungen (Druck,

&bgr; Temperatur, Behandlungsdauer) und dem Salzanteil der Farbstoffe zu entmischen

9 und unbrauchbar zu werden. Der Beizvorgang selbst entspricht im wesentlichen

10 dem in Beispiel

(N:\AN\92742A.DOC) 29. April 1998

Claims (1)

1. PatentanwälteTergau & Pohl, Nürnberg .**. J*" .**.··*: .**..'·. Seite -|

   , 98290A-3 2 10. Juli 1998

   5 Ansprüche

   7 1. Beize zum Schwarzfärben von Holz, mit Wasser als Lösungsmittel und einem &bgr; darin gelösten Schwarz-Färbemittel,

   9 dadurch gekennzeichnet,

   10 daß das Schwarz-Färbemittel eine Farbstoffmischung aus den Farbstoffen Cl.

   11 Acid Yellow 23, C.I. Acid Red 18 und C.I. Acid Blue 9 ist.

   13 2. Beize nach Anspruch 1,

   14 gekennzeichnet durch

   is folgende Zusammensetzung der Farbstoffmischung (Gew.%):

   ie C.I. Acid Yellow 23: 16%

   17 Cl. Acid Red 18: 56%

   is Cl. Acid Blue 9: 28%

   20 3. Beize nach Anspruch 1 oder 2,

   21 dadurch gekennzeichnet,

   22 daß ein Netzmittel und ein Konservierungsmittel enthalten sind.

   24 4. Beize nach Anspruch 3,

   25 dadurch gekennzeichnet,

   26 daß das Netzmittel Polyoxyethylen-(20)-sorbitan-monolaurat und das Konser-

   27 vierungsmittel ein Gemisch aus Chlorazetamid und Natriumbenzoat ist.

   29 5. Beize nach Anspruch 3 oder 4,

   30 gekennzeichnet durch si folgende Zusammensetzung (Gew. %):

   32 Farbstoffmischung: 1 - 20 %

   33 Netzmittel: 0,01 - 5%

   (N:\AN\98290A.DOC) 10.JuIi 1998

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   JJ.

   &igr; Konservierungsmittel: 0,1 - 2,0 %

   2 Rest: Wasser.

   4 6. Beize nach Anspruch 5,

   5 gekennzeichnet durch

   6 folgende Zusammensetzung (Gew. %):

   7 Farbstoffmischung·. 5 % &bgr; Netzmittel: 0,1 %

   9 Konservierungsmittel: 0,2 %

   10 Rest: Wasser.

   12 7. Beize nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6,

   13 dadurch gekennzeichnet,

   14 daß eine Wachsdispersion enthalten ist.

   ie 8. Beize nach Anspruch 7,

   &igr;? dadurch gekennzeichnet,

   is daß 8,3 Gew. % einer 30 %igen wässrigen Paraffindispersion enthalten sind.