EP0761400A2 - Process for coloration and impregnation of wood - Google Patents

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EP0761400A2
EP0761400A2 EP96113281A EP96113281A EP0761400A2 EP 0761400 A2 EP0761400 A2 EP 0761400A2 EP 96113281 A EP96113281 A EP 96113281A EP 96113281 A EP96113281 A EP 96113281A EP 0761400 A2 EP0761400 A2 EP 0761400A2
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
    • B27K5/00—Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00
    • B27K5/04—Combined bleaching or impregnating and drying of wood
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B27K5/00—Treating of wood not provided for in groups B27K1/00, B27K3/00
    • B27K5/02—Staining or dyeing wood; Bleaching wood

Definitions

  • the invention relates to a method for coloring and impregnating wood, in which an impregnating agent is applied and a dye is applied.
  • impregnation agents are applied to impregnate the wood and to protect against moisture, pests, fungi and other microorganisms, which are often enriched with pesticides and / or fungicides.
  • the salts and chemical oils used here are toxic and mean that the wood treated in this way can only be disposed of as special waste and, consequently, at correspondingly high costs.
  • greenish or brownish discolouration of the wood material also occurs.
  • the impregnating agent is applied by dipping, by pressure or vacuum or by a combination of the latter two.
  • the invention has set itself the task of developing a method for the impregnation and staining of wood, in which a deep staining is possible while at the same time satisfactory impregnation.
  • This object is achieved by applying the dye in a form dissolved in solvent, then drying the wood to drive off the solvent and finally applying a generally colorless impregnating material.
  • the main idea of the present invention consists in reversing the previously used method steps, that is to say a work path that was not considered feasible in the prior art for the reasons mentioned above.
  • the dye is first applied to the untreated wood in a dissolved form.
  • the type of solvent used is free within the scope of the invention.
  • solution means that the dyes are dissolved in a liquid phase, namely the solvent, ie converted into a homogeneous phase.
  • solvent ie converted into a homogeneous phase.
  • the material treated in this way is subjected to drying with the aim of driving off the solvent.
  • the dyes remain in the wood material.
  • the temperature and duration of the drying process are set. This treatment step is based on one of the essential findings of the invention, according to which the penetration of the later to be applied impregnating agent into the wood is prevented due to the pores clogged with solvent.
  • the usually colorless impregnation can be applied. If a colorless agent is used, the original color scheme remains unchanged; if an impregnation of certain color compositions is used, the original color application is changed by overlaying. This must be taken into account when choosing the color of the paint and impregnating agent. In the most general case, the chemical composition of the impregnating agent used is free. It is crucial that despite the paint already applied, there is still a deep penetration into the wood.
  • the result is a wood that is largely resistant to weather, moisture, bacteria and microorganisms, in which the color is retained, especially when wood is removed from the surface.
  • Another decisive advantage is that, in addition to the known impregnating agents containing health-threatening components, also those with natural, i.e. biological origin can now be used.
  • This initially includes all agents based on organic and / or inorganic oils.
  • resins as well as health-safe salts, e.g. Borax salt.
  • binders that ensure that they remain in the wood, as well as sicative substances can be added, including auxiliaries such as e.g. surfactants or UV protection agents influencing the surface tension are to be understood to prevent the decomposition of the wood.
  • auxiliaries such as e.g. surfactants or UV protection agents influencing the surface tension are to be understood to prevent the decomposition of the wood.
  • the decisive advantage of using such substances is that these substances come from the natural cycle and / or are easily biodegradable.
  • dyes Compounds that are harmless to health and non-toxic are also preferred as dyes, as are used in other areas, such as be used in the food industry or in the coloring of clothing fabrics and are generally known. Dermatologically and / or allergologically tested dyes are preferred.
  • the treatment method according to the invention provides a product with a hard-wearing and stable application of paint and resistance to moisture, pests and microorganisms.

Abstract

The colouring and impregnating process involves using an impregnating material and applying colouring. The colouring is applied dissolved in a solvent, the wood is then dried out to remove the solvent, and finally an impregnating material, usually colourless, is applied. The solvent for the colouring may be water. A vacuum or pressure process may be used to apply the dissolved colouring. The impregnating material may consist of organic or inorganic oils or resins or salts, in particular borax salt, or binders or desiccators or ultraviolet protection or solvents.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einfärben und Imprägnieren von Holz, bei dem ein Imprägniermittel angewendet und ein Farbstoff aufgetragen wird.The invention relates to a method for coloring and impregnating wood, in which an impregnating agent is applied and a dye is applied.

Im Stande der Technik erfolgt die Konservierung und Einfärbung von Holz in der nachfolgend geschilderten Weise: Zunächst werden zur Imprägnierung des Holzes und zum Schutz gegen Feuchtigkeit, Schädlingen, Pilzen und anderen Mikroorganismen Imprägniermittel aufgebracht, die häufig mit Pestiziden und/oder Fungiziden angereichert sind. Die hierbei eingesetzten Salze und chemischen Öle sind giftig und führen dazu, daß das auf diese Weise behandelte Holz nur als Sondermüll und demzufolge mit entsprechend hohen Kosten entsorgbar ist. Je nach Art der verwendeten chemischen Verbindungen treten zudem grünliche oder bräunliche Verfärbungen des Holzmaterials auf. Die Aufbringung des Imprägniermittels erfolgt durch Tauchen, durch Druck oder Vakuum oder durch eine Kombination der beiden letzteren. Erst im Anschluß an die Imprägnierung erfolgt die Einfärbung durch oberflächliches Aufbringen von Lasuren oder Lacken, deren Eindringtiefen nur gering sind. Die hierbei eingesetzten Materialien weisen häufig Bestandteile auf, die ebenfalls gesundheitlich nicht unbedenklich sind. Die geringe Stärke der Farbschicht macht unter dem Einfluß von Witterung und mechanischer Beanspruchungen schon nach kurzer Zeit die Erneuerung des Farbanstriches erforderlich.In the prior art, the preservation and coloring of wood takes place in the manner described below: First, impregnation agents are applied to impregnate the wood and to protect against moisture, pests, fungi and other microorganisms, which are often enriched with pesticides and / or fungicides. The salts and chemical oils used here are toxic and mean that the wood treated in this way can only be disposed of as special waste and, consequently, at correspondingly high costs. Depending on the type of chemical compounds used, greenish or brownish discolouration of the wood material also occurs. The impregnating agent is applied by dipping, by pressure or vacuum or by a combination of the latter two. Only after the impregnation, the coloring takes place by superficial application of glazes or lacquers, the penetration depths of which are only small. The materials used here often have components that are also not harmless to health. The low thickness of the paint layer makes it necessary to renew the paint coat after a short time under the influence of weather and mechanical stress.

Entscheidend ist, daß im Stande der Technik stets im ersten Arbeitsschritt die Imprägnierung des Holzes erfolgt, und erst im zweiten das Auftragen des Farbanstriches, der aufgrund des durch Aufbringen des Imprägniermittels bereits erfolgten Verschließens der Zellen und Poren des Holzes naturgemäß nur eine Oberflächenschicht ausbilden kann. Ein Umkehren der Verfahrensschritte, nämlich das Aufbringen von zuerst dem Farbanstrich und anschließend erst das Imprägniermittel verbietet sich, weil aufgrund der Lackschicht das Imprägniermittel nicht mehr in das Holz eindringen und seine konservierende Wirkung somit nicht in ausreichender Tiefe zum Schutze des Holzes entwickeln kann. Aus dem Lack entweichende Lösungsmittel führen zudem zu einem Abheben der Imprägnierschicht. Eine gleichzeitige Aufbringung von Farbe und Imprägniermittel in Form eines Gemisches führt ebenfalls nicht zum Erfolg.It is crucial that in the state of the art the wood is always impregnated in the first working step, and only in the second step that the paint is applied, which is due to the by applying the impregnating agent, the cells and pores of the wood that have already been closed can naturally only form a surface layer. A reversal of the process steps, namely the application of the paint and only then the impregnating agent, is forbidden, because due to the layer of lacquer, the impregnating agent can no longer penetrate the wood and its preservative effect cannot develop to a sufficient depth to protect the wood. Solvents escaping from the lacquer also cause the impregnation layer to lift off. A simultaneous application of paint and impregnating agent in the form of a mixture also does not lead to success.

Hiervon ausgehend hat sich die Erfindung die Entwicklung eines Verfahrens zur Imprägnierung und Einfärbung von Holz zur Aufgabe gemacht, bei der eine tiefe Einfärbung bei gleichzeitig zufriedenstellender Imprägnierung möglich wird.Proceeding from this, the invention has set itself the task of developing a method for the impregnation and staining of wood, in which a deep staining is possible while at the same time satisfactory impregnation.

Gelöst wird diese Aufgabe dadurch, daß der Farbstoff in in Lösungsmittel aufgelöster Form aufgetragen, anschließend das Holz zum Austreiben des Lösungsmittels getrocknet wird und schließlich ein in der Regel farbloses Imprägniermaterial aufgetragen wird.This object is achieved by applying the dye in a form dissolved in solvent, then drying the wood to drive off the solvent and finally applying a generally colorless impregnating material.

Der Kerngedanke vorliegender Erfindung besteht in der Umkehrung der bisher angewendeten Verfahrensschritten, einem Arbeitsweg also, der im Stande der Technik aus den vorerwähnten Gründen als nicht gangbar erachtet wurde. Hierbei wird zunächst der Farbstoff in gelöster Form auf das noch unbehandelte Holz aufgebracht. Dabei steht im Rahmen der Erfindung frei, welche Art von Lösungsmittel hierbei eingesetzt wird. Begrifflich bedeutet Lösung, daß die Farbstoffe in einer flüssigen Phase, nämlich dem Lösungsmittel aufgelöst, d.h. in eine homogene Phase überführt werden. Im Hinblick auf die chemische Beschaffenheit des Lösungsmittels ist einzige Forderung, daß der jeweilige Farbstoff gelöst wird, in die Lösungsphase übertritt und - entsprechend der Definition des Begriffs "Lösungsmit-tel" im technischen Sprachgebrauch - der gelöste Stoff praktisch unverändert wieder freisetzbar ist. Gründe gesundheitlicher Unbedenklichkeit sowie Kostenüberlegungen lassen es in vielen Fällen angezeigt erscheinen, Wasser als Lösungsmittel einzusetzen. Die aufgetragene Farbe dringt aufgrund des unbehandelten Holzes in im Vergleich zum Stand der Technik tiefere Schichten vor, die in Abhängigkeit vom Farbauftrag 2-10 mm betragen können. Ein hieraus resultierender entscheidender Vorzug ist, daß das derart behandelte Holz auch bei Abnutzung, mechanischem Abtrag und witterungsbedingtem Verschleiß zunächst keine Farbänderung erfährt und erst nach einer im Vergleich zum Stande der Technik sehr langen Zeit einer Nachpflege bedarf. Derartige Holzmaterialien eignen sich deshalb in besonderer Weise für den Einsatz im Außenbereich. Die Wahl des Farbtones bleibt grundsätzlich beliebig.The main idea of the present invention consists in reversing the previously used method steps, that is to say a work path that was not considered feasible in the prior art for the reasons mentioned above. The dye is first applied to the untreated wood in a dissolved form. The type of solvent used is free within the scope of the invention. Conceptually, solution means that the dyes are dissolved in a liquid phase, namely the solvent, ie converted into a homogeneous phase. In terms of The chemical nature of the solvent is the only requirement that the respective dye is dissolved, passes into the solution phase and - according to the definition of the term "solvent" in technical parlance - the dissolved substance can be released again practically unchanged. In many cases, reasons of harmlessness to health and cost considerations make it seem appropriate to use water as a solvent. Due to the untreated wood, the applied paint penetrates into deeper layers compared to the prior art, which can be 2-10 mm depending on the paint application. A decisive advantage that results from this is that the wood treated in this way does not initially experience any change in color even with wear, mechanical removal and weather-related wear and only requires aftercare for a very long time compared to the prior art. Such wood materials are therefore particularly suitable for use outdoors. The choice of color tone remains basically arbitrary.

Nach dem erfolgten Aufbringen wird das so behandelte Material einer Trocknung unterzogen mit dem Ziel des Austreibens des Lösungsmittels. Im Holzmaterial bleiben andererseits die Farbstoffe zurück. In Abhängigkeit von der chemischen Zusammensetzung des Lösungsmittels bzw. deren Verdampfungstemperatur, aber auch bestimmt durch andere Verfahrensparameter, wie z.B. die Eindringtiefe des Lösungsmittels in das Holz, werden Temperatur und Dauer des Trocknungsprozesses eingestellt. Diesem Behandlungsschritt liegt eine der wesentlichen Erkenntnisse der Erfindung zugrunde, wonach das Eindringen des später aufzubringenden Imprägniermittels in das Holz aufgrund der mit Lösungsmittel verstopften Poren verhindert wird.After the application, the material treated in this way is subjected to drying with the aim of driving off the solvent. On the other hand, the dyes remain in the wood material. Depending on the chemical composition of the solvent or its evaporation temperature, but also determined by other process parameters, such as the depth of penetration of the solvent into the wood, the temperature and duration of the drying process are set. This treatment step is based on one of the essential findings of the invention, according to which the penetration of the later to be applied impregnating agent into the wood is prevented due to the pores clogged with solvent.

Wurde das Lösungsmittel ausgetrieben und verdampft, kann anschließend die in der Regel farblose Imprägnierung aufgetragen werden. Sofern ein farbloses Mittel eingesetzt wird, bleibt die ursprüngliche Farbgestaltung unverändert erhalten; sofern eine Imprägnierung bestimmter farblicher Zusammensetzungen zur Anwendung kommt, ergibt sich durch Überlagerung eine Veränderung des ursprünglichen Farbauftrages. Dies ist bei der Wahl des Farbtones von Farbanstrich und Imprägniermittel zu berücksichtigen. Im allgemeinsten Fall steht hierbei frei, welche chemische Zusammensetzung das jeweils eingesetzte Imprägniermittel aufweist. Entscheidend ist, daß trotz des bereits erfolgten Farbauftrags nach wie vor ein tiefes Eindringen in das Holz erfolgt.Once the solvent has been driven off and evaporated, the usually colorless impregnation can be applied. If a colorless agent is used, the original color scheme remains unchanged; if an impregnation of certain color compositions is used, the original color application is changed by overlaying. This must be taken into account when choosing the color of the paint and impregnating agent. In the most general case, the chemical composition of the impregnating agent used is free. It is crucial that despite the paint already applied, there is still a deep penetration into the wood.

Im Ergebnis erhält man ein gegen Witterungseinflüsse, Feuchtigkeit, Bakterien und Mikroorganismen weitgehend resistenten Holz, bei dem insbesondere auch bei oberflächlichem Holzabtrag die Farbe erhalten bleibt.The result is a wood that is largely resistant to weather, moisture, bacteria and microorganisms, in which the color is retained, especially when wood is removed from the surface.

Auf welche Art und Weise die in gelöster Form vorliegende Farbe auf das Holz aufgebracht wird, steht im Rahmen der Erfindung weitgehend frei. Von dem aus dein Stande der Technik allerdings im Zusammenhang mit der Imprägnierung bekannten Verfahren empfehlen sich insbesondere Vakuum- oder Druckverfahren bzw. eine Kombination der beiden. Durch Anwendung von Unterdruck (Vakuum) wird hierbei zunächst die im Holzmaterial befindliche Luft entfernt und auf diese Weise Raum geschaffen für das anschließende Eindringen der gelösten Farbe, was unter Anwendung entsprechenden Druckes unterstützt wird. Das Ergebnis ist, besonders ausgeprägt bei der Anwendung von Unter- und anschließendem Überdruck, ein rasches Einbringen des gelösten Farbstoffes. Gegenüber dem aus dem Stande der Technik ebenfalls bereits bekannten Eintauchen läßt sich bei Anwendung von Druck- und/oder Vakuumverfahren eine wesentliche Beschleunigung, d.h. eine Verkürzung der Behandlungsdauer erreichen.The manner in which the paint in solution is applied to the wood is largely free within the scope of the invention. Of the processes known from the prior art, however, in connection with the impregnation, vacuum or pressure processes or a combination of the two are particularly recommended. By applying negative pressure (vacuum), the air in the wood material is first removed, thus creating space for the subsequent penetration of the dissolved paint, which is supported by applying the appropriate pressure. The result is, particularly when using negative and subsequent positive pressure, a rapid introduction of the dissolved dye. Opposite that from the Immersion, which is also known in the prior art, can achieve a substantial acceleration, ie a shortening of the treatment time, when using pressure and / or vacuum processes.

Als entscheidender Vorzug ist weiter anzusehen, daß neben den bekannten, gesundheitlich bedenklichen Komponenten aufweisenden Imprägniermittel, auch solche mit natürlichen, d.h. biologischem Ursprung nunmehr eingesetzt werden können. Hierzu zählen zunächst alle Mittel auf Basis organischer und/oder anorganischer Öle. Hinzu kommen Harze als auch gesundheitlich unbedenkliche Salze, z.B. Boraxsalz. Weiterhin können Bindemittel, die für den Verbleib im Holz Sorge tragen, sowie sikative Stoffe beigegeben werden, worunter Hilfsmittel, wie z.B. die Oberflächenspannung beeinflussende Tenside oder UV-Schutzmittel zur Verhinderung der Zersetzung des Holzes zu verstehen sind. Der entscheidende Vorteil der Verwendung derartiger Stoffe ist, daß diese Stoffe aus dem Naturkreislauf stammen und/oder biologisch problemlos abbaubar sind.Another decisive advantage is that, in addition to the known impregnating agents containing health-threatening components, also those with natural, i.e. biological origin can now be used. This initially includes all agents based on organic and / or inorganic oils. In addition there are resins as well as health-safe salts, e.g. Borax salt. Furthermore, binders that ensure that they remain in the wood, as well as sicative substances can be added, including auxiliaries such as e.g. surfactants or UV protection agents influencing the surface tension are to be understood to prevent the decomposition of the wood. The decisive advantage of using such substances is that these substances come from the natural cycle and / or are easily biodegradable.

Als Farbstoffe werden ebenfalls gesundheitlich unbedenkliche und ungiftige Verbindungen als bevorzugt angesehen, wie sie in anderen Bereichen, wie z.B. der Lebensmittelbranche oder beim Einfärben von Bekleidungsstoffen eingesetzt werden und allgemein bekannt sind. Dermatologisch und/oder allergologisch auf Unbedenklichkeit überprüfte Farbstoffe sind bevorzugt.Compounds that are harmless to health and non-toxic are also preferred as dyes, as are used in other areas, such as be used in the food industry or in the coloring of clothing fabrics and are generally known. Dermatologically and / or allergologically tested dyes are preferred.

Werden sowohl Farbstoffe als auch Imprägniermittel gemäß der vorangegangenen Vorschläge eingesetzt, erhält man ein gesundheitlich unbedenkliches Holzmaterial als Endprodukt, das einer unproblematischen Entsorgung zugänglich ist.If both dyes and impregnating agents are used in accordance with the previous proposals, a wood material which is harmless to health is obtained as the end product and is accessible for unproblematic disposal.

Im Ergebnis liefert das erfindungsgemäße Behandlungsverfahren ein Produkt mit strapazierfähigem und beständigem Farbauftrag bei Resistenz gegen Feuchtigkeit, Schädlinge und Mikroorganismen.As a result, the treatment method according to the invention provides a product with a hard-wearing and stable application of paint and resistance to moisture, pests and microorganisms.

Claims (6)

Verfahren zum Einfärben und Imprägnieren von Holz, bei dem ein Imprägniermittel angewendet und ein Farbstoff aufgetragen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Farbstoff in in Lösungsmittel aufgelöster Form aufgetragen, anschließend das Holz zuin Austreiben des Lösungsmittels getrocknet wird und schließlich ein in der Regel farbloses Imprägniermaterial aufgetragen wird.Process for coloring and impregnating wood, in which an impregnating agent is applied and a dye is applied, characterized in that the dye is applied in a form dissolved in solvent, the wood is then dried to drive off the solvent and finally a generally colorless impregnating material is applied becomes. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Lösungsmittel Wasser für den Farbstoff.A method according to claim 1, characterized by the solvent water for the dye. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Aufbringen des gelösten Farbstoffes Vakuum- und/oder Druckverfahren Anwendung finden.A method according to claim 1 or 2, characterized in that vacuum and / or printing processes are used to apply the dissolved dye. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Imprägniermittel aus organischen und/oder anorganischen Ölen und/oder Harze und/oder Salze, insbesondere Boraxsalze und/oder Bindemitteln und/oder Sikativen und/oder UV-Schutz und/oder Lösungsmitteln besteht.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the impregnating agent from organic and / or inorganic oils and / or resins and / or salts, in particular borax salts and / or binders and / or sicatives and / or UV protection and / or Solvents. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ungiftige Farbstoffe eingesetzt werden.Method according to one of claims 1 to 4, characterized in that non-toxic dyes are used. Verfahren nach einein der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch lebensmitteltaugliche und/oder dermatologisch und allergologisch unbedenkliche Farbstoffe.Method according to one of claims 1 to 5, characterized by food-compatible and / or dermatologically and allergologically safe dyes.
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