Pierwszenstwo: 20.1. 1965 Niemiecka Republika Demokratyczna Opublikowano: 10. VI. 1969 57191 KI. 38 h, 2/01 MKP B 27 k Vvi UKD Wlasciciel patentu: VEB Leuna-Werke „Walter Ulbricht", Leuna (Nie¬ miecka Republika Demokratyczna) Sposób uszlachetniania drewna i wyrobów drewnianych Wynalazek dotyczy sposobu uszlachetniania drew¬ na i wyrobów drewnianych przez impregnowanie ich za pomoca wodnych roztworów zywic synte¬ tycznych i nastepnie hartowanie tych zywic.Jak wiadomo, ogólne wlasciwosci drewna takie jak wytrzymalosc, twardosc i stabilnosc wymia¬ rów polepsza sie przez nasycanie roztworami zywic syntetycznych i utwardzanie wprowadzonej zywicy.Jako srodek impregnujacy stosuje sie roztwory zywic fenolowoformaldehydowych w wodzie lub organicznym rozpuszczalniku, przy czym w ostat¬ nim przypadku musza byc zachowane srodki ostroz¬ nosci w szerokim zakresie przy nasycaniu, susze¬ niu i hartowaniu. Aby przeprowadzic zywice feno¬ lowa w stan rezitu wymagane sa temperatury co najmniej 140 °C.Przy obróbce grubszych przedmiotów wysoka temperature utrzymuje sie w ciagu dluzszego cza¬ su, co wplywa na obnizenie wlasciwosci drewna, a zwlaszcza obnizenie jego wytrzymalosci.Znane jest równiez stosowanie do impregnowa¬ nia drewna roztworów moczników w formaldehy¬ dzie lub wstepnych kondensatów mocznikowo-for- maldehydowych w wodnych roztworach, przy czym unika sie wyzej opisanych niedogodnosci.Powyzsze roztwory niedostatecznie i nierówno¬ miernie rozdzielaja sie w nasycanym materiale, poniewaz zawarte w tych roztworach substancje stosunkowo szybko ulegaja starzeniu, to jest prze¬ chodza w zwiazki wysokoczasteczkowe. Aby uzy- 10 15' 25 skac przejscie zywicy wprowadzonej do drewna w stan rezitu, nalezy dodac do roztworów srodków hartujacych, na przyklad soli amonowych, które reaguja z wolnymi grupami metylowymi wstep¬ nego kondensatu tworzac szesciometylenocztero- aminy, przy czym uwalniane sa równowazne ilosci kwasu, który powoduje przesuniecie wartosci pH do zakresu 3,0—3,5.Znane jest równiez hartowanie, to jest przejscie zywicy w stan rezitu, po nasyceniu wstepnym kondensatem, przez dokonywanie dalszego nasy¬ cania roztworem srodka hartujacego.Sposób ten jednak wykazuje niedogodnosc, po¬ niewaz zywica znajdujaca sie w zewnetrznych warstwach drewna zhartowuje sie, a dalsze prze¬ nikanie roztworu srodka hartujacego do wnetrza drewna jest utrudnione przez co zywica pozostaje w stanie niezahartowanym.W celu usuniecia tej niedogodnosci, znany jest sposób, w którym hartowanie impregnowanego drewna roztworem mocznikowo-formaldehydowym lub wstepnym kondensatem przeprowadza sie po wysuszeniu przez dzialanie dwutlenkiem siarki.Sposób ten jest jednak trudny do stosowania z uwagi na wysoka aktywnosc dwutlenku siarki i stawia wysokie wymagania na stosowanie od¬ powiednich materialów na aparature. • Celem wynalazku jest sposób uszlachetniania drewna i wyrobów drewnianych przez nasycanie srodkiem impregnujacym, przy czym srodek im- 571913 pregnujacy przenika material calkowicie i rów¬ nomiernie, pozostaje po zhartowaniu w drewnie niewymywalny przez co podwyzsza sie twardosc jak równiez wytrzymalosc drewna na cisnienie, giecie i scieranie, powstrzymuje sie w duzym stop¬ niu pecznienie i kurczenie drewna przy zmiennych wplywach wilgoci oraz chroni drewno przed grzy¬ bami.Powyzszy cel osiagnieto zgodnie z wynalazkiem nasycania drewna wzglednie wyrobów drewnia¬ nych wstepnym kondensatem o ciezarze czastecz- **JEt k0wym maksimum 1000 zywicy mocznikowo-for- maldehydowej modyfikowanej alkanolami, amina¬ mi alkilowymi, wzglednie alkanoloaminami lub alkiloszesciowodoro-l,3,5-trójazynami wzglednie al- kanoroketoszesciowodoro-l,3,5-trójazynami zawiera¬ jacymi zwykle ilosci srodka hartujacego, który nie dziala na zimno lecz przy ogrzaniu, przy czym sto¬ sunek mocznika do formaldehydu wynosi 1:1,5 korzystnie 1:1,8 do 1:2,5. Nastepnie wprowadza sie ilosc srodka modyfikujacego 2—10% wago- * wych korzystnie 4—6% wagowych w stosunku do zawartosci stalych czesci modyfikowanego wstep¬ nego kondensatu mocznikowo-formaldehydowego, po czym zhartowuje sie wprowadzony wstepny kondensat w drewnie wzglednie w wyrobie drew¬ nianym w temperaturze powyzej 50°C.Jako srodek hartujacy okazaly sie szczególnie dogodne sole amin, zwlaszcza pirydyny i jej homo- logów. Powoduja one dalsze korzysci, poniewaz otrzymane roztwory do nasycania nie tylko nie ulegaja starzeniu przy wartosciach pH 4—5 w tem¬ peraturze ponizej 40 °C w ciagu dluzszego czasu lecz zachowuja swoja pelna aktywnosc. Przez to jest irfbzliwe, stosowanie do nasycania roztworów nie nadajacych sie do nasycania drewna po doda¬ niu swiezo • sporzadzonego roztworu zywicy.Roztwory do nasycania stosowane wedlug wyna¬ lazku zwiekszaja odpornosc drewna na grzyby.Poniewaz roztwory do nasycania sa nadzwyczaj stabilne w celu wzmocnienia grzybobójczych wla¬ sciwosci moga byc dodawane do nich silnie ak¬ tywne srodki takie jak fluorek sodowy, dwuchro¬ mian potasowy i arsenian potasowy, bez wplywu na efekt impregnowania. Dodatek tych substancji do roztworu impregnacyjnego nastepuje w ilosciach znanych. Zawartosc czesci stalych roztworu do na¬ sycania drewna moze sie zmieniac w obrebie sto¬ sunkowo szerokich granic i okreslona jest z jednej strony rodzajem impregnowanego drewna, z dru¬ giej zas strony zadanym efektem zastosowania technicznego.Nasycanie drewna mozna prowadzic w znany sposób na przyklad sposobem prózniowo-cisnie- niowym.Zhartowanie kondensatu wprowadzanego do drew¬ na moze nastepowac w znany sposób w dostoso¬ wanych komorach jak tez za pomoca ogrzewania pradami wysokich czestotliwosci.W opisanych przykladach wprowadzone procenty odnosza sie do procentów wagowych, a wymienio¬ ne czesci sa czesciami wagowymi.Przyklad I. 8 m3 tarcicy sosnowej o wymia¬ rach 8 X 20 X 600 cm o wilgotnosci drewna 20% na¬ sycano sposobem prózniowo-cisnieniowym wodnym 4 roztworem zywicy sztucznej w ilosci 6 m3. 2 m3 roztworu do nasycania wprowadzono do drewna.Nastepnie nasycona tarcice sosnowa suszono w ko¬ morze suszarniczej w ciagu 40 godzin w tempera- 5 turze wzrastajacej do 108°C.W ten sposób uszlachetnione drewno sosnowe badano na pecznienie, nasiakliwosc wody, twar¬ dosc, scieranie, wytrzymalosc na zginanie i od¬ pornosc na cisnienie w porównaniu z nieobrabia- io nym drewnem sosnowym i drewnem tropikalnym.Ustalone przy tym wartosci sa przedstawione na wykresach 1—6.Roztwór zywicy sztucznej stosowany do nasy¬ cania otrzymano w sposób nastepujacy: 15 w 570 czesciach wagowych 37%-owego roztworu wodnego formaldehydu i 288 czesciach 40%-owego roztworu l-metylo-4-ketoszesciowodoro-l,3,5-trój- azyny rozpuszczono 180 czesci mocznika jedno¬ czesnie mieszajac go. Roztwór ten do 70°C i po 20 60 minutach ustalono pH na 3,5 za pomoca 30%-owego kwasu solnego i ochlodzono do tem¬ peratury 50°C uzyskujac lepkosc 60 cP po zobojet¬ nieniu lugiem sodowym. 750 czesci tak otrzymanego roztworu zywicy 25 dodano do 20 czesci wagowych 50%-owego roz¬ tworu wodnego chlorowodorku 2,6-lutydyny i zmie¬ szano z 230 czesciami wagowymi wody.Przyklad II. 8 m3 tarcicy sosnowej nasycano roztworem zywicy sztucznej w sposób opisany 30 w przykladzie I. Roztwór zywicy do nasycania otrzymano nastepujaco w 1200 czesciach wagowych 30%-owego wodnego roztworu formaldehydu roz¬ puszczono 300 czesci wagowych mocznika przy war¬ tosci pH 8. Nastepnie roztwór ogrzano do tempe- 35 ratury 70°C i utrzymywano w tej temperaturze podczas mieszania w ciagu 60 minut. Przez dodanie 30%-owego kwasu solnego ustalono wartosc pH — 4,0 i prowadzono kondensacje az roztwór osiagnal lepkosc 12—15 cP. Nastepnie roztwór zobojetniono 40 lugiem sodowym, po czym zatezono do zawartosci czesci stalych. 58%. 900 czesci wagowych zatezonego roztworu pola¬ czono z 450 czesciami metanolu i 20 czesciami 30%-owego kwasu solnego i mieszano w tempera- 45 turze 40°C w ciagu 30 minut. Nastepnie zneutrali¬ zowano lugiem sodowym i nadmiar metanolu od¬ dzielono pod próznia. Otrzymane w ten sposób 500 czesci wagowych roztworu zywicy polaczono z 480 czesciami wagowymi wody i 20 czesciami wago- 50 wymi 50%-owego roztworu wodnego chlorowodorku mieszaniny zasad pirydynowych o temperaturze wrzenia 130—160°C przy czym calosc wymieszano.Tarcica sosnowa uszlachetniona takim roztworem impregnacyjnym wykazywala równiez wartosci ja- 55 kie podano na wykresach 1—6. • Przyklad III. 10 klocków sosnowych o wy¬ miarach 5—2,5 X 1,5 cm i wilgotnosci drewna 20% nasycano roztworem do impregnacji opisanym w przykladzie II, sposobem prózniowo-cisnienio- 60 wym. Przez dodanie 'swiezo przyrzadzonego roz¬ tworu impregnacyjnego uzupelniono roztwór nie przejety przez drewno przy nasycaniu do objetosci poczatkowej 750 cm3. W ten sposób stale uzupel¬ niany roztwór stosowano do dalszego nasycania 65 io klocków drewna sosnowego. Doswiadczenie to57191 prowadzono w ciagu 20 dni. W celu kontrolowania stabilnosci roztworu do nasycania ustalono war¬ tosci przedstawione w tablicy 1.Z tablicy 1 wynika, ze wartosc uzytkowa roz¬ tworu impregnacyjnego nie zmniejsza sie w ciagu dluzszego czasu.Tablica 1 Lepkosc i pH roztworu impregnacyjnego jak tez zwiekszenie ciezaru klocków z drewna sosnowego po nasyceniu w czasie 20 dni Dzien 1 2 4 5 6 9 11 12 13 15 16 17 18 19 20 Lep¬ kosc w cP 5,2 5,7 6,4 6,3 7,2 6,5 4,7 5,5 6,8 6,6 6,8 6,4 6,6 6,4 6,0 pH 5,2 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 4,5 Zwiekszenie ciezaru nasyco¬ nego klocka po zahartowaniu i klimatyzacji, wg (srednia wartosc z 5 próbek) 1,87 1 •2*16 2,51 2,48 1,90 2,25 2,24 2,18 1,89 1,93 2,27 1 2,11 2,23 2,40 2,18 Przyklad IV. 500 cm3 roztworu do nasycania, otrzymanego jak w przykladzie II zmieszano z grzybobójczymi zwiazkami o silnym dzialaniu; nastepnie badano stabilnosc roztworu do nasyca¬ nia w ciagu 5 dni. Otrzymane wielkosci przedsta¬ wiono w tablicy 2.Z tablicy 2 wynika, ze wartosc uzytkowa roz¬ tworów do nasycania równiez przez dodanie zwiaz¬ ków o silnym dzialaniu grzybobójczym nie ulega zmianie.Tablica 2 Lepkosc i pH roztworu do nasycania zmieszanego ze zwiazkami o silnym dzialaniu grzybobójczym w ciagu 5 dni Dzien 0 1 2 3 4 5 Roztwór dc -=-1% K3As04 cP 6,3 7,2 6,9 6,9 6,6 7,0 pH 4,8 4,3 4,5 4,5 4,3 4,1 ? nasycania -^l%NaF cP 8,5 7,6 6,8 6,6 6,4 6,3 pH 6,1 6,5 6,2 6,0 5,8 5,4 —K2Cr207 cP 6,7 7,0 6,4 6,4 6,4 6,5 pH 1 3,7 3,0 3,0 • 3,0 2,8 2,8 Przyklad V. 10 klocków drewna bukowego o wymiarach 45 X 6 X 6 cm i wilgotnosci drewna 20°/o nasycano sposobem prózniowo-cisnieniowym.Roztwór stosowany do tego procesu otrzymano nastepujaco: w 7000 czesciach wagowych 30^/o-owego wodne¬ go roztworu formaldehydu i 4800 czesciach wago- 5 wych 33°/o-owego wodnego roztworu l-etoksy-4- -ketoszesciowodoro-l,3,5-trójazyny rozpuszczono 1800 czesci wagowych mocznika podczas miesza¬ nia. Roztwór ogrzano do temperatury 70 °C i 60 minut utrzymywano w tej temperaturze. Nastep- io nie wartosc pH ustalono na 3,5 za pomoca stezo¬ nego kwasu solnego i ochlodzono do temperatury 50°C. Gdy lepkosc osiagnela 25 cP zobojetniono lugiem sodowym. Do tego roztworu dodano 275 czesci wagowych 50°/o-owego wodnego roztworu 15 chlorowodorku pirydyny.Nasycone tym roztworem klocki drewna bu¬ kowego badane byly w sposób opisany w przy¬ kladzie I odnosnie efektu nasycania.Na brzegach i okolo 1 cm w glab drewna 20 ustalono 35°/o zawartosci zywicy w postaci sta¬ lej w odniesieniu do ogólnego ciezaru drewna, podczas gdy w srodku zawartosci stalej zywicy wynosila 28 25 PL