DE3417605A1 - Verfahren zur acetylierung von holzmaterial - Google Patents
Verfahren zur acetylierung von holzmaterialInfo
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Description
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verbesserung
der Qualität von Holz bzw. Holzmaterial und insbesondere ein verbessertes Verfahren zur Acetylierung von Holzmaterial,
um diesem beispielsweise eine verbesserte Beständigkeit gegenüber sowohl dem Verfall als auch der
Deformation zu verleihen.
Der Ausdruck "Holzmaterial", wie er in der vorliegenden Anmeldung verwendet wird, soll Holz, wie Bauholz und
Nutzholz, Bretter, Bohlen, Leisten, Chips, Fasern und jegliches andere aus Holz hergestelltes Material umfassen.
Holzmaterial wird seit langem als Material für Gebäude, Möbel, als Furniermaterial, für Beschläge und dergl.
verwendet. Obgleich das Holzmaterial im allgemeinen zahlreiche wünschenswerte Eigenschaften besitzt, besitzt es
auch als Material für viele Bauzwecke einige nachteilige Eigenschaften. Eine davon ist, daß das Holzmaterial durch
den Einfluß einer großen Zahl von Fungi und/oder Termiten zerstört wird. In den vergangenen Jahren sind die
Schwierigkeiten, die mit der Zerstörung bzw. dem Verfall von Holzmaterial assoziiert sind, stärker in den
modernisierten Gebäuden aufgetreten, die eine luftdichte Struktur aufweisen und kontinuierlich mit Luft konditioniert
werden.
Eine weitere, nachteilige Eigenschaft, die dem Holzmaterial inhärent ist, ist die, daß es der Deformation, wie
der Verziehung, der Torsion, Expansion und Kontraktion, bedingt durch wiederholte Absorption und Freigabe von
Feuchtigkeit, in Abhängigkeit von den umgebenden Klimabedingungen unterliegt.
Es ist bereits bekannt, daß die Acetylierung eines Holzmaterials
bei der Beseitigung der obigen Schwierigkeiten sehr nützlich ist. Beispielsweise beschreiben Irving S.
Goldstein et al. ein Verfahren zur Acetylierung eines Holzmaterials in Abwesenheit eines Katalysators in der
US-PS 3 094 431 und in Forest Products Journal, 196I (8),
363-370. Jedoch benötigt das Irving-Verfahren eine sehr
lange Zeit, bis die Acetylierung vervollständig ist. Weiterhin wurden die folgenden Nachteile, die der Acetyllerungsreaktion
inhärent sind, gemäß diesem Verfahren nicht gelöst.
(1) Essigsäure, die während der Acetylierungsreaktion gebildet wurde, akkumuliert sich in einem
Acetylierungsagens, d.h. Essigsäureanhydrid, und erniedrigt
die Acetylierungswirksamkeit des Mittels. Die Essigsäure selbst verursacht zusätzlich ein Quellen und
eine Zersetzung des Holzmaterials.
(2) Im allgemeinen enthält das zu acetylierende Holzmaterial eine beachtliche Wassermenge, welche mit
dem Essigsäureanhydrid, das in das Holzmaterial penetriert ist, unter Bildung von Essigsäure reagiert.
Das in dem Holzmaterial enthaltene Wasser verringert die Acetylierungswirksamkeit des Acetylierungsmittels.
Weiterhin ist ein Verfahren für die Acetylierung von Cellulose per se in Anwesenheit eines Katalysators bekannt.
Das typische Verfahren für die Acetylierung von Cellulose ist ein sog. "Schwefelsäure-Katalysierungsverfahren11
und wird in Plastic Materials, Nr. 17, "Fiber Resin", 55-66, veröffentlicht von Nikkan Kogyo Shimbunsha
in Japan (1970), beschrieben. Bei diesem Verfahren wird die Cellulose mit einem Gemisch aus Essigsäure und
einer katalytischen Menge an Schwefelsäure behandelt und anschließend wird die Cellulose mit einem Essigsäureanhydrid
enthaltender. Acetylierungsmittel behandelt. Wird
dieses Verfahren auf ein Holzmaterial angewandt, so können die obigen Nachteile beseitigt werden. Jedoch besitzt
dieses Verfahren die folgenden, anderen Nachteile.
(1) Die Schwefelsäure verursacht eine Carbon!- sierung, Zersetzung oder Verfärbung des Holzmaterials.
(2) Nach Beendigung der Acetylierung ist es sehr schwierig, die Schwefelsäure zu entfernen, die in dem
Holzmaterial verblieben ist und die oben aufgeführte, unerwünschte Wirkung aufweist.
Ein weiteres, typisches Verfahren zur Acetylierung von Cellulose, welches als "Perchlorsäure-Katalyseverfahren11
bekannt ist, wird ebenfalls in der oben erwähnten Literatur beschrieben. Dieses Verfahren besitzt Jedoch,
wenn es bei einem Holzmaterial angewandt wird, ähnliche Nachteile wie das Schwefelsäure-Katalyseverfahren und
ist daher nicht zufriedenstellend.
Wie oben erwähnt, sind alle bekannten Verfahren zur Acetylierung
eines Holzmaterials nicht geeignet, und daher besteht seit langem ein Bedarf nach einem verbesserten
Verfahren für die Acetylierung eines Holzmaterials, das eine leichte und wirtschaftliche Produktion eines Holzmaterials
erlaubt, das verbesserte Eigenschaften aufweist, wie eine höhere Beständigkeit gegenüber der Zersetzung,
eine höhere Beständigkeit gegenüber Änderung in der Dimension und eine lange Dauer.
Gegenstand der Erfindung ist ein verbessertes Verfahren für die Acetylierung eines Holzmaterials, das dadurch
gekennzeichnet ist, daß man das Holzmaterial mit einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallacetats imprägniert,
das die Alkalimetallacetat-Lösung enthaltende Holzmaterial trocknet und das getrocknete Holzmaterial mit Essigsäureanhydrid,
gegebenenfalls verdünnt mit einem orga-
ι nlschen Lösungsmittel, bei einer Temperatur zwischen 100
und 15O0C behandelt.
Die Ausdrücke "Acetylierung eines Holzmaterials" und
"ein Holzmaterial wird acetyliert", die in der vorliegenden Anmeldung verwendet werden, bedeuten die Acetylierung
eines Holzmaterials, insbesondere der Hydroxylgruppen der Cellulose, welche die Hauptkomponente des Holzmaterials
ist.
Das erfindungsgemäße, verbesserte Verfahren zur Acetylierung
von Holzmaterial wird im folgenden näher erläutert.
Die erste Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht
in der Imprägnierung des Holzmaterials mit einer wäßrigen Lösung eines Alkallmetallacetats. Für die Zwecke
der vorliegenden Erfindung bedeutet ein Alkalimetallsalz der Essigsäure insbesondere Natriumacetat und
Kaliumacetat. Die Konzentration an Alkalimetallacetat in der Lösung ist nicht kritisch, liegt jedoch normalerweise
im Bereich von 2 bis 30 Gew.%. Die Imprägnierung kann durch einfaches Eintauchen des Holzmaterials in die
wäßrige Lösung eines Alkalimetallacetats erfolgen. Jedoch ist die Verwendung der wäßrigen Lösung eines Alkalimetallacetats
mit einer erhöhten Temperatur zwischen 40 und 800C im Hinblick auf eine beschleunigte Imprägnierung
bevorzugt. Zusätzlich kann eine ausreichende Imprägnierung in kurzer Zeit erhalten werden, wenn man ein Druck-Imprägnierverfahren
anwendet, bei dem die Imprägnierung unter Druck durchgeführt wird} ein Vakuum-Imprägnierverfahren,
bei dem das Holzmaterial zuerst zur Entlüftung unter verringerten Druck gesetzt wird und nachfolgend
die Imprägnierung bei Atmosphärendruck erfolgt; oder ein Vakuum-Druck-Imprägnierverfahren, bei dem das Holzmaterial
zuerst auf gleiche Weise wie beim Vakuum-Imprägnier-
verfahren entlüftet wird und anschließend die Imprägnierung
unter Druck wie beim Druck-Imprägnierverfahren erfolgt, wobei ein Reaktor eingesetzt wird, der sowohl
gegenüber positiven als auch negativen Druck resistent ist.
Die Menge an Alkalimetallacetat, die in das Holzmaterial eindringt, beträgt im allgemeinen 2 bis 20 Gew.96, vorzugsweise
5 bis 18 Gew.%, bezogen auf das Trockengewicht des zu behandelnden Holzmaterials.
Die zweite Stufe des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt
das Trocknen des in der ersten Stufe erhaltenen Holzmaterials. Diese Stufe wird unter Verwendung eines bekannten
Trockners durchgeführt, wobei die Hauptmenge des in dem Holzmaterial enthaltenen Wassers entfernt wird. Das
Trocknen wird bevorzugt so durchgeführt, daß der Wassergehalt des Holzmaterials sich auf weniger als 5 Gew.%,
bezogen auf das Holzmaterial, erniedrigt, wodurch eine ausreichende Acetylierung bei der nachfolgenden Stufe
erreicht werden kann.
Das so erhaltene, getrocknete Holzmaterial wird dann der Acetylierung, der letzten Stufe des erfindungsgemäßen
Verfahrens, unterworfen. Die Acetylierung kann unter Verwendung von entweder Essigsäureanhydrid oder mit
einem organischen Lösungsmittel verdünntem Essigsäureanhydrid durchgeführt werden.
(A) Acetylierung mit Essigsäureanhydrid Die Acetylierung wird beispielsweise durch Zugabe von
Essigsäureanhydrid zu dem in den Reaktor eingegebenen, getrockneten Holzmaterial und Erhitzen auf eine Temperatur
nicht unter 1000C, vorzugsweise zwischen 100 und 1400C, durchgeführt. Die für die Acetylierung erforderli-
ehe Reaktionszeit variiert in Abhängigkeit von den Reaktionsbedingungen.
Jedoch wird die Reaktion im allgemeinen in einem solchen Ausmaß durchgeführt, daß das Gewicht
des Holzmaterials sich um etwa 15%, bezogen auf das Ausgangsgewicht, erhöht. Es soll bemerkt werden, daß bereits
auf eine erhöhte Temperatur erhitztes Essigsäureanhydrid zu dem Holzmaterial zugegeben werden kann, um die Reaktionszeit
zu verkürzen.
Während der obigen Behandlung katalysieren die Präzipitate
des Alkalimetallacetats, die einheitlich innerhalb des Holzmaterials dispergiert sind, die Reaktion zwischen
Essigsäureanhydrid und den Hydroxylgruppen der Cellulose des Holzmaterials, und man erhält eine wirksame Acetylierung
des Materials. Da das Holzmaterial bei der zweiten Stufe getrocknet wurde und nur eine geringe Wassermenge
enthält, die mit Essigsäureanhydrid reagieren kann, wird die unerwünschte Zersetzung des letzteren in
Essigsäure stark verringert, verglichen mit dem nichtgetrockneten Holzmaterial.
Das auf die obige Weise acetylierte Holzmaterial verwirft und verdreht sich nur sehr wenig und besitzt gegenüber
der Deformation eine verbesserte Resistenz, eine verbesserte Resistenz gegenüber der Zersetzung und eine
verbesserte Haltbarkeit. Zusätzlich verursacht das Alkalimetallacetat, der Katalysator bei der Acetylierungsresaktion,
keine Nachteile in bezug auf das Holzmaterial, selbst wenn es nach dem Waschen des Materials mit Wasser
in dem Holzmaterial verbleibt. Daher findet keine Zerstörung des Holzmaterials, bedingt durch restliche Katalysatoren,
statt, die im Falle des Schwefelsäure-Katalyseverfahrens und des Perchlorsäure-Katalyseverfahrens.
Das obige Verfahren beseitigt die Hauptschwierigkeiten,
die bei den bekannten Verfahren auftraten. Jedoch kann
die Bildung von Essigsäure, die ein Nebenprodukt der Acetylierungsreaktion ist, nicht vermieden werden. Da es
üblich ist, daß Essigsäureanhydrid durch Recyclisierung
in der Acetylierungsreaktion verwendet wird, akkumuliert sich die als Nebenprodukt gebildete Essigsäure in dem
Essigsäureanhydrid und erniedrigt die Acetylierungsausbeute. Die Anmelderin hat nun gefunden, daß diese Schwierigkeit,
welche durch die im Essigsäureanhydrid akkumulierte Essigsäure verursacht wird, vermieden werden kann,
indem man ein Alkalimetallacetat in das als Acetylierungsmittel verwendete Essigsäureanhydrid einarbeitet.
Das zu dem Essigsäureanhydrid zuzugebende Alkalimetallacetat kann identisch oder unterschiedlich sein wie das
Alkalimetallacetat, das während der ersten Stufe in das Holzmaterial eindringt. Bei dieser Behandlung reagiert
die Essigsäure, die sich während der Acetylierungsreaktion gebildet hat und aus dem Holzmaterial austritt, mit
dem Alkalimetallacetat unter Bildung eines Komplexes entsprechend dem folgenden Reaktionsschema, wodurch die
offensichtliche Konzentration an freier Essigsäure in der Essigsäureanhydrid-Lösung innerhalb eines bestimmten
Bereichs gehalten werden kann, und dementsprechend kann eine Erniedrigung in der Acetylierungsgeschwindigkeit der
Lösung, bedingt durch die freie Essigsäure, vermieden werden.
2CH,C00 + CH,COOM
CH,COOM · 2CHoCOOH 3 3 3 2
(M: Natrium oder Kalium)
Der in der Essigsäureanhydrid-Lösung gelöste Komplex fällt bei Erniedrigung der Temperatur der Essigsäureanhydrid-Lösung,
beispielsweise auf etwa 20 bis 40°C, aus. Der Niederschlag wird von dem Essigsäureanhydrid abfiltriert
und das letztere kann für eine weitere Acetylierungsreaktion recyclisiert werden. Andererseits kann das
ι Alkalimetallacetat aus dem abgetrennten Komplex durch
Behandlung des letzteren mit einer Alkalimetallhydroxid-LÖsung, z.B. Natrium- oder Kaliumhydroxid-Lösung, isoliert
werden.
Wie aus der obigen Beschreibung folgt, umfaßt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens
die Imprägnierung des Holzmaterials mit einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallacetats, Trocknen des das
Alkalimetallacetat enthaltenden Holzmaterials und Behandlung des getrockneten Holzmaterials bei einer Temperatur
von 100 bis 1400C mit einem Gemisch aus Essigsäureanhydrid
und einem Alkalimetallacetat, wobei das zuerst 'erwähnte und das an zweiter Stelle erwähnte Alkalimetallacetat
identisch oder voneinander verschieden sein können.
(B) Acetylierung mit Essigsäureanhydrid, das mit einem organischen Lösungsmittel verdünnt ist
Die Acetylierung kann ebenfalls entsprechend dem unter (A) beschriebenen, allgemeinen Verfahren erfolgen, mit
der Ausnahme, daß das mit einem organischen Lösungsmittel verdünnte Essigsäureanhydrid anstelle des Essigsäureanhydrids
allein verwendet wird und daß die Acetylierungsreaktion bei einer Temperatur von 100 bis 1500C
durchgeführt wird.
Bevor die Beschreibung weitergeführt wird, soll bemerkt werden, daß das organische Lösungsmittel, welches bei der
Durchführung der vorliegenden Erfindung zur Verdünnung des Essigsäureanhydrids verwendbar ist, alle Arten organischer
Lösungsmittel umfaßt mit Ausnahme (1) solcher, die mit Essigsäureanhydrid reagieren, wie Alkohole; (2)
solcher, die bewirken, daß das Holz in größerem Ausmaß quillt, wie Pyridin und Formaldehyd; (3) solcher, die
ι teurer sind als Essigsäureanhydrid; und (4) solcher, die
extrem niedrige Siedepunkte aufweisen. Bevorzugte, organische Lösungsmittel sind aromatische Kohlenwasserstoffe,
wie Benzol, Toluol und Xylole sowie Mischungen derselben. 5
Im Gegensatz zu dem vorerwähnten Verfahren (A), bei dem
das teure Essigsäureanhydrid allein verwendet wird, wird diesem modifizierten Verfahren ein Gemisch aus dem weniger
teuren, organischen Lösungsmittel und Essigsäureanhydrid eingesetzt. Daher kann die Acetylierung des Holzmaterials
gemäß dem modifizierten Verfahren wirtschaftlicher durchgeführt werden als bei dem Verfahren (A). Jedoch
liegt ein anderer und wesentlicher Vorteil des modifizierten Verfahrens in der Verdünnung des Essigsäureanhydride
mit einem organischen Lösungsmittel in der folgenden Tatsache: Essigsäureanhydrid besitzt eine starke
Extraktionsfähigkeit für verschiedene Komponenten des Holzmaterials. Daher wird Essigsäureanhydrid, das für die
Acetylierung eines Holzmaterials verwendet wird, durch die extrahierten Komponenten verunreinigt. Eine solche
Extraktion der Komponenten bewirkt eine Verringerung in der Acetylierungsausbeute des Essigsäureanhydrids auf der
einen Seite und einen Verlust in der Festigkeit des HoIzmaterials auf der anderen Seite.
Es wurde gefunden, daß diese Nachteile wesentlich verringert werden können, wenn man Essigsäureanhydrid verwendet,
das mit dem organischen Lösungsmittel verdünnt ist, und daß die Abnahme in der Acetylierungsausbeute,
bedingt durch die Verdünnung des Essigsäureanhydrids, vernachlässigbar ist.
Essigsäureanhydrid besitzt einen stark reizenden und stimulierenden
Geruch, und daher ist die Verwendung einer großen Menge an Essigsäureanhydrid, insbesondere in heißem
Zustand, für die Arbeiter wegen der Umgebungshygiene
ungünstig. Dieser Nachteil kann durch die Verwendung ei nes Gemisches aus Essigsäureanhydrid und einem organischen
Lösungsmittel minimal gehalten werden. 5
Die Konzentration an Essigsäureanhydrid in dem Gemisch kann im Bereich von 20 bis 70 Gew.% liegen. Die Reaktionsgeschwindigkeit
kann sich erniedrigen, wenn die Konzentration unterhalb der unteren Grenze liegt, und
der zuvor erwähnte Vorteil kann kleiner werden, wenn die Konzentration über der oberen Grenze liegt.
Aus der obigen Beschreibung folgt leicht, daß eine weitere, bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung
die Imprägnierung des Holzmaterials mit einer wäßrigen Lösung eines Alkalimetallacetats, das Trocknen
des das Alkalimetallacetat enthaltenden Holzmaterials und die Behandlung des getrockneten Holzmaterials bei einer
Temperatur zwischen 100 und 150°C mit einem Gemisch aus Essigsäureanhydrid und einem organischen Lösungsmittel
umfaßt, wobei die Konzentration des Essigsäureanhydrids in dem Gemisch im Bereich von 20 bis 70 Gew.%
liegt.
Jedoch entspricht die am meisten bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens dem gerade oben
beschriebenen Verfahren und umfaßt zusätzlich eine weitere Stufe, die darin besteht, daß das Holzmaterial mit
Essigsäureanhydrid, gegebenenfalls verdünnt mit einem organischen Lösungsmittel, nach der zweiten Stufe und
vor der letzten Acetylierungsstufe pre-imprägniert wird.
Da ein Holzmaterial eine komplexe Gewebestruktur aufweist,
welche eine einheitliche Penetration eines Acetylierungsmittels, das Essigsäureanhydrid enthält, hemmt,
ergibt die letzte Acetylierungsstufe manchmal keine schnelle und ausreichende Acetylierung des Holzmaterials.
Dieser Nachteil kann beseitigt werden, wenn eine zusätzliche Pre-Imprägnierungsstufe des Acetylierungsmittels
vor der letzten Acetylierungsstufe durchgeführt wird.
Die Pre-Imprägnierung des getrockneten Holzmaterials mit
dem Acetylierungsmittel kann erreicht werden, indem man das Holzmaterial einfach in das Mittel eintaucht. Damit
jedoch eine ungleichmäßige Imprägnierung des Mittels, bedingt durch die in dem Holzmaterial vorhandene Luft,
vermieden wird, ist es bevorzugt, das Eintauchen unter Druck durchzuführen. Weiterhin ist es am bevorzugtesten,
eine Entlüftung des Holzmaterials bei verringertem Druck vor dem Eintauchen durchzuführen.
Die letzte Stufe, d.h. die Acetylierung des wie oben beschrieben vorbehandelten Holzmaterials, kann auf genau
die gleiche Weise, wie zuvor beschrieben wurde, durchgeführt werden.
Das nach einem der oben beschriebenen Verfahren erhaltene, acetylierte Holzmaterial kann auf gleiche Weise wie
das nichtacetylierte Holzmaterial bearbeitet bzw. verarbeltet werden, wobei man verschiedene semi-fertige oder
fertige Holzprodukte erhält. Beispielsweise können die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren acetylierten Bretter,
Bohlen, Leisten, Chips und Fasern zu Sperrholz oder laminiertem Furnierholz, Brettern aus Teilchen und Brettern
aus Fasern verarbeitet werden.
Die folgenden Beispiele erläutern die Erfindung.
Beispiel 1
Ein Ansatz von zehn Fichte-Furnierblättern mit einer
Ein Ansatz von zehn Fichte-Furnierblättern mit einer
Größe von 3 mm χ 60 mm χ 55 mm wird mit einer 5%igen
wäßrigen Natriumacetatlösung unter Verwendung des Vakuum-Druck-
Imprägnierverfahrens imprägniert und dann absolut getrocknet. Man erhält getrocknete Furnierblätter mit
einem Gehalt an 13 Gew.% Natriumacetat. Die Furnierblätter
werden in ein Gemisch aus m-Xylol und Essigsäureanhydrid
(60:40, Gewicht) eingetaucht, auf etwa 1250C erhitzt
und 30 min in dem Gemisch gehalten, wobei eine Acetylierung des Holzmaterials stattfindet. Nach Beendigung
der Reaktion werden die Furnierblätter unter reduzierten Druck zur Entfernung des innerhalb der Bretter
verbliebenen Gemisches bestellt, mit heißem Wasser gewaschen und getrocknet. Man erhält so acetylierte
Furnierblätter. Der Durchschnittswert der Gewichtszunähme
der Furnierblätter, d.h. die offensichtlichen Acetylierungsraten der Furnierblätter, beträgt 23 Gew.%.
Das obige Verfahren wird unter den gleichen Bedingungen zehn Mal wiederholt, wobei das gleiche Gemisch verwendet
wird, welches mit einem frischen Gemisch ergänzt wird, das für die Kompensation des verbrauchten Essigsäureanhydrids
erforderlich ist, wobei jedesmal frische Fichtenfurnierblätter verwendet werden. Der Durchschnittswert
für die Acetylierungsrate liegt bei keinem Versuch unter 20 Gew.%. Bei allen acetylierten Blättern beobachtet
man keinerlei Verschlechterung, wie Rißbildung.
Ein Ansatz von zehn Hemlocktannen-Furnierblättern mit
einer Größe von 3 mm χ 60 mm χ 60 mm (etwa 40 g) wird gemäß Beispiel 1 mit einer 5%igen wäßrigen Natriumacetatlösung
imprägniert und getrocknet.
10 g Natriumacetat werden zu 500 g Essigsäureanhydrid gegeben und das Gemisch wird auf 1200C erhitzt. Die ge-
trockneten, wie oben beschrieben erhaltenen Furnierblätter
werden in das heiße Gemisch eingetaucht und die Acetylierung kann 30 min ablaufen.
Das obige Verfahren wird zehn Mal unter Verwendung des gleichen Gemisches, welches mit frischem Essigsäureanhydrid,
das für die Kompensation des verbrauchten Anhydrids erforderlich ist, ergänzt ist, wiederholt, während
ein frischer Ansatz von zehn Hemlocktannen-Furnierblättern jedesmal verwendet wird. Die durchschnittliche
Acetylierungsrate des letzten Ansatzes beträgt 24 Gev.%,
was fast der durchschnittlichen Acetylierungsrate des ersten Ansatzes entspricht. Man beobachtet somit keine
wesentliche Abnahme in der Acetylierungsausbeute in dem Reaktionsgemisch, welches nicht weniger als zehn Mal
wiederverwendet wurde.
Die Hälfte des flüssigen Teils des Gemisches wird aus dem Reaktor entnommen und auf 200C abgekühlt, wobei ein Komplex
ausfällt, der aus Essigsäure, die während der Acetylierung gebildet wurde, und Natriumacetat, das aus dem
Gemisch stammt, besteht. Der Komplex wird von dem flüssigen Teil des Gemisches abgetrennt und das letztere in
den Reaktor zurückgeführt. Andererseits wird der Komplex, nachdem er in Wasser gelöst wurde, zu Natriumacetat und
Essigsäure durch Zugabe einer 10%igen wäßrigen Natriumhydroxidlösung
zersetzt. Das wiedergewonnene Natriumacetat wird ebenfalls in den Reaktor zurückgeführt.
Auf gleiche Weise, wie oben beschrieben, wird ein frischer Ansatz von Hemlocktannen-Furnierblättern in dem
Reaktor behandelt, in den das wiedergewonnene Gemisch gegeben wurde, wobei man acetylierte Furnierblätter erhält,
die eine Acetylierungsrate von 24 Gew.% aufweisen und eine hohe Festigkeit besitzen.
Beispiel 5
Ein Ansatz aus zehn Fichtenfurnierblättern mit einer Größe von 3 mm χ 60 mm χ 55 mm wird mit einer 5%igen
wäßrigen Natriumacetatlösung imprägniert und dann gemäß Beispiel 1 absolut getrocknet. Man erhält Furnierblätter
mit einem Gehalt an 15 Gew.% Natriumacetat. Die Furnierblätter werden dann bei verringertem Druck während 10 min
entlüftet und mit einem m-Xylol und Essigsäureanhydrid
(60:40), Gewicht) enthaltenden Gemisch unter Druck imprägniert.
Die entstehenden Furnierblätter, die Natriumacetat und das Gemisch enthalten, werden in die gleiche Art eines
Gemisches, das auf etwa 1250C erhitzt worden war, eingetaucht
und 20 min bei der gleichen Temperatur gehalten. Nach beendeter Reaktion werden die Furnierblätter bei
verringertem Druck zur Entfernung des in ihnen enthaltenen Gemisches behandelt, mit heißem Wasser gewaschen
und getrocknet. Man erhält so Furnierblätter mit einer durchschnittlichen Acetylierungsrate von 25%.
Das· obige Verfahren wird zehn Mal unter den gleichen Bedingungen
und unter Verwendung des gleichen Gemisches, welches mit einem frischen Gemisch ergänzt worden ist,
das für die Kompensation des verbrauchten Essigsäureanhydrids erforderlich ist, wiederholt, wobei Jedesmal
ein frischer Ansatz von zehn Fichtenfurnierblättern verwendet wird. Der Durchschnittswert der Acetylierungsraten
der entstehenden Furnierblätter liegt bei Jedem Versuch nicht unter 20 Gew.%. Irgendeine Zersetzung,
wie Risse, wird bei keinem der erhaltenen, acetylierten Furnierblätter beobachtet.
Claims (8)
1. Verfahren zur Acetylierung eines Holzmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß man das Holzmaterial mit einer
wäßrigen Lösung eines Alkalimetallacetats imprägniert, das die Alkalimetallacetat-Lösung enthaltende Holzmaterial
trocknet und das getrocknete Holzmaterial mit Essigsäureanhydrid, gegebenenfalls verdünnt mit einem organischen
Lösungsmittel, bei einer Temperatur zwischen 100 und 150°C behandelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das getrocknete Holzmaterial mit Essigsäureanhydrid
behandelt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß das getrocknete Holzmaterial mit einem Gemisch aus Essigsäureanhydrid und einem Alkalimetallacetat behandelt
wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das getrocknete Holzmaterial mit mit einem organischen Lösungsmittel verdünntem Essigsäureanhydrid
behandelt wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das organische Lösungsmittel ausgewählt wird
aus der Gruppe, die Benzol, Toluol und Xylole umfaßt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gewichtsverhältnis von Essigsäureanhydrid
und organischem Lösungsmittel im Bereich von 20:80 bis 70:30 liegt.
7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es eine zusätzliche Stufe umfaßt, bei der das
getrocknete Holzmaterial mit dem Essigsäureanhydrid, das geg öbenenfalls mit dem organischen Lösungsmittel verdünnt
ist, vorimprägniert wird, wobei die zusätzliche Stufe
auf die zweite erwähnte Stufe folgt und vor der zuletzt erwähnten
Stufe durchgeführt wird.
8. Acetyliertes Holzmaterial, dadurch gekennzeichnet,
daß es nach einem der Verfahren der Ansprüche 1 bis 7 erhalten worden ist.
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