DE3787967T2

DE3787967T2 - Verfahren zum Holzschutz.

Info

Publication number: DE3787967T2
Application number: DE87307228T
Authority: DE
Inventors: Suezone Chow
Original assignee: Canadian Forest Products Ltd
Current assignee: Canadian Forest Products Ltd
Priority date: 1987-04-09
Filing date: 1987-08-14
Publication date: 1994-02-17
Anticipated expiration: 2007-08-15
Also published as: AU1304288A; JPH0647246B2; ATE96364T1; EP0285721B1; JPS63257603A; DE3787967D1; US4780341A; EP0285721A1; NZ223483A; AU611673B2

Description

Diese Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schützen von Holz, insbesondere ein Verfahren zum Schützen von Holz, um Fleckenbildung und Fäulnis zu vermeiden und seine Feuerbeständigkeit zu verbessern.
Da Holz eine organische Substanz mit einem Kohlehydratgehalt ist, ist es ein idealer Nährstoff für Pilze und ist ferner einer Zerstörung durch Feuer zugänglich. Die Eignung von Holzprodukten, um sowohl das Wachstum von Pilzen und die Ausbreitung von Feuer zu verhindern, waren lange Zeit bedeutsame Anliegen.
Die Mehrheit der Holzarten, welche das Hauptvolumen von kommerziellem Nutzholz bilden, haben im grünen Zustand geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber Saftflecken, Schimmelpilz und Fäulnis. In den warmen Sommermonaten wird grünes Saftholz von Saftfleckenpilzen in zwei oder drei Wochen angegriffen, wobei schwarze und/oder blaue Flecken entstehen, die hauptsächlich den ästhetischen Wert des Nutzholzes beeinflussen. Weiteres Wachstum von Pilzen führt zur Fäulnis, welche die Holzstruktur schwächt. Antiflecken- und Antifäulnisbehandlung sind daher bei Nutzholz, welches vor dem Trocknen gelagert wird, oder wenn es im grünen Zustand versandt wird, sehr wichtig, insbesondere wenn der Versand über Ozeantransport zu internationalen Märkten unter warmen, feuchten Bedingungen über mehrere Monate hinweg erfolgt.
Es gibt zahlreiche kommerzielle Praktiken zur Verhinderung von Fleckenbildung und Fäulnis in Nutzholz. Die Penta-, Tetra-, und Trichlorphenole in Beimischung mit Ätzmittel und/oder Borax sind die wichtigsten, jedoch war ihre Giftigkeit gegenüber Menschen und Fischen während beträchtlicher Zeit ein Gesundheits- und Umweltbelang. Die Entdeckung von Behandlungen größerer Sicherheit ist ein dringendes Erfordernis der Holzindustrie.
Feuergefahr ist immer noch eines der Hauptprobleme bei Holzprodukten. Die Entwicklung von Behandlungen, welche die Feuerbeständigkeit von Holz steigern, ist sehr erstrebenswert, um Verluste durch Feuer zu reduzieren.
Die Entdeckung von Behandlungen, welche bifunktionell sein können, indem sie sowohl die Widerstandsfähigkeit gegenüber biologischem Angriff verbessern und die Feuerbeständigkeit steigern, ist in der Holzindustrie von erheblicher Wichtigkeit.
Zu dem der Anmelderin bekannten Stand der Technik gehören die US-Patente 4,461,721 (Goettsche); 4,269,875 (Bechgaard); 4,234,340 (Pellico); 4,154,818 (Kanada); 3,214,453 (Stern); 3,305,298 (Chapman); 806,540 (Hager) und 4,061,500 (Hager). Goettsche zeigt die Verwendung von Borsäure, Natriumsalz und eines organischen Amins als Mittel zur Konservierung von Holz. Beechgard zeigt die Anwendung von Boroxyd als Holzkonservierungsmittel. Pellico beschreibt eine Holzkonservierungszusammensetzung, die eine Anzahl organischer Verbindungen einschließt. Kanada beschreibt ein Erzeugnis, welches gegen Meeresorganismen nützlich ist und eine Anzahl relativ komplexer organischer Verbindungen einschließt. Stern ist ein Beispiel für relativ komplexe Verbindungen, die bei der Holzkonservierung angewandt werden. Chapman zeigt eine Zusammensetzung mit einer einigermaßen beträchtlichen Komplexität. Hager zeigt in 806,540 ein Holzkonservierungsmittel und in 4,061,500 eine Zusammensetzung, die eine Fettsäure einschließt.
Die US-Patentschrift 1,339,488 (Weiss) beschreibt ein Verfahren zur Feuersicherung eines faserigen Materials durch Imprägnierung des Materials mit unlöslichen Boraten. Dieses Verfahren wird in zwei Schritten ausgeführt. Zuerst wird das Material mit einem löslichen Borat gesättigt, dem ein Anteil eines geeigneten Alkalis, beispielsweise Natriumhydrat, Natriumkarbonat, Kaliumhydrat oder Kaliumkarbonat zugefügt wurde. Die Lösung enthält 6% oder mehr an löslichem Borat und hat im Falle von Magnesiumsulfat fünf Teile lösliches Borat zu einem Teil Alkali. In einem zweiten Schritt wird die Lösung durch Vakuum entfernt, und es wird ein Ausfällreagenz angewandt, welches mit dem löslichen Borat reagiert, um ein unlösliches Borat in den Fasern des Materials zur Ausfällung zu bringen.
Aus obigem folgt, daß eine Notwendigkeit besteht, die Konservierungszusammensetzungen für Holz zu vereinfachen, und zwar sowohl unter dem Gesichtspunkt chemischer Komplexität als auch Toxizität.
Diese Erfindung schlägt vor, eine bifunktionelle chemische Behandlung anzuwenden, um im wesentlichen den biologischen Fleckenbildungsangriff auf Holz zu vermindern und dessen Feuerbeständigkeitseigenschaften zu verbessern. Experimentelle Ergebnisse mit Natriumkarbonat-Natriumborat-Behandlungslösungen erwiesen sich in dieser Hinsicht als sehr zufriedenstellend, während Natriumkarbonat als solches ebenfalls zu einem geringeren Grad wirksam war. Um die Wasserbeständigkeit zu verbessern, kann der Antifleckenbildungslösung ein wasserabstoßendes Wachs zugefügt werden.
Das antibiologische Fleckenbildungskonzept basiert auf der Fähigkeit der chemischen Behandlungen, das Wachstum von Pilzen durch hohe Alkalizität zu verhindern, und zwar durch Modifizierung der Holzzucker durch Borkomplexe und durch Ausbildung einer Schicht anorganischer Elemente in der Holzoberfläche, um das Holz von den Pilzsporen und den Pilzen zu isolieren, um hierdurch den Pilzen Nährstoffe vorzuenthalten.
Das Feuerbeständigkeitskonzept dieser Erfindung basiert auf der Fähigkeit der Chemikalien, Kohlendioxyd zu produzieren und Strukturwasser freizugeben, um so das Anwachsen des Feuers zu verzögern. Zusätzlich können die Bor-Zucker- Komplexe zu einem höheren Entflammungspunkt beitragen.
Dementsprechend vermittelt ein erster Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Schützen von Holz, welches umfaßt: Aufbringen einer wäßrigen Lösung auf die Oberfläche des Holzes, bestehend im wesentlichen aus 4 bis 30 Gewichtsteilen Natriumkarbonat, etwa 2 Gewichtsteilen Natriumborat, wahlweise einem Wachs und/oder Pigment, und wobei der Rest der Lösung etwa 100 Gewichtsteile Wasser ist.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung richtet sich auf die Verwendung einer Zusammensetzung zur Reduzierung von Pilzwachstum und Erhöhung der Feuerfestigkeit in bzw. von Holz, umfassend: eine wäßrige Lösung bestehend im wesentlichen aus etwa 2 Gewichtsteilen Natriumborat, 4 bis 30 Gewichtsteilen Natriumkarbonat, wahlweise einem Wachs und/oder Pigment, und wobei der Rest der Lösung etwa 100 Gewichtsteile Wasser ist.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Die Wirksamkeit der Chemikalien oder chemischen Mischungen zur Verhinderung eines Pilzwachstums und zur Verbesserung der Feuerbeständigkeit bei Holz wird ausgeführt durch Auflösung der Chemikalien in Wasser und anschließender Benetzung des Holzes durch Eintauchen oder Besprühen. Eine Reihe von Laborversuchen wurde durchgeführt, um den Wert dieses Konzepts bei der Verhinderung von Pilzwachstum und Verbesserung der Feuerbeständigkeit zu prüfen.
In dem folgenden Experiment wird auf die Zeichnungen Bezug genommen, in denen zeigen:
Fig. 1 eine graphische Darstellung der Beziehung des Fleckenbildungsindex zu einer definierten Behandlung, wie sie in Beispiel 6 erörtert wird;
Fig. 2 eine graphische Darstellung der Beziehung der Brennzeit zu der in Beispiel 8 erörterten Behandlung;
Fig. 3 eine graphische Darstellung, die sich auf die Flammenausbreitung, die Brennzeit, das Flammenwachstum und die in Beispiel 10 diskutierte Behandlung bezieht; und
Fig. 4 eine graphische Darstellung, die sich auf das Flammenwachstum und die in Beispiel 10 erörterte Behandlung bezieht.

ANTIBIOLOGISCHE FLECKENBILDUNGSEIGENSCHAFTEN

Beispiel 1: Wirksamkeit einer Antifleckenbildung bei Fichte, Kiefer und Tanne

Elf Konzentrationen von Natriumkarbonat in Wasserlösung wurden mit O, 1, 2, 4, 6, 8, 10, 12, 15, 20 und 30 g/100 ml Wasser hergestellt. Zwei Gewichtsprozent Natriumborat (2 g/100 ml der Lösung) wurden jeweils zugegeben. Nach vollzogener Auflösung der anorganischen Chemikalien wurde der pH-Wert durch ein pH-Meßinstrument gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 dargestellt. Tabelle 1 Formulierung Infiziertes Gebiet Wasser (Kontrolle)
C = Natriumkarbonat
B = Natriumborat
Die Zahlen in den Formulierungen stellen die Chemikalienkonzentrationen dar.
Der pH-Wert von Natriumkarbonat als solches in wäßriger Lösung wurde bei 11,4 bis 11,6 und einer Chemikalienkonzentration von 1 bis 20% gemessen. Die Boratzugabe verringerte den pH-Wert der Natriumkarbonatlösung infolge einer Pufferwirkung des Natriumborats.
Diese Resultate zeigen an, daß hohe Konzentrationen der Natriumkarbonat-Natriumborat-Mischung angewandt werden können, um die Holzoberfläche in wirksamer Weise ohne einen zu hohen pH-Wert zu beschichten, d. h. ohne große Gesundheits- oder Umweltgefahr.
Zur Bestätigung des Antifleckenbildungseffektes der Chemikalien wurde eine Probe von Saftholzfurnier (30,5 cm auf 30,5 cm; 12 Zoll auf 12 Zoll) jeweils von 20 Blöcken aus Fichte, Kiefer, Tanne in einer Furnierfabrik eingesammelt. Der durchschnittliche Feuchtigkeitsgehalt war 145% (skeletttrockene Holzbasis; Standardabweichung 50,9%).
Jede Furnierprobe wurde in 12 Streifen geschnitten (2,5 cm breit, 30,5 cm lang; 1 Zoll breit, 12 Zoll lang). Ein Streifen jedes Furnieres wurde willkürlich ausgewählt und in einer Gruppe untergebracht, so daß eine Gesamtheit von 12 Streifengruppen mit zusammenpassendem Furnier entstand.
Jede Furniergruppe wurde dann mit einer der chemischen Formulierungen besprüht, während vier Stunden luftgetrocknet und anschließend mit einer Pilzsporenlösung besprüht. Die Furniergruppen wurden bei 22 bis 25ºC im Brutschrank gehalten, um das Pilzwachstum zu beobachten. Pilze begannen auf Kontrollfurnieren am fünften Tag der Inkubation zu wachsen. Am siebten Tag waren etwa 60%, am zwölften Tag etwa 80% der Kontrollfurniere infiziert. Zu diesem Zeitpunkt zeigten jedoch alle behandelten Gruppen kein Zeichen von Wachstum. Nach fünf Monaten Inkubation ergab sich, daß 100% der Oberflächengebiete der Kontrollfurniere mit Pilzen infiziert waren, während die Behandlungen mit C0B2, C1B2 und C2B2 lediglich 27, 8 bzw. 5% Infektionsgebiet zeigten. Die Behandlungen mit größerer Konzentration zeigten keine Anzeichen von Wachstum. Die Resultate der Behandlungen sind in Tabelle 1 dargestellt. Die Natriumkarbonat-Natriumborat-Mischungen erwiesen sich somit als wirksam zur Verhinderung von Pilzfleckenbildung bei Konzentrationen von C4B2 und darüber.

Beispiel 2: Wirksamkeit von Natriumkarbonat allein

Ähnlich wie in Beispiel 1 wurden drei Gruppen von Fichte-, Kiefer-, und Tannenfurnier vorbereitet und mit C6 und C12 allein ohne Zugabe von Natriumborat behandelt. Beobachtungen nach vier Monaten ergaben, daß das prozentuale Pilzwachstum auf den Holzoberflächen bei den Kontrollproben 100%, 25% bei C6 und 0% bei C12 betrug. Diese Ergebnisse legen nahe, daß das Natriumkarbonat für sich selbst ebenfalls ein wirksames chemisches Mittel zur Unterdrükkung von Pilzwachstum ist.

Beispiel 3: Antifleckenbildungswirksamkeit bei Ponderosa- Kiefer

Ponderosa-Kiefer ist für ihre Anfälligkeit gegen Pilzbefall bekannt. Ein Stück getrocknetes Saftholz von 61 cm Länge und 5,1 · 20,3 cm Querschnitt (2 Fuß; 2 · 8 Zoll), das zuvor einer biologischen Fleckenbildung unterworfen wurde, wurde in diesem Experiment verwendet. Dieses Nutzholzstück wurde geglättet, so daß es entlang seiner Länge eine glatte Oberfläche hatte, und dann in 36 Blöcke mit den Abmessungen 5,1 cm · 5,1 cm · 2,5 cm (2 Zoll · 2 Zoll · 1 Zoll) zerschnitten.
Acht Lösungen der neuen Chemikalienbehandlungen mit unterschiedlichen Konzentrationen an Natriumkarbonat und Natriumborat wurden wie zuvor bereitgestellt. Die Formulierungen sind in Tabelle 2 dargestellt.
Achthundert ml an Lösung wurden für jede der obigen Formulierungen vorbereitet. Vierhundert ml wurden wie vorbereitet zur Anwendung gebracht, und die restlichen 400 ml wurden mit 4% eines handelsüblichen Wachses vermischt, wobei eine Spur an gelbem Eisenoxydpigment zugegeben wurde. Auf diese Weise wurden sechzehn Formulierungen vorbereitet plus eine Kontrollprobe. Zusätzlich zu den obigen Formulierungen wurde eine Formulierung vorbereitet, die 0,8% Tetrachlorphenat zusammen mit 4% Wachs und Pigment in wäßriger Lösung enthielt, ähnlich einer handelsüblichen Antifleckenbildungstauchlösung.
Zwei Blöcke Ponderosa-Kiefer wurden jeder Behandlung zugeordnet. Die Blöcke wurden für ein bis zwei Sekunden untergetaucht, um die Oberfläche vollständig zu beschichten, und anschließend über Nacht bei Raumtemperatur getrocknet. Eine wäßrige Pilzlösung wurde dadurch gewonnen, daß man ein mit Pilzen infiziertes Holz in Wasser während einer Woche sich volltränken ließ und die wäßrige Lösung dekantierte. Die behandelten Probeblöcke und der Kontrollprobeblock wurden mit der Pilzlösung (pH 5,2) besprüht und in einem abgedeckten Glasbehälter bei Raumtemperatur in einen Brutschrank verbracht. Die Blöcke wurden täglich mit Wasser besprüht, um den Feuchtigkeitsgehalt aufrecht zu erhalten, und wöchentlich mit einem Stereomikroskop inspiziert, um das Pilzwachstum aufzuzeichnen.
Eine Woche nach der Behandlung wiesen lediglich die Kontrollblöcke Pilzwachstum auf. Nach zwei Wochen wiesen die Kontrollblöcke nicht nur Pilze, sondern auch Fleckenbildungspilze auf, und das C2B2 C4B2 mit Wachs und Pigment zeigte sehr geringfügigen blauen Pilzbefall, der lediglich durch das Mikroskop sichtbar war. Jedoch zeigten C2B2 und C4B2 ohne Wachs oder Pigment kein Anzeichen von Wachstum, was auch bei allen höheren Konzentrationsbehandlungen mit oder ohne Wachs der Fall war. Die 0,8%ige Tetrachlorphenat-Wachs-Pigment-Behandlung zeigte geringfügiges Pilzwachstum mit dem Auftreten eines schwarzen Fleckenpilzes.
Nach 30 Tagen zeigten die Kontroll- und die mit 0,8%iger Tetrachlorphenatlösung behandelten Blöcke massives Oberflächenwachstum von schwarzen Pilzen, während der C2B2- Block nur einigen Schimmelpilzbefall zeigte (der pH-Indikator zeigte, daß die Oberfläche dieses Blockes bei etwa 5 lag). Der Schimmelpilz auf dem C4B2-Block war verschwunden. Die Ergebnisse nach fünf Monaten betreffend die prozentuale Pilzinfektion sind in Tabelle 2 dargestellt. Alle Behandlungen waren hochwirksam. Die Formulierungen, welche Wachs und Pigment enthielten, ergaben praktisch ähnliche Ergebnisse im Vergleich mit den Formulierungen, die diese Stoffe nicht enthielten. Es scheint, daß C6B2 oder höhere Konzentrationen das Wachstum von Pilzarten unter den Versuchsbedingungen vollständig verhinderten. Die Wirksamkeit der Natriumkarbonat-Natriumborat-Kombination wurde wiederum untermauert. Tabelle 2 Formulierung Infiziertes Gebiet (% nach fünf Monaten) mit Wachs ohne Wachs Wasser (Kontrolle) C = Natriumkarbonat B = Natriumborat
Die Zahlen in den Formulierungen repräsentieren die Chemikalienkonzentrationen.

Beispiel 4: Behandlung von Espenholz

Zehn Proben Espenholz von 30,5 cm auf 30,5 cm (12 auf 12 Zoll) und 0,25 cm (1/10 Zoll) Dicke wurden bereitgestellt, jeweils eine aus 10 verschiedenen Blöcken. Diese Probefurniere wurden in Streifen von 2,5 auf 30,5 cm (1 auf 12 Zoll) aufgespalten und in 11 Gruppen getrennt. Alle Gruppen hatten 10 Furnierstreifen, jeweils von einem unterschiedlichen Block. Eine der Gruppen wurde als Kontrollgruppe verwendet, die anderen Gruppen wurden mit den gleichen Chemikalienkombinationen behandelt und unter den gleichen Bedingungen, wie in Beispiel 1 beschrieben, im Brutofen eingelagert. Fünf Monate später zeigten die Kontrollproben vollständige Bedeckung mit weißem Fäulnispilz. Die Ergebnisse der behandelten Proben sind in Tabelle 3 dargestellt.

Tabelle 3

Formulierung Infiziertes Gebiet (%)
Wasser (Kontrolle) 100
C0B2 28
C1B2 5
C2B2 8
C4B2 42
C6B2 40
C8B2 30
C10B2 8
C12B2 6
C15B2 6
C20B2 1
Die obigen Ergebnisse zeigen an, daß das Pilzwachstum auf Espe (einem Hartholz) gegenüber demjenigen unterschiedlich war, das sich bei Weichholz ergab. Die Kontrollprobe war mit einem weinen Fäulnispilz bedeckt, während die behandelten Proben kein solches Wachstum zeigten. Obwohl die Ergebnisse eine beträchtliche Variabilität zeigen, erwiesen sich diese Chemikalienbehandlungen wiederum bei Espe, einem Hartholz, als wirksam, aber der Entwicklungstrend war gegenüber dem von Weichholz verschieden.

Beispiel 5: Antifleckenbildungswirksamkeit bei Douglas- Tanne

Eine Probe von Douglas-Tanne-Saftholzfurnier (30,5 auf 30,5 cm, 0,25 cm Dicke; 12 Zoll auf 12 Zoll, 1/10 Zoll Dicke) wurde jeweils von fünf Blöcken entnommen. Jede Probe wurde dann in drei Streifen geschnitten mit einer Größe von 10,2 auf 30,5 cm (4 · 12 Zoll). Drei Gruppen wurden aus je fünf Proben, jeweils von einem Block, gebildet. Zwei Konzentrationen an Behandlungschemikalien, C8B2 und C15B2, wurden, wie zuvor in Beispiel 1 auseinandergesetzt, vorbereitet. Eine Gruppe wurde als Kontrollprobe benutzt, und die anderen zwei Proben wurden mit Chemikalien behandelt und, wie zuvor in Beispiel 1, mit Pilzlösung besprüht. Nach fünf Monaten Inkubation bei 22 bis 25ºC waren die Infektionsgebiete 100%, 3% und 0% für die Kontroll- C8B2- bzw. C15B2-Probe. Die Chemikalienformulierungen erwiesen sich wiederum für Douglas-Tanne als wirksam.

Beispiel 6: Antifleckenbildungswirksamkeit bei Western Hemlock

In Laborversuchen wurden drei Stücke von Hemlock-Saftholz (Nutzholz) mit einer Größe von 5,1 auf 15,2 auf 61 cm (2 auf 6 Zoll auf 2 Fuß) im grünen Zustand von einer Sägemühle ausgewählt. Diese Stücke wurden in Blöcke von 5,1 auf 2,5 auf 1,3 cm (2 auf 1 auf ½ Zoll) zerschnitten. Die Behandlungen und Bedingungen des Aufsprühens und der Inkubation sind die gleichen wie für Ponderosa-Kiefer in Beispiel 3. Die Ergebnisse waren im wesentlichen die gleichen wie bei Ponderosa-Kiefer.
Angesichts der Anhäufung ermutigender Ergebnisse im Labor wurde auf der Sägemühle ein Feldversuch ausgeführt. Etwa 100 Stück von Western Hemlock mit einer Länge von 2,44 m (8 Fuß) und einem Querschnitt von 5,1 auf 15,2 cm (2 auf 6 Zoll) wurden im grünen Wirtschaftszustand bei diesem Experiment eingesetzt. Eine Packung, acht Bretter breit und 11 Bretter tief, wurde wie folgt konstruiert: Die Lagen 1 bis 4 waren unbehandelte Kontrollproben; die Lagen 5 bis 8 waren durch Besprühen mit C10B2-Lösung, welche 4% Wachs und Pigment enthielt und wie zuvor beschrieben hergestellt war, behandelt; die Lagen 9 bis 11 waren mit C10B2 ohne Wachs und Pigment behandelt. Der Nutzholzstoß wurde im Freien bei Vancouver, Canada mill, während des Sommers 1986 gelagert. Er war während der ersten drei Tage mit einer Plastikfolie abgedeckt und wurde anschließend dem Wetter freigegeben.
Nach fünf Monaten Aussetzung wurde der Stoß zerlegt, und der durchschnittliche Fäulnisindex durch den Standard gemessen, wie er von Forintek Canada Corporation vorgesehen ist. (R.S. Smith et al 1985. New Fungicidal Formulations Proctect Canadian Lumber. Forintek Can. Corp. Special Publication No. SP-25. 18 P.).
Die Ergebnisse sind in Fig. 1 dargestellt. Die Kontrollstücke waren alle mit einem Fleckenindex von 4,5 befleckt, während die mit und ohne Wachs behandelten Stücke bei 1 bzw. 0,8 lagen.
Die Chemikalienbehandlung erwies sich daher als wirksam bei Western Hemlock.

Beispiel 7: Fabrik-Versuchsdurchlauf bei grüner Fichte, Kiefer und Tanne

Zweihundert Stücke von grüner Fichte, Kiefer und Tanne - 5,1 auf 10,2 cm auf 2,44 m (2 auf 4 Zoll auf 8 Fuß) wurden zwei Tage vor der chemischen Behandlung geschnitten. Während dieser Zeit war es im Abstand von 1,9 cm (3,4 Zoll) mit Holzabstandshaltern aufgestapelt, um die Möglichkeit zu schaffen, daß in der Luft befindliche Pilzsporen die Holzoberfläche kontaminierten.
Eine Gesamtheit von fünf Stößen aus vierzig Stücken Nutzholz wurde hergestellt. Ein Stoß wurde zur Kontrolle unbehandelt belassen. Zwei Stöße wurden durch Besprühen mit C5B2-Chemikalien behandelt. Die verbleibenden zwei Stöße wurden einer Behandlung mit C10B2 unterworfen. Nach der Besprühung mit den Chemikalien wurde das Nutzholz ohne Abstandshalter zum Zwecke der Lagerung ohne Abstandshalter verpackt und vollständig in Kunststoff und anschließend in Papier eingehüllt. Das Nutzholz wurde während einer Periode von vier Monaten gelagert.
Der Fleckenbildungsindex wurde wie in Beispiel 6 bestimmt. Vollständig reines Nutzholz ist mit 0, und vollständig mit schwarzen Flecken bedecktes Holz ist mit 10 bezeichnet. Die Kontrollprobe war nicht nur von Fäulnis und Schimmelpilz befallen, sondern auch mit weitem Fäulnispilz infiziert. Bei diesem Graduierungsverfahren wurde ein Drei- Personen-Konsensus herangezogen, um zu den Ergebnissen, die in Tabelle 4 dargestellt sind, zu gelangen. Tabelle 4 Behandlungen Nr. der Proben Durchschnittlicher Flecken-Index Kontrolle C5B2 - Stoß 1
Die obigen Ergebnisse zeigen klar die Wirksamkeit der Antifleckenbildungsbehandlungen.

FEUERBESTÄNDIGKEITSEIGENSCHAFTEN

Beispiel 8: Labormäßiger Kerzenbrenntest

Vier chemische Behandlungsformulierungen wurden, wie in Beispiel 1 beschrieben, hergestellt: C2B2, C6B2, C10B2, C30B2. Zwei zusätzliche Formulierungen, C12B2 und C6B2, die 4% Wachs und Pigment enthielten, wurden in ähnlicher Weise hergestellt (Beispiel 3). Pulpschichten wurden von einer in der Nähe gelegenen Pulpfabrik bezogen und zu Streifen mit einer Größe von 2,5 cm Breite und 15,2 cm Länge (1 Zoll Breite und 6 Zoll Länge) zerschnitten. Sie wurden in einem Ofen bei 80ºC zwei Tage lang konditioniert, um den Feuchtigkeitsgehalt auf ein Minimum zu bringen. Drei umgebogene Pulpstreifen wurden in jede der Chemikalienlösungen getaucht und zwei Tage lang bei 80ºC im Ofen getrocknet.
Der Kontrollstreifen und die behandelten Streifen wurden aufrecht festgeklemmt, und die oberen Ränder mit einer Propanfackel 3 Sekunden lang entzündet, so daß eine Flamme entstand. Nach Entfernung der Fackel wurde die Brennzeit ohne Rücksicht auf Flamme/keine Flamme aufgezeichnet. Die Länge des durch das Feuer verzehrten Streifens wurde als Prozentsatz der Gesamtlänge ausgedrückt. Ergebnisse der Brennzeit sind in Fig. 2 dargestellt.
Die Kontrollproben wurden total verbrannt, während die behandelten Proben weniger als 5% ihrer Länge verloren. Figur 2 zeigt, daß die Kontrollproben den Brennvorgang undefiniert fortsetzen würden, während die behandelten Proben selbst in endlicher Zeit erloschen. Diese Ergebnisse demonstrieren die Feuerbeständigkeitseigenschaften der neuen chemischen Behandlungen.

Beispiel 9: Labormäßiger Flammenausbreitungstest an Espe- Furnier

Espe-Furnier mit einer Dicke von 0,3 cm (1/8 Zoll) wurde zu 2,5 cm breiten und 30,5 cm langen Streifen (1 Zoll Breite und 12 Zoll Länge) zerschnitten. Ein Ende jedes Streifens (15,3 cm; 6 Zoll) wurde in eine der chemischen Behandlungslösungen C6B2 oder C12B2, die wie zuvor hergestellt waren, eingetaucht. Das andere Ende des Streifens verblieb unbehandelt und wurde als Kontrolle verwendet. Die Streifen wurden dann vor dem Test in einem Ofen bei 80ºC zwei Tage lang getrocknet. Der Feuertestvorgang war der gleiche wie in Beispiel 8.
Die Ergebnisse zeigten, daß, obwohl die Chemikalien lediglich die Oberfläche beschichteten, sie ähnlich wie bei den behandelten Pulpstreifen waren. Das Feuer in dem behandelten Espenholz ging nach Entfernung der Feuerquelle rasch aus, während die unbehandelten Kontrollstellen das Abbrennen an der Zwischenfläche zwischen den Kontroll- und den behandelten Enden unterbrachen, was die Eignung der chemischen Behandlung anzeigte, die kontinuierliche Flamme abzustoppen und schließlich das Feuer ganz zu löschen.

Beispiel 10: Labormäßiger Flammentest an Douglas-Tanne- Sperrholz

Drei Stücke Douglas-Tanne-Sperrholz (drei Lagen) mit einer Größe von 30,5 auf 30,5 cm (12 auf 12 Zoll) wurden vorbereitet. Eine Hälfte des Sperrholzes (15,2 auf 30,5 cm; 6 auf 12 Zoll) wurde mit C6B2- oder C12B2-Chemikalienbehandlungslösung bestrichen, beide mit Wachs und Pigment, wobei diese Lösungen, wie oben beschrieben, hergestellt waren. Die andere Hälfte der Fläche verblieb als Kontrollbereich unbehandelt. Die Proben wurden dann zwei Tage lang in einem Ofen bei 80ºC getrocknet.
Ein Flammenausbreitungstest wurde vorgenommen, um die behandelten Proben mit den Kontrollproben zu vergleichen. Die Proben wurden auf einem Brenndeck mit einem Neigungswinkel von 45º plaziert, und eine 4 Zoll-Porpanfackelflamme wurde an das Ende der Seite der zu untersuchenden Holzprobe angelegt. Die Länge der Flammenausbreitung wurde alle 10 Sekunden nach dem Fackelkontakt aufgezeichnet. Nach 120 Sekunden Kontakt mit dem Sperrholz wurde die Fackel entfernt und die Gesamtbrennzeit aufgezeichnet.
Fig. 3 zeigt die Ergebnisse der Beziehung zwischen der Flammenausbreitungslänge und der Brennzeit. Die Kontrollflammenausbreitung war nach 30 Sekunden des Versuchs zweimal größer als diejenige der behandelten Proben. Die Flamme der Kontrollprobe behielt ihr Wachsen bei, die behandelten Proben jedoch nahmen nach Erreichen eines Maximums ab.
Die Feueranwachszeit legt, wie in Fig. 4 dargestellt, das Infinitive bei der Kontrollprobe nahe, während sich weniger als 20 Sekunden bei den behandelten Proben ergibt. Die Wirksamkeit der neuen Chemikalien zur Feuerverzögerung ist wiederum bewiesen.

Beispiel 11: Kommerzieller Flammenausbreitungstest

Zur Bestätigung der Laborversuchsergebnisse wurden 20 Stück Hemlock-Nutzholz, das in einem Drehrohrofen getrocknet war (12% Feuchtigkeitsgehalt), mit einer Größe von 5,1 auf 15,2 cm auf 2,44 m (2 auf 6 Zoll auf 8 Fuß) mit C12B2 Chemikalienlösung entsprechender Konzentration durch Aufsprühen behandelt und in Übereinstimmung mit Can.4 S102 M83 Standard in einem 25 Fuß Feuertunnel der Warnock Hersey Certification Agency getestet.
Die Flammenausbreitungsklassifizierung auf der Basis des Standards betrug FSC1 22.
Gemäß der Laborspezifikation des Unterzeichners --- "um für eine Klassifizierung auswählbar zu sein, muß die Beschichtung oder das System die Flammenausbreitung an Douglas-Tanne und allen anderen untersuchten, inneren trennbaren Flächen (mit Flammenausbreitung von 100 oder größer durch Versuch) auf welche eine Anwendung stattfindet, reduzieren, und zwar um wenigstens 50% oder auf eine Flammenausbreitung von 50% oder weniger, was immer die kleinere Ausbreitung der Flamme repräsentiert." Mit einer Flammenausbreitung von 22, muß die neue chemische Behandlung als feuerverzögerndes Mittel akzeptabel sein.
Der Canadian National Building Code, 1980, Appendix 11 (Section 3.1.12) betreffend Holzbehandlungssysteme zur Feuerverzögerung, verlangt eine Flammenausbreitungsklassifizierung von 25. Die obige Klassifizierung von 22 würde somit auch für eine Anwendung in öffentlichen Gebäuden akzeptabel sein.

Beispiel 12: Fischtoxizität der Behandlung

Chlorierte Phenole sind bei der gewerblichen Anwendung die am meisten verbreiteten Antifleckenbildungschemikalien. Sie sind als extrem toxisch für Menschen und Fische bekannt. Die Fischtoxizität wird durch die Anwendung des 96 Hr. LC 50 Index -- klassifiziert, wobei es sich um die Konzentration der toxischen Komponente, welche tödlich wirkt, auf 50% des Testfisches bei einer 96-Stunden-Behandlung handelt, die unter einem genormten Satz von Bedingungen ausgeführt wird (J.D. Davis and R.A.W. Hoos, Use of Sodium Pentachlorophenate and Dehydroabietic Acid as Reference Toxicants for Salmonid Bioassays, J. Fish. Res.
Board Can. Vol. 32(3)411-16 (1975). Vergleichstoxizitäten für Natriumpentachlorphenatpulver, eine industrielle Polychlorphenattauchtanklösung und die 6%ige Natriumkarbonat- 2 %ige Natriumborat-Lösung sind in Tabelle 5 angegeben.

Tabelle 5

Chemische Behandlung 96 Stunden LC50 ppm
Natriumpentachlorphenatpulver 0,03 bis 0,12
Industrielle Tauchtanklösung 145
6%igeNatriumkarbonat- 2 %ige Natriumboratlösung 22,300
Wie aus Tabelle 5 ersichtlich, ist die Natriumkarbonat- Natriumboratlösung weniger als 1% so giftig wie die angegebenen Polychlorphenatlösungen, wie sie in industriellen Antifleckenbildungs-Tauchtanks eingesetzt werden.
Die experimentellen Ergebnisse unterstützen den Anspruch, daß Natriumkarbonat-Natriumboratlösungsbehandlungen Pilzbefall an Holz verhindern und auch wesentlich zur Feuerfestigkeit des Holzes beitragen. In der praktischen Anwendung können die Lösungen direkt auf Nutzholz durch Tränkung oder Aufsprühung aufgebracht werden. Variationen, Abweichungen und Modifikationen, die innerhalb des Erfindungsgedankens oder des durch die beigefügten Ansprüche definierten Schutzbereiches liegen, sind für den in der Holzbehandlungstechnik bewanderten Fachmann offenkundig.

Claims

1. Ein Verfahren zum Schützen von Holz, welches umfaßt:

Aufbringen einer wäßrigen Lösung auf die Oberfläche des Holzes bestehend im wesentlichen aus 4 bis 30 Gewichtsteilen Natriumkarbonat, etwa 2 Gewichtsteilen Natriumborat, wahlweise einem Wachs und/oder Pigment, und wobei der Rest der Lösung etwa 100 Gewichtsteile Wasser ist.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Lösung durch Eintauchen des Holzes in die Lösung während wenigstens 10 Sekunden aufgebracht wird.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Lösung durch Aufsprühen aufgebracht wird.

4. Ein Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem der pH-Wert im Bereich von 10 bis 11 liegt.

5. Ein Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Lösung ein Wachs enthält.

6. Ein Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Lösung ein Pigment enthält.

7. Ein Verfahren nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei dem die Lösung wenigstens 6 g Natriumkarbonat auf 100 ml Lösung enthält.

8. Verwendung einer Zusammensetzung zur Reduzierung von Pilzwachstum und Erhöhung der Feuerfestigkeit von Holz umfassend: eine wäßrige Lösung bestehend im wesentlichen aus etwa 2 Gewichtsteilen Natriumborat, 4 bis 30 Gewichtsteilen Natriumkarbonat, wahlweise einem Wachs und/oder Pigment, und wobei der Rest der Lösung etwa 100 Gewichtsteile Wasser ist.

9. Verwendung einer Zusammensetzung nach Anspruch 8, bei der die Lösung auch ein Wachs enthält.

10. Verwendung einer Zusammensetzung nach Anspruch 8 oder 9, bei der die Lösung auch ein Pigment enthält.

11. Verwendung einer Zusammensetzung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, bei der die Lösung wenigstens 6 g Natriumkarbonat auf 100 ml Lösung enthält.