DE3911091C2

DE3911091C2 -

Info

Publication number: DE3911091C2
Application number: DE19893911091
Authority: DE
Inventors: Willi 5800 Hagen De Thiemann; Franz Dr. Wien At Loley
Original assignee: Hoesch AG
Current assignee: Fried Krupp AG Hoesch Krupp
Priority date: 1989-04-06
Filing date: 1989-04-06
Publication date: 1991-11-14
Also published as: DE3911091A1; EP0391136A2; EP0391136A3

Description

Die Erfindung betrifft einen Korrosionsschutz nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Alle Hölzer und Holzprodukte, insbesondere das frische Naturholz, dampfen Säuren aus. Im Holz sind bestimmte chemische Gruppen vor handen, die unter Wassereinfluß gespalten werden. Bei diesem Spaltungsprozeß entstehen Essig- und Ameisensäure, deren anfal lende Menge je nach Holzart jedoch unterschiedlich ist. Ferner dampfen die meisten heimischen Hölzer Formaldehyd aus. Formalde hyd entsteht bei der Spaltung bestimmter chemischer Gruppen, die als Zwischenprodukte der Photosynthese im Holz vorhanden sind.

In der Industrie werden beispielsweise bei der Verpackung von Elektroblechen Zwischenlagen aus Holz als Abstandshalter zwischen die einzelnen Coils gelegt. Als Abstandshalter oder Zwischenlagen werden sog. Holzknüppel oder Holzprodukte, in diesem Fall vor zugsweise Spanplatten, verwendet. Dabei gibt es immer wieder Beanstandungen, daß im Bereich der Zwischenlagen (Kontaktstelle Holz - Blech) an den Coils Rost entsteht. Diese Rostbildung wird begünstigt durch feuchte Hölzer und eine hohe Luftfeuchtigkeit.

Durch besondere Korrosionstests konnte festgestellt werden, daß bestimmte Ausdunstungsprodukte der Hölzer an der Rostbildung ent scheidend beteiligt sind. Bei einer reinen Atmosphäre ohne Anwe senheit von Holz tritt keine Rostbildung auf. Bei Holzprodukten sind es hauptsächlich Essig- und Ameisensäure, die die Rostbildung auslösen. Hauptsächlich Spanplatten haben eine starke korrosions auslösende Wirkung, aber auch Knüppel aus Buchen- oder Nadelhöl zern fördern die Korrosion.

Die Ausdampfung korrosionsauslösender Substanzen geht dabei sehr langsam vor sich. Es liegt eine permanente Korrosionswirkung vor, die jedoch außerdem von den Umwelteinflüssen abhängig ist.

Der DE-OS 35 36 417 ist ein Verfahren zur Herstellung von unver dichteten Lagenhölzern zu entnehmen, die mit einer wässerigen Lö sung eines Holzschutzmittels behandelt und anschließend getrock net werden.

Zu den ausdampfenden Säuren kommt auch noch, wie bereits eingangs dargelegt, ausdampfendes Formaldehyd hinzu. Formaldehyd tritt vermehrt bei mit Formaldehydharz gebundenen Spanplatten sowie Holz- oder Zellstoffprodukten auf. Dieser Formaldehyddampf wird durch Luftsauerstoff und Feuchtigkeit unter katalytischer Mitwir kung der Eisenoberfläche zu Ameisensäure oxidiert. Rostkeime bil den sich durch Reaktion dieser Säuren mit der Eisenoberfläche, wobei auf der Oberfläche der völlig fettfreien Elektrobleche die entsprechenden Eisensalze in Verbindung mit der Luftfeuchtigkeit zu Rosterscheinungen führen. Die so entstandenen Säuren wirken genauso rostauslösend, als ob sie aus dem Holz kommen würden. Die Prozesse laufen also nebeneinander ab - die direkte Ausdampfung von Säuren aus dem Holz und die Säurebildung über das Formaldehyd oder andere Aldehyde an der Blechoberfläche.

Der EP-OS 01 46 512 sind Verbindungen zu entnehmen, die lediglich die Formaldehydemission vermindern.

Die ausdampfenden Produkte sind alle leicht flüchtig. Es kommt dabei auch zu einer gewissen Ausstrahlung, d. h., es setzt nicht nur an den direkten Kontaktstellen die Rostbildung ein, sondern auch in der Umgebung.

Um die Korrosionsbildung zu eliminieren, wurden Versuche mit un terschiedlichsten Holzschutzmitteln durchgeführt. Bei allen ge testeten Produkten ergab sich eine unbefriedigende Korrosions schutzwirkung. Es wurden Hölzer mit Lack imprägniert, was solange gut war, wie die Hölzer nicht benutzt wurden. Die geschlossene Lackschicht wurde sofort bei der ersten Belastung durch Coils durchgedrückt und die Substanzen konnten wieder ungehindert aus dampfen.

Weitere Versuche wurden mit Kunststoffzwischenlagen gemacht. Alle verwendeten Kunststoffe waren zu glatt und stellten damit eine große Unfallgefahr für das Personal dar. Ein weiterer Nachteil war, daß sie zu teuer waren.

Damit die Feuchtigkeit nicht an das Holz herankommen konnte, wur den die Hölzer mit Paraffin imprägniert. Der Korrosionsschutz war gut und ausreichend, aber auch diese Oberfläche war zu glatt und konnte nicht belastet werden.

Die DD-PS 21 778 beschreibt ein Verfahren, welches durch eine Be handlung mit Hartparaffin Hölzer wasserabweisend macht.

In der Verpackungsindustrie werden sog. Dampfphaseninhibitoren eingesetzt. Üblicherweise handelt es sich dabei um VCI- oder VPI- Papier. Dieses sind Papiere, die mit einer chemischen Substanz imprägniert worden sind und die Eigenschaft haben, leicht auszu dampfen. Dabei setzen sich die ausgedampften Substanzen als dün ner Film auf die Oberfläche der sie umgebenden Materialien. Die ser Film übt dann eine Korrosionsschutzwirkung aus. Die Papiere stellen z. B. eine übliche Verpackungsart nach Übersee dar; neben Papier wird auch Filz getränkt.

Diese Inhibitoren haben die Aufgabe, daß sie die Oberfläche der sie umgebenden Materialien schützen sollen. Bei den zur Anwendung kommenden Holzzwischenlagen versagen sie aber. Sie kommen nur mit dem Holz in Berührung, aber an die Kontaktstelle Eisen - Holz dringen sie nicht vor. Der Schutzfilm ist sehr dünn und das Holz dampft ständig aus. Außerdem vertragen die Dampfphaseninhibitoren nicht gut Säuren, d. h., sie haben in Anwesenheit von Säuren eine erheblich schlechtere Schutzwirkung als normal. Sie sind nicht in der Lage, die Säuren im Holz abzufangen.

Nachdem nun die rostauslösenden Faktoren geklärt waren, mußte eine Imprägnierung gefunden werden, die die korrosive Wirkung der Zwischenhölzer verhindern sollte. Wie festgestellt wurde, ist es sinnlos, Substanzen von außen einwirken zu lassen, weil nicht ge nügend Substanz über die Verdampfung transportiert werden kann. Auch kriechen die Substanzen nicht durch jeden Spalt und unter jede Druckstelle. Es muß also dort eingegriffen werden, wo die schädlichen Substanzen entstehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Korrosions schutz für Stahloberflächen der eingangs genannten Art zu schaf fen, der verhindert, daß Holzinhaltsstoffe aus den Verpackungs hölzern austreten und die damit in Berührung stehenden Stahlober flächen korrodieren. Gleichzeitig soll das Holz gegen eindringede Feuchtigkeit geschützt werden. Äls weiteres muß eine Substanz ge funden werden, die mit Formaldehyd reagiert und es unschädlich macht.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher in folgenden Phasen zu se hen:

1. Die Säuren im Holz müssen abgebunden und neutralisiert wer den.
2. Das Formaldehyd oder andere Aldehyde im Holz müssen gebunden werden.
3. Durch geeignete Zusatzstoffe muß verhindert werden, daß von außen Wasser in das Holz eindringen kann und sich dadurch kei ne weiteren korrosionsauslösenden Stoffe bilden können.

Nach der Erfindung wird die Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmale gelöst.

In den Ansprüchen 2 bis 8 sind vorteilhafte und zweckmäßige Zusammensetzungen der Imprägnierungslösung angegeben.

Durch den Einsatz einer basischen Substanz werden die Säuren abgebunden.

Zusätze von Amine bauen den Formaldehydanteil ab. Kunst harze und Wachse verhindern das erneute Eindringen von Wasser. Es wird gewissermaßen eine Dampfsperre errichtet, die ein Eindringen von Wasser in Holz unterdrückt. Um diese Forderungen durchzufüh ren, werden die Hölzer am besten tauchimprägniert und danach einer Trockenbehandlung, wie im Anspruch 9 angegeben, z. B. in einem Ofen ausgesetzt.

Das Holz wird nicht nur von außen abgedichtet, sondern es werden auch die im Holz befindlichen Substanzen abgebunden, damit sie nicht mehr ausdampfen.

Das Holz oder die Holzprodukte werden also genügend lange z. B. 30 bis 60 Sekunden einer Tauchimprägnierung unterzogen. Die Zeit im Tauchbad bestimmt zugleich die Eindringtiefe. Bei der Tauchim prägnierung dringt die Imprägnierungslösung über die Fasern und Zwischenzellräume ins Holzskelett ein. Bei Holzprodukten werden die einzelnen Partikel umschlossen. Gleichzeitig wird jede Faser und jedes Partikel mit einer hydrophoben Schicht ummantelt, die verhindert, das erneut Wasser eindringt.

Die Substanzen im Holz werden also neutralisiert und abgebunden und zuletzt aus Sicherheitsgründen das Material abgedichtet. Die ses ist besonders dann wichtig, wenn die Hölzer einer mehrfachen Benutzung zugeführt werden sollen.

Die Imprägnierungslösung kann nätürlich auch mit einem Farbstoff oder -pigment versehen werden. Dies ist besonders dann sinnvoll, wenn eine Unterscheidung zwischen unbehandelten und imprägnierten Hölzern oder Holzprodukten sowie Zelluloseprodukten wichtig er scheint. In diesem Fall wird die Imprägnierungslösung bevorzugt durch den Zusatz eines wasserlöslichen, alkalibeständigen Farb stoffes eingefärbt. Als Farbstoffe eigenen sich z. B. Rhodamin B oder Methylenblau.

Neben der äußeren Kennzeichnung hat die Einfärbung noch einen weiteren Vorteil, und zwar, daß zum Zweck der Qualitätskontrolle an zersägten Hölzern die Eindringtiefe der Imprägnierungslösung festgestellt werden kann.

Nachdem die Hölzer abgetropft sind, werden sie einer Wärmebehand lung in einem Ofen bei einer Temperatur von über 100°C unterzo gen, um damit das im Holz befindliche Wasser verdampfen zu las sen. Anschließend können die Hölzer ihrer Verwendung zugeführt werden.

Die nachfolgenden Rezepturen geben verschiedene Zusammensetzungen von Imprägnierungslösungen an.

Beispiel 1

2 Gew.-% Natriumtetraborat
8 Gew.-% Triethanolamin
5 Gew.-% Triethanolaminstearat
1 Gew.-% Paraffin
1 Gew.-% Verdicker
0,1 Gew.-%Netz- und Antischaummittel
82,9 Gew.-% Wasser

Diese Rezeptur beinhaltet Paraffin. Da Paraffin jedoch einen be stimmten Emulgator benötigt, muß auch Triethanolaminstearat bei gegeben werden. Durch das Natriumtetraborat wird die Alkalität hergestellt, wobei das Triethanolamin mit dem im Holz vorhandenen Formaldehyd reagiert. Eine sehr gute Imprägnierungslösung, die einen ausgezeichneten Langzeitschutz aufbaut.

Beispiel 2

5 Gew.-% Di-Kaliumhydrogenphosphat
3 Gew.-% Monoethanolamin
5 Gew.-% Polyethylenwachsdispersion
0,2 Gew.-% Verdicker
0,05 Gew.-% Netzmittel
86,75 Gew.-% Wasser

Eine typische Imprägnierungslösung für Naturhölzer. Sie dringt gut ein und hat auch eine gute Langzeitwirkung.

Beispiel 3

8 Gew.-% Natriumsilikat
5 Gew.-% Diethanolamin
10 Gew.-% Acrylatdispersion
0,2 Gew.-% Verdicker
0,1 Gew.-% Netz- und Antischaummittel
76,7 Gew.-% Wasser

Wie ersichtlich ist, werden bei den drei vorgenannten Rezepturen verschiedene Amine benutzt, die aber in ihrer Wirkung etwa alle gleich sind. Der Unterschied liegt nur in den verschieden starken Dampfdrücken. Es wird im eigentlichen Sinne eine Fernwirkung durch die Amine erzeugt, wobei das Monoethanolamin die größte Fernwirkung hat.

Die Rezeptur im Beispiel 3 ist besonders für Spanplatten geeig net. Das enthaltene Natriumsilikat ist basisch und verfestigt zum einen noch die Spanplatten.

Beispiel 4

40 Gew.-% Diethanolamin
15 Gew.-% Polyesterdispersion
20 Gew.-% Natriumsilikatlösung
0,5 Gew.-% Verdicker
0,1 Gew.-% Netz- und Antischaummittel
24,4 Gew.-% Wasser

Während die Rezepturen 1 bis 3 gebrauchsfertige Imprägnierungslö sungen sind, handelt es sich bei der Rezeptur 4 um ein Konzen trat, welches vom Verbraucher im Verhältnis 1 : 3 mit Wasser ver dünnt werden muß. Auch diese Rezeptur eignet sich gut für Span platten.

Mit dem Verdicker kann generell die Eindringtiefe der Imprägnie rungslösung gesteuert werden.

Claims

1. Wäßige Imprägnierungslösung für Verpackungshölzer und andere Holzprodukte zum Schutz der mit den Hölzern in Verbindung stehenden Stahloberflächen von Korrosion, dadurch gekennzeichnet, daß die wäßrige Imprägnierungslösung eine basische Lösung ist und mindestens ein Amin zur Formaldehyd-Bindung und eine Substanz zur Hydrophobierung enthält.

2. Imprägnierungslösung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als basische Substanz mindestens ein Silikat, Borat, Karbonat, sekundäre oder tertiäres Phosphat eines Alkalimetalles und/oder Erdalkalimetalles enthält.

3. Imprägnierungslösung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß sie ein oder mehrere Amine, vorzugsweise Mono-, Di- oder Trialkanolamine enthält.

4. Imprägnierungslösung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Zusatz einer Wachs-, Paraffin- und/oder Kunstharzdispersion bzw. Lösung beinhaltet.

5. Imprägnierungslösung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Zusatz eines Netzmittels aufweist.

6. Imprägnierungslösung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Zusatz eines Antischaummittels aufweist.

7. Imprägnierungslösung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Zusatz eines Verdickungsmittels aufweist.

8. Imprägnierungslösung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ihr ein Farbstoff und/oder Farbpigmente zugesetzt sind.