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Verfahren zum Veredeln von Holz Es ist bekannt, daß man Holz mit Phenol-
oder Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukten imprägnieren und dadurch seine
Härte, Druckfestigkeit, Hygroskopizität und Quellbarkeit verbessern kann.
Die Imprägnierung e io-woÜl--drucklos als auch unter Druck durchgeführt und die
Aushärtung der Kondensationsprodukte bei Temperaturen -über :coo' vorgenommen.
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Bei Verwendung von Phenolformaldehydharzen stört jedoch der unangenehme
Geruch der Tränklösungen und auch der imprägnierten Hölzer sowie deren Neigung zum
Verfärben. Bei Verwendung der gm-dens#ationsprodukte aus Phenol oder Harnstoff und
Formald Verwendung geringer Mengen eines Härtungsmittels, z. B. einer Säure oder
eines sauerreagierenden Salzes, erzielbar. Die Lösungen der Kondensationsprodukte
sind nach Zusatz saurer Härtungsmittel jedoch nur begrenzt haltbar und lagerbeständig.
Bereits nach einigen Stunden, höchstens nach i bis 2 Tagen, sind beispielsweise
io0/,ige Lösungen dieser Kondensationsprodukte ausgeflockt oder ist starke Trübung
und Bildung von Niederschlägen eingetreten. Außerdem sind die beim Härten sich bildenden
Harze spröde und verschlechtern die Elastizität und Biegefestigkeit der behandelten
Hölzer.
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Es wurde gefunden, daß man Holz durch Imprägnieren mit härtbaren Kondensationsprodukten
veredeln
kann, ohne daß die geschilderten Mängel auftreten, wenn
man als Imprägniermittel Kondensationsprodukte aus Formaldehyd und mehrwertigen
Urethanen aneeiidet-. Diese Urethane können z. B. durch von mehrwertigen Alkoholen
mit Harnstoff oder durch Umsetzung von Chlorkohlensäureestern mit Ammoniak gewonnen
werden. Es können auch Gemische der so erhaltenen Produkte verwendet #verden. Als
besonders vorteilhaft haben sich Kondensationsprodukte erwiesen, die durch Erhitzen
äquivalenter Mengen eines diprirnären Alkohols uhd Harnstoff, bis etwa 4o bis 7o
0/. Diurethan gebildet sind, und Umsetzen der erhaltenen Schmelze mit Formaldehyd
nach dem Patent 85-2 45o gewonnen sind. Geeignete Alkohole sind z. B. diprimäre
Alkohole, wie Propandiol-I, 3, Butandiol-i, 4, Pentandiol-i, 5, Hexandiol-i,
6,
Diäthylenglykol sowie höhere Polyäthylenglykole, Dioxydibutyläther, Dio.xydiäthylsulfid,
Diäthanolamin, ferner zweiwertige sek-undäre Alkohole, wie 1, 3-oder 2, 3-Butyleuglykol,
sowie auch höherwertige Alkohole, wie Glycerin, Trimethylolpropan, Hexantriol und
Erythrit. Auch Gemische dieser Alkohole sind geeignet.
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Die Kondensationsprodukte aus mehrwertigen Urethanen und Formaldehyd
haben gegenüber den bisher verwendeten aus Harnstoff oder Phenol und Formaldehyd
vor allem den Vorteil, daß sie bedeutend elastischere Imprägnierungen ergeben und
daß die damit behandelten Hölzer eine höhere Biegefestigkeit aufweisen. Außerdem
sind ihre wäßrigen Lösungen sowohl ohne Zusatz als auch nach Zusatz von sauer wirkenden
Härtungsmitteln sehr gut lagerbeständig, so daß mit ihnen eine fortlaufende Wiederverwendung
der Imprägnierlösungen ohne weiteres möglich ist. Die mit ihnen behandelten Hölzer
bleiben in der Farbe unverändert und vergilben nicht. Man kann mit ihnen mit besonderem
Vorteil billige Weichholzsorten in einfacher Weise veredeln. Die Hölzer werden sehr
dauerhaft, so daß sie als Parkettholz, für Schwellen und an Stelle von Edelhölzern
für die verschiedensten Zwecke verwendet werden können.
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Das zu veredelnde Holz wird in feuchtem oder vorgetrocknetem Zustand
mit einer wäßrigen Lösung der Kondensationsprodukte von möglichst niedrigem Kondensationsgrad
bei gewöhnlicher oder mäßig erhöhter Temperatur, am besten unter Vakuum oder zunächst
unter Vakuum und anschließend unter Druck imprä-#n-16it. Danach wird es erhöhter
Temperatur zwecks Härtung der Kondensationsprodukte ausgesetzt. Die Imprägnierung
kann aber auch ohne Anwendung von Vakuum oder Druck durch einfaches Einlegen der
Hölzer in die entsprechenden Imprägnierlösungen durchgeführt werden. Zweckmäßig
werden den Imprägnierlösungen noch kleine Mengen eines Netzmittels von der Art der
alkylnaphthalinsulfonsauren Salzen zugesetzt, um eine bessere Benetzung und damit
schnellere und vollständigere Imprägnierung zu erzielen. Um die Haltbarkeit von
stark sauer wirkende Härtungsmittel enthaltenden wäßrigen Lösungen der Kondensationsprodukte
noch zu steigern, empfiehlt es sich, vor der Imprägnierung den pH-Wert der Lösungen
durch Zusatz geringer Mengen von Basen, am besten Ammoniak, auf ein pu von etwa
7 einzustellen. Dadurch kann die Lösung unbegrenzt haltbar gemacht werden.
Bei der Trocknung werden diese Basen durch .freien Formaldehyd oder Methylolgruppen
gebunden oder sie verflüchtigen sich, so daß das fÜr die Härtung #iföide#r]7iche
saure Medi-din wieder hergestellt wird.
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Die Imprägnierlösungen können außerdem mit wasserlöslichen Farbstoffen
gefärbt und durch Zusatv '#V6h fungiziden und bakteriziden Substanzen, wiJ1 Fluoriden,
Phenolen und ihren Derivaten, in an sich bekannter Weise in ihrer Wirksamkeit auch
als Holzschutzmittel gesteigert werden. Auch können den Harzlösungen vor der Imprägnierung
Salze zugesetzt werden, die die Brennbarkeit des imprägnierten Holzes verringern.
Nach der Imprägnierung können ferner die Hölzer auch unter hohem Druck verpreßt
werden, gegebenenfalls unter gleichzeitiger Härtung der Kondensationsprodukte. Dadurch
wird die Härte der Hölzer noch gesteigert.
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Beispiel i 3 cm starke Kiefernholzbretter werden luftfeucht
iüit eüie-r- _i(50/,igi#h-To%uiig#eines Kondensationsproduktes imprägniert, das
wie folgt hergestellt worden ist: 54 Teile Butandiol-i, 4 werden mit -75,6
Teilen Harnstoff bei ioo bis i5o inm Hg-Druck 3 Stunden auf i7o' erhitzt.
Zur Vervollständigung der Reaktion wird das Reaktionsgemisch noch i Stunde bei i7o'
gehalten. In die heiße Schmelze, die zu 65 0/0 Butandioldiurethan enthält,
läßt man 15o Teile einer wäßrigen 300/,igen Formaldehydlösung einlaufen und erhitzt
2 bis 3 Stunden unter Rückflußkühlung. Das entstandene Kondensationsprodukt
wird durch Zusatz von Wasser auf einen Festgehalt von io 0/0 verdünnt. Mit
dieser Lösung wird dasHolz unterVakuum (iomm Hg-Druck) 8 Stunden lang behandelt,
bis kein Entweichen von Luftblasen mehr zu beobachten ist. Es werden dabei keine
Härtungsmittel oder Neutralisationsmittel verwendet. Die Imprägnierlösung ist gut
lagerbeständig und der nach der Imprägnierung übrig bleibende Rest ohne weiteres
wieder verwendbar. Nach dem Trocknen bei 130' hat das Holz eine höhere Härte und
Druckfestigkeit und auch eine bedeutend geringere Hygroskopizität und Quellbarkeit
als ursprünglich. Die Biegefestigkeit ist beträchtlich größer als bei dem gleichen,
jedoch mit einem Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsprodukt behandelten Holz. Die
Gewichtszunahme beträgt etwa 2o 0/0. Das im Holz enthaltene Kondensationsprodukt
ist nach der Trocknung praktisch unauslaugbar. Beispiel 2 2 cm starke Tannenholzbretter
werden in einem A7Üi-6klav im Vakuum bei - et w-ä- 8o' getrocknet. Anschließend
läßt man eine i20/,ige wäßrige Lösung eines i, 4-Butandioldiurethan-Formaldehyd-Kondensationsproduktes
einfließen, das, wie im Beispiel i beschrieben, hergestellt worden ist. Das Kondensationsprodukt
wird nach Umsetzung mit Formaldehyd im Vakuum bei 6o bis 70' Innentemperatur
vom überschüssigen Wasser befreit. Das Molverhältnis von Diurethan zu Formaldehyd
beträgt etwa 1: 2,112. Die i20/,ige wäßrige Imprägnierlösung enthält außerdem o,i"/()
dibutylnaphthalinsulfonsaures Natrium, 3,30/, Am-,
moniumnitrat
und 3,3 % Ammoniak konz., bezogen auf festesKondensationsprodukt. Derpu-WertderLösung
ist 7. Die Lösung ist noch nach 6 Monaten vollkommen einwandfrei und
für die Imprägnierung geeignet. Nach Zugabe der Imprägnierlösung in den Autoklav
wird das Holz 4 Stunden bei io mm Quecksüberdruck getränkt. Anschließend wird 4
Stunden lang ein Druck von 4 atü angelegt. Nach dieser Zeit ist eine völlige Durchimprägnierung
erfolgt. Nun wird die unverabgelassen und das feuchte Holz bei 105' getrocknet.
Das erhaltene gehärtete Holz, das 23 % an Gewicht zugenommen hat, besitzt
eine gegenüber dem unbehandelten Holz um 6 o ()/, höhere Oberflächenhärte
und um i i 0/,höhere Druckfestigkeit. Die Hygroskopizität (bei etwa 7 o 0/,
relativer Luftfeuchtigkeit) ist um 4 0 0/" die Quellbarkeit um
6 10/, vermindert. Die Auslaugbarkeit nach 3tägiger Lagerung in fließendem
Wasser ist praktisch Null. Beispiel 3
2 cm starke Holzbrettchen aus Balsaholz
werden mit eiher---i2"/,igen wäßrigen Lösung eines Vorkondensats behandelt, das
aus i, 4-Butandioldiurethan und Formaldehyd, wie im Beispiel i beschrieben, hergestellt
ist. Die wäßrige Imprägnierlösung enthält 4 0/, einer handelsüblichen Sulfitablauge,
bezogen auf festes Vorkondensat. Nach 4stündiger Imprägnierung unter Vakuum (bei
io mm Hg-Druck) sind die Holzbrettchen durchtränkt. Das Holz wird dann bei iio'
getrocknet. Die Harzaufnahme beträgt 45 0/" die Steigerung der Oberflächenhärte
no 0/" die Zunahme der Druckfestigkeit ioo 0/, und der Biegefestigkeit 140/0. Die
Hygroskopizität und Quellbarkeit des imprägnierten Balsaholzes sind um etwa
50 % gesunken. Beispiel 4 i cm starke Kiefernholzbrettchen werden mit einer
i&Ö/"igen-Lös--ün-g eines Kkönden-sationsproduktes imprägniert, das, wie im
Beispiel:z beschrieben, hergestellt worden ist. Die Imprägnierlösung enthält noch
2, "/, Natriumfluorid. Nach der Imprägnierung im Vakuum und Aushärtung bei
75' wurde das Holz in eine gut entwickelte Hausschwammkultur eingelegt. Nach
4monatiger Lagerung dort war es unverändert und vom Hausschwamm nicht befallen,
während unbehandelte Kontrollproben unter sonst gleichen Bedingungen stark vom Hausschwamm
durchsetzt waren.