CH643177A5 - METHOD FOR IMPROVING THE PROPERTIES OF WOOD. - Google Patents
METHOD FOR IMPROVING THE PROPERTIES OF WOOD. Download PDFInfo
- Publication number
- CH643177A5 CH643177A5 CH209480A CH209480A CH643177A5 CH 643177 A5 CH643177 A5 CH 643177A5 CH 209480 A CH209480 A CH 209480A CH 209480 A CH209480 A CH 209480A CH 643177 A5 CH643177 A5 CH 643177A5
- Authority
- CH
- Switzerland
- Prior art keywords
- wood
- water
- resin
- cell walls
- treatment agent
- Prior art date
Links
- 239000002023 wood Substances 0.000 title claims description 138
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 32
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 66
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 66
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims description 53
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 53
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 claims description 47
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 35
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 32
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 24
- 239000003063 flame retardant Substances 0.000 claims description 23
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 18
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims description 14
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims description 14
- 239000003755 preservative agent Substances 0.000 claims description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 8
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 239000011877 solvent mixture Substances 0.000 claims description 3
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 description 53
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 36
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 31
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 21
- IZUPBVBPLAPZRR-UHFFFAOYSA-N pentachlorophenol Chemical compound OC1=C(Cl)C(Cl)=C(Cl)C(Cl)=C1Cl IZUPBVBPLAPZRR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 15
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 13
- RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 2,2,4,4,6,6-hexaphenoxy-1,3,5-triaza-2$l^{5},4$l^{5},6$l^{5}-triphosphacyclohexa-1,3,5-triene Chemical compound N=1P(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP(OC=2C=CC=CC=2)(OC=2C=CC=CC=2)=NP=1(OC=1C=CC=CC=1)OC1=CC=CC=C1 RNFJDJUURJAICM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 10
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 10
- POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 2-butoxyethanol Chemical compound CCCCOCCO POAOYUHQDCAZBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229920002125 Sokalan® Polymers 0.000 description 9
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 9
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 description 9
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 description 9
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 7
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 7
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 6
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 6
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 5
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 5
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 229910021538 borax Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 5
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 5
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 5
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 5
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 5
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 5
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 5
- 235000010339 sodium tetraborate Nutrition 0.000 description 5
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 5
- 239000003171 wood protecting agent Substances 0.000 description 5
- OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 2-(2-butoxyethoxy)ethanol Chemical compound CCCCOCCOCCO OAYXUHPQHDHDDZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000012633 leachable Substances 0.000 description 4
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 4
- 239000000049 pigment Substances 0.000 description 4
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 4
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 4
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 4
- 239000004328 sodium tetraborate Substances 0.000 description 4
- SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxyethoxy)ethanol Chemical compound COCCOCCO SBASXUCJHJRPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 3
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N Chlorine atom Chemical compound [Cl] ZAMOUSCENKQFHK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 3
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 3
- 239000000460 chlorine Substances 0.000 description 3
- 229910052801 chlorine Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 3
- MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N diethylene glycol Chemical compound OCCOCCO MTHSVFCYNBDYFN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 150000002605 large molecules Chemical class 0.000 description 3
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 description 3
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 description 3
- 229920000151 polyglycol Polymers 0.000 description 3
- 239000010695 polyglycol Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- -1 propasol Chemical compound 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- 241000208140 Acer Species 0.000 description 2
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N Dimethylamine Chemical compound CNC ROSDSFDQCJNGOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N Isoprene Chemical compound CC(=C)C=C RRHGJUQNOFWUDK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N Manganese Chemical compound [Mn] PWHULOQIROXLJO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YXLXNENXOJSQEI-UHFFFAOYSA-L Oxine-copper Chemical compound [Cu+2].C1=CN=C2C([O-])=CC=CC2=C1.C1=CN=C2C([O-])=CC=CC2=C1 YXLXNENXOJSQEI-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 150000001338 aliphatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 150000004945 aromatic hydrocarbons Chemical class 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZCGHEBMEQXMRQL-UHFFFAOYSA-N benzyl 2-carbamoylpyrrolidine-1-carboxylate Chemical compound NC(=O)C1CCCN1C(=O)OCC1=CC=CC=C1 ZCGHEBMEQXMRQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 2
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 239000006184 cosolvent Substances 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 125000005456 glyceride group Chemical group 0.000 description 2
- 150000002334 glycols Chemical class 0.000 description 2
- 229920001519 homopolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 2
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 2
- 239000012948 isocyanate Substances 0.000 description 2
- 150000002513 isocyanates Chemical class 0.000 description 2
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011572 manganese Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- GEMHFKXPOCTAIP-UHFFFAOYSA-N n,n-dimethyl-n'-phenylcarbamimidoyl chloride Chemical compound CN(C)C(Cl)=NC1=CC=CC=C1 GEMHFKXPOCTAIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N phenol group Chemical group C1(=CC=CC=C1)O ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 2
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 2
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 description 2
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 description 2
- 230000002335 preservative effect Effects 0.000 description 2
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 235000020354 squash Nutrition 0.000 description 2
- 239000010875 treated wood Substances 0.000 description 2
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OLPCTPMOOWSSTI-UHFFFAOYSA-N 2-(3,3-dibromopropoxymethyl)oxirane Chemical compound BrC(Br)CCOCC1CO1 OLPCTPMOOWSSTI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N Abietic-Saeure Natural products C12CCC(C(C)C)=CC2=CCC2C1(C)CCCC2(C)C(O)=O RSWGJHLUYNHPMX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002126 Acrylic acid copolymer Polymers 0.000 description 1
- NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N Acrylonitrile Chemical compound C=CC#N NLHHRLWOUZZQLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000218645 Cedrus Species 0.000 description 1
- 239000004908 Emulsion polymer Substances 0.000 description 1
- 239000004606 Fillers/Extenders Substances 0.000 description 1
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N Methyl methacrylate Chemical compound COC(=O)C(C)=C VVQNEPGJFQJSBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N O-Xylene Chemical compound CC1=CC=CC=C1C CTQNGGLPUBDAKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 235000009137 Quercus alba Nutrition 0.000 description 1
- 241001531312 Quercus pubescens Species 0.000 description 1
- 240000004885 Quercus rubra Species 0.000 description 1
- 235000009135 Quercus rubra Nutrition 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N Rosin Natural products O(C/C=C/c1ccccc1)[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)[C@@H](CO)O1 KHPCPRHQVVSZAH-HUOMCSJISA-N 0.000 description 1
- 229920001807 Urea-formaldehyde Polymers 0.000 description 1
- XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N Vinyl acetate Chemical compound CC(=O)OC=C XTXRWKRVRITETP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920002522 Wood fibre Polymers 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- VPQMUWJOSMSWKJ-UHFFFAOYSA-N [O-]B([O-])O.N.[Cu+2] Chemical compound [O-]B([O-])O.N.[Cu+2] VPQMUWJOSMSWKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001252 acrylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000003796 beauty Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004040 coloring Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000007598 dipping method Methods 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000007720 emulsion polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- OUGJKAQEYOUGKG-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-methylidenebutanoate Chemical compound CCOC(=O)C(=C)CC OUGJKAQEYOUGKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000010685 fatty oil Substances 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000005189 flocculation Methods 0.000 description 1
- 230000016615 flocculation Effects 0.000 description 1
- 238000009499 grossing Methods 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N hydroxyacetaldehyde Natural products OCC=O WGCNASOHLSPBMP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000003949 imides Chemical class 0.000 description 1
- 238000007654 immersion Methods 0.000 description 1
- 239000006115 industrial coating Substances 0.000 description 1
- 239000012796 inorganic flame retardant Substances 0.000 description 1
- 150000002576 ketones Chemical class 0.000 description 1
- 206010025482 malaise Diseases 0.000 description 1
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 239000000025 natural resin Substances 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 description 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N pentaerythritol Chemical compound OCC(CO)(CO)CO WXZMFSXDPGVJKK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002978 peroxides Chemical class 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 239000005011 phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 229920001228 polyisocyanate Polymers 0.000 description 1
- 239000005056 polyisocyanate Substances 0.000 description 1
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 1
- 150000007519 polyprotic acids Polymers 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 1
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
- 150000003384 small molecules Chemical class 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 1
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 1
- 229920003002 synthetic resin Polymers 0.000 description 1
- 239000000057 synthetic resin Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 239000002562 thickening agent Substances 0.000 description 1
- DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N toluene 2,4-diisocyanate Chemical compound CC1=CC=C(N=C=O)C=C1N=C=O DVKJHBMWWAPEIU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N trans-cinnamyl beta-D-glucopyranoside Natural products OC1C(O)C(O)C(CO)OC1OCC=CC1=CC=CC=C1 KHPCPRHQVVSZAH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
- PIILXFBHQILWPS-UHFFFAOYSA-N tributyltin Chemical class CCCC[Sn](CCCC)CCCC PIILXFBHQILWPS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SRPWOOOHEPICQU-UHFFFAOYSA-N trimellitic anhydride Chemical compound OC(=O)C1=CC=C2C(=O)OC(=O)C2=C1 SRPWOOOHEPICQU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BSVBQGMMJUBVOD-UHFFFAOYSA-N trisodium borate Chemical compound [Na+].[Na+].[Na+].[O-]B([O-])[O-] BSVBQGMMJUBVOD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 239000000080 wetting agent Substances 0.000 description 1
- 239000002025 wood fiber Substances 0.000 description 1
- 239000008096 xylene Substances 0.000 description 1
- 229910052845 zircon Chemical class 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical class [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
- B27K3/02—Processes; Apparatus
- B27K3/15—Impregnating involving polymerisation including use of polymer-containing impregnating agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L97/00—Compositions of lignin-containing materials
- C08L97/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
- B27K—PROCESSES, APPARATUS OR SELECTION OF SUBSTANCES FOR IMPREGNATING, STAINING, DYEING, BLEACHING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS, OR TREATING OF WOOD OR SIMILAR MATERIALS WITH PERMEANT LIQUIDS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CHEMICAL OR PHYSICAL TREATMENT OF CORK, CANE, REED, STRAW OR SIMILAR MATERIALS
- B27K3/00—Impregnating wood, e.g. impregnation pretreatment, for example puncturing; Wood impregnation aids not directly involved in the impregnation process
- B27K3/34—Organic impregnating agents
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L31/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an acyloxy radical of a saturated carboxylic acid, of carbonic acid or of a haloformic acid; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L31/02—Homopolymers or copolymers of esters of monocarboxylic acids
- C08L31/04—Homopolymers or copolymers of vinyl acetate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
- C08L33/00—Compositions of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and only one being terminated by only one carboxyl radical, or of salts, anhydrides, esters, amides, imides or nitriles thereof; Compositions of derivatives of such polymers
- C08L33/04—Homopolymers or copolymers of esters
- C08L33/06—Homopolymers or copolymers of esters of esters containing only carbon, hydrogen and oxygen, which oxygen atoms are present only as part of the carboxyl radical
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Forests & Forestry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Medicines Containing Plant Substances (AREA)
- Catching Or Destruction (AREA)
- Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Verbesserung der Eigenschaften von Holz und auf eine Zubereitung zur Ausführung des Verfahrens. Das Verfahren umfasst die Imprägnierung von Holz mit einem Harz und gegebenenfalls mit zusätzlichen chemischen Holzbehandlungsmitteln, wie Holz-Konservierungsmittel und Flamm-verzögerungsmittel. The present invention relates to a method for improving the properties of wood and to a preparation for carrying out the method. The method involves impregnating wood with a resin and optionally with additional chemical wood treatment agents such as wood preservatives and flame retardants.
Es ist wohlbekannt, dass sich Holz in Abhängigkeit des Ausmasses der Quellung seiner Zellwände ausdehnt und zusammenzieht. Die Zellwände des Holzes zeigen variierendes Ausmass von Quellung in Abhängigkeit des jeweiligen Lösungsmittels oder Lösungsmitteldampfs, dem das Holz ausgesetzt ist, und der Affinität des Holzes für dieses Lösungsmittel bzw. diesen Lösungsmitteldampf. Beispielsweise führt Einwirkung von Wasser oder Wasserdampf zu hochgradiger Quellung und Einwirkung von weniger polaren Lösungsmitteln oder Lösungsmittelgemischen, wie Athanol/Xylol-Ge-mischen, zu Dehydrierung der Zellwände und damit Schrumpfung des Holzes. It is well known that wood expands and contracts depending on the extent of the swelling of its cell walls. The cell walls of the wood show varying degrees of swelling depending on the particular solvent or solvent vapor to which the wood is exposed and the affinity of the wood for this solvent or solvent vapor. For example, exposure to water or water vapor leads to a high degree of swelling and exposure to less polar solvents or solvent mixtures, such as ethanol / xylene mixtures, to dehydration of the cell walls and thus shrinkage of the wood.
Zusätzlich zeigt das Holz, wenn dessen Zellwände, die zur Hauptsache aus Zellketten gebildet sind, in gequollenem Zustand vorliegen, maximale Porosität, d.h. die freien Räume zwischen den Zellketten sind gross, und in ungequol-lenem Zustand ist die Porosität sehr gering. Demzufolge sind Grösse und Menge von Molekülen, die innerhalb der Zellwände abgelagert werden können, vom Ausmass der Quellung der Zellwände abhängig. In addition, when the cell walls, which are mainly made up of cell chains, are in a swollen state, the wood shows maximum porosity, i.e. the free spaces between the cell chains are large, and the porosity is very low in an unwell state. As a result, the size and quantity of molecules that can be deposited within the cell walls depend on the extent of the swelling of the cell walls.
Die vorstehend erläuterten Eigenschaften von Holz wurden bereits auf verschiedene Arten ausgenützt, um dem Holz spezifische Eigenschaften zu verleihen. So können beispielsweise wasserlösliche Polyglykole, wie Polyäthylenglykol mit einem Molekulargewicht von 3000-6000, in die Zellwände des Holzes in nassem bzw. gequollenem Zustand eingebracht werden. Dies ist beispielsweise angeführt im Artikel «New and Better Ways to Dimensionally Stabilize Wood» von A.J. Stam in «Forest Products Journal», Nr. 9 (1959), S. 3, 107-110, und im Artikel «PEG of the Woodworker's Heart» von Harry C. Leslie in «Man Society Technology, A Journal of Industriai Arts Education», Nr. 33(1), S. 13-16, Sept./ Okt., 1973. Derartige Polyglykole zeigen niedrigen Dampfdruck und verdampfen im Gegensatz zu Wasser nur sehr langsam. Demzufolge ist die beschriebene Behandlung sehr wirksam zur Verhinderung von Riss- und Spaltbildung in Holz. Eine derartige Behandlung gelangt oft zum Einsatz bei The properties of wood explained above have already been exploited in various ways in order to impart specific properties to the wood. For example, water-soluble polyglycols, such as polyethylene glycol with a molecular weight of 3000-6000, can be introduced into the cell walls of the wood in a wet or swollen state. This is cited for example in the article "New and Better Ways to Dimensionally Stabilize Wood" by A.J. Stam in “Forest Products Journal”, No. 9 (1959), pp. 3, 107-110, and in the article “PEG of the Woodworker's Heart” by Harry C. Leslie in “Man Society Technology, A Journal of Industriai Arts Education », No. 33 (1), pp. 13-16, September / October, 1973. Such polyglycols show low vapor pressure and, in contrast to water, evaporate only very slowly. As a result, the treatment described is very effective in preventing cracking and cracking in wood. Such treatment is often used
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
3 3rd
643 177 643 177
Holzschnitten und Statuen und dergleichen Holz, die dadurch selbst bei Lagerung in trockener Atmosphäre eine lange Lebensdauer erhalten. Polyglykole bleiben jedoch wasserlöslich und werden aus dem damit behandelten Holz ausgelaugt, wenn dieses der Nässe ausgesetzt wird. Die Nützlichkeit einer derartigen Behandlung ist somit sehr beschränkt. Woodcuts and statues and the like wood, which therefore have a long lifespan even when stored in a dry atmosphere. However, polyglycols remain water-soluble and are leached out of the treated wood when it is exposed to moisture. The usefulness of such treatment is therefore very limited.
Aus etwa gleicher Überlegung wurden für die Behandlung von Holz auch wasserlösliche Phenol- und Harnstoffharze mit niedrigem Molekulargewicht verwendet, wie beispielsweise in den US-PS 3 968 276, 3 519 476 und 3 493 417 beschrieben. Um solche Harze in den Zellwänden des Holzes zu fixieren, ist eine anschliessende Wärmebehandlung des Holzes zur Aushärtung des Harzes notwendig, um dieses wasserunlöslich zu machen. Sehr oft gelangt kombinierte Anwendung von Wärme und Druck zum Einsatz, um das Holz weiter zu verdichten. Eine solche Behandlung ist wohl wirksam, verlangt jedoch eine spezielle Einrichtung und ist somit nur für industrielle Herstellung von speziellen Artikeln geeignet, wo Beständigkeit gegen Wasser oder Chemikalien oder strukturelle Festigkeit oder eine Kombination davon verlangt wird. For roughly the same reason, water-soluble phenolic and urea resins with a low molecular weight have also been used for the treatment of wood, as described, for example, in US Pat. Nos. 3,968,276, 3,519,476 and 3,493,417. In order to fix such resins in the cell walls of the wood, a subsequent heat treatment of the wood is necessary to harden the resin in order to make it water-insoluble. Combined use of heat and pressure is very often used to further compact the wood. Such treatment is effective, but requires special equipment and is therefore only suitable for industrial manufacture of special articles where resistance to water or chemicals or structural strength or a combination thereof is required.
Für die Imprägnierung von Holz wurden auch viele andere Polymere verwendet. Einige davon sind beispielsweise die Verwendung von Acrylmonomeren, wie in der US-PS 3 663 261 beschrieben, Polyisocyanaten, wie in der US-PS 3 539 386 beschrieben, und von Dibrompropyl-glycidyl-äther, wie in der US-PS 3 483 021 beschrieben. Alle diese Behandlungen verlangen nach der Imprägnierung eine Sekundärbehandlung des Holzes, um die Monomere zu deren Fixierung im Holz in situ zu polymerisieren. Die meist verwendete Sekundärbehandlung ist die Erwärmung des imprägnierten Holzes, obwohl bei Verwendung von Vinylmono-meren, beispielsweise Acrylmonomeren, auch Gammabe-strahlung zum Einsatz gelangen kann. Die notwendige Sekundärbehandlung nach der Imprägnierung ist teuer und beschwerlich. Demzufolge haben keine dieser Methoden verbreitete Aufnahme in der Industrie gefunden. Many other polymers have also been used to impregnate wood. Some of these are, for example, the use of acrylic monomers as described in US Pat. No. 3,663,261, polyisocyanates as described in US Pat. No. 3,539,386 and dibromopropyl glycidyl ether as described in US Pat. No. 3,483,021 described. All of these treatments require a secondary treatment of the wood after the impregnation in order to polymerize the monomers in situ to fix them in the wood. The most commonly used secondary treatment is heating the impregnated wood, although when using vinyl monomers, such as acrylic monomers, gamma radiation can also be used. The necessary secondary treatment after impregnation is expensive and cumbersome. As a result, none of these methods have found widespread acceptance in the industry.
Selbst wenn die Zellwände des Holzes in nassem bzw. gequollenem Zustand sind, können nur Moleküle relativ kleiner Grösse in die Zellwände eindringen. Die Grösse der Moleküle, die in die Zellwände des Holzes eindringen können, ist abhängig vom Ausmass der Quellung und der Art des Holzes. Polymere, die grosse Moleküle aufweisen, können selbst dann nicht in die Zellwände eindringen, wenn das Holz in gequollenem Zustand vorliegt. So wurden beispielsweise bereits jahrelang Polyvinylacetat- und Polyacrylat-emulsionen für die Herstellung von Klebstoffen und Anstrichfarben für Holz verwendet. Entgegengesetzt zu Kondensationspolymeren, wie die bereits erwähnten Phenolharze, werden diese Emulsionen durch freie Radikale- oder Kettenpolymerisation hergestellt und enthalten keine nennenswerten Anteile von Komponenten mit niedrigem Molekulargewicht. Dies ist beispielsweise von F.W. Billmeyer, jr., im «Text Book of Polymer Science» von Interscience Publisher, 1966, erläutert. Wenn Holz mit derartigen Emulsionen behandelt wird, quellen dessen Zellwände demzufolge aufgrund der Gegenwart von Wasser, wobei jedoch die Polymermoleküle zu gross sind, um in die Zellwände einzudringen, selbst wenn diese in gequollenem Zustand vorliegen. Somit erhält das Holz wohl eine Schutzbeschichtung, jedoch werden dessen anderen Eigenschaften, wie Beständigkeit gegen Riss- und Spaltbildung, nicht beeinflusst. Es ist daher ungeeignet, für die Lösung der Aufgabe der vorliegenden Erfindung in Wasser gebildete Polymere mit grossen Molekülen einzusetzen. Even if the cell walls of the wood are wet or swollen, only molecules of relatively small size can penetrate the cell walls. The size of the molecules that can penetrate the cell walls of the wood depends on the extent of the swelling and the type of wood. Polymers with large molecules cannot penetrate the cell walls even when the wood is swollen. For example, polyvinyl acetate and polyacrylate emulsions have been used for years to produce adhesives and paints for wood. In contrast to condensation polymers, such as the phenolic resins already mentioned, these emulsions are produced by free radical or chain polymerization and contain no significant proportions of components with a low molecular weight. This is for example by F.W. Billmeyer, Jr., in the “Text Book of Polymer Science” by Interscience Publisher, 1966. Accordingly, when wood is treated with such emulsions, its cell walls swell due to the presence of water, but the polymer molecules are too large to penetrate the cell walls even when they are swollen. This gives the wood a protective coating, but its other properties, such as resistance to cracking and cracking, are not affected. It is therefore unsuitable to use polymers with large molecules formed in water to achieve the object of the present invention.
Vinylharze mit niedrigem Molekulargewicht, wie Acryl-harze, sind bekannt, jedoch wurde bisher deren Verwendbarkeit für die Behandlung der Zellwände von Holz zur Verbesserung der Beständigkeit gegen Rissbildung, der Dimensionsstabilität und anderer Eigenschaften nicht erkannt. Derartige Harze wurden beispielsweise für die Verwendung in Fussbodenpolituren als Egalisiermittel vorgeschlagen. Low molecular weight vinyl resins such as acrylic resins are known, but their utility for treating the cell walls of wood to improve crack resistance, dimensional stability and other properties has not been recognized. Such resins have been proposed, for example, for use in floor polishes as leveling agents.
Alkydharze sind Kondensationspolymere und enthalten einen beträchtlichen Anteil Komponenten mit niedrigem Molekulargewicht, wie aus dem vorstehend angeführten Handbuch der Polymerwissenschaft hervorgeht. Ausserdem vernetzen und härten Alkydharze durch Reaktion mit Luft und werden dadurch lösungsmittelbeständig und teilweise unschmelzbar. In der Vergangenheit waren nur in organischen Lösungsmitteln lösliche Alkydharze allgemein handelsüblich. Die organischen Lösungsmittel in solchen Alkyd-harzen quellen jedoch die Zellwände von Holz nicht. Viele davon schrumpfen die Zellwände des Holzes durch Verdrängung von Wasser und vermindern somit die Porosität des Holzes. Alkyd resins are condensation polymers and contain a substantial proportion of low molecular weight components, as can be seen from the polymer science manual cited above. In addition, alkyd resins cross-link and harden through reaction with air, making them solvent-resistant and sometimes infusible. In the past, only alkyd resins soluble in organic solvents were generally commercially available. However, the organic solvents in such alkyd resins do not swell the cell walls of wood. Many of them shrink the cell walls of the wood by displacing water and thus reduce the porosity of the wood.
In ungefähr den letzten zehn Jahren gelangten in Wasser oder einem Gemisch von Wasser und polaren Lösungsmitteln lösliche Alkydharze ausgedehnt zum Einsatz für industrielle Anwendungszwecke, wie Beschichtungen für Waschmaschinen, Kühlschränke, Automobile und dergleichen. Es wurde jedoch nicht erkannt, dass sie auch eine Basis bieten, um die so dringend verlangten Eigenschaften der Verminderung der Riss- und Spaltbildung, der Verleihung von Dimensionsstabilität und praktisch permanenter Flammbeständigkeit und Konservierung von Holz zu ermöglichen, ohne nach der Imprägnierung eine Sekundärbehandlung durch Erwärmen oder Gammabestrahlung zu benötigen. Zur Vernetzung unter Bildung eines Polymers in situ genügt einfache Einwirkung von Luft. Ausserdem zeigen sie, da sie in Wasser vorliegen und einen reichlichen Mengenanteil kleiner, jedoch reaktiver Moleküle aufweisen, hervorragende Eindringfahigkeit in die Zellwände von Holz. In about the past decade, alkyd resins soluble in water or a mixture of water and polar solvents have been widely used for industrial applications such as coatings for washing machines, refrigerators, automobiles and the like. However, it was not recognized that they also provide a basis for enabling the properties so urgently required to reduce cracking and cracking, to confer dimensional stability and practically permanent flame resistance and to preserve wood, without secondary treatment by heating after impregnation or need gamma radiation. A simple exposure to air is sufficient for crosslinking to form a polymer in situ. In addition, since they are present in water and have an abundant proportion of small but reactive molecules, they show excellent penetrability into the cell walls of wood.
Gegenstand der Erfindung ist das im Patentanspruch 1 definierte Verfahren. The invention relates to the method defined in claim 1.
In der bevorzugten Ausführungsform werden in den Zellwänden von Holzfasern spezifische Chemikaliengemische permanent abgelagert, wobei die Kombination der abzulagernden Chemikalien in Wasser oder einem Gemisch davon mit mit Wasser mischbarem Lösungsmittel verflüssigt wurden, um die Zellwände des Holzes zu quellen und dadurch maximale Eindringung der Chemikalien in die Zellwand selbst zu erzielen. Die Auswahl der Chemikalien ist solcherart, dass mindestens eine der Komponenten im Gemisch Moleküle kleiner Grösse enthält, die zum Eindringen in die freien Räume der Zellwände in Gegenwart des Lösungsmittels befähigt sind und unter Umgebungsbedingungen, entweder in sich selbst oder unterstützt durch die Gegenwart anderer Chemikalien, die als Katalysator wirken können, in eine wasserunlösliche Form überführt werden können und gleichzeitig andere, gegebenenfalls im Gemisch vorhandene, wasserlösliche Chemikalien festhalten, so dass die Neigung des Gemischs, bei anschliessender Behandlung des Holzes mit Wasser oder Wasser enthaltenden Lösungen auszulaugen, eliminiert oder stark vermindert wird. In the preferred embodiment, specific chemical mixtures are permanently deposited in the cell walls of wood fibers, the combination of the chemicals to be deposited being liquefied in water or a mixture thereof with water-miscible solvent in order to swell the cell walls of the wood and thereby maximize the penetration of the chemicals into the To achieve cell wall yourself. The choice of chemicals is such that at least one of the components in the mixture contains molecules of small size which are able to penetrate into the free spaces of the cell walls in the presence of the solvent and under ambient conditions, either in themselves or supported by the presence of other chemicals, which can act as a catalyst, can be converted into a water-insoluble form and at the same time retain other water-soluble chemicals which may be present in the mixture, so that the tendency of the mixture to leach out when the wood is subsequently treated with solutions containing water or water is eliminated or greatly reduced becomes.
In der bevorzugten Ausführungsform des erfindungsge-mässen Verfahrens verwendete, in eine wasserunlösliche Form überführbare Harze können mit Wasser verdünnbare, gegebenenfalls modifizierte Alkydharze sein. Beispiele derartiger Harze sind mit Wasser verdünnbare Lang-, Mittel- und Kurzöl-Alkydharze, die gegenwärtig von einer Anzahl verschiedener Hersteller im Handel erhältlich und in der industriellen Beschichtungsindustrie wohlbekannt sind. Modifizierte Alkydharze, wie urethanmodifizierte Alkydharze, sind auch im Handel erhältlich und dem Fachmann wohlbekannt. Diese gegebenenfalls modifizierten Alkydharze sind im allgemeinen in Wasser oder einem Gemisch von Wasser Resins used in the preferred embodiment of the process according to the invention which can be converted into a water-insoluble form can be water-dilutable, optionally modified alkyd resins. Examples of such resins are water dilutable long, medium and short oil alkyd resins which are currently commercially available from a number of different manufacturers and are well known in the industrial coating industry. Modified alkyd resins, such as urethane-modified alkyd resins, are also commercially available and are well known to those skilled in the art. These optionally modified alkyd resins are generally in water or a mixture of water
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
643 177 643 177
und polarem Lösungsmittel in nahezu neutralen oder leicht alkalischen Lösungen löslich. Geeignete polare Lösungsmittel sind beispielsweise Butanol oder höhere Alkohole, Keto-ne, Butylcellosolve, Butylcarbitol, Propasol, N-Methylpyrr-olidon. and polar solvent soluble in almost neutral or slightly alkaline solutions. Suitable polar solvents are, for example, butanol or higher alcohols, ketones, butyl cellosolves, butyl carbitol, propasol, N-methylpyrr-olidone.
Als Hintergrund ist es bekannt, dass Alkydharze erhältlich sind durch Kombination von synthetischen zweibasischen Säuren, wie Phthalsäure-, Isophthalsäure-, Trimellit-säure-anhydrid, mit synthetischen oder natürlichen fetten Ölen, d.h. Glyceriden von Fettsäuren. Die allgemein verwendeten Fettsäuren oder Glyceride davon enthalten Gemische von Fettsäuren variierender Kettenlängen mit variierendem Ausmass von Unsättigung in der Kette. As a background, it is known that alkyd resins can be obtained by combining synthetic dibasic acids such as phthalic, isophthalic, trimellitic acid anhydride with synthetic or natural fatty oils, i.e. Glycerides of fatty acids. The commonly used fatty acids or glycerides thereof contain mixtures of fatty acids of varying chain lengths with varying degrees of unsaturation in the chain.
Alkydharze können zusätzlich modifiziert werden durch Kombination mit verschiedenen Glykolen. Üblicherweise hierfür verwendete Glykole sind beispielsweise Penta-ärythrit, Diäthylenglykol. Drastischere Veränderungen der Alkydeigenschaften sind erhältlich durch Vernetzung unter Zusatz von Isocyanaten, wie Toluol-diisocyanat. Solche Alkydharze werden üblicherweise als urethanmodifizierte Alkydharze bezeichnet. Urethanmodifizierte Alkydharze trocknen zu viel härteren Überzügen als nicht solcherart modifizierte Alkydharze. Andere Beispiele für modifizierte Alkydharze sind durch Reaktion mit natürlichen Harzen, wie Kollophonium, oder mit anderen synthetischen Harzen, wie Phenol-, Amino-, Silikonharzen, oder durch Reaktion mit Imiden, Styrol und dergleichen erhältliche Alkydharze. Alkyd resins can also be modified by combining them with various glycols. Glycols commonly used for this purpose are, for example, pentaerythritol, diethylene glycol. More drastic changes in the alkyd properties can be obtained by crosslinking with the addition of isocyanates, such as toluene diisocyanate. Such alkyd resins are usually referred to as urethane-modified alkyd resins. Urethane-modified alkyd resins dry to much harder coatings than non-modified alkyd resins. Other examples of modified alkyd resins are alkyd resins obtainable by reaction with natural resins, such as rosin, or with other synthetic resins, such as phenol, amino, silicone resins, or by reaction with imides, styrene and the like.
Das endgültige Molekulargewicht oder das Ausmass der Polymerisation der Alkydharze wird reguliert durch Zusatz eines kontrollierten Mengenanteils eines Überschusses von einem der Reaktanten, Fettsäure oder Glykol. Demzufolge enthalten die fertigen Alkydharze im allgemeinen geringe Mengenanteile unreagierter Hydroxyl- und/oder Säuregruppen. Unter Verwendung eines relativ niedrigen Verhältnisses von synthetischer mehrbasiger Säure zu Fettsäure hergestellte Alkydharze werden als Langöl-Alkydharze, unter Verwendung eines sehr hohen Verhältnisses hergestellte als Kurzöl-Alkydharze und die unter Verwendung eines dazwischenliegenden Verhältnisses hergestellten als Mittelöl-Al-kydharze bezeichnet. The final molecular weight or extent of polymerization of the alkyd resins is regulated by the addition of a controlled amount of excess of one of the reactants, fatty acid or glycol. Accordingly, the finished alkyd resins generally contain small amounts of unreacted hydroxyl and / or acid groups. Alkyd resins made using a relatively low ratio of synthetic polybasic acid to fatty acid are called long oil alkyd resins, using a very high ratio made short oil alkyd resins, and those made using an intermediate ratio are called middle oil alkyd resins.
Die Alkydharze des vorstehend beschriebenen Typs sind sowohl in aromatischen wie auch aliphatischenKohlenwas-serstoff-Lösungsmitteln löslich und in den meisten polaren Lösungsmitteln, wie Wasser, Methanol und Butanol, unlöslich. In letzter Zeit wurden Alkydharze mit verschiedenen Chemikalien zur Reaktion gebracht, um deren Löslichkeit in polaren Lösungsmitteln zu verbessern. Dies kann erzielt werden durch Einbringen von hochpolaren Gruppen in die Alkydstruktur. Beispielsweise kann Alkydharz hergestellt werden unter Verwendung eines Überschusses an Säure, so dass das Endprodukt eine Säurezahl im Bereich von 10-100, vorzugsweise 20-60, aufweist. Die Säuregruppen werden dann unter Verwendung eines Amins und/oder von Ammoniak partiell oder vollständig neutralisiert. Solcherart hergestellte Produkte sind dann in polaren Lösungsmitteln, wie Methanol, Butanol, «Carbitol», «Butylcellosolve» (Äthylenglykol-monobutyläther) und Gemischen solcher Lösungsmittel mit Wasser löslich. Zur Erzielung vollständiger Löslichkeit kann der Einsatz von Gemischen der vorstehend angeführten Lösungsmittel erforderlich sein. Beispielsweise sind einige dieser Alkydharze besser löslich in höhersiedenden Lösungsmitteln, wie «Butylcarbitol» (Di-äthylenglykol-monobutyläther) oder «Butylcellosolve», und Zusatz solcher Lösungsmittel kann Erhöhung des Wasseranteils, der als Teil des Lösungsmittelsystems zum Einsatz gelangen kann, ermöglichen. Es sind diese Alkydharze, die zwecks Löslichkeit in polaren Lösungsmitteln modifiziert wurden, die im erfmdungsgemässen Verfahren zum Einsatz gelangen und im nachstehenden als «mit Wasser verdünnbare Alkydharze» bezeichnet werden. The alkyd resins of the type described above are soluble in both aromatic and aliphatic hydrocarbon solvents and insoluble in most polar solvents such as water, methanol and butanol. Recently, alkyd resins have been reacted with various chemicals to improve their solubility in polar solvents. This can be achieved by introducing highly polar groups into the alkyd structure. For example, alkyd resin can be made using an excess of acid so that the final product has an acid number in the range of 10-100, preferably 20-60. The acid groups are then partially or completely neutralized using an amine and / or ammonia. Products produced in this way are then soluble in polar solvents such as methanol, butanol, “carbitol”, “butyl cellosolve” (ethylene glycol monobutyl ether) and mixtures of such solvents with water. Mixtures of the solvents listed above may be required to achieve complete solubility. For example, some of these alkyd resins are more soluble in higher boiling solvents, such as "butyl carbitol" (di-ethylene glycol monobutyl ether) or "butyl cellosolve", and the addition of such solvents can increase the amount of water that can be used as part of the solvent system. It is these alkyd resins which have been modified for solubility in polar solvents, which are used in the process according to the invention and are referred to below as “water-dilutable alkyd resins”.
Neben einfachen Alkydharzen, kurzer, mittlerer oder langer Öllänge, können im erfmdungsgemässen Verfahren durch Reaktion mit Isocyanaten, Acrylaten oder anderen üblicherweise für die Modifikation von Alkydharzen verwendeten Chemikalien modifizierte Alkydharze zum Einsatz gelangen. Diese Modifikationen sind die gleichen, die mit auf organischen Lösungsmitteln basierenden Alkydharzen unter weiterer Modifikation mit neutralisierbaren Säuregruppen zur Erzielung von Löslichkeit in polaren Lösungsmitteln vorgenommen werden. In addition to simple alkyd resins, short, medium or long oil lengths, modified alkyd resins can be used in the process according to the invention by reaction with isocyanates, acrylates or other chemicals usually used for the modification of alkyd resins. These modifications are the same as those which are carried out with organic solvent-based alkyd resins with further modification with neutralizable acid groups in order to achieve solubility in polar solvents.
Es ist zu beachten, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die vorstehend erläuterten modifizierten Alkydharztypen eingeschränkt ist. Es kann jedes beliebige, mit Wasser verdünnbare polymere System zum Einsatz gelangen, das in polaren Lösungsmitteln, Gemischen davon oder Gemischen von polarem Lösungsmittel mit Wasser löslich und zur Überführung in eine wasserunlösliche Form, beispielsweise durch Einwirkung von Luft, Verdampfung von Wasser oder Verflüchtigung einer wasserlöslich machenden Aminkom-ponente, unter Umgebungsbedingungen von Temperatur und Druck, befähigt ist. Für beste Resultate sollte das jeweilige Harz, ungeachtet seiner Wahl, zweckmässig mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise 10 Gew.-%, Moleküle mit einem Molekulargewicht unterhalb 1000 enthalten. Hierdurch wird das Eindringen in die freien Räume der Zellwände des Holzes ermöglicht. Die grösseren Moleküle, die zu gross sind, um in die freien Räume der Zellwände einzudringen, bilden an der Holzoberfläche eine schützende und dekorative Schicht. Note that the present invention is not limited to the modified alkyd resin types discussed above. Any water-dilutable polymeric system can be used which is soluble in polar solvents, mixtures thereof or mixtures of polar solvents with water and for conversion into a water-insoluble form, for example by exposure to air, evaporation of water or volatilization of a water-soluble amine component, under ambient conditions of temperature and pressure. For best results, regardless of the choice, the respective resin should expediently contain at least 5% by weight, preferably 10% by weight, of molecules with a molecular weight below 1000. This enables penetration into the free spaces in the cell walls of the wood. The larger molecules, which are too large to penetrate the free spaces in the cell walls, form a protective and decorative layer on the wooden surface.
Während alle vorstehend beschriebenen, mit Wasser verdünnbaren Polymersysteme nach der Erfindung allgemein zum Einsatz gelangen können, ist zu beachten, dass für bestimmte Verwendungszwecke bestimmte Harze befriedigender sein können als andere. Beispielsweise kann die Stabilität des Harz/Lösungsmittel-Systems unterschiedlich sein und Harzausfällung in gewissen Systemen eher eintreten als in anderen. Es wurde beobachtet, dass die Auswahl des Harzes hinsichtlich der Stabilität in verdünnteren Lösungen, die weniger als etwa 20 Gew.-% Harz enthalten, kritischer ist. In derartigen Lösungen können mehrere Harze ausprobiert werden, um dasjenige mit den optimalen Eigenschaften auszuwählen. Im nachstehenden Beispiel 3 ist ein Harz/Lö-sungsmittel-System angeführt, das bei niedriger Harzkonzentration während relativ langer Zeitdauer stabil ist. While all of the water-dilutable polymer systems of the invention described above can be used generally, it should be appreciated that certain resins may be more satisfactory than others for certain uses. For example, the stability of the resin / solvent system may differ and resin precipitation is more likely to occur in some systems than in others. It has been observed that the choice of resin is more critical for stability in more dilute solutions containing less than about 20% by weight resin. In such solutions, several resins can be tried to select the one with the optimal properties. Example 3 below shows a resin / solvent system which is stable at a low resin concentration for a relatively long period of time.
Wie mit Öl oder organischem Lösungsmittel verdünnbare Alkydharze reagieren auch die mit Wasser verdünnbaren, gegebenenfalls modifizierten Alkydharze mit Sauerstoff der Luft und vernetzen unter Bildung eines wasserunlöslichen Produktes. Die Vernetzungsrate kann wesentlich erhöht werden durch Zusatz von geringen Mengenanteilen, im allgemeinen 0,05-1,0 Gew.-%, Katalysator als Trockner. Geeignete derartige Trockner sind beispielsweise Calcium-, Kobalt-, Mangan- und Zirkonnaphthenate oder chelierte Salze von Calcium, Kobalt, Mangan und Zirkon. Like alkyd resins that can be diluted with oil or organic solvents, the optionally modified alkyd resins, which can be diluted with water, react with oxygen in the air and crosslink to form a water-insoluble product. The crosslinking rate can be increased significantly by adding small amounts, generally 0.05-1.0% by weight, of catalyst as a dryer. Suitable driers of this type are, for example, calcium, cobalt, manganese and zirconium naphthenates or chelated salts of calcium, cobalt, manganese and zircon.
Überraschend wurde gefunden, dass die vorstehend beschriebenen, mit Wasser verdünnten Alkydharzlösungen bei Anwendung auf Holz in dessen Zellwände eindringen und durch nachfolgende Lufteinwirkung wasserunlöslich werden. Sie können somit zur Stabilisierung der Zellwände des Holzes dienen und dem Holz eine stark verbesserte Dimensionsstabilität oder verminderte Neigung zur Ausdehnung und Zusammenziehung bei Veränderung der Feuchtigkeitsbedingungen dienen. Surprisingly, it was found that the above-described, water-diluted alkyd resin solutions penetrate into the cell walls of wood and become water-insoluble as a result of subsequent exposure to air. They can thus serve to stabilize the cell walls of the wood and serve the wood with a greatly improved dimensional stability or a reduced tendency to expand and contract when the moisture conditions change.
Ebenfalls überraschend wurde gefunden, dass andere Chemikalien, die normalerweise in Wasser oder in der vorstehend beschriebenen Alkydharzlösung löslich sind, bei Also surprisingly, it has been found that other chemicals that are normally soluble in water or in the alkyd resin solution described above are used in
4 4th
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
5 5
643 177 643 177
Verwendung zusammen mit diesen Lösungen von gegebenenfalls modifiziertem Alkydharz ebenfalls in die Zellwände des Holzes eindringen und beim nachfolgenden Härten des gegebenenfalls modifizierten Alkydharzes durch Lufteinwirkung im Holz fixiert werden und danach nicht mehr mit Wasser auslaugbar sind. Use together with these solutions of optionally modified alkyd resin also penetrate into the cell walls of the wood and are fixed in the wood during the subsequent hardening of the optionally modified alkyd resin and can then no longer be leached out with water.
Zusätzlich zur Verleihung von Dimensionsstabilität kann diese Entdeckung somit ausgewertet werden, um das Holz mit einer Anzahl verschiedener Chemikalien zu behandeln, die dem Holz lange Lebensdauer und andere spezielle Eigenschaften verleihen. Somit können normalerweise wasserlösliche chemische Flammverzögerungsmittel eingesetzt werden, um dem Holz beständige, mit Wasser nicht auslaugbare flammverzögernde Eigenschaften zu verleihen. Gleichermassen können wasserlösliche Holz-Konservierungsmittel, sowohl organische wie anorganische, in das Holz eingebracht werden, und beim Härten des gegebenenfalls modifizierten Alkydharzes werden sie mit Wasser nicht auslaugbar fixiert und das Holz hält diese Verbindungen selbst bei Einsatz unter nassen und feuchten Bedingungen zurück. In addition to imparting dimensional stability, this discovery can thus be evaluated to treat the wood with a number of different chemicals that give the wood a long life and other special properties. Thus, normally water-soluble chemical flame retardants can be used to give the wood stable, non-leachable flame retardant properties. Likewise, water-soluble wood preservatives, both organic and inorganic, can be introduced into the wood, and when the optionally modified alkyd resin is hardened, they are fixed with water so that they cannot be leached out, and the wood retains these compounds even when used under wet and damp conditions.
Die Erfindung kann auf verschiedene Arten zum Einsatz gelangen. Beispielsweise kann zur Erzielung einer Beständigkeit gegen Riss- und Spaltbildung und von Dimensionsstabilität des Holzes eine einfache Behandlung mit einer Lösung eines mit Wasser verdünnbaren Alkydharzes unter Zusatz eines zweckentsprechenden Trockners und nachfolgende Lufttrocknung genügen. Der Mengenanteil des in den Zellwänden des Holzes abgelagerten Materials ist proportional zur Konzentration des Materials in der Behandlungslösung. The invention can be used in various ways. For example, a simple treatment with a solution of a water-dilutable alkyd resin with the addition of an appropriate dryer and subsequent air drying can suffice to achieve resistance to cracking and cracking and dimensional stability of the wood. The proportion of the material deposited in the cell walls of the wood is proportional to the concentration of the material in the treatment solution.
Dies gilt sowohl für das polymere Bindemittel wie auch für andere Zusätze, wie Holz-Konservierungs- und Flammverzögerungsmittel. Das Bindemittel-Polymer kann in so hoher Konzentration wie 70 Gew.-%, wie auch in so niedriger Konzentration wie 5 Gew.-% zum Einsatz gelangen. Im allgemeinen werden Gemische einer Konzentration von 5-30 Gew.-% bevorzugt, da die Viskosität der Lösung oberhalb dieses Konzentrationsbereichs sehr hoch ist. Sehr viskose Lösungen brauchen jedoch für das Eindringen in das Holz eine lange Zeitdauer. Die Viskosität kann durch Erwärmen der Lösung etwas gesenkt werden. Aus rein praktischen Überlegungen ist es jedoch zweckmässiger, bei Zimmertemperatur unter Einsatz eines niedrigeren Konzentrationsbereichs zu arbeiten. Während eine Konzentration von etwa 5 Gew.-% Harz als Bindemittel eine deutliche Verbesserung der Dimensionsstabilität des behandelten Holzes und der Fixierung von anderen Zusatzmitteln im Holz erbringt, sollte eine Konzentration von mindestens 8 Gew.-% Harz zum Einsatz gelangen, wenn das Auslaugen von Zusatzmitteln durch Wasser angestrebt wird. This applies both to the polymeric binder and to other additives such as wood preservatives and flame retardants. The binder polymer can be used in as high a concentration as 70% by weight as well as in a low concentration as 5% by weight. In general, mixtures with a concentration of 5-30% by weight are preferred since the viscosity of the solution is very high above this concentration range. However, very viscous solutions take a long time to penetrate the wood. The viscosity can be reduced somewhat by heating the solution. For purely practical reasons, however, it is more appropriate to work at room temperature using a lower concentration range. While a concentration of about 5% by weight of resin as a binder brings about a significant improvement in the dimensional stability of the treated wood and the fixation of other additives in the wood, a concentration of at least 8% by weight of resin should be used when leaching out Additives by water is sought.
Der Mengenanteil Holz-Konservierungsmittel oder eines Gemischs solcher Mittel ist abhängig vom erwünschten Ausmass der Schutzwirkung. Péntachlorphenol kann beispielsweise in einem Konzentrationsbereich von 0,5-6 Gew.-%, vorzugsweise 2-5 Gew.-%, zum Einsatz gelangen. Tributyl-zinn-Addukte anderseits werden im allgemeinen in einem Konzentrationsbereich von 0,1-0,5 Gew.-% eingesetzt Gleichermassen können Flammverzögerungsmittel oder Gemische solcher Mittel in einem Konzentrationsbereich von 2-15 Gew.-%, auch hier in Abhängigkeit vom erwünschten Ausmass der Schutzwirkung, verwendet werden. Andere in Frage kommende chemische Holzbehandlungsmittel sind beispielsweise Kupfer-8-chinolinolat und Kupfer-am-moniumborat. The amount of wood preservative or a mixture of such agents depends on the desired level of protection. Pentachlorophenol can be used, for example, in a concentration range of 0.5-6% by weight, preferably 2-5% by weight. Tributyl-tin adducts, on the other hand, are generally used in a concentration range of 0.1-0.5% by weight. Flame retardants or mixtures of such agents can also be used in a concentration range of 2-15% by weight, depending on what is desired Extent of the protective effect. Other suitable chemical wood treatment agents are, for example, copper 8-quinolinolate and copper ammonium borate.
Das Holz kann gleichzeitig oder aufeinanderfolgend mit Holz-Konservierungsmitteln, Flammverzögerungsmitteln und Harzbindemittel behandelt werden. Falls das Holz zuerst mit Flammverzögerungsmittel oder Holz-Konservierungsmittel und danach wie beschrieben mit Harz-Bindemittel behandelt wird, ist eine höhere Schutzwirkung erzielbar als bei gleichzeitiger Behandlung. Beispielsweise kann ein Flammverzögerungsmittel, wie Borax, mit dem Harz-Bindemittel nach der Erfindung nur bis zu einer Anwendungskonzentration von etwa 4 Gew.-% verträglich sein, wobei jedoch für die angestrebte Flammschutzwirkung ein grösserer Mengenanteil Borax im Holz abgelagert werden muss. Unter solchen Umständen wird das Holz zweckmässig vorerst mit 10-15 Gew.-% Borax in Wasser und danach mit dem Harz-Bindemittel nach dem beschriebenen Verfahren behandelt, um die höhere Konzentration von Borax in den Zellwänden zu fixieren. The wood can be treated simultaneously or sequentially with wood preservatives, flame retardants and resin binders. If the wood is first treated with flame retardant or wood preservative and then with resin binder as described, a higher protective effect can be achieved than with simultaneous treatment. For example, a flame retardant, such as borax, can only be compatible with the resin binder according to the invention up to an application concentration of about 4% by weight, although a larger proportion of borax must be deposited in the wood for the desired flame retardant effect. Under such circumstances, the wood is expediently treated first with 10-15% by weight borax in water and then with the resin binder according to the process described in order to fix the higher concentration of borax in the cell walls.
Das Harz-Bindemittel nach dem beschriebenen Verfahren und andere chemische Holzbehandlungsmittel in dem mit Wasser mischbaren Lösungsmittel können mit dem Holz auf jede beliebige, zweckentsprechende Art in Berührung gebracht werden. Je nach der Art des Holzes und dem erwünschten Ausmass des Eindringens kommen konventionelle Methoden, wie Pinsel- oder Bürstenanstrich, Spritzen, Tauchen oder Behandlung des evakuierten Holzes mit der Behandlungslösung unter Druck bei Umgebungs- oder erhöhter Temperatur in Frage. The resin binder by the process described and other chemical wood treatment agents in the water-miscible solvent can be brought into contact with the wood in any suitable manner. Depending on the type of wood and the desired degree of penetration, conventional methods such as brush or brush painting, spraying, dipping or treating the evacuated wood with the treatment solution under pressure at ambient or elevated temperature are suitable.
Der im beschriebenen Verfahren verwendeten Behandlungsflüssigkeit können organische und/oder anorganische konventionelle Pigmente, Farbstoffe, Verdickungs-, Glät-tungs- und Streckmittel, einzeln oder im Gemisch untereinander, zugesetzt werden. Organic and / or inorganic conventional pigments, dyes, thickeners, smoothing agents and extenders, individually or as a mixture with one another, can be added to the treatment liquid used in the process described.
Beispiel 1 example 1
Die Verbesserung der Eigenschaften von Holz nach dem erfmdungsgemässen Verfahren ist erkenntlich an der Beständigkeit des Holzes gegen Dimensionsveränderungen bei Veränderung des Feuchtigkeitsgehaltes und auch an der Dimensionsveränderung des Holzes selbst. The improvement in the properties of wood according to the method according to the invention is recognizable by the resistance of the wood to dimensional changes when the moisture content changes and also by the dimensional changes of the wood itself.
Muster einer Abmessung von etwa 1,5 cm3 aus Ahornholz wurden mit einer Harzlösung einer Konzentration von 20,40 bzw. 60 Gew.-% Harz imprägniert und während 2 Wochen luftgetrocknet. Danach wurden an den behandelten und als Blindversuch an einem unbehandelten Muster die Dimensionsveränderungen zwischen feuchtigkeitsgesättigtem und trockenem Zustand ermittelt. Die nachstehend angegebenen prozentualen Werte wurden nach der Formel Samples of about 1.5 cm3 in size from maple wood were impregnated with a resin solution with a concentration of 20.40 or 60% by weight of resin and air-dried for 2 weeks. The dimensional changes between the moisture-saturated and dry state were then determined on the treated and as a blind test on an untreated sample. The percentages given below were based on the formula
Dimension feuchtigkeitsgesättigt Dimension nach Ofentrocknung berechnet. Dimension moisture saturated Dimension calculated after oven drying.
Harzkonzentration Dimension, % Resin concentration dimension,%
der Lösung Gew.-% tangential radial the solution wt .-% tangential radial
0 112,18 105,46 0 112.18 105.46
20 110,25 103,86 20 110.25 103.86
40 109,24 103,34 40 109.24 103.34
60 104,94 101,83 60 104.94 101.83
Die vorstehenden Versuchsresultate wurden erhalten, indem die Holzmuster über Nacht in der jeweiligen Harzlösung eingetaucht, danach während 2 Wochen an der Luft getrocknet und anschliessend erneut über Nacht in Wasser eingetaucht wurden. Dann wurden die Muster in einem Ofen bei 150 C bis zur Gewichtskonstanz, üblicherweise während etwa 3 h, getrocknet. The above test results were obtained by immersing the wood samples in the respective resin solution overnight, then air-drying them for 2 weeks and then immersing them in water again overnight. The samples were then dried in an oven at 150 ° C. to constant weight, usually for about 3 hours.
In der nachstehenden Tabelle sind die gewichtsmässigen Zusammensetzungen der in den Versuchen verwendeten Harzlösungen mit 20,40 bzw. 60 Gew.-% Harzgehalt angeführt. The table below shows the weight compositions of the resin solutions used in the tests with 20.40 and 60% by weight resin content, respectively.
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
643177 643177
6 6
Komponenten Components
60% 60%
40% 40%
20% 20%
mit Wasser verdünnbares Mittelöl- medium oil dilutable with water
627,0 627.0
412,0 412.0
200,0 200.0
Alkydharz, 80 %ige Lösung in Alkyd resin, 80% solution in
«Butylcellosolve» "Butyl cellosolve"
Ammoniumhydroxid, 28 %ige Ammonium hydroxide, 28%
36,0 36.0
24,0 24.0
12,0 12.0
wässrige Lösung aqueous solution
«Butylcellosolve» "Butyl cellosolve"
34,6 34.6
77,6 77.6
120,0 120.0
Wasser water
138,4 138.4
310,4 310.4
480,0 480.0
6% Kobaltnaphthenat* 6% cobalt naphthenate *
4,0 4.0
2,7 2.7
1,3 1.3
18% Zirkonnaphthenat* 18% zirconium naphthenate *
2,0 2.0
1,3 1.3
0,7 0.7
«Active-8»* "Active-8" *
2,8 2.8
1,9 1.9
0,9 0.9
BYK 301** BYK 301 **
6,0 6.0
4,0 4.0
2,0 2.0
Total Total
836,0 836.0
824,0 824.0
812,0 812.0
* Diese drei Komponenten sind Trockner ** BYK 301 ist ein Netzmittel * These three components are dryers ** BYK 301 is a wetting agent
Es ist offensichtlich, dass die Imprägnierung des Holzes mit der Lösung zu einer grossen Verbesserung der Dimen-sionsstabiiität geführt hat, und dass die Dimensionsstabilität in tangentialer Richtung grösser ist. Es ist auch bedeutsam, dass die Behandlung zu einem Ausgleich der Dimensionsveränderungen sowohl in tangentialer wie auch radialer Richtung führt. Die Verbesserung der Dimensionsstabilität zeigt auch, dass das Polymer wirklich in die Zellwände eindringt. It is obvious that the impregnation of the wood with the solution has led to a great improvement in the dimensional stability, and that the dimensional stability in the tangential direction is greater. It is also important that the treatment compensates for dimensional changes in both the tangential and radial directions. The improvement in dimensional stability also shows that the polymer really penetrates the cell walls.
Bei gleicher Behandlung von anderen Holzarten mit den vorstehend angeführten Lösungen wurden ähnliche Resultate erhalten. Similar results were obtained with the same treatment of other types of wood with the solutions mentioned above.
Bei diesen Versuchen wurde auch gefunden, dass das Holz nach der Behandlung mit der Harzlösung und anschliessender Lufttrocknung während einer Woche nicht auf seine ursprünglichen Dimensionen zurückging. Die Dimensionsveränderungen von Ahornholz nach derartiger Behandlung wurden in %-Werten nach der Formel In these experiments, it was also found that the wood did not return to its original dimensions for one week after treatment with the resin solution and subsequent air drying. The dimensional changes of maple wood after such treatment were expressed in% according to the formula
Länge des behandelten Musters, ofengetrocknet ^^ Länge des unbehandelten Musters, ofengetrocknet berechnet und sind in der nachstehenden Tabelle angeführt. Length of treated sample, oven dried ^^ Length of untreated sample, oven dried calculated and are listed in the table below.
Harzkonzentration Dimension, % Resin concentration dimension,%
der Lösung Gew.-% tangential radial the solution wt .-% tangential radial
0 0 0 0 0 0
20 103,4 101,45 20 103.4 101.45
40 103,86 102,15 40 103.86 102.15
60 105,81 102,64 60 105.81 102.64
Dies ist ein zusätzlicher Hinweis darauf, dass das Polymer tatsächlich in die Zellwände des Holzes eindringt. This is an additional indication that the polymer actually penetrates the cell walls of the wood.
Beispiel 2 Example 2
Neben der Verleihung von Dimensionsstabilität ergibt das erfindungsgemässe Verfahren auch eine grosse Verbesserung der Beständigkeit des Holzes gegen Rissbildung. Dies wurde durch die nachstehenden Versuche mit drei gleichwertigen Mustern von Roteichenholz nachgewiesen: In addition to imparting dimensional stability, the method according to the invention also results in a great improvement in the resistance of the wood to crack formation. This was demonstrated by the following tests with three equivalent samples of red oak wood:
Muster Nr. 1 wurde nur hürdengetrocknet und war relativ frei von Rissbildung. Sample # 1 was only hurdle-dried and was relatively free from cracking.
Muster Nr. 2 wurde hürdengetrocknet, dann durch Eintauchen während etwa 20 min mit Wasser gesättigt und anschliessend ofengetrocknet. Es zeigte sich die Bildung von zahlreichen Rissen. Sample No. 2 was hurdle-dried, then saturated with water by immersion for about 20 minutes and then oven-dried. The formation of numerous cracks was shown.
Muster Nr. 3 wurde hürdengetrocknet und danach mit der Harzlösung der nachstehenden gewichtsmässigen Zusammensetzung gesättigt. Nach Ofentrocknung zeigte sich die Bildung von nur einigen kleinen Rissen. Sample No. 3 was hurdle-dried and then saturated with the resin solution of the following weight composition. After oven drying, only a few small cracks appeared.
Komponenten: Components:
mit Wasser verdünnbares Mittel-Öl-Alkydharz, 80%ige Lösung in water-dilutable medium-oil-alkyd resin, 80% solution in
«Butylcellosolve» 248,70 "Butyl cellosolve" 248.70
Ammoniumhydroxid, 28 %ige wässrige Lösung 15,00 Ammonium hydroxide, 28% aqueous solution 15.00
«Butylcellosolve» 59,51 "Butyl cellosolve" 59.51
Wasser 493,93 Water 493.93
«Tinuvin» 328* 4,46 "Tinuvin" 328 * 4.46
6% Kobaltnaphthenat 1,24 6% cobalt naphthenate 1.24
18% Zirkonnaphthenat 0,62 18% zirconium naphthenate 0.62
«Active-8» 1,36 "Active-8" 1.36
BYK 301 2,60 BYK 301 2.60
Total 827,42 Total 827.42
* «Tinuvin» 328 ist ein UV-Absorber * "Tinuvin" 328 is a UV absorber
Beispiel 3 Example 3
Es wurde bereits erwähnt, dass Holz-Konservierungsmit-tel und Flammverzögerungsmittel, die normalerweise durch Wassereinwirkung, beispielsweise Regen, aus Holz ausgelaugt werden, nach dem erfmdungsgemässen Verfahren praktisch im Holz fixiert und nichtauslaugbar gemacht werden können. It has already been mentioned that wood preservatives and flame retardants, which are normally leached out of wood by the action of water, for example rain, can be practically fixed in the wood and made non-leachable by the process according to the invention.
Als Konservierungsmittel für Holz gelangt allgemein Pentachlorphenol zum Einsatz. Für diesen Verwendungszweck wird Pentachlorphenol im allgemeinen in einer Lösung von aromatischen und aliphatischen Kohlenwasserstoffen gelöst. Mit Pentachlorphenol behandelte Holzblöcke verlieren dieses Konservierungsmittel beim Auslaugen mit Wasser sehr schnell. Pentachlorophenol is generally used as a preservative for wood. For this purpose, pentachlorophenol is generally dissolved in a solution of aromatic and aliphatic hydrocarbons. Blocks of wood treated with pentachlorophenol lose this preservative very quickly when leached out with water.
Ein Holzblock von 1 cm3 Volumen wurde mit 5 Gew.-% Pentachlorphenol behandelt und dessen Chlorgehalt vor und nach dem Auslaugen mit Wasser während eines Monats mittels Energie-Dispersions-Röntgenanalyse (EDXA) bestimmt. Das Analysenresultat zeigte klar an, dass durch die Auslaugbehandlung der grösste Teil des Pentachlorphenols aus dem Holz ausgelaugt worden war. Ein anderer Block von 1 cm3 Volumen aus dem gleichen Holz wurde mit einer 5 Gew.-% Pentachlorphenol und 14 Gew.-% mit Wasser verdünnbares Alkydharz enthaltenden Lösung behandelt und dann während 30 d luftgetrocknet. Danach wurde dieser Holzblock einer gleichen Auslaugbehandlung mit Wasser während eines Monats unterzogen und dessen Chlorgehalt vor und nach der Auslaugbehandlung durch EDXA bestimmt. Aus den Analysenresultaten war klar ersichtlich, dass durch die Auslaugbehandlung sehr wenig Chlor entfernt wurde, dass also das Pentachlorphenol im Holz durch das Polymer fixiert war. A wooden block of 1 cm3 volume was treated with 5% by weight of pentachlorophenol and its chlorine content before and after leaching with water was determined for one month using energy dispersion X-ray analysis (EDXA). The result of the analysis clearly indicated that the leaching treatment had leached most of the pentachlorophenol out of the wood. Another 1 cm3 block of the same wood was treated with a solution containing 5% by weight of pentachlorophenol and 14% by weight of water-dilutable alkyd resin and then air dried for 30 days. This block of wood was then subjected to the same leaching treatment with water for a month and its chlorine content was determined by EDXA before and after the leaching treatment. It was clearly evident from the analysis results that very little chlorine was removed by the leaching treatment, that is to say the pentachlorophenol was fixed in the wood by the polymer.
Nach dem gleichen Vorgehen können andere chemische Holzbehandlungsmittel, beispielsweise Flammverzögerungsmittel, nichtauslaugbar im Holz fixiert werden. Using the same procedure, other chemical wood treatment agents, for example flame retardants, cannot be fixed in the leachable material.
Die in diesem Versuch verwendete Behandlungslösung wurde aus der Kombination der Gemische A und B gemäss der nachstehenden gewichtsmässigen Zusammenstellung hergestellt: The treatment solution used in this experiment was prepared from the combination of mixtures A and B according to the following composition by weight:
Gemisch A Mixture A
Pentachlorphenol 823 Pentachlorophenol 823
«Butylcellosolve» 3837 "Butyl cellosolve" 3837
Ammoniaklösung 28%ig 180 Ammonia solution 28% 180
4840 4840
Gemisch B Mixture B
«Aroion» 385* 955 "Aroion" 385 * 955
Ammoniaklösung 28%ig 22 Ammonia solution 28% 22
«Butylcellosolve» 64 "Butyl Cellosolve" 64
s io s io
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
«Kobalt-hydrocure»** 6,5 "Cobalt hydrocure" ** 6.5
«Active-8» 4,0 "Active-8" 4.0
Gemisch A 1190 Mixture A 1190
nach Vermischen während 15 min after mixing for 15 min
Zusatz von Wasser 2700 Add water 2700
Einstellung des pH-Wertes 8,5 mit Ammoniaklösung 28%ig Adjust the pH 8.5 with 28% ammonia solution
* mit Wasser verdünnbares Alkydharz der Ashland Chemical * Ashland Chemical's water-thinnable alkyd resin
Company ** Trockner Company ** dryer
Beispiel 4 Example 4
In diesem Beispiel wird nachgewiesen, dass gleich wie das Holz-Konservierungsmittel gemäss Beispiel 3 ein in den Zellwänden des Holzes abgelagertes Flammverzögerungsmittel durch das Harz gegen Auslaugen mit Wasser fixiert werden kann. In this example it is demonstrated that, like the wood preservative according to Example 3, a flame retardant deposited in the cell walls of the wood can be fixed by the resin against leaching with water.
Das Vorgehen gemäss Beispiel 2 wurde mit den Ausnahmen wiederholt, dass der in Beispiel 2 beschriebenen Behandlungsflüssigkeit 42 g, d.h. 5 Gew.-%, Natriumborat zugesetzt wurden. Das Holz wurde in Blöcken einer Abmessung von 5 x 10 x 0,5 cm eingesetzt. Nach der Imprägnierung wurden die Blöcke während 2 Wochen bei Zimmertemperatur luftgetrocknet und dann in Querrichtung in zwei Hälften geteilt. Eine Hälfte wurde wiederholt mit Wasser gewaschen und luftgetrocknet. Die mit Wasser gewaschene und die ungewaschene Hälfte des Blocks wurden am Ende der Faser-Längsrichtung in einem Abstand von 10 cm der Flamme einer Lötlampe ausgesetzt. Bei beiden Blockhälften dauerte es bis zum Einsetzen von Verkohlung 8 min. In einem Vergleichsversuch mit einem gleichen, jedoch nicht wie beschrieben behandelten Block unter gleichen Beflammungs-bedingungen setzte die Verkohlung nach 4 min ein. The procedure according to Example 2 was repeated with the exceptions that the treatment liquid described in Example 2 was 42 g, i.e. 5 wt .-%, sodium borate were added. The wood was used in blocks measuring 5 x 10 x 0.5 cm. After impregnation, the blocks were air dried at room temperature for 2 weeks and then cut in half in the transverse direction. One half was washed repeatedly with water and air dried. The water-washed and the unwashed half of the block were exposed to a blowtorch at a distance of 10 cm from the flame at the end of the fiber longitudinal direction. In both halves of the block, it took 8 minutes to start charring. In a comparative experiment with the same block, but not treated as described, under the same flame conditions, the charring started after 4 min.
In den vorstehenden Erläuterungen und Beispielen wird die Erfindung in erster Linie unter Verwendung von mit Wasser verdünnbaren Alkydharzen dargestellt. Wie angegeben kann jedoch das beschriebene Verfahren unter Verwendung von jedem beliebigen, mit Wasser verdünnbaren Polymersystem, das in polaren Lösungsmitteln oder Gemischen von polaren Lösungsmitteln mit Wasser löslich ist und danach in eine wasserunlösliche Form überführt werden kann, ausgeführt werden. In dieser Hinsicht hat sich gezeigt, dass mit Wasser verdünnbare, filmbildende Harze aus Vinyl-monomeren vorteilhafte Eigenschaften für die Verwendung in erfmdungsgemässen Verfahren aufweisen. Derartige von Vinylmonomeren abgeleitete, mit Wasser verdünnbare Harze können durch Verdampfung des Wassers unter Filmbildung und/oder durch Verflüchtigung von Ammoniak oder einem Amin, das vorgängig mit Säuregruppen im Harz zur Reaktion gebracht worden war, in eine wasserunlösliche Form überführt werden. In the above explanations and examples, the invention is primarily illustrated using water-dilutable alkyd resins. However, as indicated, the process described can be carried out using any water-dilutable polymer system that is soluble in polar solvents or mixtures of polar solvents with water and can then be converted to a water-insoluble form. In this regard, it has been shown that water-dilutable, film-forming resins made from vinyl monomers have advantageous properties for use in processes according to the invention. Such water-dilutable resins derived from vinyl monomers can be converted to a water-insoluble form by evaporating the water to form a film and / or by volatilizing ammonia or an amine which has previously been reacted with acid groups in the resin.
Mit Wasser verdünnbare Harze auf Basis von Vinylmonomeren sind daher vorteilhaft, da sie unter Verwendung von viel weniger organischem polarem Lösungsmittel zu einer Zubereitung verarbeitet werden können als die mit Wasser verdünnbaren Alkydharze. Bestimmte Typen dieser Vi-nylharze benötigen sogar überhaupt kein organisches Lösungsmittel und können unter Verwendung von Wasser allein als Lösungsmittel zu einer Zubereitung verarbeitet werden, wie dies im US-Patentgesuch Nr. 91 029 beschrieben ist. Water-thinnable resins based on vinyl monomers are therefore advantageous since they can be processed into a preparation using much less organic polar solvent than the water-thinnable alkyd resins. Certain types of these vinyl resins even do not require any organic solvent at all and can be made into a formulation using water alone as the solvent, as described in U.S. Patent Application No. 91,029.
Im vorliegenden Fall können geringe Mengenanteile von mit Wasser mischbarem organischem Lösungsmittel mitverwendet werden, um ein Vinylharz zu erhalten, das unter Umgebungsbedingungen einen Film bildet. Die Mitverwendung von nur geringen Mengenanteilen organischem Lösungsmittel, im allgemeinen weniger als 10 Gew.-%, vorzugsweise weniger als 5 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zubereitung, ist sowohl hinsichtlich Umweltschutz wie auch In the present case, small amounts of water-miscible organic solvent can be used to obtain a vinyl resin that forms a film under ambient conditions. The use of only small amounts of organic solvent, generally less than 10% by weight, preferably less than 5% by weight, based on the total weight of the preparation, is both in terms of environmental protection and
643 177 643 177
ökonomisch vorteilhaft. Die funktionellen Vorteile sind sehr bedeutsam. economically advantageous. The functional advantages are very significant.
In diesem Zusammenhang sind die zur Erzielung der Wasserverdünnbarkeit des Alkydpolymergemischs mitverwendeten organischen Hilfslösungsmittel auch gute Lösungsmittel für einige der natürlichen, im Holz vorhandenen, dunkel gefärbten Chemikalien. Demzufolge bringt die Anwendung derartiger Behandlungslösungen auf das Holz diese dunkel gefärbten Verbindungen an die Oberfläche, die dadurch unter Störung der natürlichen Schönheit verdunkelt wird. Zusätzlich ergeben die mit Wasser mischbaren organischen Lösungsmittel Schwierigkeiten in bezug auf bestimmte wasserlösliche Chemikalien, wie Holz-Konservierungsmittel und Flammverzögerungsmittel, die der Zubereitung für permanente Ablagerung in dem mit der jeweiligen Zubereitung behandelten Holz zugesetzt werden. Durch den Zusatz von bestimmten solchen Verbindungen zu einer Zubereitung, die grössere Mengenanteile von organischem Lösungsmittel enthält, wird das Gemisch in zwei Schichten, eine Hilfslösungsmittel enthaltende Harzschicht und eine Wasser und Holz-Konservierungsmittel und/oder Flammverzögerungsmittel enthaltende Schicht, getrennt. Diese Erscheinung schliesst die Verwendung der meisten wasserlöslichen Verbindungen für die Herstellung einer einheitlichen Holzbehandlungsflüssigkeit aus, und Systeme mit einem grösseren Mengenanteil an organischem Lösungsmittel sind somit nur zusammen mit Chemikalien brauchbar, die eine annehmbare Löslichkeit im Gemisch aufweisen, wie beispielsweise Pentachlorphenol oder in polaren Lösungsmitteln lösliche Flammverzögerungsmittel. Derartige Verbindungen sind im Vergleich zu wasserlöslichen Verbindungen teuer und in gleichen Mengenanteilen oft nicht gleich gut wirksam. Durch die Verwendung von Harzen auf Basis von Vinylmonomeren, die den Einsatz eines relativ geringen Mengenanteils organischer Hilfslösungsmittel ermöglichen, werden die vorstehend beschriebenen Probleme, die in Systemen mit grösseren Mengenanteilen an organischen Hilfslösungsmitteln auftreten, vermieden. In this connection, the organic auxiliary solvents used to achieve the water-dilutability of the alkyd polymer mixture are also good solvents for some of the natural, dark-colored chemicals present in the wood. As a result, the application of such treatment solutions to the wood brings these dark colored compounds to the surface, which thereby darkens while disturbing the natural beauty. In addition, the water-miscible organic solvents pose difficulties with certain water-soluble chemicals, such as wood preservatives and flame retardants, that are added to the permanent deposition formulation in the wood treated with the particular formulation. With the addition of certain such compounds to a formulation containing large amounts of organic solvent, the mixture is separated into two layers, a resin layer containing cosolvent and a layer containing water and wood preservative and / or flame retardant. This phenomenon precludes the use of most water-soluble compounds for the production of a uniform wood treatment liquid, and systems with a larger proportion of organic solvent can therefore only be used together with chemicals which have an acceptable solubility in the mixture, such as pentachlorophenol or soluble in polar solvents Flame retardants. Compounds of this type are expensive in comparison to water-soluble compounds and are often not equally effective in equal proportions. The use of resins based on vinyl monomers, which enable the use of a relatively small amount of organic auxiliary solvents, avoids the problems described above, which occur in systems with large amounts of organic auxiliary solvents.
Polymere aus Vinylmonomeren, wie Acrylpolymere, sowohl Homo- wie auch Copolymere, sind im allgemeinen durch Reaktionen erhältlich, die zu einer relativ engen Molekulargewichtsverteilung führen. Wie die Alkydharze sollten auch die ausgewählten Harze auf Vinylbasis mindestens 5 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 10 Gew.-%, Moleküle mit einem Molekulargewicht unterhalb 1000 enthalten. In der bevorzugten Ausführungsform ist es erwünscht, dass die Zubereitung einen genügend grossen Mengenanteil an grösseren Molekülen, die nicht in die freien Räume der Zellwände des Holzes eindringen können und somit eine schützende und dekorative Oberflächenbeschichtung bilden, enthalte. In dieser Beziehung enthält eine bevorzugte Zubereitung üblicherweise eine Kombination von zwei unterschiedlichen Vi-nylpolymeren, von denen das eine für das Eindringen in das Holz geeignete kleine Moleküle und die andere für die Filmbildung an der Oberfläche des Holzes geeignete relativ grössere Moleküle aufweist. Die grösseren Moleküle zeigen im allgemeinen ein Molekulargewicht im Bereich von 20 000-200 000, und eine typische Zubereitung kann beispielsweise 95 Gew.-% Moleküle in einem Bereich des Molekulargewichts von 90 000-110 000 enthalten. Polymers made from vinyl monomers, such as acrylic polymers, both homopolymers and copolymers, are generally obtainable by reactions which result in a relatively narrow molecular weight distribution. Like the alkyd resins, the selected vinyl-based resins should also contain at least 5% by weight, preferably at least 10% by weight, of molecules with a molecular weight below 1000. In the preferred embodiment, it is desirable that the preparation contain a sufficiently large proportion of larger molecules that cannot penetrate into the free spaces of the cell walls of the wood and thus form a protective and decorative surface coating. In this regard, a preferred preparation usually contains a combination of two different vinyl polymers, one of which has small molecules suitable for penetration into the wood and the other relatively large molecules suitable for film formation on the surface of the wood. The larger molecules generally have a molecular weight in the range of 20,000-200,000, and a typical preparation may contain, for example, 95% by weight of molecules in a range of 90,000-110,000.
Es wurde gefunden, dass die meisten durch Emulsionspolymerisation von Vinyl enthaltenden Monomeren hergestellten Emulsionen für die Herstellung der Behandlungsflüssigkeit geeignet sind. Eine Vinylgruppe enthaltende Monomere sind beispielsweise Vinylacetat, Methylmethacrylat, Äthyläthacrylat, Acrylamid, Acrylnitril, Styrol, Isopren, Malemsäureanhydrid. Diese Monomere können zur Bildung von Homopolymeren polymerisiert werden. Vorzugsweise It has been found that most of the emulsions produced by emulsion polymerization of vinyl-containing monomers are suitable for the preparation of the treatment liquid. Monomers containing a vinyl group are, for example, vinyl acetate, methyl methacrylate, ethyl ethyl acrylate, acrylamide, acrylonitrile, styrene, isoprene, maleic anhydride. These monomers can be polymerized to form homopolymers. Preferably
1 1
5 5
10 10th
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
643 177 643 177
8 8th
wird jedoch ein sorgfältig ausgewähltes Gemisch von Monomeren eingesetzt, um Eigenschaften, wie minimale Filmbildungstemperatur, Härte des getrockneten Films und dergleichen, zu regulieren. Die Polymerisation wird im allgemeinen in Abwesenheit von Sauerstoff unter Verwendung eines freie Radikale bildenden Initiators, wie einem Peroxid, ausgeführt, wobei das Monomer oder Monomergemisch in Wasser suspendiert ist, das gerührt wird und dessen Temperatur oberhalb der für die Zersetzung des Initiators benötigten Temperatur gehalten wird. however, a carefully selected mixture of monomers is used to regulate properties such as minimum film formation temperature, hardness of the dried film and the like. The polymerization is generally carried out in the absence of oxygen using a free radical initiator such as a peroxide, the monomer or monomer mixture being suspended in water which is stirred and the temperature of which is maintained above the temperature required for the decomposition of the initiator .
Viele der handelsüblichen Acrylemulsionen enthalten organische Hilfslösungsmittel, die als Verdickungs- und/oder Zusammenballungsmittel wirken. Wenn diesen Emulsionen wasserlösliche Holz-Konservierungsmittel oder Flammverzögerungsmittel zugesetzt werden, kann Ausflockung der Emulsion oder von einem oder mehreren der zugesetzten Mittel eintreten. Many of the commercially available acrylic emulsions contain organic cosolvents that act as thickening and / or agglomerating agents. When water-soluble wood preservatives or flame retardants are added to these emulsions, flocculation of the emulsion or one or more of the added agents can occur.
Beispiele von für brauchbar befundenen Emulsionen sind nachstehend angeführt. Es können auch andere Emulsionen, die bei Zimmertemperatur oder darunter filmbildend und in Gegenwart von allfälligen Zusatzmitteln stabil sind, verwendet werden. Examples of emulsions found useful are listed below. Other emulsions which are film-forming at room temperature or below and stable in the presence of any additives can also be used.
Die Polymere mit niedrigem Molekulargewicht, entweder in Form einer Emulsion oder einer klaren Lösung, können weitgehend ähnlich der vorstehend beschriebenen Polymerisationsreaktion mit der Ausnahme hergestellt werden, dass dem Reaktionsgemisch eine zweckentsprechende Kettenübertragungskomponente zugesetzt wird. The low molecular weight polymers, either in the form of an emulsion or a clear solution, can be made largely similar to the polymerization reaction described above, except that an appropriate chain transfer component is added to the reaction mixture.
Emulsionspolymere mit holiem oder niedrigem Molekulargewicht, die unter Verwendung einer Säure, beispielsweise Acryl- oder Methacrylsäure oder eines Gemischs solcher Säuren, als Teil des Monomergemischs hergestellt werden, neigen zur Bildung einer klaren Lösung, wenn Ammoniak oder ein Amin mitverwendet wird, um das Reaktionsgemisch alkalisch zu stellen, im allgemeinen auf einen pH-Wert von 8-8,5. Holiem or low molecular weight emulsion polymers made using an acid such as acrylic or methacrylic acid or a mixture of such acids as part of the monomer mixture tend to form a clear solution when ammonia or an amine is used to make the reaction mixture alkaline to adjust, generally to a pH of 8-8.5.
Obwohl diese Polymere in dieser Form löslich sind, verlieren sie bei Verwendung als Bindemittel und/oder filmbildendes Mittel den Gehalt an Ammoniak oder einem Amin, falls für die Regulierung des pH-Wertes ein flüchtiges Amin eingesetzt wurde, durch Verdampfung und werden dadurch wasserunlöslich. Although these polymers are soluble in this form, when used as binders and / or film-forming agents they lose the content of ammonia or an amine, if a volatile amine was used to regulate the pH, by evaporation and thus become water-insoluble.
Bei Verwendung eines Gemischs von Polymeren mit hohem und mit niedrigem Molekulargewicht dringt das Polymer mit niedrigem Molekulargewicht, zusammen mit Wasser und allfällig vorhandenen weiteren chemischen Holzbehandlungsmitteln, in die freien Räume der Zellwände des Holzes ein und wird dort nach Verdampfung des Wassers abgelagert und fixiert. Der Polymeranteil mit höherem Molekulargewicht bildet auf der äusseren Oberfläche des Holzes einen Film, der das Holz gegen Umwelteinflüsse schützt und dessen Aussehen verschönert. Der Zusatz einer derartigen, filmbildenden Komponente ermöglicht auch den Zusatz von Pigmenten und Farbstoffen zur Behandlungsflüssigkeit, wodurch eine gleichzeitige Behandlung im Sinne der Erfindung und eine Beschichtung und/oder Färbung des Holzes unter Verwendung einer einzigen Behandlungsflüssigkeit ermöglicht wird. Das Gewichtsverhältnis von Harz mit hohem zu Harz mit niedrigem Molekulargewicht liegt im allgemeinen im Bereich von 95 : 5 bis 50 : 50, üblicherweise von 90: 10 bis 70: 30. When using a mixture of high and low molecular weight polymers, the low molecular weight polymer, together with water and any other chemical wood treatment agents that may be present, penetrates into the free spaces in the cell walls of the wood and is deposited and fixed there after the water has evaporated. The polymer component with higher molecular weight forms a film on the outer surface of the wood, which protects the wood against environmental influences and beautifies its appearance. The addition of such a film-forming component also enables the addition of pigments and dyes to the treatment liquid, which enables simultaneous treatment in accordance with the invention and coating and / or coloring of the wood using a single treatment liquid. The weight ratio of high to low molecular weight resin is generally in the range from 95: 5 to 50:50, usually from 90:10 to 70:30.
Bei Einsatz derartiger pigmentierter Systeme können die verwendeten Pigmente auch als UV-Absorber dienen. Es ist wohlbekannt, dass UV-Strahlung Holz abbaut. Demzufolge dient die Mitverwendung von als UV-Absorber wirkenden Pigmenten zur Verlängerung der Lebensdauer des Holzes. Das gleiche Ziel ist auch bei Zusatz von UV-Absorbern zu farblos klaren Beschichtungen erreichbar. Typische UV-Absorber sind in den vorstehenden Beispielen angeführt. When such pigmented systems are used, the pigments used can also serve as UV absorbers. It is well known that UV radiation degrades wood. Accordingly, the use of pigments acting as UV absorbers serves to extend the life of the wood. The same goal can also be achieved by adding UV absorbers to colorless, clear coatings. Typical UV absorbers are listed in the examples above.
In den nachstehenden Beispielen sind typische Zubereitungen mit Harzen aus Vinylmonomeren angeführt, die mit einem relativ geringen Mengenanteil organischem, polarem Hilfslösungsmittel hergestellt werden können. In Beispiel 5 weisen sowohl das Harz mit niedrigem wie auch das Harz mit hohem Molekulargewicht mehrere Säuregruppen auf, die durch das eingesetzte Ammoniumhydroxid neutralisiert werden. Das Resultat ist eine gut lösliche, wasserhelle, transparente Lösung. In Beispiel 8 wird die Möglichkeit erläutert, der Zubereitung anorganische Flammverzögerungsmittel und konservierende Salze zuzusetzen, ohne Phasentrennung der Zubereitung aufgrund der relativ niedrigen Konzentration an organischem polarem Hilfslösungsmittel. The following examples show typical preparations with resins made from vinyl monomers, which can be prepared with a relatively small amount of organic, polar auxiliary solvent. In Example 5, both the low and high molecular weight resins have multiple acid groups which are neutralized by the ammonium hydroxide used. The result is a readily soluble, water-light, transparent solution. Example 8 explains the possibility of adding inorganic flame retardants and preserving salts to the preparation without phase separation of the preparation due to the relatively low concentration of organic polar auxiliary solvent.
Die Angabe der Mengenanteile und die prozentualen Konzentrationsangaben sowie die Verhältnisangaben in den Beispielen sind gewichtsmässig. The details of the proportions and the percentages of concentration as well as the ratios in the examples are by weight.
Beispiel 5 Example 5
«Rhoplex» B-505* 45,00 "Rhoplex" B-505 * 45.00
«Acrysol» 527** 4,44 "Acrysol" 527 ** 4.44
Ammoniumhydroxid, 28%ig*** 1,00 Ammonium hydroxide, 28% *** 1.00
Wasser 46,56 Water 46.56
«Methylcarbitol» 3,00 “Methyl carbitol” 3.00
Total 100,00 Total 100.00
* «Rhoplex» B-505 ist eine Emulsion eines Acrylharz-Copoly-mers mit hohem Molekulargewicht von Rohm & Haas Company, mit 40% Festkörpergehalt ** «Acrysol» 527 ist eine Lösung eines Acrylharzes mit niedrigem Molekulargewicht ohne weitere Zusätze von Rohm & Haas Company, mit 45% Festkörpergehalt *** Die wässrige Lösung von Ammoniumhydroxid dient zur Regulierung des pH-Wertes und zur Klärung der Zubereitung. * "Rhoplex" B-505 is an emulsion of an acrylic resin copolymer with a high molecular weight from Rohm & Haas Company, with a solids content of 40% ** "Acrysol" 527 is a solution of an acrylic resin with low molecular weight without further additives from Rohm & Haas Company, with 45% solids content *** The aqueous solution of ammonium hydroxide is used to regulate the pH and to clarify the preparation.
Der Harzgehalt der Zubereitung beträgt insgesamt 20%. Das Verhältnis von «Rhoplex» B-505 zu «Acrysol» 527, bezogen auf Festkörper, beträgt 9,0: 1,0. The total resin content of the preparation is 20%. The ratio of «Rhoplex» B-505 to «Acrysol» 527, based on solids, is 9.0: 1.0.
Beispiel 6 Example 6
«Synthemul» 40-450* 32,65 "Synthemul" 40-450 * 32.65
«Acrysol» 527 8,88 "Acrysol" 527 8.88
Ammoniumhydroxid, 28%ig 2,00 Ammonium hydroxide, 28% 2.00
Wasser 52,47 Water 52.47
«Butylcarbitol» 4,00 "Butyl carbitol" 4.00
Total 100,00 Total 100.00
* «Synthemul» 40-450 ist eine Emulsion eines Polyvinylacetat/Ac-rylsäure-Copolymers der Reichhold Chemicals Inc., mit 49% Festkörpergehalt. * "Synthemul" 40-450 is an emulsion of a polyvinyl acetate / acrylic acid copolymer from Reichhold Chemicals Inc., with a solids content of 49%.
Der Harzgehalt der Zubereitung beträgt insgesamt 20%. Das Verhältnis von «Synthemul» 40-450 zu «Acrysol» 527, bezogen auf Festkörper, beträgt 80:20. The total resin content of the preparation is 20%. The ratio of «Synthemul» 40-450 to «Acrysol» 527, based on solids, is 80:20.
Beispiel 7 Example 7
E-1630* 40,00 E-1630 * 40.00
«Acrysol» 527 4,44 "Acrysol" 527 4.44
Wasser 52,06 Water 52.06
«Methylcarbitol» 3,50 "Methyl carbitol" 3.50
Total 100,00 Total 100.00
* E-1630 ist eine Versuchs-Acrylemulsion der Rohm & Haas Company, mit einem Festkörpergehalt von 45%. * E-1630 is a trial acrylic emulsion from the Rohm & Haas Company, with a solids content of 45%.
Der Harzgehalt der Zubereitung beträgt insgesamt 20%. Das Verhältnis von E-1630 zu «Acrysol» 527, bezogen auf Festkörper, beträgt 90: 10. The total resin content of the preparation is 20%. The ratio of E-1630 to «Acrysol» 527, based on solids, is 90:10.
s io s io
15 15
20 20th
25 25th
30 30th
35 35
40 40
45 45
50 50
55 55
60 60
65 65
9 9
643 177 643 177
Beispiel 8 Example 8
E-1630 40,00 E-1630 40.00
«Acrysol» 527 4,44 "Acrysol" 527 4.44
Flammverzögerungsmittel* 10,00 Flame retardant * 10.00
«Nylate»-10** 2,00 "Nylates" -10 ** 2.00
Wasser 40,56 Water 40.56
«Methylcarbitol» 3,00 “Methyl carbitol” 3.00
Total 100,00 Total 100.00
* Das Flammverzögerungsmittel wurde hergestellt durch vollständige Neutralisation von Dimethylamin mit Phosphorsäure. * The flame retardant was made by completely neutralizing dimethylamine with phosphoric acid.
** «Nylate»-10 ist ein Holz-Konservierungsmittel der Seymore Chemical Company, dessen Aktivkomponente Kupfer-8-chino-linolat ist. ** "Nylate" -10 is a wood preservative from the Seymore Chemical Company, whose active component is copper 8-quino-linolate.
Beispiel 9 Example 9
Die Zubereitung gemäss Beispiel 8 wurde für die Behandlung von zwei gleich grossen Brettabschnitten aus Zedernholz einer Grundfläche von je 10 x 20 cm verwendet. Beide Brettabschnitte wurden während 15 min in die Zubereitung eingetaucht und dann bei Zimmertemperatur über Nacht trocknen gelassen. The preparation according to Example 8 was used for the treatment of two equally large board sections made of cedar wood, each with a base area of 10 × 20 cm. Both board sections were immersed in the preparation for 15 minutes and then left to dry at room temperature overnight.
Einer der beiden Brettabschnitte wurde dann während 6 h unter einem fliessenden Wasserstrahl gewaschen und erneut über Nacht bei Zimmertemperatur trocknen gelassen. Dann wurde die Oberfläche von beiden Brettabschnitten in einem Abstand von 15 cm mit einer Lötlampe beflammt. One of the two board sections was then washed under a flowing water jet for 6 hours and again allowed to dry overnight at room temperature. Then the surface of both board sections was flamed at a distance of 15 cm with a blowtorch.
Nach Entfernung der Lötlampe brannte keiner der beiden Brettabschnitte, jedoch war nach einer Beflammungs-dauer von 3 min lokalisierte Verkohlung auf beiden Brettabschnitten sichtbar. After the blowtorch was removed, neither of the two board sections burned, but localized charring was visible on both board sections after a flame exposure time of 3 min.
In einem Blindversuch durch gleiche Beflammung eines gleichen, jedoch nicht mit der Zubereitung behandelten In a blind test using the same flame, but not treated with the preparation
Brettabschnitts brannte dieser nach 1 min Beflammungs-dauer mit der Lötlampe, und der Brand blieb auch nach Entfernung der Lötlampe erhalten. Section of the board burned after 1 min of flame exposure with the blowtorch, and the fire persisted even after the blowtorch was removed.
Dieser Versuch beweist, dass das Flammverzögerungs-5 mittel für Verminderung der Flammenausbreitung wirksam war und durch die beschriebene Behandlung nichtauslaugbar gemacht wurde, obwohl die als Flammverzögerungsmittel eingesetzte Verbindung ursprünglich wasserlöslich war. This test proves that the flame retardant was effective in reducing flame spread and was not made leachable by the treatment described, although the compound used as the flame retardant was originally water-soluble.
Beispiel 10 Example 10
Ein Block aus Weisseichenholz der ungefähren Abmessungen 4 x 7,5 x 10 cm wurde während 12 h in die Zubereitung gemäss Beispiel 8 getaucht und dann während 24 h i5 luftgetrocknet. Ein gleicher Holzblock blieb für Vergleichszwecke unbehandelt. Der behandelte und der Vergleichsblock wurden dann während 2 h in Wasser getaucht und danach bei 120 C ofengetrocknet. A block of white oak wood of approximate dimensions 4 x 7.5 x 10 cm was immersed in the preparation according to Example 8 for 12 hours and then air-dried for 24 hours. The same block of wood was left untreated for comparison purposes. The treated and comparative blocks were then immersed in water for 2 hours and then oven dried at 120 ° C.
Die Beurteilung der beiden Blöcke ergab, dass der unbe-20 handelte Vergleichsblock in Faserrichtung Rissbildung, der behandelte Block jedoch keinerlei Risse aufwies. Dies beweist, dass das Holz durch die erfindungsgemässe Behandlung mit der Zubereitung gemäss Beispiel 8 wirksam stabilisiert worden war. The evaluation of the two blocks showed that the untreated comparison block cracked in the fiber direction, but the treated block showed no cracks. This proves that the wood had been effectively stabilized by the treatment according to the invention with the preparation according to Example 8.
25 25th
Der gleiche Versuch wurde mit der Ausnahme wiederholt, dass in der Zubereitung gemäss Beispiel 8 das «Acrysol» 527 weggelassen wurde. Bei diesem Versuch zeigte sich, dass sowohl der behandelte Block wie der unbehandelte Ver-3o gleichsblock nach der Ofentrocknung Rissbildung aufwiesen. Dieser Versuch beweist, dass das Acrylpolymer mit . hohem Molekulargewicht allein keine wirksame Stabilisierung des Holzes ergibt. The same experiment was repeated with the exception that the "Acrysol" 527 was omitted in the preparation according to Example 8. This experiment showed that both the treated block and the untreated comparative block showed crack formation after oven drying. This experiment proves that the acrylic polymer with. high molecular weight alone does not provide effective stabilization of the wood.
s s
Claims (15)
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US2305179A | 1979-03-22 | 1979-03-22 | |
US06/091,030 US4276329A (en) | 1979-05-16 | 1979-11-05 | Wood treatment process and product thereof |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CH643177A5 true CH643177A5 (en) | 1984-05-30 |
Family
ID=26696673
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CH209480A CH643177A5 (en) | 1979-03-22 | 1980-03-17 | METHOD FOR IMPROVING THE PROPERTIES OF WOOD. |
Country Status (16)
Country | Link |
---|---|
AU (1) | AU524639B2 (en) |
CA (1) | CA1149982A (en) |
CH (1) | CH643177A5 (en) |
DE (1) | DE3005406A1 (en) |
DK (1) | DK122580A (en) |
FI (1) | FI794096A (en) |
FR (1) | FR2451811A1 (en) |
GB (1) | GB2044312B (en) |
IE (1) | IE49248B1 (en) |
IT (1) | IT1188912B (en) |
NL (1) | NL8000668A (en) |
NO (1) | NO794319L (en) |
NZ (1) | NZ192446A (en) |
PH (1) | PH15402A (en) |
SE (1) | SE8002209L (en) |
SG (1) | SG72583G (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992010341A1 (en) * | 1990-12-05 | 1992-06-25 | Oy Polykem Ab | Wood surface layer for a parquet and method for manufacturing the same |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2502054B1 (en) * | 1981-03-19 | 1986-03-07 | Chryso Sa | PRODUCT FOR TREATING WOOD, IN PARTICULAR BUILDING TIMBER AND OTHER CELLULOSIC MATERIALS, AGAINST BIOLOGICAL ALTERATIONS, PROCESS FOR OBTAINING WOOD AND MATERIAL THUS OBTAINED |
NO872404L (en) * | 1986-07-15 | 1988-01-18 | Vianova Kunstharz Ag | AFFICIENT PREPARATION AGENT. |
US5527579A (en) * | 1990-12-05 | 1996-06-18 | Jyrki Aho | Wood surface layer for a parquet and method for manufacturing the same |
DE4209939A1 (en) * | 1992-03-27 | 1993-09-30 | Desowag Materialschutz Gmbh | Emulsifier-free, water-dilutable concentrate or means for preserving wood and wood-based materials |
EP0841134A1 (en) * | 1996-11-07 | 1998-05-13 | DESOWAG GmbH | Use of a wood treatment agent |
FI124047B (en) * | 2007-06-19 | 2014-02-14 | Stora Enso Oyj | Surface treatment of heat modified wood |
CN113910403A (en) * | 2020-07-08 | 2022-01-11 | 中国科学院大连化学物理研究所 | Method for preparing environment-friendly biological board by taking waste rubber wood as raw material |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
BE466527A (en) * | ||||
US3105773A (en) * | 1959-10-28 | 1963-10-01 | American Cyanamid Co | Preservation of cellulosic materials |
CA913524A (en) * | 1968-07-15 | 1972-10-31 | Orchardson And Company Limited | Process of treating wood against stain and decay |
FR2057365A6 (en) * | 1969-08-14 | 1971-05-21 | Aquitaine Petrole | Wood treatment fungicide compsn |
US4071514A (en) * | 1977-05-20 | 1978-01-31 | Sapolin Paints | Water dispersible alkyd paint composition |
-
1979
- 1979-12-18 NZ NZ192446A patent/NZ192446A/en unknown
- 1979-12-28 AU AU54242/79A patent/AU524639B2/en not_active Ceased
- 1979-12-28 NO NO794319A patent/NO794319L/en unknown
- 1979-12-31 FI FI794096A patent/FI794096A/en not_active Application Discontinuation
-
1980
- 1980-01-17 IE IE96/80A patent/IE49248B1/en unknown
- 1980-01-18 PH PH23518A patent/PH15402A/en unknown
- 1980-02-01 NL NL8000668A patent/NL8000668A/en not_active Application Discontinuation
- 1980-02-12 FR FR8003072A patent/FR2451811A1/en active Granted
- 1980-02-13 DE DE19803005406 patent/DE3005406A1/en not_active Withdrawn
- 1980-02-14 CA CA000345620A patent/CA1149982A/en not_active Expired
- 1980-02-14 GB GB8004913A patent/GB2044312B/en not_active Expired
- 1980-02-29 IT IT48053/80A patent/IT1188912B/en active
- 1980-03-17 CH CH209480A patent/CH643177A5/en not_active IP Right Cessation
- 1980-03-21 DK DK122580A patent/DK122580A/en not_active Application Discontinuation
- 1980-03-21 SE SE8002209A patent/SE8002209L/en not_active Application Discontinuation
-
1983
- 1983-11-23 SG SG725/83A patent/SG72583G/en unknown
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1992010341A1 (en) * | 1990-12-05 | 1992-06-25 | Oy Polykem Ab | Wood surface layer for a parquet and method for manufacturing the same |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
AU524639B2 (en) | 1982-09-23 |
DK122580A (en) | 1980-09-23 |
DE3005406A1 (en) | 1980-10-02 |
NZ192446A (en) | 1981-12-15 |
SE8002209L (en) | 1980-09-23 |
FI794096A (en) | 1980-09-23 |
GB2044312B (en) | 1983-06-15 |
AU5424279A (en) | 1980-09-25 |
NL8000668A (en) | 1980-09-24 |
FR2451811A1 (en) | 1980-10-17 |
GB2044312A (en) | 1980-10-15 |
IT1188912B (en) | 1988-01-28 |
NO794319L (en) | 1980-09-23 |
IE800096L (en) | 1980-09-22 |
CA1149982A (en) | 1983-07-12 |
FR2451811B1 (en) | 1984-02-10 |
SG72583G (en) | 1984-08-03 |
PH15402A (en) | 1982-12-24 |
IT8048053A0 (en) | 1980-02-29 |
IT8048053A1 (en) | 1981-08-29 |
IE49248B1 (en) | 1985-09-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4276329A (en) | Wood treatment process and product thereof | |
DE69805299T2 (en) | METHOD FOR TREATING A LIGNOCELLULOSE MATERIAL | |
DE09152072T1 (en) | Production method of a high-absorbency, reduced resin content paper sheet | |
DE2438946A1 (en) | PROCESS FOR IMPRAEGNATING WOOD | |
EP1716995B1 (en) | Composition based on fatty acids and paraffin derivatives for protecting lignocellulosic materials | |
DE69222607T2 (en) | WOOD TREATMENT AGENTS, TREATED WOOD AND WOOD TREATMENT METHOD | |
DE4201603A1 (en) | MIXTURES OF FLUORINE COPOLYMERISATE | |
DE1646060A1 (en) | Opaque coatings and methods of making them | |
DE1492513A1 (en) | Wood treatment agents | |
CH643177A5 (en) | METHOD FOR IMPROVING THE PROPERTIES OF WOOD. | |
DE1645070A1 (en) | Process for the production of water-resistant, fast-curing binders and binders produced with them | |
DE1267409C2 (en) | Process for impregnating wood | |
DE2949769A1 (en) | COMPOSITE MATERIAL | |
DE2633870C3 (en) | Use of organic solutions or aqueous dispersions of oleophobic and hydrophobic graft polymers for oleophizing and hydrophobizing substrates | |
EP0043035B1 (en) | Preservative for wood and wooden articles | |
DE1805370C3 (en) | Process for the preparation of a stable dispersion of particles of a crosslinkable, modified polymer and also particulate solid prepared by drying the dispersion | |
EP0005229B1 (en) | Air cross-linked polyacrylate-coating binders containing chemically incorporated wood preservatives | |
EP0225611B1 (en) | Water-dilutable coatings, process for their preparation and their use | |
DE2114749B2 (en) | Process for improving the rubber adhesion of fibrous polyester materials | |
DE2628187A1 (en) | ORGANIC PREPARATIONS TO SPRAY ON | |
DE4223604A1 (en) | Increasing wet strength of mouldings based on cellulose@ paper etc. - by impregnation with a soln. of oil-in-water emulsion contg. water-insol. (co)polymers, prepolymers, oligomers or monomers | |
WO2009092775A2 (en) | Use of polymers comprising amino and ammonium groups for increasing the longevity of wood against wood-attacking fungi | |
DE2523426A1 (en) | METHOD OF COATING A SUBSTRATE | |
EP0029144A1 (en) | Aqueous coating agent for wood surfaces | |
DE248779C (en) |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PL | Patent ceased | ||
PL | Patent ceased |