Thiemann, Willi (DE)
Loley, Dr. Franz (DE)

EP19900105320

10/10/1990

03/21/1990

Download PDF EP0391136       PDF help

Click for automatic bibliography generation

HOESCH AG (DE)

B27K3/52; B27K3/52

B27K3/52

DE1022518B
DE21778C

JAPANESE PATENTS GAZETTE, Woche 8642, 26. November 1986, Sektion Ch: Chemical, Seite 17, Zusammenfassung Nr. 86-276075/42, Derwent Publications Ltd, London, GB; & JP-A-61 201 789 (TOYOTA JIDOSHA K.K.) 06-09-1986
PATENT ABSTRACTS OF JAPAN, Band 10, Nr. 148 (C-350)Ä2205Ü, 29. Mai 1986, Seite 93 C 350; & JP-A-61 007 334 (AIN ENGINEERING K.K.) 14-01-1986

1. Chemische Impr·agnierungsl·osung zur Herstellung von korrosionsinerten Verpackungsh·olzern und Holzprodukten und/oder Zelluloseprodukte auf der Basis einer w·assrigen L·osung, welche durch in Kontaktbringen der Holzoberfl·achen mit der Impr·agnierungsl·osung das Ausdampfen von S·auren unterbindet, dadurch gekennzeichnet, dass die L·osung eine basische L·osung ist, und mindestens ein Amin zur Formaldehyd-Bindung und eine Substanz zur Hydrophobierung enth·alt.

2. Chemische Impr·agnierungsl·osung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die L·osung als basische Substanz mindestens ein Silikat, Borat, Karbonat, sekund·are oder terti·ares Phosphat eines Alkalimetalles und/oder Erdalkalimetalles enth·alt.

3. Chemische Impr·agnierungsl·osung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die L·osung ein oder mehrere Amine, vorzugsweise Mono-, Di- oder Trialkanolamine enth·alt.

4. Chemische Impr·agnierungsl·osung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die L·osung einen Zusatz einer Wachs-, Paraffin- und/oder Kunstharzdispersion bzw. L·osung beinhaltet.

5. Chemische Impr·agnierungsl·osung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die L·osung einen Zusatz eines Netzmittels aufweisen kann.

6. Chemische Impr·agnierungsl·osung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die L·osung einen Zusatz eines Antischaummittels aufweisen kann.

7. Chemische Impr·agnierungsl·osung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die L·osung einen Zusatz eines Verdickungsmittels aufweisen kann.

8. Chemische Impr·agnierungsl·osung nach den Anspr·uchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der L·osung ein Farbstoff und/oder Farbpigment zugesetzt werden kann.

9. Chemische Impr·agnierungsl·osung nach den Anspr·uchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass man die Oberfl·ache der H·olzer oder Holzprodukte mit der Impr·agnierungsl·osung in Ber·uhrung bringt und anschliessend einem Trockenprozess unterzieht.

10. Chemische Impr·agnierungsl·osung nach den Anspr·uchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass je nach Art des verwendeten Amines eine Korrosionsschutzfernwirkung von den impr·agnierten H·olzern oder Holzprodukten ausgeht.

11. Chemische Impr·agnierungsl·osung nach den Anspr·uchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die L·osung als Konzentrat oder gebrauchsfertige L·osung hergestellt wird.

Impr·agnierungsl·osung und Verfahren zu dessen Anwendung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Impr·agnierung und Neutralisierung von H·olzern.

Alle H·olzer und Holzprodukte, insbesondere das frische Naturholz, dampfen S·auren aus. Im Holz sind bestimmte chemische Gruppen vorhanden, die unter Wassereinfluss gespalten werden. Bei diesem Spaltungsprozess entstehen Essig- und Ameisens·aure, deren anfallende Menge je nach Holzart jedoch unterschiedlich ist. Ferner dampfen die meisten heimischen H·olzer Formaldehyd aus. Formaldehyd entsteht bei der Spaltung bestimmter chemischer Gruppen, die als Zwischenprodukte der Photosynthese im Holz vorhanden sind.

In der Industrie werden beispielsweise bei der Verpackung von Elektroblechen Zwischenlagen aus Holz als Abstandshalter zwischen die einzelnen Coils gelegt. Als Abstandshalter oder Zwischenlagen werden sog. Holzkn·uppel oder Holzprodukte, in diesem Fall vorzugsweise Spanplatten, verwendet. Dabei gibt es immer wieder Beanstandungen, dass im Bereich der Zwischenlagen (Kontaktstelle Holz - Blech) an den Coils Rost entsteht. Diese Rostbildung wird beg·unstigt durch feuchte H·olzer und eine hohe Luftfeuchtigkeit.

Durch besondere Korrosionstests konnte festgestellt werden, dass bestimmte Ausdunstungsprodukte der H·olzer an der Rostbildung entscheidend beteiligt sind. Bei einer reinen Atmosph·are ohne Anwesenheit von Holz tritt keine Rostbildung auf. Bei Holzprodukten sind es haupts·achlich Essig- und Ameisens·aure, die die Rostbldung ausl·osen. Haupts·achlich Spanplatten haben eine starke korrosionsausl·osende Wirkung, aber auch Kn·uppel aus Buchen- oder Nadelh·olzern f·ordern die Korrosion.

Die Ausdampfung korrosionsausl·osender Substanzen geht dabei sehr langsam vor sich. Es liegt eine permanente Korrosionswirkung vor, die jedoch ausserdem von den Umwelteinfl·ussen abh·angig ist.

Dasselbe gilt f·ur Spanplattenabschnitte, Presspappen oder andere Holzprodukte. Die Ausdampfungsrate korrosiver Substanzen liegt dabei etwa 5 bis 10 mal h·oher als bei Naturholz. Bei Spanplatten und anderen kunstharzverleimten Holzprodukten spielen die zur Katalysierung der Kunstharze verwendeten Substanzen eine entscheidende Rolle. Die oft verwendeten Salze z. B. Ammoniumchlorid k·onnen sich sehr korrosiv auswirken.

Der DE-OS 35 36 417 ist ein Verfahren zur Herstellung von unverdichteten Lagenh·olzern zu entnehmen, welche durch eine w·assrige L·osung einen Holzschutz gegen Insektizide und Fungizide enth·alt.

Zu den ausdampfenden S·auren kommt auch noch ausdampfendes Formaldehyd hinzu. Formaldehyd tritt vermehrt bei mit Formaldehydharz gebundenen Spanplatten sowie Holz- oder Zellstoffprodukten auf. Dieser Formaldehyddampf wird durch Luftsauerstoff und Feuchtigkeit unter katalytischer Mitwirkung der Eisenoberfl·ache zu Ameisens·aure oxidiert. Rostkeime bilden sich durch Raktion dieser S·auren mit der Eisenoberfl·ache, wobei auf der Oberfl·ache der v·ollig fettfreien Elektrobleche die entsprechenden Eisensalze in Verbindung mit der Luftfeuchtigkeit zu Rosterscheinungen f·uhren. Die so entstandenen S·auren wirken genauso rostausl·osend, als ob sie aus dem Holz kommen w·urden. Die Prozesse laufen also nebeneinander ab - die direkte Ausdampfung von S·auren aus dem Holz und die S·aurebildung ·uber das Formaldehyd oder andere Aldehyde an der Blechoberfl·ache.

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

Der EP-0 146 512 A1 sind Verbindungen zu entnehmen, die die Formaldehydemission vermindern.

Um die Korrosionsbildung zu eliminieren, wurden Versuche mit unterschiedlichsten Holzschutzmitteln durchgef·uhrt. Bei allen getesteten Produkten ergab sich eine unbefriedigende Korrosionsschutzwirkung. Es wurden H·olzer mit Lack impr·agniert, was solange gut war, wie die H·olzer nicht benutzt wurden. Die geschlossene Lackschicht wurde sofort bei der ersten Belastung durch Coils durchgedr·uckt und die Substanzen konnten wieder ungehindert ausdampfen.

Weitere Versuche wurden mit Kunststoffzwischenlagen gemacht. Alle verwendeten Kunststoffe waren zu glatt und stellten damit eine grosse Unfallgefahr f·ur das Personal dar. Ein weiterer Nachteil war, dass sie zu teuer waren.

Damit die Feuchtigkeit nicht an das Holz herankommen konnte, wurden die H·olzer mit Paraffin impr·agniert. Der Korrosionsschutz war gut und ausreichend, aber auch diese Oberfl·ache war zu glatt und konnte nicht belastet werden.

Die DD-PS 21 778 beschreibt ein Verfahren, welches durch eine Behandlung mit Hartparaffin H·olzer wasserabweisend macht.

In der Verpackungsindustrie werden sog. Dampfphaseninhibitoren eingesetzt. ·Ublicherweise handelt es sich dabei um VCI- oder VPI-Papier. Dieses sind Papiere, die mit einer chemischen Substanz impr·agniert worden sind und die Eigenschaft haben, leicht auszudampfen. Dabei setzen sich die ausgedampften Substanzen als d·unner Film auf die Oberfl·ache der sie umgebenden Materialien. Dieser Film ·ubt dann eine Korrosionsschutzwirkung aus. Die Papiere stellen z. B. eine ·ubliche Verpackungsart nach ·Ubersee dar; neben Papier wird auch Filz getr·ankt.

Diese Inhibitoren haben die Aufgabe, dass sie die Oberfl·ache der sie umgebenden Materialien sch·utzen sollen. Bei den zur Anwendung kommenden Holzzwischenlagen versagen sie aber. Sie kommen nur mit dem Holz in Ber·uhrung, aber an die Kontaktstelle Eisen - Holz dringen sie nicht vor. Der Schutzfilm ist sehr d·unn und das Holz dampft st·andig aus. Ausserdem vertragen die Dampfphaseninhibitoren nicht gut S·auren, d. h., sie haben in Anwesenheit von S·auren eine erheblich schlechtere Schutzwirkung als normal. Sie sind nicht in der Lage, die S·auren im Holz abzufangen.

Nachdem nun die rostausl·osenden Faktoren gekl·art waren, musste eine Impr·agnierung gefunden werden, die die korrosive Wirkung der Zwischenh·olzer verhindern sollte. Wie festgestellt wurde, ist es sinnlos, Substanzen von aussen einwirken zu lassen, weil nicht gen·ugend Substanz ·uber die Verdampfung transportiert werden kann. Auch kriechen die Substanzen nicht durch jeden Spalt und unter jede Druckstelle. Es muss also dort eingegriffen werden, wo die sch·adlichen Substanzen entstehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schutz von Stahloberfl·achen gegen Rost- und Korrosionserscheinungen, die durch Holzinhaltsstoffe ausgel·ost werden, zu gew·ahrleisten, d. h., durch eine entsprechende Impr·agnierung von Holzprodukten soll eine Korrosionsverbindung erreicht werden. Gleichzeitig soll das Holz gegen eindringede Feuchtigkeit gesch·utzt werden. Als weiteres muss eine Substanz gefunden werden, die mit Formaldehyd reagiert und es unsch·adlich macht.

Die Aufgabe der Erfindung ist daher in folgenden Phasen zu sehen: 1. Die S·auren im Holz m·ussen abgebunden und neutralisiert werden. 2. Das Formaldehyd oder andere Aldehyde im Holz muss gebunden werden. 3. Durch geeignete Zusatzstoffe muss verhindert werden, dass von aussen Wasser in das Holz eindringen kann und sich dadurch keine weiteren korrosionsausl·osenden Stoffe bilden k·onnen.

Die L·osung der Aufgabe ist gem·ass Anspruch 1, eine basische Substanz einzusetzen, die die S·auren in einem so hohen Mass abbindet, dass auch die noch nicht entstandenen S·auren eliminiert werden k·onnen. Zus·atze von Amine bauen den Formaldehydanteil ab. Kunstharze und Wachse verhindern das erneute Eindringen von Wasser. Es wird gewissermassen eine Dampfsperre errichtet, die ein Eindringen von Wasser in Holz unterdr·uckt. Um diese Forderungen durchzuf·uhren, werden die H·olzer am besten tauchimpr·agniert und danach einer Trockenbehandlung im Ofen ausgesetzt.

Die L·osung der Aufgabe ist also darin zu sehen, dass das Holz nicht nur von aussen abgedichtet werden soll, sondern es sollen auch die im Holz befindlichen Substanzen abgebunden werden, damit sie nicht mehr ausdampfen und auch soll das Holz gegen ·aussere Wassereinfl·usse gesch·utzt werden.

Das Holz oder die Holzprodukte werden also gen·ugend lange z. B. 30 bis 60 Sekunden einer Tauchimpr·agnierung unterzogen. Die Zeit im Tauchbad bestimmt zugleich die Eindringtiefe. Bei der Tauchimpr·agnierung dringt die Impr·agnierungsl·osung ·uber die Fasern und Zwischenzellr·aume ins Holzskelett ein. Bei Holzprodukten werden die einzelnen Partikel umschlossen. Gleichzeitig wird jede Faser und jedes Partikel mit einer hydrophoben Schicht ummantelt, die verhindert, das erneut Wasser eindringt.

Die Substanzen im Holz werden also neutralisiert und abgebunden und zuletzt aus Sicherheitsgr·unden das Material abgedichtet. Dieses ist besonders dann wichtig, wenn die H·olzer einer mehrfachen Benutzung zugef·uhrt werden sollen.

Die Impr·agnierungsl·osung kann nat·urlich auch mit einem Farbstoff oder -pigment versehen werden. Dies ist besonders dann sinnvoll, wenn eine Unterscheidung zwischen unbehandelten und impr·agnierten H·olzern oder Holzprodukten sowie Zelluloseprodukten wichtig erscheint. In diesem Fall wird die Impr·agnierungsl·osung bevorzugt durch den Zusatz eines wasserl·oslichen, alkalibest·andigen Farbstoffes eingef·arbt. Als Farbstoffe eigenen sich z. B. Rhodamin B oder Methylenblau.

Neben der ·ausseren Kennzeichnung hat die Einf·arbung noch einen weiteren Vorteil, und zwar, dass zum Zweck der Qualit·atskontrolle an zers·agten H·olzern die Eindringtiefe der Impr·agnierungsl·osung festgestellt werden kann.

Nachdem die H·olzer abgetropft sind, werden sie am besten einer W·armebehandlung in einem Ofen bei einer Temperatur von ·uber 100 DEG C unterzogen, um damit das im Holz befindliche Wasser zu verdampfen. Anschliessend k·onnen die H·olzer ihrer Verwendung zugef·uhrt werden.

Die nachfolgenden Rezepturen geben verschiedene Zusammensetzungen von Impr·agnierungsl·osungen an. Beispiel 1: 2 Gew. % Natriumtetraborat 8 Gew. % Triethanolamin 5 Gew. % Triethanolaminstearat 1 Gew. % Paraffin 1 Gew. % Verdicker 0,1 Gew. % Netz- und Antischaummittel 82,9 Gew. % Wasser Diese Rezeptur beinhaltet Paraffin. Da Paraffin jedoch einen bestimmten Emulgator ben·otigt, muss auch Triethanolaminstearat beigegeben werden. Durch das Natriumtetraborat wird die Alkalit·at hergestellt, wobei das Triethanolamin mit dem im Holz vorhandenen Formaldehyd reagiert. Eine sehr gute Impr·agnierungsl·osung, die einen ausgezeichneten Langzeitschutz aufbaut. Beispiel 2: 5 Gew. % Di-Kaliumhydrogenphosphat 3 Gew. % Monoethanolamin 5 Gew. % Polyethylenwachsdispersion 0,2 Gew. % Verdicker 0,05 Gew. % Netzmittel 86,75 Gew. % Wasser Eine typische Impr·agnierungsl·osung f·ur Naturh·olzer.

Sie dringt gut ein und hat auch eine gute Langzeitwirkung. Beispiel 3: 8 Gew. % Natriumsilikat 5 Gew. % Diethanolamin 10 Gew. % Acrylatdispersion 0,2 Gew. % Verdicker 0,1 Gew. % Netz- und Antischaummittel 76,7 Gew. % Wasser Wie ersichtlich ist, werden bei den drei vorgenannten Rezepturen verschiedene Amine benutzt, die aber in ihrer Wirkung etwa alle gleich sind. Der Unterschied liegt nur in den verschieden starken Dampfdr·ucken. Es wird im eigentlichen Sinne eine Fernwirkung durch die Amine erzeugt, wobei das Monoethanolamin die gr·osste Fernwirkung hat.

Die Rezeptur im Beispiel 3 ist besonders f·ur Spanplatten geeignet. Das enthaltene Natriumsilikat ist basisch und verfestigt zum einen noch die Spanplatten. Beispiel 4: 40 Gew. % Diethanolamin 15 Gew. % Polyesterdispersion 20 Gew. % Natriumsilikatl·osung 0,5 Gew. % Verdicker 0,1 Gew. % Netz- und Antischaummittel 24,4 Gew. % Wasser W·ahrend die Rezepturen 1 bis 3 gebrauchsfertige Impr·agnierungsl·osungen sind, handelt es sich bei der Rezeptur 4 um ein Konzentrat, welches vom Verbraucher im Verh·altnis 1 : 3 mit Wasser verd·unnt werden muss. Auch diese Rezeptur eignet sich gut f·ur Spanplatten.

Mit dem Verdicker kann generell die Eindringtiefe der Impr·agnierungsl·osung gesteuert werden.