Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Das Ziel des Vorhabens war die Entwicklung neuer, \u00f6kologisch unbedenklicher Holzschutz- und Holzveredlungsmittel auf Basis von modifizierten Siliciumdioxid-Nanosolen, die frei von organischen Holschutzmitteln sind. Dazu werden Siliciumdioxid-Nanosole in w\u00e4\u00dfrig-alkoholischen L\u00f6sungsmitteln, ggf. modifiziert durch Bors\u00e4ure-Derivate, gezielt synthetisiert und als Beschichtungsl\u00f6sungen eingesetzt. Im Projekt sollen die im Rahmen einer erfolgreichen Projektvorphase erzielten Ergebnisse vertieft und hinsichtlich ihrer konsolidierenden, maskierenden und holzsch\u00fctzenden Wirkung untersucht werden.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenChemische Untersuchungen zur Herstellung modifizierter Siliciumdioxid-Nanosole, zu deren Filmbindungsverhalten bei unterschiedlichen Beschichtungsverfahren, zu den Schichteigenschaften auf AC-Folien und Holztr\u00e4gern und zur Freisetzung von Bors\u00e4ure aus unterschiedlich modifizierten SiO2-Schichten (ICP; HPLC) wurden parallel zu den holztechnischen Pr\u00fcfungen nach unterschiedlicher Beschichtung (15min\/24h-Tr\u00e4nkung, Vakuumdruckimpr\u00e4gnierung) durchgef\u00fchrt. Nach Bestimmung der Eindringtiefen wurden die physikalisch-mechanischen \u00c4nderungen hinsichtlich Brinellh\u00e4rte, Quell-Schwindverhalten und Ausgleichsfeuchten an verschiedenen H\u00f6lzern (Pappel, Kiefer, Fichte) untersucht. Die Bestimmung des Maskierungsverhaltens der Nanosole erfolgte durch PCP-Ausgasungen aus behandelten Fichtenproben mit anschlie\u00dfender gaschromatographischer Bestimmung des derivatisierten PCP. Die Bewertung der fungiziden Wirkung erfolgte in Anlehnung an DIN EN 113 und RAL-GZ830 mit\/und ohne Auswaschbeanspruchung. In Zusammenarbeit mit dem S\u00e4chsischen Landesamt f\u00fcr Denkmalpflege konnten einige Sole bei holzrestauratorischen Arbeiten praktisch getestet werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Modifizierte Siliciumdioxid-Nanosole mit unterschiedlichem Feststoffgehalt und Zus\u00e4tzen (Bors\u00e4ure, Bors\u00e4ureester, Naturharze, PMMA) wurden hinsichtlich ihrer Wirkung auf die physikalisch-mechanischen und bioziden Eigenschaften bei verschiedenen Holzarten gepr\u00fcft. Die erzielten Holzeigenschaften h\u00e4ngen von der Menge an eingebrachter Festsubstanz ab, wobei die Tr\u00e4nkbarkeit mit Silicium-Nanosolen wiederum von der Holzart und dem Einbringverfahren abh\u00e4ngt. Zum Nachweis der konsolidierenden Wirkung feststoffreicher Sole wurden Untersuchungen an gesch\u00e4digten Alth\u00f6lzern durchgef\u00fchrt. Mittels Vakuum-Druck-Impr\u00e4gnierung konnte eine Erh\u00f6hung der Mittelwerte der Biegefestigkeiten (z.B. bei pilzgesch\u00e4digtem Tannenholz von 25%) erreicht werden. Im Gegensatz dazu ist eine wesentliche Steigerung der Brinellh\u00e4rte selbst durch Vakuum-Druck-Impr\u00e4gnierung nicht zu erreichen. Die Ausgleichsfeuchten behandelter Pr\u00fcfk\u00f6rper lagen generell unterhalb der unbehandelten H\u00f6lzer. Das Quell-Schwind-Verhalten l\u00e4sst sich durch die Behandlung mit Siliciumdioxid-Nanosolen verbessern. Dabei verst\u00e4rkt ebenfalls eine m\u00f6glichst gro\u00dfe Menge eingebrachten Feststoffes den positiven Effekt. Die Untersuchungsergebnisse zur Maskierungswirkung der Sole gegen\u00fcber PCP lassen eine deutliche Differenzierung der getesteten Sol-Systeme erkennen. Bei alkalisch eingestellten Solen bildet sich das schwerfl\u00fcchtige Pentachlorophenolat. Mit derartigen Solen lassen sich die PCP-Ausgasungen unmittelbar nach der Beschichtung um bis zu 80% senken. Die Untersuchungen zur bioziden Wirkung der Nanosole zeigen, dass mit dem System SiO2-Bors\u00e4ure-PMMA ein Beschichtungssystem mit verz\u00f6gerter Bors\u00e4urefreisetzung entwickelt wurde, das f\u00fcr den Schutz von H\u00f6lzern der Gef\u00e4hrdungsklasse 3 geeignet erscheint. Abweichend dazu zeigten die nach Abschlu\u00df des Projektes bei der BAM und eph Dresden durchgef\u00fchrten Pr\u00fcfungen (EN113\/84\/46\/47) , dass borhaltigen SiO2-Nanosole zwar eine Verwendung in der Gef\u00e4hrdungsklasse 2 erm\u00f6glichen, die fungizide Wirkung nach Auswaschbeanspruchung aber bislang nicht die Kriterien f\u00fcr die Gef\u00e4hrdungsklasse 3 erf\u00fcllt.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
Vortr\u00e4ge:
\n–\tM. Scheithauer, Ch. Swaboda, H. B\u00f6ttcher
\nNeue Holzveredlungsmittel auf der Basis von modifizierten Siliciumdioxid-Solen
\nPlenarvortrag, 21. Holzschutztagung der DGfH Rosenheim 23.04.98
\n–\tJ. Trepte, H. B\u00f6ttcher, Ch. Swaboda, M. Scheithauer
\nM\u00f6glichkeiten des Einsatzes von Sol-Gel-Beschichtungen im Holzschutz
\nPlenarvortrag, 1.W\u00f6rlitzer Workshop Funktionelle Schichten, 03.09.98<\/p>\n
Publikationen
\n–\tM. Scheithauer, Ch. Swaboda, H. B\u00f6ttcher, J. Trepte
\nM\u00f6glichkeiten des Einsatzes von Siliciumdioxid-Solen als Holzveredlungsmittel DBU-Tagung Biologischer\/Biotechnischer Holzschutz, Kassel 09.09.98, Proceedings S. 5 – 17
\n–\tH. B\u00f6ttcher, C. Jagota, J. Trepte, K.-H. Kallies, and H. Haufe, Sol-Gel Composite Films withControlled Release of Biocides Journal of Controlled Release 60 (1) 57 – 65 (1999)
\n–\tH. B\u00f6ttcher, J.Trepte, M. Scheithauer, Ch. Swaboda
\nM\u00f6glichkeiten des Einsatzes von Sol-Gel-Beschichtungen im Holzschutz
\nGDCH-Monographie Bd. 15 Bauchemie von der Forschung bis zur Praxis S. 246 – 149 (Herausg. GDCh-Fachgruppe Bauchemie, F. Winnefeld), 1999 GDCh Frankfurt\/M.
\n–\tM. Eisbein, A. Michel, I.P\u00f6nicker, H.B\u00f6ttcher, J. G.Trepte, Siliciumdioxid-Sole – eineProduktgruppe, viele Anwendungen, RESTAURO 3\/2000, 168 – 172<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Die Projektergebnisse zeigen erstmals anhand von Me\u00dfdaten die Vor- und Nachteile bei der Verwendung umweltfreundlicher anorganischer Nanosole zur Holzbehandlung. Unter Nutzung der Vorteile konnten im S\u00e4chsischen Landesamt f\u00fcr Denkmalpflege einige Nanosole bei holzrestauratorischen Arbeiten erfolgreich eingesetzt werden. Ziel weiterer Arbeiten ist die Nutzung der Nanosole f\u00fcr brandhemmende Holz-impr\u00e4gnierungen sowie die Erreichung der Kriterien f\u00fcr die Gef\u00e4hrdungsklasse 3 im Holzschutz.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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