Wilhelm Sandermann

Über die Bestimmung der pH-Werte von Handelshölzern und deren Bedeutung für die Praxis

ZusammenfassungDer pH-Wert der Hölzer ist für die Holzforschung und Holzpraxis von großer Bedentung. Hölzer mit niedrigem pH-Wert können zur Korrosion von Metallen aller Art führen, weshalb bei der Auswahl von Kistenholz für Maschinen und Instrumente, Kästen für Letternmentall u. dgl. Vorsicht geboten ist. Auch Holzverfärbungen können in vielen Fällen durch den pH-Wert beeinflußt bzw. hervorgerufen werden. Hier ist auch die bekannte Eisen-Gerbstoff-Reaktion zu nennen, die im sauren pH-Geibiet verläuft. Im Holzschutz schafft ein optimaler pH-Wert günstige Entwicklungsmöglichkeiten für Schädlinge. Außerdem beeinflußt der pH-Wert die Fixierung von Sublimat und Usowie UA-Salzen. Auch die Imprägnierfähigkeit ist vom pH-Wert abhängig. Allgemein bekannt ist der Einfluß des pH-Wertes auf die Abbindung von Leimen und Lacken sowie seine Bedeutung in der Papier-, Zellstoff- und Faserplattenindustrie.Von den verschiedenen Methoden der pH-Messung am Holz bewährte sich am besten die von W. G. Campbell und S. A. Bryant, die mit einer Suspension von Holzmehl in verschiedenen Proben Wasser Verschiedenen pH-Wertes arbeitet. Sie diente zur Bestimmung des “Moisture”-pH-Wertes (MpH) an etwa 80 Handelshölzern. Die Messung wurde mit einem Universal-pH-Meter Typ 44/B der Fa. Polymetron AG., Zürich unter Verwendung einer Glaselektrode durchgeführt. Versuche mit Oberflächen- und Einstichelektroden führten nur unter ganz speziellen Verhältnissen zu brauchbaren Ergebnissen. Es wurdeauch gleichzeitig die Pufferkapazität der Hölzer bestimmt. Weitere Versuche beziehen sich auf pH-Wert-Messungen im Splint und Kern, in verschiedener Stammhöhe sowie in Abhängigkeit vom Schlagalter.SummaryThe pH-value is of high importance in wood research and application. Timbers with low pH-value might cause metal corrosion, and casebourd for machinery and instruments, boxes for type metal etc, must therefore be selected vere carefully. Discoloration of wood, too, might be influenced or even caused by pH-values in many cases. The ferro-tannin reaction in the acidic pH-range may be mentioned in this connection. An optimum pH-value provides favourable conditions for the development of wood destroyers. Moreover the pH-value has an influence in fixing sublimate and U and UA-salts. Impregnability, too depends on pH-values. It is a well-known fact that pH-values influence glue and lacquer bonding and play an important roll in paper, pulp and chipboard industries.Among the number of methods for pH-determination in wood the method by W. G. Campbell and S. A. Bryant has proved to be most practical. Working with a suspension of wood powder in water of different pH-value, the method was used to determine the “moisture pH-value” (MpH) of approximately 80 timbers. The measurement was carried out by a universal pH-meter using a glass electrode. Tests with surface-and incision-electrodes provide some useful results on special conditions only. The buffer-capacity of timbers was determined simultaneously. Further investigations include pH-measurements in sapwood and heartwood, in different heights of the trunk, and with regard to felling time.

Chemische Untersuchungen über die thermische Zersetzung von Holz Erste Mitteilung: Stand der Forschung

ZusammenfassungBei der thermischen Zersetzung von Holz spiclen sich nebeneinander die verschiedensten chemischen Vorgänge ab, von denen bisher nur ein Teil aufgeklärt werden konnte. Anhand des Schrifttums wird ein Überblick über den derzeitigen Stand der Forschung gegeben. Im ersten Teil wird der Einfluß, den Temperatur, Erwärmungsdauer und umgebendes Medium auf den Zersetzungsablauf ausüben, behandelt. Ausführlich wird auf die Ergebnisse differential-thermoanalytischer Untersuchungen eingegangen. Die Methode der Differential-Thermo-Analyse (DTA) ist in besonderem Maße geeignet, um einen Überblick über den Verlauf der thermischen Zersetzung zu gewinnen. Die bisher vorliegenden DTA-Kurven von Holz und einzelnen Holzkomponenten weichen allerdings z. T. erbeblich voneinander ab, so daß weitere Untersuchungen erforderlich sind. Im zweiten Teil wird der Chemismus der Abbauvorhandelt. Von den verschiedenen Holzkomponenten ist bisher nur Cellulose eingehender untersucht worden, während über die chemischen Reaktionen, die bei der Erwärmung von Lignin und Hemicellulose stattfinden, verhältnismäßig wenig bekannt ist. Als primäres Spaltprodukt der Cellulose tritt hauptsächlich Lävoglucosan auf, das in einer Ausbeute bis zu 60% erhalten wird. Bei den meisten anderen Substanzen, die in dem Holzdestillat gefunden werden, dürfte es sich um sekundäre Zersetzungsprodukte handeln.SummaryWith the thermal decomposition of wood, the most different chemical reactions occur simultaneously, only part of which could so far be explained. Based on literature, a survey of the present stand of research work is given. The first part deals with the influence of temperature, duration of heating, and surrounding medium on the course of decomposition. The results of differential-thermoanalytical investigations are discussed in detail. The method of the differential-thermo analysis (DTA) is particularly well adapted to gain a survey of the course of thermal decomposition. It is, however, true that the DTA curves of wood and wood components so far present are partly greatly deviating, so that further investigations are required. In the second part, the chemical process of decomposition and the occurring derivatves are dealt with. Of the different wood components, only cellulose has so far been investigated in greater detail, whereas relatively little is known about the chemical reactions occurring when lignin and hemicellulose are heated. As primary product of decomposition of cellulose, mainly levoglucosan is found from which a yield up to 66% is obtained. Most of the other substances found in the wood distillate should probably be secondary products of decomposition.

Untersuchungen über termitenresistente Hölzer

ZusammenfassungIm Schrifttum sind etwa 200 termitenfeste Holzarten bekannt, deren Dauerhaftigkeit auf die Anwesenheit abschreckend wirkender oder giftiger Extraktbestandteile zurückgeführt wird. Daneben kennt man einige Holzinhaltsstoffe, die teilweise starke Wirksamkeit gegen Termiten aufweisen.Es war das Ziel der vorliegenden Arbeit, weitere termitenwirksame Stoffe aus dauerhaften Hölzern zu isolieren, wenn möglich, ihren chemischen Aufbau zu bestimmen und sowohl die Zusammenhänge zwischen Holzresistenz und Art wie Gehalt der Wirkstoffe als auch deren chemischer Konstitution und biologischen Wirksamkeit zu klären.Zu diesem Zwecke wurden 25 unter bestimmten Gesichtspunkten ausgewählte Hölzer untersucht, von denen sich etwa die Hälfte als stark resistent erwies. An bisher nicht bekannten, dauerhaften Arten wurden ermittelt:Tabebuia flavescens, Tabebuia ipé, Diospyros spez= Macassar,Madhuca betis, Markhamia stipulata, Vitex spez., Vitex pachyphylla undCassia fistula. Nach papier- und kartonchromatographischer Abtrennung und Austestung der einzelnen Fraktionen gegenReticulitermes flavipes erwiesen sich einige Verbindungen als wirksam, die teilweise kristallisiert dargestellt werden konnten: Tectochinon ausTectona grandis, Lapachonon ausParatecoma peroba, Tabebuia flavescens undTabebuia ipé, Lapachol ausParatecoma peroba, Tabebuia flavescens, Tabebuia ipé, Stereospermum suaveolens undTectoma grandis, Substanz C11H8O(OCH3)2 ausDiospyros spez.=Macassar und Pterostilben ausPterocarpus Soyauxii.Mit einer Ausnahme gehören alle der isolierten wie auch bisher bekannten termitenwirksamen Inhaltstoffe den chemischen Gruppen der Stilbene, Chinone und Pyranderivate an. Als Wirkungsprinzip der Chinon-Klasse wurde die Anwesenheit einer Methyl- oder Oxymethylgruppe in 2-Stellung am Anthrachinongerüst erkannt. Verschiedene Anzeichen, wie die Bedeutung der 2-ständigen Methyl-gruppe in Chinonen, die Wirksamkeit von Cumarinen und das Auftreten Vitamin K2 erzeugender Bakterien im Termitendarm deuten auf einen möglichen Vitamin-K-Wirkungsmechanismus hin.Ein Vergleich zwischen dem Umfang der Holzresistenz und der verschieden starken Wirksamkeit der verant-wortlichen Inhaltsstoffe ergab unter Berücksichtigung ihrer mengenmäßigen Anteile in den Hölzern eine eindeutige Abhängigkeit.SummaryIn scientific literature 200 termite-proof wood species are mentioned. Their durability is ascribed to the presence of extract components with detering or poisonous effect. Besides several wood extracts are known which proved to have a high efficacy on termites.The aim of these investigations was to isolate further agents with a detering or poisonous effect upon termites from durable wood species and, if possible, to analyse their chemical composition and to elucidate the relation between wood resistance and type and content of the agents as well as their chemical structure and their biological efficacy. For this purpose 25 wood species, chosen on certain aspects, were analysed. About half of them proved to be highly resistant. The following species were found which were as yet unknown: Tabebuia ipé, Diospyros spez.=Macassar, Madhuca betis, Markhamia stipulata, Vitex spez., Vitex pachyphylla and Cassia fistula. According to paper- and cardboard chromatographic separation and testing of the individual fractions against Reticulitermes flavipes some compounds proved to be very effective. It was possible to crystalize some of them: Tectoquinone from Tectona grandis, Lapachonon from Paratecoma peroba, Tabebuia flavescens and Tabebuia ipé, Lapachol from Paratecoma peroba, Tabebuia flavescens, Tabebuia ipé, Stereospermum suaveolens and Tectona grandis, C11H8O(OCH3)2 substance from Diospyros spez.=Macassar and Pterostilbene from Pterocarpus Soyauxii. With a single exception all of the isolated agents as well as those already known fall to the chemical group of stilbenes, quinones and pyranderivates. It was possible to detect the presence of a methyl or oxymethyl group in 2-position of the anthraquinone nucleus to be the effective principle of the class of quinones. Several symptoms, as the importance of the methyl group at position 2 in quinones, the effectiveness of coumarines and the presence of vitamin K2 producing bacterias in the intestine of termites indicate the possibility of a mechanism involving vitamin K.A comparison between the degree of wood resistance and the varying efficacy of the extracts, responsible for the termiticidal effect, shows a clear dependance, taking into consideration the varying quantity of extracts present in the individual wood species.

Studies on mineral-bonded wood materials. 3. The effect of wood extractives on the setting of cementbonded wood materials.

(3) H. J. Höfert, Z. Instrumentenkunde 67, 118 (1959)· (4) J. A. Van den Akker, Ph. Nolan und W.A.Wink: Paper Trade J. 114 (5. Jan. 1929), 34 (1942). (5) H. Brintzinger und H. Witte, Zeiss-Werkschr. 7, 56 (1959). (6) A. S.Stenius, Svensk Papperstidn. 63, i (1960); vgl. auch A. Ekwall, Norsk Skogind 13, 301 (1959)·· (7) Vgl. E.Treiber, Das Papier n, 194 (195?)· (8) 0. Ellefsen, P. A. Hallberg und 0/Jensen, Norsk Skogind. 10, 38 (1956). (9) Vgl. Th. N. Kleinert, Textil-Rundsch. 15, 55 (1960). (10) J. M. Adams: Printing Laboratory Report (PATRAReports No. 28), Leatherhead 1959; E. Stephansen: Pfl-Papir Journalen 23, 244 (1935).

Über die wirkung gefilterten ultravioletten lichtes auf holz - Erste mitteilung: photometrische und chromatographische untersuchungen an holzmehlen

ZusammenfassungAn den Absorptionsspektren von unbehandelten und extrahierten, unbelichteten und UV-bestrahlten Holzmehlen von 11 verschiedenen Holzarten und insbesondere an den daraus berechneten Wirkungskurven war zu erkennen, daß das extraktfreie Holz im Licht einheitlich reagiert, die Holzinhaltsstoffe dagegen sehr unterschiedlich. Besonders heraustestellt wurden Ahorn als helle, wie ein extraktfreies Holz reagierende Holzart, und Mansonia, dessen Extraktivstoffe (violettes Mansonia-Azulen und rotes Mansonia-Chinon [20]), als lichtunbeständige Verbindungen die Verfärbungsvorgänge (Ausbleichen) entscheidend bestimmen. Allgemein wurde festgestellt, daß die extraktfreie Holzmasse bei Bestrahlung im UV vergilbt, und zwar beginnend bei Wellenlängen zwischen 385 und 335 um und mit Höchstwerten zwischen 335 und 305 nm. Obwohl das Maximum der Strahlenwirkung nicht mit dem Absorptionsmaximum des Lignins bei 280 nm zusammenfällt, dürfte dennoch das Lignin für die Gilbung verantwortlich sein. Bekräftigt wird diese Aussage durch den papierchromatographischen Nachweis von Vanillin und Syringaaldehyd als Ligninbausteine. Diese treten in den alkohollöslichen Belichtungsabbauprodukten der vorextrahierten Holzmehle von 10 Holzarten in den dem ausmaß der Vergilbung ziemlich genau entsprechenden Konzentrationen auf. Celluloseabbauprodukte (monomere Zucker) wurden dagegen nicht gefunden, woraus gefolgert wird, daß im Holz das stark UV-absorbierende Lignin maskierend wirkt. Veränderungen bis zur Freilegung von Cellulose, wie sie in der Natur vorkommen, wurden nicht beobachtet.SummaryFrom the absorption spectra of untreated and extracted, unexposed and ultraviolet-radiated wood powders of 11 different wood species it could be recognized that under the influence of light the extract-free wood reacts uniformly, its extractives, however, reacting very differently. Special attention was given to maple, as a light species, reacting like an extract-free wood, and mansonia, the extractives of which (violet mansonia azulen and red mansonia chinon 20), as compounds unstable to light, determine the discoloration process (bleaching) decisively. In general, it was stated that the extract-free wood substance under ultraviolet radiation becomes yellow, beginning with the wave length between 385 and 335 nm and with maximum values between 335 and 305 nm. Though the optimum of the radiation effect does not coincide with the maximum absorption of the lignin at 280 nm, nevertheless the lignin can be made responsible for the yellow shading. This statement is confirmed by the paper-chromatographic test of vanillin and syringa aldehyde as lignin building-stones. Those occur in the alcohol-soluble exposure derivatives of the pre-extracted wood powders of 10 wood species in the form of concentrations corresponding to the extent of the yellow shading. Cellulose derivatives (monomeric sugars), however, have not been found. This leads to the conclusion that in the wood the strongly ultraviolet-absorbing lignin has a screening effect. Alterations up to cellulose laid bare, as they occur in nature, were not to be observed.

Studien über mineralgebundene Holzwerkstoffe—Zweite Mitteilung: Die „zementvergiftende” Wirkung von Holzinhaltsstoffen und ihre Abhängigkeit von der chemischen Konstitution

ZusammenfassungGewisse Holzinhaltsstoffe können die Festigkeitswerte von zementgebundenen Holzwerkstoffen, wie Holzwolleplatten, Holzbeton u. dgl., stark herabsetzen, In besonderem Maße gilt das für Zucker. Die Wirkung ist eng an die Konstitution geknüpft, denn nach Hydrierung zu den Zuckeralkoholen verschwindet die nachteilige Wirkung weitgehend oder vollkommen. Bemerkenswert ist die Tatsache, daß Zusätze von etwa 0,I% Zucker, berechnet auf den Zement, die Festigkeit nicht unbeträchtlich erhöhen, aber schon solche von 0,25% bereits zu vollkommener „Vergiftung” (Nichtabbinden) des Zementes führen. Recht unterschiedlich ist die Wirkung phenolischer Verbindungen. Während einige, wie Vanillin und Eugenol, nur einen unwesentlichen Festigkeitsabfall herbeiführen, verhindert Tannin bereits bei einem Zusatz von 0,25% und Conidendrin sowie das Holzschulzmittel Pentachlorphenol unter 0,5% vollkommen die Abbindung. Die freien Zucker in Fichte, Kiefer und Buche wurden papierchromatographisch nachgewiesen.

Untersuchungen über Verfärbungen von Hölzern

ZusammenfassungMit finanzieller Unterstützung der Deutschen Gesellschaft für Holzforschung wurden an der Bundesanstalt für Forst- und Holzwirtschaft in Reinbek Untersuchungen über Verfärbungen von Hölzern durchgeführt. Die ersten Versuchsreihen sind nunmehr abgeschlossen. Ihre Ergebnisse geben in dieser Mitteilung einen Einblick in die durch Eisen, pH-Wert und Lichteinwirkung verursachten Holzverfärbungen. Außerdem wird die Verfärbung lackierter Hölzer durch Lichteinwirkung behandelt.

Untersuchungen über flüchtige organische Säuren in einigen Holzarten

ZusammenfassungDie in Hölzern frei vorkommenden flüchtigen Säurren sind wegen der durch sie verursachten Korrosion an Metallen, Mitwirkung bei Eisengerbstoff-Verfärbungen, Beeinflussung der Leim- und Lackhärtung sowie der Fixierung von Holzschutzsalzen und anderer Wirkungen von großem technischen Interesse. Für Fichte, Doglasie, Lärche, Buche, Eiche und Teak wurden die nach Erwärmen auf verschiedene Temperaturen freiwerdenden Säuren qualitativ und quantitativ durch Titration und Gaschromatographie bestimmt. Es bildeten sich wechselnde Mengen Ameisen-, Essig- und Propionsäure. Daneben entstanden Buttersäure bei Eiche, Douglasie, Lärche und Teak sowie Crotonsäure bei Lärche und Teak. Teak bildete darüber hinaus noch Acrylsäure. In Analogie zum Kaltnatronverfahren wurden Fichte und Buche mit 0,2% iger Natronlauge behandelt und die freigesetzten Fettsäuren gaschromatographisch bestimmt.SummaryVolatile free fatty acids in woods are of great technical importance because of their corrosion of metals, iron-tannin discoloration of woods, influence on curing time of synthetic lacquers and glues, fixation of wood preserving salts and other effects. At different temperatures fatty acids were produced in spruce, Douglas fir, larch, beech, oak and teak and were analyzed qualitatively and quantitatively by gaschromatography. Varying amounts of formic, acetic and propionic acid were produced. Also, oak, Douglas fir, larch and teak form butyric acid, larch and teak form crotonic acid and teak furthermore forms acrylic acid. Analogous to the cold caustic soda process, spruce and beech were treated with 0.2% caustic soda solution and the free fatty acids thus formed were analyzed by gaschromatography.

Über die Trocknungsinhibierung von Lackanstrichen auf Handelshölzern

SummaryFrom practice and literature it is a well-known fact that certain extractives of various wood species delay, or even prevent, drying of oil- and polyester finishes. The present investigations, therefore, intended to test common timbers as to their compatibility with economically important finishes, to isolate, and to identify, as far as possible, inhibitory wood extractives, and to find preventive measures against their influence.A number of timbers considerably reduced the drying capacity of oil-, and especially polyester finishes, whereby the latter showed distinct film destruction in many cases.It appeared that the dilatory effect of a wood species depended on the content of inhibitory extratives in it. The concentration of such extractives was influenced by locality of wood and position of specimen in the stem.Inhibitors of polyester finishes were above all, extractives of quinoid character as well as quinomethide forming oxystilbene.Effective methods to prevent inhibitory effects with polyester were the application of either desmophene-desmodur sealing or modified polyester finishes.

Investigations on volatile organic acids in various wood species.

ZusammenfassungDie in Hölzern frei vorkommenden flüchtigen Säurren sind wegen der durch sie verursachten Korrosion an Metallen, Mitwirkung bei Eisengerbstoff-Verfärbungen, Beeinflussung der Leim- und Lackhärtung sowie der Fixierung von Holzschutzsalzen und anderer Wirkungen von großem technischen Interesse. Für Fichte, Doglasie, Lärche, Buche, Eiche und Teak wurden die nach Erwärmen auf verschiedene Temperaturen freiwerdenden Säuren qualitativ und quantitativ durch Titration und Gaschromatographie bestimmt. Es bildeten sich wechselnde Mengen Ameisen-, Essig- und Propionsäure. Daneben entstanden Buttersäure bei Eiche, Douglasie, Lärche und Teak sowie Crotonsäure bei Lärche und Teak. Teak bildete darüber hinaus noch Acrylsäure. In Analogie zum Kaltnatronverfahren wurden Fichte und Buche mit 0,2% iger Natronlauge behandelt und die freigesetzten Fettsäuren gaschromatographisch bestimmt.SummaryVolatile free fatty acids in woods are of great technical importance because of their corrosion of metals, iron-tannin discoloration of woods, influence on curing time of synthetic lacquers and glues, fixation of wood preserving salts and other effects. At different temperatures fatty acids were produced in spruce, Douglas fir, larch, beech, oak and teak and were analyzed qualitatively and quantitatively by gaschromatography. Varying amounts of formic, acetic and propionic acid were produced. Also, oak, Douglas fir, larch and teak form butyric acid, larch and teak form crotonic acid and teak furthermore forms acrylic acid. Analogous to the cold caustic soda process, spruce and beech were treated with 0.2% caustic soda solution and the free fatty acids thus formed were analyzed by gaschromatography.