Holzschutz

Holzschutz bezeichnet jede Methode, jeden Prozess oder jede Technik, die zum Schutz von Holz und zur Verlängerung seiner Lebensdauer eingesetzt wird.

Die meisten Holzarten sind sowohl biologischen ( biotischen ) als auch nicht-biologischen ( abiotischen ) Faktoren ausgesetzt, die zu Fäulnis und/oder Zersetzung führen. Nur wenige Holzarten besitzen eine natürliche Dauerhaftigkeit, und selbst diese sind nicht für alle Umgebungen geeignet. Generell profitiert Holz von geeigneten Schutzmaßnahmen.

Neben bautechnischen Aspekten werden verschiedene chemische Schutzmittel und Behandlungsverfahren – allgemein bekannt als Holzschutz , Druckimprägnierung oder Modifizierungsbehandlung – eingesetzt , um die Dauerhaftigkeit von Holz und Holzwerkstoffen, einschließlich Konstruktionsholz , zu verbessern. Diese Behandlungen umfassen physikalische, chemische, thermische und/ oder biologische Methoden, die das Holz vor Zersetzung schützen sollen. Sie erhöhen seine Widerstandsfähigkeit gegenüber biologischen Schädlingen wie Pilzen, Termiten und Insekten sowie gegenüber nicht-biotischen Faktoren wie UV-Strahlung (Sonnenlicht), Feuchtigkeit und wechselnden Nässe- und Trockenheitsverhältnissen, extremen Temperaturen, mechanischer Beanspruchung, Chemikalien und Feuer oder Hitze. Wirksame Schutzbehandlungen verbessern die Dauerhaftigkeit, die strukturelle Integrität und die Gesamtleistung von Holz im Gebrauch erheblich.

^{Wie Richardson [ 1 ]} vorschlug, wird Holzbehandlung fast so lange praktiziert wie Holz selbst verwendet wird. Aufzeichnungen über Holzschutz reichen bis ins antike Griechenland zur Zeit Alexanders des Großen zurück , wo Brückenholz in Olivenöl getränkt wurde . Die Römer schützten ihre Schiffsrümpfe, indem sie das Holz mit Teer bestrichen. Während der Industriellen Revolution wurde der Holzschutz zu einem Eckpfeiler der holzverarbeitenden Industrie. Erfinder und Wissenschaftler wie Bethell, Boucherie, Burnett und Kyan leisteten mit ihren Schutzmitteln und -verfahren Pionierarbeit auf diesem Gebiet. Die kommerzielle Druckimprägnierung begann in der zweiten Hälfte des 19. Jahrhunderts mit dem Schutz von Eisenbahnschwellen mittels Kreosot . Behandeltes Holz wurde hauptsächlich für industrielle, landwirtschaftliche und Versorgungsanwendungen verwendet, wo es bis heute Verwendung findet. In den 1970er Jahren nahm seine Nutzung (zumindest in den Vereinigten Staaten) deutlich zu, als Hausbesitzer begannen, Terrassen und Gartenprojekte zu realisieren. Die Innovation bei behandelten Holzprodukten schreitet bis heute voran, da Verbraucher zunehmend Wert auf weniger giftige Materialien legen.

Industriell mit zugelassenen Holzschutzmitteln druckimprägniertes Holz stellt ein geringes Risiko für die Öffentlichkeit dar und sollte sachgemäß entsorgt werden. Am 31. Dezember 2003 stellte die US-amerikanische Holzschutzindustrie die Behandlung von Bauholz für Wohngebäude mit Arsen und Chrom ( chromatiertes Kupferarsenat , CCA) ein. Dies geschah im Rahmen einer freiwilligen Vereinbarung mit der US-Umweltschutzbehörde (EPA) . CCA wurde durch kupferbasierte Pestizide ersetzt , mit Ausnahmen für bestimmte industrielle Anwendungen. ^{[ 2 ]} CCA darf weiterhin für Produkte im Außenbereich wie Ladeflächen von Anhängern und für nicht-wohnwirtschaftliche Bauwerke wie Stege, Docks und landwirtschaftliche Gebäude verwendet werden. Industrielle Holzschutzmittel sind in der Regel nicht direkt für die Öffentlichkeit erhältlich und erfordern je nach Produkt und Anwendungsgebiet spezielle Genehmigungen für Import oder Kauf. In den meisten Ländern gelten industrielle Holzschutzverfahren als meldepflichtige Industrieanlagen und erfordern eine Genehmigung der zuständigen Aufsichtsbehörden wie der EPA oder einer vergleichbaren Einrichtung. Die Melde- und Genehmigungsbedingungen variieren stark, abhängig von den verwendeten Chemikalien und dem jeweiligen Anwendungsland.

Obwohl Holz mit Pestiziden behandelt wird, schützt die Holzimprägnierung (kurzfristig) natürliche Ressourcen, indem sie die Lebensdauer von Holzprodukten verlängert. Frühere mangelhafte Praktiken in der Industrie haben in einigen Fällen zu Boden- und Wasserverschmutzungen im Umfeld von Holzbehandlungsanlagen geführt. Mit den aktuell anerkannten Industriepraktiken und gesetzlichen Kontrollen, wie sie beispielsweise in Europa, Nordamerika, Australien, Neuseeland, Japan und anderen Ländern gelten, sollten die Umweltauswirkungen dieser Prozesse jedoch minimal sein.

Mit modernen Holzschutzmitteln behandeltes Holz ist im Allgemeinen sicher in der Handhabung, sofern die entsprechenden Vorsichtsmaßnahmen und persönlichen Schutzmaßnahmen beachtet werden. Unter bestimmten Umständen kann behandeltes Holz jedoch Gefahren bergen, beispielsweise bei der Verbrennung, wenn lose Holzstaubpartikel oder andere feine giftige Rückstände entstehen oder wenn es in direkten Kontakt mit Lebensmitteln und landwirtschaftlichen Produkten kommt.

Kupferhaltige Konservierungsmittel in Form mikroskopischer Partikel sind seit Kurzem auf dem Markt erhältlich, meist unter Bezeichnungen wie „mikronisiert“ oder „Mikro“, beispielsweise MCQ oder MCA. Die Hersteller versichern, dass diese Produkte sicher sind, und die EPA hat sie registriert.

Die American Wood Protection Association (AWPA) empfiehlt, allen behandelten Hölzern ein Verbraucherinformationsblatt (CIS) beizufügen, das Hinweise zur sicheren Handhabung und Entsorgung sowie zu potenziellen Gesundheits- und Umweltrisiken enthält. Viele Hersteller haben sich stattdessen für Sicherheitsdatenblätter (MSDS) entschieden. Obwohl die Verteilung von MSDS anstelle von CIS weit verbreitet ist, wird die Vorgehensweise und die optimale Kommunikation potenzieller Gefahren und Maßnahmen zur Gefahrenminderung an den Endverbraucher weiterhin diskutiert. Weder MSDS noch die neu eingeführten internationalen Sicherheitsdatenblätter (SDS) sind nach geltendem US-Bundesrecht für behandeltes Holz vorgeschrieben.

Im Allgemeinen lassen sich die chemischen Konservierungsmittel in drei große Kategorien einteilen:

• wasserlösliche Konservierungsmittel
• ölbasierte Konservierungsmittel
• leichte organische Lösungsmittelkonservierungsmittel (LOSPs)

In den letzten Jahren hat sich eine vierte Kategorie chemischer Holzschutzmittel entwickelt, die auf Nanoverbindungen (d. h. Nanometallen wie Bor, Kupfer und Silber) basiert. ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]}

In den USA und Europa wurde die Technologie der partikelförmigen ( mikronisierten oder dispergierten) Kupferkonservierungsmittel eingeführt. Bei diesen Systemen wird Kupfer zu mikrometergroßen Partikeln vermahlen und in Wasser suspendiert, anstatt gelöst vorzuliegen, wie es bei anderen Kupferprodukten wie ACQ und Kupferazol der Fall ist. Zwei partikelförmige Kupfersysteme befinden sich in der Produktion. Das eine System verwendet ein quaternäres Biozid (bekannt als MCQ) und ist ein Derivat von ACQ. Das andere verwendet ein Azol-Biozid (bekannt als MCA oder μCA-C), das von Kupferazol abgeleitet ist.

Zwei partikuläre Kupfersysteme, eines unter dem Namen MicroPro und das andere unter dem Namen Wolmanized mit μCA-C-Formulierung vermarktet, haben die Zertifizierung als umweltverträgliches Produkt (Environmentally Preferable Product, EPP) erhalten. ^{[ 6 ] [ 7 ]} Die EPP- Zertifizierung wurde von Scientific Certifications Systems (SCS) ausgestellt und basiert auf einer vergleichenden Ökobilanzierung mit einem Industriestandard.

Die in den „mikronisierten“ Kupferkügelchen verwendete Kupferpartikelgröße liegt zwischen 1 und 700 nm, mit einem Durchschnitt unter 300 nm. Größere Kupferpartikel (wie z. B. Partikel im Mikrometerbereich) dringen nicht ausreichend in die Zellwände des Holzes ein. Diese mikronisierten Holzschutzmittel verwenden Nanopartikel aus Kupferoxid oder Kupfercarbonat, für die angeblich Sicherheitsbedenken bestehen. ^{[ 8 ]} Eine Umweltorganisation beantragte 2011 bei der EPA die Aufhebung der Zulassung der mikronisierten Kupferprodukte aufgrund von Sicherheitsbedenken. ^{[ 9 ]}

Alkalisches Kupferquaternär (ACQ) ist ein Holzschutzmittel aus Kupfer, einem Fungizid und einer quaternären Ammoniumverbindung (Quat) wie Didecyldimethylammoniumchlorid , einem Insektizid , das die fungizide Wirkung verstärkt. ACQ findet in den USA, Europa, Japan und Australien nach den Beschränkungen für CCA weite Verbreitung . ^{[ 10 ]} Seine Anwendung ist durch nationale und internationale Normen geregelt, die die für eine bestimmte Holzverwendung erforderliche Menge an Holzschutzmittel festlegen.

Da ACQ-behandeltes Holz einen hohen Kupfergehalt aufweist, ist es fünfmal korrosiver als herkömmlicher Stahl . Es müssen Befestigungsmittel verwendet werden , die die Anforderungen der ASTM A 153 Klasse D erfüllen oder übertreffen, wie z. B. keramikbeschichtete, da verzinkter Stahl und selbst gängige Edelstahlsorten korrodieren . In den USA wurde 2004 die Verwendung arsenfreier Holzschutzmittel für nahezu alle Hölzer im Wohnbereich vorgeschrieben.

Die Standards der American Wood Protection Association (AWPA) für ACQ fordern eine Wasseraufnahme von 0,15 lb/cu ft (2,4 kg/m³ ⁾ bei Verwendung über dem Boden und 0,40 lb/cu ft (6,4 kg/m³ ⁾ bei Bodenkontakt.

Chemical Specialties, Inc. (CSI, heute Viance) erhielt 2002 den Presidential Green Chemistry Challenge Award der US-Umweltschutzbehörde für die Markteinführung von ACQ. Durch dessen weitverbreitete Anwendung konnten große Mengen an Arsen und Chrom, die zuvor in CCA enthalten waren, eliminiert werden.

Kupferazol - Holzschutzmittel (gemäß den Standards der American Wood Protection Association/AWPA als CA-B und CA-C bezeichnet) sind ein wichtiges, auf Kupfer basierendes Holzschutzmittel, das nach den Beschränkungen für CCA in Kanada, den USA, Europa, Japan und Australien weite Verbreitung gefunden hat. Seine Anwendung ist durch nationale und internationale Normen geregelt, die die für die jeweilige Holzverwendung erforderliche Schutzmittelmenge festlegen.

Kupferazol ist ACQ ähnlich, mit dem Unterschied, dass das gelöste Kupferschutzmittel durch ein Azol-Co- Biozid wie organische Triazole (z. B. Tebuconazol oder Propiconazol) ergänzt wird , die auch zum Schutz von Nutzpflanzen eingesetzt werden, anstatt durch das in ACQ verwendete Quat-Biozid. ^{[ 11 ]} Das Azol-Co-Biozid ergibt ein Kupferazol-Produkt, das bereits bei geringeren Konzentrationen wirksam ist als für eine vergleichbare ACQ-Leistung erforderlich. Das allgemeine Erscheinungsbild von mit Kupferazol behandeltem Holz ähnelt dem von CCA und weist eine grüne Färbung auf.

Mit Kupferazol behandeltes Holz wird in Nordamerika unter den Marken Preserve CA und Wolmanized sowie in Europa und anderen internationalen Märkten unter der Marke Tanalith vertrieben.

Die AWPA-Standardretention für CA-B beträgt 0,10 lb/cu ft (1,6 kg/m³ ⁾ für Anwendungen oberhalb der Erde und 0,21 lb/cu ft (3,4 kg/m³ ⁾ für Anwendungen mit Erdkontakt. Kupferazol Typ C, bezeichnet als CA-C, wurde unter den Marken Wolmanized und Preserve eingeführt. Die AWPA-Standardretention für CA-C beträgt 0,06 lb/cu ft (0,96 kg/m³ ⁾ für Anwendungen oberhalb der Erde und 0,15 lb/cu ft (2,4 kg/m³ ⁾ für Anwendungen mit Erdkontakt.

Kupfernaphthenat , 1911 in Dänemark erfunden, wird seit Langem erfolgreich für zahlreiche Anwendungen eingesetzt, darunter Zaunpfähle , Planen, Netze, Gewächshäuser, Strommasten, Bahnschwellen, Bienenstöcke und Holzkonstruktionen mit Erdkontakt. Kupfernaphthenat ist bei der EPA als nicht eingeschränkt verwendbares Pflanzenschutzmittel registriert, weshalb für seine Anwendung als Holzschutzmittel keine bundesstaatliche Lizenzpflicht für Anwender besteht. Kupfernaphthenat kann durch Streichen, Tauchen oder Druckimprägnieren aufgetragen werden.

Die Universität von Hawaii hat festgestellt, dass Kupfernaphthenat in Holz bei einer Konzentration von 1,5 lb/cu ft (24 kg/m³ ⁾ resistent gegen den Befall durch Formosa-Termiten ist. Am 19. Februar 1981 veröffentlichte das Federal Register die Position der EPA zu den Gesundheitsrisiken verschiedener Holzschutzmittel. Daraufhin empfahl der National Park Service die Verwendung von Kupfernaphthenat in seinen Einrichtungen als zugelassenen Ersatz für Pentachlorphenol , Kreosot und anorganische Arsenverbindungen . Eine 50-jährige Studie, die Mike Freeman und Douglas Crawford 2005 der AWPA vorlegten, besagt: „Diese Studie bewertete den Zustand der behandelten Holzpfosten im südlichen Mississippi neu und berechnete statistisch die neue zu erwartende Lebensdauer der Pfosten. Es wurde festgestellt, dass handelsübliche Holzschutzmittel wie Pentachlorphenol in Öl, Kreosot und Kupfernaphthenat in Öl einen hervorragenden Schutz für Pfosten bieten, mit einer nun berechneten Lebensdauer von über 60 Jahren. Überraschenderweise zeigten mit Kreosot und Pentachlorphenol behandelte Pfosten mit 75 % der von der AWPA empfohlenen Restmenge sowie mit Kupfernaphthenat behandelte Pfosten mit 50 % der erforderlichen Restmenge in diesem AWPA-Gefahrenbereich 5 hervorragende Ergebnisse. Unbehandelte Kiefernpfosten aus dem Süden der USA hielten in diesem Testgebiet 2 Jahre.“ ^{[ 12 ]}

Die AWPA-Norm M4 für die Pflege von imprägnierten Holzprodukten besagt: „Die Eignung des Imprägniersystems für die Nachbehandlung vor Ort richtet sich nach der Art des ursprünglich verwendeten Imprägniermittels und der Verfügbarkeit eines geeigneten Produkts. Da viele Imprägniermittel nicht für den allgemeinen Gebrauch verpackt und gekennzeichnet sind, kann für die Nachbehandlung vor Ort ein anderes System als das ursprüngliche erforderlich sein. Anwender müssen die Anweisungen und Vorsichtsmaßnahmen auf dem Produktetikett sorgfältig lesen und befolgen. Für Materialien, die ursprünglich mit Kupfernaphthenat, Pentachlorphenol, Kreosot, Kreosotlösung oder wasserbasierten Imprägniermitteln behandelt wurden, werden Kupfernaphthenat-Imprägniermittel mit einem Kupfergehalt von mindestens 2,0 % empfohlen.“ ^{[ 13 ]} Der M4-Standard wurde vom International Code Council (ICC) im International Building Code (IBC) 2015, Abschnitt 2303.1.9 „Imprägniertes Holz“, und im International Residential Code (IRC) 2015, Abschnitt R317.1.1 „Feldbehandlung“, übernommen ^{. [ 14} ] Die American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) hat den AWPA M4-Standard ebenfalls übernommen.

Ein wasserbasiertes Kupfernaphthenat wird unter dem Handelsnamen QNAP 5W an Verbraucher verkauft. Ölbasierte Kupfernaphthenate mit 1 % Kupfer als Metalllösung werden unter den Handelsnamen Copper Green und Wolmanized Copper Coat verkauft, eine Lösung mit 2 % Kupfer als Metall wird unter dem Handelsnamen Tenino verkauft.

Bei der CCA-Behandlung ist Kupfer das primäre Fungizid , Arsen ein sekundäres Fungizid und Insektizid , und Chrom dient als Fixiermittel und UV -beständiges Mittel. CCA, bekannt für die grünliche Färbung, die es dem Holz verleiht, war jahrzehntelang ein weit verbreitetes Holzschutzmittel.

Beim Druckimprägnierverfahren wird eine wässrige CCA-Lösung unter Vakuum und Druck aufgebracht, anschließend wird das behandelte Holz zum Trocknen gestapelt. Während des Prozesses reagiert das Oxidgemisch zu unlöslichen Verbindungen, wodurch Auslaugungsprobleme reduziert werden.

Das Verfahren ermöglicht das Aufbringen unterschiedlicher Mengen an Holzschutzmittel unter verschiedenen Druckverhältnissen, um das Holz vor zunehmenden Einflüssen zu schützen. Der Schutz wird (in aufsteigender Reihenfolge der Belastung und der Behandlung) je nach Witterungseinflüssen erhöht: bei Exposition gegenüber der Atmosphäre, bei der Einbettung in den Boden oder bei der Verwendung im Meer.

Im letzten Jahrzehnt wurden Bedenken laut, dass die Chemikalien aus dem Holz in den umliegenden Boden gelangen und dort Konzentrationen erreichen könnten, die über den natürlich vorkommenden Hintergrundwerten liegen. Eine im „Forest Products Journal“ zitierte Studie ergab, dass 12–13 % des chromatierten Kupferarsenats (CCA) innerhalb von zwölf Monaten aus behandeltem, in Kompost vergrabenem Holz ausgewaschen wurden . Sobald diese Chemikalien aus dem Holz ausgewaschen sind, binden sie sich wahrscheinlich an Bodenpartikel, insbesondere in lehmigen oder alkalischen Böden . In den Vereinigten Staaten veröffentlichte die US-amerikanische Kommission für Produktsicherheit (CPSC) im Jahr 2002 einen Bericht, in dem sie feststellte, dass die Arsenbelastung durch direkten menschlichen Kontakt mit CCA-behandeltem Holz höher sein könnte als bisher angenommen. Am 1. Januar 2004 begann die US -Umweltschutzbehörde (EPA) in einer freiwilligen Vereinbarung mit der Industrie, die Verwendung von CCA in behandeltem Holz im Wohnungs- und Gewerbebau einzuschränken. Ausgenommen davon waren Schindeln , dauerhafte Holzfundamente und bestimmte gewerbliche Anwendungen. Dies geschah in dem Bestreben, den Arseneinsatz zu reduzieren und die Umweltsicherheit zu verbessern. Die EPA betonte jedoch ausdrücklich, dass sie nicht zu dem Schluss gekommen sei, dass von CCA-behandelten Holzkonstruktionen im Betrieb ein unannehmbares Risiko für die Bevölkerung ausgehe. Die EPA forderte weder den Abriss noch die Entfernung bestehender CCA-behandelter Holzkonstruktionen.

In Australien schränkte die australische Behörde für Pflanzenschutzmittel und Tierarzneimittel (APVMA ^{[ 15 ]} ) ab März 2006 die Verwendung des Holzschutzmittels CCA für bestimmte Anwendungen ein. CCA darf nicht mehr zur Behandlung von Holz verwendet werden, das in Bereichen mit engem menschlichen Kontakt eingesetzt wird, wie z. B. Kinderspielgeräte, Möbel, Terrassen und Handläufe. Die Verwendung für Bereiche mit geringem Kontakt im Wohn-, Gewerbe- und Industriebereich sowie in allen anderen Anwendungsbereichen ist weiterhin uneingeschränkt erlaubt. Die Entscheidung der APVMA, die Verwendung von CCA in Australien einzuschränken, war eine Vorsichtsmaßnahme, obwohl der Bericht ^{[ 16 ]} keine Hinweise darauf fand, dass CCA-behandeltes Holz bei normalem Gebrauch ein unvertretbares Risiko für den Menschen darstellt. Ähnlich wie die US-Umweltschutzbehörde (EPA) empfahl die APVMA nicht, bestehende CCA-behandelte Holzkonstruktionen zu demontieren oder zu entfernen.

In Europa beschränkt die Richtlinie 2003/2/EG die Vermarktung und Verwendung von Arsen, einschließlich CCA-behandeltem Holz. CCA-behandeltes Holz darf nicht im Wohnungsbau verwendet werden. Es ist jedoch für verschiedene industrielle und öffentliche Bauvorhaben zugelassen, beispielsweise für Brücken, Leitplanken, Stromübertragungs- und Telekommunikationsmasten. Im Vereinigten Königreich wurde mit CCA behandeltes Altholz im Juli 2012 vom Ministerium für Umwelt, Ernährung und ländliche Angelegenheiten als Sondermüll eingestuft. ^{[ 17 ]}

Dazu gehören Kupfer-HDO (Bis-(N-cyclohexyldiazeniumdioxy)-kupfer oder CuHDO), Kupferchromat , Kupfercitrat , saures Kupferchromat und ammoniakalisches Kupfer-Zink-Arsenat (ACZA). Die CuHDO-Behandlung ist eine Alternative zu CCA, ACQ und CA, die in Europa eingesetzt werden und sich in den USA und Kanada im Zulassungsverfahren befinden. ACZA wird im Allgemeinen für maritime Anwendungen verwendet.

Borsäure , -oxide und -salze ( Borate ) sind wirksame Holzschutzmittel ^{[ 18 ]} und werden weltweit unter zahlreichen Markennamen vertrieben. Eine der am häufigsten verwendeten Verbindungen ist Dinatriumoctaborat-Tetrahydrat ₍ Na₂B₈O₁₃ · 4H₂O ₎ , _{üblicherweise abgekürzt} DOT. Mit Borat behandeltes Holz ist für den Menschen wenig toxisch und enthält kein Kupfer oder andere Schwermetalle. Im Gegensatz zu den meisten anderen Holzschutzmitteln werden Boratverbindungen jedoch nicht im Holz fixiert und können teilweise ausgewaschen werden, wenn das Holz wiederholt abfließendem Wasser ausgesetzt ist (die Verdunstung lässt das Borat zurück und stellt daher kein Problem dar). Obwohl die Auswaschung die Bor-Konzentrationen normalerweise nicht unter die zur Verhinderung von Pilzbefall wirksamen Werte senkt, sollten Borate nicht dort eingesetzt werden, wo sie wiederholt Regen, Wasser oder Bodenkontakt ausgesetzt sind, es sei denn, die exponierten Oberflächen sind wasserabweisend behandelt. ^{[ 19 ]} Zinkborat-Verbindungen sind weniger auslaugungsanfällig als Natriumborat-Verbindungen, werden aber dennoch nicht für die Verwendung im Erdreich empfohlen, es sei denn, das Holz wird zuvor versiegelt. ^{[ 20 ]} Das gestiegene Interesse an schadstoffarmem Holz für den Wohnbereich sowie neue Vorschriften zur Einschränkung bestimmter Holzschutzmittel haben zu einem erneuten Anstieg der Verwendung von boratbehandeltem Holz für Bodenbalken und tragende Bauteile geführt. Forscher der CSIRO in Australien haben Organoborate entwickelt, die deutlich auslaugungsbeständiger sind und gleichzeitig einen guten Schutz vor Termiten- und Pilzbefall bieten. ^{[ 21 ] [ 22 ]} Die Produktionskosten dieser modifizierten Borate werden ihre breite Anwendung einschränken, sie dürften aber für bestimmte Nischenanwendungen geeignet sein, insbesondere dort, wo eine geringe Toxizität für Säugetiere von größter Bedeutung ist.

Jüngste Bedenken hinsichtlich der gesundheitlichen und ökologischen Auswirkungen metallischer Holzschutzmittel haben das Marktinteresse an nichtmetallischen Holzschutzmitteln wie Propiconazol - Tebuconazol - Imidacloprid (PTI) geweckt. Die Standards der American Wood Protection Association (AWPA) für PTI fordern eine Wirkstoffmenge von 0,018 lb/cu ft (0,29 kg/m³ ⁾ für die Anwendung oberhalb des Erdreichs und 0,013 lb/cu ft (0,21 kg/m³ ⁾ bei Kombination mit einem Wachsstabilisator. Da die AWPA noch keinen Standard für PTI-Holzschutzmittel mit Erdkontakt entwickelt hat, ist die Anwendung von PTI derzeit auf oberirdische Bereiche wie Terrassen beschränkt. Alle drei PTI-Komponenten werden auch im Pflanzenschutz eingesetzt. Die sehr geringen erforderlichen PTI-Mengen in druckimprägniertem Holz begrenzen die Auswirkungen zusätzlich und reduzieren die Frachtkosten und die damit verbundenen Umweltbelastungen für den Transport der Schutzmittelkomponenten zu den Druckimprägnieranlagen erheblich.

Das PTI-Holzschutzmittel verleiht dem Holz nur eine geringe Färbung. Hersteller fügen in der Regel einen Farbstoff oder Spuren einer Kupferlösung hinzu, um das Holz als druckimprägniert zu kennzeichnen und die Farbe besser an andere druckimprägnierte Holzprodukte anzupassen. PTI-Holzprodukte eignen sich hervorragend für Lack- und Lasuranwendungen, da die Farbe nicht durchblutet. Der Zusatz von Wachsstabilisator ermöglicht eine geringere Aufnahme des Schutzmittels und reduziert die Neigung des Holzes zum Verziehen und Reißen beim Trocknen erheblich. In Kombination mit der üblichen Terrassenpflege und dem Auftragen von Versiegelungsmitteln trägt der Stabilisator dazu bei, Aussehen und Eigenschaften langfristig zu erhalten. PTI-druckimprägnierte Holzprodukte sind nicht korrosiver als unbehandeltes Holz und für den Kontakt mit allen Arten von Metallen, einschließlich Aluminium, zugelassen.

PTI-druckimprägnierte Holzprodukte sind relativ neu auf dem Markt und noch nicht flächendeckend im Baustoffhandel erhältlich. Es gibt jedoch einige Anbieter, die PTI-Produkte auf Bestellung in größeren Mengen innerhalb der USA liefern.

Natriumsilikat wird durch Verschmelzen von Natriumcarbonat mit Sand oder durch Erhitzen beider Bestandteile unter Druck hergestellt . Es wird seit dem 19. Jahrhundert verwendet. Es kann Insektenbefall abwehren und besitzt geringe flammhemmende Eigenschaften; allerdings wird es durch Feuchtigkeit leicht aus dem Holz ausgewaschen und bildet eine schuppenartige Schicht auf der Oberfläche.

Timber Treatment Technology, LLC vertreibt TimberSIL, ein Natriumsilikat-Holzschutzmittel. Das firmeneigene TimberSIL-Verfahren umhüllt die Holzfasern mit einer schützenden, ungiftigen, amorphen Glasmatrix. Das Ergebnis ist ein Produkt, das das Unternehmen „Glasholz“ nennt und das laut Herstellerangaben schwer entflammbar ( Klasse A) , chemisch inert, fäulnis- und morschbeständig sowie in seiner Festigkeit unbehandeltem Holz überlegen ist. ^{[ 23 ]} Timbersil ist derzeit in Rechtsstreitigkeiten bezüglich seiner Werbeaussagen verwickelt. ^{[ 24 ] [ 25 ]}

Mehrere europäische Hersteller von Naturfarben haben Konservierungsmittel auf Basis von Kaliumsilikat (Kaliumwasserglas) entwickelt. Diese enthalten häufig Borverbindungen, Zellulose, Lignin und andere Pflanzenextrakte. Sie werden oberflächlich aufgetragen und eignen sich für die Anwendung im Innenbereich nur minimal zur Imprägnierung.

In Australien wurde ein wasserbasiertes Bifenthrin- Schutzmittel entwickelt, um die Insektenresistenz von Holz zu verbessern. Da dieses Schutzmittel gesprüht wird, dringt es nur in die äußeren 2 mm des Holzquerschnitts ein. Es bestehen Bedenken, ob dieses System mit seiner dünnen Schutzschicht langfristig Schutz vor Insekten bietet, insbesondere bei längerer Sonneneinstrahlung.

Die Brandschutzbehandlung von Holz erfolgt mithilfe eines feuerhemmenden Mittels, das auch bei hohen Temperaturen stabil bleibt. Dieses Mittel wird, ähnlich wie die oben beschriebenen Holzschutzmittel, in einer Holzbehandlungsanlage unter Druck aufgebracht oder als Oberflächenbeschichtung verwendet.

In beiden Fällen bildet die Behandlung eine physikalische Barriere gegen die Flammenausbreitung. Das behandelte Holz verkohlt, oxidiert aber nicht. Dadurch entsteht eine Konvektionsschicht, die die Flammenwärme gleichmäßig auf das Holz überträgt und so die Ausbreitung des Feuers deutlich verlangsamt. Es gibt verschiedene handelsübliche Holzwerkstoffe, die druckimprägniert sind (z. B. in den USA und anderen Ländern unter den Markennamen „FirePro“, „Burnblock“, „Wood-safe“, „Dricon“, „D-Blaze“ und „Pyro-Guard“), sowie werkseitig aufgebrachte Beschichtungen unter den Markennamen „PinkWood“ und „NexGen“. Einige vor Ort aufgetragene Beschichtungen sowie bromierte Flammschutzmittel sind aufgrund von Sicherheitsbedenken und Bedenken hinsichtlich der Auftragsgenauigkeit weniger beliebt. Für Holz, das Witterungseinflüssen ausgesetzt ist, gibt es außerdem spezielle Behandlungen.

Das einzige in Australien kommerziell erhältliche, durch Imprägnierung aufgebrachte Flammschutzmittel ist „NexGen“. „Guardian“, das Calciumformiat als „starkes Holzmodifizierungsmittel“ verwendete, wurde Anfang 2010 aus nicht näher genannten Gründen vom Markt genommen.

Dazu gehören Pentachlorphenol („Penta“) und Kreosot . Sie verströmen einen starken petrochemischen Geruch und werden im Allgemeinen nicht in Konsumgütern verwendet. Beide Druckimprägnierungen schützen Holz in den meisten Anwendungsfällen routinemäßig 40 Jahre lang.

Kreosot war vor über 150 Jahren das erste Holzschutzmittel, das industriell an Bedeutung gewann, und wird auch heute noch häufig zum Schutz von Holzbauteilen eingesetzt, bei denen eine lange Lebensdauer entscheidend ist. Kreosot ist ein teerbasiertes Schutzmittel, das häufig für Strommasten und Bahnschwellen verwendet wird . Es zählt zu den ältesten Holzschutzmitteln und wurde ursprünglich aus einem Holzdestillat gewonnen. Heute wird Kreosot jedoch fast ausschließlich durch die Destillation von Steinkohlenteer hergestellt . Kreosot unterliegt als Pestizid den entsprechenden Vorschriften und ist in der Regel nicht für den freien Verkauf bestimmt.

In Australien und Neuseeland wird Leinöl seit einigen Jahren als Lösungsmittel und wasserabweisendes Mittel in Holzschutzmitteln eingesetzt, um Holz mit einer sogenannten „Umhüllungsbehandlung“ zu versehen. Dabei werden lediglich die äußeren 5 mm des Holzquerschnitts mit einem Schutzmittel (z. B. Permethrin 25:75) behandelt, der Kern bleibt unbehandelt. Obwohl diese Behandlungsmethode nicht so wirksam ist wie die CCA- oder LOSP-Verfahren, ist sie deutlich günstiger, da wesentlich weniger Schutzmittel benötigt wird. Führende Hersteller von Holzschutzmitteln fügen der Umhüllungsbehandlung einen blauen (oder roten) Farbstoff hinzu. Blau gefärbtes Holz ist für die Verwendung südlich des Wendekreises des Steinbocks vorgesehen, rotes für alle anderen Regionen. Der Farbstoff signalisiert außerdem, dass das Holz gegen Termiten und weiße Ameisen behandelt wurde. In Australien läuft derzeit eine Werbekampagne für diese Behandlungsmethode.

Diese Art von Holzschutzmitteln verwendet Testbenzin oder leichte Öle wie Kerosin als Lösungsmittel, um die Schutzmittel in das Holz einzubringen. Synthetische Pyrethroide wie Permethrin, Bifenthrin oder Deltamethrin werden üblicherweise als Insektizide eingesetzt. In Australien und Neuseeland enthalten die gängigsten Präparate Permethrin als Insektizid sowie Propiconazol und Tebuconazol als Fungizide. Obwohl diese Präparate chemische Schutzmittel verwenden, sind sie frei von Schwermetallverbindungen.

Mit der Einführung strengerer Gesetze zur Begrenzung flüchtiger organischer Verbindungen (VOC) in der Europäischen Union weisen LOSPs aufgrund der hohen Kosten und langen Prozesszeiten im Zusammenhang mit Dampfrückgewinnungssystemen Nachteile auf. LOSPs werden in wasserbasierten Lösungsmitteln emulgiert. Dies reduziert zwar die VOC-Emissionen deutlich, jedoch quillt das Holz während der Behandlung auf, wodurch viele Vorteile der LOSP-Formulierungen verloren gehen.

Verschiedene Epoxidharze , die üblicherweise mit einem Lösungsmittel wie Aceton oder Methylethylketon (MEK) verdünnt werden, können sowohl zum Schutz als auch zur Versiegelung von Holz verwendet werden. Der Markt für Holzbeschichtungen wird bis 2027 insgesamt 12 Milliarden US-Dollar übersteigen. ^{[ 26 ]}

Biologisch modifiziertes Holz wird mit Biopolymeren aus landwirtschaftlichen Abfällen behandelt. Nach dem Trocknen und Aushärten wird das Weichholz dauerhaft und fest. Durch dieses Verfahren erhält schnellwachsendes Kiefernholz Eigenschaften, die denen tropischer Harthölzer ähneln. Die Produktionsanlagen für dieses Verfahren befinden sich in den Niederlanden und sind unter dem Markennamen „NobelWood“ bekannt.

Aus landwirtschaftlichen Abfällen wie Zuckerrohrbagasse wird Furfurylalkohol hergestellt. Theoretisch kann dieser Alkohol aus jeder fermentierten Biomasse gewonnen werden und gilt daher als umweltfreundliche Chemikalie. Durch Kondensationsreaktionen entstehen aus Furfurylalkohol Präpolymere. Schnellwachsendes Nadelholz wird mit dem wasserlöslichen Biopolymer imprägniert. Nach der Imprägnierung wird das Holz getrocknet und erhitzt, wodurch eine Polymerisationsreaktion zwischen dem Biopolymer und den Holzzellen ausgelöst wird. Dieses Verfahren führt zu Holzzellen, die resistent gegen Mikroorganismen sind. Derzeit wird für dieses Verfahren ausschließlich Pinus radiata verwendet . Sie ist die am schnellsten wachsende Baumart der Erde und besitzt eine poröse Struktur, die sich besonders gut für Imprägnierungsprozesse eignet.

Das Verfahren wird hauptsächlich bei Bauholz als Verkleidungsmaterial eingesetzt. Es wird weiterentwickelt, um ähnliche physikalische und biologische Eigenschaften wie bei anderen mit Polyfurfuryl imprägnierten Holzarten zu erzielen. Neben der Imprägnierung mit den Biopolymeren kann das Holz auch mit feuerhemmenden Harzen imprägniert werden. Diese Kombination ergibt ein Holz der Dauerhaftigkeitsklasse I und der Brandschutzklasse B nach Euro.

Die chemische Modifizierung von Holz auf molekularer Ebene wird zur Verbesserung seiner Leistungseigenschaften eingesetzt. Zahlreiche chemische Reaktionssysteme zur Holzmodifizierung, insbesondere solche mit verschiedenen Anhydriden , wurden bereits veröffentlicht; die Reaktion von Holz mit Essigsäureanhydrid ist jedoch die am häufigsten untersuchte. ^{[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]}

Die physikalischen Eigenschaften eines Materials werden durch seine chemische Struktur bestimmt. Holz enthält zahlreiche freie Hydroxylgruppen . Diese freien Hydroxylgruppen absorbieren und geben Wasser je nach den klimatischen Bedingungen, denen sie ausgesetzt sind, leicht wieder ab. Dies ist der Hauptgrund, warum die Dimensionsstabilität von Holz durch Quellen und Schwinden beeinträchtigt wird. Es wird außerdem angenommen, dass der enzymatische Abbau von Holz an den freien Hydroxylgruppen beginnt, was einer der Hauptgründe für die Fäulnisanfälligkeit von Holz ist. ^{[ 30 ]}

Durch Acetylierung werden die Verbindungen mit freien Hydroxylgruppen im Holz effektiv in Acetat- Ester umgewandelt . ^{[ 31 ]} Dies geschieht durch die Reaktion des Holzes mit Essigsäureanhydrid , das aus Essigsäure gewonnen wird . Durch die Umwandlung freier Hydroxylgruppen in Acetoxygruppen wird die Wasseraufnahmefähigkeit des Holzes stark reduziert, wodurch es formstabiler und, da es nicht mehr verdaulich ist, extrem haltbar wird. Nadelhölzer weisen im Allgemeinen einen natürlichen Acetylgehalt von 0,5 bis 1,5 % auf, während der Acetylgehalt bei haltbareren Laubhölzern zwischen 2 und 4,5 % liegt. Die Acetylierung erhöht diesen Wert deutlich und bietet entsprechende Vorteile. Dazu gehört eine längere Lebensdauer von Beschichtungen, da acetyliertes Holz als stabilerer Untergrund für Farben und transparente Lacke dient. Acetyliertes Holz ist ungiftig und vermeidet die Umweltprobleme, die mit herkömmlichen Konservierungsmethoden verbunden sind.

Die Acetylierung von Holz wurde erstmals 1928 in Deutschland von Fuchs durchgeführt. 1946 beschrieben Tarkow, Stamm und Erickson erstmals die Anwendung der Holzacetylierung zur Stabilisierung von Holz gegen Quellung in Wasser. Seit den 1940er Jahren haben zahlreiche Labore weltweit die Acetylierung verschiedenster Holzarten und landwirtschaftlicher Rohstoffe untersucht.

Trotz umfangreicher Forschung zur chemischen Modifizierung von Holz, insbesondere zur Acetylierung von Holz, gestaltete sich die Kommerzialisierung schwierig. Das erste Patent zur Acetylierung von Holz wurde 1930 von Suida in Österreich angemeldet. 1947 meldeten Stamm und Tarkow ein Patent zur Acetylierung von Holz und Platten mit Pyridin als Katalysator an. 1961 veröffentlichte die Firma Koppers ein technisches Bulletin zur Acetylierung von Holz ohne Katalyse, jedoch mit einem organischen Cosolvens ^{[ 32 ].} 1977 kamen Otlesnov und Nikitina in Russland der Kommerzialisierung nahe, stellten das Verfahren jedoch vermutlich aufgrund mangelnder Wirtschaftlichkeit ein. 2007 gelang es Titan Wood, einem in London ansässigen Unternehmen mit Produktionsstätten in den Niederlanden, die wirtschaftliche Kommerzialisierung zu erreichen und die großtechnische Produktion von acetyliertem Holz unter dem Markennamen „Accoya“ aufzunehmen ^{[ 33 ] .}

Die Kupferplattierung oder Kupferummantelung ist das Verfahren, Holz, meist Schiffsrümpfe, mit Kupfermetall zu beschichten. Da metallisches Kupfer sowohl abweisend als auch giftig für Pilze, Insekten wie Termiten und Muscheln ist, schützt es das Holz und dient gleichzeitig als Bewuchsschutz, um zu verhindern, dass sich Wasserorganismen am Schiffsrumpf festsetzen und so Geschwindigkeit und Manövrierfähigkeit beeinträchtigen. Moderne Unterwasseranstriche enthalten aus demselben Grund oft einen erheblichen Anteil Kupfer, sind jedoch aufgrund der Gefahr von galvanischer Korrosion nicht für Aluminiumrümpfe geeignet . ^{[ 34 ]}

Diese Baumarten sind aufgrund hoher Konzentrationen organischer Verbindungen, sogenannter Extraktstoffe , hauptsächlich Polyphenole , die ihnen antimikrobielle Eigenschaften verleihen, in ihrem natürlichen Zustand fäulnisresistent. ^{[ 35 ]} Extraktstoffe sind chemische Verbindungen, die sich im Kernholz bestimmter Baumarten ablagern, wenn diese Splintholz in Kernholz umwandeln ; sie sind jedoch in beiden Teilen vorhanden. ^{[ 36 ]} Zu dieser Kategorie gehören die Huon-Kiefer ( Lagarostrobos franklinii ), Merbau ( Intsia bijuga ), Eisenholz ( Eucalyptus spp.), Totara ( Podocarpus totara ), Puriri ( Vitex lucens ), Kauri ( Agathis australis ) und viele Zypressenarten , wie beispielsweise die Küstenmammutbaum ( Sequoia sempervirens ) und die Riesen-Lebensbaum ( Thuja plicata ). Viele dieser Arten sind jedoch für allgemeine Bauzwecke oft zu teuer.

Die Huon-Kiefer wurde im 19. Jahrhundert für Schiffsrümpfe verwendet, doch Übernutzung und ihr extrem langsames Wachstum machen sie heute zu einem begehrten Holz. Sie ist so fäulnisresistent, dass selbst vor vielen Jahren umgestürzte Bäume noch immer einen wirtschaftlichen Wert besitzen. Merbau ist nach wie vor ein beliebtes Terrassenholz und hat eine lange Lebensdauer im oberirdischen Bereich. Allerdings wird es nicht nachhaltig abgeholzt und ist für den allgemeinen Gebrauch zu hart und spröde. Eisenholz ist, sofern verfügbar, eine gute Wahl. Es wird in Australien sowohl aus Urwäldern als auch aus Plantagen geerntet und ist äußerst resistent gegen Fäulnis und Termiten . Am häufigsten wird es für Zaunpfähle und Hausfundamente verwendet. Virginischer Wacholder ( Juniperus virginiana ) und Robinie ( Robinia pseudoacacia ) werden in den östlichen Vereinigten Staaten seit Langem für fäulnisresistente Zaunpfähle und -riegel eingesetzt . Die Robinie wird in der Neuzeit auch in Europa angepflanzt. Küstenmammutbaum wird in den westlichen Vereinigten Staaten häufig für ähnliche Zwecke verwendet . Totara und Puriri wurden in Neuseeland während der europäischen Kolonialzeit, als die einheimischen Wälder abgeholzt wurden, häufig verwendet , sogar für Zaunpfähle, von denen viele noch heute im Einsatz sind. Die Māori nutzten Totara zum Bau großer Waka (Kanus). Aufgrund ihrer Seltenheit gelten sie heute als besondere Hölzer, obwohl minderwertigere Bestände für den Landschaftsbau verkauft werden. Kauri ist ein hervorragendes Holz für den Bau von Bootsrümpfen und -decks. Auch es ist mittlerweile ein besonderes Holz, und uralte Stämme (über 3000 Jahre alt), die aus Sümpfen gewonnen wurden, werden von Drechslern und Möbelherstellern verwendet.

Die natürliche Dauerhaftigkeit bzw. die Resistenz gegen Fäulnis und Insektenbefall von Holzarten basiert stets auf dem Kernholz (oder „Echtholz“). Das Splintholz aller Holzarten gilt ohne Schutzbehandlung als nicht dauerhaft.

Natürliche Substanzen, die aus natürlich fäulnisresistenten Bäumen gewonnen werden und für die natürliche Dauerhaftigkeit des Holzes verantwortlich sind (sogenannte natürliche Extrakte) , stellen ein weiteres vielversprechendes Holzschutzmittel dar. Verschiedene Verbindungen, darunter Polyphenole , Lignine , Lignane (wie Gmelinol und Plicatsäure ), Hinokitiol , α-Cadinol und andere Sesquiterpene , Flavonoide (wie Mesquitol ) sowie weitere Substanzen, tragen nachweislich zur natürlichen Dauerhaftigkeit bei. ^{[ 37 ] [ 38 ] [ 39 ]} Diese Verbindungen finden sich hauptsächlich im Kernholz , sind aber auch in geringen Konzentrationen im Splintholz vorhanden . ^{[ 40 ]} Tannine , die ebenfalls als Schutzstoffe wirken, kommen in der Baumrinde vor . ^{[ 41 ]} Die Behandlung von Holz mit natürlichen Extrakten wie Hinokitiol , Tanninen und verschiedenen Baumextrakten wurde untersucht und als umweltfreundliche Holzschutzmethode vorgeschlagen. ^{[ 42 ] [ 43 ] [ 44 ] [ 45 ]}

Tungöl wird in China seit Jahrhunderten verwendet , unter anderem als Holzschutzmittel für Schiffe. Das Öl dringt in das Holz ein und härtet zu einer bis zu 5 mm tiefen, wasserabweisenden Schicht aus. Als Schutzmittel ist es für Außenarbeiten über und unter der Erde wirksam, die dünne Schicht schränkt seine praktische Anwendung jedoch ein. Es ist nicht als Druckimprägnierung erhältlich.

Über die reine Kammertrocknung hinaus kann die Wärmebehandlung die Haltbarkeit von Holz verbessern. Durch Erhitzen des Holzes auf eine bestimmte Temperatur ^{[ 46 ]} kann es möglicherweise gelingen, die Holzfasern für Insekten weniger attraktiv zu machen.

Durch Wärmebehandlung lassen sich die wasserabweisenden Eigenschaften des Holzes verbessern, was zu einer geringeren Gleichgewichtsfeuchte, geringerer Feuchtigkeitsverformung und erhöhter Witterungsbeständigkeit führt. Es ist witterungsbeständig genug, um ungeschützt, beispielsweise an Fassaden oder Küchentischen, verwendet zu werden, wo mit Feuchtigkeit zu rechnen ist. Allerdings kann die Wärmebehandlung den Gehalt an flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) reduzieren ^{[ 36 ]} , die im Allgemeinen antimikrobielle Eigenschaften besitzen ^{[ 47 ] .}

Es gibt vier ähnliche Wärmebehandlungsverfahren: Westwood (USA), Retiwood (Frankreich), Thermowood (Finnland, VTT) und Platowood (Niederlande). Bei diesen Verfahren wird das behandelte Holz in einem Autoklaven unter Druck und Hitze, gegebenenfalls ergänzt durch Stickstoff oder Wasserdampf zur Trocknungskontrolle, behandelt. Die Behandlungsdauer beträgt je nach Holzart 24 bis 48 Stunden bei Temperaturen von 180 °C bis 230 °C. Dadurch werden Dauerhaftigkeit, Dimensionsstabilität und Härte des behandelten Holzes um mindestens eine Klasse erhöht. Allerdings dunkelt das Holz nach, und bestimmte mechanische Eigenschaften verändern sich: Der Elastizitätsmodul steigt um bis zu 10 %, die Biegefestigkeit sinkt um 5 % bis 20 %. ^{[ 48 ] [ 49 ]} Daher muss das behandelte Holz vor dem Nageln vorgebohrt werden, um ein Aufspalten zu vermeiden. Manche dieser Verfahren haben geringere Auswirkungen auf die mechanischen Eigenschaften des Holzes als andere. Mit diesem Verfahren behandeltes Holz wird häufig für Verkleidungen, Fußböden, Möbel und Fenster verwendet.

Zur Bekämpfung von Schädlingen, die sich in Holzverpackungsmaterialien (z. B. Kisten und Paletten ) befinden können, schreibt ISPM 15 eine Wärmebehandlung des Holzes bei 56 °C für 30 Minuten vor, um das HT-Siegel zu erhalten . Dies ist in der Regel erforderlich, um die Abtötung des Kiefernholznematoden und anderer Holzschädlinge zu gewährleisten, die international transportiert werden könnten.

Holz und Bambus können in Lehm eingegraben werden, um sie vor Insekten und Fäulnis zu schützen. Diese Praxis ist in Vietnam weit verbreitet und wird beim Bau von Bauernhäusern angewendet, die aus einem hölzernen Tragwerk, einem Bambusdachstuhl und Wänden aus mit Reisstroh vermischtem Lehm bestehen. Obwohl Holz, das mit Erde in Berührung kommt, im Allgemeinen schneller verrottet als Holz, das nicht mit Erde in Kontakt kommt, bieten die in Vietnam vorherrschenden Lehmböden möglicherweise einen gewissen mechanischen Schutz vor Insektenbefall, der die beschleunigte Verrottung ausgleicht.

Da Holz nur unter bestimmten Temperatur- und Feuchtigkeitsbedingungen bakterieller Zersetzung unterliegt, kann das Eintauchen in wassergesättigten Schlamm den Zersetzungsprozess verlangsamen, indem die inneren Zellen des Holzes über ihren Feuchtigkeitsbereich hinaus mit Feuchtigkeit versorgt werden.

Die ersten Versuche, Holz vor Fäulnis und Insektenbefall zu schützen, bestanden vermutlich darin, Holzschutzmittel auf die Oberfläche des behandelten Holzes aufzutragen. Durch Ausprobieren wurden nach und nach die wirksamsten Schutzmittel und Anwendungsverfahren ermittelt. Die Nachfrage nach Telegrafenmasten und Bahnschwellen während der Industriellen Revolution trug zu einer Vielzahl neuer Techniken bei, die Anfang des 19. Jahrhunderts aufkamen. Den größten Aufschwung erlebte die Holzimprägnierung zwischen 1830 und 1840, als Bethell, Boucherie, Burnett und Kyan Geschichte schrieben. Seitdem wurden zahlreiche Verfahren eingeführt oder bestehende verbessert. Ziel der modernen Holzimprägnierung ist es, ein tiefes und gleichmäßiges Eindringen der Mittel zu angemessenen Kosten und ohne Umweltbelastung zu gewährleisten. Die heute am weitesten verbreiteten Verfahren arbeiten mit künstlichem Druck. Viele Holzarten lassen sich damit effektiv behandeln, jedoch sind einige Arten (wie Fichte, Douglasie, Lärche, Hemlocktanne und Tanne) sehr resistent gegen die Imprägnierung. Durch das Einschneiden konnten diese Hölzer zwar teilweise erfolgreich behandelt werden, jedoch mit höheren Kosten und nicht immer zufriedenstellenden Ergebnissen. Die Holzschutzverfahren lassen sich grob in drucklose und druckbasierte Verfahren unterteilen.

Es gibt zahlreiche drucklose Verfahren zur Holzbehandlung, die sich hauptsächlich in ihrer Durchführung unterscheiden. Die gängigsten Verfahren umfassen das Auftragen des Holzschutzmittels durch Streichen oder Sprühen, Tauchen, Einweichen, Weichmachen oder durch Heiß- und Kaltbäder. Daneben existieren verschiedene weitere Methoden wie Verkohlung, das Einbringen von Holzschutzmitteln in Bohrlöcher, Diffusionsprozesse und Saftverdrängung.

Das Auftragen von Holzschutzmitteln mit dem Pinsel ist eine seit Langem bewährte Methode und wird auch heute noch häufig in Schreinereien angewendet. Dank technologischer Entwicklungen ist es nun auch möglich, Holzschutzmittel auf die Holzoberfläche zu sprühen. Ein Teil der Flüssigkeit dringt durch Kapillarwirkung ins Holz ein, bevor der Sprühnebel abläuft oder verdunstet. Sofern sich jedoch keine Pfützen bilden, ist das Eindringen begrenzt und die Methode möglicherweise nicht für den langfristigen Witterungsschutz geeignet. Mit dem Sprühverfahren lassen sich auch Steinkohlenteerkreosot, ölbasierte Lösungen und (in gewissem Maße) wasserbasierte Salze auftragen. Eine gründliche Behandlung mit Steinkohlenteerkreosot (durch Streichen oder Sprühen) kann die Lebensdauer von Pfosten oder Stangen um ein bis drei Jahre verlängern. Zwei oder mehr Anstriche bieten einen besseren Schutz als ein Anstrich. Die weiteren Anstriche sollten jedoch erst aufgetragen werden, wenn der vorherige Anstrich vollständig getrocknet oder ins Holz eingezogen ist. Das Holz sollte vor der Behandlung abgelagert werden.

Das Tauchverfahren besteht darin, das Holz für einige Sekunden oder Minuten in ein Bad mit Kreosot oder einem anderen Holzschutzmittel einzutauchen. Es erzielt ähnliche Eindringtiefen wie das Streichen und Sprühen. Vorteilhaft ist der geringere Arbeitsaufwand. Allerdings benötigt es mehr Ausrüstung und größere Mengen an Holzschutzmittel und ist für die Behandlung kleiner Holzmengen nicht geeignet. Üblicherweise wird das Tauchverfahren zur Behandlung von Fensterflügeln und Türen eingesetzt. Mit Ausnahme von Kupfernaphthenat ist die Behandlung mit Kupfersalz-Holzschutzmitteln mit dieser Methode nicht mehr zulässig.

Bei diesem Verfahren wird das Holz in ein Becken mit einer Wasser-Holzschutzmittel-Mischung getaucht und über einen längeren Zeitraum (mehrere Tage bis Wochen) eingeweicht. Dieses Verfahren wurde im 19. Jahrhundert von John Kyan entwickelt . Die Eindringtiefe und die Wirksamkeit hängen von Faktoren wie Holzart, Holzfeuchte, Holzschutzmittel und Einweichdauer ab. Die Absorption erfolgt hauptsächlich in den ersten zwei bis drei Tagen, setzt sich aber anschließend über einen längeren Zeitraum in geringerem Maße fort. Je länger das Holz in der Lösung verbleibt, desto besser ist der Schutz. Bei der Behandlung von abgelagertem Holz dringen sowohl Wasser als auch das Holzschutzmittelsalz tief in das Holz ein, sodass ein zweites Ablagern erforderlich ist. Pfosten und Stangen können direkt in gefährdeten Gebieten behandelt werden, sollten jedoch mindestens 30 cm über dem späteren Bodenniveau behandelt werden.

Die während der regulären Einweichzeit erreichte Tiefe variiert zwischen 5 und 10 mm (0,20 bis 0,39 Zoll) und kann bei Kiefernholz bis zu 30 mm (1,2 Zoll) betragen. Aufgrund der geringen Absorption sollte die Konzentration der Lösung etwas höher sein als bei Druckverfahren, etwa 5 % bei abgelagertem und 10 % bei frischem Holz (da die Konzentration mit der Diffusion der Chemikalien ins Holz langsam abnimmt). Die Konzentration der Lösung muss kontinuierlich kontrolliert und gegebenenfalls mit Salzzusatz korrigiert werden. Nach dem Entnehmen des Holzes aus dem Behandlungsbad verteilt sich die Chemikalie bei ausreichendem Feuchtigkeitsgehalt weiter im Holz. Das Holz sollte beschwert und gestapelt werden, damit die Lösung alle Oberflächen erreicht. (Zwischen den einzelnen Brettlagen sollten Trennstreifen aus Sägematerial platziert werden.) Dieses Verfahren wird trotz seiner früheren Beliebtheit in Kontinentaleuropa und Großbritannien heute kaum noch angewendet .

Das nach John Howard Kyan benannte Kyanisierungsverfahren , der es 1833 in England patentieren ließ, besteht aus dem Einweichen von Holz in einer 0,67% igen Quecksilberchlorid -Schutzlösung. Es wird heute nicht mehr angewendet.

Dieses von Charles A. Seely patentierte Verfahren behandelt abgelagertes Holz durch das Eintauchen in aufeinanderfolgende Bäder mit heißen und kalten Holzschutzmitteln. Während der heißen Bäder dehnt sich die Luft im Holz aus. Beim Wechsel in das kalte Bad (das Holzschutzmittel kann ebenfalls gewechselt werden) entsteht ein Unterdruck im Zellinneren, wodurch das Holzschutzmittel ins Holz eindringt. Ein Teil des Holzes dringt bereits in den heißen Bädern ein, der größte Teil jedoch in den kalten. Dieser Zyklus wird wiederholt, wodurch sich die Behandlungszeit im Vergleich zu anderen Imprägnierverfahren deutlich verkürzt. Jedes Bad dauert 4 bis 8 Stunden oder in manchen Fällen länger. Die Temperatur des Holzschutzmittels sollte im heißen Bad zwischen 60 und 110 °C und im kalten Bad zwischen 30 und 40 °C liegen (abhängig vom Holzschutzmittel und der Holzart). Die mit diesem Verfahren erzielten durchschnittlichen Eindringtiefen liegen zwischen 30 und 50 mm. Sowohl Holzschutzöle als auch wasserlösliche Salze können für diese Behandlung verwendet werden. Aufgrund der längeren Behandlungszeiten findet diese Methode heutzutage in der kommerziellen Holzschutzindustrie kaum noch Anwendung.

Wie im Korrosionshandbuch von Uhlig erläutert, beinhaltet dieses Verfahren zwei oder mehr chemische Bäder, die mit den Holzzellen reagieren und zur Ausfällung des Schutzmittels in den Holzzellen führen. Zwei häufig verwendete Chemikalien sind Kupferethanolamin und Natriumdimethyldithiocarbamat, das zu Kupferdimethyldithiocarbamat ausfällt. Das ausgefällte Schutzmittel ist sehr auslaugungsbeständig. Seit seiner Verwendung Mitte der 1990er-Jahre wurde es in den Vereinigten Staaten von Amerika nicht mehr eingesetzt, in Kanada kam es jedoch nie auf den Markt. ^{[ 50 ]}

Druckbehandlungen sind heutzutage die dauerhafteste Methode zur Holzkonservierung. Dabei wird die Behandlung in geschlossenen Zylindern unter Druck oder Vakuum durchgeführt. Diese Verfahren bieten gegenüber drucklosen Methoden eine Reihe von Vorteilen. In den meisten Fällen wird ein tieferes und gleichmäßigeres Eindringen sowie eine höhere Aufnahme des Schutzmittels erreicht. Zudem lassen sich die Behandlungsbedingungen steuern, sodass Eindringtiefe und -wirkung variiert werden können. Druckbehandlungen eignen sich für die Massenproduktion. Die hohen Anschaffungs- und Energiekosten sind die größten Nachteile. Diese Behandlungsmethoden werden zum Schutz von Schwellen, Masten und Konstruktionshölzern eingesetzt und finden weltweit Anwendung. Die verschiedenen heute verwendeten Druckbehandlungen unterscheiden sich zwar in Details, das Grundprinzip ist jedoch immer gleich. Die Behandlung erfolgt in Zylindern. Die Hölzer werden auf spezielle Wagen, sogenannte Buggys oder Bogies , in den Zylinder geladen. Anschließend werden die Zylinder unter Druck gesetzt, oft zusätzlich mit erhöhter Temperatur. Abschließend wird häufig ein Vakuum eingesetzt, um überschüssiges Schutzmittel zu entfernen. Diese Zyklen können wiederholt werden, um eine bessere Eindringtiefe zu erzielen.

Konservierungsbehandlungen mit leichten organischen Lösungsmitteln (LOSP) erfolgen häufig mittels Vakuumimprägnierung. Dies ist aufgrund der geringeren Viskosität des verwendeten Trägerstoffs (Testbenzin) möglich.

Beim Vollzellverfahren besteht das Ziel darin, während der Druckbehandlung möglichst viel Flüssigkeit im Holz zu halten, um so eine maximale Konzentration an Holzschutzmitteln im behandelten Bereich zu erzielen. Üblicherweise werden hierfür wässrige Lösungen von Holzschutzsalzen verwendet, es ist aber auch möglich, Holz mit Öl zu imprägnieren. Die gewünschte Imprägnierungsdauer wird durch die Konzentration der Lösung erreicht. William Burnett patentierte diese Entwicklung der Vollzellimprägnierung mit wässrigen Lösungen im Jahr 1838. Das Patent umfasste die Verwendung von Zinkchlorid auf Wasserbasis, auch bekannt als Burnettierung . Ein Vollzellverfahren mit Öl wurde ebenfalls 1838 von John Bethell patentiert. Sein Patent beschrieb das Einbringen von Teer und Ölen in Holz durch Druckbeaufschlagung in geschlossenen Zylindern. Dieses Verfahren wird mit einigen Verbesserungen bis heute angewendet.

Im Gegensatz zu den statischen Voll- und Leerzellenverfahren ist das Fluktuationsverfahren ein dynamischer Prozess. Dabei wechselt der Druck im Imprägnierzylinder innerhalb weniger Sekunden zwischen Überdruck und Vakuum. Es gibt widersprüchliche Behauptungen, dass sich durch dieses Verfahren der Lochverschluss bei Fichte rückgängig machen lässt. Die besten Ergebnisse, die mit diesem Verfahren bei Fichte erzielt wurden, überschreiten jedoch nicht die Eindringtiefe von 10 mm. Spezialausrüstung ist erforderlich, wodurch höhere Investitionskosten entstehen.

Dieses 1838 von Dr. Boucherie aus Frankreich entwickelte Verfahren bestand darin, einen Beutel oder Behälter mit Konservierungslösung an einem stehenden oder frisch gefällten Baum mit Rinde, Ästen und Blättern anzubringen und die Flüssigkeit so in den Saftstrom einzuleiten. Durch die Transpiration von Feuchtigkeit aus den Blättern wurde das Konservierungsmittel durch das Splintholz des Baumstamms nach oben transportiert.

Das modifizierte Boucherie-Verfahren besteht darin, frisch geschnittene, ungeschälte Hölzer mit leicht erhöhtem Stumpf auf schräge Kufen zu legen. Anschließend werden wasserdichte Kappen angebracht oder mehrere Löcher in die Enden gebohrt. Aus einem höher gelegenen Behälter wird dann eine Lösung aus Kupfersulfat oder einem anderen wasserlöslichen Holzschutzmittel in die Kappen oder Löcher eingefüllt. Ölhaltige Holzschutzmittel dringen mit dieser Methode in der Regel nicht zufriedenstellend ein. Der hydrostatische Druck der Flüssigkeit presst das Schutzmittel längs in das Splintholz und drückt so den Saft am anderen Ende des Holzes heraus. Nach einigen Tagen ist das Splintholz vollständig imprägniert; im Kernholz findet jedoch nur eine geringe oder gar keine Imprägnierung statt. Nur frisches Holz kann auf diese Weise behandelt werden. Dieses Verfahren wird in Europa und Nordamerika häufig zur Imprägnierung von Stangen und auch größeren Bäumen eingesetzt und erlebt in Ländern wie Costa Rica, Bangladesch, Indien und Hawaii eine Renaissance zur Imprägnierung von Bambus.

Dieses in den Philippinen entwickelte Verfahren (abgekürzt HPSD) besteht aus einer Zylinderdruckkappe aus 3 mm dickem Baustahlblech, die mit acht Schraubensätzen befestigt ist, einem 2 PS starken Dieselmotor und einem Druckregler mit einem Regelbereich von 1,4–14 kg/m² ^. Die Kappe wird über den Stumpf eines Pfahls, Baumes oder Bambusrohrs gestülpt, und das Holzschutzmittel wird durch den Motordruck in das Holz gepresst.

Dieses Verfahren, das 1911 und 1912 erstmals getestet und patentiert wurde, besteht darin, flache, schlitzartige Löcher in die Oberfläche des zu behandelnden Materials einzuschneiden, um ein tieferes und gleichmäßigeres Eindringen des Holzschutzmittels zu ermöglichen. Die Einschnitte in gesägtem Material verlaufen üblicherweise parallel zur Holzfaser. Dieses Verfahren ist in Nordamerika (seit den 1950er Jahren) weit verbreitet, wo Douglasienprodukte und Stangenreste verschiedener Holzarten vor der Behandlung vorbereitet werden. Es eignet sich besonders für Hölzer, die resistent gegen seitliches Eindringen sind, aber den Transport des Holzschutzmittels entlang der Faser ermöglichen. In der Region, in der es angewendet wird, ist es üblich, alle gesägten Douglasien mit einer Dicke von 76 mm (3 Zoll) oder mehr vor der Behandlung einzuschneiden.

Leider hat die Imprägnierung von Fichte, dem wichtigsten Bauholz in weiten Teilen Europas, gezeigt, dass mit dieser Methode unzureichende Imprägniertiefen erreicht werden. Die maximale Eindringtiefe von 2 mm reicht nicht aus, um Holz in verwitterten Lagen ausreichend zu schützen. Moderne Imprägniermaschinen bestehen im Wesentlichen aus vier rotierenden Trommeln, die mit Zähnen, Nadeln oder Lasern ausgestattet sind, welche die Einschnitte in das Holz einbrennen. Schutzmittel können bis zu 20 mm radial und bis zu 2 mm tangential und radial in Faserrichtung aufgetragen werden.

In Nordamerika, wo kleinere Holzabmessungen üblich sind, haben sich Schnitttiefen von 4 bis 6 mm als Standard etabliert. In Europa, wo größere Abmessungen weit verbreitet sind, sind Schnitttiefen von 10 bis 12 mm erforderlich. Die Schnitte sind sichtbar und werden oft als Holzfehler betrachtet. Laserschnitte sind deutlich feiner als die von Speichen oder Nadeln. Die Kosten für die einzelnen Verfahren betragen ca. 0,50 €/m² für das konventionelle Rundumschneiden ^{, 3,60 €/ m²} für das Laserschneiden und 1,00 €/ ^m² für das Nadelschneiden . (Die Angaben stammen aus dem Jahr 1998 und können von den heutigen Preisen abweichen.)

Das Einstechverfahren wurde von Walford Timber an seinem Produktionsstandort in Ross-on-Wye (Großbritannien) grundlegend modernisiert. Das Holzhandelsunternehmen ^{[ 51 ]} ist seit 1945 tätig und entwickelte eine Einstechmaschine, die anschließend von der gesamten Branche übernommen wurde.

Eine Alternative besteht darin, die Durchlässigkeit von Holz mithilfe von Mikrowellentechnologie zu erhöhen. Es bestehen Bedenken, dass diese Methode die Tragfähigkeit des Materials beeinträchtigen könnte. Forschungen in diesem Bereich wurden vom Cooperative Research Centre der Universität Melbourne, Australien, durchgeführt.

Durch das Verkohlen von Holz entstehen Oberflächen, die feuerfest, insektenabweisend und witterungsbeständig sind. Die Holzoberflächen werden mit einem Handbrenner entzündet oder langsam über ein Feuer geführt. Anschließend wird die verkohlte Oberfläche mit einer Stahlbürste gereinigt, um lose Teile zu entfernen und die Maserung freizulegen. Bei Bedarf kann Öl oder Lack aufgetragen werden. ^{[ 52 ]} Das Verkohlen von Holz mit einem glühenden Eisen ist eine traditionelle Methode in Japan , wo sie Yakisugi oder Shō Sugi Ban (wörtlich „Feuerzypresse“) genannt wird .

• Erhaltung und Wiederherstellung von wassergesättigtem Holz
• Schwermetalle
• Krise der undichten Häuser in Neuseeland
• Nanotoxikologie
• Imprägnierharz
• Sägemehl
• Yakisugi

• Nicht-CCA-Holzschutzmittel: Leitfaden zu ausgewählten Ressourcen – Nationales Pestizidinformationszentrum (Archiviert am 31.10.2007 im Internetarchiv Wayback Machine)

• Fallstudien in der Umweltmedizin – Arsenvergiftung (Archiviert am 04.02.2016 im Internet Archive)

• Albit (Natrium-Aluminium-Silikat) Mineral

• Informationen der US-Umweltschutzbehörde
• Die American Wood Protection Association (AWPA, ehemals American Wood Preservers' Association)
• Amerikanisches Normenkomitee für Holz (ALSC)
• [4]