DE10028607A1

DE10028607A1 - Verfahren zur Herstellung von Holzmaterial

Info

Publication number: DE10028607A1
Application number: DE10028607A
Authority: DE
Inventors: Yoshihiro Hirano; Ritsuo Iwata; Satoshi Suzuki
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1999-06-10
Filing date: 2000-06-09
Publication date: 2001-04-26
Also published as: US6723766B1; JP2000351106A

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines holzartigen Materials, gekennzeichnet dadurch, dass es folgende Schritte aufweist: Acetylieren von Holzelementen ausgewählt aus Holzstücken durch Zerhacken von Nuthholz, dünnen Holzplatten abgeschält von Nutzholz und Holzfasern erhalten durch Auffasern von Nutzholz, so dass der Grad der Acetylierung (Zuwachs in Gew.-%) 7% oder größer und vorzugsweise 7 bis 18% ist; und Binden der resultierenden, acetylierten Holzelemente unter Verwendung eines Polyisocyanat enthaltenden Bindemittels. Dadurch ist es möglich, ein kostengünstiges holzartiges Material vorzusehen, das nur geringe Dimensionsänderungen aufgrund von Feuchtigkeit zeigt, wobei nur eine kleine Menge von Formaldehyd freigegeben wird.

Description

Hintergrund der Erfindung Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung ei nes Holzmaterials durch Verbinden bzw. Binden von Holzstücken, dünnen Holzplatten, Holzfasern und ähnlichem unter Verwendung eines Binders bzw. Bindemittels.

Beschreibung des Standes der Technik

Holzmaterialien bzw. Holzartige Materialien hergestellt durch Verbinden bzw. Binden von Holzfasern und ähnlichem unter Verwendung eines Bindemittels zeigen eine hervorragende Festigkeit, eine geringe richtungsabhängige Stabi lität und eine gleichförmige Qualität, was zu einer einfachen Verarbeitung führt und somit gegossene Produkte mit gekrümmten Oberflächen zusätzlich den plattenförmigen, gegossenen Produkten vorsehen kann. Daher werden sie als Materialien für Baumaterialien, Möbel und ähnliches verwendet. Ein Verfahren zur Herstellung solcher holzartiger Materialien ist beispielsweise im japanischen Patent mit der Nummer 2500491 offenbart. Die zuvor erwähnte Offenlegung offenbart ein gegossenes Produkt hergestellt durch Integrieren bzw. Zusammenfügen von acetylierten Holzfasern unter Verwendung eines Phenolharz-Haftmittels. Zusätzlich ist der Grad der Acetylierung der zuvor er wähnten acetylierten Holzfasern im Bereich von 10 ∼ 30%.

Jedoch erfordert das zuvor erwähnte gegossene Produkt einen acetylierenden Wirkstoff, der teuer ist, somit zu erhöhten Kosten führt und ebenso ein Pro blem erzeugt hinsichtlich der Abgabe von Formaldehyd.

Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung ei nes kostengünstigen, holzartigen Materials vorzusehen, das nur geringe di mensionale Änderungen durch Feuchtigkeit zeigt, wobei nur eine kleine Men ge an Formaldehyd freigegeben wird.

Zusammenfassung der Erfindung

Das Verfahren zur Herstellung eines holzartigen Materials der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte auf weist: Acetylieren von Holzelementen ausgewählt aus der Gruppe: Holzstücke durch Zermalmen von Rohholz bzw. Holz, dünne Holzplatten abgeschält von Holz und Holzfasern erhalten durch Auffasern von Holz, so dass der Grad des Actylierens (Zuwachs in Gew.-%) 7% oder größer ist, und vorzugsweise 7- 18% ist; und Binden der resultierenden, acetylierten Holzelemente unter Ver wendung eines Binders bzw. Bindemittels, das Polyisocyanat enthält.

Zusätzlich ist das Verfahren zur Herstellung eines holzartigen Materials ge mäß der vorliegenden Erfindung ebenso dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte aufweist: Acetylieren eines Teils der Holzelemente ausge wählt aus Holzustücken durch Zermalmen von Rohholz bzw. Holz, dünnen Holzplatten abgeschält von Holz und Holzfasern erhalten durch Auffasern von 1 Holz, so dass der durchschnittliche Grad des Acetylierens (Zuwachs in Gew.- %) 7% oder größer ist, und vorzugsweise 7-18% ist; und Binden der resul tierenden, acetylierten Holzelemente unter Verwendung eines Bindemittels, das Polyisocyanat enthält.

Zusätzlich können in jedem der zuvor erwähnten Verfahren zur Herstellung eines holzartigen Materials unterschiedliche Arten der zuvor erwähnten Hol zelemente miteinander verbunden werden, und zwar unter Verwendung eines Bindemittels, das Polyisocyanat enthält, und laminiert bzw. geschichtet wer den in einer Mehrfachschichtstruktur, die zwei oder mehr Schichten oder La gen aufweist.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

[Fig. 1] Fig. 1 ist ein Diagramm, das ein Beispiel eines Verfahrens zur Herstellung eines holzartigen Materials gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.

[Fig. 2] Fig. 2 ist ein Graph, der die Beziehung zwischen dem Grad des Acetylierens und das Ausmaß des dickenmäßigen Anschwellens in Wasser zeigt.

[Fig. 3] Fig. 3 ist ein Diagramm, das eine Querschnittsansicht eines Beispiels einer holzartigen Platte zeigt, die eine Mehrfachschicht struktur aufweist.

Bezugszeichen

1

Holzschnipsel bzw. Holzstück

2

Holzfaser

3

nicht behandelte Holzfaser

4

acetylierte Holzfaser

5

eine Mischung aus Holzfasern

6

Bindemittel behandelte Holzfasern

7

Holzstücke

8

eine Bindemittel

Detaillierte Beschreibung der Erfindung

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zumindest eine Art von Holzelemen ten ausgewählt aus Holzstücken aus zermalmten Rohholz bzw. Holz (in der Folge wird darauf als Holstücke bezug genommen), dünnen Holzplatten ab geschält von Holz (in der Folge wird darauf als dünne Holzplatten Bezug ge nommen) und Holzfasern erhalten durch Auffasern von Holz (in der Folge wird darauf als Holzfasern Bezug genommen) als Holzelemente verwendet. Das holzartige Material kann Material aufweisen aus entweder Nadelbäumen oder Laubbäumen und es kann aus Holz erhalten werden, wie beispielsweise Es pe, Pinus radiata (engl. radiator pine), Pinus contorta (engl. lodge pole pine), Zeder, Ahorn, Lärche, Silbertanne, japanische Rotlichte und ähnliches.

Beispiele für Holzsstücke können Materialien umfassen, die erhalten werden durch Verarbeiten des zuvor erwähnten Holzes in Stückchen bzw. Hackstück chen unter Verwendung von Häckslern, durch Zermalmen derselben und unter Verwendung einer Hammermühle und ähnliches und durch Aussortieren bzw. Aussieben der selben. Bevorzugte Beispiele von nicht acetylierten oder acety lierten Holzstücken können solche mit einer Breite von 1 ∼ 5 mm, einer Länge von 5 ∼ 30 mm und einer Dicke von 0,1 ∼ 3 mm umfassen.

Beispiele für dünne Holzplatten können Holzplatten umfassen, die durch Ab schälen des Holzes in dünne Schalen unter Verwendung einer Abblätter- bzw. Abschälvorrichtung oder ähnlichem erhalten werden. Bevorzugte Beispiele für nicht acetylierte oder acetylierte dünne Holzplatten können Materialien umfas sen, die eine Breite von 1 ∼ 50 mm, eine Länge von 5 ∼ 35 mm und eine Dic ke von 0,1 ∼ 3,0 mm aufweisen.

Beispiele für Holzfasern können Materialien umfassen, die durch Verarbei tung des Holzes in Schnipsel bzw. Stückchen und durch Auffasern der erhal tenen Holzschnipsel 1, wie in Fig. 1 beschrieben, erhalten werden. Ein Ver fahren, in dem die Schnipsel dampfbehandelt werden unter einem Hoch druckdampf und aufgefasert werden unter Verwendung einer Scheibenaufbe reitungsvorrichtung (engl. disc refiner), wird zum Auffasern des Holzes ver wendet. Bevorzugte Beispiele für nicht acetylierte oder acetylierte Holzfasern können Materialien umfassen, die einen Durchmesser von 0,1 ∼ 1,0 mm und eine Länge von 0,2 ∼ 50 mm aufweisen.

Die zuvor erwähnten Holzelemente werden acetyliert, um acetylierte Holzele mente als Ausbeute zu erhalten. Beispiele für acetylierte Holzelemente kön nen Materialian umfassen, die durch Kontaktierung der nicht acetylierten Hol zelemente mit verdampftem Gas eines acetylierenden Wirkstoffes in der Gasphase erhalten werden, so dass ein Teil der Hydroxyl-Gruppen (OH) im holzartigen Material ersetzt wird durch Acetyl-Gruppen (OCOCH₃), wie in der folgenden Formel gezeigt:

[W]-OH + (CH₃CO)₂O → [W]-OCOCH₃ + CH₃COOH

Bevorzugte Beispiele des zuvor erwähnten acetylierenden Wirkstoffes können Essigsäure-Anhydrid aufweisen. Zusätzlich ist der Grad der Acetylierung der acetylierten Holzelemente (Zuwachs bzw. Zunahme in Gew.-%) 7% oder grö ßer, und vorzugsweise 7-18% und mehr bevorzugt 9 ∼ 18%. Die Acetylie rung kann entweder in der Gasphase oder in der Flüssigphase durchgeführt werden.

Der Grad der Acetylierung repräsentiert den Zuwachs in Gew.-%, d. h. (w - w₀) × 100/w₀ (Gew.-%), und zwar mit der Vorgabe, dass "w₀" das Gewicht der Holzelemente vor der Acetylierung repräsentiert; und "w" das Gewicht der Holzelemente nach der Acetylierung repräsentiert.

Beispiele für das Verfahren der Acetylierung in der Gasphase können ein Verfahren aufweisen, bei dem der Boden bzw. Grund eines Reaktionsbehäl ters mit acetylierenden Wirkstoff gefüllt ist, über den ein Netz hergestellt aus Edelstahldraht platziert wird. Die Holzelemente werden dann auf das Netz ge geben und der acetylierende Wirkstoff wird zur Erzeugung von Dampf er wärmt, um die Holzelemente in Kontakt zu bringen mit dem Dampf des acety lierenden Wirkstoffes und ähnlichem. Die Dauer der Reaktion ändert sich ge mäß der Reaktionstemperatur und ist kürzer, wenn die Temperatur erhöht ist; jedoch ist die zuvor erwähnte Dauer der Reaktion vorzugsweise ungefähr im Bereich von 5 ∼ 60 Minuten. Die Dauer der Reaktion kann geeignet geändert werden gemäß dem Grad der Acetylierung. Zusätzlich ist die Reaktionstem peratur vorzugsweise im ungefähren Bereich von 140 ∼ 200°C und der Reak tionsdruck ist vorzugsweise Normaldruck.

Bei der Acetylierung der Holzelemente kann der acetylierende Wirkstoff bzw. Agenz, wie beispielsweise Essigsäure-Anhydrid, unter Verwendung von Xylen verdünnt und verwendet werden.

Die Holzelemente, die für die Acetylierung verwendet werden, werden vor zugsweise vorab getrocknet, so dass der Feuchtigkeitsgehalt 1 Gew.-% oder weniger ist. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt 1 Gew.-% übersteigt, reagiert der Dampf des Essigsäure-Anhydrids des acetylierenden Wirkstoffes mit der Feuchtigkeit, bevor er mit dem holzartigen Material reagiert, wodurch die Acetylierungseffizienz erniedrigt wird.

Beispiele für das Bindemittel zum Binden der Holzelemente weisen ein Harz auf, das Polyisocyanat enthält. Polyisocyanat ist eine chemische Verbindung, die zwei oder mehr Isocyanat-Gruppen pro Molekül aufweist. Beispiele für das Polyisocyanat können die folgenden umfassen: die Isocyanat- Verbindungen, wie beispielsweise 4,4'-Diphenylmethan-Diisocyanat (MDI) und ähnliches; ein Reaktionsprodukt, das eine Überschussmenge an Diisocy anat-Verbindungen und Polyol enthält, d. h. eine Verbindung, die zwei oder mehr Hydroxyl-Gruppen pro Molekül aufweist (Beispiele solcher umfassen ein Addukt bzw. eine Einschlussverbindung, in der 3 Mol Trylendiisocyanat einem Mol Trimethylolpropan zugegeben werden); und ein polymerisches MDI. Be vorzugte Beispiele des Polyisocyanats können polymerisches MDI (auch be kannt als Roh-MDI und in der Folge darauf Bezug genommen als PMDI) auf weisen, das ein Polymer aus 4,4'-Diphenylmethan-Diisocyanat ist. Polyisocy anate, wie beispielsweise PMDI und ähnliches reagieren mit der Feuchtigkeit und ähnlichem in den Holzelementen, um ein gehärtetes Produkt, d. h. ein Polyurethanharz) zu ergeben, und sie zeigen ebenso schäumende Eigen schaften als Ergebnis der Reaktion mit Feuchtigkeit.

Beispiele des Bindemittels können solche umfassen, in denen Polyisocyanat gemischt wird mit einem wärmeaushärtenden Harz, wie beispielsweise Mela minharz, Melamin-Urea-Kokondensationsharz, Phenolharz, Urea- bzw. Harn stoffharz, Epoxydharz und ähnliches. Ein Polyisocyanatgehalt von 50 Gew.-% oder größer in der Gesamtmenge des Bindemittels (Feststoffgehalt) oder 70 Gew.-% oder mehr insbesondere führt zur Freigabe von nur einer geringen Menge an Formaldehyd aus dem Holz und verbessert die dynamischen Ei genschaften, wie beispielsweise Biegefestigkeit und ist daher wünschenswert.

Ein ausdehnbares Harz kann dem Bindemittel zugegeben werden. Beispiele für ausdehnbare Harze können ausdehnbares Uretan-Harz, ausdehnbares Phenolharz und ausdehnbares Melaminharz aufweisen. Zusätzlich kann das ausdehnbare Harz ein nicht ausdehnbares Harz und einen Schäumungswirk stoff aufweisen. Beispiele für nicht ausdehnbare Harze können Melamin, Melamin-Urea-Kokondensationsharz, Urea- bzw. Harnstoff, Phenolharz und ähnliches und Mischungen daraus aufweisen. Beispiele für den Schäumungs wirkstoff können flüchtige Schäumungswirkstoffe aufweisen, wie beispielswei se CCl₃F, CCl₂F-CClF₂ und ähnliches; thermisch aufbrechende bzw. zerfal lende Schäumungswirkstoffe, wie beispielsweise Azodicarbonamid, 2,2'- Azoisobutyronitril und ähnliches aufweisen.

Das Verfahren zur Herstellung eines holzartigen bzw. holzigen Materials ge mäß der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, in dem die gesamten Holz elemtente acetyliert werden, so dass der Grad der Acetylierung (Zuwachs in Gew.-%) 7% oder größer und vorzugsweise 7 ∼ 18% ist, um acetylierte Holz elemente zu ergeben, die dann unter Verwendung eines Bindemittels ver- bzw. gebunden werden, das Polyisocyanat enthält. Demgemäß besitzt das holzartige Material hergestellt gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfin dung eine Struktur, wobei acetylierte Holzelemente, die einen Acetylierungs grad von 7% oder größer vorzugsweise 7 ∼ 18% aufweisen, mittels eines Polyisocyanat-gehärtetem Produkt gebunden werden. Die acetylierten Holze lemente werden vorzugsweise mit ungefähr 80 Gew.-% oder mehr bezüglich der Gesamtmenge der acetylierten Holzelemente und des Polyisocyanat gehärteten Produkts gemischt, und mehr bevorzugt mit zumindest 85 Gew.-% und nicht mehr als insbesondere 95 Gew.-%. Zusätzlich ist das Verfahren zur Herstellung von holzartigen Materialien gemäß der vorliegenden Erfindung ein Verfahren, das die Schritte der Acetylierung eines Teils der Holzelemente aufweist, während ein verbleibender Teil bewahrt wird (auf den sich als nicht behandelte Holzelemente bezogen wird), wobei beide vermischt werden, so dass der durchschnittliche Grad der Acetylierung der gesamten Holzelemente (Zuwachs in Gew.-%) 7% oder größer und vorzugsweise 7 ∼ 18% ist, und wobei sie anschließend miteinander unter Verwendung eines Bindemittels ge bunden werden, das Polyisocyanat enthält.

Das zuvor erwähnte holzartige Material wird hergestellt durch das Binden al leinig der acetylierten Holzelemente, oder einer Mischung der nicht behan delten Holzelemente und der acetylierten Holzelemente, so dass der durch schnittliche Grad der Acetylierung (Zuwachs in Gew.-%) 7% oder größer und vorzugsweise 7 ∼ 18% ist, und zwar unter Verwendung eines Bindemittels, das Polyisocyanat enthält. Das holzartige Material, das gemäß dem letztge nannten Verfahren erhalten wird, besitzt eine Struktur, in der die nicht behan delten Holzelemente und die acetylierten Holzelemente zufallsmäßig (verteilt) im holzartigen Material vorliegen, so dass der durchschnittliche Grad der Acetylierung (Zuwachs in Gew.-%) 7% oder größer und vorzugsweise 7 ∼ 18 % ist; und die zuvor erwähnten nicht behandelten Holzelemente und acety lierten Holzelemente werden aneinander gebunden unter Verwendung eines Polyisocyanat-gehärteten Produkts. Die acetylierten Holzelemente werden vorzugsweise in einer Menge von 50 Gew.-% oder größer bezüglich der Ge samtmenge der nicht behandelten Holzelemente und acetylierten Holzele mente beigemischt. Die Gesamtmenge der nicht behandelten Holzelemente und acetylierten Holzelemente weist vorzugsweise zumindest 80 Gew.-% der Gesamtmenge an nicht behandelten Holzelementen, acetylierten Holzele menten und eines Polyisocyanat-gehärteten Produkts auf, und noch bevor zugter zumindest 85 Gew.-% und nicht mehr als 95 Gew.-%.

Anstatt einer Mischung aus nicht behandelten Holzelementen und acetylierten Holzelementen kann eine Mischung aus ersten acetylierten Holzelementen, deren Grad der Acetylierung (Zuwachs in Gew.-%) 7% oder größer ist, und zweiten acetylierten Holzelementen verwendet werden, deren Grad der Acety lierung unterschiedlich von dem der ersten acetylierten Holzelemente ist. Ein durchschnittlicher Grad der Acetylierung der Mischung (Zuwachs in Gew.-%) ist vorzugsweise 7% oder mehr, und noch bevorzugter 7 ∼ 18%.

Ein Bindemittelgehalt von weniger als 5 Gew.-% führt zu einer höheren Wahr scheinlichkeit einer unzureichenden Adhäsion bzw. Haftung der Holzelemen te; und ein Bindemittelgehalt über 20 Gew.-% führt zu Überschussmengen an Bindemittel, was unwirtschaftlich ist.

Ferner wird der durchschnittliche Grad der Acetylierung definiert als A × B/100 (Gew.-%). Vorausgesetzt, dass "A" den Grad der Acetylierung der acetylierten Holzelemente repräsentiert; und "B" die Gew.-% der acetylierten Holzele mente in der Gesamtmenge der nicht behandelten Holzelemente und der acetylierten Holzelemente repräsentiert.

Ein Härtemittel bzw. härtender Wirkstoff, ein härtender Katalysator, ein här tendes Beschleunigungsmittel, ein Verdünnungsmittel, ein Verdickungsmittel, ein Haftmittel, ein Dispersionsmittel, ein Wasser abweisendes Agenz und ähnliches können dem zuvor erwähnten Bindemittel wie benötigt zugegeben werden.

Beispiele für das Verfahren für die Anwendung eines Bindemittels, das Polyi socyanat enthält, auf die Holzelemente ohne ein Bindemittel (deren Feuchtig keitsgehalt vorzugsweise 1 ∼ 15 Gew.-% ist) können ein Verfahren aufweisen, in welchem das zuvor erwähnte (Bindemittel) durch Sprühen angewandt wird. Konkrete Beispiele weisen ein Verfahren auf, in dem die Holzelemente in eine sich bei niedriger Geschwindigkeit drehende Trommel gegeben werden (bei spielsweise Mischer), während ein Bindeharz gesprüht wird, wenn die Holze lemente von selbst in der sich drehenden Trommel fallen.

Ein Bindemittel behandeltes Material, auf welches das Bindemittel angewandt wurde, wird unter Wärme und Druck geformt bzw. gegossen, und akkumuliert bzw. zusammengefügt, um ein holzartige Material zu ergeben. Beispiele für das Verfahren zur Formgebung unter Wärme und Druck können ein Verfahren aufweisen, in dem die Holzelemente temporär bei einer Raumtemperatur ge presst werden und dann dauerhaft bzw. permanent unter Wärme und Druck gepresst werden.

Die Temperatur während der Formgebung ist vorzugsweise 140 ∼ 210°C wenn beispielsweise PMDI verwendet wird. Darüber hinaus ist der Druck zum Zeitpunkt der Formgebung nicht besonders eingeschränkt, jedoch weist er vorzugsweise zum Beispiel ungefähr einen Bereich von 15 ∼ 30 kgf/cm² auf. Ferner ist die Dauer der Formgebung vorzugsweise in einem ungefähren Be reich von 5 ∼ 30 Sekunden beispielsweise, und zwar pro 1 nm Dicke des Pro dukts nach der Formgebung.

Entzündungs- bzw. Flammverzögerungsmittel, färbende Agenzien, Insektizi de, antiseptische Mittel, Fungizide bzw. Wirkstoffe gegen Pilze, wasserabwei sende Agenzien, akustische Materialien, schäumende Kügelchen, Füllmate rialien, Verstärkungsmittel oder ähnliches können vorab den Holzelementen oder dem Bindeharz zugegeben werden, so dass sie im holzartigen Material enthalten sind.

Die Dichte des holzartigen Materials wird bestimmt gemäß der Verwendung des holzartigen Materials und ähnlichem, ist jedoch vorzugsweise 0,40 ∼ 0,90 g/cm³, und noch bevorzugter im Bereich von 0,60 ∼ 0,80 g/cm³, zum Beispiel.

Beispiele

In der Folge wird die vorliegende Erfindung unter Verwendung von Beispielen für das bessere Verständnis beschrieben. Bei den folgenden Beispielen und Vergleichsbeispielen repräsentiert "Teil" ein Teil des Gewichts; und "%" reprä sentiert Gew.-%.

Beispiel 1

Nutzholz bzw. Rohholz wurde in Schnipsel bzw. Stückchen verarbeitet, und zwar unter Verwendung eines Häckslers, und die resultierende Schnipsel bzw. Schnitzel wurden aufgefasert, um Holzfasern (F-4-17, hergestellt von Canfor in Kanada) als Holzelemente zu erhalten. Die zuvor erwähnten Holzfasern wiesen eine Dicke von ungefähr 0,1 ∼ 1,0 mm und eine Länge von ungefähr 2 ∼ 35 mm auf. Die Holzfasern, die nicht acetyliert wurden, wurden dann unter Verwendung von Essigsäure-Anhydrid acetyliert mittels einer Gasphasenacty lierungsausrüstung. In der Folge wurde das nicht reagierte Essigsäure- Anhydrid mittels eines Lufteinlasses entfernt, um acetylierte Holzfasern (d. h. acetyliertes holzartiges Material) zu ergeben. Die Reaktionstemperatur war eingestellt bei 160°C und die Dauer der Acetylierung war 9 Minuten. Der Grad der Acetylierung der erhaltenen acetylierten Holzfasern zeigte 10% an Gewichtszuwachs (WPG = weight percent gain) zu den Holzfasern.

In der Zwischenzeit wurde PMDI (Sumidur 44V-20, hergestellt von Sumitomo Bayer Urethane) als ein Bindeharz bzw. Bindemittelharz vorbereitet.

15 Teile des zuvor erwähnten PMDI wurden auf 100 Teile der zuvor erwähn ten acetylierten Holzfasern angewandt, um PMDI-behandelte Holzfasern zu erhalten. Die PMDI-behandelten Holzfasern wurden unter thermischen Druck für 1 Minute bei einer Temperatur von 195°C und einem Druck von 20 kgf/cm² gegossen bzw. geformt, um das PMDI zu härten und holzartiges Material (mit einer Dichte von 0,79 g/cm³ und einer Dicke von 3,2 mm) zu erhalten. Das zuvor erwähnte holzartige Material wurde durch das Binden der acetylierten Holzfasern (mit einem Grad der Acetylierung von 10%) unter Verwendung ei nes PMDI-gehärteten Produkts (mit einem Grad der Acetylierung von 13%) hergestellt, wobei die acetylierten Holzfasern 87% der Gesamtmenge der acetylierten Holzfasern und des PMDI-gehärteten Produkts ausmachten (und zwar des absoluten Trockengewichts, wie es in der Folge auf die gleiche Wei se ausgedrückt wird).

Die Dichte, Biegefestigkeit und ähnliches des erhaltenen holzartigen Materials wurden gemessen. Diese Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Ferner sind die Dichte und ähnliches, wie sie in Tabelle 1 gezeigt sind, wie folgt.

Das Mischverhältnis der acetylierten Holzfaser: Gew.-% der acetylierten Holzfasern in der Gesamtmenge der Holzfasern.

Das Mischverhältnis des Bindemittels: Gew.-% des PMDI in der Gesamtmen ge der Molzfasern und des PMDf.

Mit Ausnahme der linearen Dehnung, wurden Meßverfahren gemäß dem ja panischen Industriestandard (JIS) oder dem japanischen Agrarstandard (JAS) durchgeführt.

Beispiel 2

Dies ist ein Beispiel für die Herstellung des holzartigen Materials gemäß dem Herstellungsprozeß, der in Fig. 1 beschrieben ist.

Die gleichen Holzfasern 2 wie im Beispiel 1 wurden als nicht behandelte Hol zelemente vorbereitet. Diese Holzfasern 2 wurden in ihrem Originalzustand als das nicht behandelte holzartige Material 3 bezeichnet.

In der Zwischenzeit wurden die zuvor erwähnten Holzfasern 2 auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 acetyliert, um acetylierte Holzfasern 4 zu erhalten (d. h. acetylierte Holzelemente). Jedoch war die Dauer der Acetylierung 40 Minuten und der Grad der Acetylierung der resultierenden acetylierten Holzfa sern war 20% in Gew.-% Zuwachs.

75 Teile der zuvor erwähnten acetylierten Holzfasern 4 und 25 Teile der zuvor erwähnten nicht behandelten Holzfasern 3 wurden unter Verwendung eines Mischers zusammengemischt, um eine Holzfasermischung 5 zu erhalten. Der durchschnittliche Grad der Acetylierung der Holzfasermischung 5 war 15%. Ferner wurden 15 Teile an PMDI (wie in Beispiel 1) auf 100 Teile der zuvor erwähnten Holzfasermischung 5 angewandt, um Bindemittel-behandelte Holzfasern 6 zu erhalten. In der Folge wurden die zuvor erwähnten Bindemit tel-behandelten Holzfasern 6 unter thermischen Druck, wie in Beispiel 1, ge formt, um holzartiges Material zu erhalten (mit einer Dichte von 0,76 g/cm³ und einer Dicke von 3,2 mm). Danach wurden die Dichte und ähnliches des holzartigen Materials auf die selbe Weise gemessen wie im Beispiel 1. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.

Beispiel 3

Das gleiche holzartige Material wie im Beispiel 1 wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 acetyliert, um acetylierte Holzfasern vorzubereiten (d. h. acetylierte Holzelemente). Jedoch war die Dauer der Acetylierung 20 Minuten und der Grad der Acetylierung der erhaltenen acetylierten Holzfasern war 18 % in Gew.-% Zuwachs. Holzartiges Material (mit einer Dichte von 0,78 g/cm³ und einer Dicke von 3,2 mm) wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1 erhalten, mit der Ausnahme, dass diese acetylierten Holzfasern anstatt der acetylierten Holzfasern des Beispiels 1 verwendet wurden. Danach wurden die Dichte und ähnliches gemessen.

Vergleichsbeispiele 1 ∼ 3

Vergleichsbeispiel 1 ist ein Beispiel, in dem holzartiges Material auf die glei che Weise wie im Beispiel 1 hergestellt wurde, mit der Ausnahme, dass die Acetylierung ausgelassen wurde; und danach wurden die Dichte und ähnli ches gemessen.

Vergleichsbeispiel 2 ist ein Beispiel, in dem holzartiges Material hergestellt wurde auf die gleiche Weise wie im Beispiel 1, mit der Ausnahme, dass die acetylierten Holzfasern verwendet wurden, die durch die Acetylierung der gleichen Holzfasern wie in Beispiel 1 erzeugt wurden (5 Minuten lang, so dass der Grad der Acetylierung 5% war), anstatt der Verwendung der acetylierten Holzfasern des Beispiels 1. Danach wurden seine Dichte und ähnliches ge messen.

Vergleichsbeispiel 3 ist ein Beispiel, in dem holzartiges Material auf die glei che Weise wie in Beispiel 1 hergestellt wurde, mit der Ausnahme, dass acety lierten Holzfasern verwendet wurden, die mittels der Durchführung einer Ace tylierung der gleichen Holzfasern wie in Beispiel 1 erzeugt wurden (40 Minu ten lang, so dass der Grad der Acetylierung 20% war), anstatt der Verwen dung der acetylierten Holzfasern des Beispiels 1. Danach wurden seine Dichte und ähnliches gemessen. Die Ergebnisse der Messungen der Ver gleichsbeispiele 1 bis 3 sind ebenso in Tabelle 1 gezeigt.

Aus Tabelle 1 geht hervor, dass die Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit, die Biegefestigkeit und die freigegebene Menge an Formaldehyd des holzarti gen Materials der Beispiele 1 bis 3 alle in geeigneten Bereichen sind, und zwar im Vergleich zu den Vergleichsbeispielen 1 bis 3, und dass sie eine her vorragende Ausgewogenheit bezüglich der Produktqualität zeigen.

Aus Fig. 2 geht hervor, dass der Grad der Acetylierung 7% oder größer sein muß, um den Effekt der Widerstandsfähigkeit gegen Feuchtigkeit, das gemes sene Anschwellen der Dicke in Wasser bei 20°C (TS20) von 9,0% oder klei ner vorzusehen. Zu dem führt ein Grad der Acetylierung von 9% oder größer zu einem Anschwellen der Dicke in Wasser bei 20°C (TS20) von 8,0% oder kleiner, wie in Fig. 2 gezeigt, und ist besonders bevorzugt. Ein Grad der Acetylierung von 18% oder größer führt zu einer längeren Dauer der Acetylie rung und einer erhöhten Verwendungsmenge des acetylierenden Agenz bzw. Wirkstoffes, und ist somit nicht wirtschaftlich.

Zudem geht aus Tabelle 1 hervor, dass die freigegebene Menge an Formal dehyd durch die Erhöhung des Grads der Acetylierung reduziert wird; und die freigegebene Menge ist 0,3 gm/l oder kleiner, wenn der Grad der Acetylierung 7% oder größer ist. Es wird angenommen, dass das freigegebene Formalde hyd ursprünglich in den Holzfasern bzw. der Holzfaser enthalten war.

In den zuvor erwähnten Beispielen wurde das holzartige Material unter Ver wendung von Holzfasern als Holzelemente geformt. Jedoch kann eine holz artige bzw. holzige Platte (d. h. holzartiges Material) geformt werden unter Verwendung einer dünnen Holzplatte bzw. dünner Holzplatten anstatt der zu vor erwähnten Holzfasern. Alternativ kann eine Teilchenplatte geformt werden unter Verwendung von Holzstücken anstatt der zuvor erwähnten Holzfaser. Alternativ kann eine holzartige Platte geformt werden durch wechselweise Schichtung bzw. Laminierung von Holzelementen, wie beispielsweise Holzfa sern und dünnen Holzplatten und ähnliches. In diesem Fall können die Holz fasern, Holzelemente und ähnliches, die die holzartige Platte zusammenset zen, gemäß den gewünschten Eigenschaften geändert werden.

In anderen Worten kann ein einziger Typ (ein Typ) von Holzelementen, bei spielsweise Holzstücke, dünne Holzplatten, Holzfasern und ähnliches, unter Verwendung eines Bindemittelharzes gebunden und geformt werden, um eine holzartige Platte zu erhalten. Alternativ kann ein laminiertes bzw. geschichte tes Produkt, das mehrere Typen der zuvor erwähnten Holzelemente aufweist, unter Verwendung eines Bindemittelharzes integriert und geformt werden, um eine holzartige Platte mit einer Mehrfachschichtstruktur zu erhalten. Ein Bei spiel der Herstellung einer holzartigen Platte mit einer Mehrfachschichtstruc tur weist ein Verfahren zur Herstellung einer holzartigen Platte mit einer drei lagigen Struktur auf, in der die Lagen aus acetylierten Holzfasern 4, die unter Verwendung eines Bindemittels 8, das Polyisocyanat enthält, gebunden ist, integrativ laminiert bzw. geschichtet wird auf jeder Seite einer Schicht, in wel cher die acetylierten Holzstücke 7 unter Verwendung des Polyisocyanat ent haltenden Bindemittels 8 gebunden sind, wie in Fig. 3 gezeigt.

Wie zuvor beschrieben, ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein kostengünstiges holzartiges, bzw. Holzmaterial vorzusehen, das nur eine klei ne Dimensionsänderung aufgrund von Feuchtigkeit zeigt und hervorragende mechanische Eigenschaften an den Tag legt, wie beispielsweise Biegefestig keit und ähnliches, während nur eine kleine Menge an Formaldehyd freigege ben wird. Ein solches holzartiges Material ist nützlich für Bauplatten, wie bei spielsweise Bodenbelagsmaterial, Wandmaterial und ähnliches.

Claims

1. Ein Verfahren zur Herstellung eines holzartigen Materials, das die fol genden Schritte aufweist: Vorbereiten von acetylierten Holzelementen, wobei der Grad der Acetylierung der acetylierten Holzelemente (Gew.-% Zuwachs) bei 7% oder mehr ist; und Binden der acetylierten Holzelemente mit einem Polyisocyanat enthaltenden Bindemittel.

2. Verfahren zur Herstellung eines holzartigen Materials gemäß Anspruch 1, das ferner einen Schritt aufweist der Acetylierung von Holzelementen durch Plazieren in Gas oder Flüssigkeit das bzw. die Acetyl-Gruppen enthält.

3. Verfahren zur Herstellung eines holzartigen Materials gemäß Anspruch 1, wobei der Grad der Acetylierung der acetylierten Holzelemente (Gew.-% Zuwachs) 7 bis 18% ist.

4. Verfahren zur Herstellung eines holzartigen Materials gemäß Anspruch 1, wobei die acetylierten Holzelemente aus Holzstücken gewonnen aus zer hacktem Nutzholz, dünnen Holzplatten abgeschält von Nutzholz und/oder Holzfasern erhalten durch Auffasern bestehen.

5. Verfahren zur Herstellung eines holzartigen Materials gemäß Anspruch 1, wobei das Bindemittel polymerisches MDI enthält.

6. Verfahren zur Herstellung eines holzartigen Materials, das die folgen den Schritte aufweist: Vorbereiten von ersten Holzelementen, die mit einem ersten Grad der Acetylierung acetyliert sind, und von zweiten Holzelementen, die mit einem zweiten Grad der Acetylierung acetyliert sind, wobei der erste Grad der Acetylierung (Gew.-% Zuwachs) 7% oder mehr ist und der zweite Grad der Acetylierung kleiner ist als der erste Grad der Acetylierung; und Bin den von dritten Holzelementen mit einem Polyisocyanat enthaltenden Binde mittel, wobei die dritten Holzelemente aus einer ersten Menge der ersten Hol zelemente und einer zweiten Menge der zweiten Holzelemente bestehen, wo bei der durchschnittliche Grad der Acetylierung der dritten Holzelemente (Gew.-% Zuwachs) 7% oder größer ist.

7. Verfahren zur Herstellung eines holzartigen Materials gemäß Anspruch 6, das ferner einen Schritt der Acetylierung von Holzelementen aufweist durch Plazieren in Gas oder Flüssigkeit, das bzw. die Acetyl-Gruppen enthält, um die ersten Holzelemente zu erhalten.

8. Verfahren zur Herstellung eines holzartigen Materials gemäß Anspruch 6, wobei die erste Menge 50 Gew.-% oder mehr und die zweite Menge weni ger als 50 Gew.-% ist.

9. Verfahren zur Herstellung eines holzartigen Materials gemäß Anspruch 6, wobei der durchschnittliche Grad der Acetylierung der dritten Holzelemente (Gew.-% Zuwachs) 7 bis 18% ist.

10. Verfahren zur Herstellung eines holzartigen Materials gemäß Anspruch 6, wobei die ersten und zweiten Holzelemente aus Holzstücken aus zerhack tem Nutzholz, dünnen Holzplatten abgeschält von Nutzholz und/oder Holzfa sern erhalten durch Auffasern bestehen.

11. Verfahren zur Herstellung eines holzartigen Materials gemäß Anspruch 6, wobei das Bindemittel polymerisches MDI enthält.

12. Verfahren zur Herstellung eines holzartigen Materials gemäß Anspruch 6, wobei die zweiten Holzelemente nicht acetyliert sind.