Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
zur Herstellung von Furnierwerkstoffen, d.h. von Holzwerkstoffen,
die wenigstens eine mit einem Träger
flächig
verklebte dünne Furnierschicht
aufweisen, bereitzustellen, das zu Holzwerkstoffen mit verbesserter
Witterungsstabilität führt. Insbesondere
soll das Verfahren in einfacher Weise die Herstellung der Furnierwerkstoffe
erlauben.
Diese
und weitere Aufgaben werden durch das im folgenden beschriebene
Verfahren gelöst.
Die
Erfindung betrifft daher ein Verfahren zur Herstellung eines Holzwerkstoffs,
der wenigstens eine mit einem Träger
oder mit weiteren Furnierlagen flächig verklebte dünne Furnierschicht
aufweist, welches die folgenden Schritte umfasst:
- i.
Imprägnieren
eines Furniers mit einer wässrigen härtbaren
Zusammensetzung, die
a) wenigstens eine vernetzbare Harnstoffverbindung,
ausgewählt
unter Harnstoffverbindungen H, welche wenigstens eine N-gebundene
Gruppe der Formel CH2OR, worin R für Wasserstoff
oder C1-C4-Alkyl
steht, und/oder eine die beiden Stickstoffatome des Harnstoffs verbrückende 1,2-Bishydroxyethan-1,2-diyl-Gruppe
aufweisen, Präkondensaten
der Harnstoffverbindung H, und Umsetzungsprodukten oder Mischungen
der Harnstoffverbindung H mit wenigstens einem Alkohol, der unter
C1-C6-Alkanolen,
C2-C6-Polyolen und Oligoethylenglykolen
ausgewählt
ist, und
b) wenigstens einen die Vernetzung der Harnstoffverbindung
bewirkenden Katalysator K enthält;
- ii) Beleimen des imprägnierten
Furniers mit einer Leimzusammensetzung und
- iii) Verarbeiten des beleimten Furniers zu einem Holzwerkstoff
bei erhöhter
Temperatur unter Härten
der vernetzbaren Harnstoffverbindung,
wobei das imprägnierte
Furnier vor dem Beleimen in Schritt ii) die vernetzbare Harnstoffverbindung
im wesentlichen unvernetzt enthält.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
ermöglicht
in einfacher Weise die Herstellung von Furnierwerkstoffen. Eine
Beschädigung
der Furniere tritt bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nicht oder nur
in geringem Maße
auf. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die Menge an Leimmittel,
die zur Herstellung eines festen Verbunds des Furniers mit dem Träger verringert
werde kann. Das Verfahren liefert Furnierwerkstoffe mit einer verbesserten
Witterungsstabilität,
insbesondere einem verringerten Schwind- und Quellungsverhalten
bei wechselnder Umgebungsfeuchtigkeit. Sofern die imprägnierte
Furnierschicht wenigstens eine Oberfläche des Furnierwerkstoffs bildet,
weist diese Oberfläche
der erhaltenen Werkstoffs zudem eine erhöhte Härte (Brinellhärte) auf.
Zudem weisen die erfindungsgemäß hergestellten
Furnierwerkstoffe eine verbesserte Resistenz gegenüber einem
Befall mit holzschädigenden
Organismen auf, ohne dass üblicher
Biozide verwendet werden müssen.
Gegenstand
der Erfindung sind daher auch die durch das hier beschriebene Verfahren
erhältlichen
Holzwerkstoffe.
Der
hier verwendete Begriff "Furnierwerkstoff' umfasst alle Holz-basierten
Werkstoffe, die wenigstens eine Furnierschicht aufweisen. Diese
Furnierschicht kann auf einem Träger,
der üblicherweise aus
einem Holzwerkstoff besteht, angeordnet sein oder gemeinsam mit
weiteren Furnierlagen einen Verbund bilden. Zu den erfindungsgemäß herzustellenden
Furnierwerkstoffen zählen
beispielsweise furnierte Platten, z. B. furnierte Faserplatten,
furnierte Tischlerplatten, furnierte Spanplatten einschließlich furnierte
OSL- und PSL-Platten (oriented bzw. parallel strand lumber), Sperrholz,
Leimholz, Lagenholz, Furnierschichtholz (z. B. Kerto-Schichtholz),
Multiplex-Platten, laminierter Furnierwerkstoff (Laminated Veneer
Lumber LVL), dekorative Furnierwerkstoffe wie Verkleidungs-, Decken-
und Fertigparkett-Paneele aber auch nichtflächige, 3-dimensional geformte Bauteile
wie Lagenholzformteile, Sperrholzformteile und andere beliebige,
mit wenigstens einer Furnierlage beschichtete Formteile.
Als
Furniere können
grundsätzlich
alle üblichen
Furniere aus Holz wie Messer-, Schäl- oder Sägefurniere, einschließlich Parkettlamellen,
eingesetzt werden. Die Dicke der Furniere liegt üblicherweise im Bereich von
20 μm bis
10 mm und insbesondere im Bereich von 0,6 mm bis 6 mm.
Geeignete
Holzsorten für
die erfindungsgemäß zu behandelnden
Furniere sind grundsätzlich alle
für die
Furnierherstellung üblicherweise
verwendeten Holzsorten, insbesondere solche, die wenigstens 30 %,
insbesondere wenigstens 50 % ihres Trockengewichts an Wasser aufnehmen
können.
Hierzu zählen
beispielsweise Hölzer
von Nadelbäumen
wie Kiefer, Fichte, Zeder, Douglasie, Lärche, sowie Hölzer von
Laubbäumen,
z. B. Ahorn, Hardmaple, Akazie, Birke, Birne, Buche, Eiche, Erle,
Espe, Esche, Elsbeere, Hasel, Kirsche, Kastanie, amerikanischer Nussbaum,
Pappel, Olive, Robinie, Ulme, Walnuss, Gummibaum, Zebrano, Mischfurniere,
z. B. Fine-line-Furniere aus Pappel und Ayons.
In
einem ersten Schritt der erfindungsgemäßen Verfahrens wird das wenigstens
eine Holzfurnier mit der wässrigen,
härtbaren
Zusammensetzung imprägniert.
Die Imprägnierung
erfolgt in der Regel auf eine Weise, dass die von dem Furnier aufgenommene
Menge an vernetzbarer Harnstoffverbindung im Bereich von 1 bis 100
Gew.-%, häufig
5 bis 80 Gew.-%, insbesondere 10 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das
unbehandelte Furnier, liegt.
Die
Feuchte des Furniers vor dem Imprägnieren ist unkritisch und
kann bis zu 100 % betragen. Häufig
weist das Furnier aus praktischen Gründen eine Feuchte von nicht
mehr als 50 %, z. B. 1 bis 50 %, auf. Gegebenenfalls kann das Furnier
vor dem Imprägnieren
hydrophilisiert worden sein, beispielsweise durch dielektrische
Entladung in einer Sauerstoff-haltigen Atmosphäre analog zu der in DE-C 199 57
775 beschriebenen Vorgehensweise.
Hier
und im Folgenden sind die im Zusammenhang mit dem Furnier benutzten
Begriffe "Feuchte" bzw. „Feuchtigkeit" synonym mit dem
Begriff Restfeuchtegehalt nach DIN 52183.
Die
zum Imprägnieren
in Schritt i) eingesetzten wässrigen
Zusammensetzungen vernetzbarer Harnstoffverbindungen sind an sich
bekannt, beispielsweise aus der eingangs zitierten WO 2004/033171,
sowie aus WO 2004/033170, K. Fisher et al. "Textile Auxiliaries – Finishing Agents" Kap. 7.2.2 in Ullmann's Encyclopedia of
Industrial Chemistry, 5th Ed. on CD-ROM, Wiley-VCH, Weinheim 1997
und dort zitierte Literatur, z. B.
US
2;731;364 ,
US 2,930,715 ,
und werden üblicherweise
als Vernetzer für
das Textilfinishing eingesetzt. Umsetzungsprodukte von Harnstoffverbindungen
H mit Alkoholen, z. B. modifiziertes 1,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidinon-2
(mDMDHEU) sind beispielsweise aus der
US
4,396,391 und der WO 98/29393 bekannt. Im Übrigen sind
Harnstoffverbindungen H sowie ihre Umsetzungsprodukte und Präkondensate
im Handel erhältlich,
beispielsweise unter den Handelsbezeichnungen Fixapret
® CP
und Fixapret
® ECO
der BASF Aktiengesellschaft.
Bei
den in den wässrigen
Zusammensetzungen enthaltenen Harnstoffverbindungen handelt es sich
um niedermolekulare Verbindungen oder um Oligomere mit geringem
Molekulargewicht, die in Wasser in der Regel vollständig gelöst vorliegen.
Das Molekulargewicht der Harnstoffverbindungen liegt üblicherweise
unterhalb 400 Dalton. Man nimmt an, dass die Verbindungen aufgrund
dieser Eigenschaften in die Zellwände des Holzes eindringen können und beim
Härten
ein die mechanische Stabilität
der Zellwände
verbessern und ihre durch Wasser bewirkte Quellung vermindern.
Beispiele
für vernetzbare
Harnstoffverbindung der härtbaren,
wässrige
Zusammensetzung sind, ohne darauf beschränkt zu sein:
- – 1,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on
(DMDHEU),
- – Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidinon,
das mit einem C1-C6-Alkanol
einem C2-C6-Polyol,
einem Oligoethylenglykol modifiziert ist (modifiziertes DMDHEU bzw.
mDMDHEU),
- – 1,3-Bis(hydroxymethyl)harnstoff,
- – 1,3-Bis(methoxymethyl)harnstoff;
- – 1-Hydroxymethyl-3-methylharnstoff,
- – 1,3-Bis(hydroxymethyl)imidazolidin-2-on
(Dimethylolethylenharnstoff),
- – 1,3-Bis(hydroxymethyl)-1,3-hexahydropyrimidin-2-on
(Dimethylolpropylenharnstoff)
- – 1,3-Bis(methoxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on
(DMeDHEU) und
- – Tetra(hydroxymethyl)acetylendiharnstoff.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist die vernetzbare Harnstoffverbindung unter 1,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on
und einem mit einem C1-C6-Alkanol
einem C2-C6-Polyol,
einem Oligoethylenglykol modifizierten 1,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on
ausgewählt.
Bei
mDMDHEU handelt es sich Umsetzungsprodukte von 1,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidinon-2
mit einem C1-C6-Alkanol,
einem C2-C6-Polyol,
einem Oligoethylenglykol oder Gemischen dieser Alkohole. Geeignete
C1-6-Alkanole sind beispielsweise Methanol,
Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol und n-Pentanol, bevorzugt ist
Methanol. Geeignete Polyole sind Ethylenglykol, Diethylenglykol,
1,2- und 1,3-Propylenglykol, 1,2-, 1,3-, und 1,4-Butylenglykol,
Glycerin. Geeignete Oligoethylenglykole sind insbesondere solche
der Formel HO(CH2CH2O)nH mit n von 2 bis 20, worunter Diethylenglykol
und Triethylenglykol bevorzugt sind. Zur Herstellung von mDMDHEU
werden DMDHEU dem Alkanol, dem Polyol oder dem Polyethylenglykol,
gemischt. Hierbei werden der einwertige Alkohol, das Polyol, oder
das Oligo- bzw. Polyethylenglykol üblicherweise in einem Verhältnis von
je 0,1 bis 2,0, insbesondere 0,2 bis 2 Moläquivalenten, bezogen auf DMDHEU,
eingesetzt. Die Mischung aus DMDHEU, dem Polyol oder dem Polyethylenglykol
wird üblicherweise
in Wasser bei Temperaturen von vorzugsweise 20 bis 70 °C und einem
pH-Wert von vorzugsweise 1 bis 2,5 umgesetzt, wobei der pH-Wert nach
der Umsetzung in der Regel auf einen Bereich von 4 bis 8 eingestellt
wird.
Die
härtbaren
wässrigen
Zusammensetzungen können
neben den Harnstoffverbindungen H oder deren Umsetzungsprodukten
oder Präkondensaten
(Komponente a) auch einen oder mehrere der vorgenannten Alkohole,
C1-C6-Alkanole,
C2-C6-Polyole, Oligoethylenglykole
oder Gemische dieser Alkohole enthalten (Komponente c). Geeignete
C1-6-Alkanole sind beispielsweise Methanol,
Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol und n-Pentanol, bevorzugt
ist Methanol. Geeignete Polyole sind Ethylenglykol, Diethylenglykol,
1,2- und 1,3-Propylenglykol, 1,2-, 1,3-, und 1,4-Butylenglykol,
Glycerin. Geeignete Oligoethylenglykole sind insbesondere solche
der Formel HO(CH2CH2O)nH mit n von 2 bis 20, worunter Diethylenglykol
und Triethylenglykol bevorzugt sind.
Die
Konzentration an Harnstoffverbindung H bzw. deren Umsetzungsprodukt
oder Präkondensat in
der wässrigen
Zusammensetzung liegt üblicherweise
im Bereich von 1 bis 60 Gew.-%, häufig im Bereich von 10 bis
60 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 15 bis 50 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Sofern die härtbare,
wässrige
Zusammensetzung einen der vorgenannten Alkohole enthält, liegt
dessen Konzentration vorzugsweise im Bereich von 1 bis 50 Gew.-%,
insbesondere im Bereich von 5 bis 40 Gew.-%. Die Gesamtmenge an
Komponente a) und Komponente c) macht üblicherweise 10 bis 60 Gew.-%
und insbesondere 20 bis 50 Gew.-% des Gesamtgewichts der wässrigen
Zusammensetzung aus.
Neben
den Komponenten a) und gegebenenfalls c) enthält die wässrige Zusammensetzung einen
Katalysator K (Komponente b), welcher die Vernetzung der Harnstoffverbindung
H, bzw. ihres Umsetzungsprodukts oder Präkondensats bewirkt. In der
Regel sind als Katalysatoren K Metallsalze aus der Gruppe der Metallhalogenide,
Metallsulfate, Metallnitrate, Metallphosphate, Metalltetrafluoroborate; Bortrifluorid;
Ammoniumsalze aus der Gruppe der Ammoniumhalogenide, Ammoniumsulfat,
Ammoniumoxalat und Diammoniumphosphat; sowie organischen Carbonsäuren, organischen
Sulfonsäuren, Borsäure, Schwefelsäure und
Salzsäure
geeignet.
Beispiele
für als
Katalysatoren K geeignete Metallsalze sind insbesondere Magnesiumchlorid, Magnesiumsulfat,
Zinkchlorid, Lithiumchlorid, Lithiumbromid, Aluminiumchlorid, Aluminiumsulfat,
Zinknitrat und Natriumtetrafluoroborat.
Beispiele
für als
Katalysatoren K geeignete Ammoniumsalze sind insbesondere Ammoniumchlorid,
Ammoniumsulfat, Ammoniumoxalat und Diammoniumphosphat.
Als
Katalysatoren K sind insbesondere auch wasserlösliche organische Carbonsäuren wie
Maleinsäure,
Ameisensäure,
Zitronensäure,
Weinsäure und
Oxasäure,
weiterhin Benzolsulfonsäuren,
wie p-Toluolsulfonsäure,
aber auch anorganische Säuren,
wie Salzsäure,
Schwefelsäure,
Borsäure
oder deren Gemische geeignet.
Vorzugsweise
ist der Katalysator K unter Magnesiumchlorid, Zinkchlorid, Magnesiumsulfat,
Aluminiumsulfat oder deren Gemischen ausgewählt, wobei Magnesiumchlorid
besonders bevorzugt ist.
Der
Katalysator K wird üblicherweise
der wässrigen
Zusammensetzung erst kurz vor dem Imprägnieren des Lignocellulose-Materials
zugesetzt werden. Er wird üblicherweise
in einer Menge von 1 bis 20 Gew.-%, insbesondere 2 bis 10 Gew.-%,
bezogen auf das Gesamtgewicht der in der härtbaren, wässrigen Zusammensetzung enthaltenen
Bestandteile a) und gegebenenfalls c), eingesetzt. Die Konzentration
des Katalysators, bezogen auf das Gesamtgewicht der härtbaren,
wässrigen
Zusammensetzung, liegt üblicherweise
im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-% und insbesondere im Bereich von
0,5 bis 5 Gew.-%.
Weiterhin
kann die zum Imprägnieren
des Holzfurniers eingesetzte wässrige
Zusammensetzung einen Teil oder die Gesamtmenge der Bindemittelbestandteile
(Leimbestandteile) des flüssigen
Leimungsmittels enthalten, das in Schritt ii) zum Beleimen des Furniers
eingesetzt wird und das weiter unter näher erläutert wird. In einer bevorzugten
Aus die in Schritt i) eingesetzte Zusammensetzung wenigstens 50
% insbesondere wenigstens 80 % und speziell die Gesamtmenge der
in der Leimzusammensetzung enthaltenen Leimbestandteile, bezogen
auf die Gesamtmenge der im Verfahren eingesetzten Leimbestandteile.
Die Begriffe Leimbestandteile und Bindemittelbestandteile werden
hier und im Folgenden synonym verwendet und bezeichnen die nichtflüchtigen,
die Verklebung des Furniers mit dem Träger bewirkenden Bestandteile,
einschließlich
der im Leimungsmittel ggf. enthaltenen Hilfsstoffe und Konservierungsmittel.
In diesem Fall liegt die Konzentration an Bindemittel in der wässrigen
Zusammensetzung üblicherweise
im Bereich von 0,5 bis 25 Gew.-%, häufig im Bereich von 1 bis 20
Gew.-% und insbesondere im Bereich von 5 bis 15 Gew.-%, bezogen
auf das Gesamtgewicht der wässrigen
Zusammensetzung. Man nimmt an, dass die Bindemittelbestandteile,
anders als die vernetzbaren Harnstoffverbindungen, der Katalysator
K und die gegebenenfalls vorhandenen Alkohole der Komponente c),
nicht oder nur in geringem Umfang von den Zellwänden des Holzes absorbiert
werden sondern weitgehend auf der Oberfläche des Holzfurniers verbleiben
und daher in dem anschließenden
Verklebungsprozess als Leimungsmittel zur Verfügung stehen.
Das
Imprägnieren
kann in an sich üblicher Weise
erfolgen, z. B. durch Tauchen, durch Anwendung von Vakuum gegebenenfalls
in Kombination mit Druck oder durch konventionelle Auftragungsverfahren
wie Streichen, Besprühen
und dergleichen.
Zum
Tauchen werden die Furniere, gegebenenfalls nach einer Vortrocknung,
in einen Behälter, welcher
die wässrige
Zusammensetzung enthält,
getaucht. Das Tauchen erfolgt vorzugsweise über einen Zeitraum von wenigen
Sekunden bis 24 h, insbesondere 1 min bis 6 h. Die Temperaturen
liegen üblicherweise
im Bereich von 15 °C
bis 50 °C.
Hierbei nimmt das Furnier die wässrige
Imprägnierzusammensetzung
auf, wobei durch die Konzentration an härtbaren Bestandteilen (d. h.
Komponente a) und c)) in der wässrigen
Zusammensetzung, durch die Temperatur und die Behandlungsdauer die
von dem Furnier aufgenommene Menge an härtbaren Bestandteilen gesteuert
werden kann. Die tatsächlich
aufgenommene Menge an härtbaren
Bestandteilen kann der Fachmann in einfacher Weise über die
Gewichtszunahme des Furniers und die Konzentration der wässrigen Zusammensetzung
ermitteln und steuern. Mittels Pressrollen, sogenannte Kalander,
die sich in der wässrigen
Imprägnierzusammensetzung
befinden, können
die Furniere vorgepresst werden. Das beim Entspannen im Holz auftretende
Vakuum führt
dann zu einer beschleunigten Aufnahme an wässriger Imprägnierzusammensetzung.
Das
Imprägnieren
kann auch durch Anwendung von vermindertem Druck erreicht werden,
wobei sich gegebenenfalls eine Phase mit erhöhtem Druck anschließen kann.
Hierzu wird Furnier, das in der Regel eine Feuchtigkeit im Bereich
von 1 % bis 100 % aufweist, unter vermindertem Druck, der häufig im
Bereich von 10 bis 500 mbar und insbesondere im Bereich von 40 bis
100 mbar liegt, mit der wässrigen
Zusammensetzung in Kontakt gebracht, z. B. durch Tauchen in der
härtbaren
wässrigen
Zusammensetzung. Die Zeitdauer liegt üblicherweise im Bereich von
1 min bis 1 h. Gegebenenfalls schließt sich eine Phase bei erhöhtem Druck,
z. B. im Bereich von 1 bis 20 bar, insbesondere im 5 bis 15 bar
und speziell 10 bis 12 bar, an. Die Dauer dieser Phase liegt üblicherweise
im Bereich von 1 min bis 12 h. Die Temperaturen liegen üblicherweise
im Bereich von 15 bis 50 °C.
Hierbei nimmt das Furnier die wässrige
Imprägnierzusammensetzung
auf, wobei durch Konzentration an härtbaren Bestandteilen in der
wässrigen
Zusammensetzung, durch den angewendeten Druck, durch die Temperatur
und die Behandlungsdauer die von dem feinteiligen Lignocellulose-Material
aufgenommene Menge an härtbaren
Bestandteilen gesteuert werden kann. Die tatsächlich aufgenommene Menge kann
auch hier über
die Gewichtszunahme des feinteiligen Lignocellulose-Materials berechnet werden.
Weiterhin
kann das Imprägnieren
durch konventionelle Verfahren zum Aufbringen von Flüssigkeiten
auf Oberflächen
erfolgen, z. B. durch Besprüchen
oder Rollen bzw. Streichen. Hierzu setzt man vorteilhafterweise
ein Furnier mit einer Feuchtigkeit von nicht mehr als 50 %, insbesondere
nicht mehr als 30 %, z. B. im Bereich von 12 % bis 30 % ein. Das Aufbringen
erfolgt üblicherweise
bei Temperaturen im Bereich von 15 bis 50 °C. Durch Konzentration an härtbaren
Bestandteilen in der wässrigen
Zusammensetzung, durch die aufgebrachte Menge, durch die Temperatur
und durch die Dauer des Besprühens kann
die von dem Furnier aufgenommene Menge an härtbaren Bestandteilen gesteuert
werden kann. Die tatsächlich
aufgenommene Menge kann an härtbaren
Bestandteilen ergibt sich direkt aus der aufgebrachten Menge an
wässriger
Zusammensetzung. Das Besprühen
kann in üblicher
Weise in allen für das
Besprühen
von flächigen
Körpern
geeigneten Vorrichtungen vorgenommen werden, z. B. mittels Düsenanordnungen
und dergleichen. Beim Streichen bzw. Rollen wird die gewänschte Menge
an wässriger Zusammensetzung
mit Rollen oder Pinseln auf das Furnier aufgetragen.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
umfasst weiterhin einen Beleimungsschritt ii). Hierbei wird eine
flüssige
Leimzusammensetzung auf das mit der wässrigen Zusammensetzung imprägnierte
Furnier aufgebracht.
Erfindungsgemäß liegen
die härtbaren
Bestandteile der wässrigen
Imprägnierzusammensetzung
während
des Beleimens in weitgehend unvernetzter Form vor. In der Regel
erfolgt der Beleimungsschritt ii) daher unmittelbar im Anschluss
an den Imprägnierschritt
i) oder gleichzeitig mit diesem. Gegebenenfalls kann man jedoch
zur Entfernung von Feuchtigkeit zwischen dem Imprägnieren
und Beleimen einen Trocknungsschritt unter Bedingungen durchführen, bei
dem ein Härten
der in der wässrigen Zusammensetzung
enthaltenen Bestandteile nicht oder nur in sehr geringem Maße stattfindet.
Vorzugsweise wird während
eines solchen Trocknungsschritts eine Temperatur von 100 °C, insbesondere 80 °C nicht überschritten.
Sofern eine Trocknung durchgeführt
wird, wird man das Furnier vorzugsweise in einer Weise fixieren,
z. B. in einer Presse, um einer Verformung des Furniers entgegenzuwirken.
Vorzugsweise
wird nach dem Imprägnieren und
vor dem Beleimen eine Feuchte von wenigstens 5 %, insbesondere wenigstens
10 %, bezogen auf die Trockenmasse des Furniers, nicht unterschritten,
um eine vorzeitige Härtung
der wässrigen
Bestandteile der Zusammensetzung zu verhindern und um die Weiterverarbeitung
zu erleichtern. Vorzugsweise erfolgt daher der Beleimungsschritt
ii) unmittelbar im Anschluss an den Imprägnierschritt i) oder besonders
bevorzugt gleichzeitig mit diesem. In letzterem Fall wird die Imprägnierlösung bereits
die Hauptmenge oder insbesondere die Gesamtmenge der Bindemittelbestandteile
des Leimungsmittels enthalten und das Beleimen erfolgt in der für die Imprägnierung
beschriebenen Weise.
Sofern
die Beleimung separat von der Imprägnierung durchgeführt wird,
richtet sich die angewendete Methode in an sich bekannter Weise
nach dem herzustellenden Furnierwerkstoff. Verfahren hierzu sind
dem Fachmann geläufig,
z. B. aus H. H. Nimz et al. 'Wood – Wood-based
Products" 2.2 Laminate Bonding,
insbesondere 2.2.2.5 Production of Veneer Plywood in Ullmann's Encyclopedia of
Industrial Chemistry, 5. Auflage auf CD-Rom, Wiley-VCH (siehe auch
F. Kollmann (Hrsg.) Furniere, Lagerhölzer und Tischlerplatten, Springer-Verlag,
Berlin 1962). Beispiele für
Beleimungsverfahren sind die Aufbringung der flüssigen Leimzusammensetzung
mittels Rollen, z. B. mittels 2- oder 4-Rollenanordnungen, das Aufgießen der
flüssigen
Leimzusammensetzung, z. B. mittels eines Beleimungsvorhangs oder
das Aufschmelzen der Leimzusammensetzung.
Als
Leimzusammensetzungen kommen grundsätzlich alle für die Herstellung
von Furnierwerkstoffen üblichen
Leimzusammensetzungen in Betracht. Bevorzugt sind flüssige Leimzusammensetzungen
und insbesondere wässrige
Leimzusammensetzungen. Geeignete Leimzusammensetzungen sind dem
Fachmann bekannt, z. B. aus H. H. Nimz et al. "Wood – Wood-based Products" 2.2.2.4 Adhesives
and Additives in Ullmann's
Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5. Auflage auf CD-Rom, Wiley-VCH sowie
A. Pizzi (Hrsg.): Wood Adhesives, Marcel Dekker, New York 1983.
Bespiele
für Leimungsmittel
sind:
- i) Flüssige,
insbesondere wässrige
Zubereitungen thermisch härtbarer
Bindemittel (Reaktiv-Bindemittel) wie Aminoplastharze, Phenolharze,
Isocyanatharze und Epoxidharze; und
- ii) wässrige
Zubereitungen filmbildende Polymere, z. B. wässrige Polymerdispersionen
auf Basis von Styrol-Acrylaten, Polyacrylaten (Acrylsäureester/Methacrylsäureester-Copolymere),
Vinylacetat-Polymeren (Polyvinylacetat), Styrol-Butadien-Copolymeren
und dergleichen.
Bevorzugte
Leimungsmittel sind solche auf Basis der in Gruppe i) genannten
thermisch härtbaren
Bindemittel und deren Mischungen mit filmbildenden Polymeren der
Gruppe ii). Bevorzugte Bindemittel sind Aminoplastharze, Phenolharze,
Isocyanatharze und Polyvinylacetat.
Als
Aminoplastharze sind insbesondere Formaldehydkondensate des Harnstoffs
(Harnstoff-Formaldehyd-Kondensate) sowie des Melamins (Melamin-Formaldehyd-Kondensate) geeignet.
Sie sind als wässrige
Lösungen
oder Pulver unter den Bezeichnungen Kaurit® sowie
Kauramin® (Herst. BASF)
im Handel und enthalten Harnstoff- und/oder Melamin-Formaldehyd-Vorkondensate.
Typische Phenolharze sind Phenol-Formaldehydkondensate, Phenol-Resorcin-Formaldehydkondensate
und dergleichen. Geeignet sind auch Mischkondensate von Aminoplastharzen
und Phenolharzen. Beispiele für Mischkondensate
von Aminoplastharzen und Phenolharzen sind Harnstoff-Melamin-Formaldehydkondensate,
Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Phenolkondensate,
sowie ihre Mischungen. Ihre Herstellung und Verwendung zur Herstellung
von Formkörpern aus
feinteiligen Lignocellulosematerialien ist allgemein bekannt. Bevorzugt
werden Harnstoff-Formaldehydharze
und hierunter insbesondere solche mit einem Molverhältnis von
1 Mol Harnstoff zu 1,1 bis 1,4 Mol Formaldehyd.
Bei
der Verarbeitung von Aminoplastharzen und Phenolharzen erfolgt ein Übergang
der löslichen und
schmelzbaren Vorkondensate in unschmelzbare und unlösliche Produkte.
Bei diesem als Aushärtung bezeichneten
Vorgang tritt bekanntermaßen
eine durchgehende Vernetzung der Vorkondensate ein, die in der Regel
durch Härter
beschleunigt wird. Als Härter
können
die dem Fachmann bekannten Härter für Harnstoff-,
Phenol- und/oder Melamin-Formaldehyd-Harze eingesetzt werden, wie
sauer reagierende und/oder säureabspaltende
Verbindungen, z. B. Ammonium- oder Aminsalze. In der Regel beträgt der Härteranteil
in einer Leimharzflotte 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den Flüssigharzanteil.
Als
Isocyanatharze sind alle gängigen
auf Methylendiphenylenisocyanaten (MDI) basierende Harze geeignet.
Sie bestehen in der Regel aus einer Mischung aus Monomeren und oligomeren
Di- oder Polyisocyanaten, den so genannten Vorkondensaten, die in
der Lage sind mit der Cellulose, dem Lignin und der Feuchtigkeit
der Lignocellulose-Partikel zu reagieren. Geeignete Isocyanatharze
sind beispielsweise als Lupranat® Marken
(Firma Elastogran) im Handel erhältlich.
Als
Bindemittel der Gruppe ii) kommen grundsätzlich alle in Wasser nicht
löslichen
Polymerisate in Betracht, die filmbildend sind und in Wasser dispergierbar
sind. Hierzu zählen
insbesondere Emulsionspolymerisate und die daraus hergestellten Pulver,
wie sie z. B. in WO 01/27198 als Polymerisate A1 bezeichnet werden.
Die Polymerisate weisen häufig
eine Glasüberganstemperatur
im Bereich von –20
bis +150 °C
und insbesondere im Bereich von 0 bis +100 °C auf. Insbesondere handelt
es sich um Polyvinylacetate, Copolymerisate auf Basis von Styrol/Butadien,
auf Basis von Styrol/Acrylsäurealkylester
und solche auf Basis von Methacrylsäurealkylester/Acrylsäurealklyester.
Die
Auftragsmenge an Leimungsmittel richtet sich in an sich bekannter
Weise nach dem zu beleimenden Furnier und nach der Art des herzustellenden
Furnierwerkstoffs und liegt typischerweise im Bereich von 50 bis
500 g/m2, insbesondere 60 bis 300 g/m2, je beleimtem Furnier oder 1 bis 30 Gew.-%,
insbesonders 5 bis 25 Gew.-%, bezogen auf den Furnierwerkstoff und
gerechnet als Trockenleim (d. h. abzüglich etwaiger Lösungsmittel).
Die
Verarbeitung des beleimten Furniers zu einem Holzwerkstoff erfolgt
in an sich bekannter Weise, beispielsweise durch flächiges Verkleben
des beleimten Furniers mit einem Träger, vorzugsweise einem Träger aus
Holz oder einem Holzwerkstoff, oder durch Verkleben von zwei oder
mehreren, z. B. 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 oder 10 Furnierlagen zu einem
Holzwerkstoff oder durch kombiniertes Verkleben mit einem Träger und
weiteren Furnierlagen.
Sofern
es sich bei dem erfindungsgemäß herzustellenden
Furnierwerkstoff um einen solchen handelt, bei dem das Furnier flächig mit
einem Träger verklebt
ist, handelt es sich bei dem Träger
vorzugsweise um Holz oder einen Holzwerkstoff, z. B. um Lagen gesägter und
gegebenenfalls miteinander verklebter Holzsstäbe, um Sperrholz, um Spanplatten, einschließlich OSB,
LSL und PSL, um Faserplatten, z. B. Weichfaserplatten, MDF oder
HDF, Gipskarton, Karton und dergleichen. Die Träger können, sofern sie aus Holz sind,
ebenfalls mit den zum Imprägnieren
des Furniers verwendeten, härtbaren
wässrigen Zusammensetzungen
imprägniert
und ausgehärtet sein
oder nicht. Die Herstellung solcher imprägnierter Holzträgermaterialien
kann gemäß den in
WO 2004/033170 und WO 2004033171 beschriebenen Verfahren erfolgen.
Als Träger
verwendete Holzfaserplatten und Holzspanplatten können zudem
aus Holzfaser- bzw. Holzspanmaterialien gefertigt sein, die mit
einer zum Imprägnieren
des Furniers verwendeten, härtbaren
wässrigen
Zusammensetzungen imprägniert
und ausgehärtet
sind. Ein Verfahren zur Herstellung derartiger Platten ist Gegenstand
einer parallelen Patentanmeldung.
Sofern
es sich bei dem erfindungsgemäß herzustellenden
Furnierwerkstoff um einen Werkstoff handelt, der mehrere miteinander
verleimte Furnierlagen umfasst, werden erfindungsgemäß wenigstens eine,
vorzugsweise mehrere und insbesondere alle Furnierlagen mit einer
erfindungsgemäßen Imprägnierung
versehen.
Die
Weiterverarbeitung erfolgt typischerweise bei erhöhter Temperatur,
um zum einen ein wirksames Verkleben des beleimten Furniers zu erreichen
und zum anderen um eine Härtung
der vom Holz absorbierten härtbaren
Bestandteile der wässrigen
Imprägnierzusammensetzung
zu erreichen. Die angewendeten Temperaturen liegen typischerweise oberhalb
100°C und
unterhalb der Zersetzungstemperatur des Holzes und der Leimbestandteile,
vorzugsweise im Bereich von 110°C
bis 200°C
und insbesondere im Bereich von 120°C bis 180°C. Vorteilhafterweise erfolgt
die Weiterverarbeitung durch Anwendung von erhöhtem Druck von vorzugsweise
wenigstens 0,2 MPa, z. B. 0,2 bis 2 MPa und insbesondere im Bereich
von 0,3 MPa bis 1,6 MPa um ein gleichmäßiges Verkleben des beleimten
Furniers mit dem Träger
bzw. mit den weiteren Furnierlagen zu erzielen. Die für ein Verkleben
erforderlichen Zeiten richten sich nach der Art des herzustellenden
Werkstoffs und liegen typischerweise im Bereich von 1 min bis 60
min. pro mm Furnierdicke, häufig
im Bereich von 2 min. bis 30 min. pro mm Furnierdicke und insbesondere
im Bereich von 5 bis 15 min pro mm Furnierdicke.
Das
erfindungsgemäße Verfahren
ist grundsätzlich
zur Herstellung aller bekannten Furnierwerkstoffe geeignet. Beispiele
für geeignete
Furnierwerkstoffe sind die zuvor genannten.
In
einer bevorzugten Ausführungsform
handelt es sich um Furnierwerkstoffe, in denen wenigstens eine Oberfläche, insbesondere
eine dekorative oder der Witterung ausgesetzte Oberfläche von
einer erfindungsgemäß behandelten
Furnierschichtschicht gebildet wird. Beispiele hierfür sind Dekorplatten
für Wand-
und Deckenverkleidungen, furnierte Span-, Faser- und Sperrholzplatten
für die
Möbelindustrie sowie
insbesondere Fertigparkett.