DE102005061998A1

DE102005061998A1 - Verfahren zur Herstellung modifizierter Furnierwerkstoffe

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Publication number: DE102005061998A1
Application number: DE200510061998
Authority: DE
Inventors: Arend Jouke Dr. Kingma; Franz Dr. Weingart; Holger Prof. Dr. Militz; Falko Wepner; Andreas Krause
Original assignee: GEORG AUGUST UNI; Georg-August-Universitat; BASF SE
Current assignee: Georg-August-Universitaet 37073 Goettingen De; BASF SE
Priority date: 2005-12-23
Filing date: 2005-12-23
Publication date: 2007-07-05
Also published as: WO2007074136A1; AR058372A1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von modifizierten Furnierwerkstoffen. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte: DOLLAR A i) Imprägnieren eines nicht modifizierten Furniers mit einer wässrigen härtbaren Zusammensetzung, die DOLLAR A a) wenigstens eine vernetzbare Harnstoffverbindung H, welche wenigstens eine N-gebundene Gruppe der Formel CH¶2¶OR, worin R für Wasserstoff oder C¶1¶-C¶4¶-Alkyl steht, und/oder eine die beiden Stickstoffatome des Harnstoffs verbrückende 1,2-Bishydroxyethan-1,2-diyl-Gruppe aufweist, und DOLLAR A b) wenigstens eine die Vernetzung katalysierende Substanz enthält, DOLLAR A ii) Verpressen des imprägnierten Furniers bei erhöhter Temperatur, DOLLAR A iii) Beleimen des in Schritt ii) erhaltenen Furniers und/oder des Trägers und DOLLAR A iv) flächiges Verkleben des beleimten Furniers mit einem Träger oder weiteren Furnierlagen zu dem Furnierwerkstoff.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von modifizierten Furnierwerkstoffen.
Furnierwerkstoffe, d.h. Holzwerkstoffen, die wenigstens eine mit einem Träger oder mit weiteren Furnierlagen flächig verklebte dünne Holzschicht (Furnierschicht) aufweisen, zeichnen sich neben ihren ästhetischen Eigenschaften durch ihre im Vergleich zu Vollholz homogeneren Eigenschaften aus. Als nachteilig hingegen erweisen sich ihre geringe Formbeständigkeit bei wechselnden Umgebungsfeuchtigkeiten und ihre geringe biologische Beständigkeit, so dass diese Werkstoffe in der Regel nicht witterungsstabil sind. Zudem wird durch das Quellen und Schwinden des Holzes bei wechselnden Witterungsverhältnissen die Leimfuge stark beansprucht, so dass sie nach einiger Zeit ihre mechanischen Eigenschaften verlieren, sich die Furnierschichten vom Träger ablösen, oder, im Falle von Furnierverbunden, ein Auflösen des Verbunds eintritt. Ein weiteres Problem ist die mangelnde Beständigkeit der Furnierschichten selber gegenüber Witterungseinflüssen.
Zwar kann durch Behandeln des Holzes mit einer Biozidausrüstung die Gefahr eines Befalls mit holzverfärbenden und/oder holzzerstörenden Mikroorganismen vermindert werden, jedoch stellt dies einen zusätzlichen Kostenfaktor dar und kann aus ökologischen Gründen problematisch sein. Die Probleme der mangelnden mechanischen Stabilität und Verformung bei Feuchtigkeitseinfluß werden durch eine solche Ausrüstung jedoch nicht gelöst. Daher bleibt der Einsatzbereich von Furnierwerkstoffen bislang weitgehend auf den Innenbereich beschränkt.

Grundsäztlich ist es bekannt, die mechanischen Eigenschaften von Holz und sein Quell-Schwind-Verhalten durch Imprägnieren mit niedermolekularen Harnstoffverbindungen, welche N-Methylolgruppen aufweisen, und anschließendes Aushärten der Harnstoffverbindungen bei erhöhter Temperatur, zu verbessern. So beschreibt z.B. die Publikation "Treatment of timber with water soluble dimethylol resins to improve the dimensional stability and durability", erschienen in Wood Science and Technology 1993, Seiten 347–355, ein Verfahren zur Modifizierung von Holz, bei dem man Holz mit einem Imprägniermittel behandelt, das aus einer wässrigen Lösung von Dimethyloldihydroxyethylenharnstoff (DMDHEU oder 1,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidinon-2) und einem Katalysator besteht. Bei anschließenden Erhitzen findet eine Reaktion des DMDHEU mit sich selbst und dem Holz statt. Es wurden Holzkörper mit Abmessungen von 20 mm × 20 mm × 10 mm untersucht. Durch dieses Verfahren erreicht man eine Verbesserung der Schwind- und Quelleigenschaften von Holz und eine Verbesserung seiner Festigkeit, insbesondere seiner Oberflächenhärte.

Die WO 2004/033171 wiederum beschreibet die Verwendung von Imprägniermitteln mit Alkanolen oder Polyolen modifiziertem Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidinon, 1,3-Bis(hydroxymethyl)harnstoff, 1,3-Bis(methoxymethyl)harnstoff, 1-Hydroxymethyl-3-methylharnstoff, 1,3-Bis(hydroxymethyl)imidazolidin-2-on, 1,3-Dimethyl-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on oder Tetra(hydroxymethyl)acetlyendiharnstoff Modifizierung von Holzkörpern aus Vollholz. Durch Verwendung des speziellen Imprägniermittels lässt sich die bei Verwendung konventioneller methylolierter Harnstoffverbindungen auftretende Formaldehyd-Emission reduzieren. Das Imprägnieren von Furnieren wird nicht beschrieben.

Eigene Untersuchungen haben nunmehr gezeigt, dass sich die im Stand der Technik beschriebene Verfahren zur Modifizierung von Holz nicht ohne weiteres auf Furniere, d.h. dünne Holzschichten mit Dicken ≤ 3 mm übertragen lassen. Insbesondere bei der Weiterverarbeitung zu Furnierwerkstoffen können Probleme auftreten, da das modifzierte Furnier spröder ist als ein nicht modifiziertes Furnier und daher leichter reißt oder bricht. Zudem ist die Oberflächenrauhigkeit der Furniere unbefriedigend.

Die ältere deutsche Patentanmeldung DE 10 2005 010 0041.4 beschreibt modifizierte Holzmaterialien, die wenigstens eine mit einem Träger oder weiteren Furnierlagen flächig verklebte dünne Furnierschicht aufweisen, wobei die Furnierschicht mit einer reaktiven Zusammensetzung auf Basis vernetzbarer Stickstoffverbindungen imprägniert, beleimt und zu einem Furnier verklebt wird. Die Vernetzung der Stickstoffverbindung erfolgt im Anschluss an das Beleimen.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Verfahren zur Herstellung von modifzierten Furnieren bereitzustellen, welches die oben genannten Nachteile nicht aufweist. Eine weitere Aufgabe ist die Bereitstellung eines Verfahren zur Herstellung von Furnierwerkstoffen, d.h. von Holzwerkstoffen, die wenigstens eine mit einem Träger flächig verklebte dünne Furnierschicht aufweisen, 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 zur Herstellung modifizierter Furnierwerkstoffe gelöst. Das Verfahren ist ein erster Gegenstand der Erfindung. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

i) Imprägnieren eines nicht modifizierten Furniers mit einer wässrigen härtbaren Zusammensetzung, die
a) wenigstens eine vernetzbare Harnstoffverbindung 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, und
b) wenigstens eine die Vernetzung katalysierende Substanz enthält,
ii) Verpressen des imprägnierte Furniers bei erhöhter Temperatur;
iii) Beleimen des in Schritt ii) erhaltenen Furniers und/oder des Trägers, und
iv) flächiges Verkleben des beleimten Furniers mit einem Träger oder weiteren Furnierlagen zu dem Furnierwerkstoff.

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 und einer erhöhten Stabilität der Leimfuge im feuchten Zustand. Sofern die imprägnierte Furnierschicht wenigstens eine Oberfläche des Furnierwerkstoffs bildet, weist diese Oberfläche der erhaltenen Werkstoffs zudem eine erhöhte Härte (Brinellhärte) und höhere Glätte aufauf. 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.
Hier und im Folgenden sind die im Zusammenhang mit dem Furnier benutzten Begriffe "Feuchte" bzw. „Feuchtigkeit" synonym mit dem Begriff Restfeuchtegehalt nach DIN 52183.
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- und Decken-Paneele aber auch nichtflächige, 3-dimensional geformte Bauteile wie Lagenholzformteile, Sperrholzformteile und andere beliebige, mit wenigstens einer Furnierlage beschichtete Formteile.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von Holzwerkstoffen, bei denen mehrere modifizierte Furnierlagen einen Verbund bilden, beispielsweise zur Herstellung von Sperrholz, Leimholz, Lagenholz, Furnierschichtholz und daraus gefertigte Formteile.
Als unmodifizierte 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 100 μm bis 3 mm, häufig im Bereich von 0,5 bis 3 mm und insbesondere im Bereich von 0,8 mm bis 2,5 mm.
Geeignete Holzsorten für die erfindungsgemäß zu behandelnden Furniere sind grundsätzlich alle für die Furnierherstellung üblicherweise verwendeten Holzsorten geeignet, vorzugsweise solche, die wenigstens 30 %, insbesondere wenigstens 50 % ihres Trockengewichts an Wasser aufnehmen können, und besonders bevorzugt solche, die in die Tränkbarkeitsklassen 1 und 2 gemäß DIN EN 350-2 eingeordnet werden. Hierzu zählen beispielsweise Hölzer von Nadelbäumen wie Kiefer (Pinus spp.), Fichte, Douglasie, Lärche, Pinie, Tanne, Küstentanne, Zeder, Zirbel, sowie Hölzer von Laubbäumen, z. B. Ahorn, Hardmaple, Akazie, Ayons, Birke, Birne, Buche, Eiche, Erle, Espe, Esche, Elsbeere, Hasel, Hainbuche, Kirsche, Kastanie, Linde, amerikanischer Nussbaum, Pappel, Olive, Robinie, Ulme, Walnuss, Gummibaum, Zebrano, Weide, Zerreiche und dergleichen aber auch Mischfurniere, z. B. Fine-line-Furniere aus Pappel und Ayons.
In einem ersten Schritt des 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 (gerechnet als darrtrockenes 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 80 %, z.B. 5 bis 80 %, auf.
Gegebenenfalls kann das Furnier vor dem Imprägnieren hydrophilisiert worden sein, beispielsweise durch Plasmabehandlung, d.h. durch dielektrische Entladung in einer Sauerstoff-haltigen Atmosphäre analog zu der in DE-C 199 57 775 beschriebenen Vorgehensweise.
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.
Das Imprägnieren kann weiterhin 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 20 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 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 Furnier aufgenommene Menge an härtbaren Bestandteilen gesteuert werden kann. Die tatsächlich aufgenommene Menge kann auch hier über die Gewichtszunahme des Furniers 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 vorzugsweise 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 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 gewünschte Menge an wässriger Zusammensetzung mit Rollen oder Pinseln auf das Furnier aufgetragen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Imprägnierens komprimiert man zunächst das Furnier, bringt es in Kontakt mit der wässrigen härtbaren Zusammensetzung entspannt anschließend. Das Komprimieren kann in einfacher Weise mittels Pressen oder insbesondere mittels Pressrollen, sogenannte Kalander, die sich in der wässrigen Imprägnierzusammensetzung befinden, durchgeführt werden. Man kann aber auch das Furnier in einer Kammer mit einer konventionellen, flächigen Presse komprimieren, die Kammer dann mit der Imprägnierlösung fluten und anschließend im gefluteten Zustand den Pressdruck verringern. Der beim Komprimieren angewendete Pressdruck liegt typischerweise im Bereich von 1 bis 1000 N/cm², häufig im Bereich von 10 bis 800 N/cm², insbesondere im Bereich von 50 bis 500 N/cm². Das beim Entspannen im Holz auftretende Vakuum führt dann zu einer beschleunigten Aufnahme an wässriger Imprägnierzusammensetzung.
Bei den zur Imprägnierung des Furniers in Schritt ii) eingesetzten Harnstoffverbindungen H handelt es sich um niedermolekulare Verbindungen oder um Oligomere mit geringem Molekulargewicht, die in der eingesetzten wässrigen Zusammensetzung in der Regel vollständig gelöst vorliegen. Das Molekulargewicht der vernetzbaren Verbindung liegt üblicherweise unterhalb 400 Dalton. Man nimmt an, dass die vernetzbaren Stickstoffverbindungen aufgrund dieser Eigenschaften in die Zellwände des Holzes eindringen können und beim Härten die mechanische Stabilität der Zellwände verbessern und ihre durch Wasser bewirkte Quellung vermindern.
Beispiele für vernetzbare Harnstoffverbindungen sind, ohne darauf beschränkt zu sein:

– 1,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on (DMDHEU),
– 1,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on, das mit einem C₁-C₆-Alkanol einem C₂-C₆-Polyol oder einem Oligoalkylenglykol 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),
– Tetra(hydroxymethyl)acetylendiharnstoff

Unter den vernetzbaren Stickstoffverbindungen sind die Verbindungen, die wenigstens zwei N-gebundene Gruppen der Formel CH₂OR aufweisen und insbesondere solche, mit R=H, sowie Mischungen von Harnstoffverbindungen H, die wenigstens zwei N-gebundene Gruppen der Formel CH₂OR aufweisen, mit Harnstoffverbindungen, die keine oder eine N-gebundene Gruppe der Formel CH₂OR aufweisen, bevorzugt. In diesen Mischungen ist das Mengenverhältnis von Harnstoffverbindung mit wenigstens zwei Gruppen CH₂OR zu der Verbindungen mit einer oder keiner Gruppe CH₂OR in der Regel so gewählt, dass das Molverhältnis der Gruppen CH₂OR zu den freien NH-Gruppen wenigstens 1,1:1 und insbesondere wenigstens 2:1 beträgt, d.h. die Gruppen CH₂OR liegen im Überschuss vor. Vorzugsweise liegt das Molverhältnis im Bereich von 1000:1 bis 2:1, insbesondere im Bereich von 500:1 bis 3:1, besonders bevorzugt im Bereich von 300:1 bis 5:1 und speziell im Bereich von 200:1 bis 10:1. Durch den Einsatz von derartigen Mischungen gelingt eine Absenkung des Wertes für die Formaldehydemission bei einer nur mäßigen bisr geringen oder nicht vorhandenen schlechteren Fixierung der Harnstoffverbindung H im Furnier.
Besonders bevorzugt ist 3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on, 1,3-Bis(hydroxymethyl)harnstoff, 1,3-Bis(hydroxymethyl)imidazolidin-2-on, Tetra(hydroxymethyl)acetylendiharnstoff und speziell 1,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on (DMDHEU).
Beispiele für Harnstoffverbindungen mit keiner oder einer Gruppe der Formel CH₂OR sind Harnstoff, N-Methylharnstoff, Ethylenharnstoff (Imidazolin-2-on), Propylenharnstoff, N-Hydroxymethylharnstoff, N-Hydroxymethylimidazolin-2-on, 4,5-Bishydroxyimidazolin-2-on oder N-Methylimidazolin-2-on und dergleichen.
Wässrige Zusammensetzungen von vernetzbaren Harnstoffverbindungen H sind an sich bekannt, beispielsweise aus WO 2004/033171, 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, US 2;731;364, US 2,930,715 , H. Diem et al. "Amino-Resins" Kap. 7.2.1 und 7.2.2 in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Ed. on CD-ROM, Wiley-VCH, Weinheim 1997 und dort zitierte Literatur, Houben-Weyl E20/3, S. 1811-1890, und werden üblicherweise als Vernetzer für das Textilfinishing eingesetzt. Umsetzungsprodukte von N-methylolierten 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 Verbindungen V sowie ihre Umsetzungsprodukte und Präkondensate im Handel erhältlich, beispielsweise unter den Handelsbezeichnungen Fixapret^® CP und Fixapret^® ECO der BASF Aktiengesellschaft.
In einer Ausführungsform der Erfindung ist die vernetzbare Harnstoffverbindung H unter einem mit einem C₁-C₆-Alkanol einem C₂-C₆-Polyol, und/oder einem Polyalkylenglykol modifizierten 1,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on ausgewählt (mDMDHEU). Hierbei wird zumindest ein Teil der N-gebundenen CH₂-OH-Gruppen mit den Alkoholen verethert. Beispiele für Polyalkylenglykole sind insbesondere die unten genannten Oligo- und Poly-C₂-C₄-alkylenglykole. 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 C_1-6-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. Beispiele für geeignete Polyalkylenglykole sind insbesondere die im Folgenden genannten Oligo- und Poly-C₂-C₄-alkylenglykole. Zur Herstellung von mDMDHEU werden DMDHEU dem Alkanol, dem Polyol oder dem Polyalkylenglykol, gemischt. Hierbei werden der einwertige Alkohol, das Polyol, oder das Oligo- bzw. Polalkylenglykol 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 Polyalkylenglykol 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 Konzentration der vernetzbaren Harnstoffverbindungen in der wässrigen Zusammensetzung liegt üblicherweise im Bereich 10 bis 80 Gew.-%, häufig im Bereich von 15 bis 60 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 20 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Sofern die 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 vernetzbarer Verbindung und Alkohol macht üblicherweise 15 bis 60 Gew.-% und insbesondere 20 bis 50 Gew.-% des Gesamtgewichts der wässrigen Zusammensetzung aus.
Die in Schritt i) zum Imprägnieren eingesetzte wässrige Zusammensetzung enthält wenigstens einen Katalysator K, welcher die Vernetzung der Harnstoffverbindung bewirkt. Bekanntermaßen 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, Phosphorsäure, 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, Phosphorsäure, 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.
In einer speziellen Ausführung zur Herstellung von halogenarmen Furnierwerkstoffen wird ein Katalysator eingesetzt, der keine Halogenide umfaßt.
Den Katalysator K wird man üblicherweise der wässrigen Zusammensetzung erst kurz vor dem Imprägnieren zusetzen. Er wird üblicherweise in einer Menge von 1 bis 20 Gew.-%, insbesondere 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der in der wässrigen Zusammensetzung enthaltenen härtbaren Bestandteile eingesetzt. Die Konzentration des Katalysators, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Dispersion, liegt üblicherweise im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 0,5 bis 5 Gew.-%.
Weiterhin kann die zur Imprägnierung des Furniers eingesetzte Zusammensetzung einen oder mehrere Effektstoff, beispielsweise ein Farbmittel, z.B. einen Farbstoff oder ein Pigment, einen UV-Stabilisator, ein Antioxidationsmittel, ein Fungizid und/oder Insektizid und dergleichen enthalten, wie in der älteren deutschen Patentanmeldung 102005020386.8 beschrieben, auf deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird. Die Konzentration an Effektstoff liegt je nach Effektstoff im Bereich von 0,01 bis 60 Gew.-% und insbesondere 0,1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.
Weiterhin kann die zur Imprägnierung des Furniers eingesetzte Zusammensetzung einen oder mehrere hydrophobe Bestandteile, beispielsweise wenigstens ein Wachs oder ein Öl in emulgierter bzw. suspendierter Form enthalten, wie in den älteren deutschen Patentanmeldungen DE 10 2005 020 389.2 und DE 10 2005 020 390.6 beschrieben, auf deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird. Die Konzentration an hydrophobem Bestandteil liegt typischerweise im Bereich von 0,01 bis 60 Gew.-% und insbesondere 0,1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.
Im Anschluss an das Imprägnieren wird das Furnier bei erhöhter Temperatur, in der Regel bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 180°C, häufig im Bereich von 80 bis 160°C und besonders bevorzugt im Bereich von 100 bis 150°C verpresst.
Der Pressdruck liegt typischerweise im Bereich von 50 bis 1000 N/cm², vorzugsweise im Bereich von 100 bis 800 N/cm² und besonders bevorzugt im Bereich von 120 bis 500 N/cm².
Zum Verpressen wird das Furnier in üblichen Pressenvorrichtungen unter den oben angegebenen Bedingungen verpresst. Es ist prinzipiell möglich, gleichzeitig zwei oder meherere, z.B. 2, 3 oder 4 Furnierlagen gleichzeitig, d.h. in gestapelter Anordnung zu verpressen. Zwischen den Furnierlagen können dann Trennfolien angeordnet sein. Vorzugsweise wird man jedoch einzelne Furnierlagen verpressen.
Als Pressvorrichtungen kommen übliche beheizbare Pressen in Betracht, die ein flächiges Verpressen der Furniere ermöglichen. Hierzu zählen übliche Platten- und Etagenpressen, die mit beheizbaren Pressplatten ausgestattet sind, aber auch Walzenpressen mit beheizbaren Presswalzen.
Die Dauer des Pressvorgangs beträgt in der Regel wenige Minuten, z.B. 1 bis 30 min., insbesondere 2 bis 20 min. Grundsätzlich sind auch längere Pressdauern, z.B. 5 h, oder darüber, vorzugsweise nicht länger als 2 h, möglich, jedoch nicht vorteilhaft. Bei Walzenpressen entsprechen die hier angegebenen Zeiten den Kontaktzeiten mit der/den Presswalzen. Längere Presszeiten können durch mehrere, aufeinanderfolgende Walzengänge realisiert werden.
Beim Pressen des Furniers wird zumindest ein Teil des in der Imprägnierzusammensetzung enthaltenen Wassers verdampft. Geichzeitig erfolgt zumindest eine partielle Vernetzung und eine Fixierung der Harnstoffverbindung H im Holz.
Es hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn man das Furnier vor dem Pressen in Schritt ii) auf eine Restfeuchte von weniger als 20 %, z.B. auf eine Restfeuchte im Bereich von 1 bis < 20 %, insbesondere im Bereich von 5 bis 15 % trocknet. Das Trocknen kann in üblicher Weise, beispielsweise unter Ausnutzung von Heißluftströmen, zB. in Umluft- bzw. Trockenkammern, erfolgen. Eine Fixierung der Furniere ist nicht erforderlich. In der Regel erfolgt das Trocknen bei Temperaturen des Furniers von nicht mehr als 150°C, z.B. im Bereich von 50 bis 150°C. Bei einer Trocknung unter Ausnutzung von Heißlufströmen wird die Tempertatur des Heißluftstroms in der Regel 200°C nicht überschreiten und liegt typischerweise im Bereich von 50 bis 200°C und insbesondere im Bereich von 90 bis 160°C. Typischerweise erfolgt das Trocknen bei Drucken im Bereich von 800 bis 1200 mbar., insbesondere bei Umgebungsdruck. Die Trockendauer hängt naturgemäß von der eingestellten Temperatur ab und liegt typischerweise im Bereich von 1 min. bis 4 h. Bei der Heißlufttrocknung liegt die liegt die Trockendauer typischerweise im Bereich von 1 bis 20 min.
In einem weiteren Schritt wird das Furnier nach dem Verpressen beleimt. Hierbei wird in der Regel eine flüssige Leimzusammensetzung auf das in Schritt ii) erhaltene, imprägnierte und verpresste Furnier aufgebracht.
Vorzugsweise wird nach dem Verpressen und vor dem Beleimen eine Feuchte von wenigstens 5 %, insbesondere wenigstens 10 %, bezogen auf die Trockenmasse des Furniers, nicht unterschritten, um die Weiterverarbeitung zu erleichtern.
Die zum Beleimen angewendete Methode richtet sich 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.
Sofern es sich bei dem erfindungsgemäß herzustellenden Furnierwerkstoff um einen Werkstoff handelt, der mehrere miteinander verleimte Furnierlagen umfasst, müssen nicht alle Furnierlagen beleimt werden. In der Regel wird man in schichtanordnung beidseitig beleimte Furnielagen mit unbeleimten Furnierlagen verkleben, wobei die äußeren Furnierlagen in der Regel unbeleimt sind. Sofern es sich bei dem erfindungsgemäß herzustellenden Furnierwerkstoff um einen Werkstoff handelt, der eine mit einem Träger verleimte Furnierlage umfasst, kann sowohl die Furnierlage als auch die zu verklebenede Oberfläche des Trägers beleimt sein.
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:

a) Flüssige, insbesondere wässrige Zubereitungen thermisch härtbarer Bindemittel (Reaktiv-Bindemittel) wie Aminoplastharze, Phenolharze, Isocyanatharze und Epoxidharze; und
b) 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 a) genannten thermisch härtbaren Bindemittel und deren Mischungen mit filmbildenden Polymeren der Gruppe b). 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 b) 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, bzw. beleimtem Träger, 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 bzw. des Furniers mit einem beleimten Träger, vorzugsweise einem Träger aus Holz oder einem Holzwerkstoff, oder durch Verkleben von zwei Furnierlagen zu sog. Schwarten oder von mehreren in der Regel 3 bis 11 Furnierlagen, z.B. 3, 5, 7, 9 oder 11 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. Die angewendeten Temperaturen liegen typischerweise bei wenigstens 50°C, häufig wenigstens 60°C, insbesondere wenigstens 80°C und unterhalb der Zersetzungstemperatur des Holzes und der Leimbestandteile, vorzugsweise im Bereich von 50°C bis 160°C und insbesondere im Bereich von 80°C bis 150°C. Vorteilhafterweise erfolgt die Weiterverarbeitung durch Anwendung von erhöhtem Druck von vorzugsweise wenigstens 10 bis 1000 N/cm², insbesondere im Bereich von 50 bis 800 N/cm² und speziell im Bereich von 100 bis 500 N/cm², 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 cm Furnierwerkstoffdicke, häufig im Bereich von 2 min. bis 30 min. pro cm Furnierwerkstoffdicke und insbesondere im Bereich von 3 bis 15 min. pro cm Furnierwerkstoffdicke.
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, sowie furnierte Span-, Faser- und Sperrholzplatten für die Möbelindustrie.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform handelt es sich bei dem Holzwerkstoff um einen aus zwei oder mehreren, vorzugsweise um einen aus einer ungeraden Zahl, z.B. 3, 5, 7, 9 oder 11, miteinander verklebten Furnierlagen bestehenden Holzwerkstoff, beispielsweise um ein Lagenholz oder um eine Sperrholz, wie oben erläutert. In diesen Holzwerkstoffen können die einzelnen Furnierlagen gleich oder verschieden sein, d.h. aus unterschiedlichen Hölzern bestehen und/oder unterschiedliche Dicken aufweisen, und/oder unterschiedliche Mengen an vernetzter Harnstoffverbindung H enthalten. Die Herstellung erfolgt in der Regel in dem man abwechselnd beidseitig beleimte und unbeleimte Furnierlagen schichtweise anordnet und unter den oben genannten Bedingungen miteinander verklebt, wobei die äußeren Furnierlagen, d.h. diejenigen, welche die Oberfläche des Furnierwerkstoffs bilden, unbeleimt sind.
Die folgenden Beispiele dienen der weiteren Erläuterung der Erfindung.
Beispiele 1 bis 3: Herstellung modifizierter Buchenfurniere
Buchenschälfurniere in den Abmessungen (100 × 100 × 1,5) mm³ wurden mit den in der Tabelle 1 aufgeführten DMDHEU-Lösungen behandelt. Hierzu wurden die Furniere vollständig in die Lösung getaucht und in einer Tränkanlage einem Vakuum von 40 mbar ausgesetzt. Anschließend wurde für 2 h ein Druck von 12 bar angelegt. Nach Beendigung der Druckphase wurde die überschüssige Flüssigkeit von der Furnieroberfläche entfernt und die Furniere im Trockenschrank bei 80°C für ca. 1 h bis auf ca. 10% Holzfeuchtigkeit getrocknet.
Anschließend wurden die so behandelten Furniere in einer Heißpresse für 10 min bei 140°C bei einem spezifischen Druck von 2 N/mm² gepresst. Die Gewichtszunahme der Furniere im darrtrocknen Zustand ist in Tabelle 1 angegeben. Tabelle 1: Zusammensetzung der Imprägnierlösungen

* Anteil in Gew.-%;
** Gewichtszunahme in Gew.-%, bezogen auf das Gewicht des Furnier in darrtrockenem Zustand.

Zur Bestimmung der Oberflächenrauhigkeit der Furniere wurden diese zuächst bei 20°C und 65% relativer Luftfeuchtigkeit Konditioniert. Dann wurde der arithmetische Mittenrauhwert (R_A) und die maximale Rauhtiefe (R_max) mit Hilfe eines Perthometers bestimmt. Die Ergebnisse der Messungen sind in der Tabelle 2 angegeben. Die behandelten Buchenfurniere zeichnen sich durch eine reduzierte Oberflächenrauhigkeit im Vergleich zu den unbehandelten Furnieren aus. Tabelle 1: Rauhigkeitskennwerte der behandelten und unbehandelten Furniere
Beispiele 4 bis 9: Herstellung von 7-lagigen Sperrholz aus modifizierten Buchenfurnieren
Buchenschälfurniere in den Abmessungen (300 × 300 × 1,5) mm³ wurden analog den Beispielen 1 bis 3 mit den in der Tabelle 3 aufgeführten DMDHEU-Lösungen behandelt und anschließend unter den dort angegebenen Bedingungen verpresst. Die Gewichtszunahme des Buchenfurniers ist in Tabelle 3 angegeben. Tabelle 3: Zusammensetzung der Imprägnierlösungen

Anschließend wurden jeweils 3 der so erhaltenen modifizierten Buchenfurniere mit der in Tabelle 4 angegebene Leimzusammensetzung in den dort angegebenen Mengen beidseitig bestrichen. Jeweils 3 so beleimten Furniere wurden im Wechsel mit je 4 unbeleimten, erfindungsgemäß behandelten Buchenfurnieren schichtweise in eine beheizbare Plattenpresse eingebracht, wobei die äußeren Lagen unbeleimt waren. Der so erhaltene Stapel aus 7 Buchenfurnieren wurde anschließend bei einer Temperatur von 105°C und einem Pressdruck von 1,5 N/mm² 10 min. gepresst. Zu Vergleichszwecken wurden ausserdem unbehandelte Buchenfurniere der gleichen Abmessung zu einem 7-lagigen Sperrholz verleimt. Tabelle 4: Verleimungsparameter zur Herstellung von 7-lagigem Sperrholz

* MUF = Wässrige Melamin-Harnstoff-Formaldehyd Zubereitung (Casco 1238, Firma Akzo Nobel); PF = Wässrige Phenol-Formaldehyd Zubereitung (Dynosol S-576, Firma Dynea).

Die so erhaltenen Sperrhölzer wurden bzgl. der Zugfestigkeit der Leimfuge untersucht. Hierzu wurde die Zugfestigkeit nach DIN EN 314-1 nach 24 h Wasserlagerung bei 20°C geprüft. Die Zugfestigkeitswerte sind in Tabelle 5 aufgelistet. Die Sperrholzprüfkörper aus unbehandelten und behandelten Buchenfurnieren erreichen demnach mit beiden untersuchten Bindemittelsystemen die gleichen Zugfestigkeitswerte. Tabelle 5: Zugfestigkeit der Leimfuge von 7-lagigem Sperrholz nach 24 h Wasserlagerung bei 20°C nach DIN EN 314-1

Claims

Verfahren zur Herstellung zur Herstellung eines Holzwerkstoffs, der wenigstens eine mit einem Träger oder weiteren Furnierlagen flächig verklebte Furnierschicht aufweist, umfassend: i) Imprägnieren eines Furniers mit einer wässrigen härtbaren Zusammensetzung, die a) wenigstens eine vernetzbare Harnstoffverbindung 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, und b) wenigstens eine die Vernetzung katalysierende Substanz enthält, ii) Verpressen des imprägnierte Furniers bei erhöhter Temperatur, iii) Beleimen des verpressten Furniers und/oder des Trägers, und iv) flächiges Verkleben des beleimten Furniers mit einem Träger oder weiteren Furnierlagen zu dem Holzwerkstoff.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei man das imprägnierte Furnier bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 180°C verpresst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man das imprägnierte Furnier bei einem Druck im Bereich von 50 bis 1000 N/cm² verpresst.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man das imprägnierte Furnier vor dem Pressen in Schritt ii) auf eine Restfeuchte von weniger als 20 % trocknet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man das Furnier zum Imprägnieren zunächst komprimiert und in Kontakt mit der wässrigen härtbaren Zusammensetzung entspannt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei man in Schritt i) die Imprägnierung so durchführt, dass die von dem Furnier aufgenommene Menge an vernetzbarer Harnstoffverbindung H im Bereich von 1 bis 100 Gew.-%, bezogen auf das unbehandelte Furnier, liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Konzentration an Harnstoffverbindung H in der härtbaren wässrigen Zusammensetzung im Bereich von 10 bis 80 Gew.-% liegt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vernetzbare Harnstoffverbindung ausgewählt ist unter – 1,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on, – Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidinon, das mit einem C₁-C₆-Alkanol einem C₂-C₆-Polyol, einem Oligo- oder einem Polyethylenglykol modifiziert ist, – 1,3-Bis(hydroxymethyl)harnstoff, – 1,3-Bis(methoxymethyl)harnstoff; – 1-Hydroxymethyl-3-methylharnstoff, – 1,3-Bis(hydroxymethyl)imidazolidin-2-on, – 1,3-Bis(hydroxymethyl)-1,3-hexahydropyrimidin-2-on – 1,3-Bis(methoxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on, – Tetra(hydroxymethyl)acetlyendiharnstoff.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Katalysator K ausgewählt ist unter Metallsalzen aus der Gruppe der Metallhalogenide, Metallsulfate, Metallnitrate, Metallphosphate, Metalltetrafluoroborate; Bortrifluorid; Ammoniumsalzen aus der Gruppe der Ammoniumhalogenide, Ammoniumsulfat, Ammoniumoxalat und Diammoniumphosphat; organischen Carbonsäuren, organischen Sulfonsäuren, Borsäure, Schwefelsäure und Salzsäure.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Furnier eine Dicke von 100 μm bis 3 mm aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Furnier vor dem Imprägnieren einer Plasmabehandlung unterworfen wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Furnier vor dem Imprägnieren eine Restfeuchte im Bereich von 5 bis 80 % aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verkleben in Schritt iv) bei Temperaturen im Bereich von 50 bis 160°C erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das in Schritt iii) eingesetzte Leimungsmittel wenigstens ein thermisch härtbares Bindemittel umfasst.
Verfahren nach Anspruch 14, wobei das Leimungsmittel in Form einer wässrigen Zubereitung des thermisch härtbaren Bindemittels eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das imprägnierte Furnier wenigstens ein Oberfläche des Holzwerkstoffs bildet.
Verfahren nach Anspruch 16, wobei der Holzwerkstoff ein Lagenholz oder Sperrholz ist.
Holzwerkstoff, erhältlich durch ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche.