DE69103006T2

DE69103006T2 - Verfahren zur Herstellung von modifiziertem Holz.

Info

Publication number: DE69103006T2
Application number: DE1991603006
Authority: DE
Inventors: Arihiro Adachi; Shozo Hirao; Hiroyuki Ishikawa; Satoru Konishi; Kenji Oonisi; Hiroaki Usui
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 1991-08-26
Filing date: 1991-11-27
Publication date: 1994-12-08
Anticipated expiration: 2011-11-28
Also published as: EP0529156B1; EP0529156A1; DE69103006D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines modifizierten Holzes mit einer darin imprägnierten, unlöslichen Verbindung.
Das mit dem genannten Verfahren erhaltene modifizierte Holz weist Flammwidrigkeits-, Fäulnisbeständigkeits-, Schädlingsbeständigkeitseigenschaften, Wasser- und Wasserdampfbeständigkeit, Dimensionsstabilität, Oberflächenfestigkeit, Verschleißbeständigkeitseigenschaften und ähnliche Eigenschaften auf, so daß es nutzbar als Konstruktionsmaterial usw. verwendet werden kann.
Bei der Herstellung des modifizierten Holzes mit einer einzigen bestimmten Wirkung von den oben beschriebenen Wirkungen wurden verschiedene Verfahren angewandt, um einen Verbundstoff einer unlöslichen und flammwidrigen, anorganischen Substanz mit Naturholz oder eines mit dem Naturholz zusammenwirkenden Harzes, einer Ornamentierung des Naturholzes mit einem chemischen Mittel mittels einer Reaktion zwischen der Zellulose und einer chemischen Substanz, einer Imprägnierung des Naturholzes mit einem pharmazeutischen Präparat usw. zu erhalten. Mit dem Verbundstoff aus der unlöslichen, flammwidrigen, anorganischen Substanz mit dem Naturholz wird ein modifiziertes Holz mit einer Flammwidrigkeit oder einer Flammverzögerung, die ein quasi flammwidriges Niveau entsprechend dem japanischen Industriestandard (JIS) erreicht, eine Fäulnisbeständigkeits- und Schädlingsbeständigkeitseigenschaft und eine Oberflächenfestigkeit verwirklicht, so daß es als Material für feuerfeste Türen usw. verwendet werden kann. Mit dem Verbundstoff aus dem funktionellen Harz mit dem Naturholz wird das Naturholz hauptsächlich wasser- und wasserdampfbeständig, oberflächenfest, dynamisch verstärkt und verschleißfest, so daß es allgemein z.B. als WPC-Fußboden usw. verwendet werden kann. Im Fall der Verzierung des Holzes mit einem chemischen Mittel ist es möglich, das Holz hauptsächlich wasser- und wasserdampfbeständig als auch dimensionsstabil zu machen, so daß das modifizierte Holz als z.B. acetyliertes Holz für die Verwendung im Bad- und Küchenbereich und ähnlichem geeignet ist, wo viel Wasser verwendet wird. Wenn das Naturholz mit einem pharmazeutischen Präparat imprägniert wird, ist es möglich, dem Holz Fäulnisbeständigkeits- und Schädlingsbeständigkeitseigenschaften zu verleihen, so daß das so modifizierte Holz allgemein als Hauskonstruktionsmaterial verwendet werden kann.
Das beschriebene derart modifizierte Holz beruht praktisch auf einer Imprägnierung durch Eintauchen des Holzes In das pharmazeutische Präparat, um so die bestimmte Wirkung zu schaffen, oder auf einer chemischen Reaktion und Fixierung des Reaktionsproduktes innerhalb des Holzes mittels wiederholtem Eintauchen in das pharmazeutische Präparat, wobei derartige Maßnahmen unter Vakuum oder atmosphärischen Druckbedingungen in einem sogenannten absatzweise arbeitenden Verfahren durchgeführt werden können.
In dem US-Patent Nr. 4 857 365 von S. Hirao und anderen der vorliegenden Anmelderin ist beispielsweise ein Verfahren zum Fixieren einer unlöslichen, flammwidrigen, anorganischen Substanz innerhalb des Holzes mittels einer Reaktion zwischen Kationen und Anionen durch aufeinanderfolgendes Eintauchen des rohen Holzmaterials in zwei unterschiedliche Lösungen, z.B. einer wasserlöslichen, anorganischen, Kationen enthaltenden Substanzlösung und einer weiteren wasserlöslichen, Anionen enthaltenden, anorganischen Substanzlösung, beschrieben. Mit diesem Verfahren kann ein modifiziertes Holz hergestellt werden, das eine Eigenschaft in Abhängigkeit von den verwendeten anorganischen Substanzlösungen hat. Bei diesem Verfahren von Hirao und anderen besteht jedoch das Problem, daß die Reaktion zwischen den Kationen und Anionen bereits außerhalb des Holzmaterials infolge der Tatsache stattfindet, daß sie vor dem Eintritt in das Holz vermischt werden, wenn das Material, nachdem es in eine der zwei unterschiedlichen anorganischen Substanzlösungen eingetaucht wurde, darauf in die andere anorganische Substanzlösung eingetaucht wird, so daß die beiden Lösungen verunreinigt werden, was zu einer Verkürzung der Standzeit führt.
Wenn weiter das absatzweise arbeitende Verfahren zur Durchführung des Verfahrens von Hirao und anderen verwendet wird, müssen die Schritte der Herstellung der anorganischen Substanzlösungen wiederholt durchgeführt werden, was den Nachteil hat, daß die Produktion nicht mit diesem Verfahren von Hirao und anderen effektiv bei einer Massenproduktion durchgeführt werden kann. Um die obengenannten Probleme des US- Patents von Hirao und anderen zu beheben, wurde weiter von Ishikawa und anderen in der japanischen Offenlegungsschrift Nr. 1-166903 ein Verfahren zur Herstellung eines modifizierten Holzes vorgeschlagen, indem man auf eine Fläche des zu modifizierenden Holzmaterials eine kationhaltige, anorganische Substanz lösung zum Imprägnieren des Holzes mit der Lösung aufsprüht und auf die andere Fläche des gleichen Holzmaterials eine anionhaltige, anorganische Substanzlösung aufsprüht, so daß eine Reaktion zwischen den Kationen und Anionen stattfinden kann und das Reaktionsprodukt innerhalb des Holzes fixiert wird. Mit diesem Verfahren führt jedoch das bloße Aufsprühen zum Imprägnieren der anorganischen Substanzlösung mit einer relativ geringen Viskosität auf die Oberflächen des Holzmaterials zu einem Abfließen des größten Teils der Lösung von den Oberflächen, solange die Lösung innerhalb einer kurzen Zeit aufgesprüht wird, auch sogar mit einer größeren Menge, so daß der imprägnierte Betrag der Lösungen in den entsprechenden Flächen auf kleine Mengen begrenzt ist. Entsprechend ist die Fixierung der unlöslichen, anorganischen Substanz innerhalb des Holzmaterials ebenfalls unzureichend, und es besteht weiterhin evtl. ein Problem, die angestrebten Verbesserungen in der Wirkung entsprechend der Art der unlöslichen, anorganischen, im Holzmaterial fixierten Substanz zu erhalten, d.h. die Flammwidrigkeits-, Fäulnisbeständigkeits- und Schädlingsbeständigkeitseigenschaften, die Wasser- und Wasserdampfbeständigkeit, die Dimensionsstabilität, die Oberflächenfestigkeit, die dynamische Verstärkung oder die Verschleißbeständigkeitseigenschaften zu erhalten.
Hauptziel der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Verfahren zur Herstellung eines modifizierten Holzes zu schaffen, das einen merklich gesteigerten Fixierbetrag der unlöslichen Verbindung innerhalb des Holzmaterials aufweist und somit in der Lage ist, ausreichend die Funktion entsprechend der unlöslichen Verbindung zu erhalten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dieses Ziel mit einem Verfahren zur Herstellung eines modifizierten Holzes erreicht, bei dem eine Reaktion von zwei unterschiedlichen Verbindungen innerhalb eines natürlichen Holzmaterials herbeigeführt wird, eine unlösliche Verbindung erzeugt und in dem Material fixiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren folgende Schritte umfaßt: Vorbereiten des natürlichen Holzmaterials, das ein Lösungsmittel enthält, in dem die unterschiedlichen Verbindungen lösbar sind, Ausbilden einer Schicht von jeder der unterschiedlichen Verbindungen innerhalb jeder von zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Lösungsmittel enthaltenden Holzmaterials und Aushärten des Holzmaterials, in dem die Schichten der unterschiedlichen Verbindungen ausgebildet sind.
Andere Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Erfindung, im einzelnen unter Bezugnahme auf ein Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Figuren 1 bis 4 sind erläuternde Ansichten der Verfahrensschritte zur Herstellung des modifizierten Holzes gemäß der vorliegenden Erfindung, Fig. 5 ist eine erläuternde Ansicht des Verfahrens, mit dem die unlösliche Verbindung in den Herstellungsschritten gemäß Fig. 1 bis 4 erzeugt wird, und Fig. 6 ist eine erläuternde Ansicht für einen Zustand, in dem die unlösliche Verbindung in den Herstellungsschritten gemäß den Fig. 1 bis 4 erzeugt wird.
Die vorliegende Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
Das zu modifizierende, natürliche Holzmaterial (das im folgenden einfach als "Holz" bezeichnet wird) und in der vorliegenden Erfindung verwendet wird, ist nicht auf ein besonderes Holz begrenzt und kann z.B gesägtes Nutzholz, Furnierholzblätter, Sperrholz usw. umfassen, wobei jedoch bevorzugt wird, daß das Holz eine ausreichend größere Oberfläche als eine Fläche in Dickenrichtung aufweist, um auf der Oberfläche eine Verbindungsbeschichtung auszubilden, wie dies im einzelnen weiter unten beschrieben wird. Weiter ist das Holz nicht auf irgendeine besondere Holzart begrenzt.
Gemäß einem besonderen Merkmal der vorliegenden Erfindung wird mit dem Verfahren eine merklich größere Fixiermenge der unlöslichen Verbindung im Inneren des Holzes geschaffen, d.h. in der Holzstruktur. Die Art der zur Ausbildung der unlöslichen Verbindung verwendeten Verbindungen ist nicht besonders begrenzt und kann, wenn die unlösliche Verbindung beispielsweise eine anorganische Verbindung ist, z.B. Erdalkalimetalle, wie Mg, Ca, Sr, Ba und ähnliches, oder Fe, Cu, Co, Ni, Mn, Pb, Zn als kationisches Element und solche wie OH, F, Cl, Br, NO&sub3;, CO&sub3;, BO&sub3;, PO&sub4;, SO&sub4; als anionische Elemente, umfassen. Bei diesen anorganischen Substanzen ist es ebenfalls möglich, mehr als zwei von ihnen gleichzeitig im Holz vorzusehen. Wenn andererseits die unlösliche Verbindung eine organische Verbindung ist, wie z.B. Aminoharze, Epoxydharze, Phenolharze usw., wird das Holz mit einem derartigen Harz als Hauptkomponente und einem Härtemittel oder Additiv zur Bewirkung der Reaktion miteinander innerhalb des Holzes imprägniert. Weiter können derartige anorganische und organische Mittel, wie beschrieben, miteinander innerhalb des Holzes reagieren.
Die zur Bildung der unlöslichen Verbindung verwendeten Verbindungen (im folgenden einfach als "Bildungsverbindungen" bezeichnet) werden wahlweise entsprechend der innerhalb des Holzes zu fixierenden, unlöslichen Verbindung ausgewählt. In diesem Fall ist es wünschenswert, um Eigenschaften, wie eine hohe Feuerbeständigkeit, Dimensionsstabilität, dynamische Verstärkung, Oberflächenfestigkeit usw., zu erhalten, daß eine der Bildungsverbindungen in einem festen Zustand oder einem viskosen, flüssigen Zustand vorliegt. Bei der Verwendung derartiger Bildungsverbindungen kann ein größerer Betrag ihrer Adhesion an der Oberfläche des Holzes verfügbar gemacht werden, so daß der Fixierbetrag der unlöslichen Verbindung innerhalb des Holzes gesteigert werden kann. In diesem Fall sollte bewirkt werden, daß mehr als 215,285 g/m² (20g/ft²) der Bildungsverbindungen vorzugsweise an der Oberfläche des Holzes haften, während diese Verbindungen vorzugsweise in einem festen Zustand, z.B. als Pulver oder Partikel, einer Mischung in einem aufgeschlämmten Zustand eines festen Teils und einer Lösung oder einer viskosen Flüssigkeit mit einer Viskosität von mehr als 5000 cP vorliegen sollten.
Bei der Modifizierung des Holzes wird das Holz zuerst mittels Imprägnieren oder ähnlichem so behandelt, daß es eine ausreichende Menge von Lösungsmitteln enthält, in dem die Bildungsverbindungen für die unlösbare Verbindung löslich sind. Der Lösungsmittelgehalt in dem Holz sollte optimal mindestens mehr als 80% in bezug auf das absolute trockene Gewicht des Holzes oder noch bevorzugter 120% durch das Lösungsmittel betragen. Wenn weiter das Holz mit den daran haftenden Bildungsverbindungen in eine Lösungsmittelatmosphäre bei hoher Feuchtigkeit zum Aushärten angeordnet wird, wird die Lösung der Bildungsverbindungen merkbar gefördert, und die fixierte Menge der unlösbaren Verbindung in dem Holz kann gut gesteigert werden. Zum Imprägnieren mit Lösungsmitteln ist es möglich, eine Maßnahme anzuwenden, wie z.B., wenn das Lösungsmittel Wasser ist, eine Unterwasserlagerung, ein Bedampfen, eine Vakuumimprägnierung, eine Druckimprägnierung oder ähnliches.
Im Falle, wenn die unlösliche, anorganische Verbindung darauf im Holz fixiert ist, wird eine kationhaltige Bildungsverbindung CA aufgebracht, die an einer Seitenfläche 10a, 10Aa und 10Ba einer Vielzahl von Hölzern 10, 10A und 10B haftet, während eine anionhaltige Bildungsverbindung AN aufgebracht wird, die an der anderen Seitenfläche 10b, 10Ab und 10Bb der entsprechenden Hölzer 10, 10A und 10B haftet (siehe Fig. 1), und diese Hölzer 10, 10A und 10B werden dann mit ihren die gleiche Bildungsverbindung tragenden Oberflächen 10b und 10Ab als auch 10Aa und 10Ba einander gegenüberliegend aufeinandergestapelt (siehe Fig. 2). Hier ist es ebenfalls möglich, die kationhaltige und anionhaltige Bildungsverbindung CA und AN nur auf eine der Seitenflächen der entsprechenden Hölzer 10, 10A und 10B aufzusprühen, wobei in diesem Fall die eine Seitenfläche 10a des Holzes 10 beispielsweise die kationhaltige Bildungsverbindung aufweist, während die andere Seitenfläche 10Aa des nächsten Holzes 10A eine doppelte Menge der anionhaltigen Bildungsverbindung AN aufweist und die eine Seitenfläche zu 10Ba des weiteren Holzes 10B eine doppelte Menge der kationhaltigen Bildungsverbindung CA aufweist, so daß diese vergrößerten Mengen der Verbindungen AN und CA teilweise auf die gegenüberliegenden Flächen auf der anderen Seite der Hölzer beim Übereinanderstapeln übertragen werden. In diesem gestapelten Zustand werden die Hölzer einem Aushärtverfahren unterworfen, während das Holz nicht getrocknet wird, wobei das Lösungsmittel, wie z.B. Wasser, in dem Holz davon abgehalten wird, sich zu verflüchtigen. Die entsprechenden Hölzer 10, 10A und 10B in dem Stapel werden dann auseinandergenommen, wie in Fig. 3 dargestellt, und das erste und dritte Holz 10 und 10B werden um 180 Grad gedreht, so daß die die andere Bildungsverbindung tragenden Flächen 10a und 10Ab als auch 10Aa und 10Bb einander gegenüberliegen (siehe Fig. 3) und die so umgedrehten Hölzer erneut aufeinandergestapelt werden (siehe Fig. 4) und dann dem Aushärtverfahren in der gleichen Weise wie oben beschrieben unterworfen werden. Bei dem obigen Stapeln der Hölzer wird bevorzugt, eine Vinylfolie 11, die die gleiche Bildungsverbindung wie die der anderen Seitenfläche 10Bb des untersten Holzes 10B aufweist (siehe Fig. 1 und 2), anzubringen oder die Vinylfolie 11 mit der unterschiedlichen Bildungsverbindung von der einen Seitenfläche 10Ba des untersten Holzes 10B, wie in Fig. 3 und 4 dargestellt, anzubringen.
Diese Hölzer 10, 10A und 10B, die auf den beiden gegenüberliegenden Seitenflächen die unterschiedlichen Bildungsverbindungen daran anhaftend tragen und in der oben beschriebenen Weise gestapelt und ausgehärtet werden, bewirken die unterschiedlichen Bildungsverbindungen, die bis zu einem bestimmten Maß enthalten sind, die Bildung einer Schicht jeder Verbindung in jeder der Flächen der entsprechendem Hölzer, wie dies in Fig. 5 typisch durch das Holz 10A gezeigt ist. Entsprechend wird, wie in Fig. 6 dargestellt, bewirkt, daß die gegenseitig unterschiedlichen Bildungsverbindungen CA und AN zum äußerst guten Reagieren miteinander innerhalb des Holzes aufeinandertreffen, so daß die unlösliche, anorganische Verbindung IC in einer großen Menge gebildet wird. Die Beschreibung erfolgte unter Bezugnahme auf die Fig. 1 bis 4, bei denen drei Hölzer aufeinandergestapelt sind, wobei natürlich die Anzahl der aufeinandergestapelten Hölzer frei gesteigert oder vermindert werden kann.

BEISPIEL 1:

10 Platten eines Schälfurniers einer Kopalfichte mit 30 cm Länge, 30 cm Breite und 0,3 cm Dicke wurden als Holz verwendet, und diese Furniere wurden in heißes Wasser getaucht, bis ihr Sättigungszustand erreicht war. Dann wurde (NH4)&sub2;HPO&sub4; als anionhaltige Bildungsverbindung über eine Vinylfolie mit einer Menge von 376,75 g/m² (35g/ft²) gesprüht, und das erste der wassergesättigten Furniere wurde auf dieser Vinylfolie angeordnet. Auf die obere Fläche dieses Furniers wurde gleichförmig BaCl&sub2; 2H&sub2;O als kationhaltige Bildungsverbindung mit einer Menge von 1400 g/m² (130g/ft²) gesprüht, das zweite wassergesättigte Furnier wurde weiter auf das vorherige erste Furnier gestapelt, und (NH&sub4;)&sub2;HPO&sub4; wurde gleichförmig über die obere Fläche dieses zweiten Furniers mit einer Menge von 753,5 g/m² (70g/ft²) gesprüht. Ein derartiges Stapeln weiterer Furniere als auch das Besprühen mit den kationhaltigen und anionhaltigen Bildungsverbindungen wurde wiederholt, und (NH&sub4;)&sub2;HPO&sub4; als anionhaltige Bildungsverbindung wurde zum Schluß über die obere Fläche des obersten wassergesättigten zehnten Furniers mit einer Menge von 376,75 g/m² (35g/ft²) gesprüht. Die so gestapelten Furniere wurden in einem sorgfältig abgedichteten Zustand gehalten und einen Tag lang bei Raumtemperatur ausgehärtet. Darauf wurden 10 Platten der aufeinandergestapelten Furniere entsprechend abgespült und getrocknet, und man erhielt zehn Platten eines modifizierten Holzes. In diesem Fall wurde BaCl&sub2; 2H&sub2;O als kationhaltige Bildungsverbindung zur Bildung einer Schicht von 300-400 um und (NH&sub4;)&sub2;HPO&sub4; als anionhaltige Bildungsverbindung zur Bildung einer Schicht von 250-350 um auf den Oberflächen der Furniere verwendet.

BEISPIELE 2-6:

Mit Ausnahme der Änderungen, die in der folgenden Tabelle I hinsichtlich des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins der Wassersättigung, der Art und der Größe des Holzes, der Art der Verbindungen, des Typs, der Sprühmenge und der Schichtdicke der kationhaltigen und anionhaltigen Bildungsverbindungen und der Verfahrensbedingungen zum Trocknen in Beispiel 1 aufgeführt sind, erhielt man unterschiedliche modifizierte Hölzer in der gleichen Weise wie in Beispiel 1. Im vorliegenden Fall wurden die gleichen Rundschälfurniere in den Beispielen 5 und 6 wie in Beispiel 1 verwendet, wohingegen blockförmige Platten des Holzes in den Beispielen 2 bis 4 statt der Rundschälfurniere verwendet wurden.

BEISPIEL 7:

11 Platten eines Rundschälfurniers der Kopalfichte mit einer Länge von 30 cm, einer Breite von 30 cm und einer Dicke von 0,3 cm wurden nicht mit Wasser gesättigt, sondern mit einem Wassergehalt von 10-12% als Holz verwendet, wobei das erste der Furniere auf einer Vinylfolie angeordnet wurde, auf der (NH&sub4;)&sub2;HPO&sub4; gleichförmig als anionhaltige Bildungsverbindung mit einer Menge von 376,75 g/m² (35g/ft²) versprüht wurde. Auf die obere Fläche dieses ersten Furniers wurde gleichförmig BaCl&sub2; 2H&sub2;O als kationhaltige Bildungsverbindung mit einer Menge von 1400 g/m² (130g/ft&sub2;) gleichförmig versprüht, auf das erste Furnier wurde ein zweites Furnier gestapelt, und (NH&sub4;)&sub2;HPO&sub4; wurde gleichförmig über die obere Fläche dieses zweiten Furniers gesprüht. Dieses Stapeln weiterer Furniere als auch das Besprühen mit den kationhaltigen und anionhaltigen Bildungsverbindungen wurde wiederholt, und zum Schluß wurde BaCl&sub2; 2H&sub2;O als kationhaltige Bildungsverbindung gleichförmig auf die obere Fläche des obersten elften Furniers mit einer Menge von 700 g/m² (65g/ft²) gesprüht. Der so vorbereitete Furnierstapel wurde dann in einem Thermo-Hygrostat angeordnet und dann 24 Stunden lang einem Aushärten bei heißen und hohen Feuchtigkeitsbedingungen von 60ºC und einer relativen Feuchtigkeit von 95% unterworfen. Darauf wurden diese elf Furniere entsprechend gespült und getrocknet, und man erhielt vier Platten eines modifizierten Holzes. In diesem Fall wurden BaCl&sub2; 2H&sub2;O und H&sub3;BO&sub3; als kationhaltige Bildungsverbindung zur Ausbildung einer Schicht von 1200-1400 um und (NH&sub4;)&sub2;HPO&sub4; und H&sub3;BO&sub3; als anionhaltige Bildungsverbindung zur Ausbildung einer Schicht von 750-850 um auf den Oberflächen der Furniere verwendet.

BEISPIELE 8-11:

Mit der Ausnahme der Änderungen in den unterschiedlichen Bedingungen usw., die in der folgenden Tabelle I aufgeführt sind, erhielt man weitere modifizierte Hölzer in Form von Furnieren in der gleichen Weise wie beim Beispiel 7.
Bei den entsprechenden vorherigen Beispielen trugen die gestapelten Furniere auf einer Fläche die kationhaltige Bildungsverbindung und auf der anderen, gegenüberliegenden Fläche die anionhaltige Bildungsverbindung, die beide im wesentlichen den gleichen Adhesionsbetrag aufwiesen.

VERGLEICHSBEISPIEL 1:

Das Rundschälfurnier der Kopalfichte mit einer Länge von 30 cm, einer Breite von 30 cm und einer Dicke von 0,3 cm wurde verwendet und in heißes Wasser getaucht, bis man einen wassergesättigten Zustand erhielt. Die auf diese Weise wassergesättigten Furniere wurden 24 Stunden lang in einer anionhaltigen Lösung bei 80ºC von (NH&sub4;)&sub2;HPO&sub4; bei einer Konzentration von 3,5 mol pro Liter und H&sub3;BO&sub3; von 4,0 mol pro Liter eingetaucht und wurden weitere 24 Stunden in eine kationhaltige Lösung von BaCl&sub2; 2H&sub2;O von 2,0 mol pro Liter und H&sub3;BO&sub3; von 2,0 mol pro Liter getaucht, woraufhin dann die entsprechenden Furniere gespült und getrocknet wurden, wodurch man Furniere eines derartig modifizierten Holzes erhielt.

VERGLEICHSBEISPIEL 2:

Statt des im Vergleichsbeispiel 1 verwendeten Furnierholzes wurden blockförmige Hemlocktannenplatten von 30 cm Länge, 30 cm Breite und 1,5 cm Dicke verwendet und, mit Ausnahme der Änderungen in der Art und Konzentration wie in Tabelle I der anorganischen Verbindungen in den anionhaltigen und kationhaltigen Lösungen, erhielt man ein weiteres modifiziertes Holz in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 1. TABELLE I Holz Adhesionsverbindung Behandl.Bedingung Art Größe (cm) Oberfl.Maserg.behandelt Anionhaltige Verb. (g/m²) Schicht (um) Kationhaltige Verb. (g/m²) Zeit (h) Ja Nein Kopalfichte Hemlocktanne Jp.Zeder flach/gerade Querschnitt alle Oberfl. Raum
In der obigen Tabelle I wurde das Beispiel 6 mit einer wäßrigen, die beiden anion- und kationhaltigen Bildungsverbindungen durchgeführt. Die beiden anionhaltigen und kationhaltigen Bildungsverbindungslösungen in den Vergleichsbeispielen 1 und 2 zeigen eine Molmenge in 1 Liter Wasser. In den Beispielen 1-5 und 7-11 wurden die anion- und kationhaltigen Bildungsverbindungen als Pulver im festen Zustand verwendet, das über die Holzoberflächen gestreut wurde. In den Beispielen 7-11 wurde weiter das Aushärten in einer Atmosphäre bei einer relativen Feuchtigkeit von 95% durchgeführt.
In bezug auf die entsprechenden modifizierten, mit den obigen Beispielen 1-11 und den Vergleichsbeispielen l und 2 erhaltenen Hölzer wurden der Gehalt und der enthaltende Zustand der unlöslichen, anorganischen Verbindung, die Fäulnisbeständigkeits- und Schädlingsbeständigkeitseigenschaft (insbesondere in bezug auf Ameisen) und die Flammwidrigkeit bestimmt. Die Bestimmung des Gehalts der unlöslichen, anorganischen Verbindung wurde mit folgender Formel durchgeführt:
Gehalt (%) = ((w&sub2;-w&sub1;)/w&sub1;) x 100
wobei w&sub1; das absolute Trockengewicht des Holzes vor der Behandlung und w&sub2; das absolute Trockengewicht des Holzes nach der Behandlung ist. Die Fäulnisbeständigkeits- und Ameisenbeständigkeitseigenschaft wurde entsprechend Nrn. 3 und 11 der JWPA Standard bestimmt, wobei der Wirksamkeitswert oberhalb 98 mit VG, von über 90 bis unter 98 mit G und von unter 90 mit B bezeichnet wurde. Die Flammwidrigkeit wurde entsprechend dem Oberflächentest gemäß JIS-A1321 bestimmt, wobei die Flammwidrigkeit oberhalb von Grad 3 mit G und die Flammwidrigkeit, die nicht den Grad 3 erreicht, mit B bezeichnet wurde. Die Ergebnisse dieser Bestimmungen sind in der folgenden Tabelle II dargestellt: TABELLE II Gehalt(%) Gehaltszustand Fäulnisbeständigk. Schädlings beständigk. Flammwidrigkeit
In der obigen Tabelle II bezeichnet der Gehaltszustand "A" der unlöslichen, anorganischen Verbindung die Erzeugung der besonderen Verbindung in dem Holz in einer Tiefe von mehr als 1 mm von der Oberfläche, wohingegen der Zustand "B" die Erzeugung bis zu etwa 1 mm bezeichnet.
In den entsprechenden modifizierten, in den Beispielen 1 bis 11 erfindungsgemäß erhaltenen Hölzern kann, wie man aus der obigen Tabelle II sieht, die unlösliche, anorganische Verbindung, die die Flammwidrigkeit wiedergibt, in einem tieferen Teil und sogar bis zur Mitte des Holzes erzeugt werden, im Gegensatz zu den mittels der Vergleichsbeispiele 1 und 2 erhaltenden modifizierten Hölzern, wobei man herausgefunden hat, daß, auch wenn der Gehalt der unlöslichen, anorganischen Verbindung nicht so hoch ist, im wesentlichen die gleiche Fäulnisbeständigkeits- und Schädlingsbeständigkeitseigenschaft und Flammwidrigkeit wie in dem Fall, in dem der Gehalt hoch ist, erhalten wird.

BEISPIEL 12:

Es wurden als Holz drei Platten des Rundschälfurniers der Kopalfichte P1, P2 und P3 mit einer Länge von 30 cm, einer Breite von 30 cm und einer Dicke von 0,3 cm als Holz verwendet, und diese Furniere wurden in heißes Wasser getaucbt, bis ihr gesättigter Zustand erreicht war. Dann wurde als erste Verbindung ein Melaminharz gleichförmig über die Oberfläche des ersten Furniers P1 mit einer Menge von 1.55c g/m² (144g/ft²) gestreut, Ammoniumchlorid wurde als zweite Verbindung gleichförinig über eine Fläche des zweiten Furniers P2 mit einer Menge von 47,36 g/m² (4,4g/ft²) gestreut, und das Melaminharz als erste Verbindung wurde über eine Fläche des dritten Furniers P3 mit einer Menge von 775 g/m² (72g/ft²) gestreut. Dann wurden auf eine Vinylfolie, auf die Ammoniumchlorid als zweite Verbindung gleichförmig mit einer Menge von 23,68 g/m² (2,2g/ft²) gestreut wurde, das erste bis dritte Furnier P1-P3 gestapelt, und zwar in der Reihenfolge des ersten, zweiten und dritten Furniers, wobei ihre Seitenflächen mit den darauf gestreuten Verbindungen nach oben zeigten. Die so gestapelten Furniere wurden in einem abgedichteten Zustand bei einer Temperatur von 60ºC 2 Stunden lang ausgehärtet, wodurch ein Abbinden des Harzes erfolgte, d.h. es wurde unlöslich. Darauf wurden die drei Furnierplatten entsprechend abgespült und bei 150ºC getrocknet, wodurch man ein modifiziertes Holz erhielt. In diesem Fall bildete das Melaminharz als erste Verbindung eine Schicht von 900-1000 um und das Ammoniumchlorid als zweite Verbindung eine Schicht von 20-40 um auf den Flächen der Furniere.

BEISPIELE 13 und 14:

Mit Ausnahme der Änderungen der Bedingungen gemäß der folgenden Tabelle III wurden modifizierte Hölzer in der gleichen Weise wie in Beispiel 12 erhalten. Bei diesem Beispiel 14 wurde das als Holz verwendete Rohholzmaterial nicht mit Wasser gesättigt.

VERGLEICHSBEISPIEL 3:

Ein Rundschälfurnier der Kopalfichte mit einer Länge von 30 cm, einer Breite von 30 cm und einer Dicke von 0,3 cm wurde als Holz verwendet, und dieses Furnier wurde mit einer Lösung unter vermindertem Druck imprägniert, die 20 Gew.% Melaminharz und 5 Gew.% Phosphorsäure enthielt. Darauf wurde das Furnier abgespült und bei 120ºC 4 Stunden lang getrocknet, wodurch man ein modifiziertes Holz erhielt.

VERGLEICHSBEISPIEL 4:

Mit Ausnahme der Änderungen in den Behandlungsbedingungen gemäß der folgenden Tabelle III erhielt man ein modifiziertes Holz in der gleichen Weise wie im Vergleichsbeispiel 3. TABELLE III Holz Adhesionsverbindung Behandlungsverbindung Art Größe (cm) Oberfl.Maserg. behandelt Schicht (um) Zeit Ja Nein Kopalfichte Philipin. Mahogani Hemlocktanne flach/gerade alle Flächen Melaminharz Phosphorsäure Methylolacrylamid
In Beispiel 13 wurden die Furniere bei 130ºC 3 Stunden lang getrocknet, und in Beispiel 14 wurden sie bei 120ºC 3 Stunden lang getrocknet. In den Vergleichsbeispielen 3 und 4 ist die Menge der ersten und zweiten Verbindung in ihrer Mischungslösung durch Gew.% angegeben.
In bezug auf die entsprechenden, in den obigen Beispielen 12- 14 und den Vergleichsbeispielen 3 und 4 erhaltenen modifizierten Hölzern wurden Bestimmungen hinsichtlich des Gehalts der unlöslichen, anorganischen Verbindung, des Behandlungswirkungsgrades, des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins irgendeines Abbindens der Verbindung vor der Imprägnierung im Holz und des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins irgendeiner Reaktion außerhalb des Holzes durchgeführt, und die Ergebnisse dieser Bestimmungen sind in der folgenden Tabelle IV dargestellt, in der der Behandlungswirkungsgrad für ausgezeichnete Hölzer durch G und für schlechtere Hölzer durch W angegeben wird: TABELLE IV Gehalt(%) der unlösl. anorg.Verb. Behandlungswirkungsgrad Vorhandens./Nichtvorhandens. d.Abbindung vor Imprägnierung Vorhandens./Nichtvorhandens einer Reaktion außerhalb nicht vorhanden
Für den Fall, in dem die unlösliche, anorganische Verbindung in den modifizierten Hölzern gemäß den obigen Beispielen 12- 14 und den Vergleichsbeispielen 3 und 4 enthalten ist, zeigten die Hölzer in allen Fällen, daß sie eine Tiefe von mehr als 1 mm erreichte. Entsprechend wurden ebenfalls ausgezeichnete Fäulnisbeständigkeits- und Schädlingsbeständigkeitseigenschaften und eine ausgezeichnete Flammwidrigkeit erreicht. Im Fall des Vergleichsbeispiels 3 zeigte das Holz eine merkliche Farbänderung und Verschlechterung der Qualität infolge einer pH-Wertabnahme, um ein Abbinden der reagierenden Verbindungen zu verhindern. Aus der obigen Tabelle IV ergibt sich deutlich, daß die unlösliche, anorganische Verbindung ausreichend hoch in den modifizierten Hölzern in den Beispielen 12-14 enthalten ist, um einen tieferen Teil im Holz zu erreichen als in dem Fall der modifizierten Hölzer gemäß der Vergleichsbeispiele 3 und 4.

BEISPIEL 15:

Es wurden Platten P11, P12 und P13 des Rundschälfurniers der Kopalfichte mit einer Länge von 30 cm, einer Breite von 30 cm und einer Dicke von 0,3 mm als Holz verwendet, wobei die Furniere in heißes Wasser getaucht wurden, bis ein gesättigter Zustand erreicht war. Als erste Bildungsverbindung wurde Melaminharz gleichförmig über eine Seitenfläche des ersten Furniers P11 mit einer Menge von 775 g/m² (72g/ft²) gestreut, Ammoniumchlorid als zweite Bildungsverbindung gleichförmig über eine Seitenfläche der zweiten Furnierplatte P12 mit einer Menge von 23,68 g/m² (2,2g/ft²) gestreut und Melaminharz als erste Bildungsverbindung gleichförmig über eine Seitenfläche der dritten Furnierplatte P13 mit einer Menge von 387,5 g/m² (36g/ft²) gestreut. Diese Furniere P11-P13 wurden dann auf eine Vinylfolie gestapelt, auf die die zweite Bildungsverbindung, Ammoniumchlorid, gleichförmig mit einer Menge von 11,84 g/m² (1,1g/ft²) gestreut wurde, und zwar in der Reihenfolge von der ersten Platte bis zur dritten Platte. Dieser Stapel aus der Vinylfolie und den Furnierplatten wurde sorgfältig verschlossen bei einer Temperatur von 60ºC 2 Stunden lang ausgehärtet. Darauf wurde die erste und dritte Furnierplatte P11 und P13 um 180 Grad gedreht und erneut mit ihren die unterschiedlichen Verbindungen tragenden Flächen gegenseitig in Berührung gebracht, und die so gestapelten Furniere wurden verschlossen bei einer Temperatur von 60ºC 4 Stunden lang ausgehärtet. Darauf wurden die drei Furniere entsprechend abgespült und bei einer Temperatur von 150ºC 3 Stunden lang getrocknet, wodurch man Furniere eines modifizierten Holzes erhielt.

BEISPIELE 16-18:

Mit Ausnahme der Bedingungsänderungen gemäß der folgenden Tabelle V erhielt man weitere modifizierte Hölzer in der gleichen Weise wie in Beispiel 15.

VERGLEICHSBEISPIEL 5:

Ein Rundschälfurnier der Kopalfichte mit einer Länge von 30 cm, einer Breite von 30 cm und einer Dicke von 0,3 cm wurde als Holz verwendet, und dieses Furnier wurde 24 Stunden lang nacheinander in einer ersten Bildungsverbindungslösung von 2 mol/l von BaCl&sub2; 2H&sub2;O und 2 mol/l von H&sub3;BO&sub3; und in einer zweiten Bildungsverbindungslösung von 3,5 mol/l von (NH&sub4;)&sub2;HPO&sub4; und 4 mol von H&sub3;BO&sub3; pro 1 l Wasser getaucht, wobei beide Lösungen bei einer Temperatur von 80ºC gehalten wurden. Das so getauchte Furnier wurde daraufhin abgespült und als modifiziertes Holz getrocknet.

VERGLEICHSBEISPIEL 6:

Mit Ausnahme der Verwendung von philippinischem Mahagoni als Furnier als Holz mit einer Länge von 30 cm, einer Breite von 30 cm und einer Dicke von 0,3 cm und dem Wegfall des zweimaligen Aushärtens, wie in Beispiel 15, als auch der Bedingungsänderungen der Bildungsverbindungen, wie sie in der folgenden Tabelle V aufgeführt sind, erhielt man ein modifiziertes Holz in der gleichen Weise wie in Beispiel 15. TABELLE V Holz Adhesionsverbindung Behandlungsbedingungen Art Größe (cm) Oberfl.Maserg. behandelt Schicht (um) Zeit Ja Nein Kopalfichte Philipin. Mahogani Hemlocktanne flach/gerade alle Flächen Melaminharz Raum
In der obigen Tabelle V wurden im Vergleichsbeispiel 5 Lösungen der beiden Bildungsverbindungen verwendet, wobei keine Adhesionsmenge pro Flächeneinheit der Verbindungen gezeigt ist. Weiter wurde in Beispiel 18 das Aushärten ohne Verschluß und bei einer Atmosphäre mit einer relativen Luftfeuchtigkeit von 95% durchgeführt. Im Vergleichsbeispiel 5 wurde das Härten weggelassen, und das Furnier wurde bei 120ºC 4 Stunden lang getrocknet. Andererseits erfolgte in Beispiel 15 das Trocknen bei 150ºC über 3 Stunden, in Beispiel 16 bei 130ºC über 3 Stunden und in Beispiel 17 und 18 und dem Vergleichsbeispiel 6 bei 105ºC über 4 Stunden nach dem Aushärten.
Die Bestimmungen des Gehalts der unlöslichen, anorganischen Verbindung, des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins irgendeines Abbindens der Bildungsverbindungen vor Imprägnierung im Holz und des Vorhandenseins oder Nichtvorhandenseins irgendeiner Reaktion außerhalb des Holzes wurden in bezug auf die entsprechenden modifizierten Hölzer gemäß den obigen Beispielen 15-18 und den Vergleichsbeispielen 5 und 6 durchgeführt, und die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle VI dargestellt. TABELLE VI Gehalt (%) der unlösl. anorg.Verb. Vorhandensein/Nichtvorhandensein der Abbindung vor Imprägnierung Vorhandensein/Nichtvorhandensein einer Reaktion außerhalb nicht vorhanden
Für den Gehaltszustand der unlöslichen, anorganischen Verbindung in den modifizierten Hölzern gemäß den obigen Beispielen 15-18 und den Vergleichsbeispielen 5 und 6 zeigte sich ein ausgezeichneter Zustand, wobei die Tiefe von mehr als 1 mm erreicht wurde, mit Ausnahme in dem Fall des Vergleichsbeispiels 5, und es soll darauf hingewiesen werden, daß in der erfindungsgemäßen Ausführungsform der Gehalt und die Gehaltstiefe der unlöslichen, anorganischen Verbindung weiter gesteigert wurde.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines modifizierten Holzes, bei dem eine Reaktion von zwei unterschiedlichen Verbindungen innerhalb eines natürlichen Holzmaterials herbeigeführt wird, eine unlösliche Verbindung erzeugt und in dem Material fixiert wird,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Verfahren folgende Schritte umfaßt: Vorbereiten des natürlichen Holzmaterials, das ein Lösungsmittel enthält, in dem die unterschiedlichen Verbindungen lösbar sind, Ausbilden einer Schicht von jeder der unterschiedlichen Verbindungen innerhalb jeder von zwei gegenüberliegenden Oberflächen des Lösungsmittel enthaltenden Holzmaterials und Aushärten des Holzmateri- als, in dem die Schichten der unterschiedlichen Verbindungen ausgebildet sind.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorbereiten des natürlichen Holzmaterials einen Verfahrensschritt zum vorläufigen ausreichenden Imprägnieren des Holzmaterials mit Lösungsmittel umfaßt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aushärten in einem Lösungsmittelgas bei hoher Temperatur und bei einer hohen Konzentration durchgeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Holzmaterial gebildete und fixierte unlösliche Verbindung anorganisch ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Holzmaterial gebildete und fixierte unlösliche Verbindung organisch ist.

6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unterschiedlichen Verbindungen eine kationhaltige Verbindung und eine anionhaltige Verbindung sind, die mit der kationhaltigen Verbindung reagiert, um die unlösliche Verbindung zu bilden.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,

daß die kationische Verbindung als Kationteil eine Verbindung umfaßt, die aus der Gruppe, bestehend aus Alkalimetall, Erdalkalimetall, Al und Zn, ausgewählt wird, und daß die anionische Verbindung als Anionteil eine Verbindung umfaßt, die aus einer Gruppe, bestehend aus BO&sub3;, PO&sub4;, CO&sub3;, SO&sub4;, F, Cl, Br und OH, ausgewählt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet

daß das natürliche Holzmaterial im Vorbereitungsschritt in eine Vielzahl präpariert wird, wobei bewirkt wird, daß jede der kationhaltigen und der anionhaltigen Verbindungen an der Oberseite einer der gegenüberliegenden Oberflächen von jedem der Vielzahl der natürlichen Holzmaterialien im Schritt der Schicht-Ausbildung anhaften, und daß die Vielzahl der natürlichen Holzmaterialien aufeinandergestapelt werden, wobei die Oberflächen mit einer der zwei unterschiedlichen Verbindungen für den Schritt des Festigens der unlöslichen Verbindung in der selben Richtung angeordnet werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die aufeinandergestapelten Holzmaterialien entsprechend auseinandergestapelt werden, um die Oberflächen umzukehren, und erneut so aufeinandergestapelt werden, daß jede der unterschiedlichen Verbindungen in den Oberflächen mit der anderen zum Festigen der unlöslichen Verbindung in Berührung tritt.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kationhaltigen und die anionhaltigen Verbindungen in einem festen Zustand verwendet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die kationhaltigen und die anionhaltigen Verbindungen im aufgeschlämmten Zustand verwendet werden.