DE69408363T2

DE69408363T2 - Verfahren zur Härtung von Holzmaterial

Info

Publication number: DE69408363T2
Application number: DE69408363T
Authority: DE
Inventors: Paavo Mansikkamaeki; Markku Paakki
Original assignee: Finnforest Oyj
Current assignee: Finnforest Oyj
Priority date: 1993-05-28
Filing date: 1994-05-19
Publication date: 1998-06-25
Anticipated expiration: 2014-05-20
Also published as: CA2124112C; EP0626240B1; NO300879B1; US5679407A; FI932460A0; FI94607C; FI932460A; EP0626240A1; FI94607B; NO941985L; NO941985D0; DE69408363D1; DK0626240T3; CA2124112A1; ATE162974T1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Härtung von Holzmaterial durch dessen Imprägnierung mit einer polymensierbaren Substanz und durch Polymerisation der polymerisierbaren Substanz mittels Wärme.
Die technologische Verwendung einer Anzahl von Holzarten ist durch die ihnen eigene Weichheit begrenzt. Die Weichheit von Holz sowie dessen mechanische Festigkeitseigenschaften leitet sich aus der Mikrostruktur des Holzes ab, die in unterschiedlichen Holzarten unterschiedlich ist. Alle Arten von Holz setzten sich in der Hauptsache aus Hohlzellen parallel zur Richtung des Stammes zusammen, d.h. aus Holzfasern, die sowohl hinsichtlich Größe als auch Struktur variieren. Ganz allgemein kann man sagen, daß je größer die Zellumen im Verhältnis zur Zellgröße sind, desto weicher und schwächer das Holz ist.
Ohne detaillierter auf die Bildung der dem Holz eigenen Eigenschaften einzugehen, kann man allerdings feststellen, daß das Wachstum des Zellgewebes zum Beispiel durch erbliche Faktoren des Holzes beeinträchtigt wird, durch Wasser und Nährstoffsituationen im Boden sowie durch das Klima während der Wachstumsperiode. Ein Hauptanteil des global verfügbaren Holzes besteht aus sogenannten Weichholzarten, und in den meisten Fällen gibt es für sie nur geringerwertige Verwendungsmöglichkeiten. Dies ist natürlich der Blickwinkel der kommerziellen verwendungen und der Preise für die Holzarten.
Verwendungen, bei denen speziell die Härte des Holzes wichtig ist, schließen verschiedene Oberflächenmaterialien in Gebäuden ein, wie Boden- und Tischoberflächen. Unter den finnischen Holzarten kann sich nur die Birke hinsichtlich ihrer Härte mit ausländischen Arten wie Eiche, Buche, Ulme usw. messen.
Die Härte des Holzes kann beeinflußt werden durch Füllung der Leerräume in dem Zellgewebe mit einem Feststoff. Die Füllung kann durch Imprägnierung des Holzes in einem geschlossenen Raum mit einer Flüssigkeit erfolgen, die im Innern des Holzes ausgehärtet wird, z. B. durch Polymerisation. Ein Problem besteht darin, wie man die Flüssigkeit gleichmäßig in das Zellgewebe des Holzes einbringen kann, da die Permeabilität der meisten Holzarten gering ist und diese signifikant in den verschiedenen Teilen des Holzes variieren. Aus diesem Grund wird ein schlecht imprägnierbares Holz mit einer Imprägnierungsflüssigkeit in einem geschlossenen Raum unter Verwendung von Vakuum und/oder Druck behandelt. Ein weiteres Problem besteht darin, die Imprägnierungssubstanz im Innern des Holzes so auszupolymerisieren, daß das Holz nicht bricht oder splittert oder daß keine Eigenschaften verloren gehen, die wichtig für die technologische Verwendung sind, wie dessen Fähigkeit, geschliffen zu werden, maschinell bearbeitet zu werden, geklebt zu werden oder oberflächenbehandelt zu werden.
Substanzen, die für die Imprägnierung von Holz vorgesehen sind, werden oftmals unter Verwendung von Wärme polymerisiert. Die Reaktion ist exotherm, und üblicherweise tritt in den Holzmaterialien und auf Holz basierenden Materialien ein schädliches Aufsplittern, Veränderungen in den Dimensionen und auch Verbrennungen auf. Die Temperatur innerhalb des Holzes erhöht sich auf einen sehr hohen Grad infolge der Reaktion. Bei bekannten Verfahren sind Versuche unternommen worden, dies durch Polymerisation der Stücke zwischen heißen Thermoplatten zu verhindern, wie im FI-Patent 44946. Die Thermoplatten dienen zur Auslösung der Reaktion sowie auch zur Abführung der Reaktionswärme und zur Kühlung der Reaktion. Allerdings ist dieses Verfahren raumaufwendig und teuer.
Ein anderes Verfahren zur Steuerung der Polymerisationsreaktion besteht im Einsatz von Strahlung, um die Polymerisation auszulösen. Stücke von Holzmaterial werden in diesem Falle zum Beispiel durch Gammastrahlung behandelt. Der Einsatz dieses Verfahrens im industriellen Maßstab ist teuer, und die Implementierung für plattenähnliche Stücke aus Holz erfordert eine große Gerätekonfiguration, wodurch zum Beispiel berufliche Sicherheitsrisiken erhöht werden.
Aus dem FI-Patent 44945 ist ein Verfahren bekannt zur Herstellung von Holz, das ein synthetisches Polymeres enthält, mittels eines Katalysators und Wärme, wobei die Polymerisationsreaktion bei diesen Verfahren unter Verwendung konjugierter ungesättigter Fettsäuren, Terpene, die drei Doppelbindungen enthalten oder Derivaten davon verzögert wird. Die Verwendung von Verzögerern wie diesen hat den Nachteil, daß sie auf unterschiedlichen Wegen in unterschiedlichen Holzmaterialien reagieren können.
Es sind auch Verfahren eingesetzt worden, bei denen Stücke unter Verwendung von strömenden Gasen und Wasserdampf erhitzt werden, um die Reaktion in Gang zu bringen, und die gleichen Substanzen sind für die Abkühlung be Überhitzungen von Reaktionen verwendet worden, siehe FI-Patent 50070. Allerdings tritt bei den Verfahren, bei denen Gas verwendet wird, eine schädliche Verdampfung von Chemikalien auf, wodurch Stücke mit ungleichmäßiger Aushärtung hergestellt werden. Zusätzlich muß auf teure Gasrückgewinnungssysteme zurückgegriffen werden, die die Komplexität und die Kosten des Verfahrens erhöhen. Wenn Wasserdampf verwendet wird, wie in der WO-A-83/00698, wird oft eine Ausfällung sowie Aushärtungen von polymerisierten Plastikmaterial an den Wänden des Verfahrensbehälters herbeigeführt sowie Grate an den Enden und an den Seiten der Stücke; über die Zeit treten dadurch Reinigungsprobleme, Betriebsstörungen sowie Probleme beim Maschinenlauf und beim Herausnehmen auf. Die Abmaße der Teststücke ändern sich, und der damit verbundene Verlust an Rohmaterial wird relativ hoch.
Es sind auch Verfahren eingesetzt worden, bei denen imprägnierte Stücke mit Wärmetransfermedien behandelt wurden. Die DE-Offenlegungsschrift 1792051 offenbart die Verwendung von Glycol als Wärmeübertragungsmedium. Die SE-Offenlegungsschrift 405329 offenbart die Verwendung von Polyethylenglycol als Wärmeübertragungsmedium. Bei Teststücken führen diese Verfahren zur Problemen in Verbindung mit der Nachbehandlung, zum Beispiel mit der Oberflächenbehandlung. Reste von Glycol und Polyethylenglycol verhindern zum Beispiel das Haften von Lack an der Oberfläche des Produktes. Emulsionen ihrerseits leiten die Wärme schlecht, was zu ungleichmäßig ausgehärteten Stücken und zur Überhitzung führt. Das Erhitzen ruft ein Splittern der Stücke hervor sowie Dimensionsänderungen und Verbrennungen. Die Prozeßsteuerung wird auch durch die ungleichmäßige Härtung der Chemikalien kompliziert, wobei im Falle von auftretenden Ausfällungen und anderen derartigen Verunreinigungen die Arbeitsweise der Verfahrenseinrichtungen behindert wird und die Grate aus dem langsamen Verfahren die weitere Behandlung der Stücke komplizieren.
Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung eines einfachen, umweltfreundlichen, betriebssicheren und nicht teuren Verfahren zur Härtung von Holzmaterial durch Imprägnierung des Materials mit einer polymerisierbaren Substanz und durch Polymerisieren der polymerisierbaren Substanz mit Hilfe von Wärme. Das erfindungsgemäße Verfahren ist in der Hauptsache dadurch gekennzeichnet, daß die polymerisierbare Substanz polymerisiert wird während das Holzmaterial in heißes Wasser eingetaucht ist. Damit wurde erkannt, daß flüssiges Wasser ein ausgezeichnetes Medium ist, beim Erhitzen eines imprägnierten Holzmaterials auf die Polymerisationstemperatur und beim Abkühlen einer exothermen Polymerisationsreaktion während der Polymerisation.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das Holzmaterial zuerst mit einer polymerisierbaren Substanz imprägniert. Das verwendete Holzmaterial kann ein beliebiges Holzmaterial sein, jedoch ist die Härtung am nützlichsten bei weichen Holzstükken, wie Koniferenarten. Die Imprägnierung erfolgt durch ein beliebiges bekanntes Imprägnierverfahren, zum Beispiel durch Einbringen einer flüssigen polymerisierbaren Substanz in das Holzzellgewebe durch erhöhten Druck oder durch Imprägnierung des Zellgewebes damit durch ein Vakuum. Überdruck und Vakuum können auch in geeigneter Weise kombiniert werden, um eine Imprägnierung zu erreichen.
Wenn ein Holzmaterial mit einer polymerisierbaren Substanz imprägniert worden ist, wird das imprägnierte Holzmaterial mit Wasser vor der Polymerisation in Kontakt gebracht. Das imprägnierte Holzmaterial wird in heißes Wasser getaucht. Die Temperatur des Wassers beträgt 40 bis 200º C, vorzugsweise 80 bis 150º C. Es ist auch vorteilhaft, wenn das Wasser und das darin eingetauchte imprägnierte Holzmaterial bei einem Überdruck gehalten werden. In diesem Falle wird der Überdruck eingesetzt, um zu verhindern, daß das Wasser siedet und um zu verhindern, daß die polymerisierbare Substanz aus dem Holzmaterial austritt. Der genannte Überdruck überschreitet vorzugsweise den Dampfdruck bei der Temperatur des Wassers und beträgt in diesem Falle wenigstens annähernd 3 bar.
Die Polymerisationstemperatur kann durch Erhitzen des Wassers, in das das imprägnierte Holzmaterial getaucht wird, eingestellt werden. Das Wasser, in das das imprägnierte Holzmaterial eingetaucht wird, kann in einem im wesentlichen geschlossenen System zirkulieren, um einen Wärmeaustausch, Reinigungsvorgänge usw. auszuführen. Die Polymerisation wird vorzugsweise in einem inerten Gas durchgeführt, wie Stickstoffgas, wobei das Stickstoffgas den Sauerstoff der Luft daran hindert, die Polymerisationsreaktion zu beeinträchtigen. Somit ist es ratsam, Stickstoffgas bereits im Imprägnierungsstadium einzusetzen.
Nach der Imprägnierung und vor der Polymerisation ist es vqrteilhaft, das imprägnierte Holzmaterial und vorzugsweise die gesamte Verfahrenseinrichtung mit kaltem Wasser zu spülen. Kaltes Wasser spült überschüssige Chemikalien von der Oberfläche der Stücke und schützt die Verfahrenseinrichtung, so daß die Betätigungselemente und Rohre nicht mit polymerisierenden Substanzen verstopft werden.
Die Polymerisation kann durch Zuführung des Wassers, das heiß ist und vorzugsweise unter Druck steht, in die Mitte des imprägnierten Holzmaterials initiiert werden. Natürlich erfordert das unter Druck stehende Wasser, daß die Polymerisation in einem Druckbehälter durchgeführt wird und daß zuerst ein Inertgas, wie Stickstoff, in den Behälter eingeführt wird, um einen Überdruck zu erzeugen. Auf diese Weise wird das imprägnierte Holzmaterial, das teilweise oder vollständig in Wasser getaucht ist, in einer inerten Atmosphäre auf eine Temperatur erhitzt, bei der die Polymerisation beginnt.
Bekanntlich ist die Polymerisationsreaktion im hohen Maße exotherm und kann ein Überhitzen hervorrufen, wodurch sowohl das Holzmaterial als auch das gebildete Polymere zerstört werden. Ein Überhitzen, das durch die Polymerisationsreaktion hervorgerufen wird, kann vorzugsweise durch Abkühlung des Wassers, in das das imprägnierte Holzmaterial getaucht ist, verhindert werden. Es ist natürlich vorteilhaft, mit einem wirksamen Mischen und/oder einer Zirkulation über Wärmeaustauscher zu arbeiten. Es ist ebenso vorteilhaft, das unter Druck stehende heiße Wasser über Filter für eine ausreichend lange Zeit zu zirkulieren, um die Polymerisation zu vervollständigen. Der Druck des inerten Gases, wie Stickstoff, kann so eingestellt werden, daß das Wasser nicht bei der betreffenden Temperatur siedet.
Wenn die Polymerisation beendet wird, werden das heiße Wasser und möglicherweise der Druck entfernt, und das Holzmaterialprodukt wird vorzugsweise mit kaltem Wasser gespült. Mit Hilfe einer derartigen Spülung können gebildete Plastikniederschläge und andere Verunreinigungen von den Oberflächen sowohl des Holzmaterials als auch der Polymerisationsvorrichtung entfernt werden. Die Betätigungseinrichtungen bekommen wieder ihre korrekten Dimensionen, und eine Polymerisation, die ein Verstopfen hervorrufen würde, tritt darin nicht länger auf. Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht in der Tat darin, daß es möglich ist, die gleiche nicht teure Flüssigkeit sdwohl für die Wäsche als auch für die Wärmeübertragung während der Reaktion zu verwenden.
Zu den Vorteilen des oben genannten Wasserkreislaufsystems gehört, daß nur eine Menge an Wasser in den Prozeß einzuführen ist, die gleich der ist, die im Dampf, im Niederschlag und im Produkt verbleibt. Der Prozeß ist somit ein im wesentlichen geschlossener Imprägnierungs- und Härtungsprozeß. Der gebildete plastische Niederschlag und die Verunreinigungen werden durch Abfiltern entfernt, und sie können zusammen mit zum Beispiel Sägestaub und Borke verbrannt werden. Irgendwelche in dem Kaltwasserzyklus produzierte chemische Rückstände können vom Wasser abdekantiert und recycliert werden. Die Rückstände im Heißwasserkessel können verringert werden durch Zugabe eines katalytischen Mittels in das heiße Wasser, zum Beispiel über Nacht, um das plastische Material am Boden des Kessels auszufällen, von dem es abfiltriert wird und zur Verbrennung überführt wird.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Holzmaterial mit der polymerisierbaren Substanz als solche oder in Form einer Lösung, Dispersion oder einem anderen Gemisch imprägniert werden. Am wichtigsten ist es, daß die polymensierbare Substanz in das Zellgewebe des Holzmaterials absorbiert wird. Nach einer Ausführungsform wird ein Mittel, das die Viskosität der polymerisierbaren Substanz reguliert, eingemischt.
Die polymerisierbare Substanz kann im Prinzip ein beliebiges Material sein, das polymerisiert oder in einem finalen Polymerprodukt in der Mitte des Holzmaterials verbrückt wird.
Es kann ein Monomeres, ein Präpolymeres oder ein Gemisch eines Präpolymeren und eines Monomeren sein.
Als Beispiele von Monomeren sollten genannt werden acrylische Monomere, wie Acrylsäureester, Methacrylsäureester, Acrylnitrile und Acrylamide; Styrenmonomere, wie Styren, a- Methylstyren und Divinylbenzen; Vinyl- und Vinylidenmonomere, wie Vinylhalogenide, Vinylidenhalogenide, Vinylether und Vinylester; Aldehydmonomere, wie Formaldehyd und Acetaldehyd, cyclische Etheroxide, wie Ethylenoxid und Propylenoxid; cyclische Lactame und Lactone.
Wärmehärtbare polymerisierbare Substanzen sind im allgemeinen Präpolymere. Zu ihnen gehören Phenol, Harnstoff und Melamin-Formaldehydprodukte, Polyurethane, Epoxide, Silikone und ungesättigte Polyester.
Einige bevorzugte ethylenisch ungesättigte Monomere, die zu nennen sind, sind Acryl-, Styren und Vinylpolymere, die oben genannt wurden. Zu Präpolymeren gehören ein Präpolymeres eines ungesättigten Polyesters, sogar ein härtbares Gemisch eines Polyesterpräpolymeren und eines styren- oder Acrylmonomeren.
Wenn es gewünscht ist, Holzmaterialien durch Polymerisation einer Substanz, mit der sie impragniert worden sind, zu härten, wird vorzugsweise ein brückenbildendes Reagenz der polymerisierbaren Substanz zugesetzt. Das brückenbildende Reagenz kann ein gewöhnliches Monomeres sein, das eine Kette zwischen den Präpolymeren bildet, oder es kann ein Multifunktionsmonomeres sein, das als monomere Einheit wirkt, weiter reagiert und Polymerketten miteinander verbindet.
Wie oben ausgeführt, wird die Polymerisation vorzugsweise in Gegenwart eines Katalysators durchgeführt. Wenn ungesättigte Monomere und/oder Präpolymere verwendet werden, ist der Katalysator ein sogenannter Initiator, wie ein Radikalinitiator, ein anionischer Initiator oder ein kationischer Initiator. Der wichtigste dieser Initiatoren ist der Radikalinitiator, Einige typische Radikalinitiatoren sind Peroxide, wie Diacylperoxide, Acetyl-Alkyl-Sulfonyl-Peroxide, Dialkylper oxidicarbonate, tert-Alkylperoxyester, OO-tert-Alkyl-O-alkylmonomer-peroxydicarbonate, Di-(tert-Alkylperoxy)ketale, Ditert-alkylperoxide, tert-Alkylhydroxide, Ketonperoxide und Silylperoxide. Die Peroxide, die sich bei der Polymerisation zu inituerenden Radikalen zersetzen, sind oben entsprechend ihrer abnehmenden Zersetzungsneigung aufgeführt. Typische Peroxide sind Di-n-propylperoxydicarbonat, Dilauroylperoxid, Diacetylperoxid, Dibenzoylperoxid, Dicumylperoxid und Di-tertbutylperoxid.
Zu anderen Radikalinitiatoren gehören Initiatoren vom Azo-Typ, wie 2,2'-Azobis-[2'4-dimethyl]pentannitril, 2,2'- Azobis-isobotyronitril und 1-(tert-Amylazo)cyclohexancarbonitril.
Bei der vorliegenden Erfindung ist es auch möglich, sogenannte Photomitiatoren zu verwenden, die unter dem Einfluß von Licht sich zu Radikalen zersetzen, die die Polymerisation initiieren.
Die vorliegende Erfindung kann auch mit Verfahren des Standes der Technik kombiniert werden, so daß die Verwendung von Wasser als Wärmeübertragungsmedium zum Beispiel kombiniert wird mit der Verwendung von Kühlflächen entsprechend dem FI- Patent 44946 oder mit Verzögerern entsprechend dem FI-Patent 44945. Solche Kombination kann erforderlichenfalls durch einen Fachmann auf diesem Gebiet durchgeführt werden.
Entsprechend der vorliegenden Erfindung behalten Holzstücke ihre Größe gut, die Härte wird beträchtlich gleichmäßiger, Holzstücke, die zuvor schwierig zu imprägnieren waren, können in Produkte mit einem höheren Verarbeitungsgrad umgewandelt werden, eine separate Nachbearbeitung zur Entfernung verschiedener Ablösemittel oder Additive ist nicht erforderlich, beim Verfahren tritt eine sehr geringe oder keine Verdampfung von Chemikalien auf, die Vorrichtung erfordert keinen großen Raum, und die Vorrichtung ist nicht teuer. Als geschlossenes System ist das Verfahren betriebssicher und der produzierte Abfall kann auf kontrollierte Weise durch Verbrennung vernichtet werden.
Eine Ausführungsform ist nachfolgend angegeben, wobei einziges Ziel des Beispiels ist, die vorliegende Erfindung zu erläutern.

Beispiel

Furniere vom 1230 mm Länge, 1,0 bis 5 mm Dicke und etwa 165 mm Breite, gepackt zu einem Paket mit einem Zwischenträger, wurden unter Verwendung von Vakuum und Druck mit einem chemischen Gemisch imprägniert, das etwa 90 % Methylmethacrylat, etwa 9,5 % einer brückenbildenden Chemikalie, zum Beispiel Butylacrylat oder Trimethylolpropan-triacrylat enthielt und als Katalysator 0,5 % Benzoylperoxid oder Azobis-isobutyronitril.
Nach der Imprägnierung, nachdem überschüssige Imprägnierlösung den Zylinder verlassen hatte, wurde kaltes Wasser von etwa 5º C in diesen eingeführt, das jegliche lose Chemikalie von der Furnieroberfläche abspülte und in der Verfahrensvorrichtung ein sogenanntes Kaltabschirmbett bildete, um eine Polymerisation in den Rohren und in den Betätigungsvorrichtungen zu verhindern. MMA ist leichter als Wasser, und konnte somit durch Spülen entfernt werden und vom Wasser durch Abdekantieren in einen separaten Behälter abgetrennt werden.
Nach dem kalten Spülen wurde ein Stickstoffüberdruck von etwa 3 bis 5 bar (Überdruck) in dem Imprägnierungs-Härtungszylinder aufgebaut, und gleichzeitig wurde das Wasser, das für die Polymerisation benötigt wurde, unter Druck gesetzt und erhitzt auf eine ausreichende Temperatur, d. h. etwa 100 bis 130º C, wonach das heiße Wasser in den Imprägnierungs- Härtungszylinder eingeführt wurde. Nach Füllung des Zylinders wurde der Druck in dem Heißbehälter und im Zylinder auf etwa 5 bar erhöht.
Danach wurde die Polymerisation mit dem unter Druck gesetzten heißen Wasser initiiert. Die Polymerisationszeit ist abhängig von den Holzarten, der erreichten chemischen Imprägnierung, der Aufheiztemperatur und der Heizzeit. Die Heizzeit beträgt etwa 30 bis 40 Minuten. Irgendwelche Plastikniederschläge, die sich während des Erhitzens gebildet hatten, wurden innerhalb des Zyklus auf Filter überführt, von denen sie entfernt und einer Verbrennung zugeführt werden konnten.
Nach der Aufheizstufe wurde der Zylinder geleert und kaltes Wasser in ihn zwecks Spülung und zum Ausgleich für die Wärmeausdehnung der Betätigungsvorrichtungen eingeführt, sowie als Abschirmung für die Betätigungsvorrichungen, um die Wärme auf die Chemikalien überzuleiten, um das Risiko der Polymensation abzusenken.
Nach der Kaltspülung wurden die Furniere aus dem Zylinder entnommen. Die entnommenen Furniere enthielten freies Wasser von etwa 20 bis 30 %, das durch Trocknung entweder mittels eines Walzentrockners oder eines Pressentrockners entfernt wurde. Nach dem Trocknen waren die Furniere fertig für die
Verwendung zur Oberflächenbehandlung von verschiedenen Produkten.
Wenn die Härtungsaktivität unterbrochen worden ist, zum Beispiel über Nacht, kann ein Katalysator in dem Heißwassertank eingebracht werden, um die Ausfällung der Chemikalien zu verbessern. Der MMA-Gehalt im Wasser im Kaltwassertank erhöht sich um 1,5 %, wonach sich nicht mehr MMA im Wasser löst. Da es leichter als Wasser ist, läuft es von der Oberfläche in den Behälter, von wo es durch Dekantieren und Recyclieren zurückgewonnen wird.
Als endgültiges Ergebnis unseres Verfahrens sind Härtungswerte erreicht worden, die wie folgt sind im Vergleich mit normalem Holz: Kiefer, normale Brinell-Härte 1,6 N/mm² und mit Heißwasserhärtung etwa 6 bis 11 N/mm², wobei die Werte in Hinblick auf das Kernholz variieren; Buche, normale Brinell- Härte etwa 2,4 N/mm² und Härte nach der Behandlung 8 bis 12 N/mm²; Birke, normale Brinell-Härte etwa 2,3 N/mm² und Härte nach der Behandlung 12 bis 14 N/mm²; und Espe Normalhärte 1,2 N/mm² und Härte nach der Behandlung 12 bis 16 N/mm². In den meisten Fällen erhöht sich die dem Holz innewohnende Härte um etwa das 5- bis 10-fache. Die Streuung wird durch Inhomogenität und schlechte Permeabilität für Flüssigkeiten hervorgerufen.

Claims

1. Verfahren zur Härtung von Holzmaterial durch Imprägnierung des Materials mit einer polymerisierbaren Substanz und durch Polymerisieren der polymerisierbaren Substanz mittels Wärme, dadurch gekennzeichnet, daß die polymerisierbare Substanz polymerisiert wird, während das imprägnierte Holzmaterial in heißes Wasser getaucht ist, das eine Temperatur von 40 ºC bis 200 ºC hat.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das imprägnierte Holzmaterial in heißes Wasser getaucht ist, das eine Temperatur von 80 ºC bis 150 ºC hat.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser und das darin getauchte imprägnierte Holzmaterial unter einem überdruck gehalten werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Überdruck den Dampfdruck von Wasser bei der betreffenden Temperatur überschreitet und vorzugsweise mindestens etwa 3 bar beträgt.

5. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisationstemperatur durch Erhitzen oder Kühlen des Wassers reguliert wird, in das das imprägnierte Holzmaterial getaucht ist.

6. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Wasser, in das das imprägnierte Holzmaterial getaucht ist, in einem im wesentlichen geschlossenen Kreislauf zur Durchführung von Wärmeaustausch, Reinigungsoperationen usw. zirkuliert wird.

7. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisation in einem Inertgas durchgeführt wird, vorzugsweise in Stickstoffgas.

8. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Imprägnierung und der Polymerisation das imprägnierte Holzmaterial und vorzugsweise die gesamte Verfahrensanlage mit kaltem Wasser gespült wird.

9. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisation durch Einspeisung des Wassers, das heiß ist und vorzugsweise unter Druck steht, mitten unter das imprägnierte Holzmaterial initiiert wird.

10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch die Polymerisationsreaktion hervorgerufene Überhitzung durch Kühlung des Wassers verhindert wird, in das das imprägnierte Holzmaterial getaucht ist.

11. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Wasser nach der Polymerisation entfernt wird und daß das Holzmaterialprodukt mit kaltem Wasser gespült wird.

12. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mit der polymerisierbaren Substanz ein Mittel vermischt ist, das deren Viskosität steuert.

13. Verfahren nach einem der vorangegangenenansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die eingesetzte polymerisierbare Substanz eine organische Substanz ist, die eine von Wasser getrennte Phase bildet.

14. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymerisation durch Verwendung eines Monomeren, eines Präpolymeren oder eines Gemisches davon als polymerisierbare Substanz und eines Polymerisationskatalysators durchgeführt wird.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Monomere und/oder das Präpolymere und der Katalysator derart ausgewählt sind, daß die Polymerisation nach dem freiradikalischen Mechanismus abläuft.