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Die vorliegende Erfindung betrifft
ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1 zum Konservieren von Sperrholz und Spanplatten gegen
nicht wünschenswerte
Reaktionen, die durch Mikroorganismen verursacht werden, insbesondere
diejenigen, die durch Pilze und Schimmel verursacht werden, die
in Verfall, Schimmelbildung und Blaufleckenverfärbung des Holzes resultieren.
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Gemäß dem vorliegenden Verfahren
wird ein Holzkompositprodukt aus separaten Holzstücken hergestellt
durch Zusammenfügen
dieser Stücke
mit einem Bindemittel oder einem Klebstoff. Die Holzstücke können planare
Holzfurnierschichten oder kleinere Holzpartikel (Chips, Sägemehl oder
Holzstaub) umfassen. Das schützende
Additiv, das wachstums- und verbreitungsinhibierende Eigenschaften
gegen Mikroorganismen aufweist, wird in den Basisklebstoff gemischt,
der bei diesem Verfahren verwendet wird.
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Verrottungspilze und andere Mikroorganismen
verwenden die strukturellen Bestandteile des Holzes in ihrem Metabolismus
oder bauen Holz durch das Wachstum ihrer Kolonien ab. Holzzersetzung,
insbesondere in der Form eines wesentlichen Verlusts von dessen
Stärkeeigenschaften,
wird hauptsächlich
durch Verrottungspilze verursacht, von denen Braunverrottungspilze,
Weißverrottungspilze
und kubische Trockenverrottungspilze die Erwähnung verdienen. Weiterhin
sind die Spezies dieser Pilze, die den größten Schaden verursachen, diejenigen
der Braunverrottungspilze, einschließlich des Trockenverrottungspilzes
(Serpula lacrymans), des Kellerpilzes (Coniophora puteana) und des
Weißporenpilzes (Poria
sp., Antrodia sp., Fibroporia sp.). Braunverrottungspilze zersetzen
die Polysaccharide des Holzes, was eine starke Verschlechterung
der Holzstärkeeigenschaften
bereits im initialen Stadium des Verrottens verursacht, sogar vor
einem merklichen Gewichtsverlust des Holzes.
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Holzschaden wird ebenso durch Blauflecken-
und Schimmelpilze verursacht, die in der Hauptsache Verfärbungsdefekte
verursachen. Die Blaufleckenpilze können in einigen Fällen einen
geringeren Gewichtsverlust des Holzes mit sich bringen, jedoch normalerweise
weniger als 3%. Wenn sie in großer
Häufigkeit
auftreten, modifizieren Blaufleckenpilze die Durchlässigkeitseigenschaften
des Holzes, wodurch Holz wasserdurchlässiger wird, wodurch günstige Wachstumsbedingungen
für die
tatsächlichen
Verrottungspilze entstehen.
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Die häufigsten Blaufleckenpilze,
die im Holz gefunden werden, sind die der Familien Ambrosiella,
Aureobasidium, Ceratocystis, Cladosporium und Phialospora. Blaufleckenpilze,
die am häufigsten
in Kiefernholzmaterial auftreten, sind Aureobasidium pullulans und
die Spezies der Ceraatocystis-Familie, so wie C. pilifera. Zusätzlich zu
denen wird die Blaufleckenbildung von gesägter Fichte durch solche Spezies
verursacht, wie z. B. Ceratocystis piceae und C. coerulens. Zusätzlich zu
den Pilzen der oben erwähnten
Familien wird die Blaufleckenbildung von gesägter Kiefer ebenso durch die
Spezies der Sclerophoma-Familie, so wie Sclerophoma entoxylina,
verursacht. Von den Pilzen, die Schimmelschaden verursachen, sind
diejenigen, die am wichtigsten zu erwähnen sind, die Spezies der
Cladosporium, Alternaria, Helminthosporium, Penicillium, Aspergillus, Epicoccus
und Rhizopus-Familien.
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Schimmelpilze, die insbesondere zu
den Penicillium- und Aspergillus-Familien gehören, verursachen erheblichen
Schaden in Innenräumen
und an Strukturen.
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Um Holz gegen Verfall und Schaden,
der durch Mikroorganismen verursacht wird, zu konservieren, wurden
unterschiedliche Verfahren und Konservierungsstoffzusammensetzungen
entwickelt. Das häufigste Verfahren
ist es, das Holz einer Druckimprägnierung
mit Konservierungsstoffen (z. B. Salzkonservierungsstoffen und Creosotöl) auszusetzen,
welche in der Lage sind, das Wachstum von Mikroorganismen im Holz
zu verhindern. Mit Sperrholz und anderen ähnlichen Holzkompositmaterialien
umfaßt
die am häufigsten
verwendete Konservierungsbehandlung das Mischen des Konservierungsstoffes
in den Klebstoff während
der Herstellung der Kompositschicht. Typischerweise wird die aktive
Konservierungsstoffverbindung, die in den Klebstoff gemischt wird,
ausgewählt
aus der Gruppe bestehend aus chlorierten Phenolen, organischen Zinnverbindungen, Fluoriden
und heutzutage Xyligen, Morasid- und Xylasan-verbindungen. Außer dem
Verwenden eines Konservierungsstoffes in dem Klebemittel können Holzkompositprodukte
durch das Besprühen
der Holzfurnierschichten oder der Holzchips mit einer Konservierungsstofflösung geschützt werden.
Furnierschichten können
auch durch Eintauchen behandelt werden. Fertiglaminierte Schichten
können
durch Druck- oder
Vakuumimprägnierung
geschützt
werden, wobei die Konservierungsstoffe ausgewählt sind aus den Gruppen der
Salzkonservierungsstoffe und der ölbasierten Konservierungsstofformeln,
die organische Zinnverbindungen enthalten.
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Ein Nachteil der Konservierungsstoffe,
die für
das Imprägnieren
von gesägten
Gütern
verwendet werden, ist deren allgemeine Toxizität, die das Behandeln solcher Konservierungsstoffrückstände und
Holzblöcke, die
mit ihnen behandelt wurden, als Gefahrstoffmüll erfordern. Auch die anderen
oben erwähnten
Konservierungsstoffzusammensetzungen, die zum Konservieren von Holzkompositprodukten
verwendet werden, sind durch das gleiche Problem beeinträchtigt.
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FI-Patent Nr. 90,951 offenbart ein
Holzkonservierungsverfahren, das in der Lage ist, die Probleme,
die mit der konventionellen Konservierung von gesägtem Holzmaterial
in Verbindung stehen, zu überwinden.
Bei dem hierin offenbarten Verfahren werden Komplexbildner verwendet,
um in dem Holz wenigstens einen Teil der Metalle als Chelate zu
binden, welche für
den Metabolismus der abbauenden Mikroorganismen wesentlich sind.
Die Konservierung von Holz bei dem Verfahren wird auf eine konventionelle
Art und Weise durch Imprägnieren
des Holzes, das mit einer Lösung
des Komplexbildners behandelt wurde, ausgeführt. Die Verwendung von Komplexbildnern
in Farbzusammensetzungen zum Verhindern des Wachstums und des Ausbreitens
von Mikroorganismen wird in
EP
682 091 A2 angestrebt.
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Bis heute wurde die Verwendung von
Komplexbildnern bei der Konservierung von Sperrholz und ähnlichen
Holzkompositprodukten im Stand der Technik nicht in Betracht gezogen.
Insbesondere die Konservierung von Sperrholz und Spanplatte oder ähnlichen
Holzkompositprodukten, die Holzstücke/Holzpartikel und einen
(gehärteten)
Klebstoff, der die Stücke/Partikel
aneinander bindet, umfassen, gegen Verfall und Schimmel durch das
Mischen von Komplexbildnern in den Klebstoff, der bei der Herstellung
dieser Produkte während des
Herstellungsverfahrens verwendet wird. Gemäß dem bisherigen Stand der
Technik wurde dies nicht als möglich
angesehen, da die Klebemittel, die bei dem Verfahren verwendet werden,
Zweikomponentenformulierungen sind, in welchen die Härtungsmittel
Metalle enthalten, die in der Lage sind, mit den Komplexbildnern zu
reagieren. Beispielsweise enthält
das Härtungsmittel
von konventionellem Sperrholz-bindendem Klebemittel unter anderen
Bestandteilen Holzborkenextrakt und Kalk, wobei große Mengen
von Schwermetallen und anderen metallischen Verbindungen hierin
enthalten sind. Auf der Basis eines solchen Wissens wurde ein Schluß in der
Technik gezogen, daß das
Mischen von Komplexbildnern in das Klebemittel von Sperrholz und ähnlichen
Materialien entscheidend die Eigenschaften des Klebemittels verschlechtern
würde,
was in Präzipitierung,
pH-Änderung
und Inhibierung der Gelbildung im Klebemittel resultieren würde.
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Klebemittelzusammensetzungen, die
Chelate enthalten, sind seit längerem
bekannt. Daher offenbart die DATABASE WPI, Section Ch, Week 8943,
Derwent-Publikationen, eine Klebemittelzusammensetzung für Holzbretter,
die hergestellt wird durch Lösen
oder Dispergieren einer Klebemittelzusammensetzung und eines Chelatbildners,
welcher eine farblose Chelatverbindung in Wasser bildet. WO 90/06347
betrifft ein Holzklebemittel, welches ein extraktives Neutralisierungsmittel
enthält,
das aus einer metallischen Verbindung aus Metallen und organischen
Verbindungen, so wie EDTA, besteht.
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In beiden dieser Fälle sind
die Komplexbildner in der Form von Metallchelaten und nicht als
Chelatbildner vorhanden.
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Es ist eine Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, die Nachteile der oben beschriebenen Techniken des Standes
der Technik zu überwinden
und ein vollständig
neues Verfahren zum Konservieren von Sperrholz, Spanplatte und ähnlichen
Holzkompositen gegen Verrottung, Schimmel und ähnlichen Verfall und qualitätsbeeinträchtigende
Reaktionen zur Verfügung
zu stellen.
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Diese und andere Aufgaben der Erfindung
werden gelöst
durch Konservieren des Holzkomposits gegen die nicht wünschenswerten
Reaktionen, die durch die oben erwähnten Mikroorganismen verursacht
werden, durch Mischen solcher Komplexbildner, die in der Lage sind,
Chelate mit Metallen zu bilden, die für die Verrottungsmechanismen
und den allgemeinen Metabolismus der Pilze wesentlich sind, in das
Klebemittel oder die Bindemittelverbindung, die bei der Herstellung
von Sperrholz und Spanplatte verwendet werden. Tatsächlich basiert
die Erfindung auf der unerwarteten Entdeckung, daß, im Gegensatz
zum allgemeinen Glauben, ein Chelatbildner, der in das Klebemittel
gemischt ist, aus dem Klebemittel aufgrund der Feuchtigkeit, die aus
dem Klebemittel freigesetzt wird, und den Verarbeitungszuständen der
Schichtprodukte in die Furnierschicht oder die Chips des Produktes
wandern kann, ohne irgendwelche wesentliche Veränderungen in der Zusammensetzung
oder den Eigenschaften des Klebemittels zu verursachen. Im Gegensatz
wurde gefunden, daß Komplexbildner
die Härtung
von Phenolharzklebemittel bei der Sperrholzherstellung beschleunigen
können,
und, wenn sie in den Melaminharnstofformaldehydharz gemischt werden,
der bei der Spanplattenbindung verwendet wird, können solche Komplexbildner
sogar die Querschichtspannungsstärke
der hergestellten Bretter verbessern.
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Bei dem Holzmaterial des Sperrholzes
und der Spanplatte bildet die Chelatverbindung Komplexverbindungen
mit Übergangsgruppenmetallen,
im wesentlichen mit Eisen und Mangan, und mit anderen Metallen, die
für Verrottungspilze
und andere ähnliche
Mikroorganismen wesentlich sind, und verbessert dadurch die Widerstandskraft
eines Holzkompositprodukts gegenüber
Verrottung und Pilzen.
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Insbesondere ist das erfindungsgemäße Verfahren
hauptsächlich
durch das gekennzeichnet, was in dem kennzeichnenden Teil von Anspruch
1 ausgeführt
ist.
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Gemäß der Erfindung wird der Komplexbildner
insbesondere vorteilhafterweise in das Klebemittel oder Bindemittel
bereits während
dessen Anmischung gemischt. Daher kann, wenn ein Niedriglöslichkeitskomplexbildner,
so wie z. B. das divalente Natriumsalz des EDTA, verwendet wird,
die Hitze, die durch die exotherme Kondensationsreaktion des Bindemittels
freigesetzt wird, verwendet werden, um die Löslichkeit des Komplexbildners
zu verbessern.
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Neben konventionellem querlaminiertem
Sperrholz und Spanplatte sind unterschiedliche Arten des Holzkernsperrholzes
und andere Bretter und strukturelle Bestandteile, die aus Holzpartikeln
durch Klebemittelbindung gebildet werden, unter dem Begriff "Holzkompositprodukte", wie hierin verwendet,
beinhaltet. Daher kann das Verfahren auch bei der Konservierung
von beispielsweise Stäben,
die aus streifenartigen Furnierpartikeln gemacht sind, angewendet
werden. Die Holzpartikel können
aus Nadelholz oder Laubholz oder einer Kombination daraus gemacht
sein.
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Im Kontext der vorliegenden Erfindung
bezieht sich der Begriff "nicht
wünschenswerte
Reaktionen" von
Mikroorganismen prinzipiell auf die Verschlechterung und den Verfall
von Holz aufgrund von Pilzen und Schimmel. Die Verschlechterung
des Holzes, das heißt,
ein wesentlicher Verlust von dessen Stärkeeigenschaften, wird hauptsächlich durch
Verrottungspilze verursacht, welche die oben erwähnten Braunverrottungspilze
und Weißverrottungspilze
mit einschließen.
Holzschäden
(in der Form von Verfärbungsdefekten)
werden neben anderen Mikroorganismen durch die Blaufleckenpilze
und Schimmelpilze, die oben erwähnt
sind, verursacht. Jedoch ist der Gewichtsverlust, der durch sie
verursacht wird, nicht signifikant.
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Die Erfindung kann verwendet werden,
um Holz gegen nicht wünschenswerte
Reaktionen, die durch irgendwelche der oben erwähnten Mikroorganismen verursacht
werden, zu konservieren.
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Im Kontext der vorliegenden Erfindung
betrifft der Begriff "Komplexbildner" (oder "Chelatbildner") eine Verbindung,
die in der Lage ist, di- oder trivalente Kationen in unlösliche oder
lösliche
Komplexverbindungen zu binden.
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Komplexbildner, die für das Binden
von Metallen verwendet werden, sind hauptsächlich wasserlöslich, wodurch
sie für
das Mischen in ein Klebemittel ausgezeichnet geeignet sind. Das
Klebemittel, das hauptsächlich
für das
Binden von Furnierschichten verwendet wird, ist Phenolharz. Das
Binden von Spanplatten, die für die
Verwendung unter feuchten Bedingungen vorgesehen sind, wird unter
Verwendung von Harnstoffmelaminharz ausgeführt.
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Komplexbildner können in die Gruppen der anorganischen
und organischen Verbindungen eingeteilt werden. Die Gruppe der anorganischen
Komplexbildner besteht aus verschiedenen cyclischen und linearen Phosphatverbindungen,
einschließlich
Polyphosphaten, so wie Natriumpolyphosphat (Na5P3O10, STPP). Die wichtigsten
organischen Komplexbildner sind Aminocarbonsäuren und deren Salze, in welchen
der Säureteil durch
Essigsäure
gebildet wird, wodurch Beispiele solcher Mittel Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA),
n-Hydroxyethylethylendiamintriessigsäure (HEDTA), Diethylentriaminpentaessigsäure (DTPA),
Nitriltriessigsäure (NTA),
Ethylendiamin-di-(o-hydroxyphenylessigsäure) (EDHDA), Diethanolglycin
(DEG) und Ethanolglycin (EDG) ebenso wie deren Salze, insbesondere
deren Alkalimetallsalze, beinhalten; Hydroxysäuren, einschließlich Gluconsäure, Glucoheptonsäure und
andere Zuckersäuren,
so wie β-Glucoisosaccharinsäure, α-Isosaccharinsäure, Tartarsäure, Äpfelsäure und
Zitronensäure
ebenso wie deren Salze; und Organophosphate, in welchen der Säureteil
durch Phosphorsäure
gebildet wird, wobei Beispiele solcher Säuren Aminotrimethylenphosphonsäure (ATMP),
1-Hydroxyethyliden-1,1-diphosphonsäure (HEDP), Ethylendiamintetramethylenphosphonsäure (EDTMP),
Diethylentriaminpentamethylenphosphonsäure (DTPMP) und deren Salze
beinhalten.
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Die Erfindung kann ebenso implementiert
werden unter Verwendung von metallbindenen Phenolaten oder Catecholaten,
so wie den biologischen Chelatbildnern, bekannt als Siderophore,
welche durch Mikroorganismen produziert werden. Siderophore sind
Komplexbildner, die durch Mikroorganismen zum Zwecke des Bindens
von Metallionen, insbesondere Eisen, aus dem Substrat für den Metabolismus
des Organismus ausgeschieden werden. Es wurde festgestellt, daß die Siderophore,
die durch einige Pilze (Trichoderma sp.) und Bakterien (Pseudomonas
sp.) produziert werden, eine inhibierende Funktion für das Wachstum
anderer Mikroorganismen besitzen, die in der starken Affinität der Siderophore
für das
Eisen, das in dem Wachssstumssubstrat enthalten ist, begründet ist.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung ist der verwendete Komplexbildner Aminocarboxylat
oder Aminocarbonsäure,
besonders bevorzugt sind Aminotetracarboxylate oder Aminotetracarbonsäuren. In
den Beispielen, die später
beschrieben werden, werden Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA)
und deren Salze (Ethylendiamintetraacetate) verwendet mit einer
besonders hohen Effizienz bei dem erfindungsgemäßen Verfahren. Geeignete Salze
von EDTA sind dessen Alkalimetallsalze, insbesondere die Natriumsalze,
Na2-EDTAc und Na4-EDTAc.
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Gemäß der Erfindung wird in das
Klebemittel oder das Bindemittel, das bei der Herstellung von Sperrholz
und Spanplatte verwendet wird, solch eine effiziente Menge eines
Komplexbildners gemischt, die ausreichend zum Erreichen der Konservierung
des Holzmaterials ist. Gemeinsam mit dem Adhäsiv wird das Konservierungsmittel
in die Holzfurnierschichten oder Chips der Spanplatte übertragen,
so daß ein
maximal großes Verhältnis der
nativ in dem Holz enthaltenen Metalle in einer Form gebunden werden
kann, die für
die Teilnahme an den allgemeinen metabolischen Reaktionen von Pilzen
oder für
das Katalysieren der Reaktionen des Verfallprozesses nicht geeignet
ist. In der Praxis werden wenigstens 10%, vorteilhafterweise über ungefähr 20% aller
der oben erwähnten
Metalle, die in dem Holz enthalten sind, gebunden.
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Die Eigenschaften des Komplexbildners,
insbesondere dessen Löslichkeit,
ebenso wie das Lösungsmittel
des Komplexbildners und das verwendete Bindemittel sind die Faktoren,
die die Mischungstemperatur des Komplexbildners bestimmen. Vorteilhafterweise
wird der Vermischungsschritt bei etwa 5°C bis zu etwa 110°C ausgeführt. Typischerweise
wird der Vorgang bei Raumtemperatur von etwa 15°C bis zu etwa 25°C ausgeführt. Für Komplexbildner
mit niedriger Löslichkeit
ist eine erhöhte
Temperatur bevorzugt. Daher wird das Mischen von beispielsweise Na2-EDTA in das Klebemittel vorzugsweise bei
einer Temperatur von wenigstens 30°C, insbesondere vorteilhaft
bei etwa 40–110°C ausgeführt. (Unter
Raumdruckbedingungen ist das obere Temperaturlimit etwa 95°C.)
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform
der Erfindung wird der Komplexbildner in die Klebemittelzusammensetzung
bereits während
deren Herstellung gemischt. Im allgemeinen wird der Komplexbildner
in das Bindemittel bei 5 bis 80°C
gemischt, im Falle von Na2EDTA wird der
Komplexbildner bei etwa 30 bis 80°C untergemischt.
Das Vermischen kann gemeinsam mit der Polymerisierung des Polymerharzes,
das als Bindemittel agiert, und/oder direkt danach erfolgen. Dann,
wenn ein Phenolformaldehydbasierendes Harz hergestellt wird, kann
der Komplexbildner (oder ein Teil davon) mit dem Phenolformaldehydharz
ebenso wie dem Katalysator, der möglicherweise dabei verwendet
wird, in dem Kondensationsreaktor dosiert werden, wobei der Komplexbildner
in der wäßrigen Phase
der Umsetzungsmischung gelöst
wird (typischerweise enthaltend 40–60% Wasser) unter der Hitze,
die durch die Kondensationsreaktion freigesetzt wird. Typischerweise
erreicht die Reaktionstemperatur in dem Reaktor etwa 70–110°C (unter
Raumdruckbedingungen, maximal etwa 95°C), wobei die Löslichkeit
von z. B. Na2EDTA und ähnlichen Komplexbildnern mit
niedriger Löslichkeit
in der Klebemittelzusammensetzung vielfach erhöht wird. Eine andere Alternative
ist es, den Komplexbildner in die Harzmischung direkt nach Abschluß der Kondensationsreaktion
zu mischen, bevor deren Abkühlung
beginnt.
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Der Katalysator bei der Phenolformaldehydkondensationsreaktion
ist typischerweise eine Säure
(z. B. HCl), eine Base (z. B. NaOH) oder ein Amin. Da viele der
geeigneten Komplexbildner ebenso Aminogruppen enthalten, kann der
Katalysator häufig
durch den Komplexbildner beim Mischen des Bindemittels ersetzt werden.
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Im Verhältnis zu der Menge des verwendeten
Bindemittelharzes wird der Komplexbildner in ungefähr 1–30 Gewichtsteilen
und die anderen Ausgangsmaterialien (einschließlich des darin enthaltenen
Wassers) in ungefähr
99–70
Gewichtsteilen in die Rohmaterialmischung untergemischt, um eine
Klebemittelzusammensetzung zu erhalten, in welcher die Menge des
Komplexbildners etwa 2–30
Gew.-% beträgt.
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Außer bei Phenolformaldehydharzklebemitteln
ist die oben beschriebene Anordnung im allgemeinen anwendbar auf
die Herstellung solcher Klebemittelzusammensetzungen, welche ein
Harz enthalten, das Hitze während
dessen Polymerisierungsreaktion produziert, oder welche durch Erhitzen
der Mischung von Ausgangsmaterialien auf eine Temperatur von wenigstens
ungefähr
40°C polymerisiert
werden.
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Wie oben erwähnt, kann die Menge des Komplexbildners
in der Klebemittelzusammensetzung weit variiert werden. Typischerweise
ist es das Ziel, in das Klebemittel oder das Bindemittel so viel
Konservierungsstoff zu mischen, daß dessen Menge am Ende etwa
1–30 kg/m3 Holz, vorzugsweise etwa 5–20 kg/m3 Holz beträgt.
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Komplexbildner können insbesondere vorteilhafterweise
in Zweikomponentenklebemittel, so wie Phenolharzbindemittel und
Melaminharnstofformaldehydharze, untergemischt werden. Bevorzugt
werden Komplexbildner gemeinsam mit solchen Klebemitteln verwendet,
die mit polaren Lösungsmitteln,
so wie Wasser, mischbar sind und die nach dem Trocknen/Härten wasserunlöslich werden.
Dann können
Spanplatten für
die Verwendung unter feuchten Bedingungen unter Verwendung von Bindemitteln
hergestellt werden, in welchen Komplexbildner und Melaminharnstofformaldehydharze
kombiniert sind.
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Das Klebemittel, das den Komplexbildner
enthält,
kann auf die Oberfläche
der Holzstücke/Holzpartikel,
die verarbeitet werden, mit der Hilfe von konventionellen Klebemittelaufbringtechniken,
so wie Sprühen, oder
gemeinsam mit dem Übereinanderschichten
der Schichten unter Verwendung von Bürsten-/Rollenanwendung aufgebracht
werden.
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Wasser wird vorteilhafterweise als
Lösungsmittel
oder Dispergiermittel des Konservierungsstoffes verwendet, und die
Konservierungsstoffzusammensetzung kann ebenso andere konventionelle
Beimischungen enthalten, die in der Lage sind, das Eindringen der
Lösung
oder der Dispersion in das Holz zu unterstützen. Neben biologisch inerten
Beimischungen kann die Konservierungsstoffzusammensetzung gemäß der Erfindung
konventionelle biologische aktive Verbindungen, so wie Kupferionen
oder Komplexverbindungen des Kupfers, enthalten.
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Die Erfindung stellt signifikante
Vorteile zur Verfügung.
Wie oben erwähnt,
ist die Holzkonservierungszusammensetzung gemäß der Erfindung wasserlöslich und
mischbar in einem Klebemittel oder Bindemittel, was es in dieser
Hinsicht umwelttechisch kompatibel macht. Weiterhin enthält der Konservierungsstoff
keine Substanzen mit allgemeiner Toxizität, sondern ist eher hochspezifisch
für holzzersetzende
Mikroorganismen, insbesondere Pilze, die im Holz auftreten. Das
erfindungsgemäße Verfahren
verwendet effizient die Fähigkeit von
chemischen Komplexbildnern und Siderophoren, die mit der Hilfe von
Mikroorganismen produziert werden beim Binden von Eisen, anderen
Metallen der Übergangsgruppe
und bioaktiven Verbindungen, die in dem Substrat, das durch das
Produkt gebildet ist, enthalten sind, um so das Wachstum von Pilzen
und die Kolonisierung mit Pilzen zu verhindern.
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Eine weitere unerwartete Entdeckung
wurde darin gemacht, daß ein
Komplexbildner, der in das Phenolharzbindemittel eines Sperrholzproduktes
gemischt ist, die Härtung
des Bindemittels beschleunigen kann und daß die Stärkeeigenschaften der Spanplatten,
die unter Verwendung von Melaminharnstofformaldehydharz (MUF) als
Bindemittel gemacht werden, verbessert sind, wenn ein Komplexbildner
in das Bindemittel gemischt wird. Zusätzlich haben Tests, die auf
der Vorderseite von Sperrholz ausgeführt wurden (faced plywood), gezeigt,
daß ein
Komplexbildner einen besseren Schutz gegen Verfall durch Weißverrottung
zur Verfügung stellen
kann als konventionell verwendete Konservierungsstoffe (Xyligen).
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Im folgenden wird die Erfindung in
genauerem Detail mit der Hilfe von ein paar Beispielen untersucht werden,
welche für
die Anwendungen der Erfindung nicht limitierend sind.
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Beispiel 1
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Wirkung von EDTA als Konservierungsstoff
von Sperrholz auf die Viskosität
und andere Eigenschaften des verwendeten Bindemittels
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A. Verwendetes Bindemittel
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Der Test wurde ausgeführt unter
Verwendung eines Phenolharzbindemittels, welches unter Verwendung
einer Mischung aus Paraformaldehyd mit Füllstoffen gehärtet wurde.
Das Bindemittel wurde gemäß den Anweisungen
des Herstellers wie folgt gemischt:
Phenolharz
(Exter 4012) | 100
g |
pulverisiertes
Härtemittel
(Serie 2500) | 17
g |
destilliertes
Wasser (einschl. Chelatbildner) | 18
g |
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Gemäß der Information, die von
dem Hersteller erhalten wurde, enthielt das Härtungsmittel Paraformaldehyd,
Holzpulver, einen Extrakt aus Quebrachoholz und Kalk als seine Hauptbestandteile.
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B. Getesteter Chelatbildner
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Der Chelatbildner Na4-EDTA
wurde mit destilliertem Wasser gemischt, um drei Konzentrationen
(nach Gew.-%) zu ergeben, nämlich
1% EDTA, 5% EDTA und 10% EDTA.
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Die Menge des verwendeten Chelatbildners
wurde als ein Verhältnis
des Feststoffgehalts des Phenolharzes errechnet. Der Chelatbildner
wurde in das Wasser gemischt, das für die Herstellung des Bindemittels verwendet
wurde.
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C. Testen der Eigenschaften
einer Bindemittelmischung, die einen Chelatbildner enthält
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Der Mischung des Bindemittels mit
dem Chelatbildner wurde es erlaubt, sich über Nacht vor den Tests zu
stabilisieren. Der Gelbildungsgrad der Bindemittelmischung wurde
bestimmt durch Hinzufügen
eines bekannten Aliquots der zu testenden Mischung in ein Teströhrchen.
Die Bindemittelmischung wurde als nächstes auf eine Temperatur
von 102°C
gebracht (durch Erhitzen in einer Wasser-Glyklolsäure-Mischung)
und die Bindemittelmischung wurde schwach bewegt, bis der sogenannte "Lollipop"-Effekt erzielt wurde. Der Gelbildungsgrad
wurde als eine Funktion der Zeit (unter Verwendung eines Chronometers)
aufgetragen. Zusätzlich
wurden der pH-Wert und die Viskosität (unter Verwendung eines Brookfield-Digitalviskosimeters)
der Bindemittelmischung bestimmt.
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Tabelle
1
Wirkung von Na
4-EDTA auf die Eigenschaften
eines Phenolharzbindemittels
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Gemäß dem Test verändert das
Hinzumischen des Chelatbildners in die Bindemittelmischung die Viskosität, den pH-Wert
und die Gelbildungseigenschaften des Bindemittels nicht wesentlich.
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Beispiel 2
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Wirkung des
Chelatbildners auf die Stärke
der Bindemittelbindung
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Die Stärketests wurden ausgeführt auf
einem dreischichtigen Fichtensperrholz unter Verwendung eines Humprey-Apparats,
der zum Testen der Stärke
unter den folgenden Bedingungen entwickelt wurde:
Bindemittelaufbringzeit | 1
min |
Vorkompressionszeit | etwa
5 min mit 0,3 N/m2 Druck |
Nachkompressionspausenintervall | 0–20 min |
Kompressionszeit | 4
min |
Kompressionstemperatur | 135°C |
Kompressionsdruck | 1,2
N/m2 |
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Tabelle 2 hierunter führt die
Scherfestigkeit (N/m2) für Sperrholz und die Bruchfestigkeit
(%) für
Holz auf.
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Tabelle
2
Wirkung des Chelatbildners auf die Scherfestigkeit von Furnier
und die Bruchfestigkeit von Holz
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Wie aus den Resultaten ersehen werden
kann, beeinträchtigt
das Untermischen des Chelatbildners die Festigkeit der Bindemittelbindung
nicht wesentlich.
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Beispiel 3
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Wirksamkeit von EDTA,
das in das Bindemittel gemischt wurde als Konservierungsstoff gegen
die Verrottung von Sperrholz
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Die Wirksamkeit von EDTA, das in
das Bindemittel als Konservierungsstoff gegen die Verrottung von Sperrholz
gemischt wurde, wurde unter Testbedingungen getestet, die dem EN
113-Standard entsprechen. EDTA wurde in das Bindemittel gemischt,
so daß die
Menge des Konservierungsstoffes hinsichtlich des Volumens des Holzes
im Sperrholz 3,5 kg/m
3, 5,5 kg/m
3 oder 10,0 kg/m
3 betrug.
Birkenfurnierschichten wurden in siebenlagige Testbretter für die Bindemittelbindungsfestigkeit
und die Verrottungsverfalltests laminiert. Die Herstellungsbedingungen
des Sperrholzes waren wie folgt:
Bindemittelaufbringmenge | 160–177 g/m2 (etwa 80–90 g/Schicht) |
Nachanwendungspausenintervall | 5,20
und 30 min |
Vorkompressionsdruck | 0,8
MPa (Druckkurve K2) |
Vorkompressionszeit | 7
min |
Nachkompressionspausenintervall | 20
min, 30 min und 4 h |
Heißkompressionsdruck | 1,7/0,8/0,4
MPa (Druckkurve K1) |
Heißkompressionstemperatur | 135°C |
Heißkompressionszeit | 7,5
min (450 s) |
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Die Vorkompressionsadhäsion der
Schichten war gut. Die Bretter erfüllten die Erfordernisse des
BFU 20-Standards.
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Die Teststücke, die aus dem Birkensperrholz
gemacht wurden, wurden in 50 × 50
mm Größe geschnitten,
und Braunverrottung Coniophora puteana und Weißverrottung Pleurotus ostreatus
wurden als Testpilzspezies verwendet.
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Der Verrottungsresistenztest dauerte
16 Wochen und die Wirksamkeit der Konservierungsbehandlung wurde
aus dem Gewichtsverlust, der durch die zersetzenden Pilze verursacht
wurde, geschlossen. Vor dem Test wurden die Teststücke einer
Verdampfung bei 40°C
für etwa
4 Wochen ausgesetzt. Der Zweck der Verdampfung war es, die Menge
an kleinmolekulargewichtigen Verbindungen in dem Phenolharzbindemittel
zu reduzieren, die das Wachstum der Pilze inhibieren hätten können. Die
Vergleichskontrollstücke
für den
Test wurden aus Konservierungsstoff-freiem Sperrholz und Xyligen-geschütztem Sperrholz
(mit einer Menge von 10 kg/m3 Holz) gemacht.
Die Testergebnisse sind in Tabelle 3 hierunter aufgeführt.
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Tabelle
3
Verrottungsresistenz von Sperrholz, das einen Konservierungsstoff
in dem Bindemittel enthält,
unter Testbedingungen, die EN 113 entsprechen
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Beispiel 4
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Wirkung von EDTA auf Sperrholzeigenschaften
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Zu diesem Test wurden unter Laborbedingungen
dreischichtige Spanplatten mit einer nominellen Dicke von 12 mm
angefertigt. Die Spanplatten wurden hauptsächlich aus Nadelholz gemacht,
während
auch eine kleine Menge von Laubholzchips mit eingeschlossen wurde.
Das Bindemittel war ein Melaminharnstofformaldehydharz (MUF), das
konventionell bei Spanplatten verwendet wird. Das Konservierungsmittel
wurde in die Chips als wäßrige Lösung gemeinsam
mit der Bindemittelanwendung eingetragen. Die Menge an verwendetem
Konservierungsstoff wurde für
eine Gesamtmenge von 10 kg/m3 berechnet.
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Tabelle
4
Wirkung von EDTA auf die Festigkeitseigenschaften der Spanplatte
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Wie aus den Ergebnissen der obigen
Tabelle ersehen werden kann, kann das Vermischen des Chelatbildners
eindeutig die Festigkeitseigenschaften von Spanplatten, die mit
MUF als Bindemittel gemacht wurden, verbessern.
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Beispiel 5
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Verrottungsresistenz von
Spanplatten, die unter Verwendung von EDTA als Konservierungsstoff
hergestellt wurden
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Die Verrottungsresistenz von Spanplatten,
die unter Verwendung von MUF als Bindemittel hergestellt wurden,
wurden unter Testbedingungen getestet, die von denen des EN 113-Standards
modifiziert wurden. Der Verrottungsresistenztest dauerte 16 Wochen,
und Braunverrottung Coniophora puteana und Weißverrottung Coriolus versicolor
wurden als Testpilzspezies verwendet. Die Teststücke wurden vor dem Verrottungsresistenztest
nicht abgewaschen. Vergleichs-Kontrollteststücke wurden aus Konservierungsstoff-freien
Spanplatten, die mit MUF als Bindemittel gemacht wurden, hergestellt,
und Virulenzkontrollstücke
wurden aus Kiefernholz (pine sapwood) gemacht.
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Tabelle
5
Verrottungsresistenz von Spanplatten, die EDTA als Konservierungsstoff
enthalten
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Wie aus den obigen Testergebnissen
gesehen werden kann, zeigten die Spanplatten mit MUF als Bindemittel
und EDTA als Konservierungsstoff eine gute Verfallsresistenz gegen
sowohl Braun- als auch gegen Weißverrottungsspezies. Da das
Untermischen des Komplexbildners in das Bindemittel ebenso eine
Verbesserung der Spanplattenfestigkeitseigenschaften bewirkt, ist
das vorliegende Verfahren ausgezeichnet geeignet zum Konservieren
von Spanplatten, die unter sehr feuchten Bedingungen gegen Schimmel-
und Verrottungsverfall verwendet werden.
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Beispiel 6
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Wirkung von Frontseiten
und Kantenschutz auf die Verrottungsresistenz von Sperrholzbrettern,
die mit einem Konservierungsstoff-enthaltenden Bindemittel gemacht
wurden
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Die Teststücke für diesen Test wurden aus drei
Birkensperrholzgraden gemacht: einem, hergestellt unter Verwendung
von EDTA (Detarex) als Konservierungsstoff (10 kg/m3),
dem anderen, hergestellt unter Verwendung von Xyligen als Konservierungsstoff
(10 kg/m3) und dem dritten, das keinen Konservierungsstoff
enthielt. Die Sperrholzbretter wurden auf beiden Seiten mit einem
220 g/m2-Phenolharzfilm überzogen. Während der Herstellung der Sperrholzbretter
wurde eine Seite mit einem geriffelten (wire-textured) Film laminiert
und die andere Seite mit einem glänzenden Film. Die Bretter wurden
für den
Verrottungsresistenztest in 50 × 50 mm-Teststücke gesägt, von
denen die Hälfte
der Stücke
an ihren Kanten mit Acryllatexfarbe beschichten wurde.
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Zwei Testpilzspezies wurden ausgewählt für den Test:
Braunverrottung Coniophora puteana und Weißverrottung Pleurotus ostreatus.
Die Verrottungsresistenz wurde ausgeführt in Übereinstimmung mit dem EN 113-Standard,
und eine Anzahl der Sperrholzteststücke wurde in Übereinstimmung
mit dem EN 84-Standard gewaschen (14 Tage in destilliertem Wasser).
Die Verrottungsresistenztests dauerten 16 Wochen.
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Die Ergebnisse der Verrottungsresistenztests
sind in Tabelle 6 angegeben. Die Gewichtsverlustresultate sind als
ein durchschnittlicher Gewichtsverlust von 4 parallel getesteten
Stücken
angegeben.
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Tabelle
6
Verrottungsresistenz von frontseitigen und kantengeschützten Sperrholzbrettern
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Wie aus den Testergebnissen ersehen
werden kann, ist das frontseitige und kantengeschützte Sperrholzbrett
resistent gegenüber
Braunverrottungs- und Weißver rottungspilzen,
wenn es nicht abgewaschen wird. Bei diesem Teil des Tests konnte
kein Unterschied zwischen Sperrholzplatten, die entweder EDTA oder
Xyligen als Konservierungsstoff enthalten, gefunden werden. Tatsächlich konnte
unter diesen Bedingungen der Schutz der Brettkanten den Verfall
von Konservierungsstofffreien Brettern ebenfalls verhindern. Auch
in dem Verrottungstest, die sich an das Abwaschen anschloß, zeigten
sich EDTA oder Xyligen als effiziente Konservierungsstoffe gegen
Verrottung.
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Bei dem Verrottungstest, der sich
an das Abwaschen anschloß,
zeigte sich ein frontseitiges Sperrholzbrett ohne Kantenschutz resistent
gegenüber
Verrottungspilzen, wenn das Bindemittel entweder EDTA oder Xyligen
als Konservierungsstoff enthält.
Gegen Weißverrottung
zeigte dieser Test, daß EDTA
gegenüber
Xyligen als Konservierungsstoff überlegen
war.