WO2007033988A1 - Verwendung von modifizierten holzwerkmaterialien zur herstellung von gegenständen - Google Patents

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WO2007033988A1
WO2007033988A1 PCT/EP2006/066624 EP2006066624W WO2007033988A1 WO 2007033988 A1 WO2007033988 A1 WO 2007033988A1 EP 2006066624 W EP2006066624 W EP 2006066624W WO 2007033988 A1 WO2007033988 A1 WO 2007033988A1
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wood
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wood material
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PCT/EP2006/066624
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Arend Jouke Kingma
Franz Weingart
Stefan Schaffert
Oliver JÜTTNER
Holger Militz
Andreas Krause
Falko Wepner
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Basf Se
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    • Y10T428/662—Wood timber product [e.g., piling, post, veneer, etc.]

Definitions

  • the present invention relates to the use of modified wood materials for making articles comprising at least one wood material.
  • the natural durability of wood is influenced by the behavior of wood during changes in humidity.
  • the swelling and shrinkage associated with the ability of the wood to absorb and dispense water creates problems in the manufacture of articles made wholly or partly from wood materials, especially when two or more parts are frictionally or positively connected are, since the strength of such connections between wood parts is naturally reduced by the swelling / shrinkage behavior of the wood in particular. In extreme cases, the swelling / shrinkage behavior destroys the non-positive connection.
  • the dimensional change often leads to destruction of the wood surface of the material and coatings applied thereto, so that the wood is exposed to biological decomposition processes to a greater extent.
  • wood and comparable lignocellulose-based materials are often rendered hydrophobic, e.g. B. by treatment with wax-containing impregnants. This makes penetration of water into the pores of the material more difficult.
  • WO 2004/033170 describes a process for improving the surface hardness of wood, in which an untreated wood body with an aqueous solution of a crosslinkable nitrogen compound from the group 1, 3-bis (hydroxymethyl) -4,5-dihydroxyimidazolidinon-2, with a Ci -5- alcohol, a polyol or their Gem see modified 1, 3-bis (hydroxymethyl) -4,5-dihydroxyimidazolidinon-2, 1, 3-dimethyl-4,5-dihydroxyimidazolidinon-2, dimethylolurea, bis (methoxy - Methyl) urea, Tetramethylolacetylenediharnstoff, 1, 3-bis (hydroxymethyl) - imidazolidinone-2 and Methylolmethylharnstoff containing a crosslinking of these compounds catalyst, impregnated and then cured while maintaining moist conditions at elevated temperature.
  • a crosslinkable nitrogen compound from the group 1 3-bis (hydroxymethyl) -4,5-dihydroxyimidazolidinon-2,
  • WO 2004/033171 discloses a similar process in which the impregnating solution comprises a bis (hydroxymethyl) -4,5-dihydroxyimidazolidinone, 1,3-bis (hydroxymethyl) urea, 1,3-bis, modified with alkanols or polyols (methoxymethyl) urea, 1-hydroxymethyl-3-methylurea, 1, 3-bis (hydroxymethyl) imidazolidin-2-one, 1, 3-dimethyl-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-one or tetra (hydroxymethyl) acetlyendiurea.
  • PCT / EP2006 / 004020 (older German patent application 102005020387.6) describes the surface treatment of moldings made of modified wood or modified wood materials or other materials from modified Lignocellulo- semomaterialien, wherein the modified wood material or the modified material of the lignocellulosic material previously similar to WO 2004 / 033170 and WO 2004/033171 is impregnated with crosslinkable nitrogen compounds and crosslinked.
  • modified wood materials are known, which are impregnated and crosslinked with a reactive composition based on crosslinkable nitrogen compounds, which contains at least one effect substance in dissolved or dispersed form in addition to at least one crosslinkable nitrogen compound.
  • modified wood materials are known which are impregnated and crosslinked with a reactive composition which contains a dispersed, hydrophobic component in addition to at least one crosslinkable nitrogen compound
  • PCT / EP2006 / 001979 German patent application PCT / EP2006 / 001979
  • modified wood materials of finely divided wood materials are known in which the finely divided wood material is impregnated with a reactive composition based on crosslinkable nitrogen compounds and subjected to a molding process, carried out at the same time a crosslinking becomes.
  • the crosslinking can also take place before the shaping process.
  • modified wood materials which have at least one with a carrier or other veneer layers surface-bonded thin veneer layer, wherein the veneer layer impregnated with a reactive composition based on crosslinkable nitrogen compounds, glued and to glued to a veneer.
  • No. 102005020388.4 discloses modified wood materials which are impregnated and crosslinked with a reactive composition which comprises a) at least one low molecular weight compound V containing at least two N-bonded groups of the formula CH 2 OH and / or a 1,2-bishydroxyethane bridging two nitrogen atoms Has -1, 2-diyl group, and b) at least one oligo- or polyalkylene ether polyol P having on average at least 2 OH groups, in particular 2 to 6 OH groups, per molecule, the at least one di- or polyhydric aliphatic or cycloaliphatic Group having at least 3 carbon atoms, in particular having 3 to 10 carbon atoms, and / or c) contains a reaction product of a low molecular weight compound V with the polyalkylene ether polyol.
  • modified wood materials known from the prior art are particularly suitable for the production of articles comprising at least one wood material.
  • the present invention relates to the use of modified wood materials HW containing at least one crosslinkable nitrogen compound in a crosslinked, wood-dispersed form for the manufacture of articles comprising at least one wood material.
  • modified wood materials allows the production of articles with improved mechanical strength and improved weathering properties. Stability, in particular reduced cracking in those areas which are made of the wood material and a reduced susceptibility of these areas for attack with wood-damaging organisms such as wood-destroying fungi.
  • the modified wood materials are suitable for making articles made of a plurality of interconnected parts, at least one part made of a modified wood material, because of the reduced swelling / shrinkage behavior of the modified wood Parts are more stable and are exposed to less mechanical stress during weather conditions and can better maintain their function. This is especially true when the parts made of the modified wood material are at least partially non-positively and / or positively, in particular by a non-positive or positive connection with non-positive component connected to each other or with parts made of other materials.
  • a modified wood material is understood to mean wood, i. Solid wood, as well as a wood-based material, i. a wood material including a veneer material and a wood material made of finely divided wood particles, wherein the wood component contains at least one crosslinkable nitrogen compound in a crosslinked form distributed in the wood.
  • the finely divided wood particles include fibers, chips, strands, chips, chips and the like.
  • a veneer material is in the context of the invention, a wood material having at least one veneer layer. Veneers are flat thin wood materials with thicknesses ⁇ 5 mm, in particular ⁇ 2 mm.
  • the wood material is solid wood, i. large format with dimensions in the centimeter or meter range, e.g. Planks, billets, logs, beams or the like.
  • Crosslinked means that the content of extractable components of the nitrogen compound is not more than 50% by weight based on the total amount of the nitrogen compound contained in the wood.
  • the extractable fraction is determined by the nitrogen content of a modified wood material before and after extraction with hot water.
  • a modified wood material is ground to a wood meal, dried dry and the nitrogen content in the wood determined by elemental analysis.
  • a sample of the wood meal is extracted with water at 80 ° C. for 16 h, filtered off, dried again at room temperature and the nitrogen content of the products thus obtained is be determined by elemental analysis. Since unmodified wood itself contains no detectable amounts of nitrogen, the difference between the nitrogen content before and after the extraction directly gives the extractable fraction in%, based on the nitrogen value of the sample before extraction.
  • the cross-linked nitrogen compound is more or less evenly distributed over the cross-section of the wood and is located not only on the surface or in cavities of the wood.
  • the amount of crosslinkable nitrogen compound in the wood is usually at least 0.5 wt .-%, in particular at least 1 wt .-%, often at least 2% by weight and is typically in the range of 1 to 20 wt .-% , often in the range of 2 to 15 wt .-%, calculated as nitrogen and based on the weight of the wood material HW.
  • the nitrogen content can be determined by elemental analysis.
  • Suitable crosslinkable nitrogen compounds for modifying the wood are ⁇ ) low molecular weight compounds V which are at least two N-bonded groups of the formula CH 2 OR, where R is hydrogen or C 1 -C 4 -alkyl, and / or a 1,2-bishydroxyethane bridging two nitrogen atoms Have -1, 2-diyl group, ß) precondensates of the compound V and
  • crosslinkable nitrogen compounds used to modify the wood material i. Compounds V, their precondensates and reaction products, are low molecular weight compounds or oligomers of low molecular weight, which are usually completely dissolved in the aqueous composition used.
  • the molecular weight of the crosslinkable compound is usually below 400 daltons. Due to these properties, it is believed that the crosslinkable nitrogen compounds can penetrate into the cell walls of the wood and, on hardening, improve the mechanical stability of the cell walls and reduce their swelling caused by water.
  • crosslinkable nitrogen compounds include, but are not limited to:
  • DMDHEU 1, 3-bis (hydroxymethyl) -4,5-dihydroxyimidazolidin-2-one
  • DMDHEU 1, 3-bis (hydroxymethyl) -4,5-dihydroxyimidazolidin-2-one, which is substituted by a C 1 -C 6 - Alkanol, a C 2 -C 6 polyoxy or an oligoalkylene glycol is modified (modified DMDHEU or mDMDHEU), 1, 3-bis (hydroxymethyl) urea, 1, 3-bis (methoxymethyl) urea,
  • Aqueous compositions of compounds V, their precondensates and their reaction products are known per se, for example from WO 2004/033171, WO 2004/033170, K. Fisher et al. "Textile Auxiliaries - Finishing Agents” Chap. 7.2.2 in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Ed. on CD-ROM, Wiley-VCH,
  • mDMDHEU modified 1, 3-bis (hydroxymethyl) -4,5-dihydroxyimidazolidinon-2
  • mDMDHEU 3-bis (hydroxymethyl) -4,5-dihydroxyimidazolidinon-2
  • compounds V and their reaction products and precondensates are commercially available, for example under the trade names Fi- xapret® CP and Fixapret® ECO from BASF Aktiengesellschaft, the Luwipal® and the Kauramin® brands (for example Kauramin 650 powder) from BASF.
  • the crosslinkable nitrogen compound is urea compounds which on each nitrogen atom are each an N-bonded group of the formula CH 2 OR, where R is hydrogen or C 1 -C 4 -alkyl, and / or a bridging two nitrogen atoms , 2-bishydroxyethane-1, 2-diyl group, and the reaction products of these urea compounds with a dC 6 alkanol, a C 2 -C 6 -POIyl and / or a polyalkylene glycol selected.
  • Preferred among these are 1 3-bis (hydroxymethyl) -4,5-dihydroxyimidazolidin-2-one and with a CrC 6 alkanol, a C 2 -C 6 -polyol and / or a polyalkylene glycol-modified 1, 3-bis ( hydroxymethyl) -4,5-dihydroxyimidazolidin-2-one.
  • Beispie- Ie for polyalkylene glycols are in particular the below-mentioned oligo- and poly-C 2 - C 4 -alkylene glycols.
  • Suitable Ci -6 alkanols are for example methanol, is ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol and n-pentanol, preferably methanol.
  • Suitable polyols are ethylene glycol, diethylene glycol, 1, 2 and 1, 3-propylene glycol, 1, 2, 1, 3, and 1, 4-butylene glycol and glycerol. Examples of suitable polyalkylene glycols are, in particular, the following oligo- and
  • DMDHEU Poly-C 2 -C 4 -alkylene glycols.
  • DMDHEU are mixed with the alkanol, the polyol or the polyalkylene glycol.
  • the monohydric alcohol, the polyol, or the oligo- or polyalkylene glycol are usually used in a ratio of 0.1 to 2.0, in particular 0.2 to 2 molar equivalents, based on DMDHEU.
  • the mixture of DMDHEU, the polyol or the polyalkylene glycol is usually reacted in water at temperatures of preferably 20 to 70 ° C and a pH of preferably 1 to 2.5, wherein the pH after the reaction usually to a Range is set from 4 to 8.
  • Nitrogen compound under at least 2-fold for example, 2-, 3-, 4-, 5- or 6-fold, in particular a 3- to 5-fold methylolated melamine and especially a 3-fold or 4-fold methylolated melamine (poly (hydroxymethyl melamine) or a mixture thereof.
  • methylolated melamines this deriva- te, for example, those with a dC 6 alkanol, especially methanol, C 2 -C 6 -polyol and / or a polyalkylene glycol are modified, as well as mixtures thereof with the unmodified melamine compounds .
  • polyalkylene glycols are, in particular, the oligo- and poly-C 2 -C 4 -alkylene glycols mentioned below.
  • the aqueous compositions usually used for the modification may also contain one or more of the abovementioned alcohols, C 1 -C 6 -alkanols, C 2 -C 6 -polyols, oligo- and polyalkylene glycols or mixtures of these alcohols.
  • Suitable Ci -6 alkanols are for example methanol, is ethanol, n-propanol, iso-propanol, n-butanol and n-pentanol, preferably methanol.
  • Suitable polyols are ethylene glycol, diethylene glycol, 1, 2 and 1, 3-propylene glycol, 1, 2, 1, 3, and 1, 4-butylene glycol and glycerol.
  • Suitable oligo- and polyalkylene glycols are, in particular, oligo- and poly-C 2 -C 4 -alkylene glycols, especially homo- and cooligomers of ethylene oxide and / or propylene oxide, optionally in the presence of low molecular weight starters, for example aliphatic or cycloaliphatic polyols having at least 2 OH Groups such as 1, 3-propanediol, 1, 3- and 1, 4-butanediol, 1, 5-pentanediol, 1, 6-hexanediol, glycerol, trimethyl lolethane, trimethylolpropane, erythritol, and pentaerythritol, and also pentites and hexites such as ribitol, arabitol, xylitol, dulcitol, mannitol and sorbitol, and inositol or aliphatic or cycloaliphatic
  • Thylenimine are available, among which diethylene glycol, triethylene glycol, di-, tri- and tetrapropylene glycol and low molecular weight Pluronic® brands of BASF (eg Pluronic® PE 3100, PE 4300, PE 4400, RPE 1720, RPE 1740) are preferred.
  • the concentration of the crosslinkable nitrogen compounds in the aqueous composition is usually in the range 1 to 60 wt .-%, often in the range of 10 to 60 wt .-% and in particular in the range of 15 to 50 wt .-%, based on the total weight of the composition. If the aqueous composition contains one of the abovementioned alcohols, its concentration is preferably in the range from 1 to 50% by weight, in particular in the range from 5 to 40% by weight.
  • the total amount of crosslinkable compound and alcohol is usually from 10 to 60% by weight, and more preferably from 20 to 50% by weight, of the total weight of the aqueous composition.
  • the aqueous composition used for the modification contains at least one catalyst K, which causes the crosslinking of the nitrogen compound.
  • catalysts K metal salts from the group of metal halides, metal sulfates, metal nitrates, metal phosphates, Metalltetrafluoroborate; boron trifluoride; Ammonium salts from the group of ammonium halides, ammonium sulfate, ammonium oxalate and diammonium phosphate; and organic carboxylic acids, organic sulfonic acids, inorganic Brönsted acids such as boric acid, phosphoric acid, sulfuric acid and hydrochloric acid.
  • metal salts suitable as catalysts K are, in particular, magnesium chloride, magnesium sulfate, zinc chloride, lithium chloride, lithium bromide, aluminum chloride, aluminum sulfate, zinc nitrate and sodium tetrafluoroborate.
  • ammonium salts suitable as catalysts K are, in particular, ammonium chloride, ammonium sulfate, ammonium oxalate and diammonium phosphate.
  • catalysts K are water-soluble organic carboxylic acids such as maleic acid, formic acid, citric acid, tartaric acid and oxalic acid, furthermore benzenesulfonic acids such as p-toluenesulfonic acid, but also inorganic Bronsted acids such as hydrochloric acid, phosphoric acid, sulfuric acid, boric acid or mixtures thereof.
  • the catalyst K is selected from magnesium chloride, zinc chloride, magnesium sulfate, aluminum sulfate or mixtures thereof, magnesium chloride being particularly preferred.
  • the catalyst K will usually be added to the aqueous composition shortly before the modification process. It is usually used in an amount of 1 to 20 wt .-%, in particular 2 to 10 wt .-%, based on the total weight of the curable components contained in the aqueous composition.
  • the concentration of the catalyst, based on the total weight of the aqueous dispersion, is usually in the range of 0.1 to 10 wt .-% and in particular in the range of 0.5 to 5 wt .-%.
  • the composition used to modify the wood may contain one or more effect substances, for example a colorant, e.g. a dye or a pigment, a UV stabilizer, an antioxidant, a fungicide and / or insecticide and the like, as described in PCT / EP2006 / 004019 (earlier German patent application 102005020386.8), the contents of which are hereby incorporated by reference.
  • a colorant e.g. a dye or a pigment, a UV stabilizer, an antioxidant, a fungicide and / or insecticide and the like
  • concentration of effect substance is in the range from 0.01 to 60% by weight and in particular from 0.1 to 25% by weight, based on the weight of the composition.
  • composition used for modifying the wood may contain one or more hydrophobic constituents, for example a wax or an oil in emulsified or suspended form, as in PCT / EP2006 / 004014 and US Pat
  • the concentration of hydrophobic ingredient is typically in the range of 0.01 to 60 weight percent, and more preferably 0.1 to 25 weight percent, based on the weight of the composition.
  • modified wood materials and the articles produced therefrom may comprise a conventional coating, for example a lacquer, a glaze or a stain, as described in PCT / EP2006 / 004020 (DE 102005020387.6), the content of which is hereby incorporated by reference.
  • a conventional coating for example a lacquer, a glaze or a stain, as described in PCT / EP2006 / 004020 (DE 102005020387.6), the content of which is hereby incorporated by reference.
  • the preparation of the modified wood materials can be carried out according to the methods described in the cited prior art, to which reference is also made.
  • the production of the modified wood material in the case of solid wood comprises: a) impregnating solid wood with an aqueous composition which contains at least one crosslinkable nitrogen compound and at least one crosslinking catalyst, and b) treating the product obtained in step a ) impregnated solid wood at elevated temperature with removal of water.
  • the production of a modified wood-based material comprises the steps described in PCT / EP2006 / 001979 (DE 102005010042.2): a) impregnating a finely divided wood material with an aqueous composition containing at least one crosslinkable nitrogen compound and at least one crosslinking catalyst, and b) treating the impregnated wood material obtained in step a) at elevated temperature to remove water. c) gluing and shaping the finely divided wood material obtained in step b) or b) gluing the impregnated wood material obtained in step a) optionally after drying and c ') shaping the wood material at elevated temperature with removal of water to obtain a wood material.
  • the production of a modified veneer material comprises the steps described in PCT / EP2006 / 001980 (DE 102005010041.4): a) impregnating a veneer with an aqueous composition containing at least one crosslinkable nitrogen compound and at least one crosslinking catalyst, and b) gluing the impregnated veneer with a sizing composition, and c) processing the glued veneer into a veneer material at elevated temperature to cure the crosslinkable nitrogen compound,
  • the impregnation can be carried out in a conventional manner, for example by immersion, by the application of vacuum, optionally in combination with pressure or by conventional application methods such as brushing, spraying and the like.
  • the particular impregnation method used naturally depends on the dimensions of the material to be impregnated. Small-sized wood materials such as shavings or strands and thin veneers, ie materials with a high surface-to-volume ratio, can be impregnated with little effort, for example by dipping or spraying, whereas wood materials of larger dimensions, especially materials, whose smallest extent exceeds 5 mm, eg solid wood, molded parts made of solid wood or wood materials, using pressure or vacuum, in particular by combined use of pressure and vacuum impregnated.
  • the impregnation is carried out at a temperature below 50 ° C, for example in the range of 15 to 50 ° C.
  • the conditions of the impregnation will generally be chosen so that the absorbed amount of curable components of the aqueous composition is at least 1 wt .-%, based on the dry weight of the untreated material.
  • the amount of curable ingredients taken up may be up to 100% by weight, based on the dry weight of the untreated materials, and is often in the range of 1 to 60% by weight, preferably in the range of 5 to 50% by weight, and in particular in the range of 10 to 30 wt .-%, based on the dry weight of the untreated material used, is.
  • the moisture content of the impregnated, untreated materials is not critical and can be, for example, up to 100%.
  • the term "moisture” is synonymous with the term residual moisture content according to DIN 52183. It is often in the range of 1 to 80% and in particular 5 to 50%.
  • the wood material is dipped in a container containing the aqueous composition.
  • the dipping is preferably carried out over a period of a few seconds to 24 h, in particular 1 min to 6 h.
  • the temperatures are usually in the range of 15 ° C to 50 ° C.
  • the wood material absorbs the aqueous composition, whereby the concentration of the non-aqueous constituents (ie curable constituents) in the aqueous composition, the temperature and the duration of the treatment can control the amount of these constituents taken up by the wood material ,
  • the quantity of constituents actually absorbed can be determined and controlled by the skilled person in a simple manner via the weight increase of the impregnated material and the concentration of the constituents in the aqueous composition.
  • the impregnation is advantageously carried out by combined use of reduced and elevated pressure.
  • the wood material which generally has a humidity in the range of 1% to 100%, first under reduced pressure, which is often in the range of 10 to 500 mbar and in particular in the range of 40 to 100 mbar, with the aqueous composition brought into contact, z.
  • reduced pressure which is often in the range of 10 to 500 mbar and in particular in the range of 40 to 100 mbar
  • the time period is usually in the range of 1 minute to 5 hours.
  • z. B. in the range of 2 to 20 bar, in particular 4 to 15 bar and especially 5 to 12 bar, to.
  • the duration of this phase is usually in the range of 1 min to 12 h.
  • the temperatures are usually in the range of 15 to 50 ° C.
  • the wood material absorbs the aqueous composition, whereby the concentration of the non-aqueous aqueous components (ie curable constituents) in the aqueous composition, by the pressure, by the temperature and by the treatment time, the amount of these constituents taken up by the wood material can be controlled.
  • the actual amount absorbed can also be calculated here by the weight added of the wood material.
  • impregnation may be by conventional methods of applying liquids to surfaces, e.g. by spraying or rolling or brushing.
  • the application is usually carried out at temperatures in the range of 15 to 50 ° C.
  • the spraying can be carried out in a conventional manner in all suitable for spraying of flat or finely divided bodies devices, for. B. by means of nozzle arrangements and the like.
  • brushing or rolling the desired amount of aqueous composition is applied with rollers or brushes on the sheet materials.
  • step b) the curing of the crosslinkable constituents of the aqueous composition takes place.
  • Curing can be carried out in analogy to the methods described in the prior art. e.g. according to the methods described in WO 2004/033170 and WO 2004/033171.
  • Curing is typically carried out by treating the impregnated material at temperatures above 80 ° C, especially above 90 ° C, e.g. in the range of 90 to 220 ° C and in particular in the range of 100 to 200 ° C.
  • the time required for curing is typically in the range of 10 minutes to 72 hours. Veneers and finely divided wood materials tend to use higher temperatures and shorter times.
  • a drying step also referred to below as a predrying step, can be carried out before curing.
  • the volatile constituents of the aqueous composition in particular the water and excess organic solvents, which do not react in the curing / crosslinking of the urea compounds, partially or completely removed.
  • Predrying means that the wood body is dried below the fiber saturation point which, depending on the type of wood, is about 30% by weight. This predrying counteracts the risk of cracking. For small-sized wood bodies, such as veneers, the pre-drying can be omitted. For wood bodies with larger dimensions, however, the predrying is beneficial.
  • a separate pre-drying is carried out, this is advantageously carried out at temperatures in the range of 20 to 80 ° C.
  • a partial or complete hardening tion / crosslinking of the curable components contained in the composition is usually carried out by applying a temperature profile, which may range from 50 ° C to 220 ° C, in particular from 80 to 200 ° C.
  • the curing / drying can be done in a conventional fresh air exhaust system, eg. B. a drum dryer, performed.
  • Pre-drying preferably takes place in such a way that the moisture content of the finely divided lignocellulosic materials after predrying is not more than 30%, in particular not more than 20%, based on the dry mass. It may be advantageous to carry out the drying / curing up to a moisture content ⁇ 10% and in particular ⁇ 5%, based on the dry mass.
  • the moisture content can be easily controlled by the temperature, the duration and the pressure selected during pre-drying.
  • one will remove by mechanical means adhering liquid before drying / curing.
  • the wood materials impregnated in step a), if they are finely divided materials or veneer layers, can be further processed in a manner known per se, in the case of finely divided materials, e.g. shaped articles such as OSB (oriented structural board), chipboard, wafer boards, OSL boards or Oriented Strand Lumber (OSL) molded parts, PSL boards or PSL (parallel beach lumber) molded parts .
  • Constructed Strand Lumber panels structural composite lumber (SCL) panels, Laminated Strand Lumber (LSL) panels, insulating panels, and medium density (MDF) and high density (HDF) fiberboard and the like, in the case of Veneering to veneer materials such as veneered fiberboard, veneered blockboard, veneered chipboard including veneered OSB, SCL,
  • OSL and PSL boards plywood, laminated wood, plywood, laminated veneer lumber (eg Kero plywood), multiplex boards, laminated veneer lumber (LVL), as well as non-flat, 3-dimensional parts such as plywood parts , Plywood moldings and any other molded parts coated with at least one veneer layer.
  • the further processing can take place immediately after the impregnation in step a), during or after the curing in step b).
  • further processing includes not only curing and gluing, but also forming a gluing step.
  • wood are suitable for the production of modified wood materials, preferably those which can absorb at least 30%, in particular at least 50% of their dry weight of water, and particularly preferably those which are classified in the impregnability classes 1 and 2 according to DIN EN 350-2.
  • woods of conifers such as pine (Pinus spp.), Spruce, Douglas fir, larch, pine, fir, coastal fir, cedar, stone pine, as well as deciduous trees, eg.
  • a particular embodiment of the invention relates to the use of modified wood or wood Wood material whose wood constituent is selected from beech, spruce, pine, birch, poplar, ash and maple.
  • wood materials modified according to the invention are particularly suitable for the production of articles which comprise a plurality of interconnected parts, wherein at least one part is made of a modified wood material HW.
  • They are particularly suitable for the production of articles, wherein at least two parts of the article are connected to each other by a frictional connection, wherein at least a part of the mutually positively connected parts is made of a modified wood material HW.
  • they are also suitable for the production of articles in which at least two parts of the article are connected to one another by a form-locking connection, in particular a positive connection with non-positive component, wherein at least a part of the parts joined together in a form-fitting manner is made of a modified wood material HW ,
  • the positive or non-positive connections can also be supported by cohesive connection means, e.g. through a sizing.
  • frictional connections or positive connections with non-positive component are bolted and nailed connections, tapped connections and tongue and groove connections, furthermore marked connections, a finally finger tines, half-concealed zincing, open zincing (dovetail joints), miter tine and finger tap, claw connection, burrs, comb connections, doweled joints, and other, not usual in wood construction, non-material connections.
  • the invention also relates to the use of modified wood materials for the manufacture of articles exposed to moisture or weather conditions.
  • the influence of moisture may be a contact with high humidity, e.g. when the objects are in wet rooms such as bathrooms, indoor swimming pools, laundry rooms, inside ships, and the like, or even if they are exposed outdoors in high humidity.
  • the moisture contact may also be contact with liquid water or with standing moisture, e.g. by the action of rain, by contact with river or lake water in structures of hydraulic engineering or ships.
  • the objects can be produced in a manner known per se in analogy to the production of articles from wood materials. It includes typical woodworking operations such as sawing, cutting, planing, milling, grinding, drilling, screwing, nailing, gluing, laminating and the like.
  • woodworking operations such as sawing, cutting, planing, milling, grinding, drilling, screwing, nailing, gluing, laminating and the like.
  • the modified wood material is used for the production of floor coverings.
  • veneer materials are used in which the decorative, weathering or mechanical stress exposed surface is formed by a layer of veneer layer modified according to the invention.
  • parquet including parquet flooring, solid parquet, mosaic parquet, vertical edged parquet, pre-finished parquet, eg 2-ply or 3-ply parquet flooring, veneer flooring and sports flooring, eg elastic sport floors and point elastic sports floors, as well as parquet swinging floors.
  • Wood materials modified according to the invention are also suitable for the production of plank parquet, terrace coverings and the like.
  • Inventive wood materials are also suitable for the production of laminate, wherein the wood material modified according to the invention generally forms the press-wood layer of the laminate.
  • a specific embodiment of the invention relates to a floor covering material for the outer and wet areas.
  • Conventional outdoor and wet flooring materials are typically hardwood planks, planks or boards that are often patterned with surface texture. These floor coverings are usually very expensive due to the high price of hardwoods. The weather or moisture resistance is not always satisfactory.
  • the wood materials of the invention now allow the production of floor coverings with high durability even from inexpensive woods such as pine, spruce, beech, poplar and the like.
  • the wood materials according to the invention allow the production of floor covering materials comprising a carrier layer of a first wood material according to the invention and a cover layer or wear layer made of a second, wood material connected to the carrier material, in particular glued or glued.
  • the material of the carrier layer is typically a wood material according to the invention of a low-cost type of wood, in particular an inexpensive solid wood, for example a pine wood treated according to the invention.
  • the wood material of the wear layer is preferably also a wood material according to the invention, preferably a wood material according to the invention with a decorative appearance, for example beech treated according to the invention.
  • the wear layer can also be made from an untreated or a hardwood treated according to the invention, for example Durability Classes 1 or 1 such as Angelim, Bangkirai, Bongossi, Bilinga, Cumaru, Douglas Fir, Eucalyptus, Fava, Garapa, Ipe, Iroko, Itauba, Jatoba, Karri , Limbali, Massaranduba, Mukulungu, Okan, Piquia, Robinie, Taii, Tatajuba, Torrado or Teak.
  • the useful layer typically has a thickness (thickness) of at least 1 mm, for example 1 to 10 mm, in particular 2 to 8 mm.
  • the wear layer may have a profiling, eg a groove profile.
  • the thickness of the carrier layer naturally depends on the desired application and the strength required for this purpose. It is typically in the range of 5 to 100 mm, in particular in the range of 10 to 50 mm.
  • the floor coverings can be in the form of boards, boards, planks, planks or gratings.
  • the floor coverings may comprise means for connecting the individual elements of the floor covering, for example tongue and groove connections, click connections and the like.
  • the production of such floor coverings is typically carried out by gluing or bonding the carrier layer to the wear layer in analogy to known methods for gluing wood layers, for example analogously to methods for the production of ply woods or for the production of floor coverings for the interior, a carrier layer and one thereon have arranged wear layer.
  • the preparation can be carried out in analogy to the method described in PCT / EP2006 / 001980, wherein unlike the method described therein according to the invention treated wood materials are glued or glued together.
  • modified wood material for the production of doors and door frames, for example, for interior doors but also for house doors.
  • the modified wood material can be used both for the door leaf itself, for parts of the door leaf, for example in the form of solid wood or wood-based panels for the inner structure of the door leaf or in the form of a veneer for the decorative layer on the door panel are used.
  • the modified wood material is used to make windows, e.g. of window frames and / or casements.
  • the window frames and casements can be made of the same wood but also of different types of wood. It is also possible that the frame is made of a different material from wood and only the sash are made of a modified wood material according to the invention.
  • the wood materials modified according to the invention can also be used for the production of window sills.
  • the modified wood material is used for the production of furniture, in particular of furniture or furniture parts which are typically made of wood or wood materials.
  • furniture or furniture parts which are typically made of wood or wood materials.
  • cabinets or parts of cabinets such as the body, the doors or floors, shelves, bed frames, slatted frames, Sofagestelle, chairs, tables, or parts of this furniture such as table bases, table tops, countertops, especially kitchen countertops, bathroom furniture and the like.
  • the wood materials modified according to the invention are particularly suitable for furniture that is more exposed to moisture or weathering, e.g. for the manufacture of kitchen furniture, bathroom furniture or for the production of garden furniture, park benches, stadium seats and the like.
  • the modified wood material is used to make articles for hydraulic engineering, e.g. for bank attachments, hydraulic structures such as locks, in particular floodgates, water wheels, platforms, pontoons, footbridges and other constructions in and on the water.
  • hydraulic engineering e.g. for bank attachments
  • hydraulic structures such as locks, in particular floodgates, water wheels, platforms, pontoons, footbridges and other constructions in and on the water.
  • the modified wood material is used for the construction of buildings or parts of buildings.
  • these include in particular the use of modified wood materials in the form of construction timbers for the construction of wooden houses, for timber framing, for the construction of roof structures, for buildings in wooden stand construction, for the construction of bridges or viewing platforms, carports and for Building parts such as terraces, balconies, balcony railings, dormers and the like.
  • This also includes the use of modified wood materials for the construction of stairs including stairs, eg for wooden steps in metal stair structures, but also for completely made of wood materials stairs and railings.
  • the modified wood material for facade construction is used.
  • the modified wood material can be both part of the facade substructure and form the visible part of the facade, for example in the form of facade panels made of the modified wood material, facade boards made of modified wood, shingles made of modified wood and the like.
  • the modified wood material is used for the production of wall elements and ceiling elements, for example panels, tongue-and-groove boards, cassette ceilings, but also ceiling suspensions, mobile walls or wall elements in column construction, ceilings and wall coverings.
  • Wood-based materials based on finely divided materials in the form of sheets are particularly suitable for this purpose, for example OSB boards, chipboards, OSL boards, PSL boards, insulating boards and medium-density (MDF) and high-density (HDF) fiber boards and the like, and veneer materials such as veneered fiber boards.
  • the modified wood material used for horticulture for example for the production of fences, palisades, privacy screens, garden sheds, pergolas, birdhouses and the like.
  • the modified wood material is used for the production of outdoor play equipment, for example climbing frames, swings, in particular rocking scaffolds and swing seats and boards, play landscapes with climbing, rocking and / or sliding devices, for cableway scaffoldings and the same.
  • the modified wood material is used for the production of household articles, for example for knife blocks, bread boxes, wooden bowls, bathing accessories such as bath tubs, brushes and the like, furthermore for cutting boards, cooking utensils such as cooking spoons, spatulas, rolling pins, salad servers, pasta forks and the like ,
  • the modified wood material used for boat building both for the construction of hulls, eg for the planking, for ribs and keel, engine mounts, for stationary goods such as masts, spars, but also for deck superstructures, Decksbeplankung and other external devices such as gratings, cleats, rowing wheel, instrument panels, and the like, as well as for the interior fittings of ships eg for cabinet installations, berth installations, cabin walls and doors, engine cowlings, companionways, ladders and the like.
  • the modified wood material is used for sauna construction, for example for walls, doors, benches, oven linings and the like.
  • the modified wood material used in vehicle construction for example, for interior trim of the passenger compartment, the trunk and engine compartment linings, further insulation, such as the engine compartment and the trunk, continue for dashboards Holzdekors and the like.
  • the modified wood material is used for the manufacture of toys such as building blocks, ball tracks, toy houses and toy furnishings such as dollhouses, doll kitchens and the like, toy cars, airplanes and ships, for model making such as model cars, aircraft and ships, play equipment such as rackets, rackets and the like.
  • the modified wood material is used for the production of musical instruments, in particular for the construction of stringed instruments such as guitars, lutes, harps, violins, violas, cellos, double basses or parts thereof such as bridge, carcass, snail, whirl, for the construction of woodwind instruments such as clarinets, oboes, bassoons, recorders etc.
  • stringed instruments such as guitars, lutes, harps, violins, violas, cellos, double basses or parts thereof such as bridge, carcass, snail, whirl
  • woodwind instruments such as clarinets, oboes, bassoons, recorders etc.
  • the modified wood material is used for the production of sports equipment, in particular such sports equipment, which are typically made of wood or wood materials, but also for sports equipment in which wood for reasons of its lack of strength and hardness has not been used.
  • sports equipment in particular such sports equipment, which are typically made of wood or wood materials, but also for sports equipment in which wood for reasons of its lack of strength and hardness has not been used.
  • rackets such as hockey and ice hockey sticks
  • throwing equipment such as spears and discus
  • sports couriers such as skull boats, kayaks, one, Canadians, gigs and the like.
  • the modified wood material is used for the manufacture of housings including housing parts for machines, electrical appliances and the like.
  • the modified wood materials according to the invention can be in many cases a weight savings by reducing the cost of materials to reach.
  • the objects are far less susceptible to the weather and the influence of moisture. Due to the high dimensional stability due to the low swelling and shrinkage and the resulting manufacturing tolerances, the modified wood material can also be used for the production of objects in which so far wood could not be used.
  • the wooden boards were then stored in a controllable over temperature and humidity drying chamber and fixed so that discarding was impossible.
  • the chamber was brought to 120 ° C and a relative humidity of about 95%. These humid conditions were kept until a temperature of at least 120 ° C was reached within the wood body for 48 hours.
  • the boards thus obtained can be further processed into any objects, e.g. to tongue-and-groove planks.
  • DMDHEU DMDHEU with water to a concentration of 30 wt .-% and dissolving 15 g / kg MgCl 2 x 6 H 2 O in the mixture.
  • beechwoods were further processed into garden furniture, namely garden tables, garden chairs and garden benches, each having a plurality of gezapter compounds and / or gezinkter compounds.
  • the pinewood obtained in this way was further processed into Euro pallets. Even after several months of outdoor weathering, the europallets showed no noticeable visual changes.
  • the pine beams thus obtained were screwed with the ribbed boards to a terrace covering. Even after several months of outdoor weathering, the terrace covering showed no appreciable optical changes.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von modifizierten Holzmaterialien zur Herstellung von Gegenständen, die wenigstens ein Holzmaterial umfassen.

Description

Verwendung von modifizierten Holzwerkmaterialien zur Herstellung von Gegenständen
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung von modifizierten Holzmaterialien zur Herstellung von Gegenständen, die wenigstens ein Holzmaterial umfassen.
Die natürliche Dauerhaftigkeit von Holz wird durch das Verhalten des Holzes bei Feuchtigkeitsänderungen beeinflusst. Das mit der Fähigkeit des Holzes, Wasser auf- zunehmen und wieder abzugeben, einhergehende Quellen und Schwinden des Holzes führt zu Problemen bei der Herstellung von Gegenständen, die teilweise oder vollständig aus Holzmaterialien gefertigt sind, insbesondere wenn zwei oder mehrere Teile kraftschlüssig oder formschlüssig miteinander verbunden sind, da die Festigkeit derartiger Verbindungen zwischen Holzteilen naturgemäß durch das Quell-/Schwind- Verhalten des Holzes in besonderem Maße herabgesetzt wird. Im Extremfall führt das Quell-/Schwind-Verhalten zu einer Zerstörung der kraftschlüssigen Verbindung.
Die Dimensionsänderung führt zudem häufig zu einer Zerstörung der Holzoberfläche des Werkstoffs und darauf aufgebrachter Beschichtungen, so dass das Holz biologi- sehen Zersetzungsprozessen in verstärktem Maß ausgesetzt wird.
Zur Verbesserung der Haltbarkeit werden Holz und vergleichbare Lignocellulose- basierte Materialien häufig hydrophobiert, z. B. durch Behandlung mit Wachs-haltigen Tränkmitteln. Hierdurch wird ein Eindringen von Wasser in die Poren des Materials erschwert.
Es wurde vorgeschlagen, die Dimensionsstabilität von Holz und Holzmaterialien wie Span- und Faserplatten und ihre Beständigkeit gegenüber holzzerstörenden Organismen durch die Acetylierung der Holz-Partikel mit Hilfe von Anhydriden, wie Essigsäu- reanhydrid zu verbessern (siehe EP-A 213252 und darin zitierte Literatur sowie Rowell et al., Wood and Fiber Science, 21 (1 ), S. 67-79). Nachteilig sind die hohen Kosten der Behandlung und der unangenehme Eigengeruch des so behandelten Materials, so dass sich diese Maßnahmen auf dem Markt nicht durchgesetzt haben.
Aus der Veröffentlichung "Treatment of timber with water soluble dimethylol resins to improve the dimensional stability and durability", erschienen in Wood Science and Technology 1993, Seiten 347-355, ist es bekannt, zur Verbesserung der Schwind- und Quelleigenschaften von Holz sowie des Widerstandes gegen Pilze und Insekten dieses mit einem Imprägniermittel zu behandeln, das aus einer wässrigen Lösung von Di- methyloldihydroxyethylenharnstoff (DMDHEU oder 1 ,3- Bis(hydroxymethyl)-4,5- dihydroxyimidazolidinon-2) und einem Katalysator besteht. Bei erhöhter Temperatur findet eine Reaktion des DMDHEU mit sich selbst und dem Holz statt. Auf diese Weise wurden Holzkörper mit Abmessungen von 20 mm x 20 mm x 10 mm untersucht. Das beschriebene Verfahren lässt sich nur bei kleinen Abmessungen der Holzkörper anwenden, weil diese bei größeren Abmessungen zu Rissbildung neigen.
Die WO 2004/033170 beschreibt ein Verfahren zur Verbesserung der Oberflächenhärte von Holz, bei dem man einen unbehandelten Holzkörper mit einer wässrigen Lösung einer vernetzbaren Stickstoffverbindung aus der Gruppe 1 ,3- Bis(hydroxymethyl)-4,5- dihydroxyimidazolidinon-2, mit einem Ci-5-Alkohol, einem Polyol oder deren Gemi- sehen modifiziertes 1 ,3- Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidinon-2, 1 ,3- dimethyl-4,5-dihydroxyimidazolidinon-2, Dimethylolharnstoff, Bis(methoxy- methyl)harnstoff, Tetramethylolacetylenediharnstoff, 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)- imidazolidinon-2 und Methylolmethylharnstoff, die einen die Vernetzung dieser Verbindungen bewirkenden Katalysator enthält, imprägniert und anschließend unter Auf- rechterhaltung feuchter Bedingungen bei erhöhter Temperatur aushärtet. Aus der WO 2004/033171 ist ein ähnliches Verfahren bekannt, bei dem die Imprägnierlösung ein mit Alkanolen oder Polyolen modifiziertes Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxy- imidazolidinon, 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)harnstoff, 1 ,3-Bis(methoxymethyl)harnstoff, 1- Hydroxymethyl-3-methylharnstoff, 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)imidazolidin-2-on, 1 ,3- Dimethyl-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on oder Tetra(hydroxymethyl)acetlyendiharnstoff enthält.
Die PCT/EP2006/004020 (ältere deutsche Patentanmeldung 102005020387.6) beschreibt die Oberflächenbehandlung von Formkörpern aus modifiziertem Holz oder modifizierten Holzmaterialien oder anderen Werkstoffen aus modifizierten Lignocellulo- sematerialien, wobei das modifizierte Holzmaterial bzw. der modifizierte Werkstoff aus dem Lignocellulosematerial zuvor ähnlich wie in WO 2004/033170 und WO 2004/033171 mit vernetzbaren Stickstoffverbindungen imprägniert und vernetzt wird.
Aus der PCT/EP2006/004019 (ältere deutsche Patentanmeldung 102005020386.8) sind modifizierte Holzmaterialien bekannt, die mit einer reaktiven Zusammensetzung auf Basis vernetzbarer Stickstoffverbindungen imprägniert und vernetzt werden, die neben wenigstens einer vernetzbaren Stickstoffverbindung wenigstens einen Effektstoff in gelöster oder dispergierter Form enthält.
Aus PCT/EP2006/004016 und PCT/EP2006/004014) (ältere deutsche Patentanmeldungen 102005020390.6 und 102005020389.2) sind modifizierte Holzmaterialien bekannt, die mit einer reaktiven Zusammensetzung imprägniert und vernetzt werden, die neben wenigstens einer vernetzbaren Stickstoffverbindung einen dispergierten, hydro- phoben Bestandteil enthält. Aus der älteren deutschen Patentanmeldung PCT/EP2006/001979 (DE 102005010042.2) sind modifizierte Holzmaterialien aus feinteiligen Holzmaterialien bekannt, bei denen das feinteilige Holzmaterial mit einer reaktiven Zusammensetzung auf Basis vernetzbarer Stickstoffverbindungen imprägniert und einem Formgebungs- prozess unterworfen wird, bei dem gleichzeitig eine Vernetzung durchgeführt wird. Auch kann die Vernetzung vor dem Formgebungsprozess erfolgen.
Aus der älteren deutschen Patentanmeldung PCT/EP2006/001980 (DE 102005010041.4) sind modifizierte Holzmaterialien bekannt, die wenigstens eine mit einem Träger oder weiteren Furnierlagen flächig verklebte dünne Furnierschicht aufweisen, wobei die Furnierschicht mit einer reaktiven Zusammensetzung auf Basis vernetzbarer Stickstoffverbindungen imprägniert, beleimt und zu einem Furnier verklebt wird.
Aus der älteren deutschen Patentanmeldung PCT/EP2006/001980 (DE
102005020388.4) sind modifizierte Holzmaterialien bekannt, die mit einer reaktiven Zusammensetzung imprägniert und vernetzt werden, welche a) wenigstens eine niedermolekulare Verbindung V, welche wenigstens zwei N- gebundene Gruppen der Formel CH2OH und/oder eine zwei Stickstoffatome verbrückende 1 ,2-Bishydroxyethan-1 ,2-diyl-Gruppe aufweist, und b) wenigstens ein Oligo- oder Polyalkylenetherpolyol P mit im Mittel wenigstens 2 OH-Gruppen, insbesondere 2 bis 6 OH-Gruppen, je Molekül, der wenigstens eine zwei- oder mehrwertige aliphatische oder cycloaliphatische Gruppe mit wenigstens 3 C-Atomen, insbesondere mit 3 bis 10 C-Atomen aufweist, und/oder c) ein Reaktionsprodukt einer niedermolekularen Verbindung V mit dem Polyalkylenetherpolyol enthält.
Der vorliegenden Erfindung liegt nunmehr die Aufgabe zugrunde, neue Verwendungen für derartige modifizierte Holzmaterialien bereitzustellen.
Es wurde überraschenderweise gefunden, dass sich die aus dem Stand der Technik bekannten, modifizierten Holzmaterialien in besonderer Weise zur Herstellung von Gegenständen eignen, die wenigstens ein Holzmaterial umfassen.
Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung modifizierter Holzmaterialien HW, die wenigstens eine vernetzbare Stickstoff-Verbindung in einer vernetzten, im Holz verteilten Form enthalten, zur Herstellung von Gegenständen, die wenigstens ein Holzmaterial umfassen.
Die Verwendung von derart modifizierten Holzmaterialien erlaubt die Herstellung von Gegenständen mit verbesserter mechanischer Festigkeit und verbesserter Witterungs- Stabilität, insbesondere verminderter Rissbildung in denjenigen Bereichen, die aus dem Holzmaterial gefertigt sind und einer verringerten Anfälligkeit dieser Bereiche für einen Befall mit holzschädigenden Organismen wie holzzerstörenden Pilzen.
Insbesondere eignen sich die modifizierten Holzmaterialien zur Herstellung von Gegenständen, die aus mehreren, miteinander verbundenen Teilen gefertigt sind, wobei wenigstens ein Teil aus einem modifizierten Holzmaterial gefertigt ist, da aufgrund des verringerten Quell-/Schwind-Verhaltens des modifizierten Holzes die Verbindungen zwischen den verschiedenen Teilen stabiler sind und bei Witterungseinflüssen geringe- ren mechanischen Belastungen ausgesetzt sind und ihre Funktion besser beibehalten können. Dies gilt insbesondere dann, wenn die aus dem modifiziertem Holzmaterial gefertigten Teile miteinander oder mit Teilen aus anderen Materialien zumindest teilweise kraftschlüssig und/oder formschlüssig, speziell durch eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung mit kraftschlüssigem Anteil, verbunden sind.
Erfindungsgemäß sind grundsätzlich alle aus dem Stand der Technik bekannten modifizierten Holzmaterialien geeignet, die wenigstens eine vernetzbare Stickstoff- Verbindung in einer vernetzten, im Holz verteilten Form enthalten.
Unter einem modifizierten Holzmaterial versteht man im Rahmen der vorliegenden Erfindung Holz, d.h. Vollholz, sowie einen holzbasierten Werkstoff, d.h. einen Holzwerkstoff, einschließlich einem Furnierwerkstoff und einem aus feinteiligen Holzpartikeln gefertigten Holzwerkstoff, worin der Holzbestandteil wenigstens eine vernetzbare, Stickstoff-Verbindung in einer vernetzten, im Holz verteilten Form enthält. Zu den fein- teiligen Holzpartikeln zählen Fasern, Späne, Strands, Chips, Schnitzel und dergleichen. Ein Furnierwerkstoff ist im Sinne der Erfindung ein Holzwerkstoff, der wenigstens eine Furnierlage aufweist. Unter Furnieren versteht man flächige dünne Holzmaterialien mit Dicken < 5 mm, insbesondere ≤ 2 mm.
Insbesondere handelt es sich bei dem Holzmaterial um Vollholz, d.h. um großformatige mit Abmessungen im Zentimeter- oder Meterbereich, z.B. Bretter, Knüppelholz, Rundholz, Balken oder dergleichen.
Vernetzt bedeutet, dass der Anteil extrahierbarer Bestandteile der Stickstoffverbindung nicht mehr als 50 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge der im Holz enthaltenen Stickstoffverbindung beträgt. Die Bestimmung des extrahierbaren Anteils erfolgt über den Stickstoffgehalt eines modifizierten Holzmaterials vor und nach einer Extraktion mit heißem Wasser. Hierzu wird ein modifiziertes Holzmaterial zu einem Holzmehl vermählen, atro getrocknet und der Stickstoffgehalt im Holz mittels Elementaranalyse be- stimmt. Anschließend wird eine Probe des Holzmehls 16 h bei 80 °C mit Wasser extrahiert, abfiltriert, erneut atro getrocknet und der Stickstoffgehalt der so gewonnnen Pro- be mittels Elementaranalyse bestimmt. Da unmodifiziertes Holz selber keine nachweisbaren Mengen Stickstoff enthält, ergibt sich aus der Differenz des Stickstoffgehalts vor und nach der Extraktion direkt der extrahierbare Anteil in %, bezogen auf den Stickstoffwert der Probe vor Extraktion.
Im Holz verteilt bedeutet, dass die vernetzte Stickstoffverbindung mehr oder weniger gleichmäßig über den Querschnitt des Holzes verteilt ist und sich nicht nur an der Oberfläche oder in Kavitäten des Holzes befindet.
Die Menge der vernetzbaren Stickstoff-Verbindung im Holz beträgt in der Regel wenigstens 0,5 Gew.-%, insbesondere wenigstens 1 Gew.-%, häufig wenigstens 2 Gew.- % und liegt typischerweise im Bereich von 1 bis 20 Gew.-%, häufig im Bereich von 2 bis 15 Gew.-%, gerechnet als Stickstoff und bezogen auf das Gewicht des Holzmaterials HW. Der Stickstoffanteil kann mittels Elementaranalyse bestimmt werden.
Geeignete vernetzbare Stickstoffverbindungen zur Modifizierung des Holzes sind α) niedermolekulare Verbindungen V, welche wenigstens zwei N-gebundene Gruppen der Formel CH2OR, worin R für Wasserstoff oder d-C4-Alkyl steht, und/oder eine zwei Stickstoffatome verbrückende 1 ,2-Bishydroxyethan-1 ,2-diyl-Gruppe aufweisen, ß) Präkondensate der Verbindung V und
Y) Umsetzungsprodukte oder Mischungen der Verbindung V mit wenigstens einem Alkohol, der unter d-C6-Alkanolen, C2-C6-Polyolen und Oligoalkylenglykolen ausgewählt ist.
Bei den zur Modifizierung des Holzmaterials eingesetzten vernetzbaren Stickstoffverbindungen, d.h. Verbindungen V, deren Präkondensate und Umsetzungsprodukte, handelt es sich um niedermolekulare Verbindungen oder um Oligomere mit geringem Molekulargewicht, die in der eingesetzten wässrigen Zusammensetzung in der Regel vollständig gelöst vorliegen. Das Molekulargewicht der vernetzbaren Verbindung liegt üblicherweise unterhalb 400 Dalton. Man nimmt an, dass die vernetzbaren Stickstoffverbindungen aufgrund dieser Eigenschaften in die Zellwände des Holzes eindringen können und beim Härten die mechanische Stabilität der Zellwände verbessern und deren durch Wasser bewirkte Quellung vermindern.
Beispiele für vernetzbare Stickstoffverbindungen sind, ohne darauf beschränkt zu sein:
1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on (DMDHEU), 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on, das mit einem C1-C6- Alkanol, einem C2-C6-PoIyOl oder einem Oligoalkylenglykol modifiziert ist (modifiziertes DMDHEU bzw. mDMDHEU), 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)harnstoff, 1 ,3-Bis(methoxymethyl)harnstoff,
1 ,3-Bis(hydroxymethyl)imidazolidin-2-on (Dimethylolethylenharnstoff), 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-1 ,3-hexahydropyrimidin-2-on (Dimethylolpropylen- harnstoff),
1 ,3-Bis(methoxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on (DMeDHEU),
Tetra(hydroxymethyl)acetylendiharnstoff, niedermolekulare Melamin-Formaldehyd-Harze (MF-Harze) wie Po- ly(hydroxymethyl)melamin mit wenigstens 2, z.B. 2, 3, 4, 5 oder 6 N- Hydroxymethylgruppen wie 3-fach methyloliertes Melamin (= 2,4,6-Tris-(N- hydroxymethylamino)-1 ,3,5-triazin und niedermolekulare Melamin-Formaldehyd-Harze (MF-Harze) wie Po- ly(hydroxymethyl)melamin mit wenigstens 2, z.B. 2, 3, 4, 5 oder 6 N- Hydroxymethylgruppen, die mit einem CrC6-Alkanol, einem C2-C6-PoIyOl oder einem Oligoalkylenglykol modifiziert sind (modifizierte MF-Harze).
Wässrige Zusammensetzungen von Verbindungen V, deren Präkondensaten und deren Umsetzungsprodukten sind an sich bekannt, beispielsweise aus WO 2004/033171 , WO 2004/033170, K. Fisher et al. "Textile Auxiliaries - Finishing Agents" Kap. 7.2.2 in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Ed. on CD-ROM, Wiley-VCH,
Weinheim 1997 und dort zitierte Literatur, US 2,731 ,364, US 2,930,715, H. Diem et al. "Amino-Resins" Kap. 7.2.1 und 7.2.2 in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Ed. on CD-ROM, Wiley-VCH, Weinheim 1997 und dort zitierte Literatur, Houben- Weyl E20/3, S. 181 1-1890, und werden üblicherweise als Vernetzer für das Textilfinis- hing eingesetzt. Umsetzungsprodukte von N-methylolierten Harnstoffverbindungen V mit Alkoholen, z. B. modifiziertes 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidinon-2 (mDMDHEU) sind beispielsweise aus der US 4,396,391 und der WO 98/29393 bekannt. Im Übrigen sind Verbindungen V sowie ihre Umsetzungsprodukte und Präkondensate im Handel erhältlich, beispielsweise unter den Handelsbezeichnungen Fi- xapret® CP und Fixapret® ECO der BASF Aktiengesellschaft, die Luwipal® und die Kauramin®-marken (z.B. Kauramin 650 Pulver) der BASF.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die vernetzbare Stickstoffverbindung unter Harnstoffverbindungen, die an jedem Stickstoffatom je eine N- gebundene Gruppen der Formel CH2OR, worin R für Wasserstoff oder d-C4-Alkyl steht, und/oder eine, die zwei Stickstoffatome verbrückende 1 ,2-Bishydroxyethan-1 ,2- diyl-Gruppe aufweisen, und den Umsetzungsprodukten dieser Harnstoffverbindungen mit einem d-C6-Alkanol, einem C2-C6-PoIyOl und/oder einem Polyalkylenglykol ausgewählt. Hierunter bevorzugt sind 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2- on und ein mit einem CrC6-Alkanol, einem C2-C6-PoIyOl und/oder einem Polyalkylenglykol modifiziertes 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on. Beispie- Ie für Polyalkylenglykole sind insbesondere die unten genannten Oligo- und PoIy-C2- C4-alkylenglykole.
Bei mDMDHEU handelt es sich Umsetzungsprodukte von 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5- dihydroxyimidazolidinon-2 mit einem d-C6-Alkanol, einem C2-C6-Polyol, einem ON- goethylenglykol oder Gemischen dieser Alkohole. Geeignete Ci-6-Alkanole sind beispielsweise Methanol, Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol und n-Pentanol, bevorzugt ist Methanol. Geeignete Polyole sind Ethylenglykol, Diethylenglykol, 1 ,2- und 1 ,3-Propylenglykol, 1 ,2-, 1 ,3-, und 1 ,4-Butylenglykol und Glycerin. Beispiele für geeig- nete Polyalkylenglykole sind insbesondere die im Folgenden genannten Oligo- und
Poly-C2-C4-alkylenglykole. Zur Herstellung von mDMDHEU werden DMDHEU mit dem Alkanol, dem Polyol oder dem Polyalkylenglykol gemischt. Hierbei werden der einwertige Alkohol, das Polyol, oder das Oligo- bzw. Polyalkylenglykol üblicherweise in einem Verhältnis von je 0,1 bis 2,0, insbesondere 0,2 bis 2 Moläquivalenten, bezogen auf DMDHEU, eingesetzt. Die Mischung aus DMDHEU, dem Polyol oder dem Polyalkylenglykol wird üblicherweise in Wasser bei Temperaturen von vorzugsweise 20 bis 70 °C und einem pH-Wert von vorzugsweise 1 bis 2,5 umgesetzt, wobei der pH-Wert nach der Umsetzung in der Regel auf einen Bereich von 4 bis 8 eingestellt wird.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die vernetzbare
Stickstoffverbindung unter wenigstens 2-fach, z.B. 2-, 3-, 4-, 5- oder 6-fach, insbesondere einem 3- bis 5-fach methyloliertem Melamin und speziell einem 3-fach oder 4-fach methyloliertem Melamin (Poly(hydroxymethyl)melamin) oder einer Mischung davon ausgewählt. Gleichermaßen geeignet sind teilweise oder vollständig veretherte Deriva- te dieser methylolierten Melmaine, z.B. solche, die mit einem d-C6-Alkanol, speziell Methanol, einem C2-C6-PoIyOl und/oder einem Polyalkylenglykol modifiziertsind, sowie deren Mischungen mit den unmodifizierten Melaminverbindungen. Beispiele für Polyalkylenglykole sind insbesondere die im Folgenden genannten Oligo- und PoIy-C2-C4- alkylenglykole.
Die üblicherweise zur Modifizierung eingesetzten wässrigen Zusammensetzungen können auch einen oder mehrere der vorgenannten Alkohole, CrC6-Alkanole, C2-C6- Polyole, Oligo- und Polyalkylenglykole oder Gemische dieser Alkohole enthalten. Geeignete Ci-6-Alkanole sind beispielsweise Methanol, Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol und n-Pentanol, bevorzugt ist Methanol. Geeignete Polyole sind Ethylenglykol, Diethylenglykol, 1 ,2- und 1 ,3-Propylenglykol, 1 ,2-, 1 ,3-, und 1 ,4-Butylenglykol und Glycerin. Geeignete Oligo- und Polyalkylenglykole sind insbesondere Oligo- und PoIy- C2-C4-alkylenglykole, speziell Homo- und Cooligomere des Ethylenoxids und/oder des Propylenoxids, die gegebenenfalls in Gegenwart von niedermolekularen Startern, z.B. aliphatischen oder cycloaliphatischen Polyolen mit wenigstens 2 OH-Gruppen wie 1 ,3- Propandiol, 1 ,3- und 1 ,4-Butandiol, 1 ,5-Pentandiol, 1 ,6-Hexandiol, Glycerin, Trimethy- lolethan, Trimethylolpropan, Erythrit, und Pentaerythrit, sowie Pentite und Hexite wie Ribit, Arabit, Xylit, Dulcit, Mannit und Sorbit sowie Inosit oder aliphatischen oder cyc- loaliphatischen Polyaminen mit wenigstens 2-NH2-Gruppen wie Diethylentriamin, Triethylentetramin, Tetraethylenpentamin, Propylendiamin-1 ,3, Dipropylentriamin, 1 ,4,8-Triazaoctan, 1 ,5,8,12-Tetraazadodecan, Hexamethylendiamin, Dihexamethy- lentriamin, 1 ,6-Bis-(3-aminopropylamino)hexan, N-Methyldipropylentriamin oder Polye- thylenimin erhältlich sind, worunter Diethylenglykol, Triethylenglykol , Di-, Tri- und Tetrapropylenglykol und niedermolekulare Pluronic®-Marken der BASF (z.B. Pluronic® PE 3100, PE 4300, PE 4400, RPE 1720, RPE 1740) bevorzugt sind.
Sofern vorhanden, liegt die Konzentration der vernetzbaren Stickstoffverbindungen in der wässrigen Zusammensetzung üblicherweise im Bereich 1 bis 60 Gew.-%, häufig im Bereich von 10 bis 60 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 15 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Sofern die wässrige Zusam- mensetzung einen der vorgenannten Alkohole enthält, liegt dessen Konzentration vorzugsweise im Bereich von 1 bis 50 Gew.-%, insbesondere im Bereich von 5 bis 40 Gew.-%. Die Gesamtmenge an vernetzbarer Verbindung und Alkohol macht üblicherweise 10 bis 60 Gew.-% und insbesondere 20 bis 50 Gew.-% des Gesamtgewichts der wässrigen Zusammensetzung aus.
In der Regel enthält die zur Modifizierung eingesetzte wässrige Zusammensetzung wenigstens einen Katalysator K, welcher die Vernetzung der Stickstoffverbindung bewirkt. In der Regel sind als Katalysatoren K Metallsalze aus der Gruppe der Metallhalogenide, Metallsulfate, Metallnitrate, Metallphosphate, Metalltetrafluoroborate; Bortrifluorid; Ammoniumsalze aus der Gruppe der Ammoniumhalogenide, Ammoniumsulfat, Ammoniumoxalat und Diammoniumphosphat; sowie organische Carbonsäuren, organische Sulfonsäuren, anorganische Brönsted-Säuren wie Borsäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure und Salzsäure geeignet.
Beispiele für als Katalysatoren K geeignete Metallsalze sind insbesondere Magnesiumchlorid, Magnesiumsulfat, Zinkchlorid, Lithiumchlorid, Lithiumbromid, Aluminiumchlorid, Aluminiumsulfat, Zinknitrat und Natriumtetrafluoroborat.
Beispiele für als Katalysatoren K geeignete Ammoniumsalze sind insbesondere Am- moniumchlorid, Ammoniumsulfat, Ammoniumoxalat und Diammoniumphosphat.
Als Katalysatoren K sind insbesondere auch wasserlösliche organische Carbonsäuren wie Maleinsäure, Ameisensäure, Zitronensäure, Weinsäure und Oxalsäure, weiterhin Benzolsulfonsäuren, wie p-Toluolsulfonsäure, aber auch anorganische Brönsted- Säuren, wie Salzsäure, Phosphorsäure, Schwefelsäure, Borsäure oder deren Gemische geeignet. Vorzugsweise ist der Katalysator K unter Magnesiumchlorid, Zinkchlorid, Magnesiumsulfat, Aluminiumsulfat oder deren Gemischen ausgewählt, wobei Magnesiumchlorid besonders bevorzugt ist.
Den Katalysator K wird man üblicherweise der wässrigen Zusammensetzung erst kurz vor dem Modifizierverfahren zusetzen. Er wird üblicherweise in einer Menge von 1 bis 20 Gew.-%, insbesondere 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der in der wässrigen Zusammensetzung enthaltenen härtbaren Bestandteile eingesetzt. Die Konzentration des Katalysators, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Dispersion, liegt üblicherweise im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 0,5 bis 5 Gew.-%.
Weiterhin kann die zur Modifizierung des Holzes eingesetzte Zusammensetzung einen oder mehrere Effektstoffe, beispielsweise ein Farbmittel, z.B. einen Farbstoff oder ein Pigment, einen UV-Stabilisator, ein Antioxidationsmittel, ein Fungizid und/oder Insektizid und dergleichen enthalten, wie in PCT/EP2006/004019 (ältere deutsche Patentanmeldung 102005020386.8) beschrieben, auf deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird. Die Konzentration an Effektstoff liegt je nach Effektstoff im Bereich von 0,01 bis 60 Gew.-% und insbesondere 0,1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.
Weiterhin kann die zur Modifizierung des Holzes eingesetzte Zusammensetzung einen oder mehrere hydrophobe Bestandteile, beispielsweise ein Wachs oder ein Öl in emul- gierter bzw. suspendierter Form enthalten, wie in PCT/EP2006/004014 und
PCT/EP2006/004016 (ältere deutsche Patentanmeldungen DE 102005020389.2 und DE 102005020390.6) beschrieben, auf deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird. Die Konzentration an hydrophobem Bestandteil liegt typischerweise im Bereich von 0,01 bis 60 Gew.-% und insbesondere 0,1 bis 25 Gew.-%, bezogen auf das Gewicht der Zusammensetzung.
Die modifizierten Holzmaterialien und die daraus hergestellten Gegenstände können eine übliche Beschichtung, beispielsweise einen Lack, eine Lasur oder eine Beize aufweisen, wie in PCT/EP2006/004020 (DE 102005020387.6) beschrieben, auf deren Inhalt hiermit Bezug genommen wird.
Die Herstellung der modifizierten Holzmaterialien kann nach den im eingangs zitierten Stand der Technik beschriebenen Verfahren erfolgen, auf den ebenfalls Bezug genommen wird. In der Regel umfasst die Herstellung des modifizierten Holzmaterials im Falle von Vollholz: a) Imprägnieren von Vollholz mit einer wässrigen Zusammensetzung, welche wenigstens eine vernetzbare Stickstoff-Verbindung und wenigstens einen die Ver- netzung bewirkenden Katalysator enthält, und b) Behandeln des in Schritt a) erhaltenen imprägnierten Vollholzes bei erhöhter Temperatur unter Entfernen von Wasser.
In der Regel umfasst die Herstellung eines modifizierten Holzwerkstoffs die in PCT/EP2006/001979 (DE 102005010042.2) beschriebenen Schritte: a) Imprägnieren eines feinteiligen Holzmaterials mit einer wässrigen Zusammensetzung, welche wenigstens eine vernetzbare Stickstoff-Verbindung und wenigstens einen die Vernetzung bewirkenden Katalysator enthält, und b) Behandeln des in Schritt a) erhaltenen imprägnierten Holzmaterials bei erhöhter Temperatur unter Entfernen von Wasser. c) Beleimen und Formgebung des in Schritt b) erhaltenen feinteiligen Holzmaterials oder b') Beleimen des in Schritt a) erhaltenen imprägnierten Holzmaterials gegebenenfalls nach Trocknung und c') Formgeben des Holzmaterials bei erhöhter Temperatur unter Entfernen von Wasser, wobei man einen Holzwerkstoff erhält.
In der Regel umfasst die Herstellung eines modifizierten Furnierwerkstoffs die in PCT/EP2006/001980 (DE 102005010041.4) beschriebenen Schritte: a) Imprägnieren eines Furniers mit einer wässrigen Zusammensetzung, welche wenigstens eine vernetzbare Stickstoff-Verbindung und wenigstens einen die Vernetzung bewirkenden Katalysator enthält, und b) Beleimen des imprägnierten Furniers mit einer Leimzusammensetzung und c) Verarbeiten des beleimten Furniers zu einem Furnierwerkstoff bei erhöhter Tem- peratur unter Härten der vernetzbaren Stickstoffverbindung,
Das Imprägnieren kann in an sich üblicher weise erfolgen, z.B. durch Tauchen, durch Anwendung von Vakuum gegebenenfalls in Kombination mit Druck oder durch konventionelle Auftragungsverfahren wie Streichen, Besprühen und dergleichen. Das jeweils angewendete Imprägnierverfahren hängt naturgemäß von den Abmessungen des zu imprägnierenden Materials ab. Holzmaterialien mit geringen Abmessungen wie Späne oder Strands sowie dünne Furniere, d.h. Materialien mit einem großen Verhältnis von Oberfläche zu Volumen, lassen sich mit geringem Aufwand, z.B. durch Tauchen oder Besprühen imprägnieren, wohingegen Holzmaterialien mit größeren Abmessungen, insbesondere Materialien, deren geringste Ausdehnung mehr als 5 mm beträgt, z.B. Vollholz, Formteile aus Vollholz oder Holzmaterialien, unter Anwendung von Druck oder Vakuum, insbesondere durch kombinierte Anwendung von Druck und Vakuum imprägniert werden. Vorteilhafterweise wird das Imprägnieren bei einer Temperatur unterhalb 50°C, z.B. im Bereich von 15 bis 50°C durchgeführt.
Die Bedingungen des Imprägnierens werden in der Regel so gewählt werden, dass die aufgenommene Menge an härtbaren Bestandteilen der wässrigen Zusammensetzung wenigstens 1 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse des unbehandelten Materials, beträgt. Die aufgenommene Menge an härtbaren Bestandteilen kann bis zu 100 Gew.- %, bezogen auf die Trockenmasse der unbehandelten Materialien betragen und liegt häufig im Bereich von 1 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 50 Gew.-%, und insbesondere im Bereich von 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse des eingesetzten unbehandelten Materials, liegt. Die Feuchte der zum Tränken eingesetzten, unbehandelten Materialien ist unkritisch und kann beispielsweise bis 100 % betragen. Hier und im Folgenden ist der Begriff „Feuchtigkeit" synonym mit dem Begriff Restfeuchtegehalt nach DIN 52183. Häufig liegt er im Bereich von 1 bis 80 % und insbesondere 5 bis 50 %.
Zum Tauchen wird das Holzmaterial, gegebenenfalls nach einer Vortrocknung, in einen Behälter, welcher die wässrige Zusammensetzung enthält, getaucht. Das Tauchen erfolgt vorzugsweise über einen Zeitraum von wenigen Sekunden bis 24 h, insbesondere 1 min bis 6 h. Die Temperaturen liegen üblicherweise im Bereich von 15 °C bis 50 °C. Hierbei nimmt das Holzmaterial die wässrige Zusammensetzung auf, wobei durch die Konzentration an den nicht-wässrigen Bestandteilen (d. h. härtbare Bestandteile) in der wässrigen Zusammensetzung, durch die Temperatur und durch die Be- handlungsdauer die von dem Holzmaterial aufgenommene Menge an diesen Bestandteilen gesteuert werden kann. Die tatsächlich aufgenommene Menge an Bestandteilen kann der Fachmann in einfacher Weise über die Gewichtszunahme des imprägnierten Materials und die Konzentration der Bestandteile in der wässrigen Zusammensetzung ermitteln und steuern.
Das Imprägnieren erfolgt vorteilhafterweise durch kombinierte Anwendung von vermindertem und erhöhtem Druck. Hierzu wird das Holzmaterial, das in der Regel eine Feuchtigkeit im Bereich von 1 % bis 100 % aufweist, zunächst unter vermindertem Druck, der häufig im Bereich von 10 bis 500 mbar und insbesondere im Bereich von 40 bis 100 mbar liegt, mit der wässrigen Zusammensetzung in Kontakt gebracht, z. B. durch Tauchen in der wässrigen Zusammensetzung. Die Zeitdauer liegt üblicherweise im Bereich von 1 min bis 5 h. Hieran schließt sich eine Phase bei erhöhtem Druck, z. B. im Bereich von 2 bis 20 bar, insbesondere 4 bis 15 bar und speziell 5 bis 12 bar, an. Die Dauer dieser Phase liegt üblicherweise im Bereich von 1 min bis 12 h. Die Tempe- raturen liegen üblicherweise im Bereich von 15 bis 50 °C. Hierbei nimmt das Holzmaterial die wässrige Zusammensetzung auf, wobei durch die Konzentration an den nicht- wässrigen Bestandteilen (d. h. härtbare Bestandteile) in der wässrigen Zusammensetzung, durch den Druck, durch die Temperatur und durch die Behandlungsdauer die von dem Holzmaterial aufgenommene Menge an diesen Bestandteilen gesteuert werden kann. Die tatsächlich aufgenommene Menge kann auch hier über die Gewichtszu- nähme des Holzmaterials berechnet werden.
Weiterhin kann das Imprägnieren durch konventionelle Verfahren zum Aufbringen von Flüssigkeiten auf Oberflächen erfolgen, z.B. durch Besprühen oder Rollen bzw. Streichen. Hierzu setzt man vorteilhafterweise ein Material mit einer Feuchtigkeit von nicht mehr als 50 %, insbesondere nicht mehr als 30 %, z.B. im Bereich von 12 % bis 30 % ein. Das Aufbringen erfolgt üblicherweise bei Temperaturen im Bereich von 15 bis 50 °C. Das Besprühen kann in üblicher Weise in allen für das Besprühen von flächigen oder feinteiligen Körpern geeigneten Vorrichtungen vorgenommen werden, z. B. mittels Düsenanordnungen und dergleichen. Beim Streichen bzw. Rollen wird die gewünschte Menge an wässriger Zusammensetzung mit Rollen oder Pinseln auf die flächigen Materialien aufgetragen.
Anschließend erfolgt in Schritt b) die Härtung der vernetzbaren Bestandteile der wässrigen Zusammensetzung. Die Härtung kann in Analogie zu den im Stand der Technik beschriebenen Verfahren durchgeführt werden. z.B. nach den in WO 2004/033170 und WO 2004/033171 beschriebenen Verfahren.
Die Härtung erfolgt typischerweise durch Behandeln des imprägnierten Materials bei Temperaturen oberhalb 80°C, insbesondere oberhalb 90°C, z.B. im Bereich von 90 bis 220°C und insbesondere im Bereich von 100 bis 200°C. Die für das Härten erforderliche Zeit liegt typischerweise im Bereich von 10 min bis 72 Stunden. Bei Furnieren und feinteiligen Holzmaterialien können eher höhere Temperaturen und kürzere Zeiten angewendet werden.
Gegebenfalls kann man vor dem Härten einen Trocknungsschritt, im Folgenden auch als Vortrocknungsschritt bezeichnet, durchführen. Hierbei werden die flüchtigen Bestandteile der wässrigen Zusammensetzung, insbesondere das Wasser und überschüssige organische Lösungsmittel, die in der Härtung/Vernetzung der Harnstoffverbindungen nicht reagieren, teilweise oder vollständig entfernt. Vortrocknung bedeutet, dass der Holzkörper unter den Fasersättigungspunkt getrocknet wird, der je nach Art des Holzes bei etwa 30 Gew.-% liegt. Diese Vortrocknung wirkt der Gefahr einer Rissbildung entgegen. Bei kleinformatigen Holzkörpern, beispielsweise Furnieren, kann die Vortrocknung entfallen. Bei Holzkörpern mit größeren Abmessungen ist die Vortrocknung jedoch von Vorteil. Sofern eine separate Vortrocknung durchgeführt wird, erfolgt diese vorteilhafterweise bei Temperaturen im Bereich von 20 bis 80°C. In Abhängigkeit von der gewählten Trocknungstemperatur kann eine teilweise oder vollständige Här- tung/Vernetzung der in der Zusammensetzung enthaltenen härtbaren Bestandteile erfolgen. Die kombinierte Vortrocknung/Härtung der imprägnierten Materialien erfolgt üblicherweise durch Anlegen eines Temperaturprofils, das von 50 °C bis 220 °C, insbesondere von 80 bis 200 °C reichen kann.
Die Härtung/Trocknung kann in einem konventionellen Frischluft-Abluft System, z. B. einem Trommeltrockner, durchgeführt werden. Vorzugsweise erfolgt die Vortrocknung in einer Weise, dass der Feuchtegehalt der feinteiligen Lignocellulose-Materialien nach der Vortrocknung nicht mehr als 30%, insbesondere nicht mehr als 20 %, bezogen auf die Trockenmasse, beträgt. Es kann von Vorteil sein, die Trocknung/Härtung bis zu einem Feuchtegehalt < 10 % und insbesondere < 5 %, bezogen auf die Trockenmasse, zu führen. Der Feuchtegehalt kann durch die Temperatur, die Dauer und den bei der Vortrocknung gewählten Druck in einfacher Weise gesteuert werden.
Gegebenenfalls wird man vor dem Trocknen/Härten anhaftende Flüssigkeit auf mechanischem Wege entfernen.
Bei großformatigen Materialien hat es sich bewährt, diese beim Trocknen/Härten zu fixieren, z.B. in Heizpressen.
Die in Schritt a) imprägnierten Holzmaterialien können, wenn es sich um feinteilige Materialien oder um Furnierlagen handelt, in an sich bekannter Weise weiterverarbeitet werden, im Falle feinteiliger Materialen z.B. zu Formkörpern wie OSB (oriented structu- ral board) Platten, Spanplatten, Wafer-Boards, OSL-Platten oder OSL-Formteilen (Ori- ented-Strand-Lumber), PSL-Platten oder PSL-Formteilen (Parallel-Strand-Lumber),
Platten oder Formteilen aus Constructed Strand Lumber, SCL-Formteilen oder -Platten (Structural Composite Lumber), LSL-Formteilen oder -Platten (Laminated Strand Lumber), Dämmplatten und mitteldichten (MDF) und hochdichten (HDF) Faserplatten und dergleichen, im Falle von Furnieren zu Furnierwerkstoffen wie furnierte Faserplatten, furnierte Tischlerplatten, furnierte Spanplatten einschließlich furnierte OSB-, SCL-,
OSL- und PSL-Platten, Sperrholz, Leimholz, Lagenholz, Furnierschichtholz (z. B. Ker- to-Schichtholz), Multiplex-Platten, laminierte Furnierwerkstoffe (Laminated Veneer Lumber LVL), aber auch nichtflächige, 3-dimensional geformte Bauteile wie Lagenholzformteile, Sperrholzformteile und andere beliebige, mit wenigstens einer Furnierlage beschichtete Formteile. Die Weiterverarbeitung kann unmittelbar im Anschluss an das Imprägnieren in Schritt a), während oder im Anschluss an das Härten in Schritt b) erfolgen. Bei Furnieren und Holzwerkstoffen umfasst die Weiterverarbeitung neben dem Härten und Verkleben, bzw. Formgeben zusätzlichen einen Beleimungsschritt. Wegen Details hierzu wird auf den Inhalt der PCT/EP2006/001980 (DE 102005010041.4 Fur- nierwerkstoffe) und den Inhalt der PCT/EP2006/001979 (DE 102005010042.2 Holzwerkstoffe) Bezug genommen. Im Falle von imprägnierten Furnieren wird man vorteil- hafterweise die Weiterverarbeitung vor dem Härtungsschritt oder zusammen mit dem Härtungsschritt durchführen. Bei Holzwerkstoffen aus feinteiligen Materialien werden häufig der Formgebungsschritt und Härtungsschritt gleichzeitig durchgeführt.
Zur Herstellung modifizierter Holzmaterialien sind grundsätzlich alle Holzsorten geeignet, vorzugsweise solche, die wenigstens 30 %, insbesondere wenigstens 50 % ihres Trockengewichts an Wasser aufnehmen können, und besonders bevorzugt solche, die in die Tränkbarkeitsklassen 1 und 2 gemäß DIN EN 350-2 eingeordnet werden. Hierzu zählen beispielsweise Hölzer von Nadelbäumen wie Kiefer (Pinus spp.), Fichte, Doug- lasie, Lärche, Pinie, Tanne, Küstentanne, Zeder, Zirbel, sowie Hölzer von Laubbäumen, z. B. Ahorn, Hardmaple, Akazie, Ayons, Birke, Birne, Buche, Eiche, Erle, Espe, Esche, Eisbeere, Hasel, Hainbuche, Kirsche, Kastanie, Linde, amerikanischer Nuss- baum, Pappel, Olive, Robinie, Ulme, Walnuss, Gummibaum, Zebrano, Weide, Zerreiche und dergleichen. Da durch die Imprägnierung auch bei preiswerten Hölzern Eigen- schatten erzielt werden, wie sie sonst nur Tropenhölzer aufweisen, beispielsweise ein äußerst geringes Quell-/Schwind-Verhalten, hohe Festigkeiten und gute Witterungsstabilität, betrifft eine besondere Ausführungsform der Erfindung die Verwendung von modifiziertem Holz bzw. Holzmaterial, dessen Holzbestandteil ausgewählt ist unter Buche, Fichte, Kiefer, Birke, Pappel, Esche und Ahorn.
Wie bereits oben erläutert, eignen sich erfindungsgemäß modifizierte Holzmaterialien insbesondere zur Herstellung von Gegenständen, die mehrere miteinander verbundene Teile umfassen, wobei wenigstens ein Teil aus einem modifizierten Holzmaterial HW gefertigt ist.
Sie eignen sich insbesondere zur Herstellung von Gegenständen, worin wenigstens zwei Teile des Gegenstandes durch eine kraftschlüssige Verbindung miteinander verbunden sind, wobei wenigstens ein Teil der miteinander kraftschlüssig verbundenen Teile aus einem modifizierten Holzmaterial HW gefertigt ist. Sie eignen sich insbeson- dere auch zur Herstellung von Gegenständen, worin wenigstens zwei Teile des Gegenstandes durch eine formschlüssige Verbindung, insbesondere eine formschlüssige Verbindung mit kraftschlüssigem Anteil miteinander verbunden sind, wobei wenigstens ein Teil der miteinander formschlüssig verbundenen Teile aus einem modifizierten Holzmaterial HW gefertigt ist.
Die form- bzw. kraftschlüssigen Verbindungen können selbstredend auch durch stoffschlüssige Verbindungsmittel unterstützt werden, z.B. durch eine Leimung.
Beispiele für kraftschlüssige Verbindungen bzw. formschlüssige Verbindungen mit kraftschlüssigem Anteil sind geschraubte und genagelte Verbindungen, gezapfte Verbindungen sowie Nut-Feder-Verbindungen, weiterhin gezinkte Verbindungen, ein- schließlich Fingerzinken, halbverdeckte Zinkung, offene Zinkung (Schwalbenschwanzverbindungen), Gehrungszinkung und Fingerzapfen, Klauenverbindung, Grate, Kammverbindungen, gedübelte Verbindungen, und sonstige, im Holzbau übliche, nicht stoffschlüssige Verbindungen.
Aufgrund ihrer Unempfindlichkeit gegenüber Feuchtigkeitseinflüssen betrifft die Erfindung insbesondere auch die Verwendung modifizierter Holzmaterialien zur Herstellung von Gegenständen, die Feuchtigkeit oder Witterungsbedingungen ausgesetzt ist. Der Feuchtigkeitseinfluss kann ein Kontakt mit hoher Luftfeuchtigkeit sein, z.B. wenn sich die Gegenstände in Feuchträumen wie Badezimmern, Hallenbädern, Waschküchen, im Inneren von Schiffen, und dergleichen befinden, oder aber auch wenn sie im Außenbereich hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt sind. Der Feuchtigkeitskontakt kann auch ein Kontakt mit flüssigem Wasser oder mit stehender Nässe sein, z.B. durch Einwirkung von Regen, durch Kontakt mit Fluss- oder Seewasser bei Bauwerken des Wasserbaus oder bei Schiffen.
Die Herstellung der Gegenstände kann in an sich bekannter Weise in Analogie zur Herstellung von Gegenständen aus Holzmaterialien erfolgen. Sie umfasst typische Maßnahmen der Holzbearbeitung wie Sägen, Schneiden, Hobeln, Fräsen, Schleifen, Bohren, Schrauben, Nageln, Kleben, Laminieren und dergleichen. In der Regel geht man bei der Herstellung der Gegenstände bereits von dem modifizierten Holzmaterial aus. Man kann aber auch den Gegenstand zunächst aus einem unmodifizierten Holzmaterial fertigen und anschließend die Holzbestandteile einer Modifizierung, wie oben beschrieben unterwerfen.
In einer ersten Ausführungsform der Erfindung verwendet man das modifizierte Holzmaterial zur Herstellung von Bodenbelägen. Häufig setzt man hierzu Furnierwerkstoffe ein, in denen die dekorative, der Witterung oder mechanischer Belastung ausgesetzte Oberfläche von einer erfindungsgemäß modifizierten Furnierschichtschicht gebildet wird. Ein Beispiel hierfür ist Parkett, einschließlich Stabparkett, Massivparkett, Mosaikparkett, Hochkant-Lamellenparkett, Fertigparkett, z.B. 2-Schicht- oder 3- Schichtfertigparkett, Furnierböden und Sportböden, z.B. flächenelastische Sportböden und punktelastische Sportböden, sowie Parkettschwingböden. Erfindungsgemäß modifizierte Holzmaterialien sind auch zur Herstellung von Dielenparkett, Terassenbelägen und dergleichen geeignet. Erfindungsgemäße Holzmaterialien sind auch zur Herstellung von Laminat geeignet, wobei das erfindungsgemäß modifizierte Holzmaterial dabei in der Regel die Pressholzschicht des Laminats bildet. Ein spezielle Ausführungsform der Erfindung betrifft ein Bodenbelagsmaterial für den Außen- und Nassbereich. Konventionelle Bodenbelagsmaterialien für den Außen- und Nassbereich sind typi- scherweise aus Hartholz gefertigte Dielen, Bohlen oder Bretter, die häufig noch mit einer Oberflächenstrukturierung versehen sind. Diese Bodenbeläge sind in der Regel aufgrund des hohen Preises der Harthölzer sehr teuer. Die Witterungs- bzw. Feuchtebeständigkeit ist nicht immer zufriedenstellend. Die erfindungsgemäßen Holzmaterialien erlauben nunmehr die Herstellung von Bodenbelägen mit hoher Dauerhaftigkeit auch aus preiswerten Hölzern wie Kiefer, Fichte, Buche, Pappel und dergleichen. Ins- besondere erlauben die erfindungsgemäßen Holzmaterialien die Herstellung von Bodenbelagsmaterialien, die Trägerschicht aus einem ersten erfindungsgemäßen Holzmaterial und eine mit dem Trägermaterial verbundene, insbesondere verleimte bzw. verklebte Deckschicht bzw. Nutzschicht aus einem zweiten, Holzmaterial aufweisen. Bei dem Material der Trägerschicht handelt es sich typischerweise um ein erfindungs- gemäßes Holzmaterial aus einer preiswerten Holzsorte, insbesondere um ein preiswertes Massivholz, beispielsweise um ein erfindungsgemäß behandeltes Kiefernholz. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Holzmaterial der Nutzschicht ebenfalls um ein erfindungsgemäßes Holzmaterial, vorzugsweise um ein erfindungsgemäßes Holzmaterial mit einem dekorativen Aussehen, beispielsweise um erfindungsgemäß behandelte Buche. Die Nutzschicht kann aber auch aus einem unbehandelten oder einem erfindungsgemäß behandelten Hartholz, beispielsweise aus Hartholz der Dauerhaftigkeitsklassen 1 oder 1 wie Angelim, Bangkirai, Bongossi, Bilinga, Cumaru, Douglasie, Eukalyptus, Fava, Garapa, Ipe, Iroko, Itauba, Jatoba, Karri, Limbali, Massaranduba, Muku- lungu, Okan, Piquia, Robinie, TaIi, Tatajuba, Torrado oder Teak bestehen. Die Nutz- schicht weist typischerweise eine Stärke (Dicke) von wenigstens 1 mm, z.B. 1 bis 10 mm, insbesondere 2 bis 8 mm, auf. Die Nutzschicht kann eine Profilierung, z.B. ein Rillenprofil aufweisen. Die Stärke der Trägerschicht hängt naturgemäß von der gewünschten Anwendung und der hierfür erforderlichen Stärke ab. Sie liegt typischerweise im Bereich von 5 bis 100 mm, insbesondere im Bereich von 10 bis 50 mm. Die Bo- denbeläge können die Formen von Platten, Brettern, Dielen, Bohlen oder Grätings aufweisen. Die Bodenbeläge können Mittel zum Verbinden der einzelnen Elemente des Bodenbelags aufweisen, beispielsweise Nut- und Feder-Verbindungen, Klick- Verbindungen und dergleichen. Die Herstellung derartige Bodenbeläge erfolgt typischerweise durch Verleimen bzw. Verkleben der Trägerschicht mit der Nutzschicht in Analogie zu bekannten Verfahren zum Verleimen von Holzschichten, beispielsweise in Analogie zu Verfahren zur Herstellung von Lagenhölzern oder zur Herstellung von Bodenbelägen für den Innenbereich, die eine Trägerschicht und eine darauf angeordnete Nutzschicht aufweisen. Insbesondere kann die Herstellung in Analogie zu dem in PCT/EP2006/001980 beschriebenen Verfahren erfolgen, wobei abweichend von dem dort beschriebenen Verfahren erfindungsgemäß behandelte Holzmaterialien miteinander verklebt bzw. verleimt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet man das modifizierte Holzmaterial zur Herstellung von Türen und Türzargen, beispielsweise für Innentüren aber auch für Haustüren. Das modifizierte Holzmaterial kann sowohl für das Türblatt selber, für Teile des Türblatts, z.B. in Form von Vollholz- oder Holzwerkstoffplatten für den Innenaufbau des Türblatts oder in Form eines Furniers für die Dekorschicht auf dem Türblatt eingesetzt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet man das modifizierte Holzmaterial zur Herstellung von Fenstern, z.B. von Fensterrahmen und/oder Fensterflügeln. Die Fensterrahmen und Fensterflügel können aus dem gleichen Holz aber auch aus verschiedenen Holzarten gefertigt sein. Ebenfalls ist es möglich, dass der Rahmen aus einem von Holz verschiedenen Material gefertigt ist und nur die Fensterflügel aus einem erfindungsgemäß modifizierten Holzmaterial gefertigt sind. Die erfin- dungsgemäß modifizierten Holzmaterialien können auch zur Herstellung von Fensterbrettern eingesetzt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet man das modifizierte Holzmaterial zur Herstellung von Möbeln, insbesondere von solchen Möbeln oder Mö- beiteilen, die typischerweise aus Holz oder Holzmaterialien gefertigt sind. Hierzu zählen Schränke oder Teile von Schränken wie der Korpus, die Türen oder Böden, Regale, Bettgestelle, Lattenroste, Sofagestelle, Stühle, Tische, oder Teile dieser Möbel wie Tischuntergestelle, Tischplatten, Arbeitsplatten, insbesondere Küchenarbeitsplatten, Badezimmermöbel und dergleichen. Die erfindungsgemäß modifizierten Holzmateria- lien sind insbesondere für Möbel geeignet, die in verstärktem Maße Feuchtigkeit oder Witterung ausgesetzt sind, z.B. für die Herstellung von Küchenmöbel, Badezimmermöbel oder für Herstellung von Gartenmöbeln, Parkbänken, Stadionsitze und dergleichen geeignet.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet man das modifizierte Holzmaterial zur Herstellung von Gegenständen für den Wasserbau, z.B. für Uferbefestigungen, Wasserbauwerke wie Schleusen, insbesondere Schleusentore, Wasserräder, Plattformen, Pontons, Stege und sonstige Konstruktionen in und am Wasser.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet man das modifizierte Holzmaterial für den Bau von Gebäuden oder Gebäudeteilen. Hierzu zählen neben dem Bereits genannten Fensterbau insbesondere die Verwendung modifizierter Holzmaterialien in Form von Konstruktionshölzern für den Bau von Holzhäusern, für den Fachwerkbau, für den Bau von Dachkonstruktionen, für Gebäude in Holzständerbau- weise, für den Bau von Brücken oder Aussichtsplattformen, Carports sowie für Gebäudeteile wie Terrassen, Balkone, Balkongeländer, Dachgauben und dergleichen. Hierzu zählt weiterhin die Verwendung modifizierter Holzmaterialien für den Bau von Treppen einschließlich Treppenstufen, z.B. bei Holzstufen bei Metalltreppenkonstruktionen, aber auch für vollständig aus Holzmaterialien gefertigte Treppen und Geländer. In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet man das modifizierte Holzmaterial für den Fassadenbau. Das modifizierte Holzmaterial kann dabei sowohl Bestandteil der Fassadenunterkonstruktion sein als auch den sichtbaren Teil der Fassade bilden, z.B. in Form von Fassadenplatten aus dem modifizierten Holzmaterial, Fassadenbretter aus modifiziertem Holz, Schindeln aus modifiziertem Holz und dergleichen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet man das modifizierte Holzmaterial für die Herstellung von Wandelementen und Deckenelementen, bei- spielsweise Paneele, Nut-und-Feder-Bretter, Kassetten-Decken, aber auch Deckenab- hängungen, mobile Wände oder Wandelemente in Ständerbauweise, Decken- und Wandverkleidungen. Hiefür kommen insbesondere Holzwerkstoffe auf Basis feinteiliger Materialien in Form von Platten in Betracht, beispielsweise OSB-Platten, Spanplatten, OSL-Platten, PSL-Platten, Dämmplatten und mitteldichte (MDF) und hochdichte (HDF) Faserplatten und dergleichen sowie Furnierwerkstoffe wie furnierte Faserplatten, furnierte Tischlerplatten, furnierte Spanplatten einschließlich furnierter OSL- und PSL- Platten, Sperrholz, Leimholz, Lagenholz, Furnierschichtholz (z. B. Kerto-Schichtholz) in Betracht.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet man das modifizierte Holzmaterial für den Gartenbau, beispielsweise für die Herstellung von Zäunen, Palisaden, Sichtschutzelementen, Gartenhäuser, Pergolas, Vogelhäuser und dergleichen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet man das modifizierte Holzmaterial für die Herstellung von Spielgeräten für den Außenbereich, beispielsweise für Klettergerüste, Schaukeln, insbesondere Schaukelgerüste und Schaukelsitze und - bretter, Spiellandschaften mit Vorrichtungen zum Klettern, Schaukeln und/oder Rutschen, für Gerüste von Seilbahnen und dergleichen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet man das modifizierte Holzmaterial für die Herstellung von Haushaltsartikeln, beispielsweise für Messerblöcke, Brotkästen, Holzschüsseln, Badezubehör wie Badezuber, Bürsten und dergleichen, weiterhin für Schneidbretter, Kochbesteck wie Kochlöffel, Pfannenwender, Nudelhölzer, Salatbesteck, Nudelgabeln und dergleichen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet man das modifizierte Holzmaterial für den Bootsbau, sowohl für den Bau von Rümpfen, z.B. für die Beplankung, für Spanten und Kiel, für Motorenlager, für stehendes Gut wie Masten, Spieren, aber auch für Deckaufbauten, Decksbeplankung, und sonstige außenliegende Vorrich- tungen wie Grätings, Klampen, Ruderrad, Instrumententafeln, und dergleichen sowie für den Innenausbau von Schiffen z.B. für Schrankeinbauten, Kojeneinbauten, Kabinenwände- und Türen, Motorverkleidungen, Niedergänge, Leitern und dergleichen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet man das modifizierte Holzmaterial für den Saunabau, beispielsweise für Wände, Türen, Bänke, Ofenverkleidungen und dergleichen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet man das modifizierte Holzmaterial im Fahrzeugbau, beispielsweise für Innenverkleidungen des Fahr- gastraums, des Kofferraums und Motorraumverkleidungen, weiterhin Dämmungen, beispielsweise des Motorraums und des Kofferraums, weiterhin für Armaturentafeln Holzdekors und dergleichen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet man das modifizierte Holzmaterial für die Herstellung von Spielzeug wie Bauklötze, Kugelbahnen, Spielzeughäuser und Spielzeugeinrichtungen wie Puppenhäuser, Puppenküchen und dergleichen, Spielzeugautos, -flugzeuge und -schiffe, für den Modellbau, wie Modellbauautos, -flugzeuge und -schiffe, Spielgeräte wie Schläger, Schlägerrahmen und dergleichen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet man das modifizierte Holzmaterial für die Herstellung von Musikinstrumenten insbesondere für den Bau von Saiteninstrumenten wie Gitarren, Lauten, Harfen, Geigen, Violas, Violoncelli, Kontrabässen oder Teilen davon wie Steg, Korpus, Schnecke, Wirbel, weiterhin für den Bau von Holzblasinstrumenten, wie Klarinetten, Oboen, Fagotte, Blockflöten etc.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet man das modifizierte Holzmaterial für die Herstellung von Sportgeräten, insbesondere solcher Sportgeräte, die typischerweise aus Holz oder Holzmaterialien gefertigt werden, aber auch für Sportgeräte, in denen Holz aus Gründen seiner mangelnden Festigkeit und Härte bislang nicht eingesetzt wurde. Zu nennen sind beispielsweise Schläger, wie Hockey- und Eishockey-Schläger, Wurfgeräte wie Speere und Diskus, Ruder und Skulls, für den Bau von Sportruderboten wie Skullbooten, Kajaks, Einer, Kanadier, Gigs und dergleichen.
In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung verwendet man das modifizierte Holzmaterial für die Herstellung von Gehäusen einschließlich Gehäuseteilen für Maschinen, elektrische Geräte und dergleichen.
Durch die erhöhte Festigkeit der erfindungsgemäßen modifizierten Holzmaterialien lässt sich in vielen Fällten eine Gewichtsersparnis durch verringerten Materialaufwand erreichen. Zudem sind die Gegenstände weitaus weniger anfällig gegenüber Witterungseinflüssen und dem Einfluss von Feuchtigkeit. Aufgrund der hohen Dimensionsstabilität infolge des geringen Quellens und Schwindens und den damit erreichbaren Fertigungstoleranzen kann das modifizierte Holzmaterial auch zur Herstellung von Ge- genständen eingesetzt werden, in denen bislang Holz nicht eingesetzt werden konnte.
Imprägnieren von Holzmaterialien
Herstellungsbeispiel 1 : Mit Diethylenglykol und Methanol modifiziertes DMDHEU (imDMDHEU) wurde auf
30 Gew.-% mit Wasser verdünnt und mit 1 ,5 Gew.-% MgCI2 x 6 H2O vermischt. Auf ca. 12 % Holzfeuchte getrocknete Kiefernholzbretter mit den Abmessungen 15O x 10 x 2,5 cm wurden in eine Tränkanlage eingebracht. In der Tränkanlage wurde 30 Minuten ein Vakuum von 40 mbar (absolut) angelegt. Anschließend wurde die Tränkanlage mit dem Imprägniermittel geflutet. Das Vakuum von absolut 50 mbar wurde konstant gehalten. Anschließend wurde für 2 Stunden ein Druck von 10 bar angelegt. Die Druckphase wurde beendet und die Restflüssigkeit entfernt. Die Holzbretter wurden sodann in einer über Temperatur und Luftfeuchtigkeit steuerbaren Trockenkammer gelagert und so fixiert, dass ein Verwerfen unmöglich war. Die Kammer wurde auf 120 °C und eine relative Luftfeuchtigkeit von ca. 95 % gebracht. Diese feuchten Bedingungen wurden solange gehalten, bis 48 Stunden lang im Innern der Holzkörper eine Temperatur von mindestens 120 °C erreicht wurde.
Das anschließende Trocknen der Holzkörper wurde auf einem gut belüfteten Holzsta- pel durchgeführt.
Die so erhaltenen Bretter können zu beliebigen Gegenständen weiter verarbeitet werden, z.B. zu Nut-und-Feder-Dielen.
Herstellungsbeispiel 2:
Die Herstellung imprägnierter Kiefern bretter erfolgte analog Herstellungsbeispiel 1 , wobei anstelle des dort verwendeten Imprägniermittels das folgende Imprägniermittel eingesetzt wurde: Mischung, erhältlich durch Verdünnen einer handelsüblichen, wäss- rigen Zubereitung von 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on
(DMDHEU) mit Wasser auf eine Konzentration von 30 Gew.-% und Lösen von 15 g/kg MgCI2 x 6 H2O in der Mischung.
Herstellungsbeispiel 3: Die Herstellung imprägnierter Kiefernbretter erfolgte analog Herstellungsbeispiel 1 , wobei anstelle des dort verwendeten Imprägniermittels das folgende Imprägniermittel eingesetzt wurde: Vermischen von 2,5 kg einer handelsüblichen, wässrigen Zubereitung von 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on (75 gew.-%ig) mit 2 kg einer handelsüblichen, 70 gew.-%igen, wässrigen Lösung eines Umsetzungsprodukts von Melamin mit Formaldehyd und Methanol (Molverhältnis 1 :4:4) und 200 g MgCI2 x 6 H2O und Verdünnen der erhaltenen Mischung mit 5,2 kg Wasser.
Herstellungsbeispiel 4:
In zu Herstellungsbeispiel 1 analoger Weise wurden Buchenleisten und Buchenbretter behandelt.
Die so erhaltenen Buchenhölzer wurden zu Gartenmöbeln weiterverarbeitet, nämlich zu Gartentischen, Gartenstühlen und Gartenbänken, die jeweils eine Vielzahl gezapfter Verbindungen und/oder gezinkter Verbindungen aufwiesen.
Die Gartenmöbel zeigten auch nach mehrmonatiger Bewitterung im Freien weder nennenswerte optischen Veränderungen noch Beschädigungen an den Verbindungsstellen der Hölzer.
Herstellungsbeispiel 5:
In zu Herstellungsbeispiel 1 analoger Weise wurden Kiefernbalken und Kiefern bretter behandelt.
Die so erhaltenen Kiefernhölzer wurden zu Europaletten weiterverarbeitet. Die Europaletten zeigten auch nach mehrmonatiger Bewitterung im Freien keine nennenswerten optischen Veränderungen.
Herstellungsbeispiel 6:
In zu Herstellungsbeispiel 1 analoger Weise wurden Kiefernbalken und Riffeldielen aus Kiefernholz (Kiefern bretter, deren eine Fläche mit einer Längsriffelung versehen war), behandelt.
Die so erhaltenen Kiefernbalken wurden mit den Riffeldielen zu einem Terrassenbelag verschraubt. Der Terrassenbelag zeigte auch nach mehrmonatiger Bewitterung im Freien keine nennenswerten optischen Veränderungen.

Claims

Patentansprüche
1. Verwendung von modifizierten Holzmaterialien HW, die wenigstens eine vernetzbare Stickstoff-Verbindung in einer vernetzten, im Holz verteilten Form enthalten, zur Herstellung von Gegenständen, die wenigstens ein Holzmaterial umfassen.
2. Verwendung nach Anspruch 1 , wobei das modifizierte Holzmaterial HW die Stickstoff-Verbindung in einer Menge von wenigstens 1 Gew.-%, gerechnet als Stickstoff und bezogen auf das Gewicht des modifizierten Holzmaterials HW enthält.
3. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die vernetzbare Stickstoff-Verbindung ausgewählt ist unter:
1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on,
1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidinon, das mit einem CrC6- Alkanol, einem C2-C6-PoIyOl oder einem Oligoalkylenglykol modifiziert ist,
1 ,3-Bis(hydroxymethyl)harnstoff,
1 ,3-Bis(methoxymethyl)harnstoff;
1 -Hydroxymethyl-3-methylharnstoff,
1 ,3-Bis(hydroxymethyl)imidazolidin-2-on (Dimethylolethylenharnstoff), - 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-1 ,3-hexahydropyrimidin-2-on (Dimethylolpropylen- harnstoff),
1 ,3-Bis(methoxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on (DMeDHEU),
Tetra(hydroxymethyl)acetylendiharnstoff, niedermolekularen Melamin-Formaldehyd-Harzen und - niedermolekularen Melamin-Formaldehyd-Harzen, die mit einem CrC6-
Alkanol, einem C2-C6-PoIyOl oder einem Oligoalkylenglykol modifiziert sind
(modifizierte MF-Harze).
4. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das modifizierte Holzmaterial HW ein modifiziertes Vollholz ist.
5. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das modifizierte Holzmaterial HW ein modifizierter Holzwerkstoff ist.
6. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Gegenstand mehrere miteinander verbundene Teile umfasst, wobei wenigstens ein Teil aus einem modifizierten Holzmaterial HW gefertigt ist.
7. Verwendung nach Anspruch 6, wobei wenigstens zwei Teile des Gegenstandes kraftschlüssig miteinander verbunden sind, wobei wenigstens ein Teil der mitein- ander kraftschlüssig verbundenen Teile aus einem modifizierten Holzmaterial HW gefertigt ist.
8. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Holzbe- standteil des modifizierten Holzmaterials HW ein Holz ist, das gemäß DIN EN
350-2 in die Tränkbarkeitsklasse 1 oder 2 eingeordnet wird.
9. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung von Gegenständen, die Feuchtigkeit oder Witterungsbedingungen ausgesetzt sind.
10. Verwendung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für die Herstellung von Bodenbelägen.
1 1. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für die Herstellung von Türen und Türzargen.
12. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für die Herstellung von Fenstern.
13. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für die Herstellung von Möbeln.
14. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für die Herstellung von Gegenständen für den Wasserbau.
15. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für den Bau von Gebäuden oder Gebäudeteilen.
16. Verwendung nach Anspruch 15, wobei das modifizierte Holzmaterial ein Konstruktionsholz ist.
17. Verwendung nach Anspruch 15 für den Bau von Treppen und Geländer.
18. Verwendung nach Anspruch 15 für den Fassadenbau.
19. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für die Herstellung von Wand- elementen und Deckenelementen.
20. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für den Gartenbau.
21. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für die Herstellung von Spielge- raten für den Außenbereich.
22. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für die Herstellung von Haushaltsartikeln.
23. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für den Bootsbau.
24. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für den Saunabau.
25. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 im Fahrzeugbau.
26. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für die Herstellung von Spielzeug.
27. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für die Herstellung von Musikinstrumenten.
28. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für die Herstellung von Sportgeräten.
29. Verwendung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 für die Herstellung von Gehäu- sen.
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