DE69230233T2

DE69230233T2 - Verdichtung von Lignocellulosematerialien

Info

Publication number: DE69230233T2
Application number: DE1992630233
Authority: DE
Inventors: Kathryn Anderson; Robert Franich
Original assignee: NZ SECRETARY FORESTRY
Current assignee: New Zealand Institute for Bioeconomy Science Ltd
Priority date: 1991-02-23
Filing date: 1992-02-24
Publication date: 2000-07-13
Anticipated expiration: 2012-02-25
Also published as: ES2141719T3; CA2061749C; AU660167B2; JPH05124011A; DE69230233D1; EP0502640A1; NZ235036A; JP2640061B2; AU1120592A; CA2061749A1; SG52476A1; EP0502640B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verdichten von Lignocellulose-Material einschließlich Holz unter Bildung eines Verbundmaterials.
Poröse und zellenförmige oder Lignocellulose-Materialien wie Holz können mit Chemikalien behandelt werden, die beim Polymerisieren die Hohlräume in dem Substrat füllen können und/oder mit den Zellwand-Biopolymeren reagieren können, um dadurch die Dichte und als Folge davon die Härte des Materials zu erhöhen.
Allgemein bekannte Maßnahmen zur Durchführung dieses Verfahrens umfassen erstens die Behandlung des Holzes mit Styrol, Methylacrylat, Dialkylphthalat und anderen Monomeren, die eine Vinylgruppe enthalten, zusammen mit einem optionalen Polymerisations-Katalysator. Das behandelte Holz kann dann erhitzt oder bestrahlt werden, beispielsweise mit einer &sup6;&sup0;-CO-γ-Strahlenquelle, um die Polymerisation zu initiieren, unter Bildung eines Polymers, das die Hohlräume der zellulären Struktur des Holzes ausfüllt. Ein solches Holz-Verbundmaterial weist verbesserte Härte-Eigenschaften auf, verglichen mit den meisten natürlichen dichten, harten Hölzern.
In entsprechender Weise kann Holz mit einer reaktionsfähigen Chemikalie wie Phenol-Formaldehyd-Harz behandelt werden, das beim Erhitzen einer Kondensations-Polymerisation unterliegt unter Bildung eines harten, häufig dunkel gefärbten Polymers, das nach der Umsetzung mit den Holz-Zellwand-Biopoly meren sowie dem Füllen der Holzzellen-Hohlräume ein dichtes, hartes (jedoch üblicherweise dunkel gefärbtes) Verbundmaterial ergibt.
In EP-A-0 252 867 ist ein Ersatz für Amino- und Phenolharze bei der Polykondensation solcher Harze auf Basis von Formaldehyd zum Binden von Cellulose-Teilchen, in die Wasser eindringen kann, beschrieben. Der Ersatz umfaßt hauptsächlich eine Lösung (a) entweder eines Aldehyds zusammen mit einem Amid oder zusammen mit einem Phenol oder eines nicht-harzartigen Kondensationsprodukts von Formaldehyd und Harnstoff, und (b) eines Zuckers oder eines Zucker-Derivats oder eines Nebenprodukts desselben oder einer Stärke oder einer Mischung davon und/oder (c) eines unbehandelten (rohen) und/oder behandelten Lignosulfonats oder eines ähnlichen Produkts. Der Ersatz kann zum Verbinden von Holzschnitzeln zur Herstellung eines Brettes verwendet werden.
In US-A-4 005 039 sind härtbare Zusammensetzungen zur Dimensionsstabilisierung von Holz durch Ersatz des darin enthaltenen Wassers beschrieben. Die beschriebenen härtbaren Zusammensetzungen umfassen (a) mindestens ein modifiziertes Polyol, in dem mindestens zwei der freien Hydroxygruppen in Alkylenamid-Ethergruppen umgewandelt worden sind; (b) einen Aminoharz- Vorläufer, der reaktionsfähige N-Hydroxymethyl-Gruppen enthält; (c) einen Katalysator zum Katalysieren der Vernetzung (Härtung) der Zusammensetzung beim Erhitzen; und (d) ein polares Lösungsmittel, das Holz aufquellen kann.
In US-A-4 183 997 ist ein Verfahren zum Binden von Lignocellulose-Material, insbesondere Holz, beschrieben, bei dem ein bindendes Material verwendet wird, das im wesentlichen besteht aus mindestens einem Zucker oder Stärke oder einer Mischung davon und, als Katalysator, einem alkalischen Salz einer Mischung aus einem alkalischen Material und einem Säuresalz.
In US-A-5 026 746 ist ein Bindemittel auf Stärke-Basis für nicht-gewebte Fasern wie Polyester-, Polypropylen-, Glas- oder Cellulose-Fasern beschrieben. Das Bindemittel ist ein Hybrid eines Stärke-Polymer-Pfropfsystems und eines Stärke/Stärke-Vernetzungsmittel-Systems. Das Stärke-Polymer-Pfropfsystem umfaßt ein spezielles Stärkehydrolysat, an das mindestens ein Monomer gebunden ist unter Bildung einer Stärke-Polymer-Pfropfverbindung. Als Stärkehydrolysat werden Maltodextrine, vorzugsweise solche mit einem Dextroseäquivalent zwischen 2 und 10, verwendet. Das Vernetzungsmittel kann ein Agens auf Formaldehyd-Basis wie ein Harnstoff-Formaldehyd-Harz, ein Harz vom Dimethyloldihydroxyethylenharnstoff-Typ oder ein Melamin-Formaldehyd- Harz sein.
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes oder zumindest alternatives Verfahren zum Verdichten eines Lignocellulose-Materials einschließlich Holz zur Verfügung zu stellen.
Die Erfindung umfaßt allgemein ein Verfahren zum Verdichten eines Lignocellulose-Materials, das umfaßt das Imprägnieren des Lignocellulose-Materials mit einem Maltodextrin (wie hier definiert), das ein Dextrose-Äquivalent von 10 bis 30 aufweist, und das Vernetzen oder Härten des Maltodextrins, um das vernetzte Produkt im wesentlichen unlöslich zu machen unter Bildung eines Verbundmaterials.
Das Lignocellulose-Material kann mit dem Maltodextrin zusammen mit einem Vernetzungsmittel, das mindestens eine Hydroxylgruppe oder alkylierte Hydroxylgruppe aufweist, imprägniert werden oder das Maltodextrin kann mit einem Vernetzungsmittel, das mindestens eine Hydroxylgruppe oder alkylierte Hydroxylgruppe aufweist, vorreagieren gelassen werden, um das Maltodextrin und das Vernetzungsmittel vor der Imprägnierung beispielsweise mit dem Lignocellulose-Material teilweise zu vernetzen.
Die Erfindung betrifft außerdem ein Verbundmaterial, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt worden ist. Weitere Aspekte der Erfindung sowie bevorzugte Ausführungsformen derselben gehen aus den Patentansprüchen hervor.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann dazu angewendet werden, um Holz wie z. B. Massivholz, sei es nun Nadelholz oder Laubholz, z. B. Blöcke, Bohlen, geschnittenes, gedrehtes oder modelliertes Holz oder Holzgegenstände und wie z. B. nachgebildete Holzprodukte, wie Preßspanplatten, Brandschutzplatten und Waferplatten sowie auch andere Nicht-Holz-Lignocellulose- Materialien, wie z. B. Karton und Papier, zu verdichten.
Holz oder andere Lignocellulose-Materialien, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren behandelt worden sind, sind verdichtet und können außerdem eine verbesserte Härte, Schlagfestigkeit, Schlagzähigkeit und Wasserabstoßung sowie möglicherweise eine verbesserte Verleimbarkeit, Bindungsfestigkeit, Beständigkeit gegen Zerfall und Beständigkeit gegen durch Licht induzierte Verfärbung aufweisen, verglichen mit einem unbehandelten Lignocellulose- Material. Das Holz kann auch verbesserte dekorative Eigenschaften aufweisen. Die Oberfläche eines mit Maltodextrin verdichteten Holz-Verbundmaterials hat, wenn es poliert ist, ein attraktives Aussehen und sieht weniger "plastisch" oder synthetisch aus als Verbundmaterialien, die aus Holz und Vinyl-Monomeren wie Methylmethacrylat hergestellt worden sind.
Es kann jedes geeignete Maltodextrin mit einer Dextrosezahl von 10 bis 30, bestimmt durch Filtration einer Fehling-Lösung, verwendet werden. Unter dem hier verwendeten Ausdruck "Maltodextrin" ist ein von einem α-1,4-gebundenen α-D-Glucose abgeleitetes Polysaccharid zu verstehen. Spezifische Maltodextrine werden angegeben durch die Bezeichnung ihrer Kettenlänge und zu Beispielen für Maltodextrine gehören Maltotetraose, Maltohexaose und Maltodecaose. Das Maltodextrin umfaßt auch die Stereo- und optischen Isomeren desselben. Besonders bevorzugt sind solche Maltodextrine, die ein Dextrose- Äquivalent in dem Bereich von 15 bis 30 aufweisen.
Das Maltodextrin kann allein oder in Kombination beispielsweise mit einem oder mehreren anderen Maltodextrinen oder kombiniert mit anderen wasserlöslichen Kohlehydraten, wie Stärkehydrolysaten einschließlich anderer Dextrine, Carbohydrat-Gummis und Harzen, verwendet werden. Der hier verwendete Ausdruck "Maltodextrin" umfaßt auch Maltodextrine, die in spezifischer Weise modifiziert sind, beispielsweise durch Acetylierung, Sulfonierung, Dehydratation und dgl.
Vorzugsweise umfaßt das Vernetzungsmittel eine Verbindung, die eine alkylierte Hydroxymethyl-, Hydroxymethylen- oder Hydroxymethin-Gruppe aufweist, z. B. ein alkyliertes Methylolmelamin-, Glycoluril-, Benzoguanamin- oder Methylharnstoff-Harz. Ein besonders bevorzugtes Vernetzungsmittel ist Hexamethylmethylolmelamin. In diesem Fall liegt das Verhältnis zwischen den Maltodextrin-Molekülen und den Vernetzungsmittel-Molekülen vorzugsweise in dem Bereich von 2 : 1 bis 5 : 1 und am meisten bevorzugt bei 4 : 1.
Ein anderes geeignetes Vernetzungsmittel enthält eine nicht-alkylierte Methylol-Gruppe, die mit dem Maltodextrin reagiert, wobei das Produkt durch Polymerisation der Vinylgruppe vernetzt wird. In diesem Fall beträgt das Verhältnis zwischen den Maltodextrin-Molekülen und den Vernetzungsmittel-Molekülen vorzugsweise 1 : 1.
Erfindungsgemäß werden Lignocellulose-Substrate verdichtet unter Bildung von Verbundmaterialien. Das Material, beispielsweise Massivholz oder Holzfurnier, wird imprägniert, vorzugsweise unter den Bedingungen eines verminderten und dann erhöhten Druckes bei Umgebungstemperatur mit einem Maltodextrin entweder im Gemisch mit einem Vernetzungsmittel oder vorher umgesetzt, z. B. kondensiert mit einem Vernetzungsmittel, vorzugsweise in einer wäßrigen Formulierung oder in einem geeigneten Lösungsmittel. Es kann je des gewünschte Evakuierungs-Druckbeaufschlagungs-Programm einschließlich einer Evakuierung und/oder Unterdrucksetzung und/oder Cyclen derselben wie sie in dem Stand der Technik zur Imprägnierung von Holz bereits bekannt sind, in der Regel unter Anwendung einer Evakuierung und/oder Unterdrucksetzung in dem Bereich von -85 kPa · g bis 1400 kPa · g angewendet werden.
Nach dem Imprägnieren des Holzes mit Maltodextrin wird das Maltodextrin vernetzt oder gehärtet, um das Maltodextrin im wesentlichen unlöslich zu machen unter Bildung eines Lignocellulose-Polymer-Verbundmaterials. Das imprägnierte Holz kann in einem Ofen oder Kiln erhitzt werden auf eine Temperatur und für einen Zeitraum, die ausreichen, um eine Trocknung des Substrats und eine Vernetzung und Härtung der Maltodextrine oder eine weitere Vernetzung, wenn das Maltodextrin bereits vor der Imprägnierung teilweise vernetzt worden ist, zu einem harten Material vom Polymer-Typ innerhalb der Holzstruktur zu erzielen.
Das Holz kann einer Temperatur von Umgebungstemperatur bis 150ºC, am meisten bevorzugt in dem Bereich von 50 bis 140ºC und insbesondere von etwa 70ºC, ausgesetzt werden. Das Erhitzen kann für eine Zeitspanne von mehreren Tagen bei niedrigen Temperaturen bis zu einigen Minuten bei höheren Temperaturen erfolgen, je nach den Dimensionen des Holzes. Das Vernetzen oder Härten kann in einer Produktions-Situation durchgeführt werden, in der das imprägnierte Holz in einem konventionellen oder Hochtemperatur- Holzbehandlungs-Ofen oder während des Warmpressens von imprägnierten Furnieren zu einem Substrat getrocknet wird. In der Regel kann ein Erhitzen auf Temperaturen in dem Bereich von 50 bis 70ºC für eine Zeitspanne von 12 bis 250 Stunden durchgeführt werden, je nach den Dimensionen des Holzes. Die Vernetzung oder Härtung kann ohne Verwendung eines Ofens oder einer Trockenkammer durchgeführt werden, indem man das Holz für eine Reihe von beispielsweise 100 Tagen an der Luft trocknen läßt, die erforderliche Zeitspanne kann aber für die kommerzielle Herstellung zu lang sein.
Im Falle von Furnieren kann die Laminierung der behandelten Furniere auf ein geeignetes Substrat durch Kaltpressen und anschließendes kurzes Erhitzen in der Regel für einige wenige Minuten auf eine Temperatur in dem Bereich von 80 bis 150ºC erfolgen, um eine Vernetzung zu bewirken, ähnlich den konventionellen Bedingungen der Sperrholz-Herstellung, in der Regel jedoch bei 140ºC für 3 bis 20 min. je nach Dicke des Substrats.
Gleichzeitig mit der Imprägnierung des Holzes mit Maltodextrin können Additive, wie Konservierungsmittel, feuerhemmend machende Zusätze oder Holzfärbemittel auf dem Holz abgeschieden und darin fixiert werden, wenn das Maltodextrin unlöslich gemacht wird. So kann bei einer einzigen Behandlung das Holz verdichtet werden und gewünschtenfalls kann es auch mit einem Konservierungsmittel und einem feuerhemmend machenden Mittel behandelt und gefärbt werden.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern. Die Beispiele betreffen die Behandlung von Holz, das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch auf andere Lignocellulose-Materialien wie Papier und Karton, angewendet werden. Das erfindungsgemäße Verfahren führt zum Auffüllen der Hohlräume mit einem steifen polymeren Material vom Kunststoff-Typ und auch zu einer partiellen Umsetzung mit und zu einer Verfestigung der Zellwände des Lignocellulose-Materials.

A. Behandlungs-Formulierungen

In den Beispielen wird die Herstellung der in jedem Beispiel verwendeten Behandlungs-Formulierungen aus Gründen der Klarheit getrennt beschrieben. Die Behandlungslösungen wurden wie folgt hergestellt:

Lösung 1

7,907 kg eines Maltodextrins mit einem Dextrose-Äquivalent von 15 wurden in 15,507 kg Wasser gelöst, dem eine Lösung von 1,493 kg Hexamethylmethylolmelamin als ein Hydroxylgruppen-Vernetzungsmittel in 1,493 kg Methanol und außerdem 118 g Borsäure als Konservierungsmittel, 80,7 g Toluol-p- sulfonsäure als Katalysator und Sorbitanoleat als nicht-ionisches Tensid zugegeben wurden. Der pH-Wert der resultierenden Emulsion wurde durch Zugabe einer Ammoniak-Lösung (Dichte 0,88 g/ml) auf 8 eingestellt. Diese Mischung hatte die Neigung, sich nach mehrtägigem Stehenlassen aufzutrennen in eine obere Schicht, die das Maltodextrin enthielt, und eine untere Schicht, die das Hexamethylmethylolmelamin enthielt, so daß die Mischung vor der Holz-Behandlung gründlich gerührt wurde zur Bildung einer gleichförmigen Emulsion. Diese Behandlungs-Emulsion wies ein Molverhältnis von Maltodextrin zu Hexamethylmethylolmelamin von etwa 5 : 1, eine Dichte von etwa 1,12 g/ml&supmin;¹, eine Viskosität von 70 cP bei 20ºC (Brookfield-Viscosimeter, Spindel Nr. 5 bei 100 UpM) und einen Feststoffgehalt von 37% auf.

Lösung 2

7,149 kg Maltodextrin mit einem Dextrose-Äquivalent von 10 wurden in 14,750 kg Wasser gelöst, dem eine Lösung von 2,252 kg Hexamethylmethylolmelamin als Hydroxylgruppen-Vernetzungsmittel in 2,250 kg Methanol zugesetzt wurde. Es wurden 107 g Borsäure als Konservierungsmittel und 73 g Toluol-p-sulfonsäure als Katalysator zugegeben. Die Mischung wurde 4 bis 5 h lang in einem offenen Behälter bei 20ºC gerührt, bis sich die gesamte Hexamethylmethylolmelaminmethanol-Lösung in der wäßrigen Schicht aufgelöst hatte durch partielle Umsetzung der methylierten Methylolgruppen mit den Hydroxylgruppen des Maltodextrins. Nachdem eine klare homogene Lösung erhalten worden war, wurde Ammoniak (Dichte 0,88 g/ml) zugegeben, um den pH-Wert auf 8 zu bringen, um jede weitere Reaktion abzustoppen. Es wurde gefunden, daß diese Lösung über viele Monate hinweg bei pH 8 stabil war und ein Molverhältnis von Maltodextrin zu Hexamethylmethylolmelamin von etwa 3 : 1, eine Dichte von etwa 1,12 g/ml, eine Viskosität von 50 cP bei 20ºC (Brookfield- Viscosimeter, Spindel Nr. 5 bei 100 UpM) und einen Feststoffgehalt von 36% aufwies.

Lösung 3

5,957 kg Maltodextrin mit einem Dextrose-Äquivalent von 28 wurden in 13,6 kg Wasser gelöst und mit einer Lösung von 3,4 kg Hexamethylmethylolmelamin in 3,4 kg Methanol behandelt. Es wurden 89 kg Borsäure als Konservierungsmittel und 61 g Toluol-p-sulfonsäure als Katalysator zugegeben. Die Mischung wurde 4 bis 5 h lang in einem offenen Behälter bei 20ºC gerührt, bis die gesamte Hexamethylmethylolmelaminmethanol-Lösung sich in der wäßrigen Schicht gelöst hatte durch partielle Umsetzung der methylierten Methylolgruppen mit den Hydroxylgruppen des Maltodextrins. Es wurde eine klare homogene Lösung erhalten. Es wurde Ammoniak (Dichte 0,88 g/ml) zugegeben, um den pH-Wert auf 8 einzustellen, um jede weitere Reaktion abzustoppen. Diese Lösung war bei pH 8 stabil und wies ein Molverhältnis von Maltrodextrin zu Hexamethylmethylolmelamin von etwa 2 : 1, eine Dichte von etwa 1,10 g/ml, eine Viskosität von 50 cP bei 20ºC und einen Feststoffgehalt von 37% auf.

Lösung 4

15,8 kg eines Maltodextrins mit einem Dextrose-Äquivalent von 15 wurden in 20,0 kg Wasser gelöst, dem 0,24 kg Borsäure als Konservierungsmittel und 0,04 kg Toluol-p-sulfonsäure als Katalysator zugegeben wurden. Zu dieser Lösung wurde in einer Portion eine Lösung von 3,73 kg Hexamethylmethylolmelamin in 16,00 kg Methanol zugegeben und die Mischung wurde dann 2 bis 3 h lang bei 20 bis 25ºC gerührt, wobei während dieser Zeit eine partielle Vernetzung des Hexamethylmethylolmelamins mit dem Maltodextrin auftrat. Nachdem sich eine klare homogene Lösung gebildet hatte, wurde Ammoniak (Dichte 0,88 g/ml) zugegeben, um den pH-Wert auf 8 zu bringen, um jede weitere Hydroxylgruppen-Reaktion mit dem Hexamethylmethylolmelamin abzustoppen. Schließlich wurden 0,08 kg Cyanoguanidin zugegeben, um even tuellen freien Formaldehyd in der fertigen Formulierung einzufangen. Die Formulierung, die ein Molverhältnis von Maltodextrin zu Hexamethylmethylolmelamin von 4 : 1 aufwies, war für viele Monate bei pH 8 stabil und hatte eine Dichte von 1,1 g/ml und eine Viskosität von 60 cP bei 20ºC (Brookfield- Viscosimeter, Spindel Nr. 5, 100 UpM).

Lösung 5

19,8 kg eines Maltodextrins mit einem Dextrose-Äquivalent von 15 wurden in 42 kg Wasser gelöst und zu der Lösung wurden 0,39 kg Borsäure und 0,09 kg Toluol-p-sulfonsäure als Katalysator zugegeben. Zu der gerührten Lösung wurden 9,3 kg N-Methylolacrylamid als Vernetzungsmittel zugegeben und die Mischung wurde 4 h lang bei 20ºC gerührt, bis sie homogen war, wobei während dieser Zeit das N-Methylolacrylamid mit dem Maltodextrin reagierte. Zu der fertigen Formulierung wurden 0,033 kg p-Methoxyphenol als Polymerisationsinhibitor zugegeben. Die Lösung war für viele Monate bei der Aufbewahrung in Kunststoff-Behältern und versiegelt gegen Kontakt mit Luft stabil. Die Lösung wies eine Viskosität von 60 cP bei 20ºC (Brookfield-Viscosimeter) auf.

B. Imprägnierung und Härtung

Beispiel 1 - Massivholz

Blöcke aus Pinus radiata-Splintholz mit den Dimensionen 200 mm · 45 mm · 45 mm mit einer Dichte von 410 bis 480 kg/m³ und einem Feuchtigkeits-Gehalt von 12% wurden in einen Parr-Hochdruck-Reaktionskessel (geeignet für 1400 kPa oder 200 psi) eingeführt. Glasblöcke wurden auf das Holz gelegt, um das Aufschwimmen der Blöcke zu verhindern. Der Kessel wurde versiegelt und auf -85 kPa.g bei Umgebungstemperatur evakuiert. Es wurde genügend Behandlungslösung 1 durch einen mit einem Ventil versehenen Eingang eingeführt, um die Blöcke mit einem Überschußvolumen von mehr als demjenigen des Holzes vollständig zu bedecken, nachdem der Kessel evakuiert worden war. Nach 15 min wurde der Kessel 2 h lang unter einen Druck von 1400 kPa.g gesetzt. Dann wurde die verbleibende Lösung abgepumpt und der Kessel wurde geöffnet. Das imprägnierte Holz wurde dann 50 h lang auf eine Temperatur von 70ºC erhitzt, um das Maltodextrin zu vernetzten, und getrocknet.

Beispiel 2 - Massivholz

Bohlen aus Pinus radiata-Splintholz mit den Dimensionen von bis zu 100 mm · 50 mm · 100 mm wurden in einen Behandlungskessel eingeführt und der Kessel wurde versiegelt. Die Holzbretter wurden getrennt auf -85 kPa.g evakuiert. Dann wurde genügend Behandlungslösung 2 durch einen mit einem Ventil versehenen Eingang eingeführt. Das Holz wurde einem Vakuum-Druck-Cyclus wie in Beispiel 1 beschrieben unterworfen.

Beispiel 3 - Furnier

Tafeln aus Pinus radiata-Furnier wurden in einen Autoklaven-Behälter eingeführt. Die Tafeln wurden mit einem Gewicht nach unten gedrückt und dann mit einer Behandlungslösung 3 bedeckt. Der Behälter wurde dann in eine große Druckkammer eingeführt. Die Kammer wurde versiegelt und evakuiert und nach 5 min bei einem Vakuum von -80 kPa.g wurde das Vakuum aufgehoben und der Druck wurde 30 min lang auf 700 kPa.g erhöht. Dann wurde der Druck aufgehoben und die Furniere wurden herausgenommen zum Trocknen an der Luft. Nach 2-stündigem Trocknen wurden die Furniertafeln mit der Oberfläche eines Abschnitts von 5-lagigem Pinus radiata-Sperrholz verleimt unter Verwendung eines Harnstoff-Formaldehyd-Klebstoffes und dann 6 min lang mit einer Kraft von 10 Tonnen bei 80ºC in einer Presse gepreßt. Dies war ausreichend, um das Maltodextrin zu vernetzen und den Klebstoff auszuhärten. Die Oberfläche des Furniers wurde dann leicht geschmirgelt und poliert.

Beispiel 4 - Furnier

Furniere wurden wie in Beispiel 3 beschrieben behandelt und warmgepreßt, jedoch unter Verwendung der Behandlungslösung 2, und dann wurden sie wie in Beispiel 3 beschrieben mit einem 5-lagigen Pinus radiata-Sperrholz warmverpreßt, jedoch für 5 min bei 140ºC.

Beispiel 5

Proben aus Pinus radiata-Splintholz mit den Dimensionen 100 mm · 15 mm · 15 mm wurden wie in Beispiel 1 beschrieben getestet unter Verwendung der Lösung 2 und nach dem Aushärten wurden sie getestet zur Bestimmung der Oberflächenhärte durch Messung der Kraft, die erforderlich war, um die Oberfläche unter Verwendung eines Keils aus rostfreiem Stahl 1 mm einzudrücken. Es wurde eine mittlere Härte von 200 MPa aufgezeichnet, die verglichen wurde mit dem Bereich von 60 bis 90 MPa für unbehandletes Pinus radiata- Splintholz und 100 bis 110 MPa für ofengetrocknetes Pinus radiata-Splintholz.

Beispiel 6

Proben aus Pinus radiata-Splintholz mit den Dimensionen 90 mm (tangential) · 18 mm (radial) · 125 mm (longitudinal) wurden wie in Beispiel 2 unter Verwendung der Lösung 4 behandelt und nach dem Härten wurden sie getestet zur Bestimmung der Schlagzähigkeit durch Messung der Eindrücktiefe, wenn ein 4,6 kg-Gewicht mit einem halbkugelförmigen Kopf mit einem Durchmesser von 25,3 mm von einer Höhe von 500 mm auf die Tangential-Oberfläche jeder Probe fallengelassen wurde. Es wurden Messungen an drei Punkten bei jeder der fünf behandelten und der fünf unbehandelten Proben durchgeführt. Die mittlere Eindrücktiefe der unbehandelten Proben war größer als die mittlere Eindrücktiefe der behandelten Proben (statistische Signifikanz von 5%).

Beispiel 7

Proben aus Pinus radiata-Splintholz, die auf der Basis einer minimalen Abweichung der Maserung ausgewählt worden waren, mit den Dimensionen 150 mm · 10 mm · 10 mm wurden wie in Beispiel 2 beschrieben behandelt unter Ver wendung der Lösung 4 und sie wurden auf ihre Steifheit (Elastizitätsmodul - MOE) und Biegefestigkeit (Bruchmodul - MOR) getestet. Die Messungen wurden bei 10 behandelten Proben und 10 übereinstimmenden, jedoch unbehandelten Proben aus Pinus radiata-Splintholz durchgeführt. Die mittleren MOE- und MOR-Werte für die behandelten und unbehandelten Proben sind nachstehend zusammengefaßt.
Diese Daten zeigen, daß das Verbundmaterial eine um 25% höhere Festigkeit aufwies bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung der gleichen Flexibilität, verglichen mit unbehandeltem Holz.

Beispiel 8

Proben aus Pinus radiata-Splintholz mit den Dimensionen 40 mm · 40 mm · 5 mm (longitudinal) wurden wie in Beispiel 2 beschrieben behandelt unter Verwendung der Lösung 2. Dann wurden die Proben einem Weißfäulnis- und drei Braunfäulnis-Fungi gemäß einer modifizierten Version des British Standard 6009-Testverfahrens ausgesetzt. Die Gewichtsverluste für das behandelte und das unbehandelte Material nach 8-wöchiger Einwirkung waren wie folgt:
Die Ergebnisse zeigen, daß das Material im wesentlichen beständig gegen Zerfall war unter den simulierten überirdischen Test-Bedingungen.

Beispiel 9

Proben aus Pinus radiata-Splintholz wurden wie in Beispiel 2 beschrieben behandelt unter Verwendung der Lösung 2 und nach dem Härten wurden sie auf um 45ºC geneigten Verwitterungsregale, die nach Norden ausgerichtet waren (südliche Halbkugel) im Freien verwittern gelassen. Es wurde die Farbsättigung der Farbtiefe als Funktion der Zeit gemessen und mit derjenigen von unbehandelten Proben verglichen. Nach 4 Monaten hatte die Farbsättigung der unbehandelten Proben um 65% abgenommen, während die Farbsättigung der behandelten Proben nur um 15% abgenommen hatte. In ähnlicher Weise hergestellte Proben aus Pinus radiata-Splintholz wurden hinter Glas in Schränken, die nach Norden ausgerichtet waren (südliche Halbkugel), auf einer Tafelfläche bewittert. Es wurde die Farbe in den L*a*b*-Farb-Raumkoordinaten auf 44-tägiger Bewitterung gemessen. Die Änderungen der durchschnittlichen L*a*b*-Werte wurde wie nachstehend angegeben ausgedrückt.
Die kleinere Differenz in bezug auf die b*-Werte, die für das behandelte Material aufgezeichnet wurden, zeigt eine geringere Vergilbung des behandelten Materials gegenüber dem unbehandelten Material an und dies wird bei der Prüfung der Proben angezeigt.

Beispiel 10

Proben aus Pinus radiata-Splintholz mit den Dimensionen 230 mm · 63 mm · 19 mm wurden wie in Beispiel 2 behandelt unter Verwendung der Lösung 2, gehärtet und dann in bezug auf die Verleimbarkeit getestet unter Verwendung von drei Klebstoff-Typen und unter Anwendung des ASTM D-905-Scher-Block- Testverfahrens. Die mittlere Kraft beim Versagen der Verklebung für die behandelten Proben und die unbehandelten Kontrollen ist nachstehend zusammengefaßt.
In jedem Fall war die Haftfestigkeit, bestimmt nach dem Scherblocktest, bei den behandelten Proben deutlich höher als bei den unbehandelten Proben.

Beispiel 11

Proben aus Pinus radiata-Splintholz mit den Dimensionen 100 mm · 15 mm · 15 mm wurden wie in Beispiel 2 hergestellt unter Verwendung der Lösung 4 und nach dem Härten wurden sie in bezug auf die Oberflächenhärte getestet durch Messung der Kraft, die erforderlich war, um die Oberfläche um 0,2 mm und um 1 mm einzudrücken unter Verwendung eines Keils aus rostfreiem Stahl. Die mittleren Härtewerte von 280 MPa beim Eindrücken mit dem Keil um 0,2 mm und von 220 MPa beim Eindrücken mit dem Keil um 1,0 mm wurden aufgezeichnet im Vergleich zu einem Bereich von 60 bis 90 MPa für unbehandeltes Pinus radiata-Splintholz und von 100 bis 110 mPa für ofengetrocknetes Pinus radiata-Splintholz.

Beispiel 12

Proben aus Pinus radiata-Splintholz mit den Dimensionen 100 mm · 15 mm · 15 mm wurden wie in Beispiel 2 behandelt unter Verwendung der Lösung 5 und nach dem Härten wurden sie in bezug auf ihre Oberflächenhärte wie in Beispiel 11 getestet. Die mittleren Härtewerte von 180 MPa beim Eindrücken mit einem Keil um 0,2 mm und von 166 MPa beim Eindrücken mit einem Keil um 1,0 mm wurden aufgezeichnet.
Vorstehend wurde die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben. Für den Fachmann sind Änderungen und Modifikationen, die ebenfalls in den Rahmen der Erfindung fallen, wie sie in den nachstehenden Patentansprüchen definiert ist, ohne weiteres ersichtlich.

Claims

1. Verfahren zum Verdichten von lignocellulosischem Material, umfassend

Imprägnieren des lignocellulosischen Materials mit einem Mattodextrin, das ein Polysaccharid abgeleitet von einer α-14-verbundenen α-D-Glucose ist und ein Dextrose-Äquivalent von 10 bis 30 hat, und einem Vernetzungsmittel und

Vernetzen oder Harten des Maltodextrins, um das vernetzte Produkt im wesentlichen unlöslich zu machen, zur Bildung eines Verbundmaterials.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Vernetzungsmittel mindestens eine Hydroxylgruppe oder alkylierte Hydroxylgruppe enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Maltodextrin zunächst mit einem Vernetzungsmittel, das mindestens eine Hydroxylgruppe oder alkylierte Hydroxylgruppe enthält, umgesetzt wird, um das Maltodeztrin und das Vernetzungsmitlel vor der Imprägnierung in das lignocellulosische Material teilweise zu vernetzen.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei das Vernetzungsmittel eine Verbindung mit einer alkylierten Hydroxymethyl-, Hydroxymethylen- oder Hydroxymethingruppe umfaßt.

5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Vernetzungsmittel aus der Gruppe umfassend alkylierte Methylolmelamine, Glykolurile, Benzoguanamine und Methylolharze ausgewählt ist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, wobei das Vernetzungsmittel Hexamethylmethylolmelamin ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 oder 3, wobei das Vernetzungsmittel eine nicht-alkylierte Methylolgruppe umfaßt und wobei die Vernetzung des Maltodexirins durch Vinylgruppen-Polymerisation stattfindet.

8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei das Vernetzungsmittel N-Methylolacrylamid ist.

9. Verfahren nach einem dar Artsprüche 1 bis 8, wobei das Maltodextrin mit einem Vernetzungsmittel, das mindestens eine Hydroxylgruppe oder alkylierte Hydroxylgruppe enthält, teilweise umgesetzt, und die Teilumsetzung durch Zugabe von Ammoniak abgebrochen wird; und wobei das lignocellulosische Material mit dem aus der Teilumsetzung erhaltenen Gemisch imprägniert und danach auf eine Temperatur von 50 bis im wesentlichen 140ºC erhitzt wird.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Maltodertrin ein Dextrose-Äquivalent im Bereich von 15 bis 30 hat.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Verhältnis von Vernetzungsmittel-Molekülen zu Maltodextrin-Molekülen im Bereich von 2 : 1 bis 5 : 1 liegt.

12. Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Verhältnis von Vernetzungsmittel-Molekülen zu Maltodextrin-Molekülen etwa 1 : 1 beträgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Imprägnierung in einem geschlossenen Behandlungsgefäß unter Einsatz von vermindertem Druck und/oder Druck im Bereich von -0,84 atü bis 13,8 atü (-85 kPa g bis 1400 kPa g) durchgeführt wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei die Vernetzung bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 140ºC durchgeführt wird.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei das lignocellulosische Material Holz ist.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das lignocellulosische Material Holz in Form von Holzfurnieren und das Vernetzen oder Härten durch Heißpressen des Furniers auf einen Träger nach der Imprägnierung oder durch Kaltpressen des Furniers auf einen Träger nach der Imprägnierung und anschließendem Erhitzen des Furniers, durchgeführt wird.

17. Verfahren zum Verdichten von lignocellulosischem Material umfassend:

(a) teilweise Umsetzen eines Maltodextrins, das ein Polysaccharid abgeleitet von einer α-1,4-verbundenen α- D-Glucose ist und ein Dextrose-Äquivalent von 10 bis 30 hat, mit einem Vernetzungsmittel, das mindestens eine Hydroxylgruppe oder alkylierte Hydroxylgruppe enthält:

(b) Abbrechen der Teilumsetzung durch Zugabe von Ammoniak;

(c) Imprägnieren von lignocellulosischem Material mit dem aus der Teilumsetzung erhaltenen Gemisch; und

(c) Erhitzen des lignocellulosischen Materials nach der Imprägnierung auf eine Temperatur von 50 bis 140ºC.

18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei das Vernetzungsmittel Hexamethylmethylolmelamin ist.

19. Verdichtetes lignocellulosisches Material, das mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 18 hergestellt ist.

20. Verwendung einer Zusammensetzung umfassend Maltodertrin, das ein Polysaccharid abgeleitet von einer α-1,4- verbundenen α-D-Glucose ist und ein Dextrose-Äquivalent von 10 bis 30 hat, und ein Vernetzungsmittel zum Verdichten von lignocellulosischem Material.

21. Verwendung nach Anspruch 20, weiter einschließend das/die in einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, 8 oder 7 bis 12 angegebene(n) Merkmal(e).

22. Verwendung nach Anspruch 20 oder 21 und einschließend das/die in einem oder mehreren der Ansprüche 2, 3, 10, 11 oder 12 angegebene(n) Merkmal(e), wobei das Vernetzungsmittel eine nicht-alkylierte Methylolgruppe umfaßt und wobei das Vernetzen des Maltodextrins durch Vinylgruppen-Polymerisation stattfindet.

23. Verwendung nach Anspruch 20, wobei das Maltodextrin mit einem Vernetzungsmittel, das mindestens eine Hydroxylgruppe oder alkylierte Hydroxylgruppe enthält, teilweise umgesetzt wurde, bevor die Teilumsetzung durch Zugabe von Ammoniak abgebrochen wurde.

24. Verwendung nach Anspruch 23, wobei das Vernetzungsmittel Hexamethylmethylolmelamin ist.

25. Verwendung nach einem der Ansprüche 23 oder 24, wobei die Zusammensetzung p-Toluolsultonsäure als Katalysator umfaßt.

26. Verwendung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, wobei der pH-Wert im wesentlichen 8 beträgt.