Verfahren zur Imprägnierung von Holzspänen

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Imprägnierung von Holzspänen mit in Wasser gelösten und/oder emulgierten Substanzen als Imprägniermittel zur Verbesserung der elastischen, mechanischen, chemischen und/oder biologischen Eigenschaften durch Vakuumimprägnieren und Trocknen mit Trockendampf.

[0002] Holzspäne werden als Füllstoff für eine ganze Reihe von Holz-Kunststoff- Verbundwerkstoffen eingesetzt. Als Kunststoffmatrix können sowohl Duroplaste als auch Thermoplaste verwendet werden sein. Die Holzpartikel aus Säge-, Hobel- oder sogenannten Schneidspänen werden durch Nachmahlen auf die gewünschte Grösse und Form gebracht. Die Dicke der Holzpartikel liegt üblicherweise im Bereich von 0,2 - 0,5 mm, das Verhältnis von Breite zu Länge (Schlankheitsgrad) zwischen 1 : 3 und 1:10.

[0003] Nach Trocknung und Fraktionierung liegt das Spanmaterial in der gewünschten Form und Grösse vor.

[0004] Zur Herstellung des Holz-Kunststoff-Gemenges oder -Gemisches werden die Holzpartikel in geeigneten Mischern, wie z. B. in schnell laufenden Rotationsmischern, Knetmaschinen, Heiz-Kühlmischern oder Mischextrudem, mit der Kunststoffmatrix homogen vermengt.

[0005] Das so erzeugte Gemenge kann zur Herstellung des eigentlichen Verbundwerkstoffes in Formen gepresst oder gespritzt werden. Auch die Extrusion zu Stangen, Profilen und ähnlichen Halbzeugen ist möglich.

[0006] Durch Veränderung des Holz- bzw. des Kunststoffanteils am Holz-KunststoffVerbund können die Gebrauchseigenschaften, die mechanischen oder elastischen Eigenschaften und die Oberflächenqualität gezielt verändert bzw. beeinflusst werden. Durch Zugabe weiterer Additive, wie z. B. Farbpigmente oder Gleitmittel, oder durch die Kombination verschiedener Kunststoffe können eine ansprechende Oberfläche, Grifffreundlichkeit und dergleichen optische und haptische Eigenschaften erzielt werden.

[0007] Weiterhin ist es möglich durch geeignete Auswahl der verwendeten Hölzer und die gezielte Beeinflussung der Holzeigenschaften eine Verbesserung der Qualität und der Gebrauchseigenschaften des Verbundwerkstoffes zu erreichen.

[0008] Aus der DE-A-195 21 623 ist es bei einem Verfahren zum Imprägnieren von Holz mit Saccharose-Lösung bekannt, die Holzteile in einem Behälter zunächst mit Trockendampf zu behandeln und anschliessend durch einen autogen erzeugten Vakuumeffekt zu imprägnieren.

[0009] Bei einem in der EP-B-1 216 801 offenbarten Verfahren zur Imprägnierung von Holz wird aus einem Imprägniermittel, das Imprägnieröl und wasserlösliche Polymere als Verdickungsmittel enthält, eine Dispersion hergestellt. Die Dispersion wird auf eine Temperatur zwischen 100 und 130 °C aufgeheizt und in einen Tränkkessel mit dem zu imprägnierenden Holz eingeleitet. Das Imprägniermittel wird mittels eines oder mehrerer Druckzyklen in das Holz eingebracht.

[0010] Die EP-A-1 004 413 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von imprägnierten Holzspänen zur Verwendung als Dämm- oder Isolierstoff. Die Späne werden bei einer Temperatur von 150 °C bis zur Brandgrenze des Spanmaterials getrocknet und anschliessend mit einem Imprägniermittel besprüht. Dabei kann ein Druck von bis zu 20 bar auf die Späne einwirken.

[0011] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dem die die nachteiligen Eigenschaften des Füllstoffes Holz, wie zum Beispiel Quellbarkeit, Wasseraufnahmevermögen, Anfälligkeit gegen Fäulnis durch holzzerstörende Organismen oder Brennbarkeit vermindert werden können.

[0012] Zur erfindungsgemässen Lösung der Aufgabe führt, dass die Holzspäne mit den in Wasser gelösten und/oder emulgierten Substanzen vermischt werden und die Mischung anschliessend auf einen Druck < 0,1 MPa evakuiert und nach einer Einwirkungsdauer von wenigstens 20 Sekunden mit Trockendampf von 1.5 bis 6 bar Überdruck beaufschlagt wird.

[0013] Bevorzugt wird auf einen Druck von 0,05 bis 0,075 MPa evakuiert.

[0014] Die Einwirkungsdauer beträgt bevorzugt 30 bis 300 Sekunden.

[0015] Der Trockendampf weist bevorzugt 2 bis 4 bar, insbesondere etwa 3 bar Überdruck auf.

[0016] Bevorzugte Imprägniermittel sind Emulsionen von natürlichen und/oder synthetischen Wachsen oder Harzen oder Lösungen von Mineralien oder Salzen, wie z. B. Borsäure oder Borax (Natriumborat) enthaltende Lösungen

[0017] Die Imprägniermittel können auch Prepolymere enthalten, die erst in einem weiteren Verarbeitungsschritt auspolymerisieren.

[0018] Das erfindungsgemässe Verfahren eignet sich in besonderem Mass zur Imprägnierung von Holzspänen mit einer bevorzugten Dicke von 0,2 bis 0,5 mm und einem bevorzugten Verhältnis von Breite zu Länge von 1 : 3 bis 1: 10.

[0019] Ein besonders bevorzugter Anwendungsbereich von mit dem erfindungsgemässen Verfahren imprägnierten Holzspänen liegt in deren Verwendung als Füllstoff für Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe.

[0020] Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier Beispiele näher erläutert.

Beispiel 1

[0021] Holzspäne in der Form so genannter Feinspäne einer mittleren Länge von weniger als 0,5 mm wurden zusammen mit einer wässrigen Paraffinemulsion in einen Autoklaven eingebracht. Dabei wurden die Holzspäne und die Paraffinemulsion durch intensives Rühren vermischt. Anschliessend wurde der Behälter auf einen Druck von 0,07 MPa evakuiert. Nach einer Einwirkungszeit von 200 Sekunden wurde der Behälter mit trockenem Dampf von 3 bar beaufschlagt. Dabei wurde das Spangut unter Rühren getrocknet und das Paraffin auf den Spänen fixiert. Die Wasseraufnahmefähigkeit der Holzspäne konnte um 60% reduziert werden.

Beispiel 2

[0022] Gattersägespäne wurden zusammen mit einer wässrigen Borsäurelösung in den Autoklaven eingebracht und in gleicher Weise wie in Beispiel 1 behandelt. Die so behandelten Späne wurden auf einem Substrat mit Sporen holzzerstörender Pilze geimpft und im Feuchtwarm-Klima gelagert. Durch diese Behandlung wurden die Holzspäne vor Pilzbefall geschützt.

[0023] Mit dem erfindungsgemässen Verfahren lassen sich gegenüber der herkömmlichen Herstellung von Holzspänen zahlreiche Vorteile erzielen.

[0024] Insbesondere bei der Verwendung von thermoplastischen Kunststoffen ist jegliche Gegenwart von Feuchtigkeit in den Holzspänen und/oder den Zuschlagstoffen störend. Eine Zugabe von Zuschlagstoffen als Lösung zusammen mit einem Leim -- wie es bei wasserlöslichen duroplastischen Kunstharzen üblich ist -- ist demzufolge nicht möglich. Eine Zumischung als Pulver oder in anderer fester Form ist in der Regel wegen der unterschiedlichen spezifischen Gewichte der Komponenten nicht oder nur eingeschränkt möglich. Ausserdem droht dann bei der Weiterverarbeitung wiederum Entmischung. Eine Imprägnierung des Holzes vor der Zerspanung wäre sehr aufwendig und die Beladung der Holzsubstanz mit dem oder den Zuschlagstoffen nicht ausreichend gleichmässig, die Imprägnierung bei Umgebungsdruck mittels wassergelösten Substanzen und anschliessende Trocknung durch Kontaktwärme und/oder Konvektion grundsätzlich denkbar, jedoch technologisch und technisch aufwendig und teuer.

[0025] In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Imprägnierung der Holzspäne mit dem erfindungsgemässen Verfahren durchgeführt wird und je nach Qualitätsanforderung weitere Substanzen zur Verbesserung verschiedener Eigenschaften der Holzspäne beigemischt werden. Weiterhin kann zur Verbesserung der Eigenschaften der Holzspäne erfindungsgemäss vorgesehen sein, den Holzspänen Bindemittel und/oder Emulsionen von natürlichen und/oder synthetischen Wachsen oder Harzen und/oder Lösungen von Mineralien oder Salzen und/oder Prepolymere und/oder Fungizide beizumischen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Imprägnierung von Holzspänen mit in Wasser gelösten und/oder emulgierten Substanzen als Imprägniermittel zur Verbesserung der elastischen, mechanischen, chemischen und/oder biologischen Eigenschaften durch Vakuumimprägnieren und Trocknen mit Trockendampf,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Holzspäne mit den in Wasser gelösten und/oder emulgierten Substanzen vermischt werden und die Mischung anschliessend auf einen Druck < 0,1 MPa evakuiert und nach einer Einwirkungsdauer von wenigstens 20 Sekunden mit Trockendampf von 1.5 bis 6 bar Überdruck beaufschlagt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf einen Druck von 0,05 bis 0,075 MPa evakuiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einwirkungsdauer 30 bis 300 Sekunden beträgt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Trockendampf 2 bis 4 bar Überdruck, insbesondere etwa 3 bar Überdruck, aufweist.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Holzspäne eine Dicke von 0,2 bis 0,5 mm und ein Verhältnis von Breite zu Länge von 1 : 3 bis 1: 10 aufweisen.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägniermittel Emulsionen von natürlichen und/oder synthetischen Wachsen oder Harzen sind.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägniermittel Lösungen von Mineralien oder Salzen sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägniermittel Borsäure oder Borax enthalten.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägniermittel Prepolymere enthalten.

10. Verwendung von mit dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 imprägnierten Holzspänen als Füllstoff für Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe.

Amended claims

Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 86(2) EPÜ.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägniermittel Lösungen von Mineralien oder Salzen sind.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägniermittel Borsäure oder Borax enthalten.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Imprägniermittel Prepolymere enthalten.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die imprägnierten Holzspäne als Füllstoff für Holz-Kunststoff-Verbundwerkstoffe verwendet werden.