VERFAHREN ZUR BEHANDLUNG VON HOLZ UND HOLZWERKSTOFFEN SOWIE DAMIT ERHÄLTLICHES HOLZ UND HOLZWERKSTOFFE Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Verfahren zur Behandlung von Holz und Holzwerkstoffen zur Verbesserung der Dimensionsstabilität und Verbesserung der Flächeneigenschaften sowie zur Vermeidung von Rissbildung und einer Erhöhung der natürlichen Dauerhaftigkeit sowie optischer Veränderung. Genauer richtet sich die Erfindung zur Behandlung von Holz und Holzwerkstoffen auf ein Verfahren, bei dem das Holz oder der Holzwerkstoff einer thermischen Behandlung unterzogen wird und zumindest teilweise mit einem Melamin-haltigen Harz imprägniert wird. Das so imprägnierte Holz oder der so imprägnierte Holzwerkstoff wird unter Hei ßdampfatmosphäre bei maximal 1 50 °C, wie maximal 1 20 °C gehärtet. In einem weiteren Aspekt beinhaltet die vorliegende An- meidung das aus dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältliche, thermisch behandelte und mit Melaminharz imprägnierte und gehärtete Holz oder Holzwerkstoff. Schlie ßlich stellt die vorliegende Erfindung die Verwendung von Melamin-haltigen Harz zur Imprägnierung von Holz und Holzwerkstoffen, die thermisch modifiziert werden oder worden sind, zur Erhöhung der Härte und Ver- ringerung der Dimensionsänderung durch thermische Modifizierung, u.a. insbesondere als Ersatz für Teakholz bereit.

Stand der Technik

Unter Holzmodifizierung versteht man alle Maßnahmen, die zu einer biozid- freien Verbesserung der Holzeigenschaften führen. Zu den verbesserten Eigenschaften gehören z.B. die Dimensionsstabilität bei Feuchtwechsel und Dauerhaftigkeit gegen holzzerstörende Pilze.

Es existiert bereits eine große Anzahl an Holzvergütungsverfahren, wie beispielsweise Wärmebehandlungsverfahren, Acetylisierung, Furfurylierung, Kunstharztränkung, Hydrophobierung mit pflanzlichen Ölen und Verkieselung bzw. Silylierung.

Folgende Ansätze der Holzmodifizierung werden im Allgemeinen unterschieden: Während der thermischen Holzmodifizierung wird Schnittholz in einer iner- ten Atmosphäre aus Wasserdampf oder Stickstoff, bei einigen Verfahren auch in Pflanzenöl, auf Temperaturen zwischen 1 60 °C und 280 °C erhitzt.

Die Hydrophobierung mit Ölen, Wachsen und Paraffinen basiert auf der Füllung der Zellhohlräume mit den genannten Substanzen durch Imprägnierung des Holzes. Je nach Schmelzpunkt der verwendeten Substanzen ist die Behandlung in einem beheizten Imprägniergefäß durchzuführen.

Für die chemische Modifizierung der Holzzellwand kommen reaktive Chemikalien wie Essigsäureanhydrid (Accoya ^® -Verfahren) oder Dimethylo-dihydroxy- ethylen-urea (Belmadur ^® -Verfahren) zum Einsatz. Diese werden z.T. mit Katalysatoren versetzt, in das Holz imprägniert und anschließend bei Temperaturen um 1 00 °C ausreagiert. Dabei kommt es neben der Vernetzung der Zellwandpolymere (Holzvernetzung) auch zu einer Bindung der Chemikalien an funktionelle Gruppen der Zellwandpolymere.

Für die Polymerisation von Chemikalien in der Zellwand sind zum einen synthetische Harze (z. B. Phenol- und Melaminformaldehydharze) zu nennen. Zum anderen ist als weitere Chemikalie der aus Biomasse gewonnene Furfurylalko- hol zu nennen. Dieses Verfahren wird von Firma KEBOY Asa in Norwegen in- dustriell angewendet. Bei der Behandlung von Holz mit Siliziumverbindungen wird auf verschiedene Stoffgruppen zurückgegriffen, u.a. Wassergläser, Silane und Silicone. Eine thermische Behandlung von Holz wird eingesetzt, um unter anderem Schädlinge abzutöten aber auch eine Veränderung der Holzsubstanz und in der Folge eine Verbesserung der Resistenz gegen holzzerstörende Organis- men und andere Umwelteinflüssen zu erreichen. Eine thermische Behandlung des Holzes kann dabei hydrothermisch, in Öl, unter Stickstoffatmosphäre oder entsprechend der in der Beschreibung der Erfindung genannten Verfahren oder Ansätzen der Wärmebehandlung erfolgen. Die Wärmebehandlung soll die Dauerhaftigkeit des Holzes erhöhen, die Hygroskopizität reduzieren und die Dimensionsstabilität des Holzes verbessern.

Die thermische Holzmodifizierung ist seit langem bekannt. Unter anderem wird eine thermische Vergütung von Holz nach Verfahren von Thermowood, Sto- raEnso, Stellac Wood, le Bois Retifie oder Plato durchgeführt. Üblicherweise erfolgt hierbei eine Behandlung des Holzes unter Sauerstoffausschluss für 24 bis 48 Stunden bei einer Temperatur von 1 80 °C bis 230 °C. Das so thermisch vergütete Holz zeigt ein geringes Quell- und Schwindverhalten und die Intensität des Masseverlustes durch den Angriff holzabbauende Pilze wird reduziert. Allerdings sind solche thermisch vergüteten Hölzer häufig dadurch gekenn- zeichnet, dass sie einen charakteristischen Brandgeruch, verminderte mechanische Festigkeiten, vor allem reduzierte Oberflächenhärte und erhöhte Rissbildung, Sprödigkeit sowie eine starke Verfärbung aufweisen.

Vor kurzem wurde von Sernek M. , et.al. , Holz Roh Werkst., 2008, 66, 1 73-1 80 das Verklebungsverhalten von wärmebehandelten Holz untersucht. Dabei wurden hydrothermisch behandeltes und wärmebehandeltes Holz mit verschiedenen Klebstoffen verklebt, um den Einfluss der Wärmebehandlung auf das Klebeverhalten zu untersuchen. Es zeigte sich, dass die Scherfestigkeit und die Delaminierung des Brettschichtholzes vom verwendeten Klebstoff abhängig war.

In der WO 02081 1 59 werden Amine zur Holzbehandlung verwendet. Diese werden in geringen Konzentrationen vor der Hitzebehandlung aufgebracht, um Schädlinge im Holz zu bekämpfen. D.h. , die dort beschriebenen Amine werden als Biozide eingesetzt und haben keinen Einfluss auf die Festigkeiten des behandelten Materials.

Vor kurzem wurde in der WO 2008/1 55466 ein Verfahren zur Oberflächenbehandlung von thermisch modifiziertem Holz beschrieben. Hierbei wurde versucht, die Oberflächeneigenschaften des thermisch modifizierten Holzes mit Melaminbehandlung zu verbessern. Hierzu wurde das gemäß dem üblichen Verfahren wärmebehandelte Holz in einem sich anschlie ßendem Schritt mit einem auf Flüssigharz-basierten Schutzmittel beschichtet, getrocknet und ausgehärtet, um eine transparente Schutzoberfläche aus Duroplasten zu erhalten. Unter anderem wird eine Beschichtung des thermisch modifizierten Holzes mit einem Melaminharz beschrieben. Dazu wird dieses Melaminharz auf das ther- misch behandelte Holz aufgebracht und bei Temperaturen von 1 30 °C bis

1 60 °C gehärtet, nachdem durch Abdampfen des Wassers das Holz getrocknet wurde. Hierbei werden teilweise auch Katalysatoren zur Verbesserung der Härtung eingesetzt. Allerdings weist das dort beschriebene Verfahren Nachteile, z. B. einen hohen Energiebedarf, auf. Weiterhin werden toxische Substanzen, wie z. B. Methanol und Formaldehyd, aber auch andere flüchtige organische Verbindungen (VOC) aus dem Holz oder Holzwerkstoff freigesetzt. Es besteht weiterhin eine gro ße Entflammungs- und/oder Explosionsgefahr von freigesetzten Gasen während des Verfahrens. Weiterhin wird in dieser Veröffentlichung im Wesentlichen eine Beschichtung vorgesehen, um eine transparente protektive Oberfläche aus Duroplasten zu erhalten. Eine Verbesserung der Eigenschaften über den gesamten Materialquerschnitt hinweg ist folglich nicht zu erreichen.

Aus der EP 1 937 448 ist ein Verfahren zur Behandlung von Holz bekannt, bei dem formaldehydarmes Lignocellulosematerial hergestellt wird. Dieses Verfah- ren zeichnet sich dadurch aus, dass das Lignocellulosematerial mit einer wäss- rigen Zusammensetzung mit mindestens einer vernetzbaren Stickstoffverbindung und wenigstens einer die Vernetzung katalysierende Substanz impräg- niert wird. Das so imprägnierte Material wird anschlie ßend mit überhitztem Wasserdampf behandelt und wenigstens einer sich daran anschließende Behandlung bei einer Temperatur oberhalb 1 1 0 ° C und einer relativen Feuchte des das Lignocellulosematerial umgebenden gasförmigen Mediums von höchs- tens 20 %. Dabei wird 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidinion-2- on (DMDHEU) ggf. versetzt mit Melaminharz eingesetzt. Zur Polymerisierung des DMDHEU werden Katalysatoren zugesetzt, ohne die eine entsprechende Polymerisierung des DMDHEU nicht möglich ist. Die sich anschließende Trockenbehandlung erfolgt bei 1 30 ° C. Es wird weiter ausgeführt, dass zur Modifi- zierung des Holzes auch Effektstoffe, z. B. Farbmittel, hinzugefügt werden können, um gewünschte Eigenschaften des Produktes zu erhalten.

Einige der oben genannten Verfahren wurden bereits eingesetzt, um alternative Holzarten so zu modifizieren, dass diese als Decksbelag eingesetzt werden können. Beispielsweise wird Ahorn durch eine Furfurylierung in vielen Eigenschaften Teak ähnlich, allerdings unterscheidet sich das Produkt optisch eindeutig von Teak. Weiterhin wurden auch Versuche mit thermisch modifizierter Esche durchgeführt, die Teak optisch deutlich ähnlicher ist als das genannte furfurylierte Material. Außerdem besitzt es viele positive technische Eigenschaften (Härte, Abriebfestigkeit, Bewitte- rungsstabilität), im Bezug auf die natürliche Dauerhaftigkeit ist Teak jedoch überlegen. Alle bisherigen Alternativen zu einem Deck aus Teak weisen gravierende negative Unterschiede auf. Somit werden die Anforderungen an ein Produkt für die Anwendung im angestrebten hochpreisigen Marktsegment nicht erfüllt und eine Nutzung der Alternativmaterialien unterbleibt. Der Decksbelag eines Schiffes muss unterschiedlichsten Anforderungen technischer und ästhetischer Natur genügen. Bei Passagierschiffen und Yachten sind in den Passagier- bzw. Eigner- und Gästebereichen neben den technischen Eigenschaften die optischen Kriterien besonders wichtig. In den Außenbereichen wird daher bevorzugt Holz eingesetzt. Vielfach verwendete Hölzer z. B. sind Kambala, Oregon Pine und Teak, wobei Teak als das klassische Material angesehen werden kann, da es u.a. herausragende Eigenschaften hinsichtlich Dimensionsstabilität, natürlicher Dau- erhaftigkeit, Rissbeständigkeit, Härte und Witterungsbeständigkeit besitzt. Darüber hinaus ist das Wuchsbild sehr ansprechend, da lange astfreie Planken mit stehenden Jahresringen aus einem Stamm geschnitten werden können.

Teak ist in seinem Naturvorkommen auf die Länder Indien, Indonesien, Thailand und Myanmar (Burma) beschränkt, wobei die drei erstgenannten Staaten ihre Teakvor- kommen selbst ausschöpfen und kein Holz in den Export gelangt. Einzig Myanmar exportiert bislang noch Teakholz, das den Anforderungen für die Decksbeläge von Yachten und Schiffen entspricht. Das gegen Myanmar von der EU im Herbst 2007 verhängte Handelsembargo hat die Yacht- und Schiffindustrie jedoch von dieser Ressource abgeschnitten. Aus heutiger Sicht ist die langfristige Versorgung mit

Teakholz nicht ausreichend gewährleistet. Um zukünftig Decksbeläge in ausreichender Qualität bereitstellen zu können besteht die Notwendigkeit, einen alternativen Werkstoff zu finden. Teakholz aus Plantagenwirtschaft genügt den Ansprüchen an einen hochwertigen Decksbelag aus technischer und optischer Sicht nicht, da es die Schnellwüchsigkeit zu einer ungünstigen optischen Erscheinung und einer breiten Schwankung mechanischer und anderer Eigenschaften, z. B. natürliche Dauerhaftigkeit, führt.

Um trotz der Verknappung von natürlichem Teak weiterhin hochqualitative Decksbeläge anbieten zu können, sind in der Vergangenheit verschiedene Materialien er- probt und Entwicklungen betrieben worden. Zum einen wurden synthetische Bodenbeläge entwickelt und zum anderen wurden alternative Hölzer Modifizierungsverfahren unterzogen, um die Eigenschaften des verwendeten Holzes positiv zu beeinflussen. Bekannte synthetische Bodenbeläge sind technisch z.T. sehr gute Alternativen zu Teak. In Bereichen mit sehr hohen Ansprüchen an die Ästhetik und Anmutung gestellt werden, können sie jedoch keinen vollwertigen Ersatz zu einem Teakdeck darstellen.

Es besteht daher ein Bedarf Verfahren bereitzustellen, die eine Verbesserung der physikalischen und chemischen Eigenschaften von thermisch behandeltem Holz, insbesondere eine Verbesserung der Dimensionsstabilität und Festigkeit des Holzes bei verbesserter Oberflächenhärte. Ein wichtiger Aspekt ist dabei die Vermeidung der Freisetzung toxischer Substanzen, wie Formaldehyd oder anderen VOC (Volatile Organic Compounds) in die Umwelt sowohl während des Herstellungsprozesses oder während der Nutzung des behandelten Holzes oder Holzwerkstoffes. Weiterhin soll das Verfahren die optischen Eigenschaf- ten des Holzes oder des Holzwerkstoffes positiv im Sinne der zukünftigen Nutzung verändern, z. B. denen von Teakholz angleichen.

Beschreibung der Erfindung Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das Verfahren gemäß Patentanspruch 1 und die dadurch erhältlichen behandelten Hölzer und Holzwerkstoffe gemäß Patentanspruch 1 2 erreicht.

Es konnte überraschend gezeigt werden, dass unter Verwendung des erfin- dungsgemäßen Verfahrens eine Verringerung des Energieeinsatzes, eine kontrollierte Freisetzung von toxischen Substanzen sowie eine Verbesserung der Festigkeit und Oberflächenhärte aber auch der optischen Eigenschaften erreicht werden konnte. In einem ersten Aspekt richtet sich die vorliegende Erfindung auf ein Verfahren zur Behandlung von Holz und Holzwerkstoffen, wobei das Holz oder der Holzwerkstoff einer thermischen Modifizierung unterworfen wird, dadurch gekennzeichnet, dass das Holz oder der Holzwerkstoff zumindest teilweise mit einem Melamin-haltigen Harz imprägniert wird und anschlie ßend das so behandelte Holz oder der so behandelte Holzwerkstoff mit Hei ßdampf bis zu 1 50 °C, z. B. im Bereich von 80 bis 1 50 °C, bei Atmosphärendruck gehär- tet wird. Bevorzugt findet ein Aushärten bei 80 - 1 20 °C, z. B. 90 - 1 20 °C, insbesondere 1 1 0 °C - 1 20 °C statt. Weiter bevorzugt liegt die Temperatur bei unter 1 20 °C. Das so behandelte Holz zeigte verbesserte Festigkeiten und Oberflächenhärten sowie gute Dimensionsstabilität. Soweit nicht anders ausgeführt, werden durch die Ausdrücke„umfassen", "umfassend", "enthalten" oder "enthaltend" auch die Ausführungsformen von„bestehen" oder "bestehend" erfasst. Es zeigte sich überraschend, dass der Aushärtungsschritt des Melamin- haltigen Harzes mit Hei ßdampf bei bis zu 1 50 °C, insbesondere maximal 1 20 °C eine Verringerung der Energiekosten im Vergleich zu anderen Verfahren der Holzmodifizierung, erlaubt. Gleichzeitig ist es möglich, flüchtige toxische Verbindungen, wie z. B. Formaldehyd durch den Hei ßdampf zu binden und so eine unkontrollierte Freisetzung zu vermeiden. Das so behandelte Holz zeigte verbesserte Festigkeiten und Oberflächenhärten sowie gute Dimensionsstabilität und Bewitterungsresistenz, sowie eine gesteigerte, natürliche Dauerhaftigkeit.

Der Ausdruck„thermische Modifikation" von Holz beschreibt ein Verfahren der Holzmodifizierung, bei dem Holz in Abhängigkeit von den verschiedenen Verfahren bevorzugt unter weitgehendem Ausschluss von Sauerstoff auf Temperaturen zwischen 1 50 °C und 280 °C erhitzt wird und das Holz, unter Temperatur- einwirkung so verändert wird, dass wesentliche Eigenschaften, z.B. Dimensionsstabilität und Farbe verändert werden. Aus den dabei eintretenden chemischen und physikalischen Prozessen ergeben sich folgende Veränderungen :

• Reduzierte Wasseraufnahme

• Reduzierte Ausgleichsfeuchte · Erhöhte Dauerhaftigkeit gegenüber holzzerstörenden Organismen

• Verbesserte Dimensionsstabilität

• Rückgang der Dichte

• Verringerung der dichtekorrelierten Festigkeiten

• optische Veränderung, insbesondere Dunkeln

Der weitgehende oder vollständige Sauerstoffausschluss während der thermische Behandlung von Holz wird in Abhängigkeit von dem Verfahren durch Behandlung des Holzes in Wasser oder Wasserdampf (hydrothermische Modifizierung), Stickstoffatmosphäre oder durch Anwesenheit anderer inerter Gase oder Substanzen erreicht. Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren wird in einer bevorzugten Ausführungsform das Holzmaterial in einem Schritt in untypischer Weise einer Wärmebehandlung unterzogen, um in erster Linie das Aussehen und die Dimensionsstabilität des Holzes zu verändern und positiv zu beeinflussen., während im Stand der Technik eine Wärmebehandlung in erster Linie zur Beeinflussung technischer, z.B. mechanischer Eigenschaften eines Werkstückes eingesetzt wird. Die erfindungsgemäße Wärmebehandlung erfolgt vorzugsweise unter Sauerstoffauschluß. Die Wärmebehandlung führt bei dem Holz zu einer veränderten Farbe, insbesondere zu einem Dunkeln des Holzes. Die Wärmebehandlung wird zum Zwecke einer idealen Farb- gebung durchgeführt, die das Holz vollständig und gleichmäßig nachdunkeln lässt, so dass z. B. ein teakähnliches Erscheinungsbild des Holzes erreicht wird. Eine vollständiges Durchfärben ist besonders bevorzugt, da insbesondere der Decksbelag eines Schiffes im Laufe der Zeit mehrfach abgeschliffen wird und eine unregelmäßige oder partielle Färbung eine unansehnlichen Fleckenbildung nach sich zieht. Dar- über hinaus wird die Mikroporosität des Holzes derart geändert, dass eine höhere Aufnahme des Melamin-haltigen Harzes während der Imprägnierung ermöglicht wird.

Für den Begriff „thermische Modifizierung" werden, ohne Anspruch der Liste auf Vollständigkeit, folgende Synonyme verwendet: thermische Vergütung, Hit- zebehandlung, Hitzemodifizierung, thermische Modifizierung, thermischphysikalischen Modifizierung, thermische Veredelung und Wärmebehandlung. Bekannte Verfahren sind von den Unternehmen : Stellac, Bois Retifie, Stellac, WTT, Plato, OHT, OpelTherm, BICOS, FirmoLin, NewOptionWood beschrieben.

Unter dem Ausdruck„Hei ßdampf" wird vorliegend eine Sättigung der Atmosphäre der Reaktionsumgebung mit Wasserdampf verstanden. Die Temperatur des Wasserdampfes ist insbesondere maximal 1 20 °C, wie kleiner 1 20 °C und beträgt bevorzugt 1 00 -1 20 °C.

Unter dem Ausdruck„Holz" wird vorliegend das aus verschiedenen Zellen zu- sammengesetzte Dauergewebe von Nadel- und Laubhölzern verstanden. Das als Rundholz geerntete Material wird z.B. zu Schnittholz (Bohlen oder Bretter) weiter verarbeitet, das dann erfindungsgemäß eingesetzt werden kann. Unter dem Ausdruck„Holzwerkstoff" wird vorliegend ein Verbundwerkstoff aus Holzpartikeln, wie Spänen, Fasern oder Strands, verstanden. Insbesondere sind Holzwerkstoffe solche einschließlich Schicht-, Sperr- und Leimhölzer, Holzspan- und Holzfaserplatten. Unter dem Ausdruck„Melamin-haltige Harze" werden solche Harze verstanden, die als eine Komponente Melamin (2,4,6-Triamino-Triazin) aufweisen. Insbesondere handelt es sich hierbei um MF-Harze (Melamin-Formaldehyd-Harze). Sie werden durch die Polykondensation von Melamin mit Formaldehyd gewonnen. Andere Melamin-haltige Harze einschlie ßlich Melaminharzen schlie ßen ein: Melamin-Formaldehyd-Harze (MF-Harze), Melamin-Harnstoff-

Formaldehyd-Harz (MUF), Melamin-Harnstoff-Phenol-Formaldehyd-Harze (MUPF) oder Methanol-verethertes Melamin-Formaldehyd-Harz, Methanol- verethertes MUF oder Methanol-verethertes MU PF. Das ausgehärtete Harz ist ein farbloser, Chemikalien- und temperaturbeständiger duroplastischer Kunststoff.

Erfindungsgemäß zeigte sich, dass bei Einsatz von Hei ßdampf die flüchtigen toxischen Bestandteile in diesem Hei ßdampf verbleiben und in einem nachge- schalteten Prozessschritt von dem Hei ßdampf getrennt werden, so dass keine unkontrollierte Freisetzung gegebenenfalls teilweise toxischer flüchtiger Bestandteile wie Formaldehyd oder Methanol in die Umwelt erfolgt.

Das Hei ßdampfverfahren wird z.B. in einem Autoklaven durchgeführt. Dieses Behältnis wird, ähnlich wie bei Esteves et al (2007) Wood Science and Technology 41 (3), 2001 93-207, während des Prozesses über eine Leitung von au ßen mit dem Hei ßdampf gefüllt. Erfindungsgemäß kann die Durchführung des Pro- zesses z. B. in einem Hochtemperaturholztrockner erfolgen. Dem Fachmann sind geeignete Verfahren und Vorrichtungen hierfür bekannt.

Durch die beschriebene Aushärtung des Melamin-haltigen Harzes in der Gewebe- struktur des Holzes bildet sich ein hochmolekulares dreidimensionales Gerüst, welches die Holzstruktur aussteift und somit zu einer Erhöhung der mechanischen Belastbarkeit, insbesondere der Härte, führt. Gleichzeitig werden die Angriffspunkte für holzzerstörende Mikroorganismen wie Pilze physisch blockiert, es wird somit eine erhöhte Dauerhaftigkeit gegen biologischen Abbau erzielt. Durch die Kombination der beiden oben genannten Modifikationen wird z.B. zudem ein dem Teakholz entsprechendes Maß an Bewitterungsstabilität gewährleistet. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, dass bei einem Wärmebehandlungsverfahren das Holz im gesamten Volumen durchgefärbt wird. Folglich sind Bearbeitungsschritte wie Schleifen Sägen etc. ohne optische Einbußen möglich. Nachteilig wirkt sich aller- dings eine Reduktion der Festigkeitseigenschaften in Folge der thermischen Behandlung aus. Diese Reduktion der Festigkeitseigenschaften wird in dem weiteren Verfahrensschritt mittels Imprägnierung mit Melamin-haltigem Harz ausgeglichen. Vorteilhafterweise wird dabei das gesamte Holz durchtränkt. Vorzugsweise wird das Imprägniermittel in einer wässrigen Lösung mit einer Konzentration in einem Bereich von 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40% verwendet. Besonders bevorzugt wird für die Imprägnierung Melaminharz eingesetzt. Melaminharz umfasst hier insbesondere Melamin, Melaminformaldehydharz, Melamin-Formaldehyd-harzhaltige Stammlösung und ähnliches. Auch andere polymerisierbare Chemikalien, können erfindungsgemäß eingesetzt werden. Nachdem der Holzwerkstoff mit dem Melamin- haltigen Harz imprägniert wurde, findet eine Aushärtung hiervon statt. Bei der Aushärtung polymerisiert das Melamin-haltige Harz und bildet eine feste Struktur. Hierdurch wird eine wesentlich erhöhte Dauerhaftigkeit des Holzes erreicht. Auch die Härte des Holzes nimmt zu. Besonders vorteilhaft ist die Farblosigkeit des Melamin- harzes, sodass die mittels der Wärmebehandlung eingestellte Färbung des Holz- Werkstoffes beibehalten bleibt. In einer bevorzugten Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens umfasst die Wärmebehandlung mindestens den Schritt einer Vakuumhochtemperaturbehandlung. Ein solcher Schritt der Wärmebehandlung ist bevorzugt, da in einer Wärmebehandlungskammer kein anderes inertes Medium eingeleitet werden muss Der Ofen oder Autoklav wird evakuiert, aus dem Holz austretende Gase können abgesaugt werden.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt die Imprägnierung im Vakuum-Druck- Verfahren. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Vakuum-Druck- Imprägnierung eine Vorvakuumphase. In der Vakuumphase wird sich im Holz befindliches Gas entfernt, sodass die Imprägnierbarkeit des Holzwerkstoffes zunimmt. So kann eine höhere Beladung des Holzwerkstoffes mit Behandlungsmittel erreicht werden, wodurch die mechanischen Eigenschaften des behandelten Holzes weiter positiv beeinflusst werden. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Vakuum-Druck-Imprägnierung eine Hochdruckphase. Bei einer solchen Hochdruckphase werden das Holz oder der Holzwerkstoff und das Behandlungsmittel mit hohem Druck, beispielsweise 8 bis 14 bar, beaufschlagt. In Abhängigkeit von der zeitlichen Dauer der Druckbeaufschlagung werden so eine hohe Beladung des Holz- Werkstoffes und eine gleichmäßige und vollständige Durchtränkung erreicht. Hierdurch werden die besten Voraussetzungen für eine gleichmäßige Verbesserung der mechanischen Eigenschaften des Holzwerkstoffes geschaffen

Während der Vakuum-Druck-Imprägnierung erfolgt die Füllung der Zellhohlräume mit der Imprägnierlösung. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens erfolgt die

Aushärtung des Melaminharzes im Rahmen einer Heißdampftrocknung. Durch eine Beaufschlagung des Holzwerkstoffes mit einer speziellen Heißdampfatmosphäre während des Trocknungsprozesses ist es möglich, den Feuchtegrad des Holzwerkstoffes zu regulieren. Da zu Beginn des Trocknungsprozesses das Melamin-haltige Harz im Wesentlichen in einem flüssigen Zustand innerhalb des Holzwerkstoffes vorliegt, erfolgt während der hitzekatalysierten Aushärtung (Curing) die Freisetzung leicht-flüchtiger Bestandteile. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst der Schritt der Aushärtung einen Schritt der Polykondensa- tion des Melamin-haltigen Harzes, insbesondere des Melaminharzes.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist dieses einen Schritt der Feuchtekonditionierung des Holzwerkstoffes auf. Die Feuchtekondi- tionierung ist vorzugsweise im Anschluss an eine Aushärtung des Melamin-haltigen Harzes vorzunehmen. Mittels einer Feuchtekonditionierung können die mechani- sehen Eigenschaften des Holzwerkstoffes weiter positiv beeinflusst werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform schließt sich dem Aushärten des Melamin-haltigen Harzes mit Hei ßdampf bei maximal 1 20 °C, insbesondere kleiner 1 20 °C, die thermische Modifizierung des Holzes oder des Holzwerkstoffes an. Diese Behandlung des Holzes oder Holzwerkstoffes erfolgt dabei unmit- telbar anschlie ßend ohne vorherige Abkühlung des Holzes oder Holzwerkstoffes auf unter 50 °C, wie nicht unter 80 °C. Bevorzugt wird das Holz bzw. der Holzwerkstoff nach der Hei ßdampfbehandlung bei maximal 1 20 °C nicht wieder abgekühlt. Vielmehr schließt sich die thermische Behandlung des Holzes unmittelbar an, z. B. in Form einer thermischen Vergütung bei 1 50-280 °C in einem der bekannten Verfahren. An dieser Stelle seien exemplarisch zwei der etablierten Verfahren genannte: das hydrothermische Plato-Verfahren, bei dem eine Behandlung unter Wasserdampfatmosphäre erfolgt. Die Temperatur ist dabei auf 1 80 °C bis 240 °C eingestellt, die Zeitdauer liegt bei 24 bis 48 Stunden, kann aber auch verkürzt sein auf 4 bis 24 Stunden, wie 6 Stunden. In einem als Retifikation bezeichneten Verfahren wird das Holz unter Stickstoffatmosphäre für 0,5 bis 4 Stunden bei Temperaturen von 1 60 °C bis 250 °C behandelt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist das Verfahren zur Behandlung von Holz und Holzwerkstoffen eines, wobei das Holz vor Behandlung mit dem Melamin-haltigen Harz bei Temperaturen von 1 50 °C bis 280 °C, wie 1 60 °C - 260 °C, insbesondere bevorzugt von 1 80 °C bis 240 °C, thermisch modifiziert wurde. Dieses thermisch behandelte Holz wird mit Melamin-haltigem Harz imprägniert und anschließend unter Hei ßdampfbedingungen bei maximal 1 50 °C, bevorzugt bis maximal 1 20 °C, wie unter 1 20 °C, ausgehärtet.

Das erfindungsgemäße Verfahren erfolgt dabei bevorzugt derartig, dass das Holz oder der Holzwerkstoff vollständig mit dem Melamin-haltigen Harz imprägniert wird. D.h., die Imprägnierung mit dem Melamin-haltigen Harz erfolgt bevorzugt derartig, dass ein vollständiges Durchtränken des Holzes oder des Holzwerkstoffes erfolgt. Der Imprägnierungsschritt wird entsprechend ausreichend lange bemessen, um ein vollständiges Imprägnieren des Holzes oder des Holzwerkstoffes zu erreichen. Die Imprägnierung des Holzes oder des Holzwerkstoffes erfolgt dabei gemäß bekannten Verfahren, wie z.B. einem Vakuum-Druck-Verfahren.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Lösung mit Melamin- haltigem Harz zum Imprägnieren des Holzes oder des Holzwerkstoffes eine, die zumindest keine Katalysatoren, farbgebende oder brandschutzrelevant Substanzen als Zusatzstoffe enthält. In Anpassung an den Anwendungszweck oder Einsatzbereich des Produktes ist jedoch der Zusatz von plastifizierenden und/ oder hydrophobierenden Additiven möglich und gegebenenfalls bevorzugt.

Das erfindungsmäßige Verfahren eignet sich für alle tränkbaren Holzarten wie Kiefer, Weymouth-Kiefer, Erle, Birke, Ahorn, Buche, Hainbuche, Weide, Pap- pel, Hevea- und Bombax-Arten, Kastanie Ceiba, Ramin, Sesendock, llomba, Kondroti, Eukalyptus, Limba, Koto oder Holzwerkstoffen aus diesen Materialien, insbesondere Limba (Terminalia superba) oder Koto (Pterygota ssp.).

Erfindungsgemäß ist es möglich, die Eigenschaften von geringwertigem Holz, insbesondere auch einheimischem Weichholz, durch das erfindungsgemäße Verfahren zu verbessern. Somit wird ein Einsatz im Au ßenbereich, z. B. für Terrassen oder im Baugewerbe, aber auch im Boden- oder Feuchtbereich, wo er- höhte Anforderungen an Härte und Dimensionsstabilität gefordert sind, ermöglicht. Das erfindungsgemäße Verfahren, nämlich eine gleichzeitige thermische Behandlung des Holzes mit einer Imprägnierung mit Melaminharz und unmittelbar anschlie ßender Aushärtung unter Hei ßdampfatmosphäre sowie eine Be- handlung von thermisch modifiziertem Holz mit Melamin-haltigen Harz und Aushärtung mit Hei ßdampf, erlaubt es, die Festigkeitsverluste an Holz als Folge der thermischen Modifizierung zu mindern.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich besonders auch für nichttropi- sehe Holz arten wie Kiefer, Weymouth-Kiefer, Erle, Birke, Ahorn, Buche, Hainbuche, Weide, Pappel, Kastanie oder Holzwerkstoffen aus diesen Materialien.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich also für alle Hart- und insbesondere auch Weichholzarten, soweit diese imprägnierbar sind.

Diese so behandelten Hölzer und Holzwerkstoffe sind insbesondere in folgenden Bereichen einsetzbar: im Au ßen- und Erdverbau, im Garten- und Landschaftsbau, in Spund- und Lärmschutzwänden, als Bahnschwellen, zum Bau von Brücken und Stegen sowie sonstigen Hafenbereichen. Geeignete Anwen- dungsgebiete sind weiterhin Terrassendielen in Bereichen mit Erdkontakt, Fassadenbestandteile, Fenster und Türen sowie Spielplatzeinrichtungen. Das erfindungsgemäß modifizierte Holz kann weiterhin als Material zum Bootsbau und als witterungsbeständiger Decksbelag sowie für die Herstellung von Möbeln für den Innen- und Au ßenbereich verwendet werden. Ein weiteres Anwen- dungsgebiet stellen Verpackungsmaterialien dar.

Durch die Behandlung mit Melamin-haltigem Harz können höherwertige Holz- und Holzwerkstoffprodukte bereitgestellt werden. Insbesondere können Hölzer und Holzwerkstoffe bereitgestellt werden, die eine verbesserte Oberflächenhär- te, Festigkeit und Dimensionsstabilität aufweisen im Vergleich zu thermisch behandelten Holz, das nicht mit Melamin erfindungsgemäß imprägniert und anschlie ßend mit Hei ßdampf ausgehärtet wurde. Durch vollständiges Imprägnieren des Holzes oder des Holzwerkstoffes kann das Schwindverhalten der so behandelten thermisch modifizierten Hölzer und Holzwerkstoffe verbessert werden. Au ßerdem erlauben die erfindungsgemäßen Verfahren die optischen Eigenschaften des Holzes oder des Holzwerkstoffes applikationsspezifisch zu verbessern und z. B. einen Ersatz für Teakholz zu liefern.

Entsprechend richtet sich in einem weiteren Aspekt die vorliegende Erfindung auf thermisch behandeltes und mit Melaminharz imprägniertes und gehärtetes Holz oder Holzwerkstoffe erhältlich gemäß einem der erfindungsgemäß Verfahren. Diese thermisch behandelten und mit Melaminharz imprägnierten und gehärteten Hölzer zeichnen sich durch verbesserte Oberflächenhärte und erhöhter Festigkeit aus. Gleichzeitig zeigen sie eine Verbesserung in der Dimensi- onsstabilität und eine verringertes Quellen bzw. Schwindverhalten im Vergleich zu thermisch behandeltem Holz, das nicht mit Melaminharz erfindungsgemäß behandelt wurde.

Insbesondere bei den Holzarten Limba oder Koto kommt ein Verfahren mit den oben genannten Merkmalen zu bevorzugten Ergebnissen. Diese Holzarten eignen sich sowohl aufgrund der Struktur und Tränkbarkeit als auch der gesicherten Verfügbarkeit Nach Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind sowohl das Erscheinungsbild als auch die technischen Eigenschaften ähnlich den von Teakholz und erlauben die Substitution von Teakholz. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe bei einem Schiff der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Decksbelag aus Holzelementen mit Merkmalen des oben genannten Holzelements gebildet ist. Ein solches erfindungsgemäßes Holzelement verfügt über Eigenschaften, die Teakholz ähnlich sind. Auf Deck eines Schiffes ist das Holz starken Beanspruchungen, wie Witterung, Salzwasser, Fußtritten, Reinigungsmitteln und ähnlichem ausgesetzt. Holzelemente mit den oben genannten Eigenschaften sind mittels eines Verfahrens mit den oben genannten Merkmalen behandelt, sodass die technischen Eigenschaften denen von Teakholz ähneln. Das erfindungsgemäße Holzelement hält den genannten Beanspruchungen stand und eignet sich erfindungsgemäß als Decksbeleg bei Schiffen und/oder Yachten. Das modifizierte Holz kann auch für weitere Anwendungen auf Schiff und Yachten eingesetzt werden. Ein weiteres bevorzugtes Anwendungsfeld sind Handläufe.

Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe bei Verwendung von behandeltem Holz als Ersatz für Teakholz dadurch gelöst, dass das Holz nach einem Verfahren mit den oben genannten Merkmalen eines erfindungsgemäßen Ver- fahrens behandelt ist. Aufgrund der optischen sowie technischen Eigenschaften eignet sich dieses behandelte Holz besonders als Teakholzersatz. Insbesondere ist bevorzugt, als Ausgangsmaterial Limba oder Koto zu nutzen. Das Holz oder der Holzwerkstoff kann dabei aus einem der oben genannten Holzarten bestehen.

D.h., ein Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren, bei dem Holz oder Holzwerkstoffe mit einer wässrigen Lösung aus Melamin-haltigen Harz, wie Melamin-Formaldehyden-Harz, bevorzugt ohne Katalysator, farbgebende oder brandschutzrelevante Substanzen, imprägniert, insbesondere vollständig imprägniert werden und die Aushärtung des Harzes im Hei ßdampf bei maximal 1 50 °C, wie maximal 1 20 °C, insbesondere kleiner 1 20 °C in einem Prozess kom- biniert mit der thermischen Modifizierung erfolgt. Dabei schlie ßt sich an die Härtungsphase des Melamin-haltigen Harzes bei bis zu 1 50 °C, bevorzugt bis zu 1 20 °C, wie unter 1 20 °C, im Hei ßdampf eine thermische Modifizierung des Holzes mit Temperaturen von 1 50 °C bis 280 °C, wie 1 60 °C - 260 °C, insbesondere bevorzugt 1 80 °C bis 240 °C, an.

Bevorzugt erfolgt das erfindungsgemäße Verfahren mit Imprägnierung mit Mel- amin-haltigem Harz, dem Aushärten dieses Melamin-haltigen Harzes und der anschlie ßenden thermischen Modifizierung des Holzes bzw. Holzwerkstoffes in einem kontinuierlichen Prozess, in einer entsprechend geeigneten Einrichtung. Ein weiteres Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren für die Behandlung von thermisch modifiziertem Holz, wobei dieses thermisch modifizierte Holz durch eine wässrige Lösung eines Melamin-haltigen Harzes imprägniert wird. Die Imprägnierlösung enthält dabei bevorzugt keinen Katalysator, keine farbgebenden oder brandschutzrelevanten Substanzen. Nach Imprägnierung des thermisch modifizierten Holzes erfolgt eine Aushärtung des Harzes unter Hei ßdampfbedingungen bei maximal 1 50 °C, wie maximal 1 20 °C.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Be- zugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 : Das Prozessschaubild einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens.

Der in Figur 1 gezeigte schematische Ablauf einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist fünf Schritte auf, wobei nur drei Schritte auf das eigentliche Verfahren entfallen. Zunächst wird in einem ersten Schritt 1 das zu behandelnde Holz selektiert. Hierbei sind je nach Anforderung optische Fehler und strukturelle Holzmerkmale wie Faserverlauf, Äste, Reaktionsholz etc., zu beachten. Bei der Behandlung von Holz sollte ausschließlich Holz gleicher Abmessung und Tränkbarkeit unter Beachtung der oben genannten Kriterien zu einer Charge zu- sammengestellt werden.

Bei der Wärmebehandlung wird das Holz abhängig von der zu erzielenden Färbung und der Holzsorte bei einer Temperatur z. B. zwischen ca. 160 und 220 °C thermisch behandelt. Vorzugsweise geschieht dieser Schritt unter Ausschluss von Sauerstoff, ferner bevorzugt in einer Vakuumatmosphäre. Nach einer zwischengeschalteten Abkühlphase des Holzmaterials (nicht gezeigt) schließt sich an die Wärmebehandlung T gemäß diesem Ausführungsbeispiel die Imprägnierung I, vorzugsweise mit Melaminharz, an. Diese umfasst eine Vakuum- Druck-Imprägnierung mit wässriger Harzlösung in einer marktüblichen Vakuum- Druck-Imprägnieranlage. Nach Beendigung der Vakuumphase erfolgt die Druckim- prägnierung vorzugsweise bei Drücken zwischen 8 und 14 bar, wobei die zeitliche Gestaltung des Druckverlaufs sowie die gesamte zeitliche Dauer abhängig ist von den Dimensionen der Holzstücke sowie von der verwendeten Holzart. Während dieser Imprägnierung werden die Zellräume im Holz mit der Imprägnierlösung gefüllt. An den Schritt der Harzimprägnierung I schließt sich der Schritt der Aushärtung A (Curing) an. Hierbei wird mittels Wärmezufuhr die wärmekatalytische Polykondensa- tionsreaktion des Harzes ausgelöst. Das Kunstharz kondensiert zu langkettigen Polymeren und bildet so eine dreidimensionales Netz. Zusätzlich reagiert das Melamin dabei chemisch mit den Zellwänden, wodurch die Dauerhaftigkeit sowie die techni- sehen Eigenschaften weiter positiv beeinflusst werden. Die bei der Polykondensati- on frei werdenden Nebenprodukte werden durch den Heißdampf der Heißdampfatmosphäre entfernt. Zusätzlich kann durch die Heißdampfatmosphäre auch eine Feuchtekonditionierung des Werkstoffes vorgenommen werden. Die zeitliche Dauer des Aushärtungsschritts ist wiederum abhängig von der Melaminbeladung, dem Werkstoff sowie den Geometrien und Dimensionen der Werkstoffe.

Nach der Entnahme aus dem Reaktionskessel liegt ein fertiger Werkstoff 2 vor. Dieser Werkstoff kann nun im Allgemeinen wie ein herkömmlicher Holzwerkstoff bearbeitet werden. Die optischen und mechanischen Eigenschaften eines solchen Werkstoffs gleichen bei geeigneter Behandlungsintensität und Prozessführung im We- sentlichen denen von Teakholz. Das so behandelte Holz lässt sich als Decksbelag und Handläufe bei Schiffen und Yachten oder allgemein als Teakholzersatz einsetzen.

Im Folgenden wird die Erfindung mit Hilfe von Beispielen erläutert, ohne dass sie auf diese beschränkt ist.

Beispiel 1

Oberflächenhärte

Für die Kombinationsbehandlung aus MF-Harz-Modifizierung und thermischer Modifizierung von Holz in einem Verfahrensschritt wurde Splintholz der Kiefer {Pinus sylvestris) als Ausgangsmaterial verwendet. Die Zusammensetzung der Melaminlösungen bestand aus 25% Madurit MW 840/75WA (INEOS MELAMINES GmbH) mit einem Feststoffgehalt von 75%. Die Lösung wurde weiterhin mit 0,2% bis 5% Triethanol stabilisiert und der pH- Wert mit NaOH 5%ig auf 8 bis 1 2, bevorzugt 9 bis 1 1 , eingestellt.

1 8 Prüfkörper (25 x 25 x 25 mm ³ ) wurden mit der 25%igen MF-Harz-Lösung imprägniert. Für Referenzuntersuchungen wurden 1 8 Prüfkörper mit Wasser imprägniert.

Die Imprägnierung des Holzes erfolgte in einem Vakuum-Druck-Verfahren wie es in der Holzindustrie eingesetzt wird. Die folgenden Angaben zu den gewählten Behandlungsdrücken beziehen sich jeweils auf einen Normaldruck von 1 ,01 3 bar. Das Vorvakuum betrug 0, 1 bis 0,9 bar über 0,1 bis 4 Stunden, be- vorzugt 0,5 bis 1 ,5 Stunden. Die Druck-Imprägnierung erfolgte bei 1 0 bis 1 4 bar, bevorzugt 1 2 bis 1 3 bar über 1 ,5 bis 1 3 Stunden, bevorzugt 2 bis 8 Stunden. Das Nachvakuum bei 0 bis 0,5 bar wurde über eine Dauer von 0,2 bis 5 Stunden, bevorzugt über 0,3 bis 1 Stunde angelegt. Die Aushärtung der imprägnierten Prüfkörper erfolgte im Hei ßdampf über eine Dauer von jeweils 6 Stunden in einem Laborautoklaven bzw. bei Zimmertemperatur (20 °C). Dabei erfolgte in einem ersten Schritt die Aushärtung des Mel- aminharzes unter Hei ßdampfatmosphäre bei 1 20 °C, die thermische Modifizierung des Holzes, die sich unmittelbar anschlie ßt, erfolgte bei 1 80 °C und fand in einer zweiten Phase des Prozesses statt. Im Falle der Vergleichsprobe erfolgte keine thermische Behandlung.

Nach der anschlie ßenden Klimatisierung der Prüfkörper bei 20 °C und 65% relativer Luftfeuchte erfolgte die Ermittlung der Oberflächenhärte gemäß DIN EN 1 534 (201 0) an sechs Prüfkörpern je Variante (Figur 2).

Die Abnahme der Materialhärte durch die thermische Modifizierung des Holzes ohne anschließende MF-Harz-Modifizierung wird ebenso sichtbar wie der deutliche Anstieg der Härte durch die zusätzliche MF-Harz-Behandlung.

Bruchlast

Aus Splintholz der Kiefer wurden Prüfkörper (1 0 x 1 0 x 1 80 mm ³ ) für die Ermittlung der Maximalkraft des Holzes bei Bruch hergestellt. Diese Prüfkörper wurden mit einer Melaminlosung imprägniert, die aus 30% Madurit MW 840/75WA (INEOS MELAMINES GmbH) mit einem Feststoffgehalt von 75% bestand. Die Lösung wurde weiterhin mit 0,2% bis 5% Triethanol stabilisiert und der pH-Wert mit NaOH 5%ig auf 8 bis 1 2, bevorzugt 9 bis 1 1 , eingestellt.

Die Imprägnierung des Holzes erfolgte in einem Vakuum-Druck-Verfahren wie es im Abschnitt Oberflächenhärte dokumentiert wurde.

Die kombinierte Aushärtung des Melaminharzes und die thermische Modifizie- rung erfolgte in einem mehrstufigen Prozess bei einer Maximaltemperatur von 1 80 °C, der die Prüfkörper über eine Dauer von 3 Stunden ausgesetzt waren. Das hergestellte Material wird im Folgenden als mtK (Melamin-Thermo-Kiefer) bezeichnet. Die mittlere prozentuale Massezunahme der Prüfkörper durch die Kombinationsbehandlung betrug 34 %.

Als Referenzmaterial wurden Prüfkörper aus gleichem Material ohne Imprägnierbehandlung über eine Dauer von 3 Stunden bei 1 80 °C thermisch modifi- ziert. Dieses Material wird mit tK (Thermo Kiefer) bezeichnet.

Die Untersuchung der Prüfkörper zeigt überraschender Weise eine deutliche Zunahme der Kraft bei Bruch für die Proben, die vor der thermischen Behandlung mit Melaminharz behandelt worden waren (Figur 3). Beispiel 2

Ausgangsmaterial für die Behandlung ist thermisch modifizierte Buche (tB) und thermisch modifizierte Kiefer (tK) aus einem kommerziellen Verfahren. Die Behandlungstemperatur betrug jeweils 21 0 °C. Die Proben hatten die Dimensionen 1 60 x 25 x 1 400 mm ³ , wobei die Hirnflächen mit PYROTECT (RÜTGERS Orga- nics GmbH) versiegelt wurden. Aus den modifizierten Brettern wurden die Proben für die folgenden Untersuchungen hergestellt.

Als MF-Harz wurde Madurit MW 840/75WA (INEOS MELAMINES GmbH) mit einem Feststoffgehalt von 75% verwendet. Der Anteil von Madurit an der wäss- rigen Imprägnierlösung betrug 25%, zugesetzt wurde des Weiteren 0,2 bis 5 % Triethanol zur Stabilisierung der Imprägnierlösung sowie NaOH 5%ig um den pH-Wert der Lösung auf den Bereich 8 bis 1 2, bevorzugt 9 bis 1 1 , einzustellen. Die Imprägnierung des Holzes erfolgte im Vakuum-Druck-Verfahren. Die folgenden Angaben zu den gewählten Behandlungsdrücken sind jeweils mit Bezug zu einem Normaldruck von 1 ,01 3 bar zu verstehen. Das Vorvakuum betrug 0, 1 bis 0,9 bar über 0,1 bis 4 Stunden, bevorzugt 0,5 bis 1 ,5 Stunden. Die Druck-Imprägnierung erfolgte bei 1 0 bis 1 4 bar, bevorzugt 1 2 bis 1 3 bar über 1 ,5 bis 1 3 Stunden, bevorzugt 2 bis 8 Stunden. Das Nachvakuum bei 0 bis 0,5 bar wurde über eine Dauer von 0,2 bis 5 Stunden, bevorzugt über 0,3 bis 1 Stunden angelegt.

Das Aushärten des Holzes erfolgte im Hei ßdampf bei 1 20 °C. Die modifizierten Holzarten werden im Folgenden als tBm (thermisch modifizierte Buche + Mel- amin-Harz) und tKm (thermisch modifizierte Kiefer + Melamin-Harz) bezeichnet Die Massezunahme der Prüfkörper durch die Modifizierung mit MF-Harz mit wurde über die Differenz der Darrmasse von Prüfkörpern vor und nach der Modifizierung ermittelt. Sie betrug im Mittel 23 % für tBm und 20 % für tKm.

Anschließend wurden aus den Brettern Prüfkörper (50 x 50 x 20 mm ³ ) hergestellt und diese bei Normklima (nach DIN 50 01 4 (1 985) 20 °C und 65 % relative Luftfeuchte) bis zur Gewichtskonstanz konditioniert.

Die Oberflächenhärte des Materials wurde senkrecht zum Faserverlauf nach DIN EN 1 534 (201 0) an 1 0 Prüfkörpern pro Material geprüft.

Die Erhöhung der Brinellhärte durch sekundäre Melaminbehandlung thermisch modifizierten Holzes ist deutlich erkennbar (Figur 4).

Natürliche Dauerhaftigkeit

Die natürliche Dauerhaftigkeit der Materialien tBm und tKm gegen holzzerstö- rende Basidiomyceten im Vergleich zu den ausschließlich thermisch modifizierten Holzarten tB und tK wurde in einem Labortest in Anlehnung an den Standard CEN TS 1 5083-1 (2004) ermittelt.

Dazu wurden fehlerfreie Prüfkörper der Dimensionen 1 5 x 25 x 50 mm ³ einer Alterungsbeanspruchung nach EN 84 (1 997) unterzogen. Anschließend wurden die Prüfkörper in mit Malzagar ausgegossene Kolleflaschen eingebaut, nachdem diese zuvor mit den Prüfpilzen Poria placenta (Braunfäule) und Trametes versicolor (Wei ßfäule) beimpft worden waren. Für die Einstufung der untersuchten Holzarten in die Dauerhaftigkeitsklassen sind die Ergebnisse des Prüf- pilzes zu verwenden, der den stärksten Masseverlust (MV) verursacht hat. Der Median des relevanten MV wird berechnet und die Klassifizierung erfolgt anhand der Werte aus Tabelle 1 .

Nach CEN TS 1 5083-1 (2004) ist der Versuch gültig, wenn der Masseverlust der unbehandelten Prüfkörper aus Buche (bei Trametes versicolor) mindestens 20% beträgt. Diese Anforderung ist erfüllt und die Untersuchung genügt den Kriterien des Standards.

Da der MV der Prüfkörper nach Angriff durch den Wei ßfäulepilz Trametes ver- sicolor am größten war, werden die Werte aus dem Versuch mit dem genannten Prüfpilz für die Dauerhaftigkeitsklassifizierung herangezogen. Es zeigt sich eine deutliche Verbesserung der Dauerhaftigkeiten der Untersuchten Materia- lien, jeweils von Klasse 4 (geringe Dauerhaftigkeit ) zu Klasse 1 (sehr dauerhaft), siehe Tabelle 2.

Schnellbewitterung

Diese Untersuchung wurde im QUV-Gerät der Firma Q-lab durchgeführt. Das Gerät dient der Schnellbewitterung mittels Simulation von kurzwelligem Sonnenlicht und Beregnung. Die Untersuchung wurde in Anlehnung an EN 927-6 (2006), einem Standard für die künstliche Schnellbewitterung beschichteter Oberflächen, durchgeführt. Die Bewitterung von 4 unversiegelten Prüfkörper (1 8 x 74 x 1 50 mm ³ ) je Material erfolgte über einen Zeitraum von 4 Wochen in jeweils einwöchigen Zyklen (Tabelle 3).

Als Beurteilungskriterien werden Vergrauung der Prüfkörper sowie Ri ßbildung herangezogen. Das Vergrauen, zurückzuführen auf die freigelegte Cellulose nach UV-induziertem Abbau des Lignins und anschlie ßender Auswaschen, ist bei allen Materialien gleichermaßen ausgebildet.

Deutliche Unterschiede zeigen sich hingegen bei der Ri ßbildung in Folge der wiederholten Wechsel zwischen Feuchte und Trocknung :

· tB: Ausbildung von endständigen Rissen ab Zyklus 2

• tBm: Minimale Haarrisse auf der Prüfkörperoberfläche nach Zyklus 4

• tK: Zunehmende Ausbildung von endständigen und mittig verorteten Rissen auf Prüfkörperoberfläche an Zyklus 2

• tKm : keinerlei Rissbildung

Somit wurde gezeigt, dass die Stabilität des Holzes gegen die Ri ßbildung als Folge von Wettereinflüssen durch die Behandlung verbessert wurde.

Abrasionsbeständigkeit

Die Widerstandsfähigkeit der relevanten Materialien gegen Abrasion wurde in Anlehnung an DIN EN 438-2 (2005) mittels Taber Abraser ermittelt. Dazu wur- den die klimatisierten Prüfkörper (1 00x1 00x5 mm ³ ) bei 70 U/min mit 1 000 Umdrehungen der mit Schleifpapier (1 00er Korn) ausgestatteten Prüfrollen belastet. Die Abriebfestigkeit eines Materials wurde anhand der Massedifferenz der klimatisierten Prüfkörper vor und nach der Prüfung ermittelt. Je höher der Masseverlust war, desto geringer war die Abrasionsbeständigkeit des Materials. Die Ergebnisse sind in Figur 5 zusammengefasst.

Die Melaminbehandlung führt zu einem reduzierten Masseverlust und folglich einer erhöhten Abrasionsbeständigkeit der behandelten Holzarten.

Tabelle 1 : Einteilung der Dauerhaftigkeitsklassen nach CEN TS 15038 (2004)

Tabelle 2: Dauerhaftigkeitsklassifizierung der untersuchten Materialien:

Material Masseverlust Dauerhaftigkeits¬

[%] klasse

Buche un26,6 4

behandelt

tB 23,3 4

tBm 1 ,7 1

tK 23,0 4

tKm 1 ,0 1 Tabelle 3: Aufbau des Bewitterungszyklus gemäß EN 927-6 (2006)

Schritt Funktion Temperatur Dauer

1 Kondensation 45 +3 °C 24h

Unterzyklus aus

2 48 x 3+4

Schritt 3+4

3 UV 60 +3 °C 2,5h

4 Sprühung 0,5h