Erprobung eines Acetylierungsverfahrens für heimische Holzarten und Holzprodukte

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1 Erprobung eines Acetylierungsverfahrens für heimische Holzarten und Holzprodukte Zusammenfassender Bericht der Ergebnisse Dr. Bernhard Zimmer Franz Hölzl Ferry Bongers Dr. Jörg Nüske Joachim Winkler Oktober 2003 Gefördert durch die Deutsche Bundesstiftung Umwelt (Projekt-Az: 08244)

2 Seite: 2 Inhaltsverzeichnis 1. EINFÜHRUNG UND PROBLEMSTELLUNG DIE PROJEKTORGANISATION DIE MODIFIKATION VON HOLZ DURCH ACETYLIERUNG HOLZARTEN DER ACETYLIERUNGSPROZESS IN DER PILOTANLAGE IN ARNHEM ERGEBNISSE PROZESSOPTIMIERUNG UND -STEUERUNG CHEMIKALIENRÜCKGEWINNUNG DAUERHAFTIGKEIT DIMENSIONSSTABILITÄT VERLEIMBARKEIT OBERFLÄCHENBEHANDLUNG FÜR DEN EINSATZ IM AUSSENBEREICH FENSTER (IV 68) MIT ACETYLIERTER BUCHE IM AUßENBEREICH FASSADENPLATTE MIT ACETYLIERTER BUCHE IM AUßENBEREICH ÖKOLOGISCHE BEWERTUNG DER ACETYLIERUNG VON HOLZ ZUSAMMENFASSUNG ÖFFENTLICHKEITSARBEIT UND PRÄSENTATION LITERATURVERZEICHNIS... 30

3 Seite: 3 1. Einführung und Problemstellung Holz ist als Roh-, Bau- und Werkstoff einerseits ein sehr geschätztes und vielverwendetes, andererseits auch ein problematisches Material. Holz ist nachwachsend und somit nachhaltig verfügbar, leicht zu bearbeiten, vielseitig einsetzbar, visuell ansprechend und kann stofflich wie energetisch genutzt in die natürlichen Kreisläufe zurückgeführt werden. Vor diesem Hintergrund ist Holz als einer der wichtigsten zukunftsfähigen Roh-, Bau- und Werkstoffe zu betrachten. Holz ist ein anisotroper Werkstoff und seine technologischen Eigenschaften unterliegen dem Einfluss des Umgebungsklimas, wobei dies für die verschiedenen Holzarten in sehr unterschiedlichem Maß gilt. Holz unterliegt ferner biologischen Abbauprozessen, was im Sinn der biologischen Rückführung in die natürlichen Kreisläufe positiv zu werten ist, aber die natürliche Dauerhaftigkeit von Holz im Aussenbereich einschränkt. Auch hier bestehen zwischen den unterschiedlichen Holzarten große Unterschiede. Der Einsatz von relativ dimensionsstabilen und dauerhaften Importholzarten aus den Tropen und Subtropen sowie die Behandlung wenig dauerhafter Hölzer mit Bioziden (Holzschutzmitteln) waren in der Vergangenheit die Lösungsansätze der Holzwirtschaft, um diesen natürlichen Nachteilen von Holz entgegenzuwirken. Allerdings sind in den letzten 20 Jahren sowohl die chemischen Holzschutzmittel mit ihren Wirkstoffen und deren Umweltwirkungen als auch die Bewirtschaftung der tropischen und subtropischen Wälder in die Diskussion geraten. Als Folge setzte in manchen Bereichen, beispielhaft kann die Entwicklung auf dem Fenstermarkt gesehen werden, eine massive Verdrängung, Substitution des Werkstoffes Holz durch andere Werkstoffe ein. Aus diesen Entwicklungen folgte die Suche nach Alternativen für die Behandlung mit Holzschutzmitteln. In den letzten zehn bis fünfzehn Jahren wurden verstärkt Versuche unternommen, um Holz in seiner chemischen Struktur so zu modifizieren, dass die physikalischen und biologischen Eigenschaften wesentlich verbessert werden. Dies betrifft vor allem die Verminderung der Hygroskopizität des Holzes und die Verbesserung seiner Dauerhaftigkeit.

4 Seite: 4 Von allen Verfahren zur chemischen Modifizierung von Holz scheint zur Zeit die Acetylierung das am besten geeignete Verfahren zu sein. Verschiedene Arbeitsgruppen in Europa, Nordamerika, Neuseeland und Japan haben sich mit der Acetylierung von Holz, Holzspänen und Holzfasern befasst. In den Niederlanden wurde seit 1991 nach intensiven Forschungen ein Verfahren zur Modifizierung von Vollholz entwickelt (BECKERS et al. 1998; BECKERS und MILITZ 1994). Die Dauerhaftigkeit und Dimensionstabilität des Holzes werden durch die Acetylierung stark verbessert. Die mechanischen Eigenschaften von acetylierten Holz sind vergleichbar mit denen von unbehandelten Holzarten, wie zahlreiche Laboruntersuchungen gezeigt haben. (BECKERS und MILITZ 1994; BECKERS et al. 1994; GOLDSTEIN et al. 1961; LARSSON et al. 1989, 1992; LARSSON-BRELID et al. 2000; MILITZ 1991; ROWELL et al. 1989; SINGH et al. 1992). Im Rahmen dieses, von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt geförderten Projektes, soll die Acetylierung von Holz in einer Pilotanlage für in Deutschland heimische Holzarten und Holzprodukte erstmals angewandt, geprüft und angepasst werden. Der Acetylierungsprozess sollte im Rahmen des Projektes in Bezug auf die verschiedenen Holzarten und dimensionen optimiert werden. Die Eigenschaften des acetylierten Holzes und seine kommerzielle Verwendbarkeit wurden ebenso untersucht, wie ökonomische und ökologische Gesichtspunkte des Verfahrens der Acetylierung. Ein weiterer wichtiger Aspekt der Untersuchungen war die Klärung des genauen Mechanismus, weshalb die Dauerhaftigkeit der acetylierten Hölzer steigt. Die Acetylierung der Phenylpropanstrukturen des Lignin behindert den radikalischen Angriff ligninolytischer Enzyme auf das Lignin. Ein Ziel des Projektes war es auch Einsatzbereiche und Produkte für acetylierte Hölzer zu finden und zu entwickeln. So wurde unter anderem ein Prototyp eines Fensters mit acetyliertem Holz gefertigt sowie eine Platte für den Einsatz in der Fassade entwickelt. Eine erste Versuchsfassade ist seit nunmehr einem Jahr installiert.

5 Seite: 5 2. Die Projektorganisation Die nachfolgende Abbildung 1 zeigt schematisch den Ablauf des Projektes und die in den einzelnen Projektschritten hauptsächlich beteiligten Projektpartner, deren Aufgabenbereiche nachfolgend kurz beschrieben werden. Laboranalysen (SHR) technischeprüfung derprodukte (MERK, MZ) Materialflüsse Datenflüsse Schnittholz, Vorprodukte (MERK, MZ)) Anhydrid (BP) Acetylierung in Pilotanlage (SHR) Optimierung Produktionvon acetylierten Endprodukten (MERK, MZ) Optimierung Konzeptionierung einerindustriellen Acetylierungsanlage (MERK,MZ, SHR) mikrobiologische Analysen (IMJ) Optimierung Daten Optimierung Optimierung Daten Lebenszyklusanalyse ZZ(IHM) Abbildung 1: Schematische Darstellung der wichtigsten Projektschritte im Projektablauf MERK-HOLZBAU GmbH & Co KG (Karl Moser; Franz Hölzl): Das Unternehmen hatte die Projektleitung und war für die Auswahl der Holzarten, die technische Prüfung und als Industriepartner für die Entwicklung und Produktion von Produkten verantwortlich. SHR Holzforschung in Wageningen/Niederlande (Ferry Bongers): Waren für den Betrieb der Pilotanlage, die Anpassung des Prozesses (Upscaling vom Labormaßstab), für eine Reihe von Laboruntersuchungen sowie die ökonomische Betrachtung verantwortlich. MZ Holzwerk GmbH (Joachim Winkler): Als zweiter Industriepartner verantwortlich im Bereich der Produktentwicklung und Produktion des Fensters. Institut für Mikrobiologie der Universität Jena (Dr. Jörg Nüske): Grundlegende Untersuchungen und Analysen zur erhöhten Dauerhaftigkeit sowie des Schutzmechanismus der Acetylierung

6 Seite: 6 Holzforschung München der TUM / FH Salzburg (Dr. Bernhard Zimmer): Untersuchungen zur ökologischen Bewertung des Acetylierungsprozesses, Produktentwicklung und Untersuchungen zur Öberflächenbeschichtung.

7 Seite: 7 3. Die Modifikation von Holz durch Acetylierung Das Ziel der Acetylierung ist die Modifikation von technologischen Eigenschaften des acetylierten Holzes zu erreichen. Damit grenzen sich die Modifikationsverfahren (Thermoholz, Acetylierung, etc.) ganz eindeutig von den klassischen Holzschutzverfahren ab, denn es wird kein biozider Wirkstoff in das Holz eingebracht. Das Holz erfährt vielmehr eine Veränderung seiner chemischen Struktur und es entsteht quasi ein neuer Werkstoff. Im Fall der Acetylierung werden die Hydroxylgruppen der wichtigsten Polymere im Holz (Cellulose, Polyosen und Lignin) durch Acetylgruppen ausgetauscht. Die Abbildung 2 zeigt den Reaktionsmechanismus in einer sehr vereinfachten Darstellung. Als Nebenprodukt der Reaktion entsteht Essigsäure. Das Verfahren ist beispielsweise im Bereich der Textilindustrie zur Derivatisierung der Cellulose seit langem bekannt und industriell umgesetzt. Das besondere im Verfahren der Holzacetylierung ist die Anwendungsmöglichkeit für Massivholz. O WOOD OH + H 3 C H 3 C O WOOD O O CH 3 + H 3 C O OH O Holz + Essigsäureanhydrid ----> acetyliertes Holz + Essigsäure Abbildung 2: Reaktionsmechanismus der Acetylierung von Holz Laboruntersuchungen haben gezeigt, daß durch die Acetylierung des Holzes die Hygroskopizität des Holzes deutlich reduziert wird. Dies hat zur Folge, daß sich das Quell- und Schwindverhalten der behandelten Holzarten verbessert. Des weiteren wurde festgestellt, daß die Resistenz gegenüber Pilzen durch die Acetylierung erheblich gesteigert werden kann. Im Zusammenhang mit diesen beiden grundsätzlich veränderten Holzeigenschaften ergeben sich vor allem für wenig dauerhafte Holzarten mit hohen differentiellen Schwindmaßen neue Einsatzbereiche. Die Verbesserung der Eigenschaften ist abhängig vom Grad der Acetylierung.

8 Seite: 8 4. Holzarten Aufbauend auf die Erfahrungen mit der Acetylierung bei SHR sollten im Rahmen dieses Projektes vor allem in Deutschland heimische Holzarten hinsichtlich ihrer Eignung zur Acetylierung getestet werden. Die Tabelle 1 gibt einen Überblick über alle behandelten Holzarten. Tabelle 1: Aufstellung der untersuchten Holzarten sowie der Dimensionen der acetylierten Holzproben in der Pilotanlage. Holzart Dimensionen Herkunft der Proben Ahorn Acer spp. Bretter (25 mm) Europa Birke Betula verrucosa Bretter (30 mm) Europa Buche Fagus sylvatica L. Furniere bis 3 mm, Bretter (25-60 mm) Deutschland Eiche Quercus spp. Bretter (16, 25, 45 mm) Europa Erle Alnus spp. Bretter (46 mm) Canada Esche Fraxinus excelsior L. Bretter (25 mm) Europa Fichte Picea abies L. Furniere bis 3 mm, Bretter (25-40 mm) Deutschland, Finnland Jap. Lärche Larix kaempferi Bretter (25, 45, 75 mm) Irland Kiefer Pinus sylvestris L. Bretter (25-75 mm), Pfähle Deutschland, Finnland Lärche Larix decidua Bretter (25 mm) Deutschland Pappel Populus spp. Schindeln (3 mm) Bretter (48 mm) Canada, Deutschland Die Ergebnisse aus den ersten, sehr breit angelegten Untersuchungen haben bezüglich des erreichten Acetylierungsgrades, der erzielten Holzqualitäten und -eigenschaften dazu geführt, daß die späteren Untersuchungen auf Holzarten Fichte, Kiefer und Buche fokussiert wurden. Es hat sich gezeigt, daß die Imprägnierbarkeit der Holzart einen entscheidenden Einfluß auf das Ergebnis hat. Deshalb wurden auch schwächere Dimensionen (3 mm starke Furniere) eingesetzt. Die Holzart Buche war in mehrfacher Hinsicht interessant. Einerseits besitzt die Buche ein besonders ausgeprägtes Quell- und Schwindmaß und zählt außerdem zu den nicht natürlich dauerhaften Holzarten, andererseits haben die ersten Versuche aber gezeigt, daß sich Buchenholz zufriedenstellend acetylieren lässt. Die Tatsache, daß Buche als eine der wichtigsten Laubholzarten, in besonderem Maße am Aufbau der zunehmenden Mischwälder in Deutschland beteiligt ist, lieferte ein weiteres Argument, um Buchenholz in die Untersuchungen mit einzubeziehen.

9 Seite: 9 5. Der Acetylierungsprozess in der Pilotanlage in Arnhem Der Acetylierungsprozess besteht aus dem eigentlichen Acetylierungsprozess, dem Nachvakuum und der Nachbehandlung (Abbildung 3 und 4). Nach dem das unbehandelte Holz aufgestapelt und vermessen wurde, wird das Holz in den Reaktor gebracht. Dann wird das Holz mit flüssigem Essigsäureanhydrid imprägniert, bis 120 C erhitzt und einige Zeit auf dieser Temperatur gehalten. Die Reaktion des Essigsäureanhydrids mit dem Holz beginnt, nach dem die gewünschte Temperatur erreicht wird. Nach dem Ende dieser Phase wird ein Nachvakuum erzeugt, um das überschüssige Essigsäureanhydrid sowie die entstandene freie Essigsäure aus dem Holz zu entfernen. Nach diesem Vakuum enthält das Holz immer noch Essigsäure, so dass eine zusätzliche Nachbehandlung notwendig ist. Abb. 3: Pilotanlage zur Acetylierung in Arnhem Holz Die Nachbehandlung kann in unterschiedlicher Art und Weise erfolgen, es wurden im Rahmen des Projektes zwei Verfahren ausprobiert. Das erste Nachbehandlungsverfahren ist eine Art Extraktionsphase mit Wasser und das zweite Verfahren eine Behandlung mit Wasserdampf. In beiden Fällen muß das behandelte Holz danach getrocknet werden. Die Nachbehandlung ist einer der entscheidenden Prozessschritte, da die freie Acetylierung Nachvakuum Nachbehandlung Acetyliertes Holz Essigsäure Anhydrid Anhydrid/Essigsäure Essigsäure (Verunreinigt) Abb. 4: Schematische Darstellung des Acetylierungsprozesses in der Pilotanlage

10 Seite: 10 Essigsäure nicht im Holz verbleiben darf, da sie eine erhebliche Geruchsbelastung darstellt und die Gefahr der Korrosion der Holzbearbeitungsmaschinen besteht. Die Abbildung 5 zeigt die wichtigsten Parameter, die den Acetylierungsprozess beeinflussen bzw. die während der Versuche aufgenommen und ausgewertet wurden. Sämtliche Prozessparameter, auch die der vor- bzw. nachgeordneten Anlageneinheiten sind in einem Prozessschema am Computer graphisch dargestellt und lassen sich vom Operator jederzeit einzeln abrufen. Dadurch wird sichergestellt, dass der Prozess sowohl unter Qualitäts- als auch unter Sicherheitsaspekten stets voll kontrollierbar bleibt. Holz Acetylierung Acetyliertes Holz Holzart Dimensionen Aufstapelung Gewicht des Holzes Feuchtigkeit des Holzes Holzqualität (Risse, Verfärbungen, Verformungen) Prozessdauer Menge Anhydrid Zeitlicher Temperaturverlauf Zeitlicher Druckverlauf Nachbehandlung Gewicht des Holzes Feuchtigkeit des Holzes Holzqualität (Risse, Verfärbungen, Verformungen) Abbildung 5: Material- und Prozessparameter vor, während und nach dem Acetylierungsprozess. Die unterschiedlichen Acetylierungsversuche hatten neben der Behandlung der für die weiteren Versuche und Untersuchungen notwendigen Hölzer auch das Ziel, die folgenden Fragen zu klären: Steuerung der Homogenität des Acetylierungsgrades innerhalb einer Charge Homogenität des Acetylierungsgrades zwischen verschiedenen Chargen Einluss der Holzfeuchte vor der Behandlung auf das Ergebnis der Acetylierung und auf den Verbrauch an Chemikalien Optimierung der Aufwärmphase Verbesserung des Acetylierungsgrades Minimierung von verfahrensbedingten Holzfehlern Verbesserung der Nachbehandlung zur Verminderung der im Holz gebildeten Essigsäure

11 Seite: Ergebnisse 6.1 Prozessoptimierung und -steuerung Die Versuche haben gezeigt, daß man durch die Behandlung, gleiche Dimension der Versuchskörper vorausgesetzt, reproduzierbare Ergebnisse hinsichtlich des Acetylierungsgrades erzielen kann. Es hat sich allerdings auch gezeigt, daß die Holzart, die Dimension der behandelten Hölzer und wahrscheinlich auch die Jahrringlage im Versuchskörper einen Einfluß auf die Homogenität der Acetylierung innerhalb einer Probe haben. In den Abbildungen 6 und 7 ist der Acetylgehalt von den verschiedenen Dicken der Fichte bzw. Buchen. Die Fichtenproben zeigen bereits ab 13 mm Stärke einen deutlichen Gradient im Acetylgehalt. Die 25 mm starke Fichte verhält sich anders als die anderen Fichtenproben, die Ursache ist wahrscheinlich die Jahrringlage. Die Buche läßt sich besser acetylieren, ein deutlicher Gradient im Acetylgehalt ist aber auch hier ab 11 mm Stärke erkennbar. Abbildung 6: Der Acetylgehalt bei verschiedenen Dicken von Fichtenproben. Abbildung 7: Der Acetylgehalt bei verschiedenen Dicken von Buchenproben. Die Holzfeuchte zu Beginn der Behandlung hat ebenfalls einen Einfluß auf den Verlauf der Acetylierung. Je geringer die Holzfeuchte, umso geringer ist der Verbrauch an Essigsäureanhydrid, da dieses mit Wasser zu Essigsäure umgesetzt wird. Als günstig hat sich eine Holzfeuchte von 12% erwiesen. Geringere Holzfeuchten führen zwar zu einem geringeren Verbrauch an Essigsäureanhydrid, nicht aber zu einem höheren Acetylierungsgrad bei gleicher

12 Seite: 12 Behandlung. Die Dimension der Hölzer hat einen entscheidenden Einfluss. Abbildung 8 zeigt den Einfluß der Behandlungsdauer auf den Acetylierungsgrad. Die dort gezeigten Ergebnisse bestätigen noch einmal die günstigen Ergebnisse für die Buche Acetylgehalt (%) Fichte Buche Acetylieringszeit (min) Abbildung 8: Der Acetylierungsgrad (Acetylgehalt) gegenüber der Prozeßdauer bei Fichten- und Buchenfurnieren. Die Nachbehandlung im Anschluß an die Acetylierung ist bei geringeren Dimensionen sehr viel leichter als bei stärkeren Versuchshölzern. Die Dampfbehandlung ist nur bei Furnieren einsetzbar, wobei darauf zu achten ist, daß die Furniere senkrecht gestapelt werden (Abb. 9), um eine Fleckenbildung zu vermeiden. Die Wasserbehandlung hat sich als "schonenderer" Prozess erwiesen, da hier weniger oberflächliche Verfärbungen auftreten und die Tiefenwirkung der Nachbehandlung besser ist. Insgesamt ist aber festzuhalten, daß bei der Nachbehandlung und der anschließend notwendigen Trocknung noch Fragen offen sind und ein dringender Optimierungbedarf besteht. Abbildung 9: Senkrechte Aufstapelung (links) und acetylierte Furnieroberfläche.

13 Seite: Chemikalienrückgewinnung Die Pilotanlage bietet keine Möglichkeit, die im Prozess entstehende und mit Holzinhaltstoffen verunreinigte Essigsäure aufzubereiten. Sowohl für die wirtschaftliche als auch für die ökologische Betrachtung und Bewertung des Acetylierungsprozesses ist die Frage der Chemikalienrückgewinnung von entscheidender Bedeutung. Die Massenströme zeigen, daß eine Aufbereitung der aus dem Prozess ausscheidenden Lösungen (Essigsäureanhydrid und Essigsäure) notwendig ist. Die "Ablaugen" sind mit Wasser und vor allem Extraktstoffen der unterschiedlichen Holzarten verunreinigt. Eine engere Fassung der Kreisläufe durch direktes Zurückführen der Imprägnierlösung erscheint aufgrund der Holzinhaltsstoffe und der daraus resultierenden Verfärbungen bei der Behandlung nicht möglich. Ein Upscaling zur Industrieanlage muß diesen Punkt der Chemikalienrückgewinnung lösen, da sonst die Acetylierung weder ökonomisch noch ökologisch zu betreiben ist. Abbildung 10 zeigt den Prozess mit einer der möglichen Aufbereitungsoptionen, dem Ketenprozess.

14 Seite: 14 Holz Vakuum Essigsäure Acetylierung Essigsäure Anhydrid Nachvakuum Anhydrid/Essigsäure Ketenprozesse Wasser Nachbehandlung Wasserimprägnierung Essigsäure (Verunreinigt) Wasser Wasser Holzinhaltstoffe Trocknung Acetyliertes Holz Abbildung 10: Acetylierungsprozeß mit angeschlossenem Ketenprozess zur Rückgewinnung von Essigsäureanhydrid

15 Seite: Dauerhaftigkeit Um die Erhöhung der natürlichen Dauerhaftigkeit zu überprüfen, wurden unter anderem normgerechte Pilzabbauversuche durchgeführt. Die Ergebnisse für Buchenholz sind in Abbildung 11 für verschiedene Acetylierungsgrade (WPG) dargestellt. Für Moderfäule ist bereits ein Acetylierungsgrad (WPG) von 14% ausreichend. Um gegenüber Braun- und Weißfäulerregern resistent zu werden, muß Buchenholz bis auf WPG 20% behandelt werden. Abbildung 12 zeigt überzeugend die Resistenz der acetylierten Buche gegenüber anderen Holzarten. Buche Ma ss e Ve rlu st (% ) Moderfäule Weißfäule Braunfäule Acetylierungsgrad WPG (%) Abbildung 11: Dauerhaftigkeit von acetyliertes Buche gegenüber Pilze. Dauerhaftigkeitklasse Buche Okoume Oregon pine Eiche Western red cedar Robinia Buche (WPG = 10%) Azobe Iroko Buche (WPG = 15%) Buche (WPG = 20%) Abbildung 12: Dauerhaftigkeitklasse von verschiedenen Holzarten und acetyliertes Buche.

16 Seite: 16 Die Analyse der erhöhten Dauerhaftigkeit sowie die Untersuchungen zum Schutzmechanismus der Acetylierung zeigen, daß der Holzschutz multifaktoriell bedingt ist. Die Acetylierung der Hydroxylgruppen im Lignin ist von besonderer Bedeutung, da sie zusätzlich auch einen Schutz der Cellulose bewirkt. Acetylierungsgrade unter 10 % WPG dürften für einen dauerhaften Schutz unzureichend sein. Zusätzlich zur Acetylierung bewirkt der Prozeß eine signifikante Verminderung der Mangankonzentration im Holz. Damit wird der Ligninabbau im Holz zusätzlich behindert. Da Lignin von Pilzen nicht als alleinige C- und Energiequelle genutzt werden kann, setzt die Besiedlung von Holz durch holzzerstörende Weiß- oder Braunfäulepilze voraus, daß als Substrat nutzbare Polysaccharide ausreichend zur Verfügung stehen. Durch den Acetylierungsprozeß werden die im Holz vorhandenen Polysaccharide Hemicellulose und Cellulose in die entsprechenden Acetylester umgewandelt. Der natürliche Acetylierungsgrad ist holzartabhängig und z.b. bei Buche höher als bei Nadelhölzern. Cellulose enthält pro Untereinheit drei Hydroxylgruppen, die acetyliert werden können. Es stand daher zunächst die Frage, ob die vollständig acetylierten Polysaccharide noch als Substrate nutzbar sind. Es konnte gezeigt werden, daß dies nur noch in stark eingeschränktem Maße der Fall ist. Abbildung 13 zeigt beispielhaft den Einfluß des Acetylierungsgrades auf die Abbaubarkeit des Holzes gl uc 0.4 os e rel ea 0.3 se (µ g/ ml Abbildung 13: Acetylierungsgrad ( % G) Abhängigkeit der maximalen Glucosefreisetzungsrate vom Acetylierungsgrad

17 Seite: Dimensionsstabilität Das Quell- und Schwindverhalten wurde im Bereich von 98% bis 0% relativer Luftfeuchte ermittelt. Durch die Acetylierung vermindert sich das Schwindmaß erheblich, wobei der Grad der Acetylierung eine große Rolle spielt. Abbildung 14 zeigt die Ergebnisse für Buche und Kiefer. Schwindung von 0 bis 98% Luftfeuchtigkeit 12,00 10,00 Sc hw in du ng (% ) 8,00 6,00 4,00 buche - radial buche - tangential kiefer - tangential kiefer - radial Polynoom (buche - tangential) 2,00 0, WPG (%) Abbildung 14: Verminderung des Schwindmaßes in Abhängigkeit des Acetylierungsgrades (WPG) im Bereich von 98% bis 0% relativer Luftfeuchtigkeit 6.5 Verleimbarkeit Die Frage der Verleimbarkeit von acetylierten Hölzern wurde im Rahmen des Projektes in zweifacher Hinsicht untersucht. So wurden in einer Masterarbeit [Wepner 2002] die "verleimungsrelevanten Eigenschaften acetylierter Fichten- und Buchenschälfurniere als Sperrholz" überprüft. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, daß mit Hilfe handelsüblicher Phenol- Formaldehyd-Harz Klebstoffen Sperrholzplatten aus acetylierten Furnieren hergestellt werden können, die den Anforderungen der EN sowie der DIN Teil 3 gerecht werden. Die ersten orientierenden Keilzinkenversuche konnten die Anforderungen der DIN 4074 nicht erfüllen. Die Ergebnisse zeigen, dass eine Verleimung möglich ist. Die Bruchbilder belegen, dass die Ursache für die zu niedrigen Werte der Keilzinken Biegefestigkeit im Holz und nicht an der Verleimung liegt. Falls acetylierte Fichtenlamellen im statisch tragenden Bereich eingesetzt werden sollen, müssen allerdings noch weitere ausgedehnte Untersuchungen stattfinden. Die

18 Seite: 18 nach DIN 4074 geforderten Werte werden nur schwer einzuhalten sein. Es wird empfohlen, anstatt der Fichte bevorzugt Kiefer (evtl. auch Buche) zu verwenden.

19 Seite: Oberflächenbehandlung für den Einsatz im Aussenbereich Im Rahmen einer Diplomarbeit [Schnabel 2002] wurden an der FH Salzburg Untersuchungen zur Beschichtung von acetylierten Holzoberflächen durchgeführt. Dazu wurden insgesamt neun unterschiedliche Beschichtungssysteme (Dickschicht, Dünnschicht, Öle,...) auf den acetylierten Buchenfurnieroberflächen (Fassadenplatte) getestet. Die Beschichtungen wurden vergleichend auf acetylierten und nichtacetylierten Oberflächen der Fassadenplatten aufgetragen. Es wurden jeweils Proben für Kurzzeitbewitterung und Freibewitterung hergestellt. Neben für den für Oberflächensystemen typischen Kennwerten wurden auch Farbmessungen durchgeführt. Während die Ergebnisse der Freibewitterung [in Anlehnung an EN 927] noch nicht vorliegen, da der Versuch noch nicht abgeschlossen ist, werden im Folgenden die Ergebnisse des Schnellbewitterungstestes beispielhaft für das nicht beschichtete Probenpaar vorgestellt (Abb. 15 und 16). Die Abbildung 16 visualisiert die Veränderung des Farbortes der beiden Proben im Vergleich während der künstlichen Bewitterung b* UN a* AC Abb. 15: unbeschichtete Proben vor und nach der künstlichen Bewitterung. Abb. 16: Veränderung des Farbortes durch die künstliche Bewitterung am Beispiel der unbeschichteten Proben. Die Farbdifferenzen nach dem CIELAB System werden in der Tabelle 2 dargestellt. Aus der obigen Tabelle ist ersichtlich, dass die künstliche Bewitterung einen großen Einfluss auf die Buntheit ausübt. Der Bunttonwinkel bleibt bei der Probe (UN) nahezu unverändert. Die Farbänderungen des Holzes stehen in Beziehung mit einer chemischen Veränderung, einem Abbauprozess des Lignins in der Holzoberfläche (0,05 2,5 mm Tiefe). Dies führt zu einer Vergilbung oder zum Brauner werden des Holzes [Feist und Hon 1983]. Lignin absorbiert Strahlung in einem großen Spektrum von unter 200 nm bis in den Bereich des sichtbaren Lichts, jedoch wird es degradiert bei einer Wellenlänge von unter 350nm. Desweiteren ist eine Erhöhung

20 Seite: 20 der UV-Stabilität von acetyliertem Holz durch die Blockierung der Hydroxylgruppen im Lignin gegeben, die Ergebnisse von Rowell 1991 konnten bestätigt werden. Die Auswertung der Ergebnisse der Farbmessung ergab signifikante Farbänderungen beider Proben im Zuge der künstlichen Bewitterung. Diese Änderung wird durch das Auge markant wahrgenommen. Der optische Gesamteindruck der Proben kann somit als nicht farbecht eingestuft werden. Tabelle 2: Interpretation der Farbmesszahlen der unbeschichteten Proben unbehandeltes Holz acetyliertes Holz Farbdifferenz nach CIELAB Differenz Interpretation Differenz Interpretation L* -17,67 dunkler -12,32 dunkler a* 9,92 rötlicher 7,68 rötlicher b* 20,69 gelblicher 20,30 gelblicher C* 22,86 bunter 21,70 bunter h [ ] 0,59-2,35 - E* 28,90-24,95 Die Ergebnisse der Diplomarbeit zeigen eindeutig, dass durch Acetylieren von Holz eine verminderte Rissbildung durch die Dimensionsstabilisierung des Holzes zu erreichen ist. Ferner wurde durch das Acetylieren von Holz eine bessere UV-Stabilität der Holzoberflächen und der Beschichtungen erreicht. Die acetylierten Proben wiesen durchgängig eine geringere Veränderung der Farborte auf. Die vorliegenden Ergebnisse dieser Arbeit können für neue Forschungs- und Entwicklungsarbeiten herangezogen werden. Über das Verhalten des acetyliertem Holz bzw. der einzelnen Beschichtungsstoffe können Verbesserungsmöglichkeiten in der Praxis erzielt werden. Es gilt die Beschichtungsstoffe auf die jeweiligen Anforderungsbedürfnisse hin zu modifizieren und neue Anstrichsysteme zu entwickeln. Es besteht die Notwendigkeit, das Verhalten der Beschichtungsstoffe bei künstlicher Bewitterung besser zu verstehen.

21 Seite: Fenster (IV 68) mit acetylierter Buche im Außenbereich Im Rahmen des Projektes wurden Fenster produziert, welche im Aussenbereich eine Lamelle aus acetylierter Buche haben. Die Herstellung sowohl der verleimten Rohlamellen als auch der Fenster ergaben keine relevanten Unterschiede zur Produktion aus unbehandeltem Holz. Die verwendeten Lammellen wurden in einem milden Prozess acetyliert, die Farbe wies einen leichten Graustich auf. Weder bei der Verleimung noch bei der Verarbeitung waren Auswirkungen der Behandlung erkennbar. Ein Vollquerschnitt aus acetyliertem Holz erscheint derzeit aufgrund der im Holz noch vorhandenen Essigsäure nicht sinnvoll, da es zu Geruchsbelästigungen kommt. Im Innenbereich besteht allerdings auch keine Anforderung an eine erhöhte Dauerhaftigkeit. Auch die hohen Kosten für die Behandlung schränken die Verwendung auf die notwendigen Bereiche ein. Unter dieser Voraussetzung erscheinen die entstehenden Mehrkosten als gering und laut Unternehmen durchsetzbar. Die Praxistests stehen noch aus, es liegen hier noch keinerlei Erfahrungswerte vor. Abbildung 17 IV 68 Fenster aus mehrschichtiger Rohlamelle und acetylierter Buche im Aussenbereich

22 Seite: Fassadenplatte mit acetylierter Buche im Außenbereich Die acetylierten Buchenfurniere wurden für die Herstellung von großflächigen Fassadenplatten (Rohmaß: 2500 x 1250 mm) verwendet, der Aufbau ist in Abbildung 18 dargestellt. Die Herstellung der Fassadenplatten war unproblematisch. acetylierte Buchenfurniere 1,4 mm BFU 18 mm Buchen - Blindfurnier 1,4 mm Abbildung 18: Aufbau der Fassadenplatte; als Trägerplatte wurde eine 18mm starke BFU-Platte aus finnischem Sperrholz verwendet. Abb. 19 Fassadenplatte vor der Montage; Verfärbungen durch Acetylierung sichtbar Abb. 20: Versuchsfassade montiert; deutlich sichtbar sind Verfärbungen durch Acetylierung und zu hohen Pressdruck bei der Verleimung. Abb. 21: Versuchsfassade nach einem Jahr freier Bewitterung Abb. 22: Oberflächlicher Pilzbefall der unbeschichteten Fassadenplatten

23 Seite: 23 Im Rahmen des Projektes konnte eine Versuchsfassade errichtet werden. Es zeigte sich, daß sowohl die Acetylierung selbst (Stapellatten) als auch die Verleimung zu Verfärbungen geführt hatte (Abb. 19 bis 21). Bei der Verleimung kam es durch vermutlich zu hohen Pressdruck zu Leimdurchschlägen. Dadurch traten gelblich braune Flecken auf, die das Holzstrukturbild der BFU-Platte zeigten. Durch eine Analyse konnten Natrium und höhere ph-werte in den dunkleren Flecken nachgewiesen werden. Dieses Ergebnis spricht eindeutig für den Leimdurchschlag als Ursache. Nach der Montage der Versuchsfassade wurde auf der Giebelseite (NO-Ausrichtung) bewusst auf eine Beschichtung verzichtet. Bereits nach einem halben Jahr zeigten sich deutliche Verfärbungen durch Pilzbefall auf der Oberfläche der Fassadenplatte. Auf der Frontseite wurden die Platten mit Naturharzölen behandelt. Diese Flächen zeigen weniger optische Veränderungen, keinen Pilzbefall, allerdings muß festgehalten werden, daß auf dieser Seite der Dachüberstand die Fassade besser schützt. Erfreulich sind die Ergebnisse bezüglich der Haltbarkeit der Verklebung an den Kanten. Auch an den Schnittkanten wurde bewusst auf eine Behandlung verzichtet. Es ist trotzdem nach einem Jahr mit freier Bewitterung an keiner Stelle zu Ablösungserscheinungen gekommen. Sowohl die Ergebnisse der künstlichen Bewitterung als auch die Erfahrungen mit der Versuchsfassade zeigen, daß im Bereich der Oberfläche noch Forschungsbedarf besteht. Sie zeigen aber auch, daß die Acetylierung deutliche Vorteile bringt. Eine Fassadenplatte mit nicht acetylierten Buchenfurnieren ist immerhin überhaupt nicht denkbar.

24 Seite: Ökologische Bewertung der Acetylierung von Holz Im Folgenden werden die Ergebnisse zur ökologischen Bewertung der Acetylierung von Holz vorgestellt. Im Rahmen des Projektes sollten, in Anlehnung an die Methodik der produktbezogenen Ökobilanzierung (LCA), unter anderem auch die umweltrelevanten Daten des Acetylierungsprozesses erhoben werden, um den Prozess unter ökologischen Gesichtspunkten beurteilen zu können. Im Zentrum der Untersuchung stand der Prozess der Acetylierung, wie er in der Pilotanlage in Arnheim zur Anwendung kommt. Es wurde ferner versucht LCA-Daten zu den Vorketten der eingesetzten Roh- und Hilfsstoffe zu erheben. Die Vorgehensweise orientierte sich an den genannten Normen zur produktbezogenen Ökobilanzierung. Die gewählten Varianten wurden im Laufe des Projektes entwickelt und zielen auf die möglichen Produkte bzw. die bereits realisierten Produkte (Fensterkanteln und Fassadenplatte). Die Versuche wurden alle im Jahr 2002 durchgeführt. Für die Daten zur Vorkette des Essigsäureanhydrids wurde auf die Daten einer Untersuchung des Imperial College (Hillier 2002) zurückgegriffen. Bei den verfügbaren Daten handelt es sich allerdings eher um "Rumpfdaten", da nur die wesentlichsten Stoff- und Energieflüsse berücksichtigt sind. Die derzeitige Anlage zur Acetylierung von Holz ist eine Pilotanlage (Reaktorvolumen beträgt 2,5 m³), was bei der Beurteilung der Ergebnisse jeweils zu berücksichtigen ist. Wärmeenergie Elektrische Energie 3584 MJ... MJ Fichtenfurniere u = 10,5% 1 m³ 1063 kg Essigsäure 82 kg Acetylierung von Holz Essigsäureanhydrid Vakuumbehandlung 10 bar; 20 C Imprägnierung Stickstoff (N 2 ) 1090 Kg Es wurden im laufenden Essigsäureanhydrid kg Projekt unterschiedliche Wasser - Extraktion kg Vakuum Essigsäure kg Varianten der Nachbehandlung getestet. Für die Wasserextraktion + Acetylierung 10 bar; 120 C 10 bar; 20 C Abwasser kg hier untersuchten Varianten Kühlwasser 623 kg wurde jeweils eine Acetyliertes Behandlung mit Wasser Fichtenfurnier u = 0% (Kaltwasserextraktion) gewählt. Dazu wird der Reaktor 1 m³ mehrmals mit kaltem Wasser geflutet, unter Druck gesetzt und anschließend über ein Vakuum evakuiert. Diese Essigsäure Stickstoff kg 1090 kg

25 Seite: 25 Druckwechselbehandlung muß mehrmals erfolgen, was zu einem großen Einsatz von Wasser führt und die Abwassermengen stark erhöht. Die Abwässer enthalten neben Essigsäure auch Extraktstoffe aus dem Holz, die aber im Rahmen der Untersuchung nicht quantifiziert werden konnten. Bislang nicht gelöst ist die an die Nachbehandlung zwingend anschließende Trocknung der Hölzer. Je nach Holzart, Dimension und Behandlungsvariante sind immer noch erhebliche Essigsäuremengen im Holz. Da der Siedepunkt der Essigsäure (188 C) höher als der des Wassers liegt, muß entweder bei höheren Temperaturen oder unter Vakuum getrocknet werden. Aus der Sicht der Umwelt sowie der Verarbeitung ist festzuhalten, daß die während der Trocknung emittierte Essigsäure zu Korrosionsproblemen im Trockner führen kann. Es muß deshalb sichergestellt werden, daß die Emissionen nicht in die Umwelt gelangen. Der Energieaufwand zur Trocknung wird über dem der üblichen Trocknung liegen. Dieser Aufwand kann bis dato noch nicht abgeschätzt werden. Eine Trocknung nach dem Prinzip der Frischluft/Abluft ist kaum denkbar. In Tabelle 3 sind die Ergebnisse der Sachbilanz für die Buchenfurniere dargestellt. Bei diesen Behandlungen wurden jeweils geringe Mengen an Fichtenfurnieren mitbehandelt, wobei aber eine Bewertung der Ergebnisse nach den jeweiligen Holzarten hier nicht möglich war. Aus anlagentechnischen Gründen konnte auch hier kein Verbrauch an elektrischer Energie aufgezeichnet werden. Der Acetylierungsgrad der drei Versuche war sehr unterschiedlich. Der sehr hohe Einsatz an Wärmeenergie ist auch auf die ungünstige Versuchskonstellation zurückzuführen. Sehr hoch war bei diesem Versuch auch der Verbrauch an Wasser, der auf die Notwendigkeit einer gründlichen Nachbehandlung hinweist. Die in diesem Prozess acetylierten Furniere wurden unter anderem zu den Fassadenplatten verarbeitet. Die Acetylierung ist für sich betrachtet ein energieaufwendiger Prozess, der zusätzlich ein zweimaliges Trocknen des Holzes erfordert. Allerdings sind die oben dargestellten Daten nur grobe Anhaltswerte, die weitere Optimierungspotenziale aufzeigen. Der "Wärmehaushalt" der Pilotanlage ist nicht mit einer Industrieanlage zu vergleichen, da der sporadische Versuchsbetrieb, das haben die untersuchten Behandlungen eindeutig gezeigt, im Einzelfall einen sehr hohen Aufwand zum Erwärmen des Essigsäureanhydrids erfordert. Die Ergebnisse zeigen auch, daß ein isolierter Betrieb einer Acetylierungsanlage ohne eine Chemikalienrückgewinnung aus ökologischer Sicht nicht sinnvoll ist. Eine integrierte Chemikalienrückgewinnung zur Aufbereitung der verunreinigten (Extraktstoffe aus dem Holz) Essigsäure und des überschüssigen Essigsäureanhydrids vermindern nicht nur den Energieeinsatz, sondern stellen auch eine erhebliche Risikoverminderung (z.b. weniger Gefahrguttransporte) dar.

26 Seite: 26 Tabelle 3: Darstellung der wichtigsten Energie- und Stoffströme der Acetylierung (WPG = 16%) von 2 mm starken Furnieren aus Buchenholz inklusiv der Vorkette zur Herstellung von Acetanhydrid. Alle Werte sind auf den Einsatz von 1 m² Furnier gerechnet. Input pro m² Buchenholz (u=12%) Roh- und Hilfsstoffe Emissionen Output pro m² Buchenholz (u=12%) Essigsäureanhydrid 1,7 Kg Essigsäureanhydrid 0,9 kg Essigsäure 0,1 Kg Essigsäure+ 0,6 kg Stickstoff 3,8 Kg Extraktstoffe n.q. kg Wasser für Extraktion 66,9 Kg Stickstoff 3,8 kg Wasser (Kühlwasser) 2,4 Kg Abwasser inkl. 66,9 kg Essigsäure+ Wasser (Acetanhydrid) 2,8 Kg Kohlenmonoxid 0,9 g Erdgas, stofflich 1,1 m³ Methan 0,1 g Energie Elektrische Energie 1,3. MJ Wärmeenergie (Dampf) 14,3 MJ Methanol <0,1 g Methylacetat 0,1 g Rhodium 0,06 kg Abwasser (Kühlwasser) 2,4 kg Die Nachbehandlung sowie die anschließende Trocknung muß aus ökologischer Sicht noch deutlich verbessert werden. Der Wasserbedarf ist derzeit zu hoch und der Trocknungsprozess müssen technisch noch deutlich verbessert werden. Hier steckt ein noch erhebliches Entwicklungs- und Optimierungspotenzial. Aus Sicht der bautechnischen Verwendung ist die vollständige Entfernung der Essigsäure aus dem Holz bereits während des Prozesses unerlässlich, da ansonsten diese unkontrolliert während der Nutzungsphase entweichen kann und zur Belastung der Raumluft (oder Aussenluft) mit flüchtigen organischen Verbindungen (VOCs) beträgt. Trotz der oben genannten Einschränkungen ist die Acetylierung aus der Sicht der Umwelt ein interessantes, zukunftsweisendes Verfahren, da durch die Verbesserung der Eigenschaften der Produkte eine Substitution von mit Holzschutzmitteln behandelten Hölzer zulässt. Die verbesserten Eigenschaften hinsichtlich der Oberflächenbehandlung mit den daraus resultierenden größeren Wartungsintervallen zeigen auch in diese Richtung. Ein Vergleich mit diesen "Konkurrenzmethoden" scheint derzeit aber nicht sinnvoll und aufgrund der Verfügbarkeit der Daten auch noch nicht machbar.

27 Seite: Zusammenfassung Die unterschiedlichen Untersuchungen der Projektpartner belegen, daß sich die acetylierten Hölzer ähnlich den unbehandelten Hölzern bearbeiten und weiterverarbeiten lassen. Dies gilt sowohl für mechanische Bearbeitung, die Verleimung und Verklebung, sowie für die Oberflächenbehandlung und -beschichtung. Damit sind die wesentlichen Voraussetzungen für eine Entwicklung von Produkten auf der Basis von acetyliertem Holz gegeben. Für die Produktentwicklung sind aber die noch nicht gelösten Prozessschritte und die bis dato gewonnen Ergebnisse zu beachten: Nicht alle Holzarten lassen sich gleichermaßen gut acetylieren; gute Ergebnisse liegen unter anderem für Buche und Kiefernholz vor Der Querschnitt der zu acetylierenden Hölzer ist eine wichtige Einflussgröße, die je nach eingesetzter Holzart zum entscheidenden Faktor werden kann. Von der Dimension der Hölzer ist vor allem auch die Intensität der Nachbehandlung abhängig: Furniere lassen sich zufriedenstellend acetylieren und nachbehandeln Die Nachbehandlung, die für die Entfernung der freien Essigsäure von entscheidender Bedeutung ist, ist derzeit die Problemzone im Prozess. Die Nachbehandlung zeigte bei größeren Dimensionen unbefriedigende Ergebnisse und bedingt eine zweite Trocknungsphase. Die unbedingt notwendige Trocknung ist noch nicht gelöst, verursacht Qualitätseinbußen und erhöht den Energieaufwand und somit auch die Kosten des Prozesses. Die im Holz verbleibende Essigsäure schließt eine Verwendung im Innenbereich aus. Auch für Aussenanwendungen besteht hier noch Entwicklungsbedarf. Durch den Acetylierungsprozess bleiben die Holzfarben hell. Buche lässt sich sehr gut behandeln, hat zukünftig ein steigendes Aufkommen, ist eine vom Kunden bevorzugte Holzart und verbessert sich in ihren Eigenschaften durch die Acetylierung besonders positiv. Die flächige Verleimung ist möglich, Keilzinkenverbindungen müssen noch gezielter untersucht werden. Die acetylierten Oberflächen vergrauen, orientierende Versuche zur Oberflächenbehandlung zeigen aber sehr gute Ergebnisse. Die Beständigkeit der Oberflächenbeschichtung verbessert sich und die Wartungsintervalle können verlängert werden. Vor diesem Hintergrund erscheint der Aussenbereich besonders interessant, wobei aufgrund der ökonomischen Rahmenbedingungen (zu erwartende Kosten für die Acetylierung) chemisch geschützte Holzprodukte nicht zu ersetzen sind. Es sind vielmehr neue Produktideen gefragt, die neue Märkte erschließen oder verlorengegangene Märkte zurückerobern.

28 Seite: 28 Einer dieser Märkte ist der Fenstermarkt, wo Dimensionsstabilität und Dauerhaftigkeit im modernen Fenster immer wichtiger werden. Funktionierende Lösungen wurden durch die Einbindung von externen Fachleuten entwickelt. Die Neuentwicklungen wurden unter der Maßgabe gestellt, vorhandene Systeme (speziell im Werkzeugbereich) für die Herstellung dieser neuen Konstruktionen einzusetzen, so daß eine Markteinführung ohne große Investitionen auf Seite der potentiellen Verarbeiter möglich erscheint. Ob es gelingen wird, mit acetylierten Hölzern verlorengegangene Marktanteile zurückzuerobern, bleibt abzuwarten. Letzteres wird auch sehr stark von den Kosten für die Acetylierung abhängen. Ein weiterer vielversprechender Bereich ist das Holz in der Aussenfassade. Derzeit gibt es kein wirklich brauchbares Produkt, das lange Wartungszeiträume bei hohen Qualitätsanforderungen erfüllt. Aus diesem Grund wurde im Rahmen dieses Projektes eine Fassadenplatte entwickelt, ein Prototyp mit dünnen acetylierten Buchenfurnieren in der Aussenschicht produziert, der in einem Bauobjekt eingesetzt wurde und der nun freien Bewitterung ausgesetzt ist. Die Ergebnisse sind nach über einem Jahr freier Bewitterung vielversprechend, wenngleich die Vergrauung der unbehandelten Oberfläche noch zu weiteren Untersuchungen führen muß. Während des Projektverlaufes wurden immer wieder Musterhölzer an diverse Institute und Firmen geschickt, um diesen die Möglichkeit zu geben, eigene Versuche zur Produktneuentwicklung durchzuführen. Leider wurde der Bitte, Informationen über den geplanten Einsatz und den damit verbundenen Ergebnissen den Projektpartnern zur Verfügung zu stellen, von diesen Instituten nicht entsprochen. Im Bereich der Möbelbranche, aber auch des Ausbaugewerkes, sind Märkte zu erwarten, die an dieser Stelle jedoch nicht bewertet werden können. Das Verfahren findet in der verarbeitenden Industrie großes Interesse, so daß in der letzten Phase die Möglichkeiten einer wirtschaftlichen Produktion mit verschiedene Firmen betrachtet werden. Es wird aber für den wirtschaftlichen Erfolg des Verfahren entscheidend sein, die Vorteile des Verfahrens und der mit ihm generierten Eigenschaften optimal zu nutzen, da die Kosten ein entscheidender Faktor für das zu erwartende Marktvolumen sein werden. Die Ergebnisse der ökologischen Bewertung zeigen, daß die Ergebnisse aus der diskontinuierlichen Pilotanlage nicht für ein direktes Upscaling verwendet werden dürfen. Über den gesamten Lebenszyklus gesehen stellt das Verfahren eine interessante Möglichkeit dar, andere Produkte zukünftig zu substituieren.

29 Seite: Öffentlichkeitsarbeit und Präsentation Teile der Forschungs- und Entwicklungsarbeiten sind in einschlägigen wissenschaftlichen Journalen sowie Fachzeitschriften publiziert worden. Inzwischen ist im Holz-Zentralblatt und in weiteren Zeitschriften über das Projekt berichtet worden. Die Universität Jena hat in einer Presseerklärung und im Uni Journal über das Projekt berichtet. Ferner ist von verschiedenen Firmen aus den Bereichen Holzbau und Gartenmöbel Kontakt mit uns aufgenommen worden. Beckers, E.P.J., Bongers, H.P.M., Zee, M.E. van der, and Sander, C. (2003) Acetyl content determination by different analytical techniques. In: First European Conference on Wood Modication, Gent, Belgium, 3-4 April BONGERS, H.P.M., BECKERS, E.P.J. (2003). Mechanical properties of acetylated solid wood treated on pilot plant scale. In: First European Conference on Wood Modication, Gent, Belgium, 3-4 April BONGERS, H.P.M., ECKEVELD, A., HAGENHOFF, B., BECKERS, E.P.J. (2002). ToF-SIMS as analytical techniques to determine the degree of acetylation of wood. In Vorbereitung Lukowsky, D.; Lehmann, J.; Burk, R. (2002). Vergütetes Kiefernholz für den Fensterbau. Versuchsergebenis: Rissbildung als typische Schadbild der Thermovergütung - Acetylierung schonender, aber teurer. Holz-Zentralblatt (74), p Messner, K.; Bruce, A.; Bongers, H.P.M. (2003). Treatability of refractory wood species after fungal pretreatment. In: First European Conference on Wood Modication, Gent, Belgium, 3-4 April Nienhuis, J.G.; Velde, B. van de; Cobben, W.N.H.; Beckers, E.P.J. (2003). Exterior durability of coatings on modified wood. In: First European Conference on Wood Modication, Gent, Belgium, 3-4 April Sander, C.; Koch, G. (2001). Effects of acetylation and hydrothermal treatment on lignin as revealed by cellular UV-Spectroscopy in Norway spruce (Picea abies [L.] Karst). Holzforschung 55(2), p Schmid, J.; Einheimisches dimensionstabilisiertes Holz für den Fenster- und Fassadenbau, ULLRICH, RENE, NÜSKE, JÖRG, SCHEIBNER, KATRIN AND HOFRICHTER, MARTIN, 2001, Resistance of acetylated wood against fungal decay: studies on the protection mechanism, Manuskript in Vorbereitung ULLRICH, RENE, SCHEIBNER, KATRIN, BUBLITZ, FRIEDEMANN, HOFRICHTER, MARTIN UND NÜSKE, JÖRG, Enzymatic depolymerization of acetylated and nonacetylated beech wood lignin. Poster, Jahrestagung der VAAM, Göttingen, Biospektrum 2002, Sonderheft. ULLRICH, RENE, NÜSKE, JÖRG, SCHEIBNER, KATRIN AND HOFRICHTER, MARTIN, 2001, Resistance of acetylated wood against fungal decay: studies on the protection mechanism, Poster, ICBPPI, Helsinki, Finland ULLRICH,RENE, HALSCHEIDT, ANJA, SCHEIBNER, KATRIN, UND NÜSKE, JÖRG, Extracellular ester cleaving enzymes in ligninolytic fungi and their importance for the degradation of acetylated wood. Poster, Jahrestagung der VAAM, Göttingen, Biospektrum 2002, Sonderheft.

30 Seite: Literaturverzeichnis Das Literaturverzeichnis enthält lediglich die direkt zitierten Quellen. Ein erweitertes Literaturverzeichnis befindet sich in der Langfassung des Abschlussberichtes. Beckers, E.P.J. and Militz, H. (1994): Acetylation of solid wood. Initial trials on lab and semi industrial scale. In: Second Pacific Rim Bio-Based Composites Symposium, Vancouver, Canada, November , Beckers, E.P.J., Bongers, H.P.M., Zee, M.E. van der, and Sander, C. (2003): Acetyl content determination by different analytical techniques. In: First European Conference on Wood Modication, Gent, Belgium, 3-4 April Beckers, E.P.J., Meijer, M. de, Militz, H. and Stevens, M. (1998): Performance of finishes on wood that is chemically modified by acetylation. Journal of Coatings Technology, 70(878), Beckers, E.P.J., Militz, H. and Stevens, M. (1994): Resistance of acetylated wood to basidiomycetes, soft rot and blue stain. In: International Research Group on Wood Preservation, Document no. IRG/WP Bongers, H.P.M. and Beckers, E.P.J. (2003): Mechanical properties of acetylated solid wood treated on pilot plant scale. In: First European Conference on Wood Modication, Gent, Belgium, 3-4 April Dreher, W.A., Goldstein, I.S. and Cramer, G.R. (1964): Mechanical properties of acetylated wood. Forest Products Journal, 14(2), Goldstein, I.S., Jeroski, E.B., Lund, A.E., Nielson, J.F. and Weaver, J.W. (1961): Acetylation of wood in lumber thickness. Forest Products Journal, 11(8), Hagenhoff, B. (2000): High Resolution surface analysis by ToF-SIMS. Mikrochimica Acta 132, Hillier, B. (2002): LCA for Acetylated Wood - Final Report 1 and 2. (not published; internal Report) Larsson, P. and Tillmann, A.-M. (1989): Acetylation of lignocellulosic materials. In: The International Group on Wood Preservation, Document No. IRG/WP/3516. Larsson, P.; Vick, C.B.; Mahlberg, R.L.; Simonson, R.; Rowell, R.M. (1992): Structural bonding of acetylated Scandinavian softwoods for exterior lumber laminates. Int. J. Adhesion and Adhesives Vol. 13 No. 3 July 1993, p Larsson-Brelid, P., Simonson, R., Bergman, O. and Nilsson, T. (2000): Resistance of acetylated wood to biological degradation. Holz als Roh- und Werkstoff, 58, Militz, H. (1991): Die Verbesserung des Schwind- und Quellverhaltens und der Dauerhaftigkeit von Holz mittels Behandelung mit unkatalysiertem Essigsäureanhydrid. Holz als Roh- und Werkstoff, 49, Rowell, R.M., Imarura, Y., Kawai, S. and Norimoto, M. (1989): Dimensional stability, decay resistance, and mechanical properties of veneer-faced low-density particleboards made from acetylated wood. Wood and Fiber Science, 21(1), Schnabel, Th. (2003): Untersuchungen zur Oberflächenbeschichtung von acetylierten Hölzern. Diplomarbeit am Studiengang "Holztechnik und Holzwirtschaft" der Fachhochschule Salzburg am Holztechnikum Kuchl. Singh, S.P., Dev, I. and Kumar, S. (1992): Chemical modification of wood with acetic anhydride. Journal of the timber Development Association of India, 38(1), 5-8 Vick, C.B.; Rowell, R.M. (1990): Adhesive bonding of acetylated wood. International Journal of Adhesion and Adhesives 10, p Wepner, F. (2002): Verleimungsrelevante Eigenschaften acetylierter Fichten- und Buchenschälfurniere als Sperrholz. Masterarbeit im Rahmen des Studienganges Forstwissenschaften und Waldkökologie am Institut für Holzbiologie und Holztechnologie der Georg-August-Universität zu Göttingen.