EP2464691A1 - Leichte lignocellulosewerkstoffe mit guten mechanischen eigenschaften - Google Patents

Leichte lignocellulosewerkstoffe mit guten mechanischen eigenschaften

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Publication number
EP2464691A1
EP2464691A1 EP10739608A EP10739608A EP2464691A1 EP 2464691 A1 EP2464691 A1 EP 2464691A1 EP 10739608 A EP10739608 A EP 10739608A EP 10739608 A EP10739608 A EP 10739608A EP 2464691 A1 EP2464691 A1 EP 2464691A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wood
lignocellulose
particles
plastic particles
range
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10739608A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Frank Braun
Olaf Kriha
Klaus Hahn
Benjamin Nehls
Maxim Peretolchin
Stephan WEINKÖTZ
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to EP10739608A priority Critical patent/EP2464691A1/de
Publication of EP2464691A1 publication Critical patent/EP2464691A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L97/00—Compositions of lignin-containing materials
    • C08L97/02—Lignocellulosic material, e.g. wood, straw or bagasse
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/005—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres and foam
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L25/00—Compositions of, homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by an aromatic carbocyclic ring; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L25/02—Homopolymers or copolymers of hydrocarbons
    • C08L25/04—Homopolymers or copolymers of styrene
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L61/00—Compositions of condensation polymers of aldehydes or ketones; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L61/20—Condensation polymers of aldehydes or ketones with only compounds containing hydrogen attached to nitrogen
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08L—COMPOSITIONS OF MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08L75/00—Compositions of polyureas or polyurethanes; Compositions of derivatives of such polymers
    • C08L75/04—Polyurethanes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00—Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/249921—Web or sheet containing structurally defined element or component
    • Y10T428/249953—Composite having voids in a component [e.g., porous, cellular, etc.]
    • Y10T428/249971—Preformed hollow element-containing
    • Y10T428/249972—Resin or rubber element

Definitions

  • the present invention relates to a process for producing a light lignocellulose-containing substance having an average density in the range from 200 to 600 kg / m 3 , in which, in each case based on the lignocellulose-containing substance:
  • a binder selected from the group consisting of aminoplast resin, phenol-formaldehyde resin and organic isocyanate having at least two isocyanate groups and optionally
  • the present invention relates to the use of expandable plastic particles as defined in the claims, a method for producing a multilayer lignocellulosic material as defined in the claims and the use of the light lignocellulose-containing materials according to the invention and the multilayer lignocellulosic material according to the invention as defined in the claims
  • Lignocellulosic materials for example wood-based materials, in particular multilayer wood-based materials, are a cost-effective and resource-saving alternative to solid wood and have gained great importance in particular in furniture construction, in laminate flooring and as building materials.
  • the starting materials used are wood particles of different strengths, eg. As wood chips or wood fibers from different woods. Such wood particles are usually compressed with natural and / or synthetic binders and optionally with the addition of further additives to plate-like or strand-shaped wood materials. In order to achieve good mechanical properties of the wooden materials, these are produced with a density of about 650 kg / m 3 and more. Users, especially private individuals Consumers, wood materials of this density or the corresponding parts, such as furniture, often too heavy.
  • Lightweight wood-based materials result in easier handling of the products by the end customer, for example when packing, transporting, unpacking or constructing the furniture.
  • Light wood-based materials lead to lower transport and packaging costs, and material costs can be saved in the production of lightweight wood-based materials.
  • Light wood-based panels can, for example, when used in means of transport lead to lower energy consumption of these means of transport. Further, using lightweight wood-based materials, for example, costly decorative parts such as thicker worktops and kitchen cheeks that are currently in vogue can be offered more cheaply.
  • tube chipboard and honeycomb panels are, for example, tube chipboard and honeycomb panels to call. Due to their special properties, tube chipboards are mainly used in the manufacture of doors as an inner layer.
  • honeycomb panel for example, the too low SSenauszugswi- resistance, the difficulty attaching fittings and the difficulties in edging.
  • CH 370229 light and simultaneously pressure-resistant molding materials are described, which consist of wood shavings or fibers, a binder and a filler consist of porous plastic.
  • the wood chips or fibers are mixed with binders and expandable or partially foamable plastics, and the resulting mixture is pressed at elevated temperature.
  • the blowing agent content of the filler polymers is not reflected by CH 370229.
  • WO 02/38676 describes a process for the preparation of light products, in which 5 to 40 wt .-% foamable or already foamed polystyrene having a particle size of less than 1 mm, 60 to 95 wt .-% lignocellulose-containing material and binder mixed and at elevated Temperature and elevated pressure are pressed to the finished product.
  • the propellant content of the filler polymer WO 02/38676 does not express.
  • WO 2008/046892 A (BASF SE) describes, inter alia, light wood-containing substances which include, for example, wood chips or fibers, a binder and a binder
  • Filler serving porous plastic For the production of wood-containing substances, for example, the wood chips or fibers are mixed with binders and foamable or partially foamable plastics, and the resulting mixture is compressed at elevated temperature.
  • WO 2008/046890 A, WO 2008/046891 A and WO 2008/046892 A are silent on the blowing agent content of the filler polymers or their precursors.
  • the precursor polymers used for the preparation of the foamed fillers contain relatively large amounts (usually more than 5 wt .-% based on the precursor polymers) of propellant, for example pentane (mixtures).
  • propellant for example pentane (mixtures).
  • This relatively long storage prevents the continuous production of the light lignocillulose-containing, for example wood-containing, substances or corresponding, generally multilayer, lignocellulosic materials, for example wood-based materials, and can lead to a reduction of the production capacity for the light lignocellulose-containing substances.
  • wood-containing materials or corresponding, usually multilayer, lignocellulosic materials, such as wood materials lead.
  • the object of the present invention was to show plastic particles for light lignocellulose-containing substances and light lignocellulosic materials, which can be prepared and handled without risk of fire and which can be expanded controlled with relatively simple methods, but they lignocellulose-containing, preferably wood-containing substances and Lignocellulose materials, preferably wood materials, lower density lead, with at least equally good mechanical strength and good processing properties, for example, Bekant- availability, such as those of the prior art.
  • the mechanical strength can be determined, for example, by measuring the transverse tensile strength according to EN 319.
  • Table 10 can be used to assess the edgebandability or sticking of edges on chipboard. Furthermore, the swelling value of the light lignocellulosic materials, preferably wood-based materials, should not be adversely affected by the reduced density.
  • the object was achieved by a process for producing a light lignocellulose-containing substance having an average density in the range from 200 to 600 kg / m 3 , in which, in each case based on the lignocellulose-containing substance:
  • a binder selected from the group consisting of aminoplast resin, phenol-formaldehyde resin and organic isocyanate having at least two isocyanate groups and optionally
  • lignocellulose, lignocellulose particles or lignocellulose-containing substance are known in the art.
  • Lignocellulosic material, lignocellulosic particles or lignocellulosic particles are, for example, straw or wood parts, such as wood plies, wood strips, wood chips, wood fibers or wood dust, wood chips, wood fibers and wood dust being preferred.
  • the lignocellulose-containing particles or lignocellulose particles may also be derived from wood fiber-containing plants, such as flax, hemp.
  • Starting materials for wood parts or wood particles are usually foundry woods, industrial lumber and used wood as well as wood fiber-containing plants.
  • Preferred lignocellulose-containing particles are wood particles, particularly preferably hollow fibers, as used for the production of MDF and HDF boards.
  • Highly suitable lignocellulose-containing particles are also flax or hemp particles, particularly preferably flax or hemp fibers, as can be used for the production of MDF and HDF boards.
  • the lignocellulosic, preferably wood-containing substance may contain the usual small amounts of water (in a usual small fluctuation range); This water is not included in the weight of the present application.
  • the weight specification of the lignocellulose particles, preferably wood particles refers to lignocellulose particles which are dried in a conventional manner known to the person skilled in the art, preferably wood particles.
  • the weight specification of the binder relates to the solids content of the corresponding component (determined by evaporation of the water at 120 ° C., within 2 hours, for example, Günter Zeppenfeld, Dirk Grunwald, Klebstoffe in der Wood and furniture industry, 2nd edition, DRW-Verlag, page 268) and with regard to the isocyanate, in particular the PMDI, on the isocyanate component per se, that is, for example, without solvent or emulsifier.
  • the light lignocellulose-containing, preferably wood-containing substances according to the invention have an average density of 200 to 600 kg / m 3 , preferably 200 to 575 kg / m 3 , particularly preferably 250 to 550 kg / m 3 , in particular 300 to 500 kg / m 3 .
  • the lignocellulosic materials, more preferably multilayer wood-based materials is generally in the range from 0.1 N / mm 2 to 1.0 N / mm 2 , preferably 0.3 to 0.8 N / mm 2 , particularly preferably 0.4 to 0 , 6 N / mm 2 .
  • the determination of the transverse tensile strength is in accordance with EN 319.
  • Suitable multilayered lignocellulose materials are all materials which are produced from lignocellulose veneers, preferably wood veneers, preferably with a mean density of the wood veneers of 0.4 to 0.85 g / cm 3 , for example veneer boards or plywood boards or laminated veneer lumber ( LVL).
  • multilayered lignocellulosic materials preferably multilayer wooden materials, particularly preferably all materials come into consideration, which are made of lignocellulos chips, preferably wood shavings, preferably with an average density of wood chips from 0.4 to 0.85 g / cm 3 , for example chipboard or OSB boards, as well as wood fiber materials such as LDF, MDF and HDF boards. Particleboard and fiberboard, in particular chipboard, are preferred.
  • the average density of the lignocellulose particles, preferably the wood particles, of the component A) is generally 0.4 to 0.85 g / cm 3 , preferably 0.4 to 0.75 g / cm 3 , in particular 0 , 4 to 0.6 g / cm 3 .
  • spruce, beech, pine, larch, linden, poplar, ash, chestnut or fir wood are very suitable; spruce and / or beech wood, in particular spruce wood, are preferred.
  • the dimensions of the lignocellulose particles are not critical and, as usual, depend on the lignocellulose material to be produced, preferably wood-based material, for example the abovementioned wood-based materials, such as chipboard or OSB.
  • Component B) are expanded plastic particles, preferably expanded thermoplastic plastic particles.
  • Such expanded plastic particles are usually obtained as follows: Compact plastic particles which contain an expansible medium (often also called “blowing agent”) are expanded by the action of heat energy or pressure change (often also referred to as “foamed”). Here, the propellant expands, the particles increase in size and cell structures arise.
  • an expansible medium often also called “blowing agent”
  • heat energy or pressure change often also referred to as “foamed”
  • the expansion can be carried out in one or more stages. Usually In the single-stage process, the expandable plastic particles are readily expanded to the desired final size.
  • the expandable plastic particles are first expanded to an intermediate size and then expanded in one or more further stages over a corresponding number of intermediate sizes to the desired final size.
  • compact plastic particles also referred to herein as "expandable plastic particles", as a rule, contain no cell structures, in contrast to the expanded plastic particles.
  • Suitable polymers which underlie the expandable or expanded plastic particles are all polymers, preferably thermoplastic polymers, which can be foamed. These are known to the person skilled in the art.
  • polystyrene polymers are, for example, polyketones, polysulfones, polyoxymethylene, PVC (hard and soft), polycarbonates, polyisocyanurates, polycarbodiimides, polyacrylimides and polymethacrylimides, polyamides, polyurethanes, aminoplast resins and phenolic resins, styrene homopolymers (also referred to below as "polystyrene”). or "styrene polymer”), styrene copolymers, C 2 -C 10 -olefin homopolymers, C 2 -C 10 -olefin copolymers and polyesters.
  • the expanded plastic particles of component B) have a bulk density of from 10 to 100 kg / m 3 , preferably from 15 to 90 kg / m 3 , particularly preferably from 20 to 80 kg / m 3 , in particular from 40 to 80 kg / m 3 .
  • the bulk density is usually determined by weighing a volume filled with the bulk material.
  • Expanded plastic particles B) are generally used in the form of spheres or beads having an average diameter of advantageously 0.25 to 10 mm, preferably 0.4 to 8.5 mm, in particular 0.4 to 7 mm.
  • Expanded plastic particle beads or beads B) advantageously have a small surface area per volume, for example in the form of a spherical or elliptical particle.
  • the expanded plastic particle balls B) are advantageously closed-cell.
  • the open cell density according to DIN-ISO 4590 is usually less than 30%.
  • component B) consists of different types of polymers, ie polymer types which are based on different monomers (for example polystyrene and polyethylene or polystyrene and homopolypropylene or polyethylene and homo-polypropylene), these may be present in different weight ratios, which, however, according to the current state of the art Knowledge, not critical.
  • the polymers may contain additives, for example UV stabilizers, antioxidants, coating compositions, hydrophobizing agents, nucleating agents, plasticizers, flame retardants, soluble and insoluble inorganic and / or organic compounds Dyes, pigments, and athermane particles, such as carbon black, graphite or aluminum powder, are added together or spatially separated as additives.
  • additives for example UV stabilizers, antioxidants, coating compositions, hydrophobizing agents, nucleating agents, plasticizers, flame retardants, soluble and insoluble inorganic and / or organic compounds
  • Dyes, pigments, and athermane particles, such as carbon black, graphite or aluminum powder, are added together or spatially separated as additives.
  • blowing agents for expanding the expandable plastic particles it is possible to use all blowing agents known to the person skilled in the art, for example aliphatic C 3 - to C 10 -hydrocarbons, such as propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, neopentane-cyclo-pentane and / or hexane and its isomers, Alcohols, ketones, esters, ethers or halogenated hydrocarbons.
  • aliphatic C 3 - to C 10 -hydrocarbons such as propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, neopentane-cyclo-pentane and / or hexane and its isomers, Alcohols, ketones, esters, ethers or halogenated hydrocarbons.
  • the content of blowing agent in the expandable plastic particles is in the range of 0.01 to 4 wt .-%, preferably 0.1 to 4 wt .-%, particularly preferably 0.5 to 3.5 wt .-%, each based on the propellant-containing expandable plastic particles. It is preferable to use polystyrene and / or styrene copolymer as the only plastic particle component in component B).
  • Such polystyrene and / or styrene copolymer can be prepared by all known in the art polymerization process, see, for. Ullmann's Encyclopedia, Sixth Edition, 2000 Electronic Release or Kunststoff-Handbuch 1996, Volume 4 "Polystyrene", pages 567 to 598.
  • the production of the expandable polystyrene and / or styrene copolymer is generally carried out in a conventional manner by suspension polymerization or by extrusion.
  • styrene In the suspension polymerization, styrene, optionally with the addition of further comonomers in aqueous suspension, is polymerized in the presence of a customary suspension stabilizer by means of free-radical-forming catalysts.
  • the blowing agent and, if appropriate, further additives can be introduced during the polymerization or added to the batch in the course of the polymerization or after the end of the polymerization.
  • the obtained peribular, impregnated with propellant, expandable styrene polymers are separated after the polymerization from the aqueous phase, washed, dried and sieved.
  • the blowing agent is mixed for example via an extruder in the polymer, conveyed through a nozzle plate and granulated under pressure to particles or strands.
  • blowing agents known to the person skilled in the art and already mentioned above, for example aliphatic C 3 - to C 10 -hydrocarbons, such as propane, n-butane, isobutane, n-pentane, Isopentane, neopentane, cyclo-pentane and / or hexane and its isomers, alcohols, ketones, esters, ethers or halogenated hydrocarbons.
  • aliphatic C 3 - to C 10 -hydrocarbons such as propane, n-butane, isobutane, n-pentane, Isopentane, neopentane, cyclo-pentane and / or hexane and its isomers, alcohols, ketones, esters, ethers or halogenated hydrocarbons.
  • the blowing agent is selected from the group consisting of n-pentane, isopentane, neopentane and cyclopentane. Particular preference is given to using a commercial pentane isomer mixture of n-pentane and isopentane.
  • the content of blowing agent in the expandable polystyrene or styrene copolymer is in the range of 0.01 to 4 wt .-%, preferably 0.1 to 4 wt .-%, particularly preferably 0.5 to 3.5 wt .-%, each based to the propellant-containing expandable polystyrene or styrene copolymer.
  • the content of C3- to Cio-hydrocarbons as blowing agent in the expandable polystyrene or styrene copolymer is in the range from 0.01 to 4 wt .-%, preferably 0.1 to 4 wt .-%, particularly preferably 0.5 to 3, 5 wt .-%, each, based on the propellant-containing expandable polystyrene or styrene copolymer.
  • the content of blowing agent selected from the group consisting of n-pentane, isopentane, neopentane and cyclopentane, in the expandable polystyrene or styrene copolymer is in the range of 0.01 to 4 wt .-%, preferably 0.1 to 4 wt. %, particularly preferably 0.5 to 3.5 wt .-%, each, based on the propellant-containing expandable polystyrene or styrene copolymer.
  • the content of propellant selected from the group consisting of n-pentane, isopentane, neopentane and cyclopentane in the expandable polystyrene is in the range of 0.01 to 4 wt .-%, preferably 0.1 to 4 wt .-%, particularly preferred 0.5 to 3.5 wt .-%, each, based on the propellant-containing expandable polystyrene.
  • the styrene polymers or styrene copolymers described above have a relatively low content of blowing agent.
  • Such polymers are also referred to as "low-blowing agents.”
  • low-blowing agents A well-suited process for the production of propellant Expandable polystyrene or styrene copolymer is described in US 5,112,875, which is incorporated herein by reference.
  • additives for example UV stabilizers, antioxidants, coating compositions, water repellents, nucleating agents, plasticizers, flame retardants, soluble and insoluble inorganic and / or organic dyes, pigments, and athermanous particles, such as carbon black, can be added to the styrene polymers or styrene copolymers.
  • Graphite or aluminum powder are added together or spatially separated as additives.
  • styrene copolymers can also be used. These styrene copolymers advantageously have at least 50% by weight, preferably at least 80% by weight, of copolymerized styrene.
  • comonomers come z. B. ⁇ -methyl styrene, nuclear halogenated styrenes, acrylonitrile, esters of acrylic or methacrylic acid of alcohols having 1 to 8 carbon atoms, N-vinylcarbazole, maleic acid (anhydride),
  • the polystyrene and / or styrene copolymer in copolymerized form contain a small amount of a chain splitter, d. H. a compound having more than one, preferably two, double bonds, such as divinylbenzene, butadiene and / or butanediol diacrylate.
  • the branching agent is generally used in amounts of from 0.0005 to 0.5 mol%, based on styrene.
  • styrene (co) polymers can also be used.
  • Highly suitable styrene polymers or styrene copolymers are glass clear polystyrene (GPPS), impact polystyrene (HIPS), anionically polymerized polystyrene or impact polystyrene (A-IPS), styrene- ⁇ -methylstyrene copolymers, acrylonitrile-butadiene-styrene polymers (ABS), styrene-acrylonitrile (SAN ), Acrylonitrile-styrene-acrylic esters (ASA), methyl acrylate-butadiene-styrene (MBS), methyl methacrylate-acrylonitrile-butadiene-styrene (MABS) polymers or mixtures thereof or with polyphenylene ether (PPE).
  • GPPS glass clear polystyrene
  • HIPS impact polystyrene
  • the expandable styrene homopolymers or expandable styrene copolymers are expanded by heating to temperatures above their softening point, for example with hot air or preferably steam. as described for example in Kunststoff Handbuch 1996, Volume 4 "Polystyrene", Hanser 1996, pages 640 to 673 or US 5,112,875.
  • the expansion can be carried out in one or more stages.
  • the expandable styrene homopolymer or expandable styrene copolymer is readily expanded to the desired final size.
  • the expandable styrene homopolymer or expandable styrene copolymer is first expanded to an intermediate size and then expanded in one or more further stages over a corresponding number of intermediate sizes to the desired final size.
  • the expansion is carried out in one stage.
  • the content of blowing agent in the expanded styrene homopolymer (polystyrene) or expanded styrene copolymer, preferably expanded styrene homopolymer (polystyrene), is in the range from 0 to 3.5 wt .-%, preferably from 0 to 3 wt .-%, particularly preferably 0 to 2 , 5 wt .-%, most preferably 0 to 2 wt .-%, each based on the expanded styrene homopolymer (polystyrene) or Styrolcopo- lymerisat.
  • the expanded styrene homopolymer (polystyrene), or expanded styrene copolymer advantageously has a bulk density of from 10 to 100 kg / m 3 , preferably 15 to 90 kg / m 3 , particularly preferably 20 to 80 kg / m 3 , in particular 40 to 80 kg / m 3 .
  • the expanded polystyrene or expanded styrene copolymer is advantageously in the form of spheres or beads having an average diameter in the range of 0.25 to 10 mm, preferably in the range of 0.4 to 8.5 mm, in particular in the range of 0.4 to 7 mm inserted.
  • the expanded polystyrene beads or expanded styrene copolymer beads advantageously have a small surface area per volume, for example in the form of a spherical or elliptical particle.
  • the expanded polystyrene or expanded styrene copolymer spheres are advantageously closed-cell.
  • the open cell density according to DIN-ISO 4590 is usually less than 30%.
  • the expandable polystyrene or expandable Styrolcopolyme- risat or the expanded polystyrene or expanded styrene copolymer has an antistatic coating.
  • antistatic agents the usual and common in the art substances can be used. Examples are N, N-bis (2-hydroxyethyl) -Ci 2 -C 18 -alkylamines, fatty acid diethanolamides, choline ester chlorides of fatty acids, C 12 -C 20 -alkyl sulfonates, ammonium salts.
  • Suitable ammonium salts contain, in addition to alkyl groups, 1 to 3 hydroxyl-containing organic radicals on the nitrogen.
  • Suitable quaternary ammonium salts are, for example, those having on the nitrogen cation 1 to 3, preferably 2, identical or different alkyl radicals having 1 to 12, preferably 1 to 10 carbon atoms, and 1 to 3, preferably 2 identical or different hydroxyalkyl or hydroxyalkylpolyoxyalkylene Radicals bound with any anion, such as chloride, bromide, acetate, methyl sulfate or p-toluenesulfonate.
  • hydroxyalkyl and hydroxyalkyl-polyoxyalkylene radicals are those which are formed by oxyalkylation of a nitrogen-bonded hydrogen atom and are derived from 1 to 10 oxyalkylene radicals, in particular oxyethylene and oxypropylene radicals.
  • antistatic agent a quaternary ammonium salt or an alkali metal salt, in particular the sodium salt of a C 12 -C 20 alkanesulfonate or mixtures thereof.
  • the antistatic agents can generally be added both as a pure substance and in the form of an aqueous solution.
  • the antistatic agent can be added in the process for the preparation of polystyrene or styrene copolymer analogously to the customary additives or applied after the preparation of the polystyrene particles as a coating.
  • the antistatic agent is advantageously used in an amount of 0.05 to 6 wt .-%, preferably 0.1 to 4 wt .-%, based on the polystyrene or styrene copolymer.
  • the expanded plastic particles B) are advantageously also after being pressed into a light lignocellulose material, preferably light wood material, preferably a multilayer lignocellulose material, more preferably a multilayer wood material, in a state in which its original shape is still recognizable. bar is.
  • a melting of the expanded plastic particles which are on the surface of the light lignocellulosic, preferably light wood-containing material or preferably the multilayer lignocellulosic material, preferably wood material, come.
  • the total amount of the expanded plastic particles B), based on the light lignocellulose-containing, preferably light wood-containing material, is in the range from 1 to 25 wt .-%, preferably 3 to 15 wt .-%, particularly preferably 3 to 12 wt .-%.
  • the total amount of the expanded plastic particles B) with polystyrene and / or styrene copolymer as the sole plastic particle component, based on the light lignocellulose-containing, preferably light wood-containing material is in the range from 1 to 25% by weight, preferably 3 to 15% by weight. -%, particularly preferably 3 to 12 wt .-%.
  • the Rossin-Rammler-Sperling-Bennet function is described, for example, in DIN 66145.
  • sieve analyzes are first carried out to determine the particle size distribution of the expanded plastic particles B) and lignocellulose particles, preferably wood particles A) in analogy to DIN 66165, parts 1 and 2.
  • the Rosin-Rammler-Sperling-Bennet function is:
  • n width of particle size distribution Highly suitable lignocellulose particles, preferably wood particles A) have an d 'value according to Rosin-Rammler-Sperling-Bennet (definition and determination of the d value as described above) in the range from 0.1 to 5.0, preferably in the range of 0.3 to 3.0, and more preferably in the range of 0.5 to 2.75.
  • lignocellulose-containing, preferably wood-containing materials or multilayered lignocellulose materials, preferably multilayer wood-based materials are obtained if, for the d'values according to Rosin-Rammler-Sperling-Bennet, the lignocellulose particles, preferably wood particles A) and the particles of the expanded plastic particles B) the following relationship applies:
  • the binder C) is selected from the group consisting of aminoplast resin, phenol-formaldehyde resin and organic isocyanate having at least two isocyanate groups. These components in the present applications relate to the absolute and percentage amounts with respect to the component C).
  • the binder C) contains the substances known to the person skilled in the art for aminoplasts or phenolformaldehyde resins and commonly referred to as hardeners, such as ammonium sulfate or ammonium nitrate or inorganic or organic acids, for example sulfuric acid, formic acid or acid regenerating substances, such as aluminum chloride, aluminum sulfate , in each case in the usual, small amounts, for example in the range of 0.1 wt .-% to 3 wt .-%, based on the total amount of aminoplast resin in the binder C).
  • hardeners such as ammonium sulfate or ammonium nitrate or inorganic or organic acids, for example sulfuric acid, formic acid or acid regenerating substances, such as aluminum chloride, aluminum sulfate , in each case in the usual, small amounts, for example in the range of 0.1 wt .-% to 3 wt .-%, based on the total amount of aminoplast resin
  • Phenol-formaldehyde resins are known to the person skilled in the art, see, for example, Kunststoff-Handbuch, 2nd edition, Hanser 1988, Volume 10 "Duroplastics", pages 12 to 40.
  • aminoplast resin polycondensation of compounds with at least one, optionally partially substituted with organic radicals, carbamide group (the carbamide group is also called carboxamide) and an aldehyde, preferably formaldehyde, understood.
  • carbamide group the carbamide group is also called carboxamide
  • aldehyde preferably formaldehyde
  • aminoplast resins can be used. Such resins and their preparation, for example, in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 4th, revised and expanded edition, Verlag Chemie, 1973, pages 403 to 424 "aminoplasts" and Ullmann's Encyclopedia of Industrial
  • Preferred aminoplast resins are polycondensation products of compounds having at least one carbamide group and formaldehyde, which are also partially substituted by organic radicals.
  • aminoplast resins are urea-formaldehyde resins (UF resins), melamine-formaldehyde resins (MF resins) or melamine-containing urea-formaldehyde resins (MUF resins).
  • UF resins urea-formaldehyde resins
  • MF resins melamine-formaldehyde resins
  • UMF resins melamine-containing urea-formaldehyde resins
  • urea-formaldehyde resins for example Kaurit ® glue types from BASF SE.
  • very preferred aminoplast resins are polycondensation products of compounds having at least one, also partially substituted with organic radicals, amino group and aldehyde, wherein the molar ratio of aldehyde: optionally partially substituted with organic radicals amino group in the range of 0.3 to 1, 0 preferred 0.3 to 0.60, more preferably 0.3 to 0.45, most preferably 0.30 to 0.40.
  • very preferred amino resins are polycondensation products of compounds having at least one amino group -NH 2 and formaldehyde, wherein the molar ratio of formaldehyde: -NH 2 group in the range of 0.3 to 1, preferably 0.3 to 0.60, especially preferably 0.3 to 0.45, very particularly preferably 0.30 to 0.40.
  • aminoplast resins are urea-formaldehyde resins (UF resins), melamine-formaldehyde resins (MF resins) or melamine-containing urea-formaldehyde resins (MUF resins), in which the molar ratio of formaldehyde: -IMH2-
  • aminoplast resins are urea-formaldehyde resins (UF resins), wherein the molar ratio of formaldehyde: -NH2 group in the range of 0.3 to 1, preferably 0.3 to 0.60, particularly preferably 0.3 to 0.45, most preferably 0.30 to 0.40.
  • the said aminoplast resins are usually used in liquid form, usually suspended in a liquid suspending agent, preferably in aqueous suspension, but may also be used as a solid.
  • the solids content of the aminoplast resin suspensions is usually from 25 to 90% by weight, preferably from 50 to
  • the solids content of the aminoplast resin in aqueous suspension can be determined according to Günter Zeppenfeld, Dirk Grunwald, adhesives in the wood and furniture industry, 2nd edition, DRW-Verlag, page 268.
  • To determine the solids content of aminoplast glues 1 g of aminoplast glue is accurately weighed into a weighing dish, finely distributed on the bottom and dried for 2 hours at 120 ° C. in a drying oven. After tempering to room temperature in a desiccator, the residue is weighed and calculated as a percentage of the initial weight.
  • the aminoplast resins are prepared by known processes (see LJII-man literature "Aminoplasts” and “Amino Resins” cited above, and Dunky et al. Cited above) by reacting the compounds containing carbamide groups, preferably urea and / or melamine, with Aldehydes, preferably formaldehyde, in the desired molar ratios of carbamide group: aldehyde, preferably in water as solvent.
  • the setting of the desired molar ratio of aldehyde, preferably formaldehyde: optionally partially substituted with organic radicals amino group can also happen by addition of -NH2 group-carrying monomers to formally dehydreicheren finished, preferably commercial, aminoplast resins.
  • NH 2 group-carrying monomers are preferably urea, melamine, more preferably urea.
  • Another component of the binder C) may be an organic isocyanate having at least two isocyanate groups.
  • organic isocyanate all known to those skilled in the art, preferably the known for the production of wood materials or polyurethanes, organic isocyanates can be used. Such organic isocyanates and their preparation and use are described, for example, in Becker / Braun, Kunststoff Handbuch, 3rd revised edition, Volume 7 "Polyurethane", Hanser 1993, pages 17 to 21, pages 76 to 88 and pages 665 to 671.
  • Preferred organic isocyanates are oligomeric isocyanates having 2 to 10, preferably 2 to 8 monomer units and an average of at least one isocyanate group per monomer unit.
  • a particularly preferred organic isocyanate is the oligomeric organic isocyanate PMDI ("polymeric methylenediphenylene diisocyanate") obtainable by condensation of formaldehyde with aniline and phosgenation of the isomers and oligomers formed in the condensation (see, for example, Becker / Braun, Kunststoff Handbuch, 3 revised edition, volume 7 "Polyurethane", Hanser 1993, pages 18 last paragraph to page 19, second paragraph and page 76, fifth paragraph).
  • PMDI polymeric methylenediphenylene diisocyanate
  • PMDI products are the products of LUPRANAT ® type series of BASF SE, in particular LUPRANAT ® M 20 FB of BASF SE.
  • the resin components of the binder C) can be used alone, for example, aminoplast resin as the sole resin component of the binder C) or organic isocyanate as the sole resin component of the binder C) or PF resin as the sole component of the binder C).
  • the resin components of the binder C) can also be used as a combination of two or more resin components of the binder C).
  • the total amount of the binder C), based on the light wood-containing material, is in the range from 3 to 50 wt .-%, preferably 5 to 15 wt .-%, particularly preferably 7 to 10 wt .-%.
  • the total amount of the aminoplast resin (always based on the solid), preferably of the urea-formaldehyde resin and / or melamine-urea-formaldehyde resin and / or melamine-formaldehyde resin, particularly preferably urea-formaldehyde resin, in the binder C), based on the light lignocellulosic, preferably light wood-containing material in the range of 1 to 45 wt .-%, preferably 4 to 14 wt .-%, particularly preferably 6 to 9 wt .-%.
  • the total amount of the organic isocyanate preferably of the oligomeric isocyanate having 2 to 10, preferably 2 to 8 monomer units and an average of at least one isocyanate group per monomer unit, particularly preferably PMDI, in the binder C), based on the light lignocellulose-containing in front- preferably light wood-containing substance in the range of 0 to 5 wt .-%, preferably 0.1 to 3.5 wt .-%, particularly preferably 0.5 to 1, 5 wt .-%.
  • Preferred embodiments of a light wood-containing material contain 55 to 92.5 wt .-%, preferably 60 to 90 wt .-%, in particular 70 to 88 wt .-%, based on the light wood-containing material, wood particles, wherein the wood particles have an average density from 0.4 to 0.85 g / cm 3 , preferably 0.4 to 0.75 g / cm 3 , in particular 0.4 to 0.6 g / cm 3 , 3 to 25 wt .-%, preferably 3 to 15 wt .-%, in particular 3 to 10 wt .-% based on the light wood-containing material, expanded polystyrene and / or expanded styrene copolymer as component B), with a bulk density of 10 to 100 kg / m 3 , preferably 20 to 80 kg / m 3 , in particular 30 to 60 kg / m 3 , and 3 to 40 wt .-%, preferably 5 to 25 wt
  • component D in the light lignocellulose-containing, preferably light wood-containing material or multilayered lignocellulose material according to the invention, preferably multilayer wood material, further commercial additives known to the person skilled in the art may be present as component D), for example water repellents, such as paraffin emulsions, fungicides, formaldehyde scavengers Example urea or polyamines, and flame retardants.
  • water repellents such as paraffin emulsions, fungicides, formaldehyde scavengers Example urea or polyamines, and flame retardants.
  • the present invention further relates to a method for producing a multilayered lignocellulosic material, preferably wood material, containing at least three lignocellulosic material layers, preferably wood material layers, wherein at least the middle layer (s) a light lignocellulosic, preferably light wood-containing material having an average density in the Range from 200 to 600 kg / m 3 and with further features as described above and in the claims, containing and wherein the components for the individual layers uhe superimposed and pressed under elevated temperature and elevated pressure, and wherein the expanded plastic particles B) of expandable plastic particles with a content of blowing agent in the range of 0.01 to 4 wt .-%, based on the expandable plastic particles, are obtained.
  • a multilayered lignocellulosic material preferably wood material, containing at least three lignocellulosic material layers, preferably wood material layers, wherein at least the middle layer (s) a light lignocellulosic, preferably light
  • Preferred parameter ranges and preferred embodiments with regard to the average density of the light lignocellulose-containing material, preferably light wood-containing material and with regard to the components A), B), C) and D) and the combination of the features correspond to those described above.
  • the processes for producing multilayered lignocellulosic materials, preferably wood-based materials, are known in principle and described, for example, in M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Glue, Springer 2002, pages 91 to 150.
  • the chips After cutting the wood, the chips are dried. Thereafter, if necessary, coarse and fines are removed. The remaining chips are sorted by sieving or sifting in the air stream. The coarser material is used for the middle layer, the coarser material for the cover layers.
  • Middle layer and outer layer chips are mixed separately with the components B) (only the middle layer (s)), C) (middle layer) and optionally D) (middle layer and / or outer layers) and with an aminoplast resin (top layer), blended ,,) and then scattered.
  • the cover layer material is scattered on the forming belt, then the middle layer material - containing the components B), C) and optionally D) - and finally again cover layer material.
  • the three-layer chip cake thus produced is precompressed cold (usually at room temperature) and then pressed hot.
  • the pressing can be carried out by all methods known to the person skilled in the art. Usually, the wood particle cake is pressed at a press temperature of 150 0 C to 230 0 C to the desired thickness. The pressing time is normally 3 to 15 seconds per mm plate thickness. This gives a three-layer chipboard.
  • the average density of the multilayered, preferably of the inventive three-layer, lignocellulose material, preferably wood material, according to the invention is in the range from 300 kg / m 3 to 600 kg / m 3 , preferably in the range from 350 kg / m 3 to 600 kg / m 3 , more preferably in the range of 400 kg / m 3 to 500 kg / m 3 .
  • Middle layers in the sense of the invention are all layers that are not the outer layers.
  • the outer layers preferably contain no component B.
  • the multilayered lignocellulose material according to the invention preferably multilayer wooden material, contains three lignocellulosic layers, preferably mechanical pulp layers, wherein the outer cover layers together contain 1 to 25% of the total Thickness of the multilayered lignocellulose material according to the invention, preferably make wood material, preferably 3 to 20%, in particular 5 to 15%.
  • the binder used for the outer layers is usually an aminoplast resin, for example urea-formaldehyde resin (UF), melamine-formaldehyde resin (MF), melamine-urea-formaldehyde resin (MUF) or the binder C according to the invention.
  • the binder used for the outer layers is an aminoplast resin, more preferably a urea-formaldehyde resin, most preferably an aminoplast resin wherein the molar formaldehyde: -NH 2 group ratio is in the range of 0.3 to 1.0.
  • the thickness of the multilayered lignocellulosic material according to the invention varies with the field of application and is generally in the range of 0.5 to 100 mm; preferably in the range of 10 to 40 mm, in particular 15 to 20 mm.
  • the present invention relates to the use of the inventive light lignocellulose-containing, preferably light wood-containing material and the multilayer lignocellulosic material according to the invention, preferably multilayer wood material for the production of objects of all kinds, for example furniture, furniture parts or packaging materials, the use of the light lignocellulosic material according to the invention, preferably light wood-containing material and the multilayer lignocellulose material according to the invention, preferably multilayer wood material in the construction sector.
  • items of all kinds include furniture, furniture parts and packaging materials, wall and ceiling panels, doors and floors.
  • furniture or furniture parts are kitchen furniture, cabinets, chairs, tables, countertops, for example for kitchen furniture, desk tops.
  • packaging materials are boxes, boxes.
  • Examples of the construction sector are building construction, civil engineering, interior construction, tunneling, where the lignocellulose-containing materials according to the invention, preferably light wood-containing materials or multilayer lignocellulosic materials according to the invention, preferably wood-based materials can be used as shuttering panels or as a carrier.
  • the lignocellulose-containing materials according to the invention preferably light wood-containing materials or multilayer lignocellulosic materials according to the invention, preferably wood-based materials can be used as shuttering panels or as a carrier.
  • the advantages of the present invention are the low density of the light lignocellulose-containing material according to the invention, preferably light wood-containing material or multilayer lignocellulose material according to the invention, preferably multilayer wood material, while maintaining good mechanical stability. Furthermore, the light lignocellulose-containing material according to the invention, preferably light wood-containing material and multilayer lignocellulose material according to the invention, preferably multilayer wood material can be easily produced; there is no need to convert the existing plants of the wood-based material industry for the production of the multilayer lignocellulose materials according to the invention, preferably multilayer wood-based materials. Surprisingly good is the Bekantberry the light wood-containing materials according to the invention or especially of the multilayer wood materials. The edge adheres particularly well and is not uneven or wavy, the narrow surface, in particular of the multilayer wood material, is not characterized by the edge through, the edge is pressure-stable and edging can be done with the usual machines of plate making and edging.
  • the swelling values of the multilayered lignocellulose materials according to the invention are smaller than the swelling values of an analogous plate of the same density without component B).
  • An advantage of the invention is that the expanded plastic particles recovered from the low blowing agent expandable (compact) plastic particles, if any, need not be stored for long periods of time. sen to reduce the content of combustible blowing agent prior to further processing of the expanded plastic particles to lignocellulosic material, such as chipboard. Examples
  • the expandable particles were treated with water vapor in a continuous conventional prefoamer.
  • a bulk density of 50 kg / m 3 of the expanded polystyrene particles was set
  • the expanded polystyrene thus obtained had a pentane content of 2.5% by weight and, after less than one hour, was used directly for the preparation of a light wood-containing substance.
  • an expandable polystyrene was prepared, but 6.5 parts by weight of pentane were used.
  • This product was treated as described in A) in a prefoamer and adjusted to a bulk density of 50 kg / m 3 .
  • the pentane content of this expanded polystyrene was 5% by weight.
  • the material for the production of a three-layer chipboard was spread in a 30 x 30 cm mold. In this case, first the cover layer material, then the middle layer material and finally the cover layer material were scattered. The total mass was chosen so that at the end of the pressing process, the desired density results in a desired thickness of 16 mm.
  • the Weight Ratio (Weight Ratio) Cover Layer Material: Middle Layer Material: Topcoat material was 17: 66: 17 in all runs.
  • the cover layer material used was the mixture described above under B2.2).
  • the middle layer material used was the mixture described above under B2.1). After spreading (press temperature 210 0 C, pressing time 210 s) at room temperature, thus "cold”, pre-compacted and then pressed in a hot press.
  • the target thickness of the plate was in each case 16 mm.
  • the density was determined 24 hours after preparation according to EN 1058.
  • Transverse tensile strength The transverse tensile strength is determined according to EN 319.
  • the wood material B.4.1 according to the invention obtained with expanded polystyrene of low pentane content, within the measuring accuracy, has the same transverse tensile strength as that with expanded polystyrene with high pentane content (B4.2.1), but significantly better values than a wood material without expanded polystyrene (B4.2.2), comparable density.
  • the advantage of the invention is, inter alia, that the emissions of propellant, for example pentane, in the manufacture and processing of expanded plastic particles, such as expanded polystyrene particles, are significantly reduced, which, in addition to the positive effects on the atmosphere, a advantageous influence on the safe handling of the expanded plastic particles, such as expanded polystyrene particles, has, the product properties of the wood material continue to be good.
  • propellant for example pentane

Abstract

Verfahren zur Herstellung eines leichten lignocellulosehaltigen Stoffes mit einer mittleren Dichte im Bereich von 200 bis 600 kg/m3, in welchem man, jeweils bezogen auf den lignocellulosehaltigen Stoff: A) 30 bis 95 Gew.-% Lignocellulosepartikel; B) 1 bis 25 Gew.-% expandierte Kunststoffteilchen mit der Schüttdichte im Bereich von 10 bis 100 kg/m3; C) 3 bis 50 Gew.-% eines Bindemittels, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminoplastharz, Phenolformaldehydharz und organisches Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen und gegebenenfalls D) Additive mischt und anschließend unter erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck verpresst, dadurch gekennzeichnet, dass die expandierten Kunststoffteilchen aus expandierbaren Kunststoffteilchen mit einem Gehalt an Treibmittel im Bereich von 0,01 bis 4 Gew.-%, bezogen auf die expandierbaren Kunststoffteilchen, erhalten werden.

Description

Leichte Lignocellulosewerkstoffe mit guten mechanischen Eigenschaften Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines leichten lignocel- lulosehaltigen Stoffes mit einer mittleren Dichte im Bereich von 200 bis 600 kg/m3, in welchem man, jeweils bezogen auf den lignocellulosehaltigen Stoff:
A) 30 bis 95 Gew.-% Lignocelulosepartikel;
B) 1 bis 25 Gew.-% expandierte Kunststoffteilchen mit der Schüttdichte im Bereich von 10 bis 100 kg/m3,
C) 3 bis 50 Gew.-% eines Bindemittels, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminoplastharz, Phenolformaldehydharz und organisches Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen und gegebenenfalls
D) Additive mischt und anschließend unter erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck ver- presst, dadurch gekennzeichnet, dass die expandierten Kunststoffteilchen aus expandierbaren Kunststoffteilchen mit einem Gehalt an Treibmittel im Bereich von 0,01 bis 4 Gew.-%, bezogen auf die expandierbaren Kunstoffteilchen erhalten werden.
Die Summe der Komponenten A), B), C) und gegebenenfalls D) addiert sich zu 100 %.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung von expandierbaren Kunststoffteilchen wie in den Ansprüchen definiert, ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffes, wie in den Ansprüchen definiert und die Verwendung der erfindungsgemäßen leichten lignocellulosehaltigen Stoffe sowie des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffs, wie in den Ansprüchen definiert
Lignocellulosewerkstoffe, zum Beispiel Holzwerkstoffe, insbesondere mehrschichtige Holzwerkstoffe, sind eine kostengünstige und Ressourcen schonende Alternative zu Massivholz und haben große Bedeutung insbesondere im Möbelbau, bei Laminatfußboden und als Baumaterialien erlangt. Als Ausgangsstoffe dienen Holzpartikel unter- schiedlicher Stärke, z. B. Holzspäne oder Holzfasern aus verschiedenen Hölzern. Solche Holzpartikel werden üblicherweise mit natürlichen und/oder synthetischen Bindemitteln und gegebenenfalls unter Zugabe weiterer Additive zu platten- oder strangför- migen Holzwerkstoffen verpresst. Um gute mechanische Eigenschaften der Holzwerkstoffe zu erzielen, werden diese mit einer Dichte von ca. 650 kg/m3 und mehr hergestellt. Anwendern, insbesondere Privat- konsumenten, sind Holzwerkstoffe dieser Dichte oder die entsprechenden Teile, wie Möbel, oft zu schwer.
Der industrielle Bedarf an leichten Holzwerkstoffen ist daher in den letzten Jahren stetig gestiegen, insbesondere seit Mitnahmemöbel an Beliebtheit gewonnen haben. Fer- ner bedingt der steigende Ölpreis, der zu einer fortwährenden Verteuerung von beispielsweise den Transportkosten führt, ein verstärktes Interesse an leichten Holzwerkstoffen.
Zusammengefasst sind leichte Holzwerkstoffe aus den folgenden Gründen von großer Bedeutung:
Leichte Holzwerkstoffe führen zu einer einfacheren Handhabbarkeit der Produkte durch den Endkunden, beispielsweise beim Einpacken, Transportieren, Auspacken oder Aufbauen der Möbel.
Leichte Holzwerkstoffe führen zu geringeren Transport- und Verpackungskosten, ferner können bei der Herstellung von leichten Holzwerkstoffen Materialkosten eingespart werden. Leichte Holzwerkstoffe können beispielsweise beim Einsatz in Transportmitteln zu einem geringeren Energieverbrauch dieser Transportmittel führen. Ferner können unter Verwendung von leichten Holzwerkstoffen beispielsweise materialaufwendige Dekorteile, wie derzeit in Mode gekommene dickere Arbeitsplatten und Wangen bei Küchen, kostengünstiger angeboten werden.
Im Stand der Technik finden sich vielfältige Vorschläge, die Dichte der Holzwerkstoffe zu verringern.
Als leichte Holzwerkstoffe, die erhältlich sind durch konstruktive Maßnahmen, sind bei- spielsweise Röhrenspanplatten und Wabenplatten zu nennen. Durch ihre besonderen Eigenschaften kommen Röhrenspanplatten hauptsächlich bei der Herstellung von Türen als Innenlage zum Einsatz.
Nachteilig bei der Wabenplatte ist zum Beispiel der zu geringe Schraubenauszugswi- derstand, das erschwerte Befestigen von Beschlägen und die Schwierigkeiten bei der Bekantung.
Ferner finden sich im Stand der Technik Vorschläge, die Dichte der Holzwerkstoffe durch Zusätze zum Leim oder zu den Holzpartikeln zu verringern.
In CH 370229 werden leichte und gleichzeitig druckfeste Formpressstoffe beschrieben, die aus Holzspänen oder -fasern, einem Bindemittel und einem als Füllstoff dienenden porösen Kunststoff bestehen. Zur Herstellung der Formpressstoffe werden die Holzspäne oder -fasern mit Bindemittel und verschäumbaren oder teilweise verschäumba- ren Kunststoffen gemischt, und das erhaltene Gemisch bei erhöhter Temperatur ver- presst. Zum Treibmittelgehalt der Füllstoffpolymere äußert sich CH 370229 nicht.
WO 02/38676 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von leichten Produkten, in dem 5 bis 40 Gew.-% verschäumbares oder bereits verschäumtes Polystyrol mit einer Teilchengröße von kleiner 1 mm, 60 bis 95 Gew.-% lignocellulosehaltiges Material und Bindemittel vermischt und bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck zu dem ferti- gen Produkt verpresst werden. Zum Treibmittelgehalt der Füllstoffpolymere äußert sich WO 02/38676 nicht.
In WO 2008/046890A (BASF SE), WO 2008/046891 A (BASF SE) und
WO 2008/046892 A (BASF SE) werden unter anderem leichte holzhaltige Stoffe be- schrieben, die zum Beispiel Holzspäne oder -fasern, ein Bindemittel und einen als
Füllstoff dienenden porösen Kunststoff enthalten. Zur Herstellung der holzhaltigen Stoffe werden zum Beispiel die Holzspäne oder -fasern mit Bindemittel und verschäumbaren oder teilweise verschäumbaren Kunststoffen gemischt, und das erhaltene Gemisch bei erhöhter Temperatur verpresst. Die WO 2008/046890 A, WO 2008/046891 A und WO 2008/046892 A schweigen zum Treibmittelgehalt der Füllstoffpolymere oder deren Vorläufer.
Der Nachteil des Standes der Technik besteht zusammengefasst darin, dass die zur Herstellung der aufgeschäumten Füllstoffe verwendeten Vorläuferpolymerisate relativ große Mengen (üblicherweise mehr als 5 Gew.-% bezogen auf die Vorläuferpolymerisate) an Treibmittel, beispielsweise Pentan(gemische), enthalten. Die meisten Treibmittel, zum Beispiel Pentan, sind leicht entzündlich.
Dies birgt den Nachteil, daß aufwendige technische Maßnahmen ergriffen werden müssen, um die Bildung von feuergefährlichen oder gar explosiven Treibmittel/Luft- Gemischen bei der Herstellung der leichten lignocellulosehaltigen, beispielsweise holzhaltigen, Stoffe oder entsprechender, in der Regel mehrlagiger, Lignocellulosewerkstof- fe, beispielsweise Holzwerkstoffe, zu verhindern. Üblicherweise werden die expandierten Kunststoffteilchen, zum Beispiel Polystyrol, mit Pentan(gemischen) als Treibmittel, mehrere Tage in speziellen Silos mit Belüftung zwischengelagert, damit das Treibmittel, wie Pentan(gemisch), entweichen kann. Dieses relativ lange Lagern verhindert eine kontinuierliche Herstellung der leichten lignocllulo- sehaltigen, beispielsweise holzhaltigen, Stoffe oder entsprechender, in der Regel mehrlagiger, Lignocellulosewerkstoffe, beispielsweise Holzwerkstoffe und kann zu einer Verringerung der Produktionskapazität für die leichten lignocellulosehaltigen Stoffe, beispielsweise holzhaltigen Stoffe oder entsprechender, in der Regel mehrlagiger, Lignocellulosewerkstoffe, beispielsweise Holzwerkstoffe führen.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, Kunststoffteilchen für leichte lignocellulosehaltige Stoffe und leichte Lignocellulosewerkstoffe aufzuzeigen, welche sich ohne Feuergefahr herstellen und handhaben lassen und welche sich mit relativ einfachen Verfahren kontrolliert expandieren lassen, wobei sie aber zu lignocellulose- haltigen, vorzugsweise holzhaltigen, Stoffen und Lignocellulosewerkstoffen, vorzugsweise Holzwerkstoffen, geringerer Dichte führen, mit mindestens gleich guten mecha- nischen Festigkeiten und guten Verarbeitungseigenschaften, beispielsweise Bekant- barkeit, wie jene des Standes der Technik.
Die mechanische Festigkeit kann beispielsweise durch die Messung der Querzugsfestigkeit nach EN 319 bestimmt werden.
Für die Bewertung der Bekantbarkeit oder des Aufklebens von Kanten auf Spanplatten kann das TKH-Merkblatt (Technische Komission Holzklebstoffe im Industrieverband Klebstoffe e.V.) vom Januar 2006, Tabelle 10 herangezogen werden. Weiterhin sollte der Quellwert der leichten Lignocellulosewerkstoffe, vorzugsweise Holzwerkstoffe, durch die verringerte Dichte nicht negativ beeinträchtigt werden.
Die Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines leichten lignocel- lulosehaltigen Stoffes mit einer mittleren Dichte im Bereich von 200 bis 600 kg/m3, in welchem man, jeweils bezogen auf den lignocellulosehaltigen Stoff:
A) 30 bis 95 Gew.-% Lignocellulosepartikel;
B) 1 bis 25 Gew.-% expandierte Kunststoffteilchen mit der Schüttdichte im Bereich von 10 bis 100 kg/m3;
C) 3 bis 50 Gew.-% eines Bindemittels, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminoplastharz, Phenolformaldehydharz und organisches Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen und gegebenenfalls
D) Additive mischt und anschließend unter erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck ver- presst, dadurch gekennzeichnet, dass die expandierten Kunststoffteilchen aus expandierbaren Kunstoffteilchen mit einem Gehalt an Treibmittel im Bereich von 0,01 bis 4 Gew.-%, bezogen auf die expandierbaren Kunststoffteilchen, erhalten werden. Die Begriffe Lignocellulose, Lignocellulosepartikel oder lignocellulosehaltiger Stoff sind dem Fachmann bekannt. Lignocellulosehaltiger Stoff, lignocellulosehaltige Partikel oder Lignocellulosepartikel sind hierin zum Beispiel Stroh oder Holzteile, wie Holzlagen, Holzstreifen, Holzspäne, Holzfasern oder Holzstaub, wobei Holzspäne, Holzfasern und Holzstaub bevorzugt sind. Die lignocellulosehaltigen Partikel oder Lignocellulosepartikel können auch von holzfaserhaltigen Pflanzen, wie Flachs, Hanf, stammen.
Ausgangsmaterialien für Holzteile oder Holzpartikel sind üblicherweise Durchfors- tungshölzer, Industrieresthölzer und Gebrauchthölzer sowie holzfaserhaltige Pflanzen. Die Aufbereitung zu den gewünschten lignocellulosehaltigen Partikeln, beispielsweise Holzpartikel, erfolgt nach bekannten Verfahren, siehe zum Beispiel M. Dunky, P.
Niemt, Holzwerkstoffe und Leime, S. 91-156, Springer Verlag Heidelberg, 2002.
Bevorzugte lignocellulosehaltige Partikel sind Holzpartikel, besonders bevorzugt HoIz- fasern, wie sie für die Herstellung von MDF- und HDF-Platten eingesetzt werden.
Gut geeignete lignocellulosehaltige Partikel sind auch Flachs- oder Hanfpartikel, besonders bevorzugt Flachs- oder Hanffasern, wie sie für die Herstellung von MDF- und HDF-Platten eingesetzt werden können.
Der lignocellulosehaltige, vorzugsweise holzhaltige Stoff kann die üblichen geringen Mengen Wasser (in einer üblichen geringen Schwankungsbreite) enthalten; dieses Wasser ist bei den Gewichtsangaben der vorliegenden Anmeldung nicht berücksichtigt. Die Gewichtsangabe der Lignocellulosepartikel, vorzugsweise Holzpartikel, bezieht sich auf in üblicher, dem Fachmann bekannter, Weise getrocknete Lignocellulosepartikel, vorzugsweise Holzpartikel.
Die Gewichtsangabe des Bindemittels bezieht sich im Hinblick auf die Aminoplastkom- ponente im Bindemittel auf den Feststoffgehalt der entsprechenden Komponente (bestimmt durch Verdunsten des Wassers bei 120 0C, innerhalb von 2 h nach, zum Beispiel, Günter Zeppenfeld, Dirk Grunwald, Klebstoffe in der Holz- und Möbelindustrie, 2. Auflage, DRW-Verlag, Seite 268) und im Hinblick auf das Isocyanat, insbesondere das PMDI, auf die Isocyanatkomponente an sich, also zum Beispiel ohne Lösungsmittel oder Emulgiermedium.
Die erfindungsgemäßen leichten lignocellulosehaltigen, vorzugsweise holzhaltigen Stoffe haben eine mittlere Dichte von 200 bis 600 kg/m3, bevorzugt 200 bis 575 kg/m3, besonders bevorzugt 250 bis 550 kg/m3, insbesondere 300 bis 500 kg/m3.
Die Querzugsfestigkeit der erfindungsgemäßen leichten lignocellulosehaltigen, vorzugsweise holzhaltigen Stoffe oder vorzugsweise der erfindungsgemäßen mehrschich- tigen Lignocellulosewerkstoffe, besonders bevorzugt mehrschichtige Holzwerkstoffe liegt im Allgemeinen im Bereich von 0,1 N/mm2, bis 1 ,0 N/mm2, bevorzugt 0,3 bis 0,8 N/mm2, besonders bevorzugt 0,4 bis 0,6 N/mm2. Die Bestimmung der Querzugsfestigkeit erfolgt nach EN 319.
Als mehrschichtige Lignocellulosewerkstoffe kommen alle Werkstoffe in Betracht, die aus Lignocellulosefurnieren, vorzugsweise Holzfurnieren, vorzugsweise mit einer mittleren Dichte der Holzfurniere von 0,4 bis 0,85 g/cm3, gefertigt sind, beispielsweise Fur- nierplatten oder Sperrholzplatten oder Laminated Veneer Lumber (LVL).
Als mehrschichtige Lignocellulosewerkstoffe, vorzugsweise mehrschichtige Holzwerkstoffe, kommen besonders bevorzugt alle Werkstoffe in Betracht, die aus Lignocellulo- sespänen, vorzugsweise Holzspänen, vorzugsweise mit einer mittleren Dichte der Holzspäne von 0,4 bis 0,85 g/cm3 gefertigt sind, beispielsweise Spanplatten oder OSB- Platten, sowie Holzfaserwerkstoffe wie LDF-, MDF- und HDF-Platten. Bevorzugt sind Spanplatten und Faserplatten, insbesondere Spanplatten.
Die mittlere Dichte der Lignocellulosepartikel, vorzugsweise der Holzpartikel, der Kom- ponente A) liegt in der Regel bei 0,4 bis 0,85 g/cm3, bevorzugt bei 0,4 bis 0,75 g/cm3, insbesondere bei 0,4 bis 0,6 g/cm3.
Für die Herstellung der Holzpartikel kommt jede beliebige Holzart in Frage; gut geeignet sind beispielsweise Fichten-, Buchen-, Kiefern-, Lärchen-, Linden-, Pappeln-, Eschen-, Kastanien- oder Tannenholz, bevorzugt sind Fichten- und/oder Buchenholz, insbesondere Fichtenholz.
Die Dimensionen der Lignocellulosepartikel, vorzugsweise Holzpartikel, sind nicht kritisch und richten sich wie üblich nach dem herzustellenden Lignocellulosewerkstoff, vorzugsweise Holzwerkstoff, zum Beispiel den oben genannten Holzwerkstoffen, wie Spanplatte oder OSB.
Komponente B) sind expandierte Kunststoffteilchen, vorzugsweise expandierte thermoplastische Kunststoffteilchen.
Derartige expandierte Kunststoffteilchen werden üblicherweise wie folgt erhalten: Kompakte Kunststoffteilchen, welche ein ausdehnungsfähiges Medium (häufig auch„Treibmittel" genannt) enthalten werden durch Einwirkung von Wärmenergie oder Druckänderung expandiert (oft auch als„aufgeschäumt" bezeichnet). Hierbei dehnt sich das Treibmittel aus, die Partikel nehmen an Größe zu und Zellstrukturen entstehen.
Die Expandierung kann einstufig oder mehrstufig durchgeführt werden. In der Regel werden beim einstufigen Verfahren die expandierbaren Kunststoffteilchen ohne weiteres auf die gewünschte Endgröße expandiert.
In der Regel werden beim mehrstufigen Verfahren die expandierbaren Kunststoffteilchen zunächst auf eine Zwischengröße expandiert und dann in einer oder mehreren weiteren Stufen über entsprechend viele Zwischengrößen zur gewünschten Endgröße expandiert.
Die oben genannten kompakten Kunststoffteilchen, hierin auch„expandierbare Kunststoffteilchen" genannt, enthalten, im Gegensatz zu den expandierten Kunststoffteil- chen, in der Regel, keine Zellstrukturen.
Geeignete Polymere, die den expandierbaren oder expandierten Kunststoffteilchen zugrunde liegen sind alle Polymere, vorzugsweise thermoplastische Polymere, die sich verschäumen lassen. Diese sind dem Fachmann bekannt.
Gut geeignete derartige Polymere sind beispielsweise Polyketone, Polysulfone, Polyo- xymethylen, PVC (hart und weich), Polycarbonate, Polyisocyanurate, Polycarbodiimi- de, Polyacrylimide und Polymethacrylimide, Polyamide, Polyurethane, Aminoplastharze und Phenolharze, Styrolhomopolymere (im folgenden auch als„Polystyrol" oder „Styrolpolymerisat" bezeichnet), Styrolcopolymere, C2-Cio-Olefinhomopolymere, C2- C-io-Olefincopolymere und Polyester. Bevorzugt verwendet man zur Herstellung der genannten Olefinpolymere die 1-Alkene, zum Beispiel Ethylen, Propylen, 1 -Buten, 1- Hexen, 1-Octen. Die expandierten Kunststoffteilchen der Komponente B) weisen eine Schüttdichte, von 10 bis 100 kg/m3 auf, bevorzugt 15 bis 90 kg/m3, besonders bevorzugt 20 bis 80 kg/m3, insbesondere 40 bis 80 kg/m3.
Die Schüttdichte wird üblicherweise durch Wiegen eines mit dem Schüttgut gefüllten definierten Volumens ermittelt.
Expandierte Kunststoffteilchen B) werden im allgemeinen in Form von Kugeln oder Perlen mit einem mittleren Durchmesser von vorteilhaft 0,25 bis 10 mm, bevorzugt 0,4 bis 8,5 mm, insbesondere 0,4 bis 7 mm, eingesetzt.
Expandierte Kunststoffteilchenkugeln oder -perlen B) weisen vorteilhaft eine kleine Oberfläche pro Volumen auf, beispielsweise in Form eines sphärischen oder elliptischen Partikels. Die expandierten Kunststoffteilchen-Kugeln B) sind vorteilhaft geschlossenzellig. Die Offenzelligkeit nach DIN-ISO 4590 beträgt in der Regel weniger als 30 %. Besteht die Komponente B) aus unterschiedlichen Polymertypen, also Polymertypen denen unterschiedliche Monomere zugrunde liegen (beispielsweise Polystyrol und Po- lyethylen oder Polystyrol und Homo-Polypropylen oder Polyethylen und HomoPolypropylen), so können diese in unterschiedlichen Gewichtsverhältnissen vorliegen, die allerdings, nach derzeitigem Stand des Wissens, nicht kritisch sind.
Des weiteren können den Polymeren, vorzugsweise den Thermoplasten, die den expandierbaren oder expandierten Kunststoffteilchen B) zugrunde liegen Additive, zum Beispiel UV-Stabilisatoren, Antioxydantien, Beschichtungsmittel, Hydrophobierungsmit- tel, Keimbildner, Weichmacher, Flammschutzmittel, lösliche und unlösliche anorganische und/oder organische Farbstoffe, Pigmente, und athermane Partikel, wie Ruß, Graphit oder Aluminiumpulver, gemeinsam oder räumlich getrennt als Zusatzstoffe zugegeben werden. Zum expandieren der expandierbaren Kunststoffteilchen können alle dem Fachmann bekannten Treibmittel verwendet werden, beispielsweise aliphatische C3- bis C10- Kohlenwasserstoffe, wie Propan, n-Butan, Isobutan, n-Pentan, Isopentan, Neopentan cyclo-Pentan und/oder Hexan und dessen Isomere, Alkohole, Ketone, Ester, Ether oder halogenierte Kohlenwasserstoffe.
Der Gehalt an Treibmittel in den expandierbaren Kunststoffteilchen liegt im Bereich von 0,01 bis 4 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 3,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf die treibmittelhaltigen expandierbaren Kunststoffteilchen. Vorzugsweise verwendet man Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat als einzige Kunststoffteilchen-Komponente in der Komponente B).
Derartiges Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat kann nach allen den Fachmann bekannten Polymerisierungsverfahren hergestellt werden, siehe z. B. Ullmann's Encyc- lopedia, Sixth Edition, 2000 Electronic Release oder Kunststoff-Handbuch 1996, Band 4„Polystyrol" , Seiten 567 bis 598.
Die Herstellung des expandierbaren Polystyrols und/oder Styrolcopolymerisats erfolgt in der Regel in an sich bekannter Weise durch Suspensionspolymerisation oder mittels Extrusionsverfahren.
Bei der Suspensionspolymerisation wird Styrol, gegebenenfalls unter Zusatz weiterer Comonomere in wässriger Suspension in Gegenwart eines üblichen Suspensionsstabilisators mittels radikalbildender Katalysatoren polymerisiert. Das Treibmittel und gege- benenfalls weitere Zusatzstoffe können dabei bei der Polymerisation mit vorgelegt werden oder im Laufe der Polymerisation oder nach beendeter Polymerisation dem Ansatz zugefügt werden. Die erhaltenen periförmigen, mit Treibmittel imprägnierten, expandierbaren Styrolpolymerisate werden nach beendeter Polymerisation von der wässrigen Phase abgetrennt, gewaschen, getrocknet und gesiebt.
Bei dem Extrusionsverfahren wird das Treibmittel beispielsweise über einen Extruder in das Polymer eingemischt, durch eine Düsenplatte gefördert und unter Druck zu Partikeln oder Strängen granuliert.
Als Treibmittel zur Herstellung des expandierbaren Polystyrols und/oder Styrolcopoly- merisats können alle dem Fachmann bekannten und bereits oben genannten Treibmit- tel verwendet werden, beispielsweise aliphatische C3- bis Cio-Kohlenwasserstoffe, wie Propan, n-Butan, Isobutan, n-Pentan, Isopentan, Neopentan cyclo-Pentan und/oder Hexan und dessen Isomere, Alkohole, Ketone, Ester, Ether oder halogenierte Kohlenwasserstoffe. Bevorzugt wird das Treibmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus n-Pentan, Isopentan, Neopentan und Cyclopentan. Besonders bevorzugt wird ein handelsübliches Pentanisomerengemisch aus n-Pentan und iso-Pentan verwendet.
Der Gehalt an Treibmittel im expandierbaren Polystyrol oder Styrolcopolymerisat liegt im Bereich von 0,01 bis 4 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 3,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das treibmittelhaltige expandierbare Polystyrol oder Styrolcopolymerisat.
Der Gehalt an C3- bis Cio-Kohlenwasserstoffen als Treibmittel im expandierbaren Po- lystyrol oder Styrolcopolymerisat liegt im Bereich von 0,01 bis 4 Gew.-% bevorzugt 0,1 bis 4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 3,5 Gew.-%, jeweils, bezogen auf das treibmittelhaltige expandierbare Polystyrol oder Styrolcopolymerisat.
Der Gehalt an Treibmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus n-Pentan, Iso- pentan, Neopentan und Cyclopentan, im expandierbaren Polystyrol oder Styrolcopolymerisat liegt im Bereich von 0,01 bis 4 Gew.-% bevorzugt 0,1 bis 4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 3,5 Gew.-%, jeweils, bezogen auf das treibmittelhaltige expandierbare Polystyrol oder Styrolcopolymerisat. Der Gehalt an Treibmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus n-Pentan, Isopentan, Neopentan und Cyclopentan, im expandierbaren Polystyrol liegt im Bereich von 0,01 bis 4 Gew.-% bevorzugt 0,1 bis 4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 3,5 Gew.-%, jeweils, bezogen auf das treibmittelhaltige expandierbare Polystyrol. Die oben beschriebenen Styrolpolymerisate oder Styrolcopolymerisate haben einen relativ geringen Gehalt an Treibmittel. Derartige Polymerisate werden auch als„treibmittelarm" bezeichnet. Ein gut geeignetes Verfahren zu Herstellung von treibmittelar- men expandierbarem Polystyrol oder Styrolcopolymerisat wird in US 5,1 12,875 beschrieben auf das hierin ausdrücklich Bezug genommen wird.
Des weiteren können den Styrol Polymerisaten oder oder Styrolcopolymerisaten Additi- ve, zum Beispiel UV-Stabilisatoren, Antioxydantien, Beschichtungsmittel, Hydrophobierungsmittel, Keimbildner, Weichmacher, Flammschutzmittel, lösliche und unlösliche anorganische und/oder organische Farbstoffe, Pigmente, und athermane Partikel, wie Ruß, Graphit oder Aluminiumpulver, gemeinsam oder räumlich getrennt als Zusatzstoffe zugegeben werden.
Wie beschieben können auch Styrolcopolymerisate eingesetzt werden. Vorteilhaft weisen diese Styrolcopolymerisate mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 80 Gew.-%, einpolymerisiertes Styrol auf. Als Comonomere kommen z. B. α-Methyl- styrol, kernhalogenierte Styrole, Acrylnitril, Ester der Acryl- oder Methacrylsäure von Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen, N-Vinylcarbazol, Maleinsäure(anhydrid),
(Meth)acrylamide und/oder Vinylacetat in Betracht.
Vorteilhaft kann das Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat eine geringe Menge eines Kettenverzweigers einpolymerisiert enthalten, d. h. einer Verbindung mit mehr als ei- ner, vorzugsweise zwei Doppelbindungen, wie Divinylbenzol, Butadien und/oder Bu- tandioldiacrylat. Der Verzweiger wird im Allgemeinen in Mengen von 0,0005 bis 0,5 Mol-%, bezogen auf Styrol, verwendet.
Bevorzugt werden Styrolpolymerisate oder Styrolcopolymerisate mit einem Molekular- gewicht im Bereich von 70.000 bis 400.000 g/mol, besonders bevorzugt 190.000 bis 400.000 g/mol, ganz besonders bevorzugt 210.000 bis 400.000 g/mol eingesetzt.
Auch Mischungen verschiedener Styrol(co)polymerisate können verwendet werden. Gut geeignete Styrolpolymerisate oder Styrolcopolymerisate sind glasklares Polystyrol (GPPS), Schlagzähpolystyrol (HIPS), anionisch polymerisiertes Polystyrol oder Schlagzähpolystyrol (A-IPS), Styrol-α-Methylstyrol-copolymere, Acrylnitril-Butadien- Styrolpolymerisate (ABS), Styrol-Acrylnitril (SAN), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Methylacrylat-Butadien-Styrol (MBS), Methylmethacrylat-Acrylnitril-Butadien-Styrol (MABS)-Polymerisate oder Mischungen davon oder mit Polyphenylenether (PPE) eingesetzt.
Besonders bevorzugt wird ein Styrolhomopolymerisat mit einem Molekulargewicht im Bereich von 70.000 bis 400.000 g/mol, besonders bevorzugt 190.000 bis 400.000 g/mol, ganz besonders bevorzugt 210.000 bis 400.000 g/mol eingesetzt. Für die Herstellung von expandiertem Polystyrol als Komponente B) und/oder expandiertem Styrolcopolymerisat als Komponente B) werden im allgemeinen die expandierbaren Styrolhomopolymerisate oder expandierbaren Styrolcopolymerisate in bekannter Weise durch Erhitzen auf Temperaturen oberhalb ihres Erweichungspunkts, beispiels- weise mit Heißluft oder vorzugsweise Dampf, expandiert, wie zum Beispiel in Kunststoff Handbuch 1996, Band 4„Polystyrol" , Hanser 1996, Seiten 640 bis 673 oder US 5,1 12,875 beschrieben.
Die Expandierung kann einstufig oder mehrstufig durchgeführt werden. In der Regel wird beim einstufigen Verfahren das expandierbare Styrolhomopolymerisat oder expandierbare Styrolcopolymerisat ohne weiteres auf die gewünschte Endgröße expandiert.
In der Regel wird beim mehrstufigen Verfahren das expandierbare Styrolhomopolymerisat oder expandierbare Styrolcopolymerisat zunächst auf eine Zwischengröße expan- diert und dann in einer oder mehreren weiteren Stufen über entsprechend viele Zwischengrößen zur gewünschten Endgröße expandiert.
Vorzugsweise wird die Expandierung einstufig durchgeführt. Der Gehalt an Treibmittel im expandierten Styrolhomopolymerisat (Polystyrol) oder expandierten Styrolcopolymerisat, vorzugsweise expandiertem Styrolhomopolymerisat (Polystyrol), liegt im Bereich von 0 bis 3,5 Gew.-%, bevorzugt von 0 bis 3 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 2,5 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 0 bis 2 Gew.-%, jeweils bezogen auf das expandierte Styrolhomopolymerisat (Polystyrol)oder Styrolcopo- lymerisat.
0 Gew.-% bedeutet hierin, dass kein Treibmittel mit den üblichen Nachweisverfahren nachgewiesen werden kann. Das expandierte Styrolhomopolymerisat (Polystyrol), oder expandierte Styrolcopolymerisat weist vorteilhaft eine Schüttdichte, von 10 bis 100 kg/m3 auf, bevorzugt 15 bis 90 kg/m3, besonders bevorzugt 20 bis 80 kg/m3, insbesondere 40 bis 80 kg/m3.
Das expandierte Polystyrol oder expandierte Styrolcopolymerisat wird vorteilhaft in Form von Kugeln oder Perlen mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 0,25 bis 10 mm, bevorzugt im Bereich von 0,4 bis 8,5 mm, insbesondere im Bereich von 0,4 bis 7 mm eingesetzt.
Die expandierten Polystyrolkugeln oder expandierten Styrolcopolymerisatkugeln wei- sen vorteilhaft eine kleine Oberfläche pro Volumen auf, beispielsweise in Form eines sphärischen oder elliptischen Partikels. Die expandierten Polystyrol- oder expandierten Styrolcopolymerisat-Kugeln sind vorteilhaft geschlossenzellig. Die Offenzelligkeit nach DIN-ISO 4590 beträgt in der Regel weniger als 30 %. Üblicherweise weist das expandierbare Polystyrol oder expandierbare Styrolcopolyme- risat oder das expandierte Polystyrol oder expandierte Styrolcopolymerisat eine antistatische Beschichtung auf.
Als Antistatikum können die in der Technik üblichen und gebräuchlichen Substanzen verwendet werden. Beispiele sind N,N-Bis(2-hydroxyethyl)-Ci2-Ci8-alkylamine, Fettsäu- rediethanolamide, Cholinesterchloride von Fettsäuren, Ci2-C2o-Alkylsulfonate, Ammoniumsalze.
Geeignete Ammoniumsalze enthalten am Stickstoff neben Alkylgruppen 1 bis 3 hydro- xylgruppenhaltige organische Reste.
Geeignete quaternäre Ammoniumsalze sind beispielsweise solche, die am Stickstoff- Kation 1 bis 3, vorzugsweise 2, gleiche oder verschiedene Alkylreste mit 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 10 C-Atomen, und 1 bis 3, vorzugsweise 2 gleiche oder verschiedene Hydroxyalkyl- oder Hydroxyalkylpolyoxyalkylen-Reste gebunden enthalten, mit einem beliebigen Anion, wie Chlorid, Bromid, Acetat, Methylsulfat oder p-Toluolsulfonat.
Die Hydroxyalkyl- und Hydroxyalkyl-polyoxyalkylen-Reste sind solche, die durch Oxy- alkylierung eines Stickstoff-gebundenen Wasserstoffatoms entstehen und leiten sich von 1 bis 10 Oxyalkylenresten, insbesondere Oxyethylen- und Oxypropylen-Resten ab.
Besonders bevorzugt wird als Antistatikum ein quartäres Ammoniumsalz oder ein Alkalisalz, insbesondere Natriumsalz eines C12-C20 Alkansulfonats oder Mischungen davon eingesetzt. Die Antistatika können in der Regel sowohl als Reinsubstanz als auch in Form einer wässrigen Lösung zugegeben werden.
Das Antistatikum kann beim Verfahren zur Herstellung von Polystyrol oder Styrolcopolymerisat analog den üblichen Zusatzstoffen zugesetzt werden oder nach der Herstellung der Polystyrolpartikel als Beschichtung aufgetragen werden.
Das Antistatikum wird vorteilhaft in einer Menge von 0,05 bis 6 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Polystyrol oder Styrolcopolymerisat, eingesetzt.
Die expandierten Kunststoffteilchen B) liegen vorteilhaft auch nach dem Verpressen zum leichten Lignocellulosewerkstoff, vorzugsweise leichten Holzwerkstoff, vorzugsweise mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoff, besonders bevorzugt mehrschichtigen Holzwerkstoff, in einem Zustand vor, in welchem ihre ursprüngliche Form noch erkenn- bar ist. Gegebenenfalls kann es zu einem Schmelzen der expandierten Kunststoffteilchen, die sich auf der Oberfläche des leichten lignocellulosehaltigen, vorzugsweise leichten holzhaltigen Stoffs oder vorzugsweise des mehrschichtigen Lignocellulose- werkstoffs, vorzugsweise Holzwerkstoffs befinden, kommen.
Die Gesamtmenge der expandierten Kunststoffteilchen B), bezogen auf den leichten lignocellulosehaltigen, vorzugsweise leichten holzhaltigen Stoff, liegt im Bereich von 1 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 3 bis 12 Gew.-%. Die Gesamtmenge der expandierten Kunststoffteilchen B) mit Polystyrol und/oder Sty- rolcopolymerisat als einziger Kunststoffteilchen-Komponente, bezogen auf den leichten lignocellulosehaltigen, vorzugsweise leichten holzhaltigen Stoff, liegt im Bereich von 1 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 3 bis 12 Gew.-%. Als vorteilhaft hat sich die Abstimmung der Dimensionen der oben beschriebenen expandierten Kunststoffteilchen B), vorzugsweise expandierten Styrolpolymerteilchen oder expandierten Styrolcopolymerteilchen, auf die Lignocellulosepartikel, vorzugsweise Holzpartikel A) oder vice versa herausgestellt. Diese Abstimmung wird im Folgenden durch die Beziehung der jeweiligen d'-Werte (aus der Rosin-Rammler-Sperling-Bennet-Funktion) der Lignocellulosepartikel, vorzugsweise Holzpartikel A) und der expandierten Kunststoffteilchen B) ausgedrückt.
Die Rossin-Rammler-Sperling-Bennet-Funktion ist zum Beispiel in DIN 66145 be- schrieben.
Zur Ermittlung der d'-Werte führt man Siebanalysen zunächst zur Ermittlung der Partikelgrößenverteilung der expandierten Kunststoffteilchen B) und Lignocellulosepartikel, vorzugsweise Holzpartikel A) analog DIN 66165, Teil 1 und 2 durch.
Die Werte aus der Siebanalyse werden dann in die Rosin-Rammler-Sperling-Bennet- Funktion eingesetzt und d' berechnet.
Die Rosin-Rammler-Sperling-Bennet-Funktion ist :
R=100*exp(-(d/d')n))
Mit folgenden Bedeutungen der Parameter:
R Rest (Gew.-%) der auf dem jeweiligen Siebboden verbleibt
d Partikelgröße
d' Partikelgröße bei 36,8 Gew.-% Rest
n Breite der Partikelgrößen-Verteilung Gut geeignete Lignocellulosepartikel, vorzugsweise Holzpartikel A) haben einen d'- Wert gemäß Rosin-Rammler-Sperling-Bennet (Definition und Bestimmung des d'- Wertes wie oben beschrieben) im Bereich von 0,1 bis 5,0, vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 3,0 und besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 2,75.
Gut geeignete leichte lignocellulosehaltigen, vorzugsweise holzhaltige Stoffe oder mehrschichtige Lignocellulosewerkstoffe, vorzugsweise mehrschichtige Holzwerkstoffe erhält man, wenn für die d'-Werte gemäß Rosin-Rammler-Sperling-Bennet der Ligno- cellulosepartikel, vorzugsweise Holzpartikel A) und die Partikel der expandierten Kunststoffteilchen B) folgende Beziehung gilt:
d' der Partikel A) < 2,5 x d' der Partikel B), vorzugsweise d' der Partikel A) < 2,0 * d' der Partikel B), besonders bevorzugt d' der Partikel A) < 1 ,5 * d' der Partikel B), ganz besonders bevorzugt d' der Partikel A) < d' der Partikel B). Das Bindemittel C) wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminoplastharz, Phenolformaldehydharz und organischem Isocyanat mit mindestens zwei Isocya- natgruppen. Auf diese Komponenten beziehen sich in den vorliegenden Anmeldungen die absoluten und prozentualen Mengenangaben im Hinblick auf die Komponente C). Das Bindemittel C) enthält in der Regel die dem Fachmann bekannten für Aminoplaste oder Phenolformaldehydharze im allgemeinen eingesetzten und üblicherweise als Härter bezeichneten Substanzen, wie Ammoniumsulfat oder Ammoniumnitrat oder anorganische oder organische Säuren, zum Beispiel Schwefelsäure, Ameisensäure, oder säureregenerierende Substanzen, wie Aluminiumchlorid, Aluminiumsulfat, jeweils in den üblichen, geringen Mengen, beispielsweise im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Aminoplastharz im Bindemittel C).
Phenolformaldehydharze (auch PF-Harze genannt) sind dem Fachmann bekannt, siehe zum Beispiel Kunststoff-Handbuch, 2. Auflage, Hanser 1988, Band 10„Duroplaste", Seiten 12 bis 40.
Als Aminoplastharz werden hier Polykondensationsprodukte aus Verbindungen mit mindestes einer, gegebenenfalls teilweise mit organischen Resten substituierten, Carb- amidgruppe (die Carbamidgruppe wird auch Carboxamidgruppe genannt) und einem Aldehyd, vorzugsweise Formaldehyd, verstanden. Als gut geeignetes Aminoplastharz können alle dem Fachmann, vorzugsweise die für die Herstellung von Holzwerkstoffen bekannten, Aminoplastharze verwendet werden. Derartige Harze sowie ihre Herstellung sind beispielsweise in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 4., neubearbeitete und erweiterte Auflage, Verlag Chemie, 1973, Seiten 403 bis 424„Aminoplaste" und Ullmann's Encyclopedia of Industrial
Chemistry, Vol. A2, VCH Verlagsgesellschaft, 1985, Seiten 115 bis 141„Amino Resins" sowie in M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer 2002, Seiten 251 bis 259 (UF-Harze) und Seiten 303 bis 313 (MUF und UF mit geringer Menge Melamin) beschrieben.
Bevorzugte Aminoplastharze sind Polykondensationsprodukte aus Verbindungen mit mindestes einer, auch teilweise mit organischen Resten substituierten, Carbamidgrup- pe und Formaldehyd.
Besonders bevorzugte Aminoplastharze sind Harnstoff-Formaldehydharze (UF-Harze), Melamin-Formaldehydharze (MF-Harze) oder melaminhaltige Harnstoff-Formaldehydharze (MUF-Harze).
Ganz besonders bevorzugte Aminoplastharze sind Harnstoff-Formaldehydharze, beispielsweise Kaurit® Leim-Typen der Firma BASF SE.
Weiterhin ganz bevorzugte Aminoplastharze sind Polykondensationsprodukte aus Verbindungen mit mindestes einer, auch teilweise mit organischen Resten substituierten, Aminogruppe und Aldehyd, worin das molare Verhältnis Aldehyd : gegebenenfalls teilweise mit organischen Resten substituierten Amino-Gruppe im Bereich von 0,3 bis 1 ,0, bevorzugt 0,3 bis 0,60, besonders bevorzugt 0,3 bis 0,45, ganz besonders bevorzugt 0,30 bis 0,40 liegt.
Weiterhin ganz bevorzugte Aminoplastharze sind Polykondensationsprodukte aus Verbindungen mit mindestes einer Aminogruppe -NH2 und Formaldehyd, worin das mola- re Verhältnis Formaldehyd : -NH2-Gruppe im Bereich von 0,3 bis 1 ,0, bevorzugt 0,3 bis 0,60, besonders bevorzugt 0,3 bis 0,45, ganz besonders bevorzugt 0,30 bis 0,40 liegt.
Weiterhin ganz bevorzugte Aminoplastharze sind Harnstoff-Formaldehydharze (UF- Harze ), Melamin-Formaldehydharze (MF-Harze) oder melaminhaltige Harnstoff- Formaldehydharze (MUF-Harze), worin das molare Verhältnis Formaldehyd : -IMH2-
Gruppe im Bereich von 0,3 bis 1 ,0, bevorzugt 0,3 bis 0,60, besonders bevorzugt 0,3 bis 0,45, ganz besonders bevorzugt 0,30 bis 0,40 liegt.
Weiterhin ganz bevorzugte Aminoplastharze sind Harnstoff-Formaldehydharze (UF- Harze), worin das molare Verhältnis Formaldehyd : -NH2-Gruppe im Bereich von 0,3 bis 1 ,0, bevorzugt 0,3 bis 0,60, besonders bevorzugt 0,3 bis 0,45, ganz besonders bevorzugt 0,30 bis 0,40 liegt. Die genannten Aminoplastharze werden üblicherweise in flüssiger Form, meist in einem flüssigen Suspendiermittel suspendiert, vorzugsweise in wässriger Suspension, eingesetzt, können aber auch als Feststoff eingesetzt werden.
Der Feststoffgehalt der Aminoplastharz-Suspensionen, vorzugsweise wässrigen Suspension, liegt üblicherweise bei 25 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise bei 50 bis
70 Gew.-%. Der Feststoffgehalt des Aminoplast-Harzes in wässriger Suspension kann nach Günter Zeppenfeld, Dirk Grunwald, Klebstoffe in der Holz- und Möbelindustrie, 2. Auflage, DRW-Verlag, Seite 268 bestimmt werden. Zur Bestimmung des Feststoffgehalts von Aminoplast-Leimen wird 1 g Aminoplast-Leim in eine Wägeschale genau eingewogen, am Boden fein verteilt und 2 Stunden bei 120 0C in einem Trockenschrank getrocknet. Nach Temperierung auf Raumtemperatur in einem Exsikkator wird der Rückstand gewogen und als prozentualer Anteil der Einwaage berechnet.
Die Aminoplastharze werden nach bekannten Verfahren (siehe oben angegebene LJII- mann-Literatur„Aminoplaste" und„Amino Resins", sowie oben angegebene Literatur Dunky et al.) durch Umsetzen der Carbamidgruppen-haltigen Verbindungen, vorzugsweise Harnstoff und/oder Melamin, mit den Aldehyden, vorzugsweise Formaldehyd, in den gewünschten Molverhältnissen Carbamidgruppe : Aldehyd, vorzugsweise in Wasser als Lösungsmittel, hergestellt. Das Einstellen des gewünschten molaren Verhältnisses Aldehyd, vorzugsweise Formaldehyd : gegebenenfalls teilweise mit organischen Resten substituierten Amino- Gruppe kann auch durch Zusatz von -NH2-Gruppen-tragenden Monomeren zu formal- dehydreicheren fertigen, vorzugsweise kommerziellen, Aminoplastharzen geschehen. NH2-Gruppen-tragende Monomere sind vorzugsweise Harnstoff, Melamin, besonders bevorzugt Harnstoff.
Eine weitere Komponente des Bindemittels C) kann ein organisches Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen sein. Als gut geeignetes organisches Isocyanat können alle dem Fachmann, vorzugsweise die für die Herstellung von Holzwerkstoffen oder Polyurethanen bekannten, organischen Isocyanate verwendet werden. Derartige organische Isocyanate sowie ihre Herstellung und Anwendung sind beispielsweise in Becker/Braun, Kunststoff Handbuch, 3. neubearbeitete Auflage, Band 7„Polyurethane", Hanser 1993, Seiten 17 bis 21 , Seiten 76 bis 88 und Seiten 665 bis 671 beschrieben. Bevorzugte organische Isocyanate sind oligomere Isocyanate mit 2 bis 10, vorzugsweise 2 bis 8 Monomereinheiten und im Mittel mindestens einer Isocyanatgruppe pro Monomereinheit. Ein besonders bevorzugtes organisches Isocyanat ist das oligomere organische Isocy- anat PMDI („Polymeres Methylendiphenylendiisocyanat") das erhältlich ist durch Kondensation von Formaldehyd mit Anilin und Phosgenierung der bei der Kondensation entstanden Isomeren und Oligomeren (siehe zum Beispiel Becker/Braun, Kunststoff Handbuch, 3. neubearbeitete Auflage, Band 7„Polyurethane", Hanser 1993, Seiten 18 letzter Absatz bis Seite 19, zweiter Absatz und Seite 76, fünfter Absatz).
Im Sinne der vorliegenden Erfindung sehr gut geeignete PMDI-Produkte sind die Produkte der LUPRANAT®-Typenreihe der BASF SE, insbesondere LUPRANAT® M 20 FB der BASF SE.
Es können auch Mischungen der beschriebenen organischen Isocyanate eingesetzt werden, wobei das Mischungsverhältnis nach derzeitigem Kenntnisstand nicht kritisch ist. Die Harzbestandteile des Bindemittels C) können für sich alleine eingesetzt werden, also zum Beispiel Aminoplastharz als einziger Harzbestandteil des Bindemittels C) oder organisches Isocyanat als einziger Harzbestandteil des Bindemittels C) oder PF- Harz als einziger Bestandteil des Bindemittels C). Die Harzbestandteile des Bindemittels C) können aber auch als Kombination zweier oder mehrerer Harzbestandteile des Bindemittels C) eingesetzt werden.
Die Gesamtmenge des Bindemittels C), bezogen auf den leichten holzhaltigen Stoff, liegt im Bereich von 3 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 5 bis 15 Gew.-%, besonders be- vorzugt 7 bis 10 Gew.-% .
Hierbei liegt im Allgemeinen die Gesamtmenge des Aminoplastharzes (immer bezogen auf den Feststoff), vorzugsweise des Harnstoff-Formaldehydharzes und/oder Melamin- Harnstoff-Formaldehydharzes und/oder Melamin-Formaldehydharzes, besonders be- vorzugt Harnstoff-Formaldehydharzes, im Bindemittel C), bezogen auf den leichten lignocellulosehaltigen, vorzugsweise leichten holzhaltigen Stoff im Bereich von 1 bis 45 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 14 Gew.-%, besonders bevorzugt 6 bis 9 Gew.-%.
Hierbei liegt im Allgemeinen die Gesamtmenge des organischen Isocyanats, vorzugs- weise des oligomeren Isocyanats mit 2 bis 10, vorzugsweise 2 bis 8 Monomereinheiten und im Mittel mindestens einer Isocyanatgruppe pro Monomereinheit, besonders bevorzugt PMDI, im Bindemittel C), bezogen auf den leichten lignocellulosehaltigen, vor- zugsweise leichten holzhaltigen Stoff im Bereich von 0 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 3,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 1 ,5 Gew.-%.
Die Mengenverhältnisse des Aminolastharzes zu dem organischen Isocyanat ergeben sich aus den vorstehend beschriebenen Verhältnissen des Bindemittels Aminoplastharz zu leichtem lignocellulosehaltigen, vorzugsweise leichten holzhaltigen, Stoff beziehungsweise des Bindemittels organisches Isocyanat zu leichtem lignocellulosehaltigen, vorzugsweise leichten holzhaltigen, Stoff. Bevorzugte Ausführungsformen eines leichten holzhaltigen Stoffs enthalten 55 bis 92,5 Gew.-%, bevorzugt 60 bis 90 Gew.-%, insbesondere 70 bis 88 Gew.-%, bezogen auf den leichten holzhaltigen Stoff, Holzpartikel, wobei die Holzpartikel eine mittlere Dichte von 0,4 bis 0,85 g/cm3, bevorzugt 0,4 bis 0,75 g/cm3, insbesondere 0,4 bis 0,6 g/cm3 aufweisen, 3 bis 25 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 15 Gew.-%, insbesondere 3 bis 10 Gew.- % bezogen auf den leichten holzhaltigen Stoff, expandiertes Polystyrol und/oder expandiertes Styrolcopolymerisat als Komponente B), mit einer Schüttdichte von 10 bis 100 kg/m3, bevorzugt 20 bis 80 kg/m3, insbesondere 30 bis 60 kg/m3, und 3 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 25 Gew.-%, insbesondere 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf den leichten holzhaltigen Stoff, Bindemittel C), wobei die Gesamtmenge des Ami- noplastharzes, vorzugsweise des Harnstoff-Formaldehydharzes und/oder Melamin- Harnstoff-Formaldehydharzes und/oder Melamin-Formaldehydharzes, besonders bevorzugt Harnstoff-Formaldehydharzes, im Bindemittel C), bezogen auf den leichten holzhaltigen Stoff im Bereich von 1 bis 45 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 14 Gew.-%, besonders bevorzugt 6 bis 9 Gew.-% liegt und wobei die mittlere Dichte des leichten holzhaltigen Stoffs im Bereich von 200 bis 600 kg/m3, bevorzugt im Bereich von 300 bis 575 kg/m3, liegt.
Gegebenenfalls können in dem erfindungsgemäßen leichten lignocellulosehaltigen, vorzugsweise leichten holzhaltigen Stoff oder dem erfindungsgemäßen mehrschichti- gen Lignocellulosewerkstoff, vorzugsweise mehrschichtigen Holzwerkstoff weitere handelsübliche und dem Fachmann bekannte Additive als Komponente D) vorliegen, zum Beispiel Hydrophobierungsmittel, wie Paraffin-Emulsionen, Pilzschutzmittel, Formaldehydfänger, zum Beispiel Harnstoff oder Polyamine, und Flammschutzmittel. Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoff, vorzugsweise Holzwerkstoff, der mindestens drei Lignocellulosewerkstoffschichten, vorzugsweise Holzwerkstoffschichten, enthält, wobei mindestens die mittlere(n) Schicht(en) einen leichten lignocellulosehaltigen, vorzugsweise leichten holzhaltigen Stoff mit einer mittleren Dichte im Bereich von 200 bis 600 kg/m3 und mit weiteren Merkmalen wie oben und in den Ansprüchen beschrieben, enthält oder enthalten und wobei man die Komponenten für die einzelnen Schichten übe- reinanderschichtet und unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck verpresst und wobei die expandierten Kunststoffteilchen B) aus expandierbaren Kunststoffteilchen mit einen Gehalt an Treibmittel im Bereich von 0,01 bis 4 Gew.-%, bezogen auf die expandierbaren Kunststoffteilchen, erhalten werden. Bevorzugte Parameterbereiche sowie bevorzugte Ausführungsformen im Hinblick auf die mittlere Dichte des leichten lignocellulosehaltigen Stoffs, vorzugsweise leichten holzhaltigen Stoffs und im Hinblick auf die Komponenten A), B) ,C) und D) sowie die Kombination der Merkmale entsprechen den oben beschriebenen. Die Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffen, vorzugsweise Holzwerkstoffen sind im Prinzip bekannt und zum Beispiel in M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer 2002, Seiten 91 bis 150 beschrieben.
Als Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen mehrschichti- gen Lignocellulosewerkstoffs sei im Folgenden die Herstellung eines erfindungsgemäßen mehrschichtigen Holzwerkstoffs beschrieben.
Nach der Zerspanung des Holzes werden die Späne getrocknet. Danach werden gegebenenfalls Grob- und Feinanteile entfernt. Die verbleibenden Späne werden durch Sieben oder Sichten im Luftstrom sortiert. Das gröbere Material wird für die Mittelschicht, das feinere für die Deckschichten eingesetzt.
Mittelschicht- und Deckschichtspäne werden getrennt voneinander jeweils mit den Komponenten B) (nur die Mittelschicht(en)), C) (Mittelschicht) und gegebenenfalls D) (Mittelschicht und/oder Deckschichten) sowie mit einem Aminoplastharz (Deckschicht), vermischt („beleimt,,) und anschließend gestreut.
Zunächst wird das Deckschichtmaterial auf das Formband gestreut, anschließend das Mittelschichtmaterial - enthaltend die Komponenten B), C) und gegebenfalls D) -und schließlich noch einmal Deckschichtmaterial. Der so erzeugte dreischichtige Spänekuchen wird kalt (in der Regel bei Raumtemperatur) vorverdichtet und anschließend heiß gepresst.
Das Verpressen kann nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Übli- cherweise wird der Holzpartikelkuchen bei einer Press-Temperatur von 150 0C bis 230 0C auf die gewünschte Dicke gepresst. Die Pressdauer beträgt normalerweise 3 bis 15 Sekunden pro mm Plattendicke. Man erhält eine dreischichtige Spanplatte.
Die mittlere Dichte des erfindungsgemäßen mehrschichtigen, vorzugsweise des erfin- dungsgemäßen dreischichtigen, Lignocellulosewerkstoffs, vorzugsweise Holzwerkstoffs liegt im Bereich von 300 kg/m3 bis 600 kg/m3, vorzugsweise im Bereich von 350 kg/m3 bis 600 kg/m3, besonders bevorzugt im Bereich von 400 kg/m3 bis 500 kg/m3.
Mittlere Schichten im Sinne der Erfindung sind alle Schichten, die nicht die äußeren Schichten sind.
Bevorzugt weisen die äußeren Schichten (üblicherweise„Deckschicht(en)" genannt) keine Komponente B) auf. Bevorzugt enthält der erfindungsgemäße mehrschichtige Lignocellulosewerkstoff, vorzugsweise mehrschichtige Holzwerkstoff drei Lignocelluloseschichten, vorzugsweise Holzstoff-Schichten, wobei die äußeren Deckschichten zusammen 1 bis 25 % der gesamten Dicke des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffs, vorzugsweise Holzwerkstoffs ausmachen, bevorzugt 3 bis 20 %, insbesondere 5 bis 15 %.
Das für die äußeren Schichten verwendete Bindemittel ist üblicherweise ein Aminoplastharz, beispielsweise Harnstoff-Formaldehydharz (UF), Melamin-Formaldehydharz (MF), Melamin-Harnstoff-Formaldehydharz (MUF) oder das erfindungsgemäße Bindemittel C). Vorzugsweise ist das für die äußeren Schichten verwendete Bindemittel ein Aminoplastharz, besonders bevorzugt ein Harnstoff-Formaldehydharz, ganz besonders bevorzugt ein Aminoplastharz worin das molare Formaldehyd : -NH2-Gruppen- Verhältnis im Bereich von 0,3 bis 1 ,0 liegt.
Die Dicke des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffs, vor- zugsweise Holzwerkstoffs variiert mit dem Anwendungsgebiet und liegt in der Regel im Bereich von 0,5 bis 100 mm; vorzugsweise im Bereich von 10 bis 40 mm, insbesondere 15 bis 20 mm.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung des erfindungsgemäßen leichten lignocellulosehaltigen, vorzugsweise leichten holzhaltigen Stoffs und des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffs, vorzugsweise mehrschichtigen Holzwerkstoffs zur Herstellung von Gegenständen aller Art, zum Beispiel Möbel, Möbelteile oder Verpackungsmaterialien, die Verwendung des erfindungsgemäßen leichten lignocellulosehaltigen Stoffs, vorzugsweise leichten holzhaltigen Stoffs und des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffs, vorzugsweise mehrschichtigen Holzwerkstoffs im Baubereich. Beispiele für Gegenstände aller Art sind neben Möbeln, Möbelteilen und Verpackungsmaterialien, Wand- und Deckenelemente, Türen und Fußböden. Beispiele für Möbel oder Möbelteile sind Küchenmöbel, Schränke, Stühle, Tische, Arbeitsplatten, beispielsweise für Küchenmöbel, Schreibtischplatten. Beispiele für Verpackungsmaterialien sind Kisten, Kästen.
Beispiele für den Baubereich sind Hochbau, Tiefbau, Innenausbau, Tunnelbau, wo die erfindungsgemäßen lignocellulosehaltigen Stoffe, vorzugsweise leichten holzhaltigen Stoffe oder erfindungsgemäßen mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffe, vorzugsweise Holzwerkstoffe als Verschalungsplatten oder als Träger eingesetzt werden können.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen in der geringen Dichte des erfindungs- gemäßen leichten lignocellulosehaltigen Stoffs, vorzugsweise leichten holzhaltigen Stoffs oder erfindungsgemäßen mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffs, vorzugsweise mehrschichtigen Holzwerkstoffs , wobei eine gute mechanische Stabilität beibehalten wird. Ferner lassen sich der erfindungsgemäße leichte lignocellulosehaltige Stoff, vorzugsweise leichte holzhaltige Stoff und erfindungsgemäße mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffs, vorzugsweise mehrschichtige Holzwerkstoff leicht herstellen; es besteht kein Bedarf, die bestehenden Anlagen der Holzwerkstoffindustrie zur Herstellung der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffse, vorzugsweise mehrschichtigen Holzwerkstoffe umzurüsten. Überraschend gut ist die Bekantbarkeit der erfindungsgemäßen leichten holzhaltigen Stoffe oder besonders der mehrschichtigen Holzwerkstoffe. Die Kante haftet besonders gut und ist nicht uneben oder gewellt, die Schmalfläche, insbesondere des mehrschichtigen Holzwerkstoffs, zeichnet sich nicht durch die Kante hindurch ab, die Kante ist druckstabil und die Bekantung kann mit den üblichen Maschinen der Plattenherstellung und Bekantung erfolgen.
Überraschenderweise führen sogar formaldehydarme Leime, also üblicherweise Leime mit einem kleinen molaren Formaldehyd : -NH2-Gruppenverhältnis im Bereich von 0,3 bis 1 ,0, vorzugsweise 0,3 bis 0,6, zu leichten lignocellulosehaltigen, vorzugsweise leichten holzhaltigen Stoffen oder mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffen, vorzugsweise Holzwerkstoffen, wobei die mechanischen Eigenschaften, zum Beispiel die Querzugfestigkeit, derartiger leichter lignocellulosehaltiger Stoffe, vorzugsweise leichter holzhaltiger Stoffe oder mehrschichtiger Lignocellulosewerkstoffe, vorzugsweise mehrschichtiger Holzwerkstoffe unerwartet hoch ist.
Die Quellwerte der erfindungsgemäßen mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffe, vorzugsweise mehrschichtigen Holzwerkstoffe sind kleiner als die Quellwerte einer analogen Platte gleicher Dichte ohne Komponente B). Ein Vorteil der Erfindung ist, daß die expandierten Kunststoffteilchen, welche aus den expandierbaren (kompakten) Kunstoffteilchen mit geringem Treibmittelgehalt gewonnen wurden, wenn überhaupt, dann nicht mehr lange zwischengelagert werden müs- sen, um den Gehalt an brennbarem Treibmittel vor der Weiterverarbeitung der expandierten Kunststoffteilchen zum Lignocellulosewerkstoff, beispielsweise Spanplatte, zu reduzieren. Beispiele
A) Herstellung des expandierten Polystyrols mit geringem Pentangehalt
In einem Extruder wurden 95 Gewichtsteile Polystyrol 158 K (BASF SE),
0,2 Gewichtsteile Luwax AH3 (BASF SE) zusammen mit 3,5 Gewichtsteilen Pentan (ein handelsübliches Pentanisomerengemisch aus n-Pentan und iso-Pentan) gemischt. Die resultierende Polymerschmelze wurde durch eine Düsenplatte gefördert und mit Hilfe einer druckbeaufschlagten Unterwassergranulierung zu expandierbaren Partikeln granuliert.
Die expandierbaren Partikel wurden mit Wasserdampf in einem kontinuierlichen konventionellen Vorschäumer behandelt. Durch Variation des Bedampfungsdrucks und der Bedampfungszeit wurde eine Schüttdichte von 50 kg/m3 der expandierten Polystyrolpartikel eingestellt
Das so erhaltene expandierte Polystyrol hatte einen Pentangehalt von 2,5 Gew.-% und wurde nach weniger als einer Stunde direkt zur Herstellung eines leichten holzhaltigen Stoffes verwendet. A-V) Vergleich: Herstellung des expandierten Polystyrols mit handelsüblichem
Pentangehalt
Wie in A) oben beschrieben wurde ein expandierbares Polystyrol hergestellt, allerdings wurden 6,5 Gewichtsteile Pentan eingesetzt.
Dieses Produkt wurde wie in A) beschrieben in einem Vorschäumer behandelt und eine Schüttdichte von 50 kg/m3 eingestellt. Der Pentangehalt dieses expandierten Polystyrols betrug 5 Gew.-%.
B) Herstellung eines mehrschichtigen Holzwerkstoffes mit und ohne Komponente B) unter Verwendung von Harnstoff-Formaldehydleimen
B1 ) Leimflotten für die entsprechenden Schichten
Als Leim wurde Kaurit® Leim KL 347 der BASF SE, ein UF-Harz, verwendet. Der Leim wurde mit weiteren Komponenten (siehe folgende Tabelle) zu einer Leimflotte gemischt. Die Zusammensetzung der Leimflotten für die Deck- und die Mttelschicht sind folgender Tabelle zu entnehmen. Tabelle 1 : Leimflotten für Deck- und Mittelschicht
B2) Herstellung der erfindungsgemäßen dreischichtigen Holzwerkstoffe
Die Beleimung und das Verpressen der Holzspäne geschehen analog üblicher Verfahren zur Herstellung von Spanplatten. B2.1 ) Beleimung des Mittelschichtmaterials
In einem Mischer wurden grobe Fichtespäne, expandiertes Polystyrol (hergestellt nach A) oben) mit der Leimflotte für die Mittelschicht (gemäß Tabelle 1 oben) gemischt, so daß die Menge Leim (als Feststoff) 8,5 Gew.-%, bezogen auf atro Holz plus expandier- tes Polystyrol, betrug, Die Menge des expandierten Polystyrols, bezogen auf die Gesamtmenge atro Holz plus expandiertes Polystyrol, betrug 10 Gew.-%.
B2.2) Beleimung des Deckschichtmaterials In einem Mischer wurden feine Fichtespäne mit der Leimflotte für die Deckschicht (gemäß Tabelle 1 oben) gemischt, so daß die Menge Leim (als Feststoff) 8,5 Gew.-% bezogen auf atro Holz betrug.
B3) Vergleichsversuche
B3.1 ) Beleimung des Mittelschichtmaterials (expandiertes Polystyrol aus
expandierbarem Polystyrol höheren Pentangehalts)
In einem Mischer wurden grobe Fichtespäne, expandiertes Polystyrol (hergestellt nach A-V) oben) mit der Leimflotte für die Mittelschicht (gemäß Tabelle 1 oben) gemischt, so daß die Menge Leim (als Feststoff) 8,5 Gew.-%, bezogen auf atro Holz plus expandiertes Polystyrol, betrug, Die Menge des expandierten Polystyrols, bezogen auf die Gesamtmenge atro Holz plus expandiertes Polystyrol, betrug 10 Gew.-%. B3.2) Beleimung des Deckschichtmaterials Wie in B2.2 oben beschrieben.
B 4) Verpressen der beleimten Späne
B4.1 ) Erfindungsgemäße Versuche
Das Material für die Herstellung einer dreischichtigen Spanplatte wurde in eine 30 x 30 cm-Form gestreut. Dabei wurde zunächst das Deckschichtmaterial, dann das Mittel- Schichtmaterial und schließlich wieder das Deckschichtmaterial gestreut. Die Gesamtmasse wurde so gewählt, dass sich am Ende des Pressvorgangs die gewünschte Dichte bei einer Solldicke von 16 mm ergibt. Das Massenverhältnis (Gewichtsverhältnis) Deckschichtmaterial : Mittelschichtmaterial : Deckschichtmaterial betrug bei allen Versuchen 17 : 66 : 17.
Als Deckschichtmaterial wurde die oben unter B2.2) beschriebene Mischung eingesetzt. Als Mittelschichtmaterial wurde die oben unter B2.1 ) beschriebene Mischung eingesetzt. Nach dem Streuen wurde bei Raumtemperatur, also„kalt", vorverdichtet und anschließend in einer Heißpresse gepresst (Presstemperatur 210 0C, Presszeit 210 s). Die Solldicke der Platte betrug jeweils 16 mm.
B4.2) Vergleichsversuche
B4.2.1 ) (Mit expandiertem Polystyrol höheren Pentangehalts)
Durchführung analog B4.1 , aber mit dem Mittelschichtmaterial aus B3.1 ) und dem Deckschichtmaterial aus B3.2).
B4.2.2) (Ohne expandiertes Polystyrol)
B4.2.2.1 ) Beleimung des Mittelschichtmaterials (Ohne expandiertes Polystyrol) In einem Mischer wurden grobe Fichtespäne mit der Leimflotte für die Mittelschicht (gemäß Tabelle 1 oben) gemischt, so daß die Menge Leim (als Feststoff) 8,5 Gew.-% bezogen auf atro Holz betrug.
B4.2.2.2) Beleimung des Deckschichtmaterials In einem Mischer wurden feine Fichtespäne mit der Leimflotte für die Deckschicht (gemäß Tabelle 1 oben) gemischt, so daß die Menge Leim (als Feststoff) 8,5 Gew.-% bezogen auf atro Holz betrug. Analog B4.1 wurde eine Dreischichtplatte gepresst.
C) Untersuchung der mehrschichtigen Holzwerkstoffe
C 1 ) Dichte
Die Bestimmung der Dichte erfolgte 24 Stunden nach Herstellung nach EN 1058.
C 2) Querzugsfestigkeit Die Bestimmung der Querzugsfestigkeit erfolgt nach EN 319.
Die Ergebnisse der Tests sind in der Tabelle 2 zusammengestellt.
Tabelle 2
Man erkennt, dass der erfindungsgemäße Holzwerkstoff B.4.1 , erhalten mit expandier- tem Polystyrol niedrigen Pentangehalts, im Rahmen der Meßgenauigkeit, die gleiche Querzugsfestigkeit, wie jener mit expandiertem Polystyrol hohen Pentangehalts (B4.2.1 ) hat, aber signifikant bessere Werte als ein Holzwerkstoff ohne expandiertes Polystyrol (B4.2.2), vergleichbarer Dichte. Der Vorteil der Erfindung ist unter anderem darin zu erblicken, dass die Emissionen von Treibmittel, zum Beispiel Pentan, bei der Herstellung und der Verarbeitung der expandierten Kunststoffteilchen, beispielsweise expandierten Polystyrolteilchen, deutlich reduziert werden, welches, neben den positiven Auswirkungen auf die Atmosphäre, einen vorteilhaften Einfluß auf die sichere Handhabung der expandierten Kunststoff- teilchen, beispielsweise expandierten Polystyrolteilchen, hat, wobei die Produkteigenschaften des Holzwerkstoffs weiterhin gut sind.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines leichten lignocellulosehaltigen Stoffes mit einer mittleren Dichte im Bereich von 200 bis 600 kg/m3, in welchem man, jeweils be- zogen auf den lignocellulosehaltigen Stoff:
A) 30 bis 95 Gew.-% Lignocellulosepartikel;
B) 1 bis 25 Gew.-% expandierte Kunststoffteilchen mit der Schüttdichte im Bereich von 10 bis 100 kg/m3;
C) 3 bis 50 Gew.-% eines Bindemittels, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminoplastharz, Phenolformaldehydharz und organisches Isocy- anat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen und gegebenenfalls D) Additive mischt und anschließend unter erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck verpresst, dadurch gekennzeichnet, dass die expandierten Kunststoffteilchen aus expandierbaren Kunststoffteilchen mit einem Gehalt an Treibmittel im Bereich von 0,01 bis 4 Gew.-%, bezogen auf die expandierbaren Kunststoffteilchen, erhalten werden.
2. Verfahren gemäß Anspruch 1 , wobei die Komponente B) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Styrolhomopolymerisat und Styrolcopolymerisat.
3. Verfahren gemäß der Ansprüche 1 und 2, wobei das Treibmittel ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen C3- bis Cio-Kohlenwasserstoffen.
4. Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Komponente C) ein Aminoplastharz enthält.
5. Verwendung von expandierbaren Kunststoffteilchen mit einem Gehalt an Treibmittel im Bereich von 0,01 bis 4 Gew.-% zur Herstellung der Komponente B) eines leichten lignocellulosehaltigen Stoffs mit einer mittleren Dichte im Bereich von 200 bis 600 kg/m3, enthaltend, jeweils bezogen auf den lignocellulosehaltigen Stoff:
A) 30 bis 95 Gew.-% Lignocellulosepartikel;
B) 1 bis 25 Gew.-% expandierte Kunststoffteilchen mit der Schüttdichte im Bereich von 10 bis 100 kg/m3,
C) 3 bis 50 Gew.-% eines Bindemittels, ausgewählt aus der Gruppe beste- hend aus Aminoplastharz, Phenolformaldehydharz und organisches Isocy- anat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen und gegebenenfalls
D) Additive.
6. Verwendung gemäß Anspruch 5, wobei die Komponente B) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Styrolhomopolymerisat und Styrolcopolymerisat.
7. Verwendung gemäß der Ansprüche 5 und 6, wobei das Treibmittel ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus aliphatischen C3- bis C10-
Kohlenwasserstoffen.
8. Verwendung gemäß der Ansprüche 5 bis 7, wobei die Komponente C) ein Aminoplastharz enthält.
9. Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffes der mindestens drei Schichten enthält, wobei nur die mittlere Schicht oder mindestens ein Teil der mittleren Schichten einen leichten lignocellulosehaltigen Stoff wie in den Ansprüchen 1 bis 4 definiert enthält, wobei man die Komponenten für die einzelnen Schichten übereinanderschichtet und unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck verpresst und wobei die expandierten Kunststoffteilchen B) aus expandierbaren Kunststoffteilchen mit einen Gehalt an Treibmittel im Bereich von 0,01 bis 4 Gew.-%, bezogen auf die expandierbaren Kunststoffteilchen, erhalten werden.
10. Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die äußeren Deckschichten keine Komponente B) enthalten.
1 1. Verwendung der leichten lignocellulosehaltigen Stoffe, definiert in den Ansprü- chen 1 bis 4 oder des mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffs, definiert in den
Ansprüchen 9 bis 10 zur Herstellung von Gegenständen aller Art und im Baubereich.
12. Verwendung des leichten lignocellulosehaltigen Stoffes, definiert in den Ansprü- chen 1 bis 4 oder des mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffs, definiert in den
Ansprüchen 9 bis 10 zur Herstellung von Möbeln und Möbelteilen, von Verpackungsmaterialien, im Hausbau oder im Innenausbau.
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