EP2510032A1 - Hochreaktiver, stabilisierter klebstoff auf polyisocyanatbasis - Google Patents

Hochreaktiver, stabilisierter klebstoff auf polyisocyanatbasis

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EP2510032A1
EP2510032A1 EP10787463A EP10787463A EP2510032A1 EP 2510032 A1 EP2510032 A1 EP 2510032A1 EP 10787463 A EP10787463 A EP 10787463A EP 10787463 A EP10787463 A EP 10787463A EP 2510032 A1 EP2510032 A1 EP 2510032A1
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EP
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highly reactive
isocyanate
lignocellulose
isocyanate component
wood
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP10787463A
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French (fr)
Inventor
Hans-Ulrich Schmidt
Waldemar Schatz
Stefan Ullmann
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BASF SE
Original Assignee
BASF SE
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • C08G18/7664—Polyisocyanates or polyisothiocyanates cyclic aromatic containing two or more aromatic rings containing alkylene polyphenyl groups

Definitions

  • the present invention relates to a highly reactive isocyanate component containing an organic isocyanate having at least two isocyanate groups, an organic metal compound-based catalyst and a compound containing an aromatic sulfonylisocyanate group. Furthermore, the present invention relates to a process for producing lignocellulose-containing materials using the highly reactive isocyanate component, such lignocellulose-containing materials and a sealant containing the highly reactive isocyanate component.
  • lignocellulose-containing substances wood parts, such as wood layers, wood strips, wood chips, or wood fibers, wherein the wood fibers may possibly also originate from wood fiber-containing plants, such as flax, hemp, sunflowers, Jerusalem artichoke or rapeseed. Starting materials for such wood parts or wood particles are usually thinning wood, industrial wood and used wood as well as wood fiber-containing plants.
  • the preparation of the desired lignocellulose-containing materials, such as wood particles by known methods, see, for example, M. Dunky, P. Niemt, wood materials and glues, pp. 91-156, Springer Verlag Heidelberg, 2002.
  • Lignocellulose-containing moldings in the case of wood as lignocellulose here also called wood materials, are a cost-effective and resource-saving alternative to solid wood and have great importance, especially in furniture and as building materials obtained.
  • wood materials are usually used wood layers of different thickness, wood strips, wood chips or wood fibers from different woods.
  • wood parts or wood particles are usually pressed at elevated temperature with natural and / or synthetic binders and optionally with the addition of further additives to plate or strand-shaped wood materials.
  • lignocellulose-containing moldings or wood-based materials examples include medium-density fiberboard (MDF), wood chip materials - such as chipboard and chipboard (OSB, oriented starnd board) -, plywood - such as veneer plywood - and glued timber.
  • MDF medium-density fiberboard
  • OSB chipboard and chipboard
  • plywood such as veneer plywood - and glued timber.
  • binders usually formaldehyde-containing binders are used, for example urea-formaldehyde resins or melamine-containing urea-formaldehyde resins.
  • the resins are prepared by polycondensation of formaldehyde with urea and / or melamine.
  • the use of such formaldehyde resins can lead to free formaldehyde being present in the finished wood material.
  • By hydrolysis of the polycondensates additional formaldehyde can be released. The contained in the wood material free formaldehyde and during the life of the Wood material released by hydrolysis formaldehyde can be released to the environment.
  • Formaldehyde may cause allergies, skin, respiratory or eye irritation above certain limits in humans. Reducing formaldehyde emissions in building components, especially indoors, is therefore an important challenge.
  • DE-A 2 306771 German Novopan GmbH describes a process for the production of chipboard from, for example, binder added wood shavings which are at least three layers scattered and then hot pressed, wherein for
  • Topcoat is a particular phenolic resin used as a binder and in the middle layer, for example, isocyanate is used as a binder.
  • isocyanate as a binder are the high resistance to hydrolysis of the resulting lignocellulose-containing material.
  • a disadvantage of the use of isocyanates as a binder is their relatively high price. The economy of use of isocytes could be increased by shortening residence times in the hot press. It was therefore an object of the present invention to provide an even more highly reactive isocyanate component which can be used as a binder for the production of lignocellulose-containing Materials is suitable, reacted quickly in the hot pressing and yet long shelf life at room temperature.
  • the object of the present invention is achieved by a highly reactive isocyanate component containing an organic isocyanate having at least two isocyanate groups, an organic metal compound-based catalyst and a compound containing an aromatic sulfonylisocyanate group.
  • organic isocyanate having at least two isocyanate groups it is possible to use all organic isocyanates and prepolymers known to the person skilled in the art, preferably those known for the production of wood-based materials or polyurethanes. 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") which is 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, 3rd revised Edition, Volume 7 "Polyurethane", Hanser 1993, pages 18 last paragraph to page 19, second paragraph and page 76, fifth paragraph).
  • the PMDI preferably has a viscosity at 25 ° C of 100 to 600, particularly preferably 150 to 300 mPas. It is also possible to use mixtures of organic isocyanates.
  • very suitable PMDI- products are the products of LUPRANAT ® type series of BASF SE, in particular LUPRANAT ® M 20 FB of BASF SE.
  • organic metal compounds which accelerate the reaction of isocyanates with compounds containing hydroxyl groups, in particular with lignocellulose-containing substances.
  • organic metal compounds are organic tin compounds, such as tin (II) salts of organic carboxylic acids, such as tin (II) acetate, tin (II) octoate, tin (II) ethyl hexoate and tin (II).
  • (II) laurate and the Dialkylzinn- (IV) salts of organic carboxylic acids such as dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin maleate and dioctyltin diacetate, and bismuth carboxylates such as bismuth (III) neodecanoate, bismuth-2 ethylhexanoate and bismuth octanoate or alkali metal salts of carboxylic acids such as potassium acetate or potassium formate and mixtures thereof Connections with each other.
  • organic carboxylic acids such as dibutyltin diacetate, dibutyltin dilaurate, dibutyltin maleate and dioctyltin diacetate
  • bismuth carboxylates such as bismuth (III) neodecanoate, bismuth-2 ethylhexanoate and bismuth octan
  • the proportion of the catalyst based on an organic metal compound in the total weight of the highly reactive isocyanate component is preferably 0.01 to 0.3, more preferably 0.01 to 0.15 wt .-% and in particular 0.01 to 0.08 wt .-% ,
  • the highly reactive isocyanate component according to the invention also contains a compound which contains an aromatic sulfonyl isocyanate group.
  • the sulfonyl isocyanate group to an aromatic system, for example on a Phe- nylring.
  • the aromatic system preferably contains no further isocyanate groups.
  • compounds containing an aromatic sulfonyl group paratoluene sulfonyl isocyanate can be used.
  • the proportion of the compound containing an aromatic sulfonyl isocyanate group in the total weight of the highly reactive isocyanate component is preferably 0.01 to 2.0 wt%, more preferably 0.01 to 0.5 wt%, still more preferably 1 to 5 times, more preferably 2 to 4 times and especially 2.5 to 3.5 times the content of catalyst based on an organic metal compound.
  • the highly reactive isocyanate component may contain further compounds which are usually contained in an isocyanate component which is used as a binder for the production of lignocellulose-containing materials.
  • these may be, for example, conventional additives, such as iron compounds, for example iron (III) chloride.
  • iron (III) chloride is used, the iron content, based on the total weight of the organic isocyanate, is usually 10 to 100 mg / kg, preferably 40 to 70 mg / kg. In a further preferred embodiment, the iron content, based on the total weight of the organic isocyanate 10 to 30 mg / kg.
  • lignocellulose-containing substances are compressed with a highly reactive isocyanate component according to the invention and then in a mold at molding temperatures of 40 to 250.degree. C., preferably 100 to 240.degree. C. and more preferably 150 to 230.degree.
  • lignocellulose-containing materials preferably those in which the lignocellulose-containing particles are wood particles, takes place in the usual way, as described in "Taschenbuch der Spanplattentechnik" H.-J. Deppe, K. Ernst, 4th ed., 2000, DRW - Verlag Weinbrenner GmbH & Co., Leinfelden-Echterdingen, chapter 3.5 described.
  • the term lignocellulose is known to the person skilled in the art.
  • ligno-cellulose-containing particles are wood parts, such as wood layers, wood strips, wood chips, or wood fibers, wherein the wood fibers may optionally also be derived from wood fiber-containing plants, such as flax, hemp, sunflowers, Jerusalem artichoke or rapeseed.
  • Preferred lignocellulose-containing substances are wood particles, in particular wood fibers or wood chips.
  • binders customarily used for the production of such materials.
  • These include, for example, conventional binders produced on the basis of polycondensates of formaldehyde and phenols, ureas or melamine.
  • Such resins and their preparation are described, for example, in Ullmanns Enzyklopadie der ischen Chemie, 4th, revised and expanded edition, Verlag Chemie, 1973, pages 403 to 424 "Aminoplasts" and Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A2, VCH Verlagsgesellschaft, 1985, pages 15 to 141 "Amino Resins” and in M. Dunky, P. Niemz, wood materials and glues, Springer 2002, pages 251 to 259 (UF resins) and pages 303 to 313 (MUF and UF with a small amount of melamine ).
  • additives can be used. These include all additives known to the skilled worker, for example waxes, paraffin emulsion, flame retardant additives, wetting agents, salts, but also inorganic or organic acids and bases, for example mineral acids such as sulfuric acid, nitric acid, organic sulfonic acids, carboxylic acids such as formic acid or acetic acid or inorganic o -
  • the organic bases for example, sodium hydroxide (aqueous or in substance), calcium oxide or calcium carbonate (each aqueous or in substance) or ammonia, aqueous or as a substance.
  • additives can be added in an amount of 0 to 20% by weight, preferably 0 to 5% by weight, in particular 0 to 1% by weight, based on the dry weight of the lignocellulose-containing substances.
  • the proportion of water is particularly preferably minimized.
  • the proportion of water is preferably less than 2 wt .-%, more preferably less than 1 wt .-% and in particular less than 0.5 wt .-%, each based on the total weight of all starting materials used for the production of lignocellulose-containing materials - lent in the lignocellulosic substances contained residual moisture.
  • the lignocellulose-containing substances preferably wood particles, particularly preferably wood chips or fibers
  • the highly reactive isocyanate component preferably wood particles, particularly preferably wood chips or fibers
  • gluing process are known for the production of conventional wood materials with conventional aminoplast resins and, for example, in "paperback the chipboard technology" H.-J. Deppe, K. Ernst, 4th ed., 2000, DRW - Verlag Weinbrenner GmbH & Co., Leinfelden- Echterdingen, Chapter 3.3 described.
  • the highly reactive isocyanate component and any other further binders and / or customary additives are preferably not mixed before being brought into contact with the lignocellulose-containing substances. All components can be added simultaneously to the lignocellulose-containing substances. In a preferred embodiment, the highly reactive isocyanate component according to the invention is added as the last component to the lignocellulose-containing substances.
  • the thickness of the multilayered lignocellulose-containing materials according to the invention varies with the field of application and is generally in the range of 0.5 to 300 mm, preferably in the range of 10 to 200 mm, in particular 12 to 100 mm.
  • the thickness ratios of the layers of the multilayer lignocellulose-containing moldings according to the invention, preferably the plate-shaped moldings are variable.
  • the outer layers also called cover layers, taken alone or in total thinner than the layer or layers of the middle layers).
  • the mass of a single cover layer is usually in the range of 5 to 30 wt .-%, preferably 10 to 25 wt .-% of the total mass of the multilayer lignocellulose-containing molding according to the invention.
  • Another object of the invention is a lignocellulos termer material, obtainable by a method according to the invention.
  • Such a lignocellulose-containing material according to the invention can be used, for example, for the production of furniture and furniture parts, packaging materials, in building construction or in vehicles such as cars, buses, trucks, boats and aircraft. It shows low formaldehyde emission and is especially stable against hydrolysis.
  • the highly reactive isocyanate component according to the invention is characterized by good shelf life at room temperature and rapid curing in contact with isocyanate-reactive groups or moisture, for example at elevated temperature.
  • the highly reactive isocyanate component according to the invention can also be used for other purposes, for example as a sealant.
  • sealants may be used, inter alia, as moisture-curing sealants, for example used in the construction industry.
  • the curing time can be significantly reduced even at room temperature compared to known sealants.
  • the shelf life of a polymer MDI isocyanate component having a viscosity of 260 mPas at 20 ° C and an iron content of 25 mg / kg and a content of 0.04 wt .-% of the tin catalyst Fomrez®.UL32 from Witco is tested.
  • the viscosity of the mixtures in mPas as a function of the storage time is given in Table 1 and FIG.
  • Table 1 shows that the viscosity of the isocyanate component without paratoluene sulfonyl isocyanate also increases at 25 ° C within a few days.
  • the viscosity of the isocyanate component with paratoluene sulfonyl isocyanate which was stored at 25 ° C even after 100 days storage nor the initial viscosity and also the viscosity increase of stored at 50 ° C isocyanate component with paratoluene sulfonylisocyanate is significantly slowed compared to the comparative example at 25 ° C.
  • the reactivity of the isocyanate component as a function of the catalyst concentration is given in Table 2.
  • Table 2 shows that a high transverse tensile strength when using Example 1 is already achieved after pressing times of 7 seconds per mm thickness, while corresponding values of the transverse tensile strength for Comparative Example 2 are reached only after 8.5 seconds / mm.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hochreaktive Isocyanatkomponente, enthaltend ein organisches Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen, einen Katalysator auf Basis einer organischen Metallverbindung und eine Verbindung, die eine aromatische Sulfonylisocyanatgruppe enthält. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung lignocellulosehaltiger Werkstoffe unter Verwendung der hochreaktiven Isocyanatkomponente, solche lignocellulosehaltigen Werkstoffe und ein Dichtmittel, enthaltend die hochreaktive Isocyanatkomponente.

Description

Hochreaktiver, stabilisierter Klebstoff auf Polyisocyanatbasis Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft eine hochreaktive Isocyanatkomponente, enthaltend ein organisches Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen, einen Katalysator auf Basis einer organischen Metallverbindung und eine Verbindung, die eine aromatische Sulfonylisocyanatgruppe enthält. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung lignocellulosehaltiger Werkstoffe unter Verwendung der hochre- aktiven Isocyanatkomponente, solche lignocellulosehaltigen Werkstoffe und ein Dichtmittel, enthaltend die hochreaktive Isocyanatkomponente.
Werkstoffe auf Basis von Lignocellulose sind bekannt. Wichtige Beispiele für lignocellu- losehaltige Stoffe sind Holzteile, wie Holzlagen, Holzstreifen, Holzspäne, oder Holzfa- sern, wobei die Holzfasern gegebenenfalls auch von holzfaserhaltigen Pflanzen, wie Flachs, Hanf, Sonnenblumen, Topinambur oder Raps stammen können. Ausgangsmaterialien für solche Holzteile oder Holzpartikel sind üblicherweise Durchforstungs- hölzer, Industrieresthölzer und Gebrauchthölzer sowie holzfaserhaltige Pflanzen. Die Aufbereitung zu den gewünschten lignocellulosehaltigen Stoffen, wie Holzpartikel, erfolgt nach bekannten Verfahren, siehe zum Beispiel M. Dunky, P. Niemt, Holzwerkstoffe und Leime, S. 91 -156, Springer Verlag Heidelberg, 2002.
Lignocellulosehaltige Formkörper, im Falle von Holz als Lignocellulose hier auch Holz- Werkstoffe genannt, sind eine kostengünstige und Ressourcen schonende Alternative zu Massivholz und haben große Bedeutung, insbesondere im Möbelbau und als Baumaterialien, erlangt. Als Ausgangsstoffe für Holzwerkstoffe dienen in der Regel Holzlagen unterschiedlicher Stärke, Holzstreifen, Holzspäne oder Holzfasern aus verschiedenen Hölzern. Solche Holzteile oder Holzpartikel werden üblicherweise bei erhöhter Temperatur mit natürlichen und/oder synthetischen Bindemitteln und gegebenenfalls unter Zugabe weiterer Additive zu platten- oder strangförmigen Holzwerkstoffen ver- presst. Beispiele für solche lignocellulosehaltigen Formkörper oder Holzwerkstoffe sind mitteldichte Faserplatten (MDF), Holzspanwerkstoffe - wie Spanplatten und Grobspanplatten (OSB, oriented starnd board) -, Sperrholz - wie Furniersperrholz - und Leimholz.
Als Bindemittel werden in der Regel formaldehydhaltige Bindemittel eingesetzt, beispielsweise Harnstoff-Formaldehydharze oder melaminhaltige Harnstoff-Formaldehydharze. Die Harze werden durch Polykondensation von Formaldehyd mit Harnstoff und/oder Melamin hergestellt. Die Verwendung derartiger Formaldehydharze kann dazu führen, dass im fertigen Holzwerkstoff freier Formaldehyd vorliegt. Durch Hydrolyse der Polykondensate kann zusätzlicher Formaldehyd freigesetzt werden. Das im Holzwerkstoff enthaltene freie Formaldehyd und das während der Lebensdauer des Holzwerkstoffs durch Hydrolyse freigesetzte Formaldehyd können an die Umgebung abgegeben werden.
Formaldehyd kann oberhalb bestimmter Grenzwerte beim Menschen Allergien, Haut-, Atemwegs- oder Augenreizungen verursachen. Die Reduzierung der Formaldehydemission in Bauteilen, vor allem im Innenbereich, ist daher eine wichtige Herausforderung.
Zur Reduzierung oder Unterbindung der Formaldehydemission können Aminoplast- leimen, die mit wenig Formaldehyd hergestellt wurden, eingesetzt werden. Weiter ist es möglich, die fertigen Holzwerkstoffe mit sogenannten Formaldehydfängern, wie Amin- gruppen-enthaltenden Verbindungen nachzubehandeln. Eine weitere Möglichkeit ist das Aufbringen einer Deckschicht auf den Holzwerkstoff wobei die Deckschicht mit einem Leim erhalten wird, dem größere Mengen Melamin und/oder Harnstoff als For- maldehydfänger zugesetzt wurde.
Derartige Maßnahmen sind aber noch nicht voll befriedigend. Der Herstellung der Aminoplastleime mit weniger Formaldehyd oder der Zusatz von Formaldehydfängern zum Aminoplastleim führt dazu, dass der Leim langsamer härtet, was die Verweilzeiten in der Heißpresse verlängert und somit die Wirtschaftlichkeit der Holzwerkstoffherstellung verschlechtert.
DE-A 2 306771 (Deutsche Novopan GmbH) beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von Spanplatten aus beispielsweise mit Bindemittel versetzten Holzspänen die mindes- tens dreischichtig gestreut und anschließend heißverpresst werden, wobei für die
Deckschicht ein bestimmtes Phenolharz als Bindemittel verwendet wird und in der Mittelschicht beispielsweise Isocyanat als Bindemittel verwendet wird.
DE 28 32 509 B1 (Deutsche Novopan GmbH) beschreibt Spanplatten mit einer Mittel- schicht die mit Harnstoff-Formaldehydharz, Isocyanat und Zusatz von Harnstoff hergestellt wurde und einer Deckschicht die mit Harnstoff-Formaldehydharz und zugesetztem Harnstoff hergestellt wurde.
Vorteile bei der Verwendung von Isocyanat als Bindemittel sind die hohe Hydrolysebe- ständigkeit des erhaltenen lignocellulosehaltigen Werkstoffs. Nachteilig an der Verwendung von Isocyanaten als Bindemittel ist deren verhältnismäßig hoher Preis. Die Wirtschaftlichkeit eines Einsatzes von Isocyaten könnte durch verkürzte Verweilzeiten in der Heißpresse erhöht werden. Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es daher eine noch höher reaktive Isocyanat- komponente zu liefern, die als Bindemittel für die Herstellung von lignocellulosehaltiger Werkstoffe geeignet ist, bei der Heißverpressung schnell ausreagiert und dennoch bei Raumtemperatur lange lagerfähig ist.
Die erfindungsgemäße Aufgabe wird durch eine hochreaktive Isocyanatkomponente, enthaltend ein organisches Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen, einen Katalysator auf Basis einer organischen Metallverbindung und eine Verbindung, die eine aromatische Sulfonylisocyanatgruppe enthält, gelöst.
Als organisches Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen können alle dem Fachmann, vorzugsweise die für die Herstellung von Holzwerkstoffen oder Polyurethanen bekannten, organischen Isocyanate und Prepolymere 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 beschrie- ben.
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 Isocyanat 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). Dabei weist das PMDI vorzugsweise eine Viskosität bei 25 °C von 100 bis 600, besonders bevorzugt 150 bis 300 mPas auf. Dabei können auch Mischungen organischer Isocyanate eingesetzt werden. 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.
Als Katalysator auf Basis einer organischen Metallverbindung können alle bekannten organischen Metallverbindungen eingesetzt werden, die die Reaktion von Isocyanaten mir Verbindungen, enthaltend Hydroxylgruppen, insbesondere mit lignocellulosehalti- gen Stoffen, beschleunigen. Beispiels für solche organischen Metallverbindungen sind organische Zinnverbindungen, wie Zinn-(ll)-salze von organischen Carbonsäuren, wie Zinn-(ll)-acetat, Zinn-(ll)-octoat, Zinn-(ll)-ethyl-hexoat und Zinn-(ll)-laurat und die Dial- kylzinn-(IV)-salze von organischen Carbonsäuren, wie Dibutyl-zinndiacetat, Dibutyl- zinndilaurat, Dibutylzinn-maleat und Dioctylzinn-diacetat, sowie Bismutcarboxylate wie Bismut(lll)-neodecanoat, Bismut-2-ethylhexanoat und Bismut-octanoat oder Alkalisalze von Carbonsäuren, wie Kaliumacetat oder Kaliumformiat sowie Mischungen dieser Verbindungen untereinander. Vorzugsweise werden organische Zinnverbindungen, insbesondere Zinnmercaptide, wie Dimethylzinn- oder Dioctylzinnmercaptide, eingesetzt. Der Anteil des Katalysators auf Basis einer organischen Metallverbindung am Gesamtgewicht der hochreaktiven Isocyanatkomponente beträgt vorzugsweise 0,01 bis 0,3, besonders bevorzugt 0,01 bis 0,15 Gew.-% und insbesondere 0,01 bis 0,08 Gew.-%.
Weiter enthält die erfindungsgemäße hochreaktive Isocyanatkomponente noch eine Verbindung, die eine aromatische Sulfonylisocyanatgruppe enthält. Dabei muss die Sulfonylisocyanatgruppe an ein aromatisches System, beispielsweise an einem Phe- nylring. Vorzugsweise enthält das aromatische System dabei keine weiteren Isocya- natgruppen. Beispielsweise können als Verbindungen, die eine aromatische Sulfo- nylgruppe enthalten, Paratoluolsulfonylisocyanat eingesetzt werden.
Dabei beträgt der Anteil der Verbindung, die eine aromatische Sulfonylisocyanatgruppe enthält, am Gesamtgewicht der hochreaktiven Isocyanatkomponente vorzugsweise 0,01 bis 2,0 Gew.-%, mehr bevorzugt 0,01 bis 0,5 Gew.-%, noch mehr bevorzugt dem 1 bis 5-fachen, besonders bevorzugt dem 2 bis 4-Fachen und insbesondere 2,5 bis 3,5-Fachen des Gehalts an Katalysators auf Basis einer organischen Metallverbindung.
Neben den genannten Stoffen kann die hochreaktive Isocyanatkomponente weitere Verbindungen aufweisen, die üblicherweise in eine Isocyanatkomponente enthalten sind, die als Bindemittel für die Herstellung von lignocellulosehaltige Werkstoffe einge- setzt wird. Dies können beispielsweise übliche Additive, wie Eisenverbindungen, beispielsweise Eisen (lll)Chlorid, sein. Wird Eisen(lll)chlorid eingesetzt beträgt der Eisengehalt, bezogen auf das Gesamtgewichts des organischen Isocyanats, üblicherweise 10 bis 100 mg/kg, bevorzugt 40 bis 70 mg/kg. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt der Eisengehalt, bezogen auf das Gesamtgewicht des organischen Isocyanats 10 bis 30 mg/kg.
Zur Herstellung der lignocellulosehaltigen Werkstoffe werden lignocellulosehaltige Stoffe mit einer erfindungsgemäßen hochreaktiven Isocyanatkomponente und anschließend in einer Form bei Formtemperaturen von 40 bis 250 °C, vorzugsweise 100 bis 240 °C und besonders bevorzugt 150 bis 230 °C verpresst.
Die Herstellung der erfindungsgemäße lignocellulosehaltigen Werkstoffe, vorzugsweise jener in welchen die lignocellulosehaltigen Partikel Holzpartikel sind, geschieht in der üblichen Art, wie in„Taschenbuch der Spanplatten Technik" H.-J. Deppe, K. Ernst, 4. Aufl., 2000, DRW - Verlag Weinbrenner GmbH&Co., Leinfelden-Echterdingen, Kapitel 3.5 beschrieben. Der Begriff Lignocellulose ist dem Fachmann bekannt. Wichtige Beispiele für ligno- cellulosehaltige Partikel sind Holzteile, wie Holzlagen, Holzstreifen, Holzspäne, oder Holzfasern, wobei die Holzfasern gegebenenfalls auch von holzfaserhaltigen Pflanzen, wie Flachs, Hanf, Sonnenblumen, Topinambur oder Raps stammen können.
Bevorzugt als lignocellulosehaltige Stoffe sind Holzpartikel, insbesondere Holzfasern oder Holzspäne.
Dabei können neben der hochreaktiven Isocyanatkomponente und den lignocellulose- haltigen Stoffen weitere, üblicherweise zur Herstellung solcher Werkstoffe eingesetzte Bindemittel verwendet werden. Diese umfassen beispielsweise übliche auf der Basis von Polykondensaten aus Formaldehyd und Phenolen, Harnstoffen oder Melamin hergestellten Bindemittel. 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 Encyc- lopedia of Industrial Chemistry, Vol. A2, VCH Verlagsgesellschaft, 1985, Seiten 1 15 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.
Weiter können übliche Additive eingesetzt werden. Diese umfassen alle dem Fachmann bekannten Additive, beispielsweise Wachse, Paraffinemulsion, flammhemmende Additive, Netzmittel, Salze, aber auch anorganische oder organische Säuren und Basen, zum Beispiel Mineralsäuren wie Schwefelsäure, Salpetersäure, organische Sul- fonsäuren, Carbonsäuren wie Ameisensäure oder Essigsäure oder anorganischen o- der organischen Basen, zum Beispiel Natriumhydoxyd (wässrig oder in Substanz), Calciumoxid oder Calciumcarbonat (jeweils wässrig oder in Substanz) oder Ammoniak, wässrig oder als Substanz. Diese Additive können in einer Menge von 0 bis 20 Gew.- %, bevorzugt 0 bis 5 Gew.-%, insbesondere 0 bis 1 Gew.-%, bezogen auf die Tro- ckenmasse der lignocellulosehaltigen Stoffe zugegeben werden. Besonders bevorzugt wird dabei der Anteil an Wasser minimiert. So beträgt der Anteil an Wasser vorzugsweise weniger als 2 Gew.-%, besonders bevorzugt kleiner als 1 Gew.-% und insbesondere kleiner als 0,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das Gesamtgewicht aller zur Herstellung der lignocellulosehaltigen Werkstoffe eingesetzten Ausgangsstoffe einschließ- lieh in den lignocellulosehaltigen Stoffen enthaltener Restfeuchte.
Vor dem Verpressen werden die lignocellulosehaltigen Stoffe, vorzugsweise Holzpartikel, besonders bevorzugt Holzspäne- oder fasern, mit der erfindungsgemäßen hochreaktiven Isocyanatkomponente beleimt. Derartige, sogenannte Beleimungs-Verfahren sind für die Herstellung von konventionellen Holzwerkstoffen mit üblichen Aminoplast- Harzen bekannt und beispielsweise in„ Taschenbuch der Spanplatten Technik" H.-J. Deppe, K. Ernst, 4. Aufl., 2000, DRW - Verlag Weinbrenner GmbH & Co., Leinfelden- Echterdingen, Kapitel 3.3 beschrieben.
Dabei werden vorzugsweise die hochreaktiven Isocyanatkomponente und die gegebe- nenfalls eingesetzten weiteren Bindemittel und/oder üblichen Additive vor dem in Kontakt Bringen mit den lignocellulosehaltigen Stoffen nicht vermischt. Es können alle Komponenten gleichzeitig zu den lignocellulosehaltigen Stoffen gegeben werden. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die erfindungsgemäße hochreaktive Isocyanatkomponente als letzte Komponente zu den lignocellulosehaltigen Stoffen gegeben.
Gegebenenfalls wird dabei in mehreren Schichten gearbeitet. Diese Schichten können sich durch die Art und Größe der lignocellulosehaltigen Stoffe, die Menge und die Art des eingesetzten Bindemittels oder der verwendeten Additive unterscheiden. Die Dicke der erfindungsgemäßen mehrschichtigen lignocellulosehaltigen Werkstoffe, vorzugsweise der plattenformigen Formkörper, variiert mit dem Anwendungsgebiet und liegt in der Regel im Bereich von 0,5 bis 300 mm, vorzugsweise im Bereich von 10 bis 200 mm, insbesondere 12 bis 100 mm. Die Dickenverhältnisse der Schichten der erfindungsgemäßen mehrschichtigen lignocellulosehaltigen Formkörper, vorzugsweise der plattenformigen Formkörper, sind variabel. Üblicherweise sind die äußeren Schichten, auch Deckschichten genannt, für sich genommen oder auch in Summe dünner als die Schicht oder Schichten der Mittelschichten).
Die Masse einer einzelnen Deckschicht liegt üblicherweise im Bereich von 5 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 25 Gew.-% der Gesamtmasse des erfindungsgemäßen mehrschichtigen lignocellulosehaltigen Formkörpers. Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist ein lignocelluloshaltiger Werkstoff, erhältlich nach einem erfindungsgemäßen Verfahren. Dabei kann ein solcher erfindungsgemäßer lignocellulosehaltigen Werkstoffs beispielsweise zur Herstellung von Möbeln und Möbelteilen, Verpackungsmaterialien, im Hausbau oder in Fahrzeugen, wie Autos, Bussen, LKWs, Booten und Flugzeugen eingesetzt werden. Er zeigt eine geringe For- maldehydemission und ist besonders stabil gegen Hydrolyse.
Die erfindungsgemäße hochreaktive Isocyanatkomponente zeichnet sich durch eine gute Lagerfähigkeit bei Raumtemperatur und eine schnelle Aushärtung in Kontakt mit gegenüber isocyanatreaktiven Gruppen oder Feuchtigkeit, beispielsweise bei erhöhter Temperatur, aus. So kann die erfindungsgemäße hochreaktive Isocyanatkomponente auch für weitere Zwecke eingesetzt werden, beispielsweise als Dichtmittel. Solche Dichtmittel können unter anderem als feuchtigkeitshärtende Dichtmittel, beispielsweise in der Bauindustrie, eingesetzt werden. Hierbei kann die Aushärtezeit auch bei Raumtemperatur gegenüber bekannten Dichtmitteln deutlich verkürzt werden.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen verdeutlicht.
Lagerbeständigkeit:
Die Lagerbeständigkeit von einer Polymer MDI-Isocyanatkomponente mit einer Viskosität von 260 mPas bei 20 °C und einem Eisengehalt von25 mg/kg sowie einem Gehalt von 0,04 Gew.-% des Zinnkatalysators Fomrez®.UL32 der Firma Witco wird getestet. Dazu wird die Polymer MDI-Isocyanatkomponente ohne weitere Zusatzstoffe bei 25 °C (Vergleich) und mit 0,12 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Mischung, Paratoluolsufonylisocyanat bei 25 °C (Beispiel 1 ) und bei 50 °C (Beispiel 2) gelagert. Die Viskosität der Mischungen in mPas in Abhängigkeit von der Lagerdauer ist in Tabelle 1 und Figur 1 angegeben.
Tabelle 1
Tabelle 1 zeigt, dass die Viskosität der Isocyanatkomponente ohne Paratoluolsufonylisocyanat auch bei 25°C innerhalb weniger Tage zunimmt. Dagegen ist die Viskosität der Isocyanatkomponente mit Paratoluolsufonylisocyanat, die bei 25 °C gelagert wurde auch nach 100 Tagen Lagerung noch gleich der Ausgangsviskosität und auch die Viskositätszunahme der bei 50 °C gelagerten Isocyanatkomponente mit Paratoluolsulfo- nylisocyanat ist gegenüber dem Vergleichsbeispiel bei 25 °C deutlich verlangsamt. Die Reaktivität der Isocyanatkomponente in Abhängigkeit der Katalysatorkonzentration ist in Tabelle 2 angegeben. Die Prüfungen wurden in Anlehnung an die Norm EN 319 durchgeführt. Dabei wurden OSB (Orientaded Strand Boards) Holzfasern mit 4% Iso- cyanatmischung vermischt und bei einer Pressplattentemperatur von 220 Grad mit unterschiedlichen Pressfaktoren von 7 bis 9 sec/mm (gestaffelt in 0.5 sec/mm Schrit- ten) verpresst. Danach wurden Probekörper mit den 50x50x14mm herausgeschnitten und 7 Tage in Normklima gelagert. An diesen Probekörpern wurde die Querzugfestigkeit nach EN 319 bestimmt. Dabei entsprach die Zusammensetzung der Isocyanatkomponente in Vergleichsversuch 2 der aus Vergleich 1 , wobei kein Katalysator eingesetzt wurde. Die Zusammensetzung der Isocyanatkomponente in Beispiel 2 entsprach Beispiel 1 , wobei anstelle von 0,04 Gew.-% 0,06 Gew.-% Katalysator eingesetzt wurden.
Tabelle 2
Tabelle 2 zeigt, dass eine hohe Querzugfestigkeit bei Verwendung von Beispiel 1 bereits nach Presszeiten von 7 Sekunden pro mm Dicke erreicht wird, während entsprechende Werte der Querzugfestigkeit für Vergleichsbeispiel 2 erst nach 8,5 Sekunden / mm erreicht werden.

Claims

Patentansprüche
1 . Hochreaktive Isocyanatkomponente, enthaltend ein organisches Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen, einen Katalysator auf Basis einer organischen Metallverbindung und eine Verbindung, die eine aromatische Sulfonylisocya- natgruppe enthält.
2. Hochreaktive Isocyanatkomponente nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung, die eine aromatische Sulfonylisocyanatgruppe enthält, Para- toluolsulfonylisocyanat ist.
3. Hochreaktive Isocyanatkomponente nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Katalysator auf Basis einer organischen Metallverbindung eine organische Zinnverbindung ist.
4. Hochreaktive Isocyanatkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Isocyanat ein Isocyanat auf Basis von monomerem und polymerem Methylendiphenyldiisocyanat ist.
5. Verfahren zur Herstellung lignocellulosehaltiger Werkstoffe, bei dem lignocellu- losehaltige Stoffe mit einer hochreaktiven Isocyanatkomponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 vermischt und anschließend in einer Form bei Formtemperaturen von 40 bis 250 °C verpresst wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der lignocellulosehalti- ge Stoff mit einer hochreaktiven Isocyanatkomponente gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3 und einem Bindemittel auf Basis eines Formaldehydharzes vermischt werden.
7. Lignocelluloshaltiger Werkstoff, erhältlich nach einem Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6.
8. Verwendung eines lignocellulosehaltigen Werkstoffs gemäß Anspruch 7 zur Herstellung von Möbeln und Möbelteilen, Verpackungsmaterialien, im Hausbau oder in Fahrzeugen (Auto, Bus, LKW, Boot, Flugzeug)
9. Verwendung der hochreaktiven Isocyanatkomponente nach einem der Ansprüche 1 bis 4 als Dichtmittel.
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