EP2794210B1 - Lignocellulosewerkstoffe mit inhomogen im kern verteilt vorliegenden expandierten kunststoffteilchen - Google Patents

Lignocellulosewerkstoffe mit inhomogen im kern verteilt vorliegenden expandierten kunststoffteilchen Download PDF

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EP2794210B1
EP2794210B1 EP12805702.3A EP12805702A EP2794210B1 EP 2794210 B1 EP2794210 B1 EP 2794210B1 EP 12805702 A EP12805702 A EP 12805702A EP 2794210 B1 EP2794210 B1 EP 2794210B1
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EP
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particles
weight
core
lignocellulose
components
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Stephan WEINKÖTZ
Michael Schmidt
Michael Finkenauer
Ralph Lunkwitz
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BASF SE
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BASF SE
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to lignocellulose-containing materials having a core and two outer layers, wherein expanded plastic particles are contained in the core, which are distributed inhomogeneous.
  • Lightweight and pressure-resistant molding materials consist of wood chips or fibers, a binder and serving as a filler porous foamable or partially expandable plastic.
  • a disadvantage of these molding materials is that they have no plastic-free outer layers and therefore conventional coating technologies (for example, lamination with furniture film or short-cycle coating with melamine films) lead to poor results.
  • Weight-reduced chipboards are known by combining wood chips and evenly distributed foamed polystyrene beads in the middle layer of the chipboard.
  • one- and multi-layer wood materials are known, the wood particles, a filler of polystyrene and / or styrene copolymer having a bulk density of 10 to 100 kg / m 3 and binder.
  • the filler is advantageously present uniformly distributed in the wood material.
  • WO-A1-2011 / 107365 discloses lignocellulose-containing materials having a core and two outer layers, according to the preamble of claim 1.
  • a disadvantage of these materials is that an improvement in the properties at the same plate density can be achieved only with an increase in the amount of glue and / or the amount of polymer and thus with an increase in costs.
  • the indication of the weight% of the components A, B, C, D, E, F and G refers to the dry weight of the respective component in the total dry weight.
  • the sum of the wt .-% information of components A, B, C and D is 100 wt .-%.
  • the sum of components E, F and G also gives 100 wt .-%.
  • both the outer layers and the core contain water, which is not taken into account in the weight specifications.
  • the water can be obtained from the residual moisture contained in the lignocellulose particles, from the binder, from additionally added water, for example for diluting the binders or for wetting the outer layers, from the additives, for example aqueous hardener solutions or aqueous paraffin emulsions, or from the expanded plastic particles, if these For example, be foamed with steam, come.
  • the water content of the core and of the cover layers can be up to 20% by weight, ie 0 to 20% by weight, preferably 2 to 15% by weight, particularly preferably 4 to 10% by weight, based on 100% by weight. Total dry weight amount.
  • the ratio of the total dry mass of the core to the total dry mass of the outer layers is generally 100: 1 and 0.25: 1, preferably 10: 1 to 0.5: 1, particularly preferably 6: 1 to 0.75: 1, in particular 4: 1 to 1: 1.
  • Inhomogeneously distributed in the core expandable plastic particles B means that the weight ratio X (based on dry matter) of expanded plastic particles B to lignocellulose particles A in the outer regions of the core ("outside") of the weight ratio Y of expanded plastic particles B to lignocellulose particles A in the inner region of the core ("inside”), that is larger or smaller in the outer areas of the core ("outside") than in the inner area of the core ("inside”).
  • the inner region of the core is usually separated from the two outer regions of the core by surfaces running parallel to the plane of the plate.
  • the inner region of the nucleus is the region of 20 to 80 Wt .-%, preferably 30 to 70 wt .-%, particularly preferably 40 to 60 wt .-%, in particular 45 to 55 wt .-%, most preferably 50 wt .-% of the total dry mass of the core and between the two outer areas lies.
  • the two outer regions may be the same, ie in each case 25% by weight or approximately the same, ie 25.01: 24.99 to 25.99: 24.01% by weight, preferably 25.01 to 24.99 25.8: 24.2, more preferably 25.01: 24.99 to 25.6: 24.4, in particular 25.01: 24.99 to 25.4: 24.6 or different mass, based on the total dry mass of the Kerns, ie 26:24 to 40:10 wt .-%, preferably 26:24 to 30:20 wt .-%, particularly preferably 26:24 to 27:23 wt .-%, in particular 26:24 to 26.5 : 23.5% by weight.
  • the sum of the inner region and the two outer regions of the core result in 100 wt .-%.
  • the weight ratio X of expanded plastic particles B to lignocellulose particles A in the outer regions of the core all expanded plastic particles B and all lignocellulose particles A, which are contained in both outer regions, can be used.
  • the ratio X ' which describes the ratio of plastic particles B to lignocellulose particles A in one of the two outer regions, can be the same or equal to the ratio X ", which describes the ratio in the other of the two outer regions.
  • lignocellulose-containing materials (lignocellulose materials) according to the invention can be prepared as follows:
  • the components for the core and the components for the cover layers are usually mixed separately from each other.
  • the components A, B, C and D can each consist of one, two (A1, A2 or B1, B2, or C1, C2 or D1, D2) or several components components (A1, A2, A3, ..., or B1, B2, B3, ..., C1, C2, C3, ..., and D1, D2, D3, ...) exist.
  • these component components can be added either as a mixture or separately. In the separate addition of these components components can be added directly behind each other or at different, not directly successive time points. This means, for example, in the case where the component C consists of two components C1 and C2, that C2 is added immediately after C1 or C1 immediately after C2, or that between the addition of C1 and C2 one or more other components or component components, For example, component B will admit. It is also possible to premix components or component components with other components or component components before they are added. For example, an additive component D1 can be added to the binder C or the binder component C1 before this mixture is then added to the actual mixture.
  • the expanded plastic particles B are first added to the lignocellulose particles in A, and then this mixture is mixed with a binder C or two or more binder components C1, C2, etc. If two or more binder components are used, they are preferably added separately from one another.
  • these components can be added either as a mixture or separately. These components components can be added directly behind each other or at different, not directly successive time points.
  • the additives G are preferably partially mixed with the binder F or a binder component and then added.
  • the resulting mixtures A, B, C, D and E, F, G are stacked and pressed by a conventional method to a lignocellulose-containing molded body at elevated temperature.
  • a mat is produced on a carrier, which consists of these mixtures in the sequence E, F, G / A, B, C, D / E, F, G ("sandwich structure").
  • This mat is usually at temperatures of 80 to 300 ° C, preferably, 120 to 280 ° C, more preferably, 150 to 250 ° C and at pressures of 1 to 50 bar, preferably 3 to 40 bar, particularly preferably 5 to 30 bar , Pressed into shaped bodies.
  • the mat is precompressed cold before this hot pressing.
  • the pressing can be carried out by all methods known to the person skilled in the art (see examples in “ Taschenbuch der Spanplattentechnik "H.-J. Deppe, K. Ernst, 4th ed., 2000, DRW -Verlag Weinbrenner, Leinfelden Echterdingen, pages 232 to 254 , and " MDF Medium Density Fiberboard "H.-J. Deppe, K. Ernst, 1996, DRW-Verlag Weinbrenner, Leinfelden-Echterdingen, pages 93 to 104 .)
  • discontinuous pressing methods for example, on single or multi-day presses or continuous pressing method, for example, on double-belt presses used.
  • the inhomogeneous distribution of the plastic particles B in the core can be produced as follows: It is possible to prepare several mixtures of components A, B, C and D which have different mass ratios of components A and B. These can be spread one after the other. As a rule, no or only slight mixing of the mixtures with different mass ratios of components A and B should take place.
  • both the wood particles A and the plastic particles B can be previously separated into different fractions, for example by sieving.
  • Each of the mixtures may contain different fractions of the wood particles A and / or the plastic particles B.
  • the inhomogeneous distribution of the plastic particles B in the core can be carried out by separating scattering.
  • the scattering is done with a device that ensures that the balls accumulate depending on the size and / or weight in either the outer or inner regions of the core. This can be done, for example, that the mixture A, B, C, D is scattered using a sieve system.
  • this system is equipped with screens of different hole sizes, which are arranged mirror-symmetrically.
  • a support on which the material for the lower cover layer, passed under a spreader in which a screening system is arranged so that at the beginning of the spreader (in the production direction) sieves are small hole size, the hole size of the sieves to the inside increases towards the middle of the scattering station and decreases again towards the end of the station.
  • the arrangement of the screens results in small lignocellulose particles getting into the outer areas of the core close to the cover, and large particles of lignocellulose in the inner area of the core.
  • small plastic particles enter the outer regions of the core close to the cover layer and large plastic particles enter the inner region of the core.
  • different mass ratios of lignocellulose particles A to plastic particles B are thereby realized.
  • Such scattering stations are in EP-B-1140447 and DE-C-19716130 described.
  • the lignocellulosic particle scattering station may contain two metering bins, in each of which several backscatter rakes are arranged.
  • the ("core mixture") bulk material consisting of different large particles A and components B, C and D can be fed to the metering bunkers (eg from above).
  • a bottom band running over two deflection rollers can be arranged, which in each case forms, together with a discharge roller, a discharge unit for the core mixture.
  • an endless scraper belt guided over two deflection rollers can be arranged in each case, whose sub-tower can be guided in each case by means of screening devices with different hole sizes, so that different sections of the screening devices are formed.
  • the screening devices together with the scraper belts form fractionating devices, by means of which the lignocellulose particles A and the plastic particles B of the core mixture can be fractionated according to their sizes.
  • the sections of the screening devices can be arranged so that the fine lignocellulose particles A or plastic particles B are scattered in each case in the transporting direction of the nonwoven outer regions of the scattering station on the lower cover layer, while the coarse lignocellulose particles A or plastic particles B on the inside lying areas of the fractionating on the topcoat are scattered (see in detail: EP-B-1140447 ).
  • At least a portion of the Portion michsabête each comprise a Schleifelernent which rests against the surface of the screening device and is guided while moving the Portion michsabroughe dragging over the surface of the screening device.
  • the transport device is designed as a particular endless scraper belt.
  • the scraper belt is advantageously designed to be permeable to the particles at least over a partial area in a direction perpendicular to the surface of the screening device, so that the particles can be poured out of the dosing hopper via the feed unit through the scraper belt onto the screening device.
  • An elaborate design of the feed unit is unnecessary in this way.
  • the scraper belt comprises in particular plate-shaped driver, which are preferably provided at regular intervals on an endless chain or band-shaped carrier element.
  • the carrier element can be mounted in each case centrally on the drivers.
  • the carriers are releasably secured to the carrier element or to the carrier elements and / or formed impermeable to air.
  • the grinding elements are each formed by a portion of the drivers.
  • the drivers are flexible, for example made of hard rubber, at least in their sections forming the grinding elements.
  • the drivers are abrasion resistant at least in their grinding element forming portions and in particular have an abrasion-resistant coating, such as a Teflon coating.
  • the sections of the drivers forming the grinding elements can be formed integrally with the drivers as well as separate components. If the grinding elements are designed as separate components, they are preferably detachably attached to the drivers, so that they can be exchanged in the event of wear.
  • the drivers are formed, at least in their sections forming the grinding elements, from water-repellent, non-adhesive material. This prevents the binder-crosslinked particles from adhering to the drivers, which could limit the capacity of the portioning sections.
  • the sieve device comprises in particular two sieve zones with different sieve openings. In this way it is achieved that particles of different sizes are fractionated through the sieve zones with sieve openings of different sizes.
  • the sieve zones are arranged one behind the other along the direction of movement of the portioning sections movable over the surface of the sieve device, wherein preferably the sieve openings of the sieve zone / sieve zones lying in the direction of movement of the portioning sections are larger than the sieve openings of the sieve zone / sieve zones opposite to the direction of movement.
  • the endless scraper belt is guided over two deflection rollers, so that a lower belt section directly on the surface of the screening device and an upper band section extends at a certain distance from the surface of the screening device, in particular in each case substantially parallel to the surface of the screening device.
  • a particularly compact embodiment of a device according to the invention is possible.
  • a receiving device for receiving excreted particles is provided at least at one end of the scraper belt, in particular in the region of the deflection rollers.
  • an intermediate bottom is at least partially provided between the upper and the lower band portion, wherein the driver abut with their the sanding elements forming portions opposite ends of the intermediate bottom, so that these ends when moving the Portion michsabête sliding over the Swissgeber be led.
  • the intermediate bottom of the one guide roller in the direction of movement of the upper band portion to the opposite other guide roller out extend, wherein between said other guide roller and said other guide roller facing the end of the intermediate floor, a region is formed which is permeable in a direction perpendicular to the surface of the screening device for the particles.
  • this region is formed of further screening devices having relatively large sieve openings, a pre-separation of foreign bodies or particles having a size which is greater than the size of these sieve openings can take place here. Only the particles passing through the further screening device fall onto the sieve device below, over which they are moved by means of the transport device.
  • two longitudinally successive scraper bands are provided, wherein the scraper bands are arranged in particular mirror-symmetrical to one another.
  • the supply unit of the dosing bunker is followed by a distribution device, in particular in the form of a pendulum distributor, with which the particles discharged from the dosing bunker by the supply unit can be supplied to the two scraper belts, in particular alternately.
  • the material for the core can be arranged on a moving conveyor belt arranged below the screen devices on which the lower cover layer is already spread are formed in the outer layers of the core, the fine lignocellulose particles A and plastic particles B and in the inner layer of the core, the coarse lignocellulose particles A or plastic particles B are enriched.
  • a distribution device for example, two metering bunkers can be provided, through which the two scraper belts are charged with particles.
  • the screening device and / or the further screening device is preferably designed as a vibrating screen or as a vibrating vibrating screen. In the process, the bulk material deposited on the sieve device is further loosened up, whereby fine, then medium-sized particles located at a distance from the screen reach the sieve openings faster and faster through them (see in detail: DE-C-197 16 130 ).
  • a roller spreading system with specially profiled rollers (roller screen).
  • a symmetrical structure is preferably selected so that small lignocellulose particles A or small plastic particles B get into the outer regions of the core close to the cover layer and large lignocellulose particles A or large plastic particles B enter the inner region of the core.
  • a particularly preferred embodiment is the use of one or more ClassiFormer TM. Suitable is, for example, the Classiformer CC of Dieffenbacher, which has a symmetrical structure. Alternatively, two Classiformer C can be used, which are arranged behind each other and opposite.
  • the lignocellulose materials according to the invention generally have an average density of 300 to 600 kg / m 3 , preferably 350 to 590 kg / m 3 , particularly preferably 400 to 570 kg / m 3 , in particular 450 to 550 kg / m 3 .
  • the lignocellulose particles of component A are present in the lignocellulose-containing materials of the core in amounts of from 30 to 98% by weight, preferably from 50 to 95% by weight, more preferably from 70 to 90% by weight, of which the raw material is any kind of wood or its Mixtures, for example, spruce, beech, pine, larch, linden, poplar, eucalyptus, ash, chestnut, fir or their mixtures, preferably spruce, beech or their mixtures, especially spruce, and may, for example Wood parts such as wood layers, wood strips, wood chips, wood fibers, wood dust or mixtures thereof, preferably wood chips, wood fibers, wood dust and mixtures thereof, particularly preferably wood chips, wood fibers or mixtures thereof - as used for the production of chipboard, MDF (medium density fiber) and HDF (High density fiber) - plates - be used.
  • MDF medium density fiber
  • HDF High density fiber
  • the lignocellulose particles may also be derived from wood-containing plants such as flax, hemp, cereals or other annual plants, preferably flax or hemp. Wood chips are particularly preferably used, as used in the production of particleboard. Substituting mixtures of different lignocellus particles, eg mixtures of wood shavings and wood fibers, or wood shavings and wood dust, the proportion of wood shavings is preferably at least 75 wt .-%, ie 75 to 100 wt .-%, particularly preferably at least 90 wt .-% 90 to 100% by weight
  • the average density of 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 .
  • Starting materials for lignocellulose particles are usually roundwoods, thinning woods, residual wood, forest wood waste, industrial wood, used wood, production waste from wood-based material production, used wood-based materials and lignocellulose-containing plants.
  • the preparation of the desired lignocellulose-containing particles, for example to wood particles such as wood chips or wood fibers, can be carried out according to known methods (eg M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, pages 91 to 156, Springer Verlag Heidelberg, 2002 ).
  • the lignocellulose particles E are present in the outer layers in amounts of from 70 to 99% by weight, preferably from 75 to 97% by weight, particularly preferably from 80 to 95% by weight. They consist of at least 25% by weight, ie from 25 to 100% by weight, of lignocellulose-containing chips, in particular wood chips, preferably at least 75% by weight, ie from 75 to 100% by weight, particularly preferably at least 95% by weight , ie 95 to 100 wt .-%, most preferably exclusively, so 100 wt .-%, lignocellulosic shavings, in particular wood chips used.
  • lignocellulose-containing materials especially wood from all under component A listed lignocellulosic or wood sources are used.
  • the preparation for the desired lignocellulose-containing particles can be carried out as described for component A.
  • the average density of component E 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 ,
  • Component A may contain the usual small amounts of water from 0 to 10% by weight, preferably 0.5 to 8% by weight, particularly preferably 1 to 5% by weight (in a customary low fluctuation range of 0 to 0.5 Wt .-%, preferably 0 to 0.4 wt .-%, particularly preferably 0 to 0.3 wt .-%).
  • This quantity refers to 100% by weight of absolutely dry wood substance and describes the water content of component A after drying (according to customary methods known to the person skilled in the art) immediately before mixing with the first component or the first component component or the first mixture selected from B. , C and D.
  • Component E in a preferred embodiment, small amounts of water from 0 to 10 wt .-%, preferably 0.5 to 8 wt .-%, particularly preferably 1 to 5 wt .-% (in a usual small fluctuation range of 0 to 0 , 5 wt .-%, preferably 0 to 0.4 wt .-%, particularly preferably 0 to 0.3 wt .-%).
  • This quantity refers to 100% by weight of absolutely dry wood substance and describes the water content of component E after drying (according to customary methods known to the person skilled in the art) immediately before mixing with the first component or component component or mixture selected from F and G.
  • expanded plastic particles (component B) are expanded plastic particles, preferably expanded thermoplastic plastic particles having a bulk density of 10 to 150 kg / m 3 , preferably 30 to 130 kg / m 3 , particularly preferably 35 to 110 kg / m 3 , in particular 40 to 100 kg / m 3 (determined by weighing a defined volume filled with the bulk material).
  • Expanded plastic particles B are generally in the form of spheres or beads having an average diameter of 0.01 to 50 mm, preferably 0.25 to 10 mm, particularly preferably 0.4 to 8.5 mm, in particular 0.4 to 7 mm inserted.
  • the spheres have a small surface per volume, for example in the form of a spherical or elliptical particle, and are advantageously closed-cell.
  • the open cell content according to DIN ISO 4590 is generally not more than 30%, ie 0 to 30%, preferably 1 to 25%, particularly preferably 5 to 15%.
  • Suitable polymers which are the basis of the expandable or expanded plastic particles are generally all known polymers or mixtures thereof, preferably thermoplastic polymers or mixtures thereof which can be foamed.
  • Well-suited such 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 (im Also referred to hereinafter as "polystyrene” or "styrene polymer”), styrene copolymers, C 2 -C 10 -olefin homopolymers, C 2 -C 10 -olefin copolymers and polyesters.
  • the 1-alkenes for example ethylene, propylene, 1-butene, 1-hexene, 1-octene,
  • the polymers preferably the thermoplastics which underlie the expandable or expanded plastic particles B
  • additives for example UV stabilizers, antioxidants, coating agents, water repellents, nucleating agents, plasticizers, flame retardants, soluble and insoluble inorganic and / or organic dyes , Pigments, and athermane particles, such as carbon black, graphite or aluminum powder, are added together or spatially separated as additives.
  • Component B can usually be obtained as follows: Suitable polymers can be expanded with an expandable medium (also called “blowing agent”) or containing an expandable medium by the action of microwave, heat energy, hot air, preferably steam, and / or pressure change (often also referred to as “foamed”) ( Plastics Handbook 1996, Volume 4 "Polystyrene", Hanser 1996, pages 640-673 or US-A-5,112,875 ) become. As a rule, the propellant expands, the particles increase in size and cell structures are formed. This expansion can be carried out in conventional frothing devices, often referred to as "pre-expanders". Such prefoamers can be installed fixed or mobile. The expansion can be carried out in one or more stages.
  • pre-expanders Such prefoamers can be installed fixed or mobile. The expansion can be carried out in one or more stages.
  • 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.
  • the above-mentioned compact plastic particles also referred to herein as "expandable plastic particles", in contrast to the expanded plastic particles, generally contain no cell structures.
  • the expanded plastic particles generally have only a low content of propellant from 0 to 5 wt .-%, preferably 0.5 to 4 wt .-%, particularly preferably 1 to 3 wt .-% based on the total mass of plastic and blowing agent ,
  • the resulting expanded plastic particles can be stored temporarily or be used without further intermediate steps for the preparation of the component B according to the invention.
  • blowing agents known to those skilled in the art may be used, 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, preferably n-pentane, isopentane, neopentane and cyclopentane, more preferably a commercially available pentane isomer mixture of n-pentane and iso-pentane.
  • 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
  • the content of blowing agent in the expandable plastic particles is generally in the range of 0.01 to 7 wt .-%, preferably 0.01 to 4 wt .-%, particularly preferably 0.1 to 4 wt .-%, in each case based on the propellant-containing expandable plastic particles.
  • styrene homopolymer also referred to herein simply as "polystyrene”
  • styrene copolymer or mixtures thereof are used as the only plastic in component B.
  • Such polystyrene and / or styrene copolymer can be prepared by all known in the art polymerization process, see, for. B. 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, can be polymerized in the presence of a customary suspension stabilizer by means of free-radical-forming catalysts.
  • the propellant and optionally further customary additives may be initially introduced into the polymerization, added to the batch in the course of the polymerization or after the end of the polymerization.
  • the resulting bead-shaped, impregnated with blowing agent, expandable styrene polymers can be separated after the polymerization from the aqueous phase, washed, dried and sieved.
  • the blowing agent can be mixed, for example via an extruder in the polymer, conveyed through a nozzle plate and granulated under pressure to particles or strands.
  • the preferred or particularly preferred expandable styrene polymers or expandable styrene copolymers described above have a relatively low content of blowing agent. Such polymers are also referred to as "low blowing agent”.
  • low blowing agent A well-suited process for producing low-blowing expandable polystyrene or expandable styrene copolymer is disclosed in US Pat US-A-5,112,875 which is incorporated herein by reference.
  • styrene copolymers can also be used.
  • these styrene copolymers at least 50 wt .-%, ie 50 to 100 wt .-%, preferably at least 80 wt .-%, ie 80 to 100 wt .-%, copolymerized styrene based on the mass of the plastic (without propellant) on , As comonomers come z. B.
  • 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. Mixtures of different styrene (co) polymers can also be used.
  • styrene homopolymers 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
  • A-IPS anionically polymerized polystyrene or impact poly
  • Plastic particles particularly preferably styrene polymers or styrene copolymers, in particular styrene homopolymers having a molecular weight in the range from 70,000 to 400,000 g / mol, more preferably 190,000 to 400,000 g / mol, very particularly preferably 210,000 to 400,000 g / mol, are preferably used.
  • expanded polystyrene particles or expanded styrenic copolymer particles may be further used without or with further blowing agent reduction measures to produce the lignocellulosic material.
  • the expandable polystyrene or expandable Styrolcopoly merisat or the expanded polystyrene or expanded styrene copolymer has an antistatic coating.
  • the expanded plastic particles B are usually after pressing to the lignocellulosic material, in unmelted state, which means that the plastic particles B are usually not penetrated into the lignocellulosic particles or these have been impregnated, but are distributed between the Lignocelluloseteilchen.
  • the plastic particles B can be separated from the lignocellulose by physical methods, for example after comminution of the lignocellulose material.
  • the total amount of the expanded plastic particles B, based on the total dry mass of the core, is generally in the range of 1 to 25 wt .-%, preferably 3 to 20 wt .-%, particularly preferably 5 to 15 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 accordance with DIN 66165, Parts 1 and 2.
  • Highly suitable lignocellulose particles A preferably wood particles, 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, preferably 0.3 to 3 and more preferably 0.5 to 2.75.
  • the total amount of the binder C, based on the total mass of the core is in the range of 1 to 50 wt .-%, preferably 2 to 15 wt .-%, particularly preferably 3 to 10 wt .-%.
  • the total amount of the binder F, based on the total dry mass of the outer layer (s) is in the range of 1 to 30 wt .-%, preferably 2 to 20 wt .-%, particularly preferably 3 to 15 wt .-%.
  • the binders of component C or of component F can be selected from the group consisting of aminoplast resin, phenoplast resin and organic isocyanate having at least two isocyanate groups, identical or different binders or binder mixtures of components C and F, preferably the same, more preferably in both cases aminoplast, can be used.
  • the weight specification refers to the solids content of the corresponding component (determined by evaporation of the water at 120 ° C., within 2 hours) Günter Zeppenfeld, Dirk Grunwald, adhesives in the wood and furniture industry, 2nd edition, DRW-Verlag, page 268 ) and with regard to the isocyanate, in particular the PMDI (polymeric diphenylmethane diisocyanate), to the isocyanate component per se, that is, for example, without a solvent or emulsifier.
  • the isocyanate in particular the PMDI (polymeric diphenylmethane diisocyanate)
  • Phenoplasts are synthetic resins that are obtained by condensation of phenols with aldehydes and can be modified if necessary.
  • phenol and phenol derivatives can be used for the production of phenoplasts.
  • These derivatives can be cresols, xylenols or other alkylphenols, for example p-tert-butylphenol, p-tert-octylphenol and p-tert-nonylphenol, arylphenols, for example phenylphenol and naphthols, or divalent phenols, for example resorcinol and bisphenol A. , be.
  • aldehyde The most important aldehyde for the production of phenoplasts is formaldehyde, which can be used in various forms, for example as an aqueous solution, or in solid form as paraformaldehyde, or as a formaldehyde-releasing substance.
  • Other aldehydes for example, acetaldehyde, acrolein, benzaldehyde or furfural, and ketones may also be used.
  • Phenoplasts can be modified by chemical reactions of the methylol groups or the phenolic hydroxyl groups and / or by physical dispersion in a modifier (EN ISO 10082).
  • Preferred phenolic resins are phenol-aldehyde resins, particularly preferably phenol-formaldehyde resins (also called PF resins) are, for example Plastics Handbook, 2nd Edition, Hanser 1988, Volume 10 "Duroplasts", pages 12 to 40 known.
  • aminoplast resin it is possible to use all the aminoplast resins known to those skilled in the art, preferably those known for the production of wood-based materials. Such resins and their preparation are, 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 Chemistry, Vol. A2, VCH Verlagsgesellschaft, 1985, pages 115 to 141 "Amino Resins " as 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) described.
  • polycondensation products of compounds having at least one, optionally partially substituted by organic radicals, amino group or carbamide group (the carbamide group is also called carboxamide group), preferably carbamide group, preferably urea or melamine, and an aldehyde, preferably formaldehyde.
  • Preferred polycondensation products are urea-formaldehyde resins (UF resins), melamine-formaldehyde resins (MF resins) or melamine-containing urea-formaldehyde resins (MUF resins), particularly preferred urea-formaldehyde resins, for example Kaurit® glue types from BASF SE.
  • polycondensation products in which the molar ratio of aldehyde to the optionally partially substituted with organic radicals amino group or carbamide group in the range of 0.3: 1 to 1: 1, preferably 0.3: 1 to 0.6: 1, particularly preferably 0.3: 1 to 0.55: 1, very particularly preferably 0.3: 1 to 0.5: 1.
  • the aminoplasts are used in combination with isocyanates, the molar ratio of aldehyde to the optionally partially substituted with organic radicals amino group or carbamide group in the range of 0.3: 1 to 1: 1, preferably 0.3: 1 to 0.6 : 1, more preferably 0.3: 1 to 0.45: 1, most preferably 0.3: 1 to 0.4: 1.
  • the aminoplast resins mentioned are usually used in liquid form, usually as a 25 to 90% strength by weight, preferably as a 50 to 70% strength by weight solution, preferably in aqueous solution, but can also be used as a solid.
  • the solids content of the liquid aqueous aminoplast resin can be determined according to Günter Zeppenfeld, Dirk Grunwald, adhesives in the wood and furniture industry, 2nd edition, DRW-Verlag, page 268.
  • the components of the binder C and the binder F can be used alone, so for example aminoplast resin or organic isocyanate or PF resin as the sole constituent of the binder C or the binder F.
  • the resin components of the binder C and the binder F but can also are used as a combination of two or more components of the binder C and / or the binder F, preferably these combinations contain an aminoplast resin and / or phenoplast resin.
  • the binder C used may be a combination of aminoplast and isocyanate.
  • the total amount of the aminoplast resin in the binder C based on the total dry weight of the core in the range of 1 to 45 wt .-%, preferably 4 to 14 wt .-%, particularly preferably 6 to 9 wt .-%.
  • the components D and G may each independently or different, preferably the same, known in the art hardener or mixtures thereof. These are usually used when the binder C or F contains aminoplasts or phenoplast resins. These hardeners are preferably added to the binder C or F, for example in the range from 0.01 to 10% by weight, preferably from 0.05 to 5% by weight, particularly preferably from 0.1 to 3% by weight to the total amount of aminoplast resin or phenoplast resin.
  • hardener for the aminoplast resin component or for the phenolic resin component herein are meant any chemical compounds of any molecular weight which cause or accelerate the polycondensation of aminoplast resin or phenol formaldehyde resin.
  • a well-suited group of curing agents for aminoplast resin or phenolic resin are organic acids, inorganic acids, acid salts of organic acids and acid salts of inorganic acids, or acid-forming salts such as ammonium salts or acid salts of organic amines. The components of this group can of course also be used in mixtures.
  • 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 or mixtures thereof.
  • a preferred group of curing agents for aminoplast resin or phenoplast resin are inorganic or organic acids such as nitric acid, sulfuric acid, formic acid, acetic acid and polymers with acid groups such as homo- or copolymers of acrylic acid or methacrylic acid or maleic acid.
  • Phenoplastharze preferably phenol-formaldehyde resins
  • Phenoplastharze can also be cured alkaline.
  • Carbonates or hydroxides such as potassium carbonate and sodium hydroxide are preferably used.
  • aminoplast resin hardeners are available M. Dunky, P. Niemz, wood materials and glues, Springer 2002, pages 265 to 269 and other examples of curing agents for phenolic resins, preferably phenol-formaldehyde resins are made M. Dunky, P. Niemz, wood materials and glues, Springer 2002, pages 341-352 known.
  • the lignocellulose materials according to the invention may contain further commercially available additives known to those skilled in the art as component D or component G independently of one another, identical or different, preferably identical, additives in amounts of 0 to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight preferably 1 to 3 wt .-%, for example Water repellents such as paraffin emulsions, antifungal agents, formaldehyde scavengers, for example urea or polyamines, and flame retardants.
  • additives known to those skilled in the art as component D or component G independently of one another, identical or different, preferably identical, additives in amounts of 0 to 10% by weight, preferably 0.5 to 5% by weight preferably 1 to 3 wt .-%, for example Water repellents such as paraffin emulsions, antifungal agents, formaldehyde scavengers, for example urea or polyamines, and flame retardants.
  • the ratio Z of the weight ratio X of expanded plastic particles to lignocellulose particles in the outer regions of the core is the weight ratio Y of expanded plastic particles to lignocellulose particles in the inner region of the core ("inside") 1.05: 1 to 1000: 1, preferably 1.1: 1 to 500: 1, particularly preferably 1.2: 1 to 200: 1.
  • this ratio Z is 0.001: 1 to 0.95: 1, preferably 0.002: 1 to 0.9: 1, particularly preferably 0.005: 1 to 0.8: 1.
  • the thickness of the lignocellulosic materials according to the invention with inhomogeneously distributed in the core present expanded plastic particles varies with the field of application and is usually in the range of 0.5 to 100 mm, preferably in the range of 10 to 40 mm, in particular 15 to 20 mm.
  • Lignocellulose materials for example 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.
  • starting materials are usually wood particles of different strengths, eg. As wood chips or wood fibers from different woods. Such wood particles are usually pressed with natural and / or synthetic binders and optionally with the addition of further additives to plate or strand-shaped wood materials.
  • Lightweight wood-based materials are of great importance for the following reasons: 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. Furthermore, using light wood materials, for example, material-consuming decorative parts, thicker worktops and cheeks in kitchens, can be produced more cheaply.
  • lignocellulosic materials For many applications, for example in the bathroom or kitchen furniture sector or in interior design lightweight and economical lignocellulosic materials are sought with improved mechanical properties, such as improved bending strength. In addition, such materials should have the best possible surface quality in order to apply coatings, such as a coating, with good properties can.
  • the starting material was the expandable polystyrene Kaurit® Light 200 from BASF SE.
  • the polystyrene particles were treated with steam in a batch prefoamer and foamed to a bulk density of 50 g / l.
  • the resulting expanded plastic particles (Component B) were stored for 7 days at room temperature in an air-permeable cloth bag prior to further use.
  • the component B is omitted, that is, the mixtures 2 and 3 then contain only the components A, C and D.
  • the mixtures were each prepared in a laboratory mixer, the solid ingredients are initially presented and mixed.
  • the liquid ingredients were premixed in a vessel and then sprayed.
  • the binder used was Kaurit® glue 347 with a solids content of 67% from BASF SE (components C and F).
  • Kaurit® glue 347 with a solids content of 67% from BASF SE (components C and F).
  • For the mixture 10 parts by weight of water and 1 part by weight of 52% strength ammonium nitrate solution were added to the glue before application to the solid constituents of the mixture (in each case based on 100 parts by weight of Kaurit® glue 347).
  • 4 parts by weight of 52% ammonium nitrate solution was added to the glue before application to the solid constituents of the mixtures (based on 100 parts by weight of Kaurit® glue 347).
  • the amount of size liquor is adjusted to give a degree of gluing of 8.5%, ie 8.5 parts by weight of glue (based on solid substance) per 100 parts by weight of E (based on solid substance) in the mixture 1 or 8.5 parts by weight of glue (based on solid substance) per 100 parts by weight of the mixture of A and B (based on solid substance) in the mixtures 2 and 3.
  • mixtures were stacked in a 30 x 30 cm form so that in a symmetrical structure a chip cake with 5 layers was formed (sequence: mixture 1, mixture 2, mixture 3, mixture 2, mixture 1).
  • the amounts were chosen such that the weight ratio of the layers (based on dry matter) was 12.5: 18.8: 37.5: 18.8: 12.5.
  • the mass ratio of the total amount of Component B contained in the inner three layers to the total amount of Component A contained in the inner three layers is equal to (based on solid substance).
  • the total weight of the wood-based material mat was chosen such that at the end of the pressing process the desired density results at a nominal thickness of 16 mm.
  • the chip cake was then cold precompressed and pressed in a hot press. In this case, a thickness of 16 mm was set.
  • the pressing temperature was 210 ° C, the pressing time 150 s.
  • the density was determined 24 hours after preparation according to EN 1058.
  • the screw withdrawal resistance was determined according to DIN EN 320. Only the screw withdrawal resistances for the surfaces were measured.
  • Examples 1 and 2 Comparative Examples without expanded plastic particles or with homogeneous distribution of the plastic particles in the core

Landscapes

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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft lignocellulosehaltige Werkstoffe mit einem Kern und zwei Deckschichten, wobei im Kern expandierte Kunststoffteilchen enthalten sind, die inhomogen verteilt vorliegen.
  • Aus CH-A-370 229 sind leichte und gleichzeitig druckfeste Formpressstoffe bekannt, die aus Holzspänen oder-fasern, einem Bindemittel und einem als Füllstoff dienenden porösen verschäumbaren oder teilweise verschäumbaren Kunststoff bestehen.
  • Nachteilig an diesen Formpressstoffen ist, dass sie keine Kunststoff-freien Deckschichten aufweisen und deshalb übliche Beschichtungstechnologien (z.B. Kaschierung mit Möbelfolie oder Kurztaktbeschichtung mit Melaminfilmen) zu schlechten Resultaten führen.
  • Aus DE-U-20 2007 017 713 sind gewichtsreduzierte Spanplatten durch Kombination von Holzspänen und gleichmäßig verteilten aufgeschäumten Polystyrolkügelchen in der Mittellage der Spanplatte bekannt.
  • Nachteilig an diesen Werkstoffen ist, dass die Biegefestigkeit, die Schraubenauszugsfestigkeit und die Oberflächenqualität nicht für alle Anwendungen ausreichend sind.
  • Aus der WO-A-2008/046890 sind leichte, ein- und mehrschichtige Holzwerkstoffe bekannt, die Holzpartikel, einen Füllstoff aus Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat mit einer Schüttdichte von 10 bis 100 kg/m3 und Bindemittel enthalten. Der Füllstoff liegt vorteilhaft gleichmäßig verteilt im Holzwerkstoff vor.
  • WO-A1-2011/107365 offenbart lignocellulosehaltige Werkstoffe mit einem Kern und zwei Deckschichten, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Nachteilig an diesen Werkstoffen ist, dass eine Verbesserung der Eigenschaften bei gleicher Plattendichte nur mit einer Erhöhung der Leimmenge und/oder der Polymermenge und damit mit einer Erhöhung der Kosten zu erreichen ist.
  • Der vorliegenden Erfindung lag daher die Aufgabe zugrunde, den zuvor genannten Nachteilen abzuhelfen, insbesondere leichte lignocellulosehaltige Werkstoffe mit verbesserten Querzugfestigkeiten, verbesserten Biegefestigkeiten, verbesserten Schraubenauszugswerten und/oder guten Oberflächeneigenschaften zur Verfügung zu stellen, die nach wie vor gute Verarbeitungseigenschaften, wie konventionelle Holzwerkstoffe einer hohen Dichte, besitzen. Demgemäß wurden neue und verbesserte lignocellulosehaltige Werkstoffe mit einem Kern und zwei Deckschichten, die im Kern
    1. A) 30 bis 98 Gew.-% Lignocellulosepartikel;
    2. B) 1 bis 25 Gew.-% expandierte Kunststoffteilchen mit der Schüttdichte im Bereich von 10 bis 150 kg/m3,
    3. C) 1 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminoplastharz, Phenoplastharz, und organischem Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen und
    4. D) 0 bis 10 Gew.-% Additive
      und in den Deckschichten
    5. E) 70 bis 99 Gew.-% Lignocellulosepartikel,
    6. F) 1 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminoplastharz, Phenoplastharz und organischem Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen und
    7. G) 0 bis 10 Gew.-% Additive
    enthalten, bevorzugt daraus bestehen, gefunden, welche dadurch gekennzeichnet sind, dass die Lignocellulosepartikel der Deckschichten E mindestens 25 Gew.-% lignocellulosehaltige Späne enthalten und dass die expandierten Kunststoffteilchen B im Kern inhomogen verteilt vorliegen, so dass sich das Gewichtsverhältnis X, bezogen auf die Trockenmasse, von expandierten Kunststoffteilchen B zu Lignocellulosepartikeln A in den äußeren Bereichen des Kerns vom Gewichtsverhältnis Y von expandierten Kunststoffteilchen B zu Lignocellulosepartikeln A im inneren Bereich des Kerns unterscheidet. Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung dieser lignocellulosehaltigen Werkstoffe, indem man die Komponenten E, F und G für die Deckschichten und Komponenten A, B, C und D für den Kern mischt, dadurch gekennzeichnet, dass man eine inhomogene Mischung der Komponenten A und B erzeugt, indem man das Material für den Kern so streut, dass eine inhomogene Mischung der Komponenten A und B entsteht, sowie dessen Verwendung.
  • Die Angabe der Gew.-% der Komponenten A, B, C, D, E, F und G bezieht sich auf das Trockengewicht der jeweiligen Komponente am Gesamttrockengewicht. Die Summe der Gew.-% Angaben der Komponenten A, B, C und D beträgt 100 Gew.-%. Die Summe der Komponenten E, F und G ergibt ebenfalls 100 Gew.-%. Zusätzlich enthalten sowohl die Deckschichten als auch der Kern Wasser, das bei den Gewichtsangaben nicht berücksichtigt wird. Das Wasser kann aus der in den Lignocellulosepartikeln enthaltenen Restfeuchte, aus dem Bindemittel, aus zusätzlich zugegebenem Wasser, beispielsweise zum Verdünnen der Bindemittel oder zum Befeuchten der Deckschichten, aus den Additiven, beispielsweise wässrige Härterlösungen oder wässrige Paraffinemulsionen, oder aus den expandierten Kunststoffteilchen, wenn diese zum Beispiel mit Wasserdampf aufgeschäumt werden, stammen. Der Wassergehalt des Kerns und der Deckschichten kann bis zu 20 Gew.-%, also 0 bis 20 Gew.-%, bevorzugt 2 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 4 bis 10 Gew.-% bezogen auf 100 Gew.-% Gesamttrockengewicht betragen. Das Verhältnis der Gesamttrockenmasse des Kerns zur Gesamttrockenmasse der Deckschichten beträgt in der Regel 100:1 und 0,25:1, bevorzugt 10:1 bis 0,5:1, besonders bevorzugt 6:1 bis 0,75:1, insbesondere 4:1 bis 1:1.
  • Inhomogen im Kern verteilte expandierbare Kunststoffteilchen B bedeutet, dass sich das Gewichtsverhältnis X (bezogen auf Trockenmasse) von expandierten Kunststoffteilchen B zu Lignocellulosepartikeln A in den äußeren Bereichen des Kerns ("Außen") vom Gewichtsverhältnis Y von expandierten Kunststoffteilchen B zu Lignocellulosepartikeln A im inneren Bereich des Kerns ("Innen") unterscheidet, also in den äußeren Bereichen des Kerns ("Außen") größer oder kleiner ist als im inneren Bereich des Kerns ("Innen"). Der Innere Bereich des Kerns wird in der Regel von den beiden äußeren Bereichen des Kerns durch parallel zur Plattenebene verlaufende Flächen getrennt. Als innerer Bereich des Kerns versteht man den Bereich, der 20 bis 80 Gew.-%, bevorzugt 30 bis 70 Gew.-%, besonders bevorzugt 40 bis 60 Gew.-%, insbesondere 45 bis 55 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt 50 Gew.-% der Gesamttrockenmasse des Kerns enthält und zwischen den beiden äußeren Bereichen liegt. Die beiden äußeren Bereiche können die gleiche, also jeweils 25 Gew.-% bzw. annähernd gleiche, also 25,01:24,99 bis 25,99:24,01 Gew.-%, bevorzugt 25,01:24,99 bis 25,8:24,2, besonders bevorzugt 25,01:24,99 bis 25,6:24,4, insbesondere 25,01:24,99 bis 25,4:24,6 oder unterschiedliche Masse bezogen auf die Gesamttrockenmasse des Kerns, also 26:24 bis 40:10 Gew.-%, bevorzugt 26:24 bis 30:20 Gew.-%, besonders bevorzugt 26:24 bis 27:23 Gew.-%, insbesondere 26:24 bis 26,5:23,5 Gew.-% haben. Die Summe des inneren Bereiches und der beiden äußeren Bereiche des Kerns ergeben sich zu 100 Gew.-%. Für die Bestimmung des Gewichtsverhältnisses X von expandierten Kunststoffteilchen B zu Lignocellulosepartikeln A in den äußeren Bereichen des Kerns, können alle expandierten Kunststoffteilchen B und alle Lignocellulosepartikel A, die in beiden äußeren Bereichen enthalten sind, herangezogen werden. Dabei kann sich das Verhältnis X', das das Verhältnis von Kunststoffteilchen B zu Lignocellulosepartikeln A in einem der beiden äußeren Bereiche beschreibt, vom Verhältnis X", das das Verhältnis im anderen der beiden äußeren Bereiche beschreibt, unterscheiden oder gleich sein.
  • Die erfindungsgemäßen lignocellulosehaltigen Werkstoffe (Lignocellulosewerkstoffe) lassen sich wie folgt herstellen:
    Die Komponenten für den Kern und die Komponenten für die Deckschichten werden in der Regel getrennt voneinander gemischt.
  • Für den Kern können die Lignocellulosepartikel A mit den Komponenten B, C und D bzw. den darin enthaltenen Komponentenbestandteile (= mehrere Bestandteile, z.B. Stoffe oder Verbindungen, aus der Gruppe einer Komponente) in beliebiger Reihenfolge gemischt werden. Die Komponenten A, B, C und D können jeweils aus einer, zwei (A1, A2 bzw. B1, B2, bzw. C1, C2 bzw. D1, D2) oder mehrere Komponentenbestandteilen (A1, A2, A3,..., bzw. B1, B2, B3, ... , C1, C2, C3,..., bzw. D1, D2, D3, ...) bestehen.
  • Bestehen die Komponenten aus mehreren Komponententbestandteilen, können diese Komponentenbestandteile entweder als Mischung oder getrennt voneinander zugegeben werden. Bei der getrennten Zugabe können diese Komponentenbestandteile direkt hintereinander oder auch zu unterschiedlichen, nicht direkt aufeinander folgenden Zeitpunkten zugegeben werden. Das bedeutet beispielsweise für den Fall, dass die Komponente C aus zwei Bestandteilen C1 und C2 besteht, dass C2 unmittelbar nach C1 zugegeben wird bzw. C1 unmittelbar nach C2, oder dass zwischen der Zugabe von C1 und C2 eine oder mehrere andere Komponenten oder Komponentenbestandteile, zum Beispiel, Komponente B , zugeben werden. Es ist auch möglich, Komponenten bzw. Komponentenbestandteile mit anderen Komponenten oder Komponentenbestandteilen vorzumischen, bevor sie zugegeben werden. Beispielsweise kann ein Additivbestandteil D1 dem Bindemittel C oder der Bindemittelbestandteil C1 zugegeben werden, bevor diese Mischung dann zur eigentlichen Mischung gegeben wird.
  • Bevorzugt werden zunächst die expandierten Kunststoffteilchen B zu den Lignocellulosepartikein A gegeben und diese Mischung danach mit einem Bindemittel C oder zwei oder mehreren Bindemittelbestandteilen C1, C2, etc. versetzt. Werden zwei oder mehrere Bindemittelbestandteile eingesetzt, werden diese bevorzugt getrennt voneinander zugesetzt. Die Additive D werden bevorzugt teilweise mit dem Bindemittel C oder einem Bindemittelbestandteil (= mehrere Bestandteile, z.B. Stoffe oder Verbindungen, aus der Gruppe der Komponente) gemischt und dann zugegeben.
  • Für die Deckschichten werden die Lignocellulosepartikel E mit den Komponenten F und G bzw. den darin enthaltenen Komponentenbestandteilen (= mehrere Bestandteile, z.B. Stoffe oder Verbindungen, aus der Gruppe einer Komponente) in beliebiger Reihenfolge gemischt. Für die beiden Deckschichten können entweder die gleiche Mischung oder zwei unterschiedliche Mischungen verwendet werden, bevorzugt die gleiche Mischung.
  • Bestehen die Komponenten aus mehreren Komponentenbestandteilen, können diese Bestandteile entweder als Mischung oder getrennt voneinander zugegeben werden. Dabei können diese Komponentenbestandteile direkt hintereinander oder auch zu unterschiedlichen, nicht direkt aufeinander folgenden Zeitpunkten zugegeben werden.
  • Die Additive G werden bevorzugt teilweise mit dem Bindemittel F oder einem Bindemittelbestandteil gemischt und dann zugegeben.
  • Die so erhaltenen Mischungen A, B, C, D und E, F, G werden übereinandergeschichtet und nach einem üblichen Verfahren zu einem lignocellulosehaltigen Formkörper bei erhöhter Temperatur verpresst. Hierzu wird auf einem Träger eine Matte erzeugt, die aus diesen Mischungen in der Abfolge E, F, G / A, B, C, D / E, F, G ("Sandwich-Aufbau") besteht. Diese Matte wird üblicherweise bei Temperaturen von 80 bis 300°C, bevorzugt, 120 bis 280°C, besonders bevorzugt, 150 bis 250°C und bei Drücken von 1 bis 50 bar, bevorzugt 3 bis 40 bar, besonders bevorzugt 5 bis 30 bar, zu Formkörpern verpresst. In einer bevorzugten Ausführungsform wird die Matte vor diesem Heißpressen kalt vorverdichtet. Das Verpressen kann nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen (siehe Beispiele in "Taschenbuch der Spanplatten Technik" H.-J. Deppe, K. Ernst, 4. Aufl., 2000, DRW -Verlag Weinbrenner, Leinfelden Echterdingen , Seite 232 bis 254, und "MDF- Mitteldichte Faserplatten" H.-J. Deppe, K. Ernst, 1996, DRW-Verlag Weinbrenner, Leinfelden-Echterdingen, Seite 93 bis 104.) Hierbei werden diskontinuierliche Pressverfahren, beispielsweise auf Ein- oder Mehretagenpressen oder kontinuierliche Pressverfahren, beispielsweise auf Doppelbandpressen, verwendet.
  • Die inhomogene Verteilung der Kunststoffteilchen B im Kern kann wie folgt erzeugt werden:
    Man kann mehrere Mischungen der Komponenten A, B, C und D herstellen, die unterschiedliche Massenverhältnisse der Komponenten A und B aufweisen. Diese können nacheinander gestreut werden. In der Regel sollte dabei keine oder nur eine geringe Vermischung der Mischungen mit unterschiedlichen Masseverhältnissen der Komponenten A und B stattfinden.
  • Dadurch kann man eine inhomogene Verteilung der expandierten Kunststoffteilchen im Kern des Lignocellulosewerkstoffes erzielen. Dabei können sowohl die Holzpartikel A als auch die Kunststoffteilchen B zuvor in unterschiedliche Fraktionen, beispielsweise durch Sieben, getrennt werden. Jede der Mischungen kann unterschiedliche Fraktionen der Holzpartikel A und/oder der Kunststoffteilchen B enthalten.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann die inhomogene Verteilung der Kunststoffteilchen B im Kern durch separierendes Streuen erfolgen. Dabei erfolgt das Streuen mit einer Vorrichtung, die dafür sorgt, dass sich die Kugeln in Abhängigkeit von der Größe und/oder des Gewichts entweder in den äußeren oder im inneren Bereichen des Kerns anreichern. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Mischung A, B, C, D unter Einsatz eines Siebsystems gestreut wird. In einer bevorzugten Ausführungsform ist dieses System mit Sieben unterschiedlicher Lochgrößen ausgestattet, die spiegelsymmetrisch angeordnet sind. Besonders bevorzugt wird ein Träger, auf dem das Material für die untere Deckschicht liegt, unter einer Streuvorrichtung vorbeigeführt, in der ein Siebsystems so angeordnet ist, dass am Anfang der Streuvorrichtung (in Produktionsrichtung) Siebe mit kleiner Lochgröße sind, die Lochgröße der Siebe nach innen zur Mitte der Streustation hin zunimmt und zum Ende der Station wieder abnimmt. Die Anordnung der Siebe führt dazu, dass kleine Lignocellulosepartikel in die äußeren deckschichtnahen Bereiche des Kerns gelangen und große Lignocellulosepartikel in den inneren Bereich des Kerns. Gleichzeitig gelangen kleine Kunststoffteilchen in die äußeren deckschichtnahen Bereiche des Kerns und große Kunststoffteilchen in den inneren Bereich des Kerns. In Abhängigkeit von der Lignocellulosepartikel- und Kunststoffteilchengrößenverteilung werden dadurch unterschiedliche Massenverhältnisse Lignocellulosepartikel A zu Kunststoffteilchen B realisiert. Derartige Streustationen sind in EP-B-1140447 und DE-C-19716130 beschrieben.
  • Beispielsweise kann die Lignocellulosepartikel-Streustation zwei Dosierbunker enthalten, in der jeweils mehrere Rückstreifrechen angeordnet sind. Das aus unterschiedlichen großen Partikeln A und den Komponenten B, C und D bestehende ("Kernmischung") Schüttgut kann den Dosierbunkern zugeführt (z.B. von oben) werden. Auf der Unterseite der Dosierbunker können jeweils ein über zwei Umlenkrollen laufendes Bodenband angeordnet sein, das jeweils zusammen mit einer Austragwalze eine Austrageinheit für die Kernmischung bildet. Unterhalb der Austragwalzen kann jeweils ein über zwei Umlenkrollen geführtes endloses Kratzerband angeordnet sein, dessen Unterturm jeweils über Siebeinrichtungen mit unterschiedlichen Lochgrößen geführt werden kann, so dass unterschiedliche Abschnitte der Siebeinrichtungen gebildet werden. Die Siebeinrichtungen bilden zusammen mit den Kratzerbändern Fraktioniervorrichtungen, durch die die Lignocellulosepartikel A und die Kunststoffteilchen B der Kernmischung nach ihren Größen fraktioniert werden können. Die Abschnitte der Siebeinrichtungen können dabei so angeordnet sein, dass die feinen Lignocellulosepartikel A bzw. Kunststoffteilchen B jeweils in den in Transportrichtung des Vlieses außen gelegenen Bereichen der Streustation auf die untere Deckschicht gestreut werden, während die groben Lignocellulosepartikel A bzw. Kunststoffteilchen B über die innen liegenden Bereiche der Fraktioniervorrichtungen auf die Deckschicht gestreut werden (siehe im Detail: EP-B-1140447 ).
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst zumindest ein Teil der Portionierungsabschnitte jeweils ein Schleifelernent, das an der Oberfläche der Siebvorrichtung anliegt und beim Bewegen der Portionierungsabschnitte schleifend über die Oberfläche der Siebvorrichtung geführt wird. Durch ein unter leichtem Druck an der Oberfläche der Siebvorrichtung anliegendes Schleifelement für jeden oder zumindest einen Teil der Portionierungsabschnitte wird der Reinigungseffekt, der beim Bewegen der Portionierungsabschnitte über die Oberfläche der Siebvorrichtung entsteht, weiter verstärkt. Gleichzeitig wird durch die Schleifelemente die auf die Teilchen in einer Richtung senkrecht zur Sieboberfläche wirkende Kraftkomponente verstärkt, so dass eine Erhöhung des Durchsatzes erreicht wird. Bevorzugt ist die Transportvorrichtung als insbesondere endloses Kratzerband ausgebildet. Auf diese Weise ist eine besonders einfache und kostengünstige Ausgestaltung der Transportvorrichtung möglich. Dabei ist das Kratzerband vorteilhaft zumindest über einen Teilbereich in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Siebvorrichtung für die Teilchen durchlässig ausgebildet, so dass die Teilchen aus dem Dosierbunker über dessen Zuführeinheit durch das Kratzerband hindurch auf die Siebvorrichtung geschüttet werden können. Eine aufwendige Ausgestaltung der Zuführeinheit erübrigt sich auf diese Weise. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung umfasst das Kratzerband insbesondere plattenförmige Mitnehmer, die vorzugsweise in regelmäßigen Abständen an einem endlosen ketten- oder bandförmigen Trägerelement vorgesehen sind. Das Trägerelement kann dabei jeweils mittig an den Mitnehmern angebracht sein. Es können jedoch auch mehrere, insbesondere zwei ketten- oder bandförmige Trägerelemente vorgesehen sein, die jeweils im Bereich der seitlichen Außenkanten der Mitnehmer befestigt sind. Auf diese Weise wird die Stabilität eines erfindungsgemäß ausgebildeten Kratzerbandes erhöht. Bevorzugt sind die Mitnehmer an dem Trägerelement bzw. an den Trägerelementen lösbar befestigt und/oder luftundurchlässig ausgebildet. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass zum einen die verwendeten Mitnehmer auf die eingesetzten Siebvorrichtungen optimal abgestimmt und zum anderen abgenutzte Mitnehmer gegen neue ausgetauscht werden können. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die Schleifelemente jeweils durch einen Abschnitt der Mitnehmer gebildet. Auf diese Weise ist eine besonders kostengünstige Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, da für die Schleifelemente keine separaten Bauteile benötigt werden. Insbesondere sind die Mitnehmer zumindest in ihren die Schleifelemente bildenden Abschnitten flexibel, beispielsweise aus Hartgummi, ausgebildet. Dadurch ist eine Anpassung der Schleifelemente an die Oberfläche der Siebvorrichtung möglich, so dass auch bei einer gewissen Unregelmäßigkeit in der Sieboberfläche gewährleistet ist, dass die Schleifelemente über ihre gesamte Breite sowie über ihren gesamten Bewegungsbereich an der Oberfläche der Siebvorrichtung mit einem bestimmten Druck anliegen. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die Mitnehmer zumindest in ihren die Schleifelemente bildenden Abschnitten abriebfest ausgebildet und besitzen insbesondere eine abriebfeste Beschichtung, beispielsweise eine Teflonbeschichtung. Die die Schleifelemente bildenden Abschnitte der Mitnehmer können dabei sowohl einstückig mit den Mitnehmern als auch als separate Bauteile ausgebildet sein. Sind die Schleifelemente als separate Bauteile ausgebildet, so sind sie bevorzugt lösbar an den Mitnehmern angebracht, so dass sie im Falle einer Abnutzung ausgetauscht werden können. Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind die Mitnehmer zumindest in ihren die Schleifelemente bildenden Abschnitten aus wasserabweisendem, nicht haftendem Material ausgebildet. Dadurch wird verhindert, dass die mit Bindemittel vernetzten Teilchen an den Mitnehmern haften bleiben, wodurch die Aufnahmefähigkeit der Portionierungsabschnitte eingeschränkt werden könnte. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Siebvorrichtung insbesondere zwei Siebzonen mit unterschiedlichen Sieböffnungen. Auf diese Weise wird erreicht, dass Teilchen unterschiedlicher Größe durch die Siebzonen mit unterschiedlich großen Sieböffnungen fraktioniert werden. Insbesondere sind die Siebzonen dabei entlang der Bewegungsrichtung der über die Oberfläche der Siebvorrichtung bewegbaren Portionierungsabschnitte hintereinander liegend angeordnet, wobei bevorzugt die Sieböffnungen der in Bewegungsrichtung der Portionierungsabschnitte liegenden Siebzone/Siebzonen größer sind als die Sieböffnungen der entgegen der Bewegungsrichtung liegenden Siebzone/Siebzonen. Dadurch wird erreicht, dass beim Überstreichen der Sieboberfläche zunächst die Teilchen mit kleinem Durchmesser durch die Siebvorrichtung hindurch treten, während im Anschluss daran in der nächsten Siebzone die nächst größeren Teilchen durch das Sieb hindurch treten. Je nach Anzahl der Siebzonen und Größe der Sieböffnungen wird somit die gewünschte Fraktionierung der Teilchen erzielt. Die fraktionierten Teilchen können dabei entweder entsprechend den Siebzonen in unterschiedliche Auffangvorrichtungen für die unterschiedlichen Teilchengrößen oder beispielsweise auf ein unter der Siebvorrichtung angeordnetes, sich bewegendes Förderband geschüttet werden, auf dem auf diese Weise ein Vlies mit über seine Dicke unterschiedlich verteilten Teilchengrößen erzeugt werden kann.
  • Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist das endlose Kratzerband über zwei Umlenkrollen geführt, so dass ein unterer Bandabschnitt unmittelbar
    an der Oberfläche der Siebvorrichtung und ein oberer Bandabschnitt in einem bestimmten Abstand zu der Oberfläche der Siebvorrichtung, insbesondere jeweils im Wesentlichen parallel zur Oberfläche der Siebvorrichtung verläuft. Auf diese Weise ist eine besonders kompakte Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich. Bevorzugt ist dabei zumindest an einem Ende des Kratzerbandes, insbesondere im Bereich der Umlenkrollen, eine Aufnahmevorrichtung zur Aufnahme ausgeschiedener Teilchen vorgesehen. Bei diesen Teilchen kann es sich um im Schüttgut vorhandene Fremdkörper, wie beispielsweise Schrauben oder Nägel handeln; es können jedoch auch Verklumpungen oder Teilchen, die eine zulässige Maximalgröße überschreiten, und damit auch die größten Sieböffnungen der Siebvorrichtung nicht durchsetzen können, ausgeschieden und abgeführt werden. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zwischen dem oberen und dem unteren Bandabschnitt zumindest bereichsweise ein Zwischenboden vorgesehen, wobei die Mitnehmer mit ihren den die Schleifelemente bildenden Abschnitten entgegen gesetzten Enden an dem Zwischenboden anliegen, so dass diese Enden beim Bewegen der Portionierungsabschnitte schleifend über den Zwischenboden geführt werden. Mit dieser Ausführungsform kann aus dem Dosierbunker über dessen Zuführeinheit zunächst auf den Zwischenboden aufgebrachtes Schüttgut definiert zu einer bestimmten Position zwischen den Umlenkrollen verbracht werden. Dabei kann sich nach einer bevorzugten Ausführungsform der Zwischenboden von der einen Umlenkrolle in Bewegungsrichtung des oberen Bandabschnitts zu der gegenüberliegenden anderen Umlenkrolle hin erstrecken, wobei zwischen dieser anderen Umlenkrolle und dem dieser anderen Umlenkrolle zugewandten Ende des Zwischenbodens ein Bereich ausgebildet ist, der in einer Richtung senkrecht zur Oberfläche der Siebvorrichtung für die Teilchen durchlässig ist. Insbesondere wenn dieser Bereich aus weiteren Siebvorrichtungen ausgebildet ist, die relativ große Sieböffnungen besitzt, kann hier eine Vorabscheidung von Fremdkörpern oder Teilchen mit einer Größe, die über der Größe dieser Sieböffnungen liegt, erfolgen. Lediglich die durch die weitere Siebvorrichtung tretenden Teilchen fallen auf die darunterliegende Siebvorrichtung, über die sie mittels der Transportvorrichtung hinweg bewegt werden. Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwei, in Längsrichtung hintereinander liegende Kratzerbänder vorgesehen, wobei die Kratzerbänder insbesondere spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet sind. Vorteilhaft ist dabei der Zuführeinheit des Dosierbunkers eine Verteilungsvorrichtung, insbesondere in Form eines Pendelverteilers nachgeschaltet, mit der die durch die Zuführeinheit aus dem Dosierbunker abgeführten Teilchen insbesondere wechselseitig den beiden Kratzerbändern zuführbar sind. Durch diese Ausgestaltung ist es möglich, ausgehend von einem Dosierbunker Teilchen auf zwei unterschiedliche Kratzerbänder zu verteilen. Insbesondere wenn die beiden Kratzerbänder gegenläufig antreibbar sind, so dass die beiden oberen Bandabschnitte auseinanderlaufend bewegbar sind, und zwischen dem oberen und dem unteren Bandabschnitt in bereits beschriebener Weise ein Zwischenboden vorgesehen ist, können die über die Verteilungsvorrichtung auf die jeweiligen Zwischenböden aufgebrachten Teilchen zu den in entgegen gesetzten Richtungen außen liegenden Enden der Kratzerbänder transportiert und dort jeweils auf die unterhalb der Kratzerbänder angeordneten Siebvorrichtungen aufgebracht werden. Bei entsprechender Dimensionierung der Sieböffnungen dieser Siebvorrichtungen, insbesondere wenn die Größe der Sieböffnungen in Bewegungsrichtung der unteren Bandabschnitte zunimmt, kann auf einem unterhalb der Siebvorrichtungen angeordneten, sich bewegenden Förderband, auf dem bereits die untere Deckschicht gestreut ist, das Material für den Kern auf die Weise gebildet werden, dass in den äußeren Schichten des Kerns die feinen Lignocellulosepartikel A bzw. Kunststoffteilchen B und in der inneren Schicht des Kerns die groben Lignocellulosepartikel A bzw. Kunststoffteilchen B angereichert werden. Anstelle einer Verteilungsvorrichtung können beispielsweise auch zwei Dosierbunker vorgesehen sein, durch die die beiden Kratzerbänder mit Teilchen beschickt werden. Bevorzugt ist die Siebvorrichtung und/oder die weitere Siebvorrichtung in allen Ausführungsformen als Schwingsieb oder als vibrierendes Schüttelsieb ausgebildet. Dabei wird das auf die Siebvorrichtung aufgegebene Schüttgut weiter aufgelockert, wodurch siebfern gelegene, feine und anschließend mittelgroße Teilchen schneller zu den Sieböffnungen hin und durch diese hindurch gelangen (siehe im Detail: DE-C-197 16 130 ).
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform ist der Einsatz eines Rollenstreusystems mit speziell profillierten Walzen (Walzensieb). Auch hierbei wird bevorzugt ein symmetrischer Aufbau gewählt, so dass kleine Lignocellulosepartikel A bzw. kleine Kunststoffteilchen B in die äußeren deckschichtnahen Bereiche des Kerns gelangen und große Lignocellulosepartikel A bzw. große Kunststoffteilchen B in den inneren Bereich des Kerns. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform ist der Einsatz eines oder mehrerer ClassiFormer™. Geeignet ist beispielsweise der Classiformer CC der Firma Dieffenbacher, der einen symmetrischen Aufbau aufweist. Alternativ können zwei Classiformer C verwendet werden, die hintereinander und entgegengesetzt angeordnet sind.
  • Die erfindungsgemäßen Lignocellulosewerkstoffe haben in der Regel eine mittlere Dichte von 300 bis 600 kg/m3, bevorzugt 350 bis 590 kg/m3, besonders bevorzugt 400 bis 570 kg/m3, insbesondere 450 bis 550 kg/m3.
  • Die Lignocellulosepartikel der Komponente A liegen in den lignocellulosehaltigen Werkstoffen des Kerns in Mengen von 30 bis 98 Gew.-%, bevorzugt 50 bis 95 Gew.-%, besonders bevorzugt 70 bis 90 Gew.-% vor, deren Rohstoff jede beliebige Holzart oder deren Mischungen, beispielsweise Fichten-, Buchen-, Kiefern-, Lärchen-, Linden-, Pappeln-, Eukalyptus-, Eschen-, Kastanien-, Tannenholz oder deren Mischungen, bevorzugt Fichten-, Buchenholz oder deren Mischungen, insbesondere Fichtenholz, und können beispielsweise Holzteile wie Holzlagen, Holzstreifen, Holzspäne, Holzfasern, Holzstaub oder deren Mischungen, bevorzugt Holzspäne, Holzfasern, Holzstaub und deren Mischungen, besonders bevorzugt Holzspäne, Holzfasern oder deren Mischungen - wie sie für die Herstellung von Spanplatten, MDF(Mitteldichtefaser-)- und HDF(Hochdichtefaser-)-Platten eingesetzt werden - sein. Die Lignocellulosepartikel können auch von holzhaltigen Pflanzen wie Flachs, Hanf, Getreide oder anderen Einjahrespflanzen stammen, bevorzugt von Flachs oder Hanf. Besonders bevorzugt werden Holzspäne eingesetzt, wie sie bei der Herstellung von Spanplatten verwendet werden. Setzt man Mischungen verschiedener Lignocellusepartikel, z.B. Mischungen aus Holzspänen und Holzfasern, oder aus Holzspänen und Holzstaub, so beträgt der Anteil an Holzspänen bevorzugt mindestens 75 Gew.-%, also 75 bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 90 Gew.-%, also 90 bis 100 Gew.-%.Die mittlere Dichte der Komponente 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.
  • Ausgangsmaterialien für Lignocellulosepartikel sind üblicherweise Rundhölzer, Durchforstungshölzer, Resthölzer, Waldholzabfälle, Industrieresthölzer, Gebrauchthölzer, Produktionsabfälle aus der Holzwerkstoffproduktion, gebrauchte Holzwerkstoffe sowie lignocellulosehaltige Pflanzen. Die Aufbereitung zu den gewünschten lignocellulosehaltigen Partikeln, beispielsweise zu Holzpartikeln wie Holzspäne oder Holzfasern, kann nach an sich bekannten Verfahren erfolgen (z.B. M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Seite 91 bis 156, Springer Verlag Heidelberg, 2002).
  • Die Lignocellulosepartikel E liegen in den Deckschichten in Mengen von 70 bis 99 Gew.-%, bevorzugt 75 bis 97 Gew.-%, besonders bevorzugt 80 bis 95 Gew.-% vor. Sie bestehen aus mindestens 25 Gew.-%, also 25 bis 100 Gew.-%, lignocellulosehaltigen Spänen, insbesondere Holzspänen, bevorzugt mindestens 75 Gew.-%, also 75 bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt mindestens 95 Gew.-%, also 95 bis 100 Gew.-%, ganz besonders bevorzugt werden ausschließlich, also 100 Gew.-%, lignocellulosehaltige Späne, insbesondere Holzspäne eingesetzt. Als Rohstoffe können lignocellulosehaltige Materialien, insbesondere Holz aus allen unter Komponente A aufgeführten Lignocellulose- bzw. Holzquellen eingesetzt werden. Die Aufbereitung zu den gewünschten lignocellulosehaltigen Partikeln kann wie für Komponente A beschrieben erfolgen. Die mittlere Dichte der Komponente E 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.
  • Die Komponente A kann die üblichen geringen Mengen Wasser von 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 5 Gew.-% (in einer üblichen geringen Schwankungsbreite von 0 bis 0,5 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 0,4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 0,3 Gew.-%) enthalten. Diese Mengenangabe bezieht sich auf 100 Gew.-% absolut trockene Holzsubstanz und beschreibt den Wassergehalt der Komponente A nach dem Trocknen (nach üblichen dem Fachmann bekannten Methoden) unmittelbar vor dem Mischen mit der ersten Komponente oder dem ersten Komponentenbestandteil oder der ersten Mischung ausgewählt aus B, C und D.
  • Die Komponente E kann in einer bevorzugten Ausführungsform geringe Mengen Wasser von 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 8 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 5 Gew.-% (in einer üblichen geringen Schwankungsbreite von 0 bis 0,5 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 0,4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 0,3 Gew.-%) enthalten. Diese Mengenangabe bezieht sich auf 100 Gew.-% absolut trockene Holzsubstanz und beschreibt den Wassergehalt der Komponente E nach dem Trocknen (nach üblichen dem Fachmann bekannten Methoden) unmittelbar vor dem Mischen mit der ersten Komponente oder Komponentenbestandteil oder Mischung ausgewählt aus F und G.
  • Als expandierte Kunststoffteilchen (Komponente B) eignen sich expandierte Kunststoffteilchen, bevorzugt expandierte thermoplastische Kunststoffteilchen mit einer Schüttdichte von 10 bis 150 kg/m3, bevorzugt 30 bis 130 kg/m3, besonders bevorzugt 35 bis 110 kg/m3, insbesondere 40 bis 100 kg/m3 (ermittelt durch Wiegen eines mit dem Schüttgut gefüllten definierten Volumens).
  • Expandierte Kunststoffteilchen B werden in der Regel in Form von Kugeln oder Perlen mit einem mittleren Durchmesser von 0,01 bis 50 mm, bevorzugt 0,25 bis 10 mm, besonders bevorzugt 0,4 bis 8,5 mm, insbesondere 0,4 bis 7 mm eingesetzt. In einer bevorzugten Ausführungsform weisen die Kugeln eine kleine Oberfläche pro Volumen auf, beispielsweise in Form eines sphärischen oder elliptischen Partikels und sind vorteilhaft geschlossenzellig. Die Offenzelligkeit nach DIN-ISO 4590 beträgt in der Regel nicht mehr als 30%, also 0 bis 30%, bevorzugt 1 bis 25%, besonders bevorzugt 5 bis 15%.
  • Geeignete Polymere, die den expandierbaren oder expandierten Kunststoffteilchen zugrunde liegen, sind in der Regel alle bekannten Polymere oder deren Gemische, vorzugsweise thermoplastische Polymere oder deren Gemische, die sich verschäumen lassen. Gut geeignete derartige Polymere sind beispielsweise Polyketone, Polysulfone, Polyoxymethylen, PVC (hart und weich), Polycarbonate, Polyisocyanurate, Polycarbodiimide, Polyacrylimide und Polymethacrylimide, Polyamide, Polyurethane, Aminoplastharze und Phenolharze, Styrolhomopolymere (im Folgenden auch als "Polystyrol" oder "Styrolpolymerisat" bezeichnet), Styrolcopolymere, C2-C10-Olefinhomopolymere, C2-C10-Olefincopolymere und Polyester. Bevorzugt verwendet man zur Herstellung der genannten Olefinpolymere die 1-Alkene, zum Beispiel Ethylen, Propylen, 1-Buten, 1-Hexen, 1-Octen.
  • Des Weiteren können den Polymeren, vorzugsweise den Thermoplasten, die den expandierbaren oder expandierten Kunststoffteilchen B) zugrunde liegen übliche Additive, 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.
  • Die Komponente B kann üblicherweise wie folgt erhalten werden:
    Geeignete Polymere können mit einem ausdehnungsfähiges Medium (auch "Treibmittel" genannt) oder enthaltend ein ausdehnungsfähiges Medium durch Einwirkung von Mikrowellen-, Wärmenergie, Heißluft, vorzugsweise Dampf, und/oder Druckänderung expandiert (oft auch als "aufgeschäumt" bezeichnet) (Kunststoff Handbuch 1996, Band 4 "Polystyrol" , Hanser 1996, Seiten 640 bis 673 oder US-A-5,112,875 ) werden. Hierbei dehnt sich in der Regel das Treibmittel aus, die Partikel nehmen an Größe zu und Zellstrukturen entstehen. Dieses Expandieren kann in üblichen Aufschäumvorrichtungen, oft als "Vorschäumer" bezeichnet, durchgeführt werden. Derartige Vorschäumer können ortsfest installiert oder aber mobil sein. 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 Kunststoffteilchen, in der Regel keine Zellstrukturen. Die expandierten Kunststoffteilchen haben in der Regel nur noch einen geringen Gehalt an Treibmittel von 0 bis 5 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 4 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 3 Gew.-% bezogen auf die Gesamtmasse Kunststoff und Treibmittel. Die so erhaltenen expandierten Kunststoffteilchen können zwischengelagert werden oder ohne weitere Zwischenschritte zur Herstellung der erfindungsgemäßen Komponente B weiterverwendet 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, bevorzugt n-Pentan, Isopentan, Neopentan und Cyclopentan, besonders bevorzugt ein handelsübliches Pentanisomerengemisch aus n-Pentan und iso-Pentan.
  • Der Gehalt an Treibmittel in den expandierbaren Kunststoffteilchen liegt im allgemeinen im Bereich von 0,01 bis 7 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 4 Gew.-%., jeweils bezogen auf die treibmittelhaltigen expandierbaren Kunststoffteilchen.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform verwendet man Styrolhomopolymerisat (hierin auch einfach "Polystyrol" genannt), Styrolcopolymerisat oder deren Mischungen als einzigen Kunststoff in der Komponente B.
  • Derartiges Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat kann nach allen den Fachmann bekannten Polymerisierungsverfahren hergestellt werden, siehe z. B. Ullmann's Encyclopedia, 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 kann Styrol, gegebenenfalls unter Zusatz weiterer Comonomere in wässriger Suspension in Gegenwart eines üblichen Suspensionsstabilisators mittels radikalbildender Katalysatoren polymerisiert werden. Das Treibmittel und gegebenenfalls weitere übliche Zusatzstoffe können dabei bei der Polymerisation mit vorgelegt, im Laufe der Polymerisation oder nach beendeter Polymerisation dem Ansatz zugefügt werden. Die erhaltenen perlförmigen, mit Treibmittel imprägnierten, expandierbaren Styrolpolymerisate können nach beendeter Polymerisation von der wässrigen Phase abgetrennt, gewaschen, getrocknet und gesiebt werden.
  • Bei dem Extrusionsverfahren kann das Treibmittel beispielsweise über einen Extruder in das Polymer eingemischt, durch eine Düsenplatte gefördert und unter Druck zu Partikeln oder Strängen granuliert werden.
  • Die oben beschriebenen bevorzugten oder besonders bevorzugten expandierbaren Styrolpolymerisaten oder expandierbaren Styrolcopolymerisate haben einen relativ geringen Gehalt an Treibmittel. Derartige Polymerisate werden auch als "treibmittelarm" bezeichnet. Ein gut geeignetes Verfahren zu Herstellung von treibmittelarmen expandierbarem Polystyrol oder expandierbarem Styrolcopolymerisat wird in US-A-5,112,875 beschrieben, auf das hierin ausdrücklich Bezug genommen wird.
  • Wie beschrieben können auch Styrolcopolymerisate eingesetzt werden. Vorteilhaft weisen diese Styrolcopolymerisate mindestens 50 Gew.-%, also 50 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 80 Gew.-%, also 80 bis 100 Gew.-%, einpolymerisiertes Styrol bezogen auf die Masse des Kunststoffes (ohne Treibmittel) auf. Als Comonomere kommen z. B. α-Methylstyrol, 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 einer, vorzugsweise zwei Doppelbindungen, wie Divinylbenzol, Butadien und/oder Butandioldiacrylat. Der Verzweiger wird im Allgemeinen in Mengen von 0,0005 bis 0,5 Mol-%, bezogen auf Styrol, verwendet. Auch Mischungen verschiedener Styrol(co)polymerisate können verwendet werden. Gut geeignete Styrolhomopolymerisate 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.
  • Bevorzugt werden Kunststoffteilchen, besonders bevorzugt Styrolpolymerisate oder Styrolcopolymerisate, insbesondere Styrolhomopolymerisate 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.
  • Diese expandierten Polystyrolteilchen oder expandierte Styrolcopolymerteilchen können ohne oder mit weiteren Maßnahmen zur Treibmittelverminderung zur Herstellung des lignocellulosehaltigen Stoffs weiterverwendet werden.
  • Üblicherweise weist das expandierbare Polystyrol oder expandierbare Styrolcopoly-merisat oder das expandierte Polystyrol oder expandierte Styrolcopolymerisat eine antistatische Beschichtung auf.
  • Die expandierten Kunststoffteilchen B liegen in der Regel auch nach dem Verpressen zum Lignocellulosewerkstoff, in ungeschmolzenen Zustand vor, das bedeutet, dass die Kunststoffteilchen B in der Regel nicht in die Lignocelluloseteilchen eingedrungen sind oder diese imprägniert haben, sondern zwischen den Lignocelluloseteilchen verteilt sind. Üblicherweise lassen sich die Kunststoffteilchen B mit physikalischen Verfahren, zum Beispiel nach dem Zerkleinern des Lignocellulosewerkstoffs, von der Lignocellulose abtrennen.
  • Die Gesamtmenge der expandierten Kunststoffteilchen B, bezogen auf die Gesamttrockemasse des Kerns liegt in der Regel im Bereich von 1 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%.
  • Als vorteilhaft hat sich die Abstimmung der Dimensionen der oben beschriebenen expandierten Kunststoffteilchen B 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 beschrieben.
  • 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
    Figure imgb0001
  • 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 A, vorzugsweise Holzpartikel, 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, vorzugsweise 0,3 bis 3 und besonders bevorzugt 0,5 bis 2,75.
  • Gut geeignete Lignocellulosewerkstoffe erhält man, wenn für die d'-Werte gemäß Rosin-Rammler-Sperling-Bennet der Lignocellulosepartikel, vorzugsweise Holzpartikel A und die Partikel der expandierten Kunststoffteilchen B folgende Beziehung gilt:
    • d' der Partikel A ≤ 2,5 × 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.
  • Die Gesamtmenge des Bindemittels C, bezogen auf die Gesamtmasse des Kerns liegt im Bereich von 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 3 bis 10 Gew.-%.
  • Die Gesamtmenge des Bindemittels F, bezogen auf die Gesamttrockenmasse der Deckschicht(en) liegt im Bereich von 1 bis 30 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 3 bis 15 Gew.-%.
  • Die Bindemittel der Komponente C bzw. der Komponente F können ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Aminoplastharz, Phenoplastharz und organischem Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen, wobei gleiche oder unterschiedliche Bindemittel bzw. Bindemittelmischungen der Komponenten C bzw. F, bevorzugt gleiche, besonders bevorzugt in beiden Fällen Aminoplast, verwendet werden. Die Gewichtsangabe bezieht sich bei Aminoplasten oder Phenoplasten auf den Feststoffgehalt der entsprechenden Komponente (bestimmt durch Verdunsten des Wassers bei 120°C, innerhalb von 2 h nach 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 (Polymeres Diphenylmethandiisocyanat), auf die Isocyanatkomponente an sich, also zum Beispiel ohne Lösungsmittel oder Emulgiermedium.
  • Phenoplaste sind synthetische Harze, die durch Kondensation von Phenolen mit Aldehyden erhalten werden und gegebenenfalls modifiziert werden können. Neben unsubstituiertem Phenol können auch Phenolderivate für die Herstellung von Phenoplasten eingesetzt werden. Diese Derivate können Kresole, Xylenole oder andere Alkylphenole, zum Beispiel p-tert.-Butylphenol, p-tert-Octylphenol und p-tert.-Nonylphenol, Arylphenole, zum Beispiel Phenylphenol und Naphthole, oder divalelente Phenole, zum Beispiel Resorcinol und Bisphenol A, sein. Der wichtigste Aldehyd für die Herstellung von Phenoplasten ist Formaldehyd, der in unterschiedlicher Form eingesetzt werden kann, zum Beispiel als wässrige Lösung, oder in fester Form als Paraformaldehyd, oder als Formaldehyd-freisetzende Substanz. Andere Aldehyde, zum Beispiel Acetaldehyd, Acrolein, Benzaldehyd oder Furfural und Ketone können auch verwendet werden. Phenoplaste können durch chemische Reaktionen der Methylolgruppen oder der phenolischen Hydroxylgruppen und/oder durch physikalische Dispersion in einem Modfizierungsmittel modifiziert werden (EN ISO 10082).
  • Bevorzugte Phenoplaste sind Phenolaldehydharze, besonders bevorzug Phenolformaldehydharze (auch PF-Harze genannt) sind z.B. aus Kunststoff-Handbuch, 2. Auflage, Hanser 1988, Band 10 "Duroplaste", Seiten 12 bis 40 bekannt.
  • Als 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. Es sind in der Regel Polykondensationsprodukte aus Verbindungen mit mindestes einer, gegebenenfalls teilweise mit organischen Resten substituierten, Aminogruppe oder Carbamidgruppe (die Carbamidgruppe wird auch Carboxamidgruppe genannt), bevorzugt Carbamidgruppe, bevorzugt Harnstoff oder Melamin, und einem Aldehyd, vorzugsweise Formaldehyd. Bevorzugte Polykondensationsprodukte sind Harnstoff-Formaldehydharze (UF-Harze), Melamin-Formaldehydharze (MF-Harze) oder melaminhaltige Harnstoff-Formaldehydharze (MUF-Harze), besonders bevorzugte Harnstoff-Formaldehydharze, beispielsweise Kaurit® Leim-Typen der Firma BASF SE.
  • Besonders bevorzugt sind Polykondensationsprodukte, bei denen das molare Verhältnis Aldehyd zur gegebenenfalls teilweise mit organischen Resten substituierten Amino-Gruppe bzw. Carbamidgruppe im Bereich von 0,3:1 bis 1:1, bevorzugt 0,3:1 bis 0,6:1, besonders bevorzugt 0,3:1 bis 0,55:1, ganz besonders bevorzugt 0,3:1 bis 0,5:1 liegt. Werden die Aminoplaste in Kombination mit Isocyanaten eingesetzt, liegt das molare Verhältnis Aldehyd zur gegebenenfalls teilweise mit organischen Resten substituierten Amino-Gruppe bzw. Carbamidgruppe im Bereich von 0,3:1 bis 1:1, bevorzugt 0,3:1 bis 0,6:1, besonders bevorzugt 0,3:1 bis 0,45:1, ganz besonders bevorzugt 0,3:1 bis 0,4:1.
  • Die genannten Aminoplastharze werden üblicherweise in flüssiger Form, üblicherweise als 25 bis 90 gew.-%ige, vorzugsweise als 50 bis 70 gew.-%ige Lösung, vorzugsweise in wässriger Lösung eingesetzt, können aber auch als Feststoff eingesetzt werden.
  • Der Feststoffgehalt des flüssigen wässrigen Aminoplast-Harzes kann nach Günter Zeppenfeld, Dirk Grunwald, Klebstoffe in der Holz- und Möbelindustrie, 2. Auflage, DRW-Verlag, Seite 268 bestimmt werden.
  • Die Bestandteile des Bindemittels C und des Bindemittels F können für sich alleine eingesetzt werden, also zum Beispiel Aminoplastharz oder organisches Isocyanat oder PF-Harz als einziger Bestandteil des Bindemittels C oder des Bindemittels F. Die Harzbestandteile des Bindemittels C und des Bindemittels F können aber auch als Kombination zweier oder mehrerer Bestandteile des Bindemittels C und/oder des Bindemittels F eingesetzt werden, vorzugsweise enthalten diese Kombinationen ein Aminoplastharz und/oder Phenoplastharz.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform kann als Bindemittel C eine Kombination aus Aminoplast und Isocyanat eingesetzt werden. In diesem Fall liegt die Gesamtmenge des Aminoplastharzes im Bindemittel C bezogen auf die Gesamttrockenmasse des Kerns im Bereich von 1 bis 45 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 14 Gew.-%, besonders bevorzugt 6 bis 9 Gew.-%. Die Gesamtmenge des organischen Isocyanats, vorzugsweise des oligomeren Isocyanats mit 2 bis 10, vorzugsweise 2 bis 8 Monomereinheiten und im Mittel mindestens einer Isocyanatgruppe pro Monomereinheit, besonders bevorzugt PMDI liegt im Bindemittel C, bezogen auf die Gesamttrockenmasse des Kerns im Bereich von 0,05 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 3,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 1,5 Gew.-%.
  • Die Komponenten D und G können jeweils unabhängig voneinander unterschiedliche oder gleiche, bevorzugt gleiche, dem Fachmann bekannte Härter oder deren Gemische enthalten. Diese werden üblicherweise verwendet, wenn das Bindemittel C bzw. F Aminoplaste oder Phenoplastharze enthält. Bevorzugt werden diese Härter dem Bindemittel C bzw. F zugesetzt, beispielsweise im Bereich von 0,01 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,05 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Aminoplastharz oder Phenoplastharz .
  • Unter Härter für die Aminoplastharzkomponente oder für die Phenoplastharzkomponente sind hierin alle chemischen Verbindungen jeglichen Molekulargewichts zu verstehen, welche die Polykondensation von Aminoplastharz oder Phenolformaldehydharz bewirken oder beschleunigen. Eine gut geeignete Gruppe der Härter für Aminoplastharz oder Phenoplastharz sind organische Säuren, anorganische Säuren, saure Salze von organischen Säuren und saure Salze von anorganischen Säuren, oder säurebildende Salze wie Ammoniumsalze oder saure Salze von organischen Aminen. Die Komponenten dieser Gruppe können selbstverständlich auch in Mischungen eingesetzt werden. Beispiele sind Ammoniumsulfat oder Ammoniumnitrat oder anorganische oder organische Säuren, zum Beispiel Schwefelsäure, Ameisensäure oder säureregenerierende Substanzen, wie Aluminiumchlorid, Aluminiumsulfat oder deren Gemische. Eine bevorzugte Gruppe der Härter für Aminoplastharz oder Phenoplastharz sind anorganische oder organische Säuren wie Salpetersäure, Schwefelsäure, Ameisensäure, Essigsäure und Polymere mit Säuregruppen, wie Homo- oder Copolymere der Acrylsäure oder Methacrylsäure oder Maleinsäure.
  • Phenoplastharze, bevorzugt Phenolformaldehydharze, können auch alkalisch ausgehärtet werden. Bevorzugt werden Carbonate oder Hydroxide wie Kaliumcarbonat und Natriumhydroxid eingesetzt.
  • Weitere Beispiele von Härtern für Aminoplastharze sind aus M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer 2002, Seiten 265 bis 269 und weitere Beispiele von Härtern für Phenoplastharze, bevorzugt Phenolformaldehydharze sind aus M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer 2002, Seiten 341 bis 352 bekannt.
  • Die erfindungsgemäßen Lignocellulosewerkstoffen können weitere handelsübliche und dem Fachmann bekannte Additive als Komponente D bzw. Komponente G unabhängig voneinander gleiche oder verschiedene, bevorzugt gleiche Additive in Mengen von 0 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 1 bis 3 Gew.-% enthalten, z.B. Hydrophobierungsmittel wie Paraffin-Emulsionen, Pilzschutzmittel, Formaldehydfänger, zum Beispiel Harnstoff oder Polyamine, und Flammschutzmittel.
  • Beim erfindungsgemäßen Werkstoff beträgt das Verhältnis Z des Gewichtsverhältnisses X von expandierten Kunststoffteilchen zu Lignocellulosepartikeln im äußeren Bereichen des Kerns ("Außen") zum Gewichstverhältnis Y von expandierten Kunststoffteilchen zu Lignocellulosepartikeln im inneren Bereich des Kerns ("Innen") 1,05:1 bis 1000:1, bevorzugt 1,1:1 bis 500:1, besonders bevorzugt 1,2:1 bis 200:1. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform beträgt dieses Verhältnis Z 0,001:1 bis 0,95:1, bevorzugt 0,002:1 bis 0,9:1, besonders bevorzugt 0,005:1 bis 0,8:1.
  • Die Dicke des erfindungsgemäßen Lignocellulosewerkstoffe mit inhomogen im Kern verteilt vorliegenden expandierten Kunststoffteilchen 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.
  • Lignocellulosewerkstoffe, zum Beispiel 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 üblicherweise Holzpartikel unterschiedlicher 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 strangförmigen Holzwerkstoffen verpresst.
  • Leichte Holzwerkstoffe sind 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, dickere Arbeitsplatten und Wangen bei Küchen, kostengünstiger hergestellt werden.
  • Für viele Anwendungen, beispielsweise im Bad- oder Küchenmöbelbereich oder im Innenausbau werden leichte und wirtschaftliche lignocellulosehaltige Werkstoffe mit verbesserten mechanischen Eigenschaften, beispielsweise verbesserter Biegefestigkeiten gesucht. Außerdem sollen derartige Werkstoffe eine möglichst gute Oberflächenqualität aufweisen, um Beschichtungen, beispielsweise eine Lackierung, mit guten Eigenschaften aufbringen zu können.
    • Beispiele 1. Herstellung der expandierten Kunststoffteilchen
  • Als Ausgangsmaterial diente das expandierbare Polystyrol Kaurit® Light 200 der BASF SE. Die Polystyrolpartikel wurden in einem diskontinuierlichen Vorschäumer mit Wasserdampf behandelt und auf eine Schüttdichte von 50 g/l aufgeschäumt. Die so erhaltenen expandierten Kunststoffteilchen (Komponente B) wurden vor der weiteren Verwendung 7 Tage bei Raumtermperatur in einem luftdurchlässigen Stoffsack gelagert.
    • 2. Herstellung der Holzwerkstoffe
  • Für jede Holzwerkstoffplatte wurden drei unterschiedliche Mischungen der Ausgangsmaterialien hergestellt.
    • Mischung 1: Komponenten E,F,G für die Deckschichten
    • Mischung 2: Komponenten A,B,C,D für den äußeren Bereich des Kerns
    • Mischung 3: Komponenten A,B,C,D für den inneren Bereich des Kerns
  • Für das Vergleichsbeispiel 1 entfällt die Komponente B, das heißt die Mischungen 2 und 3 enthalten dann nur die Komponenten A, C und D.
  • Die Mischungen wurden jeweils in einem Labormischer hergestellt, wobei die festen Bestandteile zunächst vorgelegt und gemischt werden. Die flüssigen Bestandteile wurden in einem Gefäß vorgemischt und dann aufgedüst.
  • Es wurden Späne aus Fichte mit einer Feuchte von 3,5% eingesetzt (Komponenten A und E). Als Bindemittel wurde Kaurit® Leim 347 mit einem Feststoffgehalt von 67% der BASF SE verwendet (Komponenten C und F). Für die Mischung 1 wurde dem Leim vor dem Aufbringen auf die festen Bestandteile der Mischung 10 Gew.-Teile Wasser und 1 Gew.-Teil 52%ige Ammoniumnitratlösung zugesetzt (jeweils bezogen auf 100 Gew.-Teile Kaurit® Leim 347). Für die Mischungen 2 und 3 wurde dem Leim vor dem Aufbringen auf die festen Bestandteile der Mischungen 4 Gew.-Teile 52%ige Ammoniumnitratlösung zugesetzt (bezogen auf 100 Gew.-Teile Kaurit® Leim 347). Die Menge an Leimflotte wird so eingestellt, dass sich ein Beleimungsgrad von 8,5% ergibt, das heißt 8,5 Gew.-Teile Leim (bezogen auf Festsubstanz) pro 100 Gew.-Teile E (bezogen auf Festsubstanz) in der Mischung 1 bzw. 8,5 Gew.-Teile Leim (bezogen auf Festsubstanz) pro 100 Gew.-Teile der Mischung aus A und B (bezogen auf Festsubstanz) in den Mischungen 2 und 3.
  • Anschließend wurden die Mischungen in einer 30 x 30 cm Form so übereinandergeschichtet, dass in einem symmetrischen Aufbau ein Spänekuchen mit 5 Schichten entstand (Abfolge: Mischung 1, Mischung 2, Mischung 3, Mischung 2, Mischung 1). Dabei wurden die Mengen so gewählt, dass das Gewichtsverhältnis der Schichten (bezogen auf Trockenmasse) jeweils 12.5 : 18.8 : 37.5 : 18.8 : 12.5 betrug.
  • In den Beispielen 2 bis 8 ist das Massenverhältnis der gesamten Menge an Komponente B, die in den inneren drei Schichten enthalten ist, zu der gesamten Menge an Komponente A, die in den inneren drei Schichten enthalten ist, gleich (bezogen auf Festsubstanz).
  • Das Gesamtgewicht der Holzwerkstoffmatte wurde so gewählt, dass sich am Ende des Pressvorgangs die gewünschte Dichte bei einer Solldicke von 16 mm ergibt.
  • Der Spänekuchen wurde danach kalt vorverdichtet und in einer Heißpresse gepresst. Dabei wurde eine Dicke von 16 mm eingestellt. Die Presstemperatur betrug jeweils 210 °C, die Presszeit 150 s.
    • 3. Untersuchung der Holzwerkstoffe 3.1 Dichte
  • Die Bestimmung der Dichte erfolgte 24 Stunden nach Herstellung nach EN 1058.
    • 3.2 Querzugsfestigkeit
  • Die Bestimmung der Querzugsfestigkeit erfolgte nach EN 319.
    • 3.3 Biegefestigkeit und Biege-E-Modul
  • Die Bestimmung der Biegefestigkeit und des Biege-E-Moduls erfolgte nach DIN EN 310
    • 3.4 Schraubenausziehwiderstand
  • Die Bestimmung des Schraubenausziehwiderstands erfolgte nach DIN EN 320. Es wurden nur die Schraubenausziehwiderstände für die Oberflächen gemessen.
    • 3.5 Abhebefestigkeit
  • Die Bestimmung der Abhebefestigkeit als Maß für die Oberflächenqualität erfolgte nach DIN EN 311.
    • Beispiele Beispiel 1 und 2: Vergleichsbeispiele ohne expandierte Kunststoffteilchen bzw. mit homogener Verteilung der Kunststoffteilchen im Kern Beispiel 3 bis 8: erfindungsgemäße Beispiele
  • Beispiel Verhältnis X ("Außen") Verhältnis Y ("Innen") Verhältnis Z (= X:Y) Dichte Querzugfestigk. Biege-E-Modul Biegefestigk. Schraubenausziehw. Abhebefestigk
    [kg/m3] [N/mm2] [N/mm2] [N/mm2] [N] [N/mm2]
    1 a) a) - 507 0,48 1520 7,4 620 0,7
    2 0,075 0,075 1 503 0,63 1575 8,4 680 0,8
    3 0,108 0,043 2,50 498 0,64 1575 8,6 750 1,1
    4 0,043 0,108 0,40 502 0,75 1620 9,3 690 0,8
    5 0,086 0,065 1,33 495 0,62 1580 8,6 720 1,0
    6 0,065 0,086 0,75 498 0,72 1605 9,1 680 0,8
    7 0,081 0,070 1,15 499 0,64 1585 8,5 710 1,0
    8 0,070 0,081 0,87 503 0,68 1600 8,8 680 0,8
    a) dieses Vergleichsbeispiel enthält keine expandierten Kunststoffteilchen (Komponente B)

Claims (6)

  1. Lignocellulosehaltige Werkstoffe mit einem Kern und zwei Deckschichten, die im Kern
    A) 30 bis 98 Gew.-% Lignocellulosepartikel;
    B) 1 bis 25 Gew.-% expandierte Kunststoffteilchen mit der Schüttdichte im Bereich von 10 bis 150 kg/m3,
    C) 1 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminoplastharz, Phenoplastharz, und organischem Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen und
    D) 0 bis 10 Gew.-% Additive
    und in den Deckschichten
    E) 70 bis 99 Gew.-% Lignocellulosepartikel,
    F) 1 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminoplastharz, Phenolformaldehydharz und organischem Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen und
    G) 0 bis 10 Gew.-% Additive
    enthalten, wobei die Lignocellulosepartikel der Deckschichten E mindestens 25 Gew.-% lignocellulosehaltige Späne enthalten, dadurch gekennzeichnet dass die expandierten Kunststoffteilchen B im Kern inhomogen verteilt vorliegen, so dass sich das Gewichtsverhältnis X, bezogen auf die Trockenmasse, von expandierten Kunststoffteilchen B zu Lignocellulosepartikeln A in den äußeren Bereichen des Kerns vom Gewichtsverhältnis Y von expandierten Kunststoffteilchen B zu Lignocellulosepartikeln A im inneren Bereich des Kerns unterscheidet.
  2. Verfahren zur Herstellung von lignocellulosehaltigen Werkstoffen mit einem Kern und zwei Deckschichten, die im Kern
    A) 30 bis 98 Gew.-% Lignocellulosepartikel;
    B) 1 bis 25 Gew.-% expandierte Kunststoffteilchen mit der Schüttdichte im Bereich von 10 bis 150 kg/m3,
    C) 1 bis 50 Gew.-% eines oder mehrerer Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminoplastharz, Phenoplastharz, und organischem Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen und
    D) 0 bis 10 Gew.-% Additive
    und in den Deckschichten
    E) 70 bis 99 Gew.-% Lignocellulosepartikel,
    F) 1 bis 30 Gew.-% eines oder mehrerer Bindemittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminoplastharz, Phenolformaldehydharz und organischem Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen und
    G) 0 bis 10 Gew.-% Additive
    enthalten, wobei die Lignocellulosepartikel der Deckschichten E mindestens 25 Gew.-% lignocellulosehaltige Späne enthalten und die expandierten Kunststoffteilchen B im Kern inhomogen verteilt vorliegen, so dass sich das Gewichtsverhältnis X, bezogen auf die Trockenmasse, von expandierten Kunststoffteilchen B zu Lignocellulosepartikeln A in den äußeren Bereichen des Kerns vom Gewichtsverhältnis Y von expandierten Kunststoffteilchen B zu Lignocellulosepartikeln A im inneren Bereich des Kerns unterscheidet, indem man die Komponenten E, F und G für die Deckschichten und Komponenten A, B, C und D für den Kern mischt, dadurch gekennzeichnet, dass man eine inhomogene Mischung der Komponenten A und B erzeugt, indem man das Material für den Kern so streut, dass eine inhomogene Mischung der Komponenten A und B entsteht.
  3. Verfahren zur Herstellung von lignocellulosehaltigen Werkstoffen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass man die inhomogene Mischung der Komponenten A und B erhält, indem man unterschiedliche Mischungen mit unterschiedlichen Verhältnissen A zu B nacheinander streut.
  4. Verfahren zur Herstellung von lignocellulosehaltigen Werkstoffen nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass man die inhomogene Mischung der Komponenten A und B durch separierendes Streuen der Mischung enthaltend A, B, C und D erhält.
  5. Verwendung der lignocellulosehaltigen Werkstoffe nach Anspruch 1 im Möbelbau, für Laminatfußböden und für Baumaterialien.
  6. Verwendung der lignocellulosehaltigen Werkstoffe nach Anspruch 1 zur Herstellung von Platten für den Möbelbau, für Laminatfußböden und für Baumaterialien.
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