WO2009027385A1 - Composite material, use of a composite material and method for producing a composite material - Google Patents

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WO2009027385A1 PCT/EP2008/061123 EP2008061123W WO2009027385A1 WO 2009027385 A1 WO2009027385 A1 WO 2009027385A1 EP 2008061123 W EP2008061123 W EP 2008061123W WO 2009027385 A1 WO2009027385 A1 WO 2009027385A1
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melamine
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Andreas Endesfelder
Katarina Rot
Christian FÜRST
Markus Machherndl
Friedl Heger
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Ami Agrolinz Melamine International Gmbh
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    • B29K2105/06Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped containing reinforcements, fillers or inserts

Definitions

  • the invention relates to a composite material according to claim 1, a use of a composite material according to claim 23 and a method for producing a composite material according to claim 25.
  • An object of the present invention is to provide a composite material which can be produced well by direct extrusion.
  • a composite material that can be produced by the following steps: a) mixing at least one resin material with at least one second material, b) wherein the mixed materials in a kneading device of a combined rotary and lifting movement and a
  • Such a composite material can be produced efficiently by direct extrusion.
  • the at least one second material has a proportion of 20 to 85 wt .-% of the mass of having mixed materials. It is particularly advantageous if the at least one second material has a proportion of 30 to 80% by weight, in particular a proportion of 50 to 75% by weight, of the mass of the mixed materials.
  • the second material advantageously has at least one fraction of wood, a cellulose, an inorganic filler, a cellulose derivative, acteylated cellulose, hemicelluloses, lignin, lignin derivatives and / or modified cellulose.
  • the materials may be in the composite e.g. be arranged in the matrix of the resin material.
  • the proportion of wood in the form of wood flour, wood particles, wood granules, wood fibers and / or wood chips is present.
  • the composite material comprises a proportion of additives of 0 to 30 wt .-% of the mass of the mixed materials.
  • additives e.g. at least one uncrosslinked thermoplastic, at least one lubricant, a polyvinyl butyral - polyvinyl acetate -
  • Polyvinyl alcohol polymer at least one polyol, at least one flame retardant, at least one pigment, at least one stabilizer, at least one polyether polyol, at least one polyester polyol, at least one catalyst, at least one UV absorber and / or at least one radical scavenger are used as such or mixtures thereof ,
  • a lubricant is used for easier extrudability.
  • the additive used is a mixture of uncrosslinked thermoplastic and lubricant in a proportion of not more than 5% by weight of lubricant and a proportion of uncrosslinked thermoplastic of not more than 10% by weight, based in each case on the mixed materials.
  • Particularly advantageous embodiments are when for lubricants at least one hydrocarbon wax, at least one oxidized hydrocarbon wax, at least one zinc stearate, at least one calcium stearate, at least one magnesium stearate or other metal soaps and / or mixtures of these substances are used.
  • a pressure of less than 1000 bar is applied during the compression of the materials. It is also advantageous if the sliding properties of the mixed and melted materials are such that the pressure difference between the compression and the shaping is less than 1000 bar, in particular less than 500 bar.
  • the at least one resin material has a proportion of 15 to 60 wt .-% of the mixed materials. It is particularly advantageous if the at least one resin material has a proportion of 20 to 40% by weight of the mixed materials.
  • the resin material may include at least a portion of a resin (e.g., a resin having a carbonyl compound), a proportion of a resin solution, a proportion of a resin emulsion, a proportion of a resin dispersion, and / or a portion of a resin melt.
  • a resin e.g., a resin having a carbonyl compound
  • carbonyl compounds are aldehydes (e.g., formaldehyde, acetaldehyde, isobutyaldehyde) or ketones (e.g., acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone) each having at least one carbonyl group.
  • a particularly advantageous embodiment is when the at least one resin material comprises or consists of at least one aminoplast.
  • aminoplast resin formers are melamine, urea, dicyandiamide, guanamines, guanidine, guanidine derivatives, biguanide, biguanide derivatives, substituted melamines and / or substituted ureas.
  • the resin material based on urea, guanidine, aminoplasts, triazine, acrylic, phenol, polyester, melamine, epoxy, alkyd, a lignin polymer and mixtures of these substances.
  • Base in the present context means that the resin material is manufactured using one of these materials or can be produced.
  • other monomers, carbonyl compounds and / or resins may also be present.
  • At least one resin material is present on the basis of melamine and / or urea, in particular based on a melamine and / or urea-formaldehyde resin.
  • the at least one melamine and / or urea-formaldehyde resin is an etherified resin and / or a partially etherified resin and / or an unetherified resin and / or if the at least one
  • Resin material is a modified, unetherified melamine and / or urea-formaldehyde resin or an unmodified unetherified melamine and / or urea-formaldehyde resin.
  • the composite has particularly good properties when at least one resin is an unmodified, unetherified melamine and / or urea-formaldehyde resin, which can be prepared with a molar ratio of formaldehyde to amino component of less than or equal to 1.5.
  • the composite material is present as a plate, profile or tube.
  • Advantageous forms of use are windows, doors, cladding elements and roof elements in the outdoor area, as well as in the sports and leisure sector for garden furniture, outdoor seating and playground design.
  • the combined turning and lifting movement ensures that, in combination with the melting, a particularly good mixing of the materials takes place in axial (by the lifting movement) and radial direction.
  • the mixing and the melting takes place in a screw shaft device, in particular with at least one CoKneter.
  • the worm shaft device is designed as a direct extrusion. Direct extrusion, in particular, combines the two processes of compounding and molding into a single process step. A separate compounding step (semi-finished product production) is eliminated.
  • the molten material is conveyed by at least one pumping device through a profile tool. It is particularly advantageous if the pumping device has at least one gear pump, at least one single-screw extruder and / or at least one twin-screw extruder.
  • the dosage of at least one of the components in the screw shaft device in the form of individual components or in the form of a produced free-flowing mixture of the individual components. It is advantageous if the component mixtures or individual components are conveyed via an inlet screw into the co-kneader, into the kneading agent and / or the mixing agent.
  • the wood, the resin materials, in particular melamine resins and / or the additives in the at least one kneading agent, the at least one mixing agent and / or the at least one CoKneter melted homogenized, and degassed and then promoted the mixture to a melt pump.
  • melamine resins which essentially have a shear-dependent viscosity.
  • the melting process for the components is started by rotation speeds of the kneading agent and / or the mixing agent from 80 U / min to 200 U / min.
  • the temperatures of the CoKneterschnecke advantageously from 20 0 C to 100 0 C and the temperatures of CoKnetermanteltemperierzonen of 60 0 C to 160 0 C set.
  • the melt pump is flanged via a transition piece to the CoKnet Lucasstrag, and it is particularly advantageous if a start-up opening is integrated in the transition piece.
  • the high-pressure melt pump brings the pressure build-up of 50 to 1000 bar to the profile tool.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a discontinuous
  • Fig. 2 shows an embodiment of a continuous
  • Fig. 3 is a sectional view of a first embodiment of a co-kneader for producing a composite material
  • Fig. 4 is a sectional view of a second embodiment of a co-kneader for producing a
  • Fig. 1 formaldehyde 1 (ie, a carbonyl compound) is preheated in the preheater 2 to the target temperature (eg, mixing temperature Tm).
  • Melamine ie an aminoplast generator
  • water 4 are introduced into the discontinuous stirred tank 6 and there to the target temperature (eg Mixing temperature Tm) is heated.
  • the required amount of liquor is presented in Laugedosier essenceer 5 in solution.
  • a resin material based on melamine and formaldehyde is used as an example so as to later produce a composite material (see FIGS. 3 and 4).
  • the reaction is conducted at T m until the clear point is reached. It is then further condensed to the desired water compatibility, either maintained the temperature T m or by lowering the heating in the stirred tank 6, a lower condensation temperature T k is set. After reaching the desired resin properties, the resin solution is cooled and then the melamine-formaldehyde resin solution is discharged at the bottom of the stirred tank 6 (discharge 7).
  • the melamine-formaldehyde resin solution can be converted into a storage-stable resin powder by spray-drying.
  • FIG. 1 Another embodiment is shown in FIG.
  • melamine, formaldehyde, water and alkali 11 are continuously conveyed in the desired mixing ratio in the tempered and stirred suspension vessel 12.
  • Melamine is dosed as a solid, while water, formaldehyde and lye are conveyed as a liquid mixture in the container.
  • Stirring stabilizes the suspension.
  • the pH of the suspension is monitored with a pH electrode and with a Laugedosierpumpe kept constant.
  • the suspension is withdrawn continuously at the bottom of the suspension tank 12 by a metering pump 13 which pumps the suspension to the required pressure in the tubular reactor 14, in which a plurality of separate heating circuits
  • the drying of the resin solution can advantageously be achieved by spray drying.
  • Conventional spray drying uses an air flow into which the warm or even cold resin solution is introduced.
  • the drying of the resin solution can also be achieved by means of flash drying.
  • the warm resin solution is dried under relaxation (pressure reduction) without air.
  • an air stream can also be introduced during flash drying.
  • 37% formalin solution is heated in a heatable receiver tank to the mixing temperature T m .
  • melamine and water in the reactor are also heated to the mixing temperature T m with vigorous stirring in suspension.
  • the KOH is dissolved in 250 ml of water and placed in a small pressure vessel (Laugedosier essenceer) on the reactor. After the formalin solution and the melamine suspension have reached the temperature T m The formalin solution and the dissolved KOH added under pressure of the melamine suspension at the same time. The dosing process is completed after approx. 2 minutes. The suspension is then stirred to the clear point under autogenous pressure at the temperature T m .
  • the water compatibility at 20 0 C the stability of the resin solution in a clear state at room temperature and the pH are determined.
  • the composition is determined by means of HPLC / UV / MS, the proportions of melamine, sum of the monomers, sum of the dimers and sum of the trimers and oligomers are determined.
  • the water compatibility is given in [ml of water per ml of resin] and refers to the amount of water that can be added to the resin solution at 20 ° C. before permanent haze of the resin occurs.
  • the suspension In the prereactor, the suspension is heated in the heating time t a to the reaction temperature T r . The heated suspension then passes into the post-reactor with the condensation temperature T ⁇ . In the postreactor, the suspension is then clear and the resin solution is further condensed within the condensation time t K ⁇ n d to the desired degree of condensation. The resin solution is then cooled to room temperature in a condenser with the resin solution cooled to below 100 ° C. after 20 seconds and to room temperature after 1 minute.
  • reaction temperatures, reaction volumes, residence times are determined as a function of the planned throughput in preliminary tests.
  • the composite material according to the invention can be produced.
  • other resin materials may also be used.
  • FIG. 3 shows a first embodiment of the method.
  • FIG. 3 shows a first embodiment of the co-kneader (co-kneader configuration 1).
  • the kneading elements 100 are diamond-shaped in the drawing, black filled, the conveyor elements 101 shown oblong, parallelogram filled white. Not shown are the
  • Kneader configuration 1 are shown in Table 4.
  • the ingredients are premixed individually or partially premixed at the entry 20 into the feed screw via differential metering scales for solid and / or liquid substances, not shown here (for example, Brabender, K-Thron).
  • the melt temperatures T1 / T2 / T3 / T4 / T5 / T6 are set.
  • the melt pump is heated with T (melt pump).
  • the distributor is operated at T (distributor).
  • in the Tool adjusts itself a pressure of p (pressure side).
  • the process has pressure fluctuations of +/- 5%.
  • the tool is cured in the 3 heating zones at T10 / T11 / T12.
  • the residence time in the entire system is about 2.5 minutes.
  • a co-kneader known per se i.e., for example, a single-shaft screw machine
  • a kneading box e.g. can be opened lengthwise.
  • a mixing and kneading screw is stored in this kneading housing.
  • the kneader housing has several (e.g., 3) rows of individually interchangeable kneading pins, the arrangement of which is governed by the geometry of the mixing and kneading screw.
  • the kneading housing has at least one jacket through which the heat transfer medium can flow.
  • the mixing and kneading screw can be designed as a plug-in shaft. On a support shaft individually replaceable conveying, mixing and kneading elements are pushed and fixed radially and axially by means of a profile toothing.
  • Stub shaft is formed at least partially tempered.
  • the temperature control can also take place via a heat transfer medium.
  • a CoKneter for example, a BUSS Kneader
  • BUSS Kneader has the following functional units:
  • the raw materials are continuously added to the kneader, volumetrically or gravitometrically via an intake aid.
  • the throughput is not dependent on the speed of the worm shaft, but on the setting on the dosing device.
  • a throughput and material-related limitation is determined by the drive power of the motor and the maximum speed-dependent load of the kneader.
  • Another feature of an advantageous co-kneader is that no pressure build-up is required for the homogenization work.
  • the local pressure build-up which may be necessary for melting, is achieved by appropriate cross-sectional constrictions.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of the co-kneader (co-kneader configuration 2).
  • the kneading elements 100 are diamond-shaped in the drawing, black filled, the conveyor elements 101 shown oblong, parallelogram filled white. Not shown are the
  • the formulations for the composites made with co-kneader configuration 2 are given in Table 5.
  • the design of the co-kneader is basically identical, but has some different details.
  • the ingredients are metered individually or partially premixed into the feed screw at the first entry 20 via differential metering scales for solid and / or liquid substances, not shown here (for example, Brabender, K-Thron). Via an optional second entry 21, e.g. Water are added.
  • the residence time in the entire system is about 2.5 minutes.
  • Hardener for Hipe®esin MPER4T5 guanidine sulfamate 50% / triisopropanolamine 50% (GS / TIPA)
  • Epoxy resin based on bisphenol A diglycidyl ether, Mw 3600 g / mol, viscosity 35 Pas at 130 0 C, glass transition point Tg 80 0 C, powder.
  • Hardener for the epoxy resin dicyandiamide DCDA
  • Hardener for Hipe®esin MPER5-H dicumyl peroxide DCP.
  • Hardener for the unsaturated polyester resin dicumyl peroxide DCP.
  • Lignocel BK40-90 Wood fibers, approx. 50% cellulose, approx. 25% hemicellulose, approx. 25% lignin, moisture 2-4%, fiber length (average) 0.5 mm.
  • Werzalith F / N F ... fine chipboard, N ... standard chipboard, wood, natural, about 60% beech, 30% spruce, 10% poplar, humidity 2-4%, fine chip: fiber length (average) 0.25 mm, Standard chip: fiber length (mean value) 0.8 mm.
  • Arbocel cellulose fibers, fiber length (average) 0.5 mm.
  • Microsoil 40 calcium carbonate, fine powder.
  • Talc Magnesium oxide-silica phyllosilicate, fine powder.
  • Sipernat 2200 silicic acid based on aluminum and calcium silicates, hydrophilic, particle size 300 microns, pH (5% suspension in water) 6, powder.
  • Sipernat D17 silicic acid based on aluminum and calcium silicates, hydrophobic, pH (5% suspension in water) 8, powder.
  • GF 3540 glass fiber, short fiber 4.5 mm, aluminum borosilicate glass, aminosilane size.
  • Naftosafe PHX 369 D Polymer additive (flow aid, stabilizer) based on stearates, PE waxes, oxidized waxes, lead-free, neutral.
  • Capa 6400 polycaprolactone (linear polyester), Mw 37000, melting point 60 ° C., viscosity 190 Pas at 130 ° C.
  • Mowital B30T polyvinyl butyral, Mw 35000, contents [% by weight] of polyvinyl alcohol 24-27 / polyvinyl acetate 1-4 / polyvinyl butyral 69-75, glass transition temperature Tg 70 0 C, viscosity 1500 Pas at 150 0 C.
  • Vinnapas UW4FS 100% polyvinyl acetate, glass transition temperature Tg of 44 0 C, Mw 270,000, viscosity 40,000 Pas (oscillation 0.1 Hz) at 130 0 C.
  • PEG 35000 polyethylene glycol, Mw 35000, melting point 65 ° C.
  • the resin material can be produced as follows:
  • step e) is further condensed at the condensation temperature T k until reaching the desired water compatibility.
  • step e) is cooled to room temperature and the resin solution is discharged.
  • the reactants are heated separately, so that there is already an elevated temperature during the mixing of the reactants.
  • the mixing temperature T m is understood to be the temperature which occurs when melamine, formaldehyde and water are mixed.
  • the condensation temperature T k is the temperature at which, after reaching the clear point, the resin condensation is continued until the desired water compatibility is achieved.
  • melamine-formaldehyde resin solution (stable MF resin solution) having a F / M ratio ⁇ 1.5 is dissolved, which at 20 ° C has a water compatibility of 0.15 to 4.0 and at F / M 1.0 a Stability of at least 5 h, with F / M 1.1 one
  • Stability of at least 6 h, stability of at least 13 h in the case of F / M 1.2, stability of at least 24 h in the case of F / M 1.3, stability of at least 50 h in the case of F / M 1.4 and stability of at least 50 h in the case of F / M 1.4 / M 1.5 has a stability of at least 200 h, within the range limits 1.0 ⁇ F / M ⁇
  • the stability of the resin solution has a linear dependence between the stabilities of the respective F / M range limits.
  • VI (total amounts of melamine and monomers) / (Sum amounts of dimers, trimers and oligomers)
  • the resin solutions are characterized by a very good storage stability and ease of manufacture.
  • the resin solutions have neither very highly condensed portions nor excessive levels of unreacted melamine. Due to this chemical uniformity they show a storage stability, which is from at least 5 h up to over 250 h.
  • V2 (content of monomers) / (sum amounts of dimers, trimers and oligomers) between 0.8 and 1.4, in particular between 0.85 and 1.25.
  • melamine-formaldehyde resin solutions which have a formaldehyde / melamine ratio of 1.0 to 1.5, particularly preferably 1.1 to 1.4. These resins have sufficiently low levels of formaldehyde with good stability and manufacturing properties. Generally, as the F / M ratio increases, the stabilities of the resin solutions increase.
  • the mixture has a pH of between 7 and 14, in particular between 7.5 and 12.
  • common inorganic and organic bases such as KOH, NaOH, Ca (OH) 2 , amines and alkanolamines can be used.
  • the three reactants melamine, formaldehyde and water are heated separately. It is also possible to heat melamine and water together, but separately from formaldehyde and / or formaldehyde and water together, but separately from melamine. It is also possible to co-heat the melamine with a portion of the water and co-heat the formaldehyde with a portion of the water.
  • the melamine are heated separately as an aqueous suspension or aqueous solution and the aqueous formaldehyde to T m greater than 100 0 C and then the formaldehyde solution and a base for pH adjustment under pressure of the well-stirred melamine suspension or Solution are added.
  • reaction is started at the mixing temperature T m with a defined start and continued at T m to the clear point.
  • the reaction can be carried out in a reproducible and defined manner, resulting in more uniform resin solutions.
  • the formaldehyde is used as an aqueous solution with a formaldehyde content greater than 36 wt.%.
  • a higher concentration of the formaldehyde is positive, since in this case the melamine more water for suspension formation is available and thus the stirrability of the suspension, the distribution of melamine and its dissolution process is improved.
  • any desired source of formaldehyde for example methanol-stabilized, melamine-stabilized, unstabilized or else para-formaldehyde can be used.
  • the mixing temperature T m between 100 and 200 0 C, more preferably between 110 and 150 0 C.
  • the higher the mixing temperature T m the better the melamine solubility and thus the availability of the melamine for the reaction with the formaldehyde.
  • the higher T m the more uniform the resulting resin solution.
  • the pressure prevailing in the reaction corresponds to the boiling pressure of the liquid mixture at the prevailing temperature.
  • T m between 100 and 200 0 C
  • the overpressure is up to about 10 bar overpressure. It is preferred if the mixing temperature T m and the condensation temperature T k are the same. This offers the advantage that the reaction is very simple and yet high-quality and stable resin solutions are available.
  • the condensation temperature T k is less than the mixing temperature T m . Cooling from T m to T k can be both fast and slow. For a lower condensation temperature suggests that the condensation is slower and thus the desired water compatibility can be very well adjusted.
  • the melamine-formaldehyde resin solution preferably has a solids content of from 20 to 80% by weight, particularly preferably from 40 to 70% by weight. Melamine-formaldehyde resin solutions with these solids contents can be stored and processed particularly well.
  • the melamine-formaldehyde resin solution has a water compatibility of 0.2 to 1.5, in particular that the condensation is carried out to a water compatibility of 0.4 to 1.5. It is particularly advantageous if the water compatibility is 0.2 to 1, in particular that the condensation is carried out to a water compatibility of 0.5 to 1.
  • the storage stability of the resin solutions is at least 5 h. Particularly advantageous are those resin solutions whose storage stability is at least 24 h. These resin solutions, and especially those with more than 40 hours storage stability, provide a very good time buffer between the resin synthesis and the further processing of the resin solution.
  • the melamine-formaldehyde resin solution is spray-dried.
  • the same processing capabilities as the standard melamine-formaldehyde resins are given with higher formaldehyde content and the possible storage time of the resin powder is generally many times higher than that of the resin solutions.
  • the composite is made with a resin wherein a mixture of melamine, formaldehyde, and water which is under overpressure and has a pH greater than 7 is prepared, wherein melamine and formaldehyde are heated separately and then mixed together and wherein during mixing a mixing temperature T m of greater than 100 0 C is present, then a) the reaction at the mixing temperature T m is performed until reaching the clear point, then b) at the condensation temperature T k until
  • the process is carried out batchwise, wherein a stirred tank is used as the reaction apparatus.
  • the preparation of a melamine-formaldehyde resin solution can also be carried out so that a mixture of melamine, formaldehyde and water, which has a pH greater than 7, is reacted at a reaction temperature Tr> 100 0 C, wherein after the presence of the mixture the reaction temperature T r is reached in less than 5 minutes, the reaction is carried out until reaching the clear point, then at the condensation temperature T k until reaching the desired Water compatibility is further condensed, whereupon cooled to room temperature and the resin solution is discharged.
  • the pH is preferably 7 to 14, more preferably 7.5 to 12.
  • the solids content of the resin solution is preferably 20 to 80% by weight, particularly preferably 40 to 70% by weight.
  • reaction temperature Tr corresponds to the mixing temperature T m .
  • the process in this case is preferably carried out batchwise in a stirred tank.
  • the separate heating can also be carried out below the reaction temperature T r .
  • the mixing temperature T m is below the reaction temperature T r and further heating to the reaction temperature T r takes less than 5 minutes.
  • the process is preferably carried out continuously in a tubular reactor.
  • the tubular reactor can be constructed from one or more, interconnected containers.
  • the temperature profile for adjusting the desired temperatures T m , T r , T k is set in the tubular reactor by separate over the reactor length arranged heating circuits.
  • the residence time distribution in the tubular reactor is between ideal plug flow and laminar flow.
  • the throughput in the tubular reactor depends on the required residence time at a defined reactor geometry, which is necessary in order to achieve the desired properties of the final product can.
  • the method is also suitable for producing already known melamine-formaldehyde resin solutions having a formaldehyde / melamine ratio of greater than 1.5.
  • the melamine-formaldehyde resin solution may e.g. be used for the production of laminates, composites, molding compounds or compounds.
  • Non-crosslinked thermoplastics, lubricants or other additives such as flame retardants, pigments, stabilizers, catalysts, UV absorbers and / or free-radical scavengers as such or mixtures thereof can advantageously be used as additives for the composites. It is advantageous if the additive used is a mixture of uncrosslinked thermoplastic and lubricant in a proportion of not more than 5% by weight of lubricant and a proportion of uncrosslinked thermoplastic of not more than 10% by weight, based in each case on the mixed materials.
  • Advantageous lubricants are hydrocarbon waxes, oxidized hydrocarbon waxes, zinc stearate, Calcium stearate, magnesium stearate or other metal soaps and / or mixtures of these.
  • the components of the composite are combined in a worm shaft device with at least one kneading agent and at least one mixing agent.
  • the worm shaft device has at least one co-kneader.
  • the known working principle of a co-kneader is based on the fact that the material to be extruded is subjected to a combined rotary / lifting movement. Within the mixing and kneading section (i.e., inside the kneader housing), this combined movement is e.g. transmitted by means of Schneckenulateln the mixing and kneading screw on the material to be extruded.
  • the material to be extruded is compacted, plasticized and homogenized, primarily by frictional heat.
  • a product-tuned temperature of the kneader housing and / or the mixing and kneading screw the operation can be influenced. Further details will be explained in connection with the exemplary embodiments.
  • the resin solutions can be prepared simply and reproducibly and have significantly better stabilities than the comparative examples from the literature.
  • Table 5 Feedstocks for examples with co-kneader configuration 2
  • Table 7 Apparatus parameters for examples with co-kneader configuration 2

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Abstract

The invention relates to a composite material that can be produced by a) mixing at least one resin material with at least one second material, b) subjecting the mixed materials in a kneader to a combined rotating and lifting movement and then melting, c) compressing the mixed and melted materials and, d) guiding to a moulding tool and then hardening. The invention also relates to a method for producing a composite material.

Description

Verbundwerkstoff, Verwendung eines Verbundwerkstoffes und Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes.Composite, use of a composite, and method of making a composite.
Die Erfindung betrifft einen Verbundwerkstoff gemäß Anspruch 1, eine Verwendung eines Verbundwerkstoffes gemäß Anspruch 23 und ein Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes gemäß Anspruch 25.The invention relates to a composite material according to claim 1, a use of a composite material according to claim 23 and a method for producing a composite material according to claim 25.
Aus der WO 2005/00971 sind Melamin-Formaldehyd Harze mit einem niedrigen Formaldehyd / Melamin Verhältnis bekannt.From WO 2005/00971 melamine-formaldehyde resins with a low formaldehyde / melamine ratio are known.
Ferner ist es bekannt, Verbundwerkstoffe unter Verwendung von Harzen herzustellen.Further, it is known to produce composites using resins.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Verbundwerkstoff zu schaffen, der sich gut mittels einer Direktextrusion herstellen lässt.An object of the present invention is to provide a composite material which can be produced well by direct extrusion.
Die Aufgabe wird durch einen Verbundwerkstoff, der mit folgenden Schritten herstellbar ist, gelöst: a) Mischung mindestens eines Harz-Materials mit mindestens einem zweiten Material, b) wobei die gemischten Materialien in einer Knetvorrichtung einer kombinierten Dreh- und Hubbewegung und einerThe object is achieved by a composite material that can be produced by the following steps: a) mixing at least one resin material with at least one second material, b) wherein the mixed materials in a kneading device of a combined rotary and lifting movement and a
Aufschmelzung unterworfen werden, c) anschließende Kompression der gemischten und aufgeschmolzenen Materialien, d) Zuführung zu einem formgebenden Werkzeug und eine anschließende Härtung.C) subsequent compression of the blended and molten materials; d) feeding to a forming tool and subsequent hardening.
Ein solcher Verbundwerkstoff ist in effizienter Weise durch Direktextrusion herstellbar.Such a composite material can be produced efficiently by direct extrusion.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn das mindestens eine zweite Material einen Anteil von 20 bis 85 Gew.-% an der Masse der gemischten Materialien aufweist. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine zweite Material einen Anteil von 30 bis 80 Gew.-%, insbesondere einen Anteil von 50 bis 75 Gew.-% an der Masse der gemischten Materialien aufweist.It is advantageous if the at least one second material has a proportion of 20 to 85 wt .-% of the mass of having mixed materials. It is particularly advantageous if the at least one second material has a proportion of 30 to 80% by weight, in particular a proportion of 50 to 75% by weight, of the mass of the mixed materials.
Das zweite Material weist vorteilhafterweise mindestens einen Anteil an Holz, an einer Zellulose, an einem anorganischen Füllstoff, an einem Zellulosederivat, an acteylierter Zellulose, an Hemicellulosen, an Lignin, an Ligninderivaten und / oder an modifizierter Zellulose auf. Die Materialien können im Verbundwerkstoff z.B. in der Matrix des Harz- Materials angeordnet sein. Mit Vorteil liegt der Anteil an Holz in Form von Holzmehl, Holzpartikeln, Holzgranulaten, Holzfasern und / oder Holzspänen vor.The second material advantageously has at least one fraction of wood, a cellulose, an inorganic filler, a cellulose derivative, acteylated cellulose, hemicelluloses, lignin, lignin derivatives and / or modified cellulose. The materials may be in the composite e.g. be arranged in the matrix of the resin material. Advantageously, the proportion of wood in the form of wood flour, wood particles, wood granules, wood fibers and / or wood chips is present.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn der Verbundwerkstoff einen Anteil an Additiven von 0 bis 30 Gew.-% an der Masse der gemischten Materialien umfasst. Als Additive können z.B. mindestens ein unvernetzter Thermoplast, mindestens ein Gleitmittel, ein Polyvinylbutyral - Polyvinylacetat -Furthermore, it is advantageous if the composite material comprises a proportion of additives of 0 to 30 wt .-% of the mass of the mixed materials. As additives, e.g. at least one uncrosslinked thermoplastic, at least one lubricant, a polyvinyl butyral - polyvinyl acetate -
Polyvinylalkohol-Polymer, mindestens ein Polyol, mindestens ein Flammschutzmittel, mindestens ein Pigment, mindestens ein Stabilisator, mindestens ein Polyetherpolyol, mindestens ein Polyesterpolyol, mindestens ein Katalysator, mindestens ein UV-Absorber und / oder mindestens ein Radikalfänger als solche oder deren Mischungen verwendet werden. Ein Gleitmittel dient dabei der leichteren Extrudierbarkeit .Polyvinyl alcohol polymer, at least one polyol, at least one flame retardant, at least one pigment, at least one stabilizer, at least one polyether polyol, at least one polyester polyol, at least one catalyst, at least one UV absorber and / or at least one radical scavenger are used as such or mixtures thereof , A lubricant is used for easier extrudability.
Vorteilhaft ist es, wenn als Additiv eine Mischung aus unvernetztem Thermoplast und Gleitmittel in einem Anteil von maximal 5 Gew.-% Gleitmittel und einem Anteil an unvernetztem Thermoplast von maximal 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf die gemischten Materialien, verwendet wird. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen liegen vor, wenn für Gleitmittel mindestens ein Kohlenwasserstoffwachs, mindestens ein oxidiertes Kohlenwasserstoffwachs, mindestens ein Zinkstearat, mindestens ein Calciumstearat, mindestens ein Magnesiumstearat oder andere Metallseifen und / oder Mischungen aus diesen Stoffen verwendet werden.It is advantageous if the additive used is a mixture of uncrosslinked thermoplastic and lubricant in a proportion of not more than 5% by weight of lubricant and a proportion of uncrosslinked thermoplastic of not more than 10% by weight, based in each case on the mixed materials. Particularly advantageous embodiments are when for lubricants at least one hydrocarbon wax, at least one oxidized hydrocarbon wax, at least one zinc stearate, at least one calcium stearate, at least one magnesium stearate or other metal soaps and / or mixtures of these substances are used.
Mit Vorteil wird bei der Kompression der Materialien ein Druck kleiner 1000 bar aufgebracht. Auch ist es vorteilhaft, wenn die Gleiteigenschaften der gemischten und aufgeschmolzenen Materialien so sind, dass die Druckdifferenz zwischen der Kompression und der Formgebung kleiner als 1000 bar, insbesondere kleiner als 500 bar ist.Advantageously, a pressure of less than 1000 bar is applied during the compression of the materials. It is also advantageous if the sliding properties of the mixed and melted materials are such that the pressure difference between the compression and the shaping is less than 1000 bar, in particular less than 500 bar.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist das mindestens eine Harz- Material einen Anteil von 15 bis 60 Gew.-% an den gemischten Materialen auf. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das mindestens eine Harz-Material einen Anteil von 20 bis 40 Gew.-% an den gemischten Materialen aufweist.In a further advantageous embodiment of the present invention, the at least one resin material has a proportion of 15 to 60 wt .-% of the mixed materials. It is particularly advantageous if the at least one resin material has a proportion of 20 to 40% by weight of the mixed materials.
Das Harz-Material kann dabei mindestens einen Anteil eines Harzes (z.B. ein Harz mit einer Carbonylverbindung) , einen Anteil einer Harzlösung, einen Anteil einer Harz-Emulsion, einen Anteil einer Harz-Dispersion und / oder einen Anteil einer Harzschmelze aufweisen. Beispiele für Carbonylverbindungen sind Aldehyde (z.B. Formaldehyd, Acetaldehyd, Isobutyaldehyd) oder Ketone (z.B. Aceton, Methylethylketon, Diethylketon) mit jeweils mindestens einer Carbonylgruppe .The resin material may include at least a portion of a resin (e.g., a resin having a carbonyl compound), a proportion of a resin solution, a proportion of a resin emulsion, a proportion of a resin dispersion, and / or a portion of a resin melt. Examples of carbonyl compounds are aldehydes (e.g., formaldehyde, acetaldehyde, isobutyaldehyde) or ketones (e.g., acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone) each having at least one carbonyl group.
Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung liegt vor, wenn das mindestens eine Harz-Material mindestens einen Aminoplastbildner aufweist oder aus ihm besteht. Beispiele für Aminoplastharzbildner sind Melamin, Harnstoff, Dicyandiamid, Guanamine, Guanidin, Guanidinderivate, Biguanid, Biguanidderivate, substituierte Melamine und / oder substituierte Harnstoffe.A particularly advantageous embodiment is when the at least one resin material comprises or consists of at least one aminoplast. Examples for aminoplast resin formers are melamine, urea, dicyandiamide, guanamines, guanidine, guanidine derivatives, biguanide, biguanide derivatives, substituted melamines and / or substituted ureas.
Ferner kann es vorteilhaft sein, wenn das Harz-Material auf Basis von Harnstoff, Guanidin, Aminoplasten, Triazin, Acryl, Phenol, Polyester, Melamin, Epoxid, Alkyd, einem Ligninpolymer sowie Mischungen dieser Substanzen beruht. Basis bedeutet im vorliegenden Zusammenhang, dass das Harz- Material unter Verwendung einer dieser Materialien hergestellt wird oder herstellbar ist. Dabei können neben den Haupt-Harzkomponenten auch noch andere Monomere, Carbonylverbindungen und / oder Harze vorhanden sein.Furthermore, it may be advantageous if the resin material based on urea, guanidine, aminoplasts, triazine, acrylic, phenol, polyester, melamine, epoxy, alkyd, a lignin polymer and mixtures of these substances. Base in the present context means that the resin material is manufactured using one of these materials or can be produced. In addition to the main resin components, other monomers, carbonyl compounds and / or resins may also be present.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn mindestens ein Harz- Material auf der Basis von Melamin und / oder Harnstoff vorliegt, insbesondere auf der Basis eines Melamin- und / oder Harnstoff-Formaldehydharzes .It is particularly advantageous if at least one resin material is present on the basis of melamine and / or urea, in particular based on a melamine and / or urea-formaldehyde resin.
Vorteilhafte Varianten sind, wenn das mindestens eine Melamin- und / oder Harnstoff-Formaldehydharz ein verethertes Harz und / oder ein teilverethertes Harz ist und / oder ein unverethertes Harz ist und / oder wenn das mindestens eineAdvantageous variants are when the at least one melamine and / or urea-formaldehyde resin is an etherified resin and / or a partially etherified resin and / or an unetherified resin and / or if the at least one
Harz-Material ein modifiziertes, unverethertes Melamin- und / oder Harnstoff-Formaldehydharz oder ein unmodifiziertes unverethertes Melamin- und / oder Harnstoff-Formaldehydharz ist .Resin material is a modified, unetherified melamine and / or urea-formaldehyde resin or an unmodified unetherified melamine and / or urea-formaldehyde resin.
Der Verbundwerkstoff hat besonders gute Eigenschaften, wenn mindestens ein Harz ein unmodifiziertes, unverethertes Melamin- und / oder Harnstoff-Formaldehydharz ist, das mit einem Molverhältnis von Formaldehyd zu Aminokomponente von kleiner gleich 1,5 herstellbar ist. Vorteilhafterweise liegt der Verbundwerkstoff als Platte, Profil oder Rohr vor. Vorteilhafte Verwendungsformen sind Fenster, Türen, Verkleidungselemente und Dachelemente im Außenbereich, sowie im Sport- und Freizeitsektor für Gartenmöbel, Freisitze und zur Spielplatzgestaltung.The composite has particularly good properties when at least one resin is an unmodified, unetherified melamine and / or urea-formaldehyde resin, which can be prepared with a molar ratio of formaldehyde to amino component of less than or equal to 1.5. Advantageously, the composite material is present as a plate, profile or tube. Advantageous forms of use are windows, doors, cladding elements and roof elements in the outdoor area, as well as in the sports and leisure sector for garden furniture, outdoor seating and playground design.
Die Aufgabe wird auch durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 25 gelöst, wobeiThe object is also achieved by a method having the features of claim 25, wherein
a) mindestens ein Harz-Material mit mindestens einem zweiten Material gemischt wird, b) wobei die gemischten Materialien in einer Knetvorrichtung einer kombinierten Dreh- und Hubbewegung und einer Aufschmelzung unterworfen werden, c) anschließend die gemischten und aufgeschmolzenen Materialien komprimiert werden und d) einem formgebenden Werkzeug zugeführt und gehärtet werden,a) at least one resinous material is mixed with at least one second material, b) the mixed materials are subjected in a kneader to a combined rotating and lifting movement and reflowing, c) subsequently the mixed and melted materials are compressed and d) a shaping tool are supplied and hardened,
Die kombinierte Dreh- und Hubbewegung sorgt dafür, dass in Kombination zum Aufschmelzen eine besonders gute Durchmischung der Materialien in axialer (durch die Hubbewegung) und radialer Richtung erfolgt.The combined turning and lifting movement ensures that, in combination with the melting, a particularly good mixing of the materials takes place in axial (by the lifting movement) and radial direction.
Dabei ist es vorteilhaft, wenn das Mischen und die Aufschmelzung in einer Schneckenwellenvorrichtung, insbesondere mit mindestens einem CoKneter erfolgt. Vorteilhafterweise wird die Schneckenwellenvorrichtung als eine Direktextrusion ausgeführt. Direktextrusion fasst insbesondere die beiden Prozesse Compoundieren und Ausformen zu einem einzigen Verfahrensschritt zusammen. Ein separater Compoundierschritt (Halbzeugherstellung) entfällt. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das geschmolzene Material mit mindestens einer Pumpvorrichtung durch ein Profilwerkzeug gefördert. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Pumpvorrichtung mindestens eine Zahnradpumpe, mindestens einen Einschneckenextruder und / oder mindestens einen Zweischneckenextruder aufweist.It is advantageous if the mixing and the melting takes place in a screw shaft device, in particular with at least one CoKneter. Advantageously, the worm shaft device is designed as a direct extrusion. Direct extrusion, in particular, combines the two processes of compounding and molding into a single process step. A separate compounding step (semi-finished product production) is eliminated. In a further advantageous embodiment of the method according to the invention, the molten material is conveyed by at least one pumping device through a profile tool. It is particularly advantageous if the pumping device has at least one gear pump, at least one single-screw extruder and / or at least one twin-screw extruder.
Vorteilhafterweise erfolgt die Dosierung mindestens einer der Komponenten in die Schneckenwellenvorrichtung in Form von Einzelkomponenten oder in Form einer hergestellten rieselfähigen Mischung der Einzelkomponenten. Dabei ist es vorteilhaft, wenn die Komponentenmischungen oder Einzelkomponenten über eine EinlaufSchnecke in den CoKneter, in das Knetmittel und / oder das Mischmittel gefördert werden .Advantageously, the dosage of at least one of the components in the screw shaft device in the form of individual components or in the form of a produced free-flowing mixture of the individual components. It is advantageous if the component mixtures or individual components are conveyed via an inlet screw into the co-kneader, into the kneading agent and / or the mixing agent.
Mit Vorteil werden das Holz, die Harz-Materialien, insbesondere Melaminharze und / oder die Additive in dem mindestens einen Knetmittel, dem mindestens einen Mischmittel und / oder dem mindestens einen CoKneter geschmolzen, homogenisiert, und entgast und die Mischung anschließend zu einer Schmelzepumpe gefördert. Besonders vorteilhaft sind Melaminharze, die im Wesentlichen eine scherabhängige Viskosität aufweisen.Advantageously, the wood, the resin materials, in particular melamine resins and / or the additives in the at least one kneading agent, the at least one mixing agent and / or the at least one CoKneter melted homogenized, and degassed and then promoted the mixture to a melt pump. Particularly advantageous are melamine resins, which essentially have a shear-dependent viscosity.
Vorteilhafterweise wird der Schmelzvorgang für die Komponenten durch Drehzahlen des Knetmittels und / oder des Mischmittels von 80 U/min bis 200 U/min gestartet. Zum Starten werden die Temperaturen der CoKneterschnecke vorteilhafterweise von 200C bis 1000C und die Temperaturen der CoKnetermanteltemperierzonen von 600C bis 1600C eingestellt . Mit Vorteil ist die Schmelzepumpe über ein Übergangsstück an dem CoKneteraustrag angeflanscht, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn eine Anfahröffnung im Übergangsstück integriert ist.Advantageously, the melting process for the components is started by rotation speeds of the kneading agent and / or the mixing agent from 80 U / min to 200 U / min. For starting the temperatures of the CoKneterschnecke advantageously from 20 0 C to 100 0 C and the temperatures of CoKnetermanteltemperierzonen of 60 0 C to 160 0 C set. Advantageously, the melt pump is flanged via a transition piece to the CoKneteraustrag, and it is particularly advantageous if a start-up opening is integrated in the transition piece.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Hochdruckschmelzepumpe den Druckaufbau von 50 bis 1000 bar zum Profilwerkzeug bringt .Furthermore, it is advantageous if the high-pressure melt pump brings the pressure build-up of 50 to 1000 bar to the profile tool.
Bei einem besonderen Verfahren werden vorteilhafterweiseIn a particular method are advantageously
a) das Holz, Melaminharze und Additive in CoKnetermanteltemperierzonen von etwa 60 bis 160 0C und Schneckentemperaturen von 20 bis 1000C aufgeschmolzen, homogenisiert und entgast,a) the wood, melamine resins and additives in CoKnetermanteltemperierzonen of about 60 to 160 0 C and screw temperatures of 20 to 100 0 C melted, homogenized and degassed,
b) die Mischung bei einer Massetemperatur von etwa 800C bis 200 0C komprimiert,b) the mixture at a mass temperature of about 80 0 C to 200 0 C is compressed,
c) anschließend unter Temperaturerhöhung auf 110 bis 300 0C in ein formgebendes Werkzeug eingebracht, in welchem die Vernetzung erfolgt, undc) then introduced with elevation of temperature to 110 to 300 0 C in a forming tool, in which the crosslinking takes place, and
d) der fertige Verbundwerkstoff ausgetragen.d) the finished composite material discharged.
Im Folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der Figuren beispielhaft dargestellt. Es zeigen:Embodiments of the invention will now be described by way of example with reference to the figures. Show it:
Fig. 1 eine Ausführungsform einer diskontinuierlichenFig. 1 shows an embodiment of a discontinuous
Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines Melaminharzes im Rührkessel; Fig. 2 eine Ausführungsform einer kontinuierlichenCarrying out a process for producing a melamine resin in a stirred tank; Fig. 2 shows an embodiment of a continuous
Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung eines Melaminharzes im Rohrreaktor;Carrying out a process for producing a melamine resin in the tubular reactor;
Fig. 3 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines CoKneters zur Erzeugung eines Verbundwerkstoffes ;Fig. 3 is a sectional view of a first embodiment of a co-kneader for producing a composite material;
Fig. 4 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines CoKneters zur Erzeugung einesFig. 4 is a sectional view of a second embodiment of a co-kneader for producing a
Verbundwerkstoffes .Composite material.
Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Beispielen beschrieben. Dabei wird zuerst (Fig. 1 und 2) beschrieben, wie z.B. Melamin - Formaldehyd Harze bzw. Harzlösungen hergestellt werden können. Dieses Harz bzw. diese Harzlösung ist nur ein Beispiel für ein Harz-Material, das zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundwerkstoffes verwendet werden kann. Auch Harz-Materialien z.B. auf der Basis anderer Aminoplastbildner oder anderer Carbonylverbindung sind einsetzbar.In the following the invention will be described by way of examples. It will first be described (Figures 1 and 2), e.g. Melamine - formaldehyde resins or resin solutions can be produced. This resin or resin solution is but one example of a resinous material that can be used to make a composite of this invention. Also, resin materials e.g. based on other aminoplast or other carbonyl compound can be used.
Ferner wird anhand einiger Beispiele beschrieben, wie Ausführungsformen der Verbundwerkstoffe herstellbar sind (Fig. 3 und 4) .Furthermore, it will be described by means of some examples how embodiments of the composite materials can be produced (FIGS. 3 and 4).
Herstellung des Harz-MaterialsPreparation of the resin material
In Fig. 1 wird Formaldehyd 1 (d. h. eine Carbonylverbindung) im Vorheizer 2 bis zur Zieltemperatur (z.B. Mischtemperatur Tm) vorgeheizt. Melamin (d.h. ein Aminoplastbildner) und Wasser 4 werden in den diskontinuierlichen Rührkessel 6 eingetragen und dort bis zur Zieltemperatur (z.B. Mischtemperatur Tm) erhitzt. Die benötigte Menge an Lauge wird im Laugedosierbehälter 5 in Lösung vorgelegt. Sobald der Formaldehyd und die Melamin-Wasser Mischung die gewünschte Temperatur erreicht haben, werden die Ventile 3 geöffnet, Formaldehyd und die Lauge unter Druck zur Melamin-WasserIn Fig. 1, formaldehyde 1 (ie, a carbonyl compound) is preheated in the preheater 2 to the target temperature (eg, mixing temperature Tm). Melamine (ie an aminoplast generator) and water 4 are introduced into the discontinuous stirred tank 6 and there to the target temperature (eg Mixing temperature Tm) is heated. The required amount of liquor is presented in Laugedosierbehälter 5 in solution. Once the formaldehyde and the melamine-water mixture have reached the desired temperature, the valves 3 are opened, formaldehyde and the liquor under pressure to the melamine-water
Mischung im Rührkessel 6 zudosiert und die Reaktionsmischung mit der Mischtemperatur Tm hergestellt.Mixture metered in the stirred tank 6 and the reaction mixture with the mixing temperature T m produced.
Hier wird somit als Beispiel ein Harz-Material auf der Basis von Melamin und Formaldehyd verwendet, um damit später (siehe Fig. 3 und 4) einen Verbundwerkstoff herzustellen. Die Reaktion wird bei Tm bis zum Erreichen des Klarpunktes geführt. Anschließend wird bis zur gewünschten Wasserverträglichkeit weiterkondensiert, wobei entweder die Temperatur Tm beibehalten oder durch Zurücknehmen der Heizung im Rührkessel 6 eine niedrigere Kondensationstemperatur Tk eingestellt wird. Nach Erreichen der gewünschten Harzeigenschaften wird die Harzlösung abgekühlt und anschließend wird die Melamin-Formaldehyd- Harzlösung am Boden des Rührkessels 6 ausgetragen (Austrag 7) . Die Melamin-Formaldehyd-Harzlösung kann durch Sprühtrocknung in ein lagerstabiles Harzpulver überführt werden .Here, therefore, a resin material based on melamine and formaldehyde is used as an example so as to later produce a composite material (see FIGS. 3 and 4). The reaction is conducted at T m until the clear point is reached. It is then further condensed to the desired water compatibility, either maintained the temperature T m or by lowering the heating in the stirred tank 6, a lower condensation temperature T k is set. After reaching the desired resin properties, the resin solution is cooled and then the melamine-formaldehyde resin solution is discharged at the bottom of the stirred tank 6 (discharge 7). The melamine-formaldehyde resin solution can be converted into a storage-stable resin powder by spray-drying.
Eine weitere Ausführungsform ist in Fig. 2 dargestellt. Dabei werden Melamin, Formaldehyd, Wasser und Lauge 11 kontinuierlich im gewünschten Mischungsverhältnis in den temperierten und gerührten Suspensionsbehälter 12 gefördert. Melamin wird dabei als Feststoff dosiert, während Wasser, Formaldehyd und Lauge als flüssige Mischung in den Behälter gefördert werden. Durch das Rühren erfolgt eine Stabilisierung der Suspension. Der pH-Wert der Suspension wird mit einer pH-Elektrode überwacht und mit einer Laugedosierpumpe konstant gehalten. Die Suspension wird kontinuierlich am Boden des Suspensionsbehälters 12 durch eine Dosierpumpe 13 abgezogen, welche die Suspension auf den erforderlichen Druck komprimiert in den Rohrreaktor 14 pumpt, in welchem über mehrere separate Heizkreise einAnother embodiment is shown in FIG. In this case, melamine, formaldehyde, water and alkali 11 are continuously conveyed in the desired mixing ratio in the tempered and stirred suspension vessel 12. Melamine is dosed as a solid, while water, formaldehyde and lye are conveyed as a liquid mixture in the container. Stirring stabilizes the suspension. The pH of the suspension is monitored with a pH electrode and with a Laugedosierpumpe kept constant. The suspension is withdrawn continuously at the bottom of the suspension tank 12 by a metering pump 13 which pumps the suspension to the required pressure in the tubular reactor 14, in which a plurality of separate heating circuits
Temperaturprofil eingestellt wird. Die am Boden des Rohrreaktors 14 austretende Melamin-Formaldehyd-Harzlösung wird über den Kühler 15 auf Raumtemperatur abgekühlt und über das Entspannungsventil 16 ausgetragen 17.Temperature profile is set. The exiting at the bottom of the tubular reactor 14 melamine-formaldehyde resin solution is cooled by the cooler 15 to room temperature and discharged via the expansion valve 16 17.
Die Trocknung der Harzlösung kann vorteilhaft durch eine Sprühtrocknung erreicht werden. Eine klassische Sprühtrocknung verwendet dazu einen Luftstrom, in den die warme oder auch kalte Harzlösung eingebracht wird. Die Trocknung der Harzlösung kann auch mittels Flashtrocknung erreicht werden. Dabei wird die warme Harzlösung unter Entspannung (Druckabsenkung) ohne Luftzufuhr getrocknet. Zur Unterstützung der Trocknung kann auch beim Flashtrocknen ein Luftstrom eingebracht werden.The drying of the resin solution can advantageously be achieved by spray drying. Conventional spray drying uses an air flow into which the warm or even cold resin solution is introduced. The drying of the resin solution can also be achieved by means of flash drying. The warm resin solution is dried under relaxation (pressure reduction) without air. To assist in drying, an air stream can also be introduced during flash drying.
Beispiele 1 bis 3:Examples 1 to 3:
Die Versuchsbedingungen der Beispiele 1 bis 3 sind in Tabelle 1 dargestellt.The experimental conditions of Examples 1 to 3 are shown in Table 1.
37%ige Formalinlösung wird in einem beheizbaren Vorlagebehälter auf die Mischtemperatur Tm erhitzt. Parallel dazu werden Melamin und Wasser im Reaktor unter kräftigem Rühren in Suspension ebenfalls auf die Mischtemperatur Tm erhitzt. Die KOH wird in 250 ml Wasser gelöst und in einem kleinen Druckbehälter (Laugedosierbehälter) am Reaktor vorgelegt. Nachdem die Formalinlösung und die Melaminsuspension die Temperatur Tm erreicht haben, werden die Formalinlösung und die gelöste KOH unter Druck der Melaminsuspension zeitgleich zudosiert. Der Dosiervorgang ist nach ca. 2 Minuten abgeschlossen. Die Suspension wird nun bis zum Klarpunkt unter Eigendruck bei der Temperatur Tm gerührt. Nachdem sich die Suspension zur Lösung aufgeklart hat (Klarpunkt) wird noch bis zur gewünschten Wasserverträglichkeit der Harzlösung bei der Kondensationstemperatur Tk weiterkondensiert und danach die Harzlösung auf Raumtemperatur abgekühlt. Die Harzlösung ist nach etwa 5 Minuten auf unter 100 0C und nach etwa 20 Minuten auf Raumtemperatur abgekühlt.37% formalin solution is heated in a heatable receiver tank to the mixing temperature T m . At the same time, melamine and water in the reactor are also heated to the mixing temperature T m with vigorous stirring in suspension. The KOH is dissolved in 250 ml of water and placed in a small pressure vessel (Laugedosierbehälter) on the reactor. After the formalin solution and the melamine suspension have reached the temperature T m The formalin solution and the dissolved KOH added under pressure of the melamine suspension at the same time. The dosing process is completed after approx. 2 minutes. The suspension is then stirred to the clear point under autogenous pressure at the temperature T m . After the suspension has clarified to the solution (clear point) is further condensed until the desired water compatibility of the resin solution at the condensation temperature T k and then the resin solution is cooled to room temperature. The resin solution is cooled to below 100 ° C. after about 5 minutes and to room temperature after about 20 minutes.
Zur Charakterisierung der Harzlösungen werden die Wasserverträglichkeit bei 20 0C, die Stabilität der Harzlösung in klarem Zustand bei Raumtemperatur sowie der pH- Wert bestimmt. Die Zusammensetzung wird mittels HPLC/UV/MS bestimmt, wobei die Anteile an Melamin, Summe der Monomere, Summe der Dimere sowie Summe der Trimere und Oligomere bestimmt werden. Die Wasserverträglichkeit wird in [ml Wasser pro ml Harz] angegeben und bezeichnet die Menge an Wasser, die der Harzlösung bei 20 0C zugegeben werden kann, bevor eine bleibende Trübung des Harzes auftritt.To characterize the resin solutions the water compatibility at 20 0 C, the stability of the resin solution in a clear state at room temperature and the pH are determined. The composition is determined by means of HPLC / UV / MS, the proportions of melamine, sum of the monomers, sum of the dimers and sum of the trimers and oligomers are determined. The water compatibility is given in [ml of water per ml of resin] and refers to the amount of water that can be added to the resin solution at 20 ° C. before permanent haze of the resin occurs.
Beispiele 4 und 5, kontinuierliches Verfahren:Examples 4 and 5, continuous process:
Die Versuchsbedingungen der Beispiele 4 und 5 sind in Tabelle 2 dargestellt.The experimental conditions of Examples 4 and 5 are shown in Table 2.
37%ige Formalinlösung, Melamin, Wasser und KOH werden kontinuierlich in einen Suspensionsbehälter zudosiert, der bei der Mischtemperatur Tm temperiert wird, wobei Melamin mit einer gravimetrischen Feststoffdosierung, Formalin, Wasser und KOH gemeinsam als Lösung mit einer Flüssigdosierung dosiert werden. Durch Rühren wird die Suspension stabil gehalten. Der pH-Wert der Suspension wird zwischen 9,6 und 9,8 gehalten. Mit einer Dosierpumpe wird die Suspension auf Druck p gebracht und mit einem Durchsatz D in den Rohrreaktor gepumpt. Der Rohrreaktor besteht aus den in Serie angeordneten Teilen Vorreaktor mit dem Volumen Volv und Nachreaktor mit dem Volumen VOIN. Der Vorreaktor wird elektrisch beheizt, der Nachreaktor wird mittels Temperierkreis temperiert. Im Vorreaktor wird die Suspension in der Aufheizzeit ta auf die Reaktionstemperatur Tr erhitzt. Die erhitzte Suspension geht dann in den Nachreaktor mit der Kondensationstemperatur Tκ über. Im Nachreaktor wird die Suspension dann klar und die Harzlösung wird innerhalb der Kondensationszeit tnd bis zum gewünschten Kondensationsgrad weiterkondensiert. Die Harzlösung wird dann in einem Kühler auf Raumtemperatur abgekühlt, wobei die Harzlösung nach 20 Sekunden unter 100 0C und nach 1 Minute auf Raumtemperatur abgekühlt ist.37% formalin solution, melamine, water and KOH are metered continuously into a suspension vessel, which is tempered at the mixing temperature T m , melamine with a gravimetric solids dosage, formalin, water and KOH together as a solution with a liquid dosage be dosed. Stirring keeps the suspension stable. The pH of the suspension is maintained between 9.6 and 9.8. With a metering pump, the suspension is brought to pressure p and pumped at a throughput D in the tube reactor. The tubular reactor consists of the series-arranged parts of the pre-reactor of volume Vol v and the post-reactor of volume VOI N. The prereactor is heated electrically, the secondary reactor is tempered by means of temperature control. In the prereactor, the suspension is heated in the heating time t a to the reaction temperature T r . The heated suspension then passes into the post-reactor with the condensation temperature T κ . In the postreactor, the suspension is then clear and the resin solution is further condensed within the condensation time t n d to the desired degree of condensation. The resin solution is then cooled to room temperature in a condenser with the resin solution cooled to below 100 ° C. after 20 seconds and to room temperature after 1 minute.
Die Charakterisierung erfolgt wie bei den Beispielen 1 bis 3 beschrieben .The characterization is carried out as described in Examples 1 to 3.
Die Parameter der Rohrreaktoranlage (Reaktionstemperaturen, Reaktionsvolumina, Verweilzeiten) zur Herstellung einer speziellen Harztype werden in Abhängigkeit des geplanten Durchsatzes in Vorversuchen ermittelt.The parameters of the tubular reactor plant (reaction temperatures, reaction volumes, residence times) for the production of a special type of resin are determined as a function of the planned throughput in preliminary tests.
Vergleichsbeispiel 1:Comparative Example 1
Melamin, Wasser, Formalinlösung und KOH werden im Reaktor unter Rühren bei Tm (Raumtemperatur) vorgelegt und anschließend innerhalb von ca. 25 Minuten auf Tk 115 0C aufgeheizt. Nach Eintreten des Klarpunktes wird das Harz noch solange bei 115 0C unter Eigendruck weiterkondensiert, bis es nach dem Abkühlen eine Wasserverträglichkeit von 0,3 hat. Die Charakterisierung erfolgt wie bei den Beispielen 1 bis 3 beschrieben .Melamine, water, formalin solution and KOH are placed in the reactor with stirring at T m (room temperature) and then heated to T k 115 0 C within about 25 minutes. After entering the clear point, the resin is still at 115 0 C under autogenous pressure further condensed until it has a water compatibility of 0.3 after cooling. The characterization is carried out as described in Examples 1 to 3.
Vergleichsbeispiel 2:Comparative Example 2:
Der Versuch wird wie bei Vergleichsbeispiel 1 beschrieben durchgeführt, jedoch mit der Änderung, dass die Reaktion unter Rückfluss stattfindet. Nach ca. 20 Minuten ist der Zustand des Rückflusskochens erreicht und die Reaktion wird bis zum Klarpunkt weitergeführt. Nach Erreichen desThe experiment is carried out as described in Comparative Example 1, but with the change that the reaction takes place under reflux. After about 20 minutes, the state of the reflux is reached and the reaction is continued until the clear point. After reaching the
Klarpunktes wird die Reaktionslösung abgekühlt. Zu diesem Zeitpunkt ist die Harzlösung schon soweit kondensiert, dass ein weiteres Kondensieren das Ausfallen des Harzes aus der Lösung bewirkt. Die Charakterisierung erfolgt wie bei den Beispielen 1 bis 3 beschrieben.Klarpunktes the reaction solution is cooled. At this time, the resin solution has already condensed to such an extent that further condensation causes precipitation of the resin from the solution. The characterization is carried out as described in Examples 1 to 3.
Es zeigt sich, dass infolge des getrennten Aufheizens der Reaktionspartner Formalin und Melamin weitaus stabilere Harzlösungen erhalten werden. Weiter ist ersichtlich, dass durch eine Erhöhung der Mischtemperatur Tm die Stabilität der Harzlösungen noch weiter gesteigert wird.It turns out that as a result of the separate heating of the reactants formalin and melamine, much more stable resin solutions are obtained. It can also be seen that increasing the mixing temperature T m further increases the stability of the resin solutions.
Verbundwerkstoff und dessen HerstellungComposite material and its production
Mit einem Melaminharz, das z.B. wie oben beschrieben hergestellt wurde, kann der erfindungsgemäße Verbundwerkstoff hergestellt werden. Wie oben bereits erwähnt, können auch andere Harz-Materialien verwendet werden.With a melamine resin, e.g. As described above, the composite material according to the invention can be produced. As mentioned above, other resin materials may also be used.
In Fig. 3 ist eine erste Ausführungsform des Verfahrens dargestellt . In Fig. 3 ist eine erste Ausführungsform des Co-Kneters (Co- Kneter-Konfiguration 1) dargestellt. Die Knetelemente 100 sind in der Zeichnung rauteförmig, schwarz ausgefüllt, die Förderelemente 101 länglich, parallelogrammförmig weiß ausgefüllt dargestellt. Nicht dargestellt sind dieFIG. 3 shows a first embodiment of the method. FIG. 3 shows a first embodiment of the co-kneader (co-kneader configuration 1). The kneading elements 100 are diamond-shaped in the drawing, black filled, the conveyor elements 101 shown oblong, parallelogram filled white. Not shown are the
Differentialdosierwaagen für feste und/oder flüssige Stoffe, sowie die Hochdruckschmelzepumpe, der Verteiler und das Werkzeug.Differential dosing scales for solid and / or liquid substances, as well as the high-pressure melt pump, the distributor and the tool.
Die Rezepturen für die Verbundwerkstoffe die mit der Co-The formulas for the composites
Kneter-Konfiguration 1 hergestellt werden sind in Tabelle 4 angegeben. Die Ingredienzien werden am Eintrag 20 einzeln oder teilweise vorgemischt in die Eintragschnecke über hier nicht dargestellte Differentialdosierwaagen für feste und/oder flüssige Stoffe (z.B. Fa. Brabender, Fa. K-Thron) dosiert .Kneader configuration 1 are shown in Table 4. The ingredients are premixed individually or partially premixed at the entry 20 into the feed screw via differential metering scales for solid and / or liquid substances, not shown here (for example, Brabender, K-Thron).
In einem CoKneter MDK 46-D11 mit 9 Knetelementen in 2 Zonen und einer verlängerten Einzugszone mit 5 Förderelementen und anschließend mit einer Entgasung und direkt angeflanschter Hochdruckschmelzepumpe Maag Extrex® Ex56-5 HP E, einem Verteiler und einem Plattenwerkzeug (4,0 x 160 mm) mit 3 Heizzonen, werden die Einzelkomponenten in den Einzugstrichter 20 der EinlaufSchnecke mit einem Gesamtdurchsatz von 30 kg/h dosiert. Die Apparateparameter für die Versuche mit der Co-Kneter-Konfiguration 1 sind in Tabelle 6 angeführt. Das Gemisch ist nach dem dritten Knetblock bei einer Manteltemperatur T (Mantel) und einer Schneckentemperatur T (Schnecke) aufgeschmolzen. Im CoKneter stellen sich die Massetemperaturen T1/T2/T3/T4/T5/T6 ein. Die Schmelzepumpe wird mit T (Schmelzepumpe) beheizt. Auf der Saugseite der Schmelzepumpe liegt ein Druck von p (Saugseite) an. Der Verteiler wird bei T (Verteiler) betrieben. Im Werkzeug stellt sich ein Druck von p (Druckseite) ein. Der Prozess weist Druckschwankungen von +/- 5% auf. Im Werkzeug wird in den 3 Heizzonen bei T10/T11/T12 ausgehärtet.In a CoKneter MDK 46-D11 with 9 kneaders in 2 zones and an extended feed zone with 5 feed elements and then with a degassing and directly flanged high-pressure melt pump Maag Extrex® Ex56-5 HP E, a distributor and a plate tool (4.0 x 160 mm ) with 3 heating zones, the individual components are metered into the feed hopper 20 of the inlet screw with a total throughput of 30 kg / h. The apparatus parameters for the co-kneader configuration 1 experiments are shown in Table 6. The mixture is melted after the third kneading block at a jacket temperature T (sheath) and a screw temperature T (screw). In the CoKneter, the melt temperatures T1 / T2 / T3 / T4 / T5 / T6 are set. The melt pump is heated with T (melt pump). On the suction side of the melt pump there is a pressure of p (suction side). The distributor is operated at T (distributor). in the Tool adjusts itself a pressure of p (pressure side). The process has pressure fluctuations of +/- 5%. The tool is cured in the 3 heating zones at T10 / T11 / T12.
Bei einem Durchsatz von 30 kg/h liegt die Verweilzeit in der gesamten Anlage bei ca. 2.5 Minuten.At a throughput of 30 kg / h, the residence time in the entire system is about 2.5 minutes.
Die Eigenschaften der aus den extrudierten Verbund-Platten ausgefrästen Prüfkörper sind in Tabelle 8 aufgelistet.The properties of the specimens milled out of the extruded composite panels are listed in Table 8.
Ein an sich bekannter CoKneter (d.h. z.B. eine einwellige Schneckenmaschine) weist ein Knetgehäuse auf, das z.B. der Länge nach aufklappbar ist. In diesem Knetgehäuse ist eine Misch- und Knetschnecke gelagert. Das Knetergehäuse weist mehrere (z.B. 3) Reihen einzeln auswechselbarer Knetbolzen auf, deren Anordnung sich nach der Geometrie der Misch- und Knetschnecke richtet.A co-kneader known per se (i.e., for example, a single-shaft screw machine) has a kneading box, e.g. can be opened lengthwise. In this kneading housing a mixing and kneading screw is stored. The kneader housing has several (e.g., 3) rows of individually interchangeable kneading pins, the arrangement of which is governed by the geometry of the mixing and kneading screw.
Zur Temperierung mit einem Wärmeträgermedium weist das Knetgehäuse mindestens einen Mantel auf, der von dem Wärmeträgermedium durchströmbar ist.For temperature control with a heat transfer medium, the kneading housing has at least one jacket through which the heat transfer medium can flow.
Die Misch- und Knetschnecke kann als Steckwelle ausgeführt werden. Auf einer Tragwelle werden einzeln austauschbare Förder-, Misch- und Knetelemente aufgeschoben und mittels einer Profilverzahnung radial und axial fixiert. DieThe mixing and kneading screw can be designed as a plug-in shaft. On a support shaft individually replaceable conveying, mixing and kneading elements are pushed and fixed radially and axially by means of a profile toothing. The
Steckwelle ist mindestens teilweise temperierbar ausgebildet.Stub shaft is formed at least partially tempered.
Die Temperierung kann ebenfalls über ein Wärmeträgermedium erfolgen .The temperature control can also take place via a heat transfer medium.
Grundsätzlich weist ein CoKneter (z.B. ein BUSS Kneter) folgende Funktionseinheiten auf:Basically, a CoKneter (for example, a BUSS Kneader) has the following functional units:
- EinlaufÖffnungen - Einzugs- und Aufschmelzzone- inlet openings - Feeding and melting zone
- Misch- und Homogenisierzone- Mixing and homogenizing zone
- optional Entgasungszone- optional degassing zone
- Düse- Jet
Bei einem vorteilhaft einsetzbaren CoKneter werden die Rohstoffe über eine Einlaufhilfe dem Kneter, volumetrisch oder gravitmetrisch, kontinuierlich zudosiert. Dabei ist der Durchsatz nicht von der Drehzahl der Schneckenwelle abhängig, sondern von der Einstellung am Dosiergerät.In an advantageously usable CoKneter, the raw materials are continuously added to the kneader, volumetrically or gravitometrically via an intake aid. The throughput is not dependent on the speed of the worm shaft, but on the setting on the dosing device.
Eine durchsatz- und materialbedingte Begrenzung wird durch die Antriebsleistung des Motors und der maximalen, drehzahlabhängigen Belastung des Knetergetriebes bestimmt.A throughput and material-related limitation is determined by the drive power of the motor and the maximum speed-dependent load of the kneader.
Bei gegebenem Durchsatz kann eine Überlastung von Motor und Knetergetriebe durch Drehzahlerhöhung der Schneckenwelle vermieden werden.For a given throughput, overloading of the motor and the mixer gear by increasing the speed of the worm shaft can be avoided.
Ein weiteres Merkmal eines vorteilhaften CoKneters ist, dass kein Druckaufbau für die Homogenisierungsarbeit erforderlich ist. Der örtliche Druckaufbau, der zum Aufschmelzen notwendig sein kann, wird durch entsprechende Querschnittsverengungen erreicht .Another feature of an advantageous co-kneader is that no pressure build-up is required for the homogenization work. The local pressure build-up, which may be necessary for melting, is achieved by appropriate cross-sectional constrictions.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn die Schneckenwendel des CoKneters keine durchgehende Schneckenwendel aufweist. Wenn die Schneckenwendel z.B. drei Unterbrechungen aufweist, entstehen Schneckenflügel auf der Welle. Gleichzeitig zu einer vollen Umdrehung der Schneckenwelle erfolgt eine axiale Hubbewegung der Schneckenwelle über ein entsprechendes Getriebe . In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform des Co-Kneters (Co-Kneter-Konfiguration 2) dargestellt. Die Knetelemente 100 sind in der Zeichnung rauteförmig, schwarz ausgefüllt, die Förderelemente 101 länglich, parallelogrammförmig weiß ausgefüllt dargestellt. Nicht dargestellt sind dieFurthermore, it is advantageous if the worm helix of the CoKneters does not have a continuous worm helix. For example, if the helix has three breaks, helical wings are created on the shaft. Simultaneously with a full revolution of the worm shaft, an axial stroke movement of the worm shaft takes place via a corresponding gear. FIG. 4 shows a further embodiment of the co-kneader (co-kneader configuration 2). The kneading elements 100 are diamond-shaped in the drawing, black filled, the conveyor elements 101 shown oblong, parallelogram filled white. Not shown are the
Differentialdosierwaagen für feste und/oder flüssige Stoffe, sowie die Hochdruckschmelzepumpe, der Verteiler und das Werkzeug.Differential dosing scales for solid and / or liquid substances, as well as the high-pressure melt pump, the distributor and the tool.
Die Rezepturen für die Verbundwerkstoffe die mit der Co- Kneter-Konfiguration 2 hergestellt werden sind in Tabelle 5 angegeben. Die Ausgestaltung des CoKneters ist grundsätzlich identisch, weist aber einige unterschiedliche Details auf. Die Ingredienzien werden am ersten Eintrag 20 einzeln oder teilweise vorgemischt in die Eintragschnecke über hier nicht dargestellte Differentialdosierwaagen für feste und/oder flüssige Stoffe (z.B. Fa. Brabender, Fa. K-Thron) dosiert. Über einen optionalen zweiten Eintrag 21 kann z.B. Wasser zudosiert werden.The formulations for the composites made with co-kneader configuration 2 are given in Table 5. The design of the co-kneader is basically identical, but has some different details. The ingredients are metered individually or partially premixed into the feed screw at the first entry 20 via differential metering scales for solid and / or liquid substances, not shown here (for example, Brabender, K-Thron). Via an optional second entry 21, e.g. Water are added.
In einem CoKneter MDK 46-D11 mit 5 Knetelementen in 2 Zonen und einer verlängerten Einzugszone mit 9 Förderelementen und anschließend mit einer Entgasung und direkt angeflanschter Hochdruckschmelzepumpe Maag Extrex® Ex56-5 HP E, einem Verteiler und einem Plattenwerkzeug (4,0 x 160 mm) mit 3 Heizzonen, werden die Einzelkomponenten in den Einzugstrichter 20 der EinlaufSchnecke mit einem Gesamtdurchsatz von 30 kg/h dosiert. Die Apparateparameter für die Versuche mit der Co-Kneter-Konfiguration 2 sind in Tabelle 7 angeführt. Das Gemisch ist nach dem erstenIn a CoKneter MDK 46-D11 with 5 kneading elements in 2 zones and an extended feed zone with 9 conveying elements and then with a degassing and directly flanged high-pressure melt pump Maag Extrex® Ex56-5 HP E, a distributor and a plate tool (4.0 x 160 mm ) with 3 heating zones, the individual components are metered into the feed hopper 20 of the inlet screw with a total throughput of 30 kg / h. The apparatus parameters for the co-kneader configuration 2 experiments are shown in Table 7. The mixture is after the first
Knetblock bei einer Manteltemperatur T (Mantel) und einer Schneckentemperatur T (Schnecke) aufgeschmolzen. Im CoKneter stellen sich die Massetemperaturen T7/T8/T9 ein. Die Schmelzepumpe wird mit T (Schmelzepumpe) beheizt. Auf der Saugseite der Schmelzepumpe liegt ein Druck von p (Saugseite) an. Der Verteiler wird bei T (Verteiler) betrieben. Im Werkzeug stellt sich ein Druck von p (Druckseite) ein. Der Prozess weist Druckschwankungen von +/- 5% auf. Im Werkzeug wird in den 3 Heizzonen bei T10/T11/T12 ausgehärtet.Kneading block melted at a jacket temperature T (sheath) and a screw temperature T (screw). In the CoKneter, the melt temperatures T7 / T8 / T9 are set. The Melting pump is heated with T (melt pump). On the suction side of the melt pump there is a pressure of p (suction side). The distributor is operated at T (distributor). The tool adjusts itself to a pressure of p (pressure side). The process has pressure fluctuations of +/- 5%. The tool is cured in the 3 heating zones at T10 / T11 / T12.
Bei einem Durchsatz von 30 kg/h liegt die Verweilzeit in der gesamten Anlage bei ca. 2.5 Minuten.At a throughput of 30 kg / h, the residence time in the entire system is about 2.5 minutes.
Die Eigenschaften der aus den extrudierten Verbund-Platten ausgefrästen Prüfkörper sind in Tabelle 8 aufgelistet.The properties of the specimens milled out of the extruded composite panels are listed in Table 8.
EinsatzStoffefeedstocks
Harze (+ Härtersyteme)Resins (+ hardener systems)
Hipe®esin MPER4T5: verethertes, modifiziertes Melamin- Formaldehyd-Harz, Molverhältnis Formaldehyd/Melamin = 4, Veretherungsgrad 80%, Mw 6000 g/mol, Viskosität 20 Pas bei 130 0C, Glasübergangstemperatur Tg 42 0C, Flakes. Härter für Hipe®esin MPER4T5: Guanidinsulfamat 50% /Triisopropanolamin 50% (GS/TIPA)Hipe®esin MPER4T5: etherified, modified melamine-formaldehyde resin, molar ratio of formaldehyde / melamine = 4, etherification 80%, Mw 6000 g / mol, viscosity 20 Pas at 130 0 C, glass transition temperature Tg 42 0 C, flakes. Hardener for Hipe®esin MPER4T5: guanidine sulfamate 50% / triisopropanolamine 50% (GS / TIPA)
Hipe®esin MF1.3T15: unverethertes, modifiziertes Melamin- Formaldehyd-Harz, Molverhältnis Formaldehyd/Melamin = 1.3, Mw 250 g/mol, Viskosität 800 Pas bei 100 0C, Glasübergangstemperatur Tg 52 0C, Flakes.Hipe®esin MF1.3T15: unetherified, modified melamine-formaldehyde resin, molar ratio of formaldehyde / melamine = 1.3, Mw 250 g / mol, viscosity 800 Pas at 100 0 C, glass transition temperature Tg 52 0 C, flakes.
Hipe®esin MF139T5: unverethertes, modifiziertes Melamin- Formaldehyd-Harz, Molverhältnis Formaldehyd/Melamin = 1.6, Mw 250 g/mol, Glasübergangstemperatur Tg 65 0C, Pulver.Hipe®esin MF139T5: unetherified, modified melamine-formaldehyde resin, molar ratio formaldehyde / melamine = 1.6, Mw 250 g / mol, glass transition temperature Tg 65 0 C, powder.
HipeΘesin Xilocolla S30M: Harnstoff-Formaldehyd-Harz (UF- Harz), Molverhältnis Formaldehyd/Harnstoff = 1.58, Mn 550 g/mol, Glasübergangstemperatur Tg 62 0C, Pulver. Hipe®esin Xilolam SlOO: Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Harz (MUF-Harz) , Molverhältnis Formaldehyd/ (Melamin+Harnstoff) = 1.8, Mn 350 g/mol, Glasübergangstemperatur Tg 66 0C, Pulver.HipeΘesin Xilocolla S30M: urea-formaldehyde resin (UF resin), molar ratio formaldehyde / urea = 1.58, Mn 550 g / mol, glass transition temperature Tg 62 0 C, powder. Hipe®esin Xilolam SlOO: melamine-urea-formaldehyde resin (MUF resin), molar ratio formaldehyde / (melamine + urea) = 1.8, Mn 350 g / mol, glass transition temperature Tg 66 0 C, powder.
Novolak EXP E069: Phenol-Formaldehyd-Harz, Molverhältnis Formaldehyd/Phenol = 0.8, Mw 5000 g/mol, Glasübergangstemperatur Tg 40 0C, pH 6.4, Viskosität 240 Pas bei 110 0C, Pulver, farblos. Härter für Novolak EXP E069: Hexamethylentetramin HMTANovolak EXP E069: phenol-formaldehyde resin, molar ratio of formaldehyde / phenol = 0.8, Mw 5000 g / mol, glass transition temperature Tg 40 0 C, pH 6.4, viscosity 240 Pas at 110 0 C, powder, colorless. Hardener for Novolak EXP E069: Hexamethylenetetramine HMTA
Epoxidharz: auf Basis von Bisphenol-A-diglycidylether, Mw 3600 g/mol, Viskosität 35 Pas bei 130 0C, Glasübergangspunkt Tg 80 0C, Pulver. Härter für das Epoxidharz: Dicyandiamid DCDAEpoxy resin: based on bisphenol A diglycidyl ether, Mw 3600 g / mol, viscosity 35 Pas at 130 0 C, glass transition point Tg 80 0 C, powder. Hardener for the epoxy resin: dicyandiamide DCDA
HipeΘesin MPER5-H: Hydroxyethylmethacrylat (HEMA)- modifiziertes, verethertes Melamin-Formaldehyd-Harz, HEMA- Äquivalentgehalt 50%, Mw 20000 g/mol, Molverhältnis Formaldehyd/Melamin = 5, Rest-HEMA-Gehalt ca. 5%, Viskosität 11 Pas bei 100 0C, Flakes. Härter für Hipe®esin MPER5-H: Dicumylperoxid DCP.HipeΘesin MPER5-H: hydroxyethyl methacrylate (HEMA) - modified, etherified melamine-formaldehyde resin, HEMA equivalent content 50%, Mw 20000 g / mol, molar ratio formaldehyde / melamine = 5, residual HEMA content approx. 5%, viscosity 11 Pas at 100 0 C, flakes. Hardener for Hipe®esin MPER5-H: dicumyl peroxide DCP.
UP-Harz : ungesättigtes Polyesterharz, Verhältnis Maleinsäureanhydrid MSA/Isophthalsäure IPA/ Propylenglycol PG/ Diethylenglycol DEG = 1:1.15:1.14:1.44, Säurezahl 18 mgKOH/g, Hydroxyzahl 22.5 mgKOH/g, Mn 2750 g/mol, Styrolgehalt 10%, Viskosität 4 Pas bei 80 0C. Härter für das ungesättigte Polyesterharz: Dicumylperoxid DCP.UP resin: unsaturated polyester resin, maleic anhydride ratio MSA / isophthalic acid IPA / propylene glycol PG / diethylene glycol DEG = 1: 1.15: 1.14: 1.44, acid number 18 mgKOH / g, hydroxy number 22.5 mgKOH / g, Mn 2750 g / mol, styrene content 10%, Viscosity 4 Pas at 80 ° C. Hardener for the unsaturated polyester resin: dicumyl peroxide DCP.
Holzmaterialienwood materials
Lignocel BK40-90: Holzfasern, ca. 50% Cellulose, ca. 25% Hemicellulose, ca. 25% Lignin, Feuchte 2-4%, Faserlänge (Mittelwert) 0.5 mm. Werzalith F/N: F... Feinspan, N...Normspan, Holz, naturbelassen, ca. 60% Buche, 30% Fichte, 10% Pappel, Feuchte 2-4%, Feinspan: Faserlänge (Mittelwert) 0.25 mm, Normspan: Faserlänge (Mittelwert) 0.8 mm.Lignocel BK40-90: Wood fibers, approx. 50% cellulose, approx. 25% hemicellulose, approx. 25% lignin, moisture 2-4%, fiber length (average) 0.5 mm. Werzalith F / N: F ... fine chipboard, N ... standard chipboard, wood, natural, about 60% beech, 30% spruce, 10% poplar, humidity 2-4%, fine chip: fiber length (average) 0.25 mm, Standard chip: fiber length (mean value) 0.8 mm.
Füllstoffe/VerstärkungsmaterialienFillers / reinforcements
Arbocel : Cellulosefasern, Faserlänge (Mittelwert) 0.5 mm.Arbocel: cellulose fibers, fiber length (average) 0.5 mm.
Mikrosöhl 40: Calciumcarbonat, feines Pulver.Microsoil 40: calcium carbonate, fine powder.
Talkum: Magnesiumoxid-Siliziumdioxid-Schichtsilikat, feines Pulver .Talc: Magnesium oxide-silica phyllosilicate, fine powder.
Sipernat 2200: Kieselsäure auf Basis von Aluminium- und Calciumsilikaten, hydrophil, Teilchengröße 300 Mikrometer, pH-Wert (5% Suspension in Wasser) 6, Pulver.Sipernat 2200: silicic acid based on aluminum and calcium silicates, hydrophilic, particle size 300 microns, pH (5% suspension in water) 6, powder.
Sipernat D17 : Kieselsäure auf Basis von Aluminium- und Calciumsilikaten, hydrophobiert, pH-Wert (5% Suspension in Wasser) 8, Pulver.Sipernat D17: silicic acid based on aluminum and calcium silicates, hydrophobic, pH (5% suspension in water) 8, powder.
GF 3540: Glasfaser, Kurzfaser 4.5 mm, Aluminium- Borsilikatglas, Aminosilanschlichte .GF 3540: glass fiber, short fiber 4.5 mm, aluminum borosilicate glass, aminosilane size.
Additiveadditives
Naftosafe PHX 369 D: Polymer Additiv (Fließhilfsmittel, Stabilisator) auf Basis von Stearaten, PE-Wachsen, oxidierten Wachsen, bleifrei, neutral.Naftosafe PHX 369 D: Polymer additive (flow aid, stabilizer) based on stearates, PE waxes, oxidized waxes, lead-free, neutral.
Capa 6400: Polycaprolacton (linearer Polyester), Mw 37000, Schmelzpunkt 60 0C, Viskosität 190 Pas bei 130 0C.Capa 6400: polycaprolactone (linear polyester), Mw 37000, melting point 60 ° C., viscosity 190 Pas at 130 ° C.
Mowital B30T: Polyvinylbutyral, Mw 35000, Gehalte [Gew.%] an Polyvinylalkohol 24-27/Polyvinylacetat 1-4/Polyvinylbutyral 69-75, Glasübergangstemperatur Tg 70 0C, Viskosität 1500 Pas bei 150 0C.Mowital B30T: polyvinyl butyral, Mw 35000, contents [% by weight] of polyvinyl alcohol 24-27 / polyvinyl acetate 1-4 / polyvinyl butyral 69-75, glass transition temperature Tg 70 0 C, viscosity 1500 Pas at 150 0 C.
Vinnapas UW4FS: 100 % Polyvinylacetat, Glasübergangstemperatur Tg 44 0C, Mw 270000, Viskosität 40000 Pas (Oszillation 0.1 Hz) bei 130 0C.Vinnapas UW4FS: 100% polyvinyl acetate, glass transition temperature Tg of 44 0 C, Mw 270,000, viscosity 40,000 Pas (oscillation 0.1 Hz) at 130 0 C.
PEG 35000: Polyethylenglycol, Mw 35000, Schmelzpunkt 65 0C.PEG 35000: polyethylene glycol, Mw 35000, melting point 65 ° C.
Weitere AusführungsbeispieleFurther embodiments
In einer weiteren Ausführungsform ist das Harz-Material wie folgt herstellbar:In a further embodiment, the resin material can be produced as follows:
a) Es wird eine Mischung aus Melamin, Formaldehyd und Wasser, welche sich unter Überdruck befindet und einen pH-Wert größer 7 aufweist, hergestellt,a) A mixture of melamine, formaldehyde and water which is under excess pressure and has a pH greater than 7 is prepared,
b) wobei Melamin und Formaldehyd separat voneinander erhitzt und anschließendb) where melamine and formaldehyde are heated separately and then
c) miteinander vermischt werden und wobei beim Vermischen eine Mischtemperatur Tm von größer 1000C vorliegt, anschließendc) are mixed together and wherein during mixing a mixing temperature T m of greater than 100 0 C is present, then
d) die Reaktion bei der Mischtemperatur Tm bis zum Erreichen des Klarpunktes geführt wird, anschließendd) the reaction is conducted at the mixing temperature T m until reaching the clear point, then
e) bei der Kondensationstemperatur Tk bis zum Erreichen der gewünschten Wasserverträglichkeit weiterkondensiert wird. Vorteilhafterweise wird nach Schritt e) auf Raumtemperatur abgekühlt und die Harzlösung wird ausgetragen.e) is further condensed at the condensation temperature T k until reaching the desired water compatibility. Advantageously, after step e) is cooled to room temperature and the resin solution is discharged.
Die Reaktionspartner werden separat erhitzt, so dass bei der Mischung der Reaktionspartner bereits eine erhöhte Temperatur vorliegt .The reactants are heated separately, so that there is already an elevated temperature during the mixing of the reactants.
Als Mischtemperatur Tm wird jene Temperatur verstanden, welche sich beim Vermischen von Melamin, Formaldehyd und Wasser einstellt.The mixing temperature T m is understood to be the temperature which occurs when melamine, formaldehyde and water are mixed.
Als Kondensationstemperatur Tk wird jene Temperatur verstanden, bei welcher nach Erreichen des Klarpunktes die Harzkondensation bis zum Erreichen der gewünschten Wasserverträglichkeit weitergeführt wird.The condensation temperature T k is the temperature at which, after reaching the clear point, the resin condensation is continued until the desired water compatibility is achieved.
Mit Vorteil ist Melamin-Formaldehyd Harzlösung (stabile MF- Harzlösung) mit einem F/M-Verhältnis ≤ 1,5 gelöst, welche bei 20 °C eine Wasserverträglichkeit von 0,15 bis 4,0 und bei F/M 1,0 eine Stabilität von mindestens 5 h, bei F/M 1,1 eineAdvantageously, melamine-formaldehyde resin solution (stable MF resin solution) having a F / M ratio ≤ 1.5 is dissolved, which at 20 ° C has a water compatibility of 0.15 to 4.0 and at F / M 1.0 a Stability of at least 5 h, with F / M 1.1 one
Stabilität von mindestens 6 h, bei F/M 1,2 eine Stabilität von mindestens 13 h, bei F/M 1,3 eine Stabilität von mindestens 24 h, bei F/M 1,4 eine Stabilität von mindestens 50 h, bei F/M 1,5 eine Stabilität von mindestens 200 h aufweist, wobei innerhalb der Bereichsgrenzen 1,0 < F/M <Stability of at least 6 h, stability of at least 13 h in the case of F / M 1.2, stability of at least 24 h in the case of F / M 1.3, stability of at least 50 h in the case of F / M 1.4 and stability of at least 50 h in the case of F / M 1.4 / M 1.5 has a stability of at least 200 h, within the range limits 1.0 <F / M <
1,1, 1,1 < F/M < 1,2, 1,2 < F/M < 1,3, 1,3 < F/M < 1,4, 1,4 < F/M < 1,5 die Stabilität der Harzlösung eine lineare Abhängigkeit zwischen den Stabilitäten der jeweiligen F/M-Bereichsgrenzen aufweist.1.1, 1.1 <F / M <1.2, 1.2 <F / M <1.3, 1.3 <F / M <1.4, 1.4 <F / M <1, 5, the stability of the resin solution has a linear dependence between the stabilities of the respective F / M range limits.
Vorteilhaft ist es, wenn das VerhältnisIt is advantageous if the ratio
Vl = (Summengehalte an Melamin und Monomeren) / (Summengehalte an Dimeren, Trimeren und Oligomeren)VI = (total amounts of melamine and monomers) / (Sum amounts of dimers, trimers and oligomers)
zwischen 1,1 und 1,7 liegt.between 1.1 and 1.7.
Die Harzlösungen zeichnen sich durch eine sehr gute Lagerstabilität und einfache Herstellbarkeit aus. Die Harzlösungen weisen weder sehr hoch kondensierte Anteile noch übermäßige Anteile an unreagiertem Melamin auf. Bedingt durch diese chemische Einheitlichkeit zeigen sie eine Lagerstabilität, welche von mindestens 5 h bis zu über 250 h beträgt .The resin solutions are characterized by a very good storage stability and ease of manufacture. The resin solutions have neither very highly condensed portions nor excessive levels of unreacted melamine. Due to this chemical uniformity they show a storage stability, which is from at least 5 h up to over 250 h.
Besonders bevorzugt sind solche Melamin-Particularly preferred are such melamine
Formaldehydharzlösungen, bei welchen Vl zwischen 1,2 und 1,5 liegt und / oder welche ein VerhältnisFormaldehyde resin solutions in which Vl is between 1.2 and 1.5 and / or which is a ratio
V2 = (Gehalt an Monomeren) / (Summengehalte an Dimeren, Trimeren und Oligomeren) zwischen 0,8 und 1,4, insbesondere zwischen 0,85 und 1,25 aufweisen.V2 = (content of monomers) / (sum amounts of dimers, trimers and oligomers) between 0.8 and 1.4, in particular between 0.85 and 1.25.
Melamin-Formaldehydharzlösungen mit diesen Eigenschaften weisen besonders hohe Stabilitäten, welche bis zu > 250 h betragen, auf.Melamine-formaldehyde resin solutions with these properties have particularly high stabilities, which are up to> 250 h, on.
Besonders bevorzugt sind solche Melamin-Formaldehyd Harzlösungen, die ein Formaldehyd / Melamin Verhältnis von 1,0 bis 1,5, insbesondere bevorzugt von 1,1 bis 1,4 aufweisen. Diese Harze haben ausreichend niedrige Formaldehydgehalte bei gleichzeitig guten Stabilitäts- und Herstelleigenschaften . Generell gilt, dass mit zunehmendem F/M Verhältnis die Stabilitäten der Harzlösungen ansteigen.Particularly preferred are those melamine-formaldehyde resin solutions which have a formaldehyde / melamine ratio of 1.0 to 1.5, particularly preferably 1.1 to 1.4. These resins have sufficiently low levels of formaldehyde with good stability and manufacturing properties. Generally, as the F / M ratio increases, the stabilities of the resin solutions increase.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Mischung einen pH Wert zwischen 7 und 14, insbesondere zwischen 7,5 und 12 aufweist. Zur pH-Wert-Einstellung können übliche anorganische und organische Basen, wie beispielsweise KOH, NaOH, Ca(OH)2, Amine und Alkanolamine, verwendet werden.It is furthermore advantageous if the mixture has a pH of between 7 and 14, in particular between 7.5 and 12. For pH adjustment, common inorganic and organic bases such as KOH, NaOH, Ca (OH) 2 , amines and alkanolamines can be used.
Bei der Herstellung der flüssigen Mischung ist es vorteilhaft, dass die drei Reaktionspartner Melamin, Formaldehyd und Wasser separat voneinander erhitzt werden. Weiter ist es möglich, Melamin und Wasser gemeinsam, jedoch separat von Formaldehyd und/oder Formaldehyd und Wasser gemeinsam, jedoch separat von Melamin, zu erhitzen. Es ist auch möglich, das Melamin mit einem Teil des Wassers gemeinsam und das Formaldehyd mit einem Teil des Wassers gemeinsam zu erhitzen.In the preparation of the liquid mixture, it is advantageous that the three reactants melamine, formaldehyde and water are heated separately. It is also possible to heat melamine and water together, but separately from formaldehyde and / or formaldehyde and water together, but separately from melamine. It is also possible to co-heat the melamine with a portion of the water and co-heat the formaldehyde with a portion of the water.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das Melamin als wässrige Suspension oder als wässrige Lösung und der wässrige Formaldehyd separat voneinander auf Tm größer 100 0C erhitzt werden und anschließend die Formaldehydlösung sowie eine Base zur pH-Wert-Einstellung unter Druck der gut gerührten Melaminsuspension oder -lösung zudosiert werden.It is particularly preferred if the melamine are heated separately as an aqueous suspension or aqueous solution and the aqueous formaldehyde to T m greater than 100 0 C and then the formaldehyde solution and a base for pH adjustment under pressure of the well-stirred melamine suspension or Solution are added.
Auf diese Weise wird die Reaktion bei der Mischtemperatur Tm mit einem definierten Beginn gestartet und bei Tm bis zum Klarpunkt weitergeführt.In this way, the reaction is started at the mixing temperature T m with a defined start and continued at T m to the clear point.
Im Unterschied dazu wird beim Aufheizen einer gemeinsamenIn contrast, when heating up a common
Mischung aller Reaktionspartner durch Apparateparameter die Aufheizrate beeinflusst, was zu unterschiedlichen Reaktionszeiten, Reaktionsbedingungen und uneinheitlichen Harzeigenschaften führt. Hierzu trägt auch noch bei, dass die Aufheizrate langsam ist.Mixing of all reactants by apparatus parameters affects the heating rate, resulting in different reaction times, reaction conditions and nonuniform Resin properties leads. This also contributes to the fact that the heating rate is slow.
Bei Ausführungsformen der Harze hingegen kann durch das Wegfallen der Aufheizzeit einer gemeinsamen Mischung der Reaktionspartner die Reaktion reproduzierbar und definiert geführt werden und es entstehen einheitlichere Harzlösungen.By contrast, in embodiments of the resins, by eliminating the heating time of a common mixture of the reactants, the reaction can be carried out in a reproducible and defined manner, resulting in more uniform resin solutions.
Bevorzugterweise wird der Formaldehyd als wässrige Lösung mit einem Formaldehydgehalt größer als 36 Gew.% eingesetzt.Preferably, the formaldehyde is used as an aqueous solution with a formaldehyde content greater than 36 wt.%.
Eine höhere Konzentration des Formaldehyds ist positiv, da in diesem Fall dem Melamin mehr Wasser zur Suspensionsbildung zur Verfügung steht und somit die Rührbarkeit der Suspension, die Verteilung des Melamins und dessen Auflösevorgang verbessert wird.A higher concentration of the formaldehyde is positive, since in this case the melamine more water for suspension formation is available and thus the stirrability of the suspension, the distribution of melamine and its dissolution process is improved.
Generell kann jede beliebige Formaldehydquelle, beispielsweise methanolstabilisierter, melaminstabilisierter, unstabilisierter oder auch Para-Formaldehyd verwendet werden.In general, any desired source of formaldehyde, for example methanol-stabilized, melamine-stabilized, unstabilized or else para-formaldehyde can be used.
Es ist von Vorteil, wenn die Mischtemperatur Tm zwischen 100 und 200 0C, besonders bevorzugt zwischen 110 und 150 0C liegt. Je höher die Mischtemperatur Tm ist, desto besser ist die Melaminlöslichkeit und damit die Verfügbarkeit des Melamins für die Reaktion mit dem Formaldehyd. Je höher Tm ist, desto einheitlicher ist die erhaltene Harzlösung.It is advantageous if the mixing temperature T m between 100 and 200 0 C, more preferably between 110 and 150 0 C. The higher the mixing temperature T m , the better the melamine solubility and thus the availability of the melamine for the reaction with the formaldehyde. The higher T m , the more uniform the resulting resin solution.
Der bei der Reaktion herrschende Druck entspricht dem Siededruck der flüssigen Mischung bei der herrschenden Temperatur. Gemäß einer Temperatur Tm zwischen 100 und 200 0C beträgt der Überdruck bis zu etwa 10 bar Überdruck. Bevorzugt ist es, wenn die Mischtemperatur Tm und die Kondensationstemperatur Tk gleich sind. Dies bietet den Vorteil, dass die Reaktionsführung sehr einfach ist und dennoch qualitativ hochwertige und stabile Harzlösungen erhältlich sind.The pressure prevailing in the reaction corresponds to the boiling pressure of the liquid mixture at the prevailing temperature. According to a temperature T m between 100 and 200 0 C, the overpressure is up to about 10 bar overpressure. It is preferred if the mixing temperature T m and the condensation temperature T k are the same. This offers the advantage that the reaction is very simple and yet high-quality and stable resin solutions are available.
Es ist aber auch möglich, dass nach dem Erreichen des Klarpunktes die Temperatur erniedrigt wird und bei der niedrigeren Temperatur bis zur gewünschten Wasserver- träglichkeit weiterkondensiert wird. Der Begriff derBut it is also possible that after reaching the clear point, the temperature is lowered and is further condensed at the lower temperature to the desired water compatibility. The concept of
Wasserverträglichkeit wird weiter unten im Zusammenhang mit einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.Water compatibility will be explained in more detail below in connection with an exemplary embodiment.
In diesem Fall ist die Kondensationstemperatur Tk geringer als die Mischtemperatur Tm. Das Abkühlen von Tm auf Tk kann sowohl schnell als auch langsam erfolgen. Für eine niedrigere Kondensationstemperatur spricht, dass die Kondensation langsamer abläuft und dadurch die gewünschte Wasserverträglichkeit sehr gut eingestellt werden kann.In this case, the condensation temperature T k is less than the mixing temperature T m . Cooling from T m to T k can be both fast and slow. For a lower condensation temperature suggests that the condensation is slower and thus the desired water compatibility can be very well adjusted.
Die Melamin-Formaldehyd Harzlösung weist bevorzugt einen Feststoffgehalt von 20 bis 80 Gew.%, besonders bevorzugt von 40 bis 70 Gew.%, auf. Melamin-Formaldehyd Harzlösungen mit diesen Feststoffgehalten lassen sich besonders gut lagern und weiterverarbeiten.The melamine-formaldehyde resin solution preferably has a solids content of from 20 to 80% by weight, particularly preferably from 40 to 70% by weight. Melamine-formaldehyde resin solutions with these solids contents can be stored and processed particularly well.
Es ist bevorzugt, wenn die Melamin-Formaldehydharzlösung eine Wasserverträglichkeit von 0,2 bis 1,5 beträgt, insbesondere dass die Kondensation bis zu einer Wasserverträglichkeit von 0,4 bis 1,5 geführt wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Wasserverträglichkeit 0,2 bis 1 beträgt, insbesondere dass die Kondensation bis zu einer Wasserverträglichkeit von 0,5 bis 1 geführt wird.It is preferred if the melamine-formaldehyde resin solution has a water compatibility of 0.2 to 1.5, in particular that the condensation is carried out to a water compatibility of 0.4 to 1.5. It is particularly advantageous if the water compatibility is 0.2 to 1, in particular that the condensation is carried out to a water compatibility of 0.5 to 1.
In diesen Bereichen der Wasserverträglichkeit weisen die Harzlösungen ein Maximum an Stabilität auf.In these areas of water compatibility, the resin solutions have maximum stability.
Die Lagerstabilität der Harzlösungen beträgt mindestens 5 h. Besonders vorteilhaft sind solche Harzlösungen, deren Lagerstabilität mindestens 24 h beträgt. Diese Harzlösungen und insbesondere solche mit mehr als 40 h Lagerstabilität bieten einen sehr guten zeitlichen Puffer zwischen der Harzsynthese und der Weiterverarbeitung der Harzlösung.The storage stability of the resin solutions is at least 5 h. Particularly advantageous are those resin solutions whose storage stability is at least 24 h. These resin solutions, and especially those with more than 40 hours storage stability, provide a very good time buffer between the resin synthesis and the further processing of the resin solution.
Von Vorteil ist es, wenn die Melamin-Formaldehyd Harzlösung sprühgetrocknet wird. Somit sind dieselben Weiterverarbeitungsmöglichkeiten wie bei den Standard- Melamin-Formaldehyd Harzen mit höherem Formaldehydgehalt gegeben und die mögliche Lagerzeit der Harzpulver ist generell um ein Vielfaches höher als die der Harzlösungen.It is advantageous if the melamine-formaldehyde resin solution is spray-dried. Thus, the same processing capabilities as the standard melamine-formaldehyde resins are given with higher formaldehyde content and the possible storage time of the resin powder is generally many times higher than that of the resin solutions.
Bei einer Ausführungsform wird der Verbundwerkstoff mit einem Harz hergestellt, wobei eine Mischung aus Melamin, Formaldehyd und Wasser, welche sich unter Überdruck befindet und einen pH-Wert größer 7 aufweist, hergestellt wird, wobei Melamin und Formaldehyd separat voneinander erhitzt und anschließend miteinander vermischt werden und wobei beim Vermischen eine Mischtemperatur Tm von größer 1000C vorliegt, anschließend a) die Reaktion bei der Mischtemperatur Tm bis zum Erreichen des Klarpunktes geführt wird, anschließend b) bei der Kondensationstemperatur Tk bis zumIn one embodiment, the composite is made with a resin wherein a mixture of melamine, formaldehyde, and water which is under overpressure and has a pH greater than 7 is prepared, wherein melamine and formaldehyde are heated separately and then mixed together and wherein during mixing a mixing temperature T m of greater than 100 0 C is present, then a) the reaction at the mixing temperature T m is performed until reaching the clear point, then b) at the condensation temperature T k until
Erreichen der gewünschten Wasserverträglichkeit weiterkondensiert wird worauf auf Raumtemperatur abgekühlt und die Harzlösung ausgetragen wird.After reaching the desired water compatibility is further condensed, whereupon cooled to room temperature and the resin solution is discharged.
Vorteilhafterweise wird das Verfahren diskontinuierlich durchgeführt, wobei als Reaktionsapparatur ein Rührkessel verwendet wird.Advantageously, the process is carried out batchwise, wherein a stirred tank is used as the reaction apparatus.
Während des Abkühlens von der Kondensationstemperatur Tk auf unter 100 0C tritt noch merkliche Nachkondensation auf. Die erforderliche Kondensationszeit bei Tk unter Berücksichtigung der Nachkondensation bis zur erwünschten Wasserverträglichkeit kann leicht aus Vorversuchen ermittelt werden. Es ist auch möglich während der Reaktion den Kondensationsfortschritt durch Probennahmen und Ermittlung der Wasserverträglichkeit zu verfolgen und die Reaktionsführung damit zu steuern.During the cooling from the condensation temperature T k to below 100 0 C, appreciable postcondensation still occurs. The required condensation time at T k , taking into account the postcondensation to the desired water compatibility can be easily determined from preliminary tests. It is also possible during the reaction to follow the condensation progress by sampling and determination of the water compatibility and to control the reaction with it.
Zur näheren Charakterisierung der Harzlösungen können beispielsweise Gelpermeationschromatographie (GPC) und Flüssigkeitschromatographie mit Massen- und/oder UV-Detektor (HPLC-MS, HPLC-UV) verwendet werden.For more detailed characterization of the resin solutions, for example gel permeation chromatography (GPC) and liquid chromatography with mass and / or UV detector (HPLC-MS, HPLC-UV) can be used.
Die Herstellung einer Melamin-Formaldehyd-Harzlösung kann auch so erfolgen, dass eine Mischung aus Melamin, Formaldehyd und Wasser, welche einen pH-Wert größer 7 aufweist, bei einer Reaktionstemperatur Tr > 100 0C zur Reaktion gebracht wird, wobei nach Vorliegen der Mischung die Reaktionstemperatur Tr in weniger als 5 Minuten erreicht wird, die Reaktion bis zum Erreichen des Klarpunktes geführt wird, anschließend bei der Kondensationstemperatur Tk bis zum Erreichen der gewünschten Wasserverträglichkeit weiterkondensiert wird, worauf auf Raumtemperatur abgekühlt und die Harzlösung ausgetragen wird.The preparation of a melamine-formaldehyde resin solution can also be carried out so that a mixture of melamine, formaldehyde and water, which has a pH greater than 7, is reacted at a reaction temperature Tr> 100 0 C, wherein after the presence of the mixture the reaction temperature T r is reached in less than 5 minutes, the reaction is carried out until reaching the clear point, then at the condensation temperature T k until reaching the desired Water compatibility is further condensed, whereupon cooled to room temperature and the resin solution is discharged.
Der pH Wert beträgt bevorzugt 7 bis 14, besonders bevorzugt 7,5 bis 12.The pH is preferably 7 to 14, more preferably 7.5 to 12.
Der Feststoffgehalt der Harzlösung beträgt bevorzugt 20 bis 80 Gew.%, besonders bevorzugt 40 bis 70 Gew.%.The solids content of the resin solution is preferably 20 to 80% by weight, particularly preferably 40 to 70% by weight.
Es ist möglich, Melamin und / oder Formaldehyd und / oder Wasser separat voneinander zu erhitzen und anschließend miteinander zu vermischen. Das separate Erhitzen kann bis zur Reaktionstemperatur Tr erfolgen. In diesem Fall entspricht die Reaktionstemperatur Tr der Mischtemperatur Tm. Das Verfahren wird in diesem Fall bevorzugt diskontinuierlich in einem Rührkessel durchgeführt.It is possible to heat melamine and / or formaldehyde and / or water separately from each other and then mix together. The separate heating can take place up to the reaction temperature Tr. In this case, the reaction temperature T r corresponds to the mixing temperature T m . The process in this case is preferably carried out batchwise in a stirred tank.
Das separate Erhitzen kann auch bis unterhalb der Reaktionstemperatur Tr erfolgen. In diesem Fall liegt die Mischtemperatur Tm unterhalb der Reaktionstemperatur Tr und das weitere Aufheizen auf die Reaktionstemperatur Tr erfolgt in weniger als 5 Minuten.The separate heating can also be carried out below the reaction temperature T r . In this case, the mixing temperature T m is below the reaction temperature T r and further heating to the reaction temperature T r takes less than 5 minutes.
In diesem Fall oder wenn die Reaktionspartner nicht separat voneinander erhitzt, sondern zuerst gemischt und anschließend in weniger als 5 Minuten auf Tr gebracht werden, wird das Verfahren bevorzugt kontinuierlich in einem Rohrreaktor durchgeführt .In this case, or if the reactants are not heated separately but first mixed and then brought to T r in less than 5 minutes, the process is preferably carried out continuously in a tubular reactor.
Der Rohrreaktor kann aus einem oder aus mehreren, miteinander in Verbindung stehenden Behältern aufgebaut sein. Bevorzugterweise wird das Temperaturprofil zur Einstellung der gewünschten Temperaturen Tm, Tr, Tk im Rohrreaktor durch separate über die Reaktorlänge angeordnete Heizkreise eingestellt. Die Verweilzeitverteilung im Rohrreaktor liegt zwischen idealer Pfropfenströmung und laminarer Strömung. Der Durchsatz im Rohrreaktor richtet sich nach der erforderlichen Verweilzeit bei einer definierten Reaktorgeometrie, die notwendig ist, um die gewünschten Eigenschaften des Endproduktes erreichen zu können.The tubular reactor can be constructed from one or more, interconnected containers. Preferably, the temperature profile for adjusting the desired temperatures T m , T r , T k is set in the tubular reactor by separate over the reactor length arranged heating circuits. The residence time distribution in the tubular reactor is between ideal plug flow and laminar flow. The throughput in the tubular reactor depends on the required residence time at a defined reactor geometry, which is necessary in order to achieve the desired properties of the final product can.
Prinzipiell ist das Verfahren auch dazu geeignet, bereits bekannte Melamin-Formaldehyd-Harzlösungen, mit einem Formaldehyd / Melamin Verhältnis von größer 1,5 herzustellen.In principle, the method is also suitable for producing already known melamine-formaldehyde resin solutions having a formaldehyde / melamine ratio of greater than 1.5.
Die Melamin-Formaldehyd-Harzlösung kann z.B. für die Herstellung von Laminaten, Verbunden, Preßmassen oder Compounds verwendet werden.The melamine-formaldehyde resin solution may e.g. be used for the production of laminates, composites, molding compounds or compounds.
Als Additive für die Verbundwerkstoffe können vorteilhafterweise unvernetzte Thermoplaste, Gleitmittel oder weitere Additive wie Flammschutzmittel, Pigmente, Stabilisatoren, Katalysatoren, UV-Absorber und / oder Radikalfänger als solche oder deren Mischungen verwendet werden. Dabei ist es vorteilhaft, wenn als Additiv eine Mischung aus unvernetztem Thermoplast und Gleitmittel in einem Anteil von maximal 5 Gew.-% Gleitmittel und einem Anteil an unvernetztem Thermoplast von maximal 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf die gemischten Materialien, verwendet wird.Non-crosslinked thermoplastics, lubricants or other additives such as flame retardants, pigments, stabilizers, catalysts, UV absorbers and / or free-radical scavengers as such or mixtures thereof can advantageously be used as additives for the composites. It is advantageous if the additive used is a mixture of uncrosslinked thermoplastic and lubricant in a proportion of not more than 5% by weight of lubricant and a proportion of uncrosslinked thermoplastic of not more than 10% by weight, based in each case on the mixed materials.
Vorteilhafte Gleitmittel sind Kohlenwasserstoffwachse, oxidierte Kohlenwasserstoffwachse, Zinkstearat, Calciumstearat, Magnesiumstearat oder andere Metallseifen und / oder Mischungen aus diesen.Advantageous lubricants are hydrocarbon waxes, oxidized hydrocarbon waxes, zinc stearate, Calcium stearate, magnesium stearate or other metal soaps and / or mixtures of these.
Bei einem anderen Verfahren werden die Komponenten des Verbundwerkstoffes in einer Schneckenwellenvorrichtung mit mindestens einem Knetmittel und mindestens einem Mischmittel zusammengeführt .In another method, the components of the composite are combined in a worm shaft device with at least one kneading agent and at least one mixing agent.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Schneckenwellenvorrichtung mindestens einen CoKneter aufweist. Das an sich bekannte Arbeitsprinzip eines CoKneters beruht darauf, dass das zu extrudierende Gut einer kombinierten Dreh-/Hubbewegung unterworfen wird. Innerhalb der Misch- und Knetstrecke (d.h. innerhalb des Knetergehäuses) wird diese kombinierte Bewegung z.B. mittels Schneckenflügeln der Misch- und Knetschnecke auf das zu extrudierende Gut übertragen.It is particularly advantageous if the worm shaft device has at least one co-kneader. The known working principle of a co-kneader is based on the fact that the material to be extruded is subjected to a combined rotary / lifting movement. Within the mixing and kneading section (i.e., inside the kneader housing), this combined movement is e.g. transmitted by means of Schneckenflügeln the mixing and kneading screw on the material to be extruded.
Bei diesem Vorgehen wird das zu extrudierende Gut vor allem durch Reibungswärme verdichtet, plastifiziert und homogenisiert. Durch eine produktabgestimmte Temperierung des Knetergehäuses und / oder der Misch- und Knetschnecke kann der Arbeitsvorgang beeinflusst werden. Weitere Details werden im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen erläutert.In this procedure, the material to be extruded is compacted, plasticized and homogenized, primarily by frictional heat. By a product-tuned temperature of the kneader housing and / or the mixing and kneading screw, the operation can be influenced. Further details will be explained in connection with the exemplary embodiments.
Der Fachmann erkennt, dass einzelne Verfahrensschritte oder Details der Verfahrensschritte in den dargestellten Ausführungsbeispielen miteinander kombinierbar sind. BezugszeichenlisteThe person skilled in the art recognizes that individual method steps or details of the method steps in the exemplary embodiments illustrated can be combined with one another. LIST OF REFERENCE NUMBERS
1 Formaldehydchargierung1 formaldehyde charge
2 Vorheizer 3 Ventile2 preheaters 3 valves
4 Chargierung Melamin, Wasser, Lauge4 Charging melamine, water, lye
5 Laugedosierbehälter5 lye dosing tanks
6 Rührkessel6 stirred tank
7 Austrag Melamin Formaldehyd Harzlösung7 discharge melamine formaldehyde resin solution
11 Chargierung Melamin, Formaldehyd, Wasser, Lauge11 Charging melamine, formaldehyde, water, lye
12 Suspensionsbehälter12 suspension containers
13 Dosierpumpe13 dosing pump
14 Rohrreaktor 15 Kühler14 tubular reactor 15 coolers
16 Entspannungsventil16 relaxation valve
17 Austrag Melamin-Formaldehyd-Harzlösung17 discharge melamine-formaldehyde resin solution
20 Eintrag 21 Eintrag 20 entry 21 entry
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Tabelle 2: Beispiele 4 und 5
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Table 2: Examples 4 and 5
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Tabelle 3: Vergleichsbeispiele 1 und 2
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Table 3: Comparative Examples 1 and 2
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Die Harzlösungen können einfach und reproduzierbar hergestellt werden und besitzen deutlich bessere Stabilitäten als die Vergleichsbeispiele aus der Literatur.
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The resin solutions can be prepared simply and reproducibly and have significantly better stabilities than the comparative examples from the literature.
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Tabelle 5: Einsatzstoffe für Beispiele mit Co-Kneter-Konfiguration 2Table 5: Feedstocks for examples with co-kneader configuration 2
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Tabelle 6 : Apparateparameter für Beispiele mit Co-Kneter-Konfiguration 1Table 6: Apparatus parameters for examples with co-kneader configuration 1
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Tabelle 7 : Apparateparameter für Beispiele mit Co-Kneter-Konfiguration 2Table 7: Apparatus parameters for examples with co-kneader configuration 2
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Claims

Patentansprüche claims
1. Verbundwerkstoff1. Composite material
herstellbar durchproducible by
a) die Mischung mindestens eines Harz-Materials mit mindestens einem zweiten Material,a) the mixture of at least one resin material with at least one second material,
b) wobei die gemischten Materialien in einer Knetvorrichtung einer kombinierten Dreh- und Hubbewegung und einer Aufschmelzung unterworfen werden,b) subjecting the blended materials in a kneader to combined rotary and reciprocating motion and reflow,
c) eine anschließende Kompression der gemischten und aufgeschmolzenen Materialien und einec) a subsequent compression of the mixed and melted materials and a
d) Zuführung zu einem formgebenden Werkzeug und eine anschließende Härtung.d) feeding to a forming tool and subsequent hardening.
2. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens ein zweites Material einen Anteil von 20 bis 85 Gew.-% an der Masse der gemischten Materialien aufweist.2. Composite material according to claim 1, characterized in that the at least one second material has a proportion of 20 to 85 wt .-% of the mass of the mixed materials.
3. Verbundwerkstoff nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens ein zweites Material einen Anteil von 30 bis 80 Gew.-%, insbesondere einen Anteil von 50 bis 75 Gew.-% an der Masse der gemischten Materialien aufweist .3. A composite material according to claim 1 or 2, characterized in that the at least one second material has a content of 30 to 80 wt .-%, in particular a proportion of 50 to 75 wt .-% of the mass of the mixed materials.
4. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Material mindestens einen Anteil an Holz, einen Anteil an Zellulose, einen Anteil eines anorganischen Füllstoffes, einen Anteil eines Zellulosederivates, einen Anteil an acteylierter Zellulose, an Hemicellulose, an Lignin, an Ligninderivaten und / oder einen Anteil an modifizierte Zellulose aufweist.4. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the second material at least a proportion of wood, a proportion cellulose, a proportion of an inorganic filler, a proportion of a cellulose derivative, a content of acteylated cellulose, hemicellulose, lignin, lignin derivatives and / or a proportion of modified cellulose.
5. Verbundwerkstoff nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Anteil an Holz in Form von Holzmehl, Holzpartikeln, Holzgranulaten, Holzfasern und / oder Holzspänen vorliegt.5. Composite material according to claim 4, characterized in that the proportion of wood in the form of wood flour, wood particles, wood granules, wood fibers and / or wood chips is present.
6. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Anteil an Additiven von 0 bis 30 Gew.-% an der Masse der gemischten Materialien.6. A composite material according to at least one of the preceding claims, characterized by a proportion of additives from 0 to 30 wt .-% of the mass of the mixed materials.
7. Verbundwerkstoff nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass als Additive mindestens ein unvernetzter Thermoplast, mindestens ein Gleitmittel, Polyvinylbutyral - Polyvinylacetat - Polyvinylalkohol, mindestens ein Polyol, mindestens ein Flammschutzmittel, mindestens ein Pigment, mindestens ein Stabilisator, mindestens ein Polyetherpolyol, mindestens ein Polyesterpolyol, mindestens ein Katalysator, mindestens ein UV-Absorber und / oder mindestens ein Radikalfänger als solche oder deren Mischungen verwendet werden .7. A composite material according to claim 6, characterized in that as additives at least one uncrosslinked thermoplastic, at least one lubricant, polyvinyl butyral - polyvinyl acetate - polyvinyl alcohol, at least one polyol, at least one flame retardant, at least one pigment, at least one stabilizer, at least one polyether polyol, at least one Polyester polyol, at least one catalyst, at least one UV absorber and / or at least one radical scavenger are used as such or mixtures thereof.
8. Verbundwerkstoff nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Additiv eine Mischung aus unvernetztem Thermoplast und Gleitmittel in einem Anteil von maximal 5 Gew.-% Gleitmittel und einem Anteil an unvernetztem Thermoplast von maximal 10 Gew.-%, jeweils bezogen auf die gemischten Materialien, verwendet wird. 8. A composite material according to claim 6 or 7, characterized in that the additive is a mixture of uncrosslinked thermoplastic and lubricant in a proportion of not more than 5 wt .-% lubricant and a proportion of uncrosslinked thermoplastic of not more than 10 wt .-%, each based on the mixed materials is used.
9. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Gleitmittel mindestens ein Kohlenwasserstoffwachs, mindestens ein oxidiertes Kohlenwasserstoffwachs, mindestens ein9. A composite material according to at least one of claims 6 to 8, characterized in that as a lubricant at least one hydrocarbon wax, at least one oxidized hydrocarbon wax, at least one
Zinkstearat, mindestens ein Calciumstearat, mindestens ein Magnesiumstearat oder andere Metallseifen und / oder Mischungen aus diesen Stoffen verwendet werden.Zinc stearate, at least one calcium stearate, at least one magnesium stearate or other metal soaps and / or mixtures of these substances are used.
10. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Kompression der Materialien ein Druck kleiner 1000 bar aufgebracht wird.10. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that during the compression of the materials, a pressure of less than 1000 bar is applied.
11. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleiteigenschaften der gemischten und aufgeschmolzenen Materialien so sind, dass die Druckdifferenz zwischen der Kompression und der Formgebung kleiner als 1000 bar, insbesondere kleiner als 500 bar ist.11. A composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the sliding properties of the mixed and molten materials are such that the pressure difference between the compression and the shaping is less than 1000 bar, in particular less than 500 bar.
12. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Harz-Material einen Anteil von 15 bis 60 Gew.-% an den gemischten Materialen aufweist.12. A composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one resin material has a proportion of 15 to 60 wt .-% of the mixed materials.
13. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Harz-Material einen Anteil von 20 bis 40 Gew.-% an den gemischten Materialen aufweist.13. The composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one resin material has a proportion of 20 to 40 wt .-% of the mixed materials.
14. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Harz-Material mindestens einen Anteil eines Harzes, einen Anteil einer Harzlösung, einen Anteil einer Harz-Emulsion, einen Anteil einer Harz-Dispersion und / oder einen Anteil einer Harzschmelze aufweist.14. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the Resin material at least a proportion of a resin, a proportion of a resin solution, a proportion of a resin emulsion, a proportion of a resin dispersion and / or a proportion of a resin melt.
15. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Harz-Material mindestens einen Aminoplastbildner aufweist.15. A composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that the at least one resin material has at least one Aminoplastbildner.
16. Verbundwerkstoff nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine16. Composite material according to claim 15, characterized in that the at least one
Aminoplastharzbildner Melamin, Harnstoff, Dicyandiamid, Guanamine, Guanidin, Guanidinderivate, Biguanid, Biguanidderivate, substituierte Melamine und / oder substituierte Harnstoffe aufweist.Aminoplastharzbildner melamine, urea, dicyandiamide, guanamines, guanidine, guanidine derivatives, biguanide, biguanide derivatives, substituted melamines and / or substituted ureas.
17. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein Harz-Material auf Basis von Harnstoff, Guanidin,17. A composite material according to at least one of the preceding claims, characterized by at least one resin material based on urea, guanidine,
Aminoplasten, Triazin, Acryl, Phenol, Polyester, Melamin, Epoxid, Alkyd, einem Ligninpolymer sowie Mischungen dieser Substanzen .Aminoplasts, triazine, acrylic, phenol, polyester, melamine, epoxide, alkyd, a lignin polymer, as well as mixtures of these substances.
18. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein Harz-Material auf der Basis von Melamin und / oder Harnstoff.18. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized by at least one resin material based on melamine and / or urea.
19. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch mindestens ein Harz-Material auf der Basis eines Melamin- und / oder Harnstoff-Formaldehydharzes . 19. A composite material according to at least one of the preceding claims, characterized by at least one resin material based on a melamine and / or urea-formaldehyde resin.
20. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Melamin- und / oder Harnstoff-Formaldehydharz ein verethertes Harz und / oder ein teilverethertes Harz und / oder ein unverethertes Harz ist.20. A composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one melamine and / or urea-formaldehyde resin is an etherified resin and / or a partially etherified resin and / or an unetherified resin.
21. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Harz ein modifiziertes, unverethertes Melamin- und / oder Harnstoff-Formaldehydharz oder ein unmodifiziertes unverethertes Melamin- und / oder Harnstoff-Formaldehydharz ist .21. A composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one resin is a modified, unetherified melamine and / or urea-formaldehyde resin or an unmodified unetherified melamine and / or urea-formaldehyde resin.
22. Verbundverwerkstoff nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Harz ein unmodifiziertes, unverethertes Melamin- und / oder Harnstoff-Formaldehydharz ist, das mit einem Molverhältnis von Formaldehyd zu Aminokomponente von kleiner gleich 1,5 herstellbar ist.22. Composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that at least one resin is an unmodified, unetherified melamine and / or urea-formaldehyde resin which can be prepared with a molar ratio of formaldehyde to amino component of less than or equal to 1.5.
23. Verbundwerkstoff nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieser als Platte, Profil oder Rohr vorliegt.23. A composite material according to at least one of the preceding claims, characterized in that it is present as a plate, profile or tube.
24. Verwendung von Verbundwerkstoffen nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 23 in Fenstern, Türen, Verkleidungselementen und Dachelementen im Außenbereich, sowie im Sport- und Freizeitsektor für Gartenmöbel, Freisitze und zur Spielplatzgestaltung.24. Use of composite materials according to at least one of claims 1 to 23 in windows, doors, trim elements and roof elements in the outdoor area, and in the sports and leisure sector for garden furniture, outdoor seating and playground design.
25. Verfahren zur Herstellung eines Verbundwerkstoffes, dadurch gekennzeichnet, dass a) mindestens ein Harz-Material mit mindestens einem zweiten Material gemischt wird,25. A method for producing a composite material, characterized in that a) at least one resin material is mixed with at least one second material,
b) wobei die gemischten Materialien in einer Knetvorrichtung einer kombinierten Dreh- und Hubbewegung und einerb) wherein the mixed materials in a kneader a combined rotary and lifting movement and a
Aufschmelzung unterworfen werden,Be subjected to melting,
c) anschließend die gemischten und aufgeschmolzenen Materialien komprimiert werden undc) then the mixed and melted materials are compressed and
d) einem formgebenden Werkzeug zugeführt und gehärtet werden.d) fed to a shaping tool and cured.
26. Verfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung und Aufschmelzung in einer Schneckenwellenvorrichtung, insbesondere mit mindestens einem CoKneter erfolgt.26. The method according to claim 25, characterized in that the mixing and melting takes place in a screw shaft device, in particular with at least one CoKneter.
27. Verfahren nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenwellenvorrichtung eine Direktextrusion ausführt.27. The method according to claim 25 or 26, characterized in that the screw shaft device performs a direct extrusion.
28. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 25 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass das geschmolzene Material mit mindestens einer Pumpvorrichtung durch ein Profilwerkzeug gefördert wird.28. The method according to at least one of claims 25 to 27, characterized in that the molten material is conveyed by at least one pumping device by a profile tool.
29. Verfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpvorrichtung mindestens eine Zahnradpumpe, mindestens einen Einschneckenextruder und / oder mindestens einen Zweischneckenextruder aufweist.29. The method according to claim 28, characterized in that the pumping device has at least one gear pump, at least one single-screw extruder and / or at least one twin-screw extruder.
30. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 25 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Dosierung mindestens einer der Komponenten in die Schneckenwellenvorrichtung in Form von Einzelkomponenten oder in Form einer hergestellten rieselfähigen Mischung der Einzelkomponenten erfolgt.30. The method according to at least one of claims 25 to 29, characterized in that the dosage of at least one the components in the screw shaft device in the form of individual components or in the form of a produced free-flowing mixture of the individual components takes place.
31. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 25 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponentenmischungen oder Einzelkomponenten über eine EinlaufSchnecke in den CoKneter, in das Knetmittel und / oder das Mischmittel gefördert werden .31. The method according to at least one of claims 25 to 30, characterized in that the component mixtures or individual components are conveyed via an inlet screw into the CoKneter, in the kneading means and / or the mixing means.
32. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 25 bis 31, dadurch gekennzeichnet, dass Holz, das Harz-Material, insbesondere Melaminharze und / oder die Additive in dem mindestens einen Knetmittel, dem mindestens einen Mischmittel und / oder dem mindestens einen CoKneter geschmolzen, homogenisiert, und entgast und die Mischung anschließend zu einer Schmelzepumpe gefördert werden.32. The method according to at least one of claims 25 to 31, characterized in that wood, the resin material, in particular melamine resins and / or the additives in the at least one kneading agent, the at least one mixing agent and / or the at least one CoKneter melted homogenized , and degassed and the mixture is then conveyed to a melt pump.
33. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 25 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schmelzvorgang für die33. The method according to at least one of claims 25 to 32, characterized in that a melting process for the
Komponenten durch Drehzahlen des Knetmittels und / oder des Mischmittels von 80 U/min bis 200 U/min gestartet wird.Components by rotation speeds of the kneading agent and / or the mixing agent of 80 U / min to 200 U / min is started.
34. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 25 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass zum Starten die Temperaturen der34. The method according to at least one of claims 25 to 34, characterized in that for starting the temperatures of
CoKneterschnecke von 200C bis 1000C und die Temperaturen der CoKnetermanteltempierzonen von 600C bis 1600C eingestellt werden .Co kneader screw from 20 0 C to 100 0 C and the temperatures of CoKnetermanteltempierzonen be set from 60 0 C to 160 0 C.
35. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 25 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass die Schmelzepumpe über ein Übergangsstück an dem CoKneteraustrag angeflanscht ist. 35. The method according to at least one of claims 25 to 34, characterized in that the melt pump is flanged via a transition piece to the CoKneteraustrag.
36. Verfahren nach Anspruch 35, dadurch gekennzeichnet, dass eine Anfahröffnung im Übergangsstück integriert ist.36. The method according to claim 35, characterized in that a starting opening is integrated in the transition piece.
37. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 25 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Hochdruckschmelzepumpe den37. The method according to at least one of claims 25 to 36, characterized in that the high-pressure melt pump the
Druckaufbau von 50 bis 1000 bar zum Profilwerkzeug bringt.Pressure build-up of 50 to 1000 bar brings to the profile tool.
38. Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 25 bis 37,38. The method according to at least one of claims 25 to 37,
dadurch gekennzeichnet, dasscharacterized in that
a) das Holz, Melaminharze und Additive in CoKnetermanteltempierzonen von etwa 60 bis 160 0C und Schneckentemperaturen von 20 bis 1000C aufgeschmolzen, homogenisiert und entgast werden,a) the wood, melamine resins and additives in CoKnetermanteltempierzonen of about 60 to 160 0 C and screw temperatures of 20 to 100 0 C are melted, homogenized and degassed,
b) die Mischung bei einer Massetemperatur von etwa 800C bis 200 °C komprimiert wird,b) the mixture at a mass temperature of about 80 0 C to 200 ° C is compressed,
c) anschließend unter Temperaturerhöhung auf 110 bis 300 0C in ein formgebendes Werkzeug eingebracht wird, in welchem die Vernetzung erfolgt, undc) is then introduced with elevation of temperature to 110 to 300 0 C in a forming tool, in which the crosslinking takes place, and
d) der fertige Verbundwerkstoff ausgetragen wird. d) the finished composite material is discharged.
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