WO2009112392A1

WO2009112392A1 - Verbundformteil insbesondere für den möbelbau

Info

Publication number: WO2009112392A1
Application number: PCT/EP2009/052466
Authority: WO
Inventors: Ingo Bellin; Carsten Schips; Klaus Hahn; Stephan WEINKÖTZ; Jochen Gassan; Jens Assmann
Original assignee: Basf Se
Priority date: 2008-03-10
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2009-09-17
Also published as: BRPI0909437A2; RU2010141359A; CN102015854A; US20110008608A1; EP2254938A1; CN102015854B; KR20100139007A

Abstract

Ein Verbundformteil, insbesondere für den Möbelbau, enthält eine Kernschicht und eine oder mehrere weitere Schichten, wobei die Kernschicht als Partikelschaumformteil ausgebildet ist, erhältlich durch Verschweissen von vorgeschäumten Schaumpartikeln aus expandierbaren, thermoplastischen Polymergranulaten, enthaltend 5 bis 100 Gew.-% einer SAN-Komponente (A) enthaltend a1) 5 bis 100 Gew.-% (bezogen auf A) eines Styrol/Acrylnitril-Copolymeren a2) 0 bis 95 Gew.-% (bezogen auf A) eines alpha-Methylstyrol/Acrylnitril-Copolymeren und/oder alpha-Methylstyrol/Styrol/Acrylnitril-Terpolymeren; 0 bis 95 Gew.-% Polystyrol (B) und 0 bis 95 Gew.-% eines von (A) und (B) verschiedenen thermoplastischen Polymere (C).

Description

Verbundformteil insbesondere für den Möbelbau

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verbundformteil, insbesondere für den Möbelbau, enthaltend eine Kernschicht aus einem verschweißten Partikelschaumstoff und mindestens eine weitere Schicht, ein Verfahren zu dessen Herstellung, sowie die Verwendung des Verbundformteils im Möbelbau.

Verbundformteile für den Einsatz in der Möbelindustrie sind seit langem bekannt. Sie weisen neben einer Kernschicht weitere Schichten, beispielsweise Decklagen, Folien oder Furniere, sowie gegebenenfalls eine stabilisierende Rahmenkonstruktion auf. Sollen solche Verbundformteile als Leichtbauteile zur Anwendung kommen, ist eine Kern- schicht mit einer möglichst geringen Dichte wünschenswert, worunter allerdings die weiteren anwendungstechnischen Eigenschaften möglichst wenig leiden dürfen.

Im deutschen Gebrauchsmuster DE 296 09 442 U1 ist ein Formteil, insbesondere für Möbel oder Möbelteile, beschrieben, das eine Kernschicht aus einem Papierwabenmaterial, Deckschichten aus beispielsweise Span- oder MDF(Mitteldichtefaser)-Platten als Decklagen und eine Rahmenkonstruktion enthält. Nachteilig ist hierbei, dass die Rahmenkonstruktion aus Stabilitätsgründen zwingend notwendig ist und dass Beschläge nur schwer anzubringen sind, da die Kernschicht nicht massiv ist.

In LU-A 80594 ist ein Sandwichelement mit einer Wabenplatte aus Aluminium be- schrieben. Neben ökonomischen Nachteilen wegen der Verwendung des teuren Aluminiums sind auch hier Beschläge nur schwer anzubringen.

Im deutschen Gebrauchsmuster DE 202005012486 U1 sind Türrohlinge aus einer Leichtbauplatte mit Polyurethan(PU)-Kern beschrieben. Ein Nachteil ist dabei neben dem hohen Preis für Polyurethan die schwierige Wiederverwertbarkeit dieses Stoffes.

Leichtbauplatten mit einem Kern aus expandiertem Polystyrol (EPS) werden von der SWL-Tischlerplatten-Betriebs-GmbH (Langenberg/Westfalen, Deutschland) vertrieben. Auch diese Platten erfordern eine Rahmenkonstruktion.

Obwohl daher mit den bekannten Leichtbauplatten für den Möbelbau bereits gute Ergebnisse erzielt werden, bleibt doch ein breiter Raum für Verbesserungen, insbesondere was eine Kombination aus niedriger Dichte mit guter Verarbeitbarkeit und günstigen anwendungstechnischen Eigenschaften angeht. Aufgabe war es daher ein Verbundformteil für den Möbelbau bereitzustellen, das bei möglichst geringer Dichte ohne eine Rahmenkonstruktion auskommt und leicht mit herkömmlichen Technologien beschichtet werden kann.

Es wurde gefunden, dass Verbundformteile mit besonders günstigen Eigenschaften erhalten werden, wenn die Kernschicht als Partikelschaumformteil ausgebildet ist und das zugrunde liegende expandierbare, thermoplastische Polymergranulat ein Sty- rol/Acrylnitril-Copolymer (SAN) enthält.

Gegenstand der Erfindung ist daher ein Verbundformteil, insbesondere für den Möbelbau, enthaltend eine Kernschicht und eine oder mehrere weitere Schichten, wobei die Kernschicht als Partikelschaumformteil ausgebildet ist, erhältlich durch Verschweißen von vorgeschäumten Schaumpartikeln aus expandierbaren, thermoplastischen Polymergranulaten, enthaltend

5 bis 100 Gew.-% einer SAN-Komponente (A) enthaltend

a1) 5 bis 100 Gew.-% (bezogen auf A) eines Styrol/Acrylnitril-Copolymeren und a2) 0 bis 95 Gew.-% (bezogen auf A) eines α-Methylstyrol/Acrylnitril-

Copolymeren und/oder α-Methylstyrol/Styrol/Acrylnitril-Terpolymeren

0 bis 95 Gew.-% Polystyrol (B) und

0 bis 95 Gew.-% eines von (A) und B) verschiedenen thermoplastischen Polymeren (C).

Die erfindungsgemäßen Verbundformteile lassen sich aufgrund ihrer guten Wärmeformbeständigkeit im Vergleich zu Materialien wie EPS leichter verarbeiten, weisen eine hohe Druckstabilität auf und erfordern bei Dichten zwischen 50 und 100 g/l keine Rahmenkonstruktion. Der erfindungsgemäß eingesetzte Partikelschaumstoff kann zu beliebigen Formen verschweißt werden, so dass Platten beliebiger Dichte und komplexere Raumformen leicht herzustellen sind. Insbesondere Verbundformteile mit einem Gehalt an α-Methylstyrol/Acrylnitril (AMSAN) Co- oder Terpolymeren zeigen eine hohe Wärmeformbeständigkeit.

Weiterhin Gegenstand der Erfindung ist die Verwendung eines erfindungsgemäßen Verbundformteils im Möbelbau. Ebenso Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Verbundformteils, umfassend die Schritte

a) Polymerisation von Styrolmonomeren, gegebenenfalls α-Methylstyrol und Acrylnitril oder Styrol, zu Styrol-Copolymeren (A) beziehungsweise Polystyrol (B)₁

b) Entgasung der erhaltenen Polymerschmelze,

c) gegebenenfalls Mischen der übrigen Polymeren der Komponenten (A), (B) und (C),

d) Einmischen des Treibmittels und gegebenenfalls von Additiven, in die Polymerschmelze mittels statischer oder dynamischer Mischer bei einer Tem- peratur von mindestens 150⁰C, bevorzugt 180 - 260⁰C,

e) Kühlen der treibmittelhaltigen Polymerschmelze auf eine Temperatur, die mindestens 120⁰C, bevorzugt 150 - 230°C beträgt,

f) Austrag durch eine Düsenplatte mit Bohrungen, deren Durchmesser am

Düsenaustritt höchstens 1 ,5 mm beträgt,

g) Granulieren der treibmittelhaltigen Schmelze,

h) Schäumen und Verschweißen der erhaltenen Granulate zu einem Formteil und

i) Aufbringen von mindestens einer weiteren Schicht.

Die erfindungsgemäß für die Kernschicht eingesetzten Partikelschaumstoffe weisen im Allgemeinen eine Dichte von 5 bis 500 g/l auf, bevorzugt von 10 bis 250 g/l, besonders bevorzugt von 15 bis 150 g/l.

Die daraus erhaltenen Partikelschaumformteile weisen eine hohe Geschlossenzellig- keit auf, wobei in der Regel mehr als 60%, bevorzugt mehr als 70 %, besonders bevorzugt mehr als 80 % der Zellen der einzelnen Schaumpartikel geschlossenzellig sind.

Besonders bevorzugt enthält das verwendete thermoplastische Polymergranulat 50 bis 100 Gew.-% SAN-Komponente (A) und 0 bis 50 Gew.-% thermoplastisches Polymer C).

Bevorzugt als SAN-Komponente (A) sind Mischungen enthaltend

10 bis 100 Gew.-%, vorzugsweise 20 bis 100 Gew.-%, besonders bevorzugt 40 bis 100 Gew.-%, insbesondere 50 bis 100 Gew.-% (jeweils bezogen auf (A)) der Komponente (a1), und

0 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 80 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 60 Gew.- %, insbesondere 0 bis 50 Gew.-% (jeweils bezogen auf (A)) der Komponente (a2).

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält die SAN-Komponente 100 Gew.-% der Komponente (a1).

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält die SAN-Komponente (A) 10 bis 99, vorzugsweise 20 bis 90, besonders bevorzugt 40 bis 80, insbesondere 50 bis 80 Gew.-% (jeweils bezogen auf (A)) der Komponente (a1) und 1 bis 90, vorzugsweise 10 bis 80, besonders bevorzugt 20 bis 60, insbesondere 20 bis 50 Gew.-% (jeweils bezogen auf (A)) der Komponente (a2).

Als Styrol/Acrylnitril-Copolymer (SAN) (a1) sind SAN-Typen erhältlich aus

(a 11) 7 bis 45 Gew.-%, bevorzugt 17 bis 35 Gew.-%, bezogen auf (a1) Acrylnitril und

(a 12) 55 bis 93 Gew.-%, bevorzugt 65 bis 83 Gew.-%, bezogen auf (a1) Styrol

bevorzugt.

Bevorzugt als Komponente (a2 ) sind α-Methylstyrol/Acrylnitril-Copolymere (AMSAN) (a21 ).

Bevorzugt als AMSAN sind Copolymere (a21) erhältlich aus

(a211 ) 10 bis 50 Gew.-%, bevorzugt 17 bis 43 Gew.-%, besonders 27 bis 33

Gew.-% (bezogen auf (a21)) Acrylnitril und

(a212 ) 50 bis 90 Gew.-%, bevorzugt 57 bis 83 Gew.-%, besonders bevorzugt 67 bis 73 Gew.-% (bezogen auf (a21)) α-Methylstyrol. Als α-Methylstyrol/Styrol/Acrylnitril-Terpolymere (a22 ) sind Polymere erhältlich aus

(a221) 61 bis 85 Gew.-% (bezogen auf (a22) α-Methylstyrol, (a222) 1 bis 15 Gew.-% (bezogen auf (a22) Styrol und (a223) 14 bis 34 Gew.-% (bezogen auf (a22) Acrylnitril

bevorzugt.

Als Polystyrol B) kann z.B. radikalisch polymerisiertes glasklares Polystyrol (GPPS), schlagzäh-modifiziertes Polystyrol (HIPS) oder anionisch polymerisiertes Polystyrol

(A-PS) oder anionisch polymerisiertes Schlagzäh-Polystyrol (A-IPS) eingesetzt werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Polymergranulat kein Polystyrol (B) (0 Gew.-%). In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Polymergranulat 1 bis 95, bevorzugt 10 bis 80 Gew.-% Polystyrol (B), wodurch sich die maximalen Obergrenzen für die Komponente (A) entsprechend verringern.

Als thermoplastisches Polymer C) können z. B. Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS), Ac- rylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Polyamid (PA), Polyolefine, wie Polypropylen (PP) oder Polyethylen (PE), Polyacrylate, wie Polymethylmethacrylat (PMMA), Polycarbonat (PC), Polyester, wie Polyethylenterephthalat (PET) oder Polybutylenterephthalat (PBT), Polyethersulfon (PES), Polyetherketone (PEK), Polyethersulfide (PES) oder Mischungen davon eingesetzt werden. Bevorzugt ist Polyamid (PA).

In einer bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße Polymergranulat kein (0 Gew.-%) thermoplastisches Polymer (C).

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform enthält das erfindungsgemäße PoIy- mergranulat 1 bis 95, bevorzugt 10 bis 50 Gew.-% der thermoplastischen Polymerkomponente (C), wodurch sich die maximalen Obergrenzen für die Komponente (A) entsprechend verringern. Bevorzugt in dieser Ausführungsform ist die thermoplastische Polymerkomponente (C) Polyamid.

Die Zusammensetzung der Polymergranulate kann entsprechend den gewünschten Eigenschaften des Partikelschaumformkörpers gewählt werden. Mit den erfindungsgemäß verwendeten Polymermischungen wird, insbesondere bei Einsatz von AMSAN die Wärmeformbeständigkeit verbessert. Um bei der Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten Polymergranulate möglichst kleine Granulatpartikel zu erhalten, sollte die Strangaufweitung nach dem Düsenaustritt möglichst gering sein. Es hat sich gezeigt, dass die Strangaufweitung unter anderem durch die Molekulargewichtsverteilung des SAN beeinflusst werden kann. Das expan- dierbare SAN sollte daher bevorzugt eine Molekulargewichtsverteilung mit einer Uneinheitlichkeit M_w/M_n von höchstens 3,5, besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,5 bis 2,8 und ganz besonders bevorzugt im Bereich von 1 ,8 bis 2,6 aufweisen.

Als Verträglichkeitsvermittler eignen sich z.B. Maleinsäureanhydrid-modifizierte Styrol- copolymere, epoxidgruppenhaltige Polymere oder Organosilane.

Die erfindungsgemäß verwendeten Partikelschaumstoffe können nach üblichen, dem Fachmann bekannten Methoden, wie Suspensionspolymerisation, hergestellt werden.

Beispielsweise wird die Polymermasse in einem Extruder aufgeschmolzen, gegebenenfalls in der Schmelze mit Zusatzstoffen gemischt, danach granuliert und das Granulat mit Treibmittel nachimprägniert, vorzugsweise in wässriger Suspension.

Die Imprägnierung mit dem Treibmittel erfolgt dabei vorzugsweise in einem druckfesten Rührgefäß. Man arbeitet vorzugsweise in wässriger Suspension oder auch Ethylengly- kol, im Allgemeinen unter Verwendung von 90 bis 350 Teilen, vorzugsweise 100 bis 300 Teilen Wasser pro 100 Teile Polymeres.

Um ein Verkleben der Polymerpartikel zu verhindern, arbeitet man zweckmäßig in Ge- genwart von bekannten Suspendierhilfen, wie feinstteiliges Aluminiumoxid, basisches Magnesiumcarbonat, basisches Zinkcarbonat, Calciumcarbonat, Calciumphosphat, Kieselgur. Als Dispergierhilfsmittel sind auch übliche wasserlösliche Polymere geeignet, die die Viskosität der wässrigen Phase stark erhöhen, wie Flüssigphase (Serum) einer Styrol-Emulsionspolymerisation.

Das Dispergierhilfsmittel wird im Allgemeinen in Mengen von 0,1 bis 10 Teile, vorzugsweise 0,1 bis 4,0 Teile pro 100 Teile Wasser verwendet.

Die Dispersion wird zusammen mit dem Treibmittel (beispielsweise Pentan) auf eine Temperatur erhitzt, bei der das Polymere erweicht. Diese Erweichungstemperatur liegt in Anwesenheit des Treibmittels, welches zumindest zum Teil bereits in der Kälte bzw. während des Aufheizvorgangs in die Polymerpartikel eindiffundiert, in der Regel niedriger als die Erweichungstemperatur des reinen Polymergemisches. Die optimale Temperatur lässt sich leicht durch einen Vorversuch ermitteln. Sie liegt zwischen 100 und 250 ⁰C. Der Druck während des Imprägnierens ist im Wesentlichen durch den Dampfdruck des Wassers und des Treibmittels bestimmt und liegt im Allgemeinen zwischen 8 und 60 bar.

Nach Erreichen der Erweichungstemperatur hält man die Dispersion vorzugsweise noch einige Zeit, z.B. 1 bis 100 Minuten bei dieser Temperatur. Danach wird abgekühlt und das expandierbare Polymere aus der Suspension abgetrennt, gegebenenfalls gewaschen und getrocknet.

Bevorzugt ist jedoch die Schmelzimprägnierung, d.h. die Beaufschlagung der Polymere mit Treibmittel im Schmelzestrom, wie sie beispielsweise in WO 03/106544 beschrieben ist.

Der Polymerschmelze können auch Polymerrecyklate der genannten thermoplasti- sehen Polymeren, insbesondere Styrolpolymere und expandierbare Styrolpolymere (EPS) in Mengen zugemischt werden, die deren Eigenschaften nicht wesentlich verschlechtern, in der Regel in Mengen von maximal 50 Gew.-%, insbesondere in Mengen von 1 bis 20 Gew.-%.

Die treibmittelhaltige Polymerschmelze enthält in der Regel eine oder mehrere Treibmittel in homogener Verteilung in einem Anteil von insgesamt 2 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 3 bis 7 Gew.-%, bezogen auf die treibmittelhaltige Polymerschmelze. Als Treibmittel eignen sich die üblicherweise in EPS eingesetzten physikalischen Treibmittel, wie aliphatische Kohlenwasserstoffe mit 2 bis 8 Kohlenstoffatomen, Alkohole, Ketone, Ether, Ester oder halogenierte Kohlenwasserstoffe. Bevorzugt werden iso-Butan, n-Butan, iso-Pentan, n-Pentan eingesetzt. Als Co-Treibmittel sind Ethanol, Aceton und Methylform iat bevorzugt.

Zur Verbesserung der Verschäumbarkeit können fein verteilte Innenwassertröpfchen in die Polymermatrix eingebracht werden. Dies kann beispielsweise durch die Zugabe von Wasser in die aufgeschmolzene Polymermatrix erfolgen. Die Zugabe des Wassers kann örtlich vor, mit oder nach der Treibmitteldosierung erfolgen. Eine homogene Verteilung des Wassers kann mittels dynamischen oder statischen Mischern erreicht werden.

In der Regel sind 0 bis 2, bevorzugt 0,05 bis 1 ,5 Gew.-% Wasser, bezogen auf die gesamte Polymerkomponente, ausreichend. Expandierbare Polymergranulate mit mindestens 90 % des Innenwassers in Form von Innenwassertröpfchen mit einem Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 15 μm bilden beim Verschäumen Schaumstoffe mit ausreichender Zellzahl und homogener Schaumstruktur.

Die zugesetzte Treibmittel- und Wassermenge wird so gewählt, dass die expandierbaren Polymergranulate ein Expansionsvermögen α, definiert als Schüttdichte vor dem Verschäumen/Schüttdichte, nach dem Verschäumen höchstens 125 bevorzugt 25 bis 100 aufweisen.

Die erfindungsgemäß eingesetzten expandierbaren Polymergranulate weisen in der Regel eine Schüttdichte von höchstens 700 g/l bevorzugt im Bereich von 590 bis 660 g/l auf. Bei Verwendung von Füllstoffen können in Abhängigkeit von der Art und Menge des Füllstoffes Schüttdichten im Bereich von 590 bis 1200 g/l auftreten.

Die erfindungsgemäß eingesetzten expandierbaren Polymergranulate enthalten gegebenenfalls ein oder mehrere Additive, wie Keimbildner, Füllstoffe (beispielsweise mineralische Füllstoffe, wie Glasfasern), Weichmacher, Flammschutzmittel, lösliche und unlösliche anorganische und/oder organische Farbstoffe und Pigmente, z.B. IR- Absorber, wie Ruß, Graphit oder Aluminiumpulver. Die Additive können beispielsweise der Polymerschmelze gemeinsam oder räumlich getrennt, z.B. über Mischer oder Seitenextruder zugegeben werden.

Die Gesamtmenge an Additiven beträgt im Allgemeinen 0 bis 30 Gew.-%, vorzugswei- se 0 bis 20 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des Polymergranulats.

Bevorzugt zur Wärmedämmung ist insbesondere die Zugabe von Graphit, Ruß, Aluminiumpulver oder eines IR-Farbstoffs (z.B. Indoanilin-Farbstoffe, Oxonol-Farbstoffe oder Anthrachinon-Farbstoffe).

In der Regel werden die Farbstoffe und Pigmente in Mengen im Bereich von 0,01 bis 30, bevorzugt im Bereich von 1 bis 5 Gew.-% zugesetzt. Zur homogenen und mikrodispersen Verteilung der Pigmente in dem Styrolpolymer kann es insbesondere bei polaren Pigmenten zweckmäßig sein, ein Dispergierhilfsmittel, z.B Organosilane, epo- xygruppenhaltige Polymere oder Maleinsäureanhydrid-gepfropfte Styrolpolymere, einzusetzen. Bevorzugte Weichmacher sind niedermolekulare Styrolpolymere oder niedermolekulare Styrolcopolymere, Fettsäureester, Fettsäureamide und Phthalate, die in Mengen von 0,05 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Styrolpolymerisat, eingesetzt werden können. Zur Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten expandierbaren Polymergranulate wird das Treibmittel bevorzugt in die Polymerschmelze eingemischt. Das Verfahren umfasst die Stufen a) Schmelzerzeugung, b) Mischen c) Kühlen d) Fördern und e) Granulieren. Jede dieser Stufen kann durch die in der Kunststoffverarbeitung bekannten Apparate oder Apparatekombinationen ausgeführt werden. Zur Einmischung eignen sich statische oder dynamische Mischer, beispielsweise Extruder. Die Polymerschmelze kann direkt aus einem Polymerisationsreaktor entnommen werden oder direkt in dem Mischextruder oder einem separaten Aufschmelzextruder durch Auf- schmelzen von Polymergranulaten erzeugt werden. Die Kühlung der Schmelze kann in den Mischaggregaten oder in separaten Kühlern erfolgen. Für die Granulierung kommen beispielsweise die druckbeaufschlagte Unterwassergranulierung, Granulierung mit rotierenden Messern und Kühlung durch Sprühvernebelung von Temperierflüssigkeiten oder Zerstäubungsgranulation in Betracht. Zur Durchführung des Verfahrens geeignete Apparateanordnungen sind z.B.:

a) Polymerisationsreaktor - statischer Mischer/Kühler - Granulator b) Polymerisationsreaktor - Extruder - Granulator c) Extruder - statischer Mischer - Granulator d) Extruder - Granulator

Weiterhin kann die Anordnung Seitenextruder zur Einbringung von Additiven, z.B. von Feststoffen oder thermisch empfindlichen Zusatzstoffen aufweisen.

Die treibmittelhaltige Polymerschmelze wird in der Regel mit einer Temperatur im Bereich von 140 bis 300 ⁰C, bevorzugt im Bereich von 160 bis 240 ⁰C durch die Düsenplatte gefördert. Eine Abkühlung bis in den Bereich der Glasübergangstemperatur ist nicht notwendig.

Die Düsenplatte wird mindestens auf die Temperatur der treibmittelhaltigen Polymerschmelze beheizt. Bevorzugt liegt die Temperatur der Düsenplatte im Bereich von 20 bis 100 ⁰C über der Temperatur der treibmittelhaltigen Polymerschmelze. Dadurch werden Polymerablagerungen in den Düsen verhindert und eine störungsfreie Granulierung gewährleistet.

Um marktfähige Granulatgrößen zu erhalten sollte der Durchmesser (D) der Düsenbohrungen am Düsenaustritt im Bereich von 0,2 bis 1 ,5 mm, bevorzugt im Bereich von 0,3 bis 1 ,2 mm, besonders bevorzugt im Bereich von 0,3 bis 0,8 mm liegen. Damit las- sen sich auch nach Strangaufweitung Granulatgrößen unter 2 mm, insbesondere im Bereich 0,4 bis 1 ,4 mm gezielt einstellen.

Die Strangaufweitung kann außer über die Molekulargewichtsverteilung durch die Du- sengeometrie beeinflusst werden. Die Düsenplatte weist bevorzugt Bohrungen mit einem Verhältnis LJD von mindestens 2 auf, wobei die Länge (L) den Düsenbereich, dessen Durchmesser höchstens dem Durchmesser (D) am Düsenaustritt entspricht, bezeichnet. Bevorzugt liegt das Verhältnis LJD im Bereich von 3 bis 20.

Im Allgemeinen sollte der Durchmesser (E) der Bohrungen am Düseneintritt der Düsenplatte mindestens doppelt so groß wie der Durchmesser (D) am Düsenaustritt sein.

Eine Ausführungsform der Düsenplatte weist Bohrungen mit konischem Einlauf und einem Einlaufwinkel α kleiner 180°, bevorzugt im Bereich von 30 bis 120° auf. In einer weiteren Ausführungsform besitzt die Düsenplatte Bohrungen mit konischem Auslauf und einen Auslaufwinkel ß kleiner 90°, bevorzugt im Bereich von 15 bis 45°. Um gezielte Granulatgrößenverteilungen der Styrolpolymeren zu erzeugen, kann die Düsenplatte mit Bohrungen unterschiedlicher Austrittsdurchmesser (D) ausgerüstet werden. Die verschiedenen Ausführungsformen der Düsengeometrie können auch miteinander kombiniert werden.

Ein besonders bevorzugtes Verfahren zur Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten expandierbaren Polymergranulate umfasst die Schritte

a) Polymerisation von Styrol, gegebenenfalls α-Methylstyrolmonomeren und Acrylnitril zu Styrol-Copolymeren A) beziehungsweise Polystyrol B),

b) Entgasung der erhaltenen Polymerschmelze,

c) gegebenenfalls Mischen mit den übrigen Polymeren der Komponenten (A), (B) und (C),

d) Einmischen des Treibmittels und gegebenenfalls von Additiven in die Polymerschmelze mittels statischer oder dynamischer Mischer bei einer Temperatur von mindestens 150 ⁰C, bevorzugt 180 - 260 ⁰C,

e) Kühlen der treibmittelhaltigen Polymerschmelze auf eine Temperatur, die mindestens 120 ⁰C, bevorzugt 150 - 200 ⁰C beträgt, f) Austrag durch eine Düsenplatte mit Bohrungen, deren Durchmesser am Düsenaustritt höchstens 1 ,5 mm beträgt und

g) Granulieren der treibmittelhaltigen Schmelze.

In Schritt g) kann die Granulierung direkt hinter der Düsenplatte unter Wasser bei einem Druck im Bereich von 1 bis 25 bar, bevorzugt 5 bis 15 bar erfolgen.

Aufgrund der Polymerisation in Stufe a) und Entgasung in Stufe b) steht für die Treib- mittelimprägnierung in Stufe c) direkt eine Polymerschmelze zur Verfügung und ein Aufschmelzen von Polymeren ist nicht notwendig. Dies ist nicht nur wirtschaftlicher, sondern führt auch zu expandierbaren Polymeren mit niedrigen Monomergehalten, da die mechanischen Schereinwirkung im Aufschmelzbereich eines Extruders, die in der Regel zu einer Rückspaltung von Monomeren führt, vermieden wird. Um den Mono- merengehalt niedrig zu halten, insbesondere unter 500 ppm, ist es femer zweckmäßig, den mechanischen und thermischen Energieeintrag in allen folgenden Verfahrensstufen so gering wie möglich zu halten. Besonders bevorzugt werden daher Scherraten unter 50/sec, bevorzugt 5 bis 30/sec, und Temperaturen unter 260 ⁰C sowie kurze Verweilzeiten im Bereich von 1 bis 20, bevorzugt 2 bis 10 Minuten in den Stufen c) bis e) eingehalten. Besonders bevorzugt werden ausschließlich statische Mischer und statische Kühler im gesamten Verfahren eingesetzt. Die Polymerschmelze kann durch Druckpumpen, z. B. Zahnradpumpen, gefördert und ausgetragen werden.

Eine weitere Möglichkeit zur Verringerung des Monomerengehaltes und/oder der Rest- lösungsmittel wie Ethylbenzol besteht darin, in Stufe b) eine Hochentgasung mittels Schleppmitteln, beispielsweise Wasser, Stickstoff oder Kohlendioxid, vorzusehen oder die Polymerisationsstufe a) anionisch durchzuführen. Die anionische Polymerisation führt nicht nur zu Polymeren mit niedrigem Monomeranteil, sondern gleichzeitig zur geringen Oligomerenanteilen.

Zur Verbesserung der Verarbeitbarkeit können die fertigen expandierbaren Polymergranulate durch Glycerinester, Antistatika oder Antiverklebungsmittel beschichten werden.

Die erfindungsgemäß verwendeten expandierbaren, thermoplastischen Polymergranulate werden in einem ersten Schritt vorzugsweise mittels Heißluft oder Wasserdampf zu Schaumpartikeln mit einer Dichte im Bereich von 10 bis 250 g/l vorgeschäumt und in einem zweiten Schritt in einer geschlossenen Form zu den erfindungsgemäß eingesetzten Partikelschaumformteilen verschweißt. Neben der beschriebenen Kernschicht aus einem Partikelschaumformteil enthalten die erfindungsgemäßen Verbundformteile mindestens eine weitere Schicht. Bevorzugt ist die Kernschicht wenigstens auf zwei Seiten mit einer oder mehreren weiteren Schich- ten verbunden. Weiterhin bevorzugt ist die Kernschicht auf allen Seiten mit einer oder mehreren weiteren Schichten verbunden.

In einer Ausführungsform der Erfindung besteht der Aufbau des Verbundformteils aus Kernschicht, einer oder mehreren Deckschichten und einer Oberflächenschicht.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung besteht der Aufbau des Verbundformteils aus Kernschicht und einer Oberflächenschicht.

Als Oberflächen- und gegebenenfalls Deckschicht sind Aminoplastharzfilme, insbeson- dere Melaminfilme, PVC (Polyvinylchlorid), Glasfaserverstärkter Kunststoff (GFK), beispielsweise ein Verbund aus Polyesterharz, Epoxiharz, oder Polyamid und Glasfasern, Vorimprägnate, Folien, Laminate, beispielsweise HPL (high pressure laminate) und CPL (continuous pressure laminate), Furniere, und Metall-, insbesondere Aluminium- beschichtungen, bevorzugt.

Ebenfalls bevorzugt ist eine Beplankung der erfindungsgemäßen Kernschicht mit Spanplatten oder MDF (mitteldichten Faserplatten), insbesondere dünnen Spanplatten und MDF mit einer Dicke von < 3mm

Besonders bevorzugt sind Spanplatten oder MDF, die einseitig oberflächenvergütet sind, d.h. durch Lackierung, Furnierung, einen aufgebrachten Film (Melaminfilm) oder Laminat.

Die Oberflächenschicht wird anschließend nach dem Fachmann bekannten Verfahren mit der erfindungsgemäßen Kernschicht verpresst.

Beispielsweise kann im Fall eines Furniers die Leimflotte auf die erfindungsgemäße Kernschicht aufgetragen, das Furnier aufgelegt und unter Temperatur und Druck verpresst werden.

Die Herstellung der als Oberflächenschicht eingesetzten Harzfilme oder Laminate erfolgt im Allgemeinen durch die Imprägnierung von Papieren, zum Beispiel a) Natronkraftpapiere mit einem Flächengewicht zwischen 50 bis 150 g/m², b) bedruckte Dekorpapiere mit einem Flächengewicht zwischen 50 bis 150 g/m² oder c) Overlaypapiere mit einem Flächengewicht 20 bis 50 g/m², mittels wässriger Harzlösungen, wobei die Papiere mit der Harzlösung getränkt und/oder die Harzlösung auf das Papier aufgera- kelt oder aufgestrichen wird. Anschließend wird das Substrat bis auf eine Restfeuchte/Wassergehalt von 2 bis 8 % getrocknet. Es wird üblicherweise ein Flächengewicht im Falle a) von 100 bis 250 g/m² und im Falle b) und c) von 50 bis 150 g/m² erhalten.

Diese getrockneten Substrate werden dann auf die erfindungsgemäße Kernschicht oder gegebenenfalls eine zwischen Kern- und Oberflächenschicht angebrachte Schicht, beispielsweise eine Funktionsschicht, verpresst. Der Pressdruck liegt dabei üblicherweise zwischen 5 und 80 bar, die Presszeit ist im Allgemeinen kleiner als eine Minute, typischerweise 10 bis 30 Sekunden, die Presstemperatur liegt bei ca. 160 bis 200⁰C.

Bei der Herstellung von Laminaten, werden gegebenenfalls mehrere Filme zusammen zum Laminat verpresst. Ein Laminat besteht üblicherweise aus mehreren Lagen imprägniertem Kernpapier, bevorzugt 2 bis 15 Lagen Kernpapier, einem oder mehreren imprägnierten Dekor- und/oder Overlaypapieren als Oberflächenschicht und gegebenenfalls einem oder mehreren imprägnierten Gegenzugpapieren aus beispielsweise Natronkraftpapieren.

Der Pressdruck liegt typischerweise unterhalb von 100 bar, die Presszeit beträgt üblicherweise bis zu 90 Minuten und die Presstemperatur liegt in der Regel bei maximal 150⁰C. Die entsprechend hergestellten Laminate werden dann nach dem Fachmann bekannten Verfahren auf die erfindungsgemäße Kernschicht geklebt.

Für eine Beplankung der erfindungsgemäßen Kernschicht kommen beispielsweise alle Werkstoffe in Betracht, die aus Holzstreifen gefertigt sind, wie Furnierplatten oder Sperrholzplatten, aus Holzspänen hergestellte Holzwerkstoffe, beispielsweise Spanplatten oder OSB-Platten (oriented Strand boards, Grobspanplatten), sowie Holzfaser- Werkstoffe wie LDF-, MDF- und HDF-Platten. Diese Holzwerkstoffe werden aus den entsprechenden Holzpartikeln unter Zugabe von natürlichen und/oder synthetischen Bindemitteln durch Heißverpressung hergestellt. Bevorzugt sind OSB-, Holzfaser- und Spanplatten.

Die Beplankung erfolgt nach bekannten, dem Fachmann geläufigen Methoden.

Als Klebstoffe können beispielsweise Dispersionsklebstoffe z.B. Weißleim, Epoxidharze, Formaldehyd-Kondensationsharze, wie Phenolharze, Harnstoff-Formaldehyd- Harze, Melamin-Formaldehyd-Harze, Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Harze, Resor- ein- und Phenolresorcinharze, Isocyanatklebstoffe, Polyurethanklebstoffe und Schmelzkleber verwendet werden.

Falls eine oder mehrere Schichten des Verbundformteils aus Materialien bestehen, bei denen es zur Emission von Formaldehyd kommen kann, ist es vorteilhaft, die entsprechende Schicht oder das Verbundformteil einer Polyaminbehandlung, wie sie in der WO 2007/082837 beschrieben ist, zu unterziehen.

Das erfindungsgemäße Verbundformteil kann nach dem Aufbringen der Oberflächen- schicht beispielsweise durch Schleifen und/oder Lackieren oberflächenbehandelt werden.

Das erfindungsgemäße Verbundformteil weist bevorzugt eine Dichte im Bereich von 50 bis 300 g/l, besonders bevorzugt 50 bis 150 g/l, insbesondere 50 bis 100 g/l auf.

Bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Verbundformteil keine Rahmenkonstruktion.

Das erfindungsgemäße Verbundformteil wird bevorzugt zur Herstellung von Möbeln, von Verpackungsmaterialien, im Hausbau, im Trockenausbau oder im Innenausbau, beispielsweise als Laminat, Dämmstoff, Wand- oder Deckenelement, eingesetzt.

Die Erfindung wird durch die Beispiele näher erläutert, ohne sie dadurch beschränken zu wollen.

Beispiele:

Einsatzstoffe:

Luran VLP: SAN mit einem Acrylnitrilgehalt von 35 % und MW 145 800 (Handels- Produkt der BASF SE)

Luran VLS: AMSAN mit einem Acrylnitrilgehalt von 31 % und MW 101 000 (Handelsprodukt der BASF SE)

Luwax AH3: Nukleierungsmittel, Polyethylenwachs mit Schmelzpunkt 110 - 1 18°C und MW 3500 (Handelsprodukt der BASF SE)

Beispiele 1 bis 4 (erfindungsgemäß eingesetzte Polymergranulate) In einem Zweischneckenextruder der Firma Leistritz ZSK 18 wurden 50 Gew.-% Luran VLP mit 50 Gew.-% Luran VLS bei 230 - 250 ⁰C aufgeschmolzen. Anschließend wurde die Polymerschmelze mit 4,5 oder 5,0 Gew.-% s-Pentan, bezogen auf die Polymermatrix, beladen. Danach wurde die Polymerschmelze in zwei statischen Mischern homogenisiert und auf 190 °C abgekühlt. Zu dem treibmittelbeladenen Hauptschmelzestrom wurde über einen Seitenextruder 0,2 Gew.-% Luwax AH3, bezogen auf die Polymermatrix, als Nukleierungsmittel zugegeben. Nach Homogenisierung über zwei weitere statische Mischer wurde die Schmelze auf 140 ⁰C - 150 ⁰C gekühlt und durch eine beheizte Lochplatte extrudiert (4 Löcher mit 0,65 mm Bohrung und 280 ⁰C Lochplattentemperatur). Der Polymerstrang wurde mittels Unterwassergranulierung abgeschlagen (12 bar Unterwasserdruck, 60 ⁰C Wassertemperatur), so dass ein treibmittelbeladenes Minigranulat mit enger Teilchengrößenverteilung (d' = 1 ,2 mm) erhalten wurde.

Tabelle 1 (Beispiele 1 bis 4) Herstellung der erfindungsgemäß eingesetzten Granulate

Beispiel 5 Herstellung einer Schaumplatte als Kernschicht

In einem Zweischneckenextruder der Firma Leitritz ZSK 18 wurden 50 Gew.-% Luran VLP mit 50 Gew.-% Luran VLS bei 230 - 250 ⁰C aufgeschmolzen. Anschließend wurde die Polymerschmelze mit 5,0 Gew.-% s-Pentan und zusätzlich 1 ,0 Gew.-% Ethanol, bezogen auf die Polymermatrix, beladen. Danach wurde die Polymerschmelze in zwei statischen Mischern homogenisiert und auf 190 ⁰C abgekühlt. Zu dem treibmittelbeladenen Hauptschmelzestrom wurde über einen Seitenextruder 0,2 Gew.-% Luwax AH3, bezogen auf die Polymermatrix, als Nukleierungsmittel zugegeben. Nach Homogenisierung über zwei weitere statische Mischer wurde die Schmelze auf 140 ⁰C - 150 ⁰C gekühlt und durch eine beheizte Lochplatte extrudiert (4 Löcher mit 0,65 mm Bohrung und 280 ⁰C Lochplattentemperatur). Der Polymerstrang wurde mittels Unterwassergranulierung abgeschlagen (12 bar Unterwasserdruck, 60 ⁰C Wassertemperatur), so dass ein treibmittelbeladenes Minigranulat mit enger Teilchengrößenverteilung (d' = 1 ,2 mm) erhalten wurde.

Das treibmittelhaltige Granulat wurde in einem EPS-Vorschäumer zu Schaumperlen mit verschiedenen Dichten (20 - 120 g/l) vorgeschäumt und in einem EPS-Formteil- automaten bei einem Überdruck von 0,5 bar zu Formteilen verarbeitet.

Beispiel 6 Herstellung eines Verbundformteils aus Schaumstoffplatte, Resopal- und

Furnierschicht

Eine Schaumplatte (Blend aus 50 Gew.-% SAN (Luran^® 3380) und 50 Gew.-% AMSAN

(Luran^® KR2256)) wurde mit einer Resopalplatte und einem Holzfurnier beschichtet.

Als Kleber wurde ein Kauritleim verwendet, die Pressbedingungen waren 90 bis 95 C und 100 atü.

In die erhaltene Platte ließen sich herkömmliche Dübel (z.B. HUD-1 oder HLD 2 der

Hilti Deutschland GmbH oder HM der Fischwerke GmbH & Co KG) einsetzen. Zudem konnten die Platten mittels einer Kreissäge zerteilt werden.

Beispiel 7 Herstellung eines Verbundformteils aus Schaumstoffplatte und beidseitigem Buchenfurnier

Eine 20 x 20 cm² große und 0,5 cm dicke Schaumstoffplatte gemäß Beispiel 6 mit einer Dichte von 70 g/l wurde beidseitig mit einem 1 ,5 mm dicken Buchenfurnier beklebt (Leimauftrag 200 g/m² Kauritleim (Harnstoffharzleim, BASF SE, Ludwigshafen, Deutschland), Spindelpresse, Presszeit 120 min. bei Raumtemperatur).

Die erhaltenen Verbundformteile wurden auf Scherfestigkeit V20 und Querzugfestigkeit V20 untersucht.

Die erzielten Werte von 0,33N/mm bzw. 0,29 N/mm entsprechen den Anforderungen die z. B. an Spanplatten gestellt werden.

Beispiel 8 Herstellung eines Verbundformteils aus Schaumstoffplatte und einseitigem Buchfurnier

Eine 20 x 20 cm² große und 0,5 cm dicke Schaumstoffplatte gemäß Beispiel 6 mit einer Dichte von 70 g/l wurde einseitig mit einem 1 ,5 mm dicken Buchenfurnier beklebt (Leimauftrag 170 g/m² Kauritleim, Spindelpresse, Presszeit 120 min. bei Raumtemperatur).

Beispiel 9 Herstellung eines Verbundformteils aus Schaumstoff platte und beidseitigen mitteldichten Faserplatten (MDF)

Eine 20 x 20 cm² große und 0,5 cm dicke Schaumstoffplatte gemäß Beispiel 6 mit einer Dichte von 70 g/l wurde beidseitig mit 3,5 mm dicken MDF-Platten (Homanit GmbH & Co KG, Herzberg am Harz, Deutschland) beklebt (Leimauftrag 200 g/m² Kauritleim, Spindelpresse, Presszeit 120 min. bei Raumtemperatur).

Claims

Patentansprüche

1. Verbundformteil, insbesondere für den Möbelbau, enthaltend eine Kernschicht und eine oder mehrere weitere Schichten, wobei die Kernschicht als Partikelschaumformteil ausgebildet ist, erhältlich durch Verschweißen von vorgeschäumten Schaumpartikeln aus expandierbaren, thermoplastischen Polymergranulaten, enthaltend

5 bis 100 Gew.-% einer SAN-Komponente (A) enthaltend a1 ) 5 bis 100 Gew.-% (bezogen auf A) eines Styrol/Acrylnitril-Copolymeren a2) 0 bis 95 Gew.-% (bezogen auf A) eines α-Methylstyrol/Acrylnitril- Copolymeren und/oder α-Methylstyrol/Styrol/Acrylnitril-Terpolymeren;

0 bis 95 Gew.-% Polystyrol (B) und

0 bis 95 Gew.-% eines von (A) und (B) verschiedenen thermoplastischen Polymeren (C).

2. Verbundformteil nach Anspruch 1 , wobei die Kernschicht eine Dichte im Bereich von 50 bis 150 g/l aufweist.

3. Verbundformteil nach Anspruch 1 oder 2 mit einer Dichte im Bereich von 50 bis 300 g/l.

4. Verbundformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Komponente (a2 ) des Partikelschaumstoffs aus einem α-Methylstyrol/Acrylnitril-Copolymeren (a 21) besteht.

5, Verbundformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Komponente (a2 ) des Partikelschaumstoffs ein α-Methylstyrol/Acrylnitril-Copolymer enthält (a 21), das aus (a 211) 10 bis 50 Gew.-% Acrylnitril und (a 212) 50 bis 90 Gew.-% α- Methylstyrol erhältlich ist.

6. Verbundformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Komponente A des Partikelschaumstoffs

20 bis 100 Gew.-% (bezogen auf A) eines Styrol/Acrylnitril-Copolymeren (a1 ) und 0 bis 80 Gew.-% (bezogen auf A) eines α-Methylstyrol/Acrylnitril-Copolymeren (a2 )

enthält.

7. Verbundformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Komponente A des Partikelschaumstoffs 20 bis 90 Gew.-% (bezogen auf A) eines Styrol/Acrylnitril- Copolymeren (a1) und 10 bis 80 Gew.-% (bezogen auf A) eines α- Methylsty- rol/Acrylnitril-Copolymeren (a2) enthält.

8. Verbundformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der Partikelschaum ein oder mehrere Zusatzstoffe aus der Gruppe Keimbildner, Füllstoffe, Weichmacher, Flammschutzmittel, anorganische und organische Farbstoffe und Pig- mente enthält.

9. Verbundformteil nach Anspruch 8, wobei der Partikelschaum Graphitpartikel enthält.

10. Verbundformteil nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei mindestens eine weitere Schicht aus Aluminium, High Pressure Laminate, Holzfumier, GFK, Kunstharz oder PVC besteht.

11. Verwendung eines Verbundformteils nach einem der Ansprüche 1 bis 10 im Mo- beibau.

12. Verfahren zur Herstellung eines Verbundformteils nach einem der Ansprüche 1 bis 10, umfassend die Schritte

a) Polymerisation von Styrolmonomeren, gegebenenfalls α-Methylstyrol und

Acrylnitril, zu Styrol-Copolymeren (A) beziehungsweise Polystyrol (B),

b) Entgasung der erhaltenen Polymerschmelze,

c) gegebenenfalls Mischen der übrigen Polymeren der Komponenten (A), (B) und (C), d) Einmischen des Treibmittels und gegebenenfalls von Additiven, in die Polymerschmelze mittels statischer oder dynamischer Mischer bei einer Temperatur von mindestens 150⁰C, bevorzugt 180 - 260⁰C,

e) Kühlen der treibmittelhaltigen Polymerschmelze auf eine Temperatur, die mindestens 120⁰C, bevorzugt 150 - 200⁰C beträgt,

f) Austrag durch eine Düsenplatte mit Bohrungen, deren Durchmesser am Düsenaustritt höchstens 1,5 mm beträgt,

g) Granulieren der treibmittelhaltigen Schmelze,

h) Schäumen und Verschweißen der erhaltenen Granulate zu einem Formteil und

i) Aufbringen von mindestens einer weiteren Schicht.