WO2011107365A1 - Lignocellulosewerkstoffe mit guten mechanischen eigenschaften - Google Patents

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WO2011107365A1
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wood
formaldehyde
lignocellulose
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Maxim Peretolchin
Günter Scherr
Stephan WEINKÖTZ
Frank Braun
Olaf Kriha
Benjamin Nehls
Michael Schmidt
Michael Finkenauer
Jürgen von Auenmüller
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Basf Se
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Definitions

  • the present invention relates to a process for producing a lignocellulose-containing substance in which, in each case based on the lignocellulose-containing substance:
  • a binder selected from the group consisting of aminoplast resin, phenol-formaldehyde resin, and organic isocyanate having at least two isocyanate groups and optionally
  • component B) contains a formaldehyde scavenger.
  • the present invention relates to a process for producing a multilayered lignocellulosic material, the lignocellulosic material, a multilayered lignocellulosic material and the use of a lignocellulosic material or a multilayer lignocellulosic material, each as defined in the claims.
  • Lignocellulosic materials for example wood-based materials, in particular multilayer wood-based materials, are a cost-effective and resource-saving alternative to solid wood and have gained great importance in particular in furniture construction, in laminate flooring and as building materials.
  • starting materials are usually wood particles of different strengths, eg. As wood chips or wood fibers from different woods. Such wood particles are usually pressed with natural and / or synthetic binders and optionally with the addition of further additives to plate or strand-shaped wood materials.
  • lignocellulosic materials for example wood-based materials
  • wood-based materials The preparation of such lignocellulosic materials, for example wood-based materials, is known and described for example in M. Dunky, P. Niemz, wood materials and glues, Springer 2002, pages 91-155.
  • lignocellulose particles for example wood chips or wood fibers
  • binders for example aminoplast resins, or phenolic treated formaldehyde resins and compacted at elevated temperature in a press and cured.
  • the corresponding shaped bodies for example chipboard or fiberboard, can emit formaldehyde.
  • Formaldehyde is undesirable in the environment. Its emission, for example from wood-based materials, should therefore be reduced as far as possible or even completely prevented.
  • the formaldehyde-containing binders are usually admixed with a so-called formaldehyde scavenger, for example chemical compounds having amine or amide groups or sulfur groups, which combine with formaldehyde and thus reduce or prevent the emission of formaldehyde.
  • formaldehyde scavenger for example chemical compounds having amine or amide groups or sulfur groups, which combine with formaldehyde and thus reduce or prevent the emission of formaldehyde.
  • formaldehyde scavenger for example chemical compounds having amine or amide groups or sulfur groups
  • lignocellulose materials with improved mechanical properties, for example improved transverse tensile strength and lower water absorption or swelling values are sought. Also, such wood materials should have the lowest possible formaldehyde emission.
  • DE 20 2007 017 713 U1 describes a weight-reduced chipboard by combining wood chips and uniformly distributed foamed polystyrene beads in the middle layer of the chipboard.
  • the polystyrene can be used as a carrier of additives such as formaldehyde scavengers, accelerators and flame retardants.
  • the accelerators added to the polystyrene can have a positive effect on the process speed.
  • Formaldehyde scavengers, accelerators and flame retardants are generically named.
  • the object of the present invention was to provide lignocellulose-containing, preferably wood-containing, substances and lignocellulosic materials, preferably wood-based materials with improved mechanical properties and low water absorption and swelling values but still good processing properties, such as conventional wood materials of the same density but which have a reduced or even have virtually no formaldehyde emission.
  • the object was achieved by a process for producing a lignocellulose-containing substance, in which, in each case based on the lignocellulose-containing substance:
  • a binder selected from the group consisting of aminoplast resin, phenol-formaldehyde resin, and organic isocyanate having at least two isocyanate groups and optionally
  • component D) mixing additives and then pressed under elevated temperature and under elevated pressure, characterized in that component B) contains a formaldehyde scavenger.
  • lignocellulose lignocellulose particles or lignocellulose-containing substance are known in the art.
  • Lignocellulosic material, lignocellulosic particles or lignocellulosic particles are, for example, straw or wood parts such as wood plies, wood strips, wood chips, wood fibers or wood dust, with wood chips, wood fibers and wood dust being preferred.
  • the lignocellulose-containing particles or lignocellulose particles may also be derived from wood fiber-containing plants, such as flax, hemp. Starting materials for wood parts or wood particles are usually foundry woods, industrial lumber and used wood as well as wood fiber-containing plants.
  • lignocellulose-containing particles such as wood particles
  • known methods see for example M. Dunky, P. Niemt, wood materials and glues, pp. 91-156, Springer Verlag Heidelberg, 2002.
  • Preferred lignocellulose-containing particles are wood particles, more preferably wood chips and wood fibers, such as those used for the production of chipboard, MDF and HDF boards.
  • Highly suitable lignocellulose-containing particles are also flax or hemp particles, particularly preferably flax or hemp fibers, as can be used for the production of MDF and HDF boards.
  • the lignocellulosic, preferably wood-containing substance may contain the usual small amounts of water (in a usual small fluctuation range); This water is not included in the weight of the present application.
  • the weight specification of the lignocellulose particles, preferably wood particles refers to lignocellulose particles dried in a conventional manner known to the person skilled in the art, preferably wood particles.
  • the weight specification of the binder relates to the solids content of the corresponding component (determined by evaporation of the water at 120 ° C., within 2 h, for example, Günter Zeppenfeld, Dirk Grunwald, Klebstoffe in der Holz- and furniture industry, 2nd edition, DRW-Verlag, page 268) and with regard to the isocyanate, in particular the PMDI, on the isocyanate component per se, that is, for example, without solvent or emulsifying.
  • the lignocellulose-containing, preferably wood-containing substances according to the invention can have any desired density.
  • higher density lignocellulose-containing, preferably wood-containing materials according to the invention have an average density in the range of at least 600 to 900 kg / m 3 , preferably 600 to 850 kg / m 3 , particularly preferably 600 to 800 kg / m 3 .
  • low-density lignocellulose-containing, preferably wood-containing substances according to the invention have a mean density in the range from 200 to 600 kg / m 3 , preferably 300 to 600 kg / m 3 , particularly preferably 350 to 500 kg / m 3 .
  • multilayer lignocellulosic materials preferably multilayer Holzwerk- materials are all materials that are made of wood veneer, preferably with an average density of the wood veneer from 0.4 to 0.85 g / cm 3 , are made, for example, veneer or plywood or Laminated Veneer Lumber (LVL).
  • VLL Laminated Veneer Lumber
  • multilayered lignocellulosic materials preferably multilayer Holzwerk- substances are preferably all materials, which are made of Lignocelluloses Georg- nen, preferably wood chips, preferably with an average density of the wood chips from 0.4 to 0.85 g / cm 3 , for example chipboard or OSB boards, as well as wood fiber materials such as LDF, MDF and HDF boards. Particleboard and fiberboard, in particular chipboard, are preferred.
  • the average density of the lignocellulose particles, preferably the wood particles of component A) is generally 0.4 to 0.85 g / cm 3 , preferably 0.4 to 0.75 g / cm 3 , in particular 0.4 to 0.6 g / cm 3 .
  • Ash, chestnut or fir wood preferably spruce and / or beech wood, especially spruce wood.
  • the dimensions of the lignocellulose particles; preferably wood particles are not critical and, as usual, depend on the lignocellulose material to be produced, preferably wood-based material, for example the abovementioned wood-based materials, such as chipboard, MDF, HDF or OSB.
  • Component B) are expanded plastic particles, preferably expanded thermoplastic plastic particles which contain a formaldehyde scavenger.
  • Formaldehyde scavengers are understood as meaning all chemical compounds of any molecular weight which as a rule have a free electron pair which reacts chemically with the formaldehyde, ie binds the formaldehyde chemically, generally virtually irreversibly.
  • Such lone pairs of electrons can be found, for example, on the following functional groups of organic or inorganic compounds: primary, secondary and tertiary amino group, hydroxyl group, sulfite group, amides, imines, imides.
  • a preferred group of formaldehyde scavengers is that which contains chemical compounds of any molecular weight, the chemical compounds containing at least one N atom with at least one free pair of electrons, for example: ammonia, urea, melamine, organic C 1 -C 10 amines, polymers containing at least carry an amino group, such as polyamines, polyimines, polyureas, poly-lysines, polyvinylamine, polyethylenimine.
  • formaldehyde scavengers are sulfur-containing salts such as alkali metal sulfite, for example sodium sulfite; Alkali metal thiosulfate, for example sodium thiosulfate or salts of organic sulfur compounds, for example thiocarboxylates.
  • Component B is usually prepared as follows:
  • a well-suited embodiment of variant I is the preparation of the plastic particles on which the component B is based, in an extruder, wherein the formaldehyde scavenger is additionally metered into the extruder, so that after the extrusion Ons intimid a peribular expandable co-extrudate made of plastic and formaldehyde scavenger is present.
  • This coextrudate in its expandable form as well as preferably in its expanded form, can furthermore be brought into contact with a hardener for the binder C), analogously to what is described below for formaldehyde scavengers.
  • Hardeners for the binder C are to be understood as meaning all chemical compounds of any molecular weight which bring about or accelerate the polycondensation of aminoplast resin or phenolformaldehyde resin.
  • a well-suited group of curing agents for aminoplast resin or phenol-formaldehyde resin are organic acids, inorganic acids, acidic salts of organic acids and acidic salts of inorganic acids such as ammonium salts or acidic salts of organic amines.
  • the components of this group can of course also be used in mixtures.
  • a preferred group of curing agents for aminoplast resin or phenol-formaldehyde resin are inorganic or organic acids such as nitric acid, sulfuric acid, formic acid, acetic acid and polymers having acid groups such as homo- or copolymers of acrylic acid or methacrylic acid or maleic acid.
  • variant (II) is used.
  • Formaldehyde scavengers I which adhere to the plastic particles underlying the component B), are usually brought into contact, either in bulk or else in a diluent, for example water and / or organic solvents, dissolved or suspended with the plastic particles on which the component B) is based.
  • the adhesion of the formaldehyde scavengers I) to the plastic particles underlying component B) is achieved, for example, by the intrinsic adhesive properties of the formaldehyde scavengers I) or by thickening, polymerizing or polycondensing the formaldehyde scavengers during or after the said contacting and, for example Harden.
  • formaldehyde scavengers I are those substances which can form a layer, preferably a solid non-adhesive layer, on the plastic particles underlying the component B), for example amines or ureas solid at room temperature and derivatives thereof, furthermore polyamines, such as polyvinylamine, polyimines such as polyethylenimine, and polyureas as well as solid reaction products of melamine and / or urea with amines, for example those as described in WO2009080787 or in WO2008148766, to which reference is expressly made.
  • Formaldehyde scavengers II which do not adhere to the plastic particles underlying the component B) are usually combined with an adhesive.
  • formaldehyde scavengers II are generally crystalline low molecular weight organic substances such as urea or sulfur-containing salts such as alkali metal sulfite, for example sodium sulfite; Alkali metal thiosulfate, for example sodium thiosulfate.
  • the following components can be used alone or in combination with each other, wherein the mixing ratios are not critical.
  • the polymers may optionally contain from 1 to 5% by weight of comonomers, such as
  • the polymers of the adhesives are preferably composed of one or more of the monomers styrene, butadiene, acrylic acid, methacrylic acid, C 1-4 -alkyl acrylates, C 1-4 -alkyl methacrylates, acrylamide, methacrylamide and methylolacrylamide.
  • adhesives for the formaldehyde scavengers II are in particular acrylate resins, more preferably in the form of the aqueous polymer dispersion.
  • adhesives for the formaldehyde scavengers II it is also possible to use resins such as amino resins, polyurethanes, alkyd resins, and other resins which are used, for example, in paints or in paints and can form a stable layer.
  • the abovementioned adhesives are usually brought into contact, in bulk or in a diluent, for example water and / or organic solvents, dissolved or suspended with the formaldehyde scavengers II) or the formaldehyde scavengers II).
  • a diluent for example water and / or organic solvents, dissolved or suspended with the formaldehyde scavengers II) or the formaldehyde scavengers II).
  • the preparation of the adhesive polymer dispersion or suspension takes place in a manner known per se, for example by emulsion, suspension or dispersion polymerization, preferably in the aqueous phase.
  • the polymer can also be prepared by solution or mass polymerization, optionally divided and the polymer particles subsequently dispersed in water in the usual way.
  • Suitable polymer dispersions are obtainable, for example, by free-radical emulsion polymerization of ethylenically unsaturated monomers, such as styrene, acrylates or methacrylates, as described in WO 00/50480. Particular preference is given to pure acrylates or styrene-acrylates which are synthesized from the monomers styrene, n-butyl acrylate, methyl methacrylate (MMA), methacrylic acid, acrylamide or methylolacrylamide.
  • ethylenically unsaturated monomers such as styrene, acrylates or methacrylates
  • urea sulfur-containing salts, such as alkali metal sulfite, for example sodium sulfite; Alkali metal thiosulphate, for example sodium thiosulphate as formaldehyde scavenger II) and an aqueous dispersion of a polymer based on: acrylic esters and styrene, for example ACRONAL® S 305 D from BASF SE, as an adhesive for formaldehyde scavengers II).
  • alkali metal sulfite for example sodium sulfite
  • Alkali metal thiosulphate for example sodium thiosulphate as formaldehyde scavenger II
  • an aqueous dispersion of a polymer based on: acrylic esters and styrene for example ACRONAL® S 305 D from BASF SE, as an adhesive for formaldehyde scavengers II).
  • formaldehyde scavengers I can be used as an adhesive for formaldehyde scavengers II).
  • the contacting can be done by the usual methods, for example by spraying, dipping, wetting or tumbling of the component B) underlying plastic particles with, optionally dissolved or suspended, other components, namely formaldehyde scavengers I) and / or formaldehyde scavengers II) and or adhesive described above.
  • the component B) underlying plastic particles are usually as they are, ie as a solid, before.
  • the content of formaldehyde scavenger in and / or on component B) is usually in the range from 0.5 to 100% by weight of formaldehyde scavenger, preferably in the range from 1 to 80% by weight, more preferably in the range from 5 to 40 % By weight of formaldehyde scavengers, in each case based on component B).
  • the expanded plastic particles on which the component B) is based are usually obtained as follows: Compact plastic particles which contain an expansible medium (also called “blowing agent”) are expanded by the action of heat energy or pressure change (often also referred to as “foamed”). Here, the propellant expands, the particles increase in size and cell structures arise.
  • an expansible medium also called “blowing agent”
  • the propellant expands, the particles increase in size and cell structures arise.
  • prefoamers This expansion is generally carried out in conventional frothing devices, often referred to as "prefoamers.” Such prefouchers may be stationary or mobile.
  • the expansion can be carried out in one or more stages. As a rule, in the single-stage process, the expandable plastic particles are readily expanded to the desired final size.
  • the expandable plastic particles are first expanded to an intermediate size and then expanded in one or more further stages over a corresponding number of intermediate sizes to the desired final size.
  • expandable plastic particles in contrast to the expanded plastic particles, generally contain no cell structures.
  • the expanded plastic particles usually have, if at all, only a small content of propellant.
  • the resulting expanded plastic particles can be stored temporarily or used without further intermediate steps for the preparation of the component B) according to the invention, as described above.
  • Suitable polymers which underlie the expandable or expanded plastic particles are all polymers, preferably thermoplastic polymers, which can be foamed. These are known to the person skilled in the art.
  • polystyrene polymers are, for example, polyketones, polysulfones, polyoxymethylene, PVC (hard and soft), polycarbonates, polyisocyanurates, polycarbodiimides, polyacrylimides and polymethacrylimides, polyamides, polyurethanes, aminoplast resins and phenolic resins, styrene homopolymers (also referred to below as "polystyrene”). or "styrene polymer”), styrene copolymers, C 2 -C 10 -olefin homopolymers, C 2 -ol-olefin copolymers and polyesters.
  • the expanded plastic particles of component B) have a bulk density of from 10 to 150 kg / m 3 , preferably from 30 to 100 kg / m 3 , particularly preferably from 40 to 80 kg / m 3 , in particular from 50 to 70 kg / m 3 .
  • the bulk density is usually determined by weighing a volume filled with the bulk material.
  • Expanded plastic particles B) are generally used in the form of spheres or beads having an average diameter of advantageously 0.25 to 10 mm, preferably 0.4 to 8.5 mm, in particular 0.4 to 7 mm.
  • Expanded plastic particle balls B) advantageously have a small surface area per volume, for example in the form of a spherical or elliptical particle.
  • the expanded plastic particle balls B) are advantageously closed-cell.
  • the off-set to DIN-ISO 4590 is usually less than 30%.
  • component B) consists of different types of polymers, ie polymer types which are based on different monomers (for example polystyrene and polyethylene or polystyrene and homopolypropylene or polyethylene and homo-polypropylene), these may be present in different weight ratios, which, however, according to the current state of knowledge, are not critical.
  • the polymers preferably the thermoplastics which underlie the expandable or expanded plastic particles B
  • customary additives for example UV stabilizers, antioxidants, coating agents, water repellents, nucleating agents, plasticizers, flame retardants, soluble and insoluble inorganic and / or organic dyes , Pigments, and athermane particles, such as carbon black, graphite or aluminum powder, are added together or spatially separated as additives.
  • blowing agents for expanding the expandable plastic particles it is possible to use all blowing agents known to the person skilled in the art, for example aliphatic C 3 - to C 10 -hydrocarbons, such as propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, neopentane-cyclo-pentane and / or hexane and its isomers, Alcohols, ketones, esters, ethers or halogenated hydrocarbons.
  • aliphatic C 3 - to C 10 -hydrocarbons such as propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, neopentane-cyclo-pentane and / or hexane and its isomers, Alcohols, ketones, esters, ethers or halogenated hydrocarbons.
  • the content of blowing agent in the expandable plastic particles is generally in the range of 0.01 to 7 wt .-%, preferably 0.01 to 4 wt .-%, particularly preferably 0.1 to 4 wt .-%, in each case based on the propellant-containing expandable plastic particles.
  • styrene homopolymer also referred to herein simply as “polystyrene”
  • polystyrene styrene copolymer
  • Such polystyrene and / or styrene copolymer can be prepared by all known in the art polymerization process, see, for. Ullmann's Encyclopedia, Sixth Edition, 2000 Electronic Release or Kunststoff-Handbuch 1996, Volume 4 "Polystyrene", pages 567 to 598.
  • the production of the expandable polystyrene and / or styrene copolymer is generally carried out in a conventional manner by suspension polymerization or by extrusion.
  • suspension polymerization styrene, optionally with the addition of further comonomers in aqueous suspension, is polymerized in the presence of a customary suspension stabilizer by means of free-radical-forming catalysts.
  • the propellant and, if appropriate, further customary additives may be introduced during the polymerization or may be added to the batch in the course of the polymerization or after the end of the polymerization.
  • the resulting peribular, impregnated with blowing agent, expandable styrene polymers are separated after the polymerization from the aqueous phase, washed, dried and sieved.
  • the blowing agent is mixed for example via an extruder in the polymer, conveyed through a nozzle plate and granulated under pressure to particles or strands.
  • blowing agents known to the person skilled in the art and already mentioned above, for example aliphatic C 3 - to C 10 -hydrocarbons, such as propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, Neopentane cyclo-pentane and / or hexane and its isomers, alcohols, ketones, esters, ethers or halogenated carbon Hydrogens.
  • aliphatic C 3 - to C 10 -hydrocarbons such as propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, Neopentane cyclo-pentane and / or hexane and its isomers, alcohols, ketones, esters, ethers or halogenated carbon Hydrogens.
  • the propellant is preferably selected from the group consisting of n-pentane, isopentane, neopentane and cyclopentane. Particularly preferred is a commercial pentane isomer mixture of n-pentane and iso-pentane.
  • the content of blowing agent in the expandable polystyrene or styrene copolymer is generally in the range of 0.01 to 7 wt .-%, preferably 0.01 to 4 wt .-%, preferably 0.1 to 4 wt .-%, particularly preferably 0 , 5 to 3.5 wt .-%, each based on the propellant-containing expandable polystyrene or styrene copolymer.
  • the content of C3 to Cio hydrocarbons as blowing agent in the expandable polystyrene or styrene copolymer is generally in the range of 0.01 to 7% by weight, preferably 0.01 to 4 wt .-%, preferably 0.1 to 4 wt. -%, particularly preferably 0.5 to 3.5 wt .-%, each based on the blowing agent-containing expandable polystyrene or styrene copolymer.
  • the content of blowing agent selected from the group consisting of n-pentane, isopentane, neopentane and cyclopentane, in the expandable polystyrene or Styrolcopoly- merisat is generally in the range of 0.01 to 7 wt .-%, preferably 0.01 to 4 % By weight, preferably from 0.1 to 4% by weight, particularly preferably from 0.5 to 3.5% by weight, in each case based on the blowing agent-containing expandable polystyrene or styrene copolymer.
  • the content of blowing agent selected from the group consisting of n-pentane, isopentane, neopentane and cyclopentane in the expandable polystyrene is generally in the range of 0.01 to 7 wt .-%, preferably 0.01 to 4 wt .-% preferably 0.1 to 4 wt .-%, particularly preferably 0.5 to 3.5 wt .-%, each, based on the blowing agent-containing expandable polystyrene.
  • the preferred or particularly preferred expandable styrene polymers or expandable styrene copolymers described above have a relatively low content of blowing agent. Such polymers are also referred to as "low blowing agent.”
  • low blowing agent A well-suited process for producing low-blowing expandable polystyrene or expandable styrene copolymer is described in US 5,112,875, which is incorporated herein by reference.
  • the styrene polymers or styrene copolymers may also contain customary additives, for example UV stabilizers, antioxidants, coating compositions, water repellents, nucleating agents, plasticizers, flame retardants, soluble and insoluble inorganic and / or organic dyes, pigments, and athermanes Particles, such as carbon black, graphite or aluminum powder, are added together or spatially separated as additives.
  • customary additives for example UV stabilizers, antioxidants, coating compositions, water repellents, nucleating agents, plasticizers, flame retardants, soluble and insoluble inorganic and / or organic dyes, pigments, and athermanes Particles, such as carbon black, graphite or aluminum powder, are added together or spatially separated as additives.
  • styrene copolymers can also be used.
  • these styrene copolymers have at least 50% by weight, preferably at least 80% by weight, of copolymerized styrene.
  • comonomers come z.
  • a-methyl styrene ring halogenated styrenes, acrylonitrile, esters of acrylic or methacrylic acid of alcohols having 1 to 8 carbon atoms, N-vinylcarbazole, maleic acid (anhydride), (meth) acrylamides and / or vinyl acetate into consideration.
  • the polystyrene and / or styrene copolymer in copolymerized form contain a small amount of a chain splitter, d. H. a compound with more than one, preferably two double bonds, such as divinylbenzene, butadiene and / or butanediol diacrylate.
  • the branching agent is generally used in amounts of from 0.0005 to 0.5 mol%, based on styrene.
  • Mixtures of different styrene (co) polymers can also be used.
  • styrene homopolymers or styrene copolymers are glass clear polystyrene (GPPS), impact polystyrene (HIPS), anionically polymerized polystyrene or impact polystyrene (A-IPS), styrene- ⁇ -methylstyrene copolymers, acrylonitrile-butadiene-styrene polymers (ABS), styrene-acrylonitrile (SAN ), Acrylonitrile-styrene-acrylic esters (ASA), methyl acrylate-butadiene-styrene (MBS), methyl methacrylate-acrylonitrile-butadiene-styrene (MABS) polymers or mixtures thereof or with polyphenylene ether (PPE).
  • GPPS glass clear polystyrene
  • HIPS impact polystyrene
  • A-IPS anionically polymerized polystyrene or impact poly
  • styrene homopolymer having a molecular weight in the range from 70,000 to 400,000 g / mol, particularly preferably 190,000 to 400,000 g / mol, very particularly preferably 210,000 to 400,000 g / mol.
  • the expandable styrene homopolymers or expandable styrene copolymers are expanded by heating to temperatures above their softening point, for example with hot air or preferably with steam and / or pressure change ( often also referred to as "foamed"), as described for example in Kunststoff Handbuch 1996, Volume 4 "Polystyrene", Hanser 1996, pages 640 to 673 or US 5,112,875.
  • the expandable polystyrene or expandable styrene copolymer is usually in a manner known per se by suspension polymerization or by extrusion process as described above.
  • the propellant expands, the polymer particles increase in size and cell structures are formed.
  • prefoamers This expansion is generally carried out in conventional frothing devices, often referred to as "prefoamers.” Such prefouchers may be stationary or mobile.
  • the expansion can be carried out in one or more stages.
  • the expandable polystyrene particles or expandable styrene copolymer particles are readily expanded to the desired final size.
  • the polystyrene particles or expandable styrene copolymer particles are first expanded to an intermediate size and then expanded in one or more further stages over a corresponding number of intermediate sizes to the desired final size.
  • the expansion is carried out in one stage.
  • the expandable polystyrene particles (styrene homopolymer particles) or expandable styrene copolymer particles generally contain no cell structures, in contrast to the expanded polystyrene particles or expanded styrene copolymer particles.
  • the content of blowing agent in the expanded polystyrene or expanded Styrolcopoly- merisat, preferably styrene homopolymer, is generally in the range of 0 to 5.5 wt .-%, preferably 0 to 3 wt .-%, preferably 0 to 2.5 parts by weight. %, particularly preferably 0 to 2 wt .-%, each based on the expanded polystyrene or expanded styrene copolymer.
  • 0 wt .-% means herein that no propellant can be detected by the usual detection method.
  • expanded polystyrene particles or expanded styrenic copolymer particles may be further used without or with further blowing agent reduction measures to produce the lignocellulosic material.
  • the expanded polystyrene particles or expanded styrene copolymer particles thus obtained are preferably used further without further intermediate steps for the preparation of component B) according to the invention, as described above.
  • the expanded polystyrene or expanded styrene copolymer advantageously has a bulk density of from 10 to 100 kg / m 3 , preferably from 45 to 100 kg / m 3 , particularly preferably from 45 to 80 kg / m 3 , in particular from 50 to 70 kg / m 3 .
  • the expanded polystyrene or expanded styrene copolymer is advantageously used in the form of spheres or beads having an average diameter in the range of 0.25 to 10 mm, preferably in the range of 1 to 8.5 mm, in particular in the range of 1, 2 to 7 mm ,
  • the expanded polystyrene or expanded styrene copolymer spheres advantageously have a small surface area per volume, for example in the form of a spherical or elliptical particle.
  • the expanded polystyrene or expanded styrene copolymer spheres are advantageously closed-cell.
  • the off-set to DIN-ISO 4590 is usually less than 30%.
  • the expandable polystyrene or expandable styrene copolymer or the expanded polystyrene or expanded styrene copolymer has an antistatic coating.
  • the expanded plastic particles B) are usually after pressing to lignocellulosic material, preferably wood material, preferably multilayer lignocellulosic material, more preferably multilayer wood material, in a virtually unmelted state before. This means that the plastic particles B) have generally not penetrated into the lignocellulosic particles or have impregnated them, but are distributed between the lignocellulosic particles. Usually, the plastic particles B) can be separated from the lignocellulose by physical methods, for example after comminution of the lignocellulose material.
  • the total amount of expanded plastic particles B), based on the lignocellulose-containing, preferably wood-containing material, is in the range from 1 to 25 wt .-%, preferably 3 to 20 wt .-%, particularly preferably 5 to 15 wt .-%.
  • the total amount of the expanded plastic particles B) with polystyrene and / or styrene copolymer as sole plastic particle component, based on the ligno-cellulose-containing, preferably wood-containing material, is in the range of 1 to 25% by weight, preferably 3 to 20% by weight. , particularly preferably 5 to 15 wt .-%. It has proved advantageous to tune the dimensions of the above-described expanded plastic particles B) to the lignocellulose particles, preferably wood particles A) or vice versa. This tuning is expressed below by the relationship of the respective d'values (from the Rosin-Rammler-Sperling-Bennet function) of the lignocellulose particles, preferably wood particles A) and the expanded plastic particles B).
  • the Rossin-Rammler-Sperling-Bennet function is described, for example, in DIN 66145.
  • sieve analyzes are first carried out to determine the particle size distribution of the expanded plastic particles B) and lignocellulose particles, preferably wood particles A) in analogy to DIN 66165, parts 1 and 2.
  • Highly suitable lignocellulose particles preferably wood particles A
  • lignocellulose-containing, preferably wood-containing substances or multilayered lignocellulosic materials, preferably multilayer wood-based materials are obtained if the following relationship applies to the d'values according to Rosin-Rammler-Sperling-Bennet of the lignocellulose particles, preferably wood particles A) and the particles of the expanded plastic particles B) : d 'of the particles A) ⁇ 2.5 ⁇ d' of the particles B), preferably d 'of the particles A) ⁇ 2.0 ⁇ d' of the particles B), particularly preferred d 'of the particles A) ⁇ 1, 5 ⁇ d' of the particles B), very particularly preferably d 'of the particles A) ⁇ d' of the particles B).
  • the binder C) is selected from the group consisting of aminoplast resin, phenol-formaldehyde resin and organic isocyanate having at least two isocyanate groups. These components in the present application relate to the absolute and percentage amounts with respect to the component C).
  • the binder C) may contain, in addition to component B), the hardener known to those skilled in the art.
  • aminoplasts or phenolformaldehyde resins in the usual, small amounts, for example in the range of 0.1 wt .-% to 3 wt .-%, based on the total amount of aminoplast resin or phenol-formaldehyde resin in the binder C) ammonium sulfate or ammonium nitrate or inorganic or organic acids, for example, sulfuric acid, formic acid, or acid regenerating substances, such as aluminum chloride, aluminum sulfate.
  • ammonium sulfate or ammonium nitrate or inorganic or organic acids for example, sulfuric acid, formic acid, or acid regenerating substances, such as aluminum chloride, aluminum sulfate.
  • Phenol-formaldehyde resins are known to the person skilled in the art, see, for example, Kunststoff-Handbuch, 2nd edition, Hanser 1988, Volume 10 "Duroplastics", pages 12 to 40.
  • aminoplast resin polycondensation of compounds with at least one, optionally partially substituted with organic radicals, carbamide group (the carbamide group is also called carboxamide) and an aldehyde, preferably formaldehyde, understood.
  • aminoplast resins As a suitable aminoplast resin, all of the specialist, preferably known for the production of wood materials, aminoplast resins can be used. Such resins and their preparation are described, for example, in Ullmann's Enzyklopadie der ischen Chemie, 4th, revised and expanded edition, Verlag Chemie, 1973, pages 403 to 424 "Aminoplasts” and Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A2, VCH Verlagsgesellschaft, 1985, Pages 1 15 to 141 "Amino Resins” as well as in M. Dunky, P. Niemz, wood materials and glues, Springer 2002, pages 251 to 259 (UF resins) and pages 303 to 313 (MUF and UF with a small amount of melamine) ,
  • Preferred aminoplast resins are polycondensation products of compounds having at least one carbamide group and formaldehyde, which are also partially substituted by organic radicals.
  • Particularly preferred aminoplast resins are urea-formaldehyde resins (UF resins), melamine-formaldehyde resins (MF resins) or melamine-containing urea-formaldehyde resins (MUF resins).
  • Especially preferred amino resins are urea-formaldehyde resins, for example Kaurit ® glue types from BASF SE.
  • very preferred aminoplast resins are polycondensation products of compounds having at least one, also partially substituted with organic radicals, amino group and aldehyde, wherein the molar ratio of aldehyde: optionally partially substituted with organic radicals amino group in the range of 0.3 to 1, 0 preferred 0.3 to 0.60, more preferably 0.3 to 0.45, most preferably 0.30 to 0.40.
  • very preferred aminoplast resins are polycondensation products of compounds having at least one amino group -IMH 2 and formaldehyde, wherein the molar ratio of formaldehyde: -NH 2 group in the range of 0.3 to 1, preferably 0.3 to 0.60, particularly preferably 0 , 3 to 0.45, most preferably 0.30 to 0.40.
  • aminoplast resins are urea-formaldehyde resins (UF resins), melamine-formaldehyde resins (MF resins) or melamine-containing urea-formaldehyde resins (MUF resins), wherein the molar ratio of formaldehyde: -IMH2 group in the range of 0.3 to 1, 0, preferably 0.3 to 0.60, particularly preferably 0.3 to 0.45, very particularly preferably 0.30 to 0.40.
  • UF resins urea-formaldehyde resins
  • MF resins melamine-formaldehyde resins
  • MMF resins melamine-containing urea-formaldehyde resins
  • very preferred aminoplast resins are urea-formaldehyde resins (UF resins), wherein the molar ratio of formaldehyde: -NH2 group in the range of 0.3 to 1, preferably 0.3 to 0.60, particularly preferably 0.3 to 0.45, most preferably 0.30 to 0.40.
  • UF resins urea-formaldehyde resins
  • the said aminoplast resins are usually used in liquid form, usually suspended in a liquid suspending agent, preferably in aqueous suspension, but may also be used as a solid.
  • the solids content of the aminoplast resin suspensions, preferably aqueous suspension is usually from 25 to 90% by weight, preferably from 50 to
  • the solids content of the aminoplast resin in aqueous suspension can be determined according to Günter Zeppenfeld, Dirk Grunwald, adhesives in the wood and furniture industry, 2nd edition, DRW-Verlag, page 268.
  • To determine the solids content of aminoplast glues 1 g of aminoplast glue is weighed exactly into a weighing dish. finely distributed on the ground and dried for 2 hours at 120 ° C in a drying oven. After tempering to room temperature in a desiccator, the residue is weighed and calculated as a percentage of the initial weight.
  • aminoplast resins are by known methods (see above U-II man literature “aminoplasts” and “Amino Resins”, as well as above-mentioned literature Dunky et al.) By reacting the carbamido-containing compounds, preferably urea and / or melamine, with the aldehydes, preferably formaldehyde, in the desired molar ratios of carbamide group: aldehyde, preferably in water as solvent.
  • aldehyde preferably formaldehyde: optionally partially substituted with organic radicals amino group
  • NH 2 group-carrying monomers are preferably urea, melamine, more preferably urea.
  • the resin components of the binder C) can be used alone, for example, aminoplast resin as the sole resin component of the binder C) or organic isocyanate as the sole resin component of the binder C) or PF resin as the sole component of the binder C).
  • the resin components of the binder C) can also be used as a combination of two or more resin components of the binder C), preferably these combinations contain an aminoplast resin and / or phenol-formaldehyde resin.
  • the total amount of the binder C), based on the wood-containing material, is in the range of 1 to 50 wt .-%, preferably 2 to 15 wt .-%, particularly preferably 3 to 10 wt .-%.
  • the total amount of the aminoplast resin (always based on the solid), preferably the urea-formaldehyde resin and / or melamine-urea-formaldehyde resin and / or melamine-formaldehyde resin, particularly preferably urea-formaldehyde resin, in the binder C), based on the lignocellulose-containing gene, preferably wood-containing material in the range of 1 to 45 wt .-%, preferably 4 to 14 wt .-%, particularly preferably 6 to 9 wt .-%.
  • the total amount of the organic isocyanate preferably of the oligomeric isocyanate having 2 to 10, preferably 2 to 8 monomer units and an average of at least one isocyanate group per monomer unit, more preferably PMDI, in the binder C), based on the lignocellulose-containing, preferably wood-containing Substance in the range of 0 to 5 wt .-%, preferably 0.1 to 3.5 wt .-%, particularly preferably 0.5 to 1, 5 wt .-%.
  • lignocellulose-containing, preferably wood-containing material or multilayer lignocellulosic material according to the invention preferably multilayer wood material, further commercially available additives known to the person skilled in the art as component D), for example water repellents, such as paraffin emulsions, fungicides, formaldehyde scavengers, for Example urea or polyamines, and flame retardants.
  • the present invention further relates to a process for producing a multi-layered lignocellulosic material containing at least three layers, wherein either only the middle layer or at least a part of the middle layers contains a lignocellulose-containing substance as defined above or the middle one
  • At least one further layer comprises a lignocellulose-containing substance as defined above, wherein the components for the individual layers are stacked and pressed under elevated temperature and elevated pressure.
  • the average density of the multilayer, preferably of the three-layered, lignocellulose material according to the invention, preferably wood material according to the invention is generally not critical.
  • higher density multi-layered, preferably inventive three-layer, lignocellulosic materials according to the invention preferably wood-based materials
  • low-density multilayer, preferably inventive, three-layer, lignocellulosic materials according to the invention, preferably wood-based materials usually have an average density in the range from 200 to 600 kg / m 3 , preferably 300 to 600 kg / m 3 , particularly preferably 350 to 500 kg / m 3 .
  • Middle layers in the sense of the invention are all layers that are not the outer layers.
  • At least one of the outer layers contains expanded plastic particles B. In another embodiment, at least one of the outer layers (commonly called “top layer (s)”) contains no expanded plastic particles B).
  • the outer layers (usually called “top layer (s)" contain no expanded plastic particles B).
  • the multilayer lignocellulosic material according to the invention preferably multilayer wood material, preferably contains three lignocellulosic layers, preferably wood pulp layers, wherein the outer cover layers are generally thinner overall than the inner layer (s).
  • the binder used for the outer layers is usually an aminoplast resin, for example urea-formaldehyde resin (UF), melamine-formaldehyde resin (MF), melamine-urea-formaldehyde resin (MUF) or the binder C according to the invention.
  • the binder used for the outer layers is an aminoplast resin, more preferably a urea-formaldehyde resin, most preferably an aminoplast resin wherein the molar formaldehyde: -NH 2 group ratio is in the range of 0.3 to 1.0.
  • the thickness of the multilayered lignocellulose material according to the invention preferably multilayer wood material varies with the field of application and is generally in the range of 0.5 to 100 mm; preferably in the range of 10 to 40 mm, in particular 15 to 20 mm.
  • the chips After cutting the wood, the chips are dried. Thereafter, if necessary, coarse and fines are removed. The remaining chips are going through Seven or views sorted in the air stream.
  • the coarser material is used for the middle layer, the coarser material for the cover layers.
  • Middle layer and outer layer chips are separated from each other with components B) (only middle layer (s) or middle layer (s) and at least one outer layer), C) (same or different for middle layer (s) and outer layers)) and optionally D) (Middle layer and / or outer layers) glues, or mixed and then scattered.
  • the cover layer material is scattered on the forming belt, then the middle layer material - containing the components B), C) and optionally D) - and finally once more cover layer material.
  • the three-layer chip cake thus produced is precompressed cold (usually at room temperature) and then pressed hot.
  • the pressing can be carried out by all methods known to the person skilled in the art. Usually, the wood particle cake is pressed at a press temperature of 150 ° C to 230 ° C to the desired thickness. The pressing time is normally 3 to 15 seconds per mm plate thickness. This gives a three-layer chipboard.
  • polystyrene 158 K BASF SE
  • sodium sulfite Na 2 SO 3 , BASF SE
  • polyethylene wax Liwax AH3, BASF SE
  • pentane a commercially available pentane isomer mixture of n-pentane and iso-pentane
  • the expandable particles obtained in A3.1.1) were treated with water vapor in a continuous conventional prefoamer.
  • a bulk density of 50 kg / m 3 of the expanded polystyrene particles was set.
  • polystyrene 158 K BASF SE
  • 20 parts by weight of anhydrous polyethyleneimine Liupasol G20, BASF SE
  • the resulting polymer melt was conveyed through a die plate and granulated.
  • the expandable particles obtained in A 3.2.2) were treated with water vapor in a continuous conventional prefoamer.
  • a bulk density of 50 kg / m 3 of the expanded polystyrene particles was set
  • Formaldehyde scavenger quantity determined by calculation on the basis of the quantities of substance used.
  • the glue used was Kaurit® glue KL 347 from BASF SE, a UF resin.
  • the glue was mixed with other components (see the following table) to a glue liquor.
  • the compositions of the aqueous sizing liquors for the top and middle layers are shown in the following table.
  • Coarse spruce chips optionally expanded polystyrene (prepared according to A2), A3), see also Table 1 above) were mixed in a mixer with the middle layer sizing liquor (according to Table 2 above) so that the amount of glue (as a solid) 8, 5 wt .-%, based on atro wood plus expanded polystyrene, was.
  • the amount of expanded polystyrene is based on the total amount of dry wood plus expanded polystyrene and is shown in Table 3.
  • the material for the production of a three-layer chipboard was spread in a 30 x 30 cm mold. In this case, first the cover layer material, then the middle layer material and finally the cover layer material was scattered. The total mass was chosen so that at the end of the pressing process, the desired density results in a desired thickness of 16 mm.
  • the Weight Ratio (Weight Ratio) Cover Layer Material: Middle Layer Material: Topcoat material was 17: 66: 17 in all runs.
  • the cover layer material used was the mixture described above under B2.2).
  • the middle layer material used was the mixture described above under B2.1). After spreading, at room temperature, ie "cold”, precompressed and then pressed in a hot press (pressing temperature 210 ° C, pressing time 210 s)
  • the density was determined 24 hours after production, according to DIN EN 1058.
  • the quantities always refer to the dry matter.
  • the dry wood or the sum of the dry wood and the component B) is set to 100 parts.
  • the wt .-% the sum of all dry constituents of the wood-containing material is equal to 100%.
  • Polystyrene without formaldehyde scavenger according to Example A1) serve for comparison.
  • Wood-based material with additive Addition of polystyenone Addition of component B according to rol without formaldehyde of component charge hydrogen (according to te B)

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines lignocellulosehaltigen Stoffes, in welchem man, jeweils bezogen auf den lignocellulosehaltigen Stoff: A) 30 bis 95 Gew.-% Lignocellulose-Partikel; B) 1 bis 25 Gew.-% expandierte Kunststoffteilchen mit einer Schüttdichte im Bereich von 10 bis 150 kg/m3; C) 1 bis 50 Gew.-% eines Bindemittels, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminoplastharz, Phenolformaldehydharz und organisches Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen und gegebenenfalls D) Additive, mischt und anschließend unter erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck verpresst, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente B) einen Formaldehydfänger enthält.

Description

Lignocellulosewerkstoffe mit guten mechanischen Eigenschaften
Beschreibung Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines lignocellulosehaltigen Stoffes in welchem man, jeweils bezogen auf den lignocellulosehaltigen Stoff:
A) 30 bis 95 Gew.-% Lignocelulosepartikel;
B) 1 bis 25 Gew.-% expandierte Kunststoffteilchen mit der Schüttdichte im Bereich von 10 bis 150 kg/m3,
C) 1 bis 50 Gew.-% eines Bindemittels ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminoplastharz, Phenolformaldehydharz, und organischem Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen und gegebenenfalls
D) Additive mischt und anschließend unter erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck ver- presst, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente B) einen Formaldehydfänger enthält. Die Summe der Komponenten A), B), C) und gegebenenfalls D) addiert sich zu 100 %.
Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffes, den lignocellulosehaltigen Stoff, einen mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoff sowie die Verwendung eines lignocellulose- haltigen Stoffes oder eines mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffes, jeweils wie in den Ansprüchen definiert.
Lignocellulosewerkstoffe, zum Beispiel Holzwerkstoffe, insbesondere mehrschichtige Holzwerkstoffe, sind eine kostengünstige und Ressourcen schonende Alternative zu Massivholz und haben große Bedeutung insbesondere im Möbelbau, bei Laminatfußboden und als Baumaterialien erlangt. Als Ausgangsstoffe dienen üblicherweise Holzpartikel unterschiedlicher Stärke, z. B. Holzspäne oder Holzfasern aus verschiedenen Hölzern. Solche Holzpartikel werden üblicherweise mit natürlichen und/oder synthetischen Bindemitteln und gegebenenfalls unter Zugabe weiterer Additive zu platten- oder strangförmigen Holzwerkstoffen verpresst.
Die Herstellung solcher Lignocellulosewerkstoffe, zum Beispiel Holzwerkstoffe, ist bekannt und beispielsweise in M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer 2002, Seiten 91 -155 beschrieben.
Üblicherweise werden Lignocellulosepartikel, beispielsweise Holzspäne oder Holzfasern, mit sogenannten Bindemitteln, beispielsweise Aminoplastharzen, oder Phenol- formaldehydharzen behandelt und bei erhöhter Temperatur in einer Presse verdichtet und ausgehärtet.
Die entsprechenden Formkörper, beispielsweise Spanplatten oder Faserplatten, kön- nen Formaldehyd emittieren. Formaldehyd ist in der Umwelt unerwünscht. Seine Emission, beispielsweise aus Holzwerkstoffen, sollte daher möglichst reduziert werden oder sogar vollständig verhindert werden.
Üblicherweise wird hierzu den formaldehydhaltigen Bindemitteln ein sogenannter For- maldehydfänger, beispielsweise chemische Verbindungen mit Amin- oder Amidgrup- pen oder Schwefelgruppen zugesetzt, welcher sich mit Formaldehyd verbindet und somit die Emission von Formaldehyd reduziert oder verhindert. Zugesetzte derartige Formaldehydfänger haben aber den Nachteil, dass sie die Aushärtung des formaldehydhaltigen Leimes verzögern, welches wiederum nachteilige Effekte auf die Wirt- schaftlichkeit der Produktion der Holzwerkstoffe hat und/oder deren mechanischen Eigenschaften verschlechtert.
Für viele Anwendungen, beispielsweise im Bäder-Möbelbereich oder allgemein beim Bauen, in feuchten Klimata, werden Lignocellulosewerkstoffe mit verbesserten mecha- nischen Eigenschaften, beispielsweise verbesserter Querzugsfestigkeit und geringere Wasseraufnahme oder Quellwerten gesucht. Auch derartige Holzwerkstoffe sollten eine möglichst geringe Formaldehydemission aufweisen.
Im Stand der Technik finden sich Vorschläge, Holzwerkstoffe durch Zusätze von Füll- stoffpolymeren zum Leim oder zu den Holzpartikeln zu modifizieren.
So beschreibt DE 20 2007 017 713 U1 eine gewichtsreduzierte Spanplatte durch Kombination von Holzspänen und gleichmäßig verteilten aufgeschäumten Polystyrolkügel- chen in der Mittellage der Spanplatte.
Das Polystyrol kann als Träger von Zusatzstoffen, wie Formaldehydfänger, Beschleuniger und Flammschutzmitteln benutzt werden. Die dem Polystyrol zugesetzten Beschleuniger können sich positiv auf die Prozeßgeschwindigkeit auswirken. Formaldehydfänger, Beschleuniger und Flammschutzmittel werden generisch gennant. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, lignocellulosehaltige, vorzugsweise holzhaltige, Stoffe und Lignocellulosewerkstoffe, vorzugsweise Holzwerkstoffe mit verbesserten mechanischen Eigenschaften und niedriger Wasseraufnahme und Quellwerten aber nach wie vor guten Verarbeitungseigenschaften, wie konventionelle Holzwerkstoffe gleicher Dichte zur Verfügung zu stellen, welche aber eine reduzierte oder sogar praktisch keine Formaldehydemission aufweisen. Die Aufgabe wurde gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung eines lignocellulosehal- tigen Stoffes, in welchem man, jeweils bezogen auf den lignocellulosehaltigen Stoff:
A) 30 bis 95 Gew.-% Lignocellulosepartikel;
B) 1 bis 25 Gew.-% expandierte Kunststoffteilchen mit der Schüttdichte im Bereich von 10 bis 150 kg/m3;
C) 1 bis 50 Gew.-% eines Bindemittels, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminoplastharz, Phenolformaldehydharz, und organisches Isocyanat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen und gegebenenfalls
D) Additive mischt und anschließend unter erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck ver- presst, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente B) einen Formaldehydfänger enthält.
Die Begriffe Lignocellulose, Lignocellulosepartikel oder lignocellulosehaltiger Stoff sind dem Fachmann bekannt.
Lignocellulose haltiger Stoff, lignocellulosehaltige Partikel oder Lignocellulosepartikel sind hierin zum Beispiel Stroh oder Holzteile, wie Holzlagen, Holzstreifen, Holzspäne, Holzfasern oder Holzstaub, wobei Holzspäne, Holzfasern und Holzstaub bevorzugt sind. Die lignocellulosehaltigen Partikel oder Lignocellulosepartikel können auch von holzfaserhaltigen Pflanzen, wie Flachs, Hanf, stammen. Ausgangsmaterialien für Holzteile oder Holzpartikel sind üblicherweise Durchfors- tungshölzer, Industrieresthölzer und Gebrauchthölzer sowie holzfaserhaltige Pflanzen.
Die Aufbereitung zu den gewünschten lignocellulosehaltigen Partikeln, beispielsweise Holzpartikeln, erfolgt nach bekannten Verfahren, siehe zum Beispiel M. Dunky, P. Niemt, Holzwerkstoffe und Leime, S. 91 -156, Springer Verlag Heidelberg, 2002.
Bevorzugte lignocellulosehaltige Partikel sind Holzpartikel, besonders bevorzugt Holzspäne und Holzfasern, wie sie für die Herstellung von Spanplatten, MDF- und HDF- Platten eingesetzt werden.
Gut geeignete lignocellulosehaltige Partikel sind auch Flachs- oder Hanfpartikel, besonders bevorzugt Flachs- oder Hanffasern, wie sie für die Herstellung von MDF- und HDF-Platten eingesetzt werden können.
Der lignocellulosehaltige, vorzugsweise holzhaltige Stoff kann die üblichen geringen Mengen Wasser (in einer üblichen geringen Schwankungsbreite) enthalten; dieses Wasser ist bei den Gewichtsangaben der vorliegenden Anmeldung nicht berücksichtigt. Die Gewichtsangabe der Lignocellulosepartikel, vorzugsweise Holzpartikel bezieht sich auf in üblicher dem Fachmann bekannter Weise getrocknete Lignocellulosepartikel, vorzugsweise Holzpartikel. Die Gewichtsangabe des Bindemittels bezieht sich im Hinblick auf die Aminoplastkomponente im Bindemittel auf den Feststoffgehalt der entsprechenden Komponente (bestimmt durch Verdunsten des Wassers bei 120 °C, innerhalb von 2 h nach, zum Beispiel, Günter Zeppenfeld, Dirk Grunwald, Klebstoffe in der Holz- und Möbelindustrie, 2. Auflage, DRW-Verlag, Seite 268) und im Hinblick auf das Isocyanat, insbesondere das PMDI, auf die Isocyanatkomponente an sich, also zum Beispiel ohne Lösungsmittel oder Emulgiermedium.
Die erfindungsgemäßen lignocellulosehaltigen, vorzugsweise holzhaltigen Stoffe können eine beliebige Dichte haben.
Üblicherweise haben höherdichte erfindungsgemäße lignocellulosehaltigen, vorzugsweise holzhaltigen Stoffe eine mittlere Dichte im Bereich von mindestens 600 bis 900 kg/m3, bevorzugt 600 bis 850 kg/m3, besonders bevorzugt 600 bis 800 kg/m3. Üblicherweise haben niedrigdichte erfindungsgemäße lignocellulosehaltigen, vorzugsweise holzhaltigen Stoffe eine mittlere Dichte im Bereich von 200 bis 600 kg/m3, bevorzugt 300 bis 600 kg/m3, besonders bevorzugt 350 bis 500 kg/m3.
Als mehrschichtige Lignocellulosewerkstoffe, vorzugsweise mehrschichtige Holzwerk- Stoffe kommen alle Werkstoffe in Betracht, die aus Holzfurnieren, vorzugsweise mit einer mittleren Dichte der Holzfurniere von 0,4 bis 0,85 g/cm3, gefertigt sind, beispielsweise Furnierplatten oder Sperrholzplatten oder Laminated Veneer Lumber (LVL).
Als mehrschichtige Lignocellulosewerkstoffe, vorzugsweise mehrschichtige Holzwerk- Stoffe kommen vorzugsweise alle Werkstoffe in Betracht, die aus Lignocellulosespä- nen, vorzugsweise Holzspänen, vorzugsweise mit einer mittleren Dichte der Holzspäne von 0,4 bis 0,85 g/cm3 gefertigt sind, beispielsweise Spanplatten oder OSB-Platten, sowie Holzfaserwerkstoffe wie LDF-, MDF- und HDF-Platten. Bevorzugt sind Spanplatten und Faserplatten, insbesondere Spanplatten.
Die mittlere Dichte der Lignocellulosepartikel, vorzugsweise der Holzpartikel der Komponente A) liegt in der Regel bei 0,4 bis 0,85 g/cm3, bevorzugt bei 0,4 bis 0,75 g/cm3, insbesondere bei 0,4 bis 0,6 g/cm3.
Für die Herstellung der Holzpartikel kommt jede beliebige Holzart in Frage; gut geeig- net sind beispielsweise Fichten-, Buchen-, Kiefern-, Lärchen-, Linden-, Pappeln-,
Eschen-, Kastanien- oder Tannenholz, bevorzugt sind Fichten- und/oder Buchenholz, insbesondere Fichtenholz. Die Dimensionen der Lignocellulosepartikel; vorzugsweise Holzpartikel sind nicht kritisch und richten sich wie üblich nach dem herzustellenden Lignocellulosewerkstoff, vorzugsweise Holzwerkstoff, zum Beispiel den oben genannten Holzwerkstoffen, wie Spanplatte, MDF, HDF oder OSB.
Komponente B) sind expandierte Kunststoffteilchen, vorzugsweise expandierte thermoplastische Kunststoffteilchen welche einen Formaldehydfänger enthalten.
Unter Formaldehydfänger sind alle chemischen Verbindungen jeglichen Molekularge- wichts zu verstehen, die in der Regel ein freies Elektronenpaar haben, welches mit dem Formaldehyd chemisch reagiert, also den Formaldehyd chemisch, in der Regel praktisch irreversibel, bindet. Derartige freie Elektronenpaare finden sich beispielsweise auf folgenden funktionellen Gruppen organischer oder anorganischer Verbindungen: primäre, sekundäre und tertiäre Aminogruppe, Hydroxylgruppe, Sulfitgruppe, Amide, Imine, Imide.
Eine bevorzugte Gruppe der Formaldehydfänger ist die, welche chemische Verbindungen jeglichen Molekulargewichts enthält, wobei die chemischen Verbindungen mindestes ein N-Atom mit mindesten einem freien Elekronenpaar enthalten, zum Beispiel: Ammoniak, Harnstoff, Melamin, organische Ci-Cio-Amine, Polymere die mindestens eine Aminogruppe tragen, wie Polyamine, Polyimine, Polyharnstoffe, Poly-Lysine, Po- lyvinylamin, Polyethylenimin.
Eine weitere bevorzugte Gruppe der Formaldehydfänger sind schwefelhaltige Salze, wie Alkalimetallsulfit, beispielsweise Natriumsulfit; Alkalimetallthiosulfat, beispielsweise Natriumthiosulfat oder Salze organischer Schwefelverbindungen, beispielsweise Thio- carboxylate.
Komponente B) wird üblicherweise wie folgt hergestellt:
Entweder werden die der Komponente B) zugrundeliegenden Kunststoffteilchen als kompakte Kunststoffteilchen (auch„expandierbare Kunststoffteilchen" genannt) mit dem Formaldehydfänger in Berührung gebracht, entweder nach der Herstellung der Kunststoffteilchen oder im Zuge der Herstellung der Kunststoffteilchen (beides„Varian- te I") oder die der Komponente B) zugrundeliegenden Kunststoffteilchen werden als expandierte Kunststoffteilchen mit dem Formaldehydfänger in Berührung gebracht. („Variante II").
Eine gut geeignete Ausführungsform der Variante I ist die Herstellung der der Kompo- nente B) zugrundeliegenden Kunststoffteilchen in einem Extruder wobei in den Extruder zusätzlich der Formaldehydfänger eindosiert wird ,so dass nach dem Extrusi- onsschritt ein periförmiges expandierbares Co-Extrudat aus Kunststoff und Formaldehydfänger vorliegt.
Dieses Co-Extrudat kann sowohl in seiner expandierbaren Form als auch vorzugswei- se in seiner expandierten Form weiterhin mit einem Härter für das Bindemittel C), analog wie im folgenden für Formaldehydfänger beschrieben, in Berührung gebracht werden.
Unter Härter für das Bindemittel C), sind hierin alle chemischen Verbindungen jegli- chen Molekulargewichts zu verstehen, welche die Polykondensation von Aminoplastharz oder Phenolformaldehydharz bewirken oder beschleunigen.
Eine gut geeignete Gruppe der Härter für Aminoplastharz oder Phenolformaldehydharz sind organische Säuren, anorganische Säuren, saure Salze von organischen Säuren und saure Salze von anorganischen Säuren, wie Ammoniumsalze oder saure Salze von organischen Aminen. Die Komponenten dieser Gruppe können selbstverständlich auch in Mischungen eingesetzt werden.
Eine bevorzugte Gruppe der Härter für Aminoplastharz oder Phenolformaldehydharz sind anorganische oder organische Säuren wie Salpetersäure, Schwefelsäure, Ameisensäure, Esigsäure und Polymere mit Säuregruppen, wie Homo- oder Copolymere der Acrylsäure oder Methacrylsäure oder Maleinsäure.
Weitere Beispiele von Härtern für Aminoplastharze findet man in M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer 2002, Seiten 265-269 und weitere Beispiele von Härtern für Phenolformaldehydharze findet man in M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer 2002, Seiten 341 -352.
Vorzugsweise wird Variante (II) verwendet.
Formaldehydfänger I), welche an den der Komponente B) zugrundeliegenden Kunststoffteilchen haften werden üblicherweise in Substanz oder auch in einem Verdünnungsmittel, beispielsweise Wasser und/oder organische Lösungsmittel, gelöst oder suspendiert mit den der Komponente B) zugrundeliegenden Kunststoffteilchen in Be- rührung gebracht.
Die Haftung der Formaldehydfänger I) an den der Komponente B) zugrundeliegenden Kunststoffteilchen kommt beispielsweise durch die intrinsischen adhäsiven Eigenschaften der Formaldehydfänger I) zustande oder aber dadurch, dass die Formaldehydfän- ger beim oder nach dem genannten in Berührung bringen verdicken, polymerisieren oder polykondensieren und beispielsweise aushärten. Beispiele für derartige Formaldehydfänger I) sind solche Substanzen, die eine Schicht, vorzugsweise ein feste nicht klebende Schicht, auf den der Komponente B) zugrundeliegenden Kunststoffteilchen bilden können, beispielsweise bei Raumtemperatur feste Amine oder Harnstoff und dessen Derivate, weiterhin Polyamine, wie Polyvinylamin, Polyimine, wie Polyethylenimin, und Polyharnstoffe sowie feste Reaktionsprodukte von Melamin und/oder Harnstoff mit Aminen, zum Beispiel solche wie in WO2009080787 oder in WO2008148766 beschrieben, auf weiche hierin ausdrücklich Bezug genommen wird. Formaldehydfänger II), welche an den der Komponente B) zugrundeliegenden Kunststoffteilchen nicht haften werden üblicherweise mit einem Kleber kombiniert.
Nicht haften bedeutet hierbei dass der entsprechende Härter in Festform, zum Beispiel Pulver, oder flüssiger Form sich schon durch geringe mechanische Belastung, von den der Komponente B) zugrunde liegenden Kunststoffteichen in substantieller Menge ab- löst.
Beispiele für derartige Formaldehydfänger II) sind in der Regel kristalline niedrig molekulare organische Substanzen wie Harnstoff oder schwefelhaltige Salze, wie Alkalimetallsulfit, beispielsweise Natriumsulfit; Alkalimetallthiosulfat, beispielsweise Natriumthi- osulfat.
Als Kleber können folgende Komponenten für sich alleine oder in Kombination miteinander verwendet werden, wobei die Mischungsverhältnisse nicht kritisch sind.
Polymere auf Basis von Monomeren wie vinylaromatischen Monomeren, wie o
Methylstyrol, p-Methylstyrol, Ethylstyrol, tert- Butylstyrol, Vinylstyrol, Vinyltoluol, 1 ,2- Diphenylethylen, 1 ,1 -Diphenylethylen, Alkenen, wie Ethylen oder Propylen, Dienen, wie 1 ,3-Butadien, 1 ,3-Pentadien, 1 ,3-Hexadien, 2,3-Dimethylbutadien, Isopren, Piperylen oder Isopren, α-ß-ungesättigte Carbonsäuren, wie Acrylsäure und Methacrylsäure, deren Estern, insbesondere Alkylester, wie C1 -10-Alkylester der Acrylsaeure, insbeson- dere die Butylester, vorzugsweise n-Butylacrylat, und die C1 -10-Alkylester der Methacrylsäure, insbesondere Methylmethacrylat (MMA), oder Carbonsäureamide, beispielsweise Acrylsäureamid und Methacryl- säureamid.
Die Polymeren können gegebenenfalls 1 bis 5 Gew.- % Comonomere, wie
(Meth)acrylnitril, (Meth)acrylamid, Ureido(meth)acrylat, 2-Hydroxyethyl(meth)acrylat, 3- Hydroxypropyl(meth)acrylat, Acrylamidpropansulfonsäure, Methylolacrylamid oder das Natriumsalz der Vinylsulfonsäure enthalten.
Bevorzugt sind die Polymeren der Kleber aus ein oder mehreren der Monomeren Sty- rol, Butadien, Acrylsäure, Methacrylsäure, C1 -4-Alkylacrylaten, C1 -4- Alkylmethacryla- ten, Acrylsäureamid, Methacrylsäureamid und Methylolacrylsäureamid aufgebaut. Als Kleber für die Formaldehydfänger II) eignen sich insbesondere Acrylatharze, besonders bevorzugt in Form der wässrigen Polymerdispersion.
Weiterhin können als Kleber für die Formaldehydfänger II) auch Harze wie Ami- noplastharze, Polyurethane, Alkydharze, und andere Harze die zum Beispiel in Lacken oder Farben benutzt werden und eine stabile Schicht bilden können verwendet werden.
Die oben genannten Kleber werden üblicherweise in Substanz oder in einem Verdünnungsmittel, beispielsweise Wasser und/oder organische Lösungsmittel, gelöst oder suspendiert mit dem Formaldehydfänger II) oder den Formaldehydfängern II) in Berührung gebracht.
Die Herstellung der Kleber-Polymerdispersion oder -Suspension erfolgt in an sich bekannter Weise, etwa durch Emulsions-, Suspensions-, oder Dispersionspolymerisation, bevorzugt in wässriger Phase. Man kann das Polymer auch durch Lösungs- oder Mas- sepolymerisation herstellen, gegebenenfalls zerteilen und die Polymerpartikel anschliessend in Wasser in üblicher weise dispergieren.
Geeignete Polymerdispersionen sind beispielsweise durch radikalische Emulsionspolymerisation von ethylenisch ungesaettigten Monomeren, wie Styrol, Acylate oder Me- thacrylate, wie in WO 00/50480 beschrieben, erhältlich. Besonders bevorzugt sind reine Acrylate oder Styrol-Acrylate, welche aus den Monomeren Styrol, n-Butylacrylat, Methylmetharcylat (MMA), Methacrylsaeure, Acrylamid oder Methylolacrylamid, aufgebaut sind.
Vorzugsweise verwendet man Harnstoff, schwefelhaltige Salze, wie Alkalimetallsulfit, beispielsweise Natriumsulfit; Alkalimetallthiosulfat, beispielsweise Natriumthiosulfat als Formaldehydfänger II) und eine wässrige Dispersion eines Polymers auf Basis: Acryl- säureester und Styrol, beispielsweise ACRONAL® S 305 D der BASF SE, als Kleber für Formaldehydfänger II).
Weiterhin kann Formaldehydfänger I) als Kleber für Formaldehyd fänger II) eingesetzt werden.
Man kann Formaldehydfänger I) und Formaldehydfänger II) oder Formaldehydfänger II) und den oben beschriebenen Kleber oder Formaldehydfänger I) und Formaldehydfänger II) und gegebenenfalls den oben beschriebenen Kleber mischen und mit den der Komponente B) zugrundeliegenden Kunststoffteilchen in Berührung bringen oder zunächst die der Komponente B) zugrundeliegenden Kunststoffteilchen mit dem Formaldehydfänger I) und/oder dem oben beschriebenen Kleber in Berührung bringen und diese anschließend mit dem Formaldhydfänger II) in Berührung bringen. Das in Berührung bringen kann mit den üblichen Verfahren geschehen, beispielsweise durch Besprühen, Tauchen, Benetzen oder Auftrommeln der der Komponente B) zugrundeliegenden Kunststoffteilchen mit den, gegebenenfalls gelösten oder suspendierten, weiteren Komponenten, nämlich Formaldehydfänger I) und/Formaldehydfänger II) und oder dem oben beschriebenen Kleber. Die der Komponente B) zugrundeliegenden Kunststoffteilchen liegen hierbei üblicherweise so wie sie sind, also als Festsubstanz, vor.
Der Gehalt an Formaldehydfänger in und/oder auf der Komponente B) liegt üblicher- weise im Bereich von 0,5 bis 100 Gew.-% Formaldehydfänger, vorzugsweise im Bereich von 1 bis 80 Gew.-% besonders bevorzugt im Bereich von 5 bis 40 Gew.-% Formaldehydfänger, jeweils bezogen auf Komponente B).
Die der Komponente B) zugrundeliegenden expandierte Kunststoffteilchen werden üblicherweise wie folgt erhalten: Kompakte Kunststoffteilchen, welche ein ausdehnungsfähiges Medium (auch„Treibmittel" genannt) enthalten werden durch Einwirkung von Wärmenergie oder Druckänderung expandiert (oft auch als„aufgeschäumt" bezeichnet). Hierbei dehnt sich das Treibmittel aus, die Partikel nehmen an Größe zu und Zellstrukturen entstehen.
Dieses Expandieren wird im Allgemeinen in üblichen Aufschäumvorrichtungen, oft als „Vorschäumer" bezeichnet, durchgeführt. Derartige Vorschäumer können ortsfest installiert sein oder aber mobil sein.
Die Expandierung kann einstufig oder mehrstufig durchgeführt werden. In der Regel werden beim einstufigen Verfahren die expandierbaren Kunststoffteilchen ohne weiteres auf die gewünschte Endgröße expandiert.
In der Regel werden beim mehrstufigen Verfahren die expandierbaren Kunststoffteilchen zunächst auf eine Zwischengröße expandiert und dann in einer oder mehreren weiteren Stufen über entsprechend viele Zwischengrößen zur gewünschten Endgröße expandiert.
Die oben genannten kompakten Kunststoffteilchen, hierin auch„expandierbare Kunststoffteilchen" genannt, enthalten, im Gegensatz zu den expandierten Kunststoffteil- chen, in der Regel keine Zellstrukturen.
Die expandierten Kunststoffteilchen haben in der Regel, wenn überhaupt, nur noch einen geringen Gehalt an Treibmittel. Die so erhaltenen expandierten Kunststoffteilchen können zwischengelagert werden oder ohne weitere Zwischenschritte zur Herstellung der erfindungsgemäßen Komponente B) , wie oben beschrieben, weiterverwendet werden. Geeignete Polymere, die den expandierbaren oder expandierten Kunststoffteilchen zugrunde liegen sind alle Polymere, vorzugsweise thermoplastische Polymere, die sich verschäumen lassen. Diese sind dem Fachmann bekannt. Gut geeignete derartige Polymere sind beispielsweise Polyketone, Polysulfone, Polyo- xymethylen, PVC (hart und weich), Polycarbonate, Polyisocyanurate, Polycarbodiimi- de, Polyacrylimide und Polymethacrylimide, Polyamide, Polyurethane, Aminoplastharze und Phenolharze, Styrolhomopolymere (im folgenden auch als„Polystyrol" oder „Styrolpolymerisat" bezeichnet), Styrolcopolymere, C2-Cio-Olefinhomopolymere, C2- do-Olefincopolymere und Polyester.
Bevorzugt verwendet man zur Herstellung der genannten Olefinpolymere die
1 -Alkene, zum Beispiel Ethylen, Propylen, 1 -Buten, 1 -Hexen, 1 -Octen. Die expandierten Kunststoffteilchen der Komponente B) weisen eine Schüttdichte, von 10 bis 150 kg/m3 auf, bevorzugt 30 bis 100 kg/m3, besonders bevorzugt 40 bis 80 kg/m3, insbesondere 50 bis 70 kg/m3. Die Schüttdichte wird üblicherweise durch Wiegen eines mit dem Schüttgut gefüllten definierten Volumens ermittelt. Expandierte Kunststoffteilchen B) werden im Allgemeinen in Form von Kugeln oder Perlen mit einem mittleren Durchmesser von vorteilhaft 0,25 bis 10 mm, bevorzugt 0,4 bis 8,5 mm, insbesondere 0,4 bis 7 mm, eingesetzt.
Expandierte Kunststoffteilchen-Kugeln B) weisen vorteilhaft eine kleine Oberfläche pro Volumen auf, beispielsweise in Form eines sphärischen oder elliptischen Partikels.
Die expandierten Kunststoffteilchen-Kugeln B) sind vorteilhaft geschlossenzellig. Die Offenzeiligkeit nach DIN-ISO 4590 beträgt in der Regel weniger als 30 %. Besteht die Komponente B) aus unterschiedlichen Polymertypen, also Polymertypen denen unterschiedliche Monomere zugrunde liegen (beispielsweise Polystyrol und Polyethylen oder Polystyrol und Homo-Polypropylen oder Polyethylen und HomoPolypropylen), so können diese in unterschiedlichen Gewichtsverhältnissen vorliegen, die allerdings, nach derzeitigem Stand des Wissens, nicht kritisch sind.
Des weiteren können den Polymeren, vorzugsweise den Thermoplasten, die den expandierbaren oder expandierten Kunststoffteilchen B) zugrunde liegen übliche Additive, zum Beispiel UV-Stabilisatoren, Antioxydantien, Beschichtungsmittel, Hydrophobierungsmittel, Keimbildner, Weichmacher, Flammschutzmittel, lösliche und unlösliche anorganische und/oder organische Farbstoffe, Pigmente, und athermane Partikel, wie Ruß, Graphit oder Aluminiumpulver, gemeinsam oder räumlich getrennt als Zusatzstoffe zugegeben werden. Zum expandieren der expandierbaren Kunststoffteilchen können alle dem Fachmann bekannten Treibmittel verwendet werden, beispielsweise aliphatische C3- bis C10- Kohlenwasserstoffe, wie Propan, n-Butan, Isobutan, n-Pentan, Isopentan, Neopentan cyclo-Pentan und/oder Hexan und dessen Isomere, Alkohole, Ketone, Ester, Ether oder halogenierte Kohlenwasserstoffe.
Der Gehalt an Treibmittel in den expandierbaren Kunststoffteilchen liegt im allgemeinen im Bereich von 0,01 bis 7 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,1 bis 4 Gew.-%., jeweils bezogen auf die treibmittelhaltigen expandierba- ren Kunststoffteilchen.
Vorzugsweise verwendet man Styrolhomopolymerisat (hierin auch einfach„Polystyrol" genannt) und/oder Styrolcopolymerisat als einzige Kunststoffteilchen-Komponente in der Komponente B).
Derartiges Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat kann nach allen den Fachmann bekannten Polymerisierungsverfahren hergestellt werden, siehe z. B. Ullmann's Encyc- lopedia, Sixth Edition, 2000 Electronic Release oder Kunststoff-Handbuch 1996, Band 4„Polystyrol" , Seiten 567 bis 598.
Die Herstellung des expandierbaren Polystyrols und/oder Styrolcopolymerisats erfolgt in der Regel in an sich bekannter Weise durch Suspensionspolymerisation oder mittels Extrusionsverfahren. Bei der Suspensionspolymerisation wird Styrol, gegebenenfalls unter Zusatz weiterer Comonomere in wässriger Suspension in Gegenwart eines üblichen Suspensionsstabilisators mittels radikalbildender Katalysatoren polymerisiert. Das Treibmittel und gegebenenfalls weitere übliche Zusatzstoffe können dabei bei der Polymerisation mit vorgelegt werden oder im Laufe der Polymerisation oder nach beendeter Polymerisation dem Ansatz zugefügt werden. Die erhaltenen periförmigen, mit Treibmittel imprägnierten, expandierbaren Styrolpolymerisate werden nach beendeter Polymerisation von der wässrigen Phase abgetrennt, gewaschen, getrocknet und gesiebt.
Bei dem Extrusionsverfahren wird das Treibmittel beispielsweise über einen Extruder in das Polymer eingemischt, durch eine Düsenplatte gefördert und unter Druck zu Partikeln oder Strängen granuliert.
Als Treibmittel zur Herstellung des expandierbaren Polystyrols und/oder Styrolcopolymerisats können alle dem Fachmann bekannten und bereits oben genannten Treibmit- tel verwendet werden, beispielsweise aliphatische C3- bis Cio-Kohlenwasserstoffe, wie Propan, n-Butan, Isobutan, n-Pentan, Isopentan, Neopentan cyclo-Pentan und/oder Hexan und dessen Isomere, Alkohole, Ketone, Ester, Ether oder halogenierte Kohlen- Wasserstoffe.
Bevorzugt wird das Treibmittel ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus n-Pentan, Isopentan, Neopentan und Cyclopentan, .Besonders bevorzugt wird ein handelsübli- ches Pentanisomerengemisch aus n-Pentan und iso-Pentanverwendet.
Der Gehalt an Treibmittel im expandierbaren Polystyrol oder Styrolcopolymerisat liegt im allgemeinen im Bereich von 0,01 bis 7 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 4 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 3,5 Gew.-%, jeweils bezogen auf das treibmittelhaltige expandierbare Polystyrol oder Styrolcopolymerisat.
Der Gehalt an C3- bis Cio-Kohlenwasserstoffe als Treibmittel im expandierbaren Polystyrol oder Styrolcopolymerisat liegt im allgemeinen im Bereich von 0,01 bis 7 Gew.- %, vorzugsweise 0,01 bis 4 Gew.-% bevorzugt 0,1 bis 4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 3,5 Gew.-%, jeweils, bezogen auf das treibmittelhaltige expandierbare Polystyrol oder Styrolcopolymerisat.
Der Gehalt an Treibmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus n-Pentan, Isopentan, Neopentan und Cyclopentan, im expandierbaren Polystyrol oder Styrolcopoly- merisat liegt im allgemeinen im Bereich von 0,01 bis 7 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 4 Gew.-% bevorzugt 0,1 bis 4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 3,5 Gew.-%, jeweils, bezogen auf das treibmittelhaltige expandierbare Polystyrol oder Styrolcopolymerisat. Der Gehalt an Treibmittel, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus n-Pentan, Isopentan, Neopentan und Cyclopentan, im expandierbaren Polystyrol liegt im allgemeinen im Bereich von 0,01 bis 7 Gew.-%, vorzugsweise 0,01 bis 4 Gew.-% bevorzugt 0,1 bis 4 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 3,5 Gew.-%, jeweils, bezogen auf das treibmittelhaltige expandierbare Polystyrol.
Die oben beschriebenen bevorzugten oder besonders bevorzugten expandierbaren Styrolpolymerisaten oder expandierbaren Styrolcopolymerisate haben einen relativ geringen Gehalt an Treibmittel. Derartige Polymerisate werden auch als„treibmittelarm" bezeichnet. Ein gut geeignetes Verfahren zu Herstellung von treibmittelarmen expandierbarem Polystyrol oder expandierbarem Styrolcopolymerisat wird in US 5,1 12,875 beschrieben auf das hierin ausdrücklich Bezug genommen wird.
Des weiteren können den Styrolpolymerisaten oder oder Styrolcopolymerisaten übliche Additive, zum Beispiel UV-Stabilisatoren, Antioxydantien, Beschichtungsmittel, Hydrophobierungsmittel, Keimbildner, Weichmacher, Flammschutzmittel, lösliche und unlösliche anorganische und/oder organische Farbstoffe, Pigmente, und athermane Partikel, wie Ruß, Graphit oder Aluminiumpulver, gemeinsam oder räumlich getrennt als Zusatzstoffe zugegeben werden.
Wie beschieben können auch Styrolcopolymerisate eingesetzt werden. Vorteilhaft wei- sen diese Styrolcopolymerisate mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 80 Gew.-%, einpolymerisiertes Styrol auf. Als Comonomere kommen z. B. a-Methylstyrol, kernhalogenierte Styrole, Acrylnitril, Ester der Acryl- oder Methacrylsäure von Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen, N-Vinylcarbazol, Maleinsäure(anhydrid), (Meth)acrylamide und/oder Vinylacetat in Betracht.
Vorteilhaft kann das Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat eine geringe Menge eines Kettenverzweigers einpolymerisiert enthalten, d. h. einer Verbindung mit mehr als einer, vorzugsweise zwei Doppelbindungen, wie Divinylbenzol, Butadien und/oder Bu- tandioldiacrylat. Der Verzweiger wird im Allgemeinen in Mengen von 0,0005 bis 0,5 Mol-%, bezogen auf Styrol, verwendet.
Bevorzugt werden Styrolpolymerisate oder Styrolcopolymerisate mit einem Molekulargewicht im Bereich von 70.000 bis 400.000 g/mol, besonders bevorzugt 190.000 bis 400.000 g/mol, ganz besonders bevorzugt 210.000 bis 400.000 g/mol eingesetzt.
Auch Mischungen verschiedener Styrol(co)polymerisate können verwendet werden.
Gut geeignete Styrolhomopolymerisate oder Styrolcopolymerisate sind glasklares Polystyrol (GPPS), Schlagzähpolystyrol (HIPS), anionisch polymerisiertes Polystyrol oder Schlagzähpolystyrol (A-IPS), Styrol-a-Methylstyrol-copolymere, Acrylnitril-Butadien- Styrolpolymerisate (ABS), Styrol-Acrylnitril (SAN), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Methylacrylat-Butadien-Styrol (MBS), Methylmethacrylat-Acrylnitril-Butadien-Styrol (MABS)-Polymerisate oder Mischungen davon oder mit Polyphenylenether (PPE) eingesetzt.
Besonders bevorzugt wird ein Styrolhomopolymerisat mit einem Molekulargewicht im Bereich von 70.000 bis 400.000 g/mol, besonders bevorzugt 190.000 bis 400.000 g/mol, ganz besonders bevorzugt 210.000 bis 400.000 g/mol eingesetzt. Für die Herstellung von expandiertem Polystyrol als Komponente B) und/oder expandiertem Styrolcopolymerisat als Komponente B) werden im allgemeinen die expandierbaren Styrolhomopolymerisate oder expandierbaren Styrolcopolymerisate in bekannter Weise durch Erhitzen auf Temperaturen oberhalb ihres Erweichungspunkts, beispielsweise mit Heißluft oder vorzugsweise Dampf und oder Druckänderung expandiert (oft auch als„aufgeschäumt" bezeichnet)., wie zum Beispiel in Kunststoff Handbuch 1996, Band 4„Polystyrol" , Hanser 1996, Seiten 640 bis 673 oder US 5,1 12,875 beschrieben. Das expandierbare Polystyrol oder expandierbare Styrolcopolymerisat ist in der Regel in an sich bekannter Weise durch Suspensionspolymerisation oder mittels Extrusions- verfahren wie oben beschrieben erhältlich.
Beim Expandieren dehnt sich das Treibmittel aus, die Polymerpartikel nehmen an Grö- ße zu und Zellstrukturen entstehen.
Dieses Expandieren wird im Allgemeinen in üblichen Aufschäumvorrichtungen, oft als „Vorschäumer" bezeichnet, durchgeführt. Derartige Vorschäumer können ortsfest installiert sein oder aber mobil sein.
Die Expandierung kann einstufig oder mehrstufig durchgeführt werden. In der Regel werden beim einstufigen Verfahren die expandierbaren Polystyrolteilchen oder expandierbaren Styrolcopolymerteilchen ohne weiteres auf die gewünschte Endgröße expandiert.
In der Regel werden beim mehrstufigen Verfahren die Polystyrolteilchen oder expandierbaren Styrolcopolymerteilchen zunächst auf eine Zwischengröße expandiert und dann in einer oder mehreren weiteren Stufen über entsprechend viele Zwischengrößen zur gewünschten Endgröße expandiert.
Vorzugsweise wird die Expandierung einstufig durchgeführt.
Die expandierbaren Polystyrolteilchen (Styrolhomopolymerisat-Teilchen) oder expandierbaren Styrolcopolymerteilchen enthalten, im Gegensatz zu den expandierten Po- lystyrolteilchen oder expandierten Styrolcopolymerteilchen, in der Regel keine Zellstrukturen.
Der Gehalt an Treibmittel im expandierten Polystyrol oder expandierten Styrolcopoly- merisat, vorzugsweise Styrolhomopolymerisat, liegt im allgemeinen im Bereich von 0 bis 5,5 Gew.-%, vorzugsweise 0 bis 3 Gew.-%, bevorzugt 0 bis 2,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0 bis 2 Gew.-%, jeweils bezogen auf das expandierte Polystyrol oder expandierte Styrolcopolymerisat.
0 Gew.-% bedeutet hierin, dass kein Treibmittel mit den üblichen Nach weis verfahren nachgewiesen werden kann.
Diese expandierten Polystyrolteilchen oder expandierte Styrolcopolymerteilchen können ohne oder mit weiteren Maßnahmen zur Treibmittelverminderung zur Herstellung des lignocellulosehaltigen Stoffs weiterverwendet werden.
Die so erhaltenen expandierten Polystyrolteilchen oder expandierte Styrolcopolymer- teilchen, werden vorzugsweise ohne weitere Zwischenschritte zur Herstellung der erfindungsgemäßen Komponente B) , wie oben beschrieben d weiterverwendet. Das expandierte Polystyrol oder expandierte Styrolcopolymerisat weist vorteilhaft eine Schüttdichte, von 10 bis 100 kg/m3 auf, bevorzugt 45 bis 100 kg/m3, besonders bevorzugt 45 bis 80 kg/m3, insbesondere 50 bis 70 kg/m3. Das expandierte Polystyrol oder expandierte Styrolcopolymerisat wird vorteilhaft in Form von Kugeln oder Perlen mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 0,25 bis 10 mm, bevorzugt im Bereich von 1 bis 8,5 mm, insbesondere im Bereich von 1 ,2 bis 7 mm eingesetzt. Die expandierten Polystyrol- oder expandierten Styrolcopolymerisat-Kugeln weisen vorteilhaft eine kleine Oberfläche pro Volumen auf, beispielsweise in Form eines sphärischen oder elliptischen Partikels.
Die expandierten Polystyrol- oder expandierten Styrolcopolymerisat-Kugeln sind vor- teilhaft geschlossenzellig. Die Offenzeiligkeit nach DIN-ISO 4590 beträgt in der Regel weniger als 30 %.
Üblicherweise weist das expandierbare Polystyrol oder expandierbare Styrolcopolymerisat oder das expandierte Polystyrol oder expandierte Styrolcopolymerisat eine antistatische Beschichtung auf.
Die expandierten Kunststoffteilchen B) liegen in der Regel auch nach dem Verpressen zum Lignocellulosewerkstoff, vorzugsweise Holzwerkstoff, vorzugsweise mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoff, besonders bevorzugt mehrschichtigen Holzwerkstoff, in einem praktisch ungeschmolzenen Zustand vor. Das bedeutet, dass die Kunststoffteilchen B) in der Regel nicht in die Lignocelluloseteilchen eingedrungen sind oder diese imprägniert haben, sondern zwischen den Lignocelluloseteilchen verteilt sind. Üblicherweise lassen sich die Kunststoffteilchen B) mit physikalischen Verfahren, zum Beispiel nach dem Zerkleinern des Lignocellulosewerkstoffs, von der Lignocellulose ab- trennen.
Die Gesamtmenge der expandierten Kunststoffteilchen B), bezogen auf den lignocellu- losehaltigen, vorzugsweise holzhaltigen Stoff, liegt im Bereich von 1 bis 25 Gew.-%, vorzugsweise 3 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%.
Die Gesamtmenge der expandierten Kunststoffteilchen B) mit Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat als einziger Kunststoffteilchen-Komponente, bezogen auf den ligno- cellulosehaltigen, vorzugsweise holzhaltigen Stoff, liegt im Bereich von 1 bis 25 Gew.- %, vorzugsweise 3 bis 20 Gew.-%, besonders bevorzugt 5 bis 15 Gew.-%. Als vorteilhaft hat sich die Abstimmung der Dimensionen der oben beschriebenen expandierten Kunststoffteilchen B) auf die Lignocellulosepartikel, vorzugsweise Holzpartikel A) oder vice versa herausgestellt. Diese Abstimmung wird im Folgenden durch die Beziehung der jeweiligen d'-Werte (aus der Rosin-Rammler-Sperling-Bennet-Funktion) der Lignocellulosepartikel, vorzugsweise Holzpartikel A) und der expandierten Kunststoffteilchen B) ausgedrückt.
Die Rossin-Rammler-Sperling-Bennet-Funktion ist zum Beispiel in DIN 66145 be- schrieben.
Zur Ermittlung der d'-Werte führt man Siebanalysen zunächst zur Ermittlung der Partikelgrößenverteilung der expandierten Kunststoffteilchen B) und Lignocellulosepartikel, vorzugsweise Holzpartikel A) analog DIN 66165, Teil 1 und 2 durch.
Die Werte aus der Siebanalyse werden dann in die Rosin-Rammler-Sperling-Bennet- Funktion eingesetzt und d' berechnet.
Die Rosin-Rammler-Sperling-Bennet-Funktion ist: R=100*exp(-(d/d')n))
Mit folgenden Bedeutungen der Parameter:
R Rest (Gew.-%) der auf dem jeweiligen Siebboden verbleibt
d Partikelgröße
d' Partikelgröße bei 36,8 Gew.-% Rest
n Breite der Partikelgrößen-Verteilung
Gut geeignete Lignocellulosepartikel, vorzugsweise Holzpartikel A) haben einen d'- Wert gemäß Rosin-Rammler-Sperling-Bennet (Definition und Bestimmung des d'- Wertes wie oben beschrieben) im Bereich von 0,1 bis 5,0, vorzugsweise im Bereich von 0,3 bis 3,0 und besonders bevorzugt im Bereich von 0,5 bis 2,75.
Gut geeignete lignocellulosehaltigen, vorzugsweise holzhaltige Stoffe oder mehrschichtige Lignocellulosewerkstoffe, vorzugsweise mehrschichtige Holzwerkstoffe erhält man, wenn für die d'-Werte gemäß Rosin-Rammler-Sperling-Bennet der Lignocellulosepartikel, vorzugsweise Holzpartikel A) und die Partikel der expandierten Kunststoffteilchen B) folgende Beziehung gilt: d' der Partikel A) < 2,5 χ d' der Partikel B), vorzugsweise d' der Partikel A) < 2,0 χ d' der Partikel B), besonders bevorzugt d' der Partikel A) < 1 ,5 χ d' der Partikel B), ganz besonders bevorzugt d' der Partikel A) < d' der Partikel B). Das Bindemittel C) wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminoplastharz, Phenolformaldehydharz und organischem Isocyanat mit mindestens zwei Isocya- natgruppen. Auf diese Komponenten beziehen sich in der vorliegenden Anmeldung die absoluten und prozentualen Mengenangaben im Hinblick auf die Komponente C). Das Bindemittel C) kann, zusätzlich zur Komponente B), die dem Fachmann bekannten Härter enthalten.
Dies sind beispielsweise für Aminoplaste oder Phenolformaldehydharze jeweils in den üblichen, geringen Mengen, beispielsweise im Bereich von 0,1 Gew.-% bis 3 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge an Aminoplastharz oder Phenolformaldehydharz im Bindemittel C) Ammoniumsulfat oder Ammoniumnitrat oder anorganische oder organische Säuren, zum Beispiel Schwefelsäure, Ameisensäure, oder säureregenerierende Substanzen, wie Aluminiumchlorid, Aluminiumsulfat.
Phenolformaldehydharze (auch PF-Harze genannt) sind dem Fachmann bekannt, sie- he zum Beispiel Kunststoff-Handbuch, 2. Auflage, Hanser 1988, Band 10„Duroplaste", Seiten 12 bis 40.
Als Aminoplastharz werden hier Polykondensationsprodukte aus Verbindungen mit mindestes einer, gegebenenfalls teilweise mit organischen Resten substituierten, Carb- amidgruppe (die Carbamidgruppe wird auch Carboxamidgruppe genannt) und einem Aldehyd, vorzugsweise Formaldehyd, verstanden.
Als gut geeignetes Aminoplastharz können alle dem Fachmann, vorzugsweise die für die Herstellung von Holzwerkstoffen bekannten, Aminoplastharze verwendet werden. Derartige Harze sowie ihre Herstellung sind beispielsweise in Ullmanns Enzyklopädie der technischen Chemie, 4., neubearbeitete und erweiterte Auflage, Verlag Chemie, 1973, Seiten 403 bis 424„Aminoplaste" und Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Vol. A2, VCH Verlagsgesellschaft, 1985, Seiten 1 15 bis 141„Amino Resins" sowie in M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer 2002, Seiten 251 bis 259 (UF-Harze) und Seiten 303 bis 313 (MUF und UF mit geringer Menge Melamin) beschrieben.
Bevorzugte Aminoplastharze sind Polykondensationsprodukte aus Verbindungen mit mindestes einer, auch teilweise mit organischen Resten substituierten, Carbamidgrup- pe und Formaldehyd. Besonders bevorzugte Aminoplastharze sind Harnstoff-Formaldehydharze (UF-Harze), Melamin-Formaldehydharze (MF-Harze) oder melaminhaltige Harnstoff-Formaldehydharze (MUF-Harze). Ganz besonders bevorzugte Aminoplastharze sind Harnstoff-Formaldehydharze, beispielsweise Kaurit® Leim-Typen der Firma BASF SE.
Weiterhin ganz bevorzugte Aminoplastharze sind Polykondensationsprodukte aus Verbindungen mit mindestes einer, auch teilweise mit organischen Resten substituierten, Aminogruppe und Aldehyd, worin das molare Verhältnis Aldehyd : gegebenenfalls teilweise mit organischen Resten substituierten Amino-Gruppe im Bereich von 0,3 bis 1 ,0, bevorzugt 0,3 bis 0,60, besonders bevorzugt 0,3 bis 0,45, ganz besonders bevorzugt 0,30 bis 0,40 liegt. Weiterhin ganz bevorzugte Aminoplastharze sind Polykondensationsprodukte aus Verbindungen mit mindestes einer Aminogruppe -IMH2 und Formaldehyd, worin das molare Verhältnis Formaldehyd : -NH2-Gruppe im Bereich von 0,3 bis 1 ,0, bevorzugt 0,3 bis 0,60, besonders bevorzugt 0,3 bis 0,45, ganz besonders bevorzugt 0,30 bis 0,40 liegt. Weiterhin ganz bevorzugte Aminoplastharze sind Harnstoff-Formaldehydharze (UF- Harze ), Melamin-Formaldehydharze (MF-Harze) oder melaminhaltige Harnstoff- Formaldehydharze (MUF-Harze), worin das molare Verhältnis Formaldehyd : -IMH2- Gruppe im Bereich von 0,3 bis 1 ,0, bevorzugt 0,3 bis 0,60, besonders bevorzugt 0,3 bis 0,45, ganz besonders bevorzugt 0,30 bis 0,40 liegt.
Weiterhin ganz bevorzugte Aminoplastharze sind Harnstoff-Formaldehydharze (UF- Harze), worin das molare Verhältnis Formaldehyd : -NH2-Gruppe im Bereich von 0,3 bis 1 ,0, bevorzugt 0,3 bis 0,60, besonders bevorzugt 0,3 bis 0,45, ganz besonders bevorzugt 0,30 bis 0,40 liegt.
Die genannten Aminoplastharze werden üblicherweise in flüssiger Form, meist in einem flüssigen Suspendiermittel suspendiert, vorzugsweise in wässriger Suspension, eingesetzt, können aber auch als Feststoff eingesetzt werden. Der Feststoffgehalt der Aminoplastharz-Suspensionen, vorzugsweise wässrigen Suspension, liegt üblicherweise bei 25 bis 90 Gew.-%, vorzugsweise bei 50 bis
70 Gew.-%.
Der Feststoffgehalt des Aminoplast-Harzes in wässriger Suspension kann nach Günter Zeppenfeld, Dirk Grunwald, Klebstoffe in der Holz- und Möbelindustrie, 2. Auflage, DRW-Verlag, Seite 268 bestimmt werden. Zur Bestimmung des Feststoffgehalts von Aminoplast-Leimen wird 1 g Aminoplast-Leim in eine Wägeschale genau eingewogen, am Boden fein verteilt und 2 Stunden bei 120 °C in einem Trockenschrank getrocknet. Nach Temperierung auf Raumtemperatur in einem Exsikkator wird der Rückstand gewogen und als prozentualer Anteil der Einwaage berechnet. Die Aminoplastharze werden nach bekannten Verfahren (siehe oben angegebene U II- mann-Literatur„Aminoplaste" und„Amino Resins", sowie oben angegebene Literatur Dunky et al.) durch Umsetzen der Carbamidgruppen-haltigen Verbindungen, vorzugsweise Harnstoff und/oder Melamin, mit den Aldehyden, vorzugsweise Formaldehyd, in den gewünschten Molverhältnissen Carbamidgruppe : Aldehyd, vorzugsweise in Was- ser als Lösungsmittel, hergestellt.
Das Einstellen des gewünschten molaren Verhältnisses Aldehyd, vorzugsweise Formaldehyd : gegebenenfalls teilweise mit organischen Resten substituierten Amino- Gruppe kann auch durch Zusatz von -NH2-Gruppen-tragenden Monomeren zu formal- dehydreicheren fertigen, vorzugsweise kommerziellen, Aminoplastharzen geschehen. NH2-Gruppen-tragende Monomere sind vorzugsweise Harnstoff, Melamin, besonders bevorzugt Harnstoff.
Die Harzbestandteile des Bindemittels C) können für sich alleine eingesetzt werden, also zum Beispiel Aminoplastharz als einziger Harzbestandteil des Bindemittels C) oder organisches Isocyanat als einziger Harzbestandteil des Bindemittels C) oder PF- Harz als einziger Bestandteil des Bindemittels C).
Die Harzbestandteile des Bindemittels C) können aber auch als Kombination zweier oder mehrerer Harzbestandteile des Bindemittels C) eingesetzt werden, vorzugsweise enthalten diese Kombinationen ein Aminoplastharz und/oder Phenolformaldehydharz.
Die Gesamtmenge des Bindemittels C), bezogen auf den holzhaltigen Stoff, liegt im Bereich von 1 bis 50 Gew.-%, vorzugsweise 2 bis 15 Gew.-%, besonders bevorzugt 3 bis 10 Gew.-%.
Hierbei liegt die Gesamtmenge des Aminoplastharzes (immer bezogen auf den Feststoff), vorzugsweise des Harnstoff-Formaldehydharzes und/oder Melamin-Harnstoff- Formaldehydharzes und/oder Melamin-Formaldehydharzes, besonders bevorzugt Harnstoff-Formaldehydharzes, im Bindemittel C), bezogen auf den lignocellulosehalti- gen, vorzugsweise holzhaltigen Stoff im Bereich von 1 bis 45 Gew.-%, vorzugsweise 4 bis 14 Gew.-%, besonders bevorzugt 6 bis 9 Gew.-%.
Hierbei liegt die Gesamtmenge des organischen Isocyanats, vorzugsweise des oligo- meren Isocyanats mit 2 bis 10, vorzugsweise 2 bis 8 Monomereinheiten und im Mittel mindestens einer Isocyanatgruppe pro Monomereinheit, besonders bevorzugt PMDI, im Bindemittel C), bezogen auf den lignocellulosehaltigen, vorzugsweise holzhaltigen Stoff im Bereich von 0 bis 5 Gew.-%, vorzugsweise 0,1 bis 3,5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,5 bis 1 ,5 Gew.-%.
Die Mengenverhältnisse des Aminolastharzes zu dem organischen Isocyanat ergeben sich aus den vorstehend beschriebenen Verhältnissen des Bindemittels Aminoplastharz zu lignocellulosehaltigen, vorzugsweise holzhaltigen Stoff beziehungsweise des Bindemittels organisches Isocyanat zu lignocellulosehaltigen, vorzugsweise holzhaltigen Stoff. Gegebenenfalls können in dem erfindungsgemäßen lignocellulosehaltigen, vorzugsweise holzhaltigen Stoff oder dem erfindungsgemäßen mehrschichtigen Lignocellulo- sewerkstoff, vorzugsweise mehrschichtigen Holzwerkstoff weitere handelsübliche und dem Fachmann bekannte Additive als Komponente D) vorliegen, zum Beispiel Hydrophobierungsmittel, wie Paraffin-Emulsionen, Pilzschutzmittel, Formaldehydfän- ger, zum Beispiel Harnstoff oder Polyamine, und Flammschutzmittel.
Die vorliegende Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffes der mindestens drei Schichten enthält, wobei entweder nur die mittlere Schicht oder mindestens ein Teil der mittleren Schichten ei- nen lignocellulosehaltigen Stoff wie oben definiert enthält oder außer der mittlere
Schicht oder mindestens einem Teil der mittleren Schichten mindestens eine weitere Schicht einen lignocellulosehaltigen Stoff wie oben definiert enthält, wobei man die Komponenten für die einzelnen Schichten übereinanderschichtet und unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck verpresst.
Die mittlere Dichte des erfindungsgemäßen mehrschichtigen, vorzugsweise des erfindungsgemäßen dreischichtigen, Lignocellulosewerkstoffs, vorzugsweise Holzwerkstoffs ist in der Regel nicht kritisch.
Üblicherweise haben höherdichte erfindungsgemäße mehrschichtige, vorzugsweise erfindungsgemäße dreischichtige, Lignocellulosewerkstoffe, vorzugsweise Holzwerkstoffe eine mittlere Dichte im Bereich von mindestens 600 bis 900 kg/m3, bevorzugt 600 bis 850 kg/m3, besonders bevorzugt 600 bis 800 kg/m3. Üblicherweise haben niedrigdichte erfindungsgemäße mehrschichtige, vorzugsweise erfindungsgemäße dreischichtige, Lignocellulosewerkstoffe, vorzugsweise Holzwerkstoffe eine mittlere Dichte im Bereich von 200 bis 600 kg/m3, bevorzugt 300 bis 600 kg/m3, besonders bevorzugt 350 bis 500 kg/m3. Bevorzugte Parameterbereiche sowie bevorzugte Ausführungsformen im Hinblick auf die mittlere Dichte des lignocellulosehaltigen, vorzugsweise holzhaltigen Stoffs und im Hinblick auf die Komponenten sowie deren Herstellungsverfahren A), B) ,C) und D) sowie die Kombination der Merkmale entsprechen den oben beschriebenen.
Mittlere Schichten im Sinne der Erfindung sind alle Schichten, die nicht die äußeren Schichten sind.
In einer Ausführungsform enthält mindestens eine der äußeren Schichten (üblicherweise„Deckschicht(en)" genannt) expandierte Kunststoffteilchen B). In einer weiteren Ausführungsform enthält mindestens eine der äußeren Schichten (üblicherweise„Deckschicht(en)" genannt) keine expandierte Kunststoffteilchen B).
In einer bevorzugten Ausführungsform enthalten die äußeren Schichten (üblicherweise „Deckschicht(en)" genannt) keine expandierte Kunststoffteilchen B).
Bevorzugt enthält der erfindungsgemäße mehrschichtige Lignocellulosewerkstoff, vorzugsweise mehrschichtige Holzwerkstoff drei Lignocelluloseschichten, vorzugsweise Holzstoffschichten, wobei die äußeren Deckschichten in Summe in der Regel dünner sind als die innere(n) Schicht(en).
Das für die äußeren Schichten verwendete Bindemittel ist üblicherweise ein Aminoplastharz, beispielsweise Harnstoff-Formaldehydharz (UF), Melamin-Formaldehydharz (MF), Melamin-Harnstoff-Formaldehydharz (MUF) oder das erfindungsgemäße Bindemittel C). Vorzugsweise ist das für die äußeren Schichten verwendete Bindemittel ein Aminoplastharz, besonders bevorzugt ein Harnstoff-Formaldehydharz, ganz besonders bevorzugt ein Aminoplastharz worin das molare Formaldehyd : -NH2-Gruppen- Verhältnis im Bereich von 0,3 bis 1 ,0 liegt.
Die Dicke des erfindungsgemäßen mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffs, vor- zugsweise mehrschichtigen Holzwerkstoffs variiert mit dem Anwendungsgebiet und liegt in der Regel im Bereich von 0,5 bis 100 mm; vorzugsweise im Bereich von 10 bis 40 mm, insbesondere 15 bis 20 mm.
Die Verfahren zur Herstellung von mehrschichtigen Holzwerkstoffen sind im Prinzip bekannt und zum Beispiel in M. Dunky, P. Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer 2002, Seiten 91 bis 150 beschrieben.
Ein Beispiel für ein Verfahren zur Herstellung eines erfindungsgemäßen mehrschichtigen Holzwerkstoffs wird im Folgenden beschrieben.
Nach der Zerspanung des Holzes werden die Späne getrocknet. Danach werden gegebenenfalls Grob- und Feinanteile entfernt. Die verbleibenden Späne werden durch Sieben oder Sichten im Luftstrom sortiert. Das gröbere Material wird für die Mittelschicht, das feinere für die Deckschichten eingesetzt.
Mittelschicht- und Deckschichtspäne werden getrennt voneinander jeweils mit den Komponenten B) (nur Mittelschicht(en) oder auch Mittelschicht(en) und mindestens eine Deckschicht), C) (gleich oder verschieden für Mittelschicht(en) und Deckschichten)) und gegebenenfalls D) (Mittelschicht und/oder Deckschichten) beleimt, beziehungsweise vermischt und anschließend gestreut. Zunächst wird das Deckschichtmaterial auf das Formband gestreut, anschließend das Mittelschichtmaterial - enthaltend die Komponenten B), C) und gegebenenfalls D) -und schließlich noch ein mal Deckschichtmaterial. Der so erzeugte dreischichtige Spänekuchen wird kalt (in der Regel bei Raumtemperatur) vorverdichtet und anschließend heiß gepresst.
Das Verpressen kann nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Üblicherweise wird der Holzpartikelkuchen bei einer Press-Temperatur von 150 °C bis 230 °C auf die gewünschte Dicke gepresst. Die Pressdauer beträgt normalerweise 3 bis 15 Sekunden pro mm Plattendicke. Man erhält eine dreischichtige Spanplatte.
Beispiele
A1 ) Herstellung des expandierten Polystyrols Neopor® 2200 (Neopor® ist ein Handelsprodukt und Marke der BASF SE) wurde mit Wasserdampf in einem kontinuierlichen Vorschäumer behandelt. Die Schüttdichte von 50 kg/m3 der vorgeschäumten Polystyrolkügelchen wurde durch Variation des Dampfdrucks und der Bedampfungszeit eingestellt. A2) Herstellung des expandierten Polystyrols mit Formaldehydfängerkomponente
1 Gewichtsteil, bezogen auf den Feststoff, des Klebers (Polymerdispersion Acronal S 790: 50 Gew.-%ige wässrige Dispersion eines Polymers basierend auf Acrylester und Styrol) und 3 Gewichtsteile, bezogen auf den Feststoff, Harnstoff als 33 Gew.-%ige wässrige Lösung, wurden bei Raumtemperatur gut gemischt. Dies ergab eine auftragbare trübe wässrige Mischung.
400 g des in A1 ) erhaltenen periförmigen expandierten Polystyrols wurde in einem 10 I -Eimer vorgelegt und mit 80 g der voranstehend beschriebenenen trüben wässrigen Formaldehydfängerkomponente und 8 g Wasser bei Raumtemperatur 5 bis 30 Minuten lang gemischt. Das so erhaltene Gemenge wurde in Gazekörbe gefüllt und im Luftstrom bei Raumtemperatur trocknen gelassen bis die Perlen nicht mehr klebrig erschienen. Die aufgetragene Formaldehydfängermasse wurde durch Bestimmung des Stickstoffgehaltes (Kjeldahl) ermittelt.
A3) Herstellung des expandierten Polystyrols mit Formaldehydfängerkomponente durch Extrusion
A3.1 .1 ) Herstellung eines Natriumsulfit (Na2SOs)-haltigen Extrudats
In einem Extruder wurden 72,8 Gewichtsteile Polystyrol 158 K (BASF SE) und 20 Ge- wichtsteile Natriumsulfit (Na2S03, BASF SE), 0,2 Gewichtsteile Polyethylenwachs (Lu- wax AH3, BASF SE) zusammen mit 7 Gewichtsteilen Pentan (ein handelsübliches Pentanisomerengemisch aus n-Pentan und iso-Pentan) bei einem Temperaturprofil im Bereich von 170 °C bis 250 °C gemischt. Die resultierende Polymerschmelze wurde durch eine Düsenplatte gefördert und mit Hilfe einer druckbeaufschlagten Unterwasser- granulierung zu expandierbaren Partikeln granuliert.
A3.1 .2) Aufschäumen der expandierbaren Partikel
Die in A3.1 .1 ) erhaltenen expandierbaren Partikel wurden mit Wasserdampf in einem kontinuierlichen konventionellen Vorschäumer behandelt. Durch Variation des Be- dampfungsdrucks und der Bedampfungszeit wurde eine Schüttdichte von 50 kg/m3 der expandierten Polystyrolpartikel eingestellt.
A3.2.1 ) Herstellung eines Polyethylenimin-haltigen Extrudats („Formaldehydfänger- Batch")
In einem Extruder wurden 80 Gewichtsteile Polystyrol 158 K (BASF SE) und 20 Gewichtsteile wasserfreies Polyethylenimin (Lupasol G20, BASF SE) bei einem Temperaturprofil im Bereich von 170 °C bis 250 °C gemischt.
Die resultierende Polymerschmelze wurde durch eine Düsenplatte gefördert und granuliert.
A3.2.2) Herstellung eines Polyethylenimin-haltigen expandierbaren Extrudats In einem Extruder wurden 46,5 Gewichtsteile Polystyrol 158 K (BASF SE), 46,5 Gewichtsteile der Zusammensetzung entsprechend A 3.2.1 ), 0,2 Gewichtsteile Polyethylenwachs (Luwax AH3, BASF SE) zusammen mit 6,8 Gewichtsteilen Pentan (ein handelsübliches Pentanisomerengemisch aus n-Pentan und iso-Pentan) bei einem Temperaturprofil im Bereich von 170 °C bis 250 °C gemischt. Die resultierende Polymer- schmelze wurde durch eine Düsenplatte gefördert und mit Hilfe einer druckbeaufschlagten Unterwassergranulierung zu expandierbaren Partikeln granuliert. A3.2.3) Aufschäumen der expandierbaren Partikel
Die in A 3.2.2) erhaltenen expandierbaren Partikel wurden mit Wasserdampf in einem kontinuierlichen konventionellen Vorschäumer behandelt. Durch Variation des Be- dampfungsdrucks und der Bedampfungszeit wurde eine Schüttdichte von 50 kg/m3 der expandierten Polystyrolpartikel eingestellt
Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammengestellt Tabelle 1 : Expandiertes Polystyrol mit Formaldhydfängerkomponente
Figure imgf000025_0001
[1] Ermittelt durch Stickstoffanalyse des expandierten Polystyrolpartikels
[2] Bezogen auf den nicht-expandierten Polystyrolpartikel. Formaldehydfängermenge ermittelt durch Berechnung unter Zugrundelegung der eingesetzten Stoffmengen.
B) Herstellung eines mehrschichtigen Holzwerkstoffes mit Komponente B) unter Verwendung von Harnstoff-Formaldehydleimen
B1 ) Leimflotten für die entsprechenden Schichten
Als Leim wurde Kaurit® Leim KL 347 der BASF SE, ein UF-Harz, verwendet. Der Leim wurde mit weiteren Komponenten (siehe folgende Tabelle) zu einer Leimflotte gemischt. Die Zusammensetzungen der wässrigen Leimflotten für die Deck- und die Mittelschicht sind folgender Tabelle zu entnehmen.
Tabelle 2: Leimflotten für Deck- und Mittelschicht
Figure imgf000026_0001
B2) Herstellung der erfindungsgemäßen dreischichtigen Holzwerkstoffe
Die Beleimung und das Verpressen der Holzspäne geschahen analog üblicher Verfahren zur Herstellung von Spanplatten.
B2.1 ) Herstellung des Mittelschichtmaterials
In einem Mischer wurden grobe Fichtespäne, gegebenenfalls expandiertes Polystyrol (hergestellt nach A2), A3), siehe auch Tabelle 1 oben) mit der Leimflotte für die Mittelschicht (gemäß Tabelle 2 oben) gemischt, so daß die Menge Leim (als Feststoff) 8,5 Gew.-%, bezogen auf atro Holz plus expandiertes Polystyrol, betrug.
Die Menge des expandierten Polystyrols ist bezogen auf die Gesamtmenge atro Holz plus expandiertes Polystyrol und ist in Tabelle 3 aufgeführt.
B2.2) Beleimung des Deckschichtmaterials In einem Mischer wurden feine Fichtespäne mit der Leimflotte für die Mittelschicht (gemäß Tabelle 2 oben) gemischt, so daß die Menge Leim (als Feststoff) 8,5 Gew.-% bezogen auf atro Holz betrug.
B 2.3) Verpressen der beleimten Späne
Das Material für die Herstellung einer dreischichtigen Spanplatte wurde in eine 30 x 30 cm-Form gestreut. Dabei wurde zunächst das Deckschichtmaterial, dann das Mittelschichtmaterial und schließlich wieder das Deckschichtmaterial gestreut. Die Gesamtmasse wurde so gewählt, dass sich am Ende des Pressvorgangs die gewünschte Dichte bei einer Solldicke von 16 mm ergibt. Das Massenverhältnis (Gewichtsverhältnis) Deckschichtmaterial : Mittelschichtmaterial : Deckschichtmaterial betrug bei allen Versuchen 17 : 66 : 17.
Als Deckschichtmaterial wurde die oben unter B2.2) beschriebene Mischung eingesetzt. Als Mittelschichtmaterial wurde die oben unter B2.1 ) beschriebene Mischung eingesetzt. Nach dem Streuen wurde bei Raumtemperatur, also„kalt", vorverdichtet und anschließend in einer Heißpresse gepresst (Presstemperatur 210 °C, Presszeit 210 s). Die
Solldicke der Platte betrug jeweils 16 mm. C) Untersuchung des holzhaltigen Stoffs
C 1 ) Dichte
Die Bestimmung der Dichte erfolgte 24 Stunden nach Herstellung, nach DIN EN 1058.
C 2) Querzugsfestigkeit
Die Bestimmung der Querzugsfestigkeit erfolgte nach DIN EN 319.
C 3) Formaldehydemission wurde gemessen nach EN 120
Die Ergebnisse der Versuche sind in der Tabelle 3 zusammengestellt.
Die Mengenangaben beziehen sich immer auf die Trockensubstanz. Bei der Angabe der Gewichtsteile wird das trockene Holz bzw. die Summe des trockenen Holzes und der Komponente B) auf 100 Teile gesetzt. Bei der Angabe der Gew.-% ist die Summe aller trockenen Bestandteile des holzhaltigen Stoffs gleich 100 %.
Die Versuche in der Tabelle 3 ohne Zusatz von Komponente B) bzw. mit Zusatz von
Polystyrol ohne Formaldehydfänger gemäß Beispiel A1 ), dienen zum Vergleich.
Tabelle 3: Versuchsergeb
Erfindungsgemäßer dreiDreischichtiger Dreischichtiger schichtiger Holzwerkstoff mit Holzwerkstoff
Holzwerkstoff mit Zusatz Zusatz von Polystyohne Zusatz von Komponente B gemäss rol ohne Formaldevon KomponenCharge hydfänger (gemäss te B)
1 2 3 Beispiel A1 )
Additive in Mittel10 10 10 10 Gew-% Kein
schicht („MS") Gew-% Gew-% Gew-%
Dichte, kg/m3 517 528 522 518 533
Querzugfestigkeit, 0,58 0,57 0,63 0,61 0,44
N/mm2
Formaldehyd nach 3,0 3,9 1 ,3 5,6 5,9
EN 120 , mg HCHO /
100 g atro Probe

Claims

Patentansprüche
Verfahren zur Herstellung eines lignocellulosehaltigen Stoffes, in welchem man, jeweils bezogen auf den lignocellulosehaltigen Stoff:
A) 30 bis 95 Gew.-% Lignocellulose-Partikel;
B) 1 bis 25 Gew.-% expandierte Kunststoffteilchen mit einer Schüttdichte im Bereich von 10 bis 150 kg/m3;
C) 1 bis 50 Gew.-% eines Bindemittels, ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus Aminoplastharz, Phenolformaldehydharz und organisches Isocy- anat mit mindestens zwei Isocyanatgruppen und gegebenenfalls
D) Additive, mischt und anschließend unter erhöhter Temperatur und unter erhöhtem Druck verpresst, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponente B) einen Formaldehydfänger enthält.
Verfahren gemäß Anspruch 1 wobei die Lignocellulosepartikel Holzpartikel sind.
Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 2 wobei die Komponente B) ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Styrolhomopolymerisat und Styrolcopolymeri- sat.
Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 3 wobei der Formaldehydfänger ausgewählt wird aus der Gruppe bestehend aus chemischen Verbindungen jeglichen Molekulargewichts, wobei die chemischen Verbindungen mindestes ein N-Atom mit mindesten einem freien Elektronenpaar enthalten, sowie schwefelhaltige Salze.
Verfahren zur Herstellung eines mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffes der mindestens drei Schichten enthält, wobei entweder nur die mittlere Schicht oder mindestens ein Teil der mittleren Schichten einen lignocellulosehaltigen Stoff wie in den Ansprüchen 1 bis 4 definiert enthält oder außer der mittlere Schicht oder mindestens einem Teil der mittleren Schichten mindestens eine weitere Schicht einen leichten lignocellulosehaltigen Stoff wie in den Ansprüchen 1 bis 4 definiert enthält, wobei man die Komponenten für die einzelnen Schichten übereinander- schichtet und unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck verpresst.
Verfahren gemäß Anspruch 5, wobei mindestens eine der äußeren Deckschichten expandierte Kunststoffteilchen B) enthält.
7. Verfahren gemäß der Ansprüche 1 bis 6 wobei mindestens eine der äußeren Deckschichten keine expandierte Kunststoffteilchen B) enthält.
Lignocellulosehaltiger Stoff, erhältlich nach einem Verfahren, wie in den Ansprüchen 1 bis 4 definiert.
9. Mehrschichtiger Lignocellulosewerkstoff, erhältlich nach einem Verfahren, wie in den Ansprüchen 5 bis 7 definiert. 10. Verwendung eines lignocellulosehaltigen Stoffes wie in Anspruch 8 definiert oder eines mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffes wie in Anspruch 9 definiert, zur Herstellung von Gegenständen aller Art und im Baubereich.
1 1 . Verwendung eines lignocellulosehaltigen Stoffes wie in Anspruch 8 definiert oder eines mehrschichtigen Lignocellulosewerkstoffes wie in Anspruch 9 definiert, zur
Herstellung von Möbeln und Möbelteilen, von Verpackungsmaterialien, im Hausbau oder im Innenausbau oder in Kraftfahrzeugen.
12. Expandierte Kunststoffteilchen mit einer Schüttdichte im Bereich von 10 bis 150 kg/m3 enthaltend einen Formaldehydfänger.
13. Verwendung eines expandierten Kunststoffteilchens, wie in Anspruch 12 definiert, zur Herstellung eines lignocellulosehaltigen Formkörpers.
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