WO2020039012A1 - Werkstoff, insbesondere zur herstellung von fensterelementen - Google Patents

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WO2020039012A1
WO2020039012A1 PCT/EP2019/072413 EP2019072413W WO2020039012A1 WO 2020039012 A1 WO2020039012 A1 WO 2020039012A1 EP 2019072413 W EP2019072413 W EP 2019072413W WO 2020039012 A1 WO2020039012 A1 WO 2020039012A1
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imitation wood
rice
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    • E06B1/04—Frames for doors, windows, or the like to be fixed in openings
    • E06B1/06—Wooden frames

Definitions

  • the present invention relates to a material, particularly suitable for the production of window elements, the production of this material and its use and the elements obtained.
  • Windows and doors are often made from wood materials. Due to the availability and sustainability of this material and the good possibilities for processing and shaping (sawing, milling, etc.), woods are popular materials in the manufacture of such elements. Although the material often still works after processing, which may require maintenance work on corresponding elements, such as windows or doors, as well as their frames and frames, etc., such disadvantages are often caused by the aesthetics of the corresponding elements and the aspects of the end user which have positive connotations Use of wood weighed. At the same time, however, there are disadvantages, in particular the susceptibility of wood to weather when it is exposed to external weather in windows and doors. Since often protective coatings cannot completely overcome this disadvantage, there are sometimes quite complex approaches, for example the attachment of metal, often aluminum profiles on the outside, in order to enable better protection. Plastic windows are another option for providing weatherproof windows and doors.
  • the prior art discloses extruded, composite-coated substrates based on wood and their production, as disclosed in US 2005/0106406 A1.
  • the foamed composite layers contain polymers such as PVC and organic or inorganic fillers.
  • the present invention therefore sets itself the goal of providing a material that maintains the advantages of using wood and at the same time Disadvantages of using wood, in particular weather resistance, are overcome.
  • the present invention provides a method for producing the material, as well as its use for the production of elements such as window frames, door frames, doors and frames, etc., which have a side that is exposed to the weather.
  • the material of the invention is a composite, with at least one layer of wood and thus positively, for example by gluing, connected a layer of imitation wood, comprising PVC resin and rice or nutshell powder.
  • Elements such as window scantlings, etc. which have a surface made of wood and a surface made of imitation wood, can be produced from such a material by conventional methods such as sawing and milling. This can later be aligned in the end application so that it faces outwards, since the imitation wood has a much higher weather resistance than wood.
  • the imitation wood according to the invention can be processed just like woodworking, that is to say sanding, painting, glazing, etc., so that despite the use of an imitation wood on the outside, a look and feel corresponding to a wood is obtained.
  • a wooden surface is provided on the inside, as was previously the case with wooden windows.
  • the wood to be used in the context of the invention can be any wood, in particular those which are conventionally used for the production of window and door elements. Examples are both European coniferous and European hardwoods and non-European woods, such as Douglas fir, pine, fir, spruce, larch, oak, beech, maple, balau, azobe, birch, alder, ash, aspen, linden, church, plane, robinia , Teak, elm, etc. In the material according to the invention there can be one or more layers of wood which are firmly connected to one another. The presence of several layers of wood, possibly with a selected relative one Arrangement of the fiber orientations can be advantageous with regard to later use.
  • a layer of imitation wood is firmly and positively connected. This can be achieved by gluing with conventional wood glue used in wood processing.
  • the imitation wood to be used according to the invention is based on a thermoplastic polar resin mixed with a cellulose-containing component.
  • a thermoplastic polar resin mixed with a cellulose-containing component.
  • a polar component enables the production of a layer that actually has a very wood-like appearance and feel.
  • a preferred polar thermoplastic resin is PVC.
  • Suitable cellulose-containing components are used in the form of finely ground powders, usually with particle sizes in the range from about 20 to 200, preferably 30 to 100, particularly preferably 40 to 60.
  • Suitable materials are rice and nutshell powder, straw, wood, etc., are preferred rice husk powder.
  • a particularly suitable composition for imitation wood preferably comprises PVC resin in a mixture with rice or peanut shell powder, preferably rice shell powder.
  • PVC resin in a mixture with rice or peanut shell powder, preferably rice shell powder.
  • Such imitation wood compositions are disclosed, for example, in EP 2 536 785 A, the disclosure content of which is also included here by reference.
  • the ratio of PVC resin to rice or peanut shell powder can vary over a wide range.
  • the composition of the imitation wood can also have other components, such as fillers, additional polymers, etc.
  • the imitation wood is usually produced as a plate, foamed or not foamed and then connected to the at least one wood layer.
  • PVC polyvinyl chloride
  • Its particle size is preferably 0.42-0.25 mm (40-60 mesh).
  • the designation "mesh” denotes the mesh size of sieves and thus serves as a measure for the specification of particle or grain sizes. The smaller the mesh value, the larger the particle size of the one to be described Bulk material.
  • the PVC material used is not subject to any particular restrictions.
  • PVC recycling material can also be used.
  • a PVC resin suspension with a K value of 60-70 is suitable.
  • the K value is a number that is calculated from measurements of the viscosity of dilute solutions of a polymer and a measure of the degree of polymerization or the molecular size is.
  • the K value is used for resin specification.
  • the rice bowls or peanut shells used are also not subject to any particular restrictions, especially not with regard to certain types of rice or peanuts. Rice bowls give better results and are therefore preferred. They can be pulverized very well and optimally mixed with the PVC resin. They also contain less lignin (only about 5%) and therefore bleach less or not at all under the influence of the weather (sun, rain).
  • the PVC resin and the rice and / or peanut shell powder are mixed in a ratio of approximately 50:50.
  • the mix order is generally arbitrary.
  • the mixture of PVC resin and / or rice and / or peanut shell powder is / are also admixed with one or more of the following additives: chemical (r ) Binder based on thermoplastic (e.g. poly (meth) acrylate), color pigment (s) (e.g. chalk, titanium dioxide, carbon black, red iron oxide, ocher), lubricants or lubricants (e.g.
  • fatty acid salts such as calcium stearate, fatty acid esters, fatty acid amides, paraffin waxes, polyethylene waxes , microcrystalline paraffin), calcium carbonate and PVC processing aids (processing aids) (for example heat and weather stabilizers, antioxidants, anti-aging agents, light stabilizers, ultraviolet absorbers, antistatic agents).
  • processing aids for example heat and weather stabilizers, antioxidants, anti-aging agents, light stabilizers, ultraviolet absorbers, antistatic agents.
  • the aforementioned additives are available from specialist dealers.
  • the additional components can be used simultaneously with the PVC resin and the rice or peanut shell powder or mixed in several stages.
  • a further embodiment of the composition to be used according to the invention for producing an imitation wood contains a mixture of 30-40% by weight, for example 31-37% by weight, PVC resin, 30-40% by weight, for example 33- 36% by weight, rice and / or peanut shell powder with a particle size of 0.42-0.25 mm (40-60 mesh), 8-12% by weight, and optionally, for example 7-9% by weight , chemical binder (s) based on thermoplastic, 0.5 - 1% by weight of color pigment (s), 2 - 4% by weight of lubricant or lubricant, 12 - 18% by weight, for example 1 1 - 15% by weight .-%, calcium carbonate and 8 - 12 wt .-% PVC processing aids.
  • the chemical binder based on thermoplastic has, for example, the function of removing moisture or solvents from natural fibers and connects or crosslinks strongly with the "nonwoven web" or network of natural fibers.
  • PVC processing aids can accelerate the fusion (“Fusion”), the melt strength bw. Improve melt toughness, eliminate surface defects and reduce “place out”. They can also be used in the production process
  • Processing aids are known to the person skilled in the field of PVC processing and are commercially available in a large selection.
  • Composition for the production of an imitation wood, the PVC resin particles and the rice or peanut shell powder have about the same grain size.
  • the imitation wood to be used according to the invention can be produced by extrusion of a composition described here.
  • the product obtained by extrusion is usually in the form of a plate or strip, so that it can be easily connected to the at least one layer of wood.
  • the extrusion process used is not subject to any particular one Restrictions. Any commercially available extruder can be used. Operation is based on the manufacturer's instructions. It is clear to the person skilled in the art that the composition according to the invention must be homogenized and liquefied sufficiently under the extrusion conditions (for example temperature and pressure) so that it can be pressed through the extruder nozzle. Suitable extrusion conditions are either those specified by the manufacturer or are determined by a person skilled in the art by simple routine tests. As is known, the geometry of the extrusion die used determines the shape or profile of the extrusion product obtained. The product obtained by extrusion can, for example, have the shape of a plate or be a profile.
  • the PVC resin is mixed in a high speed mixer with dried rice husk powder (particle size 40-60 mesh, moisture content e.g. 0.5 to 1.0%) and optionally filler (e.g. calcium carbonate) for 5 minutes at 125-140 ° C.
  • optional additives such as color pigment, stabilizer, processing aids, lubricants (e.g. epoxy soybean oil, wax) are mixed in a small mixer / blender for 10 minutes and then added to the mixture of PVC resin / rice husk powder / filler in the high-speed mixer. Then the entire mixture is mixed homogeneously for a further 10 min.
  • the mixture is allowed to cool in a cooling tank for about 30 minutes and then extruded with a twin or twin screw extruder at a controlled temperature in the range of, for example, 150-210 ° C. or 160-175 ° C. to give the imitation wood as the end product.
  • the plastic skin formed on the surface of the extrusion product is removed after the extrusion.
  • the imitation wood also has good slip resistance.
  • the color tone of the imitation wood can be controlled by the color pigments contained in the composition used for its production. Conveniently, no intensive shade is used, but a comparatively rather paler one. The final desired shade is then set by painting or glazing the product made from the imitation wood. This saves you the Manufacture and storage of a variety of imitations of wood with different colors.
  • the plastic skin can be removed by grinding.
  • Grinding can e.g. with an abrasive material such as sand or sand paper with a grain size in the range from 24 to 300, for example using an electrically operated hand grinder.
  • a smaller numerical value stands for a coarser grain and a higher numerical value for a finer grain.
  • a grain size of 24 is rather coarse and is suitable e.g. for removing glue or varnish layers, while a grain size of 60 is rather medium and is used, for example, for rough pre-grinding of raw wooden surfaces. Finer grits may then be used to finish a smooth and optically fine surface.
  • the person skilled in the art chooses the suitable grain size in accordance with the practical circumstances or the effect to be achieved.
  • the plastic skin can also be removed in another way, for example by planing or sandblasting.
  • the surface thereof if appropriate after a corresponding pretreatment (e.g. primer), is lacquered or glazed or oiled.
  • a corresponding pretreatment e.g. primer
  • water-based one-component paints are suitable for painting.
  • Two-component paints are particularly suitable for extreme use.
  • Non-opaque glazes and lacquers can be used, but of course opaque paints, such as color lacquers, are selected depending on the application. Elements for conservatories etc. are often designed with an opaque white color.
  • wood looks and haptics can also be realized, e.g. of tropical wood such as Burma teak, Siam teak, Java teak or aged teak, but also of wood such as larch etc. which are often used in window and door construction.
  • tropical wood such as Burma teak, Siam teak, Java teak or aged teak
  • wood such as larch etc. which are often used in window and door construction.
  • Imitation wood to be used is far superior to conventional wood / PE composites (WPCs) and many types of wood. Surfaces made from imitation wood, for example window or door elements, are almost waterproof.
  • the PVC used is not hygroscopic and does not absorb water and thus prevents water from penetrating even if the surface is damaged, so that the applied paint layers are not infiltrated and no paint flaking occurs.
  • the imitation wood to be used according to the invention is therefore also dimensionally stable, so that deformation by natural means (for example by swelling or shrinking) is not possible.
  • Conventional wood / PE composites swell under the influence of moisture. Varnishes no longer adhere because the penetrating water infiltrates them and thereby detaches them.
  • the imitation wood or the material according to the invention has a very wood-like appearance and feel on the surface provided with the imitation wood, and offers many improved properties compared to most types of wood alone in many respects.
  • the surface of the imitation wood can be oiled, varnished or varnished without any problems, so that the new material is particularly suitable for the production of the above-mentioned elements.
  • the polar properties also allow easy adhesion and confer antistatic properties .
  • Conventional wood / PE composites (WPCs) are not or only very difficult to paint due to the non-polar properties of PE, cannot be glued and are not antistatic.
  • the material according to the invention is therefore particularly suitable for production of elements for the production of windows or doors or other structural elements and borders, with or without inserts, such as glass inserts, such as are used, for example, in winter gardens in which one side is exposed to the weather.
  • These elements, such as window scantlings, etc. can be produced from the material in a conventional manner, since the material according to the invention can be processed like wood.
  • the respective layer thicknesses for the layer of imitation wood and the at least one layer of wood can be chosen freely, depending on the desired application. Layer thicknesses in the range from 0.5 to 10 cm, preferably 1 to 8 cm, have proven to be suitable. Typically, the imitation wood layer is thinner than the wood layer (s). The thickness of the layer of imitation wood is preferably set so that it is ensured during end use that only the layer of imitation wood is exposed to the weather (while the layer of wood is protected beneath it).

Abstract

Die vorliegende Erfindung stellt einen Werkstoffzur Verfügung, umfassend mindestens eine Holzschicht und eine Schicht aus einem Holzimitat, wobei die Schicht aus Holzimitat PVC-Harz und Reis-oder Erdnussschalenpulver aufweist.

Description

Werkstoff, insbesondere zur Herstellung von Fensterelementen
[0001] Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Werkstoff, insbesondere geeignet zur Herstellung von Fensterelementen, die Herstellung dieses Werkstoffs sowie auf dessen Verwendung und dabei erhaltene Elemente.
[0002] Fenster und Türen werden häufig aus Holzmaterialien hergestellt. Durch die Verfügbarkeit und Nachhaltigkeit dieses Werkstoffes und die guten Möglichkeiten zur Verarbeitung und Formgebung (Sägen, Fräsen etc.) sind Hölzer gern eingesetzte Materialien bei der Herstellung derartiger Elemente. Zwar arbeitet der Werkstoff häufig auch noch nach Verarbeitung, was ggf. Wartungsarbeiten an entsprechenden Elementen, wie Fenstern oder Türen sowie deren Rahmen und Zargen etc. erfordert, jedoch werden derartige Nachteile häufig durch die Ästhetik der entsprechenden Elemente und die vom Endverbraucher positiv konnotierten Aspekte des Einsatzes von Holz aufgewogen. Gleichzeitig gibt es allerdings Nachteile, insbesondere die Witterungsanfälligkeit von Holz, wenn es bei Fenstern und Türen der Außenwitterung ausgesetzt ist. Da hier häufig Schutzanstriche nicht vollständig diesen Nachteil überwinden können, gibt es teilweise recht komplexe Ansätze, beispielsweise die Anbringung von Metall-, häufig Aluminiumprofilen auf der Außenseite, um so einen besseren Schutz zu ermöglichen. Kunststofffenster sind eine andere Option zur Bereitstellung witterungsbeständiger Fenster und Türen.
[0003] Der Stand der Technik offenbart extrudierte, kompositbeschichtete Substrate auf Holzbasis und deren Herstellung, wie in US 2005/0106406 A1 offenbart. Dort beinhalten die geschäumten Kompositschichten Poylmere wie beispielsweise PVC und organische oder anorganische Füllmaterialien.
[0004] Aufgrund der zahlreichen potentiellen Einsatzgebiete solcher Komposit- materialien besteht nach wie vor Bedarf an Zusammensetzungen, die kostengünstige und widerstandsfähige Holzalternativen darstellen.
[0005] Die vorliegende Erfindung setzt es sich daher zum Ziel einen Werkstoff bereitzustellen, der die Vorteile des Einsatzes von Holz beibehält und gleichzeitig die Nachteile des Einsatzes von Holz, insbesondere die Witterungsunbeständigkeit überwindet.
[0006] Diese Aufgabe wird durch den Werkstoff gemäß Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung angegeben.
[0007] Weiterhin stellt die vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung des Werkstoffs zur Verfügung, ebenso wie seine Verwendung zur Herstellung von Elementen, wie Fensterrahmen, Türrahmen, Türen und Zargen etc., die eine Seite aufweisen, die der Witterung ausgesetzt ist.
[0008] Der erfindungsgemäße Werkstoff ist ein Komposit, mit mindestens einer Schicht aus Holz und damit formschlüssig, beispielsweise durch Verleimung, verbunden eine Schicht aus einem Holzimitat, umfassend PVC-Harz und Reis- oder Ernußschalenpulver. Aus einem derartigen Werkstoff können durch konventionelle Verfahren, wie Sägen und Fräsen, Elemente hergestellt werden, wie Fensterkanteln etc., die eine Oberfläche aus Holz und eine Oberfläche aus Holzimitat aufweisen. Diese kann später bei der Endanwendung so ausgerichtet sein, dass sie nach Außen weist, da das Holzimitat eine sehr viel höhere Witterungsbeständigkeit aufweist als Holz. Das erfindungsgemäße Holzimitat lässt sich aber genau wie Holzbearbeiten, also Schleifen, Anstreichen, Lasieren etc. so dass trotz des Einsatzes eines Holzimitats auf der Außenseite eine optisch und haptisch einem Holz entsprechende Anmutung ergibt. Gleichzeitig wird auf der Innenseite wie bisher bei Holzfenstern eine Holzoberfläche bereitgestellt.
[0009] Das im Rahmen der Erfindung einzusetzende Holz kann irgendein Holz sein, insbesondere solche, die konventionell zur Herstellung von Fenster- und Türelementen eingesetzt werden. Beispiele sind sowohl Europäische Nadel- als auch Europäische Laubhölzer und Außereuropäische Hölzer, wie Douglasie, Kiefer, Tanne, Fichte, Lärche, Eiche, Buche, Ahorn, Balau, Azobe, Birke, Erle, Esche, Espe, Linde, Kirche, Platane, Robinie, Teak, Ulme, etc. Im erfindungsgemäßen Werkstoff kann eine Holzschicht oder mehrere Holzschichten, die fest miteinander verbunden sind vorliegen. Das Vorliegen mehrerer Holzschichten, ggf. mit ausgewählter relativer Anordnung der Faserausrichtungen, kann vorteilhaft im Hinblick auf die spätere Verwendung sein.
[0010] Mit dieser mindestens einen Holzschicht ist eine Schicht aus einem Holzimitat fest und formschlüssig verbunden. Dies lässt sich durch Verleimung mit konventionellen bei der Holzverarbeitung zum Einsatz kommenden Holzleimen erreichen.
[0011] Das erfindungsgemäß einzusetzende Holzimitats basiert auf einem thermoplastischen polaren Harz in Mischung mit einer Cellulose haltigen Komponente. Im Gegensatz zu Holzersatzmaterialien, die auf unpolaren thermoplastischen Materialien, wie Polyethylen, basieren, ermöglicht der Einsatz einer polaren Komponente die Herstellung einer Schicht, die tatsächlich eine sehr holzähnliche Optik und Haptik aufweist. Ein bevorzugtes polares thermoplastisches Harz ist PVC. Geeignete Cellulose haltige Komponenten werden in der Form feinvermahlener Pulver eingesetzt, üblicher Weise mit Partikelgrößen im Bereich von etwa 20 bis 200, vorzugsweise 30 bis 100, besonders bevorzugt 40 bis 60. Geeignete Materialien sind Reis- und Ernussschalenpulver, Stroh, Holz etc., bevorzugt Reisschalenpulver. Eine besonders geeignete Zusammensetzung für das Holzimitat umfasst bevorzugt PVC- Harz in einer Mischung mit Reis- oder Erdnussschalenpulver, bevorzugt Reisschalenpulver. Derartige Holzimitatzusammensetzungen sind beispielsweise in der EP 2 536 785 A offenbart, deren Offenbarungsgehalt hier durch Verweis mit umfasst ist. Das Verhältnis von PVC-Harz zu Reis- oder Erdnussschalenpulver kann über einen weiten Bereich variieren. Die Zusammensetzung des Holzimitats kann darüber hinaus noch weitere Komponente aufweisen, wie Füllstoffe, zusätzliche Polymere etc. Das Holzimitat wird üblicher Weise als Platte, geschäumt oder nicht geschäumt hergestellt und dann mit der mindestens einen Holzschicht verbunden. Insbesondere bevorzugt enthält das Holzimitat ein Gemisch aus 20 bis 60 Gew.-%, bevorzugt 30 - 40 Gew.-% PVC-Harz (PVC = Polyvinylchlorid) und 20 bis 60 Gew,-%, bevorzugt 30 - 40 Gew.-% Pulver aus Reisschalen bzw. -hülsen und/oder Erdnuss- Schalen bzw. -hülsen. Dessen Teilchengröße beträgt vorzugsweise von 0,42- 0,25 mm (40 - 60 mesh). Die Bezeichnung "mesh" kennzeichnet die Maschenweite bei Sieben und dient damit als Maß für die Angabe von Partikel- bzw. Korngrößen. Je kleiner der mesh-Wert, desto größer ist die Teilchengröße des zu beschreibenden Schüttguts. Für die Umrechnung von mesh-Werten in Maschenweiten in mm gibt es Tabellen, beispielsweise vom US Bureau of Standards.
[0012] Das verwendete PVC-Material unterliegt keinen besonderen Beschränkungen. Insbesondere kann auch PVC-Recyclingmaterial verwendet werden. Beispielsweise eignet sich eine PVC-Harz-Suspension mit einem K-Wert von 60 - 70. Unter dem K- Wert versteht man eine Zahl, die aus Messungen der Viskosität verdünnter Lösungen eines Polymers berechnet wird und ein Maß für den Polymerisationsgrad bzw. die Molekülgröße ist. Der K-Wert wird zur Harzspezifikation verwendet.
[0013] Die verwendeten Reisschalen bzw. Erdnuss-Schalen unterliegen ebenfalls keinen besonderen Beschränkungen, insbesondere nicht in Bezug auf bestimmte Reis- oder Erdnusssorten. Reisschalen ergeben bessere Ergebnisse und sind daher bevorzugt. Sie lassen sich sehr gut pulverisieren und optimal mit dem PVC-Harz vermischen. Außerdem enthalten sie weniger Lignin (nur etwa 5 %) und bleichen daher unter Witterungseinfluss (Sonne, Regen) weniger oder gar nicht aus.
[0014] Bei einer Ausführungsform der erfindungsgemäß einzusetzenden Zusammensetzung zur Herstellung eines Holzimitats sind das PVC-Harz und das Reis- und/oder Erdnuss-Schalenpulver etwa im Verhältnis 50:50 gemischt. Die Mischungsreihenfolge ist dabei generell beliebig.
[0015] Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zusammensetzung zur Herstellung eines Holzimitats ist/sind dem Gemisch aus PVC- Harz und/oder Reis- und/oder Erdnuss-Schalenpulver auch noch einer oder mehrere der folgenden Zusatzstoffe bzw. Additive beigemischt: chemische(r) Binder auf Thermoplastkunststoffbasis (z.B. Poly(meth)acrylat), Farbpigment(e) (z.B. Kreide, Titandioxid, Rußschwarz, rotes Eisenoxid, Ocker), Schmier- bzw. Gleitmittel (z.B. Fettsäuresalze wie Calciumstearat, Fettsäureester, Fettsäureamide, Paraffin wachse, Polyethylenwachse, mikrokristallines Paraffin), Calciumcarbonat und PVC- Verarbeitungshilfsmittel ("Processing aids") (z.B. Wärme- und Witterungsstabilisatoren, Antioxidantien, Alterungsschutzmittel, Lichtstabilisatoren, Ultraviolettabsorber, Antistatikmittel). Die vorgenannten Zusatzstoffe sind im Fachhandel erhältlich. Die zusätzlichen Komponenten können gleichzeitig mit dem PVC-Harz und den Reis- bzw. Erdnussschalenpulver oder auch in mehreren Stufen damit vermischt werden.
[0016] Eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäß einzusetzenden Zusammensetzung zur Herstellung eines Holzimitats enthält ein Gemisch aus 30 - 40 Gew.-%, beispielsweise 31 - 37 Gew.-%, PVC-Harz, 30 - 40 Gew.-%, beispielsweise 33 - 36 Gew.-%, Reis- und/oder Erdnuss-Schalenpulver mit einer Teilchengröße von 0,42- 0,25 mm (40 - 60 mesh), 8 - 12 Gew.%, und optional beispielsweise 7 - 9 Gew.- %, chemische(r) Binder auf Thermoplastkunststoffbasis, 0,5 - 1 Gew.-% Farbpigment(e), 2 - 4 Gew.-% Schmier- bzw. Gleitmittel, 12 - 18 Gew.-%, beispielsweise 1 1 - 15 Gew.-%, Calciumcarbonat und 8 - 12 Gew.-% PVC- Verarbeitungshilfsmittel.
[0017] Der chemische Binder auf Thermoplastkunststoffbasis hat beispielsweise die Funktion, Feuchtigkeit oder Lösungsmittel von Naturstofffasern zu entfernen und verbindet bzw. vernetzt sich stark mit dem "nonwoven web" bzw. Netzwerk aus Naturstofffasern. PVC-Verarbeitungshilfsmittel ("PVC Processing aids") können die Verschmelzung ("Fusion") beschleunigen, die Schmelzstärke bw. Zähigkeit der Schmelze ("melt strenght") verbessern, Oberflächendefekte eliminieren und das "place out" verringern. Außerdem können sie im Produktionsprozess die
Metallablösungseigenschaften verstärken. Geeignete Binder und
Verarbeitungshilfsmittel sind dem Fachmann auf dem Gebiet der PVC-Verarbeitung geläufig und im Handel in großer Auswahl verfügbar.
[0018] Bei einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Zusammensetzung zur Herstellung eines Holzimitats haben die PVC-Harzteilchen und das Reis- bzw. Erdnussschalenpulver etwa die gleiche Korngröße.
[0019] Das erfindungsgemäß einzusetzende Holzimitat ist durch Extrusion einer hier beschriebenen Zusammensetzung herstellbar. Das durch Extrusion erhaltene Produkt hat dabei üblicher Weise die Form einer Platte oder Leiste, so dass es einfach mit der mindestens einen Schicht aus Holz verbunden werden kann.
[0020] Das angewendete Extrusionsverfahren unterliegt keinen besonderen Beschränkungen. Es können beliebige handelsübliche Extruder eingesetzt werden. Die Bedienung erfolgt nach den Herstellerinstruktionen. Dem Fachmann ist klar, dass die erfindungsgemäße Zusammensetzung unter den Extrusionsbedingungen (z.B. Temperatur und Druck) ausreichend homogenisiert und verflüssigt werden muss, so dass sie durch die Extruderdüse gepresst werden kann. Geeignete Extrusionsbedingungen sind entweder die vom Hersteller spezifizierten oder werden vom Fachmann durch einfache Routineversuche ermittelt. Die Geometrie der verwendeten Extrusionsdüse bestimmt bekanntermaßen die Form bzw. das Profil des erhaltenen Extrusionsprodukts. Das durch Extrusion erhaltene Produkt kann beispielsweise die Form einer Platte haben oder ein Profil sein.
[0021] Beispielsweise wird das PVC-Harz in einem Hochgeschwindigkeitsmischer mit getrocknetem Reisschalenpulver (Teilchengröße 40 - 60 mesh, Feuchtigkeitsgehalt z.B. 0,5 bis 1 ,0 %) und optional Füllstoff (z.B. Calciumcarbonat) 5 min bei 125 - 140 °C vermischt. Die optionalen Additive wie Farbpigment, Stabilisator, Verarbeitungshilfsmittel, Gleitmittel (z.B. Epoxy-Sojaöl, Wachs) werden in einem kleinen Mischer/Blender 10 min durchmischt und dann in den Hochgeschwindigkeitsmischer zu dem Gemisch aus PVC- Harz/Reisschalenpulver/Füllstoff gegeben. Dann wird das gesamte Gemisch weitere 10 min homogen durchmischt. Schließlich wird das Gemisch in einem Kühltank ca. 30 min abkühlen gelassen und dann mit einem Doppel- bzw. Zwillingsschneckenextruder bei einer geregelten Temperatur im Bereich von beispielsweise 150 - 210 °C oder 160 - 175 °C zu dem erfindungsgemäßen Holzimitat als Endprodukt extrudiert.
[0022] Vorzugsweise wird nach der Extrusion die auf der Oberfläche des Extrusionsprodukts gebildete Kunststoffhaut entfernt. Dadurch entsteht die sehr holzähnliche Haptik und Optik des Holzimitats, was den Einsatz im Verbund mit Holz im Hinblick auf die Optik des Endprodukts verbessert. Durch die Entfernung der Kunststoffhaut hat das Holzimitat auch eine gute Rutschfestigkeit. Der Farbton des Holzimitats kann durch die in der zu seiner Herstellung verwendeten Zusammensetzung enthaltenen Farbpigmente gesteuert werden. Praktischerweise wird kein intensiver Farbton eingestellt, sondern ein vergleichsweise eher blässerer. Der endgültige gewünschte Farbton wird dann durch Lackieren oder Lasieren des aus dem Holzimitat hergestellten Produkts eingestellt. Dadurch erspart man sich die Herstellung und Lagerung einer Vielzahl von Holzimitaten mit unterschiedlichen Farbtönen.
[0023] Beispielsweise kann die Kunststoffhaut durch Abschleifen entfernt werden. Das Abschleifen kann z.B. mit einem Schleifmaterial wie Sand- oder Schleifpapier mit einer Körnung im Bereich von 24 bis 300 durchgeführt werden, beispielsweise unter Verwendung eines elektrisch betriebenen Handschleifers. Bei der Körnung steht ein kleinerer Zahlenwert für eine gröbere Körnung und ein höherer Zahlenwert für eine feinere Körnung. Eine Körnung von 24 ist eher grob und eignet sich z.B. zum Entfernen von Leim- oder Lackschichten, während eine Körnung von 60 eher mittel ist und beispielsweise zum groben Vorschleifen roher Holzflächen verwendet wird. Feinere Körnungen werden ggf. anschließend zur Fertigstellung einer glatten und optisch feinen Oberfläche verwendet. Die geeignete Körnung wählt der Fachmann nach Maßgabe der praktischen Gegebenheiten bzw. des zu erzielenden Effekts.
[0024] Alternativ kann die Kunststoffhaut auch auf andere Weise entfernt werden, beispielsweise durch Abhobeln oder Sandstrahlen.
[0025] Bei einer weiteren Ausführungsform des Holzimitats wird dessen Oberfläche, ggf. nach einer entsprechenden Vorbehandlung (z.B. Grundierung), lackiert oder lasiert bzw. geölt. Zum Lackieren eignen sich beispielsweise wasserbasierte einkomponentige Lacke. Für die Extrem benutzung eignen sich besonders zweikomponentige Lacke. Dabei können nichtdeckende Lasuren und Lacke zum Einsatz kommen aber selbstverständlich auch deckende Anstriche, wie Farblacke, die je nach Einsatzzweck ausgewählt werden. So werden Elemente für Wintergärten etc. häufig mit einer deckenden weißen Farbe ausgestaltet.
[0026] Je nach Pigmentierung und Oberflächentönung lassen sich auch verschiedene Holzoptiken und - haptiken realisieren, z.B. von Tropenholz wie Burma Teak, Siam Teak, Java Teak oder Aged teak, aber auch von Hölzern wie Lärche etc. die häufig im Bereich Fenster- und Türenbau eingesetzt werden.
[0027] Durch seine Stabilität, Formbeständigkeit und absolute Widerstandsfähigkeit gegenüber Feuchtigkeitseinflüssen wie Regen ist das erfindungsgemäß einzusetzende Holzimitat den konventionellen Holz/PE-Compositen (WPCs) und auch vielen Holzarten weit überlegen. Aus dem Holzimitat hergestellte Oberflächen von beispielsweise Fenster- oder Türelemente sind nahezu wasserdicht. Das verwendete PVC ist nicht hygroskopisch und nimmt kein Wasser auf und verhindert so das Eindringen von Wasser selbst bei einer Verletzung der Oberfläche, so dass keine Unterwanderung von aufgetragenen Lackschichten erfolgt und keine Lackabplatzungen auftreten. Das erfindungsgemäß einzusetzende Holzimitat ist daher auch dimensionsstabil, so dass eine Verformung auf natürlichem Wege (z.B. durch Aufquellen oder Schwinden) nicht möglich ist. Konventionelle Holz/PE-Composite quellen dagegen unter Feuchtigkeitseinfluß. Lacke haften nicht mehr, weil das eindringende Wasser diese unterwandert und dadurch ablöst.
[0028] Das Holzimitat bzw. der erfindungsgemäße Werkstoff hat auf der mit dem Holzimitat versehenen Oberfläche eine sehr holzähnliche Optik wie auch Haptik, und bietet gegenüber den allermeisten Holzarten alleine in vielerlei Hinsicht wesentlich verbesserte Eigenschaften.
[0029] Aufgrund der polaren Eigenschaften des verwendeten PVCs kann die Oberfläche des Holzimitats problemlos geölt, lasiert oder lackiert werden, so dass sich der neue Werkstoff besonders eignet für die Herstellung der vorstehend genannten Elemente Die polaren Eigenschaften erlauben auch eine leichte Verklebbarkeit und verleihen antistatische Eigenschaften. Konventionelle Holz/PE-Composite (WPCs) sind wegen der nichtpolaren Eigenschaften von PE nicht oder nur sehr schwer lackierbar, nicht verklebbar und nicht antistatisch.
[0030] Aufgrund der hervorragenden Festigkeit ist das Einschlagen von Nägeln oder das Eindrehen von Schrauben in das Holzimitat wie bei üblichen Holzmaterialien möglich. Auch die maschinelle Bearbeitung ist problemlos, so dass einfaches Durchschneiden mit einer Säge, Bohren, Fräsen, Schleifen oder sogar Sandstrahlen möglich ist. Das Holzimitat reißt nicht und splittert nicht, und Schnittabfälle sind zu 100 % recyclebar.
[0031] Der erfindungsgemäße Werkstoff eignet sich daher besonders zur Herstellung von Elementen zur Herstellung von Fenstern oder Türen oder anderen Bauelementen und Umrandungen, mit oder ohne Einsätzen, wie Glaseinsätzen, wie sie beispielsweise bei Wintergärten zum Einsatz kommen, bei denen eine Seite der Witterung ausgesetzt ist. Diese Elemente, wie Fensterkanteln etc. können aus dem Werkstoff in konventioneller Weise hergestellt werde, da sich der erfindungsgemäße Werkstoff wie Holz verarbeiten lässt.
[0032] Im erfindungsgemäßen Werkstoff können die jeweiligen Schichtdicken für die Schicht aus Holzimitat sowie die mindestens eine Schicht aus Holz frei gewählt werden, je nach gewünschtem Einsatzzweck. Dabei haben sich schichtdicken im Bereich von 0,5 bis 10 cm, bevorzugt 1 bis 8 cm als geeignet erwiesen. Typischer Weise ist die Schicht aus Holzimitat dünner als die Holzschicht(en). Die Dicke der Schicht aus Holzimitat wird bevorzugt dabei so eingestellt, dass bei der Endverwendung sichergestellt ist, dass lediglich die Schicht aus Holzimitat der Witterung ausgesetzt ist (während die Holzschicht geschützt darunter vorliegt).

Claims

Ansprüche
1. Werkstoff, umfassend mindestens eine Holzschicht und eine Schicht aus einem Holzimitat, wobei die Schicht aus Holzimitat ein polares
thermoplastisches Harz, wie PVC, und eine Cellulose haltige Komponente umfasst, wie Reis- oder Erdnussschalenpulver aufweist.
2. Werkstoff nach Anspruch 1, wobei das Holzimitat 30 - 40 Gew.-% PVC-Harz und 30 - 40 Gew.-% Reis- und/oder Erdnuss-Schalenpulver mit einer Teilchengröße von 0,42- 0,25 mm (40 - 60 mesh) enthält, bevorzugt wobei das PVC-Harz und das Reis- und/oder Erdnuss-Schalenpulver etwa im Verhältnis 50:50 gemischt sind.
3. Werkstoff nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Holz der mindestens einen Holzschicht ausgewählt ist unter Kiefer, Lärche, Eiche oder Buche.
4. Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die mindestens eine
Holzschicht und eine Schicht aus einem Holzimitat miteinander verleimt sind.
5. Werkstoff nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die
Holzimitatschicht und die mindestens eine Holzschicht jeweils eine Dicke von 0,5 bis 10 cm aufweisen.
6. Verfahren zur Herstellung eines Werkstoffs nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, umfassend die Verleimung, optional unter Einsatz einer Presse, einer Schicht aus Holzimitat mit einer Holzschicht.
7. Verwendung des Werkstoffs nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder erhalten nach Anspruch 6 zur Herstellung von Elementen, bei denen eine Oberfläche in der Endanwendung der Witterung ausgesetzt ist.
8. Verwendung nach Anspruch 7, wobei die Elemente ausgewählt sind aus
Elementen zur Herstellung von Fenstern oder Türen.
9. Produkt, umfassend den Werkstoff nach einem der Ansprüche 1 bis 5 oder hegestellt nach Anspruch 6, wobei das Produkt ausgewählt ist unter Produkten bei denen eine Oberfläche in der Endanwendung der Witterung ausgesetzt ist.
10. Produkt nach Anspruch 9, ausgewählt sind aus Produkten zur Herstellung von Fenstern oder Türen.
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