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EP2083974A2 - Leichte holzwerkstoffe - Google Patents

Leichte holzwerkstoffe

Info

Publication number
EP2083974A2
EP2083974A2 EP07821530A EP07821530A EP2083974A2 EP 2083974 A2 EP2083974 A2 EP 2083974A2 EP 07821530 A EP07821530 A EP 07821530A EP 07821530 A EP07821530 A EP 07821530A EP 2083974 A2 EP2083974 A2 EP 2083974A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wood
density
filler
particles
materials
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
EP07821530A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2083974B1 (de
Inventor
Lionel Gehringer
Stephan WEINKÖTZ
Günter Scherr
Frank Braun
Maxim Peretolchin
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
BASF SE
Original Assignee
BASF SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=37311395&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP2083974(A2) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by BASF SE filed Critical BASF SE
Priority to EP07821530.8A priority Critical patent/EP2083974B1/de
Priority to PL07821530T priority patent/PL2083974T3/pl
Priority to EP20110152229 priority patent/EP2319670A1/de
Publication of EP2083974A2 publication Critical patent/EP2083974A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2083974B1 publication Critical patent/EP2083974B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B27—WORKING OR PRESERVING WOOD OR SIMILAR MATERIAL; NAILING OR STAPLING MACHINES IN GENERAL
    • B27N—MANUFACTURE BY DRY PROCESSES OF ARTICLES, WITH OR WITHOUT ORGANIC BINDING AGENTS, MADE FROM PARTICLES OR FIBRES CONSISTING OF WOOD OR OTHER LIGNOCELLULOSIC OR LIKE ORGANIC MATERIAL
    • B27N3/00—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres
    • B27N3/005—Manufacture of substantially flat articles, e.g. boards, from particles or fibres and foam
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    • Y10T428/249971—Preformed hollow element-containing
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    • Y10T428/2991—Coated
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    • Y10T428/31971—Of carbohydrate
    • Y10T428/31989—Of wood

Definitions

  • the present invention relates to lightweight wood-based materials containing 30 to 95 wt .-%, based on the wood material, wood particles, wherein the wood particles have a mean density of 0.4 to 0.85 g / cm 3 , 2.5 to 20 wt. %, based on the wood material, of polystyrene and / or styrene copolymer as filler, wherein the filler has a bulk density of 10 to 100 kg / m 3 , and 2.5 to 50 wt .-%, based on the HoIz material, binder, wherein the average density of the light wood material is less than or equal to 600 kg / m 3 .
  • Wood-based panels 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.
  • As starting materials serve wood particles of different strengths, eg. As wood chips or wood fibers from different woods. Such wood particles are usually compressed with natural and / or synthetic binders and optionally with the addition of further additives to plate-like or strand-shaped wood materials.
  • Lightweight wood-based materials result in easier handling of the products by the end customer, for example when packing, transporting, unpacking or constructing the furniture. Light wood-based materials lead to lower transport and packaging costs, and material costs can be saved in the production of lightweight wood-based materials. Light wood-based panels can, for example, when used in means of transport lead to lower energy consumption of these means of transport. Further, using lightweight wood-based materials, for example, costly decorative parts such as thicker worktops and kitchen cheeks that are currently in vogue can be offered more cheaply.
  • tube chipboard and honeycomb panels are mentioned. Due to their special properties, tube chipboard used in the manufacture of doors as an inner layer. A disadvantage of these materials is the too low screw extraction resistance, the difficulty attaching fittings and the difficulties in edging.
  • binders all conventional binders suitable for the gluing of wood, such as urea-formaldehyde resins, are useful.
  • Suitable fillers are foamable or already foamed plastic particles, preferably expandable thermoplastics such as styrene polymers. The particle size of the plastics used is generally in prefoamed plastics 0.6 to 10 mm.
  • the plastics are used in an amount of 0.5 to 5 weight percent, based on the wood chips.
  • the plates described in the examples have a thickness of 18 to 21 mm, a density of 220 kg / m 3 to 430 kg / m 3 and an average bending strength of 3.6 N / mm 2 to 17.7 N / mm 2 on.
  • the transverse tensile strengths are not specified in the examples.
  • WO 02/38676 describes a process for the preparation of light products, in which 5 to 40 wt .-% foamable or already foamed polystyrene having a particle size of less than 1 mm, 60 to 95 wt .-% lignocellulose-containing material and binder mixed and at elevated Temperature and increased pressure are pressed to the finished product, wherein the polystyrene melts and on the one hand impregnates the lignocellulosic material and on the other hand by the migration to the surface of the product forms a hard, water-resistant skin.
  • urea-formaldehyde resin or melamine-formaldehyde resin may be used as the binder.
  • the example describes a product with a thickness of 4.5 mm and a density of 1200 kg / m 3 .
  • US 2005/0019548 describes lightweight OSB boards using low density fillers.
  • binder polymeric binders such as 4,4-diphenylmethane diisocyanate resin are described.
  • fillers glass ceramic, Per-Nt or polymeric materials is described.
  • the polymeric material is used in an amount of 0.8 to 20 wt .-% based on the OSB board.
  • the polymeric material used in the examples is the material Dualite, which consists of polypropylene, polyvinylidene chloride or polyacrylonitrile. There is a weight reduction of 5% wrote.
  • OSB boards having a density of 607 to 677 kg / m 3 and a transverse tensile strength of 0.31 to 0.59 N / mm 2 are described.
  • US 2003/24443 discloses a material consisting of wood chips, binders and fillers. Fillers include polymers based on styrene. The volume ratio between the wood chips and the binder is advantageously 1: 1. There are also described prior art plates in which the volume ratio of binder to wood shavings is 90:10. These prior art plates have a density of 948 kg / m 3 . As binders among other thermosetting resins are described. In the examples according to the invention plates with a volume ratio of binder to wood chips of 45:55 are described which have a density of 887 kg / m 3 .
  • JP 06031708 describes light wood materials, wherein for the middle layer of a three-layer chipboard, a mixture of 100 parts by weight of wood particles and 5 to 30 parts by weight of particles of synthetic resin foam are used, these resin particles having a specific gravity of not more than 0.3 g / cm 3 and have a compressive strength of at least 30 kg / cm 2 . Further, it is described that the specific gravity of the wood particles should not exceed 0.5 g / cm 3 .
  • a mechanical strength of the produced wood materials of 4.7 to 4.9 kg / cm 3 is achieved using wood particles from the Japanese cedar with a density of 0.35 g / cm 3 .
  • Lauan and Kapur wood particles with an average density of 0.6 g / cm 3 only a mechanical strength of the produced wood materials of 3.7 kg / cm 3 could be achieved.
  • the disadvantage of the prior art is summarized in that on the one hand, the described light (wood) materials for furniture production too low mechanical strength, such as too low SSenauszugs- resistance have. On the other hand, the wood materials described in the prior art still have a high density of over 600 kg / m 3 . Furthermore, in the prior art for the production of lightweight wood-based materials, woods with an unusually light density of less than 0.5 g / cm 3 are employed for the European market.
  • Too low mechanical strength for example, lead to breaking or cracking of the components. Furthermore, these components tend during drilling or sawing to additional flaking of further wood material. Fastening hardware is difficult with these materials.
  • the object of the present invention was therefore to show light wood materials, which in comparison to the commercial wood materials by 5 bis 40% lower density with the same good mechanical strength.
  • the mechanical strength can be determined, for example, by measuring the transverse tensile strength.
  • these lightweight wood-based materials should be manufacturable using native, European woods. Consequently, the light wood materials using heavy woods having a density of greater than or equal to 0.5 g / cm 3 should have comparable low densities and comparable high mechanical strengths to the wood materials according to JP 06031708, which were produced using light woods. Furthermore, the swelling and water absorption of the light wood materials should not be affected by the reduced density.
  • the object was achieved by light wood materials containing 30 to 95 wt .-%, based on the wood material, wood particles, wherein the wood particles have a mean density of 0.4 to 0.85 g / cm 3 , 2.5 to 20 wt. -%, based on the wood material, polystyrene and / or styrene copolymer as a filler, wherein the filler has a bulk density of 10 to 100 kg / m 3 , and 2.5 to 50 wt .-%, based on the wood material, binder, wherein the average density of the light wood material is less than or equal to 600 kg / m 3 .
  • the weight of the binder refers to the solids content of the binder.
  • the average density of the wood particles refers to a wood moisture content of 12%. Furthermore, the average density of the wood particles refers to an average density over all wood particles used.
  • the wood-base materials according to the invention have an average density of 200 to 600 kg / m 3 , preferably 200 to 575 kg / m 3 , particularly preferably 250 to 550 kg / m 3 , in particular 300 to 500 kg / m 3 .
  • the transverse tensile strength of the wood-base materials according to the invention is advantageously greater than 0.3 N / mm 2 , preferably greater than 0.4 N / mm 2 , more preferably greater than 0.5 and in particular greater than 0.6 N / mm 2 .
  • the determination of the transverse tensile strength is in accordance with EN 319.
  • Wood-based materials are all materials which are made of wood veneers with an average density of 0.4 to 0.85 g / cm 3 , such as veneer sheets or plywood sheets, of wood chips with a mean density of 0.4 to 0.85 g / cm 3 produced wood materials, such as chipboard or OSB boards, and wood fiber materials such as LDF, MDF and HDF boards. Particleboard and fiberboard, in particular chipboard, are preferred.
  • the average density of the wood particles is advantageously 0.4 to 0.8 g / cm 3 , preferably 0.4 to 0.75 g / cm 3 , in particular 0.4 to 0.6 g / cm 3 .
  • spruce, beech, pine, larch or fir wood is used, preferably spruce and / or beech wood, in particular spruce wood.
  • the filler polystyrene and / or styrene copolymer can be prepared by all polymerization processes known to those skilled in the art [see, for example, US Pat. Ullmann's Encyclopedia, Sixth Edition, 2000 Electronic Release]. For example, the preparation is carried out in a conventional manner by suspension polymerization or by extrusion.
  • styrene In the suspension polymerization, styrene, optionally with the addition of further comonomers in aqueous suspension, is polymerized in the presence of a customary suspension stabilizer by means of free-radical-forming catalysts.
  • the blowing agent and, if appropriate, further additives can be introduced during the polymerization or added to the batch in the course of the polymerization or after the end of the polymerization.
  • the resulting peribular optionally 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 into particles or strands.
  • the filler polystyrene or styrene copolymer is particularly preferably expandable.
  • blowing agents are all blowing agents known to those skilled in the art, for example C3 to C6 hydrocarbons, such as propane, n-butane, isobutane, n-pentane, isopentane, neopentane and / or hexane, alcohols, ketones, ethers or halogenated hydrocarbons , Preferably, a commercially available Pentanisome- ren mixture is used.
  • the styrene polymers may contain additives, nucleating agents, plasticizers, flame retardants, soluble and insoluble inorganic and / or organic dyes and pigments, e.g. IR absorber, such as carbon black, graphite or aluminum powder, are added together or spatially separated as additives.
  • additives e.g. IR absorber, such as carbon black, graphite or aluminum powder, are added together or spatially separated as additives.
  • styrene copolymers these styrene copolymers advantageously have at least 50% by weight, preferably at least 80% by weight, of copolymerized polystyrene.
  • comonomers come z. B. ⁇ -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 may contain in copolymerized form a small amount of a chain splitter, i. 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 0.005 to 0.05 mol%, based on styrene.
  • styrene (co) polymers having molecular weights and molecular weight distributions, as described in EP-B 106 129 and in DE-A 39 21 148. Preference is given to using styrene (co) polymers having a molecular weight in the range from 190,000 to 400,000 g / mol.
  • Mixtures of different styrene (co) polymers can also be used.
  • Polystyrene or impact polystyrene (A-IPS), styrene- ⁇ -methylstyrene copolymers, acrylonitrile-butadiene-styrene polymers (ABS), styrene-acrylonitrile are preferably polymerized as styrene polymers, glass-clear polystyrene (GPPS), impact polystyrene (HIPS) (SAN), acrylonitrile-styrene-acrylic ester (ASA), methyl acrylate-butadiene-styrene (MBS), methyl methacrylate-acrylonitrile-butadiene-styrene (MABS) polymers or mixtures thereof or used with polyphenylene ether (PPE).
  • GPPS glass-clear polystyrene
  • HIPS impact polystyrene
  • ASA acrylonitrile-styrene-acrylic ester
  • MMS methyl acryl
  • polystyrene Styropor®, Neopor® and / or Peripor® from BASF Aktiengesellschaft is particularly preferably used.
  • Pre-expanded polystyrene and / or styrene copolymers are advantageously used.
  • the prefoamed polystyrene can be prepared by all methods known to the person skilled in the art (for example DE 845264).
  • the expandable styrene polymers are expanded in a known manner by heating to temperatures above their softening point, for example with hot air or preferably steam.
  • the prefoamed polystyrene or styrene copolymer advantageously has a bulk density of 10 to 100 kg / m 3 , preferably 15 to 80 kg / m 3 , more preferably 20 to 70 kg / m 3 , in particular 30 to 60 kg / m 3 .
  • the prefoamed polystyrene or styrene copolymer is advantageously used in the form of spheres or beads having an average diameter of advantageously 0.25 to 10 mm, preferably 0.5 to 5 mm, in particular 0.75 to 3 mm.
  • the prefoamed polystyrene or styrene copolymer spheres advantageously have a small surface area per volume, for example in the form of a spherical or elliptical particle.
  • the prefoamed polystyrene or styrene copolymer spheres are advantageously closed-celled.
  • the open cell density according to DIN-ISO 4590 is less than 30%.
  • the (prefoamed) polystyrene or styrene copolymer particularly preferably has an antistatic coating.
  • antistatic agents the usual and common in the art substances can be used. Examples are N, N-bis (2-hydroxyethyl) -Ci 2 -C 18 -alkylamines, fatty acid diethanolamides, choline ester chlorides of fatty acids, C 12 -C 20 -alkyl sulfonates, ammonium salts.
  • Suitable ammonium salts contain on nitrogen in addition to alkyl groups 1 to 3 hydroxyl-containing organic radicals.
  • Suitable quaternary ammonium salts are, for example, those having on the nitrogen cation 1 to 3, preferably 2, identical or different alkyl radicals having 1 to 12, preferably 1 to 10 carbon atoms, and 1 to 3, preferably 2 identical or different hydroxyalkyl or hydroxyalkylpolyoxyalkylene Radicals bound with any anion, such as chloride, bromide, acetate, methyl sulfate or p-toluenesulfonate.
  • hydroxyalkyl and hydroxyalkyl-polyoxyalkylene radicals are those which are formed by oxyalkylation of a nitrogen-bonded hydrogen atom and are derived from 1 to 10 oxyalkylene radicals, in particular oxyethylene and oxypropylene radicals.
  • An antistatic agent which is particularly preferred is a quaternary ammonium salt or an alkali metal salt, in particular the sodium salt of a C 12 -C 20 alkanesulfonate, eg. B emulsifier K30 from Bayer AG, or mixtures thereof.
  • the antistatic agents can generally be added both as a pure substance and in the form of an aqueous solution.
  • the antistatic agent can be added in the process for the preparation of polystyrene or styrene copolymer analogously to the customary additives or applied as a coating after the preparation of the polystyrene particles.
  • the antistatic agent is advantageously used in an amount of 0.05 to 6 wt .-%, preferably 0.1 to 4 wt .-%, based on the polystyrene or styrene copolymer.
  • the filler polystyrene and / or styrene copolymer is advantageously present evenly distributed in the wood material according to the invention.
  • the filler balls are advantageously present after pressing to the wood material in an unmelted state. However, it may possibly lead to melting of the filler balls, which are located on the surface of the wood material.
  • binders it is possible to use all binders known to the person skilled in the art for the production of wood-based materials.
  • Formaldehyde-containing adhesives are advantageously used as binders, for example urea-formaldehyde resins or melamine-containing urea-formaldehyde resins. Preference is given to using urea-formaldehyde resins.
  • Kaurit® glue from BASF Aktiengesellschaft is used as the binder.
  • the solids content of the binder is usually from 25 to 100 wt .-%, in particular 50 to 70 wt .-%.
  • the lightweight wood-base materials according to the invention advantageously contain 55 to 92.5% by weight, preferably 60 to 90% by weight, in particular 70 to 85% by weight, based on the wood material, of wood particles, the wood particles having an average density of 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 , 5 to 15 wt .-%, preferably 8 to 12 wt .-% based on the wood material, polystyrene and / or styrene copolymer filler, wherein the filler has a bulk density of 10 to 100 kg / m 3 , preferably 20 to 80, in particular 30 to 60, and 2.5 to 40 wt .-% , preferably 5 to 25 wt .-%, in particular 5 to 15 wt .-%, based on the wood material, binder, wherein the average density of the light wood material is less than or equal to 600
  • the thickness of the wood materials varies with the field of application and is usually in the range of 0.5 to 50 mm.
  • the transverse tensile strength of the lightweight wood-base materials according to the invention having a density of 200 to 650 kg / m 3 is advantageously greater than (0.002 ⁇ D - 0.55) N / mm 2 , preferably greater than (0.002 ⁇ D - 0.45) N / mm 2 , in particular greater than (0.0022 x D - 0.45) N / mm 2 .
  • the swelling values are advantageously 10% smaller, preferably 20% smaller, in particular 30% smaller than the swelling values of a plate of the same density without filler.
  • the present invention relates to a material containing at least three layers, wherein at least the middle layer (s) 30 to 95 wt .-%, based on the wood material, wood particles, wherein the wood particles have an average density of 0 , 4 to 0.85 g / cm 3 , 2.5 to 20 wt .-%, based on the wood material, polystyrene and / or styrene copolymer as filler, wherein the filler has a bulk density of 10 to 100 kg / m 3 , and 2.5 to 50 wt .-%, based on the wood material, binder, wherein the average density of the light wood material is less than or equal to 600 kg / m 3 included.
  • the outer layers have no fillers.
  • the material comprises three layers wherein the outer cover layers together make up 5 to 50 percent of the total thickness of the composite, preferably 15 to 45 percent, especially 30 to 40 percent, and the middle layer is advantageously 50 to 95 percent of the total thickness of the composite, preferably 55 to 85 percent, especially 60 to 70 percent.
  • the present invention relates to a process for the production of light wood materials, which is characterized in that pre-expanded polystyrene and / or styrene copolymer having a bulk density of 10 to 100 kg / m 3 , binder and wood particles with a density of 0.4 to 0, 85 g / cm 3 are mixed and then pressed to a wood material under elevated temperature and elevated pressure.
  • the (prefoamed) polystyrene and / or styrene copolymer is preferably provided with an antistatic coating before mixing with the binder and / or the wood particles.
  • the wood particle cake is cold pre-sealed before pressing.
  • 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 0 C to 230 0 C to the desired thickness.
  • the pressing time is normally 3 to 15 seconds per mm plate thickness.
  • the present invention relates to the use of the wood-based materials according to the invention for the production of furniture, of packaging materials, in house building or interior work.
  • the advantages of the present invention are the low density of the wood-based materials according to the invention with good mechanical stability. Furthermore, the easily produce wood materials according to the invention; There is no need to retrofit the existing plants for the production of wood-based materials according to the invention.
  • Foamable polystyrene was such. As described in EP 981 574. The addition of an antistatic agent during or after production was omitted.
  • the polystyrene particles obtained according to Example A1 were treated with steam in a continuous prefoamer.
  • the bulk density of the prefoamed polystyrene beads was adjusted by varying the vapor pressure and the steaming time.
  • Extruded PS foam available from BASF as Styrodur® (bulk density about 30 kg / m 3 ) was ground in a Pallmann impact mill type PP to an average particle diameter of 0.2 to 2 mm.
  • A3.2) polyurethane foam (filler 7) Recycled, commercial polyurethane foam for insulation with a size of 9 cm x 40 cm x 70 cm and a density of 33 kg / m 3 was ground in a granulator Retsch SM2000 to a mean particle diameter of 0.2 to 2 mm.
  • the glued chips or fibers were cold precompressed in a 30x30 cm mold.
  • the mixture was then pressed in a hot press (press temperature 190 0 C, pressing time 210 s).
  • the nominal thickness of the plate was 16 mm in each case.
  • the density was determined 24 hours after preparation according to EN 1058.
  • the determination of the transverse tensile strength is in accordance with EN 319.

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Description

Leichte Holzwerkstoffe
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft leichte Holzwerkstoffe enthaltend 30 bis 95 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Holzpartikel, wobei die Holzpartikel eine mittlere Dichte von 0,4 bis 0,85 g/cm3 aufweisen, 2,5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat als Füllstoff, wobei der Füllstoff eine Schüttdichte von 10 bis 100 kg/m3 aufweist, und 2,5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf den HoIz- Werkstoff, Bindemittel, wobei die mittlere Dichte des leichten Holzwerkstoffs kleiner gleich 600 kg/m3 beträgt.
Holzwerkstoffe sind eine kostengünstige und Ressourcen schonende Alternative zu Massivholz und haben große Bedeutung insbesondere im Möbelbau, bei Laminatfuß- boden und als Baumaterialien erlangt. Als Ausgangsstoffe dienen 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 strangför- migen Holzwerkstoffen verpresst.
Der industrielle Bedarf an leichten Holzwerkstoffen ist in den letzten Jahren stetig gestiegen, insbesondere seit Mitnahmemöbel an Beliebtheit gewonnen haben, d.h. das Barzahlen und Selbstabholen von Möbeln durch den Endkunden. Ferner bedingt der steigende Ölpreis, der zu einer fortwährenden Verteuerung von beispielsweise den Transportkosten führt, ein verstärktes Interesse an leichten Holzwerkstoffen.
Zusammengefasst sind leichte Holzwerkstoffe aus den folgenden Gründen von großer
Bedeutung:
Leichte Holzwerkstoffe führen zu einer einfacheren Handhabbarkeit der Produkte durch den Endkunden, beispielsweise beim Einpacken, Transportieren, Auspacken oder Aufbauen der Möbel. Leichte Holzwerkstoffe führen zu geringeren Transport- und Verpackungskosten, ferner können bei der Herstellung von leichten Holzwerkstoffen Materialkosten eingespart werden. Leichte Holzwerkstoffe können beispielsweise beim Einsatz in Transportmitteln zu einem geringeren Energieverbrauch dieser Transportmittel führen. Ferner können unter Verwendung von leichten Holzwerkstoffen beispielsweise materialaufwendige Dekorteile, wie derzeit in Mode gekommene dickere Arbeitsplatten und Wangen bei Küchen, kostengünstiger angeboten werden.
Im Stand der Technik finden sich vielfältige Vorschläge, die Dichte der Holzwerkstoffe zu verringern.
Als leichte (Holz)Werkstoffe sind beispielsweise Röhrenspanplatten und Wabenplatten zu nennen. Durch ihre besonderen Eigenschaften kommen Röhrenspanplatten haupt- sächlich bei der Herstellung von Türen als Innenlage zum Einsatz. Nachteilig bei diesen Werkstoffen ist der zu geringe Schraubenauszugswiderstand, das erschwerte Befestigen von Beschlägen und die Schwierigkeiten bei der Bekantung.
Ferner finden sich im Stand der Technik Vorschläge, die Dichte der Holzwerkstoffe durch Zusätze zum Leim oder zu den Holzpartikeln zu verringern.
In CH 370229 werden leichte und gleichzeitig druckfeste Formpressstoffe beschrieben, die aus Holzspänen oder -fasern, einem Bindemittel und einem als Füllstoff dienenden porösen Kunststoff bestehen. Zur Herstellung der Formpressstoffe werden die Holzspäne oder -fasern mit Bindemittel und verschäumbaren oder teilweise verschäumba- ren Kunststoffen gemischt, und das erhaltene Gemisch bei erhöhter Temperatur ver- presst. Als Bindemittel sind alle für die Verleimung von Holz geeigneten üblichen Bindemittel, wie beispielsweise Harnstoff-Formaldehyd-Harze, brauchbar. Als Füllstoffe kommen verschäumbare oder bereits verschäumte Kunststoffteilchen, bevorzugt expandierbare Thermoplaste wie Styrolpolymerisate, in Frage. Die Teilchengröße der verwendeten Kunststoffe beträgt im allgemeinen bei vorgeschäumten Kunststoffen 0,6 bis 10 mm. Die Kunststoffe werden in einer Menge von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Holzspäne, verwendet. Die in den Beispielen beschriebenen Platten wei- sen bei einer Dicke von 18 bis 21 mm, eine Dichte von 220 kg/m3 bis 430 kg/m3 und eine mittlere Biegefestigkeit von 3,6 N/mm2 bis 17,7 N/mm2 auf. Die Querzugsfestigkeiten werden in den Beispielen nicht angegeben.
WO 02/38676 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von leichten Produkten, in dem 5 bis 40 Gew.-% verschäumbares oder bereits verschäumtes Polystyrol mit einer Teilchengröße von kleiner 1 mm, 60 bis 95 Gew.-% lignocellulosehaltiges Material und Bindemittel vermischt und bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck zu dem fertigen Produkt verpresst werden, wobei das Polystyrol schmilzt und zum einen das ligno- cellulosehaltige Material imprägniert und zum anderen durch die Migration zur Oberflä- che des Produkts eine harte, wasserresistente Haut bildet. Als Bindemittel kann u.a. Harnstoff-Formaldehyd-Harz oder Melamin-Formaldehyd-Harz verwendet werden. Im Beispiel wird ein Produkt mit einer Dicke von 4,5 mm und einer Dichte von 1200 kg/m3 beschrieben.
US 2005/0019548 beschreibt leichte OSB-Platten unter Verwendung von Füllstoffen mit geringer Dichte. Als Bindemittel werden polymere Bindemittel, beispielsweise 4,4- Diphenyl-methan-diisocyanat-Harz beschrieben. Als Füllstoffe wird Glas, Keramik, Per- Nt oder polymeres Materialien beschrieben. Das polymere Material wird in einer Menge von 0,8 bis 20 Gew.-% bezogen auf die OSB-Platte eingesetzt. Als polymeres Material wird in den Beispielen das Material Dualite eingesetzt, das aus Polypropylen, Polyvinyl- idenchlorid oder Polyacrylnitril besteht. Es wird eine Gewichtsreduzierung von 5 % be- schrieben. In den Beispielen werden OSB-Platten mit einer Dichte von 607 bis 677 kg/m3 und einer Querzugsfestigkeit von 0,31 bis 0,59 N/mm2 beschrieben.
US 2003/24443 offenbart ein Material, das aus Holzspänen, Bindemittel und Füllstoffen besteht. Als Füllstoffe werden unter anderem Polymere auf Basis von Styrol genannt. Das Volumenverhältnis zwischen den Holzspänen und dem Bindemittel beträgt vorteilhaft 1 :1. Es werden ferner Platte aus dem Stand der Technik beschrieben, bei denen das Volumenverhältnis von Bindemittel zu Holzspänen 90:10 beträgt. Diese Platten aus dem Stand der Technik weisen eine Dichte von 948 kg/m3 auf. Als Bindemittel werden unter anderem duroplastische Harze beschrieben. In den erfindungsgemäßen Beispielen werden Platten mit einem Volumenverhältnis von Bindemittel zu Holzspänen von 45:55 beschrieben, die eine Dichte von 887 kg/m3 aufweisen.
JP 06031708 beschreibt leichte Holzwerkstoffe, wobei für die Mittelschicht einer Drei- Schichtspanplatte eine Mischung aus 100 Gewichtsteilen Holzpartikeln und 5 bis 30 Gewichtsteilen Partikeln aus synthetischem Harzschaum verwendet werden, wobei diese Harz-Partikel ein spezifisches Gewicht von nicht mehr als 0,3 g/cm3 und eine Druckfestigkeit von mindestens 30 kg/cm2 aufweisen. Ferner wird beschrieben, dass die spezifische Dichte der Holzpartikel einen Wert von 0,5 g/cm3 nicht überschreiten sollte.
In den Beispielen wird eine mechanische Festigkeit der hergestellten Holzwerkstoffe von 4,7 bis 4,9 kg/cm3 unter Verwendung von Holzpartikeln aus der japanischen Zeder mit einer Dichte von 0,35 g/cm3 erreicht. Unter Verwendung von Lauan- und Kapur- Holzpartikeln mit einer mittleren Dichte von 0,6 g/cm3 konnte lediglich eine mechani- sehe Festigkeit der hergestellten Holzwerkstoffe von 3,7 kg/cm3 erreicht werden.
Der Nachteil des Stands der Technik besteht zusammengefasst darin, dass zum einen die beschriebenen leichten (Holz)Werkstoffe für die Möbelherstellung eine zu geringe mechanische Festigkeiten, wie beispielsweise einen zu geringen Schraubenauszugs- widerstand, aufweisen. Zum anderen weisen die im Stand der Technik beschriebenen Holzwerkstoffe immer noch eine hohe Dichte von über 600 kg/m3 auf. Ferner werden im Stand der Technik zur Herstellung von leichten Holzwerkstoffen Hölzer mit einer für den europäischen Markt ungewöhnlich leichten Dichte von kleiner 0,5 g/cm3 eingesetzt.
Eine zu geringe mechanische Festigkeit kann beispielsweise zum Brechen oder Reißen der Bauelemente führen. Ferner neigen diese Bauelemente beim Bohren oder Sägen zum zusätzlichen Abplatzen von weiterem Holzmaterial. Bei diesen Werkstoffen ist das Befestigen von Beschlägen erschwert.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand demnach darin, leichte Holzwerkstoffe aufzuzeigen, die eine im Vergleich zu den handelsüblichen Holzwerkstoffen um 5 bis 40 % geringere Dichte aufweisen bei gleichbleibenden guten mechanischen Festigkeiten. Die mechanische Festigkeit kann beispielsweise durch die Messung der Querzugsfestigkeit bestimmt werden. Ferner sollten diese leichten Holzwerkstoffe unter Verwendung von heimischen, europäischen Hölzern herstellbar sein. Folglich sollten die leichten Holzwerkstoffe unter Verwendung von schweren Hölzern mit einer Dichte von größer gleich 0,5 g/cm3 vergleichbare niedrige Dichten und vergleichbare hohe mechanische Festigkeiten aufweisen wie die Holzwerkstoffe gemäß JP 06031708, die unter Verwendung von leichten Hölzern hergestellt wurden. Ferner sollten der Quellwert und die Wasseraufnahme der leichten Holzwerkstoffe durch die verringerte Dichte nicht beeinträchtigt werden.
Die Aufgabe wurde gelöst durch leichte Holzwerkstoffe enthaltend 30 bis 95 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Holzpartikel, wobei die Holzpartikel eine mittlere Dichte von 0,4 bis 0,85 g/cm3 aufweisen, 2,5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat als Füllstoff, wobei der Füllstoff eine Schüttdichte von 10 bis 100 kg/m3 aufweist, und 2,5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Bindemittel, wobei die mittlere Dichte des leichten Holzwerkstoffs kleiner gleich 600 kg/m3 beträgt.
Die Gewichtsangabe des Bindemittels bezieht sich auf den Feststoffgehalt des Bindemittels. Die mittlere Dichte der Holzpartikel bezieht sich auf eine Holzfeuchte von 12 %. Ferner bezieht sich die mittlere Dichte der Holzpartikel auf eine gemittelte Dichte über alle eingesetzten Holzpartikel.
Vorteilhaft weisen die erfindungsgemäßen Holzwerkstoffe eine mittlere Dichte von 200 bis 600 kg/m3, bevorzugt 200 bis 575 kg/m3, besonders bevorzugt 250 bis 550 kg/m3, insbesondere 300 bis 500 kg/m3, auf.
Die Querzugsfestigkeit der erfindungsgemäßen Holzwerkstoffe ist vorteilhaft größer als 0,3 N/mm2, bevorzugt größer als 0,4 N/mm2, besonders bevorzugt größer als 0,5 und insbesondere größer als 0,6 N/mm2. Die Bestimmung der Querzugsfestigkeit erfolgt nach EN 319.
Als Holzwerkstoffe kommen alle Werkstoffe in Betracht, die aus Holzfurnieren mit einer mittleren Dichte von 0,4 bis 0,85 g/cm3 gefertigt sind wie beispielsweise Furnierplatten oder Sperrholzplatten, aus Holzspänen mit einer mittleren Dichte von 0,4 bis 0,85 g/cm3 hergestellte Holzwerkstoffe, beispielsweise Spanplatten oder OSB-Platten, sowie Holzfaserwerkstoffe wie LDF-, MDF- und HDF-Platten. Bevorzugt sind Spanplatten und Fasernplatten, insbesondere Spanplatten.
Die mittlere Dichte der Holzpartikel liegt vorteilhaft bei 0,4 bis 0,8 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 wird beispielsweise Fichten-, Buchen-, Kiefern-, Lärchen-, oder Tannenholz verwendet, bevorzugt Fichten- und/oder Buchen-Holz, insbesondere Fichtenholz.
Der Füllstoff 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]. Beispielsweise erfolgt die Herstellung in an sich bekannter Weise durch Suspensionspolymerisation oder mittels Extrusions- verfahren.
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 gege- benenfalls weitere 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 gegebenenfalls expandierbaren Styrol polymerisate 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 zu Partikeln oder Strängen granuliert.
Der Füllstoff Polystyrol oder Styrolcopolymerisat ist besonders bevorzugt expandierbar.
Als Treibmittel können alle dem Fachmann bekannten Treibmittel verwendet werden, beispielsweise C3- bis Cβ-Kohlenwasserstoffe, wie Propan, n-Butan, Isobutan, n-Pentan, Isopentan, Neopentan und/oder Hexan, Alkohole, Ketone, Ether oder halo- genierte Kohlenwasserstoffe. Vorzugsweise wird ein handelsübliches Pentanisome- rengemisch verwendet.
Des weiteren können den Styrolpolymerisaten Additive, Keimbildner, Weichmacher, Flammschutzmittel, lösliche und unlösliche anorganische und/oder organische Farb- Stoffe und Pigmente, z.B. IR-Absorber, wie Ruß, Graphit oder Aluminiumpulver, gemeinsam oder räumlich getrennt als Zusatzstoffe zugegeben werden.
Gegebenenfalls können auch Styrolcopolymerisate eingesetzt werden, vorteilhaft weisen diese Styrolcopolymerisate mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 80 Gew.-%, einpolymerisiertes Polystyrol auf. Als Comonomere kommen z. B. α-Methyl- styrol, 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 Butandiol- diacrylat. Der Verzweiger wird im Allgemeinen in Mengen von 0,005 bis 0,05 Mol.-%, bezogen auf Styrol, verwendet.
Vorteilhaft verwendet man Styrol(co)polymerisate mit Molekulargewichten und Molgewichtsverteilungen, wie sie in EP-B 106 129 und in DE-A 39 21 148 beschrieben sind. Bevorzugt werden Styrol(co)polymerisate mit einem Molekulargewicht im Bereich von 190.000 bis 400.000 g/mol eingesetzt.
Auch Mischungen verschiedener Styrol(co)polymerisate können verwendet werden.
Bevorzugt werden als Styrolpolymere glasklares Polystyrol (GPPS), Schlagzähpolystyrol (HIPS), anionisch polymerisiert.es Polystyrol oder Schlagzähpolystyrol (A-IPS), Sty- rol-α-Methylstyrol-copolymere, Acrylnitril-Butadien-Styrolpolymerisate (ABS), Styrol- Acrylnitril (SAN), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Methylacrylat-Butadien-Styrol (MBS), Methylmethacrylat-Acrylnitril-Butadien-Styrol (MABS)-polymerisate oder Mischungen davon oder mit Polyphenylenether (PPE) eingesetzt.
Als Polystyrol wird besonders bevorzugt Styropor®, Neopor® und/oder Peripor® der Firma BASF Aktiengesellschaft eingesetzt.
Vorteilhaft wird bereits vorgeschäumtes Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisate eingesetzt. Generell lässt sich das vorgeschäumte Polystyrol nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren herstellen (beispielsweise DE 845264). Für die Herstellung von vorgeschäumten Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisaten werden die expandierbaren Styrolpolymerisate in bekannter Weise durch Erhitzen auf Temperaturen oberhalb ihres Erweichungspunkts, beispielsweise mit Heißluft oder vorzugsweise Dampf, expandiert.
Das vorgeschäumte Polystyrol oder Styrolcopolymerisat weist vorteilhaft eine Schüttdichte von 10 bis 100 kg/m3 auf, bevorzugt 15 bis 80 kg/m3, besonders bevorzugt 20 bis 70 kg/m3, insbesondere 30 bis 60 kg/m3.
Das vorgeschäumte Polystyrol oder Styrolcopolymerisat wird vorteilhaft in Form von Kugeln oder Perlen mit einem mittleren Durchmesser von vorteilhaft 0,25 bis 10 mm, bevorzugt 0,5 bis 5 mm, insbesondere 0,75 bis 3 mm, eingesetzt. Die vorgeschäumten Polystyrol- oder Styrolcopolymerisat-Kugeln weisen vorteilhaft eine kleine Oberfläche pro Volumen auf, beispielsweise in Form eines sphärischen oder elliptischen Partikels.
Die vorgeschäumten Polystyrol- oder Styrolcopolymerisat-Kugeln sind vorteilhaft geschlossenzellig. Die Offenzelligkeit nach DIN-ISO 4590 beträgt weniger als 30%.
Besonders bevorzugt weist das (vorgeschäumte) Polystyrol oder Styrolcopolymerisat eine antistatische Beschichtung auf.
Als Antistatikum können die in der Technik üblichen und gebräuchlichen Substanzen verwendet werden. Beispiele sind N,N-Bis(2-hydroxyethyl)-Ci2-Ci8-alkylamine, Fettsäu- rediethanolamide, Cholinesterchloride von Fettsäuren, Ci2-C2o-Alkylsulfonate, Ammoniumsalze.
Geeignete Ammoniumsalze enthalten am Stickstoff neben Alkylgruppen 1 bis 3 hydroxylgruppenhaltige organische Reste.
Geeignete quaternäre Ammoniumsalze sind beispielsweise solche, die am Stickstoff- Kation 1 bis 3, vorzugsweise 2, gleiche oder verschiedene Alkylreste mit 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 10 C-Atomen, und 1 bis 3, vorzugsweise 2 gleiche oder verschiedene Hydroxyalkyl- oder Hydroxyalkylpolyoxyalkylen-Reste gebunden enthalten, mit einem beliebigen Anion, wie Chlorid, Bromid, Acetat, Methylsulfat oder p-Toluolsulfonat.
Die Hydroxyalkyl- und Hydroxyalkyl-polyoxyalkylen-Reste sind solche, die durch Oxy- alkylierung eines Stickstoff-gebundenen Wasserstoffatoms entstehen und leiten sich von 1 bis 10 Oxyalkylenresten, insbesondere Oxyethylen- und Oxypropylen-Resten ab.
Besonders bevorzugt wird als Antistatikum ein quartäres Ammoniumsalz oder ein Alka- lisalz, insbesondere Natriumsalz eines C12-C20 Alkansulfonats, z. B Emulgator K30 von Bayer AG, oder Mischungen davon eingesetzt. Die Antistatika können in der Regel sowohl als Reinsubstanz als auch in Form einer wässrigen Lösung zugegeben werden.
Das Antistatikum kann beim Verfahren zur Herstellung von Polystyrol oder Styrolcopo- lymerisat analog den üblichen Zusatzstoffen zugesetzt werden oder nach der Herstellung der Polystyrolpartikel als Beschichtung aufgetragen werden.
Das Antistatikum wird vorteilhaft in einer Menge von 0,05 bis 6 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Polystyrol oder Styrolcopolymerisat, eingesetzt.
Der Füllstoff Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat liegt vorteilhaft gleichmäßig verteilt in dem erfindungsgemäßen Holzwerkstoff vor. Die Füllstoff-Kugeln liegen vorteilhaft auch nach dem Verpressen zum Holzwerkstoff in einem ungeschmolzenen Zustand vor. Gegebenenfalls kann es allerdings zu einem Schmelzen der Füllstoff-Kugeln, die sich auf der Oberfläche des Holzwerkstoffs befin- den, kommen.
Als Bindemittel können alle dem Fachmann für die Herstellung von Holzwerkstoffen bekannten Bindemittel verwendet werden. Vorteilhaft werden als Bindemittel formalde- hydhaltige Klebstoffe eingesetzt, beispielsweise Harnstoff-Formaldehydharze oder melaminhaltige Harnstoff-Formaldehydharze. Bevorzugt werden Harnstoff-Formaldehydharze verwendet. Beispielsweise wird als Bindemittel Kaurit® Leim der Firma BASF Aktiengesellschaft eingesetzt.
Der Feststoffgehalt des Bindemittels liegt üblicherweise bei 25 bis 100 Gew.-%, insbe- sondere bei 50 bis 70 Gew.-%.
Die erfindungsgemäßen leichten Holzwerkstoffe enthaltend vorteilhaft 55 bis 92,5 Gew.-%, bevorzugt 60 bis 90 Gew.-%, insbesondere 70 bis 85 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Holzpartikel, wobei die Holzpartikel eine mittleren Dichte von 0,4 bis 0,85 g/cm3, bevorzugt 0,4 bis 0,75 g/cm3, insbesondere 0,4 bis 0,6 g/cm3 aufweisen, 5 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 8 bis 12 Gew.-% bezogen auf den Holzwerkstoff, Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat Füllstoff, wobei der Füllstoff eine Schüttdichte von 10 bis 100 kg/m3, bevorzugt 20 bis 80, insbesondere 30 bis 60 aufweist, und 2,5 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 5 bis 25 Gew.-%, insbesondere 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Bindemittel, wobei die mittlere Dichte des leichten Holzwerkstoffs kleiner gleich 600 kg/m3, bevorzugt kleiner gleich 575 kg/m3, insbesondere kleiner gleich 550 kg/m3 beträgt.
Alle Gewichtsangaben beziehen sich auf die Trockensubstanz.
Gegebenenfalls können in dem erfindungsgemäßen Holzwerkstoff weitere handelsübliche und dem Fachmann bekannte Additive vorliegen.
Die Dicke der Holzwerkstoffe variiert mit dem Anwendungsgebiet und liegt in der Regel im Bereich von 0,5 bis 50 mm.
Die Querzugsfestigkeit der erfindungsgemäßen leichten Holzwerkstoffe mit einer Dichte von 200 bis 650 kg/m3 ist vorteilhaft größer als (0,002 x D - 0,55) N/mm2, bevorzugt größer als (0,002 x D - 0,45) N/mm2, insbesondere größer als (0,0022 x D - 0,45) N/mm2. Die Quellwerte sind vorteilhaft 10 % kleiner, bevorzugt 20 % kleiner, insbesondere 30 % kleiner als die Quellwerte einer Platte gleicher Dichte ohne Füllstoff.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung einen Werkstoff, der mindestens drei Schich- ten enthält, wobei mindestens die mittlere(n) Schicht(en) 30 bis 95 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Holzpartikel, wobei die Holzpartikel eine mittlere Dichte von 0,4 bis 0,85 g/cm3 aufweisen, 2,5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat als Füllstoff, wobei der Füllstoff eine Schüttdichte von 10 bis 100 kg/m3 aufweist, und 2,5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Bindemittel, wobei die mittlere Dichte des leichten Holzwerkstoffs kleiner gleich 600 kg/m3 beträgt, enthalten.
Vorteilhaft weisen die äußeren Schichten keine Füllstoffe auf.
Vorteilhaft enthält der Werkstoff drei Schichten, wobei die äußeren Deckschichten zusammen 5 bis 50 Prozent der gesamten Dicke des Verbundwerkstoffs ausmachen, bevorzugt 15 bis 45 Prozent, insbesondere 30 bis 40 Prozent, und die Mittelschicht vorteilhaft 50 bis 95 Prozent der gesamten Dicke des Verbundwerkstoffs ausmacht, bevorzugt 55 bis 85 Prozent, insbesondere 60 bis 70 Prozent.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von leichten Holzwerkstoffen, das dadurch gekennzeichnet ist, dass vorgeschäumtes Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat mit einer Schüttdichte von 10 bis 100 kg/m3, Bindemittel und Holzpartikel mit einer Dichte von 0,4 bis 0,85 g/cm3 vermischt und anschließend zu einem Holzwerkstoff unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck verpresst werden.
Bevorzugt wird das (vorgeschäumte) Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat vor dem Mischen mit dem Bindemittel und/oder den Holzpartikel mit einer antistatischen Be- schichtung versehen.
Gegebenenfalls wird der Holzpartikelkuchen vor dem Verpressen kalt vorgedichtet. Das Verpressen kann nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Üblicherweise wird der Holzpartikelkuchen bei einer Press-Temperatur von 1500C bis 2300C auf die gewünschte Dicke gepresst. Die Pressdauer beträgt normalerweise 3 bis 15 Sekunden pro mm Plattendicke.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Holzwerkstoffe zur Herstellung von Möbeln, von Verpackungsmaterialien, im Hausbau oder im Innenausbau.
Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen in der geringen Dichte der erfindungsgemäßen Holzwerkstoffe bei guter mechanischer Stabilität. Ferner lassen sich die er- findungsgemäßen Holzwerkstoffe leicht herstellen; es besteht kein Bedarf, die bestehenden Anlagen zur Herstellung der erfindungsgemäßen Holzwerkstoffe umzurüsten.
Beispiele
A) Herstellung der Füllstoffe
A1.1 ) Herstellung von schäumbarem Polystyrol mit Antistatikum Es werden handelsübliche schäumbare Polystyrole verwendet, die in der Tabelle 1 zusammengefasst sind.
A1.2) Herstellung von schäumbarem Polystyrol ohne Antistatikum
Schäumbares Polystyrol wurde wie z. B. in EP 981 574 beschrieben hergestellt. Auf die Zugabe eines Antistatikums während oder nach der Herstellung wurde verzichtet.
A2) Herstellung des vorgeschäumten Polystyrols
Die gemäß Beispiel A1 erhaltenen Polystyrolpartikel wurden mit Wasserdampf in einem kontinuierlichen Vorschäumer behandelt. Die Schüttdichte der vorgeschäumten Polystyrolkügelchen wurde durch Variation des Dampfdrucks und der Bedampfungszeit eingestellt. Es wurden folgende, in der Tabelle 1 zusammengestellten, vorgeschäumte Polystyrolpartikel hergestellt.
A3) Herstellung von gemahlenem Polystyrol
A3.1 ) Extrudierte Polystyrolschäume (Füllstoff 6)
Extrudierter PS Schaum verfügbar von Fa. BASF als Styrodur® (Schüttdichte etwa 30 kg/m3) wurde in einer Pallmann Prallmühle Typ PP auf einen mittleren Teilchendurch- messer von 0,2 bis 2 mm gemahlen.
A3.2) Polyurethanschaum (Füllstoff 7): Recycelter, handelsüblicher Polyurethanschaum für Isolationen mit einer Größe von 9 cm x 40 cm x 70 cm und einer Dichte von 33 kg/m3 wurde in einer Schneidmühle Retsch SM2000 auf einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,2 bis 2 mm gemahlen.
B) Herstellung der Holzwerkstoffe
B1 ) Holzwerkstoff gemäß US 2005/0019548
Die in der US 2005/0019548 offenbarten Eigenschaften sind in der Tabelle 2 zusam- mengefasst. (Beispiele 1 bis 3)
B2) Holzwerkstoff gemäß JP 06031708
Die in der JP 06031708 offenbarten Eigenschaften sind in der Tabelle 2 zusammenge- fasst. (Beispiele 4 und 5)
B3) Holzwerkstoffe mit und ohne Füllstoffe
B3.1 ) Mischen der Einsatzstoffe
In einem Mischer wurden 450 g Späne, bzw. Fasern gemäß Tabelle 2 und gegebenenfalls Füllstoffe gemäß Tabelle 2 gemischt. Anschließend wurden 58,8 g einer Leimflotte aus 100 Teilen Kaurit®-Leim 340 und 4 Teilen einer 52 % wässrigen Ammoniumnitratlösung und 10 Teilen Wasser aufgebracht.
B3.2) Verpressen der beleimten Späne bzw. Fasern
Die beleimten Späne bzw. Fasern wurden in einer 30x30cm-Form kalt vorverdichtet. Anschließend wurde in einer Heißpresse gepresst (Presstemperatur 190 0C, Presszeit 210 s). Die Solldicke der Platte betrug jeweils 16 mm.
C) Untersuchung der Holzwerkstoffe
C1 ) Dichte
Die Bestimmung der Dichte erfolgte 24 Stunden nach Herstellung nach EN 1058.
C2) Querzugsfestigkeit
Die Bestimmung der Querzugsfestigkeit erfolgt nach EN 319.
C3) Quellwerte und Wasseraufnahme
Die Bestimmung der Quellwerte und der Wasseraufnahme erfolgte nach DIN EN 317.
* = erfindungsgemäß
1 = die Gewichtsangabe bezieht sich auf die Holzpartikel

Claims

Patentansprüche
1. Leichter Holzwerkstoff enthaltend 30 bis 92,5 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Holzpartikel, wobei die Holzpartikel eine mittlere Dichte von 0,4 bis 0,85 g/cm3 aufweisen, 2,5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat als Füllstoff, wobei der Füllstoff eine Schüttdichte von 10 bis 100 kg/m3 aufweist, und 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Bindemittel, wobei die mittlere Dichte des leichten Holzwerkstoffs kleiner gleich 600 kg/m3 beträgt.
2. Leichter Holzwerkstoff gemäß Anspruch 1 , wobei als Füllstoff vorgeschäumte Füllstoff-Perlen oder -Kugeln verwendet werden, die einen Durchmesser von 0,25 bis 10 mm aufweisen.
3. Leichter Holzwerkstoff gemäß der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Füllstoff-Perlen oder -Kugeln eine antistatische Beschichtung aufweisen.
4. Leichter Holzwerkstoff gemäß den Ansprüchen 1 bis 3, wobei die Holzpartikel eine mittlere Dichte von 0,4 bis 0,75 g/cm3 aufweisen.
5. Leichter Holzwerkstoff gemäß den Ansprüchen 1 bis 4, wobei die Querzugsfestigkeit des Holzwerkstoffs größer als 0,4 N/mm2 ist.
6. Leichter Holzwerkstoff gemäß den Ansprüchen 1 bis 5, wobei die Dichte des Holzwerkstoffs 250 bis 550 kg/m3 beträgt.
7. Leichter Holzwerkstoff gemäß den Ansprüchen 1 bis 5 enthaltend 55 bis 92,5 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Holzpartikel, wobei die Holzpartikel eine mittlere Dichte von 0,4 bis 0,6 g/cm3 aufweisen, und 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat als Füllstoff, wobei der Füllstoff eine Schüttdichte von 15 bis 80 kg/m3 aufweist, 2,5 bis 40 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Bindemittel, wobei die mittlere Dichte des leichten Holzwerkstoffs kleiner gleich 550 kg/m3 beträgt.
8. Verbundwerkstoff, der mindestens drei Holzwerkstoffschichten enthält, wobei die mittlere(n) Schichten Holzwerkstoffe gemäß der Ansprüche 1 bis 7 aufweisen und die äußeren Deckschichten keinen Füllstoff aufweisen.
9. Verfahren zur Herstellung von leichten Holzwerkstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass vorgeschäumtes Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat mit einer Schüttdichte von 10 bis 100 kg/m3, Bindemittel und Holzpartikel mit einer mittleren Dich- te von 0,4 bis 0,85 g/cm3 vermischt und anschließend zu einem Holzwerkstoff unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck verpresst werden.
10. Verwendung der leichten Holzwerkstoffe nach den Ansprüchen 1 bis 7 oder des Verbundwerkstoffs nach Anspruch 8 zur Herstellung von Möbeln, von Verpackungsmaterialien, im Hausbau oder im Innenausbau.
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