CN102471587A - 具有良好机械性能的轻质木质纤维素材料 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种生产平均密度为200-600kg/m3的轻质木质纤维素材料的方法，该方法包括基于木质纤维素材料将如下组分混合，然后在升高的温度和升高的压力下压制：A)30-95重量％木质纤维素颗粒，B)1-25重量％堆密度为10-100kg/m3的发泡塑料颗粒，C)3-50重量％选自氨基塑料树脂、酚醛树脂和具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯的粘合剂，以及任选D)添加剂，其特征在于发泡塑料颗粒由发泡剂含量相对于可发泡塑料颗粒为0.01-4重量％的可发泡塑料颗粒获得。

Description

具有良好机械性能的轻质木质纤维素材料
本发明涉及一种生产平均密度为200-600kg/m3的轻质含木质纤维素物质的方法，其中在每种情况下基于含木质纤维素物质将如下组分混合，然后在升高的温度和升高的压力下压制：
A)30-95重量％木质纤维素颗粒，
B)1-25重量％堆密度为10-100kg/m3的发泡塑料颗粒，
C)3-50重量％选自氨基塑料树脂、酚醛树脂和具有至少两个异氰酸酯基团
的有机异氰酸酯的粘合剂，以及合适的话，
D)添加剂，
其中发泡塑料颗粒由发泡剂含量基于可发泡塑料颗粒为0.01-4重量％的可发泡塑料颗粒获得。
组分A)、B)、C)以及合适的话D)的总和为100％。
此外，本发明涉及如权利要求所定义的可发泡塑料颗粒的用途，一种生产如权利要求所定义的多层木质纤维素材料的方法和如权利要求所定义的本发明轻质含木质纤维素物质和本发明多层木质纤维素材料的用途。
木质纤维素材料，例如木基材料，尤其是多层木基材料为经济且保护资源的实木替代物并且尤其在家具构造、层压地板中及作为建筑材料已变得非常重要。不同厚度的木材颗粒如各种木料的木片或木纤维用作原料。通常将这类木材颗粒与天然和/或合成粘合剂以及合适的话在其它添加剂加入下压制而得到板状或条状的木基材料。
生产密度为约650kg/m3或更大的木基材料以实现其良好的机械性能。这种密度的木基材料或相应部件如家具对使用者，尤其是个人消费者来说通常太重。
因此，近年来对轻质木基材料的工业需求尤其因就便携家具而言变得受欢迎而连续增加。此外，油价上涨导致成本，例如运输成本连续增加，由此使轻质木基材料受到更大关注。
总之，轻质木基材料由于下列原因而非常重要：
轻质木基材料使终端消费者对产品的操作如在家具的包装、运输、拆包或组装上更容易。
轻质木基材料使运输和包装成本更低；此外，可节省轻质木基材料生产中的材料成本。
例如当用于运输工具中时，轻质木基材料可使这些运输工具的能耗更低。此外，例如可利用轻质木基材料以更经济地提供当前流行的材料消耗性装饰部件如厨房中的较厚操作台和侧板。
现有技术包括各种降低木基材料密度的方案。
例如，作为可通过设计手段获得的轻质木基材料，可提及管状碎料板和蜂窝板。管状碎料板因其特殊性能而在门的生产中主要用作内层。
在蜂窝板的情况下，缺点例如为拧出力阻力不够，紧固配件及磨边更困难。
此外，现有技术包括通过加入胶或木材颗粒来降低木基材料密度的方案。
CH 370229描述了由木片或木材纤维、粘合剂和用作填料的多孔塑料构成的轻质且同时抗压的压塑品。为了生产压塑品，将木片或木材纤维与粘合剂和可发泡或可部分发泡的塑料混合并在升高的温度下压制所得混合物。CH 370229没有说明有关发泡剂在填料聚合物中的含量。
WO 02/38676描述了一种生产轻质产品的方法，其中将5-40重量％粒度小于1mm的可发泡或已发泡聚苯乙烯、60-95重量％含木素纤维素材料及粘合剂混合并在升高的温度和升高的压力下压制而得到成品。WO02/38676没有说明有关发泡剂在填料聚合物中的含量。
WO 2008/046890A(BASF SE)、WO 2008/046891A(BASF SE)和WO2008/046892A(BASF SE)尤其描述了轻质含木物质，其包含例如木片或木材纤维、粘合剂和用作填料的多孔塑料。为了生产含木物质，例如将木片或木材纤维与粘合剂和可发泡或可部分发泡塑料混合并将所得混合物在升高的温度下压制。WO 2008/046890A、WO 2008/046891A和WO2008/046892A没有说明有关发泡剂在填料聚合物或其前体中的含量。
总之，现有技术的缺点为用于生产发泡填料的前体聚合物包含较大量(通常基于前体聚合物大于5重量％)的发泡剂如戊烷(混合物)。大多数发泡剂如戊烷易燃。
这具有的缺点为必须采取复杂的技术措施以防止发泡剂/空气混合物的形成，该混合物在轻质含木质纤维素如含木物质或相应通常多层木质纤维素材料如木基材料的生产中具有着火风险或甚至为***性的。
通常将膨胀的塑料颗粒如聚苯乙烯与作为发泡剂的戊烷(混合物)暂时在特制的通风柜子中储存几天使得发泡剂如戊烷(混合物)可以逃逸。这较长的储存阻碍了轻质含木质纤维素如木材状物质或相应通常多层木质纤维素材料如木基材料的连续生产，并且可以导致轻质含木质纤维素如木材状物质或相应通常多层木质纤维素材料如木基材料的生产量降低。
本发明的目的是提供用于轻质含木质纤维素物质和轻质含木质纤维素材料的塑料颗粒，其可以在无着火风险下生产和处理并且其可以通过较简单的方法以受控方式发泡，而得到低密度、具有机械强度和良好加工性能如可磨边性能(正如现有技术那些一样良好)的含木质纤维素，优选含木物质和木质纤维素材料，优选木基材料。
机械强度例如可通过根据EN 319测量横向拉伸强度而测定。
为了评价碎料板上粘合剂键合的边缘的可磨边性能，可使用TKH数据板(Technische Komission Holzklebstoffe im Industrieverband Klebstoffee.V.)，2006年1月，表10。
此外，轻质木质纤维素材料，优选木基材料的溶胀值不应受到降低密度的不利影响。
该目的通过一种生产平均密度为200-600kg/m3的轻质含木质纤维素物质的方法实现，其中在每种情况下基于含木质纤维素物质将如下组分混合，然后在升高的温度和升高的压力下压制：
A)30-95重量％木质纤维素颗粒，
B)1-25重量％堆密度为10-100kg/m3的发泡塑料颗粒，
C)3-50重量％选自氨基塑料树脂、酚醛树脂和具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯的粘合剂，以及合适的话，
D)添加剂，
其中发泡塑料颗粒由发泡剂含量基于可发泡塑料颗粒为0.01-4重量％的可发泡塑料颗粒获得。
术语木质纤维素、木质纤维素颗粒或含木质纤维素物质对本领域熟练技术人员是已知的。
这里含木质纤维素物质、含木质纤维素颗粒或木质纤维素颗粒例如为草或木部件如木层、木条、木片、木纤维或木屑，其中优选木片、木纤维和木屑。含木质纤维素颗粒或木质纤维素颗粒还可源于含木纤维植物如亚麻、***。
木部件或木材颗粒的原料通常为来自森林疏伐的木料、工业木料以及废木料和含木纤维植物。
加工得到所需含木质纤维素颗粒，例如木材颗粒通过已知方法进行，例如参见M.Dunky，P.Niemt，Holzwerkstoffe和Leime，第91-156页，Springer Verlag Heidelberg，2002。
优选的含木质纤维素颗粒为木材颗粒，特别优选木纤维，正如用于生产MDF和HDF板的一样。
合适的含木质纤维素颗粒还可以为亚麻或***颗粒，特别优选亚麻或***纤维，正如用于生产MDF和HDF板的一样。
含木质纤维素，优选含木物质可包含常规少量水(在常规小范围内变化)；这样的水不计入本申请所述的重量中。
木质纤维素颗粒，优选木材颗粒的所述重量基于以本领域熟练技术人员已知的常规方式干燥的木质纤维素颗粒，优选木材颗粒。
粘合剂C)的所述重量就粘合剂中氨基塑料组分而言基于相应组分的固体含量(例如根据Günter Zeppenfeld，Dirk Grunwald，Klebstoffe在derHolz-und 
Figure BDA0000135267170000041
，第2版，DRW-Verlag，第268页中通过在120℃下在2小时内蒸发水而测定)，并且就异氰酸酯，尤其是PMDI而言基于异氰酸酯组分本身，即例如不含溶剂或乳化介质。
本发明轻质含木质纤维素，优选含木物质具有200-600kg/m3，优选200-575kg/m3，特别优选250-550kg/m3，尤其是300-500kg/m3的平均密度。
本发明轻质含木质纤维素，优选含木物质或优选本发明多层木质纤维素材料，特别优选多层木基材料的横向拉伸强度通常为0.1-1.0N/mm2，优选0.3-0.8N/mm2，特别优选0.4-0.6N/mm2。
横向拉伸强度根据EN 319测定。
合适的多层木质纤维素材料为所有由木质纤维素单板，优选木材单板，优选平均密度优选为0.4-0.85g/cm3的木材单板生产的材料如单板或夹板或单板层积材(LVL)。
合适的多层木质纤维素材料，优选多层木基材料特别优选为所有由木质纤维素片，优选木片，优选平均密度为0.4-0.85g/cm3的木片生产的材料如碎料板或OSB板及由木纤维材料生产的材料如LDF、MDF和HDF板。优选碎料板和纤维板，尤其是碎料板。
组分A)的木质纤维素颗粒，优选木材颗粒的平均密度通常为0.4-0.85g/cm3，优选0.4-0.75g/cm3，尤其是0.4-0.6g/cm3。
任何所需类型的木材都适合于生产木材颗粒：例如云杉、山毛榉、松木、落叶松、椴木、杨木、槐木、栗木和冷杉木是非常合适的，优选云杉木和/或山毛榉木，尤其是云杉木。
木质纤维素颗粒，优选木材颗粒的尺寸不重要并且通常取决于待生产的木质纤维素材料，优选木基材料，例如上述木基材料如碎料板或OSB。
组分B)包含发泡塑料颗粒，优选发泡热塑性颗粒。
该类发泡塑料颗粒通常如下获得：包含可发泡介质(通常还称为“发泡剂”)的紧实塑料颗粒通过热能或压力变化而发泡。这里发泡剂发泡，颗粒大小增加并且获得孔结构。
发泡可以一步或多步进行。通常在一步方法中，使可发泡塑料颗粒直接发泡至所需最终大小。
通常，在多步方法中，首先使可发泡塑料颗粒发泡至中间大小，然后在一个或多个其它步骤中由相应的中间大小值发泡至所需最终大小。
上述紧实塑料颗粒，还称为“可发泡塑料颗粒”与发泡塑料颗粒相反通常不包含孔结构。
可发泡或发泡塑料颗粒所基于的合适聚合物为所有聚合物，优选可以发泡的热塑性聚合物。这些对本领域熟练技术人员是已知的。
该类合适的聚合物例如为聚酮、聚砜、聚亚甲基、PVC(硬质和软质)、聚碳酸酯、聚异氰脲酸酯、聚碳二亚胺、聚丙烯酰亚胺和聚甲基丙烯酰亚胺、聚酰胺、聚氨酯、氨基塑料树脂和酚树脂、苯乙烯均聚物(下文还称为“聚苯乙烯”或“苯乙烯聚合物”)、苯乙烯共聚物、C2-C10烯烃均聚物、C2-C10烯烃共聚物及聚酯。优选将1-链烯如乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯、1-辛烯用于制备所述烯烃聚合物。
组分B)的发泡塑料颗粒的堆密度为10-100kg/m3，优选15-90kg/m3，特别优选20-80kg/m3，尤其是40-80kg/m3。
堆密度通常通过称量装有疏松材料的限定体积而测定。
发泡塑料颗粒B)通常以平均直径有利地为0.25-10mm，优选0.4-8.5mm，尤其是0.4-7mm的球或珠粒形式使用。
发泡颗粒状塑料球或珠粒B)例如以球形或椭圆形颗粒的形式而有利地具有小的比表面积。
发泡颗粒状塑料球B)有利地具有闭孔。根据DIN-ISO 4590的开孔比例通常小于30％。
如果组分B)由不同聚合物类型，即基于不同单体的聚合物类型(例如聚苯乙烯与聚乙烯或聚苯乙烯与均聚丙烯或聚乙烯与均聚丙烯)构成，则它们可以不同重量比存在，然而重量比根据现有知识并不重要。
此外，可将添加剂如UV稳定剂、抗氧化剂、涂料、防水剂、成核剂、增塑剂、阻燃剂、可溶性及不溶性无机和/或有机染料、颜料和绝热颗粒如碳黑、石墨或铝粉一起或空间分开地作为添加剂加入可发泡或发泡塑料颗粒B)所基于的聚合物，优选热塑性塑料中。
本领域熟练技术人员已知的所有发泡剂，例如脂族C3-C10烃类如丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、环戊烷和/或己烷及其异构体，醇类，酮类，酯类、醚类或卤代烃类可用于使可发泡塑料颗粒发泡。
发泡剂在可发泡塑料颗粒中的含量在每种情况下基于含有发泡剂的可发泡塑料颗粒为0.01-4重量％，优选0.1-4重量％，特别优选0.5-3.5重量％。
聚苯乙烯和/或苯乙烯共聚物优选在组分B)中用作唯一的塑料颗粒组分。
该聚苯乙烯和/或苯乙烯共聚物可以通过本领域熟练技术人员已知的所有聚合方法制备，例如参见Ullmann’s Encyclopedia，第6版，2000电子版或Kunststoff-Handbuch 1996，第4卷“Polystyrol”，第567-598页。
可发泡聚苯乙烯和/或苯乙烯共聚物的制备通常通过悬浮聚合或借助挤出法以本身已知的方式进行。
在悬浮聚合中，使苯乙烯(合适的话，加入其它共聚单体)借助形成自由基的催化剂在常规悬浮稳定剂存在下在含水悬浮液中聚合。也可将发泡剂以及合适的话其它添加剂在开始一起供入聚合中或在聚合过程中或在聚合结束之后加入批料中。在聚合结束之后从水相中分离出浸渍有发泡剂的所得珠粒状可发泡苯乙烯聚合物，洗涤，干燥并筛分。
在挤出工艺中，将发泡剂混入聚合物中(例如经由挤出机)，输送通过模板并加压粉碎而得到颗粒或粒料。
本领域熟练技术人员已知和上文提及的所有发泡剂，例如脂族C3-C10烃类如丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、环戊烷和/或己烷及其异构体，醇类，酮类，酯类、醚类或卤代烃类可在可发泡聚苯乙烯和/或苯乙烯共聚物的制备中用作发泡剂。
发泡剂优选选自正戊烷、异戊烷、新戊烷和环戊烷。特别优选使用包含正戊烷和异戊烷的市购戊烷异构体混合物。
发泡剂在可发泡聚苯乙烯或苯乙烯共聚物中的含量在每种情况下基于含有发泡剂的可发泡聚苯乙烯或苯乙烯共聚物为0.01-4重量％，优选0.1-4重量％，特别优选0.5-3.5重量％。
作为发泡剂的C3-C10烃类在可发泡聚苯乙烯或苯乙烯共聚物中的含量在每种情况下基于含有发泡剂的可发泡聚苯乙烯或苯乙烯共聚物为0.01-4重量％，优选0.1-4重量％，特别优选0.5-3.5重量％。
选自正戊烷、异戊烷、新戊烷和环戊烷的发泡剂在可发泡聚苯乙烯或苯乙烯共聚物中的含量在每种情况下基于含有发泡剂的可发泡聚苯乙烯或苯乙烯共聚物为0.01-4重量％，优选0.1-4重量％，特别优选0.5-3.5重量％。
在可发泡聚苯乙烯中选自正戊烷、异戊烷、新戊烷和环戊烷的发泡剂的含量在每种情况下基于含有发泡剂的可发泡聚苯乙烯为0.01-4重量％，优选0.1-4重量％，特别优选0.5-3.5重量％。
上述苯乙烯聚合物或苯乙烯共聚物具有较低的发泡剂含量。该类聚合物还称为“低发泡剂含量”。制备具有低发泡剂含量的可发泡聚苯乙烯或苯乙烯共聚物的合适方法描述于US 5,112,875中，将其引入本文作为参考。
此外，可将添加剂如UV稳定剂、抗氧化剂、涂料、防水剂、成核剂、增塑剂、阻燃剂、可溶性及不溶性无机和/或有机染料、颜料和绝热颗粒如碳黑、石墨或铝粉一起或空间分开地作为添加剂加入苯乙烯聚合物或苯乙烯共聚物中。
如上所述，还可以使用苯乙烯共聚物。有利地，这些苯乙烯共聚物包含至少50重量％，优选至少80重量％以聚合单元形式掺入的苯乙烯。合适的共聚单体例如为α-甲基苯乙烯、核上卤代的苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸或甲基丙烯酸与具有1-8个碳原子的醇的酯、N-乙烯基咔唑、马来酸(酐)、(甲基)丙烯酰胺和/或乙酸乙烯酯。
有利地，聚苯乙烯和/或苯乙烯共聚物可包含少量以聚合单元形式掺入的链支化剂，即具有一个以上双键，优选两个双键的化合物如二乙烯基苯、丁二烯和/或二丙烯酸丁二醇酯。支化剂的常用量基于苯乙烯为0.0005-0.5摩尔％。
优选使用分子量为70000-400000g/mol，特别优选190000-400000g/mol，非常特别优选210000-400000g/mol的苯乙烯聚合物或苯乙烯共聚物。
还可以使用不同苯乙烯(共)聚合物的混合物。
合适的苯乙烯聚合物或苯乙烯共聚物为晶体透明的聚苯乙烯(GPPS)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、阴离子聚合的聚苯乙烯或耐冲击聚苯乙烯(A-IPS)、苯乙烯/α-甲基苯乙烯共聚物、丙烯腈/丁二烯/苯乙烯聚合物(ABS)、苯乙烯/丙烯腈聚合物(SAN)、丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸酯聚合物(ASA)、丙烯酸甲酯/丁二烯/苯乙烯聚合物(MBS)、甲基丙烯酸甲酯/丙烯腈/丁二烯/苯乙烯聚合物(MABS)或其混合物或与聚苯醚(PPE)的混合物。
特别优选使用分子量为70000-400000g/mol，特别优选190000-400000g/mol，非常特别优选210000-400000g/mol的苯乙烯均聚物。
为了制备作为组分B)的发泡聚苯乙烯和/或作为组分B)的发泡苯乙烯共聚物，通常例如通过用热空气或优选蒸汽使可发泡苯乙烯均聚物或可发泡苯乙烯共聚物加热到其软化点以上的温度而使其以已知方式膨胀，如Kunststoff-Handbuch 1996，第4卷“Polystyrol”，Hanser 1996，第640-673页或US 5,112,875所述。
发泡可以一步或多步进行。通常在一步方法中，使苯乙烯均聚物或可发泡苯乙烯共聚物直接发泡至所需最终大小。
通常，在多步方法中，首先使可发泡苯乙烯均聚物或可发泡苯乙烯共聚物发泡至中间大小，然后在一个或多个其它步骤中经由相应的中间大小值发泡至所需最终大小。
优选发泡以一步进行。
发泡剂在发泡苯乙烯均聚物(聚苯乙烯)或发泡苯乙烯共聚物，优选发泡苯乙烯均聚物(聚苯乙烯)中的含量在每种情况下基于发泡苯乙烯均聚物(聚苯乙烯)或苯乙烯共聚物为0-3.5重量％，优选0-3重量％，特别优选0-2.5重量％，非常特别优选0-2重量％。
这里，0重量％是指通过常规检测方法不能检测到发泡剂。
发泡苯乙烯均聚物(聚苯乙烯)或发泡苯乙烯共聚物有利地具有10-100kg/m3，优选15-90kg/m3，特别优选20-80kg/m3，尤其是40-80kg/m3的堆密度。
发泡聚苯乙烯或发泡苯乙烯共聚物有利地以平均直径为0.25-10mm，优选0.4-8.5mm，尤其是0.4-7mm的球或珠粒形式使用。
发泡聚苯乙烯球或发泡苯乙烯共聚物球例如以球形或椭圆形颗粒的形式而有利地具有小比表面积。
发泡聚苯乙烯球或发泡苯乙烯共聚物球有利地具有闭孔。根据DIN-ISO 4590的开孔比例通常小于30％。
可发泡聚苯乙烯或可发泡苯乙烯共聚物或发泡聚苯乙烯或发泡苯乙烯共聚物通常具有抗静电涂层。
可将工业上普通且常用的物质用作抗静电剂。实例为N，N-二(2-羟乙基)-C12-C18烷基胺、脂肪酸二乙醇酰胺、脂肪酸的氯化胆碱酯、C12-C20烷基磺酸盐、铵盐。
合适的铵盐在氮上除了烷基外还包含1-3个含羟基的有机基团。
合适的季铵盐例如为包含与氮阳离子键合的1-3个，优选两个相同或不同的具有1-12个，优选1-10个碳原子的烷基和1-3个，优选两个相同或不同的羟烷基或羟烷基聚氧化烯基团并具有任何所需阴离子如氯离子、溴离子、乙酸根、甲基硫酸根或对甲苯磺酸根的那些。
羟烷基和羟烷基聚氧化烯基团为通过氮键合的氢原子烷氧基化形成并由1-10个氧化烯基团，尤其是氧化乙烯和氧化丙烯基团产生的那些。
特别优选用作抗静电剂为季铵盐或C12-C20链烷磺酸的碱金属盐，尤其是钠盐。通常可将抗静电剂作为纯物质和以水溶液形式加入。
在聚苯乙烯或苯乙烯共聚物的制备方法中，可将抗静电剂类似于常规添加剂的方式加入或在聚苯乙烯颗粒生产之后作为涂层施加。
抗静电剂的用量基于聚苯乙烯或苯乙烯共聚物有利地为0.05-6重量％，优选0.1-4重量％。
甚至在压制而得到轻质木质纤维素材料，优选轻质木基材料，优选多层木质纤维素材料，特别优选多层木基材料之后，发泡填料颗粒B)有利地以其初始形状在其中仍可辨的状态存在。在轻质含木质纤维素，优选轻质含木物质或优选多层木质纤维素材料，优选木基材料表面上存在的发泡塑料颗粒可发生熔融。
发泡塑料颗粒B)的总量基于轻质含木质纤维素，优选轻质含木物质为1-25重量％，优选3-15重量％，特别优选3-12重量％。
含有聚苯乙烯和/或苯乙烯共聚物作为唯一颗粒状塑料组分的发泡塑料颗粒B)的总量基于轻质含木质纤维素，优选轻质含木物质为1-25重量％，优选3-15重量％，特别优选3-12重量％。
已证明有利地是上述发泡塑料颗粒B)，优选发泡苯乙烯聚合物颗粒或发泡苯乙烯共聚物颗粒与木质纤维素颗粒，优选木材颗粒A)尺寸匹配，或反之亦然。
这样的匹配在下文通过木质纤维素颗粒，优选木材颗粒A)与发泡塑料颗粒B)的d’值(来自Rosin-Rammler-Sperling-Bennet函数)的关系表示。
Rossin-Rammler-Sperling-Bennet函数例如描述于DIN 66145中。
为了测定d’值，类似于DIN 66165第1部分和第2部分，首先进行筛析以测定发泡塑料颗粒B)与木质纤维素颗粒，优选木材颗粒A)的粒度分布。
然后将筛析值***Rosin-Rammler-Sperling-Bennet函数中并且计算d’。
Rosin-Rammler-Sperling-Bennet函数为：
R＝100*exp(-(d/d’)n))
具有下列参数含义：
R留在各筛板上的残留物(重量％)，
d粒度，
d’36.8重量％残留物的粒度，
n粒度分布宽度。
根据Rosin-Rammler-Sperling-Bennet(如上所述定义和测定d’值)，合适的木质纤维素颗粒，优选木材颗粒A)具有0.1-5.0，优选0.3-3.0，特别优选0.5-2.75的d’值。
如果根据Rosin-Rammler-Sperling-Bennet，木质纤维素颗粒，优选木材颗粒A)与发泡塑料颗粒B)的颗粒的d’值符合如下关系，则获得合适的轻质含木质纤维素，优选含木物质或多层木质纤维素材料，优选多层木基材料：
颗粒A)的d’≤2.5×颗粒B)的d’，优选
颗粒A)的d’≤2.0×颗粒B)的d’，特别优选
颗粒A)的d’≤1.5×颗粒B)的d’，非常特别优选
颗粒A)的d’≤颗粒B)的d’。
粘合剂C)选自氨基塑料树脂、酚醛树脂和具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯。在本申请中，就组分C)而言的绝对量和百分数量数据基于这些组分。
粘合剂C)通常包含在每种情况下常规少量，例如基于粘合剂C)中氨基塑料树脂总量为0.1-3重量％的通常用于氨基塑料或酚醛树脂并通常称为固化剂的本领域熟练技术人员已知的物质，例如硫酸铵或硝酸铵，或无机或有机酸如硫酸、甲酸、或再产酸物质如氯化铝、硫酸铝。
酚醛树脂(还称为PF树脂)对本领域熟练技术人员是已知的，例如参见Kunststoff-Handbuch，第2版，Hanser 1988，第10卷“Duroplaste”，第12-40页。
这里，氨基塑料树脂应理解为指具有至少一个被有机基团任选部分取代的脲基的化合物(脲基也称为酰胺基)与醛，优选甲醛的缩聚物。
可将本领域熟练技术人员已知的所有氨基塑料树脂，优选已知用于生产木基材料的那些用作合适的氨基塑料树脂。这类树脂及其制备例如描述于Ullmanns
Figure BDA0000135267170000121
der technischen Chemie，第4版，新修订和增补的版，Verlag Chemie，1973，第403-424页，“氨基塑料”和Ullmann’sEncyclopedia of Industrial Chemistry，第A2卷，VCH Verlagsgesellschaft，1985，第115-141页，“氨基树脂”及M.Dunky，P.Niemz，Holzwerkstoffeund Leime，Springer 2002，第251-259页(UF树脂)和第303-313页(含有少量三聚氰胺的MUF和UF)中。
优选的氨基塑料树脂为具有至少一个被有机基团也部分取代的脲基的化合物与甲醛的缩聚物。
特别优选的氨基塑料树脂为脲醛树脂(UF树脂)、三聚氰胺醛树脂(MF树脂)或含三聚氰胺的脲醛树脂(MUF树脂)。
非常特别优选的氨基塑料树脂为脲醛树脂如来自BASF SE的Kaurit
Figure BDA0000135267170000122
胶类型。
其它非常优选的氨基塑料树脂为具有至少一个被有机基团也部分取代的氨基的化合物与醛的缩聚物，其中醛与被有机基团任选部分取代的氨基的摩尔比为0.3-1.0，优选0.3-0.60，特别优选0.3-0.45，非常特别优选0.30-0.40。
其它非常优选的氨基塑料树脂为具有至少一个氨基-NH2的化合物与醛的缩聚物，其中醛与基团-NH2的摩尔比为0.3-1.0，优选0.3-0.60，特别优选0.3-0.45，非常特别优选0.30-0.40。
其它非常优选的氨基塑料树脂为脲醛树脂(UF树脂)、三聚氰胺醛树脂(MF树脂)或含三聚氰胺的脲醛树脂(MUF树脂)，其中醛与基团-NH2的摩尔比为0.3-1.0，优选0.3-0.60，特别优选0.3-0.45，非常特别优选0.30-0.40。
其它非常优选的氨基塑料树脂为脲醛树脂(UF树脂)，其中醛与基团-NH2的摩尔比为0.3-1.0，优选0.3-0.60，特别优选0.3-0.45，非常特别优选0.30-0.40。
所述氨基塑料树脂通常以液体形式，通常悬浮于液体悬浮介质，优选含水悬浮液中使用，但也可以固体使用。
氨基塑料树脂悬浮液，优选含水悬浮液的固体含量通常为25-90重量％，优选50-70重量％。
氨基塑料树脂在含水悬浮液中的固体含量可根据Günter Zeppenfeld，Dirk Grunwald，Klebstoffe，der Holz-und 
Figure BDA0000135267170000131
，第2版，DRW-Verlag，第268页测定。为了测定氨基塑料胶的固体含量，将1g氨基塑料胶准确称入称量皿中，细分布于底部并在干燥箱中在120℃下干燥2小时。在干燥器中冷却至室温之后，称量残留物并计算为所取重量的百分数。
氨基塑料树脂通过使含脲基的化合物，优选尿素和/或三聚氰胺与醛，优选甲醛以脲基与醛的所需摩尔比，优选在作为溶剂的水中反应而通过已知方法制备(参见上述Ullmann文献“氨基塑料”和“氨基树脂”及上述Dunky等的文献)。
醛，优选甲醛与被有机基团任选部分取代的氨基的所需摩尔比也可通过将带基团-NH2的单体加入富含甲醛的制备的，优选市购的氨基塑料树脂中而得到。带-NH2基团的单体优选为脲或三聚氰胺，特别优选脲。
粘合剂C)的另一组分可以为具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯。
本领域技术人员已知的所有有机异氰酸酯，优选已知用于生产木基材料或聚氨酯的那些可用作合适的有机异氰酸酯。这种有机异氰酸酯和它们的制备及用途例如描述于Becker/Braun，Kunststoff Handbuch，第3新修订版，第7卷“聚氨酯”，Hanser 1993，第17-21页，第76-88页和第665-671页中。
优选的有机异氰酸酯为具有2-10个，优选2-8个单体单元和平均每单体单元至少一个异氰酸酯基团的低聚异氰酸酯。
特别优选的有机异氰酸酯为低聚有机异氰酸酯PMDI(“聚合二苯基甲烷二异氰酸酯”)，其可通过甲醛与苯胺缩合，将缩合中形成的异构体和低聚物光气化而得到(例如参见Becker/Braun，Kunststoff Handbuch，第3新修订版，第7卷“聚氨酯”，Hanser 1993，第18页最后一段至第19页第二段和第76页第5段)。
就本发明而言，非常合适的PMDI产品为来自BASF SE的LUPRANAT
Figure BDA0000135267170000141
系列产品，特别是来自BASF SE的LUPRANAT
Figure BDA0000135267170000142
M 20 FB。
也可使用所述有机异氰酸酯的混合物，根据现有知识，混合比并不重要。
粘合剂C)的各树脂组分可以单独使用，即例如氨基塑料树脂作为粘合剂C)唯一的树脂组分，或有机异氰酸酯作为粘合剂C)唯一的树脂组分，或PF树脂作为粘合剂C)唯一的树脂组分。
然而，粘合剂C)的各树脂组分可以以粘合剂C)的两种或更多种树脂组分的组合使用。
粘合剂C)的总量基于轻质含木物质为3-50重量％，优选5-15重量％，特别优选7-10重量％。
这里，氨基塑料树脂(总是基于固体)，优选脲醛树脂和/或三聚氰胺脲醛树脂和/或三聚氰胺醛树脂，特别优选脲醛树脂在粘合剂C)中的总量基于轻质含木质纤维素，优选轻质含木物质通常为1-45重量％，优选4-14重量％，特别优选6-9重量％。
这里，有机异氰酸酯，优选具有2-10个，优选2-8个单体单元并且平均每个单体单元具有至少一个异氰酸酯基团的低聚异氰酸酯，特别优选PMDI在粘合剂C)中的总量基于轻质含木质纤维素，优选轻质含木物质为0-5重量％，优选0.1-3.5重量％，特别优选0.5-1.5重量％。
由上述氨基塑料树脂粘合剂与轻质含木质纤维素，优选轻质含木物质的比例或有机异氰酸酯粘合剂与轻质含木质纤维素，优选轻质含木物质的比例得到氨基塑料树脂与有机异氰酸酯的比例。
轻质含木物质的优选实施方案包含基于轻质含木物质为55-92.5重量％，优选60-90重量％，尤其是70-88重量％的木材颗粒，其中木材颗粒具有0.4-0.85g/cm3，优选0.4-0.75g/cm3，尤其是0.4-0.6g/cm3的平均密度；基于轻质含木物质为3-25重量％，优选3-15重量％，尤其是3-10重量％的发泡聚苯乙烯和/或发泡苯乙烯共聚物作为组分B)，其具有10-100kg/m3，优选20-80kg/m3，尤其是30-60kg/m3的堆密度；和基于轻质含木物质为3-40重量％，优选5-25重量％，尤其是5-15重量％的粘合剂C)，其中氨基塑料树脂，优选脲醛树脂和/或三聚氰胺-脲-甲醛树脂和/或三聚氰胺醛树脂，特别优选脲醛树脂在粘合剂C)中的总量基于轻质含木物质为1-45重量％，优选4-14重量％，特别优选6-9重量％，且轻质含木物质的平均密度为200-600kg/m3，优选300-575kg/m3。
合适的话，本领域熟练技术人员已知的其它市购添加剂可作为本发明轻质含木质纤维素，优选轻质含木物质或本发明多层木质纤维素材料，优选多层木基材料中的组分D)存在，例如防水剂如石蜡乳液、防霉剂、甲醛清除剂，例如脲或多胺和阻燃剂。
此外，本发明涉及一种生产多层木质纤维素材料，优选木基材料的方法，其包含至少3个木质纤维素材料层，优选木基材料层，其中至少中间层包含平均密度为200-600kg/m3并且具有如上文和权利要求所述的其它特征的轻质含木质纤维素，优选轻质含木物质，并且各层的组分层叠放置并在升高的温度和升高的压力下压制，发泡塑料颗粒B)由发泡剂含量基于可发泡塑料颗粒为0.01-4重量％的可发泡塑料颗粒获得。
就轻质含木质纤维素物质，优选轻质含木物质和组分A)、B)、C)和D)而言优选的参数范围和优选的实施方案及特征的组合对应于上文描述。
生产多层木质纤维素材料，优选木基材料的方法原则上已知并且例如描述于M.Dunky，P.Niemz，Holzwerkstoffe und Leime，Springer 2002，第91-150页中。
生产本发明多层木质纤维素材料的方法在下文使用生产本发明多层木基材料的实例描述。
在将木材削片之后，干燥木片。然后合适的话除去粗级分和细级分。通过在空气流中筛分或分级而将剩下的木片分类。将粗料用于中间层，而将细料用于覆盖层。
将中间层和覆盖层木片在每种情况下与组分B)(仅中间层)、C)(中间层)以及合适的话D)(中间层和/或覆盖层)及氨基塑料树脂(覆盖层)相互分开混合(胶涂覆)，然后喷淋。
首先将覆盖层材料喷淋到成型带上，然后喷淋包含组分B)、C)以及合适的话D)的中间层材料，最后再次喷淋覆盖层材料。将由此产生的三层木片饼在仍冷的状态(通常室温)下预压制，然后热压。
压制可通过本领域熟练技术人员已知的所有方法进行。通常将木质纤维素颗粒饼在150-230℃的压制温度下压成所需厚度。压制时间通常为3-15秒/mm板厚度。得到三层碎料板。
本发明多层木质纤维素材料，优选本发明三层木质纤维素材料，优选木基材料的平均密度为300-600kg/m3，优选350-600kg/m3，特别优选400-500kg/m3。
就本发明而言，中间层为所有非外层的层。
外层(通常称为“覆盖层”)优选不含组分B)。
优选本发明多层木质纤维素材料，优选多层木基材料包含3个木质纤维素层，优选纸浆材料的层，其中外部覆盖层一共占本发明多层木质纤维素材料，优选木基材料总厚度的1-25％，优选3-20％，尤其是5-15％。
用于外层的粘合剂通常为氨基塑料树脂如脲醛树脂(UF树脂)、三聚氰胺醛树脂(MF树脂)、三聚氰胺-脲-甲醛树脂(MUF树脂)或本发明粘合剂C)。用于外层的粘合剂优选为氨基塑料树脂，特别优选脲醛树脂，非常特别优选其中甲醛与基团-NH2摩尔比为0.3-1.0的氨基塑料树脂。
本发明多层木质纤维素材料，优选木基材料的厚度随使用领域而变并且通常为0.5-100mm，优选10-40mm，尤其是15-20mm。
此外，本发明涉及本发明轻质含木质纤维素，优选轻质含木物质和本发明多层木质纤维素材料，优选多层木基材料在各种类型制品如家具、家具部件或包装材料的生产中的用途以及本发明轻质含木质纤维素，优选轻质含木物质和本发明多层木质纤维素材料，优选多层木基材料在建筑领域中的用途。除了家具、家具部件和包装材料外，各种类型制品的实例为墙和天花板元件、门和地板。
家具或家具部件的实例为厨房家具、橱柜、椅子、桌子、如用于厨房家具的操作台、桌面。
包装材料的实例为板条箱和箱。
建筑领域的实例为房屋构造、土木工程、室内装修、室内构造，其中可将本发明含木质纤维素物质，优选轻质含木物质或本发明多层木质纤维素材料，优选木基材料用作框架板或支撑物。
本发明优点为本发明轻质含木质纤维素物质，优选轻质含木物质或本发明多层木质纤维素材料，优选多层木基材料的密度低并保持了良好的机械稳定性。此外，本发明轻质含木质纤维素物质，优选轻质含木物质和本发明多层木质纤维素材料，优选多层木基材料可容易地生产；无需变换用于生产本发明多层木质纤维素材料，优选多层木基材料的木基材料工业的现有设备。
本发明轻质含木物质或特别是多层木基材料的磨边性能令人惊奇地好。边缘粘着特别好并且没有不平或波纹，尤其是多层木基材料的窄面没有暴露于边缘，边缘对压力稳定并且可使用板生产及磨边的常用机器进行磨边。
令人惊奇地，甚至低甲醛胶，即通常具有为0.3-1.0，优选0.3-0.6的甲醛与基团-NH2的低摩尔比的胶得到轻质含木质纤维素，优选轻质含木物质或多层木质纤维素材料，优选木基物质，其中该轻质含木质纤维素，优选轻质含木物质或多层木质纤维素材料，优选多层木基物质的机械性能出乎意料地高。
本发明多层木质纤维素材料，优选多层木基物质的溶胀值小于相同密度但不含组分B)的类似板的溶胀值。
本发明优点为由具有低发泡剂含量的可发泡(紧实)塑料颗粒获得的发泡塑料颗粒不再需要暂时储存很长时间(如果需要储存的话)，从而在将发泡塑料颗粒进一步加工得到木质纤维素材料如碎料板之前而降低可燃性发泡剂的含量。
实施例
A)制备具有低戊烷含量的发泡聚苯乙烯
在挤出机中，将95重量份聚苯乙烯158K(BASF SE)、0.2重量份LuwaxAH3(BASF SE)与3.5重量份戊烷(包含正戊烷和异戊烷的市购戊烷异构体混合物)混合在一起。使所得聚合物熔体通过模具并借助加压水下造粒而造粒得到可发泡颗粒。
用蒸汽在连续常规的预发泡机中处理该可发泡颗粒。通过改变蒸汽施加压力和蒸汽施加时间而形成堆密度为50kg/m3的发泡聚苯乙烯颗粒。
如此获得的发泡聚苯乙烯具有的戊烷含量为2.5重量％，且在小于1小时后直接用于生产轻质含木物质。
A-V)对比：制备具有市购戊烷含量的发泡聚苯乙烯
如在上文A)中所述，制备可发泡聚苯乙烯，但使用6.5重量份戊烷。
如A)中所述在预发泡机中处理该产物并形成50kg/m3的堆密度。发泡聚苯乙烯的的戊烷含量为5重量％。
B)使用脲甲醛胶生产含或不含组分B)的多层木基材料
B1)对应层的胶液
来自BASF SE的Kaurit
Figure BDA0000135267170000181
胶KL 347，一种UF树脂，用作胶。将胶与其它组分(见下表)混合而得到胶液。覆盖层和中间层的胶液的组成显示于下表中。
表1：覆盖层和中间层的胶液
  组分   覆盖层(重量份)   中间层(重量份)
  KL 347液体   100.0   100.0
  硝酸铵溶液(浓度为52％)   1.0   4.0
  固体脲   0.5   1.3
  Hydro Wax 560(浓度为60％)   0.5   0.8
B2)本发明三层木基材料的生产
类似于用于生产碎料板的常规方法进行木片的胶涂覆和压制。
B2.1)中间层材料的胶涂覆
在混合器中将粗云杉木片、发泡聚苯乙烯(根据上文A-V)制备)与中间层的胶液(根据上表1)混合使得胶(作为固体)的量基于绝对干木与发泡聚苯乙烯为8.5重量％。发泡聚苯乙烯的量基于绝对干木与发泡聚苯乙烯的总量为10重量％。
B2.2)覆盖层材料的胶涂覆
在混合器中将细云杉木片与覆盖层的胶液(根据上表1)混合使得胶(作为固体)的量基于绝对干木为8.5重量％。
B3)对比实验
B3.1)中间层材料的胶涂覆(来自具有较高戊烷含量的可发泡聚苯乙烯的发泡聚苯乙烯)
在混合器中将粗云杉木片、发泡聚苯乙烯(根据上文A-V)制备)与中间层的胶液(根据上表1)混合使得胶(作为固体)的量基于绝对干木与发泡聚苯乙烯为8.5重量％。发泡聚苯乙烯的量基于绝对干木与发泡聚苯乙烯的总量为10重量％。
B3.2)覆盖层材料的胶涂覆
如上文在B2.2中所述。
B4)胶涂覆的木片的压制
B4.1)本发明实验
将用于生产三层碎料板的材料喷入30×30cm模具中。首先喷淋覆盖层材料，然后喷淋中间层材料，最后再次喷淋覆盖层材料。总质量的选择使得在压制工艺结束时在16mm所需厚度的情况下得到所需密度。在所有实验中，覆盖层材料∶中间层材料∶覆盖层材料的质量比(重量比)为17∶66∶17。
所用覆盖层材料为上文在B2.2)下所述的混合物。所用中间层材料为上文在B2.1)下所述的混合物。
在喷淋之后，在室温，即“冷”下进行预压制，然后在热压机中进行压制(压制温度210℃，压制时间210秒)。在每种情况下板的所需厚度为16mm。
B4.2)对比实验
B4.2.1)(含具有较高戊烷含量的发泡聚苯乙烯)
类似于B4.1的程序，但不同的是中间层材料来自B3.1)且覆盖层材料来自B3.2)。
B4.2.2)(不含发泡聚苯乙烯)
B4.2.2.1)中间层材料(不含发泡聚苯乙烯)的胶涂覆
在混合器中将粗云杉木片与中间层的胶液(根据上表1)混合使得胶(作为固体)的量基于绝对干木为8.5重量％。
B4.2.2.2)覆盖层材料的胶涂覆
在混合器中将细云杉木片与覆盖层的胶液(根据上表1)混合使得胶(作为固体)的量基于绝对干木为8.5重量％。
类似于B4.1通过压制生产三层板。
C)多层木基材料的研究
C1)密度
密度在生产24小时后根据EN 1058测定。
C2)横向拉伸强度
横向拉伸强度根据EN 319测定。
测试结果列于表2中。
表2
显然，用具有低戊烷含量的发泡聚苯乙烯得到的本发明木基材料B.4.1在测量的精确度下具有与用具有高戊烷含量的发泡聚苯乙烯得到的木基材料(B4.2.1)相同的横向拉伸强度，但显著好于不含发泡聚苯乙烯的木基材料(B4.2.2)，具有相当的密度。
可见本发明的优点尤其为发泡剂如戊烷在发泡塑料颗粒如发泡聚苯乙烯颗粒的生产和加工过程中的排放显著降低，其除了对大气具有正面的影响还对发泡塑料颗粒如发泡聚苯乙烯颗粒的安全处理具有有利地影响，其中木基材料的产物性能仍然良好。

Claims (12)

1.一种生产平均密度为200-600kg/m3的轻质含木质纤维素物质的方法，其中在每种情况下基于含木质纤维素物质将如下组分混合，然后在升高的温度和升高的压力下压制：
A)30-95重量％木质纤维素颗粒，
B)1-25重量％堆密度为10-100kg/m3的发泡塑料颗粒，
C)3-50重量％选自氨基塑料树脂、酚醛树脂和具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯的粘合剂，以及合适的话，
D)添加剂，
其中发泡塑料颗粒由发泡剂含量基于可发泡塑料颗粒为0.01-4重量％的可发泡塑料颗粒获得。
2.根据权利要求1的方法，其中所述组分B)选自苯乙烯均聚物和苯乙烯共聚物。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所述发泡剂选自脂族C3-C10烃类。
4.根据权利要求1-3中任一项的方法，其中所述组分C)包含氨基塑料树脂。
5.发泡剂含量为0.01-4重量％的可发泡塑料颗粒在制备平均密度为200-600kg/m3的轻质含木质纤维素物质的组分B)中的用途，所述轻质含木质纤维素物质在每种情况下基于含木质纤维素物质包含如下组分：
A)30-95重量％木质纤维素颗粒，
B)1-25重量％堆密度为10-100kg/m3的发泡塑料颗粒，
C)3-50重量％选自氨基塑料树脂、酚醛树脂和具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯的粘合剂，以及合适的话，
D)添加剂。
6.根据权利要求5的用途，其中所述组分B)选自苯乙烯均聚物和苯乙烯共聚物。
7.根据权利要求5或6的用途，其中所述发泡剂选自脂族C3-C10烃类。
8.根据权利要求5-7中任一项的用途，其中所述组分C)包含氨基塑料树脂。
9.一种生产多层木质纤维素材料的方法，所述材料包含至少三个层，仅中间层，或至少某些中间层包含根据权利要求1-4中任一项的轻质含木质纤维素物质，其中各层的组分层叠放置并在升高的温度和升高的压力下压制，发泡塑料颗粒B)由发泡剂含量基于可发泡塑料颗粒为0.01-4重量％的可发泡塑料颗粒获得。
10.根据权利要求9的方法，其中外部覆盖层不包含组分B)。
11.根据权利要求1-4中任一项的轻质含木质纤维素物质或根据权利要求9或10的多层木质纤维素材料在各种类型制品的生产中及在建筑领域中的用途。
12.根据权利要求1-4中任一项的轻质含木质纤维素物质或根据权利要求9或10的多层木质纤维素材料在家具和家具部件、包装材料的生产中，在房屋构造中或在室内装饰中的用途。
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