CN104136179B - 在外层具有木质纤维素纤维且在芯中存在发泡塑料颗粒的木质纤维素材料及其方法和用途 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及具有芯和两个外层的木质纤维素材料，其中在该芯中包含A)30‑98重量％木质纤维素颗粒；B)1‑25重量％堆积密度为10‑150kg/m3的发泡塑料颗粒，C)1‑50重量％一种或多种选自酚醛塑料树脂、氨基塑料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D)0‑30重量％添加剂，并且在该外层中包含E)70‑99重量％木质纤维素纤维，F)1‑30重量％一种或多种选自酚醛塑料树脂、氨基塑料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G)0‑30重量％添加剂。

Description

在外层具有木质纤维素纤维且在芯中存在发泡塑料颗粒的木 质纤维素材料及其方法和用途
本发明涉及具有芯和两个外层的木质纤维素材料，其中该芯包含发泡塑料颗粒且该外层包含木质纤维素纤维。
CH-A-370 229公开了既具有轻重量又具有抗压强度且由木片或木纤维、粘合剂和用作填料的多孔、可发泡或部分可发泡塑料构成的压塑件。
这些压塑件的缺点是它们不具有无塑料的外层，这意味着常规涂敷技术(例如用家具箔做衬里或者使用蜜胺薄膜的短周期涂敷)导致不良结果。
DE-U-20 2007 017 713公开了重量减轻的刨花板，其通过在该板的中间层中将木片和均匀分布的发泡聚苯乙烯珠粒组合而得到。
这些材料的缺点是挠曲强度、耐螺杆拔拉性和表面质量并非对所有应用充分。
WO-A-2008/046890公开了重量轻的单层和多层木基材料，其包含木颗粒、堆积密度为10-100kg/m3的聚苯乙烯和/或苯乙烯共聚物填料和粘合剂。该填料有利地均匀分布在该木基材料中。该木基材料由薄木板、木片或木纤维，更特别的是木片和木纤维生产。
这些材料的缺点是对于给定板密度只能以增加胶量和/或聚合物量并且因此增加成本获得性能改进。
因此，本发明的目的是要弥补上述缺点，更具体的是要提供重量轻的木质纤维素材料，其具有改进的挠曲强度、改进的螺杆拔拉值和/或良好的表面性能，这些材料继续具有良好的加工性能，如常规高密度木基材料那样。
因此发现了具有芯和两个外层的新型且改进的木质纤维素材料，其在该芯中包含如下组分或者优选由如下组分构成：
A)30-98重量％木质纤维素颗粒；
B)1-25重量％堆积密度为10-150kg/m3的发泡塑料颗粒，
C)1-50重量％一种或多种选自酚醛塑料树脂、氨基塑料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
D)0-30重量％添加剂，
以及在该外层中包含如下组分或者优选由如下组分构成：
E)70-99重量％木质纤维素纤维，
F)1-30重量％一种或多种选自酚醛塑料树脂、氨基塑料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
G)0-30重量％添加剂。
组分A、B、C、D、E、F和G的重量百分数的表述涉及所述组分的干重占整个干重的比例。组分A、B、C和D的重量百分数值的总和为100重量％。组分E、F和G的总和同样为100重量％。此外，不仅该外层而且该芯包含水，这在重量值中不予考虑。该水可能源自存在于该木质纤维素颗粒中的残留水分、源自该粘合剂、源自例如为稀释粘合剂或润湿外层而额外加入的水或源自添加剂如固化剂水溶液或石蜡水乳液或者在发泡塑料颗粒例如使用蒸汽发泡时源自发泡塑料颗粒。该芯和该外层的水含量基于100重量％总干重可以至多为20重量％，即0-20重量％，优选2-15重量％，更优选4-10重量％。该芯的总干物质与该外层的总干物质之比通常为100:1-0.25:1，优选10:1-0.5:1，更优选6:1-0.75:1，更特别的是4:1-1:1。
本发明的木质纤维素材料(lignocellulosic material)(木质纤维素材料(lignocellulose material))可以按如下生产：
通常将用于芯的组分和用于外层的组分相互分开混合。
对于该芯，可以将木质纤维素颗粒A与组分B、C和D和/或包含在其中的组成成分(component constituent)(即例如来自一种组分的两种或更多种成分，如物质或化合物)以任何所需顺序混合。组分A、B、C和D在每种情况下可以由一种、两种(A1，A2或B1，B2，或C1，C2或D1，D2)或多种组成成分(A1，A2，A3，…，或B1，B2，B3，...，C1，C2，C3，…，或D1，D2，D3，…)构成。
若各组分由多种组成成分构成，则这些组成成分可以作为混合物加入或者相互分开加入。在分开加入的情况下，这些组成成分可以直接一个接一个地加入或者在不同的时间点而不是直接一个接一个地加入。例如当组分C由两种成分C1和C2构成时，这意味着C2紧临C1之后加入或者C1紧临C2之后加入，或者一种或多种其他组分或组成成分，例如组分B，在C1和C2的加料之间加入。还可以在加入之前将组分和/或组成成分与其他组分或组成成分预混。例如，可以将添加剂成分D1加入粘合剂C中或加入粘合剂成分C1中，然后将该混合物加入实际混合物中。
优选首先将发泡塑料颗粒B加入木质纤维素颗粒A中，然后将该混合物与粘合剂C或两种或更多种粘合剂成分C1、C2等混合。当使用两种或更多种粘合剂成分时，它们优选相互分开加入。添加剂D优选与粘合剂C或粘合剂成分(即来自该组分的多种成分，例如物质或化合物)部分混合，然后加入。
对于该外层，将木质纤维素纤维E与组分F和G和/或其中存在的组成成分(即来自一种组分的多种成分，例如物质或化合物)以任何所需顺序混合。对于这两个外层可以使用相同混合物或两种不同混合物，优选相同混合物。
当各组分由多种组成成分构成时，这些成分可以作为混合物加入或者相互分开加入。此时这些组成成分可以直接一个接一个加入或者在不同的时间点而不是直接一个接一个地加入。添加剂G优选部分与粘合剂F或粘合剂成分部分混合，然后加入。
将所得混合物A、B、C、D和E、F、G一个在一个上叠层并通过常规方法在升高的温度下压缩而得到木质纤维素模制品。为此，在载体上生产垫(mat)，所述垫以顺序E、F、G/A、B、C、D/E、F、G由这些混合物构成(“夹层构造(sandwich construction)”)。通常将该垫在80-300℃，优选120-280℃，更优选150-250℃的温度和1-50巴，优选3-40巴，更优选5-30巴的压力下压缩而形成模制品。在一个优选实施方案中，在热压之前对该垫进行冷预压缩。压缩可以通过熟练技术人员已知的任何方法进行(参见“Taschenbuch der SpanplattenTechnik”，H.-J.Deppe，K.Ernst，第4版，2000，DRW–Verlag Weinbrenner，LeinfeldenEchterdingen，第232-254页以及“MDF-Mitteldichte Faserplatten”H.-J.Deppe，K.Ernst，1996，DRW-Verlag Weinbrenner，Leinfelden-Echterdingen，第93-104页中的实例)。这些方法利用例如在一级或多级压机上的不连续压制技术或例如在双带压机上的连续压制技术。
本发明的木质纤维素材料通常具有的平均密度为300-600kg/m3，优选350-590kg/m3，更优选400-570kg/m3，更特别的是450-550kg/m3。
组分A的木质纤维素颗粒以30-98重量％，优选50-95重量％，更优选70-90重量％的量存在于该芯的木质纤维素材料中，并且其基础材料可以是任何所需木材品种或其混合物，实例是云杉、山毛榉、松木、落叶松、椴木、杨木、桉木、槐木、栗木和冷杉木或其混合物，优选云杉、山毛榉或其混合物，更特别的是云杉，并且例如可以包括用于生产刨花板、MDF(中密度纤维板)和HDF(高密度纤维板)的板的木部分如木板条、木条、木片、木纤维、木屑或其混合物，优选木片、木纤维、木屑及其混合物，更优选木片、木纤维或其混合物。木质纤维素颗粒还可以来自木本植物如亚麻、***、禾谷类或其他一年生植物，优选亚麻或***。特别优选使用用于生产刨花板的类型的木片。若使用不同木质纤维素颗粒的混合物，例如木片和木纤维的混合物或木片和木屑的混合物，则木片的比例优选至少75重量％，即75-100重量％，更优选至少90重量％，即90-100重量％。组分A的平均密度通常为0.4-0.85g/cm3，优选0.4-0.75g/cm3，更特别的是0.4-0.6g/cm3。
木质纤维素颗粒的原料通常为来自林业间苗的木料、森林残余物(forestresidual)、残留工业木料和用过的木料，以及还有含有木纤维的植物。加工成所需木质纤维素颗粒，例如木颗粒如木片或木纤维，可以按照已知方法进行(例如M.Dunky，P.Niemz，Holzwerkstoffe und Leime，第91-156页，Springer Verlag Heidelberg，2002)。
在该外层的木质纤维素材料中，组分E的木质纤维素纤维以70-99重量％，优选75-97重量％，更优选80-95重量％的量存在，其由至少75重量％，即75-100重量％木质纤维素纤维，优选至少85重量％，即85-100重量％，更优选至少95重量％，即95-100重量％构成。最优选仅使用木质纤维素，即使用100重量％木质纤维素纤维。所用原料可以是来自在组分A下所列所有木材品种或木本植物的木材。在机械粉碎之后，可以例如在水热预处理之后通过研磨操作生产纤维。成纤方法例如由Dunky，Niemz，Holzwerkstoffe und Leime，Technologie und Einflussfaktoren，Springer，2002，第135-148页已知。组分E的平均密度通常为0.3-0.85g/cm3，优选0.35-0.8g/cm3，更特别的是0.4-0.75g/cm3。
组分A可以包含0-10重量％，优选0.5-8重量％，更优选1-5重量％(在0-0.5重量％，优选0-0.4重量％，更优选0-0.3重量％的常规低波动范围内)的常规少量水。该量的数字基于100重量％绝对干木物质且描述的是组分A在干燥(通过熟练技术人员已知的常规方法)之后紧临与选自B、C和D的第一组分或第一组成成分或第一混合物混合之前的水含量。
在一个优选实施方案中，组分E可以包含0-10重量％，优选0.5-8重量％，更优选1-5重量％(在0-0.5重量％，优选0-0.5重量％，更优选0-0.3重量％的常规低波动范围内)的少量水。该量的数字基于100重量％绝对干木物质且描述的是组分E在干燥(通过熟练技术人员已知的常规方法)之后紧临与选自F和G的第一组分或第一组成成分或第一混合物混合之前的水含量。
在另一优选实施方案中，组分E可以包含30-200重量％，优选40-150重量％，更优选50-120重量％(在0-20重量％，优选0-10重量％，更优选0-5重量％的波动范围内)的水。该量的数字基于100重量％绝对干木物质且描述的是组分E在紧临与选自F和G的第一组分或第一组成成分或第一混合物混合之前的水含量。在该实施方案中，在加入全部组分和/或组成成分的一部分之后，根据熟练技术人员已知的方法进行干燥；优选该干燥在加入所有组分之后进行。
合适的发泡塑料颗粒(组分B)包括发泡塑料颗粒，优选发泡热塑性颗粒，其堆积密度为10-150kg/m3，优选30-130kg/m3，更优选35-110kg/m3，更特别的是40-100kg/m3(通过称重用松散材料填充的限定体积而确定)。
发泡塑料颗粒B通常以平均直径为0.01-50mm，优选0.25-10mm，更优选0.4-8.5mm，更特别的是0.4-7mm的球或珠粒形式使用。在一个优选实施方案中，球例如在球形或椭球形颗粒情况下每单位体积具有小表面积并且有利地为闭孔球。根据DIN ISO4590的开孔比例通常不超过30％，即0-30％，优选1-25％，更优选5-15％。
可发泡或发泡塑料颗粒所基于的合适聚合物通常是所有可以发泡的已知聚合物或其混合物，优选热塑性聚合物或其混合物。高度合适的此类聚合物实例包括聚酮、聚砜、聚甲醛、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、氨基塑料树脂和酚醛树脂、苯乙烯均聚物(下文也称为“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烯烃共聚物和聚酯。为了生产所述烯烃聚合物，优选使用1-链烯烃，实例是乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯和1-辛烯。
聚合物，优选热塑性聚合物可以额外与作为助剂的形成可发泡或发泡塑料颗粒B)的基础的常规添加剂一起或空间上分开地混合，后者的实例是UV稳定剂、抗氧化剂、涂料、疏水化剂、成核剂、增塑剂、阻燃剂、可溶性和不溶性有机和/或无机染料、颜料和不透热颗粒如碳黑、石墨或铝粉。
组分B通常可以按如下得到：
使用可发泡介质(也称“发泡剂”)或包含可发泡介质的合适聚合物可以通过暴露于微波能，热能，热空气，优选蒸汽，和/或压力变化而膨胀(该膨胀通常也称为“发泡”)(Kuntstoff Handbuch1996，第4卷，“Polystyrol”，Hanser1996，第640-673页或US-A-5,112,875)。在该程序的过程中，发泡剂通常膨胀，颗粒尺寸增加，并且形成泡孔结构。该膨胀可以在通常称为“预发泡器”的常规发泡设备中进行。该类预发泡器可以永久安装或者可以是手提的。膨胀可以在一个或多个步骤中进行。在一步方法中，可发泡塑料颗粒通常直接膨胀到所需最终尺寸。在多步方法中，可发泡塑料颗粒通常首先膨胀到中间尺寸，然后在一个或多个其他步骤中经由相应数目的中间尺寸膨胀到所需最终尺寸。与发泡塑料颗粒相反，在本文也称为“可发泡塑料颗粒”的上述紧凑塑料颗粒通常不具有泡孔结构。发泡塑料颗粒通常基于塑料和发泡剂的总质量具有0-5重量％，优选0.5-4重量％，更优选1-3重量％的低残留发泡剂含量。以此方式得到的发泡塑料颗粒可以暂时储存或者可以在没有其他中间步骤下进一步用于生产本发明组分B。
可发泡塑料颗粒可以使用所有熟练技术人员已知的发泡剂发泡，发泡剂实例是脂族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，优选正戊烷、异戊烷和环戊烷，更优选正戊烷和异戊烷的市售戊烷异构体混合物。
发泡剂在可发泡塑料颗粒中的量通常为0.01-7重量％，优选0.01-4重量％，更优选0.1-4重量％，在每种情况下基于含有发泡剂的可发泡塑料颗粒。
一个优选实施方案使用苯乙烯均聚物(本文也简称为“聚苯乙烯”)、苯乙烯共聚物或其混合物作为组分B中的唯一塑料。
这类聚苯乙烯和/或苯乙烯共聚物可以通过熟练技术人员已知的任何聚合技术制备；例如见Ullmann’s Encyclopedia，第6版，2000Electronic Release或Kunststoff-Handbuch1996，第4卷，“Polystyrol”，第567-598页。
可发泡聚苯乙烯和/或苯乙烯共聚物通常以常规方式通过悬浮聚合制备或者借助挤出方法制备。
在悬浮聚合情况下，可以将苯乙烯在任选加入其他共聚单体下在含水悬浮液中在常规悬浮稳定剂存在下借助自由基形成催化剂聚合。发泡剂和任何其他常规助剂可以包括在该聚合的初始料中或者可以在聚合过程中或聚合结束之后加入批料中。所得浸渍有发泡剂的珠状可发泡苯乙烯聚合物在聚合结束之后可以由水相分离、洗涤、干燥并过筛。
在挤出方法情况下，可以将发泡剂例如经由挤出机混入聚合物中，输送通过模头板并在压力下造粒而形成颗粒或线料。
优选或特别优选的上述可发泡苯乙烯聚合物或可发泡苯乙烯共聚物具有相对低的发泡剂含量。该类聚合物也称为“低发泡剂”。高度适合生产低发泡剂的可发泡聚苯乙烯或可发泡苯乙烯共聚物的方法描述US-A-5,112,875中，其在此作为参考引入。
如所述那样，还可以使用苯乙烯共聚物。有利的是这些苯乙烯共聚物基于该塑料质量(无发泡剂)含有至少50重量％，即50-100重量％，优选至少80重量％，即80-100重量％的共聚苯乙烯。可用共聚单体的实例包括α-甲基苯乙烯、环卤代苯乙烯、乙腈、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、马来酸酐、(甲基)丙烯酰胺和/或乙酸乙烯酯。
聚苯乙烯和/或苯乙烯共聚物可以有利地包括少量共聚的链支化作用剂，换言之具有不止一个双键，优选两个双键的化合物，如二乙烯基苯、丁二烯和/或丁二醇二丙烯酸酯。该支化作用剂通常基于苯乙烯以0.0005-0.5mol％的量使用。也可以使用不同苯乙烯(共)聚合物的混合物。高度合适的苯乙烯均聚物或苯乙烯共聚物是透明聚苯乙烯(crystal-clear polystyrene)(GPPS)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、阴离子聚合的聚苯乙烯或高抗冲聚苯乙烯(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(SAN)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)、丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(MABS)聚合物或其混合物，或者与聚苯醚(PPE)一起使用。
优选使用塑料颗粒，更优选苯乙烯聚合物或苯乙烯共聚物，更特别的是苯乙烯均聚物，其分子量为70000-400000g/mol，更优选190000-400000g/mol，非常优选210000-400000g/mol。
这些发泡聚苯乙烯颗粒或发泡苯乙烯共聚物颗粒可以在具有或没有减少发泡剂的其他措施下用于生产木质纤维素物质。
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。
发泡塑料颗粒B甚至在压缩而形成木质纤维素材料之后通常呈非熔融状态，这意味着塑料颗粒B通常不渗透或浸渍木质纤维素颗粒，而是分布在木质纤维素颗粒之间。塑料颗粒B通常可以通过物理方法与木质纤维素分离，例如在粉碎木质纤维素材料之后。
发泡塑料颗粒B的总量基于该芯的总干物质通常为1-25重量％，优选3-20重量％，更优选5-15重量％。
发现有利的是将上述发泡塑料颗粒B的尺寸与木质纤维素颗粒，优选木颗粒A)匹配，或反之亦然。
该匹配在下面由木质纤维素颗粒，优选木颗粒A和发泡塑料颗粒B的相应d’值(来自Rosin-Rammler-Sperling-Bennet函数)的相互关系表示。
Rosin-Rammler-Sperling-Bennet函数例如描述于DIN66145中。
d’值通过首先类似于DIN66165第1和2部分进行筛分析以确定发泡塑料颗粒B和木质纤维素颗粒，优选木颗粒A的粒度分布而测定。
然后将来自筛分析的值***Rosin-Rammler-Sperling-Bennet函数中并计算d’。
Rosin-Rammler-Sperling-Bennet函数为：
R＝100*exp(-(d/d’)n))
参数的定义如下：
R 残留在相应筛盘上的残留物(重量％)
d 粒度
d’ 在36.8重量％残留物下的粒度
n 粒度分布的宽度
高度合适的木质纤维素颗粒A，优选木颗粒具有的根据Rosin-Rammler-Sperling-Bennet的d’值(d’的定义和测定如上所述)为0.1-5，优选0.3-3，更优选0.5-2.75。
当木质纤维素颗粒，优选木颗粒A和发泡塑料颗粒B的颗粒根据Rosin-Rammler-Sperling-Bennet的d’值满足下关系式时得到高度合适的木质纤维素材料：
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’，更优选颗粒A的d’≤1.5×颗粒B的d’，非常优选颗粒A的d’≤颗粒B的d’。
粘合剂C的总量基于该芯的总质量为1-50重量％，优选2-15重量％，更优选3-10重量％。
粘合剂F的总量基于外层的总干质量为1-30重量％，优选2-20重量％，更优选3-15重量％。
组分C和组分F的粘合剂可以选自酚醛塑料树脂、氨基塑料树脂和具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯，其中组分C和F使用相同或不同粘合剂或粘合剂混合物，优选不同的粘合剂，特别优选在两种情况下使用酚醛塑料和氨基塑料。在醛醛塑料或氨基塑料树脂情况下的重量数字涉及相应组分的固体含量(通过在120℃下在2小时内蒸发水而按照Günter Zeppenfeld，Dirk Grunwald，Klebstoffe in der Holz-und第2版，DRW-Verlag，第268页测定)，而就异氰酸酯，更特别的是PMDI(聚合二苯基甲烷二异氰酸酯)而言，它涉及异氰酸酯组分本身，换言之，例如没有溶剂或乳化介质。
术语“酚醛塑料”指通过苯酚与醛类缩合而得到的合成树脂或改性产物。除了未取代苯酚外，将苯酚的衍生物用于制造酚醛塑料树脂。这些包括甲酚、二甲苯酚和其他烷基酚(例如对叔丁基苯酚、对叔辛基苯酚和对叔壬基苯酚)，芳基酚(例如苯基苯酚和萘酚)和二酚(divalent phenol)(如间苯二酚和双酚A)。最重要的醛组分是甲醛，其以各种形式使用，包括水溶液和固体多聚甲醛，以及还有得到甲醛的化合物。其他醛类(例如乙醛、丙烯醛、苯甲醛和糠醛)以更受限程度使用，正如酮的情况一样。酚醛塑料树脂可以通过羟甲基或酚羟基的化学反应和/或通过在该改性剂中的物理分散(EN ISO 10082)而改性。
优选的酚醛塑料树脂是苯酚/醛树脂，最优选苯酚-甲醛树脂。苯酚-甲醛树脂(也称PF树脂)例如由Kunststoff-Handbuch，第2版，Hanser1988，第10卷，“Duroplaste”，第12-40页已知。
作为氨基塑料树脂可以使用熟练技术人员已知的所有氨基塑料树脂，优选对木基材料的生产已知的那些。这类树脂以及还有其制备例如描述于Ullmannsder technischen Chemie，第4次修订和扩充版，Verlag Chemie，1973，第403-424页“Aminoplaste”以及Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry，第A2卷，VCHVerlagsgesellschaft，1985，第115-141页“Amino Resins”，还有M.Dunky，P.Niemz，Holzwerkstoffe und Leime，Springer2002，第251-259页(UF树脂)和第303-313页(具有少量蜜胺的MUF和UF)中。通常而言，它们是具有至少一个任选用有机基团部分取代的氨基或脲基(脲基也称为羧酰胺基团)，优选脲基的化合物，优选脲或蜜胺与醛，优选甲醛的缩聚产物。优选的缩聚产物是脲-甲醛树脂(UF树脂)、蜜胺-甲醛树脂(MF树脂)或含蜜胺的脲-甲醛树脂(MUF树脂)，更优选脲-甲醛树脂，实例是来自BASF SE的胶产品。
特别优选的缩聚产物是其中醛与任选用有机基团部分取代的氨基和/或脲基的摩尔比为0.3:1-1:1，优选0.3:1-0.6:1，更优选0.3:1-0.55:1，非常优选0.3:1-0.5:1的那些。当氨基塑料与异氰酸酯组合使用时，醛与任选用有机基团部分取代的氨基和/或脲基的摩尔比为0.3:1-1:1，优选0.3:1-0.6:1，更优选0.3:1-0.45:1，非常优选0.3:1-0.4:1。
所述氨基塑料树脂通常以液体形式使用，通常是浓度为25-90重量％的溶液，优选浓度为50-70重量％的溶液，优选水溶液，但也可以以固体形式使用。
该液体含水氨基塑料树脂的固体含量可以按照Günter Zeppenfeld，DirkGrunwald，Klebstoffe in der Holz-und第2版，DRW-Verlag，第268页测定。
粘合剂C和粘合剂F的成分本身可以单独使用，即例如将氨基塑料树脂或有机异氰酸酯或PF树脂作为粘合剂C或粘合剂F的唯一成分。然而，此外也可以将粘合剂C和粘合剂F的树脂成分作为粘合剂C和/或粘合剂F的两种或更多种成分的组合使用；这些组合优选包括氨基塑料树脂和/或酚醛塑料树脂。
在一个优选实施方案中，可以将氨基塑料和异氰酸酯的组合用作粘合剂C。此时粘合剂C中氨基塑料树脂的总量基于该芯的总干质量为1-45重量％，优选4-14重量％，更优选6-9重量％。有机异氰酸酯，优选具有2-10个，优选2-8个单体单元和每单体单元平均至少一个异氰酸酯基团的低聚异氰酸酯，更优选PMDI在粘合剂C中的总量基于该芯的总干质量为0.05-5重量％，优选0.1-3.5重量％，更优选0.5-1.5重量％。
组分D和G可以各自相互独立地包含不同或相同的，优选相同的熟练技术人员已知的固化剂，或其混合物。若粘合剂C和/或F包含氨基塑料树脂或酚醛塑料树脂，则通常使用这些组分。这些固化剂优选基于氨基塑料树脂或酚醛塑料树脂的总量以例如0.01-10重量％，优选0.05-5重量％，更优选0.1-3重量％加入粘合剂C和/或F中。
用于氨基塑料树脂组分或酚醛塑料树脂组分的固化剂在本文应理解为包括所有加速或引起氨基塑料树脂或酚醛塑料树脂的缩聚的任何分子量的化合物。一类高度适合氨基塑料树脂或苯酚-甲醛树脂的固化剂是有机酸、无机酸、有机酸的酸性盐和无机酸的酸性盐，或形成酸的盐，如铵盐或有机胺的酸性盐。该类组分当然还可以以混合物使用。实例是硫酸铵或硝酸铵或有机或无机酸，例如硫酸、甲酸或酸再生物质，如氯化铝、硫酸铝或其混合物。一类优选用于氨基塑料树脂或酚醛塑料树脂的固化剂是有机或无机酸如硝酸、硫酸、甲酸、乙酸，以及具有酸基的聚合物，如丙烯酸或甲基丙烯酸或马来酸的均聚物或共聚物。
酚醛塑料树脂，优选苯酚-甲醛树脂也可以以链烯属(alkylenically)方式固化。优选使用碳酸盐或氢氧化物如碳酸钾和氢氧化钠。
用于氨基塑料树脂的固化剂的其他实例由M.Dunky，P.Niemz，Holzwerkstoffeund Leime，Springer2002，第265-269页已知，而用于酚醛塑料树脂，优选苯酚-甲醛树脂的固化剂的其他实例由M.Dunky，P.Niemz，Holzwerkstoffe und Leime，Springer2002，第341-352页已知。
本发明的木质纤维素材料可以以0-10重量％，优选0.5-5重量％，更优选1-3重量％的量包含其他商业上常规的添加剂和熟练技术人员已知的添加剂作为组分D和组分G，它们相互独立地为相同或不同的，优选相同的添加剂，实例是疏水化剂如石蜡乳液、抗真菌剂、甲醛清除剂如脲或多胺以及阻燃剂。
在芯中具有发泡塑料颗粒且在外层中具有木质纤维素纤维的本发明木质纤维素材料的厚度随应用领域而变化且通常为0.5-100mm，优选10-40mm，更特别的是15-20mm。
在本发明的优选实施方案中，可发泡塑料颗粒B以非均匀分布存在于该芯中。这意味着在该芯的外部区域(“外部”)中发泡塑料颗粒B与木质纤维素颗粒A的重量比X不同于在该芯的内部区域(“内部”)中发泡塑料颗粒B与木质纤维素颗粒A的重量比Y，换言之在该芯的外部区域(“外部”)中比在该芯的内部区域(“内部”)中更大或更小。该芯的内部区域通常由平行于板平面延伸的面与该芯的两个外部区域分隔。该芯的内部区域应理解为占该芯总干质量的20-80重量％，优选30-70重量％，更优选40-60重量％，更特别的是45-55重量％，非常优选50重量％且位于两个外部区域之间的区域。这两个外部区域基于该芯的总干质量可以具有相同质量，换言之每种情况下25重量％，或大致相同的质量，即25.01:24.99-25.99:24.01重量％，优选25.01:24.99-25.8:24.2％，更优选25.01:24.99-25.6:24.4％，更特别的是25.01:24.99-25.4:24.6％，或不同质量，即26:24-40:10重量％，优选26:24-30:20重量％，更优选26:24-27:23重量％，更特别的是26:24-26.5:23.5重量％。该芯的内部区域和两个外部区域的总和为100重量％。为了测定该芯的外部区域中发泡塑料颗粒B与木质纤维素颗粒A的重量比X，使用包含在两个外部区域中的所有发泡塑料颗粒B和所有木质纤维素颗粒A。此时描述在两个外部区域之一中塑料颗粒B与木质纤维素颗粒A的比例的比例X’可以与描述这两个外部区域的另一个中的比例的比例X”不同或相同。
在本发明材料中，在该芯的外部区域(“外部”)中发泡塑料颗粒与木质纤维素颗粒的重量比X与在该芯的内部区域(“内部”)中发泡塑料颗粒与木质纤维素颗粒的重量比Y之间的比例Z为1.05:1-1000:1，优选1.1:1-500:1，更优选1.2:1-200:1。在进一步优选的实施方案中，该比例Z为0.001:1-0.95:1，优选0.002:1-0.9:1，更优选0.005:1-0.8:1。
塑料颗粒B在该芯中的非均匀分布可以按如下产生：
可以生产组分A、B、C和D的多种混合物，它们含有组分A和B的不同质量比。可以依次分散这些混合物。此时，通常应仅轻微混合或不混合具有组分A和B的不同质量比的混合物。结果可以获得该发泡塑料颗粒在该木质纤维素材料的芯中的非均匀分布。就此而言，木颗粒A和塑料颗粒B均可事先分割成不同级分，例如通过筛分。各混合物可以包含木颗粒A和/或塑料颗粒B的不同级分。
在另一实施方案中，塑料颗粒B在该芯中的非均匀分布可以通过分开分散而实现。此时使用确保各球取决于尺寸和/或重量聚集在该芯的外部区域或内部区域中的装置进行分散。这例如可以通过使用筛分***分散混合物A、B、C、D而实现。在一个优选实施方案中，该***装备有不同孔尺寸的筛子，这些筛子镜面对称地排列。特别优选以如下方式使承载下侧外层材料的支撑体在其中设置了筛***的分散装置下面输送：在分散装置开始(在生产方向上)时存在具有小孔尺寸的筛子，其中筛子的孔尺寸向内朝向分散操作台(scattering station)中央增加且在该操作台结束时再次降低。筛子的设置意味着小木质纤维素颗粒进入该芯的外部区域，这些区域靠近外层，而大木质纤维素颗粒进入该芯的内部区域。同时，小塑料颗粒进入该芯的外部区域，这些区域靠近外层，而大塑料颗粒进入该芯的内部区域。取决于木质纤维素颗粒和塑料颗粒的尺寸分布，这产生不同的木质纤维素颗粒A和塑料颗粒B质量比。这类分散操作台描述于EP-B-1140447和DE-C-19716130中。
例如，木质纤维素颗粒分散操作台可以包括两个计量室(metering silo)，它们各自容纳多个回刮耙(back-scraping rake)。由不同大颗粒A以及组分B、C和D构成的松散材料(“芯混合物”)可以供入计量室中(例如从上面供入)。设置在各计量室下侧上的可以是在底部带，其在两个转向辊上掠过并且在每种情况下与卸料滚筒一起形成芯混合物的卸料单元。在各卸料滚筒下面可以是在两个转向辊上引导且其下部塔可以在每种情况下在不同孔尺寸的筛装置上引导的连续刮削带(scraper belt)，由此形成筛装置的不同区段。筛装置与刮削带一起形成分级装置，芯混合物的木质纤维素颗粒A和塑料颗粒B可以通过该分级装置根据其尺寸分级。筛装置的区段可以以如下方式设置：细木质纤维素颗粒A和/或塑料颗粒B各自在外部保持在该网(web)的传输方向上的分散操作台的那些区域中分散在下侧外层上，而粗木质纤维素颗粒A和/或塑料颗粒B经由该分级装置的内部区域分散于外层上(详情见EP-B-1140447)。
根据本发明的另一有利实施方案，至少一部分分配区段在每种情况下包括靠在该筛装置的表面上并且当分配区段移动时在该筛装置表面上以磨蚀方式引导的磨蚀元件。在温和压力下靠在用于各分配区段或至少一些分配区段的该筛装置表面上的磨蚀元件进一步强化分配区段在该筛装置表面上移动时出现的清洁效果。同时，磨蚀元件增强在垂直于筛表面的方向上作用于颗粒上的力分量(force component)，从而增加生产量。该传输装置优选设计成刮削带，更特别的是连续刮削带。以此方式可以特别简单和廉价地构造该传输装置。在这里有利的是该刮削带至少在垂直于该筛装置表面的方向的子区域上预先对颗粒形成，从而允许颗粒经由其进料单元由计量室倾卸通过该刮削带并达到该筛装置上。这免除了对该进料单元的任何复杂构造的需要。根据本发明的另一有利实施方案，该刮削带包括驱动器，更特别的是板状驱动器，它们优选以规则间隔提供在链式或带式连续支撑元件上。此时，该支撑元件在每种情况下可以对中安装在该驱动器上。然而，还可以提供多个支撑元件，更特别的是两个链式或带式支撑元件，它们各自固定在该驱动器的横向外侧边区域中。这增加了按照本发明设计的刮削带的稳定性。优选将驱动器可拆卸式固定于一个支撑元件或多个支撑元件上，和/或具有不透气设计。这确保一方面所用驱动器可以最佳地适合所用筛装置，另一方面可以将旧的驱动器用新的替换。根据本发明的另一有利实施方案，磨蚀元件在每种情况下由该驱动器的某一区段形成。以此方式，本发明装置的设计是特别成本有效的，因为对于磨蚀元件无需单独的组件。具体而言，至少在形成磨蚀元件的其区段中，驱动器具有柔性设计，例如由硬橡胶制成。这允许磨蚀元件符合该筛装置的表面，从而甚至在筛表面存在一些不规则的情况下确保磨蚀元件在一定压力下在其整个宽度上以及还在其整个移动范围内靠在该筛装置表面上。根据本发明的另一优选实施方案，驱动器具有耐磨蚀设计，至少在其形成磨蚀元件的区段中，并且更具体的是具有耐磨蚀涂层，如特氟隆涂层。形成磨蚀元件的驱动器区段可以与驱动器设计成一体或者设计成分开的组件。当将磨蚀元件设计成分开的组件时，它们优选可拆卸式安装于驱动器上，从而可以在磨损时更换它们。根据本发明的另一有利实施方案，驱动器至少在其形成磨蚀元件的区段中由拒水性不粘材料形成。这防止了被粘合剂润湿的颗粒保持粘着在驱动器上，该粘着将限制分配区段的拾取容量(pickup capacity)。根据本发明的另一优选实施方案，该筛装置包括具有不同筛孔的筛区，更特别的是两个筛区。以此方式，不同尺寸的颗粒有具有不同尺寸的筛孔的筛区分级。就此而言，尤其将筛区沿着可以在该筛装置的表面上移动的分配区段的移动方向上一个接一个地排列，并且优选位于分配区段的移动方向上的筛区的筛孔大于位于与移动方向相反方向的筛区的筛孔。这确保了当它们在筛表面上通过时，具有小直径的颗粒首先通过该筛装置，而在接下来的筛区中，最后是次大的颗粒通过该筛。因此，取决于筛区数目和筛孔尺寸，实现颗粒的所需分级。这些分级的颗粒可以按照筛区倾卸到用于不同粒度的不同收集装置中，或者例如可以倾卸到设置在该筛装置下侧并且可以以此方式在其上产生在其厚度上具有不同粒度分布的网的移动输送带上。
根据本发明的另一有利实施方案，该连续刮削带经由两个转向滚筒引导并且由此使下部带区段直接在该筛装置表面上运转，而上部带区段在距离该筛装置表面特定距离处运转，更特别的是在每种情况下基本平行于该筛装置表面。以此方式，特别紧凑的设计对本发明装置而言是可能的。优选此时至少在该刮削带的一端，更特别的是在转向滚筒的区域中，提供拾取装置以拾取排出的颗粒。这些颗粒可以是以松散材料存在的异样体(alienbody)，如螺杆或钉；或者，它们可以是超出最大容许尺寸并且被排出和取出以便甚至最大筛孔的该筛装置也不会变堵塞的聚集体或颗粒。根据本发明的另一优选实施方案，至少在上部和下部带区段之间的区域中提供中间基座，并且驱动器以其与形成磨蚀元件的区段相对的末端靠在该中间基座上，这意味着当分配区段移动时，这些末端以磨蚀方式在该中间基座上引导。在该实施方案中，经由其进料单元由计量室首先施加给该中间基座的松散材料可以以限定方式送入转向辊之间的特定位置。此时，根据一个优选实施方案，该中间基座可以在上部带区段的移动方向上由一个转向辊延伸到对侧的另一转向辊；在该另一转向辊和面向该另一转向辊的中间基座的末端之间，形成先前对颗粒而言在垂直于该筛装置表面的方向上的区域。特别是当该区域由具有较大筛孔的另一筛装置形成时，在这里可以存在尺寸大于这些筛孔的尺寸的异样体或颗粒的初步沉积。只有那些通过该另一筛装置的颗粒落于下面的筛装置上，它们在下面的筛装置上借助传输装置移动。根据本发明的另一优选实施方案，有两个刮削带在纵向上一个位于另一个之后，并且刮削带尤其相互镜面对称地排列。此时有利的是在计量室的进料单元下游设置分配装置，更特别的是呈往返分配器(shuttle distributor)形式，并且它们可以用于将从计量室取出的颗粒通过进料单元供给两个刮削带，更特别的是交替供给。借助该设计可以由一个计量室开始将颗粒分配给两个不同的刮削带。尤其当两个刮削带可以以相反方向驱动并且因此两个上部带区段可以以相互发散的方式移动以及在上部和下部带区段之间以已经说明的方式提供中间基座时，可以将经由分配装置施加于相应中间基座的颗粒输送到位于相反方向的刮削带的末端，其中它们在每种情况下施加于设置在刮削带之下的筛装置。在这些筛装置的筛孔的给定合适尺寸下，特别是当筛孔的尺寸在下部带区段的移动方向上增加时，芯的材料可以在设置在筛装置的移动输送带上形成，并且在其上已经分散了下部外层，芯材料的形成应使得细木质纤维素颗粒A和/或塑料颗粒B聚集在该芯的外层，而粗木质纤维素颗粒A和/或塑料颗粒B聚集在该芯的内层。代替分配装置，例如还可以存在两个计量室，借助其向两个刮削带加装颗粒。在所有实施方案中，该筛装置和/或其他筛装置优选设计成振荡筛或振动摇筛(vibrating shaker screen)。此时，供入该筛装置中的松散材料进一步松开，这意味着细颗粒以及随后距该筛一定距离的中等尺寸颗粒更快速通向筛孔并通过它们(详情见DE-C-197 16 130)。
另一优选实施方案是使用具有特殊轮廓滚筒的辊式分散***(辊筛)。此时也优选选择对称构造，这意味着小木质纤维素颗粒A和/或小塑料颗粒B进入该芯的外部区域，这些区域靠近外层，而大木质纤维素颗粒A和/或大塑料颗粒B进入该芯的内部区域。一个特别优选的实施方案是使用一种或多种ClassiFormerTM装置。合适的例如是来自Dieffenbacher的Classiformer CC，其具有对称构造。或者可以使用相对且一个在一个之后排列的两个Classiformers C。
木质纤维素材料，例如木基材料是实木的廉价且资源保护性替代品并且特别是在家具制作中、用于复合地板和作为建筑材料变得非常重要。通常用作原料的是具有不同厚度的木颗粒，实例是来自各种木材的木片或木纤维。该类木颗粒通常用天然和/或合成粘合剂并且任选在加入其他添加剂下压缩而形成板或条形式的木基材料。
重量轻的木基材料因下列原因非常重要：重量轻的木基材料导致最终消费者更易处理产品，例如在包装、运输、拆开或构造家具时。重量轻的木基材料导致更低的运输和包装成本，并且也可以在生产重量轻的木基材料时节省材料成本。重量轻的木基材料在用于运输装置中时例如可能导致这些运输装置更低的能耗。此外，使用重量轻的木基材料可以更成本有效地生产例如厨房中的材料密集性装饰部件、较厚操作面和侧板。
存在许多应用，如在浴室或厨房家具部分中或在内部配件中，其中寻求重量轻且经济的木质纤维素材料，它们具有改进的机械性能，如改进的挠曲强度和螺杆拔除值。此外，该类材料应具有极好的表面质量，以允许施加具有良好性能的涂层，例如油漆或清漆涂饰层。
实施例
1.生产发泡聚合物颗粒
来自BASF SE的可发泡聚苯乙烯PolystyrolLight 200用作原料。在分批预发泡器中用蒸汽处理聚苯乙烯颗粒并发泡至堆积密度为50g/l。在进一步使用之前将以此方式得到的发泡聚合物颗粒(组分B)在室温下储存于可透气布袋中7天。
2.生产木质材料
对各木质材料板生产原料的三种不同混合物。
混合物1：组分E，F，G，用于覆盖层
混合物2：组分A，B，C，D，用于该芯的外部区域
混合物3：组分A，B，C，D，用于该芯的内部区域
对对比例1省去组分B，即此时混合物2和3仅包含组分A、C和D。对于对比例2和本发明实施例3，混合物2和3相同。在对比例1和2中，混合物1包含木刨花作为组分E，而在所有其他实施例中包含木纤维。
混合物各自在实验室混合器中生产，其中首先引入固体成分并混合。液体成分在容器中预混，然后喷雾。
对于混合物1，使用细覆盖层，即水分含量为5.9％的云杉刨花或水分含量为2.8％的木纤维(组分E)。
对于混合物2和3，使用中间层，即由水分含量为3.2％的刨花构成的刨花(组分A)。
将来自BASF SE的固体含量为67％的胶347用作粘合剂(组分C和F)。对于混合物1，将40重量份水和1重量份浓度为52％的硝酸铵溶液(在每种情况下基于100重量份Kaurit胶347)加入该胶中，然后施用于该混合物的固体成分。对于混合物2和3，将4重量份浓度为52％的硝酸铵溶液(基于100重量份Kaurit胶347)加入该胶中，然后施用于该混合物的固体成分。
对于覆盖层(混合物1)，设定胶混合物的量以使得获得10％的胶加入，即10重量份胶(基于固体)/100重量份E(基于固体)。
对于该芯(对于该芯外部区域–混合物2–和内部区域–混合物3二者)，设定胶混合物的量以使得获得8.0％的胶加入，即8.0重量份胶(基于固体)/100重量份A和B的混合物(基于固体)。
然后将混合物以叠层方式一个在一个之上地置于30×30cm模具中，以得到由5个层(顺序：混合物1、混合物2、混合物3、混合物2、混合物1)构成的具有对称结构的木质材料垫。选择各量以使得各层的重量比(基于干物质)在每种情况下为15.5:20.5:28:20.5:15.5。
在包含组分B的所有实施例中，包含在内部3层中的组分B总量与包含在内部3层中的组分A总量的质量比相同(基于固体)。
选择该木质材料垫的总重量以使得在该压制工艺结束时在18.5mm的规定厚度下得到所需密度。
然后将木质材料垫冷预压实并在热压机中压制。在这里设定16mm的厚度。压制温度在每种情况下为210℃且压制时间为210s。
3.木质材料的检测
3.1 密度
密度的测定按照EN1058在生产之后24小时进行。
3.2 横向拉伸强度
横向拉伸强度的测定按照EN319进行。
3.3 挠曲强度和E弯曲模量
挠曲强度和E弯曲模量的测定按照DIN EN310进行。
3.4 耐螺杆拔拉性
耐螺杆拔拉性的测定按照DIN EN320进行。仅测量表面的耐螺杆拔拉性。
3.5 剥离强度(Lift-off strength)
作为表面质量的度量的剥离强度的测定按照DIN EN311进行。
实施例
实施例1和2：在覆盖层中使用刨花的对比例(在芯中有和没有发泡聚合物颗粒)
实施例3-7：本发明实施例

Claims (7)

1.一种具有芯和两个外层的木质纤维素材料，其中在所述芯中包含：
A)30-98重量％木质纤维素颗粒；
B)1-25重量％堆积密度为10-150kg/m3的发泡塑料颗粒，
C)1-50重量％一种或多种选自酚醛塑料树脂、氨基塑料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
D)0-30重量％添加剂，
并且在所述外层中包含：
E)70-99重量％木质纤维素纤维，
F)1-30重量％一种或多种选自酚醛塑料树脂、氨基塑料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
G)0-30重量％添加剂，
其中所述发泡塑料颗粒B以非均匀分布存在于所述芯中，因此在所述芯的外部区域中发泡塑料颗粒B与木质纤维素颗粒A的重量比X不同于在所述芯的内部区域中发泡塑料颗粒B与木质纤维素颗粒A的重量比Y。
2.一种具有芯和两个外层的木质纤维素材料，其中所述芯由如下组分构成：
A)30-98重量％木质纤维素颗粒；
B)1-25重量％堆积密度为10-150kg/m3的发泡塑料颗粒，
C)1-50重量％一种或多种选自酚醛塑料树脂、氨基塑料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
D)0-30重量％添加剂，
以及所述外层由如下组分构成：
E)70-99重量％木质纤维素纤维，
F)1-30重量％一种或多种选自酚醛塑料树脂、氨基塑料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
G)0-30重量％添加剂，
其中所述发泡塑料颗粒B以非均匀分布存在于所述芯中，因此在所述芯的外部区域中发泡塑料颗粒B与木质纤维素颗粒A的重量比X不同于在所述芯的内部区域中发泡塑料颗粒B与木质纤维素颗粒A的重量比Y。
3.一种生产根据权利要求1或2的木质纤维素材料的方法，该方法通过混合用于所述外层的组分E、F和G以及用于所述芯的组分A、B、C和D而进行，其中用于所述芯的材料以形成组分A和B的非均匀混合物的方式分散。
4.根据权利要求3的生产木质纤维素材料的方法，其中所述组分A和B的非均匀混合物通过依次分散具有不同的A/B比例的不同混合物而得到。
5.根据权利要求3的生产木质纤维素材料的方法，其中所述组分A和B的非均匀混合物通过分开分散包含A、B、C和D的混合物而得到。
6.根据权利要求1或2的木质纤维素材料在家具制作、复合地板和建筑材料中的用途。
7.根据权利要求1或2的木质纤维素材料在生产用于家具制作、复合地板和建筑材料的板中的用途。
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