DE102006021266A1

DE102006021266A1 - Polyurethan-Holz-Komposite und Verfahren zu ihrer Herstellung

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Publication number: DE102006021266A1
Application number: DE102006021266A
Authority: DE
Inventors: Denitsa Dipl.-Ing. Georgieva; Manfred Dipl.-Ing. Markwardt; Hans-Dieter Dr. sc. nat. Hunger; Michael Dr. Herzog; Gerhard Prof. Dr. Behrendt
Original assignee: PLATEC ELSTERWERDA GmbH
Current assignee: PLATEC ELSTERWERDA GmbH
Priority date: 2005-05-02
Filing date: 2006-05-02
Publication date: 2006-11-23

Abstract

Die Erfindung betrifft neue Werkstoffe aus Holzpartikeln, festen Bindemitteln auf Isocyanatbasis sowie anorganischen und/oder organischen Zusatzstoffen zur Erhöhung der Flammfestigkeit der Komposite. DOLLAR A Aufgabe der Erfindung ist es, neue Kompositwerkstoffe auf der Basis von Holzpartikeln, einer neuen Gruppe von Prepolymeren sowie ggf. anorganischen und/oder organischen Additiven einschließlich eines Verfahrens zu ihrer Herstellung zur Verfügung zu stellen. DOLLAR A Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit Polyurethan-Holz-Kompositen auf der Basis von Holzpartikeln oder -fasern und Polyurethan-Vorpolymerisaten mit freien Isocyanatgruppen sowie ggf. weiteren Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthalten DOLLAR A a) 50 bis 97,5 Gew.-% Holzpartikel einschließlich -fasern, DOLLAR A b) 50 bis 2,5 Gew.-% eines festen isocyanatgruppenhaltigen Polyurethan-Vorpolymerisats auf der Basis von Polyurethan-Solvolysaten und Polyisocyanaten, DOLLAR A c) 0 bis 25 Gew.-% weitere feste Additive einschließlich Füllstoffe, Flammschutzmittel und/oder Farbstoffe, DOLLAR A d) 0 bis 25 Gew.-% von weiteren vermahlenen Polymeren einschließlich Polyurethanen und/oder Polyisocyanuraten und/oder Melaminharzen sowie DOLLAR A e) ggf. von Deckfolien auf einer oder beiden Seiten der Holzverbundwerkstoffe, DOLLAR A und mit einem Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Holz-Kompositen aus Holzpartikeln oder -fasern und isocyanatgruppenhaltigen Prepolymeren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Gemisch aus Holzpartikeln oder -fasern und bei ...

Description

Diese Erfindung betrifft neue Werkstoffe aus Holzpartikeln, festen Bindemitteln auf Isocyanatbasis sowie anorganischen und/oder organischen Zusatzstoffen zur Erhöhung der Flammfestigkeit der Komposite, die in Form von Blöcken oder Platten mittels eines neuartigen Verfahrens hergestellt werden.

Werkstoffe auf der Basis Holz, z. B. Spanplatten, Verbundplatten oder Holzfaserplatten, werden in der Regel aus Holzrohstoffen, z. B. Holzfasern Holzspänen, Hackschnitzeln usw., und einem oder mehreren Leimen oder Bindemitteln hergestellt. Die Herstellung erfolgt in der Regel durch Vermischen der Holzpartikel mit den flüssigen Bindemitteln, die auch aus mehreren Komponenten bestehen können, und dem Verpressen der Gemische bei verschiedenen Temperaturen. Die am häufigsten verwendeten Bindemittel sind gegenwärtig wässrige Dispersionen von Acrylaten, Harnstoff-Formaldehydkondensaten oder Phenol-Formaldehyd-Kondensaten. Weiterhin werden als Bindemittel flüssige Polyisocyanate, z. B. polymeres Diphenylmethandiisocyanat, Isocyanatlösungen oder oligomere Urethanisocyanate, sog. Prepolymere, verwendet. Solche Verfahren werden z. B. in den DE-OS 14 92 507, 16 53 177 oder 21 09 686 beschrieben. Die Verwendung der Polyisocyanate hat, wie in der DE-OS 21 09 686 gelehrt, auch verfahrenstechnische Vorteile durch das Versprühen der Isocyanate auf die Holzpartikel. Bei der Verwendung der Polyisocyanate ist jedoch nachteilig, dass die Haftung auf den Holzpartikeln in bestimmten Fällen durch den Wassergehalt des Holzes gering ist und insbesondere in der Kälte eine ausreichende Benetzung nicht möglich ist, was zu beträchtlichen Festigkeitsverlusten führt. Eine Lösung dieses Problems wird in der DE-OS 38 25 320 beschrieben, nach deren Lehre ein reagierendes Gemisch aus Polyisocyanaten, Polyolen und Alkylencarbonaten verwendet wird. Durch die zusätzlichen Komponenten wird die Benetzung in der Kälte und damit die Verklebungsfähigkeit der Bindemittel für die Holzpartikel verbessert. Die DE-OS 41 22 842 lehrt ein Verfahren zur Herstellung von Faserplatten aus stückigen Holzpartikeln und Isocyanat als Bindemittel, bei dem die Holzpartikel unter Wasserdampfüberdruck aufgeheizt und dabei zu Fasern zerkleinert werden. Die Fasern werden mittels eines Blasgangs unter Expansion in einen Trockner überführt und dort getrocknet. Das Isocyanat wird auf die Fasern nach dem Verlassen des Blasgangs und vor dem Trocknen aufgesprüht. Das Aufsprühen des Isocyanats erfolgt zweckmäßig unter Anwendung eines hohen Druckes, d. h. Drücke bis etwa 20 bar. Auch nach der EP 92 699 ist es für diese Verfahren erforderlich, die Holzpartikel durch Kochen oder Heißdampf vor der Verleimung aufzuschließen. In beiden Verfahren ist es erforderlich, das Isocyanat auf die heißen, aufgeschlossenen Holzfasern zu geben, um eine ausreichende Haftung zwischen Holzfaser und Bindemittel zu erzielen. Das Problem der Haftung wird nach der Lehre der DE-OS 31 28 808 bzw. 31 50 626 durch eine Klebstoffmasse beseitigt, die außer einem Polyisocyanat noch ein Alkylencarbonat und Lignin enthalten. Da Lignin auch in den Holzfasern enthalten ist, kann Lignin sehr wohl als Bindungsvermittler zwischen den Komponenten Holzfasern und Polyisocyanat als dem eigentlichen Bindemittel fungieren. Die DE-OS 44 18 506 lehrt ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus zerkleinerten Verbundmaterialien und zusätzlichen Füllstoffen wie Holz, Baumwolle oder Stroh in Gegenwart eines reaktiven Bindemittels bestehend aus einem flüssigen Prepolymeren mit 12 bis 32% Isocyanatgehalt, einem Treibmittel und einem weiteren Di- und/oder Polyol sowie zusätzlich einem Vernetzer. Nach dieser Lehre wird das Prepolymere zunächst mit dem Mahlgut und Füllstoff vermischt und in einem weiteren Schritt mit einer weiteren Menge des Polyols unter Vermischung mit einem statischen Mischorgan und Formgebung verarbeitet. In der DE-OS 43 31 656 wird ein Bindemittelgemisch zur Herstellung von Werkstoffen auf der Basis Holz und/oder Cellulose beschrieben, das als wesentliche Komponente Lignin enthält, dazu weiterhin einem Resol und einem Polyisocyanat. Das Bindemittelgemisch ist danach im einfachsten Fall ein Gemisch, das aus den drei in fester pulverisierter Form vorliegenden Komponenten modifiziertes Lignin, Resol und Di- oder Polyisocyanat besteht. Als Polyisocyanat wird dazu Diphenylmethandiisocyanat in Form eines Isomerengemisches verwendet.

Nach dem Stand der Technik werden isocyanatgruppenhaltige Prepolymere z. B. nach der DE-OS 44 17 938 aus organischen Isocyanaten und Polyetherpolyolen sowie in diesem Falle Aminoalkoholen und Lewis-Säuren und ggf. weiteren Additiven hergestellt. Die dabei erhaltenen Prepolymere sind viskose Flüssigkeiten mit einem Isocyanatgehalt von z. B. 19% und einer Viskosität um 800 mPas (25°C) zur Herstellung von zelligen Elastomeren im Dichtebereich um 500 kg/m³. Nach der Lehre der DE-OS 100 13 187 werden hochfunktionelle Isocyanate aus Additionsprodukte mit isocyanatreaktiven Gruppen und Di- und/oder Polyisocyanaten zur Herstellung von Lacken in Lösungen erhalten. Nach der DE-OS 101 63 857 bzw. der DE-OS 102 29 519 werden Prepolymere durch Umsetzung asymmetrischer Diisocyanate mit Glykolen erhalten, die einen sehr niedrigen Gehalt an freiem Diisocyanat aufweisen und deren Isocyanatgehalt bei ca. 3,5% bei einer Viskosität von ca. 25.000 mPas (130°C) liegt. Diese Produkte werden zur Herstellung von Schmelzklebstoffen eingesetzt.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, neue Kompositwerkstoffe auf der Basis von Holzpartikeln, einer neuen Gruppe von Prepolymeren sowie ggf. anorganischen und/oder organischen Additiven einschließlich eines Verfahrens zu ihrer Herstellung zur Verfügung zu stellen.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit Polyurethan-Holz-Komposite auf der Basis von Holzpartikeln oder -fasern und Polyurethan-Vorpolymerisaten mit freien Isocyanatgruppen sowie ggf. weiteren Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthalten

a) 50 bis 97,5 Gew.-% Holzpartikeln einschließlich -fasern,
b) 50 bis 2,5 Gew.-% eines festen isocyanatgruppenhaltigen Polyurethan-Vorpolymerisats auf der Basis von Polyurethan-Solvolysaten und Polyisocyanaten,
c) 0 bis 25 Gew.-% weiteren festen Additiven einschließlich Füllstoffen, Flammschutzmitteln und/oder Farbstoffen,
d) 0 bis 25 Gew.-% von weiteren vermahlenen Polymeren einschließlich Polyurethanen und/oder Polyisocyanuraten und/oder Melaminharzen sowie
e) ggf. von Deckfolien auf einer oder beiden Seiten der Holzverbundwerkstoffe.

Darüber hinaus erfolgt die Lösung der Aufgabe mit einem Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Holz-Kompositen aus Holzpartikeln oder -fasern und isocyanatgruppenhaltigen Prepolymeren, das dadurch gekennzeichnet ist, dass ein Gemisch aus Holzpartikeln oder -fasern und bei Zimmertemperatur festen, fein vermahlenen isocyanatgruppenhaltigen Oligourethanen auf der Basis von Polyurethan-Solvolysaten mit 0,5 bis 15 Gew.-% freien Isocyanatgruppen und in ihm enthaltenen Katalysatoren einem Druck und einer Temperatur über einen Zeitraum von 1 Minute bis 1 Stunde ausgesetzt werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Polyurethan-Holz-Komposite ist dadurch gekennzeichnet, dass das isocyanatgruppenhaltige Prepolymere und die Holzpartikel oder -fasern im Verhältnis von 1:1 bis 1:40 miteinander vermischt, ggf. weitere Additive hinzugefügt werden und unter Anwendung von Druck und einer erhöhten Temperatur ausgehärtet werden.

In einer Ausgestaltung enthält das isocyanatgruppenhaltige Prepolymere aus dem Solvolysat bereits Katalysatoren für Isocyanatreaktionen und weitere Zusatzstoffe wie Stabilisatoren, Flammschutzmittel und/oder Füllstoffe.

In einer weiteren Ausgestaltung ist als Bindemittel für die Flocken ein isocyanatgruppenhaltiges Oligourethan auf der Basis eines Solvolysates aus einem oder mehreren elastischen Polyurethanen und einem oder mehreren Di- und/oder Polyisocyanaten mit einem Isocyanatgehalt von 1,5 bis 15 Gew.-% eingesetzt.

Eine weitere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass das bei Zimmertemperatur feste isocyanatgruppenhaltige Oligourethan 5 bis 14 Gew.-% freie Isocyanatgruppen enthält.

In einer vorteilhaften Weiterbildung besteht das Solvolysat aus 50 bis 85 Gew.-% Polyurethan-Kaltformweichschaumstoff, einem oder mehreren niedermolekularen Glykolen, einem oder mehreren langkettigen Glykolen, einem oder mehreren Polyetheralkoholen, Oligoharnstoffen mit Aminendgruppen und den ursprünglich im Polyurethan enthaltenen Additiven.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass das Solvolysat aus 50 bis 85 Gew.-% viskoelastischem Polyurethan-Schaumstoff, einem oder mehreren niedermolekularen Glykolen, einem oder mehreren langkettigen Glykolen, einem oder mehreren Polyetheralkoholen und Oligoharnstoffen mit Aminendgruppen besteht.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass zur Herstellung des isocyanatgruppenhaltigen Oligourethans das Solvolysat im Verhältnis der Endgruppen von 1:1,3 bis 1:10 mit einem aromatischen Di- und/oder Polyisocyanat bei einer Temperatur zwischen 25 und 80°C innerhalb von 15 Minuten bis 6 Stunden umgesetzt wird und zwischen 1,5 und 15 Gew.-% freie Isocyanatgruppen aufweist.

In einer Ausgestaltung enthalten die Verbunde zusätzlich zwischen 1 und 50 Gew.-% eines anorganischen festen Flammschutzmittels.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das anorganische Flammschutzmittel Aluminiumtrihydroxid, ein Gemisch aus Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid, ein fein vermahlener, natürlich vorkommender Zeolith oder Kraftwerksasche.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Verbunde zusätzlich zwischen 1 und 50 Gew.-% eines organischen festen Flammschutzmittels enthalten.

In einer Ausgestaltung ist das organische Flammschutzmittel Melamin oder Melamincyanurat.

Eine Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass auf Grund des Zusatzes von isocyanuratgruppenhaltigen Verbindungen als organisches Flammschutzmittel 2,5 bis 15 Gew.-% Polyisocyanuratpulver aus PIR-Hartschaumstoffen eingesetzt wird.

In einer Ausgestaltung wird als organisches Flammschutzmittel 2,5 bis 15 Gew.-% Polyisocyanuratpulver aus PIR-Hartschaumstoffen eingesetzt.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass sie zwischen 0,1 und 2 Gew.-% Polyisocyanurate aus als Additive verwendeten isocyanuratgruppenhaltigen Schaumstoffen enthalten.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass sie 2 Gew.-% bis 25 Gew.-% an ggf. gefüllten Melaminharzpulvern bezogen auf den Anteil an Holzpartikeln enthalten.

Eine Weiterbildung ist dadurch gekennzeichnet, dass das organische Flammschutzmittel fein vermahlener Polyisocyanurat-Hartschaumstoff, eine fein vermahlene, gefüllte Harnstoff-Formaldehyd-Pressmasse oder eine fein vermahlene, gefüllte Melamin-Formaldehyd-Pressmasse ist.

Eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck zwischen 0,5 bar und 20 bar und eine Temperatur zwischen 100 und 200°C angewendet werden.

In einer Weiterbildung wird das Verfahren in den Schritten

1. Vermischung von 75 bis 97,5 Gew.-% an Holzpartikeln oder -fasern von ca. 0,1 bis 25 mm Durchmesser mit 25 bis 2,5 Gew.-% des isocyanatgruppenhaltigen Prepolymerpulvers in einem Mischer, Taumelmischer, Pflugscharmischer o. dgl. zu einem nahezu homogenen festen Mischungen,
2. ggf. Zugabe von 1 bis 50 Gew.-% eines stickstoffhaltigen Polymerpulvers und/oder 1 bis 50 Gew.-% eines anorganischen Materials,
3. Eingeben des Gemisches in eine beheizbare Form oder alternativ auf ein Band, wobei diese im Falle sie aus Metallen oder Kunststoffen bestehen mit Hartwachs als Trennmittel beschichtet sind,
4. Ausüben eines Druckes von 0,5 bis 15 Bar auf das Gemisch, wobei die Temperatur auf 100 bis 200°C erhöht wird bzw. der Vorgang bei einer Temperatur in diesem Bereich durchgeführt wird,
5. Entformen der fertigen Platten bzw. Abkühlen der über ein Band hergestellten Platten bzw. deren Konfektionierung durch Schneiden oder Brechen

durchgeführt.

Eine Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewichtsverhältnis zwischen den festen Prepolymeren und den Holzpartikeln von 1:3 und 1:40 eingestellt wird.

In einer weiteren Ausgestaltung wird ein Gewichtsverhältnis zwischen den festen Prepolymeren und den Holzpartikeln von 1:10 und 1:25 eingestellt.

In einer weiteren Ausgestaltung wird ein Gewichtsverhältnis zwischen den festen Prepolymeren und den Holzpartikeln von 1:12 und 1:20 eingestellt.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass dem Gemisch zwischen 1 und 50 Gew.-% eines pulverisierten, mit bis zu 75 Gew.-% festen Füllstoffen versehenen organischen Kondensationspolymeren zugesetzt werden.

In einer Weiterbildung wird als Kondensationspolymere ein Polyisocyanurat, ein Melamin-Formaldehyd-Harz oder ein Harnstoff-Formaldehyd-Harz eingesetzt.

Es wurde überraschend gefunden, dass sich die bisherigen Probleme bei der Herstellung von Kompositen auf der Basis von Holzpartikeln ohne eine aufwendige Vorbereitung bei weitgehender Nutzung der bestehenden Anlagen beseitigen lassen, wenn man zum Verbinden der Holzpartikel Prepolymere mit einem speziellen molekularen Design, die bei Zimmertemperatur in fester Form vorliegen, verwendet. Die Qualität der Kompositwerkstoffe lässt sich bei Bedarf gezielt in bestimmter Richtung durch die zusätzliche Zugabe von anorganischen und/oder organischen Additiven weiter erhöhen.

Insbesondere wurde gefunden, dass sich bei einer gezielten Solvolyse von Polyurethan-Reststoffen mit einem dazu geeigneten Solvolysegemisch aus Glykolen unterschiedlicher Struktur und ggf. Aminen, insbesondere sekundären aliphatischen Aminen, Polyolkomponenten mit Katalysatoren und weiteren Zusatzstoffen gewinnen lassen, die durch Umsetzung mit Di- und/oder Polyisocyanaten bei Zimmertemperatur feste, mahlbare Produkte ergeben, die ohne weitere flüssige Komponenten einschließlich Wasser als Bindemittel zum Binden der Holzpartikel verwendet werden können. Weiterhin wurde überraschend gefunden, dass sich dadurch Kompositplatten erhalten lassen, die durch weitere anorganische Zusätze, wie Kraftwerksasche, Flugasche, Zeolithpulver, Aluminium- oder Magnesiumhydroxid, oder durch organische Zusätze, insbesondere fein vermahlene Abfälle von Polyisocyanuraten oder ggf. gefüllten Melamin-Formaldehyd-Harzen, eine sehr hohe Flammfestigkeit aufweisen.

Gegenstand der Erfindung sind demzufolge Polyurethan-Holz-Komposite auf der Basis von Holzpartikeln oder -fasern und Polyurethan-Vorpolymerisaten mit freien isocyanatgruppen sowie ggf. weiteren Zusatzstoffen aus

a) 50 bis 97,5 Gew.-% Holzpartikeln einschließlich -fasern,
b) 50 bis 2,5 Gew.-% eines festen isocyanatgruppenhaltigen Polyurethan-Vorpolymerisats auf der Basis von Polyurethan-Solvolysaten und Polyisocyanaten,
c) 0 bis 25 Gew.-% weiteren festen Additiven einschließlich Füllstoffen, Flammschutzmitteln und/oder Farbstoffen.
d) 0 bis 25 Gew.-% von weiteren vermahlenen Polymeren einschließlich Polyurethanen und/oder Polyisocyanuraten und/oder Melaminharzen sowie
e) ggf. von Deckfolien auf einer oder beiden Seiten der Holzverbundwerkstoffe.

Die Komposite werden auf der Basis von Holzpartikeln wie Holzfasern, Holzspänen, Holzmehl, Sägemehl usw., einem festen, isocyanatgruppenhaltigen Prepolymeren auf der Basis von Polyurethan-Solvolysaten, das bereits Katalysatoren für Isocyanatreaktionen und weitere Zusatzstoffe enthält, und einem Di- und/oder Polyisocyanat sowie weiteren anorganischen und/oder organischen festen Additiven erhalten.

Insbesondere bezieht sich diese Erfindung auf Polyurethan-Holz-Komposite aus

a) 45 bis 97,5 Gew.-% Holzpartikeln oder -fasern,
b) 40 bis 2,5 Gew.-% bei Zimmertemperatur festen, isocyanatgruppenhaltigen Prepolymeren, wobei diese erhalten werden aus bb) zwischen 1,50 und 7,50 Isocyanat-Äquivalenten eines oder mehrerer Di- und/oder Polyisocyanate und bc) einem Hydroxyl-Äquivalent eines Solvolyseproduktes aus einem Polyurethan, einem oder mehreren Glykolen und ggf. einem oder mehreren sekundären Aminen mit einer Hydroxylzahl zwischen 180 und 450 mg KOH/g sowie
c) 52,5 bis 1 Gew.-% eines oder mehrerer anorganischer und/oder organischer fester Additive

durch Umsetzung bei einer Temperatur zwischen 20 und 80°C in Gegenwart der in den Solvolysaten enthaltenen Katalysatoren innerhalb von 15 Minuten bis zu 5 Stunden.

Die Solvolysate werden vorzugsweise nach einer der DE-OS 199 17 932, 103 13 150, 42 34 334 oder 44 45 890 hergestellt. Insbesondere geeignet sind Solvolysate aus flexiblen Polyurethanen, z. B. Kaltformweichschaumstoffen, Blockweichschaumstoffen, Integralschaumstoffen oder zelligen Elastomeren, auf der Basis von Polyetheralkoholen. Zur Herstellung der Solvolysate werden diese mit einem oder mehreren niedermolekularen Glykolen und ggf. einem oder mehreren langkettigen Glykolen in Gegenwart eines sekundären aliphatischen Amins bei Temperaturen von 150 bis 250°C innerhalb von 15 Minuten bis 6 Stunden umgesetzt. Die Glykole werden derart gewählt, dass eine optimale Hydroxylzahl für die Prepolymerherstellung eingestellt wird. Geeignete Glykole sind Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Dipropylenglykol, Tripropylenglykol oder Butandiol-1,4, geeignete langkettige Glykole sind Polyethylenglykole der Molmasse 400 bis 3000 g/Mol, Polypropylenglykole der Molmasse 400 bis 2000 g/Mol, Polytetrahydrofurane der Molmasse 1000 bis 3000 g/Mol oder ω-Hydroxy-polybutadiene der Molmasse 1000 bis 4000 g/Mol.

Die Solvolysate enthalten demzufolge:

– die Glykole des Solvolysegemisches,
– die Polyetheralkohole des ursprünglichen Polyurethans,
– die im ursprünglichen Polyurethan enthaltenen Zusatzstoffe z. B. aminische und/oder metallorganische Katalysatoren, siliziumorganische Zellstabilisatoren, flüssige Flammschutzmittel und/oder Weichmacher sowie
– die aus der ursprünglichen Isocyanatkomponente abgeleiteten Polyharnstoffe, die ggf. endständige Aminogruppen aufweisen können

in unterschiedlichen Anteilen, die wiederum durch das ursprünglich verwendete Polyurethan und die Zielgrößen für die Prepolymerherstellung bestimmt werden.

Zur Herstellung der festen isocyanatgruppenhaltigen Oligourethane (Prepolymere) werden die Solvolysate erfindungsgemäß bei Zimmertemperatur oder leicht erhöhter Temperatur bis 80°C mit der 1,5- bis 7,5-fachen Menge hinsichtlich der Isocyanatäquivalente bezogen auf die Hydroxyläquivalente umgesetzt. Bei dieser Umsetzung werden bei Reaktionstemperaturen von 25 bis 80°C nach dem Abkühlen bei 20°C feste Oligourethane mit endständigen Isocyanatgruppen erhalten, deren Schmelzpunkte bzw. Schmelzbereiche in Abhängigkeit vom gewählten Isocyanat, von der Glykolzusammensetzung und vom Verhältnis der Äquivalente zwischen 30 und 120°C liegen.

Durch geeignete Wahl der Glykole im Solvolysegemisch wird der Schmelzbereich der festen Oligourethane auf einen Mittelwert (Peakmaximum der DSC) von 45 bis 95°C eingestellt. Ein niedriger Schmelzbereich wird z. B. durch ein Verhältnis des kurzkettigen zum langkettigen Diol von 0,8 OH-Äquivalenten: 0,2 OH-Äquivalenten eingestellt, wobei hier als kurzkettiges Glykol z. B. Butan-1,4-diol oder Dipropylenglykol und als langkettiges Glykol ein Polypropylenglykol 2000 oder ein Polypropylentriol 3000 verstanden wird (siehe Tabelle). Bei einem gewünschten höheren Schmelzbereich, z. B. mit einem Peak-Maximum um 90°C (DSC), wird das Verhältnis in Abhängigkeit von der Art des verwendeten Polyurethans auf Werte zwischen 0,9:0,1 bis 0,99:0,01 eingestellt. Bei erwünschten, noch höheren Schmelzbereichstemperaturen wird kein langkettiges Glykol eingesetzt.

Die Umsetzung der Solvolysate mit den Di- und/oder Polyisocyanaten erfolgt typischerweise in Rührreaktoren oder Dünnschichtreaktoren, kann jedoch ebenso gut in kontinuierlich arbeitenden Reaktoren, z. B. nach der DE-OS 103 13 150, in Schnellmischern oder in Rohrreaktoren durchgeführt werden. Die Reaktionsdauer beträgt in Abhängigkeit vom Verhältnis der Iso cyanatgruppen zu den Hydroxylgruppen zwischen 30 Minuten und sechs Stunden.

Erfindungsgemäß können alle Di- und/oder Polyisocyanate verwendet werden. Besonders bevorzugt werden die aromatischen Di- bzw. Polyisocyanate auf Basis des Diphenylmethandiisocyanats, insbesondere polymere Diphenylmethandiisocyanate, die durch Phosgenierung von Anilin-Formaldehydkondensaten erhalten werden und eine Isocyanatfunktionalität zwischen 2,3 und 5,0 aufweisen. Weiterhin bevorzugt werden die Isomeren bzw. Isomerengemische des Toluylendiisocyanats, Xylylendiisocyanat usw. Geeignet sind auch aliphatische und cycloaliphatische Isocyanate wie Dicyclohexylmethandiisocyanat, Isophorondiisocyanat oder Hexan-1,6-diisocyanat. Es sind auch Mischungen aus zwei oder mehreren dieser Isocyanate einsetzbar.

Die festen, etwa 1,5 bis 15 Gew.-% Isocyanatgruppen aufweisenden Oligourethane werden mittels herkömmlicher Verfahren pulverisiert, z. B. mittels Planeten-, Walzen-, Schlag-, Teller-, Spalt- oder Stiftmühlen, ggf. unter Begasung mit Stickstoff. Beim Mahlvorgang ist eine Kühlung in der Regel nicht erforderlich. Die Verwendung von Stickstoff sollte vor allem bei Isocyanatgehalten oberhalb 10 Gew.-% vorgesehen werden.

Die Herstellung der Polyurethan-Holz-Komposite erfolgt in einem mehrstufigen Verfahren, dessen Stufen wie folgt charakterisiert werden können:

1. Vermischung von 50 bis 97,5 Gew.-% an Holzpartikeln oder -fasern von ca. 1 bis 15 mm Durchmesser mit 50 bis 2,5 Gew.-% des isocyanatgruppenhaltigen Prepolymerpulvers in einem Mischer, Taumelmischer, Pflugscharmischer o. dgl. zu einer nahezu homogenen festen Mischung,
2. Ggf. Zugabe von 1 bis 50 Gew.-% eines stickstoffhaltigen Polymerpulvers oder eines anorganischen Feststoffpulvers bzw. -granulats oder von Mischungen der beiden Gruppen von Füllstoffen,
3. Eingeben des Gemisches in eine beheizbare Form oder alternativ auf ein Band, wobei diese im Falle sie aus Metallen oder Kunststoffen bestehen mit Hartwachs als Trennmittel beschichtet sind,
4. Ausüben eines Druckes von 1 bis 15 Bar auf das Gemisch, wobei die Temperatur auf 100 bis 200°C erhöht wird bzw. der Vorgang bei einer Temperatur in diesem Bereich durchgeführt wird,
5. Entformen der fertigen Platten bzw. Abkühlen der über ein Band hergestellten Platten bzw. deren Konfektionierung durch Schneiden oder Brechen.

Zur Herstellung der Polyurethan-Holz-Komposite haben sich Gewichtsverhältnisse zwischen den festen Prepolymeren und den Holzpartikeln bzw. -fasern von 1:1 und 1:40 als günstig erwiesen. Besonders günstig sind Verhältnisse von 1:5 bis 1:25 und insbesondere von 1:8 bis 1:20.

Als Holzpartikel kommen insbesondere Holzhackschnitzel, Holzspäne, Sägemehl, Sägespäne, Holzschleifstaub, Holzfasern, Ligninfasern, Lignocellulosen, aber zusätzlich auch andere Cellulosematerialien, z. B. Stroh, getrocknete extrahierte Gräser, Naturfasern, Schäben usw. in Betracht. Die Größe der Holzpartikel kann von 0,1 mm bis zu 25 mm, ggf. auch größer, reichen. Beste Ergebnisse werden mit Holzpartikeln im Bereich von 1 mm bis 12 mm oder mit Holzfasern von 0,2 bis 5 mm erzielt. Die Holzfasern (Lignocellulosefasern) können z. B. die Rückstände der Celluloseproduktion nach deren Extraktion aus dem Holz sein. Weiterhin können Holzfasern verwendet werden, die durch Heißdampf-Aufschluss von Holz gewonnen werden. Das Holz kann in der vorliegenden Form oder konditioniert verwendet werden. Unter Konditionierung werden hier alle Prozesse der Holzbehandlung verstanden, d. h. z. B. Trocknung, Einstellung eines bestimmten Feuchtegehaltes, Behandlung mit anderen Stoffen, z. B. Lösungen anorganischer Salze (Magnesium-, Aluminium-, Calciumsalze, Phosphate, Polyphosphate etc.) oder Behandlung mit organischen Stoffen, z. B. mit Lösungen von oligomeren oder polymeren Verbindungen, von Silikonen, oder durch Polymere, z. B. Ethylen-Vinylacetat-Copolymere o. ä. Es können zur Herstellung der erfindungsgemäßen Produkte alle Holzarten verwendet werden, z. B. Fichte, Kiefer, Buche, Eiche, Esche, Erle, Linde. Die verwendete Holzart bestimmt nur im Rahmen ihrer Eigenfestigkeit die mechanischen Eigenschaften der Holzverbundwerkstoffe.

Die Vermischung der Komponenten kann mit geeigneten Mischern erfolgen. Als besonders geeignet haben sich Pflugscharmischer im Falle der diskontinuierlichen Arbeitsweise mit Formen erwiesen. Jedoch können auch offene oder geschlossene Taumelmischer verwendet werden. Weiterhin sind aber auch Rollmischer oder Vermischung während eines Mahl- oder Dispergiervorganges, z. B. in Kugelmühlen oder in Dispergatoren, denkbar.

Eine spezielle Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht in einer Homogenisierung als Gas-Feststoff-Mischung insbesondere bei Verwendung von Fasern. Dabei werden die erforderlichen Produktströme, d. h. Holzpartikel oder -fasern, Prepolymer-Pulver und ggf. feste Additive, durch Ring- und/oder Langdüsen zu einem homogenen Gas-Feststoff-Strom vereinigt. Dieser Produktstrom wird dabei erwärmt und anschließend unter Formgebung gehärtet. Bei Verwendung ausschließlich von Holzpartikeln können diese durch Eindüsen des Prepolymer-Pulvers in eine lose Schüttung der Holzpartikel oder -fasern und deren Vermischung als eine Gas-Feststoffmischung verdichtet und verbunden werden. Dabei ist ggf. Stickstoff als Trägergas zu verwenden. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird durch die trägergasgestützte Verdüsungen der Feststoffe ein homogenes Gemisch hergestellt und anschließend unter Formgebung und erhöhter Temperatur ausgehärtet. In einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden einfache Schüttungen durch Formgebung, Glättung und thermische Behandlung auf dem Band zu den Kompositen umgesetzt.

Als die Flammfestigkeit steigernde Zusätze kommen anorganische und organische Feststoffe in Frage. Diese werden mit einer Menge von 1 bis 50 Gew.-% bezogen auf die Masse an Holzpartikeln plus Prepolymer-Pulver eingesetzt. Besonders bevorzugt werden Anteile zwischen 2,5 und 20 Gew.-% im Falle der anorganischen Feststoffe und zwischen 5 und 25 Gew.-% im Falle der organischen Feststoffe.

Anorganische Feststoffe sind z. B. Aluminiumoxid-, Aluminiumhydroxid-, Magnesiumhydroxid-, Antimontrioxid- oder Natriumpolyphosphatpulver, aber auch natürliches oder synthetisches Zeolith-Pulver (synthetische Natrium-Aluminium-Silikate) oder pulverisierte Vulkan- oder Kraftwerksasche einschließlich der Flugasche. Außerdem werden hierzu die Füllstoffe gerechnet, die ggf. in den organischen polymeren Flammschutzmitteln vorhanden sind und in erster Linie durch Kreide, Schwerspat oder Talkum gebildet werden. Diese Verbindungen können auch für sich zugesetzt werden.

Als organische Additive werden vor allem Melamin- oder Melamincyanuratpulver, aber auch pulverisierte gefüllte oder ungefüllte Harnstoff-Formaldehyd- oder Melamin-Formaldehyd-Kondensate bevorzugt. Weiterhin sind insbesondere pulverisierte Polyisocyanuratprodukte, z. B. vermahlene Polyisocyanurat-Hartschaumstoffe, beispielsweise als Abfälle aus der Demontage von Kühlaggregaten oder Fahrzeugen, geeignet, in diesen Polyurethan-Holz-Kompositen eine hohe Flammfestigkeit zu erzielen. Als besonders günstig und damit als eine bevorzugte Variante der erfindungsgemäßen Produkte haben sich Mischungen aus 97,5 bis 85 Gew.-% Holzpartikel und 2,5 bis 15 Gew.-% Polyisocyanuratpulver aus PIR-Hartschaumstoffen erwiesen. Die PIR-Hartschaumstoffe weisen in der Regel einen Isocyanuratgehalt zwischen 5 und 12 Gew.-% auf, so dass in diesen Mischungen zwischen 0,1 und 2 Gew.-% Polyisocyanurate enthalten sind. Durch diese wird eine Steigerung der Flammfestigkeit, bestimmt durch den LOI (Limiting Oxygen Index), von 19 auf 24 erreicht.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Polyurethan-Holz-Komposite besteht in der Verwendung von fein vermahlenen Melaminharzabfällen aus der Produktion von Press masseteilen. Diese Mahlgüter weisen einerseits einen hohen Gehalt an Isocyanuratringen und zum anderen wirksame anorganische Füllstoffe, in der Regel Kreide und Schwerspat, auf, die zu einem hohen Flammschutz der Holz-Verbundwerkstoffe führen. Es werden Mengen von 2 Gew.-% bis 25 Gew.-% an Melaminharzpulvern bezogen auf den Anteil an Holzpartikeln verwendet. Besonders bevorzugt wird der Zusatz von 4 bis 12 Gew.-% gefülltem Melaminharzpulver.

Die Formgebung der Mischungen erfolgt in der Regel unter Druck und Temperatur. Der Druck ist abhängig von der gewünschten Dichte des Holzverbundwerkstoffs und sollte zwischen 0,5 bar und 15 bar liegen. Bei einer gewünschten Dichte von z. B. 700 kg/m³ wird ein Druck von 4 bis 7,5 bar bevorzugt. Bei einer höheren Dichte des Verbundwerkstoffs von z. B. 800 bis 1000 kg/m³ wird ein Druck von 10 bis 15 bar bevorzugt. Bei einer niedrigeren Dichte, z. B. einer Dichte der Polyurethan-Holz-Komposite von 350 bis 700 kg/m³ wird ein Druck von 1,5 bis 3,5 bar bevorzugt.

Bedingt durch die Schmelzbereiche der isocyanatgruppenhaltigen Oligomeren liegt die Verarbeitungstemperatur zwischen 100 und 200°C, wobei der Temperaturbereich von 130 bis 180°C bevorzugt wird. In der Regel ist die Umsetzung der Isocyanatgruppen mit den auf der Oberfläche der Holzpartikeln befindlichen reaktiven Gruppen bereits nach 1 bis 5 Minuten beendet (DSC-Messungen). Diese kurze Reaktionszeit ist auf die in den festen Prepolymeren enthaltenen, hochaktiven Katalysatoren zurückzuführen. Bei Verwendung von Kaltformweichschaumstoff zur Solvolyse ist im Solvolysat z. B. 0,6 bis 0,8 Gew.-% Triethylendiamin (Dabco^®) enthalten, das bei den angewandten Temperaturen zu einer hohen Reaktionsgeschwindigkeit beiträgt. Bei Verwendung von Blockweichschaumstoffen zur Solvolyse enthalten die Solvolysate außer ca. 0,4 Gew.-% Triethylendiamin außerdem bis zu 0,25 Gew.-% zinnorganische Verbindungen, insbesondere Zinndioctoat. Diese Verbindungen haben in der Regel ihre katalytische Aktivität erhalten und beschleunigen die Reaktion der Isocyanatgruppen mit den reaktiven Gruppen der Holzoberfläche um das bis zu 100-fache.

Auf Grund dieser erfindungsgemäßen Besonderheit sind die Reaktionszeiten und damit auch die Entformungszeiten bzw. Verweilzeiten auf der Bandanlage kurz. Die Entformung wird durch den Einsatz von Formtrennmitteln, insbesondere von Hartwachsen, unterstützt. Sie kann durch Kühlung beschleunigt werden, jedoch ist auch eine Heißentformung möglich, da die Holzverbundwerkstoffe bereits unmittelbar nach der Herstellung eine hohe Festigkeit aufweisen.

Die mechanischen Eigenschaften der Polyurethan-Holz-Komposite sind dichteabhängig, jedoch liegen sie immer in einem ungewöhnlich hohen Bereich, z. B. die Zugfestigkeit zwischen 19 und 37 N/mm² bei einer Dichte von ca. 750 kg/m³. Die erfindungsgemäßen Polyurethan-Holz-Komposite sind demzufolge vor allem als Konstruktionselemente, als Stellwände, tragende Wände oder Zwischenlagen zur Schalldämmung geeignet. Sie können weiterhin im Fahrzeugbereich zur Innenverkleidung von Türen, Wänden, als Elemente wie Hutablagen oder Kofferraumabdeckungen verwendet werden.

Die folgenden Beispiele erläutern diese Erfindung näher, ohne jedoch den durch die Ansprüche dargestellten Umfang einzugrenzen.

Beispiel 1
Herstellung des Solvolysats nach DE-PS 199 17 932
In einen doppelwandigen 130 l-Rührreaktor werden 31,5 kg Dipropylenglykol und 5,5 kg Di-n-butylamin gegeben. Das Gemisch wird mit Stickstoff beschleiert und unter Rühren auf 165°C erwärmt. Bei dieser Temperatur werden 63 kg Polyurethan wärmt. Bei dieser Temperatur werden 63 kg Polyurethan-Blockweichschaumflocken innerhalb von 2 Stunden eingetragen. Nach beendeter Zugabe wird das Gemisch noch 30 Minuten auf 180°C erwärmt, abgekühlt und abgefüllt.
Das Solvolysat hat folgende Eigenschaften:
Hydroxylzahl: 259 mg KOH/g
Aminzahl: 13 mg KOH/g
Viskosität (25°C): 13100 mPas
Herstellung des erfindungsgemäßen isocyanatgruppenhaltigen Oligourethans (Prepolymeren)
In einem doppelwandigen 90 l-Rührreaktor werden 33,3 kg eines polymeren Diphenylmethandiisocyanats (Lupranat^® M20A der BASF AG) vorgelegt und mit Stickstoff begast. Unter schnellem Rühren werden innerhalb von 90 Minuten 16,7 kg des Solvolysats hinzugefügt. Die Temperatur des Gemisches steigt dabei auf 78°C. Bei dieser Temperatur wird noch weitere 100 Minuten nach vollständiger Zugabe gerührt. Danach wird über den Bodenablass auf Bleche abgelassen, wo das Reaktionsprodukt sofort vollständig erstarrt. Nach einer Abkühlphase von 1 Stunde werden die Platten von den Blechen entfernt. Nach einer Konditionierung werden sie mittels einer Stiftmühle auf eine Korngröße von 1 bis 4 mm vermahlen.
Das feste isocyanatgruppenhaltige Oligourethan hat folgende Eigenschaften:
Isocyanatgehalt: 9,5 Gew.-%
Schmelzbereich (DSC): 52–78°C
Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethan-Holz-Verbunde
In einen Pflugscharmischer werden 8 kg Holzfasern einer mittleren Länge von 1,4 mm, 1,4 kg eines erfindungsgemäßen pulverförmigen, festen Prepolymeren mit 9,5 Gew.-% freien Isocyanatgruppen und einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 mm gegeben und 25 Minuten bei 48 min^–1 homogenisiert. Anschließend wird das Gemisch verschiedenen Pressbedingungen unterwor fen und dadurch die erfindungsgemäßen Komposite hergestellt. Die Verarbeitungsbedingungen bei der thermischen Formgebung und die ermittelten mechanischen Eigenschaften sind in folgender Tabelle zusammengestellt:
Beispiel 2
Herstellung des Solvolysats nach DE-PS 199 17 932
In einen doppelwandigen 130 l-Rührreaktor werden 31,5 kg Dipropylenglykol und 5,5 kg Di-n-butylamin gegeben. Das Gemisch wird mit Stickstoff beschleiert und unter Rühren auf 165°C erwärmt. Bei dieser Temperatur werden 64 kg Polyurethan-Kaltformweichschaumflocken innerhalb von 1,5 Stunden eingetragen. Nach beendeter Zugabe wird das Gemisch noch 30 Minuten auf 180°C erwärmt, abgekühlt und abgefüllt.
Das Solvolysat hat folgende Eigenschaften:
Hydroxylzahl: 271 mg KOH/g
Aminzahl: 15 mg KOH/g
Viskosität (25°C): 11.000 mPas
Herstellung des erfindungsgemäßen isocyanatgruppenhaltigen Oligourethans
In einem doppelwandigen 90 l-Rührreaktor werden 33,1 kg eines polymeren Diphenylmethandiisocyanats (Lupranat^® M20A der BASF AG) vorgelegt und mit Stickstoff begast. Unter schnellem Rüh ren werden innerhalb von 20 Minuten 16,0 kg des Solvolysats hinzugefügt. Die Temperatur des Gemisches steigt dabei auf 78°C. Bei dieser Temperatur wird noch weitere 120 Minuten nach vollständiger Zugabe gerührt. Danach wird über den Bodenablass auf Bleche abgelassen, wo das Reaktionsprodukt sofort vollständig erstarrt. Nach einer Abkühlphase von 1 Stunde werden die Platten von den Blechen entfernt. Nach einer Konditionierung werden sie mittels einer Stiftmühle auf eine Korngröße von 1 bis 4 mm vermahlen.
Das feste isocyanatgruppenhaltige Oligourethan hat folgende Eigenschaften:
Isocyanatgehalt: 11,7 Gew.-%
Schmelzbereich (DSC): 56–75°C
Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethan-Holz-Verbunde
In einen Pflugscharmischer werden 8 kg Holzfasern einer mittleren Länge von 1,4 mm, 0,2 kg eines vermahlenen Polyisocyanurat-Hartschaumstoffes mit 9,75 Gew.-% Isocyanurat und einer durchschnittlichen Korngröße von 0,45 mm sowie 1,2 kg eines erfindungsgemäßen pulverförmigen, festen Prepolymeren mit 11,7 Gew.-% freien Isocyanatgruppen und einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 mm gegeben und 25 Minuten bei 48 min^–1 homogenisiert. Anschließend wird das Gemisch verschiedenen Pressbedingungen unterworfen und dadurch die erfindungsgemäßen Komposite hergestellt. Die Verarbeitungsbedingungen bei der thermischen Formgebung und die ermittelten mechanischen Eigenschaften sind in folgender Tabelle zusammengestellt:
Beispiel 3
Herstellung des Solvolysats nach DE-PS 199 17 932
In einen doppelwandigen 130 l-Rührreaktor werden 15,5 kg Butan-1,4-diol und 5,5 kg Di-n-butylamin gegeben. Das Gemisch wird mit Stickstoff beschleiert und unter Rühren auf 165°C erwärmt. Bei dieser Temperatur werden 78 kg Flocken eines viskoelastischen Polyurethan-Blockweichschaums innerhalb von 85 Minuten eingetragen. Nach beendeter Zugabe wird das Gemisch noch 30 Minuten auf 180°C erwärmt, abgekühlt und abgefüllt.
Das Solvolysat hat folgende Eigenschaften:
Hydroxylzahl: 220 mg KOH/g
Aminzahl: 14 mg KOH/g
Viskosität (25°C): 10.300 mPas
Herstellung des erfindungsgemäßen isocyanatgruppenhaltigen Oligourethans
In einem doppelwandigen 90 l-Rührreaktor werden 35,0 kg eines polymeren Diphenylmethandiisocyanats (Lupranat^® M20A der BASF AG) vorgelegt und mit Stickstoff begast. Unter schnellem Rühren werden innerhalb von 90 Minuten 18,75 kg des Solvolysats hinzugefügt. Die Temperatur des Gemisches steigt dabei auf 78°C. Bei dieser Temperatur wird noch weitere 120 Minuten nach vollständiger Zugabe gerührt. Danach wird über den Bodenablass auf Bleche abgelassen, wo das Reaktionsprodukt sofort vollständig erstarrt. Nach einer Abkühlphase von 1 Stunde werden die Platten von den Blechen entfernt. Nach einer Konditionierungsphase werden diese mittels einer Stiftmühle auf eine Korngröße von 1 bis 4 mm vermahlen.
Das feste isocyanatgruppenhaltige Oligourethan hat folgende Eigenschaften:
Isocyanatgehalt: 9,5 Gew.-%
Schmelzbereich (DSC): 60–79°C
Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethan-Holz-Komposite
In einen Pflugscharmischer werden 8 kg Holzfasern einer mittleren Länge von 1,4 mm und 1,2 kg eines erfindungsgemäßen pulverförmigen, festen Prepolymeren mit 9,5 Gew.-% freien Isocyanatgruppen und einer durchschnittlichen Teilchengröße von 0,1 mm gegeben und 25 Minuten bei 48 min^–1 homogenisiert. Anschließend wird das Gemisch verschiedenen Pressbedingungen unterworfen und dadurch die erfindungsgemäßen Komposite hergestellt. Die Verarbeitungsbedingungen bei der thermischen Formgebung und die ermittelten mechanischen Eigenschaften sind in folgender Tabelle zusammengestellt:

Claims

Polyurethan-Holz-Komposite auf der Basis von Holzpartikeln oder -fasern und Polyurethan-Vorpolymerisaten mit freien Isocyanatgruppen sowie ggf. weiteren Zusatzstoffen, dadurch gekennzeichnet, dass sie enthalten f) 50 bis 97,5 Gew.-% Holzpartikeln einschließlich -fasern, g) 50 bis 2,5 Gew.-% eines festen isocyanatgruppenhaltigen Polyurethan-Vorpolymerisats auf der Basis von Polyurethan-Solvolysaten und Polyisocyanaten, h) 0 bis 25 Gew.-% weiteren festen Additiven einschließlich Füllstoffen, Flammschutzmitteln und/oder Farbstoffen, i) 0 bis 25 Gew.-% von weiteren vermahlenen Polymeren einschließlich Polyurethanen und/oder Polyisocyanuraten und/oder Melaminharzen sowie j) ggf. von Deckfolien auf einer oder beiden Seiten der Holzverbundwerkstoffe.
Polyurethan-Holz-Komposite nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das isocyanatgruppenhaltige Prepolymere und die Holzpartikel oder -fasern im Verhältnis von 1:1 bis 1:40 miteinander vermischt, ggf. weitere Additive hinzugefügt werden und unter Anwendung von Druck und einer erhöhten Temperatur ausgehärtet werden.
Polyurethan-Holz-Komposite nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das isocyanatgruppenhaltige Prepolymere aus dem Solvolysat bereits Katalysatoren für Isocyanatreaktionen und weitere Zusatzstoffe wie Stabilisatoren, Flammschutzmittel und/oder Füllstoffe enthält.
Polyurethan-Holz-Komposite nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel für die Flocken ein isocyanatgruppenhaltiges Oligourethan auf der Basis eines Solvolysates aus einem oder mehreren elastischen Polyurethanen und einem oder mehreren Di- und/oder Polyisocyanaten mit einem Isocyanatgehalt von 1,5 bis 15 Gew.-% eingesetzt ist.
Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das bei Zimmertemperatur feste isocyanatgruppenhaltige Oligourethan 5 bis 14 Gew.-freie Isocyanatgruppen enthält.
Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Solvolysat aus 50 bis 85 Gew.-% Polyurethan-Kaltformweichschaumstoff, einem oder mehreren niedermolekularen Glykolen, einem oder mehreren langkettigen Glykolen, einem oder mehreren Polyetheralkoholen, Oligoharnstoffen mit Aminendgruppen und den ursprünglich im Polyurethan enthaltenen Additiven besteht.
Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Solvolysat aus 50 bis 85 Gew.-% viskoelastischem Polyurethan-Schaumstoff, einem oder mehreren niedermolekularen Glykolen, einem oder mehreren langkettigen Glykolen, einem oder mehreren Polyetheralkoholen und Oligoharnstoffen mit Aminendgruppen besteht.
Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung des isocyanatgruppenhaltigen Oligourethans das Solvolysat im Verhältnis der Endgruppen von 1:1,3 bis 1:10 mit einem aromatischen Di- und/oder Polyisocyanat bei einer Temperatur zwischen 25 und 80°C innerhalb von 15 Minuten bis 6 Stunden umgesetzt wird und zwischen 1,5 und 15 Gew.-% freie Isocyanatgruppen aufweist.
Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbunde zusätzlich zwischen 1 und 50 Gew.-% eines anorganischen festen Flammschutzmittels enthalten.
Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Flammschutzmittel Aluminiumtrihydroxid ist.
Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Flammschutzmittel ein Gemisch aus Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid ist.
Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Flammschutzmittel ein fein vermahlener, natürlich vorkommender Zeolith ist.
Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Flammschutzmittel Kraftwerksasche ist.
Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbunde zusätzlich zwischen 1 und 50 Gew.-% eines organischen festen Flammschutzmittels enthalten.
Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Flammschutzmittel Melamin ist.
Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Flammschutzmittel Melamincyanurat ist.
Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf Grund des Zusatzes von isocyanuratgruppenhaltigen Verbindungen als organisches Flammschutzmittel 2,5 bis 15 Gew.-% Polyisocyanuratpulver aus PIR-Hartschaumstoffen eingesetzt wird.
Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als organisches Flammschutzmittel 2,5 bis 15 Gew.-% Polyisocyanuratpulver aus PIR-Hartschaumstoffen eingesetzt wird.
Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwischen 0,1 und 2 Gew.-% Polyisocyanurate aus als Additive verwendeten isocyanuratgruppenhaltigen Schaumstoffen enthalten.
Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass sie 2 Gew.-% bis 25 Gew.-% an ggf. gefüllten Melaminharzpulvern bezogen auf den Anteil an Holzpartikeln enthalten.
Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Flammschutzmittel fein vermahlener Polyisocyanurat-Hartschaumstoff ist.
Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Flammschutzmittel eine fein vermahlene, gefüllte Harnstoff-Formaldehyd-Pressmasse ist.
Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Flammschutzmittel eine fein vermahlene, gefüllte Melamin-Formaldehyd-Pressmasse ist.
Verfahren zur Herstellung von Polyurethan-Holz-Kompositen aus Holzpartikeln oder -fasern und isocya natgruppenhaltigen Prepolymeren, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gemisch aus Holzpartikeln oder -fasern und bei Zimmertemperatur festen, fein vermahlenen isocyanatgruppenhaltigen Oligourethanen auf der Basis von Polyurethan-Solvolysaten mit 0,5 bis 15 Gew.-% freien Isocyanatgruppen und in ihm enthaltenen Katalysatoren einem Druck und einer Temperatur über einen Zeitraum von 1 Minute bis 1 Stunde ausgesetzt werden.
Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck zwischen 0,5 bar und 20 bar und eine Temperatur zwischen 100 und 200°C angewendet werden.
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren in den Schritten 1. Vermischung von 75 bis 97,5 Gew.-% an Holzpartikeln oder -fasern von ca. 0,1 bis 25 mm Durchmesser mit 25 bis 2,5 Gew.-% des isocyanatgruppenhaltigen Prepolymerpulvers in einem Mischer, Taumelmischer, Pflugscharmischer o. dgl. zu einem nahezu homogenen festen Mischungen, 2. ggf. Zugabe von 1 bis 50 Gew.-% eines stickstoffhaltigen Polymerpulvers und/oder 1 bis 50 Gew.-% eines anorganischen Materials, 3. Eingeben des Gemisches in eine beheizbare Form oder alternativ auf ein Band, wobei diese im Falle sie aus Metallen oder Kunststoffen bestehen mit Hartwachs als Trennmittel beschichtet sind, 4. Ausüben eines Druckes von 0,5 bis 15 Bar auf das Gemisch, wobei die Temperatur auf 100 bis 200°C erhöht wird bzw. der Vorgang bei einer Temperatur in diesem Bereich durchgeführt wird, 5. Entformen der fertigen Platten bzw. Abkühlen der über ein Band hergestellten Platten bzw. deren Konfektionierung durch Schneiden oder Brechen durchgeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewichtsverhältnis zwischen den festen Prepolymeren und den Holzpartikeln von 1:3 und 1:40 eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewichtsverhältnis zwischen den festen Prepolymeren und den Holzpartikeln von 1:10 und 1:25 eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewichtsverhältnis zwischen den festen Prepolymeren und den Holzpartikeln von 1:12 und 1:20 eingestellt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass dem Gemisch zwischen 1 und 50 Gew.-% eines pulverisierten, mit bis zu 75 Gew.-% festen Füllstoffen versehenen organischen Kondensationspolymeren zugesetzt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass als Kondensationspolymere ein Polyisocyanurat eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass als Kondensationspolymere ein Melamin-Formaldehyd-Harz eingesetzt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensationspolymere ein Harnstoff-Formaldehyd-Harz ist.