DE102006021266A1 - Polyurethane-wood composite, useful for making blocks and boards of high flame resistance, comprises wood particles or fibers and, as binder, isocyanate-containing prepolymer - Google Patents

Polyurethane-wood composite, useful for making blocks and boards of high flame resistance, comprises wood particles or fibers and, as binder, isocyanate-containing prepolymer Download PDF

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Abstract

Polyurethane-wood composite (A) comprises (a) 50-97.5wt.% wood particles, including fibers (X); (b) 50-2.5wt.% solid, isocyanate-containing prepolymer (PP), based on polyurethane solvolyzate and polyisocyanate; (c) 0-25% other solid additives, including fillers, flame-proofing agents and/or colors; (d) 0-25% other milled polymers, including polyurethanes (PU), polyisocyanurates and/or melamine resins and/or (e) optionally a covering film, on one or both sides of the composite. An independent claim is included for preparing (A) by subjecting a mixture of wood particles and a finely-milled isocyanate-containing oligourethane (produced by polyurethane solvolysis and with 0.5-15wt.% free isocyanate groups), solid at room temperature and containing catalysts, to pressure and temperature for 1-60 minutes.

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.These The invention relates to new materials made of wood particles, solid binders isocyanate-based and inorganic and / or organic additives to increase the flame resistance of the composites, in the form of blocks or Plates are produced by a novel process.

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.Materials based on wood, z. As chipboard, composite panels or wood fiber boards are usually made of wood raw materials, eg. As wood fibers wood chips, wood chips, etc., and one or more sizes or binders produced. The preparation is usually carried out by mixing the wood particles with the liquid binders, which may also consist of several components, and the compression of the mixtures at different temperatures. The most commonly used binders are presently aqueous dispersions of acrylates, urea-formaldehyde condensates or phenol-formaldehyde condensates. Furthermore, as the binder liquid polyisocyanates, eg. As polymeric diphenylmethane diisocyanate, isocyanate or oligomeric urethane isocyanates, so-called. Prepolymers used. Such methods are z. As described in DE-OS 14 92 507, 16 53 177 or 21 09 686. The use of the polyisocyanates, as taught in DE-OS 21 09 686, also process advantages by spraying the isocyanates on the wood particles. However, when using the polyisocyanates, it is disadvantageous that the adhesion to the wood particles in certain cases is low due to the water content of the wood and, especially in the cold, sufficient wetting is not possible, which leads to considerable strength losses. A solution to this problem is described in DE-OS 38 25 320, according to the teaching of a reactive mixture of polyisocyanates, polyols and alkylene carbonates is used. The additional components improve the wetting in the cold and thus the adhesiveness of the binders for the wood particles. DE-OS 41 22 842 teaches a process for the production of fiberboard from lumpy particles of wood and isocyanate as a binder in which the wood particles are heated under steam pressure and thereby comminuted into fibers. The fibers are transferred by means of a Blasgangs with expansion in a dryer and dried there. The isocyanate is sprayed onto the fibers after leaving the blown section and before drying. The spraying of the isocyanate is expediently carried out using a high pressure, ie pressures up to about 20 bar. Even after the EP 92 699 For these processes it is necessary to break up the wood particles by boiling or superheated steam before gluing. In both processes, it is necessary to apply the isocyanate to the hot, digested wood fibers in order to obtain sufficient adhesion between wood fiber and binder. The problem of adhesion is removed according to the teaching of DE-OS 31 28 808 or 31 50 626 by an adhesive composition containing a polyisocyanate in addition to an alkylene carbonate and lignin. Since lignin is also contained in the wood fibers, lignin can very well function as a bonding agent between the components wood fibers and polyisocyanate as the actual binder. DE-OS 44 18 506 teaches a process for the production of moldings from crushed composite materials and additional fillers such as wood, cotton or straw in the presence of a reactive binder consisting of a liquid prepolymer having 12 to 32% isocyanate content, a blowing agent and another di and / or polyol and additionally a crosslinker. According to this teaching, the prepolymer is first mixed with the millbase and filler and processed in a further step with a further amount of the polyol while mixing with a static mixing element and shaping. In DE-OS 43 31 656 a binder mixture for the production of materials based on wood and / or cellulose is described which contains lignin as the essential component, in addition to a resole and a polyisocyanate. The binder mixture is then in the simplest case a mixture consisting of the three present in solid powdered form components modified lignin, resole and di- or polyisocyanate. The polyisocyanate used for this purpose is diphenylmethane diisocyanate in the form of an isomer mixture.

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.According to the prior art, prepolymers containing isocyanate groups, for. B. according to DE-OS 44 17 938 from organic isocyanates and polyether polyols and in this case amino alcohols and Lewis acids and optionally other additives produced. The prepolymers obtained are viscous liquids with an isocyanate content of z. B. 19% and a viscosity of 800 mPas (25 ° C) for the production of cellular elastomers in the density range of 500 kg / m 3 . According to the teaching of DE-OS 100 13 187 highly functional isocyanates are obtained from addition products with isocyanate-reactive groups and di- and / or polyisocyanates for the preparation of paints in solutions. According to DE-OS 101 63 857 or DE-OS 102 29 519 prepolymers are obtained by reacting asymmetric diisocyanates with glycols having a very low content of free diisocyanate and their isocyanate content at about 3.5% at a viscosity of about 25,000 mPas (130 ° C) is located. These products are used for the production of hot melt adhesives.

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.task The invention is therefore based on new composite materials of wood particles, a new group of prepolymers and, where appropriate, including inorganic and / or organic additives To provide method for their preparation.

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.
The object is achieved with polyurethane-wood composites based on wood particles or fibers and polyurethane prepolymers with free isocyanate groups and optionally other additives, characterized in that they contain
  • a) 50 to 97.5% by weight of wood particles including fibers,
  • b) 50 to 2.5% by weight of a solid isocyanate-containing polyurethane prepolymer based on polyurethane solvolysates and polyisocyanates,
  • c) 0 to 25% by weight of further solid additives, including fillers, flame retardants and / or dyes,
  • d) 0 to 25 wt .-% of other milled polymers including polyurethanes and / or polyisocyanurates and / or melamine resins and
  • e) if necessary, of cover sheets on one or both sides of the wood composites.

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.Furthermore the solution is done the task with a process for the production of polyurethane-wood composites of wood particles or fibers and prepolymers containing isocyanate groups, characterized in that a mixture of wood particles or fibers and solid at room temperature, finely ground isocyanate group-containing Oligourethanes based on polyurethane solvolysates with 0.5 to 15 wt .-% of free isocyanate groups and catalysts contained in it a pressure and a temperature over a period of 1 minute be exposed to 1 hour.

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.A advantageous development of the polyurethane-wood composite is characterized in that the isocyanate group-containing prepolymer and the wood particles or fibers in the ratio of 1: 1 to 1:40 with each other mixed, if necessary, further additives are added and applied of pressure and an elevated Temperature cured become.

In einer Ausgestaltung enthält das isocyanatgruppenhaltige Prepolymere aus dem Solvolysat bereits Katalysatoren für Isocyanatreaktionen und weitere Zusatzstoffe wie Stabilisatoren, Flammschutzmittel und/oder Füllstoffe.In an embodiment contains the prepolymer containing isocyanate groups from the solvolysate already catalysts for isocyanate reactions and other additives such as stabilizers, flame retardants and / or Fillers.

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.In Another embodiment is as a binder for the flakes an isocyanate group-containing oligourethane based on a Solvolysates of one or more elastic polyurethanes and one or more Diisocyanates and / or polyisocyanates having an isocyanate content of from 1.5 to 15 wt .-% used.

Eine weitere Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass das bei Zimmertemperatur feste isocyanatgruppenhaltige Oligourethan 5 bis 14 Gew.-% freie Isocyanatgruppen enthält.A Another embodiment is characterized in that at room temperature solid isocyanate group-containing oligourethane 5 to 14 wt .-% free Contains isocyanate groups.

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.In According to an advantageous development, the sol volcyon consists of 50 to 85% by weight of polyurethane cold forming flexible foam, one or more low molecular weight glycols, one or more long-chain glycols, one or more polyether alcohols, oligoureas with amine end groups and the original one contained in the polyurethane additives.

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.A Embodiment provides that the sol volystate from 50 to 85 wt .-% viscoelastic polyurethane foam, one or more low molecular weight Glycols, one or more long chain glycols, one or more several polyether alcohols and oligoureas with amine end groups consists.

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.A Another embodiment provides that for the preparation of the isocyanate group-containing Oligourethans the solvolysate in the ratio of the end groups of 1: 1.3 to 1:10 with an aromatic di- and / or polyisocyanate in one Temperature between 25 and 80 ° C is implemented within 15 minutes to 6 hours and between 1.5 and 15 wt .-% free isocyanate groups.

In einer Ausgestaltung enthalten die Verbunde zusätzlich zwischen 1 und 50 Gew.-% eines anorganischen festen Flammschutzmittels.In In one embodiment, the composites additionally contain between 1 and 50% by weight. an inorganic solid flame retardant.

In einer weiteren Ausgestaltung ist das anorganische Flammschutzmittel Aluminiumtrihydroxid, ein Gemisch aus Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid, ein fein vermahlener, natürlich vorkommender Zeolith oder Kraftwerksasche.In a further embodiment, the inorganic flame retardant aluminum trihydroxide, a mixture of aluminum hydroxide and magnesium hydroxide, a finely ground, naturally occurring Ze olith or Kraftwerksasche.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Verbunde zusätzlich zwischen 1 und 50 Gew.-% eines organischen festen Flammschutzmittels enthalten.A advantageous development provides that the associations additionally between Contain 1 and 50 wt .-% of an organic solid flame retardant.

In einer Ausgestaltung ist das organische Flammschutzmittel Melamin oder Melamincyanurat.In In one embodiment, the organic flame retardant is melamine or melamine cyanurate.

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.A Training is characterized in that due to the addition of isocyanurate group-containing compounds as an organic flame retardant 2.5 to 15% by weight of polyisocyanurate powder of PIR rigid foams is used.

In einer Ausgestaltung wird als organisches Flammschutzmittel 2,5 bis 15 Gew.-% Polyisocyanuratpulver aus PIR-Hartschaumstoffen eingesetzt.In a configuration is as organic flame retardant 2.5 to 15 wt .-% polyisocyanurate powder used from PIR rigid foams.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass sie zwischen 0,1 und 2 Gew.-% Polyisocyanurate aus als Additive verwendeten isocyanuratgruppenhaltigen Schaumstoffen enthalten.A Embodiment provides that between 0.1 and 2 wt .-% polyisocyanurates from isocyanurate group-containing foams used as additives contain.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, dass sie 2 Gew.-% bis 25 Gew.-% an ggf. gefüllten Melaminharzpulvern bezogen auf den Anteil an Holzpartikeln enthalten.A further embodiment provides that it 2 wt .-% to 25 wt .-% possibly filled Melamine resin powders based on the proportion of wood particles included.

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.A A further development is characterized in that the organic flame retardant finely ground polyisocyanurate rigid foam, a finely ground, stuffed Urea-formaldehyde molding compound or a finely ground, stuffed Melamine-formaldehyde molding compound is.

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.A Embodiment of the method according to the invention is characterized in that a pressure between 0.5 bar and 20 bar and a temperature between 100 and 200 ° C are applied.

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.In a training, the procedure is in the steps
  • 1. Mixing of 75 to 97.5 wt .-% of wood particles or fibers of about 0.1 to 25 mm diameter with 25 to 2.5 wt .-% of isocyanate prepolymer powder in a mixer, tumble mixer, ploughshare mixer o. Like. To a nearly homogeneous solid mixtures,
  • 2. optionally adding from 1 to 50% by weight of a nitrogen-containing polymer powder and / or from 1 to 50% by weight of an inorganic material,
  • 3. introducing the mixture into a heatable form or alternatively onto a strip, these being coated in the case of metals or plastics with hard wax as release agent,
  • 4. applying a pressure of 0.5 to 15 bar to the mixture, the temperature being raised to 100 to 200 ° C, or the process being carried out at a temperature in this range,
  • 5. demolding of the finished plates or cooling of the plates produced via a strip or their assembly by cutting or breaking
carried out.

Eine Ausgestaltung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein Gewichtsverhältnis zwischen den festen Prepolymeren und den Holzpartikeln von 1:3 und 1:40 eingestellt wird.A Embodiment is characterized in that a weight ratio between the solid prepolymers and the wood particles of 1: 3 and 1:40 set becomes.

In einer weiteren Ausgestaltung wird ein Gewichtsverhältnis zwischen den festen Prepolymeren und den Holzpartikeln von 1:10 und 1:25 eingestellt.In In another embodiment, a weight ratio between the solid prepolymers and the wood particles of 1:10 and 1:25 set.

In einer weiteren Ausgestaltung wird ein Gewichtsverhältnis zwischen den festen Prepolymeren und den Holzpartikeln von 1:12 und 1:20 eingestellt.In In another embodiment, a weight ratio between the solid prepolymers and the wood particles of 1:12 and 1:20 set.

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.A Embodiment provides that the mixture between 1 and 50 wt .-% a powdered, with up to 75 wt .-% solid fillers added organic condensation polymers.

In einer Weiterbildung wird als Kondensationspolymere ein Polyisocyanurat, ein Melamin-Formaldehyd-Harz oder ein Harnstoff-Formaldehyd-Harz eingesetzt.In A further development is a polyisocyanurate as condensation polymers, a melamine-formaldehyde resin or a urea-formaldehyde resin used.

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.It has surprisingly been found that the previous problems in the production of composites on the basis of wood particles can be eliminated without extensive preparation with extensive use of existing facilities, if one for connecting the wood particles prepolymers with a speci ellen molecular design, which are in solid form at room temperature used. If necessary, the quality of the composite materials can be further increased in a specific direction by the additional addition of inorganic and / or organic additives.

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.Especially was found to be in a targeted solvolysis of polyurethane residues with a suitable Solvolysegemisch of glycols of different Structure and optionally amines, in particular secondary aliphatic amines, polyol components can win with catalysts and other additives, the by reaction with di- and / or polyisocyanates at room temperature solid, grindable products result, without further liquid components including Water can be used as a binder for binding the wood particles can. Furthermore, it was surprising found that this composite panels can be obtained, the by additional inorganic additives, such as power station ash, fly ash, zeolite powder, aluminum or magnesium hydroxide, or by organic additives, in particular finely ground waste of polyisocyanurates or optionally filled melamine-formaldehyde resins, a very have high flame resistance.

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.
The invention accordingly polyurethane-wood composites based on wood particles or fibers and polyurethane prepolymers with free isocyanate groups and optionally other additives from
  • a) 50 to 97.5% by weight of wood particles including fibers,
  • b) 50 to 2.5% by weight of a solid isocyanate-containing polyurethane prepolymer based on polyurethane solvolysates and polyisocyanates,
  • c) 0 to 25 wt .-% of other solid additives including fillers, flame retardants and / or dyes.
  • d) 0 to 25 wt .-% of other milled polymers including polyurethanes and / or polyisocyanurates and / or melamine resins and
  • e) if necessary, of cover sheets on one or both sides of the wood composites.

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.The Composites are based on wood particles such as wood fibers, Wood chips, Sawdust, sawdust etc., a solid prepolymer containing isocyanate groups on the Based on polyurethane solvolysates, which are already catalysts for isocyanate reactions and contains other additives, and a di- and / or Polyisocyanate and other inorganic and / or organic obtained solid additives.

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.In particular, this invention relates to polyurethane-wood composites
  • a) 45 to 97.5% by weight of wood particles or fibers,
  • b) 40 to 2.5 wt .-% at room temperature solid, isocyanate prepolymers, these are obtained from bb) between 1.50 and 7.50 isocyanate equivalents of one or more di- and / or polyisocyanates and bc) a hydroxyl Equivalent Solvolyseproduktes of a polyurethane, one or more glycols and optionally one or more secondary amines having a hydroxyl number between 180 and 450 mg KOH / g and
  • c) 52.5 to 1 wt .-% of one or more inorganic and / or organic solid additives
by reaction at a temperature between 20 and 80 ° C in the presence of the catalysts contained in the Solvolysaten within 15 minutes to 5 hours.

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.The Solvolysate are preferably according to one of DE-OS 199 17 932, 103 13 150, 42 34 334 or 44 45 890. Particularly suitable are Solvolysate of flexible polyurethanes, z. B. cold forming flexible foams, Flexible foams, integral foams or cellular elastomers, based on polyether alcohols. For the preparation of Solvolysate These are combined with one or more low molecular weight glycols and optionally one or more long chain glycols in the presence a secondary aliphatic Amines at temperatures of 150 to 250 ° C within 15 minutes to 6 hours implemented. The glycols are chosen such that an optimum hydroxyl number for the prepolymer production is adjusted. Suitable glycols are Diethylene glycol, triethylene glycol, tetraethylene glycol, dipropylene glycol, Tripropylene glycol or 1,4-butanediol, suitable long chain glycols are polyethylene glycols of molecular weight 400 to 3000 g / mol, polypropylene glycols the molecular weight 400 to 2000 g / mol, polytetrahydrofurans of the molecular weight 1000 to 3000 g / mol or ω-hydroxy-polybutadiene the molecular weight 1000 to 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.The solvolysates therefore contain:
  • - the glycols of the solvolysis mixture,
  • The polyether alcohols of the original polyurethane,
  • - The additives contained in the original polyurethane z. As aminic and / or organometallic catalysts, organosilicon cell stabilizers, liquid flame retardants and / or plasticizers and
  • - Derived from the original isocyanate polyureas, which may optionally have terminal amino groups
in different proportions, which in turn are determined by the polyurethane originally used and the target quantities for prepolymer production.

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.to Preparation of solid isocyanate group-containing oligourethanes (prepolymers) are the Solvolysate invention at room temperature or slightly elevated Temperature up to 80 ° C with 1.5 to 7.5 times the amount of isocyanate equivalents based on the hydroxyl equivalents implemented. In this reaction, at reaction temperatures from 25 to 80 ° C after cooling at 20 ° C solid oligourethanes with terminal Obtained isocyanate groups whose melting points or melting ranges dependent on of the chosen Isocyanate, from the glycol composition and the ratio of equivalents between 30 and 120 ° C lie.

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.By suitable choice of glycols in the solvolysis mixture is the melting range the solid oligourethanes to an average (peak maximum of the DSC) from 45 to 95 ° C set. A low melting range is z. B. by a ratio of short-chain to long-chain diol of 0.8 OH equivalents: 0.2 OH equivalents adjusted, here as a short-chain glycol z. Butane-1,4-diol or dipropylene glycol and as long-chain glycol a polypropylene glycol 2000 or a polypropylene triol 3000 is understood (see table). At a desired higher Melting range, z. B. with a peak maximum around 90 ° C (DSC), will the ratio dependent on of the type of polyurethane used to values between 0.9: 0.1 set to 0.99: 0.01. At desirable, even higher melting range temperatures No long-chain glycol is used.

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.The Implementation of Solvolysate with the di- and / or polyisocyanates takes place typically in stirred reactors or thin-film reactors, however, can work equally well in continuous reactors, z. B. according to DE-OS 103 13 150, in high-speed mixers or tubular reactors carried out become. The reaction time is dependent on from the relationship the iso cyanate groups to the hydroxyl groups between 30 minutes and six hours.

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.According to the invention, all Di- and / or polyisocyanates are used. Particularly preferred the aromatic di- or Polyisocyanates based on diphenylmethane diisocyanate, in particular polymers Diphenylmethanediisocyanates obtained by phosgenation of aniline-formaldehyde condensates and have an isocyanate functionality between 2.3 and 5.0. Preference is furthermore given to the isomers or isomer mixtures of Toluene diisocyanate, xylylene diisocyanate, etc. Also suitable aliphatic and cycloaliphatic isocyanates, such as dicyclohexylmethane diisocyanate, Isophorone diisocyanate or hexane-1,6-diisocyanate. They are also mixtures can be used from two or more of these isocyanates.

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.The solid, about 1.5 to 15 wt .-% isocyanate oligourethanes be by means of conventional Process pulverized, z. B. by means of planetary, rolling, impact, Plate, gap or pin mills, if necessary with fumigation with nitrogen. When grinding is a cooling in usually not required. The use of nitrogen should be provided especially at isocyanate contents above 10 wt .-%.

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.
The production of the polyurethane-wood composites takes place in a multi-stage process, the stages of which can be characterized as follows:
  • 1. Mixing of 50 to 97.5 wt .-% of wood particles or fibers of about 1 to 15 mm diameter with 50 to 2.5 wt .-% of isocyanate prepolymer powder in a mixer, tumble mixer, ploughshare mixer o. The like. to a nearly homogeneous solid mixture,
  • 2. If necessary Adding from 1 to 50% by weight of a nitrogen-containing polymer powder or of an inorganic solid powder or granules or of mixtures of the two groups of fillers,
  • 3. introducing the mixture into a heatable form or alternatively onto a strip, these being coated in the case of metals or plastics with hard wax as release agent,
  • 4. applying a pressure of 1 to 15 bar to the mixture, raising the temperature to 100 to 200 ° C or carrying out the process at a temperature in this range,
  • 5. demolding of the finished plates or cooling of the plates produced via a strip or their assembly by cutting or breaking.

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.to Production of the polyurethane-wood composites have become weight ratios between the solid prepolymers and the wood particles or fibers from 1: 1 and 1:40 as cheap proved. Very cheap are relationships from 1: 5 to 1:25 and especially from 1: 8 to 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.When Wood particles come in particular wood chips, wood chips, sawdust, Sawdust, wood sanding dust, Wood fibers, lignin fibers, lignocelluloses, but in addition also other cellulosic materials, e.g. Straw, dried extracted grasses, Natural fibers, shives etc. into consideration. The size of the wood particles can from 0.1 mm to 25 mm, possibly larger. Best results be with wood particles in the range of 1 mm to 12 mm or with Wood fibers of 0.2 to 5 mm achieved. The wood fibers (lignocellulosic fibers) may, for. B. the residues of Cellulose production after their extraction from the wood. Farther can Wood fibers are used by hot steam digestion of wood be won. The wood may be in the form or condition be used. Under conditioning here are all processes understood the wood treatment, d. H. z. B. drying, adjustment a certain moisture content, treatment with other substances, z. B. Solutions inorganic salts (magnesium, aluminum, calcium salts, phosphates, Polyphosphates etc.) or treatment with organic substances, eg. B. with solutions of oligomeric or polymeric compounds, of silicones, or by polymers, e.g. B. ethylene-vinyl acetate copolymers o. Ä Preparation of the products according to the invention all types of wood are used, eg. Spruce, pine, beech, oak, Ash, alder, linden. The used wood determines only in the frame their inherent strength the mechanical properties of the wood composites.

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.The Mixing of the components can be done with suitable mixers. Ploughshare mixer in the case of discontinuous mode of operation with molds. However, too open or closed tumble mixers are used. Farther but are also roll mixers or mixing during a grinding or dispersing process, z. B. in ball mills or in dispersants, conceivable.

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.A special design the method according to the invention consists in a homogenization as a gas-solid mixture in particular when using fibers. The required product streams, i. H. Wood particles or fibers, prepolymer powder and optionally solid additives, by ring and / or long nozzles combined to a homogeneous gas-solid stream. This product stream is heated and subsequently hardened under shaping. When used exclusively of wood particles can these by injection of the prepolymer powder in a loose bed of wood particles or fibers and their mixing as a gas-solid mixture compressed and be connected. If necessary, nitrogen is to be used as the carrier gas. In a further embodiment the method according to the invention is due to the carrier gas assisted atomizations of Solids produced a homogeneous mixture and then under Shaping and elevated Temperature cured. In a further embodiment the method according to the invention become simple fillings by shaping, smoothing and thermal treatment on the belt converted to the composites.

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.When the flame-resistant additives are inorganic and organic solids in question. These will come with a lot of 1 to 50 wt .-% based on the mass of wood particles plus prepolymer powder used. Shares between 2.5 and 20 wt .-% in the case of inorganic solids and between 5 and 25 wt .-% in the case of organic solids.

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.inorganic Solids are z. For example, alumina, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, Antimony trioxide or sodium polyphosphate powder, but also natural or synthetic zeolite powder (synthetic sodium aluminum silicates) or pulverized volcanic or powerhouse ash including the Fly ash. Furthermore this will be the fillers calculated, if necessary, in the organic polymeric flame retardants are present and primarily by chalk, baryte or Talc be formed. These compounds can also be added by themselves.

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.Particularly preferred organic additives are melamine or melamine cyanurate powders, but also pulverized filled or unfilled urea-formaldehyde or melamine-formaldehyde condensates. Furthermore, in particular pulverized polyisocyanurate products, for. As milled polyisocyanurate rigid foams, for example, as waste from the dismantling of refrigeration units or vehicles, suitable to achieve high flame resistance in these polyurethane-wood composites. Mixtures of 97.5 to 85% by weight of wood particles and 2.5 to 15% by weight of polyisocyanurate powder of PIR rigid foams have proven to be particularly favorable and thus a preferred variant of the products according to the invention. The PIR rigid foams generally have an isocyanurate content of between 5 and 12% by weight, so that between 0.1 and 2% by weight of polyisocyanurates are contained in these mixtures. Through this a Stei The flame resistance, determined by the LOI (Limiting Oxygen Index), reaches from 19 to 24.

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.A further preferred embodiment the polyurethane-wood composites according to the invention consists in the use of finely ground melamine resin waste Mass production of press. These regrinds have one hand high content of Isocyanuratringen and on the other effective inorganic fillers, usually chalk and barite, resulting in a high flame retardancy lead the wood composites. There are amounts of 2 wt .-% to 25 wt .-% of melamine resin powders used based on the proportion of wood particles. Especially preferred is the addition of 4 to 12 wt .-% filled melamine resin powder.

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.The shaping of the mixtures is usually carried out under pressure and temperature. The pressure depends on the desired density of the wood composite material and should be between 0.5 bar and 15 bar. At a desired density of z. B. 700 kg / m 3 , a pressure of 4 to 7.5 bar is preferred. At a higher density of the composite of z. B. 800 to 1000 kg / m 3 , a pressure of 10 to 15 bar is preferred. At a lower density, e.g. B. a density of the polyurethane-wood composites from 350 to 700 kg / m 3 , a pressure of 1.5 to 3.5 bar is preferred.

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.Due to the melting ranges of the isocyanate group-containing oligomers, the processing temperature is between 100 and 200 ° C, the temperature range of 130 to 180 ° C is preferred. As a rule, the reaction of the isocyanate groups with the reactive groups present on the surface of the wood particles is completed already after 1 to 5 minutes (DSC measurements). This short reaction time is due to the highly active catalysts contained in the solid prepolymers. When using cold forming foam for solvolysis z. B. 0.6 to 0.8 wt .-% triethylenediamine (Dabco ® ) included, which contributes at the temperatures used to a high reaction rate. When using flexible slab foams for solvolysis, the sol volysts also contain, apart from about 0.4% by weight of triethylenediamine, up to 0.25% by weight of organotin compounds, in particular tin dioctoate. These compounds have usually obtained their catalytic activity and accelerate the reaction of the isocyanate groups with the reactive groups of the wood surface by up to 100 times.

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.On Reason for this inventive feature are the reaction times and thus the demolding times or Dwell times on the conveyor system short. The demolding is through the use of mold release agents, in particular of hard waxes, supported. It can be done by cooling be accelerated, but also a hot-forming possible because the wood composites already immediately after production have a high strength.

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.The mechanical properties of the polyurethane-wood composites are density-dependent, but they are always in an unusually high range, for. B. the tensile strength between 19 and 37 N / mm 2 at a density of about 750 kg / m 3 . The polyurethane-wood composites according to the invention are therefore suitable above all as construction elements, as partitions, load-bearing walls or intermediate layers for sound insulation. They can also be used in the vehicle area for interior lining of doors, walls, as elements such as hat racks or trunk covers.

Die folgenden Beispiele erläutern diese Erfindung näher, ohne jedoch den durch die Ansprüche dargestellten Umfang einzugrenzen.The explain the following examples this invention closer, but not by the claims to limit the scope shown.

Beispiel 1example 1

Herstellung des Solvolysats nach DE-PS 199 17 932Production of the Solvolysat to 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.In a double-walled 130 l stirred reactor 31.5 kg of dipropylene glycol and 5.5 kg of di-n-butylamine are added. The mixture is sprayed with nitrogen and stirred up Heated to 165 ° C. at this temperature will warm 63 kg of polyurethane. At this temperature be 63 kg polyurethane block foams registered within 2 hours. After the addition is complete the mixture is heated to 180 ° C for 30 minutes, cooled and bottled.

Das Solvolysat hat folgende Eigenschaften:
Hydroxylzahl: 259 mg KOH/g
Aminzahl: 13 mg KOH/g
Viskosität (25°C): 13100 mPasSolvolysat has the following properties:
Hydroxyl number: 259 mg KOH / g
Amine number: 13 mg KOH / g
Viscosity (25 ° C): 13100 mPas

Herstellung des erfindungsgemäßen isocyanatgruppenhaltigen Oligourethans (Prepolymeren)Preparation of the Isocyanategruppenhaltigen invention Oligourethane (prepolymers)

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.A jacketed 90 liter stirred reactor 33.3 kg of a polymeric diphenylmethane diisocyanate (Lupranat M20A ® of BASF AG) and gassed with nitrogen. 16.7 kg of the sol volystate are added with rapid stirring within 90 minutes. The temperature of the mixture rises to 78 ° C. At this temperature is stirred for a further 100 minutes after complete addition. Thereafter, it is discharged via the bottom outlet on sheets, where the reaction product immediately solidifies completely. After a cooling period of 1 hour, the plates are removed from the sheets. After conditioning, they are ground by means of a pin mill to a grain size of 1 to 4 mm.

Das feste isocyanatgruppenhaltige Oligourethan hat folgende Eigenschaften:
Isocyanatgehalt: 9,5 Gew.-%
Schmelzbereich (DSC): 52–78°CThe solid isocyanate group-containing oligourethane has the following properties:
Isocyanate content: 9.5% by weight
Melting range (DSC): 52-78 ° C

Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethan-Holz-VerbundeProduction of polyurethane-wood composites of the invention

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:

Figure 00190001
In a ploughshare mixer 8 kg wood fibers of an average length of 1.4 mm, 1.4 kg of a powdered solid prepolymer according to the invention with 9.5 wt .-% free isocyanate groups and an average particle size of 0.1 mm and 25 minutes at Homogenized for 48 min -1 . Subsequently, the mixture is subjected to various pressing conditions and thereby the composites according to the invention are produced. The processing conditions for the thermal shaping and the determined mechanical properties are summarized in the following table:
Figure 00190001

Beispiel 2Example 2

Herstellung des Solvolysats nach DE-PS 199 17 932Production of the Solvolysat to 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.In a double-walled 130 l stirred reactor 31.5 kg of dipropylene glycol and 5.5 kg of di-n-butylamine are added. The mixture is sprayed with nitrogen and stirred up Heated to 165 ° C. at this temperature will be 64 kg of polyurethane cold-formed flexible foam inside of 1.5 hours registered. When the addition is complete, the mixture becomes 30 minutes to 180 ° C heated chilled and bottled.

Das Solvolysat hat folgende Eigenschaften:
Hydroxylzahl: 271 mg KOH/g
Aminzahl: 15 mg KOH/g
Viskosität (25°C): 11.000 mPasSolvolysat has the following properties:
Hydroxyl number: 271 mg KOH / g
Amine number: 15 mg KOH / g
Viscosity (25 ° C): 11,000 mPas

Herstellung des erfindungsgemäßen isocyanatgruppenhaltigen OligourethansPreparation of the Isocyanategruppenhaltigen invention oligourethane

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.A jacketed 90 liter stirred reactor 33.1 kg of a polymeric diphenylmethane diisocyanate (Lupranat M20A ® of BASF AG) and gassed with nitrogen. With rapid stirring, 16.0 kg of the sol volystate are added within 20 minutes. The temperature of the mixture rises to 78 ° C. At this temperature is stirred for a further 120 minutes after complete addition. Thereafter, it is discharged via the bottom outlet on sheets, where the reaction product immediately solidifies completely. To a cooling phase of 1 hour, the plates are removed from the sheets. After conditioning, they are ground by means of a pin mill to a grain size of 1 to 4 mm.

Das feste isocyanatgruppenhaltige Oligourethan hat folgende Eigenschaften:
Isocyanatgehalt: 11,7 Gew.-%
Schmelzbereich (DSC): 56–75°CThe solid isocyanate group-containing oligourethane has the following properties:
Isocyanate content: 11.7% by weight
Melting range (DSC): 56-75 ° C

Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethan-Holz-VerbundeProduction of polyurethane-wood composites of the invention

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:

Figure 00200001
In a ploughshare mixer are 8 kg of wood fibers with a mean length of 1.4 mm, 0.2 kg of a milled polyisocyanurate rigid foam with 9.75 wt .-% isocyanurate and an average grain size of 0.45 mm and 1.2 kg of an inventive powdered, solid prepolymers with 11.7 wt .-% free isocyanate groups and an average particle size of 0.1 mm and homogenized for 25 minutes at 48 min -1 . Subsequently, the mixture is subjected to various pressing conditions, thereby producing the composites according to the invention. The processing conditions for the thermal shaping and the determined mechanical properties are summarized in the following table:
Figure 00200001

Beispiel 3Example 3

Herstellung des Solvolysats nach DE-PS 199 17 932Production of the Solvolysat to 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.In a double-walled 130 l stirred reactor 15.5 kg of butane-1,4-diol and 5.5 kg of di-n-butylamine. The mixture is treated with nitrogen fogged and stirred at 165 ° C heated. At this temperature, 78 kg flakes of a viscoelastic Polyurethane flexible foam entered within 85 minutes. After completion of the addition, the mixture is heated for a further 30 minutes at 180 ° C, cooled and bottled.

Das Solvolysat hat folgende Eigenschaften:
Hydroxylzahl: 220 mg KOH/g
Aminzahl: 14 mg KOH/g
Viskosität (25°C): 10.300 mPasSolvolysat has the following properties:
Hydroxyl number: 220 mg KOH / g
Amine number: 14 mg KOH / g
Viscosity (25 ° C): 10,300 mPas

Herstellung des erfindungsgemäßen isocyanatgruppenhaltigen OligourethansPreparation of the Isocyanategruppenhaltigen invention oligourethane

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.A jacketed 90 l stirred reactor 35.0 kg of a polymeric diphenylmethane diisocyanate (Lupranat M20A ® of BASF AG) and gassed with nitrogen. With rapid stirring, 18.75 kg of the sol volystate are added within 90 minutes. The temperature of the mixture rises to 78 ° C. At this temperature is stirred for a further 120 minutes after complete addition. Thereafter, it is discharged via the bottom outlet on sheets, where the reaction product immediately solidifies completely. After a cooling period of 1 hour, the plates are removed from the sheets. After a conditioning phase, they are ground to a grain size of 1 to 4 mm using a pin mill.

Das feste isocyanatgruppenhaltige Oligourethan hat folgende Eigenschaften:
Isocyanatgehalt: 9,5 Gew.-%
Schmelzbereich (DSC): 60–79°C The solid isocyanate group-containing oligourethane has the following properties:
Isocyanate content: 9.5% by weight
Melting range (DSC): 60-79 ° C

Herstellung der erfindungsgemäßen Polyurethan-Holz-KompositeProduction of the polyurethane-wood composites according to the invention

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:

Figure 00220001
In a ploughshare mixer 8 kg wood fibers of an average length of 1.4 mm and 1.2 kg of a powdered solid prepolymer according to the invention with 9.5 wt .-% free isocyanate groups and an average particle size of 0.1 mm given and 25 minutes at Homogenized for 48 min -1 . Subsequently, the mixture is subjected to various pressing conditions, thereby producing the composites according to the invention. The processing conditions for the thermal shaping and the determined mechanical properties are summarized in the following table:
Figure 00220001

Claims (33)

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.Polyurethane-wood composites based on wood particles or fibers and polyurethane prepolymers with free isocyanate groups and optionally further additives, characterized in that they contain f) 50 to 97.5% by weight of wood particles including fibers, g) From 50 to 2.5% by weight of a solid isocyanate-containing polyurethane prepolymer based on polyurethane solvolysates and polyisocyanates, h) 0 to 25% by weight of further solid additives including fillers, flame retardants and / or dyes, i) 0 to 25% by weight of further milled polymers, including polyurethanes and / or polyisocyanurates and / or melamine resins, and also j) if appropriate, covering films on one or both sides of the wood composite materials. 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.Polyurethane-wood composites according to claim 1, characterized in that the isocyanate group-containing prepolymer and the wood particles or fibers in the ratio of 1: 1 to 1:40 with each other mixed, if necessary, further additives are added and applied of pressure and an elevated Temperature cured become. 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.Polyurethane-wood composites according to claim 1 or 2, characterized in that the prepolymer containing isocyanate groups from the Solvolysat already catalysts for isocyanate reactions and other additives such as stabilizers, flame retardants and / or fillers. 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.Polyurethane-wood composites according to one of claims 1 to 3, characterized in that as a binder for the flakes an isocyanate group-containing oligourethane based on a Solvolysates of one or more elastic polyurethanes and one or more several di- and / or polyisocyanates with an isocyanate content from 1.5 to 15 wt .-% is used. 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.Polyurethane-wood composites of one of claims 1 to 4, characterized in that the solid at room temperature containing isocyanate groups Oligourethane 5 to 14 weight-free Contains isocyanate groups. 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.Polyurethane-wood composites of one of claims 1 to 5, characterized in that the Solvolysat from 50 to 85 wt .-% Flexible polyurethane foam, one or more low molecular weight glycols, one or more long-chain glycols, one or more polyether alcohols, Oligoureas with amine end groups and originally in the Polyurethane-containing additives consists. 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.Polyurethane-wood composites one of claims 1 to 6, characterized in that the Solvolysat from 50 to 85 wt .-% viscoelastic polyurethane foam, one or more niedermolekula ren glycols, one or more long-chain glycols, one or more polyether alcohols and Oligoharnstoffen with amine groups. 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.Polyurethane-wood composites of one of claims 1 to 7, characterized in that for the preparation of the isocyanate group-containing Oligourethans the solvolysate in the ratio of the end groups of 1: 1.3 to 1:10 with an aromatic di- and / or polyisocyanate in one Temperature between 25 and 80 ° C is implemented within 15 minutes to 6 hours and between 1.5 and 15 wt .-% free isocyanate groups. 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.Polyurethane-wood composites of one of claims 1 to 8, characterized in that the composites additionally between 1 and 50 wt .-% of an inorganic solid flame retardant. Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Flammschutzmittel Aluminiumtrihydroxid ist.Polyurethane-wood composites of one of claims 1 to 9, characterized in that the inorganic flame retardant Aluminum trihydroxide is. Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Flammschutzmittel ein Gemisch aus Aluminiumhydroxid und Magnesiumhydroxid ist.Polyurethane-wood composites of one of claims 1 to 9, characterized in that the inorganic flame retardant a mixture of aluminum hydroxide and magnesium hydroxide. Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Flammschutzmittel ein fein vermahlener, natürlich vorkommender Zeolith ist.Polyurethane-wood composites of one of claims 1 to 9, characterized in that the inorganic flame retardant a finely ground, of course occurring zeolite is. Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das anorganische Flammschutzmittel Kraftwerksasche ist.Polyurethane-wood composites of one of claims 1 to 9, characterized in that the inorganic flame retardant Power plant ash is. 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.Polyurethane-wood composites of one of claims 1 to 13, characterized in that the composites in addition between Contain 1 and 50 wt .-% of an organic solid flame retardant. Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Flammschutzmittel Melamin ist.Polyurethane-wood composites of one of claims 1 to 14, characterized in that the organic flame retardant Melamine is. Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Flammschutzmittel Melamincyanurat ist.Polyurethane-wood composites of one of claims 1 to 14, characterized in that the organic flame retardant Melamine cyanurate is. 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.Polyurethane-wood composites of one of claims 1 to 14, characterized in that due to the addition of isocyanurate group-containing Compounds as organic flame retardant 2.5 to 15% by weight Polyisocyanurate powder is used from PIR rigid foams. 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.Polyurethane-wood composites of one of claims 1 to 14, characterized in that as an organic flame retardant 2.5 to 15% by weight of polyisocyanurate powder of PIR rigid foams is used. 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.Polyurethane-wood composites of one of claims 1 to 18, characterized in that it contains between 0.1 and 2 wt .-% polyisocyanurates from isocyanurate group-containing foams used as additives contain. 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.Polyurethane-wood composites of one of claims 1 to 19, characterized in that it 2 wt .-% to 25 wt .-% of optionally filled Melamine resin powders based on the proportion of wood particles included. Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Flammschutzmittel fein vermahlener Polyisocyanurat-Hartschaumstoff ist.Polyurethane-wood composites of one of claims 1 to 14, characterized in that the organic flame retardant finely ground polyisocyanurate rigid foam is. Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Flammschutzmittel eine fein vermahlene, gefüllte Harnstoff-Formaldehyd-Pressmasse ist.Polyurethane-wood composites of one of claims 1 to 14, characterized in that the organic flame retardant a finely ground, stuffed Urea-formaldehyde molding compound is. Polyurethan-Holz-Komposite einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das organische Flammschutzmittel eine fein vermahlene, gefüllte Melamin-Formaldehyd-Pressmasse ist.Polyurethane-wood composites of one of claims 1 to 14, characterized in that the organic flame retardant a finely ground, stuffed Melamine-formaldehyde molding composition is. 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.Process for the preparation of polyurethane-wood composites of wood particles or fibers and isocyanate-containing prepolymers, characterized in that a mixture of wood particles or -fa and at room temperature, finely ground isocyanate group-containing oligourethanes based on polyurethane Solvolysaten with 0.5 to 15 wt .-% of free isocyanate groups and catalysts contained in it are exposed to a pressure and a temperature over a period of 1 minute to 1 hour , 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.Method according to Claim 24, characterized that a pressure between 0.5 bar and 20 bar and a temperature between 100 and 200 ° C be applied. 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.Method according to claim 24 or 25, characterized that the procedure in the steps 1. Mixing from 75 to 97.5 wt .-% of wood particles or fibers of about 0.1 to 25 mm Diameter with 25 to 2.5 wt .-% of the prepolymer powder containing isocyanate groups in a mixer, tumble mixer, plowshare mixer o. Like. To one almost homogeneous solid mixtures, 2. optionally adding 1 to 50 wt .-% of a nitrogen-containing polymer powder and / or 1 to 50% by weight of an inorganic material, 3. Enter the mixture in a heatable form or alternatively a tape, these in the case of metals or plastics with hard wax coated as release agents, 4. Apply a pressure of 0.5 to 15 bar on the mixture, the temperature being increased to 100 to 200 ° C or the process is carried out at a temperature in this range, 5th Demolding the finished plates or cooling the produced over a tape Plates or their assembly by cutting or breaking is carried out. 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.Method according to one of claims 24 to 26, characterized that a weight ratio between the solid prepolymers and the wood particles of 1: 3 and 1:40 set becomes. 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.Method according to one of Claims 24 to 27, characterized that a weight ratio between the solid prepolymers and the wood particles of 1:10 and 1:25 is set. 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.Method according to one of claims 24 to 28, characterized that a weight ratio between the solid prepolymers and the wood particles of 1:12 and 1:20 is set. 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.Method according to one of Claims 24 to 29, characterized between 1 and 50% by weight of a pulverized, with up to 75% by weight of solid fillers added organic condensation polymers. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass als Kondensationspolymere ein Polyisocyanurat eingesetzt wird.Method according to one of Claims 24 to 29, characterized in that a polyisocyanurate is used as the condensation polymer. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass als Kondensationspolymere ein Melamin-Formaldehyd-Harz eingesetzt wird.Method according to one of Claims 24 to 29, characterized in that a melamine-formaldehyde resin is used as the condensation polymer becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 29, dadurch gekennzeichnet, dass das Kondensationspolymere ein Harnstoff-Formaldehyd-Harz ist.Method according to one of Claims 24 to 29, characterized the condensation polymer is a urea-formaldehyde resin.
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