DE10216557A1 - Thermoplastische Faserstoffe - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Holz/Kunststoff oder Holzfaser/Kunststoff Formkörper mit einem Holz- bzw. Holzmehlgehalt von wenigstens 59,9 Gew.-%, mit für die Anwendung guten mechanischen, thermischen und physikalischen Eigenschaften, aber auch positiven ökologischen Eigenschaften und ausgezeichneten optischen Effekten für deren Einsatz in der Möbel- und Bauindustrie, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Formmassen 59,9 bis 94,9 Gew.-% aus Holz oder Holzmehl bestehen, mit einem Extrusionswerkzeug (Düse) mit integrierter Kalibrierzone und integrierter Kühlzone verschäumt werden und die daraus hergestellten Formkörper eine Dichtereduzierung von mehr als 20% erfahren.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Holz/Kunststoff oder Holzfaser/Kunststoff Formkörpern mit einem Holz- bzw. Holzmehlgehalt von wenigstens 59,9 Gew.-% mit für die Anwendung guten mechanischen, thermischen und physikalischen Eigenschaften aber auch positiven ökologischen Eigenschaften und ausgezeichneten optischen Effekten für deren Einsatz in der Möbel- und Bauindustrie, dadurch gekennzeichnet, dass die verwendeten Formmassen zu 59,9 bis 94,9 Gew.-% aus Holz oder Holzmehl bestehen mit einem Extrusionswerkzeug gemäß DE 199 34 871 A1 verarbeitet werden und die daraus hergestellten Formkörper eine Dichtereduzierung nach Verschäumen von mehr als 20% erfahren.
• Holz/Kunststoff oder Holzfaser/Kunststoff-Formteile aus natürlichen Fasern oder Holzfasern bzw. Holzmehl erlangen in heutiger Zeit immer mehr Bedeutung gegenüber reinen Holzformteilen oder reinen Kunststoffformteilen wegen ihrer Lebensdauer, Erscheinung, niedrigen Herstellkosten und Umweltverträglichkeit:
  
• a) sie haben ein holzartiges Erscheinungsbild, widerstehen dem Fraß von Schädlingen, sie sind wasserdicht, rutschfest, können mit Farbe bestrichen werden, wirken wärmeisolierend, sind wetterfest (verändern ihre Farbe und Form nicht) und sind kostengünstiger als reine Kunststoffformteile,
• b) sie können wie Holz verarbeitet, gesägt und verleimt werden sowie wie Holz geheftet, genagelt oder verschraubt werden,
• c) sie sind andererseits aber weniger verformbar und schlagresistenter und haben eine höhere Dichte im Vergleich zu reinen Thermoplasten und natürlichem Holz.
• Im Stand der Technik finden sich zahlreiche Hinweise zur Herstellung von geschäumten Formteilen, hergestellt aus thermoplastischen Harzgemischen enthaltend 40 bis 99 Gew.-% eines thermoplastischen Harzes. Nachteilig an derart hergestellten Formteilen ist der aufgrund des hohen Harzanteils nicht vorhandene optische Holzeffekt und die mangelhafte biologische Abbaubarkeit.
• Aus JP 2001 192 489 A2 sind geschäumte Formteile bekannt, die aus einer Mischung enthaltend 10 bis 50 Gew.-% chlorfreiem thermoplastischen Harz, 50 bis 90 Gew.-% Holz oder Holzmehl, 0,1 bis 10 Gew.-% Schäummittel und 1 bis 40 Gew.-% Acrylpolymer hergestellt werden.
• In Vergleichsversuchen der JP 2001 192 489 A2 konnte gezeigt werden, dass nur mittels Acrylpolymere geschäumte Formteile mit einem Holz oder Holzmehlanteil von 60 Gew.-% herzustellen sind. Ohne Acrylpolymere gelang es nicht, Formmassen mit einem Holzmehlanteil von 60 Gew.-% zu expandieren (siehe Vergleichsbeispiele 1 bis 4 in JP 2001 192 489 A2). Der Fachmann lernt aus JP 2001 192 489 A2, dass man ein Acrylpolymer einsetzen muss, damit die zu expandierenden Formmassen überhaupt zu Formteilen verarbeitet werden können.
• Die in der JP 2001 192 489 A2 genannten Beispiele, weisen stets einen Holz-/Holzmehlgehalt von genau 60 Gew.-% auf.
• In eigenen Versuchen im Rahmen der vorliegenden Erfindungen konnten jedoch auch Mischungen, die mehr als 65 Gew.-% Holz/Holzmehl aufweisen, gemäß der Vorschrift der JP 2001 192 489 A2 mit den dort beschriebenen Extrudern nicht extrudiert und auch nicht verschäumt werden.
• Dem Fachmann war ferner bekannt, dass bei Harzformteilen, die mit Holzmehl in einer Menge von mindestens 60 Gew.-% gefüllt sind, Probleme dadurch auftreten, dass das spezifische Gewicht höher als das von Holz ist, die Schlagfestigkeit unzureichend ist und das Einschlagen von Nägeln nur schwer möglich ist.
• Auch sind Versuche zur Verschäumung eines mit mehr als 50 Gew.-% Holz/Holzmehl gefüllten Harzgemisches ohne Acrylpolymer nicht erfolgreich gewesen, um eine zufrieden stellende, verschäumte Substanz zu erhalten, obwohl dies in begrenztem Maße in Fällen mit einer niedrigen Füllmenge an Holzmehl erfolgreich möglich ist.
• Im Allgemeinen wird die Verschäumung eines mit Holzmehl gefüllten Harzgemisches durch Schmelzverschäumung und -formgebung praktiziert, und bei dieser Schmelzverschäumung und -formgebung wird der geschäumte Stoff durch den Prozess gebildet, der einen Schritt zum Einführen eines Gases in die Holz/Polymer Matrix einschließt, um das Gas darin auszubreiten (nachfolgend einfach als Gasausbreitungsverfahren bezeichnet), und einen zweiten Schritt zur Expansion des Gases (Blasenkörnchen), um durch Verschäumung Blasen wachsen zu lassen (nachfolgend einfach als Blasenwachstumsverfahren bezeichnet).
• Dementsprechend liegt das Ziel der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung ein mit 59,9 bis 94,9 Gew.-% mit Holz, Holzfaser oder mit Holzmehl gefüllten, schäumbaren Harzgemisches, das in der Lage ist, hervorragende Verschäumungs- und Verformungseigenschaften trotz des Einschlusses der Holzanteile in hoher Füllmenge in thermoplastischen Harzen sowie in einem daraus verschäumten Formteil sicherzustellen. Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines mit wenigstens 59,9 Gew.-% mit Holz, Holzfaser oder Holzmehl gefüllten, geschäumten Formteils, das durch eine effiziente Verschäumung ungeachtet der hohen Füllung von Holzanteilen erhalten wird. Diese erfindungsgemäß erhältlichen Formteile erfahren durch den Herstellungsprozess eine Dichtereduzierung von mehr als 20%, fühlen sich bei Berührung ähnlich wie Holz an und weisen zusätzlich bestimmte charakteristische Merkmale wie zum Beispiel Schalldämmung, Wärmedämmung, Absorption von Feuchtigkeit, Zurückhaltung von Feuchtigkeit und so weiter in Kombination mit hervorragender Eignung zum Einschlagen von Nägeln und zur maschinellen Bearbeitung auf.
• Die vorliegende Erfindung betrifft deshalb ein Extrusionsverfahren zur Herstellung von Holz- bzw. Holzfaser/Kunststoff Formteilen mit einem Holz/Holzfaser bzw. Holzmehlgehalt von wenigstens 59,9 Gew.-%, dadurch gekennzeichnet, das ein schäumbares Harzgemisch aus
  59,9 bis 94,9 Gew.-%, bevorzugt 60 bis 85 Gew.-% Holz oder Holzmehl oder Holzfaser,
  5 bis 40 Gew.-%, bevorzugt 15 bis 40 Gew.-% thermoplastischen Harz und
  0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 5 Gew.-% eines chemischen Treibmittels mit einem Extrusionswerkzeug (Düse) mit integrierter Kalibrierzone und integrierter Kühlzone gemäß DE 199 34 871 A1
  verschäumt wird.
• Holzanteil, Holz, Holzfasern oder Holzmehl im Sinne der vorliegenden Erfindung kommt von Bäumen wie beispielsweise Ahorn, Eiche, Zedern, Pinien, Fichte, kann aber auch Fasern von Flachs, Rohrzucker, Erdnusspflanzen, Kokosnüssen, Sisal, Bambus, Hanf oder von anderen Faserpflanzen bedeuten.
• Es können aber auch durchaus Holzabfälle wie beispielsweise Rinde, Sägemehl oder Schnittholz eingesetzt werden, die lediglich im Hinblick auf Farbe und Partikelgröße selektiert werden um die gewünschten Eigenschaften der daraus herzustellenden Formteile zu beeinflussen.
• Holz besteht normalerweise aus 30 bis 50% Cellulose, 15 bis 35% Polyose und 20 bis 35% Lignin. Insbesondere die Anwesenheit des Lignins in den zu verwendenden Holzfasern bzw. Holzmehl ist für die vorliegende Erfindung entscheidend, da Lignin bei hohen Temperaturen schmilzt. Erfindungsgemäß bevorzugt sind deshalb Holzfasern oder Holzmehl, das zu 20 bis 35 Gew.-% aus Lignin besteht.
• Kommerziell erhältliches Holzmehl hat eine Partikelgröße von 50 µm bis 800 µm. Erfindungsgemäß bevorzugt werden jedoch Partikelgrößen von 170 µm bis 420 µm.
• Der Hauptunterschied zwischen Holzfasern und Holzmehl besteht im Verhältnis Länge/Durchmesser der einzelnen Partikel. Längere Holzfasern haben Einfluss auf die Steifigkeit der Formteile, verringern jedoch deren Schlagbeständigkeit. Die kleineren Partikel haben zwar gewissen Einfluss auf die Steifigkeit und verringern das Gewicht, verringern aber dafür die Bruchfestigkeit der Formteile. Wegen der Vermeidung von Holzmehlstaub wird erfindungsgemäß kompaktiertes Holzmehl bevorzugt eingesetzt.
• Der Wassergehalt des Holzanteils liegt bei 6 bis 8 Gew.-% kann aber durch Trocknen auf einen bevorzugten Bereich von 0,5 bis 2,0 Gew.-% reduziert werden.
• Gegebenenfalls kann das zu verwendende Holz durch Vermahlen in Kugelmühlen oder ähnlichen zu Pulver zerkleinert werden.
• In dem Harzgemisch der vorliegenden Erfindung wird bevorzugt als thermoplastisches Harz Polyvinylchlorid, Polypropylen, Polyethylen, Polystyrol oder ABS-Harz, insbesondere bevorzugt Polypropylen oder Polyethylen eingesetzt, ist. Die vorliegende Erfindung liefert ein mit 59,9 bis 94,9 Gew.-% mit Holz gefülltes, geschäumtes Formteil, dadurch gekennzeichnet, dass man dieses durch Expansionsformen des oben erwähnten Harzgemischs in einer Extrusionsmaschine "assiociated" zusammen mit einem Extrusionswerkzeug (Düse) mit integrierter Kalibrierzone und integrierter Kühlzone wie es in DE 199 34 871 A1 beschrieben wird, extrudiert und verschäumt wird.
• Der Inhalt der DE 199 34 871 A1 wird von der vorliegenden Anmeldung mit umfasst. In dem Extrusionswerkzeug ist sowohl eine Kalibrizierzone, als auch eine Kühlzone integriert, womit es möglich ist, die vollständige Formgebung der Formteile im Extrusionswerkzeug zu erreichen.
• Mit diesem Extrusionswerkzeug erzielt man bei den erfindungsgemäß einzusetzenden Formmassen sofort eine glatte Oberfläche mit geschlossenen Zellen im Formteil. Die Formkörper werden also homogen verschäumt.
• Hinsichtlich des schäumbaren Harzgemisches, das jeweils ein thermoplastisches Harz, Holz und ein chemisches Treibmittel in dem oben erwähnten Mischungsverhältnis enthält, wird das Platzen der Bläschen auf der Oberfläche des Formteils durch die Anfangsphase der Schmelzverschäumung und -formgebung mittels der besonderen Werkzeugtechnologie ausgelöst. Es ist eine Tatsache, dass die Expansionformgebung bei der Schmelzverschäumung und -formgebung im Allgemeinen durch die Art der Gasausbreitung und des Bläschenwachstums erfolgt.
• Überraschenderweise wurde nun gefunden, dass man ein mit 59,9 bis 94,9 Gew.-% mit Holzanteil gefülltes, schäumbares Harzgemisch, das eine Kombination der nachstehend aufgeführten, hervorragenden charakteristischen Merkmale aufweist, mit hervorragender Verformbarkeit erhält, indem man die oben erwähnten Komponenten mit dem Extrusionswerkzeug gemäß DE 199 34 871 A1 mischt. Überraschenerweise wurde gefunden, dass man auf die in JP 2001 192 489 A2 genannten Acrylpolymere als Verarbeitungshilfsstoff gänzlich verzichten kann, wenn man das Extrusionswerkzeug gemäß DE 199 34 871 A1 verwendet, das die Ausbreitung von Gasbläschen in der geschmolzenen Holz/Harz-Mischung begünstigt und überdies das Wachstum der Bläschen aufrechterhält.
• Eine diesbezügliche Erläuterung wird weiter unten gegeben, da die geschmolzene Holz/Harz-Mischung bei dem Verfahren der Gasausbreitung - notwendigerweise eine ausreichend niedrigere Viskosität haben sollte, um eine feine und gleichmäßige Ausbreitung des Gases zu ermöglichen, aber andererseits - bei dem Verfahren des Wachstums der Gasbläschen - umgekehrt eine ausreichend hohe Viskoelastizität erforderlich ist, um die Gasbläschen in den Zellen der geschmolzenen Matrix einzuschließen.
• In der vorliegenden Erfindung wird es - ungeachtet der hohen Mischungsmenge des Holzanteils und der geringen Mischungsmenge des Harzes - möglich gemacht, das Expansionsverhältnis zu erhöhen und damit das spezifische Gewicht der Formteile zu senken, so dass die Formteile eine Gewichtsreduzierung von mehr als 20% nach Verschäumen aufweisen.
• Aufgrund der hohen Menge Holzanteil in den erfindungsgemäßen Formteilen und überdies aufgrund der Struktur der Formteile, in denen die feinen Bläschenzellen gleichmäßig geformt werden, zeichnen sich derartige Formteile durch eine entsprechende Festigkeit aus, so dass das Einschlagen von Nägeln ähnlich wie bei üblichen Holzmaterialien möglich ist. Hinsichtlich der Zusammensetzung der Formteile sowie der Zellstruktur zeichnen sich die Formteile auch durch hervorragende Eigenschaften zur maschinellen Bearbeitung aus, so dass ein einfaches Durchschneiden mit einer Säge möglich ist.
• Hinsichtlich der oben erwähnten Zusammensetzung sowie der Zellstruktur in den Formteilen zeichnen sich die erfindungsgemäßen Formteile auch bei Berührung durch ein Gefühl aus, das dem von Holz ähnlich ist, sowie weiterhin durch Eigenschaften wie Schalldämmung, Wärmedämmung, Absorption von Feuchtigkeit, Zurückhaltung von Feuchtigkeit und so weiter, so dass die vorteilhaften charakteristischen Merkmale von Holz erhalten werden.
• Das erfindungsgemäß bevorzugt einzusetzende Harzgemisch hat die Vorteile, dass es ein Rohstoff ist, der sich durch zahlreiche Möglichkeiten zur Wiederverwendung, eine einfache Behandlung bei der Abfallentsorgung und Beständigkeit gegenüber Umwelteinflüssen auszeichnet.
• Wie bereits oben beschrieben können als erfindungsgemäß einzusetzende thermoplastische Harze Polyolefine einschließlich Polyethylen, Polypropylen, Harze des Styroltyps wie etwa Polystyrol, Acrylnitril-Butadien-Styrol-Copolymer (ABS) oder Polyvinylchlorid (PVC) eingesetzt werden.
• Außerdem können Mischungen dieser Kunststoffe und diese wiederum in Pulver- oder Granulatform eingesetzt werden.
• Erfindungsgemäß insbesondere bevorzugt wird Polypropylen eingesetzt. Die Harze des Polypropylentyps sind ein kristallines Polymer, das wegen der beträchtlichen Temperaturabhängigkeit der Viskosität der Schmelze nur schwer einer Schmelzverschäumung unterzogen werden kann, jedoch ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, ein hervorragendes geschäumtes Formteil sogar bei einer hohen Füllung von Holz durch die Verwendung des Extrusionswerkzeugs gemäß DE 199 34 871 A1 herzustellen.
• Das Harz des Polypropylentyps, das hierin bevorzugt verwendet wird, kann entweder isotaktische Struktur oder syndiotaktische Struktur haben. Statistisch copolymerisiertes Polypropylen und block-copolymerisiertes Polypropylen können als Homopolypropylen ebenfalls verwendet werden. Im Allgemeinen sollte das verwendete Harz des Polypropylentyps vorzugsweise einen Schmelzpunkt im Bereich von 10 bis 170°C und eine Schmelzfließrate im Bereich von 0,5 bis 60 g/10 Minuten haben.
• Ganz besonders bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren mit gepfropftem Polypropylen durchgeführt. Andere thermoplastische Harze, die in der Nutzung für das Ziel der vorliegenden Erfindung bevorzugt werden, sind exemplarisch durch Harze des Polyethylentyps dargestellt. Die Harze des Polyethylentyps sollten vorzugsweise eine Dichte im Bereich von 0,90 bis 0,97 und eine Schmelzfließrate im Bereich von 0,06 bis 45 g/10 Minuten haben.
• Das Harz des Polyethylentyps sollte ein beliebiges Polyethylen hoher Dichte (PE- HD), ein Polyethylen mittlerer Dichte (PE-MDX), ein Polyethylen niedriger Dichte (PE-LD), ein Polyethylen niedriger Dichte mit linearer Struktur (LLDPE) oder Ähnliches sein, die entweder einzeln oder in einer Kombination von zwei oder mehr Arten verwendet werden können.
• Erfindungsgemäß einzusetzende chemische Treibmittel sind Azodicarbonamid (ADC), Hydrazinderivate wie beispielsweise 4,4'-Oxybis(benzolsulfonylhydrazid) (OBSH), p-Toluolsulfonylhydrazid (TSH), Sulfonylsemicarbazide wie beispielsweise 2,2-Toluolsulfonylsemicarbazid (TSS), Tetrazole wie beispielsweise 5-Phenyltetrazol (5-PT), Bicarbonate wie beispielsweise Natriumbicarbonat oder Zitronensäurederivate.
• Erfindungsgemäß besonders bevorzugt wird ADC oder Natriumbicarboant eingesetzt. Die genannten Treibmittel können aber auch miteinander in Mischungen eingesetzt werden.
• Die durch die Treibmittel freigesetzten Gase sind Stickstoff, Wasserdampf, Kohlendioxid, Ammoniak oder Kohlenmonoxid.
• Die erfindungsgemäß einzusetzenden Treibmittel können diese Gase endotherm oder exotherm freisetzen. Sie werden in Pulverform oder Granulatform eingesetzt.
• Die einzusetzende Menge Treibmittel liegt bei 0,1 bis 10 Gew.-% was in Abhängigkeit der gewünschten Eigenschaften der erfindungsgemäßen Formteile jeweils bestimmt wird. Bevorzugt werden 0,1 bis 5 Gew.-%, besonders bevorzugt 0,3 bis 3 Gew.-% Treibmittel eingesetzt.
• Außerdem ist es möglich, je nach Bedarf einen Schaumerzeugungshilfsstoff kombiniert mit einem Treibmittel zu verwenden. Der Begriff des Schaumerzeugungshilfsstoffes bezieht sich auf einen Zusatzstoff, der die Funktion hat, die Zersetzungstemperatur zu reduzieren. Bevorzugt setzt man zur Temperaturreduzierung sogenannte Kicker, beispielsweise Harnstoff einschließlich Derivate, Zinkoxid oder Zinkseifen in Mengen von 0 bis 50% der Treibmittelmenge ein.
• Erfindungsgemäß wird auf den Zusatz von Verarbeitungshilfsmitteln verzichtet, jedoch ist es durchaus möglich, analog zu JP 2001 192 489 A2 Verarbeitungshilfsmittel auf Acrylatbasis, wie z. B. Polymethylmethacrylat, mit einem Molekulargewicht zwischen 2 000 000 und 4 000 000 den zu verschäumenden Formmassen zuzugeben.
• Unter der Bedingung, dass das Mischungsverhältnis von Holzanteil zu thermoplastischem Harz innerhalb der erfindungsgemäßen Grenzen liegt, wird die Schaumbildung mit einer hohen Effizienz und ungeachtet des hohen Füllungsverhältnisses von Holz durchgeführt. Anschließend ist es möglich, ein mit hohem Holzanteil gefülltes, geschäumtes Formteil mit der erwünschten Dichtereduzierung zu erreichen und dies mit den charakteristischen Merkmalen des Sich-Anfühlens von reinem Holz zu kombinieren. Die Eigenschaften dieser Formteile ähneln denen von Holz, beispielsweise wenn es darum geht, Nägel einzuschlagen oder die Formteile maschinell zu bearbeiten.
• Auf der anderen Seite sollte das Treibmittel in dem oben erwähnten Mischungsverhältnis zu den zwei oben erwähnten Komponenten verwendet werden, weil ein Mischungsverhältnis, das unter dem oben erwähnten Niveau liegt, die gewünschte Dichtereduzierung nicht erzielt, und andererseits ein Mischungsverhältnis, das über dem oben erwähnten Niveau liegt, eine Verschlechterung der verschiedenen Eigenschaften der geschäumten Substanz herbeiführt.
• Das schäumbare Harzgemisch der vorliegenden Erfindung kann mit allen bekannten Harzmischungsmitteln wie beispielsweise einem Füllstoff, einem Farbmittel, einem Wärmestabilisator, einem Witterungsstabilisator, einem Antioxidans, einem Alterungsschutzmittel, einem Lichtstabilisator, einem Ultraviolettabsorber, einem Antistatikum, einem Gleitmittel wie beispielsweise metallischer Seife, Wachs usw., Harz oder Gummi zur Modifizierung der Formulierung gemischt werden. Außerdem können der Mischung Insektizide beigefügt werden.
• Erfindungsgemäß ist es möglich, ein anorganisches, feines Pulvermaterial wie beispielsweise Talkum, verschiedene Tonmaterialien, Calciumsilicat, Magnesiumsilicat oder Ähnliches mit dem Ziel der Schaumsteuerung hinzuzumischen, und diese Schaumsteuerungsmittel können in einem Umfang von 0 bis 30 Gew.-% auf Basis der oben genannten drei Komponenten, Holz, Kunststoff und Treibmittel, gemischt werden. Es ist ebenfalls möglich, ein Gleitmittel wie beispielsweise eine fettsäurehaltige metallische Seife, die exemplarisch durch Bariumstearat, Magnesiumstearat und Ähnliches dargestellt ist, Fettsäureamid, Polyethylenwachs, mikrokristallines Paraffin und Ähnliches hinzuzumischen, mit dem Ziel die Verarbeitungsfähigkeit oder Formbarkeit zu verbessern. Diese Gleitmittel können in einem Umfang von 0 bis 10 Gew.-% auf Basis der oben genannten drei Komponenten hinzugemischt werden.
• Es ist auch möglich, verschiedene Farbmittel mit dem Ziel zu mischen, den Farbton des geschäumten Formteils zu steuern. Es ist möglich, als färbende Substanz ein anorganisches Pigment wie beispielsweise Titandioxid, Rußschwarz, rotes Eisenoxid, Ocker oder Ähnliches oder ein organisches Pigment beizumischen, und es ist ebenfalls möglich, jeden der Füllstoffe wie beispielsweise Calciumcarbonat, Aluminiumhydroxid, Magnesiumhydroxid, Siliciumdioxid, Aluminiumoxid oder Ähnliches zu mischen.
• Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein schäumbares Harzgemisch, das die jeweilige oben erwähnte Komponente enthält, hergestellt und danach wird ein geschäumtes Formteil hergestellt, indem man das oben erwähnte Gemisch der Schmelzverschäumung und -formgebung mit Extrusionswerkzeug gemäß DE 199 34 871 A1 unterzieht. Die Herstellung eines schäumbaren Harzgemischs kann durch Mittel vorgenommen werden, die bekannt sind, wie beispielsweise Trockenmischen oder Schmelzmischen. Zum Beispiel kann das Mischen der jeweiligen Komponente entweder durch Trockenmischung, indem man eine Mischmaschine einsetzt, oder durch Schmelzmischung, wobei ein einachsiger oder zweiachsiger Extruder, ein Banbury-Mischer, ein Kneter oder Ähnliches eingesetzt wird, durchgeführt werden.
• Es gibt keine besondere Einschränkung in der Größenordnung der Mischoperation, so dass ein gleichzeitiges Mischen aller Komponenten oder auch ein mehrstufiges Mischen der Komponenten möglich sind. Zum Beispiel ist es möglich, dass die Komponenten ohne Treibmittel vorläufig und im Voraus gemischt werden, wonach das Treibmittel zu dieser vorläufigen Mischung hinzugegeben wird, um daraufhin das Mischen fortzusetzen.
• Erfindungsgemäß wird die Schmelzverschäumung und -formgebung unter Verwendung des Extruders im Extrusionswerkzeug durchgeführt. Zum Zeitpunkt des Strangpressens wird die jeweilige Komponente dem Trockenmischen unterzogen, und das vermischte Material wird in den Trichter von dem Extruder eingeführt. Der verwendete Extruder ist ein Extruder, der mit gleichrotierenden oder gegeneinander rotierenden parallelen oder konischen Doppelschnecken oder einer Einzelschnecke ausgestattet ist. Die jeweilige Harzkomponente und das Treibmittel werden mechanisch in dem Extruder schmelzgeknetet und durch eine Düse in Luft extrudiert, um ein geschäumtes Harzformteil zu bilden. Das geschäumte Formteil, das durch das Extrusionswerkzeug gemäß DE 199 34 871 A1 extrudiert worden ist, braucht kein weiteres Kalibrierungssystem und wird in der Luft gekühlt. Die Oberfläche nach dem Extrusionsvorgang ist fest und glatt, die Verschäumungsreaktion innerhalb des Formteils geht jedoch noch weiter. Die Temperatur der Formmasse im Extrusionswerkzeug aber außerhalb der Düse liegt im Bereich von 170 bis 220°C.
• Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurde überraschenderweise gefunden, dass nicht jedes Extrusionswerkzeug für die Lösung der vorliegenden Aufgabe geeignet ist. Zwar ist es möglich, jede optionale Düse in Übereinstimmung mit der Gestalt des herzustellenden Formteils zu verwenden, jedoch bedingt der hohe Holzanteil in der vorliegenden Erfindung ein Extrusionswerkzeug gemäß DE 199 34 871 A1. Beispielsweise ist es möglich, ein geschäumtes Formteil röhrenförmigen Typs unter Verwendung einer ringförmigen Düse herzustellen. Es ist vorzuziehen, dass die Temperatur der Düse im Extrusionswerkzeug auf einer Temperatur gehalten wird, die von 220/190°C bis 30°C beträgt um die Oberflächenebenheit oder sonstige charakteristischen Merkmale der äußeren Erscheinungsform der geschäumten Formteile zu steuern.
• Erfindungsgemäß geschäumte Formteile bestehen aus einer kontinuierlichen Phase der Harzgrundmasse, die mit mehr als 59,9 Gew.-% Holzanteil und gleichmäßig fein verteilten Bläschenzellen gefüllt ist. Die Bläschen in dem geschäumten Gegenstand haben im Allgemeinen eine geschlossene Zellenstruktur, und die Zellen sind außerordentlich fein und gleichmäßig. Daher haben die geschäumten Formteile der vorliegenden Erfindung ein hohes Pufferungsvermögen und eine hohe Schlagfestigkeit, so dass Nägel ähnlich wie bei üblichen Holzmaterialien eingeschlagen werden können. Die erfindungsgemäß geschäumten Formteile eignen sich für eine maschinelle Bearbeitung und ermöglichen zum Beispiel das Sägen. Da die Harzgrundmasse mit 59,9 bis 94,9 Gew.-% Holzanteil gefüllt ist, ähnelt das Gefühl bei der Berührung darüber hinaus dem von Holz, so dass hervorragende charakteristische Merkmale für die Berührung und die äußere Erscheinungsform bereitgestellt werden.
• Das schäumbare Harzgemisch gemäß der vorliegenden Erfindung kann zur Herstellung von laminierten Materialien verwendet werden, und zwar z. B. durch die Maßnahme einer parallelen Extrusion in Kombination mit einem anderen Harz oder einem anderen Harzgemisch zusätzlich zu der einzigen Nutzung für die Herstellung von geschäumten Formteilen.
• Die geschäumten Harzformteile gemäß der vorliegenden Erfindung sind nützlich zur Anwendung der oben erwähnten charakteristischen Merkmale auf dem Gebiet verschiedener Baumaterialien wie beispielsweise Fußbodenmaterialien oder Fußboden- Endbearbeitungsmaterialien, Wandmaterialien oder Wand-Endbearbeitungsmaterialien, Deckenmaterialien oder Decken-Endbearbeitungsmaterialien, Schwellen, Fensterrahmen, Fensterflügel oder Ähnliches, Baumaterialien oder Verkleidungsmaterialien für z. B. Möbel, Materialien zur Innen-Endbearbeitung für Fahrzeuge, Materialien zur Außen-Endbearbeitung oder Gehäuse für Büroautomationsgeräte oder elektrische Geräte für den privaten Bedarf und so weiter.
Beispiele Beispiel 1 Extrusionswerkzeug
• - Titan Extruder von Cincinnati, besonders gut geeignet für Holz/Kunststoff Mischungen
• - Düse von DE 199 34 871 A1
  Konische zwei Schnecken
  Maßtemperatur: 195/220°C
  Druck: 80/120 bar
  Temperatur in der Düse: 195/30°C
Rezeptur
• Holz/Kunststoff (85%/15%) 100 Teile
• Treibmittel 0,5 Teile (Wirkstoff)
• Holz: Lignocel P-Super (von JRS)
• Kunststoff: Maleinsäureanhydrid gepfropftes Polypropylen (von BASF/Shell)
• Treibmittel: Azodicarbonamid Basis und Natriumhydrogencarbonat Basis (Bayer)
Beispiel 2 Extrusionswerkzeug
• - Titan Extruder von Cincinnati, besonders gut geeignet für Holz/Kunststoff Mischungen
• - Düse von DE 19 934 871 A1
  Konische Schnecken
  Maßtemperatur: 195/220°C
  Druck: 80/120 bar
  Temperatur in der Düse: 195/30°C
Rezeptur
• Holz/Kunststoff (75%/25%) 100 Teile
• Treibmittel 0,5 Teile (Wirkstoff)
• Holz: Lignocel P-Super (von IRS)
• Kunststoff: PVC als fertiges Compound für Holz/Kunststoff Mischungen; Ca/Zn stabilisiert und K-Wert = 50 (von Vinnolit)
• Treibmittel: Azodicarbonamid Basis und Natriumhydrogencarbonat Basis (Bayer)

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von Holz- bzw. Holzfaser/Kunststoff Formteilen mit einem Holzgehalt von wenigstens 59,9 Gew.-%, dadurch gekennzeichnet, dass ein schäumbares Harzgemisch aus
59, 9 bis 94,9 Gew.-% Holz oder Holzmehl oder Holzfasern,
5 bis 40 Gew.-% eines thermoplastischen Harzes und
0,1 bis 10 Gew.-% eines Treibmittels
mit einem Extrusionswerkzeug (Düse) mit integrierter Kalibrierzone und integrierter Kühlzone verschäumt wird.

2. Formteile mit einem Holz- bzw. Holzmehlgehalt von wenigstens 59,9 Gew.-% erhältlich durch Verschäumen eines schäumbaren Harzgemisches aus
59, 9 bis 94,9 Gew.-% Holz oder Holzmehl oder Holzfasern,
5 bis 40 Gew.-% eines thermoplastischen Harzes und
0,1 bis 10 Gew.-% eines Treibmittels mittels Expansionsformen durch ein Extrusionswerkzeug (Düse) mit integrierter Kalibrierzone und integrierter Kühlzone.

3. Formteile gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese während der Herstellung eine Dichtereduzierung von mehr als 20% erfahren.

4. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als thermoplastische Harze Polyolefine, Harze des Styroltyps oder Polyvinylchlorid oder Mischungen von diesen eingesetzt werden.

5. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Holzanteil aus Holz, Holzfasern und Holzmehl von Bäumen wie Ahorn, Eiche, Zedern, Pinien, Fichte aber auch aus Fasern von Flachs, Rohrzucker, Erdnusspflanzen, Kokosnüssen, Sisal, Bambus, Hanf oder von anderen Faserpflanzen bestehen kann.

6. Verfahren gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als chemisches Treibmittel Azodicarbonamid, Hydrazinderivate, Carbazide, Tetrazole, Bicarbonate oder Zitronensäurederivate oder Mischungen dieser eingesetzt werden.

7. Verwendung der Formteile gemäß der Ansprüche 2 und 3 als Baumaterialien, Fußbodenmaterialien, Wandmaterialien, Deckenmaterialien, Schwellen, Fensterrahmen, Fensterflügel, Möbel, für Fahrzeuge, Gehäuse für Büroautomationsgeräte oder elektrische Geräte.