DE19526032A1 - Polymerholz-Formkörper, ihre Herstellung und Verwendung - Google Patents
Polymerholz-Formkörper, ihre Herstellung und VerwendungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft formaldehydfreie Polymerholz-Form
körper mit verbesserter Wasserbeständigkeit, ihre Herstellung und Ver
wendung.
Bei den Holzwerkstoffen unterscheidet man üblicherweise nach Ull
mann, Enzyklopädie der technischen Chemie, 4. Aufl., Band 12, S. 709 ff.,
folgende Halbzeugklassen:
Unter Holzspanplatten oder Spanplatten (engl. particle-board) versteht man im allgemeinen Platten aus mechanisch produzierten Spänen aus Holz oder verholzten Teilen, die durch Verleimen mit einem Bindemittel unter Pressdruck hergestellt werden. Als Kunstharze oder Bindemittel können Harnstoffharze oder Aminoplaste, Phenolharze oder Misch harze aus Harnstoff, Melamin, Phenol und Formaldehyd eingesetzt werden. Weiter werden Isocyanate insbesondere auf Basis von Di phenylmethan-diisocyanat sowie vernetzbare Polymerisate eingesetzt. Durch Größe, Form und Anordnung der Späne und die Menge des Kunstharz- oder Bindemittelanteils (ca. 5-10%) können die Eigenschaften der Holzspanplatten variiert werden. Hochwertige Platten werden mehrschichtig und mit besonders feinen Deckspänen hergestellt. Zur Verwendung im Möbelbau lassen sich die Holzspanplatten mit Dekorfilmen, Grundierfilmen und Furnieren beschichten. Man unterscheidet hier je nach Dichte Flachpreßplatten mit einer mittleren Dichte von 500-800 kg/m³ sowie leichte Flachpreßplatten mit einer Dichte um 300 kg/m³.
Unter Holzspanplatten oder Spanplatten (engl. particle-board) versteht man im allgemeinen Platten aus mechanisch produzierten Spänen aus Holz oder verholzten Teilen, die durch Verleimen mit einem Bindemittel unter Pressdruck hergestellt werden. Als Kunstharze oder Bindemittel können Harnstoffharze oder Aminoplaste, Phenolharze oder Misch harze aus Harnstoff, Melamin, Phenol und Formaldehyd eingesetzt werden. Weiter werden Isocyanate insbesondere auf Basis von Di phenylmethan-diisocyanat sowie vernetzbare Polymerisate eingesetzt. Durch Größe, Form und Anordnung der Späne und die Menge des Kunstharz- oder Bindemittelanteils (ca. 5-10%) können die Eigenschaften der Holzspanplatten variiert werden. Hochwertige Platten werden mehrschichtig und mit besonders feinen Deckspänen hergestellt. Zur Verwendung im Möbelbau lassen sich die Holzspanplatten mit Dekorfilmen, Grundierfilmen und Furnieren beschichten. Man unterscheidet hier je nach Dichte Flachpreßplatten mit einer mittleren Dichte von 500-800 kg/m³ sowie leichte Flachpreßplatten mit einer Dichte um 300 kg/m³.
Aus CA 100:104746 betreffend die JP-A-58 185 670 sind Bindemittel für
Spanplatten auf Basis einer 4,4′-Diphenylmethandiisocyanat-Fraktion
bekannt. Dort werden die Holzspäne wasserbefeuchtet, damit das
vorgenannte Diisocyanat während der Heißpressung bei 150°C und 25
kg/cm² umgesetzt werden kann. Die erhaltenen polyurethanhaltigen
Spanplatten weisen eine verbesserte Biegefestigkeit auf.
Holzfaserplatten (engl.: wood-fiber chip boards) werden aus Holzfasern
oder lignocellulosehaltigem Material hergestellt. Durch Einwirkung von
Wärme, Feuchtigkeit und mechanischer Druckkraft in Zerfaserungsan
lagen wird das Lignin, Cellulose und Hemicellulose enthaltende
Rohmaterial in seine faserartigen, anatomischen Grundelemente in der
Form von Einzelfasern und Faserbündel zerlegt. Im Laufe des
Herstellungsprozesses wird das Fasermaterial geformt, verdichtet und
gepreßt. Hierbei werden primär die Verfilzung der Fasern und die
natürlichen Bindekräfte genutzt. Durch Zugabe von Binde- und
Hydrophobiermitteln sowie durch thermische und andere
Nachbehandlungen lassen sich die Bindekräfte erhöhen. So können
die physikalischen und die Festigkeitseigenschaften dem
Verwendungszweck angepaßt werden.
Nach DIN 68 753 unterscheidet man harte Holzfaserplatten mit einer
Rohdichte von über 800 kg/m³, mittelharte Holzfaserplatten mit einer
Rohdichte von mehr als 350 kg/m³ bis 800 kg/m³ sowie poröse Holzfa
serplatten mit einer Rohdichte von 230-350 kg/m³. Als Binde- und
Hydrophobiermittel werden beim Naßverfahren wie auch beim
Trockenverfahren pro Tonne erzeugte Holzfaserplatte bis zu 25 kg
Harz sowie 1,5-20 kg Paraffin benötigt. Bei dem heute überwiegend
eingesetzten Naßverfahren muß das Prozeßwasser mit einem Gehalt
an löslichen Stoffen von bis zu 2,0-2,5% vorwiegend im Kreislauf
geführt werden, was bei einer Wassertemperatur von bis zu 65°C sehr
energieaufwendig ist. Weiterhin sollte, um eine störende Fleckenbil
dung auf den Holzfaserplatten durch das hochkonzentrierte Kreislauf
wasser zu vermeiden, Formaldehyd in einer Menge von 0,02-0,2%
zugesetzt werden.
In der heutigen Zeit werden die mittelharten Holzfaserplatten
hauptsächlich in Form der mitteldichten Faserplatten (MDF) als
Halbzeug auf dem Markt angeboten, die mit formaldehydhaltigen
Kondensationsharzen hergestellt werden. Derartige Produkte sind
durch das kontinuierliche, teilweise über Jahre erfolgende Ausdünsten
von canzerogenen Formaldehyddämpfen aus ökologischen Gründen
nicht mehr erwünscht. In der Möbelindustrie hilft man sich damit, daß
die MDF eine zusätzliche Beschichtung erhalten, um die
Formaldehydemission unter die vom Gesetzgeber geforderten
Grenzwerte abzusenken. Darüber hinaus hat MDF zwar eine
gegenüber Naturholz verbesserte Maßhaltigkeit bei einer üblichen
Luftfeuchtigkeit zwischen 35 und 85%, die allerdings bei bestimmten
Anwendungen nicht ausreicht. Weiterhin sind mit synthetischen
Harnstoff-Formaldehyd-Bindemitteln hergestellte MDF nicht zur
Verwendung unter hoher Luftfeuchtigkeit, insbesondere in Wasser
geeignet.
Unter Polymerholz (engl.: wood-plastic-composites) versteht man Holz-
Kunststoff-Kombinationen, wie man sie durch Behandeln von Holz mit
Monomeren oder Präpolymeren erhält. Es handelt sich hierbei um ei
nen Verbundwerkstoff, bei dem man das Holz mit dem flüssigen Aus
gangsmaterial tränkt und sodann das im Holz abgelagerte Monomere
polymerisiert. In der Praxis werden vorzugsweise flüssige Monomere
und Lösungen eingesetzt, beispielsweise Methacrylatpräpolymere oder
in Styrol gelöste ungesättigte Polyester. Durch die Polymerisate wird in
erster Linie die Festigkeit des Holzes gesteigert, vor allem seine Härte
und sein Druckwiderstand. Schließlich wird die ästhetische Wirkung des
Naturholzes nicht nur nicht beeinträchtigt, sondern in vielen Fällen sogar
gesteigert. Trotz dieser Vorteile wird Polymerholz bisher in nur sehr
begrenztem Umfang bei speziellen Waren eingesetzt, z. B. für Parkett,
Sportgeräte, Küchengeräte und Werkzeugstiele.
Abweichend vom reinen Tränkungsverfahren zur Erzeugung von Poly
merholz kann über das Skinpreg-Verfahren eine Oberflächenimpräg
nierung mit Kunststoffen erfolgen, die unter geringem Druck verschie
den tief in das Holz eindringen, ohne es völlig zu durchtränken.
Aus CA 111 : 59849 betreffend die JP-A-01 045 440 sind Holz-Schaum
stoff-Zusammensetzungen auf Basis von Isocyanaten oder Formalde
hyd bekannt, die als Füllstoff Sägemehl enthalten. Der erhaltene
Schaum mit einer Dichte von 0,35 g/cm³ weist eine gute Festigkeit auf.
Bei Holzmehl oder Sägemehl handelt es sich üblicherweise um sehr
fein zerkleinertes Holz, das als Filterhilfsmittel, Füllstoff, Beimengung in
Rauhfaseranstrichen usw. Anwendung findet. Dort ist allerdings nicht
beschrieben oder nahegelegt, diesen Schaumstoff bei hohem Druck
herzustellen. Es werden Lösungsmittel verwendet.
Aus CA 111 : 9171 betreffend die JP-A-63 303 703 sind Formkörper aus
feinen Pflanzenfasern oder Pflanzenteilchen, insbesondere Holzmehl
und einem Urethanprepolymer bekannt, die vor oder nach der Formge
bung mit Wasser oder Dampf kontaktiert werden. Ein derartiger Form
körper weist eine Dichte von 0,29 g/cm³, eine Druckfestigkeit von 5,3
kg/cm² und eine Zugfestigkeit von 3,4 kg/cm² auf. Dort ist aber weder
offenbart noch nahegelegt, daß die Formkörperbildung bei einem über
atmosphärischen Druck erfolgen soll. Es werden Lösungsmittel ver
wendet.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen
neuartigen Holz-Formkörper bereitzustellen, der den Einsatz von
formaldehydhaltigen Bindemitteln vermeidet, wie er bei den heute übli
cherweise hauptsächlich eingesetzten MDF noch zwingend erforder
lich ist, und auch vorteilhafte Anwendungseigenschaften aufweist.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Die vorliegende Erfindung betrifft daher einen Formkörper auf Basis
von Holzteilchen und/oder cellulosehaltigem Material sowie wenigstens
einem Bindemittel, wobei das Bindemittel ein kohlendioxid-abspalten
des Zweikomponenten-Polyurethan-Bindemittel aus einem Polyol,
Wasser und einem Polyisocyanat ist, dadurch gekennzeichnet, daß das
Bindemittel in einer Menge von 10 bis 200 Gew.-Teilen, bezogen auf
100 Gew.-Teile der Holzteilchen und/oder des cellulosehaltigen
Materials, enthalten ist, wobei der Formkörper durch Umsetzung der
Holzteilchen und/oder des cellulosehaltigen Materials und des Binde
mittels unter einem Druck von wenigstens 1, insbesondere 50 bis 100
kp/cm² erhalten wird.
Wegen der deutlichen Zunahme der Härte des Holzes auch im Innern
des Formkörpers wird angenommen, daß das Holz in Abhängigkeit vom
Masseverhältnis Holz: Bindemittel, von der Größe der Holzspäne und
vom Druck oberflächlich bis vollständig mit dem Polyurethan verstärkt
ist, daß das Holz also als Polymer-Holz vorliegt.
Gegenüber dem Stand der Technik weist der erfindungsgemäße Form
körper folgende Vorteile auf:
- - Er kann anderes als die vordiskutierten Holzwerkstoffe des Standes der Technik in beliebiger Form, also maßgeschneidert, beispielsweise in Form von Platten, Leisten, Würfeln, Quadern usw. hergestellt werden.
- - Er ist als Leichtbaustoff geeignet, da er üblicherweise eine Dichte von 0,40-0,65 g/cm³ aufweist. Er ist daher ein Substitut für leichte und mittlere Flachpreßplatten oder mittelharte Holzfa serplatten allerdings ohne die entsprechenden Formalde hydprobleme.
- - Er ist bei Raumtemperatur nicht quellbar in Wasser, d. h. seine Dickenzunahme nach 24 Stunden in Wasser bei 20°C ist <4 bzw. 1 Prozent bei Dicken von 6 bis 12 bzw. <35 mm.
- - Anders als ein Großteil der heute noch eingesetzten Holzwerk stoffe sowie MDF-Platten ist er formaldehydfrei und schwer brennbar.
- - Die Formkörper sind so elastisch, daß sich Holzschrauben mit ei nem ⌀ von 5 mm splitterfrei einschrauben lassen.
- - Er ist weiter so formstabil, daß man Gewinde hineinschneiden kann für Spax-Schrauben, d. h. Schrauben mit einem breiten Gewinde.
- - Bedingt durch den Polyurethananteil im Formkörper ist er ohne weiteres lackierbar.
- - Hervorzuheben ist schließlich seine Homogenität, d. h. es kommt nicht zu der sonst üblichen Schichtenbildung, insbesondere fin det man auch nicht eine Innen- und Außenschicht.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Formkörpers werden als Holzausgangsstoff Weichholzarten, z. B. Hölzer
der Fichte, Kiefer, Tanne, Lärche, Birke, Erle, Roßkastanie, Föhre,
Espe, Weide, Pappel und Linde verwende. Es können aber auch
Hartholzarten, wie beispielsweise Buche, Weißdorn, Schlehe, Esche,
Ahorn, Nußbaum, Apfelbaum, Birnbaum, Eibe oder Eiche, eingesetzt
werden. Auch Mischungen beliebiger Weichholzarten mit Hartholzarten
können eingesetzt werden.
Weiter ist es bevorzugt, als cellulosehaltiges Material im erfindungsge
mäßen Formkörper pflanzliche Fasern, beispielsweise Baumwolle,
Jute, Flachs, Hanf, Bast, Sisal, Ramie, Kokosfasern, Yuccafasern oder
Manila oder chemisch modifizierte Fasern wie die Viskosefasern Reyon
und Zellwolle, Cuoxamfasern, Acetatfasern und Papier- und Zellstoff
garne, einzusetzen.
In dem erfindungsgemäßen Formkörper liegen die Holzteilchen in Form
von Holzspänen und/oder Holzmehl bzw. als cellulosehaltiges Material
in Teilchengrößen von maximal 5 mm Dicke, 20 mm Breite und 50 mm
Länge vor. Bevorzugt ist ein Dickenbereich von 0,5 bis 3 mm, ein Brei
tenbereich von 1 bis 15 mm und ein Längenbereich von 3 bis 40 mm.
Die Feuchte bzw. der Feuchtegehalt der Holzteilchen bzw. des cellulo
sischen Materials im erfindungsgemäßen Formkörper beträgt üblicher
weise 5 bis 20 Gew.-%. Er kann gegebenenfalls durch Befeuchtung mit
Wasser oder Wasserdampf erhöht oder durch Trocknung bei erhöhter
Temperatur erniedrigt werden. Bevorzugt entspricht der Feuchtegehalt
aber der Gleichgewichtsfeuchte des Materials bei Umgebungstempe
ratur.
Die erfindungsgemäßen Formkörper können z. B. zur Stabilisierung
Drähte, Kabel, Drahtnetze, Stangen oder ähnliches enthalten.
Das im Rahmen des erfindungsgemäßen Formkörpers verwendete
Zweikomponenten-Polyurethan-Bindemittel besteht aus einem Reakti
onsprodukt wenigstens eines Polyols mit wenigstens einem Poly
isocyanat.
Hierbei wird die Menge der beiden Reaktionspartner stets so gewählt,
daß das Polyisocyanat im Überschuß eingesetzt wird, d. h. es liegt ein
Äquivalenzverhältnis von NCO- zu OH-Gruppen von 5 zu 1, vorzugs
weise aber von 2 : 1 bis 1,2 : 1 vor.
Als Polyisocyanat kommt üblicherweise ein aliphatisches, alicyclisches
oder aromatisches Di- oder Triisocyanat in Betracht.
Vorzugsweise enthalten sie im Mittel 2 bis höchstens 4 NCO-Gruppen.
Beispielsweise seien als geeignete Isocyanate genannt: 1,5-Naphthy
lendiisocyanat, 4,4′-Diphenylmethandiisocyanat (MDI), hydriertes MDI
(H₁₂MDI), Xylylendiisocyanat (XDI), Tetramethylxylylendiisocyanat
(TMXDI), 4,4′-Diphenyldimethylmethandiisocyanat, Di- und Tetraalkyldi
phenylmethandiisocyanat, 4,4′-Dibenzyldiisocyanat, 1,3-Phenylendi
isocyanat, 1,4-Phenylendiisocyanat, die Isomeren des Toluylendiiso
cyanats (TDI), gegebenenfalls in Mischung, 1-Methyl-2,4-diisocyanato
cyclohexan, 1,6-Diisocyanato-2,2,4-trimethylhexan, 1,6-Diisocyanato-
2,4,4-trimethylhexan, 1-Isocyanatomethyl-3-isocyanato-1,5,5-trimethyl
cyclohexan (IPDI), chlorierte und bromierte Diisocyanante, phosphor
haltige Diisocyananate, 4,4′-Diisocyanatophenylperfluorethan, Tetra
menthoxybutan-1,4-diisocyanat, Butan-1,4-diisocyanat, Hexan-1,6-
diisocyanat (HDI), Dicylohexyl-methandiisocyanat, Cyclohexan-1,4-
diisocyanat, Ethylen-diisocyanat, Phthalsäure-bis-isocyanatoethlester.
Weitere wichtige Diisocyanate sind Trimethylhexamenthylendiisocyanat,
1,4-Diisocyanatobutan, 1,12-Diisocyanatododecan und Dimerfettsäure
diisocyanat. Interesse verdienen teilweise verkappte Polyisocyanate,
welche die Bildung selbstvernetzender Polyurethane ermöglichen, z. B.
dimeres Toluylen-diisocyanat. Schließlich können auch Prepolymere
eingesetzt werden, also Oligomere mit mehreren Isocyanatgruppen.
Sie werden bekanntlich bei einem großen Überschuß von monomerem
Polyisocyanant in Gegenwart von z. B. Diolen erhalten. Auch Isocy
anuratisatisierungsprodukte des HDI und Biuretisierungsprodukte des
HDI sind möglich.
Als Di- oder Polyisocyanate werden vorzugsweise die aromatischen
Isocyanate verwendet, z. B. Diphenylmethandiisocyanat, entweder in
Form der reinen Isomeren, als Isomerengemisch der 2,4′-/4,4′-Isome
ren oder auch das mit Carbodiimid verflüssigte Diphenylmethandii
socyanat (MDI), das z. B. unter dem Handelsnamen Isonate 143 L be
kannt ist. Außerdem kann das sogenannte "Roh-MDI", d. h., die Isome
ren/Oligomerenmischung des MDI eingesetzt werden, wie sie z. B. unter
dem Handelsnamen PAPI bzw. Desmodur VK im Handel erhältlich sind.
Weiterhin können sogenannte "Quasi-Prepolymere", d. h. Umsetzungs
produkte des MDI bzw. des Toluylendiisocyanates (TDI) mit niedermo
lekularen Diolen, wie z. B. Ethylenglykol, Diethyenglykol, Propylenglykol,
Dipropylenglykol oder Triethylenglykol, verwendet werden.
Als Di- und/oder Polyole für das Bindemittel eigen sich vorzugsweise
die flüssigen Polyhydroxyverbindungen mit zwei bzw. drei Hydroxyl
gruppen pro Molekül, wie z. B. di- und/oder trifunktionelle Polypropy
lenglykole im Molekulargewichtsbereich von 200 bis 6000, vorzugs
weise im Bereich von 400 bis 3000. Es können auch statistische
und/oder Blockcopolymere des Ethylenoxids und Propylenoxids einge
setzt werden. Eine weitere Gruppe von vorzugsweise einzusetzenden
Polyetherpolyolen sind die Polytetramethylenglykole, die z. B. durch die
saure Polymerisation von Tetrahydrofuran hergestellt werden. Dabei
liegt der Molekulargewichtsbereich der Polytetramethylenglykole zwi
schen 200 und 6000, vorzugsweise im Bereich von 40 bis 4000.
Weiterhin sind als Polyole die flüssigen Polyester geeignet, die durch
Kondensation von Di- bzw. Tricarbonsäuren, wie z. B. Adipinsäure, Se
bazinsäure und Glutarsäure, mit niedermolekularen Diolen bzw. Triolen,
wie z. B. Etylenglykol, Propylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol,
Dipropylenglykol, 1,4-Butandiol, 1,6-Hexandiol, Glyzerin oder Trimethyl
olpropan, hergestellt werden können.
Eine weitere Gruppe der erfindungsgemäß einzusetzenden Polyole
sind die Polyester auf der Basis von ε-Caprolacton, auch
"Polycaprolactone" genannt.
Es können aber auch Polyesterpolyole oleochemischer Herkunft ver
wendet werden. Derartige Polesterpolyole können beispielweise durch
vollständige Ringöffnung von epoxidierten Triglyzeriden eines wenig
stens teilweise olefinisch ungesättigten Fettsäure-enthaltenden Fett
gemischtes mit einem oder mehreren Alkoholen mit 1 bis 12 C-Atomen
und anschließender partieller Umesterung der Triglyzerid-Derivate zu
Alkylesterpolyolen mit 1 bis 12 C-Atomen im Alkylrest hergestellt wer
den. Weitere geeignete Polyole sind Polycarbonatpolyole und Dimer
diole (Fa. Henkel) sowie insbesondere Rizinusöl und dessen Derivate.
Auch Hydroxy-funktionellen Polybutadiene, wie sie z. B. unter dem
Handelsnamen "Poly-bd" erhältlich sind, können für die erfindungsge
mäßen Zusammensetzungen als Polyole eingesetzt werden.
Ein weiterer Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstel
lung eines Herstellverfahrens für einen derartigen Formkörper, wobei
man die Holzteilchen und/oder das cellulosehaltige Material zunächst
mit der Polyolkomponente mischt, zu dieser Mischung die weitere(n)
Komponente(n), insbesondere das Polyisocyanat im Überschuß hinzu
gibt, diese Mischung homogenisiert, diese Mischung in eine gegebe
nenfalls Trennmittel aufweisende, verschließbare, druckdichte Form
gibt, die Reaktionsmischung unter einem Druck von wenigstens 1
kp/cm² umsetzt und den Formkörper nach dem Abkühlen der Form
entnimmt bzw. von der Form befreit.
In diesem Zusammenhang ist es bevorzugt, daß die vorgenannten
Misch- und Reaktionsschritte bei Temperaturen von 10 bis 30°C, ins
besondere bei Raumtemperatur (18-25°C) durchgeführt werden.
Die Druckbehandlung nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt
durch die Umsetzung der Reaktionsmischung unter Eigenreaktions
druck. Unter Umständen kann aber auch in an sich bekannter Weise
mittels Inertgas oder auch Wasserdampf Druck von außen zugeführt
werden.
Im erfindungsgemäßen Verfahren beträgt die Reaktionszeit in der Form
und somit die Bildung des Formkörpers 5 bis 30 Minuten, vorzugsweise
10 bis 20 Minuten.
Im erfindungsgemäßen Verfahren setzt man verschließbare druck
dichte Formen ein.
Üblicherweise ist es nicht erforderlich, zwischen dem Druckreaktor und
dem Formkörper ein Trennmittel vorzusehen, insbesondere eine Te
flon®-Schicht. In bestimmten Fällen ist es aber bevorzugt Acmos-
Trennmittel für PUR mit den Typenbezeichnungen 39-5001, 39-4487,
37-3200 und 36-3182 einzusetzen.
Die vorliegende Erfindung betrifft schließlich die Verwendung des
Formkörpers der vorgenannten Art oder hergestellt gemäß vorstehen
der Art in Form von Platten, Leisten, Würfeln, Quadern usw., insbeson
dere im Feuchtbereich oder Außenbereich. Weiter betrifft die vorlie
gende Erfindung auch die Verwendung dieses Formkörpers, der nach
vorbeschriebener Art erhältlich ist, als Halbzeug oder Verkleidung im
Baubereich. Außerdem kann der erfindungsgemäße Formkörper als
Verpackungsmaterial, Bodenbelag, als Treppenstufen oder Dekorbal
ken verwendet werden. Diese vorgenannten Verwendungen des Form
körpers betreffen bevorzugt den Innenausbau von Fahrzeugen, insbe
sondere von Kraftfahrzeugen wie Personenkraftfahrzeugen und Cam
pingfahrzeugen, aber auch von Wohnwagen, Schiffen und Flugzeugen.
Alternativ können die erfindungsgemäßen Formkörper für dekorative
Zwecke im Außenbereich oder im Haushalts- und gewerblichen Be
reich, insbesondere im Küchen- und Sanitärbereich eingesetzt werden.
Die Erfindung wird im weiteren durch Ausführungsbeispiele näher er
läutert.
Beispiel 1 | ||
A) Ausgangsprodukte | ||
a) Polyolkomponente: | ||
Trifunktionelles Poletherpolyol auf Basis Glyzerin, Ethylen- und Propylenoxid | 83,8 | |
Glyzerin | 6,0 | |
Sojapolyol mit Ethylenoxid modifiziert | 6,0 | |
Wasser | 2,2 | |
Tegostab B 8404 (Fa. Goldschmidt) | 1,3 | |
Dibutylzinndilaurat | 0,7 | |
b) Isocyanatkomponente: @ | Diphenylmethan-4,4′diisocyanat | 100 |
(Roh-MDI mit einer Viskosität von 200-220 mPas) |
1500 g Holzspäne aus Kiefernholz mit einer Spanlänge von bis zu 4 cm
werden mit 1000 g der Polyolkomponente des Schaumstoffsystems in
tensiv gemischt. Nach Zugabe von 1000 g des Isocyanats und erneuter
Vermischung wurde die Mischung schnell in eine Metallform von etwa
6,5 dm³ Größe gegeben. Die Form wurde sofort mit einem Deckel ver
schlossen. Nach 30 Minuten wurde der schaumstoffhaltige Polymer
holz-Formkörper aus der Form entfernt.
Der so erhaltene Formkörper hat eine Dichte von 0,6 g/cm³, eine glatte
Oberfläche und läßt sich wie Holz mechanisch bearbeiten, beispiels
weise sägen, hobeln, schleifen und bohren. In das Material lassen sich
Gewinde schneiden.
Der gemäß Herstellbeispiel erhaltene Formkörper wurde hinsichtlich
seiner Qualitätsmerkmale mit einer mitteldichten Faserplatte (MDF-
Platte), die mit formaldehydhaltigen Kondensationsharzen hergestellt
worden ist und eine identische Dicke aufwies, verglichen. Hier wurde
insbesondere gefunden, daß der erfindungsgemäße Formkörper ge
genüber einer MDF-Platte einen bedeutend geringeren Wert der Was
seraufnahme aufweist.
Claims (19)
1. Formkörper auf Basis von Holzteilchen und/oder cellulosehalti
gem Material sowie wenigstens einem Bindemittel, wobei das
Bindemittel ein kohlendioxidabspaltendes Zweikomponenten-
Polyurethan-Bindemittel aus einem Polyol, Wasser und einem
Polyisocyanat ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel
in einer Menge von 10 bis 200 Gew.-Teilen, bezogen auf 100
Gew.-Teile der Holzteilchen und/oder des cellulosehaltigen Ma
terials, enthalten ist, und wobei der Formkörper durch Umset
zung der Holzteilchen und/oder cellulosehaltigen Materials und
des Bindemittels unter einem Druck von wenigstens 1 kp/cm²,
insbesondere 50 kp/cm² bis 100 kp/cm² erhalten wird.
2. Formkörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Holz Ausgangsstoff für die Holzteilchen Weichholzarten wie bei
spielsweise Nadelhölzer oder Hartholzarten wie beispielsweise
Buche oder Eiche eingesetzt werden.
3. Formkörper nach mindestens einem der vorstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß als cellulosehaltiges Material
pflanzliche Fasern wie Baumwolle, Jute, Flachs, Hanf oder
chemisch modifizierte Fasern wie Zellwolle, eingesetzt werden.
4. Formkörper nach mindestens einem der vorstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Holzteilchen in Form von
Holzspänen oder Holzmehl mit Teilchengrößen von maximal 1
mm Dicke, 20 mm Breite und 50 mm Länge eingesetzt werden.
5. Formkörper nach mindestens einem der vorstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Feuchte der Holzteilchen
und oder des cellulosehaltigen Materials 5 bis 2 Gew.-% ent
spricht.
6. Formkörper nach mindestens einem der vorstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß er weiterhin Einlagen oder
Verstärkungsmittel wie beispielsweise Drähte, Kabel, Drahtnetze
oder Stangen enthält.
7. Formkörper nach mindestens einem der vorstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyisocyanat ein Di-
oder Triisocyanat, insbesondere das Diphenylmethan-2,2′-di
isocyanat (als Rohprodukt) ist.
8. Formkörper nach mindestens einem der vorstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß das Polyol eine Diol/Triol-Mi
schung aus Polyether- und Polyester-Polyolen mit Wasser ist.
9. Formkörper nach mindestens einem der vorstehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß er eine Dichte von 0,40 g/cm³
bis 0,65 g/cm³ aufweist.
10. Verfahren zur Herstellung eines Formkörpers nach vorstehenden
Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß man
- a) die Holzteilchen und/oder das cellulosehaltige Material zunächst mit der Polyolkomponente mischt,
- b) zu dieser Mischung die weitere(n) Komponente(n), insbe sondere das Polyisocyanat, im Überschuß, hinzugibt und diese Mischung homogenisiert,
- c) die vorgenannte Mischung in eine gegebenenfalls Trennmittel aufweisende, verschließbare, druckdichte Form gibt und die Reaktionsmischung unter einem Druck von wenigstens 1 kp/cm³ umsetzt und
- d) den Formkörper der Form entnimmt bzw. von der Form befreit.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Schritte (a) bis (c) bei Temperaturen von 10 bis 30°C, insbeson
dere bei Raumtemperatur (18-25°C) durchgeführt werden.
12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Umsetzung der Reaktionsmischung in Schritt (c) unter Eigenre
aktionsdruck erfolgt.
13. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die
Reaktionszeit in Schritt (c) 5 bis 30 Minuten, vorzugsweise 10 bis
20 Minuten beträgt.
14. Verfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 10-13, da
durch gekennzeichnet, daß man als Form eine verschließbare
Metall- oder Kunstoff-Form einsetzt.
15. Verwendung des Formkörpers nach wenigstens einem der An
sprüche 1 bis 9 oder hergestellt nach wenigstens einem der An
sprüche 10-14 in Form von Platten, Leisten, Würfeln Quadern
usw. insbesondere im Feuchtbereich oder Außenbereich.
16. Verwendung des Formkörpers nach wenigstens einem der An
sprüche 1 bis 9 oder hergestellt nach wenigstens einem der An
sprüche 10 bis 14 als Halbzeug oder Verkleidung im Baubereich.
17. Verwendung des Formkörpers nach wenigstens einem der An
sprüche 1 bis 9 oder hergestellt nach wenigstens einem der An
sprüche 10 bis 14 als Verpackungsmaterial, Bodenbelag, Trep
penstufen oder Dekorbalken.
18. Verwendung des Formkörpers nach Anspruch 17 im Innenaus
bau von Fahrzeugen, insbesondere von Kraftfahrzeugen wie
Personenkraftfahrzeugen und Campingfahrzeugen, aber auch
von Wohnwagen, Schiffen und Flugzeugen.
19. Verwendung des Formkörpers nach Anspruch 16 für dekorative
Zwecke im Außenbereich oder im Haushalts- und gewerblichen
Bereich, insbesondere im Küchen- und Sanitäterbereich.
Priority Applications (7)
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