具有以不均匀分布存在于芯中的泡沫塑料颗粒的木素纤维材料的制作方法

具有以不均匀分布存在于芯中的泡沫塑料颗粒的木素纤维材料的制作方法
【专利摘要】具有芯和两层外层的木素纤维材料，其在芯中包含：A)30-98重量％木素纤维素颗粒；B)1-25重量％的堆积密度为10-150kg/m3的泡沫塑料颗粒，C)1-50重量一种或多种粘合剂，所述粘合剂选自氨基塑料树脂、酚醛塑料树脂和具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯，和D)0-10重量％添加剂，且在外层中包含：E)70-99重量％木素纤维素颗粒，F)1-30重量一种或多种粘合剂，所述粘合剂选自氨基塑料树脂、苯酚甲醛树脂和具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯，和G)0-10重量％添加剂，其中外层E的木素纤维素颗粒包含至少25重量％木素纤维碎片且泡沫塑料颗粒B以不均匀分布存在于芯中。
【专利说明】具有以不均匀分布存在于芯中的泡沬塑料颗粒的木素纤维材料
[0001]本发明涉及具有芯和两层外层的木素纤维材料，其中芯包含不均匀分布的泡沫塑料颗粒。
[0002]CH-A-370229公开了具有轻重量和压缩强度且由木片或木纤维、粘合剂和用作填料的多孔可发泡或部分可发泡塑料组成的压缩模制品。
[0003]这些压缩模制品的缺点是它们不具有无塑料外层，意指常规涂覆技术(例如用家具箔镶衬或用三聚氰胺膜短周期涂覆)导致差的结果。
[0004]DE-U-202007017713公开了通过木片和在板的中间层片中均匀分布的发泡聚苯乙烯珠粒组合而得到的低重量刨花板。
[0005]这些材料的缺点是弯曲强度、螺丝拔出抗性和表面质量对所有应用而言不是足够的。
[0006]W0-A-2008/046890公开了轻重量、单层和多层木基材料，其包含木颗粒、具有改进的横向拉伸强度和10-100kg/m3的堆积密度的聚苯乙烯和/或苯乙烯共聚物填料、和粘合齐IJ。填料有利地均匀分布在木基材料内。
[0007]这些材料的缺点是对于给定板密度，性能的改进仅可以以提高胶的量和/或聚合物的量而实现，因此提高成本。
[0008]因此，本发明的目的是补救上述缺点，更特别是提供具有改进的横向拉伸强度、改进的弯曲强度、改进的螺丝拔出值和/或良好表面性能的轻重量木素纤维材料，这些材料继续具有良好的加工性能，如同常规高密度木基材料。
[0009]因此，发现一种新且改进的木素纤维材料，所述木素纤维材料具有芯和两层外层且芯中包含或者优选由如下组分组成:
[0010]A) 30-98重量％木素纤维素颗粒；
[0011]B) 1-25重量％的具有10_150kg/m3的堆积密度的泡沫塑料颗粒，
[0012]C) 1-50重量一种或多种粘合剂，所述粘合剂选自氨基塑料树脂、酚醛塑料树脂和具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯，和
[0013]D)0_10重量％添加剂，
[0014]且在外层中包含或者优选由如下组分组成:
[0015]E) 70-99重量％木素纤维素颗粒，
[0016]F) 1-30重量一种或多种粘合剂，所述粘合剂选自氨基塑料树脂、酚塑料树脂(phenoplast resin)和具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯,和
[0017]G) 0-10重量％添加剂，
[0018]其中外层E的木素纤维素颗粒包含至少25重量％木素纤维碎片且泡沫塑料颗粒B以不均匀分布存在于芯中，以及制备它们的方法和它们的用途。
[0019]组分A、B、C、D、E、F和G的重量百分数描述涉及作为总干重量的比例的所述组分的干重量。组分A、B、C和D的重量百分数数字的总和为100重量％。组分E、F和G的总和也构成100重量％。另外，不仅外层，还有芯也包含水，在重量数字中不考虑这一点。水可源自存在于木素纤维素颗粒中的残留水分、粘合剂、另外加入的水(例如用于粘合剂的稀释或外层的润湿)，或者源自添加剂，例如固化剂水溶液或含水链烷烃乳液，或者当它们发泡(例如使用蒸汽发泡)时源自泡沫塑料颗粒。芯和外层的水含量基于100重量％总干重量可以为至多20重量％，即0-20重量％，优选2-15重量％，更优选4-10重量％。芯的总干质量与外层的总干质量之比通常为100:1-0.25:1，优选10:1-0.5:1，更优选6:1_0.75:I，更特别地4:1-1:1。
[0020]不均匀地分布于芯中的可膨胀塑料颗粒B意指芯的外部区域(“外部”)中泡沫塑料颗粒B与木素纤维素颗粒A的重量比X(基于干质量)与芯的内部区域(“内部”)中泡沫塑料颗粒B与木素纤维素颗粒A的重量比Y不同，换言之，芯的外部区域(“外部”)中大于或小于芯的内部区域(“内部”)中。芯的内部区域通常通过平行于板平面延伸的面与芯的两个外部区域隔开。芯的内部区域应当理解为包含芯的总干质量的20-80重量％，优选30-70重量%，更优选40-60重量0Z0，更特别地45-55重量0Z0，非常优选50重量0Z0且位于两个外部区域之间的区域。两个外部区域可具有相同的质量，换言之，每种情况下25重量％，或者近似地具有相同质量，即25.01:24.99-25.99:24.01重量％，优选25.01:24.99-25.8:24.2%，更优选 25.01:24.99-25.6:24.4%，更特别地 25.01:24.99-25.4:24.6%，或者具有基于芯的总干质量不同的质量，即26:24-40:10重量％，优选26:24-30:20重量％，更优选26:24-27:23重量％，更特别地26:24-26.5:23.5重量％。芯的内部区域和两个外部区域的总和构成100重量％。为测定芯的外部区域中泡沫塑料颗粒B与木素纤维素颗粒A的重量比X，可使用存在于两个外部区域中的所有泡沫塑料颗粒B和所有木素纤维素颗粒A。描述两个外部区域的一个中的塑料颗粒B与木素纤维素颗粒A之比的比率V在这里可以与描述两个外部区域的另一个中的比率X”不同或相同。
[0021]本发明木素纤维材料(木素纤维素材料)可如下制备:
[0022]通常将用于芯 的组分和用于外层的组分彼此分开地混合。
[0023]对于芯，可将木素纤维素颗粒A与组分B、C和D和/或与其中所含组分成分(即两种或更多种成分，例如来自一种组分的组的物质或化合物)以任何所需顺序混合。组分A、B、C和D每种情况下可以由一种、两种(A1、A2或B1、B2，或者C1、C2或D1、D2)或者多种组分成分(Al、A2、A3、…，或 B1、B2、B3、...、C1、C2、C3、…，或 D1、D2、D3、…)组成。
[0024]如果组分由多种组分成分组成，则这些组分成分可作为混合物或者彼此单独地加入。在分别加入的情况下，这些组分成分可直接在彼此之后或者在不直接在彼此之后的时间的不同点加入。在例如组分C由两种成分Cl和C2组成的情况下，这意指C2在Cl以后立即加入，或者Cl在C2以后立即加入，或者一种或多种其它组分或组分成分，例如组分B，在C2和C2的加入之间加入。也可在加入以前将组分和/或组分成分与其它组分或组分成分预混合。例如可将添加剂成分Dl加入粘合剂C或粘合剂成分Cl中，然后将该混合物加入实际混合物中。
[0025]优选首先将泡沫塑料颗粒B加入木素纤维素颗粒A中，其后将该混合物与粘合剂C或者与两种或更多种粘合剂成分Cl、C2等混合。如果使用两种或更多种粘合剂成分，则它们优选彼此单独地加入。优选将添加剂D与粘合剂C或者与粘合剂成分(即多种成分，例如来自该组分组的物质或化合物)部分混合，然后加入。
[0026]对于外层，将木素纤维素颗粒E与组分F和G和/或与存在于其中的组分成分(即多种成分，例如来自一种组分的组的物质或化合物)以任何所需顺序混合。对于两层外层，可使用相同的混合物或两种不同的混合物，优选相同的混合物。
[0027]当组分由多种组分成分组成时，这些成分可作为混合物或者彼此独立地加入。在这种情况下，这些组分成分可直接在彼此之后或者在不直接在彼此之后的时间的不同点加入。优选将添加剂G与粘合剂F或粘合剂成分部分混合，然后加入。
[0028]将所得混合物A、B、C、D和E、F、G 一层压一层地层叠并通过常规方法在升高的温度下压缩以得到木素纤维模制品。为此，在载体上产生垫，所述垫由这些混合物以顺序E、F、G/A、B、C、D/E、F、G组成(“夹层结构”)。通常将该垫在80-300°C，优选120-280°C，更优选150-250°C的温度和1-50巴，优选3_40巴，更优选5_30巴的压力下压缩以形成模制品。在一个优选实施方案中，在该热压以前使垫经受冷预压制。压缩可通过本领域技术人员已知的任何方法进行(参见 “Taschenbuch der Spanplatten Technik”, H.-J.Deppe, K.Ernst,第 4 版，2000, DRff-Verlag Weinbrenner, Leinfelden Echterdingen,第 232-254 页和“MDF-Mitteldichte Faserplatten，，Η.-J.Deppe, K.Ernst, 1996, DRff-Verlag Weinbrenner,Leinfelden-Echterdingen,第93-104页中的实施例)。这些方法使用不连续压制技术，例如在单级或多级压机上，或者连续压制技术，例如在双带压机上。
[0029]塑料颗粒B在芯中的不均匀分布可以如下产生:
[0030]可制备组分A、B、C和D的多种混合物，所述混合物包含不同质量比的组分A和B。可使这些混合物连续地扩散。在这种情况下，通常应存在具有不同质量比的组分A和B的混合物的仅轻微混合，或者不混合。因此，可实现泡沫塑料颗粒在木素纤维素材料的芯中的不均匀分布。在本文中，可预先将木颗粒A和塑料颗粒B分离成不同的级分，例如通过筛分。混合物各自可包含不同的木颗粒A级分和/或塑料颗粒B级分。
[0031]在另一实施方案中，塑料颗粒B在芯中的不均匀分布可通过分离性扩散实现。在这种情况下，取决于尺寸和/或重量，扩散使用确保球聚集在芯的外部区域中或内部区域中的工具进行。这可例如通过使用筛分系统使混合物A、B、C、D扩散而实现。在一个优选实施方案中，该系统装配有具有不同的孔尺寸且镜式对称排列的筛。特别优选将支撑下部外层的材料的载体输送至扩散工具下面，其中筛系统以这种方式布置以致在扩散工具开始处(在生产方向上)存在具有小孔尺寸的筛，其中筛的孔尺寸向扩散位置的中部内向地提高，且在该位置结束时再次降低。筛的布置意味着小木素纤维素颗粒进入芯的外部区域，接近外层的那些，且大木素纤维素颗粒进入芯的内部区域。同时，小塑料颗粒进入芯的外部区域，接近外层的那些，且大塑料颗粒进入芯的内部区域。取决于木素纤维素颗粒和塑料颗粒的粒度分布，这产生木素纤维素颗粒A与塑料颗粒B的不同质量比。这种扩散位置描述于EP-B-1140447 和 DE-C-19716130 中。
[0032]例如，木素纤维素颗粒扩散位置可包含两个计量仓，其各自容纳多个背刮式耙。可将由不同的大颗粒A和组分B、C和D组成的松散材料(“芯混合物”)供入计量仓中(例如从上面)。底部带可置于各个计量仓的下面，其在两个转向辊上运行且每种情况下与出料辊一起形成芯混合物的排料装置。在各个出料辊下面，可存在连续刮板带，所述刮板带被引导在两个转向辊上且其下部塔每种情况下可被引导在具有不同孔尺寸的筛装置上，因此形成筛装置的不同部分。与刮板带一起，筛装置形成分级工具，芯混合物的木素纤维素颗粒A和塑料颗粒B可根据其尺寸借助所述分级工具分级。筛装置的各部分可以以这样的方式布置以致细木素纤维素颗粒A和/或塑料颗粒B在位于网的输送方向上外部的扩散位置的那些区域中各自扩散到下部外层上，同时粗木素纤维素颗粒A和/或塑料颗粒B经由分级工具的内部区域扩散到外层上(详情参见EP-B-1140447)。
[0033]根据本发明另一有利实施方案，分配段的至少一部分每种情况下包含研磨元件，所述研磨元件承受筛工具的表面，且在分配段移动时被研磨性地引导在筛工具的表面上。在承受各分配段或至少一些分配段的筛工具表面的温和压力下的研磨元件进一步增强当分配段在筛工具表面上移动时产生的清洁效果。同时，研磨元件增强在垂直于筛表面的方向上作用于颗粒上的力组件，由此产生产量的提高。输送工具优选设计为刮板带，更特别地连续刮板带。这样，特别简单且便宜的输送工具结构是可能的。此处有利的是预先形成用于至少在垂直于筛工具表面的方向上的分区上的颗粒的刮板带，由此容许颗粒通过刮板带经由其进料装置从计量仓中倒入并倒在筛工具上。这排除了对任何复杂的进料装置结构的需要。根据本发明另外有利实施方案，刮板带包含驱动器，更特别地板状驱动器，其优选以规则间隔提供在链或带形式的连续支撑元件上。在这种情况下，支撑元件每种情况下可安装于驱动器中心上。然而，也可提供多个支撑元件，更特别地，两个链或带支撑元件，所述支撑元件各自固定在驱动器侧面外边的区域中。这提高根据本发明设计的刮板带的稳定性。优选驱动器可拆卸地固定在一个或多个支撑元件上，和/或为不渗透性设计。这确保一方面所用驱动器可最佳地适于所用筛工具，另一方面磨损的驱动器可被新的取代。根据本发明另外有利实施方案，研磨元件每种情况下通过驱动器的一段形成。这样，本发明工具的设计可以是特别具有成本效率的，因为研磨元件不需要单独组件。特别地，至少在它们形成研磨元件的部分中，驱动器具有灵活的设计，例如由硬橡胶构成。这使研磨元件符合筛工具的表面，由此确保甚至在筛表面中一定不规则性的情况下，研磨元件承受筛工具表面上在其整个宽度上以及在其整个移动范围上的特定压力。根据本发明的另一优选实施方案，驱动器具有耐磨设计，至少在其形成研磨元件的部分中如此，更特别地具有耐磨涂层，例如特氟隆涂层。形成研磨元件的驱动器部分可以以与驱动器一起的单片或者作为分开的组件设计。如果研磨元件设计为分开的组件，则它们优选可拆卸地安装在驱动器上，使得它们在磨损的情况下可置换。根据本发明的另一有利实施方案，驱动器至少在其形成研磨元件的部分中由防水非粘性材料形成。这防止颗粒被保持粘在驱动器上的粘合剂润湿，该润湿可能限制分配段的拾取能力。根据本发明另一优选实施方案，筛工具包含具有不同筛孔的筛区，更特别地两个筛区。这样，具有不同尺寸的颗粒通过具有不同尺寸筛孔的筛区分级。在本文中，特别地，筛区沿着可在筛工具表面上移动的分配段的移动方向上一个接一个地排列，优选位于分配段移动方向上的筛区的筛孔比与移动方向相反设置的筛区的筛孔更大。这确保当它们通过筛表面时，具有小直径的颗粒首先通过筛工具，而在下一筛区，在此之后，下一更大颗粒通过筛。因此，取决于筛区的数目和筛孔的尺寸，实现所需的颗粒分级。这些分级的颗粒可根据筛区倒入不同粒度的不同收集工具中，或者例如可倒在移动的传送带上，所述传送带置于筛工具下面，且这样可在其上产生其厚度上具有不同粒度分布的网。
[0034]根据本发明另一有利实施方案，连续刮板带借助两个转向辊引导，所以下部带部分直接在筛工具的表面上运行，且上部带部分在从筛工具表面起的特定距离处，更特别地每种情况下基本平行于筛工具表面运行。这样，特别紧凑的设计对本发明工具而言是可能的。优选在这种情况下，至少在刮板带的一端，更特别地在转向辊区域中，提供拾取工具以拾取被排除的颗粒。这些颗粒可以为松散材料中存在的外来体，例如螺丝或钉；作为选择，它们可以为超过最大容许粒度的聚集体或颗粒，并将其排除和取出以使得甚至不能堵塞筛工具的最大筛孔。根据本发明另一优选实施方案，至少在上部与下部带部分之间的区域中，提供中间底座，且驱动器在其与形成研磨元件的部分相反的端承受中间底座，相对着中间底座，这意味着当分配段移动时，这些端研磨性地引导在中间底座上。以该实施方案，首先经由其进料装置从计量仓供入中间底座的松散材料可以以指定方式达到转向辊之间的特定位置。在这种情况下，根据一个优选实施方案，中间底座可在上部带部分的移动方向上从一个转向棍延伸至相对的另一转向棍；在该另一转向棍与面对该另一转向棍的中间底座端之间形成在垂直于筛工具表面的方向上颗粒可透的区域。特别地，当该区域由具有相对大筛孔的其它筛工具形成时，此处可存在具有粒度在这些筛孔尺寸以上的外来体或颗粒的初步沉积。仅通过其它筛工具的那些颗粒落在它们借助输送工具移动于其上的下面筛工具上。根据本发明另一优选实施方案，存在在纵向上一个接一个设置的两个刮板带，刮板带特别地彼此镜式对称地排列。在这种情况下，有利的是分配工具，更特别地梭式分配器的形式，位于计量仓的进料装置下游，并可用于将从计量仓中取出的颗粒通过进料装置供至两个刮板带，更特别地交替地供应。借助该设计，可起始于一个计量仓将颗粒分配给两个不同的刮板带。尤其是当两个刮板带可以以相反方向驱动，所以两个上部带部分可以以相互偏离的方式移动，且在上部与下部带部分之间以已描述的方式提供中间底座时，可将借助分配工具供入相应中间底座中的颗粒输送至位于相反方向的刮板带的末端，其中它们每种情况下应用于置于刮板带下面的筛工具。如果给定这些筛工具的筛孔的合适尺寸，特别是当筛孔的尺寸在下部带部分的移动方向上提高时，芯的材料在位于筛工具下面的移动传送带上形成，且下部层已扩散至其上，其中形成芯材料使得细木素纤维素颗粒A和/或塑料颗粒B聚集在芯的外层中，且粗木素纤维素颗粒A和/或塑料颗粒B聚集在芯的内层中。代替分配工具，也可例如存在两个计量仓，通过所述计量仓将两个刮板带装上颗粒。在所有实施方案中，筛工具和/或其它筛工具优选设计为振动筛或振动摇动筛。在这种情况下，供入筛工具中的松散材料进一步松散，意味着在距筛的一定距离处的细颗粒以及随后中等粒度颗粒更快速地移向筛孔并通过它们(详情参见DE-C-19716130)。
[0035]另一优选实施方案为具有专用型材辊(辊筛)的辊扩散系统的使用。在这种情况下，也优选选择对称结构，意味着小木素纤维素颗粒A和/或小塑料颗粒B进入芯的外部区域，接近外层的那些，且大木素纤维素颗粒A和/或大塑料颗粒B进入芯的内部区域。一个特别优选的实施方案为一个或多个ClassiFormer?装置的使用。例如来自Dieffenbacher的具有对称结构的Classiformer CC具有合适性。作为选择,可使用相反且一个接一个排列的两个 Classiformers C。
[0036]本发明木素纤维素材料通常具有300-600kg/m3,优选350_590kg/m3,更优选400-570kg/m3，更特别地450_550kg/m3的平均密度。
[0037]组分A的木素纤维素颗粒以30-98重量0Z0，优选50_95重量0Z0，更优选70_90重量％的量存在于芯的木素纤维材料中，且它们的基础材料为任何所需木品种或其混合物，实例为云杉、山毛榉、松木、落叶松、酸橙、杨树、桉树、岑树、栗木和冷杉木或其混合物，优选云杉、山毛榉或其混合物，更特别是云杉，且可包括例如用于制备刨花板、MDF(中密度纤维板)和HDF(高密度纤维板)板的类型的木部件，例如木板条、木条、木片、木纤维、木粉或其混合物，优选木片、木纤维、木粉及其混合物，更优选木片、木纤维或其混合物。木素纤维素颗粒还可来自木质植物,例如亚麻、大麻、禾谷类或其它一年生植物,优选亚麻或大麻。特别优选使用用于生产刨花板的类型的木片。如果使用不同木素纤维素颗粒的混合物，例如木片和木纤维或木片和木粉的混合物，则例如木片的含量优选为至少75重量％，换言之，75-100重量％，更优选至少90重量％，换言之，90-100重量％。组分A的平均密度通常为0.4-0.85g/cm3，优选 0.4-0.75g/cm3，更特别地 0.4-0.6g/cm3。
[0038]木素纤维素颗粒的原料为常规原木、来自森林疏伐的木料、残余木料、废森林木料、残余工业木料、用过的废木料、来自木基材料生产的生产废物、用过的木基材料以及木素纤维素植物。加工成所需木素纤维素颗粒、木颗粒如木片或木纤维可根据已知方法进行(例如 M.Dunky, P.Niemz, Holzwerkstoffe und Leime,第 91-156 页，Springer VerlagHeidelberg,2002)。
[0039]在外层中，木素纤维素颗粒以70-99重量0Z0，优选75-97重量0Z0，更优选80_95重量％的量存在。它们由至少25重量％，换言之，25-100重量％，木素纤维碎片，更特别地木片，优选至少75重量％，换言之，75-100重量％，更优选至少95重量％，换言之，95-100重量％，非常优选仅，换言之，100重量％木素纤维碎片，更特别地木片组成。所用原料可以为木素纤维材料，特别是来自所有木素纤维素的木或者组分A下所列的木来源。制备以得到所需木素纤维素颗粒可如针对组分A所述进行。组分E的平均密度通常为0.4-0.85g/cm3,优选 0.4-0.75g/cm3,更特别地 0.4-0.6g/cm3。
[0040]组分A可包含常规少量水,0-10重量％,优选0.5-8重量更优选1-5重量％ (在
0-0.5重量％,优选0-0.4重量更优选0-0.3重量％的常规低波动范围内)。该量数字基于100重量％的绝对干木物质，且描述在与选自B、C和D的第一组分或第一组分成分或者第一混合物混合以前立即干燥(通过技术人员已知的常规方法)以后，组分A的水含量。[0041 ] 在一个优选实施方案中，组分E可包含少量水,0-10重量％,优选0.5-8重量％,更优选1-5重量％ (在0-0.5重量％，优选0-0.4重量％，更优选0-0.3重量％的常规低波动范围内)。该量数字基于100重量％的绝对干木物质，且描述在与选自F和G的第一组分或组分成分或混合物混合以前立即干燥(通过技术人员已知的常规方法)以后，组分E的水含量。
[0042]合适的泡沫塑料颗粒(组分B)包括具有10_150kg/m3，优选30_130kg/m3，更优选35-110kg/m3,更特别地40_100kg/m3的堆积密度的泡沫塑料颗粒,优选泡沫热塑性塑料颗粒(通过称重填充有松散材料的指定体积而测定)。
[0043]泡沫塑料颗粒B通常以具有0.01-50mm,优选0.25-10mm,更优选0.4-8.5mm,更特别地0.4-7mm的平均直径的球或珠粒的形式使用。在一个优选实施方案中，球具有小的表面积/单位体积，例如为球形或椭圆形颗粒的形式，且有利地为闭孔球。根据DIN IS04590的开孔比例通常不大于30%，即0-30%，优选1-25%，更优选5-15%。
[0044]可膨胀或泡沫塑料颗粒基于的合适聚合物通常为可发泡的所有已知聚合物或其混合物，优选热塑性聚合物或其混合物。非常合适的这类聚合物的实例包括聚酮、聚砜、聚甲醛、PVC(刚性和柔性)、聚碳酸酯、聚异氰脲酸酯、聚碳二亚胺、聚丙烯酰亚胺和聚甲基丙烯酰亚胺、聚酰胺、聚氨酯、氨基塑料树脂和酚醛树脂、苯乙烯均聚物(下文也称为“聚苯乙烯”或“苯乙烯聚合物”)、苯乙烯共聚物、C2-C10烯烃均聚物、C2-C10烯烃共聚物和聚酯。为生产所述烯烃聚合物，优选使用1-链烯烃，实例为乙烯、丙烯、1-丁烯、1-己烯和1-辛烯。
[0045]还可将聚合物，优选热塑性塑料与形成可膨胀或泡沫塑料颗粒B的基础的常规添加剂混合，实例为UV稳定剂、抗氧化剂、涂料、疏水剂、成核剂、增塑剂、阻燃剂、可溶性和不可溶有机和/或无机染料、颜料，和绝热颗粒，例如炭黑、石墨或铝粉，其一起或者空间分开地作为辅助剂。
[0046]组分B通常可如下得到:
[0047]使用能膨胀介质(也称为“发泡剂”)或包含能膨胀基质的合适聚合物可通过暴露于微波能、热能、热空气，优选蒸汽，和/或压力变化(该膨胀通常也称为“发泡”)下而膨胀(Kuntstoff Handbuchl996,第 4 卷，“Polystyrol”，Hanserl996,第 640-673 页或US-A-5，112，875)。在该程序的过程中，通常发泡剂膨胀，颗粒粒度提高，且形成孔结构。该膨胀可以在常规发泡设备，通常称为“预发泡机”中进行。这类预发泡机可永久性安装或者可以为便携式的。膨胀可以在一个或多个阶段中进行。在单阶段方法中，通常使可膨胀塑料颗粒直接膨胀至所需最终粒度。在多阶段方法中，通常首先使可膨胀塑料颗粒膨胀至中间粒度，然后在一个或多个其它阶段中借助相应的中间粒度数膨胀至所需最终粒度。与泡沫塑料颗粒相反，上述压实塑料颗粒在本文中也称为“可膨胀塑料颗粒”通常不具有孔结构。泡沫塑料颗粒通常具有基于塑料和发泡剂的总质量0-5重量％，优选0.5-4重量％，更优选1-3重量％的低残余发泡剂含量。这样得到的泡沫塑料颗粒可置于中间储存中或者不经其它中间步骤而进一步用于制备本发明组分B。
[0048]可膨胀塑料颗粒可使用技术人员已知的所有发泡剂膨胀，实例为脂族C3Xltl烃，例如丙烷、正丁烷、异丁烷、正戊烷、异戊烷、新戊烷、环戊烷和/或己烷及其异构体，醇、酮、酯、醚或卤代烃，优选正戊烷、异戊烷、新戊烷和环戊烷，更优选正戊烷和异戊烷的商业戊烷异构体混合物。
[0049]可膨胀塑料颗粒中发泡剂的量通常为0.01-7重量％，优选0.01-4重量％，更优选0.1-4重量％，每种情况下基于包含发泡剂的可膨胀塑料颗粒。
[0050]一个优选实施方案使用苯乙烯均聚物(在本文中也简称为“聚苯乙烯”)、苯乙烯共聚物或其混合物作为组分B中的唯一塑料。
[0051]这类聚苯乙烯和/或苯乙烯共聚物可通过技术人员已知的任何聚合技术制备；参见例如 Ullmann，s Encyclopedia,第 6 版,2000Electronic Release 或Kunststoff_Handbuchl996,第 4 卷，“Polystyrol，，,第 567-598 页。
[0052]可膨胀聚苯乙烯和/或苯乙烯共聚物通常以常规方式通过悬浮聚合或通过挤出方法制备。
[0053]在悬浮聚合的情况下，可使苯乙烯(任选加入其它共聚单体)在含水悬浮液中在常规悬浮液稳定剂的存在下借助形成自由基的催化剂聚合。发泡剂和任选其它常规辅助剂可包含在聚合的初始进料中或者在聚合过程中或在聚合结束以后加入批料中。在聚合结束以后可将用发泡剂浸溃的所得珠粒状可膨胀苯乙烯聚合物与水相分离，洗涤，干燥并筛分。
[0054]在挤出方法的情况下，可借助挤出机将发泡剂混入聚合物中，例如传送通过口模板并在压力下制粒以形成颗粒或束。
[0055]上述优选或特别优选的可膨胀苯乙烯聚合物或可膨胀苯乙烯共聚物具有相对低发泡剂含量。这类聚合物也称为“低发泡剂”。非常合适的制备低发泡剂的可膨胀聚苯乙烯或可膨胀苯乙烯共聚物的方法描述于US-A-5，112,875中，通过引用将其并入本文中。
[0056]如所述，也可使用苯乙烯共聚物。有利地，这些苯乙烯共聚物包含基于塑料(不具有发泡剂)的质量至少50重量％，即50-100重量％，优选至少80重量％，即80-100重量％的共聚苯乙烯。预期的共聚单体实例包括α-甲基苯乙烯、环卤化苯乙烯、丙烯腈、丙烯酸或甲基丙烯酸与具有1-8个碳原子的醇的酯、N-乙烯基咔唑、马来酸、马来酸酐、(甲基)丙烯酰胺和/或乙酸乙烯酯。
[0057]聚苯乙烯和/或苯乙烯共聚物可有利地包括少量共聚链支化剂，换言之，具有多于一个双键，优选两个双键的化合物，例如二乙烯苯、丁二烯和/或丁二醇二丙烯酸酯。支化剂通常以基于苯乙烯0.0005-0.5摩尔％的量使用。也可使用不同苯乙烯(共)聚合物的混合物。非常合适的苯乙烯均聚物或苯乙烯共聚物为晶体透明聚苯乙烯(GPPS)、高抗冲聚苯乙烯(HIPS)、阴离子聚合的聚苯乙烯或高抗冲聚苯乙烯(A-1PS)、苯乙烯-α-甲基苯乙烯共聚物、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯聚合物(ABS)、苯乙烯-丙烯腈(SAN)、丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯(ASA)、丙烯酸甲酯-丁二烯-苯乙烯(MBS)、甲基丙烯酸甲酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(MABS)聚合物或其混合物，或者与聚苯醚(PPE) —起使用。
[0058]优选使用具有70000-400000g/mol，更优选 190000-400000g/mol，非常优选210000-400000g/mol的分子量的塑料颗粒,更优选苯乙烯聚合物或苯乙烯共聚物，更特别地苯乙烯均聚物。
[0059]这些泡沫聚苯乙烯颗粒或泡沫苯乙烯共聚物颗粒可经或不经其它发泡剂降低措施而用于生产木素纤维素物质。
[0060]可膨胀聚苯乙烯或可膨胀苯乙烯共聚物或者泡沫聚苯乙烯或泡沫苯乙烯共聚物通常具有抗静电涂层。
[0061]泡沫塑料颗粒B通常为未熔融状态，即使在压缩形成木素纤维素材料以后，这意指塑料颗粒B通常不透过或浸溃木素纤维素颗粒，而是分布在木素纤维素颗粒之间。通常可将塑料颗粒B通过物理方法与木素纤维素分离，例如如在木素纤维素材料的粉碎以后。
[0062]泡沫塑料颗粒B的总量基于芯的总干质量通常为1-25重量％，优选3-20重量％，更优选5-15重量％。
[0063]显然有利的是上述泡沫塑料颗粒B与木素纤维素颗粒，优选木颗粒A)的尺寸匹配，或者反之亦然。
[0064]该匹配在下面通过木素纤维素颗粒，优选木颗粒A和泡沫塑料颗粒B的相应d’值的关系(来自 Rosin-Rammler-Sperling-Bennet 函数)表不。
[0065]Rosin-Rammler-Sperling-Bennet 函数描述于例如 DIN66145 中。
[0066]d’值通过首先类似DIN66165的，第I和2部分进行筛分析以测定泡沫塑料颗粒B和木素纤维素颗粒，优选木颗粒A的粒度分布而测定。
[0067]然后将来自筛分析的值插入Rosin-Rammler-Sperling-Bennet函数中，并计算d，。
[0068]Rosin-Rammler-Sperling-Bennet 函数为:
[0069]R= 100*exp (_ (d/d, )n))
[0070]参数的定义如下:
[0071]R保留在各个筛板上的残渣(重量％ )[0072]d 粒度
[0073]d’ 36.8重量％残渣下的粒度
[0074]η粒度分布的宽度
[0075]非常合适的木素纤^隹素颗粒Α,优选木颗粒具有根据Rosin-Rammler-Sperling-Bennet (d，值的定义和测定如上文所述)0.1-5，优选0.3-3，更优选0.5-2.75的d’值。
[0076]当木素纤维素颗粒，优选木颗粒A，和泡沫塑料颗粒B的颗粒的根据Rosin-Rammler-Sperling-Bennet的d’值服从以下关系时,得到非常合适的木素纤维素材料:
[0077]颗粒A的d’ ≤2.5 X颗粒B的d’，优选
[0078]颗粒A的d’≤2.0 X颗粒B的d’，更优选
[0079]颗粒A的d’≤1.5 X颗粒B的d’，非常优选
[0080]颗粒A的d’≤颗粒B的d’。
[0081]粘合剂C的总量基于芯的总质量为1-50重量％，优选2-15重量％，更优选3-10
重量％。
[0082]粘合剂F的总量基于外层的总干质量为1-30重量％，优选2-20重量％，更优选3-15重量％。
[0083]组分C和组分F的粘合剂可选自氨基塑料树脂、酚醛塑料树脂和具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯，使用组分C和F的相同或不同粘合剂或粘合剂混合物，优选相同粘合剂，两种情况下都特别优选氨基塑料。在氨基塑料和酚醛塑料的情况下，重量数字涉及相应组分的固体含量(根据Giinter Zeppenfeld, Dirk Grunwald, Kleb stoffe in derHolz-und 、Uibelindustrie?第 2 版，DRW-Verlag,第 268 页，通过在 120°C 下经 2 小时蒸发水而测定)，其中关于异氰酸酯，更特别地PMDI (聚二苯基甲烷二异氰酸酯)，它涉及异氰酸酯组分本身，换言之，例如不具有溶剂或乳化介质。
[0084]酚醛塑料为通过使酚与醛缩合而得到并可任选被改性的合成树脂。除未取代的苯酚外，苯酚衍生物也可用于制备酚醛塑料。这些衍生物可以为甲酚、二甲苯酚或其它烷基苯酚，例如对叔丁基苯酚、对叔辛基苯酚和对叔壬基苯酚，芳基苯酚，例如苯基苯酚和萘酚，或二价苯酚，实例为间苯二酚和双酚A。用于制备酚醛塑料的最重要的醛为甲醛，其可以以多种形式使用，例如作为水溶液，或者以固体形式，作为仲甲醛，或者作为甲醛供体。也可使用其它醛，例如乙醛、丙烯醛、苯甲醛或糠醛，和酮。酚醛塑料可通过羟甲基或酚羟基的化学反应，和/或通过物理分散于改性剂中而改性(EN IS010082)。
[0085]优选的酚醛塑料为酚醛树脂，特别优选苯酚甲醛树脂(也称为PF树脂)，例如由Kunststoff-Handbuch,第 2 版，Hanserl988,第 10 卷，“Duroplaste”,第 12-40 页已知。
[0086]作为氨基塑料树脂，可使用技术人员已知的所有氨基塑料树脂，优选已知用于
制备木基材料的那些。这类树脂以及它们的制备描述于例如Ullmanns Elizyklopftdie
der technischen Chemie,第 4 版，修订和扩展版，Verlag Chemie, 1973,第 403-424 页“Aminoplaste”，和 Ullmann’ sEncyclopedia of Industrial Chemistry,第 A2 卷，VCHVerlagsgesellschaft, 1985,第 115-141 页 “Amino Resins，，，以及 M.Dunky, P.Niemz,Holzwerkstoffe und Leime, Springer 2002,第 251-259 页(UF 树脂)和第 303-313 页(具有少量三聚氰胺的MUF和UF)中。一般而言，它们为具有至少一个-任选被有机基团部分取代的-氨基或脲基团(脲基团也称为羧酰胺基团)，优选脲基团的化合物，优选脲或三聚氰胺，和醛，优选甲醛的缩聚产物。优选的缩聚产物为脲-甲醛树脂(UF树脂)、三聚氰胺-甲醛树脂(MF树脂)或含三聚氰胺脲-甲醛树脂(MUF树脂)，更优选脲-甲醛树脂，实例为来自 BASF SE 的Kaurit?胶产品。
[0087]特别优选的缩聚产物为其中醛与-任选被有机基团部分取代的-氨基和/或脲基团的摩尔比为0.3:1-1:1，优选0.3:1-0.6:1，更优选0.3:1_0.55:1，非常优选0.3:
1-0.5:1的那些。如果氨基塑料与异氰酸酯组合使用，则醛与-任选被有机基团部分取代的-氨基和/或脲基团的摩尔比为0.3:1-1:1，优选0.3:1-0.6:1，更优选0.3:1-0.45:1，非常优选0.3:1-0.4:1。
[0088]所述氨基塑料树脂通常以液体的形式，通常以溶液，通常作为25-90重量％浓度溶液，优选50-70重量％浓度溶液，优选水溶液使用，但也可以以固体形式使用。
[0089]液体含水氨基塑料树脂的固体含量可根据Giinter Zeppenfeld, Dirk Grunwald,
Klebstoffe in der Holz-und MSbelindUStrie,第 2 版，DRW-Verlag,第 268 页测定。
[0090]粘合剂C和粘合剂F的成分本身可单独使用-即例如氨基塑料树脂或有机异氰酸酯或PF树脂作为粘合剂C或粘合剂F的唯一成分。然而，另外，粘合剂C和粘合剂F的树脂组分也可作为粘合剂C和/或粘合剂F的两种或更多种成分的组合使用；这些组合优选包含氨基塑料树脂和/或酚醛塑料树脂。
[0091 ] 在一个优选实施方案中，氨基塑料和异氰酸酯的组合可用作粘合剂C。在这种情况下，粘合剂C中氨基塑料树脂的总量基于芯的总干质量为1-45重量％，优选4-14重量％，更优选6-9重量％。粘合剂C中有机异氰酸酯，优选具有2-10，优选2-8个单体单元和平均至少一个异氰酸酯基团每单体单元的低聚异氰酸酯，更优选PMDI的总量基于芯的总干质量为0.05-5重量％，优选0.1-3.5重量％，更优选0.5-1.5重量％。
[0092]组分D和G各自相互独立地包含技术人员已知的不同或相同，优选相同的固化剂或其混合物。如果粘合剂C和/或F包含氨基塑料或酚醛塑料树脂，则通常使用这些组分。这些固化剂优选以基于氨基塑料树脂或酚醛塑料树脂的总量例如0.01-10重量％，优选0.05-5重量％，更优选0.1-3重量％加入粘合剂C和/或F中。
[0093]氨基塑料树脂组分或酚醛塑料树脂组分的固化剂在本文中应当理解包括促进或产生氨基塑料树脂或苯酚甲醛树脂缩聚的任何分子量的所有化合物。用于氨基塑料树脂或酚醛塑料树脂的非常合适的一组固化剂为有机酸、无机酸、有机酸的酸性盐和无机酸的酸性盐，或者成酸盐，例如铵盐或有机胺的酸性盐。这组组分当然也可以以混合物使用。实例为硫酸铵或硝酸铵或者有机或无机酸，例如硫酸、甲酸或产酸物质，例如氯化铝、硫酸铝或其混合物。用于氨基塑料树脂或酚醛塑料树脂的一组优选固化剂为有机或无机酸，例如硝酸、硫酸、甲酸、乙酸，和具有酸基团的聚合物，例如丙烯酸或甲基丙烯酸或马来酸的均聚物或共聚物。
[0094]酹醒塑料树脂,优选苯酹甲醒树脂也可以亚烧基化固化(cured alkylenically)。优选使用碳酸酯或氢氧化物，例如碳酸钾和氢氧化钠。
[0095]用于氨基塑料树脂的固化剂的其它实例由M.Dunky, P.Niemz, Holzwerkstoffeund Leime, Springer2002,第265-269页已知，用于酹醒塑料树脂，优选苯酹甲醒树脂的固化剂的其它实例由 M.Dunky, P.Niemz, Holzwerkstoffe und Leime, Springer2002,第341-352页已知。
[0096]本发明木素纤维素材料可包含其它商业常规添加剂和技术人员已知的添加剂以0-10重量％，优选0.5-5重量％，更优选1-3重量％的量作为组分D和组分G，其相互独立地为相同或不同，优选相同的添加剂，实例为疏水剂，例如链烷烃乳液、杀真菌剂、甲醛清除剂如脲或多胺，和阻燃剂。
[0097]在本发明材料中，芯的外部区域(“外部”)中泡沫塑料颗粒与木素纤维素颗粒的重量比X与芯的内部区域(“内部”)中泡沫塑料颗粒与木素纤维素颗粒的重量比Y之间的比Z为1.05:1-1000:1，优选1.1:1-500:1，更优选1.2:1-200:1。在另一优选实施方案中，该比 Z 为 0.001:1-0.95:1，优选 0.002:1_0.9:1，更优选 0.005:1_0.8:1。
[0098]具有不均匀分布地存在于芯中的泡沫塑料颗粒的本发明木素纤维素材料的厚度随着应用领域变化，且通常位于0.5-100mm，优选10_40mm，更特别地15_20mm的范围内。
[0099]木素纤维素材料，例如木基材料是实木的便宜且资源保护性替代品，在家具建造、层压地板以及作为建筑材料非常特别重要。常用作原料的有具有不同厚度的木颗粒，实例为来自多种木的木片或木纤维。通常将这类木颗粒与天然和/或合成粘合剂以及任选随着加入其它添加剂而压缩以形成板或线材形式的木基材料。
[0100]由于以下原因，轻重量木基材料是非常重要的:
[0101]轻重量木基材料导致最终用户处理该产品的更大容易性，例如当包装、运输、拆包或建造家具时。轻重量木基材料产生运输和包装的更低成本，当生产轻重量木基材料时也可节约材料成本。轻重量木基材料在用于运输工具中时可例如导致通过那些运输工具的较低能量消耗。此外，使用轻重量木基材料，也可进行例如厨房中材料密集型装饰部件、相对厚操作面和侧板的更具成本效率的生产。
[0102]存在大量应用，例如在浴室或厨房家具片段或内部外装中，其中稍后寻求具有改进机械性能，例如改进弯曲强度的轻重量且经济的木素纤维材料。此外，这类材料具有极好的表面质量，以容许具有良好性能的涂料如油漆或清漆的施涂。
实施例
[0103]1.泡沫塑料颗粒的制备
[0104]所用原料为来自BASF SE的可膨胀聚苯乙烯KilUli# Light200。将聚苯乙烯颗粒在批料初级发泡机中用蒸汽处理，并发泡至50g/l的堆积密度。在进一步使用以前将所得泡沫塑料颗粒(组分B)储存在室温的透气织物袋中7天。
[0105]2.木基材料的制备
[0106]对于各木基材料板，制备三种不同的原料混合物。
[0107]混合物1:组分E、F、G，用于外层
[0108]混合物2:组分A、B、C、D，用于芯的外部区域
[0109]混合物3:组分A、B、C、D，用于芯的内部区域
[0110]对于对比例1，不存在组分B-换言之，混合物2和3在这种情况下仅包含组分A、C和D。
[0111]混合物各自在实验室混合机中制备，其中首先引入固体成分，并混合。将液体成分在容器中预混合，然后通过喷嘴喷雾。
[0112]使用具有3.5%的含水量的云杉片(组分A和E)。所用粘合剂为来自BASF SE的具有67%的固体含量的;Leim347胶(组分C和F)。对于混合物1，在将胶应用于混合物的固体成分以前，将胶与10重量份水和I重量份52%浓度硝酸铵溶液(每种情况下基于100重量份Kaurtt1? Leim347胶)混合。对于混合物2和3，在将胶应用于混合物的固体成分以前，将胶与4重量份52%浓度硝酸铵溶液(基于100重量份ICaurit? Leim347胶)混合。制备胶液的量以产生8.5%，换言之，混合物I中8.5重量份胶(基于固体)每100重量份E (基于固体)以及混合物2和3中8.5重量份胶(基于固体)每100重量份的A和B混合物(基于固体)的施胶度。
[0113]然后将混合物以这种方式以层一个在另一个上地置于30X30cm模具中以产生对称结构的具有5层(顺序:混合物1，混合物2，混合物3，混合物2，混合物I)的片饼。此处选择量使得层的重量比(基于干质量)每种情况下为12.5:18.8:37.5:18.8:12.5。
[0114]在实施例2-8中，存在于内部三层中的组分B的总量与存在于内部三层中的组分A的总量的质量比是相同的(基于固体物质)。
[0115]选择木基材料垫的总重量以在压制操作结束时在16_的目标厚度下产生所需密度。
[0116]此后使片饼经受冷初级压缩，然后在热压机中压制。设置16_的厚度。每种情况下，压制温度为210°C，压制时间为150秒。
[0117]3.木基材料的研究
[0118]3.1 密度
[0119]密度在制备以后24小时根据EN1058测定。
[0120]3.2横向拉伸强度
[0121]横向拉伸强度根据EN319测定。
[0122]3.3弯曲强度和弯曲弹性模量
[0123]弯曲强度和弯曲弹性模量根据DIN EN310测定。
[0124]3.4螺丝拔出抗性
[0125]螺丝拔出抗性根据DIN EN320测定。仅测量表面的螺丝拔出抗性。
[0126]3.5剥离强度
[0127]剥离强度作为表面质量的度量，根据DINEN311测定。
[0128]实施例
[0129]实施例1和2:芯中不具有泡沫塑料颗粒或者具有均匀分布的塑料颗粒的对比例。
[0130]实施例3-8:本发明实施例
[0131]
【权利要求】
1.具有芯和两层外层的木素纤维材料，其在芯中包含: A)30-98重量％木素纤维素颗粒； B)1-25重量％的堆积密度为10-150kg/m3的泡沫塑料颗粒， C)1-50重量％—种或多种粘合剂，所述粘合剂选自氨基塑料树脂、酚醛塑料树脂和具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯，和 D)0-10重量％添加剂 且在外层中包含: E)70-99重量％木素纤维素颗粒， F)1-30重量一种或多种粘合剂，所述粘合剂选自氨基塑料树脂、酚醛树脂和具有至少两个异氰酸酯基团的有机异氰酸酯，和 G)0-10重量％添加剂， 其中外层E的木素纤维素颗粒包含至少25重量％木素纤维碎片且泡沫塑料颗粒B以不均匀分布存在于芯中。
2.制备根据权利要求1的木素纤维材料的方法，其通过将用于外层的组分E、F和G和用于芯的组分A、B、C和D混合而制备，其中产生组分A和B的不均匀混合物。
3.制备根据权利要求1或2的木素纤维材料的方法，其通过将用于外层的组分E、F和G和用于芯的组分A、B、C和D混合而制备，其中使用于芯的材料以形成组分A和B的不均匀混合物的方式扩散。
4.根据权利要求2或3的制备木素纤维材料的方法，其中组分A和B的不均匀混合物通过将具有不同A:B比例的不同混合物连续扩散而得到。
5.根据权利要求2-4中任一项的制备木素纤维材料的方法，其中组分A和B的不均匀混合物通过使包含A、B、C和D的混合物分别扩散而得到。
6.根据权利要求1-5中任一项的木素纤维材料在家具构造、层压地板和建筑材料中的用途。
7.根据权利要求1-5中任一项的木素纤维材料在生产用于家具构造、层压地板和建筑材料的板中的用途。
【文档编号】B27N3/00GK103998194SQ201280062543
【公开日】2014年8月20日 申请日期:2012年12月20日 优先权日:2011年12月23日
【发明者】S·魏因克茨, M·施密特, M·芬克诺尔, R·伦克威特兹 申请人:巴斯夫欧洲公司