Leichte Holzwerkstoffe

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft leichte Holzwerkstoffe enthaltend 30 bis 92,5 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Holzpartikel, wobei die Holzpartikel eine mittlere Dichte von 0,4 bis 0,85 g/cm³ aufweisen, 2,5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat als Füllstoff, wobei der Füllstoff eine Schüttdichte von 30 bis 100 kg/m³ aufweist, und 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Bindemittel, wobei die mittlere Dichte des leichten Holzwerkstoffs kleiner gleich 600 kg/m³ beträgt.

[0002] Holzwerkstoffe sind eine kostengünstige und Ressourcen schonende Alternative zu Massivholz und haben große Bedeutung insbesondere im Möbelbau, bei Laminatfußboden und als Baumaterialien erlangt. Als Ausgangsstoffe dienen Holzpartikel unterschiedlicher Stärke, z. B. Holzspäne oder Holzfasern aus verschiedenen Hölzern. Solche Holzpartikel werden üblicherweise mit natürlichen und/oder synthetischen Bindemitteln und gegebenenfalls unter Zugabe weiterer Additive zu platten- oder strangförmigen Holzwerkstoffen verpresst.

[0003] Der industrielle Bedarf an leichten Holzwerkstoffen ist in den letzten Jahren stetig gestiegen, insbesondere seit Mitnahmemöbel an Beliebtheit gewonnen haben, d.h. das Barzahlen und Selbstabholen von Möbeln durch den Endkunden. Ferner bedingt der steigende Ölpreis, der zu einer fortwährenden Verteuerung von beispielsweise den Transportkosten führt, ein verstärktes Interesse an leichten Holzwerkstoffen.

[0004] Zusammengefasst sind leichte Holzwerkstoffe aus den folgenden Gründen von großer Bedeutung:

Leichte Holzwerkstoffe führen zu einer einfacheren Handhabbarkeit der Produkte durch den Endkunden, beispielsweise beim Einpacken, Transportieren, Auspacken oder Aufbauen der Möbel. Leichte Holzwerkstoffe führen zu geringeren Transport- und Verpackungskosten, ferner können bei der Herstellung von leichten Holzwerkstoffen Materialkosten eingespart werden. Leichte Holzwerkstoffe können beispielsweise beim Einsatz in Transportmitteln zu einem geringeren Energieverbrauch dieser Transportmittel führen. Ferner können unter Verwendung von leichten Holzwerkstoffen beispielsweise materialaufwendige Dekorteile, wie derzeit in Mode gekommene dickere Arbeitsplatten und Wangen bei Küchen, kostengünstiger angeboten werden.

[0005] Im Stand der Technik finden sich vielfältige Vorschläge, die Dichte der Holzwerkstoffe zu verringern.

[0006] Als leichte (Holz)Werkstoffe sind beispielsweise Röhrenspanplatten und Wabenplatten zu nennen. Durch ihre besonderen Eigenschaften kommen Röhrenspanplatten hauptsächlich bei der Herstellung von Türen als Innenlage zum Einsatz. Nachteilig bei diesen Werkstoffen ist der zu geringe Schraubenauszugswiderstand, das erschwerte Befestigen von Beschlägen und die Schwierigkeiten bei der Bekantung.

[0007] Ferner finden sich im Stand der Technik Vorschläge, die Dichte der Holzwerkstoffe durch Zusätze zum Leim oder zu den Holzpartikeln zu verringern.

[0008] In CH 370229 wird ein leichter Holzwerkstoff, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 offenbart, insbesondere werden leichte und gleichzeitig druckfeste Formpressstoffe beschrieben, die aus Holzspänen oder-fasern, einem Bindemittel und einem als Füllstoff dienenden porösen Kunststoff bestehen. Zur Herstellung der Formpressstoffe werden die Holzspäne oder -fasern mit Bindemittel und verschäumbaren oder teilweise verschäumbaren Kunststoffen gemischt, und das erhaltene Gemisch bei erhöhter Temperatur verpresst. Als Bindemittel sind alle für die Verleimung von Holz geeigneten üblichen Bindemittel, wie beispielsweise Harnstoff-Formaldehyd-Harze, brauchbar. Als Füllstoffe kommen verschäumbare oder bereits verschäumte Kunststoffteilchen, bevorzugt expandierbare Thermoplaste wie Styrolpolymerisate, in Frage. Die Teilchengröße der verwendeten Kunststoffe beträgt im allgemeinen bei vorgeschäumten Kunststoffen 0,6 bis 10 mm. Die Kunststoffe werden in einer Menge von 0,5 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die Holzspäne, verwendet. Die in den Beispielen beschriebenen Platten weisen bei einer Dicke von 18 bis 21 mm, eine Dichte von 220 kg/m³ bis 430 kg/m³ und eine mittlere Biegefestigkeit von 3,6 N/mm² bis 17,7 N/mm² auf. Die Querzugsfestigkeiten werden in den Beispielen nicht angegeben.

[0009] WO 02/38676 beschreibt ein Verfahren zur Herstellung von leichten Produkten, in dem 5 bis 40 Gew.-% verschäumbares oder bereits verschäumtes Polystyrol mit einer Teilchengröße von kleiner 1 mm, 60 bis 95 Gew.-% lignocellulosehaltiges Material und Bindemittel vermischt und bei erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck zu dem fertigen Produkt verpresst werden, wobei das Polystyrol schmilzt und zum einen das lignocellulosehaltige Material imprägniert und zum anderen durch die Migration zur Oberfläche des Produkts eine harte, wasserresistente Haut bildet. Als Bindemittel kann u.a. Harnstoff-Formaldehyd-Harz oder Melamin-Formaldehyd-Harz verwendet werden. Im Beispiel wird ein Produkt mit einer Dicke von 4,5 mm und einer Dichte von 1200 kg/m³ beschrieben.
US 2005/0019548 beschreibt leichte OSB-Platten unter Verwendung von Füllstoffen mit geringer Dichte. Als Bindemittel werden polymere Bindemittel, beispielsweise 4,4-Diphenyl-methan-diisocyanat-Harz beschrieben. Als Füllstoffe wird Glas, Keramik, Perlit oder polymeres Materialien beschrieben. Das polymere Material wird in einer Menge von 0,8 bis 20 Gew.-% bezogen auf die OSB-Platte eingesetzt. Als polymeres Material wird in den Beispielen das Material Dualite eingesetzt, das aus Polypropylen, Polyvinylidenchlorid oder Polyacrylnitril besteht. Es wird eine Gewichtsreduzierung von 5 % beschrieben. In den Beispielen werden OSB-Platten mit einer Dichte von 607 bis 677 kg/m³ und einer Querzugsfestigkeit von 0,31 bis 0,59 N/mm² beschrieben.

[0010] US 2003/24443 offenbart ein Material, das aus Holzspänen, Bindemittel und Füllstoffen besteht. Als Füllstoffe werden unter anderem Polymere auf Basis von Styrol genannt. Das Volumenverhältnis zwischen den Holzspänen und dem Bindemittel beträgt vorteilhaft 1:1. Es werden ferner Platte aus dem Stand der Technik beschrieben, bei denen das Volumenverhältnis von Bindemittel zu Holzspänen 90:10 beträgt. Diese Platten aus dem Stand der Technik weisen eine Dichte von 948 kg/m³ auf. Als Bindemittel werden unter anderem duroplastische Harze beschrieben. In den erfindungsgemäßen Beispielen werden Platten mit einem Volumenverhältnis von Bindemittel zu Holzspänen von 45:55 beschrieben, die eine Dichte von 887 kg/m³ aufweisen.

[0011] JP 06031708 beschreibt leichte Holzwerkstoffe, wobei für die Mittelschicht einer Drei-Schichtspanplatte eine Mischung aus 100 Gewichtsteilen Holzpartikeln und 5 bis 30 Gewichtsteilen Partikeln aus synthetischem Harzschaum verwendet werden, wobei diese Harz-Partikel ein spezifisches Gewicht von nicht mehr als 0,3 g/cm³ und eine Druckfestigkeit von mindestens 30 kg/cm² aufweisen. Ferner wird beschrieben, dass die spezifische Dichte der Holzpartikel einen Wert von 0,5 g/cm³ nicht überschreiten sollte.
In den Beispielen wird eine mechanische Festigkeit der hergestellten Holzwerkstoffe von 4,7 bis 4,9 kg/cm³ unter Verwendung von Holzpartikeln aus der japanischen Zeder mit einer Dichte von 0,35 g/cm³ erreicht. Unter Verwendung von Lauan- und Kapur-Holzpartikeln mit einer mittleren Dichte von 0,6 g/cm³ konnte lediglich eine mechanische Festigkeit der hergestellten Holzwerkstoffe von 3,7 kg/cm³ erreicht werden.

[0012] Der Nachteil des Stands der Technik besteht zusammengefasst darin, dass zum einen die beschriebenen leichten (Holz)Werkstoffe für die Möbelherstellung eine zu geringe mechanische Festigkeiten, wie beispielsweise einen zu geringen Schraubenauszugswiderstand, aufweisen. Zum anderen weisen die im Stand der Technik beschriebenen Holzwerkstoffe immer noch eine hohe Dichte von über 600 kg/m³ auf. Ferner werden im Stand der Technik zur Herstellung von leichten Holzwerkstoffen Hölzer mit einer für den europäischen Markt ungewöhnlich leichten Dichte von kleiner 0,5 g/cm³ eingesetzt.

[0013] Eine zu geringe mechanische Festigkeit kann beispielsweise zum Brechen oder Reißen der Bauelemente führen. Ferner neigen diese Bauelemente beim Bohren oder Sägen zum zusätzlichen Abplatzen von weiterem Holzmaterial. Bei diesen Werkstoffen ist das Befestigen von Beschlägen erschwert.

[0014] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand demnach darin, leichte Holzwerkstoffe aufzuzeigen, die eine im Vergleich zu den handelsüblichen Holzwerkstoffen um 5 bis 40 % geringere Dichte aufweisen bei gleichbleibenden guten mechanischen Festigkeiten. Die mechanische Festigkeit kann beispielsweise durch die Messung der Querzugsfestigkeit bestimmt werden. Ferner sollten diese leichten Holzwerkstoffe unter Verwendung von heimischen, europäischen Hölzern herstellbar sein. Folglich sollten die leichten Holzwerkstoffe unter Verwendung von schweren Hölzern vergleichbare niedrige Dichten und vergleichbare hohe mechanische Festigkeiten aufweisen wie die Holzwerkstoffe gemäß JP 06031708, die unter Verwendung von leichten Hölzern hergestellt wurden. Ferner sollten der Quellwert und die Wasseraufnahme der leichten Holzwerkstoffe durch die verringerte Dichte nicht beeinträchtigt werden.

[0015] Die Aufgabe wurde gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1. Die Gewichtsangabe des Bindemittels bezieht sich auf den Feststoffgehalt des Bindemittels. Die mittlere Dichte der Holzpartikel bezieht sich auf eine Holzfeuchte von 12 %. Ferner bezieht sich die mittlere Dichte der Holzpartikel auf eine gemittelte Dichte über alle eingesetzten Holzpartikel.
Vorteilhaft weisen die erfindungsgemäßen Holzwerkstoffe eine mittlere Dichte von 200 bis 600 kg/m³, bevorzugt 200 bis 575 kg/m³, besonders bevorzugt 250 bis 550 kg/m³, insbesondere 300 bis 500 kg/m³, auf.

[0016] Die Querzugsfestigkeit der erfindungsgemäßen Holzwerkstoffe ist größer als 0,4 N/mm², besonders bevorzugt größer als 0,5 und insbesondere größer als 0,6 N/mm². Die Bestimmung der Querzugsfestigkeit erfolgt nach EN 319.
Als Holzwerkstoffe kommen alle Werkstoffe in Betracht, die aus Holzfurnieren mit einer mittleren Dichte von 0,4 bis 0,85 g/cm³ gefertigt sind wie beispielsweise Furnierplatten oder Sperrholzplatten, aus Holzspänen mit einer mittleren Dichte von 0,4 bis 0,85 g/cm³ hergestellte Holzwerkstoffe, beispielsweise Spanplatten oder OSB-Platten, sowie Holzfaserwerkstoffe wie LDF-, MDF- und HDF-Platten. Bevorzugt sind Spanplatten und Fasernplatten, insbesondere Spanplatten.

[0017] Die mittlere Dichte der Holzpartikel liegt vorteilhaft bei 0,4 bis 0,8 g/cm³, bevorzugt bei 0,4 bis 0,75 g/cm³, insbesondere bei 0,4 bis 0,6 g/cm³.

[0018] Für die Herstellung der Holzpartikel wird beispielsweise Fichten-, Buchen-, Kiefern-, Lärchen-, oder Tannenholz verwendet, bevorzugt Fichten- und/oder Buchen-Holz, insbesondere Fichtenholz.

[0019] Der Füllstoff Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat kann nach allen den Fachmann bekannten Polymerisierungsverfahren hergestellt werden [siehe z. B. Ullmann's Encyclopedia, Sixth Edition, 2000 Electronic Release]. Beispielsweise erfolgt die Herstellung in an sich bekannter Weise durch Suspensionspolymerisation oder mittels Extrusionsverfahren.

[0020] Bei der Suspensionspolymerisation wird Styrol, gegebenenfalls unter Zusatz weiterer Comonomere in wässriger Suspension in Gegenwart eines üblichen Suspensionsstabilisators mittels radikalbildender Katalysatoren polymerisiert. Das Treibmittel und gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe können dabei bei der Polymerisation mit vorgelegt werden oder im Laufe der Polymerisation oder nach beendeter Polymerisation dem Ansatz zugefügt werden. Die erhaltenen perlförmigen gegebenenfalls expandierbaren Styrolpolymerisate werden nach beendeter Polymerisation von der wässrigen Phase abgetrennt, gewaschen, getrocknet und gesiebt.

[0021] Bei dem Extrusionsverfahren wird das Treibmittel beispielsweise über einen Extruder in das Polymer eingemischt, durch eine Düsenplatte gefördert und zu Partikeln oder Strängen granuliert.

[0022] Der Füllstoff Polystyrol oder Styrolcopolymerisat ist besonders bevorzugt expandierbar.

[0023] Als Treibmittel können alle dem Fachmann bekannten Treibmittel verwendet werden, beispielsweise C₃- bis C₆-Kohlenwasserstoffe, wie Propan, n-Butan, Isobutan, n-Pentan, Isopentan, Neopentan und/oder Hexan, Alkohole, Ketone, Ether oder halogenierte Kohlenwasserstoffe. Vorzugsweise wird ein handelsübliches Pentanisomerengemisch verwendet.

[0024] Des weiteren können den Styrolpolymerisaten Additive, Keimbildner, Weichmacher, Flammschutzmittel, lösliche und unlösliche anorganische und/oder organische Farbstoffe und Pigmente, z.B. IR-Absorber, wie Ruß, Graphit oder Aluminiumpulver, gemeinsam oder räumlich getrennt als Zusatzstoffe zugegeben werden.

[0025] Gegebenenfalls können auch Styrolcopolymerisate eingesetzt werden, vorteilhaft weisen diese Styrolcopolymerisate mindestens 50 Gew.-%, vorzugsweise mindestens 80 Gew.-%, einpolymerisiertes Polystyrol auf. Als Comonomere kommen z. B. α-Methylstyrol, kernhalogenierte Styrole, Acrylnitril, Ester der Acryl- oder Methacrylsäure von Alkoholen mit 1 bis 8 C-Atomen, N-Vinylcarbazol, Maleinsäure(anhydrid), (Meth)acrylamide und/oder Vinylacetat in Betracht.

[0026] Vorteilhaft kann das Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat eine geringe Menge eines Kettenverzweigers einpolymerisiert enthalten, d.h. einer Verbindung mit mehr als einer, vorzugsweise zwei Doppelbindungen, wie Divinylbenzol, Butadien und/oder Butandioldiacrylat. Der Verzweiger wird im Allgemeinen in Mengen von 0,005 bis 0,05 Mol.-%, bezogen auf Styrol, verwendet.

[0027] Vorteilhaft verwendet man Styrol(co)polymerisate mit Molekulargewichten und Molgewichtsverteilungen, wie sie in EP-B 106 129 und in DE-A 39 21 148 beschrieben sind. Bevorzugt werden Styrol(co)polymerisate mit einem Molekulargewicht im Bereich von 190.000 bis 400.000 g/mol eingesetzt.

[0028] Auch Mischungen verschiedener Styrol(co)polymerisate können verwendet werden.

[0029] Bevorzugt werden als Styrolpolymere glasklares Polystyrol (GPPS), Schlagzähpolystyrol (HIPS), anionisch polymerisiertes Polystyrol oder Schlagzähpolystyrol (A-IPS), Styrol-α-Methylstyrol-copolymere, Acrylnitril-Butadien-Styrolpolymerisate (ABS), Styrol-Acrylnitril (SAN), Acrylnitril-Styrol-Acrylester (ASA), Methylacrylat-Butadien-Styrol (MBS), Methylmethacrylat-Acrylnitril-Butadien-Styrol (MABS)-polymerisate oder Mischungen davon oder mit Polyphenylenether (PPE) eingesetzt.

[0030] Als Polystyrol wird besonders bevorzugt Styropor®, Neopor® und/oder Peripor® der Firma BASF Aktiengesellschaft eingesetzt.

[0031] Vorteilhaft wird bereits vorgeschäumtes Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisate eingesetzt. Generell lässt sich das vorgeschäumte Polystyrol nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren herstellen (beispielsweise DE 845264). Für die Herstellung von vorgeschäumten Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisaten werden die expandierbaren Styrolpolymerisate in bekannter Weise durch Erhitzen auf Temperaturen oberhalb ihres Erweichungspunkts, beispielsweise mit Heißluft oder vorzugsweise Dampf, expandiert.

[0032] Das vorgeschäumte Polystyrol oder Styrolcopolymerisat wird in Form von Kugeln oder Perlen mit einem mittleren Durchmesser von vorteilhaft 0,25 bis 10 mm, bevorzugt 0,5 bis 5 mm, insbesondere 0,75 bis 3 mm, eingesetzt.

[0033] Die vorgeschäumten Polystyrol- oder Styrolcopolymerisat-Kugeln weisen vorteilhaft eine kleine Oberfläche pro Volumen auf, beispielsweise in Form eines sphärischen oder elliptischen Partikels.

[0034] Die vorgeschäumten Polystyrol- oder Styrolcopolymerisat-Kugeln sind vorteilhaft geschlossenzellig. Die Offenzelligkeit nach DIN-ISO 4590 beträgt weniger als 30%.

[0035] Als Antistatikum können die in der Technik üblichen und gebräuchlichen Substanzen verwendet werden. Beispiele sind N,N-Bis(2-hydroxyethyl)-C₁₂-C₁₈-alkylamine, Fettsäurediethanolamide, Cholinesterchloride von Fettsäuren, C₁₂-C₂₀-Alkylsulfonate, Ammoniumsalze.

[0036] Geeignete Ammoniumsalze enthalten am Stickstoff neben Alkylgruppen 1 bis 3 hydroxylgruppenhaltige organische Reste.

[0037] Geeignete quaternäre Ammoniumsalze sind beispielsweise solche, die am Stickstoff-Kation 1 bis 3, vorzugsweise 2, gleiche oder verschiedene Alkylreste mit 1 bis 12, vorzugsweise 1 bis 10 C-Atomen, und 1 bis 3, vorzugsweise 2 gleiche oder verschiedene Hydroxyalkyl- oder Hydroxyalkylpolyoxyalkylen-Reste gebunden enthalten, mit einem beliebigen Anion, wie Chlorid, Bromid, Acetat, Methylsulfat oder p-Toluolsulfonat.

[0038] Die Hydroxyalkyl- und Hydroxyalkyl-polyoxyalkylen-Reste sind solche, die durch Oxyalkylierung eines Stickstoff-gebundenen Wasserstoffatoms entstehen und leiten sich von 1 bis 10 Oxyalkylenresten, insbesondere Oxyethylen- und Oxypropylen-Resten ab.

[0039] Besonders bevorzugt wird als Antistatikum ein quartäres Ammoniumsalz oder ein Alkalisalz, insbesondere Natriumsalz eines C₁₂-C₂₀ Alkansulfonats, z. B Emulgator K30 von Bayer AG, oder Mischungen davon eingesetzt. Die Antistatika können in der Regel sowohl als Reinsubstanz als auch in Form einer wässrigen Lösung zugegeben werden.

[0040] Das Antistatikum kann beim Verfahren zur Herstellung von Polystyrol oder Styrolcopolymerisat analog den üblichen Zusatzstoffen zugesetzt werden oder nach der Herstellung der Polystyrolpartikel als Beschichtung aufgetragen werden.

[0041] Das Antistatikum wird vorteilhaft in einer Menge von 0,05 bis 6 Gew.-%, bevorzugt 0,1 bis 4 Gew.-%, bezogen auf das Polystyrol oder Styrolcopolymerisat, eingesetzt.

[0042] Der Füllstoff Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat liegt vorteilhaft gleichmäßig verteilt in dem erfindungsgemäßen Holzwerkstoff vor.

[0043] Die Füllstoff-Kugeln liegen vorteilhaft auch nach dem Verpressen zum Holzwerkstoff in einem ungeschmolzenen Zustand vor. Gegebenenfalls kann es allerdings zu einem Schmelzen der Füllstoff-Kugeln, die sich auf der Oberfläche des Holzwerkstoffs befinden, kommen.

[0044] Als Bindemittel können alle dem Fachmann für die Herstellung von Holzwerkstoffen bekannten Bindemittel verwendet werden. Vorteilhaft werden als Bindemittel formaldehydhaltige Klebstoffe eingesetzt, beispielsweise Harnstoff-Formaldehydharze oder melaminhaltige Harnstoff-Formaldehydharze. Bevorzugt werden Harnstoff-Formaldehydharze verwendet. Beispielsweise wird als Bindemittel Kaurit® Leim der Firma BASF Aktiengesellschaft eingesetzt.

[0045] Der Feststoffgehalt des Bindemittels liegt üblicherweise bei 25 bis 100 Gew.-%, insbesondere bei 50 bis 70 Gew.-%.

[0046] Die erfindungsgemäßen leichten Holzwerkstoffe enthaltend vorteilhaft 55 bis 92,5 Gew.-%, bevorzugt 60 bis 90 Gew.-%, insbesondere 70 bis 85 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Holzpartikel, wobei die Holzpartikel eine mittleren Dichte von 0,4 bis 0,85 g/cm³, bevorzugt 0,4 bis 0,75 g/cm³, insbesondere 0,4 bis 0,6 g/cm³ aufweisen, vorteilhaft 5 bis 15 Gew.-%, bevorzugt 8 bis 12 Gew.-% bezogen auf den Holzwerkstoff, Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat Füllstoff, wobei der Füllstoff eine Schüttdichte von 30 bis 100 kg/m³, aufweist, und bevorzugt 5 bis 25 Gew.-%, insbesondere 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Bindemittel, wobei die mittlere Dichte des leichten Holzwerkstoffs kleiner gleich 600 kg/m³, bevorzugt kleiner gleich 575 kg/m³, insbesondere kleiner gleich 550 kg/m³ beträgt.

[0047] Alle Gewichtsangaben beziehen sich auf die Trockensubstanz.

[0048] Gegebenenfalls können in dem erfindungsgemäßen Holzwerkstoff weitere handelsübliche und dem Fachmann bekannte Additive vorliegen.

[0049] Die Dicke der Holzwerkstoffe variiert mit dem Anwendungsgebiet und liegt in der Regel im Bereich von 0,5 bis 50 mm.

[0050] Die Querzugsfestigkeit der erfindungsgemäßen leichten Holzwerkstoffe mit einer Dichte von 200 bis 650 kg/m³ ist vorteilhaft größer als (0,002 x D - 0,55) N/mm², bevorzugt größer als (0,002 x D - 0,45) N/mm², insbesondere größer als (0,0022 x D - 0,45) N/mm².

[0051] Die Quellwerte sind vorteilhaft 10 % kleiner, bevorzugt 20 % kleiner, insbesondere 30 % kleiner als die Quellwerte einer Platte gleicher Dichte ohne Füllstoff.

[0052] Ferner betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von leichten Holzwerkstoffen, wie im Anspruch 1 definiert. Gegebenenfalls wird der Holzpartikelkuchen vor dem Verpressen kalt vorgedichtet. Das Verpressen kann nach allen dem Fachmann bekannten Verfahren erfolgen. Üblicherweise wird der Holzpartikelkuchen bei einer Press-Temperatur von 150°C bis 230°C auf die gewünschte Dicke gepresst. Die Pressdauer beträgt normalerweise 3 bis 15 Sekunden pro mm Plattendicke.

[0053] Ferner betrifft die vorliegende Erfindung die Verwendung der erfindungsgemäßen Holzwerkstoffe zur Herstellung von Möbeln, von Verpackungsmaterialien, im Hausbau oder im Innenausbau.

[0054] Die Vorteile der vorliegenden Erfindung liegen in der geringen Dichte der erfindungsgemäßen Holzwerkstoffe bei guter mechanischer Stabilität. Ferner lassen sich die erfindungsgemäßen Holzwerkstoffe leicht herstellen; es besteht kein Bedarf, die bestehenden Anlagen zur Herstellung der erfindungsgemäßen Holzwerkstoffe umzurüsten.

Beispiele

A) Herstellung der Füllstoffe

A1.1) Herstellung von schäumbarem Polystyrol mit Antistatikum

[0055] Es werden handelsübliche schäumbare Polystyrole verwendet, die in der Tabelle 1 zusammengefasst sind.

A1.2) Herstellung von schäumbarem Polystyrol ohne Antistatikum

[0056] Schäumbares Polystyrol wurde wie z. B. in EP 981 574 beschrieben hergestellt. Auf die Zugabe eines Antistatikums während oder nach der Herstellung wurde verzichtet.

A2) Herstellung des vorgeschäumten Polystyrols

[0057] Die gemäß Beispiel A1 erhaltenen Polystyrolpartikel wurden mit Wasserdampf in einem kontinuierlichen Vorschäumer behandelt. Die Schüttdichte der vorgeschäumten Polystyrolkügelchen wurde durch Variation des Dampfdrucks und der Bedampfungszeit eingestellt. Es wurden folgende, in der Tabelle 1 zusammengestellten, vorgeschäumte Polystyrolpartikel hergestellt.

Tabelle1: Vorgeschäumte Polystyrolpartikel

Füllstoff	schäumbares Polystyrol		vorgeschäumtes Polystyrol
	Einsatzstoff	Mittlerer Durchmesser [mm]	Schüttdichte [kg/m3]
1	Neopor N2400®	0,5 - 0,8	60
2	Neopor N2200®	1,4 - 2,5	60
3	Styropor P426®	0,4 - 0,7	54
4	Beispiel A1.2	0,4 - 0,7	50
5	Neopor N2400®	0,5 - 0,8	10

A3) Herstellung von gemahlenem Polystyrol

A3.1) Extrudierte Polystyrolschäume (Füllstoff 6)

[0058] Extrudierter PS Schaum verfügbar von Fa. BASF als Styrodur® (Schüttdichte etwa 30 kg/m³) wurde in einer Pallmann Prallmühle Typ PP auf einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,2 bis 2 mm gemahlen.

A3.2) Polyurethanschaum (Füllstoff 7):

[0059] Recycelter, handelsüblicher Polyurethanschaum für Isolationen mit einer Größe von 9 cm x 40 cm x 70 cm und einer Dichte von 33 kg/m³ wurde in einer Schneidmühle Retsch SM2000 auf einen mittleren Teilchendurchmesser von 0,2 bis 2 mm gemahlen.

B) Herstellung der Holzwerkstoffe

B1) Holzwerkstoff gemäß US 2005/0019548

[0060] Die in der US 2005/0019548 offenbarten Eigenschaften sind in der Tabelle 2 zusammengefasst. (Beispiele 1 bis 3)

B2) Holzwerkstoff gemäß J P 06031708

[0061] Die in der JP 06031708 offenbarten Eigenschaften sind in der Tabelle 2 zusammengefasst. (Beispiele 4 und 5)

B3) Holzwerkstoffe mit und ohne Füllstoffe

B3.1) Mischen der Einsatzstoffe

[0062] In einem Mischer wurden 450 g Späne, bzw. Fasern gemäß Tabelle 2 und gegebenenfalls Füllstoffe gemäß Tabelle 2 gemischt. Anschließend wurden 58,8 g einer Leimflotte aus 100 Teilen Kaurit®-Leim 340 und 4 Teilen einer 52 % wässrigen Ammoniumnitratlösung und 10 Teilen Wasser aufgebracht.

B3.2) Verpressen der beleimten Späne bzw. Fasern

[0063] Die beleimten Späne bzw. Fasern wurden in einer 30x30cm-Form kalt vorverdichtet. Anschließend wurde in einer Heißpresse gepresst (Presstemperatur 190 °C, Presszeit 210 s). Die Solldicke der Platte betrug jeweils 16 mm.

C) Untersuchung der Holzwerkstoffe

C1) Dichte

[0064] Die Bestimmung der Dichte erfolgte 24 Stunden nach Herstellung nach EN 1058.

C2) Querzugsfestigkeit

[0065] Die Bestimmung der Querzugsfestigkeit erfolgt nach EN 319.

C3) Quellwerte und Wasseraufnahme

[0066] Die Bestimmung der Quellwerte und der Wasseraufnahme erfolgte nach DIN EN 317.

Tabelle 2: Leichte Holzwerkstoffe

Beispiel	Füllstoff	Hölzer; Dichte [kg/m3]	Dichte Werkstoff [kg/m3]	Querzugsfestigkeit [N/mm2]	Wasseraufnahme [%]	Quellwerte [%]
1	Dualite 7020	Holzflocken; nicht genannt	622	0,47	-	-
2	Dualite 6001	Holzflocken; nicht genannt	617	0,39	-	-
3	Glas S22	Holzflocken; nicht genannt	607	0,31	-	-
4	10% Polystyrolfüllstoff (Teilchendurchmesser = 3 bis 5 mm; Schüttdichte = 50 kg/m3)	japanische Zeder; 340 bis 440	430	0,46	-	-
5	20% Polystyrolfüllstoff (Teilchendurchmesser = 3 bis 5 mm; Schüttdichte = 50 kg/m3)	japanische Zeder; 340 bis 440	430	0,48	-	-
6* PB	5%1 Füllstoff 2	Fichte; etwa 450	500	0,51	118,1	17,4
7* PB	10% Füllstoff 1	Fichte; etwa 450	500	0,61	101,9	13,1
8* PB	10% Füllstoff 2	Fichte; etwa 450	451	0,51	119,5	13,8
9* PB	10% Füllstoff 1	Fichte; etwa 450	433	0,46	130,5	12,8
10* PB	15% Füllstoff 3	Fichte; etwa 450	473	0,75	95,4	15,0
11* PB	15% Füllstoff 3	Fichte; etwa 450	335	0,34	110,7	6,9
12*	10% Füllstoff	Fichte;	421	0,49	134,7	11,2
Faserplatte	1	etwa 450
13* Faserplatte	15% Füllstoff 1	Fichte; etwa 450	378	0,52	143,8	10,0
14	10% Füllstoff 4	Es konnte keine homogene Platte hergestellt werden.
15	10 % Füllstoff 5	Die Platte brach bei der Vorverdichtung auseinander.
16	10% Füllstoff 6	Fichte; etwa 450	510	0,35	120,4	21,0
17	10 % Füllstoff 7	Fichte; etwa 450	513	0,19	143,5	27,9
18	Kein Füllstoff	Fichte; etwa 450	513	0,26	130,6	20,6

* = erfindungsgemäß 1 = die Gewichtsangabe bezieht sich auf die Holzpartikel

Ansprüche

1. Leichter Holzwerkstoff enthaltend
30 bis 92,5 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Holzpartikel, wobei die Holzpartikel eine mittlere Dichte von 0,4 bis 0,85 g/cm³ aufweisen,
2,5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat als Füllstoff, wobei der Füllstoff eine Schüttdichte von 30 bis 100 kg/m³ aufweist, und
5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Bindemittel, wobei die mittlere Dichte des leichten Holzwerkstoffs kleiner gleich 600 kg/m³ beträgt, dadurch gekennzeichnet, dass in dem als Füllstoff vorgeschäumte Füllstoff-Perlen oder-Kugeln verwendet wird, die einen Durchmesser von 0,25 bis 10 mm aufweisen und in dem die Füllstoff-Perlen oder-Kugeln eine antistatische Beschichtung aufweisen, dass die Holzpartikel eine mittlere Dichte von 0,4 bis 0,75 g/cm3 aufweisen und die Querzugsfestigkeit des Holzwerkstoffs größer als 0,4 N/mm² ist.

2. Leichter Holzwerkstoff gemäß Anspruch 1, wobei die Dichte des Holzwerkstoffs 250 bis 550 kg/m³ beträgt.

3. Leichter Holzwerkstoff gemäß den Ansprüchen 1 oder 2 enthaltend 55 bis 92,5 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Holzpartikel, wobei die Holzpartikel eine mittlere Dichte von 0,4 bis 0,6 g/cm³ aufweisen, und 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat als Füllstoff, wobei der Füllstoff eine Schüttdichte von 15 bis 80 kg/m³ aufweist, 2,5 bis 40 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Bindemittel, wobei die mittlere Dichte des leichten Holzwerkstoffs kleiner gleich 550 kg/m³ beträgt.

4. Leichter Holzwerkstoff gemäß der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Holzwerkstoff ein Holzfaserwerkstoff ist.

5. Verbundwerkstoff, der mindestens drei Holzwerkstoffschichten enthält, wobei die mittlere(n) Schichten Holzwerkstoffe gemäß der Ansprüche 1 bis 3 oder 7 aufweisen und die äußeren Deckschichten keinen Füllstoff aufweisen.

6. Verfahren zur Herstellung von leichten Holzwerkstoffen wie in Anspruch 1 definiert, dadurch gekennzeichnet, dass 2,5 bis 20 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, vorgeschäumtes Polystyrol und/oder Styrolcopolymerisat mit einer Schüttdichte von 30 bis 100 kg/m³, 5 bis 50 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Bindemittel und 30 bis 92,5 Gew.-%, bezogen auf den Holzwerkstoff, Holzpartikel mit einer mittleren Dichte von 0,4 bis 0,85 g/cm³ vermischt und anschließend zu einem Holzwerkstoff, wie in Anspruch 1 definiert, unter erhöhter Temperatur und erhöhtem Druck verpresst werden, worin in dem als Füllstoff vorgeschäumte Füllstoff-Perlen oder -Kugeln verwendet werden, die einen Durchmesser von 0,25 bis 10 mm aufweisen und in dem die Füllstoff-Perlen oder -Kugeln eine antistatische Beschichtung aufweisen, wobei die Holzpartikel eine mittlere Dichte von 0,4 bis 0,75 g/cm³ aufweisen und die Querzugsfestigkeit des Holzwerkstoffs größer als 0,4 N/mm² ist.

7. Verwendung der leichten Holzwerkstoffe nach den Ansprüchen 1 bis 3 oder 7 oder des Verbundwerkstoffs nach Anspruch 4 zur Herstellung von Möbeln, von Verpackungsmaterialien, im Hausbau oder im Innenausbau.

Claims

1. A light wood-base material comprising
from 30 to 92.5% by weight, based on the wood-base material, of wood particles, the wood particles having a mean density of from 0.4 to 0.85 g/cm³,
from 2.5 to 20% by weight, based on the wood-base material, of polystyrene and/or of styrene copolymer as a filler, the filler having a bulk density of from 30 to 100 kg/m³, and
from 5 to 50% by weight, based on the wood-base material, of a binder, the mean density of the light wood-base material being less than or equal to 600 kg/m³,
wherein in which prefoamed filler beads or spheres which have a diameter of from 0.25 to 10 mm is used as the filler and in which the filler beads or spheres have an antistatic coating, wherein the wood particles have a mean density of from 0.4 to 0.75 g/cm³ and the transverse tensile strength of the wood-base material is greater than 0.4 N/mm².

2. The light wood-base material according to claim 1, the density of the wood-base material being from 250 to 550 kg/m³.

3. The light wood-base material according to either of claims 1 and 2, comprising from 55 to 92.5% by weight, based on the wood-base material, of wood particles, the wood particles having a mean density of from 0.4 to 0.6 g/cm³, and from 5 to 15% by weight, based on the wood-base material, of polystyrene and/or of styrene copolymer as a filler, the filler having a bulk density of from 15 to 80 kg/m³, and from 2.5 to 40% by weight, based on the wood-base material, of a binder, the mean density of the light wood-base material being less than or equal to 550 kg/m³.

4. The light wood-base material according to any of claims 1 to 3, the wood-base material being a fibrous wood-base material.

5. A composite material which comprises at least three wood-base material layers, the middle layer(s) comprising wood-base materials according to any of claims 1 to 3 and 7 and the outer layers comprising no filler.

6. A process for the production of light wood-base materials as defined in claim 1, wherein from 2.5 to 20% by weight, based on the wood-base material, of prefoamed polystyrene and/or styrene copolymer having a bulk density of from 30 to 100 kg/m³, from 5 to 50% by weight, based on the wood-base material, of a binder and from 30 to 92.5% by weight, based on the wood-base material, of wood particles having a mean density of from 0.4 to 0.85 g/cm³ are mixed and are then molded at elevated temperature and elevated pressure to give a wood-base material as defined in claim 1, where in which prefoamed filler beads or spheres which have a diameter of from 0.25 to 10 mm are used as the filler and in which the filler beads or spheres have an antistatic coating, the wood particles having a mean density of from 0.4 to 0.75 g/cm³ and the transverse tensile strength of the wood-base material being greater than 0.4 N/mm².

7. The use of the light wood-base materials according to any of claims 1 to 3 and 7 or of the composite material according to claim 4 for the production of pieces of furniture, of packaging materials, in house construction or in interior trim.

Revendications

1. Matériau léger à base de bois, contenant
30 à 92,5% en poids, par rapport au matériau à base de bois, de particules de bois, les particules de bois présentant une densité moyenne de 0,4 à 0,85 g/cm³,
2,5 à 20% en poids, par rapport au matériau à base de bois, de polystyrène et/ou de copolymère de styrène comme charge, la charge présentant une densité apparente de 30 à 100 kg/m³, et
5 à 50% en poids, par rapport au matériau à base de bois, de liant, la densité moyenne du matériau léger à base de bois étant inférieure à 600 kg/m³,
caractérisé en ce que dans lequel on utilise, comme charge, des perles ou des billes prémoussées de charge, qui présentent un diamètre de 0,25 à 10 mm et
dans lequel les perles ou les billes de charge présentent un revêtement antistatique, en ce que les particules de bois présentent une densité moyenne de 0,4 à 0,75 g/cm³ et la résistance à la traction transversale du matériau à base de bois est supérieure à 0,4 N/mm².

2. Matériau léger à base de bois selon les revendication 1, la densité du matériau à base de bois étant de 250 à 550 kg/m³.

3. Matériau léger à base de bois selon les revendications 1 ou 2, contenant 55 un 92,5% en poids, par rapport au matériau à base de bois, de particules de bois, les particules de bois présentant une densité moyenne de 0,4 4 à 0,6 g/cm³, et 5 à 15% en poids, par rapport au matériau à base de bois, de polystyrène et/ou de copolymère de styrène comme charge, la charge présentant une densité apparente de 15 à 80 kg/m³, 2,5 à 40% en poids, par rapport au matériau à base de bois, de liant, la densité moyenne du matériau léger à base de bois étant inférieure à 550 kg/m³.

4. Matériau léger à base de bois selon les revendications 1 à 3, le matériau à base de bois étant un matériau à base de fibres de bois.

5. Matériau composite qui contient au moins trois couches de matériau à base de bois, la ou les couches centrales présentant des matériaux à base de bois selon les revendications 1 à 3 ou 7 et les couches externes de recouvrement ne présentant pas de charge.

6. Procédé pour la fabrication de matériaux légers à base de bois tels que définis dans la revendication 1, caractérisé en ce qu'on mélange 2,5 à 20% en poids, par rapport au matériau à base de bois, de polystyrène et/ou de copolymère de styrène prémoussé, présentant une densité apparente de 30 à 100 kg/m³, 5 à 50% en poids, par rapport au matériau à base de bois, de liant et 30 à 92,5% en poids, par rapport au matériau à base de bois, de particules de bois présentant une densité moyenne de 0,4 à 0,85 g/cm³ et on comprime ensuite en un matériau à base de bois tel que défini dans la revendication 1 sous température élevée et pression élevée, où dans lequel on utilise, comme charge, des perles ou des billes prémoussées de charge, qui présentent un diamètre de 0,25 à 10 mm et dans lequel les perles ou les billes de charge présentent un revêtement antistatique, les particules de bois présentant une densité moyenne de 0,4 à 0,75 g/cm³ et la résistance à la traction transversale du matériau à base de bois étant supérieure à 0,4 N/mm².

7. Utilisation du matériau léger à base de bois selon les revendications 1 à 3 ou 7 ou du matériau composite selon la revendication 4 pour la fabrication de meubles, de matériaux d'emballage, dans la construction de maisons ou dans l'aménagement intérieur.