HABECK, Nadine (Lindenstr. 27, Schönberg, 23923, DE)
LÜTHGE, Thomas (Am Park 9, Consrade, 19086, DE)
BALBO BLOCK, Maike Vivian (Curtiusweg 14, Hamburg, 20535, DE)
HABECK, Nadine (Lindenstr. 27, Schönberg, 23923, DE)
LÜTHGE, Thomas (Am Park 9, Consrade, 19086, DE)
| Patentansprüche: 1. Formtrennmittelzusammensetzu ng enthaltend mindestens eine, mindestens eine funktionalisierte Alkyl- oder Alkoxygruppe aufweisende Siloxanverbindung der allgemeinen Formel (I) mit R1 = gleich oder verschieden CH3 und/oder R2, R2 = gleich oder verschieden, vorzugsweise gleich, -(CH2)a-NH-R3, - (O)x-(CH2)b-NH-R3 -Oy-(CH2)c-OH und/oder -Oz-(CH2)d-COOX1, X1 = H, Alkalimetall, Erdalkalimetall R3 R3 = unabhängig voneinander H oder -(CH2)e-NH2, a, b, c, d, e = unabhängig voneinander 1 bis 20, x, y, z = unabhängig voneinander 0 oder 1 , R4 = -(CH2)rNH-(CH2-CH2-O)z-R5 mit R5 = H, Aryl- oder Alkylrest, f = 1 bis 20, bevorzugt 2 bis 5, besonders bevorzugt 3, z = 1 bis 20, bevorzugt 1 oder 2 bis 10, n =50 bis 1.000, m = 0 bis 20, bevorzugt 1 bis 5 mit dem Verhältnis m : n = 0 bis 0,4 bevorzugt 0,01 bis 0,1, k = 0 bis 20, bevorzugt 0 bis 5, mit der Maßgabe, dass mindestens ein Rest R2 oder R4, vorzugsweise mindestens ein Rest R2 vorhanden ist, und mindestens ein Phosphat und/oder Phosphorsäureester der allgemeinen Formel (II) mit Y = R11, H, Metall, vorzugsweise Alkalimetall, bevorzugt Na oder K, oder Erdalkalimetall, wie z. B. Mg, Ba, Sr oder Ca, bevorzugt Ca, NRPH4-P+ ,mit p = 0 bis 4, vorzugsweise 2 oder 3, und R = Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder ein Rest der Formel mit q = 0 bis 5, und R6 bis R11 unabhängig voneinander Wasserstoff, ein Metall, vorzugsweise ein Alkalimetall, wie zum Beispiel Natrium oder Kalium, oder Erdalkalimetall , wie z. B. Mg, Ba, Sr oder Ca, bevorzugt Ca, oder NRPH4- p+ mit p und R wie zu Formel II beschrieben, oder ein organischer Rest. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass als Formtrennmittel Siloxanverbindungen der allgemeinen Formel (I) verwendet werden in der R1 ausschließlich CH3 ist. Zusammensetzung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass a, b, c, d und e unabhängig voneinander 1 bis 5 ist. 4. Zusammensetzung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass n = 100 bis 500 ist. 5. Zusammensetzung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von m : n = 0,01 bis 0,1 ist. 6. Zusammensetzung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zusammensetzung eine Emulsion ist, d i e v o n 1 b i s 9 9 G e w .-% Wasser bezogen auf die Gesamtzusammensetzung aufweist. 7. Zusammensetzung gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Massenverhältnis von Verbindungen der Formel (I) zu Verbindungen der Formel (II) von 80 : 20 bis 20 : 80 beträgt. 8. Verfa h ren zu r H erstel l u n g e i n es Kom pos itfo rm körpe rs d u rch kontinuierliches oder diskontinuierliches Verpressen einer Masse enthaltend mindestens ein organisches Bindemittel und mindestens ein Material, welches in Form von Spänen, Fasern, Matten, Pulvern oder Granulaten vorliegt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verpressen in Gegenwart einer Formtrennmittelzusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 erfolgt. 9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Bindemittel Isocyanate, Polyisocyanate, Harnstoff/Formaldehyd-, Phenol/Formaldeyd-, Melamin/Formaldehyd-, Epoxid- (EP), Polyurethan-, Polyester- und/oder Polylactidharze verwendet werden. 10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennmittelzusammensetzung auf die Pressform und/oder auf die zu pressende Masse aufgetragen wird. 1 1 . Kompositformkörper, erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 8 bis 10. 12. Kompositformkörper nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass er die Form einer Platte, eines Blocks, eines Balken oder eines gegebenenfalls profilierten Strangs aufweist. 13. Verwendung eines Kompositformkörpers gemäß Anspruch 11 oder 12, zur Herstellung von Möbeln oder Möbelteilen oder von Verpackungsmaterialien oder als Material im Hausbau und Innenausbau. |
Materialien
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung von kompakten cel l u loseha ltigen Form körpern d u rch U msetzu ng von gegebenenfalls modifizierten organischen Polyisocyanaten mit cellulosehaltigen, insbesondere lignocellulosehaltigen Stoffen, in Gegenwart von Formtrennmitteln in einem offenen oder geschlossenen Formwerkzeug , wobei ein Formtrennmittel eingesetzt wird, welches spezielle funktionalisierte Alkyl- oder Alkoxygruppen aufweisende Siloxanverbindungen und m indestens ein Phosphat bzw. Phosphorsäureester enthalten, entsprechende Formtrennmittel und die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erhältlichen Formkörper.
Die Herstellung komprimierter, geformter, als "Composites" bezeichneter Formteile aus Holzstückchen, -fasern oder -partikel wie etwa OSB (oriented Strand board)-Platten, Spanplatten, Faserplatten, Sperrholz aber auch Ko rk pl atte n sowi e Fo rm kö rpe rn a u s F l a ch s , Stroh oder anderen cellulosehaltigen Werkstoffen, mit Isocyanatbindern, gegebenenfalls in Gegenwart oder Abwesenheit von Katalysatoren, Hilfsmitteln und/oder Zusatzstoffen in einem offenen oder geschlossenen Formwerkzeug ist bekannt aus zahlreichen Patent- und Literaturveröffentlichungen.
Bei diesen Prozessen sind Temperaturen von 90 bis 270 °C nötig, um die Rea ktion d er I socyan atbi nder m it dem cel l u loseh altigen Material zu gewährleisten und eine Verformung der Werkstoffe zu der gewünschten Endform wie beispielsweise Bretter oder Platten zu ermöglichen.
Obgleich die Herstellung von kompakten Cellulose/Isocyanat-Formkörpern eine große technische Bedeutung erlangt hat, weisen die beschriebenen Verfahren, z.B. wegen der hervorragenden Adhäsion von Polyurethanen zu anderen Werkstoffen, auch technische Mängel auf. Nachteilig ist insbesondere, dass die Formkörper an den Formwerkzeugen haften und daher schwer entformbar sind, was häufig zur Beschädigung der Formkörper, insbesondere deren Oberfläche, führt. Zur Vermeidung dieses Nachteils werden in der Regel polierte, metallische Formwerkzeuge verwendet und/oder Trennmittel mitverwendet.
Diese Formtrennmittel werden entweder in die härtbare Cellulose- Isocyanatmischung als interne Trennmittel eingesetzt oder die Formwerkzeuginnenflächen werden vor der Herstellung der Formkörper mit einem (gleichmäßigen) Überzug aus äußeren Trennmitteln versehen, wofür u. a. verschiedene spritz- und sprühtechnische Verfahren aus dem Stand der Technik bekannt sind. Es besteht auch die Möglichkeit, die Oberfläche der Holzspäne oder Fasern mit Formtrennmittel zu beschichten. Dies erfolgt ebenfalls durch Sprühauftrag.
Als konventionelle interne oder externe Trennmittel werden beispielsweise Fettsäuren und deren Metallsalze (WO-A-03/072324, WO-A-02/36268), polymere Fettsäuren (EP-A-0269869), carboxyfunktionalisierte Siloxane (EP-B-0129430), Wachse (EP-B-0046014), speziell Esterwachs (EP-B-0057 502), oxidierter Wachs ( WO-A-00/53381) oder Polyolefinwachs (WO-A-98/00464), Polyolefinwachs in Kombination mit Fettsäuren (WO-A-01/58998) oder schließlich Fettsäuren oder Wachssäuren in Kombination mit Polysiloxanen verwendet, die mit einer organisch gebundenen aktiven Wasserstoffgruppe modifiziert sind und in der Lage sind, mit Isocyanat zu reagieren (WO-A-03/008164).
Solche konventionellen Trennmittel zeigen den Nachteil, dass die fertigen Formkörper an der Oberfläche dunkle Verfärbungen zeigen, die die optische Wertigkeit stark beeinträchtigen. Weiterhin zeigen die Pressbleche häufig schwarze Aufbaurückstände. Dies liegt daran, dass die konventionell eingesetzten Trennmittel bei den im Prozess verwendeten Temperaturen nicht thermisch oder oxidativ stabil sind und/oder dazu neigen, auf den Metallblechen harte, meist schwarze feste Aufbaurückstände erzeugen. Diese Aufbaurückstände können sich auch wieder auf den hergestellten Formkörper ablagern und auch auf diese Weise zu dunklen Verfärbungen und/oder Unregelmäßig keiten in deren Oberflächenstru ktur führen oder, i n sbesond ere be i s i l i con h a lt ig e n Trennmitteln, zu erheblichen Lackierproblemen führen . Teilweise ist dadurch eine Nachbehandlung wie Abschleifen der Oberfläche nötig.
Die zurzeit industriell eingesetzten Trennmittel zum Entformen von Formteilen enth a lten ü b l ich erwe ise i n e i n em Träg e r d ispergierte trennwirksame Substanzen.
Als Träger werden in der Regel organische Lösungsmittel oder Wasser verwendet. Dabei dienen diese nicht nur als Träger für die trennaktiven Werkstoffe und als Lösungsmittel für weitere Additive, sondern auch zum Einstellen einer optimalen Konzentration, als Hilfsmittel beim Benetzen und Verlauf und bei der Bildung des Trennmittelfilmes sowie zur Beeinflussung der Polyurethan-Formteiloberfläche. Betriebssicherheit, Wirtschaftlichkeit und ökologische Unbedenklichkeit sind weitere Anforderungen an den Träger.
Das stark gestiegene Interesse am Umweltschutz und die damit einhergehenden verschärften gesetzlichen Bestimmungen führen zu dem Bestreben, flüchtige organische Bestandteile wie z.B. Lösungsmittel (sog. VOCs) auf ein vertretbares Minimum zu reduzieren.
Die zurzeit industriell eingesetzten Trennmittel zum Entformen von Formteilen enthalten üblicherweise in einem Träger dispergierte trennwirksame Substanzen, wie bspw. Öle, Wachse, Silicone und/oder Seifen. Die EP-A-0 207 192 beschreibt Siliconharze als semipermanente Trennmittel für die Pressbleche, welche auf den Pressblechen aushärten und mehrmalige Entformungen ermöglichen. Diese Schrift erwähnt aminofunktionalisierte Siloxane in Kombination mit Siliconharzen und wonach das Trennmittel eine gewisse Verträglichkeit mit der Harzmatrix erhalten soll, die eine Einbindung in die Matrix gewährleistet. Die bereits beschriebenen Probleme der Bildung dunkler Aufbaurückstände auf den Pressblechen werden jedoch auch mit diesem Trennmittel nicht behoben.
Die DE-C-19 738 192 beschreibt Trennmittel für Formen zur Herstellung von Formkörpern aus Kunststoffen, aufgebaut auf flüchtigen Polysiloxanen der Ke tt e n l ä n g e n 7 b i s 1 3 , i n d e n e n 0 , 1 b i s 5 , 0 G ew .-% eines γ- Aminopropylgruppen enthaltenden Polysiloxans mitverwendet wird. Das Trennmittel wird bei Raumtemperatur oder Temperaturen bis 50 °C eingesetzt.
DE 10 2005 021 059 beschreibt die Verwendung von Trennmitteln, die aminofunktionalisierte Siloxane enthalten, für die Herstellung von
Lignocellulose enthaltenden Formkörpern. Bei dem Prozess werden Temperaturen von 180 bis zu 270 °C verwendet.
In der noch nicht publizierten DE 10 2009 047 764 werden Trennmittel, insbesondere für d ie Herstell ung von OSB-Platten beschrieben, die als trennaktives Material Phosphate bzw. Phosphatester und mindestens eine zwei Hydroxyl-Gruppen aufweisende Verbindung mit einem Molekulargewicht von kleiner 250 g/mol aufweisen.
Insbesondere bei der Herstellung von OSB-Platten sind zurzeit relativ hohe Mengen an trennaktiven Substanzen bezogen auf die Trennmittelzusammensetzung notwendig um eine vollständige Trennung zu erzielen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung war deshalb die Bereitstellung von Trennmittelzusammensetzungen, die mit einer geringeren Konzentration an tren na ktiven Su bstanzen auskommen , oh ne dass Verfärbu ngen oder Aufbaurückstände an den OSB-Platten zu beobachten sind. Eine weitere Aufgabe war es, Trennmittel zu finden, die vorzugsweise auch im Falle der Ablösung von der Metall presse auf dem Formkörper verbleiben können, ohne dass sich dort Verfärbungen bilden oder die gegebenenfalls weiteren Bearbeitungsschritte (Lackierbarkeit) beeinträchtigt werden.
Überraschenderweise wurde gefunden, dass Trennmittel, die funktionalisierte Alkyl- oder Alkoxygruppen aufweisende Siloxanverbindungen der allgemeinen Formel (I) und mindestens ein Phosphat bzw. Phosphorsäureester der allgemeinen Formel (II) aufweisen die vorgenannte Aufgabe lösen.
Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind deshalb Trennmittel, ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern unter Verwendung dieser Trennmittel sowie die entsprechend hergestellten Formkörper und deren Verwendung.
Die erfind ungsgemäßen Trenn m ittel haben den Vorteil , dass bei ihrer Verwendung mit einer deutlich geringeren Menge an trennaktiven Substanzen ein Trenneffekt erreicht wird, wie dieser bei Trennmitteln nach dem Stand der Technik nur durch die Verwendung von höheren Konzentrationen erreicht werden kann.
Das erfindungsgemäße Trennmittel hat außerdem den Vorteil, dass durch seinen Einsatz eine ebenso wie in DE 10 2009 047 764 beschriebene Erhöhung der Verarbeitungsgeschwindigkeit, insbesondere bei kontinuierlichen Herstellverfahren, erreicht werden kann.
Die erfindungsgemäßen Trennmittel, eine Verfahren zur Herstellung von Formkörpern, bei dem diese Trennmittel eingesetzt werden, sowie entsprechend hergestellte Form körper und deren Verwendung werden nachfolgend beispielhaft beschrieben, ohne dass die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen beschränkt sein soll . Sind nachfolgend Bereiche, allgemeine Formeln oder Verbindungsklassen angegeben, so sollen diese nicht nur die entsprechenden Bereiche oder Gruppen von Verbindungen umfassen, die explizit erwähnt sind, sondern auch alle Teilbereiche und Teilgruppen von Verbindungen, die durch Herausnahme von einzelnen Werten (Bereichen) oder Verbindungen erhalten werden können. Werden im Rahmen der vorliegenden Beschreibung Dokumente zitiert, so soll deren Inhalt vollständig zum Offenbarungsgehalt der vorliegenden Erfindung gehören. Sind nachfolgend Angaben in Prozent angegeben, so handelt es sich, wenn nicht anders angegeben um Gewichtsprozent. Sind nachfolgend M ittelwerte a ng eg eben , so h and elt es sich , wen n n icht a nd ers angeg eben , u m Zahlenmittel.
Das erfindungsgemäße Trennm ittel zeichnet sich dadurch aus, dass es mindestens eine, mindestens eine funktionalisierte Alkyl- oder Alkoxygruppe aufweisende Siloxanverbindung der allgemeinen Formel (I)
= gleich oder verschieden CH 3 und/oder R 2 ,
= gleich oder verschieden, vorzugsweise gleich, -(CH 2 ) a -NH-R 3 , -(0) x -
(CH 2 ) b -NH-R 3' ,-O y -(CH 2 ) c -OH und/oder -O z -(CH 2 ) d -COOX 1 , vorzugsweise
-(CH 2 ) a -NH-R 3 und/oder, bevorzugt oder -(O) x -(CH 2 ) b -NH-R 3'
X 1 = H, Alkalimetall, Erdalkalimetall
R 3 R 3 = unabhängig voneinander H oder -(CH 2 ) e -NH 2 ,
a, b, c, d, e = unabhängig voneinander 1 bis 20, bevorzugt 1 bis 10 und ganz besonders bevorzugt 1 bis 5,
x, y, z = unabhängig voneinander 0 oder 1 ,
= -(CH 2 ) r NH-(CH 2 -CH 2 -O) z -R 5 mit
R 5 = H, Aryl- oder Alkylrest,
f = 1 bis 20, bevorzugt 2 bis 5, besonders bevorzugt 3, z = 1 bis 20, bevorzugt 1 oder 2 bis 10,
n = 50 bis 1 .000, bevorzugt 100 bis 500, insbesondere 100 bis 200 m = 1 bis 20, bevorzugt 0 bis 5 m it dem Verhältn is m : n = 0 bis 0,4 bevorzugt 0,01 bis 0,1 ,
k = 0 bis 20, bevorzugt 0 bis 5,
mit der Maßgabe, dass mindestens ein Rest R 2 oder R 4 , vorzugsweise mindestens ein Rest R 2 vorhanden ist,
und mindestens ein Phosphat und/oder Phosphorsäureester der allgemeinen Formel (II)
mit
Y = R 11 , H , Metall , vorzugsweise Alkalimetall, bevorzugt Na oder K, oder Erdalkalimetall, wie z. B. Mg, Ba, Sr oder Ca, bevorzugt Ca, NR P H 4-P + ,mit p = 0 bis 4, vorzugsweise 2 oder 3 , und R = Kohlenwasserstoffrest mit 1 bis 10, bevorzugt 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder ein Rest der Formel
mit
q = 0 bis 5, und
R 6 bis R 11 unabhängig voneinander Wasserstoff, ein Metall, vorzugsweise ein Alkalimetall, wie zum Beispiel Natrium oder Kalium, oder Erdalkalimetall , wie z. B. Mg, Ba, Sr oder Ca, bevorzugt Ca, oder NR P H 4-P + mit p und R wie zu Formel II beschrieben, oder ein organischer Rest, enthält. Die verschiedenen Monomereinheiten der in der Formel (I) angegebenen Bausteine (Siloxanketten bzw. Polyoxyalkylenkette) können untereinander blockweise aufgebaut sein mit einer beliebigen Anzahl an Blöcken und einer beliebigen Sequenz oder einer statistischen Verteilung unterliegen. Die in den Formeln verwendeten Indices sind als statistische Mittelwerte (Zahlenmittel) zu betrachten.
Es kann vorteilhaft sein, wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung Siloxane der Formel (I) enthält, die selbstemulgierend sind. Dies ist in der Regel dann der Fall, wenn in der allgemeinen Formel (I) k die Bedeutung > 1 , vorzugweise > 2 hat. Vorzugsweise ist f gleich 2 bis 4, bevorzugt 3. und z = 2 bis 10 und R 5 ein H oder Methylrest. Zusammensetzungen, die mindestens ein entsprechendes Siloxan aufweisen sind wegen ihrer selbstemulgierenden Wirkung besonders bevorzugt, insbesondere deshalb, weil auf die weitere Zugabe von nicht trennaktive Substanzen (mit Ausnahme von Lösungsmitteln), die bei den hohen Anwendungstemperaturen zu Verfärbungen führen könnten, verzichtet werden kann. Handelt es sich bei (einem oder mehreren) den Resten R 6 bis R 11 um organische Reste, so können diese gleich oder verschieden sein. Vorzugsweise sind die organischen Reste R 6 bis R1 1 ausgewählt aus, verzweigten oder unverzweigten, acyclischen oder cyclischen, alicyclischen oder h ete rocycl i sc h e n , a l i p h at i sc h e n od e r a ro m a t i sc h e n od e r heteroaromatischen, substituierten oder unsubstituierten, organischen Resten, bevorzugt ein linearer aliphatischer gesättigter und/oder ungesättigter Rest mit 1 bis 25, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffen, oder Resten der Formel (IV)
J2
^ CH— CH— O ^ R
A B
(IV) mit R 12 = verzweigter oder unverzweigter, acyclischer oder cyclischer, alicyclischer o d e r h e te ro cyc l i s c h e r , a l i p h a t i s c h e r o d e r a ro m a t i s c h e r o d e r heteroaromatischer, substituierter oder unsubstituierter organischer Rest, bevorzugt ein linearer aliphatischer gesättigter und/oder ungesättigter Rest mit 1 bis 25, vorzugsweise 12 bis 18 Kohlenstoffen,
A oder B gleich Wasserstoff und der jeweilige andere Rest gleich Wasserstoff oder ein substituierter oder unsubstituierter, linearer oder verzweigter Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen oder ein Arylrest, vorzugsweise ein Phenylrest, vorzugsweise ein Phenyl-, Ethyl- oder Methylrest, bevorzugt ein Methylrest, und n eine zahlengemittelte Zahl von 1 bis 100, vorzugsweise 2 bis 10 ist.
Handelt es sich bei einem oder mehreren der Reste R 6 bis R 12 um einen cyclischen Rest, insbesondere einen alicyclischen Kohlenwasserstoffrest, so kann dieser z. B. ein Cycloalkyl- oder Cycloalkenylrest sein. Handelt es sich bei einem oder mehreren der Reste R 6 bis R 12 um einen heterocycl ische Rest, so weist d ieser vorzugsweise Stickstoff, Koh lenstoff u nd ggf. weitere Heteroatome auf. Der heterocycl ische Rest kann z. B. ein drei-, vier-, fünf-, sechs- oder höhergliedriger Ring sein, der wiederum durch H, Alkyl- oder Arylgruppen mit Akzeptor- beziehungsweise Donatorsubstituenten oder Teilen von cyclischen Systemen mit Akzeptor- beziehungsweise Donatorsubstituenten und/oder hydrophilen beziehungsweise hydrophoben Gruppen substituiert sein kann . Besonders bevorzugt ist der heterocyclische Rest ein Pyrrol idinyl-, Pyrrolinyl-, Piperidinyl- oder Morpholinylrest ein. Handelt es sich bei einem oder mehreren der Reste R 6 bis R 12 um einen Arylrest, so kann dieser z. B. Phenyl-, Naphthyl- oder Anthracenylrest sein. Handelt es sich bei einem oder mehreren der Reste R 6 bis R 12 um einen Heteroarylrest, so kann d ieser vorzugsweise ein Imidazolyl-, Pyrazolyl-, Pyridinyl-, Thienyl-, Thiazolyl-, Furyl- oder Indolylrest sein. Die Reste R 6 bis R 12 können auch solche organische Reste sein, bei denen ein oder mehrere der Reste R 6 bis R 12 miteinander verknüpft sind.
Es kann vorteilhaft sein, wenn als Komponente der Formel (II) mindestens ein anorganisches Phosphat, bei welchem R 6 und R 7 bzw. falls anwendbar (wenn Y = Rest der Formel (III)) R 6 bis R 10 keine organischen Reste sind, enthalten ist. Bevorzugte anorganische Phosphate sind solche, bei denen Y ein Rest der Formel (I II) ist und bei denen m = 1 bis 3, vorzugsweise 1 oder 2 ist und die Reste R 6 bis R 10 gleich oder unterschiedlich H, NH 4 + , K oder Na, vorzugsweise Na oder K sind.
Es kann des Weiteren vorteilhaft sein, wenn als Komponente der Formel (I I) mindestens ein organ isches Phosphat, bei welchem m indestens einer der Reste R 6 oder R 7 bzw. falls anwendbar (wenn Y = Rest der Formel (III)) mindestens einer der Reste R 6 bis R 10 nicht H, Metall oder NR P H 4-P + , mit R und p wie oben definiert, ist, enthalten ist. Bevorzugte organische Phosphate sind solche der Formel (II), bei denen Y = H, NH 4 + , K oder Na, insbesondere K, und mindestens einer oder beide der Reste R 6 oder R 7 , bevorzugt nur einer der Reste ein Alkyl- oder Alkenylrest, vorzugsweise ein Alkyl- oder Alkenylrest mit 1 0 bis 25, bevorzugt 1 2 bis 1 8 Kohlenstoffatomen, besonders bevorzugt ein Oleyl- oder Stearylrest ist, und der andere Rest ggf. H, NH 4 + , K oder Na, insbesondere K ist.
Bevorzugte erfindungsgemäße Zusammensetzungen sind solche, die ein anorganisches Phosphat der Formel (II) aufweisen, bei welchem R 6 , R 7 und Y bzw. falls anwendbar (wenn Y = Rest der Formel (III)) R 6 bis R 10 keine organischen Reste sind und mindestens ein organisches Phosphat, bei welchem mindestens einer der Reste R 6 , R 7 oder Y bzw. falls anwendbar (wenn Y = Rest der Formel (III)) mindestens einer der Reste R 6 bis R 10 nicht H, Metall oder NR p H 4-p + , mit R und p wie oben definiert, ist.
Besonders bevorzugte erfindungsgemäße Zusammensetzungen sind solche, die als Komponente a) kein Phosphat der Formel (II) aufweisen, bei dem alle Reste R 6 , R 7 und Y bzw. falls anwendbar (wenn Y = Rest der Formel (III)) alle Reste R 6 bis R 11 organischen Reste sind.
Ganz besonders bevorzugte erfindungsgemäße Zusammensetzungen sind solche, die als Verbindungen der Formel (II) ein Alkalipolyphosphat, z. B. Natrium Tripolyphosphat, und/oder Alkali Mono- und/oder Di-Alkyl- oder Alkenylphosphat, z. B. Kalium-Mono-/Di-Oleylphosphat enthalten.
In der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beträgt das Massenverhältnis von Verbindungen der Formel (I) zu Verbindungen der Formel (II) vorzugsweise von 80 : 20 bis 20 : 80, bevorzugt von 60 : 40 bis 40 : 60 und besonders bevorzugt von etwa 50:50.
Optional kann die erfindungsgemäße Formtrennmittelzusammensetzung eine, zumindest zwei Hydroxyl-Gruppen aufweisende Verbindung mit einem Molekulargewicht von kleiner 250 g/mol, enthalten. Geeignete Verbindungen sind insbesondere ausgewählt aus den ein oder mehrere Diole, Triole und/oder mehrwertigen Polyolen. Bevorzugt enthält der erfindungsgemäße Zusammensetzung als zumindest zwei Hydroxyl-Gruppen aufweisende Verbindung mit einem Molekulargewicht von kleiner 250 g/mol eine oder mehrere Verbindungen ausgewählt aus der Gruppe umfassend Monoethylenglykol, Diethylenglykol, Triethylenglykol, Tetraethylenglykol, Propylenglykol, Butylenglykol, Glyzerin, Trimethylolpropan und Pentaerythrit. Das Massenverhältnis von Verbindungen der Formel (II) zu Verbindungen mit zwei Hydroxyl-Gruppen und einem Molekulargewicht von kleiner 250 g/mol beträgt in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung vorzugsweise von 20 zu 80 bis 80 zu 20, bevorzugt von 40 zu 60 bis 60 zu 40 und besonders bevorzugt ca.50 zu 50.
Die erfindungsgemäße Formtrennmittelzusammensetzung kann ausschließlich aus trennaktiven Mitteln, insbesondere ausschließlich auf Verbindungen der Formeln (I) und (II) sowie ggf. Verbindungen, die zwei Hydroxylgruppen aufweisen, bestehen.
Da Zusammensetzungen aber bereits in sehr geringen Konzentrationen der trennaktiven Mittel hervorragende Trennergebnisse zeigen, können sie auch gemischt werden in Mengen von 0,1 bis 99 Gew.-%, bevorzugt 1 bis 20 Gew.- %, besonders bevorzugt 1 bis 5 Gew.-% mit organischen und anorganischen Lösungsmitteln, wobei solche erfindungsgemäße Zusammensetzungen weitere Hilfs- und/oder Zusatzstoffe enthalten können. Bevorzugte Trennmittelzusammensetzungen weisen einen Anteil an Lösemittel, vorzugsweise anorganisches Lösemittel, bevorzugt Wasser, von 1 bis 99 Gew.- %, bevorzugt 80 bis 98 Gew.-%, besonders bevorzugt von 85 bis 98 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt von 95 bis 98 Gew.-% auf. Vorzugsweise ist die erfindungsgemäße Zusammensetzung eine Dispersion, die von 1 bis 99 Gew.-% Wasser bezogen auf die Gesamtzusammensetzung aufweist.
Organische Lösungsmittel sind weniger bevorzugt, da sie niedrige Zündpunkte zeigen und sich im Bereich der Anwendungstemperaturen entzünden können. Besser geeignet sind cyclische oder lineare Siloxane, wobei nur solche Siloxane in Frage kommen , deren Zündpun kt oberhalb der verwendeten Anwendungstemperaturen liegen.
Zur Vermeidung von großen Transportvolumina kann es vorteilhaft sein, die erfindungsgemäße Trennmittelzusammensetzung ohne oder nur mit geringen Mengen an Lösemittel zu lagern und zu transportieren und erst kurz vor oder bei der Verwend u ng d urch Zugabe von Lösem ittel auf d ie genan nten bevorzugten Lösemittelkonzentrationen zu verdünnen.
Die in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung beschriebenen Verbindungen der Formeln (I) und (II) können nach den im Stand der Technik bekannten Verfahren hergestellt werden und können in d ieser Form ohne weitere Aufbereitungsschritte zur Herstel l ung der erfind ungsgemäßen Zusammensetzung verwendet werden. Verbindungen der Formel (I) werden u. a. in EP 1 719 597, US 2010 0048444, WO 02/057380 oder US 2004 0146654 beschrieben. Verbindungen der Formel (I I) werden u. a. in DE 2932175, US 4,257,995 und DE 31 08537 beschrieben . Verbindungen der Formel (IV) werden u. a. in GB 1 148016 beschrieben. Es kann vorteilhaft sein, wenn die erfindungsgemäße Zusammensetzung als weitere Komponente ein Alkalihydroxid aufweist. Vorzugsweise enthält die Zusammensetzung ein Alkalihydroxid ausgewählt aus NaOH und KOH, bevorzugt in Form einer wässrigen Lösung.
Die erfindungsgemäße Trennmittelzusammensetzung oder, falls die Trennmittelzusammensetzung kein Wasser enthält eine wässrige Lösung von 10 Gew.-% Trennmittelzusammensetzung in Wasser, weist vorzugsweise einen pH-Wert, gemessen mittels pH-Teststreifen (welche für den pH-Wertbereich von 7,5 bis 9,5 z. B. von der Firma Marcherey-Nagel als pH-Fix 7,5 - 9,5 angeboten werden) von größer-gleich 7 bis 14, bevorzugt 7 bis 10 und besonders bevorzugt 8 bis 9 auf. Der pH-Wert der erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann durch Zugabe von Alkalihydroxid(-Lösung), organische Säuren, wie z. B. Essigsäure und/oder Mineralsäuren, vorzugsweise Phosphorsäure eingestellt werden.
Als weitere Komponenten können die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen weitere übliche Hilfs- und/oder Zusatzstoffe aufweisen. Als Hilf- bzw. Zusatzstoffe können in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung insbesondere enthalten sein:
A) Emulgatoren: Anionische Emulgatoren wie Alkylethercarboxylate, Alkylsulfate, Fettalkoholethoxylatethersulfate, alpha-Olefinsulfonate, Alkylphosphate, Alkylpolyetherphosphate, Alkylsulfosuccinate; nichtionische Emulgatoren wie Fettalkohole, ethoxylierte Fettalkohole, ethoxylierte Oxoalkohole und andere Alkoholether, Fettamine wie Dimethylalkylamine, Fettsäurealkanolamide, Fettsäureester mit Alkoholen, darunter auch Glycerinester oder Polyglycerinester oder Sorbitolester; kationische Emulgatoren wie sauer gestellte Alkyldimethylamine, quaternäre Stickstoffverbindungen; schließlich zwitterionische Tenside oder Kombinationen der Emulgatoren. Der Anteil an Emulgatoren an der gesamten erfindungsgemäßen Zusammensetzung beträgt vorzugsweise von 0,1 bis 10 Gew.-%, bevorzugt 0,5 bis 6 Gew.-%. B) Katalysatoren: Als Katalysatoren können solche verwendet werden, die typischerweise für die Reaktion des Bindemittels verwendet werden. Für die Polyurethanreaktion geeignete Katalysatoren können z. B. Lewis-Säuren wie beispielsweise Zinnverbindungen oder Lewis-Basen wie beispielsweise tertiäre Amine sein. Zur Katalyse bei als Bindemittel eingesetzten Formaldehydharzen können z. B. Ammoniumsalze wie z. B. Ammoniumsulfat oder Peroxide verwendet werden. C) Viskositätsmodifizierer: Als Viskositätsmodifizierer können z. B. typische Verdicker wie als Carbomere bezeichnete Polyacrylsäurederivate oder andere Polyelektrolytverdicker wie wasserlösliche Cellulosen oder Xanthangum in der erfindungsgemäßen Zusammensetzung enthalten sein. D) Konservierungsmittel, Bakterizide und/oder Fungizide.
E) Handelsübliche Antioxidantien und Entschäumer.
F) Antistatika: Handelsübliche Zusätze zur Beeinflussung der Leitfähigkeit, wie antistatisch wirkende Zusätze oder die Leitfähigkeit erhöhende Zusätze.
Die erfindungsgemäße Zusammensetzung kann als Emulsion und/oder Dispersion und/oder Lösung vorliegen. In einer besonders bevorzugten A u sf ü h ru n g sf o rm l i e g t d i e e rf i n d u n g sg e m ä ß e Formtrennmittelzusammensetzung in Form einer Emulsion vor.
Zur Herstellung einer erfindungsgemäßen Zusammensetzung kann jede dafür geeignete, bekannte Methode verwendet werden. Um eine erfindungsgemäße Emulsion herzustellen, kann jede bekannte Methode verwendet werden, bevorzugt geht man so vor, dass der Emulgator mit den Siloxanverbindungen der Formel (I) vorgelegt wird, scherkraftreich ein Teil des Wassers eingetragen wird, und dann das restliche Wasser scherkraftarm zugegeben wird.
Die erfindungsgemäßen Formtrennmittelzusammensetzungen können in allen Verfahren, bei denen Formtrennmittel eingesetzt werden, verwendet werden. Die erfindungsgemäßen Zusammensetzungen können als interne oder externe, vorzugsweise als externe Trennmittel eingesetzt werden. Vorzugsweise wird die erfindungsgemäße Trennmittelzusammensetzung in dem nachfolgend beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren eingesetzt.
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Kompositformkörpers durch kontinuierl iches oder diskontinu ierliches Verpressen einer Masse enthaltend m indestens ein organ isches Bindem ittel und mindestens ein Material , welches in Form von Spänen , Fasern , Matten , Pu lvern oder Granulaten vorliegt, zeichnet sich dadurch aus, dass das Pressen in Gegenwart einer erfindungsgemäßen Formtrennmittelzusammensetzung erfolgt.
Die erfindungsgemäße Formtrennmittelzusammensetzung kann dabei als internes Trennmittel (Einarbeitung der Trennmittelzusammensetzung in die zu verpressende Masse) oder als externes Tren n m ittel (Aufbri ngen der Trennmittelzusammensetzung auf die zu verpressende Masse oder auf die Form) e ingesetzt werd en . Vorzugsweise wi rd d ie erfi nd u ngsg emä ße Trennmittelzusammensetzung als externes Trennmittel eingesetzt.
Wird die Trennmittelzusammensetzung als externes Trennmittel eingesetzt, wird diese vorzugsweise mit einer gängigen Auftragungsmethode, z. B. durch Sprühen oder Walzenauftragung auf d ie zu pressende Masse oder d ie Pressform bzw. das Pressblech aufgetragen.
Wird das erfindungsgemäße Verfahren kontinuierlich durchgeführt, so erfolgt die Formgebung vorzugsweise durch Pressbleche und/oder Presswalzen. Die Geschwindigkeit, mit welcher die zu pressende Masse bewegt wird, beträgt vorzugsweise von 0,5 bis 500 m/min, bevorzugt von 10 bis 100 m/min und besonders bevorzugt von 15 bis 50 m/min.
Als organisches Bindemittel werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren vorzug sweise Isocya nate , Polyisocya nate, H a rnstoff/Forma ldehyd-, Phenol/Formaldeyd , Melam in/Formaldehyd , Epoxid (EP), Polyurethan-, Polyester- und/oder Polylactidharze verwendet. Besonders bevorzugt werden als Bindemittel Polyisocyanate, insbesondere Diphenylmethandiisocyanat (MDI) oder polymeres Diphenylmethandiisocyanat (PMDI), eingesetzt.
Als Material zur Herstellung der zu verpressenden Masse wird vorzugsweise ein cellulosehaltiges, bevorzugt lignocellulosehaltiges oder ein aus Cellulose, bevorzugt Lignocellulose bestehendes Material eingesetzt. Das erfindungsgemäße Verfahren kann wie im Stand der Technik beschrieben durchgeführt werden. Dabei wird üblicherweise das Lignocellulosematenal in Faser- oder Partikelform vorgelegt, dann mit Binder unter Erhalt einer Masse versetzt und dann in einer Metall presse und/oder durch Anlegen eines Unterdrucks/ Vakuum geformt. Die beschriebenen Trennmittel werden vor dem Pressvorgang entweder auf die Späne bzw. die Masse oder auf die, unter Umständen bereits hei ßen , Metal l platten , Metal lwalzen oder Formen aufgesprüht wie etwa in WO-A-02/36268 beschrieben. Schließlich wird das gepresste Material von der formgebenden Form entformt. Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise so durchgeführt, dass das Presswerkzeug während des Pressvorgangs eine Temperatur abhängig vom Bindemittel von 20 bis 450 °C aufweist. Bei Isocyanten/Polyisocyanaten und Formaldehydharzen werden vorzugsweise Temperaturen von 90 bis 350 °C, bevorzugt von 1 80 bis 275 °C eingesetzt während beim Einsatz von Epoxidharzen als Binder vorzugsweise Temperaturen von 20 bis 1 50°C eingesetzt werden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren sind die erfindungsgemäßen Kompositformkörper erhältlich. Diese können z. B. die Form einer Platte, eines Blocks, eines Balken oder eines gegebenenfalls profilierten Strangs aufweisen. Selbstverständlich können durch Verwendung entsprechender Formen jegliche mögliche Formen erzielt werden. Bevorzugte Kompositformkörper sind z. B. OSB (oriented Strand board) -Platten, Spanplatten, Faserplatten, wie z. B. MDF- oder H DF-Platten ((mitteledichte bzw. hochdichte Faserplatten), Sperrholz aber auch Korkplatten sowie Formkörpern aus Flachs, Stroh oder anderen cellulosehaltigen Werkstoffen.
Die erfindungsgemäßen Kompositformkörper können zur Herstellung von Möbeln oder Möbelteilen oder von Verpackungsmaterialien oder als Material im Hausbau und Innenausbau verwendet werden. Die nachfolgenden Beispiele sollen den Gegenstand der vorl iegenden Erfi nd u ng näher beschreiben, ohne dass die Erfindung auf diese Ausführungsformen beschränkt sein soll.
Beispiele:
Beispiel 1 : Herstellung der Trennmittelemulsionen:
Liste der eingesetzten Substanzen:
Genapol® X 050 = Tridecylal koholpolyglykolether mit 5 Mol Ethylenoxid, Hersteller Clariant
Genapol® O 300 = Oleylalkoholpolyglykolether mit 30 Mol Ethylenoxid, Hersteller Clariant
Emuisogen® PN Extra = Mischung aus Fettalkoholpolyglykolethern, Hersteller Clariant
Licowachs® KPE = emulgatorhaltiger Montanesterwachs, Hersteller Clariant Beispiel 1a: Trennmittel 1 (nicht erfindungsgemäß):
4g Genapol® X050, 2g Genapol® O 300 und 40g aminofunktionelles Siloxan mit n = 180, m = 1 R 1 = CH 3 und R 2 = -(CH) X -NH-R 3 mit x = 3 und R 3 = H und 4 g aminofunktionelles Siloxan mit n = 60, m = 2, R 1 = CH 3 und R 2 = -(CH) X -NH-R 3 mit x = 3 und R 3 = -(CH 2 ) Z -NH 2 mit z = 2 wurden unter starkem Rühren mit 50 g Wasser zu einer fertigen Emulsion verrührt.
Beispiel 1 b: Trennmittel 2 (nicht erfindungsgemäß):
12g Oleylphosphat wurden mit 5,4 g einer 50% Kaliumhydroxidlösung und 82,5g Wasser zu einer Dispersion verrührt.
Beispiel 1c: Trennmittel 3 (erfindungsgemäß):
1 ,2g Genapol® X050, 0,6g Genapol® O300 und 1 1 ,4g aminofunktionelles Siloxan mit n = 180, m = 1 R 1 = CH 3 und R 2 = -(CH) X -NH-R 3 mit x = 3 und R 3 = H und 0,6 g aminofunktionelles Siloxan mit n = 60, m = 2, R 1 = CH 3 und R 2 = - (CH) X -NH-R 3 mit x = 3 und R 3 = -(CH 2 ) Z -NH 2 mit z = 2 wurden unter starkem Rühren mit 45g Wasser verrührt. 12g Oleylphosphat wurden mit 5,4 g einer 50% Kaliumhydroxidlösung und 44 g Wasser zu einer Dispersion verrührt und in die Silikonemulsion gegeben.
Beispiel 1d: Vergleichsbeispiel A:
Als Vergleichstrennmittel A wurden 80 g Emulsogen® PN Extra mit 400 g Licowachs® KPE bei erhöhter Temperatur unter starkem Rühren mit 50 g Wasser vermischt u nd dann m it 5.470 g Wasser zu r fertigen Emulsion verdünnt.
Beispiel 1e: Vergleichsbeispiel B (Beispiel Nr. 2 aus DE-C-19 738 192)
Als Vergleichstrennmittel B wurden 240 g Genapol® X 050 u nd 1 .080 g Polysiloxan mit 10 bis 15 Einheiten und 3 g aminofunktionalisiertes Siloxan analog Formel 1 mit n = 100, m = 2, R 1 = CH 3 und R 2 = -(CH 2 ) X -NH-R 3 mit x = 3 und R 3 = H wurden unter starkem Rühren mit 50 g Wasser vermischt und dann mit 4.617 g Wasser zur fertigen Emulsion verdünnt.
Beispiel 2: Trennmittelversuche:
Die Trennmittelemulsionen aus den Beispielen 1 a bis 1 e wurden mittels einer Düse in Mengen von 30 g/m 2 auf die Metallpressbleche aufgetragen. Das Pressen erfolgte unter Verwendung einer Labor-Heißpresse, G. Siempelkamp GmbH & Co KG, Größe 800 x 600 mm 2 . Die OSB-Strands wurden durch Verpressen einer Mischung von 91 Gew.-% an Holzspänen (Kiefer, Größe im M i t t e l c a . 0 , 2 x 3 x 1 0 c m), 5 Gew.-% an polymerem Diphenylmethandiisocyanat (PMDI) u n d 4 G ew .-% Wasser bei einer Temperatur von 220 °C erzeugt. Die Plattenstärke betrug 12 mm.
Die unterschiedlichen eingesetzten Trennmittel-Konzentrationen wurden durch (weiteres) Verdünnen des Trennmittels mit Wasser eingestellt.
Bei der Bewertung der Trennmittelversuche wurde mit 1 ein sehr gute Trennwirkung und mit 5 eine sehr schlechte Trennwirkung bezeichnet. Die Ergebnisse der Trennmittelversuche sind in Tabelle 1 angegeben.
Tabelle 1: In Beispiel 2 eingesetzte Trennmittel (%-Angaben sind jeweils
Gewichts-%)
Der Tabelle 1 ist zu entnehmen, dass mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung auch bei einer geringen Konzentration an trennaktiven Substanzen von kleiner 3 Gew.-% eine sehr gute Trennwirkung ohne Verfärbungen und Ablagerungen erzielt wird. Die aus dem Stand der Technik bekannten Trennmittel erreichen bereits bei Konzentration von 3 Gew.-% nicht mehr die Trennwirkung, wie sie mit der erfindungsgemäßen Zusammensetzung erzielt wird.