Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus feinteiligen Materialien auf Basis von Lignocellulose sowie die hierdurch erhältlichen Formkörper. Die Erfindung betrifft außerdem die Verwendung wässriger Zusammensetzungen, die wenigstens eine vernetzbare Harnstoffverbindung enthalten, zur Herstellung von mit dieser Zusammensetzung behandelten feinteiligen Materialien auf Ba- sis von Lignocellulose für die Herstellung von Formkörpern.

Formkörper auf Basis von feinteiligen Materialien auf Basis von Lignocellulose (im Folgenden auch Formkörper auf Basis von Lignocellulose-Partikeln), wie beispielsweise auf Basis von Holzpartikeln finden breite Anwendung als Konstruktionsmaterialien im Bau- und Möbelsektor. Ihre Herstellung erfolgt in der Regel durch Beleimen der Ligno- cellulose-Partikel mit einer flüssigen, üblicherweise wässrigen Zusammensetzung von Bindemittelpolymeren, Formgebung der so beleimten Materialien und Härten. Beim Härten findet, gegebenenfalls unter Vernetzung des Bindmittels, ein Verkleben der feinteiligen Materialien statt, wodurch der Formkörper seine Stabilität erhält. Im Falle von Holz-Kunststoff-Kompositen (Wood-Plastic-Composites = WPC) werden die feinteiligen Materialien in eine Kunststoffmatrix eingebettet. Eine Übersicht über die gängigen Typen von Formkörpern auf Basis von Lignocellulosepartikeln und die Verfahren zu ihrer Herstellung geben H.H. Nimz et al, "Wood - Wood-based Materials", in UII- mann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Ed. on CD-ROM, Wiley-VCH, Wein- heim 1997. Als Massenware unterliegen Formkörper auf Basis von feinteiligen Lignocellulose-Partikeln einem immensen Kostendruck.

Ein zentrales Problem bei Formkörpern auf Basis von Lignocellulose-Partikeln ist ihre häufig nur mäßige bis geringe Beständigkeit gegenüber Wasser. Diese resultiert aus der Eigenschaft der Lignocellulose-Partikel, bei Kontakt mit Wasser oder in feuchter Atmosphäre Wasser einzulagern, z.B. in die Zellwände. Hierdurch quellen die Formkörper und ihre mechanische Festigkeit wird herabgesetzt. Zudem werden Formkörper auf Basis von Lignocellulose-Partikeln, insbesondere im feuchten Zustand, von holzabbauenden oder holzverfärbenden Organismen, insbesondere Mikroorganismen, be- fallen, was die Ausrüstung der Formkörper mit entsprechenden Fungiziden und Biozi- den notwendig macht. Dies stellt wiederum einen nicht unbeträchtlichen Kostenfaktor dar und ist auch aus Umweltaspekten von Nachteil.

Zur Verbesserung der Haltbarkeit werden Holz und vergleichbare Lignocellulose- basierte Materialien häufig hydrophobiert, z. B. durch Behandlung mit wachshaltigen

Tränkmitteln. Hierdurch wird ein Eindringen von Wasser in die Poren des Materials erschwert.

Es wurde vorgeschlagen, die Dimensionsstabilität von Holzwerkstoffen wie Span- und Faserplatten und ihre Beständigkeit gegenüber holzzerstörenden Organismen durch die Acetylierung der Holz-Partikel mit Hilfe von Anhydriden, wie Essigsäureanhydrid zu verbessern (siehe EP-A 213252 und darin zitierte Literatur sowie Rowell et al., Wood and Fiber Science, 21(1), S. 67-79). Nachteilig sind die hohen Kosten der Behandlung und der unangenehme Eigengeruch des so behandelten Materials, so dass sich diese Maßnahmen auf dem Markt nicht durchgesetzt haben.

Auch andere Chemikalien, wie Isocyanate, Siloxane und Acrylamid, wurden zur Modifizierung von Lignocellulosefasern vorgeschlagen (J. Appl. Polym ScL, 73 (1999) 2493- 2505). Insgesamt vermögen auch diese Maßnahmen jedoch nicht zufrieden zu stellen.

WO 2004/033170 und WO 2004/033171 beschreiben die Verwendung von Imprägniermitteln auf Basis von Hydroxymethyl- oder Alkoxymethyl-modifizierten Harnstoffderivaten wie 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on, mit Alkanolen modifiziertes Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidinon, 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)- hamstoff, 1 ,3-Bis(methoxymethyl)harnstoff, 1-Hydroxymethyl-3-methylharnstoff,

1 ,3-Bis(hydroxymethyl)imidazolidin-2-on, 1 ,3-Dimethyl-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on oder Tetra(hydroxymethyl)acetylendiharnstoff zur Verbesserung der Dauerhaftigkeit, Dimensionsstabilität und Oberflächenhärte von Holzkörpern aus Vollholz. Die Problematik der Dimensionsstabilität von Formkörpern auf Basis feinteiliger Lignocellulose- materialien wird nicht angesprochen.

Dementsprechend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein feinteili- ges Material auf Basis von Lignocellulose bereitzustellen, aus dem Formkörper mit verbesserter Dimensionsstabilität bei Einwirkung von Feuchtigkeit hergestellt werden können. Das feinteilige Material sollte zudem im Hinblick auf den Einsatz in der Herstellung von Massenprodukten wie Faser- und Spanplatten preiswert herzustellen sein.

Es wurde überraschenderweise gefunden, dass diese und weitere Aufgaben durch feinteilige Materialen auf Basis von Lignocellulose gelöst werden können, die mit einer wässrigen Zusammensetzung behandelt wurden, welche wenigstens eine vernetzbare Harnstoffverbindung umfasst, wobei die vernetzbare Harnstoffverbindung ausgewählt ist unter Harnstoffverbindungen H, welche wenigstens eine N-gebundene Gruppe der Formel CH ₂ OR, worin R für Wasserstoff oder Ci-C ₄ -Alkyl steht, und/oder eine die beiden Stickstoffatome des Harnstoffs verbrückende 1 ,2-Bishydroxyethan-1 ,2-diyl-Gruppe aufweisen, Präkondensaten der Harnstoffverbindung H, und Umsetzungsprodukten

oder Mischungen der Harnstoffverbindung H mit wenigstens einem Alkohol, der unter C _r C ₆ -Alkanolen, C ₂ -C ₆ -Polyolen und Oligoethylenglykolen ausgewählt ist.

Im Folgenden werden feinteilige Materialen auf Basis von Lignocellulose auch kurz als feinteilige Lignocellulose-Materialien oder Lignocellulose-Partikel bezeichnet. Dementsprechend werden erfindungsgemäß behandelte, feinteilige Materialen auf Basis von Lignocellulose auch als behandelte bzw. erfindungsgemäße feinteilige Lignocellulose- Materialien bzw. als behandelte bzw. erfindungsgemäße Lignocellulose-Partikel und unbehandelte feinteilige Materialen auf Basis von Lignocellulose auch als unbehandel- te feinteilige Lignocellulose-Materialien bzw. unbehandelte Lignocellulose-Partikel bezeichnet.

Unter Behandlung versteht man ein Imprägnieren bzw. Tränken der unbehandelten feinteiligen Lignocellulose-Materialien mit der wässrigen Zusammensetzung und gege- benenfalls ein Trocknen und/oder Härten des imprägnierten Materials, bzw. der vom imprägniertem Material absorbierten härtbaren Bestandteile.

Feinteilige Lignocellulose-Materialien, die mit der wässrigen Zusammensetzung der vernetzbaren Harnstoffverbindungen imprägniert und die in einer Weise behandelt wurden, dass die Vernetzung der Harnstoffverbindungen (Härtung) erfolgt ist, liefern bei üblicher Weiterverarbeitung Formkörper, die sich durch überlegene mechanische Eigenschaften, insbesondere durch eine verbessertes Form- bzw. Dimensionsstabilität, d. h. eine geringere Quellung bei Kontakt mit Feuchtigkeit, und durch eine höhere O- berflächenhärte auszeichnen. Zudem sind die Formkörper weniger anfällig gegen Be- fall mit holzzerstörenden Mikroorganismen, wie holzzerstörende Schadpilze und holzzerstörende Bakterien, wodurch der Aufwand an entsprechenden Fungiziden und Bio- ziden verringert und häufig sogar vermieden werden kann. Die Vernetzung der vernetzbaren Harnstoffverbindungen der wässrigen Zusammensetzung erfolgt dabei im Anschluss an die Imprägnierung, wahlweise in einem eigenen Trocknungs-/Härtungs- schritt bei erhöhter Temperatur und/oder beim anschließenden Formgebungsverfahren nach dem Beleimen mit einem für die Formkörperherstellung üblichen Bindemittel, gegebenenfalls durch Zusatz eines die Härtung der Harnstoffverbindungen fördernden Katalysators.

Dementsprechend ist ein erster Gegenstand der vorliegende Erfindung die Verwendung einer wässrigen Zusammensetzung, enthaltend wenigstens eine vernetzbare Harnstoffverbindung aus der Gruppe der Harnstoffverbindungen H, welche wenigstens eine N-gebundene Gruppe der Formel CH ₂ OR, worin R für Wasserstoff oder C ₁ -C ₄ - Alkyl steht, und/oder eine die beiden Stickstoffatome des Harnstoffs verbrückende 1 ,2-Bishydroxyethan-1 ,2-diyl-Gruppe aufweisen, Präkondensaten der Harnstoffverbindung H, und Umsetzungsprodukten oder Mischungen der Harnstoffverbindung H mit

wenigstens einem Alkohol, der unter C _r C ₆ -Alkanolen, C ₂ -C ₆ -Polyolen und Oligoethy- lenglykolen ausgewählt ist, zur Herstellung von mit dieser Zusammensetzung behandelten feinteiligen Materialien auf Basis von Lignocellulose für die Herstellung von Formkörpern.

Die Erfindung betrifft weiterhin die so erhältlichen, behandelten Lignocellulosemateria- lien und ihre Verwendung zur Herstellung von Formkörpern. Die Erfindung betrifft außerdem die unter Verwendung derartiger imprägnierter Lignocellulosematerialien hergestellten Formkörper.

Wässrige Zusammensetzungen vernetzbarer Harnstoffverbindungen der in Rede stehenden Art sind beispielsweise aus den eingangs zitierten WO 2004/033170 und WO 2004/033171 sowie aus K. Fisher et al. "Textile Auxiliaries - Finishing Agents" Kap. 7.2.2 in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, 5th Ed. on CD-ROM, Wiley-VCH, Weinheim 1997 und dort zitierte Literatur, z. B. US 2,731 ,364

US 2,930,715 bekannt und werden üblicherweise als Vernetzer für das Textilfinishing eingesetzt. Umsetzungsprodukte von Harnstoffverbindungen mit Alkoholen, z. B. modifiziertes 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidinon-2 (mDMDHEU) sind beispielsweise aus der US 4,396,391 und der WO 98/29393 bekannt. Im Übrigen sind Harnstoffverbindungen H sowie ihre Umsetzungsprodukte und Präkondensate im Handel erhältlich, beispielsweise unter den Handelsbezeichnungen Fixapret® CP und Fixapret® ECO der BASF Aktiengesellschaft.

Bei den in den wässrigen Zusammensetzungen enthaltenen Harnstoffverbindungen handelt es sich um niedermolekulare Verbindungen oder um Oligomere mit geringem Molekulargewicht, die in Wasser in der Regel vollständig gelöst vorliegen. Das Molekulargewicht der Harnstoffverbindungen liegt üblicherweise unterhalb 400 Dalton. Man nimmt an, dass die Verbindungen aufgrund dieser Eigenschaften in die Zellwände des Lignocellulosepartikel eindringen können und beim Härten die mechanische Stabilität der Zellwände verbessern und ihre durch Wasser bewirkte Quellung vermindern.

Beispiele für vernetzbare Harnstoffverbindung der härtbaren, wässrigen Zusammensetzung sind, ohne darauf beschränkt zu sein:

- 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on (DMDHEU),

1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on, das mit einem C ₁ -C ₆ - Alkanol, einem C ₂ -C ₆ -PoIyOl, einem Oligoethylenglykol modifiziert ist (modifiziertes DMDHEU bzw. mDMDHEU), 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)harnstoff, - 1 ,3-Bis(methoxymethyl)harnstoff;

1 -Hydroxymethyl-3-methyiharnstoff,

1 ,3-Bis(hydroxymethyl)imidazolidin-2-on (Dimethylolethylenharnstoff), 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-1 ,3-hexahydropyrimidin-2-on (Dimethylolpropylen- hamstoff),

1 ,3-Bis(methoxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on (DMeDHEU) und - Tetra(hydroxymethyl)acetylendihamstoff.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die vernetzbare Harnstoffverbindung unter 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on und einem mit einem C _r C ₆ -Alkanol, einem C ₂ -C ₆ -PoIyOl, einem Oligoethylenglykol modifizierten 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5-dihydroxyimidazolidin-2-on ausgewählt.

Bei mDMDHEU handelt es sich Umsetzungsprodukte von 1 ,3-Bis(hydroxymethyl)-4,5- dihydroxyimidazolidinon-2 mit einem CrC ₆ -Alkanol, einem C ₂ -C ₆ -PoIyOl, einem Oligoethylenglykol oder Gemischen dieser Alkohole. Geeignete C _1-6 -Alkanole sind bei- spielsweise Methanol, Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol und n-Pentanol, bevorzugt ist Methanol. Geeignete Polyole sind Ethylenglykol, Diethylenglykol, 1 ,2- und 1 ,3-Propylenglykol, 1 ,2-, 1 ,3-, und 1 ,4-Butylenglykol, Glycerin. Geeignete Oligoethy- lenglykole sind insbesondere solche der Formel HO(CH ₂ CH ₂ O) _n H mit n von 2 bis 20, worunter Diethylenglykol und Triethylenglykol bevorzugt sind. Zur Herstellung von mDMDHEU werden DMDHEU mit dem Alkanol, dem Polyol oder dem Polyethylengly- kol, gemischt. Hierbei werden der einwertige Alkohol, das Polyol, oder das Oligo- bzw. Polyethylenglykol üblicherweise in einem Verhältnis von je 0,1 bis 2,0, insbesondere 0,2 bis 2 Moläquivalenten, bezogen auf DMDHEU, eingesetzt. Die Mischung aus DMDHEU, dem Polyol oder dem Polyethylenglykol wird üblicherweise in Wasser bei Temperaturen von vorzugsweise 20 bis 70 ⁰ C und einem pH-Wert von vorzugsweise 1 bis 2,5 umgesetzt, wobei der pH-Wert nach der Umsetzung in der Regel auf einen Bereich von 4 bis 8 eingestellt wird.

Die härtbaren wässrigen Zusammensetzungen können neben den Harnstoffverbindun- gen H oder deren Umsetzungsprodukten oder Präkondensaten (Komponente A) auch einen oder mehrere der vorgenannten Alkohole, C _r C ₆ -Alkanole, C ₂ -C ₆ -Polyole, Oligo- ethylenglykole oder Gemische dieser Alkohole enthalten (Komponente C). Geeignete Ci _-6 -Alkanole sind beispielsweise Methanol, Ethanol, n-Propanol, iso-Propanol, n-Butanol und n-Pentanol, bevorzugt ist Methanol. Geeignete Polyole sind Ethylengly- kol, Diethylenglykol, 1 ,2- und 1 ,3-Propylenglykol, 1 ,2-, 1 ,3-, und 1 ,4-Butylenglykol, Glycerin. Geeignete Oligoethylenglykole sind insbesondere solche der Formel HO(CH ₂ CH ₂ O) _n H mit n von 2 bis 20, worunter Diethylenglykol und Triethylenglykol bevorzugt sind.

Die Konzentration an Harnstoffverbindung H bzw. deren Umsetzungsprodukt oder Präkondensat in der wässrigen Zusammensetzung liegt üblicherweise im Bereich von 1

bis 60 Gew.-%, häufig im Bereich von 10 bis 60 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 15 bis 50 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Zusammensetzung. Sofern die härtbare, wässrige Zusammensetzung einen der vorgenannten Alkohole enthält, liegt dessen Konzentration vorzugsweise im Bereich von 1 bis 50 Gew.-%, insbe- sondere im Bereich von 5 bis 40 Gew.-%. Die Gesamtmenge an Komponente A) und Komponente C) macht üblicherweise 10 bis 60 Gew.-% und insbesondere 20 bis 50 Gew.-% des Gesamtgewichts der wässrigen Zusammensetzung aus.

Neben den Komponenten A) und gegebenenfalls C) kann die wässrige Zusammenset- zung auch einen Katalysator K enthalten, welcher die Vernetzung der Harnstoffverbindung H, bzw. ihres Umsetzungsprodukts oder Präkondensats bewirkt. In der Regel sind als Katalysatoren K Metallsalze aus der Gruppe der Metallhalogenide, Metallsulfate, Metallnitrate, Metallphosphate, Metalltetrafluoroborate; Bortrifluorid; Ammoniumsalze aus der Gruppe der Ammoniumhalogenide, Ammoniumsulfat, Ammoniumoxalat und Diammoniumphosphat; sowie organischen Carbonsäuren, organischen Sulfonsäuren, Borsäure, Schwefelsäure und Salzsäure geeignet.

Beispiele für als Katalysatoren K geeignete Metallsalze sind insbesondere Magnesiumchlorid, Magnesiumsulfat, Zinkchlorid, Lithiumchlorid, Lithiumbromid, Aluminium- chlorid, Aluminiumsulfat, Zinknitrat und Natriumtetrafluoroborat.

Beispiele für als Katalysatoren K geeignete Ammoniumsalze sind insbesondere Ammoniumchlorid, Ammoniumsulfat, Ammoniumoxalat und Diammoniumphosphat.

Als Katalysatoren K sind insbesondere auch wasserlösliche organische Carbonsäuren wie Maleinsäure, Ameisensäure, Zitronensäure, Weinsäure und Oxalsäure, weiterhin Benzolsulfonsäure, p-Toluolsulfonsäure aber auch anorganische Säuren wie Salzsäure, Schwefelsäure, Borsäure oder deren Gemische geeignet.

Vorzugsweise ist der Katalysator K unter Magnesiumchlorid, Zinkchlorid, Magnesiumsulfat, Aluminiumsulfat oder deren Gemischen ausgewählt, wobei Magnesiumchlorid besonders bevorzugt ist.

Der Katalysator K wird üblicherweise der wässrigen Zusammensetzung erst kurz vor dem Imprägnieren des Lignocellulose-Materials zugesetzt. Er wird üblicherweise in einer Menge von 1 bis 20 Gew.-%, insbesondere 2 bis 10 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der in der härtbaren, wässrigen Zusammensetzung enthaltenen Bestandteile A) und gegebenenfalls C), eingesetzt. Die Konzentration des Katalysators, bezogen auf das Gesamtgewicht der härtbaren, wässrigen Zusammensetzung, liegt üblicherweise im Bereich von 0,1 bis 10 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 0,5 bis 5 Gew.-%.

Weiterhin kann die zum Imprägnieren eingesetzte wässrige Zusammensetzung einen Teil oder die Gesamtmenge der zur Herstellung der Formkörper erforderlichen Bindemittel enthalten, die weiter unter näher erläutert werden. Sofern erwünscht, liegt die Konzentration an Bindemittel in der wässrigen Zusammensetzung üblicherweise im Bereich von 0,5 bis 25 Gew.-%, häufig im Bereich von 1 bis 20 Gew.-% und insbesondere im Bereich von 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der wässrigen Zusammensetzung und gerechnet als Trockenleimbestandteile (d.h, ohne etwaige Lö- sungs- oder Verdünnungsmittelbestanteile des Bindemittels).

Man nimmt an, dass die Bindemittelbestandteile der Leimzusammensetzung anders als vernetzbaren Harnstoffverbindungen, der Katalysator K und die gegebenenfalls vorhandenen Alkohole der Komponente C) nicht oder nur in geringem Umfang von den Zellwänden der Lignocellulosepartikel absorbiert werden sondern weitgehend auf der Oberfläche der Partikel verbleiben und daher in dem anschließenden Formgebungs- prozess der Herstellung der Formkörper als Bindemittel zur Verfügung stehen.

Die Herstellung der mit der wässrigen Zusammensetzung imprägnierten feinteiligen Materialien auf Basis von Lignocellulose kann grundsätzlich auf zwei verschiedene Arten erfolgen.

So kann man gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ein grobteiliges, unbehandeltes Material auf Basis von Lignocellulose, z. B. Holzklötze mit den wässrigen Zusammensetzungen, die einen Katalysator K enthalten, auf die in WO 2004/033170 bzw. WO 2004/033171 beschriebene Weise behandeln und anschließend zerkleinern, z. B. durch Zerspanen, Zerfasern oder Vermählen, oder die beim Bearbeiten oder Recycling der so erhaltenen Materialien anfallenden behandelten Holzspäne oder -fasern gewinnen.

Vorzugsweise wird man jedoch ein unbehandeltes, feinteiliges Material auf Basis von Lignocellulose mit der härtbaren wässrigen Zusammensetzung und dem Katalysator K imprägnieren und anschließend Bedingungen aussetzten, die ein Vernetzen der in der Zusammensetzung enthaltenen Harnstoffverbindungen und damit ein Härten der Zusammensetzung bewirken. Die wässrige Zusammensetzung und der Katalysator K können gemeinsam in einer Zusammensetzung oder in zwei getrennten Zusammensetzungen dem unbehandelten feinteiligen Material auf Basis von Lignocellulose appliziert werden. Üblicherweise wird man jedoch vor der Applikation den Katalysator K in die wässrige Zusammensetzung einarbeiten. Es ist jedoch auch denkbar, das feinteili- ge Material auf Basis von Lignocellulose mit einer ersten wässrigen Zubereitung, wel- che den Katalysator K in gelöster Form enthält, und einer zweiten wässrigen Zusam-

mensetzung, welche die vernetzbare Harnstoffverbindung und gegebenenfalls die Alkoholkomponente C) enthält, gleichzeitig oder nacheinander zu imprägnieren.

Die Art des unbehandelten feinteiligen Lignocellulose-Materials richtet sich in bekann- ter Weise nach dem herzustellenden Formkörper. Beispiele für geeignete feinteilige Lignocellulose-Materialien umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, feinteilige Materialien aus Holz, wie beispielsweise Holzspäne, z. B. von zerspanten Rund- und Knüppelhölzern, zerspantes Industrieholz und Industrie-Restholz, Sägewerks- und Furnierabfälle, Späne aus thermomechanisch aufgeschlossenem Holz, Hobel- und Schälspä- ne, Holzchips und Holzschnitzel, weiterhin von Holz verschiedene lignocellulosehaltige Rohmaterialien wie Bambus, Bagasse, Baumwollstängel, Jute, Sisal, Stroh, Flachs, Kokosfasern, Bananenfasern, Schilf, z.B. Chinaschilf, Ramie, Hanf, Manilahanf, Espar- to (Alfagras), Reisschalen und Kork.

Die unbehandelten feinteiligen Lignocellulose-Materialien können dabei in Form von Granulaten, Mehl, oder bevorzugt Spänen, einschließlich Säge- und Hobelspänen, Fasern und/oder Schnitzeln vorliegen. Hierunter sind Materialien aus Holz und Bambus, wie Holzfasern, Holzspäne, Holzchips und Holzschnitzel bzw. Bambusfasern, Bambusschnitzel und Bambusspäne und deren Gemische, besonders bevorzugt. Ins- besondere handelt es sich um feinteilige Materialien aus Holz. Die Holzarten, aus denen die feinteiligen Materialien bestehen, umfassen beispielsweise Nadelhölzer wie Douglasie, Fichte, Kiefer, Lärche, Pinie, Tanne, Zeder, Zirbel, und Laubhölzer wie A- horn, Akazie, Birke, Buche, Eiche, Erle, Esche, Espe. Hasel, Hainbuche, Kirsche, Linde, Pappel, Robinie, Ulme, Walnuss, Weide, Zerreiche und dergleichen.

Die Dimension, d. h. die Abmessungen (Länge, Dicke), die wenigstens 90 % der feinteiligen Lignocellulose-Materialien aufweisen, liegt üblicherweise im Bereich von 0,1 bis 20 mm, insbesondere 0,5 bis 10 mm und speziell 1 bis 5 mm, wobei im Falle von länglich geformten feinteiligen Materialien mit einem Verhältnis Länge/Breite > 5 die Länge, welche wenigstens 90 % der Teilchen aufweisen, auch 10 mm überschreiten und bis 200 mm betragen kann. Die mittlere Breite bzw. Dicke länglicher Partikel liegt typischerweise im Bereich von 0,1 bis 10, insbesondere im Bereich von 0,2 bis 5 mm und speziell im Bereich von 0,3 bis 3 mm.

Das Imprägnieren bzw. das Tränken der unbehandelten feinteiligen Materialien auf Basis von Lignocellulose kann z. B. durch Tauchen der Fasern in die wässrige Zusammensetzung, durch Anwendung von Vakuum, gegebenenfalls in Kombination mit Druck, oder durch Besprühen durchgeführt werden. Die Bedingungen werden in der Regel so gewählt werden, dass die aufgenommene Menge an härtbaren Bestandteilen der wässrigen Zusammensetzung wenigstens 1 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse des unbehandelten Materials, beträgt. Die aufgenommene Menge an härtbaren

Bestandteilen kann bis zu 100 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse der unbehandelten Lignocellulosematerialien betragen und liegt häufig im Bereich von 1 bis 60 Gew.-%, vorzugsweise im Bereich von 5 bis 50 Gew.-%, und insbesondere im Bereich von 10 bis 30 Gew.-%, bezogen auf die Trockenmasse des eingesetzten unbehandel- ten Materials. Üblicherweise erfolgt die Imprägnierung bei Umgebungstemperatur, typischerweise im Bereich von 15 bis 40 ⁰ C.

Die Feuchte der zum Tränken eingesetzten, unbehandelten Lignocellulosematerialien ist unkritisch und kann beispielsweise bis 100 % betragen. Hier und im Folgenden ist der Begriff „Feuchtigkeit" synonym mit dem Begriff Restfeuchtegehalt nach DIN 52183. Häufig liegt er im Bereich von 1 bis 80 % und insbesondere 5 bis 50 %.

Beim Tauchen werden die unbehandelten feinteiligen Lignocellulose-Materialien, die vorteilhafterweise eine Feuchtigkeit im Bereich von 1 % bis 100 % aufweisen über ei- nen Zeitraum von wenigen Sekunden bis 12 h, insbesondere 1 min bis 60 min, in einem Behälter in die wässrige Zusammensetzung getaucht oder in dieser suspendiert. Hierbei nimmt das feinteilige Lignocellulose-Material die wässrige Imprägnierzusammensetzung auf, wobei durch die Konzentration an härtbaren Bestandteilen (d. h. Komponente A) und C)) in der wässrigen Zusammensetzung, durch die Temperatur und die Behandlungsdauer die von dem feinteiligen Lignocellulose-Material aufgenommene Menge an härtbaren Bestandteilen gesteuert werden kann. Die tatsächlich aufgenommene Menge an härtbaren Bestandteilen kann der Fachmann in einfacher Weise über die Gewichtszunahme des feinteiligen Lignocellulose-Materials und die Konzentration der wässrigen Zusammensetzung ermitteln.

Das Imprägnieren kann auch durch Anwendung von vermindertem Druck erreicht werden, wobei sich gegebenenfalls eine Phase mit erhöhtem Druck anschließen kann. Hierzu wird das feinteilige Lignocellulose-Material unter vermindertem Druck, der häufig im Bereich von 10 bis 500 mbar und insbesondere im Bereich von 50 bis 100 mbar liegt, mit der wässrigen Zusammensetzung in Kontakt gebracht, z. B. durch Tauchen oder Suspendieren in der härtbaren wässrigen Zusammensetzung. Die Zeitdauer liegt üblicherweise im Bereich von 1 min bis 1 h. Gegebenenfalls schließt sich eine Phase bei erhöhtem Druck, z. B. im Bereich von 1 bar bis 20 bar, an. Die Dauer dieser Phase liegt üblicherweise im Bereich von 1 min bis 6 h, insbesondere 5 min bis 1 h. Hierbei nimmt das feinteilige Lignocellulose-Material die wässrige Imprägnierzusammensetzung auf, wobei durch Konzentration an härtbaren Bestandteilen in der wässrigen Zusammensetzung, durch den angewendeten Druck, durch die Temperatur und die Behandlungsdauer die von dem feinteiligen Lignocellulose-Material aufgenommene Menge an härtbaren Bestandteilen gesteuert werden kann. Die tatsächlich aufgenommene Menge kann auch hier über die Gewichtszunahme des feinteiligen Lignocellulose- Materials berechnet werden.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung erfolgt das Imprägnieren durch Besprühen der unbehandelten Lignocellulosepartikel mit der wässrigen Zusammensetzung. Die Lignocellulosepartikel weisen vorteilhafterweise eine Feuchtigkeit von nicht mehr als 50 %, z.B. im Bereich von 1 % bis 30 % auf. Das Besprühen erfolgt üblicherweise bei Temperaturen im Bereich von 15 bis 50 ⁰ C. Durch die Konzentration an härtbaren Bestandteilen in der wässrigen Zusammensetzung, durch die aufgebrachte Menge, durch die Temperatur und durch die Dauer des Besprühens kann die von dem feinteiligen Lignocellulose-Material aufgenommene Menge an härtbaren Bestandteilen gesteuert werden. Die tatsächlich aufgenommene Menge an härtbaren Bestandteilen ergibt sich direkt aus der aufgesprühten Menge an wässriger Zusammensetzung. Das Besprühen kann in üblicher Weise in allen für das Besprühen von Feststoffen geeigneten Vorrichtungen vorgenommen werden, z. B. in Sprühtürmen, Wirbelschichtvorrichtungen und dergleichen.

Das Imprägnieren kann auch mittels Ultraschall erfolgen.

Die so erhaltenen, imprägnierten feinteiligen Lignocellulose-Partikel werden, gegebenenfalls nach einem Trocknungsschritt und/oder einem Härtungsschritt, zu Formkör- pern weiterverarbeitet.

In vielen Fällen umfasst die Weiterverarbeitung ein Beleimen des behandelten feinteiligen Materials mit einer flüssigen oder pulverförmigen Zubereitung eines Bindemittels und ein Formgeben und Härten des beleimten Materials zu einem Formkörper. In an- deren Fällen, z. B. bei der Herstellung von WPCs, umfasst die Weiterverarbeitung das Vermischen des in Schritt i) erhaltenen Materials mit einem thermoplastischen Polymeren und ein Formgeben der Mischung. In diesem Fall umfasst die Herstellung in Schritt i) üblicherweise einen Imprägnier- und einen Trocknungs- oder Härtungsschritt.

Die Erfindung betrifft daher auch ein Verfahren zur Herstellung von Formkörpern aus feinteiligen Materialien auf Basis von Lignocellulose, umfassend

i) Bereitstellen eines mit der hier beschriebenen härtbaren, wässrigen Zusammensetzung imprägnierten und gegebenenfalls gehärteten feinteiligen Materials auf Basis von Lignocellulose,

ii) Beleimen des in Schritt i) erhaltenen feinteiligen Materials auf Basis von Lignocellulose oder einer Mischung davon mit anderen feinteiligen Materialien mit einer flüssigen oder pulverförmigen Zubereitung eines Bindemittels; und

iii) Formgeben und Härten des beleimten feinteiligen Materials zu einem Formkörper,

oder

ii') Vermischen des in Schritt i) erhaltenen behandelten, vorzugsweise getrockneten und/oder gehärteten feinteiligen Materials auf Basis von Lignocellulose mit einem thermoplastischen Polymeren und

iii') Formgeben der Mischung zu einem Formkörper.

Die Erfindung betrifft außerdem die nach dem Verfahren erhältlichen Formkörper.

Sofern die Bereitstellung der behandelten feinteiligen Lignocellulose-Materialien das Imprägnieren unbehandelter Lignocellulose-Materialien umfasst, kann man im An- schluss an das Imprägnieren in Schritt i) und vor dem Beleimen in Schritt ii) einen Trocknungsschritt, im Folgenden auch Vortrocknungsschritt durchführen. Hierbei werden die flüchtigen Bestandteile der wässrigen Zusammensetzung, insbesondere das Wasser und überschüssige organische Lösungsmittel, die in der Härtung/Vernetzung der Harnstoffverbindungen nicht reagieren, teilweise oder vollständig entfernt. Zudem kann in Abhängigkeit von der gewählten Trocknungstemperatur eine teilweise oder vollständige Härtung/Vernetzung der in der Zusammensetzung enthaltenen härtbaren Bestandteile erfolgen. Die Vortrocknung/Härtung der imprägnierten Materialien erfolgt üblicherweise bei Temperaturen von 50 °C bis 220 ⁰ C, insbesondere im Bereich von 80 bis 200 ⁰ C. Sofern eine Härtung erwünscht ist, erfolgt die Trocknung vorzugsweise oberhalb 100 ⁰ C. Die Härtung/Trocknung kann in einem konventionellen Frischluft- Abluft System, z. B. einem Trommeltrockner, durchgeführt werden. Vorzugsweise erfolgt die Vortrocknung in einer Weise, dass der Feuchtegehalt der feinteiligen Lignocellulose-Materialien nach der Vortrocknung nicht mehr als 30%, insbesondere nicht mehr als 20 %, bezogen auf die Trockenmasse, beträgt. Es kann von Vorteil sein, die Trocknung/Härtung bis zu einem Feuchtegehalt < 10 % und insbesondere < 5 %, bezogen auf die Trockenmasse, zu führen. Der Feuchtegehalt kann durch die Temperatur, die Dauer und den bei der Vortrocknung gewählten Druck in einfacher Weise gesteuert werden.

Ein Vortrocknungsschritt ist jedoch grundsätzlich nicht erforderlich und eine Entfernung der flüchtigen Bestandteile und ein Vernetzen der härtbaren Bestandteile der wässrigen Zusammensetzung kann auch im Anschluss an das Beleimen in Schritt ii) erfolgen oder im Formgebungs- und Härtungsschritt iii) vorgenommen werden. Eine solche Vorgehensweise hat nicht nur den Vorteil einer Verfahrensvereinfachung sondern erlaubt kürzere Beleimungs- und Formgebungszeiten. Daher wird in einer bevorzugten

Ausführungsform vorzugsweise kein gesonderter Trocknungsschritt durchgeführt und das Beleimen erfolgt unmittelbar im Anschluss an das Imprägnieren oder gleichzeitig damit.

Sofern die wässrige Zusammensetzung bereits eine für die Herstellung des Formkörpers ausreichende Menge an Bindemittel enthält, fallen der Behandlungsschritt i) und das Beleimen ii) zeitlich zusammen und das Entfernen der flüchtigen Bestandteile und das Vernetzen der härtbaren Bestandteile der wässrigen Zusammensetzung werden im Formgebungs- und Härtungsschritt iii) vorgenommen.

Sofern die zum Imprägnieren in Schritt i) eingesetzte wässrige Zusammensetzung keine für die Herstellung der Formkörper ausreichende Menge an Bindemittel enthält, werden dann die imprägnierten und gegebenenfalls vorgetrockneten und gehärteten Lignocellulosepartikel in üblicher Weise mit dem zur Herstellung der Formkörper benö- tigten Bindemittel beleimt.

Das Beleimen kann in üblicher Weise erfolgen. Gegebenenfalls werden auf dieser Stufe weitere, den Formkörper bildende feinteilige Materialien, Additive, Katalysatoren oder Hilfsmittel zugesetzt.

Die Art des Bindemittels richtet sich in an sich bekannter Weise nach der Art des herzustellenden Formkörpers. Geeignete Bindemittel werden beispielsweise beschrieben in A. Pizzi (Hrsg.) : Wood Adhesives, Marcel Dekker, New York 1983. Beispiele für Bindemittel sind:

i) thermisch härtbare Bindemittel (Reaktiv-Bindemittel) wie Aminoplastharze, Phenolharze, Isocyanatharze, Epoxidharze und Polycarbonsäureharze;

ii) thermoplastische Materialien wie Polyethylen, Polypropylen, Polystyrolharze, Polysulfone, Polyesterharze; und

iii) filmbildende Polymere, z. B. wässrige Polymerdispersionen auf Basis von Styrol- Acrylaten, Polyacrylaten (Acrylsäureester/Methacrylsäureester-Copolymere), Vi- nylacetat-Polymeren (Polyvinylacetat), Styrol-Butadien-Copolymeren und der- gleichen.

Bevorzugte Bindemittel sind die in Gruppe i) genannten thermisch härtbaren Bindemittel und deren Mischungen mit filmbildenden Polymeren der Gruppe iii), wobei die thermisch härtbaren Bindemittel vorzugsweise in Form wässriger Zubereitungen eingesetzt werden.

Bevorzugte Bindemittel sind Aminoplastharze, Phenolharze, Isocyanatharze, Polyvi- nylacetat und Polycarbonsäureharze.

Als Aminoplastharze sind insbesondere Formaldehydkondensate des Harnstoffs (Harnstoff-Formaldehyd-Kondensate) sowie des Melamins (Melamin-Formaldehyd- Kondensate) geeignet. Sie sind als wässrige Lösungen oder Pulver unter den Bezeichnungen Kaurit ^® sowie Kauramin ^® (Herst. BASF) im Handel und enthalten Harnstoff- und/oder Melamin-Formaldehyd-Vorkondensate. Typische Phenolharze sind Phenol- Formaldehydkondensate, Phenol-Resorcin-Formaldehydkondensate und dergleichen. Geeignet sind auch Mischkondensate von Aminoplastharzen und Phenolharzen. Beispiele für Mischkondensate von Aminoplastharzen und Phenolharzen sind Harnstoff- Melamin-Formaldehydkondensate, Melamin-Harnstoff-Formaldehyd-Phenolkonden- sate, sowie ihre Mischungen. Ihre Herstellung und Verwendung zur Herstellung von Formkörpern aus feinteiligen Lignocellulosematerialien ist allgemein bekannt. Bevor- zugt werden Harnstoff-Formaldehyd harze und hierunter insbesondere solche mit einem Molverhältnis von 1 Mol Harnstoff zu 1 ,1 bis 1 ,4 Mol Formaldehyd.

Bei der Verarbeitung von Aminoplastharzen und Phenolharzen erfolgt ein Übergang der löslichen und schmelzbaren Vorkondensate in unschmelzbare und unlösliche Pro- dukte. Bei diesem als Aushärtung bezeichneten Vorgang tritt bekanntermaßen eine durchgehende Vernetzung der Vorkondensate ein, die in der Regel durch Härter beschleunigt wird. Als Härter können die dem Fachmann bekannten Härter für Harnstoff-, Phenol- und/oder Melamin-Formaldehyd-Harze eingesetzt werden, wie sauer reagierende und/oder säureabspaltende Verbindungen, z. B. Ammonium- oder Aminsalze. In der Regel beträgt der Härteranteil in einer Leimharzflotte 1 bis 5 Gew.-%, bezogen auf den Flüssigharzanteil.

Als Isocyanatharze sind alle gängigen auf Methylendiphenylenisocyanaten (MDI) basierende Harze geeignet. Sie bestehen in der Regel aus einer Mischung aus Monome- ren und oligomeren Di- oder Polyisocyanaten, den so genannten Vorkondensaten, die in der Lage sind mit der Cellulose, dem Lignin und der Feuchtigkeit der Lignocellulose- Partikel zu reagieren. Geeignete Isocyanatharze sind beispielsweise als Lupranat ^® Marken (Firma Elastogran) im Handel erhältlich.

Beispiele für reaktive Polycarbonsäure-Harze sind Zusammensetzungen, umfassend:

i) ein Polymerisat P aus ethylenisch ungesättigter Monomere, welches zu 5 bis 100, bevorzugt 5 bis 50 Gew.-%, aus einem ethylenisch ungesättigten Säureanhydrid oder einer ethylenisch ungesättigten Dicarbonsäure, deren Carbonsäu- regruppen eine Anhydridgruppe bilden können, oder deren Umsetzungsprodukte mit Alkanolaminen (Monomere a)), und 0 bis 95 Gew.-%, bevorzugt 50 bis 95

Gew.-% Monomere b), die von den Monomeren a) verschieden sind, aufgebaut ist; und

ii) wenigstens ein Alkanolamin A-(OH) ₂ mit mindestens zwei Hydroxylgruppen und/oder ein alkoxyliertes Polyamin und

iii) gegebenenfalls ein wasserunlösliches, wasserdispergierbares filmbildendes Polymerisat P'.

Reaktive Polycarbonsäure-Harze sind dem Fachmann bekannt und werden in z. B. der EP-A-882 093, WO 97/45461 , WO 99/09100, WO 99/02591 , WO 01/27163 sowie WO 01/27198 beschrieben.

Besonders bevorzugt sind Polymerisate P, die als Monomere a) Maleinsäure und/oder Maleinsäureanhydrid enthalten.

Bevorzugte Monomere b) sind ethylenisch ungesättigte C ₃ -C ₆ -Monocarbonsäuren wie Acrylsäure, Methacrylsäure, Olefine wie Ethen, Propen, Buten, Isobuten, Cyclopenten, Diisobuten, Vinylaromaten wie Styrol, Alkylvinylether, z. B. Methylvinylether, Ethylvinyl- ether, Acrylamid, 2-Acrylamido-2-methylpropansulfonsäure, Vinylacetat, Butadien,

Acrylnitril bzw. Mischungen davon. Besonders bevorzugte Monomere b) sind Acrylsäure, Methacrylsäure, Ethen, Acrylamid, Styrol und Acrylnitril bzw. Mischungen davon.

Insbesondere sind Polymerisate P bevorzugt, worin das Monomer b) wenigstens eine C ₃ -C ₆ -Monocarbonsäure bevorzugt Acrylsäure als Comonomer b) umfasst.

Als Komponente A-(OH) ₂ werden Alkanolamine mit mindestens zwei OH-Gruppen eingesetzt, wie Diethanolamin, Triethanolamin, Diisopropanolamin, Triisopropanolamin, Methyldiethanolamin, Butyldiethanolamin und Methyldiisopropanolamin genannt. Be- vorzugt ist Triethanolamin. Zur Komponente A-(OH) ₂ zählen weiterhin alkoxilierte, insbesondere ethoxilierte Polyamine, wie sie in WO 97/45461 beschrieben werden, z. B. Verbindungen der dort beschriebenen Formeln I ₁ und insbesondere Ia, Ie und If.

Als Komponente P' sowie als Bindemittel der Gruppe iii) kommen grundsätzlich alle in Wasser nicht löslichen Polymerisate in Betracht, die filmbildend sind und in Wasser dispergierbar sind. Hierzu zählen insbesondere Emulsionspolymerisate und die daraus hergestellten Pulver, wie sie z. B. in WO 01/27198 als Polymerisate A1 bezeichnet werden. Die Polymerisate P' weisen häufig eine Glasüberganstemperatur im Bereich von -10 bis +150 ⁰ C und insbesondere im Bereich von +20 bis +120 ⁰ C auf. Insbeson- dere handelt es sich um Copolymerisate auf Basis von Styrol/Butadien, auf Basis von

Styrol/Acrylsäurealkylester und solche auf Basis von Methacrylsäurealkylester/Acryl- säurealkylester.

Zur Herstellung der Polycarbonsäureharze werden das Polymerisat P und das Alkano- lamin A-(OH) ₂ bevorzugt in einem solchen Verhältnis zueinander eingesetzt, dass das Molverhältnis von Carboxylgruppen der Komponente P und der Hydroxylgruppen der Komponente A-(OH) ₂ 20:1 bis 1 :1 , bevorzugt 8:1 bis 5:1 und besonders bevorzugt 5:1 bis 1 ,7:1 beträgt (die Anhydridgruppen werden hierbei als 2 Carboxylgruppen berechnet).

Das Bindemittel wird üblicherweise in Mengen von 0,5 bis 30 Gew.-%, häufig von 1 bis 20 Gew.-%, insbesondere in Mengen von 5 bis 15 Gew.-%, bezogen auf die behandelten Lignocellulose-Materialien, eingesetzt.

Die bevorzugten Bindemittel der Gruppe i) können selbstverständlich auch in Abmi- schungen untereinander oder in Abmischungen mit Bindemitteln der Gruppen ii) und insbesondere iii) eingesetzt werden.

Darüber hinaus können zur Herstellung der Formkörper übliche Hilfs- und Zuschlag- Stoffe eingesetzt werden wie die bereits oben erwähnten Härter, d. h. Katalysatoren, die eine raschere Vernetzung des Bindemittels bewirken.

Zu den Hilfsstoffen zählen z. B. Bakterizide oder Fungizide sowie Hydrophobierungsmittel zur Erhöhung der Wasserfestigkeit der Formkörper. Geeignete Hydrophobie- rungsmittel sind übliche wässrige Paraffindispersionen oder Silicone. Weiter können bei der Herstellung Netzmittel, Verdickungsmittel, Plastifizierungsmittel, Retentionsmit- tel, eingesetzt werden. Diese werden häufig der Bindemittelzusammensetzung zugesetzt. Häufig enthalten die Bindemittelzusammensetzungen auch Kupplungsreagenzien, wie Alkoxysilane, beispielsweise 3-Aminopropyltriethoxysilan, lösliche oder emul- gierbare Öle als Gleitmittel und Staubbindemittel sowie Benetzungshilfsmittel.

Übliche Zuschläge umfassen inerte Füllstoffe, wie Aluminiumsilikate, Quarz, gefällte oder pyrogene Kieselsäure, Leicht- und Schwerspat, Talkum, Dolomit oder Calciumcarbonat; farbgebende Pigmente, wie Titanweiß, Zinkweiß, Eisenoxidschwarz etc.

Schließlich können bei der Herstellung der Formkörper übliche Brandschutzmittel, wie z. B. Aluminiumsilikate, Aluminiumhydroxide, Borate und/oder Phosphate eingesetzt werden.

Das Beleimen erfolgt nach den hierfür üblichen Verfahren, z. B. durch Vermischen der feinteiligen, imprägnierten Lignocellulose-Materialien mit dem Bindemittel in üblichen

Mischapparaturen für das Vermischen von flüssigen mit festen Materialien, durch Ver- wirbeln der Lignocellulose-Materialien im Luftstrom und Eindüsen des Bindemittels, vorzugsweise in Form einer flüssigen Bindemittelzusammensetzung, in den so erzeugten Fasemstrom ("Blow-Line"-Verfahren).

Die beleimte Mischung aus Lignocellulose-haltigen Materialien und der Bindemittelzusammensetzung kann vor dem Formgeben zur Entfernung flüchtiger Bestandteile bei erhöhter Temperatur, beispielsweise bei Temperaturen von 10 bis 200 ⁰ C vorgetrocknet werden. Die Entfernung flüchtiger Bestandteile kann je nach Art der Bindemittelzu- sammensetzung jedoch auch entfallen oder während des Formgebungsschritts vorgenommen werden.

Im Anschluss an das Beleimen und gegebenenfalls Vortrocknen erfolgt ein Formgebungsschritt, der in an sich bekannter Weise in der Regel bei erhöhter Temperatur, z. B. bei Temperaturen von 50 bis 300 ⁰ C, vorzugsweise 100 bis 250 ⁰ C und besonders bevorzugt 140 bis 225 ⁰ C und üblicherweise bei erhöhten Drücken von im Allgemeinen 2 bis 200 bar, vorzugsweise 5 bis 100 bar, besonders bevorzugt 20 bis 50 bar, erfolgt.

Geeignete Verfahren der Formgebung sind dem Fachmann geläufig und umfassen z. B. Extrusionsverfahren, Tiefziehen und insbesondere das Heißpressen, wobei diese Verfahren diskontinuierlich oder kontinuierlich, z. B. als Rollpressen, Gleitpressen, Kalanderpressen, Extrusionspressen, Dampf-Injektionspressen, ausgestaltet sein können. Eine Übersicht über gängige Verfahren findet man z. B. in Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, „Wood - Wood based Materials", Kapitel 2.3.1 , 2.3.2 und 2.3.3, 5. Auflage auf CD-ROM, Wiley-Verlag-Chemie, Weinheim 1997.

Bei den bei der Formgebung herrschenden Temperaturen und dem Druck findet ein Verkleben der Lignocellulosepartikel und je nach Art des Bindemittels Schmelzen und/oder ein Vernetzen der Bindemittelbestandteile statt, so dass beim Erkalten und Entfernen der Form ein stabiler Formkörper entsteht.

Die Formkörper können beliebig geformt sein und umfassen flächige Formkörper wie Platten oder Matten, oder eine 3-dimensionale Ausgestaltung aufweisen, z.B. speziell geformte Formteile. Beispiele für flächige Formkörper umfassen OSB-Platten (oriented structural board), Spanplatten, Wafer-Boards, Dämmplatten, mitteldichte (MDF) und hochdichten (HDF) Faserplatten. Zu den erfindungsgemäßen Formkörpern zählen auch OSL-Platten und OSL-Formteile (Oriented-Strand-Lumber), sowie PSL-Platten und PSL-Formteile (Parallel-Strand-Lumber). Zu den Formkörpern zählen auch Formteile aus WPC (Wood-Plastic-Composites).

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere zur Herstellung von Formkörpern, worin das Lignocellulose-Material Holz ist. Hierbei unterscheidet man je nach Größe der eingesetzten Lignocellulose-haltigen Partikel zwischen OSB (oriented struc- tural board) Platten, Spanplatten, Wafer-Boards, OSL-Platten und OSL-Formteile (Ori- ented-Strand-Lumber), PSL-Platten und PSL-Formteile (Parallel-Strand-Lumber). Dämmplatten und mitteldichten (MDF) und hochdichten (HDF) Faserplatten und dergleichen.

Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich insbesondere auch zur Herstellung so genannter WPC (Holz-Kunststoff-Komposite), wie sie z. B. in WO 96/34045, der dort zitierten Literatur sowie in allgemeiner weise in Öster. Kunststoffzeitschrift 35, 2004, 10-13 und in Klauditzforum 5. Ausg. 6/2004 beschrieben werden. Die zur Herstellung von WPC bekannten Verfahren können in analoger Weise mit den erfindungsgemäß behandelten Lignocellulose-Materialien durchgeführt werden.

Zur Herstellung der WPCs wird das erfindungsgemäß behandelte, feinteilige Lignocellulose-Material, nachdem man zuvor einen Trocknungs-/Härtungsschritt durchgeführt hat, mit wenigstens einem thermoplastischen Kunststoffmaterial, z. B. thermoplastischen Polymeren auf Basis von Poly-C ₂ -C ₆ -olefinen wie Polyethylen, Polypropylen und dergleichen, oder auf Basis von Poly-C ₂ -C ₄ -halogenolefinen wie Polyvinylchlorid, PoIy- vinylidenchlorid oder Copolymere von Vinylchlorid mit Vinylidenchlorid, Vinylacetat und/oder C ₂ -C ₆ -Olefinen vermischt und anschließend einem Formgebungsprozess, in der Regel einem Spritzguss- oder Extrusionsverfahren, unterworfen. Die Menge an thermoplastischem Polymer macht dabei in der Regel 20 bis 90 Gew.-% und insbe- sondere 30 bis 80 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmasse, aus. Dementsprechend liegt der Anteil an erfindungsgemäß behandeltem, feinteiligen Lignocellulosematerial im Bereich von 10 bis 80 Gew.-% und insbesondere 20 bis 70 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht des WPCs. Daneben können die WPCs übliche Zusätze wie Haftvermittler (z.B. Organosilane, Maleinsäureanhydrid, Isocyanate), Pigmente, Licht- Stabilisatoren, Gleitmittel oder feuerhemmende Komponenten zugesetzt werden. Der Zusatz von Bioziden ist hingegen nicht erforderlich.

Die erfindungsgemäß behandelten, feinteiligen Lignocellulosematerialien eignen sich insbesondere zur Herstellung von Holzwerkstoffen wie Holzspanplatten und Holzfaser- platten, einschließlich HDF, MDF, OSB, OSL und PSL (vgl. Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, loc. cit.), die durch Verleimung von zerteiltem Holz wie z. B. Holzspänen, Holzschnitzeln, Holzchips und/oder Holzfasern hergestellt werden.

Die Herstellung von Spanplatten ist allgemein bekannt und wird beispielsweise in H. J. Deppe, K. Ernst Taschenbuch der Spanplattentechnik, 2. Auflage, Verlag Leinfei-

den 1982, beschrieben und kann im erfindungsgemäßen Verfahren analog genutzt werden.

Bei der Spanplattenherstellung erfolgt die Beleimung der vorher getrockneten Späne in kontinuierlichen Mischern. Meist werden verschiedene Spanfraktionen in getrennten Mischern unterschiedlich beleimt und dann getrennt (Mehrschichtplatten) oder gemeinsam geschüttet. Es werden bevorzugt Späne eingesetzt, deren mittlere Spandicke im Mittel bei 0,1 bis 2 mm, insbesondere 0,2 bis 0,5 mm liegt, und die weniger als 6 Gew.- % Wasser enthalten. Die Bindemittelzusammensetzung wird möglichst gleichmäßig auf die Holzspäne aufgetragen, beispielsweise indem man die Bindemittelzusammensetzung in feinverteilter Form auf die Späne aufsprüht. Die beleimten Holzspäne werden anschließend zu einer Schicht mit möglichst gleichmäßiger Oberfläche ausgestreut, wobei sich die Dicke der Schicht nach der gewünschten Dicke der fertigen Spanplatte richtet. Die Streuschicht wird gegebenenfalls kalt vorverdichtet und bei einer Tempera- tur von z. B. 100 bis 250 ⁰ C, bevorzugt von 140 bis 225 ⁰ C durch Anwendung von Drücken von üblicherweise 10 bis 750 bar zu einer maßhaltigen Platte verpresst. Die benötigten Presszeiten können in einem weiten Bereich variieren und liegen im Allgemeinen zwischen 15 Sekunden bis 30 Minuten.

Die zur Herstellung von mitteldichten Holzfaserplatten (MDF) benötigten Holzfasern geeigneter Qualität können aus rindenfreien Holzschnitzeln durch Zermahlung in Spe- zialmühlen oder so genannten Refinern bei Temperaturen von ca. 180 ⁰ C hergestellt werden.

Bei der MDF- und HDF-Plattenherstellung werden die Fasern nach dem Refiner in der Blow-Line beleimt. Zur Beleimung werden die Holzfasern im Allgemeinen mit einem Luftstrom aufgewirbelt und die Bindemittelzusammensetzung in den so erzeugten Fasernstrom eingedüst ("Blow-Line"-Verfahren). Die beleimten Fasern durchlaufen dann einen Trockner, in dem sie auf Feuchten von 1 bis 20 Gew.-% getrocknet werden. Ver- einzelt werden die Fasern auch erst getrocknet und nachträglich in speziellen kontinuierlichen Mischern beleimt. Auch eine Kombination aus Blow-Line und Mischerbelei- mung ist möglich. Das Verhältnis Holzfasern zur Bindemittelzusammensetzung, bezogen auf den Trockengehalt bzw. Feststoffgehalt, beträgt üblicherweise 40:1 bis 3:1 , bevorzugt 20:1 bis 4:1. Die beleimten Fasern werden in dem Fasernstrom bei Tempe- raturen von z. B. 130 bis 180 ⁰ C getrocknet, zu einem Faservlies ausgestreut, gegebenenfalls kalt vorverdichtet und bei Drücken von 20 bis 40 bar zu Platten oder Formkörpern verpresst.

Bei der OSB-Herstellung werden die Holzspäne (Strands) gegebenenfalls nach Trock- nung in Mittel- und Deckschichtmaterial getrennt und in kontinuierlichen Mischer getrennt beleimt. Zur Fertigstellung der Platten werden die beleimten Holzspäne dann zu

Matten geschüttet, gegebenenfalls kalt vorverdichtet und in beheizten Pressen bei Temperaturen von 170 bis 240 ⁰ C zu Platten gepresst.

Die beleimten Holzfasern können auch, wie z. B. in DE-OS 2 417 243 beschrieben, zu einer transportablen Fasermatte verarbeitet werden. Dieses Halbzeug kann dann in einem zweiten, zeitlich und räumlich getrennten Schritt zu Platten oder Formteilen, wie z. B. Türinnenverkleidungen von Kraftfahrzeugen, weiterverarbeitet werden.

Auch andere Lignocellulose-Materialien, z. B. Naturfaserstoffe wie Sisal, Jute, Hanf, Ramie, Stroh, Flachs, Kokosfasern, Bananenfasern und andere Naturfasern, können unter Einsatz an sich bekannter Bindemittel zu Platten und Formkörpern verarbeitet werden. Die Naturfaserstoffe können auch in Mischungen mit Kunststofffasern, z. B. Polypropylen, Polyethylen, Polyester, Polyamide oder Polyacrylnitril verwendet werden. Diese Kunststofffasern können dabei auch als Cobindemittel neben den oben erwähn- ten Bindemittelzusammensetzung fungieren. Der Anteil der Kunststofffasern beträgt dabei bevorzugt weniger als 50 Gew.-%, insbesondere weniger als 30 Gew.-% und ganz besonders bevorzugt weniger als 10 Gew.-%, bezogen auf alle Späne, Schnitzel oder Fasern. Die Verarbeitung der Fasern kann nach dem bei den Holzfaserplatten praktizierten Verfahren erfolgen. Es können aber auch vorgeformte Naturfasermatten mit den erfindungsgemäßen Bindemitteln imprägniert werden, gegebenenfalls unter Zusatz eines Benetzungshilfsmittels. Die imprägnierten Matten werden dann im bindemittelfeuchten oder vorgetrockneten Zustand z. B. bei Temperaturen zwischen 100 und 250 ⁰ C und Drücken zwischen 10 und 100 bar zu Platten oder Formteilen verpresst.

Aufgrund ihrer hohen Beständigkeit eignen sich die erfindungsemäßen Formkörper für eine Vielzahl verschiedener Anwendungen, insbesondere für Anwendungen, bei denen sie Witterung und Feuchtigkeit ausgesetzt sind, z.B. als Grundlage für konstruktive Bauteile im Hausbau und im Schiffsbau, z.B. für Innen- und Außenwände, den Fußbodenbau, für die Herstellung von Verkleidungen im Haus-, Schiffs- und Automobilbau, z.B. als Außenverkleidungen, Innenverkleidungen, Kofferaum und Motorraumauskleidungen, als Unterlage für dekorative Paneele wie Decken-, Wand- und Fertig parkett- paneele, als Bauteile und Platten in der Möbelindustrie und für den Heimwerkerbereich etc.

Die folgenden Beispiele sollen die erfindungsgemäßen Beispiele lediglich erläutern und sind nicht einschränkend zu verstehen.

Die angegebenen Feuchtigkeitsgehalte wurden gemäß DIN 52183 bestimmt.

Beispiel 1 :

Als Imprägniermittel diente eine 50%ige wässrige Lösung eines mit Diethylenglykol und Methanol modifizierten DMDHEUs (mDMDHEU), die mit 1 ,5 % MgCI ₂ x 6 H ₂ O abge- mischt war.

Thermomechanisch aufgeschlossene Fichtenholzspäne mit einer mittleren Faserlänge (90 %-Wert) und einem Feuchtegehalt von 11 % wurden mittels eines Metallkorbs in eine Tränkanlage eingebracht. Die Tränkanlage wurde für 30 Minuten einem Vakuum von absolut 100 mbar ausgesetzt und anschließend mit dem Imprägniermittel geflutet. Anschließend wurde ein Druck von 10 bar für eine Stunde angelegt. Die Druckphase wurde beendet und die Restflüssigkeit entfernt. Die so erhaltenen Späne wurden anschließend in einem Trockner 4 h bei 50 ⁰ C getrocknet.

Beispiel 2:

In zu Beispiel 1 analoger Weise wurden Hobelspäne aus Kiefernholz mit mittleren Abmessungen von 0,5 mm x 5 mm x 100 mm getränkt und anschließend getrocknet.

Beispiel 3:

Die in Beispiel 2 erhaltenen, imprägnierten Kiefernholzspäne wurden in einem Trockenofen 1 h auf 130 ⁰ C erhitzt, wobei man gehärtete Kiefemholzspäne erhielt.

Beispiel 4: Herstellung einer Spanplatte

5400 g getrocknete Späne aus Beispiel 1 wurden mit 1628 g der in Tabelle 1 angegebenen Zusammensetzung bedüst und davon 3370 g wurden in eine Form (56,5 cm x 44 cm) geschüttet. Das Material wurde in einer Presse bei 190 ⁰ C auf eine Stärke von 18 mm in 230 s zu einer Spanplatte gepresst.

Die Spanplatte enthielt 14 % Festharz/atro Späne, 0,5 % Festwachs/atro Späne (atro = Gew.-%, bezogen auf trockene Späne).

Tabelle 1

Harnstoff-Formaldehyd-Harz, 68%ig 100,0 T

Paraffin-Emulsion, 60%ig 6,3 T

Ammoniumnitrat-Lösung. 52%ig 4,0 T

T = Gew. -Teile

Beispiel 5: Herstellung einer MDF-Platte

1000 g atro Fasern aus Beispiel 3 wurden mit dem in Tabelle 2 angegebenen Leimansatz bedüst und auf eine Feuchte von 8 % getrocknet. Davon wurden 920 g in einer Form (30 cm x 30 cm) geschüttet. Das Material wurde in einer Presse bei 190 ⁰ C auf eine Stärke von 12 mm in 300 s zu einer MDF-Platte gepresst.

Die MDF-Platte enthielt 14 % Festharz/atro Fasern und 0,5 % Festwachs/atro Fasern.

Tabelle 2:

Harnstoff-Formaldehyd-Harz, 68%ig 100,0 g

Paraffin-Emulsion, 60%ig 3,2 g

Wasser 11 ,8 g

Beispiel 6:

Jeweils 70 g Holzfasern aus Beispiel 3 wurden mit 13,2 g einer pulverförmigen Zu- sammensetzung gemäß Beispiel P2 bis P6 der WO 01/27198 gut vermischt. Auf diese Faser-Bindemittel Mischung wurden anschließend unter fortgesetztem Mischen noch 14 g Wasser aufgesprüht. Die beleimten Fasern wurden bei 70 ⁰ C auf eine Restfeuchte von 10 % atro getrocknet und zu einer 19 x 19 cm großen Fasermatte ausgestreut.

Diese Fasermatten wurden mit einer hydraulischen Presse (Hersteller Fa. Wickert Maschinenbau GmbH, Landau, Modell WKP 600/3,5/3) bei einer Presstemperatur von 220 ⁰ C für 120 sec zwischen zwei Metallplatten mit 2 mm Abstandshaltern verpresst. Hierzu wurde zunächst 20 sec ein Pressendruck von 50 bar eingestellt. Dann wurde nach einer 10 sec anhaltenden Druckentlastung noch 90 sec lang ein Druck von 200 bar gehalten.

Die erhaltenen Faserplatten wurden 24 h im Normklima bei 23 ⁰ C und 65 % relativer Luftfeuchte gelagert und anschließend geprüft. Die Wasseraufnahme wurde über die Gewichtszunahme (in %, bezogen auf das ursprüngliche Gewicht) bestimmt. Die Di- ckenquellung der Holzfaserplatten wurde als relative Zunahme der Dicke von 2 x 2 cm großen Probenkörper nach 24 h Lagerung in entmineralisiertem Wasser analog zur DIN 52351 bestimmt.

Beispiel 7

Holzspäne, hergestellt durch Zerspanung von mit DMDHEU modifizierten Kiefer- Brettern, hergestellt nach WO 2004/033170, analog Beispiel 2, wurden analog Beispiel 4 mit den in Tabelle 3 angegebnen Leimen bei 190 ⁰ C für 230 s zu Spanplatten (Dichte

650 kg/m ³ ) verpresst. Parallel wurden nicht modifizierte Kiefernholzspäne unter gleichen Bedingungen zu Spanplatten verpresst. Die so hergestellten Spanplatten wurden 24h in Wasser gelagert und die Quellung als relative Zunahme der Dicke gemessen.

1), 4), 5) Wässrige Harnstoffharz-Leime, Produkte der BASF AG, Ludwigshafen

2) Leimbestandteile bezogen auf Holzspäne (atro)

3) Wässriger Melaminharz Leim, Produkt der BASF AG, Ludwigshafen