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EP-3946858-B1 - COMPOSITE PANEL, METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF AND USES THEREOF

EP3946858B1EP 3946858 B1EP3946858 B1EP 3946858B1EP-3946858-B1

Inventors

  • BURLON, Konrad
  • DÖRING, Manfred
  • KLEIN, ROLAND
  • BILGER, Lorenz

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20200325

Claims (15)

  1. A composite panel, comprising or consisting of at least one bio-based, particulate or rod-shaped, natural material and combinations of particulate and rod-shaped natural materials, excluding wood as natural material, at least one thermosetting cured resin as a binder, and at least one inorganic flame retardant, characterized in that the composite panel contains wood chips, wherein a maximum of 20% by weight of the total amount of the at least one bio-based, particulate or rod-shaped, natural material, or the combination of particulate and rod-shaped natural materials, respectively, is replaced by wood chips, and the composite panel has a thermal conductivity of maximally 50 mW/mK, measured in accordance with EN 12667:2001.
  2. The composite panel according to claim 1, characterized in that the particle size of the at least one bio-based, particulate natural material is at least 2 mm, preferably 2 to 40 mm, particularly preferably 2 to 25 mm and/or the rod length of the at least one bio-based, rod-shaped natural material is greater than 2 mm, preferably 5 to 100 mm, particularly preferably 10 to 75 mm.
  3. The composite panel according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one bio-based, particulate natural material is selected from the group consisting of cork meal, corn husk meal, nut shells (e.g. peanut shells), nut shell meal, bark granules, fruit husks, cereal husks, corn husks, crushed pineapple leaves, pecan nut shells and meal, crushed durian fruit husks, rice hulls, olive pits and mixtures thereof, and the at least one bio-based, rod-shaped natural material is selected from the group consisting of sunflower stalks, reeds, cattails, cotton stalks and straw of cereals, rice, flax, hemp, maize or rapeseed and mixtures thereof.
  4. The composite panel according to any one of the preceding claims, characterized in that the at least one bio-based, particulate or rod-shaped, natural material is porous.
  5. The composite panel according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one binder is selected from the group consisting of aqueous phenol-formaldehyde resins, urea-formaldehyde resins, acrylate resins, alkyd resins, melamine-formaldehyde resins, lignin-formaldehyde resins, tannin-urotropine resins, or 100% systems such as epoxy resins, unsaturated polyester resins, polyurethanes, rubbers, furan resins, powder resins; and mixtures thereof and/or the at least one flame retardant is selected from the group consisting of inorganic substances, such as aluminum hydroxide (ATH), magnesium hydroxide (MDH), aluminum oxide hydroxide (AOH), ammonium phosphates, such as ammonium polyphosphate (APP) or ammonium diphosphate, but also layered silicates, such as montmorillionite, kaolinite, talc, mixed-valent hydroxides (LDH; Englisha: layered double hydroxides) and organic salts, such as melamine derivatives, e.g. melamine polyphosphate or melamine cyanurate, and exfoliated graphite as well as mixtures thereof.
  6. The composite panel according to any one of the preceding claims, characterized in that , based on 100 parts by weight of the at least one bio-based, particulate or rod-shaped, natural material, it comprises or consists of 5 to 200 parts by weight, preferably 10 to 100 parts by weight, particularly preferably 12 to 70 parts by weight, of the at least one binder and 2 to 100 parts by weight, preferably 5 to 60 parts by weight, particularly preferably 10 to 50 parts by weight, of the at least one inorganic flame retardant.
  7. The composite panel according to one of the preceding claims, characterized in that it has a thickness of 5 to 250 mm, preferably 10 to 150 mm, particularly preferably 50 to 120 mm, has a density of less than 250 kg/m 3 , has a thermal conductivity, measured according to EN 12667:2001, of 30 to 45 mW/mK, and/or is classified as flame-retardant in accordance with DIN EN 13501-1:2010.
  8. The composite panel according to one of the preceding claims, characterized in that a maximum of 15 % by weight, further preferably a maximum of 10 % by weight, particularly preferably a maximum of 5 % by weight, of the total amount of the at least one bio-based, particulate or rod-shaped, natural material, or of the combination of particulate and rod-shaped natural materials, respectively, is replaced by wood chips, such as cutting chips, shavings, planing chips, sawdust or wood strands.
  9. The composite panel according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises at least one additive, in particular an additive selected from the group consisting of fillers, pigments and biocides.
  10. A method of manufacturing a composite panel according to any one of the preceding claims, in which at least one bio-based, particulate or rod-shaped, natural material as well as combinations of particulate and rod-shaped natural materials, wherein wood is excluded as natural material, at least one thermosetting resin as a binder, and at least one inorganic flame retardant are mixed and the mixture is then subjected to a shaping process to produce the composite panel, wherein a maximum of 20% by weight of the total amount of the at least one bio-based, particulate or rod-shaped, natural material, or the combination of particulate and rod-shaped natural materials, respectively, is replaced by wood chips, and the composite panel has a thermal conductivity of maximally 50 mW/mK, measured in accordance with EN 12667:2001.
  11. The method according to the preceding claim, characterized in that , based on 100 parts by weight of the at least one bio-based, particulate or rod-shaped, natural material, 5 to 200 parts by weight, preferably 10 to 100 parts by weight, particularly preferably 12 to 70 parts by weight, of the at least one binder and 2 to 100 parts by weight, preferably 5 to 60 parts by weight, particularly preferably 10 to 50 parts by weight, of the at least one inorganic flame retardant are used.
  12. The method according to the preceding claim, characterized in that the shaping process comprises heating the mixture, in particular by subjecting the mixture to saturated steam, hot air, microwaves and/or infrared radiation, to temperatures of 80 to 200°C, preferably 100 to 180°C, particularly preferably 120 to 150°C, preferably over a period of 10 seconds to 90 minutes, more preferably 3 minutes to 60 minutes, particularly preferably 5 minutes to 40 minutes.
  13. The method according to one of claims 10 to 12, characterized in that the shaping method comprises pressing the mixture, the pressing being carried out in particular on a continuously operating press.
  14. The method according to one of claims 10 to 13, characterized in that a maximum of 15% by weight, further preferably a maximum of 10% by weight, particularly preferably a maximum of 5% by weight, of the total amount of the at least one bio-based, particulate or rod-shaped, natural material, or of the combination of particulate and rod-shaped natural materials, respectively, is replaced by wood chips, such as cutting chips, shavings, planing chips, sawdust or wood strands.
  15. A use of a composite panel according to any one of claims 1 to 9 as thermal insulation material, as building material, as impact sound insulation or as sound insulation.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft, eine Kompositplatte, die mindestens einen biobasierten partikulären oder Stäbchen förmigen Naturstoff (exklusive Holz), mindestens ein duroplastisch ausgehärtetes Harz als Bindemittel sowie mindestens ein anorganisches Flammschutzmittel enthält oder hieraus besteht. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer entsprechenden Kompositplatte. Die vorliegende Erfindung gibt ebenso Verwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Kompositplatte an. Effektive Dämmstoffe für Gebäude sind ein essentieller Bestandteil des modernen Bauwesens zur Energieeinsparung beim Heizen oder Kühlen von Gebäuden, um in allen Klimazonen und zu allen Jahreszeiten ein angenehmes Raumklima zu schaffen. Die Gebäudedämmung erfolgt dabei zum Beispiel durch Anbringen von Platten mit geringer Wärmeleitfähigkeit an Wänden, Dächern oder Böden von Gebäuden. Die Dämmstoffe können dabei entweder an der Außen- oder Innenseite angebracht werden. Eine andere Möglichkeit zur Wärmedämmung besteht im Füllen von Hohlräumen mit Matten oder Schüttgut mit geringer Wärmeleitfähigkeit. Als Materialien mit geringer Wärmeleitfähigkeit zur Gebäudedämmung werden mineralische, erdölbasierte oder solche aus nachwachsenden Rohstoffen eingesetzt. Einen Spezialfall stellen metallische Werkstoffe dar, die in der Lage sind, Wärme zu reflektieren. Auf Grund ihres hohen Preises besitzen diese jedoch nur einen geringen Marktanteil. Zu den mineralischen Dämmstoffen zählen beispielsweise Glas- oder Steinwolle, deren Herstellung energieaufwändig ist. Bei Dämmstoffen aus fossilen Rohstoffen handelt es sich überwiegend um geschäumte Kunststoffe wie Polystyrol(PS) in Form von Platten aus Partikelschaum (EPS) oder extrudiertem Schaum (XPS), die eine große Bedeutung auf dem Dämmstoffmarkt haben. Andere zu diesem Zweck eingesetzte Schaumstoffe basieren auf Polyurethan, Phenol-Formaldehyd Harz oder auch Polyethylen. Einen großen Marktanteil unter den Dämmstoffen hat der Polystyrolpartikelschaum (EPS) auf Grund seiner vielfältigen Vorteile. Polystyrolschaumplatten bestehen zu über 95 % aus Luft und bieten trotzdem gute Stabilität bei niedriger Dichte, idealen Dämmeigenschaften und gleichzeitig geringem Preis. Weiterhin vorteilhaft an Polystyrolschaumplatten ist deren einfache Handhabung, gute Gebäudeintegrierbarkeit und Verwendbarkeit in Wärmedämmverbundsystemen. Ein entscheidendes Kriterium bei der Bewertung eines Materials, das als Dämmstoff eingesetzt werden soll, ist sein Brandverhalten. Eine Klassifizierung nimmt DIN EN 13501-1:2010 vor. Für die Zulassung in einem breiten Einsatzgebiet ist eine schwere Entflammbarkeit notwendig. Polystyrolschaum ist per se ein leicht entflammbares/brennbares Material, dem ein bromiertes Polymer als Flammschutzmittel zugesetzt wird, um eine Einstufung als schwer entflammbar zu erreichen. Damit wird der breite Einsatz von Polystyrolschaum als Isolationsmaterial sichergestellt. Allerdings sind EPS-Dämmplatten als komplett erdölbasierte Bauteile nicht zielführend im Sinne eines nachhaltigen, ressourcen- und umweltbewussten Umgangs mit Rohstoffen. Die Nachteile erdölbasierter Produkte beispielsweise bezüglich Rohstoffverknappung oder CO2-Freisetzung sowie Entsorgungsproblematiken sind hinlänglich bekannt. Aus diesem Grund ist der Einsatz von Materialien aus nachwachsenden Rohstoffen als Ersatz für traditionelle Dämmstoffe von großem Interesse und ist zunehmend gefragt. Biobasierte Dämmstoffe sind in der wissenschaftlichen und Patentliteratur beschrieben sowie auch in der Praxis eingesetzt. Meist sind biobasierte Dämmmaterialien als Schütt- bzw. Einblasdämmung verfügbar, bei denen jedoch gewisse Vorbehalte gegenüber Setzungserscheinungen bestehen, wenn die Einbringung nicht von einem Fachbetrieb ausgeführt wird. Dämmstoffplatten aus nachwachsenden Rohstoffen werden ebenfalls eingesetzt, weisen jedoch auch verschiedene Nachteile, wie z.B. zu geringe Druckbelastbarkeiten auf. Weiterhin gelten Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen als normal entflammbar (Baustoffklasse E nach DIN EN 13501-1:2010). Es wäre demnach vorteilhaft, Dämmstoffe aus nachwachsenden Rohstoffen zur Verfügung zu haben, die einfach in der Handhabung, also als Plattenware verfügbar wären, akzeptable mechanische Eigenschaften aufweisen und gleichzeitig schwer entflammbar sind. Für den Einsatz als Dämmstoff sind zahlreiche biobasierte Basismaterialien in der Fachliteratur beschrieben, bei denen es sich überwiegend um Seitenströme der Forst- und Landwirtschaft handelt. Beispiele hierfür sind Fasern aus Flachs, Hanf, Jute, Sisal, Kenaf, Miscanthur, Gras, Banane oder Kokos sowie Stroh von Getreide, Reis, Flachs, Hanf, Mais oder Raps oder auch Holzspäne, Kokosnussmark, Maisspelzen, Erdnussschalen, Ananasblätter, Sonnenblumenstängel, Schilf, Rohrkolben, Bagasse, Baumwollstängel, Rinde, Pecannussschalen, Durianfruchtschalen, Maisspindeln, Reishüllen, Kork, Olivenkerne oder Seegras. Überblicke über Materialien aus nachwa