Verfahren zur Herstellung von Lignozellulose enthaltenden, nicht brennbaren Erzeugnissen Die Erfindung bezieht sieh ,auf Bein Verfahren zur Herstellung von Lignozellulose enthaltenden, nicht brennbaren Erzeugissen.
Li.gnozellulosehaltige ;Produkte in diesem Sinn sind .solche Erzeugnisse, wie z. B. Papier, Pappe, Holzfas@ererzeugnisse, die aus lignozellul:osehaltigen Fasern feiner bis grober Struktur in wässriger Auf- schwemmung mit oder ohne Bindemittel durch Trock nung nach oder ohne Pressung hergestellt werden.
Im folgenden sind die lignozellulosehaltigen Erzeug nisse im Sinn der vorstehenden Definition vereinfacht als Holzfasererzeugnissie benannt.
Diese Erzeug- nisse zeichnen tsichdurch ihre Dämmwirkung und ihre Isoliereigenschaften ,gegen kalte und warme Tem peraturen und gegen Schall und durch ihr geringes ,spezifisches Gewicht :aufs. Deshalb -sind diese Erzeug nisse besonders für jede Sparte ;
der Bau- und Woh nungsindustrie viel @gebrauchte, Produkte, meistens in Form von Platten oder Belägen, ;die durch Aufziehen solcher Lignozellulose Fasern in Verbindung mit Wasser und mit oder -ohne Bindemittel auf eine Un terlage entstehen.
Trotz ider grossen Vorteile, die diese Produkte besitzen, haben sie gerade, weil sie besonders in der Bau- und Wohnungsindustrie so vielseitig verwendet werden, einen empfindlichen Nachteil aufzuweisen, nämlich .eine leichte Brennbar keit.
Es fehlt daher nicht @an Vorschlägen, diese leichte Entflammbarkeit !und Brennbarkeit iderartiger Holzfas,ererzaugnisse herabzusetzen.
Bekannt sind die Zugabe von mineralischen Mehlen oder Salzen zum Faserbrei vor der Formgebung sowie die Trän kung oder Anfeuchtung des geformten Faserbreies mit den genannten Stoffen vor oder nach oder Trock nung und auch das Aufbringen von Schutzschichten auf die Oberfläche, z. B. durch Anstrich mit füllstoff- haltigen Farben auf anorganischer oder organischer Basis.
Bekannt sind ferner die Zugabe von Schaum- bildnern zum Faserbrei oder ;der nachträgliche An strich oder Tränkung der geformten F.aserbrele vor oder ,nach der Trocknung mit Schaumbildnern oder feuerhemmenden Salzen. Unter Schaumbildner in ,diesem Sinn werden solche unorganischen oder orga nischen Stoffe verstanden, welche unter Einwirkung von Feuer und Hitze aufschäumen bzw.
Gase abge ben, die ein Brennen ersticken, wie beispielsweise, Ammoniumphosphat oder Harnstoffe. Schliesslich sind auch viele Kombinationen ,der aufgezählten Me thoden bekanntgeworden.
Jedoch zeigen alle Methoden in einzelner oder kombinierter Anwendung grosse Mängel, und es ist dadurch auch erklärlich, warum trotz idieser vielen Vorschläge eine praktische Anwendung nicht @statt- findet, so dass lignozellulosehaltige Produkte ohne Änderung des äusseren Aussehens nicht brennbar wä ren.
Die Zusätze mineralischer Art zum Faserbrei während der Fertigung :müssen .in genügend grosser Menge erfolgen, um idie Entflammbarkeit von Holz- fasererzeugnissen genügend zu vermindern. Dabei beeinflussen diese mineralischen und auch die salzigen Zusätze in ungünstiger Weise den Charakter der Produkte, weiters ;
durch Verminderung der Dämm fähigkeit, durch Erhöhung des spezifischen Gewich tes, durch Erhöhung der Temperaturleitzahl (Wärme leitzahl), durch Verschlechterung der Festig- keitseä;genschaften und durch Verfärbung.
Der Zusatz von Salzen hat ausserdem fauch deshalb keine Erfolge bezüglich der Verminderung der Brennbarkeit ge zeigt, weil die Salze (zum Faserbrei zugesetzt) zum grössten Teil im Abwasser wieder weggeschwemmt werden, zum Teil auch bei Trockung in erhöhter Temperatur verflüchtigen, so dass ;die physikalischen Qualitäten der Holzfasererzeugnisse verschlechtert werden, ohne :
dass .der gewünschte Erfolg,der Nicht entflammbarkeit und ides Nichtbrennens erzielt wurde. Solche wasserlöslichen Salze könnten wäh- rend der Fertigung der lignozelluloasehaltigen Pro dukte nur mitverwendet werden, wenn die Trocken temperaturen herabgesetzt werden,
gegebenenfalls auch der Pressdruck vermindert wird und dabei gleich zeitig die Konzentration ider Salze im Faserbrei er höht wird, wodurch aber einerseits die Wirtschaftlich keit, ,anderseits die Festigkeit und :
das Aussehen der Fertigerzeugnisse sehr verschlechtert wird. Die Wirt- schaftlichkeit wird )auch dadurch nicht verbessert, :dass man versucht, die Salze aus dem Albwasser wie- der zu gewinnen.
Werden hingegen wassergelöste Salze nachträg lich .auf die fertigen Erzeugnisse ,durch. Tränken oder Spritzen aufgebracht, so kann )dadurch bei geeigneter Wahl der Salze und entsprechend hoher Menge in (der Anwendung die Entflammbarkeit )der Berzenug- nisse bedeutend herabgesetzt werden, jedoch erfordert diese Methode zusätzliche Arbeitskosten,
und die Wirschaftlichkeit wird ausserdem :durch die erhöhten Trocknungskosten ungünstig beeinflusst, ida auch das Wasser der gelösten Salze verdampft werden russ. Ausserdem hat sich gezeigt, dass wasserlösliche Salze aller Art die durch die Mi'tverwendung von ,
Binde- mitteln erzielte Festigung und )die durch (diese Binde- mittel (erworbene Verminderung .der Wasseraufsaug- fähigkeit der Holzfasenerzeugnisse bedeutend herab- setzen. Ausserdem blühen derartige Salze in feuchtes. Milieu aus und vermindern das Aussehen und vor <RTI
ID="0002.0076"> allem. die Nichtbrennbarkeit. Auch ist von Nachteil, dass jede nachträgliche Behandlung eines Holzfaser- Jerzeugnisses mit einer Salzlösung mit einer ungünsti- gen Änderung des optischen Aussehens, verbunden ist, einerseits, weil nach Verdunsten des Lösungsmittels das verwendete Salz an der Oberfläche sichtbar wird, und anderseits,
weil jede Salzlösung allmählich die Lignozellulose chemisch beeinflusst, wodurch auch stetseine Verfärbung iders@elben :sichtbar wird.
Aus (dieser Methode resultiert somit eine Erhö hung der Herstellungskosten, eine Verminderung (des Aussehens, eine Verschlechterung der Festigkeit, und ,dabei ist der Erfolg bezüglich einer Erhöhung (der Widerstandsfähigkeit )
gegen die Einwirkung von Feuer zweifelhaft. Auch die BeisnIisehung von wasser- löslichen Mineralien zum ,Produkt vor (der Trocknung ist von solch vermindernder Qualität für )diese Er- zeugnisse, .dass diese Methode praktisch ;
gar nicht zur Anwendung kommt. Denn danach geht ,der Charakter eines Holzfaserurzeugnisseshinsichtlich des spiezifi- -schen Gewichtes; Ader Festigkeit, (der Elastizität, sder Dämmwirkung und ;
der Isolierkraft -zu sehr verloren, als dass (diese Methode B,edDutung hätte.
Das Aufbringen von Schutzanstrichen ist für Holz fasererzeugnisse nicht verwendbar, wenn man den äusserlichen Charakter derselben erhalten will, weil durch den Anstrich dieser überdeckt wird. Ausserdetm haben Schutzanstriche auf Holzfasererzeugnisse dien Nachteil, (dass sie im Laufe der Zeit .abfallen,
weil die Holzfaserunterlage bei in folge oder unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten nicht als genügende Haftgrundlage dient und weil die Feuchtigkeitsaufnahme der Unterlage und,des Schutz anstriches ebenfalls unterschiedlich sind, wodurch der Schutzanstrich früher oder später Sprünge aufweist und dann allmählich abbröckelt.
Daher haben diesle Verfahren e',zenseits wegen der äusseren Veränderung des Oberflächencharakters und anderseits wegen ;der physikalisch bedingten Folge des Springens und des Abbröckelns des Schutzanstriches zur Erzielung einer Widerstandsfähigkeit gegen Feuereinwirkung keine Bedeutung erlangt,
zumal noch Änderungen der phy sikalischen Eigenschaften der Produkte, inssb@esorndere bezüglich des gesamtspezifischen Gewichtes, eintreten und ,ausserdem eine Erhöhung (der Herstellungskosten eintritt, da derartige Anstriche sehr dicht sein müs sen, um wirksam zu sein.
Die Zugabe von Schaumbildnern zum Faserbrei in wässriger Lösung währenid (der Fertigung hat sich aus )denselben Grüniden als nicht tragbar erwiesen, wie (dies vorhin bei der Zugabe von Salzen zum Fasier- brei bereits dargelegt wurde. Das Auftragen von Schaumbildnern bzw.
Anstrichen daraus auf die Fertigteile, auch eventuell unter Zusatz von minerali- schen Füllstoffen weissen einerseits die gleichen Män gel wieder lauf, wie :dies vorhin (bei den Anistrichen dargelegt wunde, anderseits kommen hier noch zu- sätzliche Materialkosten dazu, da diese Rohstoffe verhältnismässig teuer sind, ;
so dass unter Anbetracht der ohnedies zufolge (der bei diesen Verfahren not wendigen zusätzlichen Trocknunggkos:ten (das ganze Verfahren viel zu kostspielig ist. Nachteilig wirkt sich bei, Venvsendung RTI ID="0002.0235" WI="9" HE="4" LX="1428" LY="1520"> dieser Schaumbixdner auch die Nei gung zur Schim:
melbildunsg aus, welche bei feuchter Atmospäre sdes Stickstoffgehaltes dieser Schaumbild= ner eintritt. Wenn schon all (diese Verfahren im (einzelnen keine befriedigenide Lösung der feuerhemmenden Wirkung und der Erzielung (eines Nichtbrennens (bei Holzfasererzeugnissen <RTI
ID="0002.0255"> aufweisen, ohne idass andere bedeutende Nachteile in Kauf ,genommen werden müssen, so .haben alle kombinierten Verfahre(. sdieser Art erst recht keine praktische Anwendung ;gefunden, :
weil .sie dem gewünschten Ziele .in keiner Weise ent- sprechend nahe kommen.
Die feuerhemmende Wirkung .der mineralischen Zusätze bzw. der Anstriche,auf dieser Basis bei Holz- fasererzeugnissen beruht darauf, dass diese Salze bzw.
Mineraliren unter Feuereinfluss :schmelzen und eine isolierende Schutzhülle um die Holzfaser bilden, so rdass sie nicht entflammen kann.
Ausserdem wird (dito gute Wärmeablekung (der mineralischen Stoffe als zusätzliche Schutzhilfe )angeführt. Um aber eine gute entflammungshemmende Wirkung zu erzielen, müs sen all die genannten Zusätze bzw.
Anstriche anorga nischer oder organischer Herkunft in solch einer Menge angewendet werden, dass der Charakter der Erzugnisse sowohl äusserlich optisch als auch in übriger physikalischer Hinsicht stets ungünstig b,e- ennflusst wird und ausseridemsehr teuer kommt. Wie ,nachgewiesen wunde,
ändert sich die Zusatz menge der feuerhemmenden Stoffe mit der Feinheit der Faser. Je grösser die Faser bzw. die Faserlänge ist, desto grösser ist der notwendige Zusatz von Feuer- schutzmitteln zur Erreichung einer Nichtentflamm barkeit. Anderseits wird aber die Festigkeit der Holz fasererzeugnisse vermindert, je feiner die Faser ist.
Diese Verminderung der Festigkeit "der Erzeugnisse wird .ausserdem "bekanntlich "durch die Zusätze feuer- hemmender Substanzen weiter gefördert, so dass der notwendigen Zusatzmenge feuerhemmender Substan zen stets Schranken auferlegt sind, da grosse und lange Fasern, die dem Fertigerzeugnis eine hohe Festigkeit vermitteln, eine allzu grosse Menge an feuerhemmen den Substanzen verlangen und durch diese Zusatz mengen sowohl die feinen Fasern als auch die langen Fasern an Festigkeit bekanntlich einbüssen..
Die Nachteile und Mängel all ,dieser bekannten Methoden werden durch "die vorgelegte Erfindung dadurch vermieden, idass :aus dem wässrigen Lgnozel- lulose-Faals,erbrei nicht brennbare und im Wasser schwer lösliche Stoffe ausgeschieden -und .im Innern und an den Fasern :
abgelagert werden.
Dadurch kann die -ganze .Faser im Innern und .aussen mit feuerhemmenden Substanzen ausgefüllt und umschlossen werden, es können sich iduroh eine derartige Füllung und Umschliessung keine brennba ren Gase bilden, wie (dies bei den bekannten Metho den der Fall ist, und die Festigkeit der lignozellulosen Substanzen kann .erhalten werden,
weil die Fasern aller Grössen beliebig verwendet werden -können und wasserunlösliche Substanzen .die Festigkeit der Ligno- zellulosefaser nicht vermindern. Ausserdem kann der Faser-Charakter -der Erzeugnisse erhalten bleiben,
weil die Menge feuerhemmender und wasserunlösli- cher Substanzen, "die nach dem erfindungsgemässen Verfahren in und an der Faser ausgeschieden wenden, sehr gering seih kann. :
Dieses Verfahren kann einer seits billiger -als "die bekannten Verfahren sein, weil die zu verwendende Stoffmenge zufolge der besondre- ren Art der Anfällung an "die Faser seih( gering sein kann und kann anderseits billig sein,
weil es ohne zusätzliche Arbeitskraft und Trocknunigswärme .aus kommt, weil es im Zuge "der Herstellung :des Erzeug nisses wirksam wind.
Schliesslich kann es "die bisher ;bekannten Verfah- ren für die Nichtbrennbarmnachung von Holzfaserer- zeugnissen hinsichtlich der Erzielung einer feuerhem menden Wirkung übertreffen,
ohne den Fasercharak- ter der Lignozellulose in irgendeiner Weise zu ändern, da nach .diesem Verfahren ,die @an die Faser und im Innern der Faser .ausgeschiedenen feuerhemmenden Stoffe so gering sind,
dass keine merkenswerte Ände rung der physikalischen Dateneintritt.
An :den folgenden Beispielen soll das erfindungs gemässe Verfahren noch näher aufgezeigt werden: ,Zu einem Faserbrei aus Lignozellulose werden vor seiner Formgebung wasserlösliche Substanzen, wie Salze, Laugen oder Säuren,
gegeben. Die in der Faserflotte befindliche Lignozellulose wird -dadurch von diesen in Wasser gelösten Substanzen durchtränkt.
Man än- ,dert nun den pH-Wert idies,es Breies "derart, dass laus ,diesen Lösungen (nun Salze ausfallen, welche in Wasser und in der wässrigen Lösung ides Breies irre versibel unlöslich sind,
so dass dieser erzeugte Nieder schlag in und an der Holzfaser im weiteren Verarbei- tungs- und Formgebungsprozess :erhalten bleibt und beim Trockungsprozess ;des Erzeugnisses @gleichzeitig mitgetrocknet wird.
Die Fasern sind dann innerlich und äusserlich von feinen feuerhemmenden Substan zen durchsetzt, die den Charakter (des Holzfaserer- zeugnisses nicht ändern, aber das ganze Erzeugnis mit einer Widerstandsfähigkeit gegen Feuereinwirkung und Entflammbarkeit versehen, die von den bisheri gen Methoden nichterreicht wird.
Nachdem neuen Verfahren werden zum Beispiel zu einean wässrigen Brei .aus Holzfasern wasserlösliche Aluminiumsalze .im Umfang von 1 bis 8 l des Breies zugesetzt, und nach kurzer Zeit, nachdem die Faser im wässrigen Brei :
sich mit dieser Salzlösung ,durch setzt hat, ändert man den pH-Wert dieser Aufschwem- mung durch Zugabe von Ammoniak oder anderen al kalisch winkenden Substanzen, wobei in und .an der Faser Aluminiumhydroxydausfällt,
welches in und @an der Faser dann im Laufe der Formgebung an der Holzfaser haften bleibt und während des Trocknungs- prozesses des Erzeugnisses sich in rund :an der Faser als Aluminiumoxyd,ausbildet.
Nach einem anderen Beispiel gibt man zu einer wässrigen Faseraufschwenm-ung etwas Alkalnsilikat (1 bis 8 % des Faseraufschwemmungsvolumens) und bewirkt "durch Änderung desRTI ID="0003.0236" WI="17" HE="4" LX="1462" LY="1469"> p11-Wertes durch Zu gabe von geringen Mengen irgendeiner -anorganischen oder organischen Säure, z.
B. Salzsäure, Schwefel- isäure, Ameisensäure usw., Idas Ausfallen eines reinen oder langkettigen Kieselsäuregels, welches in und an "der Faser gut haftet,
wasserunlöslich und auch im Lösungsmittel der Aufschwemmung unlöslich bleibt und :dann im Laufe ;des Trocknungsprozesses der Erzeugnisse sich als Siliciumoxyd in und ran der Faser,abschlägt.
Man kann auch statt einer Säure ein saures oder alkalisches Salz oder eine Lauge verwenden, welche gleichfalls ein Ausfällen wasserunlöslichen Kieselsäu- reanhydrides oder einer wasserunlöslichen Silikatver- bindung verursachen.
Ein weiteres Beispiel für das Verfahren nach der Erfindung wäre die Zugabe von Calciumhyd oxyd zum Faserbrei in einer solchen Menge, :als die wäss- rige Holzfaseraufschwemmung aufzulösen vermag.
Wird nun der pH-Wert mit beispielsweise Schwefel säure oder Sulfatsalzen oder durch Flusssäune oder deren Salze und Doppelsalze oder durch Silikatver- bindungen geändert, dann fallen in und an der Faser Calciumverbindungen aus,
die wasserunlöslich sind und nach dem Trocknungsverfahren fest im und an der Lignozellulosefaser unsichtbar haften.
Ein ande res Beispiel wäre das Zugeben von Metallsilicofluori- ,den zur Aufschwemmung beispielsweise in Mengen von 0,5 bis 7 ö des Faserbreües ,und Ausfällung .durch. Änderung des pH-Wertes mit Caleiumhydroxyd oder einer anderen Verbindung,
die aus (dem zugesetzten Salz sowohl Idas Metall ,als rauch das Silicium Tals Hy- idroxyde ,oder Salze :
ausfällen. Diese in und ian (der Faser ausgefallenen Substanzen haften dann gut ran und werden währenddes Formgobungsprozesses vom Auf schwemmwas:ser nicht weggelöst.
Die zur Ausfällung in und ,an der Faser notwen dige Änderung der Ionenkonzentration kann aber auch allein iduroh Teanperatur'ä,nderung des Wassers hervorgerufen werden, Idas heisst, idass die Ausfällung in und an der Holzfaser nicht (durch Zugabe einer Säure oder Lauge oder :eines Salzes hervorgerufen werden muss.
Wird beispielsweise (die wässrige Faser- aufschwemmung mit ein= Salz versetzt, ;dessen Lös lichkeit stark von der Temperatur dies Lösungswas sers abhängig ist, dann wird (die Zugabe des Salzes durchgefüh :t bei einer Temperatur, (die eine gute Lösung :
des Salzes zeigt und .durch Änderung idler Temperatur der Holzfaseraufschwemmung die Aus fällung in und an der Holzfaser hervorgerufen. Wird zum Beispiel zu einem wässrigen Faserbrei von 25 C Temperatur Caleiumhydroxyd oder ein Tartaratsialz usw.
(gegeben und wird :die Faseraufschwemmung im Laufe der Verarbeitung .auf 15 C abgekühlt, dann fallen 15 % der ;gelösten .Substanzen in und an oder Faser .aus, wähnend -die restlichen im Wasser des Faserbreies ;
gelöst bleiben Ünd (bell Verwendung des Abwassers für weitere Faseraufschwemmungen wieder zur Verwendung kommen und auf (diese Weise nicht verloren ;gehen.
Diese Ausfällung in und ;an der Lignozellulose- Faser kann auch durch Änderung der Ionenkonzen- tration bei Abkühlung hervorgerufen werden.
Die möglichen Fällungen von feuerhemmenden Substanzen in und .an ,der Faser nach id "m erfin@dungsr- gemässen Verfahren sind ,sehr gross, wobei eis in den meisten Fällen :bezüglich ;
der feuerhemmenden Wir kung unwesentlich ist, in welcher Reihenfolge die rea- gierenden Substanzen zugeführt werden. @So wind bei spielsweise Calciumsufat in und an .der Holzfaser mit gleicher feuerhemmender Wirkung aus:geschie- :
den, wenn zuerst Idas Calciumhydroxydzur Faserauf- schwemn,ung zugefügt wirdund (dann Schwefelsäure oder ein Sulfat oder wenn zuerst das Sulfatsalz oder die Schwefelsäure ,zugefügt wird .und dann erst das Calciumhydroxyd,
weil in allen Fällen die notwendige Calciumsulfatbildung in und an der Faser vollständig erfolgt. Dies gilt ebenfalls für alle möglichen Fällun gen in. und an (der Lignozellulose-Faser. Wech (elbrar bleiben auch die jeweils verwendeten Mengen, die zu gesetzt werden, und veränderlichbleibt auch ,die Zeit, wann. ,die Zusätze :
erfolgen. ,Geralde (die .grosse Vielfalt der denn Verfahren nach (der Erfindung entsprecihen- iden Möglichkeiten ist wirtschaftlich von so grosser Bedeutung,
weil sich (dadurch das Verfahren leicht jedem Produktionsgang zur Herstellung von Holzfa- sererzeugnissenanpassen kann und weil ausserdem Rohstoffe verwendet wenden können,
welche an (der betreffenden Erzeugungsstätte am billigsten zu .erhal- ten sind. Weiters ist es möglich, wenn :
es wünschens- wert erscheint, mehrere Fällungen in und an der Faser mit verschiedenen Fällungsraaktionen durchzu- führen bzw. zu ergänzen, je nachdem wie es der übliche Arbeitsgang zur Herstellung (der Erzeugnisse an der betreffenden Arbeitsstätte erfordert bzw.
welche Rohstoffe am günstigsten verarbeitet werden können, so dass die Qualitätserhöhung der Nicht brennbarkeit von Holzfasererzeugnissen mit minimal sten Kosten an Arbeitsaufwand im üblichen Herstel lungsgang der Erzeugnisse (erfolgen kann und :dabei ,die höchste Wirksamkeit erzielt wird, um diese, Er zeugnisse nicht brennbar zu machen.