CH665995A5 - Verfahren zur herstellung brandgeschuetzter spanplatten und holzspanformteile. - Google Patents
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Description
BESCHREIBUNG Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung brandgeschützter Spanplatten und Holzspanformteile.
Der Einsatz nicht brandgeschützter Holzspanplatten und Holzspanformteile im Bausektor ist begrenzt. Selbst der Einsatzbereich wenig brandgeschützter Spanplatten ist noch stark eingeschränkt, weil auch hier das Brandverhalten noch unzureichend ist. Man hat daher versucht, das Brandverhalten der Holzspanplatten und der Holzspanformteile weiter zu verbessern, doch sind bislang hierzu Wege beschritten worden, bei denen man eine deutlich verbesserte Widerstandsfähigkeit der Platten und Formteile gegen Flammeinwirkung mit einem weitgehenden Verlust der technologischen Eigenschaften erkaufen musste.
Brandgeschützte Holzspanplatten werden nach den bisher bekannten Verfahren durch Vorbehandeln der Holzspanteile mit Brandschutzmitteln hergestellt. Die Holzspäne werden dabei in teuren und technisch aufwendigen Verfahren drucklos oder unter Druck imprägniert, und anschliessend auf eine für die Spanplattenherstellung erforderliche Feuchte getrocknet. Andere Verfahren erzeugen das Flammschutzmittel in einem vorgeschalteten Arbeitsgang, z.B. durch Einsatz von Bormineralien wie Colemanit und anorganischen Säuren. Die Späne werden mit dieser Mischung vorbehandelt, getrocknet und gemeinsam mit dem anfallenden Gips für die Herstellung brandgeschützter Platten eingesetzt. Weiter werden den Holzspänen, z.B. Flugasche oder Vermiculite zugesetzt. Weiter ist vorgeschlagen worden, anstelle der organischen Bindemittel, insbesondere der Leimharze, mit anorganischen Bindemitteln wie beispielsweise Zement oder Wasserglas zu arbeiten. Es ist ferner vorgeschlagen worden, den Holzspananteil weitgehend durch anorganische Füllstoffe zu ersetzen, was zu erheblichen Festigkeitsverlusten insbesondere in den Deckschichten geführt hat. Bei Einsatz von Magnesitgemischen als Bindemittel (DE-PS 2 550 857) wurde festgestellt, dass die Platten nach dem Verpressen und nach mehrtägiger Lagerung eine deutliche Hygroskopizität aufwiesen. Auch die Weiterverarbeitung und Veredelung derartiger brandgeschützter Spanplatten ist problematisch. Dekorative Direktbeschichtungen derartiger Spanplatten mit z.B. melaminharzimprägnieren Papieren sind nicht möglich. Für die Weiterverarbeitung sind spezielle Werkzeuge erforderlich und es müssen besondere Absaugvorrichtungen installiert werden, da bei derartigen Materialien mit anorganischen Bindemitteln wie z.B. Zement spezifisch relativ schwerer Staub anfällt.
Soweit man unter weitgehender Aufrechterhaltung des Holzanteiles versucht hat, die üblichen Leimharze mit Brandschutzstoffen zu vermischen, hat dies, wie eingangs erwähnt, bislang nur zu einem unzureichenden, den Anwendungsbereich noch stark einschränkenden Brandschutz geführt.
Ferner ist sehr problematisch, dass die hier bevorzugt einzusetzenden Leimharze nach dem Zusetzen gängiger Brandschutzstoffe, insbesondere Borsäure, zum vorzeitigen Aushärten neigen.
Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung brandgeschützter Holzspanplatten und Holzspanformteile aufzuzeigen, mit dem sich ein sehr guter Brandschutz in Verbindung mit dem weitgehenden Erhalt der technologischen Eigenschaften der Holzspanwerkstoffe erreichen lässt, so dass sich diese Holzspanplatten und Holzspanformteile wie nicht brandgeschützte Platten und Formteile problemlos weiterbearbeiten und weiterveredeln lassen.
Die erfmdungsgemässe Lösung besteht darin, dass das Leimharz durch das Zumischen von Brandschutzstoffen stark sauer eingestellt wird und die vorbeleimten Holzspäne vor dem Verstreuen mit den die Brandausbildung verhindernden Füllstoffen vermischt werden und mit diesen Füll-
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Stoffen das Bindemittel-Holzspangemisch soweit neutralisiert wird, dass das Bindemittel in üblicher Weise aushärtet.
Das erfindungsgemässe Verfahren beinhaltet mehrere überraschende Effekte. So hat es sich überraschenderweise gezeigt, dass die Zumischung von Brandschutzstoffen zum Leimharz dann unproblematischer ist, wenn die Mischung sehr stark sauer, z.B. in eine Grössenordnung des pH-Wertes von etwa 2, eingestellt wird. Darüberhinaus hat dieses stark sauer eingestellte Gemisch ein ausserordentlich grosses Imprägniervermögen auf die Holzspäne. Auf diese Weise lässt sich somit problemlos ein Teil des Brandschutzstoffes in das Material einbringen. Ein weiterer Teil an Brandschutzstoffen und die Brandausbildung verhindernden Stoffen wird erfindungsgemäss nun durch Zumischen dieser Füllstoffe auf die schon vorbeleimten Holzspäne eingebracht, was wiederum für sich vor allen Dingen deshalb in problemloser und insbesondere auch sehr homogener Form zu erreichen ist, weil die Vorbeleimung der Holzspäne dazu führt, dass diese üblicherweise pulverförmig zugeführten Füllstoffe sich insbesondere beim Verstreuen nicht wieder entmischen, was zu keinem homogenen Endprodukt führen würde. Ein Entmischen ist bei dieser Verfahrensweise dagegen unmöglich. Man erhält somit ein in hohem Masse brandgeschütztes Endprodukt unter weitgehender Beibehaltung der technologischen Eigenschaften eines Holzspanproduktes, in Verbindung mit den Festigkeitswerten und den Verarbeitungsmöglichkeiten, die sich insbesondere auch aus dem Einsatz üblicher Leimharze für die Spanplattenherstellung ergeben. Dabei lässt sich durch die Zugabe der pulver-förmigen, die Brandausbildung verhindernden Füllstoffe zugleich auch das zunächst vom Bindemittelgemisch stark saure Bindemittel-Holzspangemisch in der für die Weiterverarbeitung erforderlichen Weise weitestgehend neutralisieren. Die aufwendige Vorbehandlung der Späne entfällt. Die Herstellung kann mit nur geringen Veränderungen an der Spanplattenanlage durchgeführt werden. Trotz des einen sehr guten Brandschutz ergebenden Füllstoffanteiles, der automatisch zu einer Verringerung des Holzspanbestandteiles im Endprodukt führt, hat es sich überraschenderweise gezeigt, dass bei dieser Verfahrensweise praktisch nur der gleiche Bindemittelbedarf wie für eine ungeschützte Platte erforderlich ist, was auf einen gewissen Extendereffekt der Salze und Zuschlagstoffe schliessen lässt.
Trotz des Füllstoffanteiles haben bei dieser Verfahrensweise die Endprodukte eine überraschend hohe Festigkeit und dabei andererseits eine sehr geringe Rauchgasdichte beim Verbrennen.
Durch die Möglichkeit, trotz des hervorragenden Brandschutzes die üblichen Bindemittel einsetzen zu können, werden nicht nur die technologischen Eigenschaften der nicht brandgeschützten Holzspanplatten praktisch vollständig beibehalten, es werden sogar einige Eigenschaften erheblich verbessert, insbesondere die Wasseraufnahme und die Dik-kenquellung sowie auch die Rauchentwicklung. So lagen bei nach diesem Verfahren hergestellten Platten die 2-Stunden-Quellungen bei ca. 2% und die 24-Stunden-QueIlungen bei 3—4%. Die Rauchgasdichten lagen um 10%. Durchgeführte Brandversuche haben auch ergeben, dass noch beachtliche Restfestigkeitswerte vorhanden waren. Nach einem Brandversuch von 20 Minuten bei 700e C ging die Biegefestigkeit der Prüflinge nur auf etwa !/3 der Biegefestigkeit der Rohplatte zurück.
Die nach dem erfindungsgemässen Verfahren hergestellten Platten mit ihren hohen Festigkeitswerten insbesondere der Deckschichten können problemlos, wie nicht brandgeschützte Spanplatten, anschliessend veredelt z.B. furniert oder mit harzimprägnierten Papieren beschichtet werden. Die Verarbeitung der beschichteten oder furnierten Platten kann mit dem für die Spanplattenbearbeitung bekannten Werkzeug erfolgen. Spezielle Absauganlagen an den Verarbeitungsstätten sind bei diesen brandgeschützten Spanplatten nicht erforderlich.
Die nach diesem Verfahren hergestellten Platten können mit den für Spanplatten üblichen Pressfaktoren und den üblichen Presstemperaturen hergestellt werden. Es lassen sich nach diesem Verfahren problemlos sowohl Einschicht- als auch Mehrschichtspanplatten, sowie entsprechende Formteile herstellen. Weitere bevorzugte Ausführungsformen des erfindungsgemässen Verfahrens sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet, die im wesentlichen die Verwendung bestimmter ausgewählter, dem Leimharz zuzugebender Brandschutzmittel sowie die Verwendung bestimmter ausgewählter die Brandausbildung verhindernder Füllstoffe sowie die zweckmässigen Mengenanteile der verschiedenen Komponenten betreffen.
Als Leimharz, d.h. als Bindemittel, können Melamin-formaldehydkondensationsprodukte, Harnstoff-Formalde-hydkondensationsprodukte oder Melamin-Harnstoff-Phenol-Formaldehydkondensationsprodukte oder Mischungen eingesetzt werden. Weiter sind Zusätze von bis zu 25% Isocyanate wie z. B. Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat möglich. Dabei werden zweckmässig den Aminharzen Härter zugefügt, beispielsweise ein Zusatz von 2—10% Ammoniumchlorid, Ammoniumsulfat oder Diammoniumperoxidisulfat in Form einer 10 —30%) igen wässrigen Lösung. Als Brandschutzstoffe, die zu einer stark sauren Einstellung des Leim-harz-Brandschutzstoffgemisches führen, werden zweckmässig Phosphorsäure, Borsäure und/oder Aluminiumsulfat zugegeben. Für diese sehr stark saure Einstellung des Gemisches kommt dabei der Phosphorsäure besondere Bedeutung zu.
Das Gewichtsverhältnis von Leimharz zu insbesondere Phosphorsäure kann in relativ weiten Grenzen variiert werden und liegt im Bereich von 4 : 1 bis 1 : 4, vorzugsweise bei 1: 2 bis 2: 1.
Die Konzentration der Leimharzansätze und der Brandschutzstoffe wird vorzugsweise so eingestellt, dass bei einer Ausgangsfeuchte der Späne von ca. 4% eine Feuchte der beleimten und mit Brandausbildung verhindernden Füllstoffen beaufschlagten Spänemischung von etwa 10—25% erreicht wird. Dadurch kann die Konzentration der Beleimungsan-sätze im Feststoffgehalt von 55 — 80% variieren.
Als anorganische Füllstoffe, die die Brandausbildung verhindern, haben sich insbesondere Aluminiumoxidhydrat, Aluminiumsulfat, Dolomit, Kaolin, Kieselgur und Schwerspat sowie Mischungen dieser Stoffe, in Gewichtsanteilen von jeweils 10 bis 50% als zweckmässig erwiesen.
Eine etwa nach diesen Angaben hergestellte stark brandgeschützte Spanplatte besteht in etwa zu je einem Drittel aus Holzspänen, aus dem Bindemittel-Brandschutzstoffgemisch sowie den anorganischen, die Brandausbildung verhindernden Füllstoffen. Verschiedene Ausführungsbeispiele der Rohstoffmischungen für das erfindungsgemässe Verfahren werden nachstehend im einzelnen angegeben.
Beispiel 1:
1.2000 g Holzspäne mit einer Dicke von 0,2 bis 0,6 mm und einer Länge von 1 — 15 mm werden bei einer Restfeuchte von 4 — 5% mit
390 g Melaminharz (60%ig), Molverhältnis Melamin : Formaldehyd wie 1 : 2,0 8 g Ammoniumchlorid (25% ige wässrige Lösung) 410 g Phosphorsäure (60%ig) gemischt.
Anschliessend wird auf die vorbeleimten Späne eine Mischung aus
500 g Aluminiumsulfat
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130 g Borsäure
340 g Kieselgur und
360 g Schwerspat zugegeben und weiter gemischt.
Die Spänemischung wird anschliessend zu einem Spanvlies gestreut und in einer Etagenpresse gepresst.
Die erhaltene Platte wird geschliffen und anschliessend mit melaminharzimprägnierten Dekorpapieren beschichtet.
Beispiel 2:
1.200 g Holzspäne, Dicke 0,2 — 0,6 mm, Länge 1—35 mm Feuchte: 4 — 5% werden mit einer Mischung aus 600 g Melaminharz (60%ig), Molverhältnis
Melamin : Formaldehyd 1 : 1,6 60 g Diammoniumperoxidisulfat (10%ig) 400 g Phosphorsäure (60%ig) und 130 g Borsäure gemischt.
Danach erfolgt die Zugabe von 500 g Aluminiumsulfat 340 g Kieselgur 360 g Schwerspat
Die Spänemischung wird zu einem Spanvlies gestreut und in einer Etagenpresse gepresst. Die Holzspanplatte wird nach dem Schleifen mit einer 60 % igen Melaminharzlösung beleimt, mit einem Holzfurnier belegt und in einer Etagenpresse gepresst. Die so furnierte Spanplatte wird heiss entformt, das Furnier leicht angeschliffen und anschliessend mit einem Brandschutzlack behandelt.
Beispiel 3:
1.200 g Holzspäne, Dicke 0,2 — 0,6 mm, Länge: 1 — 15 mm, Feuchte: 4—5% werden mit 800 g Melaminharnstoffharz (60%ig), Molverhältnis Melamin : Harnstoff 1:1, Molverhältnis Melamin/Harn-stoff : Formaldehyd 1 : 1,4 400 g Phosphorsäure (60%ig)
80 g Borsäure gemischt.
Anschliessend werden auf die vorbeleimten Späne 500 g Kieselgur 700 g Schwerspat gegeben und weiter gemischt, bis eine gleichmässige Verteilung entstanden ist.
Die Späne werden — wie unter Beispiel 1 beschrieben — weiter verarbeitet.
Beispiel 4:
1.200 g Holzspäne, Dicke: 0,2—0,6 mm, Länge: 1 — 15 mm. Feuchte: 4 — 5%) werden mit 400 g Melaminharz. Molverhältnis Melamin : Formaldehyd 1 : 1,4. dem als Härter 50 g Ammoniumsulfat. 30%ig, zugegeben wurde und 800 g Phosphorsäure (60%ig). sowie 250 g Borsäure gemischt und anschliessend mit 250 g Aluminiumoxidhydrat 300 g Kieselgur und 700 g Schwerspat versetzt und weiter gemischt.
Die so behandelten Späne werden — wie unter Beispiel 1 beschrieben — weiter verarbeitet.
Beispiel 5:
1.200 g Holzspäne. Dicke: 0.4 — 0.8 mm. Länge: 5 — 25 mm. Feuchte: 4 — 5%. werden mit einer Mischung aus 600 g Melaminharz (60%ig) Molverhältnis Melamin : Formaldehyd 1 : 1.6 150 g Phosphorsäure (60%ig) und
200 g Borsäure behandelt.
Anschsliessend wird auf die vorbeleimten Späne eine Mischung aus 400 g Schwerspat 400 g Kaolin 400 g Kieselgur gegeben und weiter gemischt.
Die Späne werden für die Mittellage eingesetzt.
Beispiel 6:
1.200 g Holzspäne, Dicke: 0,2 — 0,6 mm, Länge: 2 — 8 mm, Feuchte: ca. 5% werden mit einer Mischung aus 600 g Melaminharz (60%ig), Molverhältnis
Melamin : Formaldehyd wie 1 : 1,6 100 g Borsäure
400 g Phosphorsäure (60% ig) und 200 g Aluminiumsulfat beleimt und anschliessend mit 500 g Kaolin und 500 g Kieselgur weiter gemischt.
Die Späne werden für die Deckschicht eingesetzt.
Beispiel 7:
1.200 g Holzspäne, Dicke: 0,2 — 0,6 mm, Länge: 2 — 8 mm, Feuchte: ca. 5% werden mit einer Mischung aus 400 g Melaminharz (60%ig), Molverhältnis
Melamin : Formaldehyd 1 : 1,8 400 g Phosphorsäure (60%ig)
200 g Aluminiumsulfat beleimt und anschliessend mit 500 g Schwerspat 500 g Kaolin 400 g Borsäure weiter gemischt.
Die Weiterverarbeitung der behandelten Holzspäne erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben.
Beispiel 8:
1.200 g Holzspäne, Dicke: 0,2 — 0,6 mm, Länge: 2—15 mm, Feuchte: 4 — 5 % werden mit 400 g Melaminharz (60%ig), Molverhältnis
Melamin : Formaldehyd wie 1 : 1,8, 100 g Phosphorsäure (60%ig) und 150 g Borsäure gemischt und anschliessend mit 400 g Schwerspat und 400 g Aluminiumoxidhydrat weiter gemischt.
Die Verarbeitung erfolgt wie in Beispiel 1 beschrieben.
Beispiel 9:
1.200 g Holzspäne, Dicke: 0,2 — 0,6 mm, Länge: 1 — 15 mm, Feuchte: 4 — 5 % werden mit einer Mischung aus 200 g Melaminharz (60%ig), Molverhältnis
Melamin : Formaldehyd wie 1 : 2,0 200 g Phosphorsäure 200 g Aluminiumsulfat behandelt.
Anschliessend wird die vorbeleimte Spänemischung mit 120 g Borsäure 120 g Kieselgur 40 g Kaolin 45 g Dolomit weiter gemischt.
Die Späne werden — wie in Beispiel 1 beschrieben — weiter verarbeitet.
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Beispiel 10:
1.200 g Holzspäne, Dicke: 0,2 — 0,6 mm, Feuchte: 4 — 5%, Länge: 1 — 15 mm werden mit 400 g Melaminharz (60%ig), Molverhältnis
Melamin : Formaldehyd wie 1: 1,6 200 g Borsäure 400 g Phosphorsäure gemischt und anschliessend eine Mischung aus 400 g Schwerspat 400 g Aluminiumsulfat 400 g Dolomit zugesetzt und weiter gemischt.
Die so behandelten Späne werden — wie in Beispiel 1 beschrieben — weiter bearbeitet.
Beispiel 11:
1.200 g Holzspäne, Dicke 0,2—0,6 mm, Länge: 1 — 15 mm, Feuchte: ca. 4% werden mit einer Mischung aus
400 g Melaminharnstofformaldehydharz 60 g Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat 460 g Phosphorsäure (60%ig) 40 g Diammoniumperoxidisulfat (10%ig) und 640 g Aluminiumsulfat beleimt und anschliessend 450 g Kieselgur 150 g Kaolin 150 g Dicyanidamid und 450 g Borsäure zugegeben und zu Ende gemischt. Die so behandelten Späne werden — wie unter Beispiel 1 beschrieben — weiterverarbeitet.
Beispiel 12:
1.200 g Holzspäne, Dicke: 0,2 bis 0,6 mm, Länge: 1 — 15 mm, Feuchte: 5% werden mit 200 g Diphenylmethan-4,4'-diisocyanat 400 g Phosphorsäure (60%ig)
400 g Aluminiumsulfat 200 g Wasser gemischt und anschliessend eine Mischung aus
400 g Kieselgur
150 g Dolomit
100 g Kaolin
400 g Borsäure zugegeben und weiter gemischt.
Die behandelten Späne werden — wie unter Beispiel 1 beschrieben — weiterverarbeitet.
Beispiel 13:
1.200 g Holzspäne, Dicke: 0,2—0,6 mm, Länge: 1 — 15 mm, Feuchte 4% werden mit
450 g Melamin-Harnstoff-Phenolformaldehydharz (60%ig) 200 g Waser 370 g Borsäure und 15 g Natronlauge (50%)
gemischt und anschliessend eine Mischung aus 300 g Aluminiumsulfat 100 g Kaolin 250 g Kieselgur 120 g Dolomit versetzt und weiter gemischt.
Die so behandelten Späne werden — wie unter Beispiel 1 beschrieben — weiterverarbeitet.
Alle in den Unterlagen offenbarten Merkmale werden, soweit sie gegenüber dem Stand der Technik neu sind, als erfindungswesentlich angesehen.
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Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung brandgeschützter Spanplatten und Holzspanformteile, durch Zumischen von Brandschutzstoffen, Vermischen der Holzspäne mit Leimharz, Verstreuen der vorbeleimten Holzspäne und deren Verpres-sen, dadurch gekennzeichnet, dass das Leimharz durch das Zumischen von Brandschutzstoffen stark sauer eingestellt wird und die vorbeleimten Holzspäne vor dem Verstreuen mit Füllstoffen vermischt werden, die ebenfalls die Brandausbildung verhindern und mit diesen Füllstoffen das Leimharz-Holzspangemisch zumindest weitgehend neutralisiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Konzentration des Leimharzansatzes und der Brandschutzstoffe so eingestellt wird, dass sich bei einer Ausgangsfeuchte der Holzspäne von ca. 4% eine Feuchte der vorbeleimten und mit den die Brandausbildung verhindernden Füllstoffen beaufschlagten Spänemischung von etwa 10 — 25% ergibt.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass dem Leimharz Phosphorsäure zugemischt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Leimharz im Gewichtsverhältnis von 4 : 1 bis 1 : 4 Phosphorsäure zugemischt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass dem Leimansatz Borsäure zugemischt wird.
6. Verfahren nach den Ansprüchen 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Leimansatz Aluminiumsulfat zugemischt wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass dem Leimharz ein Härter, z.B. 2—10% Ammoniumchlorid oder Ammoniumsulfat oder Diammoni-umperoxidisulfat in Form einer 10 —30%igen wässrigen Lösung zugegeben wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den vorbeleimten Holzspänen als die Brandausbildung verhindernde Füllstoffe anorganische Stoffe, zum Beispiel Aluminiumoxidhydrat, Aluminiumsulfat, Dolomit, Kaolin, Kieselgur, Schwerspat oder Mischungen dieser Stoffe zugemischt werden.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Füllstoffe vorzugsweise in Gewichtsanteilen zwischen 10 und 50% — auf das Plattengewicht bezogen — zugemischt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass den vorbeleimten Holzspänen zusammen mit den Füllstoffen auch noch Phosphorsäure und/oder Borsäure zugeführt wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass als Leimharze Harnstoff-, Mel-amin-, Melamin-Harnstoff-, Melamin-Hamstoff-Phenol-Formaldehydharze verwendet werden, wobei die Aminharze noch Zusätze bis zu 25% an Isocyanaten wie z.B. Diphenyl-methan -4,4'-diisocyanat enthalten können oder reines Iso-cyanat als Leimharz eingesetzt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Holzanteil je nach Brandschutzausrüstung zwischen 20 und 85%, vorzugsweise bei 20-50% liegt.
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