DE2708124C2 - Feuerhemmendes Mittel für Bauteile aus lignizellulosehaltigen Teilchen und seine Verwendung - Google Patents
Feuerhemmendes Mittel für Bauteile aus lignizellulosehaltigen Teilchen und seine VerwendungInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein feuerhemmendes Mittel für Bauteile aus lignozellulosehaltigen
Teilchen auf der Basis von Borsäure und Antimontrioxid. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des
feuerhemmenden Mittels.
Die Herstellung von Elementen oder Bauteilen aus Lignozelluloseteilchen ist seit langem bekannt. Das
Verfahren besteht im allgemeinen darin, ein Schichtgebilde bestehend aus einer oder mehreren Schichten aus
Holzteilchen, Flachsschäben usw., die mit einem Bindemittel vermischt sind, das gewöhnlich in der
Hauptsache aus einem synthetischen Harz und Zusätzen wie einem Härter besteht, unter Druck und Hitze zu
verpressen. Am häufigsten bestehen die Teile aus Lignozelluloseteilchen aus vielen und gewöhnlich aus
drei Schichten, wobei zwei äußere Schichten des Schichtgebildes in Sandwichform eine Einlage aufnehmen,
deren Lignozelluloseteilchen gewöhnlich größer als diejenigen der äußeren Schichten sind.
Derartige Elemente werden hauptsächlich im Baugewerbe verwendet
Die Sicherheitsnormen zum Schutz gegen Feuer werden laufend in den meisten Längern strenger, so daß
eine feuerhemmende Behandlung dieser Teile unerläßlich wird. Die in Bezug auf die Verbesserung der
Feuerbeständigkeit dieser Teile unternommenen Untersuchungen führten dazu, daß Borsäure und deren Salze
oder Ammoniumsalze eingearbeitet wurden.
Das geschah auch schon, indem Holzspänen vor oder nach drr Beleimung 3 bis 15 Gewichtsprozent Borsäure
in Granulat- oder Pulverform zugesetzt wurden (DE-OS 14 53 400). In der DE-OS 22 59 155 werden Holzspanplatten
beschrieben, die eine feuerhemmende Mischung aus Borsäure und Dicyandiamid bzw. Melamin enthalten,
der außerdem noch Chlorparaffine zugesetzt sein können.
Nach der DE-OS 15 28 258 sollen flammbeständige Holzspanplatten in der Weise hergestellt werden, daß
Holzspäne oder Holzteilchen mit einem Belag aus einem wärmebeständigen chlorhaltigen Material und
Antimontrioxid, Antimonpentoxid, Antimonoxvchlorid, Antimonpentaoxydichlorid oder Alkaliantimonaten
versehen werden, dann den Klebstoffauftrag erhalten und zur Spannplattenmatte geformt werden, die
anschließend unter Aushärtung des Klebstoffs komprimiert wird.
Schließlich sind aus der DE-AS 12 09 274 brandhemmende
Holzwerkstoff-Formkörper bekannt die als Flammschutzmittel ein Gemisch von Borsäure und
Antimontrioxid im Gewichtsverhältnis von 1 :1 bis etwa 10:1 enthalten.
Der Zusatz dieser bekannten Substanzen oder Gemische ermöglicht eine Verbesserung der Feuerfestigkeit
von Bauteilen aus lignozellulosehaltigen Teilchen, die doch nie über die Kategorie M 2 nach der
Klassifizierung gemäß der Norm NFP 92 507 hinausgeht, obgleich hierdurch manchmal die mechanischen
Eigenschaften der Platten beeinträchtigt wurden. Die Ammoniumsalze müssen in erhöhten Mengen verwendet
werden, um eine gute Feuerfestigkeit zu erzielen, wodurch ein beträchtlicher Verlust an physikalisch
mechanischen Eigenschaften und insbesondere der Wasserfestigkeit der Platten hervorgerufen wird.
Borsäure und deren Salze, die allein verwendet werden, obgleich sie eine geringere Verschlechterung der
Eigenschaften der Platten mit sich bringen, führen nicht zu einer ausgezeichneten Feuerfestigkeit welche
Mengen auch verwendet werden. Zusätzlich führt das Einführen feuerhemmender Mittel in das Verbundmaterial
zu häufig stark erhöhten Herstellungspreisen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein feuerhemmendes Mittel zu schaffen, das bei der
Verarbeitung von lignozellulosehaltigen Teilchen tm
Bauteilen besser wirkt als die bekannten Mittel und es ermöglicht Bauteile, insbesondere Platten mit der sehr
hohen Feuerfestigkeit der Kategorie M 1, gemäß der erwähnten Norm NFP 92 507 zu erhalten, wobei die
Wasserfestigkeit verbessert wird und dit physikalischmechanischen Eigenschaften der Bauteile zumindest
nicht beeinträchtigt werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das feuerhemmende Mittel gemäß Patentanspruch 1.
In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen des Mittels und seine Verwendung
beschrieben.
Die erfindungsgemäße Kombination weist eine synergistische Wirkung bezüglich der flammhemmenden
Eigenschaften auf.
Dieses Mittel kann Lignozelluloseteilchen in Mengen von 16 bis 40Gew.-% beigemischt werden, wob^i
darauf hinzuweisen ist, daß die Menge an verwendetem Mittel in den Platten eine Funktion des verwendeten
Mittels ist.
Die substituierten halogenierten organischen Verbindungen, die der Kombination zugehören, sind vorzugsweise
bromiert und/oder chloriert Sie können alipha-
tisch und/oder aromatisch sein. Sie können ferner
alleine oder in Mischung verwendet werden. Beispielsweise kann man chlorierte Paraffine, Decabromdiphenyi,
Decabromdiphenyläther, Bis-dibrompropyiätheroctachlordiphenyl, 2,4,6-Tribrompenoxy-23-dibrompropan
verwenden. Das zu 70% chlorierte Paraffin ist besonders für die Zwecke der Erfindung geeignet
Wie im Falle der Verwendung von feuerhemmenden Mitteln enthalten Borsäure bekannt ist, ist es möglich,
dem erfindungsgemaßen Mittel ein Borderivat wie Borax, Borcalcit, Colemanit usw. zum Erleichtern der
industriellenHerstellungderTeile aus Lignozelluloseteilchen
zuzusetzen.
Das erfindungsgemäße Mittel kann auch zur feuerhemmenden
Behandlung von Teilen aus Lignozelluloseteilchen, die nicht nur einschichtig, sondern auch
mehrschichtig sind verwendet werden. Im letzteren Fall erhält man ausgezeichnete Ergebnisse, indeir: den
Lignozelluloseteilchen, die für die äußeren Schichten der Elemente bestimmt sind, vorzugsweise 16 bis
40Gew.-Teile des erfindungsgemäßen Mittels zu lOOGew.-Teilen trockener Teilchen zugesetzt werden,
wobei die Lignozelluloseteilchen, die für die inneren Schichten oder die Zwischenschicht bestimmt sind, mit
bekannten feuerhemmenden Mitteln versehen werden können. Die Einsatzmenge in den Platten ist eine
Funktion des gewählten Mittels. Es wurde beispielsweise festgestellt, daß die den Lignozelluloseteilchen von
inneren Schichten des Teils zugesetzte Borsäure in einer Menge von 5 bis 20Gew.-% pro 100 Teilen trockner
Teilchen ausgezeichnete Resultate ergeben.
Das erfindungsgemäße feuerhemmende Mittel und das feuerhemmende Mitte! für innere Schichten im Falle
von mehrschichtigen Teilen werden entsprechend mit den Lignozelluloseteilchen gemischt, die den äußeren
und den inneren Schichten vor der Verdichtung entsprechen. Sie können vor, nach oder während des
Leimens der Lignozelluloseteilchen eingebracht werden. Die Technik des Leimens ist bekannt. Sie besteht im
Mischen der Lignozelluloseteilchen mit einem Bindemittel.
Das Bindemittel wird gewöhnlich aus einem synthetischen Harz und Zusätzen wie einem Härter,
Wasser usw. gebildet.
Die synthetischen Harze, die gewöhnlich verwendet werden, sind u. a. thermohärtbare Harze wie Harnstoff-Formaldehyd-
und Melaminharnstoff-Formaldehydharze. Die Mengen an verwendetem synthetischem Harz
liegen im allgemeinen zwischen 7 und 15Gew.-Teilen pro lOOGew.-Teilen trockener Lignozelluloseteilchen.
Die verwendeten Zusätze sind die üblicherweise verwendeten und zur Herstellung von Teilen aus
Agglomerierten Lignozelluloseteilchen kommerzialisierten.
Eine gute Verteilung der feuerhemmenden Mittel in den beleimten Mischungen ist unerläßlich für die
Verwirklichung von agglomerierten Teilen mit ausgezeichneter Qualität. Um diese Verteilung zu erleichtern,
kann man vorzugsweise ein oder mehrere mineralische Dispersionsmittel dem erfindungsgemäßen feuerhemmenden
Mittel und dem -weiteren feuerhemmenden Mittel zusetzen, die entsprechend für die Lignozelluloseteilchen
der äußeren und der inneren Schichten der agglomerierten Teile bestimmt sind. Diese mineralischen
Dispersionsmittel werden meisten in Form von Hydraten verwendet, die häufigsten sind Silicium- und
Aluminiumoxid.
Die geleimten und feuerhemmend imprägnierten Mischungen werden mit üblichen Herstellungsverfahren
weiter behandelt Wenn man beispielsweise die in »!'Official des Plastiques et du Caoutchouc«, April 1974
(Nr. 222), S. 236, beschriebene Einrichtung verwendet stellt man Teile mit ausgezeichneter Feuerfestigkeit
ausgehend von Mischungen her, wie sie vorstehend beschrieben wurden. Im Falie von vielschichtigen
Bauteilen breitet man eine Menge der für die äußere Schicht bestimmten mit Bindemittel versehenen Mischung
aus, wobei die Menge als Funktion der Stärke berechnet ist, die man für diese äußere Schicht erhalten
will. Dann bedeckt man diese erste Schicht mit einer mit Bindemittel versehenen Mischung, die zur Bildung der
Zwischenschicht bestimmt ist immer in einer Menge, die als Funktion der gewünschten Stärke berechnet ist
Schließlich wird die Zwischenschicht von einer mit Bindemittel versehenen Mischung bedeckt die die
äußere Schicht bilden soll, und zwar in einer Menge gewählt als Funktion der endgültigen Stärke, die man
erzielen will. Diese Schichtstruktur wird dann warmgepreßt Die Preßzeiten sind veränderlich und können
zwischen 5 und 20 min gemäß der Stärke und der Volumenmasse der Platte bei einer Temperatur
zwischen 140 und 1800C und einem Druck zwischen 10
und 45 bar liegen.
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. Die Feuerfestigkeitsversuche wurden durchgeführt
gemäß der Norm NFP 92 501 vom Oktober 1975 und die Klassifizierung gemäß der Norm NFP
92 507. Die Mengen sind in Gewichtsteilen angegeben, solange nichts Gegenteiliges gesagt ist
Es wird eine Platte aus Holzteilchen in drei Schichten hergestellt, indem zunächst einerseits die Mischung, die
für die äußeren Schichten bestimmt ist und andererseits die Mischung, die für die Zwischenschicht bestimmt ist,
mit Bindemittel versehen werden. Die Holzteilchen werden mittels eines Bindemittels mit 51 Gew.-%
Feststoffgehalt beleimt. Die feuerhemmenden Mittel werden dann sorgfältig den mit Bindemittel versehenen
Teilchen zugemischt In diesem Beispiel wird als Bindemittel Harnstoff-Formaldehydharz verwendet.
Die Zusammensetzung der verschiedenen Schichten ist folgende:
Zwischenschicht
trockene Holzteilchen 100
Borsäure 10
trockenes Bindemittel 11
äußere Schichten
trockene Holzteilchen 100
Borsäure 8
chloriertes Paraffin mit 70% Chlor 10
Antimonoxid 7,5
trockenes Bindemittel 14
Die Platte wird in einem Verhältnis von Zwischenschicht/äußeren Schichten von 60/40 hergestellt. Sie
wird 10 min bei 1500C unter einem maximalen Druck
von 30 bar gehärtet
Die erhaltene Platte besitzt ein Volumengewicht von kg/m3 und eine Stärke von 19 mm.
Die Feuerfestigkeitsversuche an nicht geschliffenen Flächen ergibt eine Einordnung der Platte in die
Kategorie M 1.
10
15
20
25
30
Man stellt eine Platte aus Holzteilchen in drei Schichten her. Im Gegensatz zu Beispiel 1 werden die
feuerhemmenden Mittel den Holzteilchen vor der Bindemittelzugabe zugegeben. Das Bindemittel enthält
52 Gew.-°/o Feststoff auf der Bais von Melaminharnstoffformaldehydharz.
Die Zusammensetzung der verschiedenen Schichten ist folgende:
Zwischenschicht
trockene Holzteilchen 100
Borsäure 12
trockenes Bindemittel 11
äußere Schichten
trockene Holzteilchen 100
Borsäure 14 chloriertes Paraffin mit 70% Chlor 5,7
Antimonoxid 4,3
trockenes Bindemittel 15
Die Platte wird mit einem Verhältnis von Zwischenschicht/äußere Schichten von 60/40 hergestellt Sie wird
5 min bei 165° C unter einem maximalen Druck von 30 bar fertiggestellt
Die erhaltene Platte besitzt ein Volumengewicht von
754 kg/m3 und eine Stärke von 19 mm.
Die Feuerfestigkeitsversuche bei leicht geschliffenen Oberflächen ermöglicht eine Klassifizierung dor Platte
in die Kategorie M 1.
Man stellt eine Platte aus Holzteilchen in drei Schichten her. Bei diesem Beispiel werden die
feuerhemmenden Mittel den Holzteilchen zur gleichen Zeit wie das Bindemittel zugegeben. Das Bindemittel
enthält 50,5 Gew.-% Feststoff auf der Basis von Harnstoffformaldehydharz.
Die Zusammensetzung der verschiedenen Schichten ist folgende:
45 Zwischenschicht
Holzteilchen 100
Borsäure 10
Colemanit 2
Tonerdehydrat 0,6
trockenes Bindemittel 12
äußere Schichten
trockene Holzteilchen 100
Borsäure 12
Colemanit 3
Tonerdehydrat 0,8
chloriertes Paraffin mit 70% Chlor 6
Antimonoxid 4
trockenes Bindemittel 15
Die Feuerfestigkeitsversuche nach Schleifen der Oberflächen bis auf eine endgültige Stärke von 19 mm
ergab eine Klassifizierung der Platte in die Kategorie Ml.
Man stellt eine Platte aus Holzteilchen in drei Schichten her. Wie in Beispiel 1 werden die feuerhemmenden
Mittel den mit Bindemittel versehenen Holzteilchen zugesetzt Dar Bindemittel enthält
50 Gew.-% Feststoff auf Basis von Harnstoffformaldehyd.
Die Zusammensetzung der verschiedenen Schichten ist folgende:
35 Zwischenschicht
trockene Holzteilchen
Borsäure
trockenes Bindemittel
äußere Schichten
trockene Holzteilchen
Borsäure
Borsäure
Decabromdiphenyl
Antimonoxid
trockenes Bindemittel
Antimonoxid
trockenes Bindemittel
50
55
60
Die Platte wird mit einem Verhältnis von Zwischenschicht/äußere
Schichten von 68/32 hergestellt. Sie wird mit einer Behandlung von 7 min bei 1600C unter einem
maximalen Druck von 35 bar hergestellt. Die erhaltene Platte besitzt ein Volumengewicht von 740 kg/m3 und
eine Stärke von 20,6 mm.
100
12
10
12
10
100
13
10
Die Platte wird mit einem Verhältnis von Zwischenschicht/äußere Schichten von 60/40 hergestellt Sie wird
einer 10-ininütigen Behandlung bei 150° C und einem
maximalen Druck von 30 bar ausgesetzt. Die erhaltene Platte besitzt ein Volumengewicht von 740 kg/m3 und
eine Stärke von 19 mm.
Die Feuerfestigkeitsversuche erlauben eine Klassifizierung der Platte in die Kategorie M 1.
Man stellt eine einschichtige Platte aus Flachschäben her. Wie in Beispiel 1 wird das feuerhemmende Mittel
den mit Bindemittel versehenen Flachschäbenteilchen zugesetzt Das Bindemittel enthält 50Gew.-% Feststoffgehalt
auf Basis von Harnstofformaldehyd.
Die Zusammensetzung der Schicht ist folgende:
trockene Flachschabselteilchen 100
Borsäure 12
chloriertes Paraffin mit 70% Chlor 6
Antimonoxid 5
trockenes Bindemittel 12
Die Platte wird 10 min bei 155°C unter einem maximalen Druck von 40 bar behandelt
Die erhaltene Platte besitzt ein Vclumengewicht von 560 kg/m3 und eine Stärke von 19 mm.
Die Feuerfestigkeitsversuche erlauben eine Klassifizierung dieser Platte in die Kategorie M 1.
Um die überlegene Wirkung des erfindungsgemäßen Mittels gegenüber der aus der DE-OS 22 59155
bekannten Ausrüstung zu zeigen, wurden Vergleichsversuche ausgeführt
Es wurden Holzspanplatten hergestellt, die Flammschutzmittel
enthielten.
Das Verhältnis von Borsäure : Dicyandiamid betrug 50 :50 bis 75 :25. Die flammhemmenden Mischungen
wurden in die äußeren Schichten bzw. in alle drei Schichten eingearbeitet. Der Gehalt an Flammschutzmitteln
beträgt 20%.
Versuch A
X, X' hergestellt, die das Flammschutzmittel nur in den
äußeren Schichten enthalten, sowie zwei Platten Y, Y', die das Flammschutzmittel in allen drei Schichten
enthalten.
Die Zusammensetzung des Bindemittels ist:
Lignozelluloseteilchen (trocken) 100 100 100 100
Borsäure 10 7,5 15 11,25
Dicyanidiamid 10 7,5 5 3,75
chlorierter Paraffin - 5 - 5
Verhältnis Borsäure/Dicyandiamid 50/50 50/50 75/25 75/25
Gehalt auf 100 Teile Lignozelluloseteilchen 20 20 20 20
Harnstoff-Formaldehyd-Harz
Ammoniumchloridlösung, 20%
Ammoniumchloridlösung, 20%
100
5
5
Schmiermittel (ivioibicer 72) 5
Wasser 10
Trockengehalt des Bindemittels = 56%
Die flammhemmenden und klebenden Mischungen wurden entsprechend der nachfolgenden Tabelle in
üblicher Weise auf 19 mm Platten verteilt: Gewichtsverhältnis
der inneren Schicht zu den äußeren Schichten von 70/30.
Versuch Y und Y'
innere Schicht äußere
Schicht
Schicht
Versuch X und X'
innere
Schicht
Schicht
äußere
Schicht
Schicht
Lignozelluloseteilchen (trocken)
Flammschutzmischung
Gewicht des trockenen Bindemittels
100
20
14,4
20
14,4
100
100
20
14,4
20
14,4
Es wird eine beträchtliche Verlangsamung der Polymerisation des Harnstoff-Formaldehyd-Harzes infolge
der Gegenwart des Dicyandiamide festgestellt Es ist daher erforderlich, zunächst Vorversuche durchzuführen,
um die besten Parameter für die Herstellung fehlerfreier Platten zu ermitteln.
ßen Flammschutzmittels wurde ein Versuch mit nachfolgender Zusammensetzung gewählt:
Behandlungszeit:
Behandiungstemperatur:
Dekompressionszyklus:
15 Minuien
165°C
125 bar während 5 min
67,5 bar während 3 min
30 bar während 4 min
12,5bar während 1 min
Der mit der Behandlungszeit verknüpfte Dekompres-
jsinnsTvkln^ der wesentlich ΐΕΠσ£Γ a^c normal /5 min ilü
Mittel) ist, erlaubt es, feste Platten mit einer Dicke von
18,8 mm zu erhalten, die jedoch bei normalen Behandlungszeiten weich und aufgebläht sind. In Anbetracht
der Schwierigkeiten bei der Reaktion des Harnstoff-Formaldehyd-Harzes in Gegenwart von Dicyanidiamid
wurden die Platten 3 Wochen bei Umgebungstemperatur und 65% relativer Feuchtigkeit stabilisiert, bevor sie
nach den Normen NFP 92501 und 92 507 den Feuerfestigkeitsversuchen unterworfen wurden. In den
genannten 4 Versuchen konnten alle Platten hinsichtlich der Feuerfestigkeit nur in die Kategorie M 3 eingeordnet
werden.
Zur Prüfung der Wirksamkeit eines erSndungsgemä-
Zur Prüfung der Wirksamkeit eines erSndungsgemä-
Zusammensetzung | Erfindung | I | |
gemäß | äußere | ||
innere | Schicht | S | |
Schicht | 100 | L | |
100 | I | ||
Lignozelluloseteilchen | 6,28 | 1 | |
(trocken) | 10 | 7,84 | i |
Borsäure | - | 5 SS | A |
chloriertes Paraffin | - | 14'"" | W |
Sb2O3 | 11 | 20 | |
Bindemittel (trocken) | 10 | ¥> | |
Gehalt Flammschutzmittel | ύ | ||
45
50
55 Mit 20 Teilen Flammschutzmittel wird eine Feuerfestigkeit
erhalten, die nach den Normen NFP 92 501 und 92 507 eine Einordnung in die Kategorie M 1 ergibt
Die Vergleichsversuche zeigen, daß nur die erfindungsgemäßen
Mischungen bei der Prüfung auf Feuerfestigkeit nach den Normen NFP 92 501 und
92 507 zu einer Einordnung in die Kategorie M 1 führen, während alle übrigen bekannten Mischungen lediglich
den Anforderungen M 2 genügen.
Claims (7)
1. Feuerhemmendes Mittel für Bauteile aus lignozellulosehaltigen Teilchen auf der Basis von
Borsäure und Antimontrioxid, dadurch gekennzeichnet,
daß das Mittel aus 20 bis 75% Borsäure, 5 bis 45% Antimontrioxid und 15 bis 75%
einer substituierten halogenierten organischen Verbindung besteht
2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die substituierte halogenierte organische
Verbindung unter chlorierten Paraffinen, Decabromdiphenyl, Decabromdiphenyläther, Bis-dibrompropylätheroctachlordiphenyl,
2,4,6-Tribromphenoxy-23-dibrompropan ausgewählt ist
3. Mittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die chlorierten Paraffine 70% Chlor
enthalten.
4. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es in einer Menge von
16 bis 40 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen trockener
Teilchen einsetzbar ist
5. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem feuerhemmenden
Mittel Borderivate wie Borax, Borcalcit oder Colemanit zugesetzt werden.
6. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß dem feuerhemmenden
Mittel mineralische Dispersionsmittel, vorzugsweise Silizium- oder Aluminiumoxid in Form von Hydraten
zugesetzt wird.
7. Verwendung des feuerhemmenden Mittels nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für die Lignozelluloseteilchen
der Deckschichten von mehrschichtigen Platten.
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