DE3039691A1

DE3039691A1 - Flammfestmachen von hartholz im niederdruckverfahren

Info

Publication number: DE3039691A1
Application number: DE19803039691
Authority: DE
Inventors: Roland Dr. Böckten Bauhofer; Peter Schönenbuch Rohringer; Hans Dr. Riehen Wegmüller
Original assignee: Ciba Geigy AG
Current assignee: Novartis AG
Priority date: 1979-10-24
Filing date: 1980-10-21
Publication date: 1981-05-07
Also published as: BE885843A; ZA806518B; LU82879A1; FR2467671A1; GB2062039A; AU6358080A

Description

Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assmarn - Dr. Γ?. :<.03nigs:oerger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.

PATENTANWÄLTE „£ \j 4 α D ί

Z'IGELASSENE VERTRETER BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT REPRESENTATIVES BEFORE THE EUROPEAN PATENT OFFICE

CIBA-GEIGYAG ^6- Case 1-12564 /+

Basel (Schweiz)

Flammfestmachen von Hartholz im Niederdruckverfahren

Das Flammfestmachen von Hartholz, z.B. Eukalyptusholz, wird im allgemeinen unter Anwendung eines hohen Ueberdruckes durchgeführt. So beschreibt z.B. B.A. Richardson auf Seite 105 des Handbuchs "Wood preservation", The Construction Press (1978), dass ein Ueberduck von 50 bis 70 bar beim Flammfestmachen von undurchlässigen Eukalyptusho!zarten angewendet wird.

Im Gegensatz hierzu wird im erfindungsgemässen Verfahren Hartholz unerwarteterweise unter Anwendung eines niederen Ueberdruckes von höchstens 2,5 bar unter Einsparung entsprechender Energiekosten flammfest ausgerüstet.

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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist somit ein Verfahren zum Flammfestmachen von Hartholz mit wässrige Flammschutzinittai enthaltenden Zubereitungen, das dadurch gekennzeichnet-ist;^Tdas.s man Hartholz mit wässrigen Zubereitungen, die

(a) mindestens ein Flammschutzmittel

(b) gegebenenfalls mindestens ein Fixiermittel und

(c) gegebenenfalls mindestens ein Blähmittel

enthalten, bei einem'üeberdruck von 0,3 bis 2,5 bar behandelt.

Die Zubereitung sur Durchführung des Verfahrens, sofern sie mindestens zwei der Komponenten (a), (b) und (c) enthäl», das nach dem Verfahren flammfest ausgerüstete Harthclz und dessen Verwendung als Grubenholz im Bergbau bilden weitere Gegenstände der vorliegenden Erfindung.

Der im Verfahren erforderliche Ueberdruek kann entweder in

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einer geschlossenen Apparatur, ζ. Ε. in einem Druckkessel konventioneller Bauart oder vorzugsweise durch Eintauchen des Holzes·- unter die Oberfläche der Zubereitung erhalten werden. Im letzteren Fall entsteht ein statischer TJeberdruck der sich proportional zur Tiefe unter dem Pegelstand der Flüssigkeit verhält. In dieser bevorzugten Ausführungs art des Verfahrens wird somit das Holz 3 bis 25, insbesondere 8 bis 16 m tief in die Flammschutzmittel enthaltende Zubereitung eingetaucht, um eine Behandlung des Holzes bei einem statischen Ueberdruck von 0,3 bis 2,5, insbesondere 0,8 bis 1,6 bar zu bewerkstelligen.

Sofern das Verfahren in seiner bevorzugten Ausführungsart durch Eintauchen des Holzes in die Zubereitung erfolgt,stellt eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, welche das Holz von der Oberfläche in die gewünschte Tiefe unter dem Pegelstand und nach abgeschlossener Holzimprägnierung wieder zur Oberfläche der Zubereitung in kontinuierlicher Arbeitsweise führt, einen weiteren Gegenstand der vorliegenden Erfindung dar.

Als stets eingesetzte Komponente (a) der Zubereitung zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens kommen grundsätzlich alle handelsüblichen Flammschutzmittel für die Holzbehandlung in Betracht. Im allgemeinen enthalten solche Flammschutzmittel anorganische Salze wie die Mono- oder Tetraborsäure und deren Natriumsalze, Ammoniumsalze der Ortho- und Methaphosphorsäure, Ammoniumbromid, -sulfat, -hydrogensulfat und -sulfamat, Calcium-, Magnesium-, Zinn- und Zinkchlorid und -sulfat, Natriumchromat und -dichromat und Aluminiumhydroxyd. Bevorzugt sind wasserlösliche anorganische Salze wie Calciumchlorid, Magnesiumchlorid, Borax, Ammoniumsulfat, Ammoniumsulf amat, Ammonium sulfat, Ammoniumpolyphosphat, Atnmoniumdihydrogenphosphat und Ammoniumhydrogenphosphat, wobei Ammoniumhydrogen- und -dihydrogenphosphat, die den Vorteil aufweisen, wässrige Lösungen mit einem pH von 4 bis 7 zu bilden, die das zu behandelnde Holz nicht schädigen, im Vordergrund des Interesses stehen.

Als fakultative Komponente (b) der zur Durchführung des er-

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Λ'

findungsgemässen Verfahrens eingesetzten Zubereitungen konmen Verdikkungsmittel oder ümsetzungsprodukte aus Harnstoff oder Cyanamiden und Formaldehyd in Frage, wobei die Verdickungsmittel sowohl natürlicher als auch synthetischer Herkunft sein können.

Beispiele von Verdickungsmitteln natürlicher Herkunft sind aufgeschlossene, verätherte, veresterte oder kationisch bzw. anionisch modifizierte Stärken, vorzugsweise Mais-, Kartoffel-, Weizen- und Reisstärke oder deren Abbauprodukte,z.B. Dextrine, insbesondere aufgeschlossene, d.h. unter Einwirkung von heissem Wasser gegebenenfalls in Gegenwart einer anorganischen Säure wie Schwefel- und Salzsäure mindestens teilweise abgebaute Mais-, Kartoffel-, Weizen und Reisstärke oder deren Hydroxyäthylderivate, Pektine und Kernmehle pflanzlichen Ursprungs, insbesondere Guar- oder Johannisbrotkernmehl, Leime tierischen Ursprungs, insbesondere Knochengelatine, Alginsäure, deren Salze und Ester, insbesondere ein Natriumalginat und Celluloseester oder -äther und deren Salze, insbesondere eine Methyl- oder Carboxy-"äthylcellulose und deren Natriumsalze. Aufgeschlossene Stärken und deren Derivate sind besonders bevorzugt.

Beispiele von Verdickungsmitteln synthetischer Herkunft sind Polyacrylsäuren, Polyvinyl- oder Polyacry!derivate,insbesondere Polyacrylsäuren und Natrium- oder Anmoniumpolyacrylate und Polyvinylalkohole. Polyacrylsäuren mit Molekulargewichten von 800Ό00 bis 2'00O¹OOO sind besonders bevorzugt.

Falls als fakultative Komponente (b) ümsetzungsprodukte der angegebenen Art eingesetzt werden, werden diese ümsetzungsprodukte aus (b ) Harnstoff, Cyanamid oder Dicyandiamid, (b-) Formaldehyd oder einem Formaldehyd abgebenden Mittel, (b ) gegebenenfalls einem Ammoniumsalz und (b.) einem Alkylenpolyamid oder dessen Säuresalz mit höchstens 18

Kohlenstoffatomen
hergestellt, wobei diese Umsetzungsprodukte gegebenenfalls als Lösungen

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in Wasser und/oder in einem Alkanol mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen, vor allem Isopropanol, Aethanol und insbesondere Methanol vorliegen. Sowohl wässrige als auch alkoholische oder vorzugsweise wässrigalkoholische Lösungen kommen in Betracht.

Als Komponente (b ) zur Herstellung der Umsetzungsprodukte (b) ist Cyanamid gegenüber Harnstoff und Dicyandiamid bevorzugt.

Bei den Formaldehyd abgebenden Mitteln als Komponente (b„) zur Herstellung der Umsetzungsprodukte (b) handelt es sich z.B. um Hexamethylolmelamin, Trioxan und insbesondere um Paraformaldehyd. Formaldehyd als solches ist den Formaldehyd abgebenden Mitteln gegenüber als Komponente (b^) bevorzugt.

Die Ammoniumsalze als fakultative Komponente (b_) zur Herstellung der Umsetzungsprodukte (b) stimmen mit den als Komponente (a) eingesetzten Salzen überein, sofern als bevorzugte Salze (b.,) monomere Ammoniums a.lze der Meta- und insbesondere der Orthophosphorsäure wie Ammoniumdihydrogenphosphat und Ammoniumhydrogenphosphat eingesetzt werden. Die im Vordergrund des Interesses stehenden Ammoniumsalze als fakultative Komponente (b_) leiten sich jedoch von organischen Säuren wie Ameisensäure, Essigsäure, oder Minerakäyren. wie Salpetersäure und insbesondere Salzsäure ab und sind somit von den als Flammschutzmittel eingesetzten Komponenten (a) verschieden. Als Komponente Cb-) kommen demgemäss vor allem Ammoniumformiat, Ammoniumacetat, Ammoniumnitrat und insbesondere Ammoniumhydrogenphosphat, Ammoniumdihydrogenphosphat und Ammoniumchlorid in Betracht, wobei Ammoniumchlorid im Vordergrund des Interesses steht.

Als Polyamine für die fakultative Komponente (b,) zur Herstellung der Umsetzungsprodukte (b) sind Alkylendi-, tri- oder -tetramine mit 2 bis 6 Kohlenstoffatome im Alkylenrest bevorzugt. Als Alkylendi-, -tri- oder -tetramine kommen somit Trihexamethylentetramin, Tripentylentetramin, Tributyltetramin, Tripropylentetramin, Triäthylentetramin, vor allem Dihexamethylentriamin, Dipentylentriamin, Dibutylentriamin, Dipropylentriamin, Diäthylentriamin und insbeson-

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_ /federe Hexamethylendiamin, Pentylendiamin,. Butylendiamin, Propylendiamin und Aethylendiamin in Betracht. Aethylendiamin steht im Vordergrund des Interesses. Als Säuresalze dieser Polyamine kommen vor allem Halogenide und insbesondere das Hydrochlorid in Betracht.

Bevorzugte fakultative Komponenten (b) sind somit z.B. Umsetzungsprodukte aus

(b ) Harnstoff, Cyanamid-oder Dicyandiamid, (b„) Formaldehyd oder Paraformaldehyd,
(b_) gegebenenfalls Ammoniumchlorid, -acetat, -formiat, -nitrat,_.

-hydrogenphosphat oder" rdihydrogenphosphat und (b.) gegebenenfalls Aethylendiamin oder dessen Halogenid, die gegebenenfalls als wässrig-methanolische, wässrig-äthanolische oder wässrig-isopropanolische Lösungen.vorliegen.

Im Vordergrund des Interesses stehen Umsetzungsprodukte aus

(b^) 2 ·Μο1 Dicyandiamid,
(b„) 1 Mol Paraformaldehyd und
(b,) 1 Mol Ammoniumdihydrogenphosphat oder 1 Mol Ammoniumnitrat,

Umsetzungsprodukte aus
(b.) 1 Mol Dicyandiamid
Cb₂) 1,0 bis 2,2 Mol Formaldehyd und
(b_) 0 bis 0,8 Mol Ammoniumchlorid,
(b.) 0,1 bis 0,5 Mol Aethylendiamin oder Aethylendiamindihydrochlorid

und insbesondere Umsetzungsprodukte aus
(b ) 1 Mol Dicyandiamid,
(b₂) 2,0 bis 2,3 Mol Formaldehyd und
(b_) 1,0 bis 1,3 Mol Ammoniumchlorid,

welche vorzugsweise als wässrige oder wässrig-methanolische Lösungen vorliegen.

Die als fakultative Komponente (b). verwendeten Umsetzungs-

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produkte und deren Herstellung sind an sich bekannt und z.B. in der deutschen Offenlegungsschrift. 2 729 276 und in den britischen Patentschriften 1 146 484 und 1 409 460. beschrieben.

Die Mitverwendung eines Fixiennittels als fakultative Komponente (b) neben dem Flammschutzmittel als Komponente (a) ist vorteilhaft, um nötigenfalls das Flammschutzmittel an das Holzsubstrat stärker zu binden und somit die Spül- und Spritz- bzw. Witterungsbeständigkeit der Flammschutzwirkung zu erhöhen.

Als fakultative Komponente (c) der zur Durchführung des erfindungsgemäsen Verfahrens eingesetzten Zubereitung kommen sogenannte Blähmittel (blowing agents), vorzugsweise wasserlösliche Stickstoffverbindungen in Frage, die durch Wärmeeinwirkung mindestens Ammoniak und Kohlendioxyd abspalten- Hierbei handelt es sich u.a. vor allem um Harnstoff, Harnstoffderivate und deren Salze. Als Beispiele von Harnstoffderivaten seien vor allem Dicyandiamid, Guanidin, Guanylharnstoff und Melamin genannt. Als Salze kommen z.B. Phosphate und insbesondere Hydrochloride in Betracht. Harnstoff und dessen Derivate der angegebenen Art zersetzen bei Temperaturen von etwa 120 bis etwa 27O°C unter Abspaltung von Ammoniak, Kohlendioxyd und Wasser. Guanidin und vor allem Harnstoff sind ihrer niederen Zersetzungstemperaturen wegen (ca. 160⁰C für Guanidin und ca. 130⁰C für Harnstoff) besonders bevorzugt.

In der Regel werden Blähmittel als fakultative Komponente (c) nur dann eingesetzt, wenn ein Fixiermittel als fakultative Komponente (b) in Form eines Verdickungsmittels mitverwendet wird. In dieser bevorzugten Ausführungsart des erfindungsgemässen Verfahrens, bei welchem die eingesetzte Zubereitung neben dem Flammschutzmittel als Komponente (a) ein Verdickungsmittel als Komponente (b), das gleichzeitig Fixiermittel ist, sowie ein Blähmittel als Komponente (c) enthält, werden innerhalb des Holzes anschwellende Verklebungen (ähnlich den "intumescent coatings" an Oberflächen) erhalten, die bei der

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Einwirkung von Flammen als dickflüssige, verschäumende, klebrige, unbrennbare, gegebenenfalls verkohlte Masse der Ausbreitung von Flammen besonders wirksam entgegenstehen.

Die Zubereitung zur Durchführung des erfindungsgemässen

Verfahrens enthält in der Regel

20 bis 300 g/l der Komponente (a)

0 bis 60, vorzugsweise 0,5 bis 30 g/l der Komponente (b) und 0 bis 150, vorzugsweise 10 bis 100 g/l der Komponente (c).

Falls die fakultative Komponente (b) neben der Komponente (a) mitverwendet wird, beträgt das Gewichtsverhältnis der Komponenten (a): (b) vorzugsweise 1:0,02 bis 1:0,3.

Falls die fakultative Komponente (c) neben den Komponenten (a) und (b) mitverwendet wird, wobei die Komponente (b) ein Fixiermittel in Form eines Verdickungsmittels eingesetzt wird, so beträgt das Gewichts verhältnis der Komponenten (b) : (c) vorzugsweise 1:0,03 bis 1:0,6. *

Da die bevorzugten Flammschutzmittel (a) wasserlöslich sind, liegt die Zubereitung vorzugsweise als wässrige Lösung vor, deren pH-Wert in der Regel mindestens 4, insbesondere 4 bis 6 beträgt.

Das Holz kann im erfindungsgemässen Verfahren mit der wässrigen Zubereitung sowohl bei höheren Temperaturen als auch bei Raumtemperatur, d.h. von etwa 10⁰C bis etwa 90⁰C behandelt werden. Die höheren Temperaturen sind vor allem für Fixiermittel enthaltende Zubereitungen empfehlenswert, wobei die Art und Konzentration der Fixiermittel so gewählt wird, dass die Zubereitung nur bei diesen höheren Temperaturen als wässrige Lösungen vorliegt und als solche in die Poren des Holzes eindringt und nach der Imprägnierung beim Trocknen in den Poren des Holzes bei Raumtemperatur ausfällt. Bevorzugt ist jedoch die Behandlung des Holzes bei Raumtemperatur mit Zubereitungen in Form von wässrigen Lösungen unter Auswahl von genügend wirksamen wasserlöslichen Flammschutzmitteln, sodass Energiekosten gesenkt werden und keine Heizaggregaten bei den Verrichtungen zur Durchführung

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des Verfahrens nötig sind.

Die Behandlungsdauer und das Flottenverhältnis beim Imprägnieren des Holzes schwankt in weiten Grenzen und hängt von der Art, der Verarbeitungsstufe, der Härte und der Wasseraufnahmefähigkeit des eingesetzten Holzes ab. Die Holzbehandlung mit der Zubereitung bei dem angegebenen Ueberdruck wird z.B. während 1 bis 30, vorzugsweise 2 bis 12 Minuten durchgeführt.

Das Holz, das nach dem erfindungsgemässen Verfahren flammfest ausgerüstet wird, liegt in den verschiedensten Verarbeitungsstufen, z.B. als Schindeln, Brettern ,, oder Balken bzw. Timber (Bauholz) vor. Als Hartholz kommt Laubholz, z.B. Buchen-, Eichen- oder Abachiholz und insbesondere Eukalyptusholz in Betracht.

Neben u.a. einer Verwendung in der Möbelindustrie steht die Verwendung des erfindungsgemäss flaminfest ausgerüsteten Holzes als Bauholz und insbesondere als Grubenholz im Bergbau im Vordergrund des Interesses. Beim Grubenholz handelt es sich insbesondere um Hardgum- und Salignatimber.'

Der Feuchtigkeitsgehalt des auszurüstenden Holzes schwankt in weiten Grenzen. Bei den bevorzugten Eukalyptustimbern beträgt er z.B. etwa 10 bis 50 Gewichtsprozent. Je grosser der Feuchtigkeitsgehalt ist, desto geringer ist beim Imprägnieren die Flottenaufnahme.

Der wesentlichste Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass bereits bei geringen Flottenaufnahmen von etwa 5 bis 25, vorzugsweise 10 - 20 Gewichtsprozent bereits spülbeständige, d.h." permanente Flammschutzausrüstungen erhalten werden. Die flammfesten Eigenschaften des ausgerüsteten Holzes werden aufgrund seines Gehalts an Flammschutzmittel beurteilt, das je nach Art des verwendeten Flammschutzmittels in weiten Grenzen schwankt. Vorausgesetzt, dass als bevorzugte Flammschutzmittel Ammoniumsalze der Phosphorsäure eingesetzt werden,

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wird gemäss Beriebt No. 50090596 (86) vom Mai 1979 der CSIR (Council for Scientific and ^Industrial Research des National Building Research Institute in Johannesburg), ein Phosphorgehalt des ausgerüsteten Holzes von etwa 0,6 bis 0,8 Gewichtsprozent als genügend erachtet, um in praxisnahen Grossbrandversuchen eine gute Flammschutzwirkung zu erzielen.

Dieser erforderliche Flammschutzmittelgehalt wird im erfindungsgemässen Verfahren mit niederem Ueberdruck und unter entsprechenden geringen Flottenaufnahmen erreicht, wobei diese geringe Flottenaufnahme besonders vorteilhaft ist, weil sie eine Trocknung des Holzes im Bergbau überflüssig macht. Zudem tritt infolge des pH-Wertes der Imprägnierflotten, der in der Regel mindestens 4, vorzugsweise 4 bis 6 beträgt, keine Holzbeschädigung und keine Verminderung der guten mechanischen Eigenschaften, wie etwa der Tragkraft von Bau- oder GrubenhoIz, ein.

In den Zeichnungen wird eine bevorzugte Ausführungsform der zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens einsetzbaren Vorrichtung veranschaulicht, sofern, wie eingangs erwähnt, das Holz in kontinuierlicher Arbeitsweise durch Eintauchen behandelt wird.

Es zeigen:

Fig. 1 die Vorrichtung in Seitenansicht mit Schnittaubrüchen; Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch die Vorrichtung in der Ebene II-II

der Fig. 1;
Fig. 3 einen Horizontalschnitt in der Ebene III-III der Figuren 1 und 2;

Fig. 4 einen vergrössertenVertikal-Detail-Schnitt gemäss Bereich IV in Fig. 1 bzw, gemäss Schnittebenenkennzeichnung IV-IV der Fig. 3;

Fig. 5 einen Schnitt längs eines Schenkels der Vorrichtung gemäss Schnittebenenkennzeichnung V-V der Figuren 1, 3 und 4.

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Wie Fig. 1 veranschaulicht, besteht die Vorrichtung aus einem senkrecht stehenden U-förmigen Rohr 1, bestehend aus je einem Schenkel 2 und 3, welche vorzugsweise einen rechteckigen Rohrquerschnitt besitzen von z.B. 0,6 χ 2,0 m lichter Weite. Die beiden Rohrschenkel 2 und 3 sind in ihrem unteren Bereich über einen Basisbogen 4 ebenfalls rohrförmigen rechteckigen Querschnitts flüssigkeitsdicht verbunden. Im oberen Bereich sind die beiden Rohrschenkel 2 und 3 über eine Brücke 5 miteinander verbunden.

Das U-förmige Rohr 1 besteht somit aus den beiden Rohrschenkeln 2 und mit Basisbogen 4, sämtlich zur Aufnahme der wässrigen Zubereitung bestimmt. Die wässrige Zubereitung 14 besitzt einen Pegelstand 16, welcher durch die Höhe h des wirksamen Pegelstandes definiert ist, welcher 3 bis 25 m hoch sein kann, was einem Ueberdruck von 0,3 bis 2,5 bar entspricht.

Zum Durchtransport bzw. zur Zirkulation des zu behandelnden Holzes ist eine Fördereinrichtung in Form von nebeneinander angeordneten Ketten 6 und auf diesen befestigten im Querschnitt C-förmigen Mitnehmerschienen 7 aus gleichmässig und eng gelochtem Blech hoher Apertur vorgesehen. Die Ketten 6 samt Mitnahmeschienen 7 werden von einem Antrieb 9 in Richtung der Pfeile angetrieben. Dabei wird das zu behandelnde Holz 8 durch die wässrige Zubereitung 14, welche z.B. aus den eingangs beschriebenen Komponenten a, b, c bestehen kann, ein oder mehrere Male hindurchgefördert.

Dabei sind die beiden Rohrschenkel 2 und 3 erfindungsgemäss bezüglich ihrer oberen Enden nach innen geneigt angeordnet, so dass die Ketten 6 auf den inneren Wendungen der Rohrschenkel 2 und 3 zur Anlage gelangen. Das U-förmige Rohr ist auf Fundamenten 10 in einem Auffangbecken angeordnet. Bei eventuellen Undichtigkeiten ist das Auffangbecken 11 so dimensioniert, dass die gesamte wässrige Zubereitung 14 sicher dort aufgefangen wird. Die Bestückung der Vorrichtung erfolgt z.B. von Hand auf einer Bühne 15. Dabei werden die zu behandelnden Holzstücke 8 im Bereich der Brücke 5 in die Mitnahmeschienen 7 von der Seite her eingeschoben und laufen dann in Richtung des Pfeiles in den Eingang 17 des U-förmigen Rohres, hier also in den U-Rohr-Schenkel 2. Im Anschluss daran werden sie ständig abwärts bewegt

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bis zu einer ersten Umlenkrolle 19. Dabei gelangt das zu behandelnde Holz 8 immer tiefer in die wässrige Zubereitung 14, d.h. in einen statischen üeberdruck, der sich proportional zur Tiefe unter dem Pegelstand 16 der wässrigen Zubereitung 14 verhält.

Nach der Förderrichtungsumlenkung durch die Umlenkrolle 19 gelangt das zu behandelnde Holz 8 in den Basisbogen 4 des U-förmigen Rohres 1. Nachdem es diesen durchlaufen hat, wird es durch eine zweite Umlenkrolle 19 umgelenkt und im U-Rohr-Schenkel 3 nach oben gefördert und tritt am Ausgang 18 im Bereich der Brücke 5 aus. Hier kann das behandelte Holz entweder entnommen werden, oder aber wiederholt durch Belassung in den Mitnahmeschienen 7 behandelt werden.

Der Boden 12 des Basisbogens 4 ist beidseitig gepfeilt nach unten geschrägt ausgebildet, so dass sich Verunreinigungen dort sammeln können und über einen Hahn 13 abgezogen werden können.

Der Hahn 13 ist jedoch auch dafür vorgesehen, um die wässrige Zubereitung 14 nach Gebrauch abzulassen, also im Anschluss daran zu erneuern, oder aber 'zu verändern.

Die Fig. 2 zeigt die manuelle Beschickung des zu behandelnden Holzes bzw. die manuelle Entnahme des behandelten Holzes 8'. Beschickung und Entnahme kann aber auch zweckmässiger durch eine Mechanisierung erfolgen. Zu erkennen ist hier bereits, dass z.B. an zwei Umlaufketten 6, welche nebeneinander angeordnet sind, eine Schar von Mitnahmeschienen 7 angeordnet sind, von welchen nur einige wenige angedeutet sind.

Anhand der Figuren 3, 4 und 5 wird die Fördereinrichtung in Form der Ketten 6 und der Mitnahmeschienen 7 beschrieben. Die im Querschnitt C-förmigen Mitnahmeschienen 7 weisen eine dichte, gleichmässig und durchgehende Lochung 25 auf. Sie sind praktisch aus einem eng gelochten Blech hoher Durchlässigkeit bzw. Apertur zu C-Schienen gebogen.

In einem Bereich 26 sind jedoch durchgehende freie Längsschlitze belassen, um eine noch bessere Beflutung der zu behandelnden Hölzer 8 durch die wässrige Zubereitung 14 zu ermöglichen.

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Dabei ist bei der Weite dieser Bereich 26 so bemessen, dass diese kleiner ist als die minimalste Höhe 27 eines zu behandelnden Holzes Dabei ist gewährleistet, dass die zu behandelnden Hölzer 8 absolut sicher von der Fördereinrichtung unlösbar durch die wässrige Zubereitung 14 geführt werden.

Die Mitnahmeschienen 7 sind über Konsolen 28 und ein oder mehrere Befestigungsorgane 29 auf den Ketten 6 befestigt. Die Ketten 6 laufen auf Laufschienen 30, um die Innenwandungen der U-Rohr-Schenkel 2 und 3 vor Verschleiss zu schonen.

Seitlich ist die Fördereinrichtung 6,7 durch Führungsschienen 31 winkelförmigen Querschnittes geführt.

Die in den nachfolgenden Beispielen angegebenen Prozente beziehen sich auf das Gewicht.

Beispiel 1: Ein Salignatimber mit einer Länge von 60 cm , einem Durchmesser von 15 cm und einem Feuchtigkeitsgehalt von 20,4 % wird 13,4 m unter die Oberfläche einer 60°C heissen, wässrigen Lösung, die im Liter 160 g Ammoniumdihydrogenphosphat enthält und einen pH-Wert von 4,0 aufweist, während 2 1/2 Minuten eingetaucht. Nach dieser Zeit wird der Timber aus der Lösung entfernt und während 2 Minuten abtropfen gelassen. Die Flottenaufnahme beträgt 22,4 %. Das Holz weist einen Phosphorgehalt von 0,90 % auf und ist nach Bericht No. 50090596 (86) vom Mai 1979 des CSIR als flammfest zu bezeichnen. Zur Prüfung der Spülbeständigkeit der Flammschutzausrüstung wird der Timber in Leitungswasser bei 25°C während. 24 Stunden gelegt. Nach dieser Zeit beträgt der Phosphorgehalt des Holzes (ermittelt durch elementaranalytische Phosphorbestimmung des Spülbades) noch 0,68 Z. Das Holz ist demnach als permanent flammfest ausgerüstet zu bezeichnen.

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Beispiel 2: Man verfährt wie in Beispiel l angegeben, behandelt jedoch ein Salignatimber, dessen Feuchtigkeitsgehalt 30,8 % (anstatt 20,4 Z) beträgt und taucht den Timber während 3 Minuten (anstatt 2 1/2 Minuten) bei 20⁰C (anstatt 60⁰C) 13,6 m (anstatt 13,4 m) unter die Oberfläche der Ammoniumdihydrogenphosphatlösung. Die Flottenaufnahfce beträgt 19,7 Z und der Phosphorgehalt des ausgerüsteten Holzes

0,79 Z nach dem Eintauchen und noch 0,64 % nach dem Spülen in Leitungswasser. Das Holz ist als permanent flammfest ausgerüstet zu bezeichnen.

Beispiel 3: Man verfährt wie in Beispiel 1 angegeben, behandelt jedoch ein Salignatimber, dessen Feuchtigkeitsgehalt 30,8 Z (anstatt 20,4 Z) beträgt und taucht den Timber während 6 Minuten (anstatt 2 1/2 Minuten)' bei 6O⁰C 13,6 m (anstatt 13,4 m) unter die Oberfläche der AmmoniumdihydrogenphosphatlSsung. Die Flottenaufnahme beträgt 23,8 % und der Phosphorgehalt des ausgerüsteten Holzes 0,95 Z nach dem Eintauchen und noch 0,74 Z nach dem Spülen. Das Holz ist als permanent flammfest ausgerüstet zu bezeichnen.

Beispiel 4: Salignatimber mit einer Länge von 60 cm, einem Durchmesser von 15 cm und einem Feuchtigkeitsgehalt von 20 % werden 10 m unter der Oberfläche einer wässrigen Lösung bei 25⁰C während 10 Minuten eingetaucht, wobei die Lösung im Liter 160 g Anmoniumdihydrogenphosphat und 12 g aufgeschlossene Maisstärke enthält und einen pH-Wert von, 4,1 aufweist. Die Flottenaufnahme beträgt 19 %. Anschliessend- werden die Timber aus der Lösung entfernt und während 10 Tagen klimatisiert. Das Holz weist einen Phosphorgehalt von 0,82 % auf. Im für Grubenholz praxisnahen Test in einem heizbaren, schrägliegenden Tunnel gemäss Bericht Nr. 50090596 (86) vom Mai 1979 der CSIR weisen die erfindungsgemässen Salignatimber, im Gegensatz zu unbehandelten Salignatimber, sehr gute flammhemmende Eigenschaften auf. Nach dem Klimatisieren wird ein Teil der behandelten Salignatimber durch lOmaliges Abspritzen mit Wasser aus einem Gartenschläuch unter Druck in Abständen von jeweils 12 Stunden einem für Goldminen praxisnahen Spültest unterworfen. Nach dem Spültest weisen die behandelten Salignatimber im vorstehend beschriebenen Test der CSIR noch

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gute flammhemmende Eigenschaften auf.

Aehnliche Ergebnisse vor und nach dem Spültest werden beim Behandeln der Salignatimber unter gleichen Bedingungen erzielt, wobei jedoch eine wässrige Lösung eingesetzt wird, die im Liter 160 g Ammoniumsulfat und 12 g aufgeschlossene Maisstärke enthält und einen pH-Wert von 4,8 aufweist.

Beispiel 5: Man verfährt wie in Beispiel 4 angegeben, setzt jedoch Salignatimber mit einem Feuchtigkeitsgehalt von 25 % und eine wässrige Lösung ein, die im Liter 213 g Ammoniumdihydrogenphospat, 29 g aufgeschlossene Maisstärke und 10 g Harnstoff enthält und einen pH-Wert von 4,2 aufweist. Die Flottenaufnahme beträgt 15 %. Das behandelte Holz weist einen Phosphorgehalt von 0,86 % und im Gegensatz zu unbehandeltem Holz im angegebenen Tunneltest der CSIR ebenfalls sehr gute flammhemmende Eigenschaften nach dem Klimatisieren und noch gute flammhemmende Eigenschaften nach dem angegebenen Spültest auf.

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Claims

3Ü39691

Patentansprüche

χ. Verfahren zum Flannnfestiiiachen von Hartholz mit wässrige Flammschutzmittel enthaltenden Zubereitungen, dadurch gekennzeichnet, dass man Hartholz mit wässrigen Zubereitungen, die

(a) mindestens ein Flammschutzmittel

(b) gegebenenfalls mindestens ein Fixiermittel und

(c) gegebenenfalls mindestens ein Blähmittel

enthalten, bei einem Ueberdruck von 0,3 bis 2,5 bar behandelt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass man das Holz 3 bis 25 m tief in die Zubereitung eintaucht.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass man das Holz bei einem statischen Ueberdruck von 0,8 bis 1,6 bar behandelt. " '
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung als Komponente (a) Mono- oder Tetraborsäure oder deren Natriumsalze, ein Ammoniumsalz der Ortho-
oder Methaphosphorsäure, Ammoniumbromid, -sulfat, -hydrogensulfat
oder -sulfamat, Calcium-, Magnesium-, Zinn- oder Zinkchlorid oder
-sulfat, Natriumchromat oder -dichromat oder Aluminiumhydroxyd enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung als Komponente (a) Calciumchlorid, Magnesiumchlorid,
Borax, Ammoniumsulfamat, Ammoniumsulfat, Ammoniumpolyphosphat,
Ammoniumdihydrogenphosphat oder Ammoniumhydrogenphosphat enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung als Komponente (a) Anmoniumhydrogen- oder -dihydrogenphosphat enthält.

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ORIGINAL INSPECTED

039591
7. Verfahren nach, einem der Ansprüche 1 bis 6,. dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung als Komponente (b) ein Verdickungsmittel natürlicher oder synthetischer Herkunft oder ein Umsetzungsprodukt aus

(b ) Harnstoff, Cyanamid oder Dicyandiamid, (b_) Formaldehyd oder einem Formaldehyd abgebenden Mittel, (b_) gegebenenfalls einem Ammoniumsalz und (b,) gegebenenfalls einem Alkylenpolyamin oder dessen Säuresalz mit höchstens 18 Kohlenstoffatomen

enthält, wobei das ümsetzungsprodukt gegebenenfalls als Lösung in Wasser oder in einem Alkanol mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen vorliegt.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung als Komponente (b) eine aufgeschlossene verätherte, veresterte oder modifizierte Mais-, Kartoffel-, Weizen- oder Reisstärke oder deren Abbauprodukte, ein Pekr.in oder Kernmehl pflanzlichen Ursprungs, einen Leim tierischen Ursprungs, Alginsäure, deren Salze oder Ester,.Celluloseester oder -äther oder deren Salze, eine Polyacrylsäure oder ein Polyvinyl- oder Polyacry!derivat enthält.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung als Komponente (b) eine aufgeschlossene Stärke oder deren Hydroxyäthy!derivat, ein Guar- oder Johannisbrotkernmehl, Knochengelatine, ein Natriumalginat, eine Methyl- oder Carboxyäthylcellulose oder deren Natriumsalze, Polyacrylsäure oder ein Natrium- oder Ammoniumpolyacrylat oder ein Polyvinylalkohol enthält.
10. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung als Komponente (b) ein ümsetzungsprodukt aus (b ) Harnstoff, Cyanamid oder Dicyandiamid, Formaldehyd oder Paraformaldehyd,
gegebenenfalls Ammoniumchlorid, -hydrogenphosphat oder -dihydrogenphosphat und

(b ) gegebenenfalls Ammoniumchlorid, -acetat, -formiat, -nitrat,

(b,) gegebenenfalls Aethylendiamin oder dessen Halogenid, das gegebenenfalls als wässrig-methanolische, —äthanolische oder -iso~

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- tr- --3-

propanolische Lösung vorliegt. .
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung als Komponente (c) eine wasserlösliche Stickstoffverbindung, die durch Wärmeeinwirkung mindestens Ammoniak und Kohlendioxyd abspaltet.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung als Komponente (c) Dicyandiamid, Guanidin, Guanylharnstoff, Melamin oder Harnstoff oder deren Salze enthält.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung die Komponente (c) enthält, sofern die Komponente (b) aus einem Verdickungsmittel besteht.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung

20 bis 300 g/l der Komponente (a)

0 bis 60 g/l der Komponente (b)

0 bis 150 g/l der Komponente (c)
enthält.
15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung

30 bis 300 g/l der Komponente (a)

1,5 bis 30 g/l der Komponente (b) und

10 bis 100 g/l der Komponente (c) enthält.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung die Komponente (a) und (b) in einem Gewichtsverhältnis (a):(b) von 1:0,02 bis 1:0,3 enthält.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung die Komponenten (b) und (c) in einem Gewichtsverhältnis

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- Λ8Τ- ^i/-(b):(c) von 1:0,03 bis 1:0,6 enthält.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Zubereitung als wässrige Lösung vorliegt.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der pH-Wert der als wässrige Lösung vorliegenden Zubereitung 4 bis 6 beträgt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass man das Holz mit der Zubereitung bei 10 bis 90⁰C behandelt.
21. Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass man das Holz bei Raumtemperatur behandelt.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass man das Holz mit der Zubereitung während 1 bis 30 Minuten behandelt.
23. Verfahren nach Anspruch. 22 dadurch gekennzeichnet, dass man das Holz während 2 bis 12 Minuten behandelt.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis. 23, dadurch gekennzeichnet, dass man als Hartholz Eukalyptusholz einsetzt.
25. Verfahren nach Anspruch 24 dadurch gekennzeichnet, dass man Eukalyptusholz in Form von Hardgum- oder Salignatimber einsetzt.
26. Zubereitung zur Durchführung des Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 1 bis. 25,dadurch gekennzeichnet, dass sie die Komponenten

(a) und (b), die Komponenten (a) und (c) oder die Komponenten (a),

(b) und (c) enthält.
27. Das nach dem Verfahren gemäss einem der Ansprüche 1 bis. 25 f lammf est ausgerüstete Harthpteß 019/077Q

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28. Verwendung des Hartholzes gemäss Anspruch. 27 als Grubenholz im Bergbau.
29. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss einem der Ansprüche 2 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem senkrecht stehenden, konischen U-fSrmigen Rohr besteht, welches die wässrige Zubereitung mit einem Pegelstand von 3 bis 25 m Höhe enthält, wobei das Rohr zur Zirkulation des zu behandelnden Holzes eine Fördereinrichtung aus für die Zubereitung durchlässigen perforierten Blechen aufweist, die das Holz am Eingang des ü-förmigen Rohrs aufnehmen und durch die Zubereitung bis zum Ausgang des U-förmigen Rohrs führen.
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