DE69834419T2 - Flammhemmende und biozide zusammensetzung und verfahren zu ihrer herstellung - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine feuerhemmende und biozide Zusammensetzung, die Borax und ein bestimmtes Bindemittel enthält, ein Verfahren zu deren Herstellung, deren Verwendung und Produkte, die damit behandelt sind.
  • Es ist bekannt, Bor-haltige Zusammensetzungen als feuerhemmende Mittel und anti-Fäulnismittel zum Schutz von Holz zu verwenden, siehe z. B. FI 44703 , JP 57-191,043 und DE 4,402,600 . Jedoch gibt es Probleme in Verbindung mit den oben genannten Zusammensetzungen des Standes der Technik. Zum Beispiel ist es üblicher Weise kompliziert, diese herzustellen und zu verwenden.
  • Die australische Patentanmeldung Nr. 33827/84 offenbart eine konservierende Zusammensetzung zur Behandlung von Holz, die Borsäure, Borax, Carboxymethylcellulose und Wasser enthält. Es scheint, dass gemäß diesem Dokument die beschriebene Zusammensetzung nicht neutral, wie in dieser Erfindung, sondern eher alkalisch ist. Zusätzlich ist die Carboxymethylcellulose (CMC), die in der Zusammensetzung der Patentanmeldung verwendet wird, eine langkettige CMC, wohingegen sie in dieser Erfindung eine kurzkettige CMC ist. Auch ist die Menge an CMC in dem Dokument deutlich kleiner als die, die in der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
  • Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die oben genannten Probleme zu lösen.
  • Die Erfindung betrifft eine feuerhemmende und biozide Zusammensetzung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie 5 bis 35 Gewichtsanteile Borsäure (H3BO3), 5 bis 35 Gewichtsanteile Borax (Na2Ba4O7·10 H2O oder Na2B4O7·5 H2O), 1 bis 10 Gewichtsanteile Carboxymethylcellulose (CMC) Finnfix 30®, 20 bis 90 Gewichtsanteile Wasser und optional zusätzliche Komponenten umfasst.
  • Die Erfindung betrifft auch ein Verfahren zur Herstellung der feuerhemmenden und bioziden Zusammensetzung, die oben beschrieben wird. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst:
    • a) das Erwärmen von Wasser auf eine Temperatur von 60 bis 100 C,
    • b) das Hinzufügen von Borsäure und Borax zu dem Wasser unter Rühren,
    • c) das Abkühlen der resultierenden Lösung auf eine Temperatur von 40 bis 80 C, und
    • d) das Hinzufügen von Carboxymethylzellulose (CMC) Finnfix 30® zu der Lösung.
  • Die Erfindung betrifft zudem ein Konzentrat, welches dadurch gekennzeichnet ist, dass es 5 bis 35 Gewichtsanteile Borsäure (H3BO3), 5 bis 35 Gewichtsanteile Borax (Na2B4O7·10 H2O oder Na2B4O7·5 H2O) und 1 bis 10 Gewichtsanteile Carboxymethylcellulose (CMC) Finnfix 30TM enthält.
  • Zusätzlich betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Schutz von Gegenständen gegen Feuer und biologisches Wachstum. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenstände mit der feuerhemmenden und bioziden Zusammensetzung behandelt werden, die oben beschrieben wird.
  • Letztendlich betrifft die Erfindung ein Produkt, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es mit der feuerhemmenden und bioziden Zusammensetzung, die oben beschrieben wird, behandelt ist.
  • Es wurde herausgefunden, dass Carboxymethylcellulose (CMC) die Kristallisation von Borsäure und Borax verhindert, und somit kann die Zusammensetzung in einer hoch konzentrierten Form hergestellt werden, die die Wirksamkeit der Zusammensetzung verbessert. Die CMC verringert die Oberflächenspannung der Lösung und erleichtert somit das Eindringen der Lösung in das Produkt. Zusätzlich hat die CMC klebende Eigenschaften, welche es dem schützenden Mittel ermöglichen, in dem Produkt und an dessen Oberfläche zu binden.
  • Die Zusammensetzung enthält geeigneter Weise 5 bis 35, vorzugsweise 10 bis 20 Gewichtsanteile Borsäure, 5 bis 35, vorzugsweise 10 bis 20 Gewichtsanteile Borax, 1 bis 10, vorzugsweise 3 bis 7 Gewichtsanteile CMC und 20 bis 90, vorzugsweise 40 bis 60 Gewichtsanteile Wasser. Eine besonders bevorzugte Zusammensetzung enthält 15 Gewichtsanteile Borsäure, 15 Gewichtsanteile Borax, 5 Gewichtsanteile CMC und 65 Gewichtsanteile Wasser. Das Konzentrat gemäß der Erfindung enthält außer dem Wasser auch die gleichen Komponenten in den oben genannten bevorzugten Gewichtsanteilen. Ein Vorteil eines trockenen Konzentrats ist, dass die Handhabung leicht ist, was die Herstellung einer wässrigen Zusammensetzung vor Ort ermöglicht.
  • Zusätzlich zu den oben genannten Komponenten kann die Zusammensetzung und das Konzentrat der Erfindung andere Komponenten wie Zellulosefasern, Viskosefasern und Pigmente enthalten, deren Menge geeigneter Weise 5 bis 35 Gewichtsanteile, vorzugsweise 10 bis 30 Gewichtsanteile beträgt. Geeignete Pigmente umfassen Metalloxide.
  • Gemäß der Erfindung wird die Zusammensetzung durch das Erwärmen von Wasser auf eine Temperatur von 60 bis 100 C, vorzugsweise 80 C, wonach Borsäure und Borax unter Rühren hinzu gegeben werden, hergestellt. Die resultierende Lösung wird auf eine Temperatur von 40 bis 80 C, vorzugsweise auf 60 C abgekühlt, wonach die CMC und jegliche anderen Komponenten zu der Lösung unter Rühren hinzu gegeben werden. Ein trockenes Konzentrat wird durch das Verdampfen des Wassers erhalten.
  • Beispiele der Objekte, die gegen Feuer und biologisches Wachstum mit der Zusammensetzung der Erfindung geschützt werden können, sind Holzmaterialien, Betonmaterialien, auf Zellulose basierende Materialien, Innenwände, Dächer, Geräuschisolierende und Hitze-isolierende Panelen, akustische Platten, Beschichtungsplatten, die aus Glaswolle und Mineralwolle hergestellt sind, Platten aus Pappe, Zellulose und Papier, Farben, Klebstoffe und Tapetenkleber. Um den Gegenstand zu schützen, wird er mit einer Zusammensetzung der Erfindung behandelt oder es wird eine Zusammensetzung oder ein Konzentrat der Erfindung wird zu dem Gegenstand z. B. während des Herstellungsverfahrens hinzu gegeben. Die Behandlung kann z. B. durch Aufsprühen, Ausbreiten oder Imprägnieren unter Verwendung von Hochdruck oder niedrigem Druck durchgeführt werden. Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, Holz mit der Zusammensetzung der Erfindung zu imprägnieren.
  • Die Zusammensetzung der Erfindung hat auch die folgenden Vorteile: sie enthält keine Schwermetalle, Kupfer, Chrom oder Arsen und ihr pH-Wert ist fast neutral.
  • Die folgenden Beispiele illustrieren die Erfindung:
  • Beispiel 1
  • Es wurde eine Zusammensetzung hergestellt, die die folgenden Mittel enthält
    15 Gewichtsanteile Borsäure,
    15 Gewichtsanteile Borax,
    5 Gewichtsanteile CMC (Finnfix 30®) und
    65 Gewichtsanteile Wasser.
  • Das Wasser wurde auf eine Temperatur von 80 C in einem Gefäß erwärmt, wonach Borsäure und Borax zu dem Wasser unter Rühren hinzu gegeben wurden. Die resultierende Lösung wurde auf eine Temperatur von 60 C abgekühlt und die CMC wurde unter Rühren hinzu gegeben.
  • Beispiel 2
  • Es wurde eine Zusammensetzung hergestellt, die die folgenden Mittel enthält
    2 Gewichtsanteile Borsäure,
    2 Gewichtsanteile Borax,
    1 Gewichtsanteil CMC (Finnfix 30®),
    20 Gewichtsanteile Zellulosefasern, Länge 2,8 bis 3 mm,
    1 Gewichtsanteil Viskosefasern (Visil®) und
    74 Gewichtsanteile Wasser.
  • Das Wasser wurde auf eine Temperatur von 80 C in einem Gefäß erwärmt, wonach Borsäure und Borax zu dem Wasser unter Rühren hinzu gegeben wurden. Die resultierende Lösung wurde auf eine Temperatur von 50 C abgekühlt und die CMC, die Zellulosefasern und die Viskosefasern wurden unter Rühren hinzu gegeben.
  • Beispiel 3
  • Eine Schicht von 2 mm der Zusammensetzung gemäß Beispiel 2 wurde auf eine isolierende Platte aufgesprüht, die aus Zellulose hergestellt worden war, wonach die Platte trocknen gelassen wurde. Die behandelte Platte fing weder Feuer noch verschimmelte sie.
  • Beispiel 4
  • Ein Stück Holz wurde mit der Zusammensetzung gemäß Beispiel 1 unter Verwendung von Hochdruck imprägniert. Das behandelte Stück Holz fing weder Feuer noch verschimmelte es.
  • Testergebnisse
  • In den Tests, die an dem Technischen Forschungszentrum von Finnland (VTT) durchgeführt wurden, erhielten isolierende Platten, die aus Zellulose-Viskosefasern hergestellt worden waren, die mit der Zusammensetzung gemäß Beispiel 1 besprüht wurden, die Bewertung von 1/1 in der Oberflächenklasse sowie in der Feuerausbreitungsklasse. In dem biologischen Test wurde kein Gas in den Platten durch modernde Pilze, Fäulnispilze oder Kellerpilze gebildet. Es bildete sich auch kein Schimmel auf den Platten.
  • In dem 6 Monate dauernden Test, der durch das VTT durchgeführt wurde, bildete sich kein biologisches Wachstum auf dem Holz, das mit der Zusammensetzung gemäß Beispiel 1 behandelt worden war. Zudem überdauerte das behandelte Holz in dem Oberflächen-Feuertest vier Mal die Testzeit der Oberflächenfeuerklasse 1.

Claims (21)

  1. Eine feuerhemmende und biozide Zusammensetzung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie 5 bis 35 Gewichtsanteile Borsäure (H3BO3), 5 bis 35 Gewichtsanteile Borax (Na2Ba4O7·10 H2O oder Na2B4O7·5 H2O), 1 bis 10 Gewichtanteile Carboxymethylcellulose (CMC) Finnfix 30®, 20 bis 90 Gewichtsanteile Wasser und optional zusätzliche Komponenten enthält.
  2. Eine Zusammensetzung gemäß Anspruch 1, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie 10 bis 20 Gewichtsanteile Borsäure, 10 bis 20 Gewichtsanteile Borax, 3 bis 7 Gewichtsanteile CMC Finnfix 30® und 40 bis 60 Gewichtsanteile Wasser umfasst.
  3. Eine Zusammensetzung gemäß Anspruch 2, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie 15 Gewichtsanteile Borsäure, 15 Gewichtsanteile Borax, 5 Gewichtsanteile CMC Finnfix 30® und 65 Gewichtsanteile Wasser enthält.
  4. Eine Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Cellulosefasern als eine zusätzliche Komponente enthält.
  5. Eine Zusammensetzung gemäß Anspruch 4, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie 5 bis 35 Gewichtsanteile Cellulosefasern enthält.
  6. Eine Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie Viskosefasern als eine zusätzliche Komponente enthält.
  7. Eine Zusammensetzung gemäß Anspruch 6, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sie 5 bis 35 Gewichtsanteile Viskosefasern enthält.
  8. Ein Verfahren zur Herstellung einer feuerhemmenden und bioziden Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es die folgenden Schritte umfasst: a) das Erwärmen von Wasser auf eine Temperatur von 60 bis 100 °C, b) das Hinzufügen von Borsäure und Borax zu dem Wasser unter Rühren, c) das Abkühlen der resultierenden Lösung auf eine Temperatur von 40 bis 80 °C, und d) das Hinzufügen von Carboxymethylcellulose (CMC) Finnfix 30® und jeglicher Zellulosefasern und Viskosefasern zu der Lösung.
  9. Ein Verfahren gemäß Anspruch 8, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in Schritt a) Wasser auf eine Temperatur von 80 °C erwärmt wird.
  10. Ein Verfahren gemäß Anspruch 8 oder 9, das dadurch gekennzeichnet ist, dass in die Lösung Schritt c) auf eine Temperatur von 60 °C abgekühlt wird.
  11. Ein feuerhemmendes und biozides Konzentrat, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es 5 bis 35 Gewichtsanteile Borsäure (H3BO3), 5 bis 35 Gewichtsanteile Borax (Na2B4O7·10 H2O oder Na2B4O7·5 H2O) und 1 bis 10 Gewichtsanteile Carboxymethylcellulose (CMC) Finnfix 30® enthält.
  12. Ein Konzentrat gemäß Anspruch 11, dass dadurch gekennzeichnet ist, dass es 10 bis 20 Gewichtsanteile Borsäure, 10 bis 20 Gewichtsanteile Borax und 3 bis 7 Gewichtsanteile CMC Finnfix 30® enthält.
  13. Ein Konzentrat gemäß Anspruch 12, das dadurch gekennzeichnet ist, dass es 15 Gewichtsanteile Borsäure, 15 Gewichtsanteile Borax und 5 Gewichtsanteile CMC Finnfix 30® enthält.
  14. Ein Verfahren zum Schützen eines Gegenstandes gegen Feuer und biologisches Wachstum, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Gegenstand mit einer Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 behandelt wird oder eine Zusammensetzung oder ein Konzentrat gemäß einem der Ansprüche 1 bis 13 zu dem Gegenstand hinzugefügt wird.
  15. Ein Verfahren gemäß Anspruch 14, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Gegenstand ein Material aus Holz ist.
  16. Ein Verfahren gemäß Anspruch 15, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Gegenstand ein isolierendes Brett ist.
  17. Ein Verfahren gemäß Anspruch 14, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Gegenstand ein Konstruktionsbrett ist, das aus Pappe, Zellulose und Papier hergestellt wird.
  18. Ein Verfahren gemäß Anspruch 14, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Gegenstand eine Farbe ist.
  19. Ein Verfahren gemäß Anspruch 14, das dadurch gekennzeichnet ist, dass der Gegenstand ein Klebstoff ist.
  20. Eine Verwendung einer feuerhemmenden und bioziden Zusammensetzung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7 für die Behandlung eines Materials aus Holz, eines isolierenden Bretts, eines Konstruktionsbretts, das aus Pappe, Zellulose und Papier hergestellt wird, einer Farbe oder eines Klebstoffes.
  21. Eine Verwendung eines feuerhemmenden und bioziden Konzentrats gemäß einem der Ansprüche 11 bis 13 für die Behandlung einer Farbe oder eines Klebstoffes.
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