CH625156A5

CH625156A5 - Process for producing flame-retardant particle boards

Info

Publication number: CH625156A5
Application number: CH68177A
Authority: CH
Inventors: Karl Brunner
Original assignee: Fahrni Peter
Priority date: 1977-01-20
Filing date: 1977-01-20
Publication date: 1981-09-15
Also published as: FR2377881A1

Description

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung feuerhemmender Partikelplatten durch Verpressen von Plattenformlingen mit mindestens einer Schicht aus mit einem wärmehärtenden Bindemittel und mit Borsäure versetzten Teilchen aus verholzten Rohstoffen. The present invention relates to a method for producing fire-retardant particle plates by pressing plate moldings with at least one layer of particles of woody raw materials mixed with a thermosetting binder and with boric acid.

Einer der hauptsächlichsten Nachteile von lignozellulose-haltige Teilchen, insbesondere Holzspäne enthaltenden Platten ist die vergleichsweise kleine Resistenz gegen Feuer. Um den Einsatzbereich derartiger Platten zu erweitern, hat man eine 5 Reihe von Verfahren zur Verbesserung der Feuerfestigkeit entwickelt. So hat man beispielsweise vorgeschlagen, die Teilchen vor dem Heisspressvorgang mit einem Ammoniumsalz, wie etwa Ammoniumbromid, Ammoniumsulfamat oder Ammoniumborat, zu versetzen. Diese feuerhemmende Substan-io zen sind jedoch sehr teuer. One of the main disadvantages of lignocellulosic particles, especially plates containing wood chips, is the comparatively low resistance to fire. In order to expand the area of use of such panels, a 5 series of methods for improving the fire resistance have been developed. For example, it has been proposed to add an ammonium salt, such as ammonium bromide, ammonium sulfamate or ammonium borate, to the particles before the hot pressing process. However, these fire retardant substances are very expensive.

Aus diesem Grunde ist man im Laufe der letzten Jahre vermehrt dazu übergegangen, die Teilchen mit Borsäure zu vermischen. Insbesondere bewährt hat sich das Zusetzen von Borsäure in pulvriger Form zu den Teilchen. Die Borsäureim-15 prägnierung ergibt eine verhältnismässig wirksame Schutzwirkung; insbesondere ist die Rauchentwicklung derart behandelter Platten bei Feuereinwirkung gering. Zudem stört die Borsäure den Aushärteprozess der Bindemittel kaum. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Wirksamkeit der Borsäurebehandlung 20 beschränkt ist und sich gewisse Prüfnormen nicht erfüllen lassen. Man könnte zwar in gewissen Fällen durch Zusatz von grossen Borsäuremengen den Prüfanforderungen genügen, doch treten dann Nachteile anderer Art auf. Der verwendbare Anteil an Borsäure ist somit beschränkt. For this reason, there has been an increasing trend in the past few years to mix the particles with boric acid. The addition of boric acid in powder form to the particles has proven particularly useful. The boric acid impregnation results in a relatively effective protective effect; in particular, the smoke development of plates treated in this way is low when exposed to fire. In addition, the boric acid hardly interferes with the curing process of the binders. However, it has been shown that the effectiveness of the boric acid treatment 20 is limited and certain test standards cannot be met. In certain cases, one could meet the test requirements by adding large amounts of boric acid, but then disadvantages of a different kind occur. The proportion of boric acid that can be used is therefore limited.

25 Das Ziel der Erfindung liegt in der Verbesserung der feuerhemmenden Eigenschaften solcher Borsäure enthaltender Platten bzw. in der Herabsetzung der erfoerderlichen Borsäuremenge bei gleichbleibender Feuerresistenz. Überraschenderweise ist diese technische Aufgabe in Übereinstimmung mit 30 dem Erfindungsgedanken dadurch lösbar, dass den Teilchen vor dem Verpressen ausser Bindemittel und Borsäure noch mindestens ein Halogenid eines Alkali- oder Erdalkalimetalls zugesetzt wird. 25 The aim of the invention is to improve the fire-retardant properties of such plates containing boric acid or to reduce the amount of boric acid required while maintaining fire resistance. Surprisingly, this technical problem can be solved in accordance with the inventive concept by adding at least one halide of an alkali metal or alkaline earth metal to the particles before the pressing in addition to binder and boric acid.

Eingehende Versuche haben den Beweis erbracht, dass sich 35 für den vorgesehenen Zweck ein Chlorid oder Bromid eines Alkali- oder Erdalkalimetalls besonders gut eignet. In Frage kommen beispielsweise Natriumchlorid, Kaliumchlorid, Kalziumchlorid, Magnesiumchlorid oder die entsprechenden Bromide. Es genügt, der zu imprägnierenden Masse eine kleine 40 Menge von Natriumchlorid zuzusetzen, welche allein praktisch noch keine Wirkung in der angegebenen Richtung zu entfalten imstande ist, um in Verbindung mit Borsäure die beabsichtigten Effekte herbeizuführen. Es ist zweifellos unerwartet, dass ein verhältnismässig geringer Zusatz von Natriumchlorid oder 45 eines anderen Halogenids eines Alkali- oder Erdalkalimetalls zu der Borsäure die feuerhemmenden Eigenschaften entscheidend verbessert. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass zum Beispiel Natriumchlorid oder Kalziumchlorid äusserst billig zu beschaffen ist. Man kann somit das Verfahren auch wirtschaftlich so interessant gestalten. In-depth tests have shown that a chloride or bromide of an alkali or alkaline earth metal is particularly suitable for the intended purpose. For example, sodium chloride, potassium chloride, calcium chloride, magnesium chloride or the corresponding bromides are suitable. It is sufficient to add a small amount of sodium chloride to the mass to be impregnated, which alone is virtually incapable of having an action in the stated direction in order to bring about the intended effects in conjunction with boric acid. It is undoubtedly unexpected that a relatively small addition of sodium chloride or another halide of an alkali or alkaline earth metal to the boric acid significantly improves the fire-retardant properties. It must be taken into account here that sodium chloride or calcium chloride, for example, is extremely cheap to obtain. You can make the process so interesting economically.

Normalerweise wird man eine geringere Menge Halogenid verwenden als Borsäure. Auf die trockene Holzmasse bezogen soll der Anteil der Borsäure 5 bis 30, mit Vorteil 10 bis 20 Gew.-% und der Anteil des Halogenids 0,5 bis 12, mit Vorteil 551 bis 6 Gew.-% betragen. Zweckmässigerweise werden die Borsäure und der Halogenidzusatz vor dem Aufbringen auf die Teilchen nicht miteinander vermischt. Vielmehr ist es von Vorteil, das Halogenid im Bindemittel zu lösen bzw. durch Emulgieren, Suspendieren oder Dispergieren mit diesem zu vermi-60 sehen und hierauf die Teilchen mit dem Gemisch zu überziehen, worauf die Borsäure in pulvriger Form der beleimten Teilchenmasse zugesetzt wird. Typically, you will use less halide than boric acid. Based on the dry wood mass, the proportion of boric acid should be 5 to 30, advantageously 10 to 20% by weight and the proportion of halide 0.5 to 12, advantageously 551 to 6% by weight. The boric acid and the halide additive are expediently not mixed together before being applied to the particles. Rather, it is advantageous to dissolve the halide in the binder or to see it by emulsifying, suspending or dispersing it and then to coat the particles with the mixture, whereupon the boric acid in powder form is added to the glued particle mass.

Schliesslich hat sich herausgestellt, dass sich das Verfahren 65 nach der Erfindung in hohem Masse in Verbindung mit Stickstoff enthaltenden Bindemitteln, wie etwa Harnstoff-Formal-dehyd-, Melamin-Harnstoff-Formaldehyd- oder Isocyanat-Bindemitteln eignet. Finally, it has been found that the method 65 according to the invention is highly suitable in conjunction with nitrogen-containing binders, such as urea-formaldehyde, melamine-urea-formaldehyde or isocyanate binders.

3 3rd

Die Erfindung betrifft ausser einem Verfahren auch eine nach dem Herstellungsverfahren hergestellte feuerhemmende Platte, mit mindestens einer Schicht aus mit einem Bindemittel und Borsäure versetzten Teilchen aus verholzten Rohstoffen. Diese Schicht enthält erfindungsgemäss ausser den genannten 5 Komponenten mindestens ein Halogenid eines Alkali- oder Erdalkalimetalls. In addition to a method, the invention also relates to a fire-retardant plate produced by the production method and having at least one layer of particles of woody raw materials mixed with a binder and boric acid. According to the invention, this layer contains, in addition to the 5 components mentioned, at least one halide of an alkali or alkaline earth metal.

Nachfolgend ist ein Beispiel für die Herstellung von im Sinne der Erfindung feuerhemmenden Spanplatten beschrieben. 10 An example of the production of fire-retardant chipboard in the sense of the invention is described below. 10th

Im Falle dieses Beispiels handelt es sich um die Herstellung einer dreischichtigen Holzspanplatte, deren Dicke nach dem Verpressen 20 mm betragen soll. In the case of this example, it is a matter of producing a three-layer chipboard, the thickness of which should be 20 mm after pressing.

Zu diesem Zwecke werden einerseits kleine Nadelholzspäne mit einer mittleren Dicke von 0,2 mm und einer Feuch- 15 tigkeit von 2% hergestellt. Diese Späne müssen mit einem wärmehärtenden Bindemittel überzogen werden. Als Bindemittel wird im Beispiel ein Gemisch eines gelösten Melamin-Formaidehyd-Harzes und eines gelösten Harnstoff-Formaldehyd-Harzes verwendet, wobei der Feststoffgehalt dieser Lö- 20 sungen 50 bzw. 65 % beträgt. Ausser geringen Anteilen einer Paraffin-Emulsion und einer Härterlösung wird dem wässrigen Gemisch einerseits Wasser und anderseits Natriumchlorid zugesetzt. Die Decklagespäne werden hierauf in einem Durchlaufmischer mit dieser Flüssigkeit bedüst und mittels Rührar- 25 men innig gemischt, so dass die gesamte Flüssigkeit gleichmässig auf die Spanoberflächen aufgetragen wird. Im Laufe dieses Mischvorganges wird Borsäure in feinpulvriger Form zugeführt und die ganze Masse noch einemal gemischt, wodurch das Borsäurepulver gleichmässig verteilt wird und auf den noch klebri- 30 gen Spanoberflächen haften bleibt. Der wesentliche Vorteil dieser Verfahrensweise ist darin zu sehen, dass der Natriumchloridzusatz eine Erhöhung der Viskosität der Bindemittel mit sich bringt, wodurch die sehr kleinen Borsäurepartikel an den Spanoberflächen besonders gut haften und Entmischungen 35 währen des Transportes und der Bildung der Plattenformlinge weniger zu befürchten sind. Günstig ist bei diesem Verfahren der Umstand, dass keine zusätzlichen Verfahrensstufen oder zusätzlichen Apparaturen benötigt werden. For this purpose, small softwood chips with an average thickness of 0.2 mm and a humidity of 2% are produced. These chips must be covered with a thermosetting binder. In the example, a mixture of a dissolved melamine-formaldehyde resin and a dissolved urea-formaldehyde resin is used as the binder, the solids content of these solutions being 50 and 65%, respectively. In addition to small proportions of a paraffin emulsion and a hardener solution, water and, on the other hand, sodium chloride are added to the aqueous mixture. The top layer chips are then sprayed with this liquid in a continuous mixer and mixed intimately by means of stirring arms so that the entire liquid is applied evenly to the chip surfaces. In the course of this mixing process, boric acid is added in fine powder form and the entire mass is mixed once more, as a result of which the boric acid powder is evenly distributed and adheres to the sticky chip surfaces. The main advantage of this procedure can be seen in the fact that the addition of sodium chloride brings about an increase in the viscosity of the binders, as a result of which the very small boric acid particles adhere particularly well to the chip surfaces and segregations 35 are less to be feared during transport and the formation of the plate moldings. The advantage of this process is that no additional process steps or additional equipment are required.

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Die in dieser Weise vorbereitete Decklagespanmasse enthält dank geeigneter Dosierungen pro 100 kg Trockenholzgewicht 12 kg Bindemittelfestharz, 15 kg Borsäure, 3 kg Natriumchlorid und 16 kg Wasser. Thanks to suitable dosages, the top layer of chipboard prepared in this way contains 12 kg of binder resin, 15 kg of boric acid, 3 kg of sodium chloride and 16 kg of water per 100 kg of dry wood weight.

Für die Herstellung der Kernschichten benützt man in diesem Beispiel grössere Nadelholzspäne mit einer mittleren Dicke von 0,45 mm und einer Feuchtigkeit von 2%. Das Bindemittel entspricht in jeder Beziehung dem für die Beleimung der Deckschichtspäne vorbereiteten Bindemittel. Auch in diesem Falle wird das Bindemittel mit etwas Paraffinemulsion, einer Härterlösung, Wasser und einem bestimmten Anteil Natriumchlorid vermischt und analog wie bei den Deckschichtspänen auf die Kernschicht-Spanoberflächen aufgebracht. Ausserdem wird auch hier im Laufe der Misch- bzw. Belei-mungsphase Borsäurepulver zugesetzt. Allerdings ist der für die Kernschichtspäne vorgesehene Borsäure- und Natriumchloridanteil kleiner als der entsprechende Anteil für die Deckschichtspäne. Normalerweise wird man auch den Bindemittelanteil in an sich bekannter Weise geringer halten. In this example, larger softwood chips with an average thickness of 0.45 mm and a humidity of 2% are used to produce the core layers. The binder corresponds in every respect to the binder prepared for the gluing of the top layer chips. In this case, too, the binder is mixed with some paraffin emulsion, a hardener solution, water and a certain proportion of sodium chloride and applied to the core layer chip surfaces analogously to the top layer chips. In addition, boric acid powder is also added here in the course of the mixing or gluing phase. However, the proportion of boric acid and sodium chloride intended for the core layer chips is smaller than the corresponding proportion for the top layer chips. Normally, the proportion of binder will also be kept lower in a manner known per se.

Die Dosierungen sollen derart abgestimmt werden, dass bei den Kernschichtspänen pro 100 kg Trockenholzgewicht 9 kg Bindemittelfestharz, 9 kg Borsäure, 3 kf Natriumchlorid und 10 kg Wasser vorhanden sind. The dosages should be adjusted in such a way that there are 9 kg of binder resin, 9 kg of boric acid, 3 kg sodium chloride and 10 kg water in the core layer chips per 100 kg dry wood weight.

Aus den wie vorstehend beschrieben behandelten Spänen werden nun durch entsprechendes Aufstreuen dreischichtige Plattenformlinge mit einer Länge von 3,71 m und einer Breite von 1,88 m gebildet. Man benötigt hierfür insgesamt 40,8 kg behandelte Deckschichtspäne und 61,6 kg behandelte Kernschichtspäne. Das Verpressen der Plattenformlinge findet daraufhin in einer beheizten Presse statt, und zwar beispielsweise bei einer Temperatur von 160 °C und einem Druck von 22 bar. Die Presszeit beträgt 8 min. From the chips treated as described above, three-layer plate moldings with a length of 3.71 m and a width of 1.88 m are now formed by appropriate sprinkling. A total of 40.8 kg of treated surface layer chips and 61.6 kg of treated core layer chips are required for this. The plate moldings are then pressed in a heated press, for example at a temperature of 160 ° C. and a pressure of 22 bar. The pressing time is 8 min.

Entflammbarkeitstests (Brandschachttest nach DIN 4102 sowie «test réaction au feu» nach französischen Prüfnormen) haben den Beweis erbracht, dass solche unter Zusatz von Natriumchlorid gefertigte Holzspanplatten bedeutend besser abschneiden als im übrigen identische Platten, bei denen kein Natriumchlorid zugesetzt worden ist, dafür aber eine entsprechend grössere Quantität Borsäure. Flammability tests (fire shaft test in accordance with DIN 4102 and «test réaction au feu» in accordance with French test standards) have proven that wood chipboard made with the addition of sodium chloride performs significantly better than identical plates in which no sodium chloride has been added, but one correspondingly larger quantity of boric acid.

Claims

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1. A process for the production of fire-retardant particle plates by pressing plate moldings with at least one layer of particles of woody raw materials mixed with a thermosetting binder and with boric acid, characterized in that the particles have at least one halide of an alkali or Alkaline earth metal is added.

2. The method according to claim 1, characterized in that a chloride or bromide of an alkali or alkaline earth metal is added to the particles.

2nd

PATENT CLAIMS

3. The method according to claim 2, characterized in that sodium chloride is added to the particles.

4. The method according to claim 2, characterized in that potassium chloride is added to the particles.

5. The method according to claim 2, characterized in that calcium chloride is added to the particles.

6. The method according to claim 2, characterized in that magnesium chloride is added to the particles.

7. The method according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the total amount in percent by weight of the halide added to the particles is smaller than the total amount in percent by weight of the boric acid added to the particles.

8. The method according to claim 7, characterized in that the particles, based on the dry woody raw material mass, 5 to 30 wt .-% boric acid and 0.5 to 12 wt .-% of a halide of an alkali or alkaline earth metal is added.

9. The method according to claim 8, characterized in that the particles, based on the dry woody raw material mass, 10 to 20 wt .-% boric acid and 1 to 6 wt .-% of a halide of an alkali or alkaline earth metal is added.

10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the particles are mixed with a nitrogen-containing binder.

11. The method according to claim 10, characterized in that the particles are mixed with urea-formaldehyde resin, melamine-urea-formaldehyde resin or an isocyanate binder.

12. The method according to claim 10 or 11, characterized in that the halide is mixed by dissolving, emulsifying, suspending or dispersing with the binder before the particles are coated with it, and that the boric acid in powder form is then added to the glued particles .

13. The method according to any one of claims 1 to 12, for the production of a multilayer chipboard with cover layers made of a finer material and a core layer made of a coarser material, characterized in that the cover layer material is mixed with a lower specific amount of boric acid than that for the Formation of the core layer of certain material.

14. Fire-retardant plate, produced according to claim 1, with at least one layer of particles of woody raw materials mixed with a binder and boric acid, characterized in that this layer also contains at least one halide of an alkali or alkaline earth metal.