CN101946040A - 耐火纤维素材料及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及耐火组合物和制造包含所述耐火组合物的耐火纤维素材料的方法。更具体地说，本发明涉及用于赋予纤维素产品耐火性的液体组合物，包括含有尿素和含硼化合物的液体组合物。所述含硼化合物典型地包括硼酸、硼酸盐(即，硼酸的盐)、硼氧化物(即，含有硼和氧的任何化合物)、及其混合物。

Description

耐火纤维素材料及其制造方法
相关申请的交叉引用
本申请根据35 U.S.C.§119(e)要求2007年12月17日提交的序列号为61/014,358的美国临时申请的优先权，将其全部引入本文作为参考。
技术领域
本发明涉及耐火组合物和制造包含该耐火组合物的耐火纤维素材料的方法。更具体地说，本发明涉及用于赋予纤维素产品耐火性的液体组合物，包括包含尿素和含硼化合物的液体组合物。
背景技术
以下内容不应解释为承认现有技术中的知识。此外，本申请中任何文献的引用或识别并不是承认这样的文献可作为本发明的现有技术利用，或者任何参考文献形成本领域中常见的普通知识的一部分。
纸和其它纤维素制品在商业上被广泛地使用。然而，这些材料有可燃的缺点并且还可易于受到腐败真菌的侵袭的影响。包括四水合八硼酸二钠(Na2B8O13·4H2O)、五硼酸铵[NH4B5O6(OH)4·4H2O]和四硼酸铵[(NH4)2B4O5·4H2O]的硼酸盐的应用早已被推荐用作纸和其它纤维素制品的耐火处理并且也已被用于抗击真菌。尽管硼酸盐具有降低纤维素制品的可燃性的一般效力，但是最近发展的防火测试(fire tests)的要求更严格并且应用单独的硼酸盐常常不能通过所述防火测试。硼酸盐的一个特别的问题是它们在液体中的溶解度有限，这限制了可应用于纤维素材料以赋予阻燃性的硼酸盐的量。典型地，在液体处理中应用的硼酸盐的量不足以在更具攻击性的防火测试中实现阻燃性。
本文中的任何内容都不应解释为承认本发明通过先前的发明而先于他人的专利、出版物或发明获得权利。
发明内容
应理解本发明包括各种不同的变型或实施方式，并且本发明内容不意欲为限制性或详尽的。本发明内容提供一些实施方式的一些大体上的描述，但是也可包括某些实施方式的一些更加具体的描述。
本发明的一个方面包括用于赋予纤维素材料耐火性的各种含水组合物。本发明的另外的方面包括含有纤维素材料和下述各含水组合物的具有耐火性质的商业制品。所述纤维素材料选自纸、卡纸板、人造丝、棉制品、再生织物(shoddy fabrics)、天然纤维、合成纤维、亚麻织物、木纤维、植物纤维和挂面纸板(liner board)。
在一个实施方式中，所述含水组合物包含约0.6重量％硼～约14重量％硼和约5重量％尿素～约60重量％尿素。优选地，所述含水组合物包含约1.5重量％硼～约6重量％硼。在另一实施方式中，所述含水组合物包含约10重量％尿素～约40重量％尿素。在又一实施方式中，所述含水组合物包含约1.5重量％硼～约6重量％硼和约10重量％尿素～约45重量％尿素，甚至更优选约1.5重量％硼～约6重量％硼和约15重量％尿素～约45重量％尿素。
在本发明中，硼可源自如下的一种或多种：硼酸；硼酸盐(即，硼酸的盐)；和硼氧化物(boric oxides)(即，含有硼和氧的任何化合物)。在具体实施方式中，含硼物质选自：八硼酸(B8O13 2-)盐；五硼酸(B5O8 -)盐；四硼酸(B4O5 2-)盐；偏硼酸(B2O4 2-)盐；及其混合物。在一些实施方式中，所述含硼物质选自：四水合八硼酸二钠(Na2B8O13·4H2O)；四水合五硼酸铵(NH4B5O8·4H2O)；四水合四硼酸铵((NH4)2B4O5·4H2O)；偏硼酸钠(Na2B2O4·4H2O)；及其混合物。
通常，用于赋予耐火性的含水组合物包含至少6重量％四水合八硼酸二钠和至少5重量％尿素。在优选的实施方式中，所述含水组合物包含至少约10重量％尿素，在更优选的实施方式中，所述含水组合物包含至少约30重量％尿素。在另外的实施方式中，所述含水组合物包含硼酸盐。在优选的实施方式中，所述含水组合物包含约2重量％硼酸盐～约45重量％硼酸盐和约5重量％尿素～约60重量％尿素。在仍另外的实施方式中，所述含水组合物包含约10重量％尿素～约45重量％尿素，在优选的实施方式中，所述含水组合物包含约30重量％尿素。在还另外的实施方式中，所述含水组合物包含约5重量％硼酸盐～约20重量％硼酸盐，并且在优选的实施方式中，所述含水组合物包含约10重量％硼酸盐。
在一些实施方式中，所述含水组合物进一步包含选自如下的任选物质：氨(包括氨水)；碱金属盐；碱土金属盐；过渡金属盐；铵盐；表面活性剂；润湿剂；分散剂；稳定剂；及其混合物。在优选的实施方式中，所述任选物质包括溴化铵。
本发明的另一方面是具有耐火性质的商业制品，其包含：纤维素材料；约0.4重量％硼～约3重量％硼；和约1重量％尿素～约20重量％尿素。在优选的实施方式中，所述商业制品包含约0.6重量％硼～约2.5重量％硼，更优选约0.9重量％硼～约2.2重量％硼。在另一优选实施方式中，所述商业制品包含约2重量％尿素～约15重量％尿素。在一些实施方式中，所述商业制品任选地进一步包含选自如下的物质：氨、氨水；碱金属盐、碱土金属盐、过渡金属盐；铵盐；溴化铵；表面活性剂、润湿剂、分散剂；稳定剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂、及其混合物。在一个实施方式中，所述任选物质包括溴化铵。
从以下讨论，特别是当与附图一起考虑时，本发明的其它优点将变得容易明晰。
附图说明
图1是20磅/1000平方英尺挂面纸板样品的Tappi T461试验结果的图解表示。显示为％POLYBOR
Figure BPA00001197664500031
、％尿素和％H2O的各标记是指处理溶液的百分组成。进行防火测试的干的挂面纸板样品上的估计添加剂浓度在表1中给出。
图2是35磅/1000平方英尺挂面纸板样品的Tappi T461试验结果的图解表示。显示为％POLYBOR
Figure BPA00001197664500032
、％尿素和％H2O的各标记是指处理溶液的百分组成。进行防火测试的干的挂面纸板样品上的估计添加剂浓度在表2中给出。
具体实施方式
本发明的一个方面包括包含尿素和硼的耐火纤维素材料。令人惊讶且出乎意料地发现，本文中所述的含有尿素和硼的纤维素材料可被赋予阻燃性。甚至更令人惊讶的是，尿素和硼赋予纤维素材料足够的阻燃性以通过更加严格的防火测试。与先前所公开的相比，本文中所述的组合物以较低水平的硼赋予较高水平的阻燃性。除了以较低水平的硼赋予较高水平的阻燃性的优点之外，较低水平的硼还典型地具有如下优点：降低原材料成本、更容易配制和应用、提高稳定性、并且不太可能对经处理的纤维素材料的触感和/或外观造成消极影响。
典型地，硼以含硼物质的形式沉积在所述纤维素材料上。所述硼可源自任何含硼物质。所述含硼物质可包括硼酸、硼酸盐(即，硼酸的盐)或硼氧化物(即，含有硼和氧的任何化合物)。在具体实施方式中，所述含硼物质可选自但不限于：八硼酸(B8O13 2-)盐；五硼酸(B5O8 -)盐；四硼酸(B4O5 2-)盐；四水合四硼酸铵((NH4)2B4O5·4H2O)；偏硼酸(B2O4 2-)盐；偏硼酸钠(Na2B2O4·4H2O)；及其混合物。在一些实施方式中，所述含硼物质可选自：四水合八硼酸二钠(Na2B8O13·4H2O)；四水合五硼酸铵(NH4B5O8·4H2O)；四水合四硼酸铵((NH4)2B4O5·4H2O)；偏硼酸钠(Na2B2O4·4H2O)；及其混合物。四水合八硼酸二钠由U.S.Borax Inc.以商品名POLYBOR
Figure BPA00001197664500041
出售。
所述耐火纤维素材料包含尿素。本文中使用的尿素意指尿素或尿素盐(urea salt)，例如，尿素磷酸盐是尿素盐的实例，但不限于此。
所述纤维素材料可为包括天然或合成纤维素的任何材料。合适的纤维素材料包括，但不限于，纸、卡纸板、人造丝、棉制品、再生织物、天然纤维、合成纤维、亚麻织物、木纤维、植物纤维和挂面纸板。
在一个实施方式中，所述耐火纤维素材料可具有约0.4重量％硼～约3重量％硼和约1重量％尿素～约20重量％尿素。在另一实施方式中，所述耐火纤维素材料包含约0.6重量％硼～约2.5重量％硼，并且在另一实施方式中，所述耐火纤维素材料包含约0.9重量％硼～约2.2重量％硼。在另一实施方式中，所述耐火纤维素材料包含约2重量％尿素～约15重量％尿素。
本发明的另一方面包括含有硼和尿素的含水组合物，其中当将所述含水组合物应用于纤维素材料时，所述含水组合物赋予所述纤维素材料耐火性。耐火纤维素材料是通过使所述含有硼和尿素的含水组合物与纤维素材料接触而制备的。可用阻燃领域中已知的任何常规方式(包括浸渍、喷涂、涂刷、滚涂(rolling)、压力处理、表面涂覆)、或者通过在制造期间添加所述含水组合物、等等而使所述含水组合物与所述纤维素材料接触。
在各种实施方式中，赋予纤维素材料耐火性的含水组合物包含约2重量％硼酸盐～约45重量％硼酸盐；约5重量％硼酸盐～约20重量％硼酸盐；和约10重量％硼酸盐。在另外的实施方式中，所述含水组合物包含如下之一：约5重量％尿素～约60重量％尿素；约10重量％尿素～约45重量％尿素；和约30重量％尿素。在另一实施方式中，赋予纤维素材料耐火性的含水组合物包含至少约6重量％四水合八硼酸二钠和至少约5重量％尿素，优选至少约10重量％尿素，并且更优选至少约30重量％尿素。
本发明的含水组合物中的硼可源自上述含硼化合物中的任何含硼化合物。提及尿素意指尿素(NH2)2C＝O或包含尿素的盐，如上面描述的那样。
尽管不受实例和/或理论的束缚，但是已经令人惊讶且出乎意料地发现，对于相同重量百分率水平的含硼物质来说，提高添加在含水组合物中的尿素的水平典型地增加沉积在纤维素材料上的含硼物质的量。换句话说，可通过增加含水组合物中尿素的重量百分率来增加沉积在纤维素材料上的含硼物质的量。典型地，对于具有较高重量百分率尿素的含水组合物而言，协同作用较大，更具体地说，对于具有超过15重量％尿素的含水组合物而言，协同作用较大。另外，随着含水组合物的总固体物含量提高，沉积在所述纤维素材料上的尿素的重量百分率典型地降低。包含含硼物质和尿素的含水组合物的总固体物含量为所述含水组合物中含硼物质和尿素的总的重量百分率。
本发明进一步涉及具有另外的添加剂(例如，但不限于，辅助性阻燃添加剂、表面活性剂、稳定剂、防沫剂、润湿剂等)的含水组合物以在应用于纸和另外的纤维素材料时实现耐火性。另外，具有或不具有所述另外的添加剂的含水组合物的应用没有显著地改变和/或消极地影响所述纤维素材料的模样、触感、外观、气味和/或刚度。
由于当尿素和含硼物质在水的存在下组合时出现的稳定性问题，所述含水组合物的实际配制是具有挑战性的。本文中使用的“稳定”是指形成均匀溶液和/或分散体并且在给定的温度下静置时保持均匀和/或分散(即，不会沉淀出固体物)的能力。例如，含水组合物在环境温度(典型地为约25℃～约5℃)下储存如下时间后可以是稳定的：约1天～约7天；约1星期～约3星期；约1个月～约3个月；或者至少约3个月。在一些情况下，不稳定的含水组合物可以通过将所述溶液加热至高于环境温度的温度和/或对所述含水溶液施加剪切力(例如，但不限于，搅拌或混合)中的一种或多种而重新形成为均匀溶液和/或分散体。
所述含水组合物可以各种方式制备，所述方式包括将水、尿素和合适的含硼物质组合，所述含硼物质例如硼酸、硼酸盐(即，硼酸的盐)、硼氧化物(即，含有硼和氧的任何化合物)，更特别地，八硼酸(B8O13 2-)盐、五硼酸(B5O8 -)盐、四硼酸(B4O5 2-)盐、偏硼酸(B2O4 2-)盐、及其混合物，并且甚至更特别地，四水合八硼酸二钠(Na2B8O13·4H2O)、四水合五硼酸铵(NH4B5O8·4H2O)、四水合四硼酸铵((NH4)2B4O5·4H2O)、和偏硼酸钠(Na2B2O4·4H2O)。可将水、尿素和合适的含硼物质以任意顺序组合。例如，在一个实施方式中，可将尿素和含硼物质组合，之后与水混合。可通过将水添加到混合物中或者通过将所述混合物添加到水中而形成含水组合物。形成含水组合物的另一实施方式包括将尿素和含硼物质中的一种添加到水中以形成含水混合物，之后将尿素和含硼物质中的另一种添加到所述含水混合物中。
或者，所述含水组合物可以与一种或多种任选的另外的物质组合和/或用一种或多种任选的另外的物质形成。所述任选的另外的物质可选自：氨(包括氨水)；碱金属盐(例如，但不限于，NaCl、NaBr、KCl和KBr)；碱土金属盐(例如，但不限于，MgCl2、MgBr2、CaCl2和CaBr2)；过渡金属盐(非限制性实例为ZnCl2和ZnBr2)；铵盐(非限制性实例为NH4Br)；表面活性剂；润湿剂；稳定剂；分散剂；及其组合。通常，表面活性剂和润湿剂包括阴离子物质、阳离子物质和非离子物质。表面活性剂领域的技术人员通常使用单一的表面活性剂或表面活性剂的组合，这取决于所需的用途和表面活性程度。阴离子表面活性剂包括但不限于基于硫酸根、磺酸根、羧酸根阴离子的物质，全氟辛酸盐，全氟辛烷磺酸盐，十二烷基硫酸钠，十二烷基硫酸铵，烷基硫酸盐，月桂基聚氧乙烯醚硫酸钠，烷基苯磺酸盐，肥皂和脂肪酸盐。阳离子表面活性剂包括但不限于基于季铵阳离子的物质、溴化十六烷基三甲基铵、另外的烷基三甲基铵盐、氯化十六烷基吡啶、聚乙氧基化牛油胺、氯化苯甲羟铵、苄索氯铵、两性离子、十二烷基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、和椰油基两性甘氨酸盐(coco ampho glycinate)。非离子表面活性剂包括但不限于烷基聚(氧化乙烯)、烷基酚聚(氧化乙烯)、聚(氧化乙烯)和聚(氧化丙烯)的共聚物、烷基多葡糖苷、辛基葡糖苷、癸基麦芽苷、脂肪醇、十六烷醇、油醇、椰油酰胺MEA、椰油酰胺DEA、聚山梨醇酯、吐温20、吐温80和十二烷基二甲基氧化胺。
在一些情况下，所述各试剂并非在以所有比率和浓度混合时都会产生稳定的含水组合物。例如，含有10重量％Na2B8O13·4H2O、4.75重量％NaBr和尿素的含水组合物不保持为均匀溶液并且在室温(即，约25℃)下放置几天之后沉淀出固体物。在另一情况下，10重量％Na2B8O13·4H2O和4.75重量％NH4Br的混合物保持为均匀溶液并且在室温下放置几天之后未沉淀出固体物。另外，可使用四水合五硼酸铵(NH4B5O8·4H2O)和NaBr制备稳定的含水组合物。
可通过本领域技术人员已知的方法确定耐火性。例如，明火炭化试验(open flame char test)用于确定经处理的纤维性材料的耐火性并且通常遵循TAPPI(纸浆与造纸工业技术协会)的TAPPI T-461 cm-00
Figure BPA00001197664500071
2000中题为“Flammability of Treated Paper and Paperboard”和ASTM D777-97(2002)中题为“Flammability of Treated Paper and Paperboard”ASTM International，West Conshohocken，PA中概述的程序。将TAPPI T-461和ASTMD777-97(2002)各自的公开内容全部引入本文作为参考。
T-461可燃性试验是纸和纸板的阻燃性的定性和定量量度，更具体地说，是在使用耐火组合物处理之后对火焰蔓延和/或引燃经处理的纸和纸板的耐受性的量度。可燃性试验通常包括具有如下步骤的方法：对厚度小于1.6mm的纸施加耐火组合物，将经处理的纸安装在防火试验室(fire-prooftest cabinet)中；对所述经处理的纸施加火焰；以及测定有焰燃烧时间(flaming time)、灼燃时间(glowing time)和炭化长度。
实施例
实施例1
本实施例说明一种使用各种用于赋予纤维素材料耐火性的含水组合物处理一种类型的挂面纸板坯料(stock)的方法。
待处理的基材是重量为约20磅/1000平方英尺的商品化牛皮挂面纸板坯料。将一块块的这种基材切割成适合进行Tappi T461 cm-00第一种类型防火测试的90mm×220mm样品，当将该样品置于样品架中时，其要求有70mm×210mm的暴露面积。对样品进行称重并记录初始重量，得到每个样品的平均样品重量为2.02g±0.14g。制备含有POLYBOR(0～20重量％)、尿素(0～50重量％)和余量为水的处理溶液。将这些样品编号并且使用安装有4号棒的棒式涂布机(rod coater)以处理溶液在两侧上进行处理。棒式涂布机是在样品表面上铺展均匀溶液层的设备。每次涂布之后，立即对样品进行称重并记录通过重量差确定的经涂覆的溶液的重量。涂覆到各样品上的溶液的平均总重量为1.04g±0.22g，得到33.3重量％的平均溶液处理水平。让以这种方式处理的样品在空气中干燥，然后使其在70℉和50％相对湿度下适应环境(condition)至少48小时。与未经处理的基材相比，经处理的样品的外观和触感没有显然地变化。对就各处理溶液而言一式三份的经处理并已进行环境适应的纸进行Tappi T461试验。该试验中的通过性能限定如下：1)样品自熄；2)灼燃时间小于10秒；和3)炭化长度小于100mm。这些试验的结果列于表1中并且示于图1中。使用粗纸板作为基材获得了类似的结果。
表1.20磅/1000平方英尺挂面纸板样品的处理水平和Tappi T461试验结果
Figure BPA00001197664500081
  A22   10.13   35   6.86±0.12   6.86±0.12   13.72±0.25   1.0
  A23   13.50   20   5.64±0.48   5.64±0.48   11.28±0.96   0.66
所述数据表明，当将含有硼和尿素的含水组合物应用于纤维素材料时，其提供显著的耐火性。
实施例2
本实施例说明一种使用各种用于赋予纤维素材料耐火性的含水组合物处理另一种类型的挂面纸板坯料的方法。
待处理的基材是重量为约35磅/1000平方英尺的商品化牛皮挂面纸板坯料。如实施例1中所述的那样，将一块块的这种基材切割成适合进行TappiT461防火测试的样品。所述样品具有3.62g±0.26g的平均初始重量。制备含有POLYBOR
Figure BPA00001197664500091
(0～20重量％)、尿素(0～45重量％)且余量为水的处理溶液。将所述样品编号并且使用安装有4号棒的棒式涂布机以处理溶液在两侧进行处理。每次涂布之后，立即对样品进行称重并记录通过差值确定的所涂覆的溶液的重量。涂布到各样品上的溶液的平均总重量为1.21g±0.20g，得到25.0重量％的平均溶液处理水平。让各片样品在空气中干燥，然后使其在70℉和50％相对湿度下适应环境至少48小时。与未经处理的基材相比，经处理的样品的外观和触感没有显然地变化。对各处理的一式三份的已进行环境适应的样品进行Tappi T461试验。这些试验的结果列于表2中并且示于图2中。使用粗纸板作为基材获得了类似的结果。
表2.35磅/1000平方英尺挂面纸板样品的处理水平和Tappi T461试验结果
  B6   3.38   30   1.40±0.05   8.42±0.29   9.83±0.34   0
  B7   3.38   35   1.46±0.05   10.19±0.33   11.65±0.38   0.33
  B8   3.38   40   1.44±0.10   11.55±0.80   12.99±0.90   0
  B9   3.38   45   1.49±0.06   13.42±0.57   14.91±0.64   0.33
  B10   6.75   10   4.43±0.52   4.43±0.52   9.69±1.37   0.33
  B11   6.75   20   2.70±0.05   5.40±0.11   8.10±0.16   0.33
  B12   6.75   25   2.85±0.32   7.13±0.79   9.99±1.11   0.33
  B13   6.75   30   2.81±0.10   8.44±0.31   11.26±0.41   1.0
  B14   6.75   35   3.41±0.02   11.95±0.08   15.36±0.10   1.0
  B15   6.75   40   2.77±0.04   11.07±0.16   13.84±0.20   1.0
  B16   10.13   10   4.10±0.20   2.74±0.13   6.84±0.34   0
  B17   10.13   15   4.44±0.11   4.44±0.11   8.89±0.22   1.0
  B18   10.13   20   4.25±0.11   5.67±0.15   9.92±0.26   1.0
  B19   10.13   25   4.42±0.26   7.36±0.43   11.78±0.70   1.0
  B20   10.13   30   4.11±0.05   8.22±0.10   12.33±0.16   1.0
  B21   10.13   35   4.66±0.33   10.37±0.78   15.52±1.11   1.0
  B22   13.50   0   6.85±0.57   0   6.85±0.57   0
  B23   13.50   5   5.83±0.54   1.46±0.14   7.29±0.68   0
所述数据表明，当将含有硼和尿素的含水组合物应用于纤维素材料时，其提供显著的耐火性。
实施例1和2的试验结果证实，将所述含水组合物应用于所述纤维素材料导致优异的耐火水平。另外，所述试验结果还表明，由含水组合物所实现的耐火水平优于仅使用任何单一的成分所能实现的耐火水平。例如，与仅使用10％POLYBOR
Figure BPA00001197664500101
的水溶液或40％尿素的水溶液进行的相当的单独处理相比，在利用以这种含水组合物进行处理的Tappi T 461试验中实现了明显更好的耐火性能。
实施例3
本实施例说明一种使用各种用于赋予纤维素材料耐火性的具有任选的另外的物质(在此情况下为溴化铵)的含水组合物处理挂面纸板坯料的方法。
待处理的基材是重量为约42磅/1000平方英尺的商品化牛皮挂面纸板坯料。如实施例1中所述的那样，将一块块的这种基材切割成适合进行TappiT461防火测试的90mm×220mm样品。对所述样品进行称重并且记录初始重量，得到3.91g±0.03g的平均样品重量。制备含有POLYBOR
Figure BPA00001197664500111
(0～15重量％)、尿素(0～30重量％)、溴化铵(0～4.75％)且余量为水的处理溶液。然后使用安装有4号棒的棒式涂布机以处理溶液在所述样品的两侧进行处理。每次涂布之后，立即对样品进行称重并且记录通过重量差确定的所涂覆的溶液的重量。涂覆到各样品上的溶液的平均总重量为1.25g±0.08g，得到24.2重量％的平均处理水平。让所述样品在空气中干燥，然后使其在70℉和50％相对湿度下适应环境至少48小时。与未经处理的基材相比，经处理的样品的外观和触感没有显然地变化。对各处理的一式三份的已进行环境适应的样品进行Tappi T461试验。这些试验的结果列于表3A和3B中。
表3A.42磅/1000平方英尺挂面纸板样品的处理水平和Tappi T461试验结果
Figure BPA00001197664500112
表3B.42磅/1000平方英尺挂面纸板样品的处理水平和Tappi T461试验结果
在这些试验中，发现所述组合物所导致的耐火性能优于仅使用任何单一的成分所能实现的耐火性能。例如，与使用10％POLYBOR
Figure BPA00001197664500114
的水溶液、40％尿素的水溶液或4.75％溴化铵的水溶液进行的相当的单独处理相比，使用这种含水组合物进行处理实现显著更好的耐火性能。
尽管将溴化铵添加到纤维素材料中典型地与显著的烟生成和续灼燃(afterglow)有关，但观察到作为该组合物的一部分的溴化铵的应用导致少得多的烟生成和续灼燃。
已经为了说明和描述的目的展现了本发明的上述描述。此外，所述描述不意图将本发明限制为本文中公开的形式。因此，以上教导等同的变型和改型、以及相关领域的技能或知识在本发明的范围内。在上文中描述的实施方式还意图解释用于实施本发明的已知的最佳模式和使本领域技术人员能够以这样的或另外的实施方式并且以由本发明的特定应用或用途所要求的各种改型利用本发明。所附权利要求意图解释为包括现有技术所允许的程度的可替换的实施方式。
具有各种实施方式的本发明基本上包括本文中所描述和说明的组分、方法、过程、系统和/或装置，包括各种实施方式、其子组合和子集。本领域技术人员在理解本公开内容之后会理解如何实行和利用本发明。具有各种实施方式的本发明包括在不存在本文中未描述和/或说明的条目的情况下或者以关于此的各种实施方式(包括在不存在例如在先前的设备或方法中可能已经使用的条目那样的条目的情况下)提供设备和方法，例如，以改善性能、实现便利性和/或降低实施的成本。
应注意，术语“一种”实体是指一个或多个该实体。因此，术语“一种”“一个或多个，，和“至少一个”在本文中可互换使用。还应注意，术语“包含”、“包括”和“具有”可互换使用。
此外，尽管本发明的说明书已经包括一个或多个实施方式以及某些变型和改型的描述，但是在理解本公开内容之后，其它变型和改型例如可在本领域技术人员的技能和知识范围内的那些也在本发明的范围内。意图获得如下权利而不意图以公众名义贡献任何可授予专利的主题，所述权利包括在允许的程度上的可替换实施方式，包括所要求保护的结构、功能、范围或步骤的替换性的、可互换的和/或等同的结构、功能、范围或步骤，而不论这样的替换性的、可互换的和/或等同的结构、功能、范围或步骤是否在本文中公开。

Claims (38)

1.用于赋予纤维素材料耐火性的含水组合物，其包含约0.6重量％硼～约14重量％硼和约5重量％尿素～约60重量％尿素。
2.权利要求1的组合物，其中所述纤维素材料选自纸、卡纸板、人造丝、棉制品、再生织物、天然纤维、合成纤维、亚麻织物、木纤维、植物纤维和挂面纸板。
3.权利要求1的组合物，其中所述组合物包含约1.5重量％硼～约6重量％硼。
4.权利要求1的组合物，其中所述组合物包含约10重量％尿素～约40重量％尿素。
5.权利要求1的组合物，其中所述组合物包含约1.5重量％硼～约6重量％硼和约10重量％尿素～约45重量％尿素。
6.权利要求1的组合物，其中所述组合物包含约1.5重量％硼～约6重量％硼和约15重量％尿素～约45重量％尿素。
7.权利要求1的组合物，其中所述硼源自选自如下的含硼物质：硼酸、硼酸盐、硼氧化物、及其混合物。
8.权利要求1的组合物，其中所述硼源自选自如下的含硼物质：八硼酸(B8O13 2-)盐、五硼酸(B5O8 -)盐、四硼酸(B4O5 2-)盐、偏硼酸(B2O4 2-)盐、及其混合物。
9.权利要求1的组合物，其中所述硼源自选自如下的含硼物质：四水合八硼酸二钠(Na2B8O13·4H2O)、四水合五硼酸铵(NH4B5O8·4H2O)、四水合四硼酸铵((NH4)2B4O5·4H2O)、偏硼酸钠(Na2B2O4·4H2O)、及其混合物。
10.权利要求1的组合物，其进一步包含选自如下的任选物质：氨、碱金属盐、碱土金属盐、过渡金属盐、铵盐、表面活性剂、润湿剂、分散剂、稳定剂、及其混合物。
11.权利要求10的组合物，其中所述任选物质为溴化铵。
12.具有耐火性质的商业制品，其包含纤维素材料和权利要求1的组合物。
13.权利要求12的制品，其中所述纤维素材料选自纸、卡纸板、人造丝、棉制品、再生织物、天然纤维、合成纤维、亚麻织物、木纤维、植物纤维和挂面纸板。
14.用于赋予纤维素材料耐火性的含水组合物，其包含至少约6重量％四水合八硼酸二钠(Na2B8O13·4H2O)和至少约5重量％尿素[(H2N)2CO]。
15.权利要求14的组合物，其中所述组合物包含至少约10重量％尿素。
16.权利要求14的组合物，其中所述组合物包含至少约30重量％尿素。
17.权利要求14的组合物，其中所述纤维素材料选自纸、卡纸板、人造丝、棉制品、再生织物、天然纤维、合成纤维、亚麻织物、木纤维、植物纤维和挂面纸板。
18.具有耐火性质的商业制品，其包含纤维素材料和权利要求14的组合物。
19.具有耐火性质的商业制品，其包含：纤维素材料；约0.4重量％硼～约3重量％硼；和约1重量％尿素～约20重量％尿素。
20.权利要求19的制品，其中所述制品包含约0.6重量％硼～约2.5重量％硼。
21.权利要求19的制品，其中所述制品包含约0.9重量％硼～约2.2重量％硼。
22.权利要求19的制品，其中所述制品包含约2重量％尿素～约15重量％尿素。
23.权利要求19的制品，其中所述硼源自选自如下的含硼物质：硼酸、硼酸盐、硼氧化物、及其混合物。
24.权利要求19的制品，其中所述硼源自选自如下的含硼物质：八硼酸(B8O13 2-)盐、五硼酸(B5O8 -)盐、四硼酸(B4O5 2-)盐、偏硼酸(B2O4 2-)盐、及其混合物。
25.权利要求19的制品，其中所述硼源自选自如下的含硼物质：四水合八硼酸二钠(Na2B8O13·4H2O)、四水合五硼酸铵(NH4B5O8·4H2O)、四水合四硼酸铵((NH4)2B4O5·4H2O)、偏硼酸钠(Na2B2O4·4H2O)、及其混合物。
26.权利要求19的制品，其进一步包含选自如下的任选物质：氨、碱金属盐、碱土金属盐、过渡金属盐、铵盐、表面活性剂、润湿剂、分散剂、稳定剂、及其混合物。
27.权利要求26的制品，其中所述任选物质为溴化铵。
28.用于赋予纤维素材料耐火性的含水组合物，其包含约2重量％硼酸盐～约45重量％硼酸盐和约5重量％尿素～约60重量％尿素。
29.权利要求28的组合物，其中所述组合物包含约10重量％尿素～约45重量％尿素。
30.权利要求28的组合物，其中所述组合物包含约30重量％尿素。
31.权利要求28的组合物，其中所述组合物包含约5重量％硼酸盐～约20重量％硼酸盐。
32.权利要求28的组合物，其中所述组合物包含约10重量％硼酸盐。
33.权利要求28的组合物，其中所述硼酸盐选自：八硼酸(B8O13 2-)盐、五硼酸(B5O8 -)盐、四硼酸(B4O5 2-)盐、偏硼酸(B2O4 2-)盐、及其混合物。
34.权利要求33的组合物，其中所述硼酸盐选自：四水合八硼酸二钠(Na2B8O13·4H2O)、四水合五硼酸铵(NH4B5O8·4H2O)、四水合四硼酸铵((NH4)2B4O5·4H2O)、偏硼酸钠(Na2B2O4·4H2O)、及其混合物。
35.权利要求28的组合物，其进一步包含选自如下的任选物质：氨、碱金属盐、碱土金属盐、过渡金属盐、铵盐、表面活性剂、润湿剂、分散剂、稳定剂、及其混合物。
36.权利要求35的组合物，其中所述任选物质为溴化铵。
37.具有耐火性质的商业制品，其包括纤维素材料和权利要求28的组合物。
38.权利要求37的制品，其中所述纤维素材料选自纸、卡纸板、人造丝、棉制品、再生织物、天然纤维、合成纤维、亚麻织物、木纤维、植物纤维和挂面纸板。
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