CN109196059A - 生产主要用于建筑产品的防火浸渍物质的方法、防火浸渍物质和其用途 - Google Patents

Abstract

通过以下述方式聚合无毒的组分产生防火浸渍物质：将季戊四醇(按质量计5％至90％)和多磷酸铵(按质量计5％至90％)添加至温度为5℃至98℃的水(按质量计30％至96％)中，并且将溶液混合直到其纯净。混合期间，可将溶液加热至98℃。季戊四醇和多磷酸铵的组分的相互比例的范围可为1:18至18:1，优选1:2至2:1。在生产纤维木制品比如刨花板或碎料板期间，将木屑或锯木厂刨花浸入浸渍物质，然后连接和挤压，或在挤压成期望的产品前将浸渍物质分别添加至涂布碎片或刨花的粘合剂或粘结剂。材料内部，主要在初始碎片、刨花或纤维的表面上的微膨胀的核心，随后产生逐渐激活的层，其阻止火作用的穿透。

Description

生产主要用于建筑产品的防火浸渍物质的方法、防火浸渍物 质和其用途

技术领域

本发明涉及生产液体形式的防火浸渍物质的方法。所述浸渍物质是无毒的，其具有明显的粘合作用并且是透明的，以及其优势是可用于在它们的生产或安装各个阶段分别浸渍建筑产品或建筑半成品。

背景技术

在生产建筑材料期间，使用各种耐火添加剂和表面耐火层。方案是已知的，其中各种危险的物质，例如，卤素，比如溴或氯，用作阻燃剂。这种阻燃剂对健康有害，并且主要在长期展示期间，它们会使得基础材料的初始物理-机械性质劣化。

膨胀助剂是已知的；这些膨胀助剂以下述方式增加了耐火性：它们产生用作隔热的表面泡沫。通常，膨胀助剂由用于发泡的碳源、产酸化合物，和分解产生气体的化合物形成。膨胀膜用作建筑产品的外表面中的表面层。在火透过至材料的内部之后，膨胀膜失去了它们的作用。已知膨胀膜的缺点是也使建筑产品的表面着色，这通常违反了美学和设计要求。

已知在用于增加耐火性的制剂中使用多磷酸铵和三聚氰胺。已经检查了这些物质在独立的耐火应用中的作用。这些物质存在于称为不溶性粉末的应用中，其限制了它们的应用可能性。

出版物US 6,425,947 B1公开了施加在木材或金属的表面上具有耐火或隔热作用的物质，由此该物质包含树脂基料中的季戊四醇、多磷酸铵、尿素和硼酸。所得产品可能对健康有害并且其仅仅设计用于表面应用。根据CN103666268(A)的技术方案公开了在木制品的压力涂料中使用多磷酸铵、三聚氰胺和季戊四醇。压力应用可增加木材的表面层的饱和度，但是其不能确保渗透至建筑产品的整个体积。该方案，以及其他出版物CN102910865(A)、CN101412231(A)、CN101412230(A)和CN101838482(A)，使用耐火混合物，但是除了多磷酸铵和季戊四醇，其包含其他物质，通常没有协同强化该作用。当评估混合物的健康影响时，较大量的组分造成了并发症。

本发明的目的是生产仅仅包含根据迄今已知的调查研究，没有健康危害的物质的聚合物。进入聚合过程的组分应为商业上可得的，在REACH(欧洲关于化学品登记、评估、授权和限制的规定)中具有适当的环境分类并且所得物质应与纤维木质材料，比如刨花板或碎料板具有良好的粘合。

发明内容

通过根据本发明的生产主要用于建筑产品的防火浸渍物质方法，其用于延缓和/或防止起火，明显弥补了上面提到的现有技术中的缺陷，其本质在于将粉末形式的季戊四醇和多磷酸铵倾倒至温度为64℃至98℃的水中，并且使混合物混合至当组合聚合开始时，组分分解的状态。可将季戊四醇和多磷酸铵分别倾倒至水中，或以粉末形式的两种组分可首先混合成均匀的混合物，并且然后可将它们一起倾倒至水中。方法可能是将季戊四醇和多磷酸铵倾倒至温度小于64℃的水中，并且随后接着将溶液加热至64℃。

优选地，在季戊四醇和多磷酸铵的聚合期间，溶液的温度保持在70℃。下述情况的方法证实是有利的：首先在连续混合期间将季戊四醇倾倒至水中，将溶液逐渐加热至70℃，然后在剧烈混合期间，将多磷酸铵倾倒至溶液中，并且接着将溶液逐渐加热至高达98℃的温度。然后，使溶液冷却。

添加至溶液的两种组分可具有随后的相互比例(不包括水)：

-按质量计5％至90％的多磷酸铵；

-按质量计5％至90％的季戊四醇。

产生用于使组分聚合的环境的水在方法开始时按质量计占总溶液的30％至96％。

多磷酸铵[NH₄PO₃]_n用作食品添加剂，乳化剂(E545)。其也是已知的用于聚烯烃和聚氨基甲酸酯的阻燃剂。

季戊四醇,2,2-双(羟甲基)1,3-丙二醇，С₅Н₁₂О₄，CAS 1 15-77-5，为白色晶体粉末，四价单中心醇。其用于生产醇酸树脂、乳化剂、炸药、涂料、合成润滑油。认为其是多氯联苯(PCB)的环保型替代方案。

在含有两种物质，多磷酸铵和季戊四醇的溶液中发生聚合，其产生具有非常高的耐火作用的耐火聚合物。在聚合期间，产生了具有所得相互支持作用的化学键；当被负载辐射热或火焰时，提供了它们的基本特征。所得溶液为粘合剂；在触摸时和视觉上，其为油状团块，粘度依使用的质量比而改变。在溶液最终的干燥期间，产生晶体。

所述浸渍物质具有高的防火作用；溶液与有机物质和无机物质一起，取决于pH，在辐射热或直接火的作用下，产生内部膨胀；在聚合物的团中产生了微膨胀的核心。典型的膨胀表现为团的表面上起泡，其通常与团的初始机械性质的损失相关联。利用根据本发明的浸渍物质，认识到了在存在聚合物团中产生小核心，由此围绕它们出现局部的内部膨胀；该膨胀的尺寸相当于核心的小维度，发明人从而称该现象为“微膨胀”。防火浸渍物质防止燃烧的过程也是由于在热的作用下在团中的核心周围释放CO₂和氮气。

两种上面提到的有效物质在所得聚合物中的组合不仅仅使得实现了高的耐火性，而且由于微膨胀，即使在暴露于火之后，聚合物具有的机械性质与初始机械性质类似，相对于初始机械性质几乎没有发生改变。

根据本发明的浸渍物质为透明的和清澈的，因为其颜色影响建筑产品的基础材料。在将浸渍成分用于纤维木质材料的情况下，保持了木材的美学外观或甚至增加了木质结构的可见性。

根据本发明的所述浸渍物质的关键特征是其粘性和其不需要压力作用渗入建筑材料，主要是木材的能力。同时，根据本发明的防火浸渍物质的分别进行压力施用或真空施用仍是可能的。

两种登记物质以及所得产品在REACH中归类为对于人类健康没有有害影响的物质。意思是，已经发明了这种方法，其中聚合的工艺以及安全物质的组合使得以低的成本和低的能源需求增加了耐火性。本发明具有高的耐火作用并且不使用有毒物质。

根据本发明的主要用于建筑产品，用于延缓和/或防止起火的防火浸渍物质本身也明显弥补了现有技术中的缺陷，其本质在于其包含来自溶于水的季戊四醇和多磷酸铵的聚合物，所述水按质量计占总溶液的30％至96％。

在季戊四醇和多磷酸铵物质聚合之前，季戊四醇和多磷酸铵物质的相互比例的范围可为1:18至18:1。质量比的优选范围为1:2至2:1，其中产生具有较长链的聚合物。

根据本发明的防火浸渍物质的用途也是新的。防火浸渍物质不用必须仅仅施加在最终建筑产品的表面上；其可优选地在生产建筑产品期间，主要在生产纤维木制品，比如刨花板或碎料板期间使用。在连接和挤压之前，将碎片或锯木厂刨花浸入根据本发明的防火浸渍物质中，或将浸渍物质分别添加至胶或粘合剂，其在它们被挤压至需要的产品之前，涂布碎片或刨花。

这产生了根据本发明的进一步的协同作用；防火浸渍物质通过其粘性增加了纤维木质建筑产品的强度和坚固。建筑产品接收更好的机械性质，其是本发明的重要优势，因为迄今已知的防火浸渍物质和方法要么不影响机械性质，要么它们完全破坏了机械性质。防火浸渍物质的粘合作用使得最终建筑产品中的个体刨花、碎片或纤维更好地连接。在生产纤维木制品，主要是木板、板材、OSB(定向刨花板)期间使用防火浸渍物质与当前的技术方法兼容。纤维木制品的生产通常涉及当各种尺寸的木材和纤维片段暴露于压力时的加热期间的挤压，由此挤压中升高的温度(例如174℃至190℃)，激活了胶或粘合剂。在发明防火浸渍物质期间，已经发现这些温度对防火浸渍物质的膨胀或微膨胀过程没有作用，而是，相反，它们有效地的增加其粘性。这表现在产品改善的机械性质，以及挤压之后，减少的木板的反弹。这两种表现都是非常期望的。在其通过在分别低于激活膨胀或微膨胀的温度的温度的热激活之后，得到防火浸渍物质的高粘合能力是重要的发明效果。挤压中防火浸渍物质的加热可造成木材轻微的变黑或变暗，但是，其视觉上是可接受的，并且其可用于随后工艺的视觉控制。

在它们连接和挤压至最终建筑产品之前，浸透刨花、碎片或纤维带来的另一优势在于耐火物质并不分布在产品的表面上，而是其基本上均匀地分布在材料的全部体积中。利用相对薄的建筑材料，比如木板或板材，这明显增加了它们的耐火性。材料内部的微膨胀的核心，主要在初始碎片、刨花或纤维的表面上，产生了随后激活的层，其防止火的穿透，即使在外表面未足够被起泡保护的情况下。

根据本发明的微膨胀填入木制品的刨花、碎片或纤维之间的显微空隙，其进一步防止了火的穿透。已知，大量的木材，主要是硬木在足够的宽度下，具有良好的耐火性。在纤维木制品的情况下，明显降低了耐火性，这可以解释为是由于在处理的木材的颗粒之间产生了显微空隙。在挤压期间即使不增加压力，也能够消除这种空隙，其可从外部从所得材料的减轻重量可见。使用根据本发明的防火浸渍物质使得实现了高耐火性，超过了大块木材的耐火性，而不用改变挤压的技术。生产建筑产品期间纤维木质材料中产生的空隙在起火的情况下，被微膨胀填充。

本发明的优势也为以消费者使用它们的形式，保持建筑产品的外观和颜色。

具体实施方式

实施例1

在该实施例中，以下述方式产生防火浸渍物质。将1,5kg的粉末季戊四醇倾倒至温度20℃的水中。继续混合溶液并且加热至70℃的温度，在剧烈混合期间，将2kg粉末形式的多磷酸铵缓慢倾倒至溶液中。然后，将溶液加热至94℃。在溶液的整体体积达到该温度之后，停止加热并且继续混合直到溶液变清澈；然后，使溶液冷却。

在该实施例中，防火浸渍物质已经用于产生OSB。将通过迄今已知的技术制备的刨花浸入无压浴中，由此干燥物质的增重达到20％。接着，通过标准方法处理刨花，从降低成本的角度，这是优选的。当刨花的湿度的范围为6％至8％时，使用异氰酸酯粘合剂。施加至刨花的粘合剂为约3％。在将刨花挤压成木板之后，只有非常少的反弹，小于1％。防火浸渍物质不仅仅具有耐火功能，而且其也增加了纤维木质板的坚固性和强度。在该实施例中，在木板通常的体积重量640kg/m³下，已经测量了14MPa的弯曲强度、1,3MPa的横向抗拉强度和3400MPa的弯曲模量。

实施例2

将粉末季戊四醇与粉末多磷酸铵以1:1的质量比干燥混合。将组分混合，直到它们产生均匀的混合物。将其缓慢倾倒至温度范围为65℃至70℃的水中。在将混合物倾倒至水期间，组分的质量比，季戊四醇:多磷酸铵:水为1:1:2。在水环境中，发生单体反应，其可通过加热支持，直到98℃。将液体混合，直到实现纯净的溶液，其是大量体积的溶液中最终聚合的表现。防火浸渍物质可用于在纤维木质板的表面上产生粘合桥。其通过喷雾或浸渍施加。

实施例3

将粉末季戊四醇与粉末多磷酸铵以1:2的质量比干燥混合。将组分混合，直到它们产生均匀的混合物。将其缓慢倾倒至温度25℃的水中。在混合物倾倒至水期间，组分的质量比，季戊四醇:多磷酸铵:水为1:2:3。在将组分倾倒至水之后，将溶液强力混合并且加热至70℃至75℃。在实现纯净的状态之后，将溶液混合另外的至少5分钟并且然后使其冷却。

冷却之后，将物质作为组分添加至在木梁的指接期间使用的粘合剂。所得梁不仅仅具有更高的机械强度，而且个体片段的接合更耐解体，即使在着火期间。来自大量木材本身的片段非常耐火。

工业实用性

工业实用性是显而易见的。根据本发明，可能在工业上并且重复产生和使用没有有毒组分的防火浸渍物质，其改善了纤维木制品的强度，并且非常高效对抗以及耐辐射热或直接的着火。

Claims (16)

1.一种生产主要用于建筑产品的防火浸渍物质的方法，所述防火浸渍物质用于阻滞和/或防止燃烧，所述方法的特征在于：将粉末形式的季戊四醇和粉末形式的多磷酸铵在温度为64℃至98℃，优选70℃至98℃的水中混合；将溶液混合，直到组分溶解，由此发生季戊四醇和多磷酸铵的聚合。

2.根据权利要求1所述的生产主要用于建筑产品的防火浸渍物质的方法，所述方法的特征在于将所述溶液混合，直到所述溶液是纯净的。

3.根据权利要求1或2所述的生产主要用于建筑产品的防火浸渍物质的方法，所述方法的特征在于在连续混合期间，将季戊四醇和多磷酸铵分别倾倒至所述水中。

4.根据权利要求1或2所述的生产主要用于建筑产品的防火浸渍物质的方法，所述方法的特征在于将季戊四醇和多磷酸铵首先混合在一起形成均匀的混合物，并且然后一起倾倒至所述水中。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的生产主要用于建筑产品的防火浸渍物质的方法，所述方法的特征在于将水溶液混合并且连续加热至98℃。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的生产主要用于建筑产品的防火浸渍物质的方法，所述方法的特征在于多磷酸铵占添加至所述水的组分的质量的5％至90％。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的生产主要用于建筑产品的防火浸渍物质的方法，所述方法的特征在于季戊四醇占添加至所述水的组分的质量的5％至90％。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的生产主要用于建筑产品的防火浸渍物质的方法，所述方法的特征在于在两种组分已经混合至所述水中之后，所述水占所述溶液的质量的30％至96％。

9.一种主要用于建筑产品的防火浸渍物质，其特征在于其包含溶于水的季戊四醇和多磷酸铵的聚合物，所述水占总体所得溶液的质量的30％至96％。

10.根据权利要求9所述的主要用于建筑产品的防火浸渍物质，其特征在于在组分季戊四醇和多磷酸铵聚合在它们聚合之前的相互比例为1:18至18:1，优选1:2至2:1。

11.根据权利要求9或10所述的防火浸渍物质的用途，所述防火浸渍物质在木质纤维颗粒挤压或胶合到木质纤维建筑产品之前用于所述木质纤维颗粒的表面上。

12.根据权利要求11所述的防火浸渍物质的用途，其特征在于木质纤维产品为刨花板或碎料板，优选OSB(定向刨花板)。

13.根据权利要求12所述的防火浸渍物质的用途，其特征在于，在所述木质纤维产品的挤压期间，所述产品被加热至高于100℃并且低于所述防火浸渍物质的膨胀或微膨胀的温度。

14.根据权利要求13所述的防火浸渍物质的用途，其特征在于在所述木质纤维产品的挤压期间，所述产品被加热至174℃至190℃的温度。

15.包含根据权利要求9或10所述的防火浸渍物质的木质纤维产品，所述木质纤维产品由定向纤维木质颗粒主要是木屑挤压，所述木质纤维产品的特征在于防火浸渍组分在所述产品内部的层中，在木质纤维颗粒之间的边界中，其中所述边界对应于在所述木质纤维颗粒挤压之前的所述木质纤维颗粒的表面。

16.根据权利要求15所述的木质纤维产品，其特征在于所述木质纤维产品为OSB(定向刨花板)。