DD226244A1

DD226244A1 - Verfahren zur ausruestung von cellulose bzw. cellulosehaltigen materialien mit flammschutzmitteln

Info

Publication number: DD226244A1
Application number: DD26591884A
Authority: DD
Inventors: Ulrich Busse; Gerhard Rietz
Original assignee: Univ Magdeburg Tech
Priority date: 1984-08-02
Filing date: 1984-08-02
Publication date: 1985-08-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausruestung von Cellulose bzw. cellulosehaltigen Materialien mit Flammschutzmitteln, bei dem die Flammschutzmittel in die Struktur der Materialien eingelagert werden. Ziel ist ein Verfahren mit einem erweiterten Anwendungsbereich. Hierzu sollen bei Raumtemperatur moeglichst gut in Wasser loesliche Mittel zum Impraegnieren verwendet werden, die nach dem Einbringen in das Material bzw. nach dem Trocknen ein gegen Feuchtigkeit resistentes Flammschutzmittel bilden. Erfindungsgemaess werden die zu behandelnden Materialien in beliebiger Reihenfolge mit einem Reaktionsprodukt eines cyclischen Aminotriazins mit Clor-, Brom- oder Jodwasserstoffsaeure und ausserdem mit einem wasserloeslichen primaeren oder sekundaeren Salz der Phosphorsaeure, der Diphosphorsaeure, der Metaphosphorsaeure oder der Polyphosphorsaeuren, die als Kationen beispielsweise NH4 , Na oder K enthalten, behandelt. Die jeweils zweite Komponente wird erst nach der Trocknung der in der ersten Stufe verwendeten Komponente aufgebracht.

Description

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Jodwasserstoffsäure ist. Dieses wird in der zweiten Stufe, d. h. nachdem es in das zu schützende Material eingedrungen und getrocknet ist, zur Reaktion mit einem der o. g. Salze, die eine gute Wasserlöslichkeit besitzen, gebracht. Im Ergebnis dieser chemischen Reaktion, die innerhalb der Struktur des Materials abläuft, entstehen Aminotriazinsalze der o. a. Phosphorsäuren, beispielsweise Melaminphosphat, und die Halogenide der o. a. Kationen, bespielsweise Ammoniumbromid. Das Melaminphosphat ist selbst nahezu wasserunlöslich. Es ist in fester Form in die Poren der Cellulose bzw. des cellulosehaltigen Materials eingelagert und kann von dort nicht mehr ausgewaschen werden. Auch eine Migration infolge von Feuchtigkeit und ein Auskristallisieren dieses Bestandteils ist nicht mehr möglich. Anders verhält es sich jedoch mit dem zweiten bei der chemischen Reaktion entstandenen Produkt, dem Halogenid der o. a. Kationen. Diese, bereits als Flammschutzmittel bekannten, chemischen Verbindungen können bei thermischer Belastung zerfallen und gehen danach in der Gasphase Radikalreaktionen ein, wobei eine Hemmung der Verbrennungsreaktion erfolgt. Allerdings sind diese Halogenide wasserlöslich, können also durch Herauswaschen in ihrer Wirkung beeinträchtigt werden bzw. gänzlich unbrauchbar gemacht werden.

Ein Ausbleiben der zusätzlichen, durch die Halogenide bedingten, Flammschutzwirkung hat jedoch keinen Einfluß auf den Flammschutzeffekt der Aminotriazinsalze der o. a. Phosphorsäuren. Die Halogenide unterstützen die Flammschutzwirkung der Aminotriazinsalze, so lange sie im Material vorhanden sind.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, daß nunmehr auch bei den o. a. Materialien ein dauerhafter Flammschutz bei Verwendung einer verhältnismäßig kleinen Auflagemenge erreicht wurde. Das Verfahren selbst ist einfach, erfordert keine zusätzlichen Energiequellen und verwendet relativ billige Ausgangsstoffe. Vorteilhaft ist auch, daß durch dieses Verfahren das Aussehen der Materialien; d. h. beispielsweise die dekorative Wirkung von Holz, nicht beeinträchtigt wird.

Ausführungsbeispiel

Nachfolgend soll das erfindungsgemäße Verfahren an einem Beispiel erläutert werden:

Zunächst wird eine Suspension von 12,6 g 1,3,5-Triamino-2,4,6-triazin (Melamin) in 1 I Wasser hergestellt. Dazu wird unter Rühren 20,3 g 40%ige Bromwasserstoffsäure bis zum pH-Umschlag von Bromthymolblau (von gelb nach blau) bzw. zur vollständigen Auflösung gegeben.

Abhängig von der gewünschten Auflagemenge wird die zu behandelnde Probe mindestens 2 Minuten mit dieser Lösung nach den bekannten Behandlungsmethoden wie z. B. Imprägnieren, Streichen, Sprühen ausgerüstet und anschließend an der Luft getrocknet.

Danach erfolgt eine Behandlung nach den bekannten Methoden von mindestens 5 Minuten Dauer mit einer Monoammoniumdihydrogenphosphat (NH₄H₂PO₄)-Lösung, die in 1 I Wasser 11,5 g dieses Salzes enthält. Danach wird die behandelte Probe an der Luft getrocknet.

Die Prüfung der Wirksamkeit erfolgt mit dem Sauerstoffindextest. Celluloseproben mit einem Gehalt von mindestens 91 % a-Callulose und den Abmessungen 75 χ 15 x 2 mm hatten einen Wert von 18,0. Durch die separate Behandlung von Proben mit Melaminhydrobromid wurde ein Wert von 25,0 und mit NH₄H₂PO₄ ein Wert von 24,0 erhalten. Mit der oben ausgeführten kombinierten Behandlung wurde ein Wert von 28,5 erreicht.

Der Sauerstoffindex der Cellulose wird aus dem Bereich „leicht brennbar" durch die separaten Behandlungen in den Bereich „brennbar" und durch die kombinierte Behandlung in den Bereich „selbstverlöschend" überführt.

An dem gezeigten Beispiel wird deutlich, daß für den gewünschten Schutz verhältnismäßig geringe Konzentrationen ausreichend sind. Dadurch wird das zu schützende Material bei diesem Verfahren sehr schonend behandelt und erfährt keine nennenswerte Schädigung. Der Einsatz von Netzmitteln oder anderen bekannten Zusatzstoffen, beispielsweise Textilhilfsmittei, ist möglich.

Claims

1. Verfahren zur Ausrüstung von Cellulose bzw. cellulosehaltigen Materialien mit Flammschutzmitteln, die in die Struktur der Materialien eingelagert werden und somit einen lange anhaltenden Flammschutzeffekt bewirken, gekennzeichnet dadurch, daß die zu schützenden Materialien in beliebiger Reihenfolge mit einem Reaktionsprodukt eines cyclischen Aminotriazins mit Chlor-, Brom- oder Jodwasserstoffsäure und außerdem mit einem wasserlöslichen primären oder sekundären Salz der Phosphorsäure, der Diphosphorsäure, der Metaphosphorsäure oder der Polyphosphorsäuren, die als Kationen beispielsweise NH₄ ⁺, Na *" oder K' enthalten, behandelt werden, wobei die jeweils zweite Komponente erst nach Trocknung der in der ersten Stufe verwendeten Komponente aufgebracht wird.

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Erfindungsansprüche:

2. Verfahren nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß als cyclisches Aminotriazin 1,3,5-Triamino-2,4,6-triazin verwendet wird.

3. Verfahren nach Punkt 1 -2, gekennzeichnet dadurch, daß als Salz Manoammoniumdihydrogenphosphat eingesetzt wird.

4. Verfahren nach Punkt 1 -2, gekennzeichnet dadurch, daß als Salz Diammoniumhydrogenphosphat eingesetzt wird.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Ausrüstung von Cellulose bzw. cellulosehaltigen Materialien mit Flammschutzmitteln, bei dem die Flammschutzmittel in die Struktur der Materialien eingelagert werden und dort einen lange andauernden Flammschutzeffekt bewirken.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Um bei Cellulose bzw. cellulosehaltigen Materialien einen hohen und möglichst über einen längeren Zeitraum wirksamen Flammenwiderstand zu erreichen, werden diese Materialien mit Flammschutzmitteln imprägniert. Da diese Materialien eine natürliche Porigkeit aufweisen, können flüssige Flammschutzmittel in diese Poren eindringen. Das Imprägnieren kann durch Tauchen, Besprühen oder Streichen der Materialien erfolgen. Um ein späteres Auswaschen des Flammschutzmittels bzw. Migration an die Oberfläche infolge Feuchtigkeit zu vermeiden, wurden Verfahren entwickelt, bei denen das Flammschutzmittel nach dem Aufbringen auf die zu schützenden Materialien nahezu wasserunlöslich wird und dadurch eine höhere Langzeitwirkung gewährleistet. Als Ausgangsstoff für derartige Verfahren dient das bei Raumtemperatur nahezu wasserunlösliche Dicyandiamid. Dieses wird in wäßriger Lösung auf 50-60⁰C erwärmt, um seine Löslichkeit als Voraussetzung für eine Imprägnierung zu erreichen. Anschließend wird dieser Lösung Bromwasserstoff oder Chlorwasserstoff zugegeben, so daß Dicyandiamid-Hydrobromid bzw. Dicyandiamid-Hydrochlorid als wirksames Flammschutzmittel entsteht.

Mit der noch warmen wäßrigen Lösung müssen nun die zu schützenden Materialien imprägniert werden. Um die Löslichkeit des Flammschutzmittels zu erhalten und somit ein gutes Eindringen in die Poren der Materialien zu gewährleisten, ist es angebracht, auch die zu schützenden Materialien auf 50-60⁰C zu erwärmen (FR-PS 201 833 3; DE-AS 212 475 7). Das ist jedoch nicht in jedem Fall realisierbar, beispielsweise dann nicht, wenn große, sperrige Gegenstände und Einrichtungen wie Dachstühle o. ä. mit Flammschutzmitteln auszurüsten sind. Abgesehen davon ist auch die Herstellung dieses Flammschutzmitteis mit einem erhöhten Aufwand, insbesondere an Energie, verbunden. Außerdem stehen nicht immer die erforderlichen Einrichtungen zur Erwärmung der Ausgangsstoffe an den Einsatzstellen zur Verfugung. Auf Grund ihres sehr guten Flammschutzeffektes werden bestimmte, auf Triazinbasis hergestellte, Flammschutzmittel eingesetzt. In der GB-PS 121 528 6 wird ein bei erhöhter Temperatur aufschäumender Farbstoff, der einen flammenbeständigen Überzug bildet und aus Melaminhydrobromid, Zinkoxid, einem Epoxidharz, einem Härter und Methylcyclohexan als Lösungsmittel besteht, genannt. Dieser Stoff ist sehr teuer und wird daher nur in Spezialfällen, beispielsweise Flugzeugmotorenbau, eingesetzt. In der US-PS 402 833 3 werden Melaminhydrohalogenide und Antimonoxid Polyolefinen in Pulverform als Flammschutzmittel beigemischt. Derartige Flammschutzmittel sind als Pulver nicht zum Imprägnieren von Cellulose bzw. cellulosehaltigen Materialien geeignet.

Eine gute Flammschutzwirkung besitzt auch Sprelacard (Schichtpreßstoff auf Basis von Melaminharzen), mit dem Holz bzw. Spanplatten beschichtet werden. Eine derartige Beschichtung allein zum Schutz gegen Flammen ist aus ökonomischen Gründen nicht vertretbar. Außerdem ist eine Beschichtung bereits vorhandener Einrichtungen und Gegenstände ausgeschlossen.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist ein Verfahren zur Ausrüstung von Cellulose bzw. cellulosehaltigen Materialien mit Flammschutzmitteln, das einen erweiterten Anwendungsbereich aufweist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Nach Kenntnis der im Stand der Technik geschilderten Verfahren ist es für einen wirksamen und lange andauernden Flammschutz wünschenswert, die auf Triazinbasis hergestellten Flammschutzmittel auch zum Imprägnieren von Cellulose bzw. cellulosehaltigen Materialien verwenden zu können. Hierzu leitet ich die Aufgabe ab, ein Verfahren zu entwickeln, bei dem bei Raumtemperatur in Wasser möglichst gut lösliche Mittel zum Imprägnieren verwendet werden, die nach dem Einziehen in das Material bzw. nach dem Trocknen ein gegen Feuchtigkeit resistentes Flammschutzmittel bilden.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die zu schützenden Materialien in beliebiger Reihenfolge mit einem Reaktionsprodukt eines cyclischen Aminotriazins mit Chlor-, Brom- oder Jodwasserstoffsäure und außerdem mit einem wasserlöslichen primären oder sekundären Salz der Phosphorsäure, der Diphosphorsäure, der Metaphosphorsäure oder der Polyphosphorsäuren, die als Kationen beispielsweise NH₄ ^T, Na⁺ oder K⁺ enthalten, behandelt werden. Die jeweils zweite Komponente wird erst nach der Trocknung der in der ersten Stufe verwendeten Komponente aufgebracht. Als cyclisches Aminotriazin kann 1,3,5-Triamino-2,4,6-triazin verwendet werden.

Durch die Erfindung wurde es möglich, die für ihre gute und lang anhaltende Flammschutzwirkung bekannten, auf Triazinbasis hergestellten, jedoch auf Grund ihrer sehr schlechten Wasserlöslichkeit nicht zum Imprägnieren geeigneten Flammschutzmittel nunmehr auch für Cellulose bzw. cellulosehaltigen Materialien einzusetzen. Dazu sieht das erfindungsgemäße Verfahren ein Imprägnieren der zu schützenden Materialien in zwei Stufen vor, bei denen-zwei, als Ausgangsstoffe des gewünschten Flammschutzmittels dienende und bei der Raumtemperatur gut wasserlösliche chemische Verbindungen in beliebiger Reihenfolge nacheinander zum Einsatz kommen. Eine gute Wasserlöslichkeit dieser Verbindungen gewährleistet einen sparsamen Einsatz von Wasser, so daß eine hohe Wirksamkeit der chemischen Substanz bei geringster Quellung der Materialien erreicht werden kann. Nach umfangreichen Versuchen wurde gefunden, daß die eine in Wasser besonders gut lösliche Komponente von auf Triazinbasis hergestellten Flammschutzmitteln ein Reaktionsprodukt eines cyclischen Aminotriazins mit einer Chlor-, Brom- oder