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Verwendung von Flammschutzmittel-, Zubereitungen zur Imprägnierung
von Holzspänen zur Herstellung schwer entflammbarer Holzspanformkörper Es sind bindemittelhaltige
Holzwerkstofformkörper der verschiedensten Art bekannt, deren Holzbestandteil z.
B. aus Holzspänen, Holzstäbchen, Holzfasern, Holzmehl, Furnieren, Sperrholz oder
Kombinationen dieser miteinander gebildet ist. Weiterhin werden unter dem Begriff
Holzwerkstofformkörper auch solche bindemittelhaltigen Formlinge verstanden, die
außer Holzspänen, -fasern, Furnieren od. dgl. noch anderes organisches oder anorganisches
Material, wie Pflanzenfasern, Stroh, Kunststoff, Zement, Asbest, Mineralwolle, Blech,
Drahtnetze od. dgl. enthalten, wobei diese Materialien gegebenenfalls sowohl in
Form von Gemischen als auch unter Bildung mehrschichtiger Formlinge, insbesondere
Mehrschichtplatten, zusammen mit dem Holzwerkstoff verarbeitet sein können.
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Holz wird dank seiner zahlreichen hervorragenden. Eigenschaften in
weitestem Umfang für zahllose Zwecke benutzt. Neben vielen bekannten Vorteilen hat
es aber den Nachteil, gegen erhöhte Temperaturen empfindlich zu sein, so daß es
durch Einwirkung von Temperaturen von etwa 150 bis 200° C und darüber oder durch
offenes Feuer zerstört wird. Darüber hinaus vermag es sogar selbst zu entflammen
und damit einen entstehenden Brand, insbesondere unter Einwirkung brennbarer Gase,
zu fördern und auszubreiten. Zur Beseitigung dieses Nachteils wurde darum auch schon
vorgeschlagen, die Holzteile mit bestimmten Chemikalien oberflächig, z. B. durch
Eintauchen, Tränken oder Spritzen mit den Lösungen oder Suspensionen der entsprechenden
Chemikalien, flammhemmend zu imprägnieren. Solche Verfahren bieten bis zu einem
gewissen Grad bei massiven Holzteilen wirklich Schutz gegen Entflammung.
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Bei der Auswahl der Flammschutzmittel für solche oberflächigen Imprägnierungsverfahren
wurde dabei nach Möglichkeit versucht, darauf zu achten, daß die Oberfläche der
Holzteile nicht zu sehr leidet. Dennoch können so vorbehandelte Holzteile z. B.
für die Innenausstattung von Wohnräumen keine Verwendung finden, und es bleibt die
Verwendbarkeit nach derartigen Verfahren imprägnierter Hölzer auf unsichtbar verarbeitetes
Holz, z. B. für Dachstühle und andere Bauzwecke, beschränkt.
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An Stelle des massiven Holzes sind nunmehr innerhalb der letzten Jahre
in zunehmendem Umfang für viele Zwecke aus Holzwerkstoffen, wie Späne, Stäbchen,
Fasern, Furnieren od. dgl., bestehende Formkörper getreten.
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Wirtschaftliche und technische Gesichtspunkte waren für diesen gerade
innerhalb der letzten zwei bis drei Jahrzehnte erfolgten Umschwung maßgebend. Natürlich
haftet auch diesen, entsprcehend der eingangs gegebenen Definition im folgenden
einfach als Holzwerkstofformkörper bezeichneten Produkten neben den bemerkenswerten,
auf den Holzcharakter zurückgehenden Vorteile der Nachteil der geringen Temperaturbeständigkeit
bzw. Brennbarkeit an.
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Es ist darum auch verständlich, daß schon vielfach versucht wurde,
diesen Nachteil, der also auch den Holzwerkstofformkörpern eigen ist, durch geeignet
erscheinende Maßnahmen zu beseitigen und damit einen feuerfesten oder zumindest
flammhemmenden Formkörper herzustellen, was die Verwendbarkeit solcher Formlinge
auch auf bislang verschlossene Gebiete möglich gemacht hätte.
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Die oberflächige Imprägnierung mittels Chemikalien, wie sie von der
Imprägnierung massiven Holzes her bekannt ist - durch Eintauchen bzw. Spritzen mit
den Lösungen solcher Chemikalien - bietet aus naheliegenden Gründen nur einen gewissen
Schutz. Es wurde darum auch _vorgeschlagen, flammhemmende Holzwerkstofformkörper
dadurch herzustellen, daß die Holzteilchen, wie Späne, Fasern, Furniere od. dgl.,
vor Verleimung und Ausformung, die vielfach unter Druck erfolgt, mit flammhemmend
wirkenden Chemikalien, z. B. durch Eintauchen oder Besprühen der Teilchen mit Lösungen
solcher Chemikalien, imprägniert werden. Ein solches Vorgehen führte jedoch zu keinem
Erfolg. Es ergab sich, daß die aus solchermaßen imprägnierten Teilchen durch Verleimung
und gegebenenfalls Druck hergestellten Formlinge die an Holzwerkstofformkörper gestellten
mechanischen Anforderungen nicht erfüllen. So weisen z. B. Holzspanpreßplätten eine
nur unbefriedigende
Querzugbeanspruchbarkeit auf; teilweise führte
die Imprägnierung der Späne zu einem völligen Zerbröseln des fertigen Formlings.
Aber auch die Haftfestigkeit der verschiedenen Lagen mehrschichtiger Formkörper
aneinander, z. B. bei Furnier und Sperrhölzern, wird, wenn die einzelnen Schichten
eine Imprägnierung mit- $ammhemmend wirkenden Chemikalien erfahren haben, in einer
die Verwendbarkeit solcher Forniköiper in Frage stellenden Weise beeinflußt.
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Versuche, die Menge der zugesetzten Flammschutzmittel so weit zu vermindern,
bis die Festigkeit ausreichende Werte annahm, führten zu so geringen Beimengungen,-.daß
von einer Flammschutzwirkung nicht mehr gesprochen werden konnte.
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Es hat nicht an Versuchen gefehlt; den nachteiligen Einfluß der flammhemmend
wirkenden Chemikalien auf die mechanische Festigkeit der Formkörper zu beseitigen.
Keiner dieser Versuche hat indessen zu einem befriedigenden Ergebnis geführt. In
Verfolg dessen liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, Holzspanforriikörper zu
schaffen, die in der Masse selbst gegen Entflammung geschützt sind. Es ist zwar
- wie oben bereits angedeutet - bekannt, Holzwerkstofformlinge durch Beschichten
mit Asbestmassen oder durch Aufbringen üblicher Flammschutzimprägnierungsmittel
auf die Oberfläche gegen Entflammung zu schützen. Diese Verfahrensweisen haben aus
den vorerwähnten verschiedenen Gründen, wie z. B. wegen des -Verlustes des typischen
Holzcharakters an der Oberfläche und der dadurch unmöglich gewordenen Weiterverarbeitung
nach den üblichen Holzbearbeitungsmethoden, erheblicheNachteile. Es wurde demgemäß
- wie gleichfalls bereits angedeutet - auch schon versucht, bei Holzspanformkörpern
die' Späne selbst mit einem Flaminschutzmittel zu imprägnieren und die so imprägnierten
Späne in üblicher Weise, unter Druck und Hitze, unter Bildung des gewünschten Formkörpers
weiterzuverarbeiten.
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Es hat sich indessen gezeigt, daß die in solcher Weise hergestellten
Formkörper hinsichtlich ihres mechanischen Festigkeit völlig unbefriedigend sind.
Zum Teil ist es auch vorgekommen, daß nach dem Ausheiz-Preß-Vorgang die Holzspäne
genau in der Weise wieder aus der Presse kamen, wie sie eingebracht worden waren,
d. h., daß der Sparkuchen lediglich eine gewisse: Verdichtung erfahren hat, jedoch
zwischen den einzelnen Sparteilchen keinerlei Bindung zustandegekommen war.
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Tatsächlich sind die während der Heißverpressung ablaufenden Bindevorgänge
außerordentlich empfindlich und insbesondere von den pH-Werten abhängig. Dabei müssen
sich während der heißen Verpressung die pH-Werte in bestimmter Weise ändern. Ein
Eingriff in diesen- Ablauf führt zu Störungen, die sich in einer verringerten mechanischen
Festigkeit des hergestellten Formkörpers und unter Umständen in einem völligen Ausbleiben
des Abbindens äußern können. _ Dies waren die Probleme, die der Erfindung zugrunde
liegen.
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Überraschenderweise wurde nun festgestellt, daß gegen Entflammung
geschützte bzw. nur schwer entflammbare Holzspanformkörper mit ausgezeichneten mechanischen
Eigenschaften dann hergestellt werden können, wenn man zur Imprägnierung der Holzspäne
auf einen pH-Wert von 6 bis 7, vorzugsweise 6,2 bis 6,6, eingestellte . Flammschutzmittelzubereitungen
verwendet.
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In dem einschlägigen Schrifttum finden sich keinerlei diesbezüglichen
Hinweise. Im Rahmen eines bekannten Vorschlages; Holz bzw. Holzgegenstände durch
Behandeln. mit neutralen bis schwach alkalischen Zubereitungen, die einen pH-Wert
von 7 bis 9 aufweisen, wird sogar vor der Verwendung sauer wirkender Stoffe ausdrücklich
gewarnt.
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Auch aus sonstigem Schrifttum, das sich mit dem Problem beschäftigt,
das zu imprägnierende Material in Kontakt mit Metall auf dasselbe keinen korrodierenden
Einfluß ausüben zu lassen, war nichts über die Erfindung herzuleiten, zumal es sich
dabei überhaupt nicht um Holzspanformkörper handelt und dabei mit Rücksicht auf
die sonstige Metallkorrosion im wesentlichen neutrale Zubereitungen als Flammschutzmittel
verwendet werden sollen.
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Bezüglich der - erfindungsgemäß vorgesehenen Verwendung von Flammschutzmitteln
bezieht sich die pH-Angabe auf die wäßrige Lösung des Flammschutzmittels, etwa in
der Konzentration, wie sie. üblicherweise zur Imprägnierung benutzt wird. Es ist
aber zu beachten, daß auch die in dem noch nicht fertig verleimten bzw. verpreßten
Ausgangsprodukt, z. B. Sparkuchen oder andere Vorformlinge enthaltene Flammschutzmittelzubereitung
bezüglich ihres pH-Wertes die erfindungsgemäßen Forderungen erfüllt, was einfacherweise
durch Zusatz einer Lösung mit einem pH-Wert der oben bezeichneten Größe erreicht
werden kann. Bei einer derart eingestellten Flammschutzmittelzubereitung wird auch
im Fall einer Vermischung der Flammschutzmittelzubereitung mit :dem Leimgemisch
das Gesamtgemisch in seinen pH-Wert nicht oder nur geringfügig verändert, so daß
nach keiner Seite Nachteile entstehen.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht darin, daß das erfindungsgemäß
zu verwendende Flammschutzmittel oder -gemisch anorganischer oder überwiegend anorganischer
Natur und in Mengen bis zu 30, vorzugsweise in Mengen von 3 bis 10 Gewichtsprozent
Festanteil, bezogen auf den Holzwerkstoff, enthalten ist, wenn auch die Möglichkeit
der Verwendung von Flammschutzmittelzubereitungen mit einem erheblichen Gehalt an
organischer Substanz nicht ausgeschlossen ist. Weiterhin sind erfindungsgemäß mit
Vorteil als Flammschutzmittel solche mit basischen Verbindungen, wie z. B. Alkalilauge,
eingestellte Borsäure, primäres Ammonphosphat oder primäres Natriumphosphat zu verwenden.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform wird als Flammschutzmittel ein
Gemisch aus Borsäure, Ammonphosphat, Natriumphosphat und Natriumhydroxyd, vorzugsweise
im Gewichtsverhältnis von etwa 2: 1: 1: 0;4 enthalten, verwendet.
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Ebenso wie z. B. mit Asbestplatten und/oder Furnieren versehene Holzspanplatten
weisen natürlich auch mit Furnieren vergütete Massivholzteile, sofern die erfindungsgemäß
zu verwendenden Flammschutzmittelzubereitungen enthalten sind, die Vorteile wie
Festigkeit der Verleimung u. dgl. auf.
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Zur Herstellung der mit den erfindungsgemäß zu verwendenden Flammschutzmitteln
imprägnierten, bindemittelhaltigen Holzwerkstofformkörper wird bevorzugt in der
Weise vorgegangen, daß zunächst in der Flammschutzmittelzubereitung ein pH-Wert
von etwa 6 bis 7, vorzugsweise 6,2 bis 6,6, eingestellt, diese Zubereitung dann
mit Bindemittel versetzt, damit
zumindest ein Teil der zu verleimenden
Teile z. B. durch Bedüsung oder Tränkung imprägniert und hierauf in an sich bekannter
Weise die Formung, gegebenenfalls unter Hitze und Druck, durchgeführt wird. Vorzugsweise
enthalten dabei die Holzwerkstofformkörper als Bindemittel auf Harnstoffbasis aufgebaute
Harnstoffkunstharzleime bzw. werden bei der Herstellung solche Leime verwendet.
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Es ist bei Gebrauch der erfindungsgemäß zu verwendenden Flammschutzmittel
beispielsweise auch möglich, zur Herstellung von Holzwerkstofformkörpern, z. B.
von mit Asbest vergüteten Holzspanplatten, so vorzugehen, daß zunächst die Späne
mit Flammschutzmittellösung und Bindemittel imprägniert und dann nach Bildung eines
Kuchens zusammen mit einer oder mehreren Asbestschichten gemeinsam verpreßt werden.
Auch ist es möglich, z. B. nach Imprägnierung von Spänen mit Flammschutzmitteln
und Bindemitteln, zunächst unter Hitze und Druck einen Formling zu bilden und diesen
oberflächig in einem weiteren Arbeitsgang, z. B. mit Asbest und/oderFurnier zu vergüten,
bzw. aus einem oder mehreren Vorformlingen beliebige Mehrschichtformkörper herzustellen.
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Auch ist es möglich, insbesondere zur Einbringung größerer Mengen
an Flammschutzmitteln so zu verfahren, daß zunächst in der Flammschutzmittelzubereitung
ein pH-Wert von etwa 6 bis 7, vorzugsweise 6;2 bis 6,6 eingestellt, damit zumindest
ein Teil der zu verleimenden Teile z. B. durch Bedüsung oder Tränkung imprägniert,
hierauf, gegebenenfalls nach zwischenzeitlicher Trocknung, in an sich bekannter
Weise die Behandlung mit Bindemittel vorgenommen und schließlich in an sich bekannter
Weise die Formung, gegebenenfalls unter Hitze und Druck, durchgeführt wird.
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Natürlich kann auch so vorgegangen werden, daß eine Flammschutzmittelzubereitung
beliebigen pH-Wertes einer solchen Bindemittelzubereitung zugesetzt wird oder in
einer solchen Bindemittelzubereitung hergestellt wird, die ihrerseits entsprechende
Verbindungen in genügender Menge enthält, um eine Einstellung der Flammschutzmittelzubereitung
bzw. des Gesamtgemisches zumindest bis zur Zeit der Aushärtung auf den erfindungsgemäß
erforderlichen pH-Bereich zu bewirken. Dabei kann also gegebenenfalls unter der
Einwirkung von Härtern der pH-Wert des Gesamtgemisches wohl zunächst noch höher
liegen.
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Auch können bei der Herstellung der Holzwerkstofformkörper Flamxrischutzmittelzubereitungen
verwendet werden, deren pH-Wert auf den erfindungsgemäßen Bereich durch andere,
dem Werkstoff zugesetzte oder zuzusetzende Verbindungen, wie Mittel gegen Insektenfraß,
gegen Fäulnis u. dgl. eingestellt wird, so lange nur, bis zur Zeit der Aushärtung
ein pH von etwa 6 bis 7 erreicht ist bzw. gewahrt bleibt.
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Ebenso sind etwaige Einflüsse sehr saurer Späne und/oder sehr alkalischer
Leime entsprechend zu berücksichtigen, damit in jedem Fall innerhalb des Gesamtgemisches
der erfindungsgemäß vorgesehene pH-Bereich sichergestellt ist.