DE1228797B

DE1228797B - Verwendung von faserhaltigen Alkalisilikatplatten als Zwischenschicht in brandhemmenden mehrschichtigen Holzspanplatten oder brandhemmendem Sperrholz

Info

Publication number: DE1228797B
Application number: DEB61589A
Authority: DE
Inventors: Dr Rudolf Breu; Dr Rudolf Gaeth; Horst Nebel; Dr Bernhard Schmitt
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1961-03-01
Filing date: 1961-03-09
Publication date: 1966-11-17
Also published as: DE1471005C3; GB944133A; DE1208058B; DE1471005A1; BE614578A; DE1471005B2; CH424596A; NL275385A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 'MTWWt PATENTAMT Int. Cl.:

B27d

AUSLEGESCHRIFT

B29j;B32b
Deutsche Kl.: 39 a7- 5/00

Nummer: 1228 797

Aktenzeichen: B 615891 c/39 a7

Anmeldetag: 9. März 1961

Auslegetag: 17. November 1966

Nach einem eigenen, nicht zum Stand der Technik gehörenden Vorschlag werden thermisch isolierende Flammschutzschichten unter Verwendung von Alkalisilikatlösungen erhalten, indem man Fasern oder Gewebe in eine Schicht einer Alkalisilikatlösung einbettet und die Schicht anschließend durch Wasserentzug bei erhöhter Temperatur verfestigt, wobei man derartige Brandschutzplatten auch in Kombination mit anderen Werkstoffen in Schichtenkonstruktionen herstellen und verwenden kann.

Es ist auch schon vorgeschlagen worden, in einer ein- oder beidseitig mit einer nicht oder nur schwer entflammbaren Schicht versehenen Holzwerkstoffplatte eine in an sich bekannter Weise bei Brandtemperatur porenbildende Zwischenschicht zwischen der Holzwerkstoffschicht und der nicht oder nur schwer entflammbaren Schicht anzuordnen. Gemäß dem letzteren Vorschlag wird jedoch nicht darauf abgehoben, aus welchen Materialien diese porenbildenden Zwischenschichten bestehen sollen.

Es wurde gefunden, daß man außerordentlich brandfeste Holzwerkstoffkombinationen erhält, wenn man durch Einbetten von Fasern oder Geweben in eine Schicht einer Alkalisilikatlösung und durch anschließende Verfestigung durch Entzug von Wasser aus dieser Schicht bei erhöhten Temperaturen, vorzugsweise unter 100° C, erhaltene Brandschutzplatten erfindungsgemäß als bei Brandtemperaturen schaumbildende Zwischenschicht in brandhemmenden mehrschichtigen Holzspanplatten oder brandhemmendem Sperrholz verwendet.

Die Holzwerkstoffkombinationen können auf einfache Weise dadurch hergestellt werden, daß man auf die mit Leim bedüste Holzspanschüttung eine Brandschutzplatte aufbringt, diese mit einer weiteren Schüttung von mit Bindemitteln versehenen Holzspänen oder Furnieren oder anderen flächigen Gebilden abdeckt und anschließend dieses Paket in an sich bekannter Weise zu Formstücken verpreßt. Die Brandschutzschicht läßt sich auch dadurch einbringen, daß man nichtvorfabrizierte Brandschutzplatten verwendet, sondern die Zwischenschicht als eine lockere Faserschüttung mit Alkalisilikaten aufbringt. Bei dieser Verfahrensweise ist besondere Sorgfalt darauf zu verwenden, daß keine Schädigung durch Dampfblasenbildung beim Verpressen und Trennung der Laminatschichten auftritt. Um den Prüfbedingungen für die Brandfestigkeit von Holzwerkstoffen zu genügen, sollte dabei die Entfernung der Brandschutzplatte von der Stelle der möglichen Flammeneinwirkung nicht größer als 1 cm sein.

Verwendung von faserhaltigen Alkalisilikatplatten als Zwischenschicht in brandhemmenden
mehrschichtigen Holzspanplatten oder
brandhemmendem Sperrholz

Anmelder:

Badische Anilin- & Soda-Fabrik

Aktiengesellschaft, Ludwigshafen/Rhein

Als Erfinder benannt:

Dr. Rudolf Gäth, Limburgerhof;

Dr. Bernhard Schmitt, Heidelberg;

Dr. Rudolf Breu, Lambsheim; '

Horst Nebel, Ludwigshafen/Rhein

Technisch ist es aber ohne weiteres möglich, die Entfernung auch größer zu wählen.
Da die Brandschutzplatte einer längeren Einwirkung von Wasser nicht widersteht, ist es zweckmäßig, sie durch eine entsprechende Abdeckung, z. B. mit Phenolharzen, die gleichzeitig als Leim wirken, oder aber auch durch Abdeckschichten, die beim Verleimungsprozeß fest gebunden werden, gegen den Einfluß von Wasser zu schützen. Derartige Schutzmaßnahmen sind jedoch nur dann notwendig, wenn der Holzwerkstoff bei seiner Verwendung direkt mit kondensiertem Wasser in Berührung kommt. Das Abdecken der Brandschutzplatten mit z. B. Phenolharzen oder anderen geeigneten Abdeckschichten kann sich auch im Hinblick auf den alkalischen Charakter der Brandschutzplatte unter extremen Umständen empfehlen. Es wurde andererseits überraschenderweise gefunden, daß die Abbindung von

z. B. Harnstoff- oder Melaminharzen, die vorzugsweise als Bindemittel für das Verleimen von Holzspanplatten verwendet werden und die im sauren Bereich abbinden, durch die Brandschutzplatte unter den üblichen Bedingungen nicht wsentlich behindert wird.

Erfindungsgemäß erhält man für die meisten Zwecke einwandfrei brauchbare Holzspanplatten mit einer sehr hohen Widerstandskraft gegen Feuereinwirkung. Wenn die Holzspanplatten in einer dauernd feuchten Umgebung verwendet werden sollen, kann die Gefahr bestehen, daß die eingelegten Brandschutzschichten nicht mehr die notwendige Abbinde-

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kraft gegen den umgebenden Holzwerkstoff haben und infolgedessen an den Stellen, an denen die Brandschutzschichten eingelegt sind, eine Trennung des Werkstoffes eintritt. Dieser Gefahr kann man ohne Schädigung der Brandschutzwirkung der Brandschutzplatte dadurch begegnen, daß man durch die Brandschutzplatte kleine Dübel treibt oder diese Dübel bei der Herstellung der Brandschutzplatte von vornherein einbaut. Diese Dübel müssen aus einem Material, zweckmäßig Holz, hergestellt sein, das bei der Verleimung der Holzspanplatten einwandfrei mit den Holzspänen verleimt wird. Die Dübel müssen dabei auf beiden Seiten der Brandschutzplatte herausstehen und so eine feste Verbindung mit dem Holzwerkstoff ermöglichen. Dabei soll die Dirnensionierung der einzelnen Dübel so gehalten werden, daß die durch sie bedingten Durchbrüche durch die Brandschutzplatte ein Durchschlagen des Brandes an diesen Stellen ausschließen. Zweckmäßig wählt man einen Durchmesser der Dübel von etwa 0,5 bis 4 mm, weil so einerseits die brandhemmende Wirkung der Brandschutzplatte nicht merklich geschädigt wird, indem die diesen Dübeldurchmessern entsprechenden Durchbrüche durch die Brandschutzplatte noch so klein sind, daß sie sich durch das Aufschäumen der Platte bei Hitzeeinwirkung und die damit verbundene Ausdehnung der Platte verschließen, und andererseits solche Dübel stark genug sind, um eine feste Verbindung der auf beiden Seiten der Brandschutzplatte liegenden Holzspanschichten zu gewährleisten. Die Durchbrüche durch die Brandschutzplatte lassen sich auch größer wählen, vor allem, wenn die Dübel aus sehr dichtem Holz angefertigt sind. Durch die dichte Packung bei Verwendung solcher Dübel ist der Zutritt von Luft zu den Dübeln nur schlecht möglich; überdies vermittelt hierbei die Verkohlung der Dübel einen sehr hohen Flammschutz.

Statt.die Verbindung der Brandschutzplatte mit den ihr anliegenden Holzspanschichten durch Dübel herzustellen, kann man auch durch die Brandschutzplatte Fäden oder Fasern ziehen, die abwechselnd auf der oberen und unteren Seite der Brandschutzplatte herausragen und durch ihren Fasercharakter einen festen Zusammenhalt vermitteln. Hierfür eignen sich Fäden und fadenförmige Gebilde, die mindestens die Alkalifestigkeit des umgebenden Holzes haben; gegebenenfalls behandelt man die Fäden und fadenförmigen Gebilde mit einem alkalifesten Bindemittel. Vorteilhaft verwendet man Fäden aus solchem Material, das eine Verleimung mit den für die Verleimung der Holzspäne verwendeten Leimen gestattet.

Auch mit Fäden, z. B. Metallfäden, die diese Voraussetzung nicht haben, kommt man rein mechanisch bei entsprechender Auslegung der Schlaufen der Fäden zu einer brauchbaren mechanischen Verbindung der oberhalb und unterhalb der Brandschutzplatte befindlichen Holzwerkstoff schichten. Die Verbindung der oberhalb und unterhalb der Brandschutzplatten liegenden Holzwerkstoff schichten kann darüber hinaus gegebenenfalls auch durch die bekannten Maßnahmen des Verschraubens, Vernageins usw. erfolgen.

Analog der Herstellung von Holzspanplatten mit brandhemmender Wirkung lassen sich auch feuerhemmende Sperrhölzer herstellen, indem man zwisehen den Fumierschichten in entsprechender Weise v/ie bei den Holzspanplatten Brandschutzplatten anordnet.

Beispiel 1 ■ ■

100 Teile (Gewichtsteile) Holzspäne werden mit 16 Teilen einer 50%igen Biiidemittelmischung versetzt, die aus 100 Teilen eines 65%igen wäßrigen Harnstoff-Fonnaldehyd-Kondensationsproduktes, 10 Teilen einer Lösung aus 1 Teil Ammoniumchlorid, 1 Teil Harnstoff, 1 Teil 25°/oiger wäßriger Ammoniaklösung sowie 7 Teilen Wasser, 10 Teilen einer 33%igen Paraffinemulsion und 10 Teilen Wasser besteht.

Diese Mischung wird mittels geeigneter Werkzeuge, wie Düsen, Schleuderrad usw., auf die von einem Rührwerk bewegten Holzspäne aufgebracht, die anschließend in Formen gleichmäßig verteilt und bei 130 bis 160° C innerhalb von 10 Minuten bei einem Druck von etwa 25 kg/cm² zu einer etwa 12 mm dicken Platte verpreßt werden.

Zwischen zwei in dieser Weise hergestellte Platten wird eine beidseitig mit einer Mischung aus 100 Teilen eines Phenol-Resorcin-Kondensationsproduktes und 20 Teilen einer Mischung aus 30% Paraformaldehyd und 70% Füllmitteln, bestehend aus Holzmehl, Kokosnußschalenmehl und Maisstärke, bestrichene Brandschutzplatte gelegt, die durch Einbettung von Fasern oder Gewebe in eine Schicht einer Alkalisilikatlösung und anschließende Verfestigung der Schicht durch Wasserentzug bei erhöhter Temperatur erhalten worden ist, und 5 bis 6 Stunden bei Raumtemperatur unter einem Druck von 20 kg/ cm² verpreßt. Der Druck soll hierbei den bei der Spanplattenherstellung angewendeten Preßdruck nicht überschreiten.

Beispiel 2

100 Teile Holzspäne mit 20 Teilen einer 40%igen Leimlösung versetzt. Die Leimlösung besteht aus 100 Teilen eines etwa 48%igen wäßrigen Phenol-Formaldehyd-Kondensationsproduktes und 20 Teilen Wasser. Wie unter Beispiel 1 beschrieben, werden die Holzspäne mit dieser Leimlösung behandelt und in Formen geschüttet, wobei nach der halben Menge des Schüttgutes die Brandschutzplatte auf die Späne gelegt und anschließend der Rest des Schüttgutes aufgestreut wird. Das Ganze wird in einer Heißpresse bei etwa 160° C etwa 15 Minuten lang verpreßt und abgekühlt. Das Kühlen der Platten in der Presse verhindert eine Abtrennung der Brandschutzplatte von den Holzspanschichten.

Die so erhaltene feuerhemmende Plattenkombination wird 30 Minuten einer intensiven Gasflamme einseitig ausgesetzt. Die auf der Rückseite der Prüfplatte auftretenden Temperatuen sind in der folgenden Tabelle dargestellt (Raum- und Plattentemperatur etwa 22 bis 23° C):

Nach 10 Minuten 40° C

Nach 13 Minuten 60° C

Nach 14 Minuten 70° C

Nach 24 Minuten 90° C

Nach 25¹Z₂ Minuten 100° C

Nach 28 Minuten 120° C "

Nach 29 Minuten 130° C

Nach 30 Minuten 135° C

Der hinter der mittig eingelegten Brandschutzplatte befindliche Teil der Spanplatte ist gegen Versuchsende lediglich geringfügig angekohlt ohne größeren Verlust der mechanischen Festigkeit.

Beispiel 3

Wie im Beispiel 2 beschrieben, werden die Späne beleimt und nach Einlegen der Brandschutzplatte verpreßt. Die Brandschutzplatte jedoch wird vor dem Einlegen mit einer Leimlösung behandelt, wodurch sich eine Isolierschicht um die Brandschutzplatte legt. Die aufzubringende Leimlösung besteht aus 100 Teilen einer etwa 48%igen wäßrigen Phenolharzlösung, der 15 Teile Füllmittel (aus z. B. 90%Kokosnußschalenmehl und 10% Paraformaldehyd) sowie 10 Teile eines feinstgemahlenen Füllmittels pflanzlichen Ursprungs und 40 Teile Wasser untergemischt werden. Der Leimauftrag soll reichlich bemessen sein und nicht unter 250 bis 300 g/m² auf jeder Seite betragen.

Beispiel 4

a) 200 Teile Holzspäne werden als Deckschichtspäne mit 60 Teilen einer etwa 40%igen Leimlösung, wie im Beispiel 2 beschrieben, beleimt,

b) ebenso werden 400 Teile Holzspäne als Mittelschichtspäne mit 80 Teilen einer etwa 4O°/oigen Leimlösung, wie im Beispiel 2 beschrieben, beleimt.

Die Hälfte der Deckschichtspäne wird in einen Formrahmen geschüttet, eine Brandschutzplatte aufgelegt, dann werden die Mittelschichtspäne eingeschüttet, abermalls eine Brandschutzplatte eingelegt und die restlichen Deckschichtspäne aufgeschüttet und das Ganze bei etwa 160° C etwa 15 Minuten lang verpreßt. Die so erhaltene Platte wird in der Presse langsam abgekühlt.

Beispiel 5

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Eine fertig verpreßte, vorzugsweise mit einem Phenolharz hergestellte Holzspanplatte wird zwischen zwei mit einem beidseitig aufgetragenen Leimgemisch versehene Brandschutzplatten gelegt, die ihrerseits an ihrer Außenseite mit einem etwa 1,2 mm starken Buchenfurnier abgedeckt werden. Diese Kombination wird etwa 15 Minuten lang bei etwa 160° C verpreßt und anschließend in der Presse abgekühlt.

Das auf die Brandschutzplatten aufzutragende Leimgemisch wird erhalten, indem man 100 Teile eines etwa 48%igen Phenolharzleimes mit 20 Teilen eines aus 90% Füllmittel (z. B. Kokosnußschalenmehl) und lO°/o Paraformaldehyd bestehenden Beschleunigers mischt. Die Auftragsmenge je Quadratmeter Brandschutzplatte soll mindestens 250 bis 300 g einseitig betragen.

Beispiel 6

Zwischen die gemäß Ansatz im Beispiel 1 bzw. 2 beleimten Holzspäne wird eine mit Holzdübeln in beliebiger Anzahl und Anordnung versehene Brandschutzplatte — beleimt gemäß Beispiel 3 oder unbeleimt gemäß Beispiel 2 — mittig eingelegt und zusammen mit den Holzspänen in bekannter Weise verpreßt und gekühlt.

Beispiel 7

Die in den Beispielen 2 bis 5 angegebene Verwendung einer wäßrigen Phenolharzlösung kann in gleicher Weise durch eine etwa 50%ige Lösung eines Harnstoff-Formaldehyd-Kondensationsproduktes ersetzt werden.

Claims

Patentanspruch:

Verwendung einer durch Einbetten von Fasern oder Geweben in eine Schicht einer Alkalisilikatlösung und durch anschließende Verfestigung durch Entzug von Wasser aus dieser Schicht bei erhöhten Temperaturen, vorzugsweise unter 100° C, erhaltenen Brandschutzplatte als bei Brandtemperaturen schaumbildende Zwischenschicht in brandhemmenden mehrschichtigen Holzspanplatten oder brandhemmendem Sperrholz.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1 004 366.

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