DE19619388A1 - Schutzmittel für Holz und Holzwerkstoffe - Google Patents
Schutzmittel für Holz und HolzwerkstoffeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Schutzmittel zum vorbeugenden Schutz von Holz und
Holzwerkstoffen gegen Pilz- und Insektenbefall sowie zur Herabsetzung der Brennbarkeit.
Wasserlösliche Salzgemische zum vorbeugenden Schutz von Holz gegen Pilze und In
sektenbefall wurden bereits um die Jahrhundertwende zur Imprägnierung von Grubenholz
in Bergwerken eingesetzt. Diese Mischungen basierten auf Alkalifluoriden, die mit Sulfaten
(vorwiegend Ammonium- und Magnesiumsulfat) gestreckt wurden.
Daneben finden sich in den damaligen Rezepten auch Chloride (Magnesium-, Calzium- und
Natriumchlorid, Bromide (Ammonium- und Natriumbromid), Silikofluoride (Magnesium- und
Zinksilikofluorid, Carbonate (Ammonium- und Natriumcarbonat) sowie anorganische,
wasserlösliche Kupfer, Zink-, Eisen-, Mangan- und Kobaltverbindungen.
Anläßlich mehrerer spektakulärer Großbrände zeigten die mit diesen Schutzmitteln be
handelten Hölzer ein deutlich besseres Brandverhalten im Vergleich zu nicht geschützten
Hölzer. In späteren Rezepten wurden die Sulfate zunehmend durch Phosphate ersetzt,
was deren Feuerschutzwirkung deutlich verstärkte.
Durch die dreifache Schutzwirkung hat sich mit der Zeit dann die Bezeichnung
"Dreifach-Salze" in Fachkreisen eingebürgert.
Aus ökotoxikologischen Gründen wurden vor ca. 20 Jahren die Fluoride durch Borate er
setzt. Aus der Vielzahl der entsprechenden Patentanmeldungen wird hier beispielhaft auf
die US 4 514 327 (Monoammoniumphosphat, Borax, Borsäure, Ammoniumsulfat) und
GB 2 165 270 (Natriumphosphat, Ammoniumsulfat, Borax, Borsäure) hingewiesen. In den
letzten Jahren werden neben den anorganischen Bestandteilen oft auch organische, wär
mezersetzliche Stickstoffverbindungen eingesetzt, z. B. gemäß US 3 398 019 Amine oder
Amidine, wie z. B. Harnstoff, Formamid, Acetamid, Guanin.
Im Brandfall zerfallen diese Verbindungen u. a. in Ammoniak und Wasserdampf, die als in
nerte Gase die Verbrennungsatmosphäre verdünnen. Daneben sollten auch synergisti
sche Effekte zwischen den Phosphor- und Stickstoffverbindungen die Feuerschutzwirkung
derartiger Mischungen verbessern.
Der brandschützende Effekt dieser Salzmischung resultierte darüber hinaus aus weiteren
Wirkungsmechanismen. Neben dem schon erwähnten Verdünnungseffekt kommt hier pri
mär der Mineralisierungseffekt zur Geltung. Die leicht schmelzenden,, anorganischen
Salze bilden bei Hitzeeinwirkung sperrschichtbildende Überzüge, die die Sauerstoffzufuhr
und damit den Brennvorgang behindern. Endothermische Reaktionen durch Wärmeentzug
und eine Dehydratisierung der Holzverbindungen, insbesondere von Cellulose und Hem
micellulose, fördern zusätzlich die Schutzwirkung. Diese Wirkungsmechanismen führen
letztendlich zur Ausbildung einer Sperrschicht aus mineralisierter Holzkohle auf der
Holzoberfläche. Bedingt durch die Holzstruktur kommt es aber im Brandfall in der Regel
nicht zu Ausbildung einer homogenen Schutzschicht. Die Kohleschicht ist von einer Viel
zahl von Rissen unterbrochen, wodurch bei der Verbrennung Bruchstücke oft in Würfel
form aus der sich bildenden Schutzschicht herausfallen. Als weiterer Nachteil muß die Er
höhung der Wärmeleitfähigkeit von mineralisierten Hölzern angesehen werden. Diese
Phänomene führen dazu, daß unter Umständen salzbehandelte Hölzer sogar schneller
abbrennen als ungeschützte.
Nachdem in Deutschland entsprechende Prüfverfahren, insbesondere der Brandschacht
versuch gemäß DIN 4102, Teil 1, eingeführt wurde, zeigte sich schnell, daß die Baustoff
klasse B1 "schwerentflammbar" mit den marktüblichen Dreifachsalzen nur bei sehr hohen
Dosierungen von ca. 400 g/m² erreicht werden konnte. Mit den bis in die siebziger Jahre
üblichen, manuellen Verfahrenstechniken (Streichen, Spritzen und Tauchen) sind aber
auch bei mehreren Arbeitsgängen Einbringmengen von nur bis 200 g/m² möglich. Deshalb
ist jetzt in Deutschland die Verarbeitung dieser Schutzmittel nur mit großtechnischen Ver
fahrenstechniken, insbesondere in Kessel-Druck-Vakuum-Anlagen, zulässig, was deren
Einsatz im Bereich des baulichen Brandschutzes sehr stark einschränkt.
Es war daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schutzmittel mit wesentlich effizi
enterer Schutzwirkung gegen Feuer zu konzipieren. Diese Aufgabe wurde dadurch gelöst,
daß im erfindungsgemäßen Schutzmittel neben den bekannten Bestandteilen auch wär
mezersetzliche organische Kohlenstoffverbindungen als sogenannte "Kohlenstoffspender"
enthalten sind. Da das Holzsubstrat zum größten Teil aus unter Hitzebeanspruchung ver
kohlenden Bestandteilen besteht, kommt der Einsatz dieser Verbindungen hier unerwartet
und erscheint auf den ersten Blick auch unnötig. Nun ist aber bekannt, daß während des
Brennvorganges Spannungen zur Rißbildung an der verkohlenden Holzoberfläche führen,
die auch durch Imprägnierung mit den bekannten Salzgemischen nicht verschlossen wer
den. Durch den Einsatz eines zusätzlichen Kohlenstoffspenders soll zumindest ein Teil
verschluß dieser Risse und damit eine längere Standzeit der schützenden Holzkohlen
schicht an der Holzoberfläche erreicht werden.
Aus der Vielzahl der in Frage kommenden organischen Verbindungen konnten empirisch
besonders günstige Ergebnisse mit Polyalkoholen, Carbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren
und deren Ammonium-, Amin-, Alkali- und Erdalkalisalzen erzielt werden.
Gegenstand der Erfindung sind somit wasserlösliche Schutzmittel zum vorbeugenden
Schutz von Holz und Holzwerkstoffen gegen Insekten- und Pilzbefall sowie zur Herabset
zung der Brennbarkeit, enthaltend:
- - 20 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 50 Gew.-% anorganische Phosphor verbindungen;
- - 5 bis 40 Ges.-%, vorzugsweise 12 bis 30 Gew.-% anorganische Borverbindun gen;
- - 5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 12 bis 30 Gew.-% organische Stickstoffverbin dungen;
- - 5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 25 Gew.-% Kohlenstoffverbindungen
sowie ggf. übliche Additive wie Netzmittel, Korrosionsinhibitoren und Antiaus
blühungsmittel.
Als anorganische Phosphorverbindungen werden bevorzugt Ammoniumphosphate einge
setzt. Innerhalb der vorgegebenen Anteile können die Phosphate auch teilweise oder ganz
durch Sulfate und/oder Carbonate ersetzt werden.
Als anorganische Borverbindungen werden bevorzugt Borsäure und deren Salze verwen
det. Aus der Gruppe der organischen, wärmezersetzlichen Stickstoffverbindungen kom
men bevorzugt die in der Praxis schon bewährten Amine und/oder Amidine in Frage, wie
Harnstoff, Formamid, Acetamid, Guanin und Hexamethylentetramin.
Aus der Vielzahl der in Frage kommenden Kohlenstoffspender werden bevorzugt Polyole,
Carbon- und Hydroxycarbonsäuren sowie Erdalkalisalze verwendet (z. B. Pentaerythrit,
Mannit, Saccharose, Glucose, Oxal-, Essig-, Glutar-, Glykol-, Milch-, Äpfel-, Wein- und Zi
tronensäure.
Unter der Vielzahl der in Frage kommenden Ammonium-, Amin-, Alkali- und Erdalkalisalze
werden hier beispielhaft Natriumoxalat, Natriumgluconat und Ammoniumtartrat genannt.
Um die Funktionsfähigkeit und praktische Verwendbarkeit der erfindungsgemäßen
Schutzmittel zu bestätigen, wurde die nachfolgend beschriebenen Imprägnier- und Brand
versuche durchgeführt. In diese Vergleichsversuche wurden zwei bekannte
(Vergleichsbeispiel 1 und 2) und zwei erfindungsgemäße Schutzmittel (Beispiele 3 und 4)
einbezogen.
Vergleichsbeispiel 1 | |
Diammoniumphosphat | |
33 Gew.-% | |
Monoammoniumphosphat | 9 Gew.-% |
Borax | 20 Gew.-% |
Borsäure | 16 Gew.-% |
Ammoniumsulfat | 22 Gew.-% |
Vergleichsbeispiel 2 | |
Monoammoniumphosphat | |
22 Gew.-% | |
Diammoniumphosphat | 22 Gew.-% |
Borsäure | 18 Gew.-% |
Borax | 10 Gew.-% |
Harnstoff | 28 Gew.-% |
Vergleichsbeispiel 3 | |
Diammoniumphosphat | |
28 Gew.-% | |
Monoammoniumphosphat | 14 Gew.-% |
Zucker (Saccharose) | 20 Gew.-% |
Harnstoff | 12 Gew.-% |
Hexamethylentetramin | 8 Gew.-% |
Pentaammoniumborat | 18 Gew.-% |
Vergleichsbeispiel 4 | |
Diammoniumphosphat | |
28 Gew.-% | |
Monoammoniumphosphat | 16 Gew.-% |
Borsäure | 16 Gew.-% |
Borax | 5 Gew.-% |
Natriumglukonat | 17 Gew.-% |
Harnstoff | 18 Gew.-% |
Bohlen aus Fichten- und Buchenholz wurden gemäß den Anforderungen nach DIN 50 014
- Klima - 23/50-2, 28 Tage gelagert. Die Restfeuchtigkeit bei Fichte betrug danach 8,7%
und das mittlere Raumgewicht 480 kg/m³, bei Buche entsprechend 9,8% und 690 kg/m³.
Aus den konditionierten Bohlen werden Bretter mit den Abmessungen 75 mm×20 mm×500 mm
geschnitten und gehobelt. Die Brettenden wurden vor dem Imprägnieren mit
2K-Epoxidharz versiegelt.
Die Kesseldruckimprägnierung erfolgte auf einer Technikums-KVD-Anlage mit zunächst 60
Minuten Vakuum und danach 120 Minuten Druck von 8 bar unter Verwendung von jeweils
10%-igen wäßrigen Schutzmittellösungen.
Die Salzlösungen wurden dabei exakt nach den gemäß Beispielen 1 bis 4 beschriebenen
Rezepten angesetzt, d. h. in diesem Falle wurde bewußt auf die Verwendung der sonst üb
lichen Additive wie Netzmittel, Korrosionsinhibitoren und ggf. Antiausblühungsmittel ver
zichtet.
Nach der Druckimprägnierung wurden die Bretter noch einmal 6 Wochen unter den Bedin
gungen "Klima DIN 50 014" gelagert. Danach konnten die Bretter auf 300 mm Länge ge
kürzt werden, und aus jeweils 8 Brettern wurden 4 Stück, deren Einbringmengen am nä
hesten dem Mittelwert kamen, für den Brandschachtversuch ausgewählt.
Die Brandprüfungen wurden im Kleinbrandschacht nach DIN 53 799 durchgeführt.
Dazu mußte durch entsprechendes Einstellung des Luft-Gas-Gemisches die Nullkurve der
Rauchgastemperatur mit Kalibrierblechen nach 5 Minuten 180 ± 10°C und nach 10 Minu
ten 205 ± 10°C ergeben. Während der Versuchsdauer von 10 Minuten wird die Rauch
gastemperatur registriert und durch visuelle Begutachtung die Qualm- und Flammenent
wicklung bewertet.
Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Tabelle wiedergegeben.
Die erfindungsgemäßen Schutzmittel zeigen somit bei deutlich geringeren Einbringmen
gen eine wesentlich effizientere Schutzwirkung.
Claims (6)
1. Wasserlösliches Schutzmittel zum Schutz von Holz und Holzwerkstoffen gegen In
sekten- und Pilzbefall sowie zur Herabsetzung der Brennbarkeit, enthaltend:
- - 20 bis 80 Gew.-%, vorzugsweise 30 bis 50 Gew.-% anorganische Phosphor verbindungen;
- - 5 bis 40 Ges.-%, vorzugsweise 12 bis 30 Gew.-% anorganische Borverbindun gen;
- - 5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 12 bis 30 Gew.-% organische Stickstoffverbin dungen;
- - 5 bis 40 Gew.-%, vorzugsweise 10 bis 25 Gew.-% Kohlenstoffverbindungen
sowie ggf. übliche Additive wie Netzmittel, Korrosionsinhibitoren und Antiaus
blühungsmittel.
2. Wasserlösliches Schutzmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als an
organische Phosphorverbindungen, bevorzugt Ammoniumphosphate, verwendet
werden.
3. Wasserlösliches Schutzmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
anorganische Borverbindungen, bevorzugt Borsäure und deren Salze, verwendet
werden.
4. Wasserlösliches Schutzmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als or
ganische Stickstoffverbindungen, bevorzugt Amine und Amidine, verwendet werden.
5. Wasserlösliches Schutzmittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als
Kohlenstoffverbindungen, bevorzugt Polyole, Carbonsäuren, Hydroxycarbonsäuren
sowie deren Ammonium-, Amin-, Alkali- und Erdalkalisalze, verwendet werden.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19619388A DE19619388A1 (de) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | Schutzmittel für Holz und Holzwerkstoffe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19619388A DE19619388A1 (de) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | Schutzmittel für Holz und Holzwerkstoffe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19619388A1 true DE19619388A1 (de) | 1997-11-20 |
Family
ID=7794267
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19619388A Withdrawn DE19619388A1 (de) | 1996-05-14 | 1996-05-14 | Schutzmittel für Holz und Holzwerkstoffe |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19619388A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006077142A1 (de) * | 2005-01-21 | 2006-07-27 | Brela Cosmetische & Chemische | Brandschutzmittel |
-
1996
- 1996-05-14 DE DE19619388A patent/DE19619388A1/de not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006077142A1 (de) * | 2005-01-21 | 2006-07-27 | Brela Cosmetische & Chemische | Brandschutzmittel |
DE102005003167B4 (de) * | 2005-01-21 | 2007-07-12 | Manfred PETERMÜLLER | Brandschutzmittel, sowie Verfahren zu dessen Anwendung |
JP2008528717A (ja) * | 2005-01-21 | 2008-07-31 | ペーターミュラー マンフレート | 難燃剤 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8141 | Disposal/no request for examination |