DE2259155A1

DE2259155A1 - Schwer entflammbare spanplatte sowie verfahren zu deren herstellung und feuerhemmende mischung zur verwendung bei diesem verfahren

Info

Publication number: DE2259155A1
Application number: DE19722259155
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr Exner; Herbert Mayerhoffer; Hardo Dr Nuering
Original assignee: OESTERR HIAG WERKE AG
Current assignee: OESTERR HIAG WERKE AG
Priority date: 1971-12-10
Filing date: 1972-12-02
Publication date: 1973-06-14
Also published as: SE390508B; FR2162588A1; CH584819A5; IT974703B; FR2162588B1; BE792397A; AT314809B

Description

Patentanwalt
62 Wiesbaden

Hihi 21 1*L

Österreichische Hiag-Werke ■ — Aktiengesellschaft

Wien 1 /Österreich

Schwer entflammbare Spanplatte sowie Verfahren zu deren Herstellung und feuerhemmende Mischung zur Verwendung bei diesem Verfahren

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Die Erfindung bezieht sich auf eine feuerhemrnende

Mischung, durch deren Zusatz Platten bzw. Körper auf Basis von Teilchen aus brennbarem Material, insbesondere Holzspanplatten, welche nach einem der bekannten Verfahren durch Verleimung von Holzspänen mit einem Bindemittel unter Anwendung von Druck und Temperatur hergestellt werden, schwer bzw. nicht entflammbar gemacht werden.

Die Erfindung bezieht sich weiter auf Spanplatten, welche diese feuerhemmende Mischung enthalten, und auf das Verfahren zur Herstellung von schwer entflammbaren Spanplatten unter Verwendung der erfindungsgemäßen feuerhemmenden Mischung.

Schließlich bezieht sich die vorliegende Erfindung noch darauf, daß eine ausgezeichnete flammenhemmende bzw. selbstverlöschende Wirkung bei dreischichtigen Spanplatten bereits dann erreicht wird, wenn die feuerhemmende Mischung von der erfindungsgemäßen Zusammensetzung ausschließlich in die Deckschicht eingearbeitet wird.

Es ist bereits eine Reihe von Untersuchungen angestellt worden mit dem Ziel, Holzspanplatten mit geeigneten Zusätzen mit feuerschützender Wirkung zu versehen, um dadurch eine Schwerentflammbarkeit dieser Platten zu erreichen. Als derartige Zusätze kommen einerseits anorganische oder mineralische Stoffe, wie z.B. Glimmermehl, Asbestmehl oder Vermiculit, oder anorganische Chemikalien, wie z.B. Borsäure, Borate, Magnesiumchlorid oder Ammoniumphosphate und andererseits organische Stickstoffverbindungen, wie Harnstoff, Melamin oder Dicyandiamid,

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in Frage. Diese Zusätze sind jedoch mit einer Reihe von Nachteilen behaftet, sodaß die Erfolge zum Teil recht unbefriedigend waren. So muß der Zusatz von mineralischen Stoffen in verhältnismäßig hohen Mengen erfolgen,_x um eine genügende SchJtzwirkung zu erzielen. Dadurch werden nicht nur höhere Kosten verursacht, sondern auch die Plattenfestigkeiten beeinträchtigt und darüber hinaus die Lebensdauer der Bearbeitungswerkzeuge herabgesetzt. Andere Schutzmittel wieder beeinträchtigen die Wasserfestigkeit der fertigen Spanplatten oder wirken ebenfalls nachteilig auf die Plattenfestigkeit.

Die vorliegende Erfindung ging nun davon aus, eine geeignete Mischung zu finden, die aus einer, bei relativ niedrigen Temperaturen schutzschichtbildenden, anorganischen Substanz und einer stickstoffreichen organischen Substanz besteht.

Ein derartiges Gemisch wurde bereits von G. Stegmann beschrieben. Es handelt sich dabei um ein Gemisch aus 3 Teilen Dicyandiamid und 1 Teil Borsäure. Dieses Gemisch, in Mengen von 15 bis 20 % der Deckschicht zugesetzt, zeigte eine gute feuerhemmende Wirkung. Da das Verhältnis Deckschicht zu Mittelschicht bei diesen Versuchen 48 : 52 betrug, bedeutet dies einen Einsatz von 7,2 bis 9,6 % Gemisch, bezogen auf die gesamte'Platte.

Es wurde nun gefunden, daß dieses Gemisch zwar eine gute feuerhemmende Wirkung besitzt, aber in der Praxis deutliche Nachteile hat. Infolge des hohen Anteiles an Dicyandiamid, das durch die Abspaltung von Ammoniak in der Heizpresse basisch

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wirkt, wird die Aushärtung des Leimes verzögert. Das Bestreben der Spanplattenindustrie aber ist es, aus Gründen der Wirtschaftlichkeit die Preßzeiten so weitgehend als nur möglich zu verkürzen. Dem steht jedoch die verzögernde Wirkung des hohen Dicyandiamidzusatzes gegenüber. Es konnte gezeigt werden, daß bei kurzen Preßzeiten und bei Zusatz von 15 % Dicyandiamid und 5 % Borsäure in die Deckschicht die Festigkeit der fertigen Platten verschlechtert wurde.

Dieser Nachteil konnte durch die erfindungsgemäße Mischung behoben werden. Es stellte sich nämlich heraus, daß durch einen Zusatz von Dicyandiamid und Borsäure im Verhältnis 50 : 50 bis 25 : 75, vorzugsweise jedoch 35 : 65 bis 25 : 75, nicht nur der Einfluß der verzögernden Wirkung des Dicyandiamides auf die Aushärtung des Leimes vermindert werden konnte, sondern darüber hinaus noch eine beträchtliche Erhöhung des feuerhemmenden Effektes erzielt wurde. Anstelle von Dicyandiamid kann gemäß der vorliegenden Erfindung auch Melamin eingesetzt werden, wobei das Verhältnis Melamin zu Borsäure ebenfalls 50 : 50 bis 25 : 75, vorzugsweise jedoch 35 : 65 bis 25 : 75 zu betragen hat. Ebenso könnte Dicyandiamid durch Harnstoff ersetzt werden, doch wird in diesem Fall die Wasserfestigkeit, die durch den Zusatz von Dicyandiamid bzw. Melamin im Vergleich zu ungeschützten Platten verbessert wird, wieder verschlechtert.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher zunächst eine schwer entflammbare Spanplatte aus Spänen aus brennbarem Material, insbesondere Holzspanplatte, welche eine feuerhemmende

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Mischung auf Basis von Borsäure und einer organischen stickstoffhaltigen Substanz enthält, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie 5 bis 10 Gew.% bezogen auf die Holzmenge, einer Mischung aus Borsäure und der stickstoffhaltigen organischen Substanz, wie Harnstoff oder vorzugsweise Dicyandiamid bzw. Melamin, im Verhältnis 50 : 50 bis 7 5 : 25, vorzugsweise 65 : 35 bis 75~i 25, enthält.

Der Zusatz der feuerhemmenden Mischung erfolgt nach dem erfindungsgemäßen Verfahren dadurch, daß das vorgemischte Schutzmittel in Pulverform auf die bereits vorbeleimten Holzspäne zerstäubt wird. Dabei hat es sich gemäß der vorliegenden Erfindung als vorteilhaft erwiesen, daß die Zerstäubung erfolgt, wenn bereits mindestens die Hälfte des Leimes versprüht wurde, vorzugsweise jedoch im letzten Drittel der Beieimungstrommel.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich schließlich auch auf die feuerhemmende Mischung zur Verwendung nach dem beschriebenen Verfahren auf Basis von Borsäure und einer organischen, stickstoffhaltigen Substanz, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß sie Borsäure und die stickstoffhaltige organische Substanz, wie Harnstoff oder vorzugsweise Dicyandiamid bzw. Melamin, im Verhältnis 50 : 50 bis 75 : 25, vorzugsweise 65 : 35 bis 75 : 25 enthält.

Weiters konnte gefunden werden, daß dunh die Zugabe eines Gemisches von 25 Teilen Dicyandiamid und 7 5 Teilen Borsäure, entsprechend der vorliegenden Erfindung, in einer Menge von 15 bis 25 Gew.%, vorzugsweise, 200 g je 1000 g atro Späne nur in die Deckschicht die gleiche feuerhemmende Wirkung

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auftritt, wie wenn man die gleiche Menge des bereits vorbekannten Gemisches aus 75 feilen Dicyandiamid und 25 Teilen Borsäure sowohl in die Deck- als auch in die Mittelschicht gibt. Hingegen wird die feuerhemmende Wirkung deutlich geringer, wenn das Gemisch aus 75 Teilen Dicyandiamid und 25 Teilen Borsäure nur in die Deckschicht gegeben wird.

Das, Verfahren ist in erster Linie für Spanplatten geeignet, für deren Herstellung Bindemittel auf Harnstoff-Formaldehyd-Basis verwendet werden, jedoch nicht auf solche beschränkt. Die Verwendung eines Hydrophobierungsmittöls auf Paraffinbasis ist im Falle des Zusatzes der erfindungsgemäßen feuerhemmenden Mischung unvorteilhaft, da Paraffin die feuer*- schützende Wirkung vermindern würde. Hingegen können zuÄzlich noch Chlorparaffine verwendet werden, da diese ebenfalls feuerhemmende V/irkung aufweisen, durch den erfindungsgemäßen Zusatz jedoch die im Brandfalle aus dem Chlorparaffin entstehenden Salzsäuredämpfe unschädlich gemacht würden.

Zur Prüfung der gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellten feuerhemmenden Spanplatten wurde folgende Methode angewendet: Ein Plattenzuschnitt von 15 χ 15 cm wurde in einer Höhe von 153 mm auf einen Eisenring gelegt und von unten mit einem Brenner nach Bunsen für Propangas mit Lufthülse, Brennrohr 6 mm 0, Gesamthöhe 120 mm, rat voller Flamme teflammt. Es wurde die Zeit vom Beginn der Beflammung bis zum Auftreten eines schwarzen, verkohlten Fleckes von 2,5 cm Durchmesser an der der Flamme gegenüberliegenden Plattenseite gemessen. Die ganze Prüfeinrichtung befand sich zur Ausschaltung von Zugluft in einem Schacht von 50 χ 50 cm Grundfläche.

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Die folgenden Beispiele dienen zur Veranschaulichung der vorliegenden Erfindung, ohne diese jedoch in irgendeiner Weise einzugrenzen.

Beispiel 1: In einer üblichen Beleimungsanlage wurden Deckschichtspäne, wie sie für die Herstellung von Spanplatten Verwendung finden, mit einer geeigneten Sprühflotte eines Harnstoff -Fornialdehyd-Leimes besprüht. Nachdem 2/3 der vorgesehenen Leimmenge aufgebracht worden waren, wurden 200 g eines Gemisches aus 25 Gew.Teilen Dicyandiamid und 7 5 Gew. Teilen Borsäure in Pulverform je 1000 g atro Späne aufgestäubt... Hierauf wurde der Rest der Leimflotte auf die Späne versprüht. Die Späne für die Mittelschicht wurden in einer gesonderten Beleimungsanlage in der für die Spanplattenherstellung üblichen Art beleimt. Es wurde aus den beleimten Spänen ein Spankuchen

3 für eine 20 mm Spanplatte mit einer Wichte von 0,7 kg/dm gestreut und in einer Heizpresse unter Anwendung von Druck und Temperatur zu einer Spanplatte verpreßt. Das Verhältnis von Deckschicht zu Mittelschicht betrug bei dieser Platte 30 : 70, d.h., daß der Einsatz von Flammschutzmittel, bezogen auf die Gesamtmenge atro Späne, 6 % betrug. Die so hergestellte Span-

2 platte hatte eine Biegefestigkeit von 198 kp/cm und eine

Querzugsfestigkeit von 7,6 kp/cm . Die Durchbrennzeit bei der Prüfung nach der vorstehend angeführten Methode betrug 202 Minuten. Flammenbildung trat keine auf.

Zum Vergleich wurde nach dem oben beschrieben Verfahren eine 20 mm Spanplatte hergestellt, die jedoch keinerlei Schutz-

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mittel enthielt. Diese Platte wies eine Durdibrennzeit von 73 Minuten auf, d.h. die Durchbrennzeit der nach der vorliegenden Erfindung ausgerüsteten, feuerhemmenden Platte war um das 2,75-fache länger.

In Vergleichsversuchen wurden Spanplatten mit den schon bekannten Schutzmittelgemischen hergestellt.

Beispiel 2: Wie in Beispiel 1 wurden Holzspäne getrennt nach Deck- und Mittelschicht in einer Beleimungsanlage mit der üblichen Bindemittelzusammensetzung beleimt. Sowohl die Deckais auch die Mittelschichtspäne wurden nach Aufbringung der Hälfte der vorgesehenen Leimmenge mit 200 g eines Gemisches aus 75 Gew. Teilen Dicyandiamid und 25 Gew.Teilen Borsäure je 1000 g atro Späne bestäubt und hernach der restliche Leim aufgesprüht. Streuung und Verpressen erfolgte auf die gleiche Art wie bei Beispiel 1. Die so erhaltene 20 mm Platte wies eine

Biegefestigkeit von 1M6 kp/cm und eine Querzugsfestigkeit von

2
H,75 kp/cm auf. Die Durchbrennzeit betrug 201 Minuten.

Beispiel 3: Auf die gleiche Weise wie in Beispiel 2 wurde eine weitere Spanplatte hergestellt, welche jedoch nur in der Deckschicht 200 g eines Gemisches von 75 Gew.Teilen Dicyandiamid und 25 Gew.Teilen Borsäure pro "iOOO g atro Späne enthielt und in der Mittelschicht ungeschützt war« Bei dieser Platte betrug die Durchbrennzeit 173 Minuten» also nur das 2,35-fade einer ungeschützten Platte, bzw. war sie um 15 % geringer als bei einer gleichen Platte mit dem erf Jndungs** gemäßen

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Claims

Patentansprüche :

Jl.) Schwer entflammbare Spanplatte aus Spänen aus brennbarem Material, insbesondere Holzspanplatte, welche eine feuerhemmende Mischung auf Basis von Borsäure und einer organischen stickstoffhaltigen Substanz erihält, dadurch gekennzeichnet, daß sie 5 bis 10 Gew.%, bezogen auf die Holzmenge, einer Mischung aus Borsäure und der stickstoffhaltigen organischen Substanz, wie Harnstoff oder vorzugsweise Dicyandiamid bzw. Melamin, im Verhältnis 50 : 50 bis 7 5 : 25, vorzugsweise 65 : 35 bis 75 : 25, enthält.

2. Spanplatte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerhemmende Mischung nur in der Deckschicht in einer Menge von 15 bis 25 Gew.% enthalten ist. ; ■

3. Spanplatte nach Anspruch 1 gäa? 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem ein oder mehrere Chlorparaffine enthält.

H. Verfahren zur Herstellung von schwer entflammbaren Spanplatten nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerhemmende Mischung in Pulverform auf die bereits vorbeleimten Holzspäne aufgestäubt wird, wobei das Aufstäuben vorzugsweise nach Aufbringen von mehr als der Hälfte der vorgesehenen Leimmenge, insbesondere im letzten Drittel der Beleimungstrommel, erfolgt.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die feuerhemmende Mischung nur der für die Deckschichten bestimmten Spanmischung zugesetzt wird.

6. Feuerhemmende Mischung zur Verwendung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie Borsäure und die stickstoffhaltige organische Substanz, wie Harnstoff oder vorzugsweise Dicyandiamid bzw. Melamin, im Verhältnis 50 : 50 bis 75 : 25, vorzugsweise 65 : 35 bis 75 : 25, enthält.

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