DE2708124C2 - Feuerhemmendes Mittel für Bauteile aus lignizellulosehaltigen Teilchen und seine Verwendung - Google Patents

Feuerhemmendes Mittel für Bauteile aus lignizellulosehaltigen Teilchen und seine Verwendung

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DE2708124C2 DE2708124A DE2708124A DE2708124C2 DE 2708124 C2 DE2708124 C2 DE 2708124C2 DE 2708124 A DE2708124 A DE 2708124A DE 2708124 A DE2708124 A DE 2708124A DE 2708124 C2 DE2708124 C2 DE 2708124C2
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein feuerhemmendes Mittel für Bauteile aus lignozellulosehaltigen Teilchen auf der Basis von Borsäure und Antimontrioxid. Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung des feuerhemmenden Mittels.
Die Herstellung von Elementen oder Bauteilen aus Lignozelluloseteilchen ist seit langem bekannt. Das Verfahren besteht im allgemeinen darin, ein Schichtgebilde bestehend aus einer oder mehreren Schichten aus Holzteilchen, Flachsschäben usw., die mit einem Bindemittel vermischt sind, das gewöhnlich in der Hauptsache aus einem synthetischen Harz und Zusätzen wie einem Härter besteht, unter Druck und Hitze zu verpressen. Am häufigsten bestehen die Teile aus Lignozelluloseteilchen aus vielen und gewöhnlich aus drei Schichten, wobei zwei äußere Schichten des Schichtgebildes in Sandwichform eine Einlage aufnehmen, deren Lignozelluloseteilchen gewöhnlich größer als diejenigen der äußeren Schichten sind.
Derartige Elemente werden hauptsächlich im Baugewerbe verwendet
Die Sicherheitsnormen zum Schutz gegen Feuer werden laufend in den meisten Längern strenger, so daß eine feuerhemmende Behandlung dieser Teile unerläßlich wird. Die in Bezug auf die Verbesserung der Feuerbeständigkeit dieser Teile unternommenen Untersuchungen führten dazu, daß Borsäure und deren Salze oder Ammoniumsalze eingearbeitet wurden.
Das geschah auch schon, indem Holzspänen vor oder nach drr Beleimung 3 bis 15 Gewichtsprozent Borsäure in Granulat- oder Pulverform zugesetzt wurden (DE-OS 14 53 400). In der DE-OS 22 59 155 werden Holzspanplatten beschrieben, die eine feuerhemmende Mischung aus Borsäure und Dicyandiamid bzw. Melamin enthalten, der außerdem noch Chlorparaffine zugesetzt sein können.
Nach der DE-OS 15 28 258 sollen flammbeständige Holzspanplatten in der Weise hergestellt werden, daß Holzspäne oder Holzteilchen mit einem Belag aus einem wärmebeständigen chlorhaltigen Material und Antimontrioxid, Antimonpentoxid, Antimonoxvchlorid, Antimonpentaoxydichlorid oder Alkaliantimonaten versehen werden, dann den Klebstoffauftrag erhalten und zur Spannplattenmatte geformt werden, die anschließend unter Aushärtung des Klebstoffs komprimiert wird.
Schließlich sind aus der DE-AS 12 09 274 brandhemmende Holzwerkstoff-Formkörper bekannt die als Flammschutzmittel ein Gemisch von Borsäure und Antimontrioxid im Gewichtsverhältnis von 1 :1 bis etwa 10:1 enthalten.
Der Zusatz dieser bekannten Substanzen oder Gemische ermöglicht eine Verbesserung der Feuerfestigkeit von Bauteilen aus lignozellulosehaltigen Teilchen, die doch nie über die Kategorie M 2 nach der Klassifizierung gemäß der Norm NFP 92 507 hinausgeht, obgleich hierdurch manchmal die mechanischen Eigenschaften der Platten beeinträchtigt wurden. Die Ammoniumsalze müssen in erhöhten Mengen verwendet werden, um eine gute Feuerfestigkeit zu erzielen, wodurch ein beträchtlicher Verlust an physikalisch mechanischen Eigenschaften und insbesondere der Wasserfestigkeit der Platten hervorgerufen wird. Borsäure und deren Salze, die allein verwendet werden, obgleich sie eine geringere Verschlechterung der Eigenschaften der Platten mit sich bringen, führen nicht zu einer ausgezeichneten Feuerfestigkeit welche Mengen auch verwendet werden. Zusätzlich führt das Einführen feuerhemmender Mittel in das Verbundmaterial zu häufig stark erhöhten Herstellungspreisen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein feuerhemmendes Mittel zu schaffen, das bei der Verarbeitung von lignozellulosehaltigen Teilchen tm Bauteilen besser wirkt als die bekannten Mittel und es ermöglicht Bauteile, insbesondere Platten mit der sehr hohen Feuerfestigkeit der Kategorie M 1, gemäß der erwähnten Norm NFP 92 507 zu erhalten, wobei die Wasserfestigkeit verbessert wird und dit physikalischmechanischen Eigenschaften der Bauteile zumindest nicht beeinträchtigt werden.
Diese Aufgabe wird gelöst durch das feuerhemmende Mittel gemäß Patentanspruch 1.
In den Unteransprüchen sind bevorzugte Ausführungsformen des Mittels und seine Verwendung beschrieben.
Die erfindungsgemäße Kombination weist eine synergistische Wirkung bezüglich der flammhemmenden Eigenschaften auf.
Dieses Mittel kann Lignozelluloseteilchen in Mengen von 16 bis 40Gew.-% beigemischt werden, wob^i darauf hinzuweisen ist, daß die Menge an verwendetem Mittel in den Platten eine Funktion des verwendeten Mittels ist.
Die substituierten halogenierten organischen Verbindungen, die der Kombination zugehören, sind vorzugsweise bromiert und/oder chloriert Sie können alipha-
tisch und/oder aromatisch sein. Sie können ferner alleine oder in Mischung verwendet werden. Beispielsweise kann man chlorierte Paraffine, Decabromdiphenyi, Decabromdiphenyläther, Bis-dibrompropyiätheroctachlordiphenyl, 2,4,6-Tribrompenoxy-23-dibrompropan verwenden. Das zu 70% chlorierte Paraffin ist besonders für die Zwecke der Erfindung geeignet
Wie im Falle der Verwendung von feuerhemmenden Mitteln enthalten Borsäure bekannt ist, ist es möglich, dem erfindungsgemaßen Mittel ein Borderivat wie Borax, Borcalcit, Colemanit usw. zum Erleichtern der industriellenHerstellungderTeile aus Lignozelluloseteilchen zuzusetzen.
Das erfindungsgemäße Mittel kann auch zur feuerhemmenden Behandlung von Teilen aus Lignozelluloseteilchen, die nicht nur einschichtig, sondern auch mehrschichtig sind verwendet werden. Im letzteren Fall erhält man ausgezeichnete Ergebnisse, indeir: den Lignozelluloseteilchen, die für die äußeren Schichten der Elemente bestimmt sind, vorzugsweise 16 bis 40Gew.-Teile des erfindungsgemäßen Mittels zu lOOGew.-Teilen trockener Teilchen zugesetzt werden, wobei die Lignozelluloseteilchen, die für die inneren Schichten oder die Zwischenschicht bestimmt sind, mit bekannten feuerhemmenden Mitteln versehen werden können. Die Einsatzmenge in den Platten ist eine Funktion des gewählten Mittels. Es wurde beispielsweise festgestellt, daß die den Lignozelluloseteilchen von inneren Schichten des Teils zugesetzte Borsäure in einer Menge von 5 bis 20Gew.-% pro 100 Teilen trockner Teilchen ausgezeichnete Resultate ergeben.
Das erfindungsgemäße feuerhemmende Mittel und das feuerhemmende Mitte! für innere Schichten im Falle von mehrschichtigen Teilen werden entsprechend mit den Lignozelluloseteilchen gemischt, die den äußeren und den inneren Schichten vor der Verdichtung entsprechen. Sie können vor, nach oder während des Leimens der Lignozelluloseteilchen eingebracht werden. Die Technik des Leimens ist bekannt. Sie besteht im Mischen der Lignozelluloseteilchen mit einem Bindemittel. Das Bindemittel wird gewöhnlich aus einem synthetischen Harz und Zusätzen wie einem Härter, Wasser usw. gebildet.
Die synthetischen Harze, die gewöhnlich verwendet werden, sind u. a. thermohärtbare Harze wie Harnstoff-Formaldehyd- und Melaminharnstoff-Formaldehydharze. Die Mengen an verwendetem synthetischem Harz liegen im allgemeinen zwischen 7 und 15Gew.-Teilen pro lOOGew.-Teilen trockener Lignozelluloseteilchen. Die verwendeten Zusätze sind die üblicherweise verwendeten und zur Herstellung von Teilen aus Agglomerierten Lignozelluloseteilchen kommerzialisierten.
Eine gute Verteilung der feuerhemmenden Mittel in den beleimten Mischungen ist unerläßlich für die Verwirklichung von agglomerierten Teilen mit ausgezeichneter Qualität. Um diese Verteilung zu erleichtern, kann man vorzugsweise ein oder mehrere mineralische Dispersionsmittel dem erfindungsgemäßen feuerhemmenden Mittel und dem -weiteren feuerhemmenden Mittel zusetzen, die entsprechend für die Lignozelluloseteilchen der äußeren und der inneren Schichten der agglomerierten Teile bestimmt sind. Diese mineralischen Dispersionsmittel werden meisten in Form von Hydraten verwendet, die häufigsten sind Silicium- und Aluminiumoxid.
Die geleimten und feuerhemmend imprägnierten Mischungen werden mit üblichen Herstellungsverfahren weiter behandelt Wenn man beispielsweise die in »!'Official des Plastiques et du Caoutchouc«, April 1974 (Nr. 222), S. 236, beschriebene Einrichtung verwendet stellt man Teile mit ausgezeichneter Feuerfestigkeit ausgehend von Mischungen her, wie sie vorstehend beschrieben wurden. Im Falie von vielschichtigen Bauteilen breitet man eine Menge der für die äußere Schicht bestimmten mit Bindemittel versehenen Mischung aus, wobei die Menge als Funktion der Stärke berechnet ist, die man für diese äußere Schicht erhalten will. Dann bedeckt man diese erste Schicht mit einer mit Bindemittel versehenen Mischung, die zur Bildung der Zwischenschicht bestimmt ist immer in einer Menge, die als Funktion der gewünschten Stärke berechnet ist
Schließlich wird die Zwischenschicht von einer mit Bindemittel versehenen Mischung bedeckt die die äußere Schicht bilden soll, und zwar in einer Menge gewählt als Funktion der endgültigen Stärke, die man erzielen will. Diese Schichtstruktur wird dann warmgepreßt Die Preßzeiten sind veränderlich und können zwischen 5 und 20 min gemäß der Stärke und der Volumenmasse der Platte bei einer Temperatur zwischen 140 und 1800C und einem Druck zwischen 10 und 45 bar liegen.
Die folgenden Beispiele dienen zur Erläuterung der Erfindung. Die Feuerfestigkeitsversuche wurden durchgeführt gemäß der Norm NFP 92 501 vom Oktober 1975 und die Klassifizierung gemäß der Norm NFP 92 507. Die Mengen sind in Gewichtsteilen angegeben, solange nichts Gegenteiliges gesagt ist
Beispiel
Es wird eine Platte aus Holzteilchen in drei Schichten hergestellt, indem zunächst einerseits die Mischung, die für die äußeren Schichten bestimmt ist und andererseits die Mischung, die für die Zwischenschicht bestimmt ist, mit Bindemittel versehen werden. Die Holzteilchen werden mittels eines Bindemittels mit 51 Gew.-% Feststoffgehalt beleimt. Die feuerhemmenden Mittel werden dann sorgfältig den mit Bindemittel versehenen Teilchen zugemischt In diesem Beispiel wird als Bindemittel Harnstoff-Formaldehydharz verwendet.
Die Zusammensetzung der verschiedenen Schichten ist folgende:
Zwischenschicht
trockene Holzteilchen 100
Borsäure 10
trockenes Bindemittel 11
äußere Schichten
trockene Holzteilchen 100
Borsäure 8
chloriertes Paraffin mit 70% Chlor 10
Antimonoxid 7,5
trockenes Bindemittel 14
Die Platte wird in einem Verhältnis von Zwischenschicht/äußeren Schichten von 60/40 hergestellt. Sie wird 10 min bei 1500C unter einem maximalen Druck von 30 bar gehärtet
Die erhaltene Platte besitzt ein Volumengewicht von kg/m3 und eine Stärke von 19 mm.
Die Feuerfestigkeitsversuche an nicht geschliffenen Flächen ergibt eine Einordnung der Platte in die Kategorie M 1.
10
15
20
25
30
Beispiel 2
Man stellt eine Platte aus Holzteilchen in drei Schichten her. Im Gegensatz zu Beispiel 1 werden die feuerhemmenden Mittel den Holzteilchen vor der Bindemittelzugabe zugegeben. Das Bindemittel enthält 52 Gew.-°/o Feststoff auf der Bais von Melaminharnstoffformaldehydharz.
Die Zusammensetzung der verschiedenen Schichten ist folgende:
Zwischenschicht
trockene Holzteilchen 100
Borsäure 12
trockenes Bindemittel 11
äußere Schichten
trockene Holzteilchen 100
Borsäure 14 chloriertes Paraffin mit 70% Chlor 5,7
Antimonoxid 4,3
trockenes Bindemittel 15
Die Platte wird mit einem Verhältnis von Zwischenschicht/äußere Schichten von 60/40 hergestellt Sie wird 5 min bei 165° C unter einem maximalen Druck von 30 bar fertiggestellt
Die erhaltene Platte besitzt ein Volumengewicht von 754 kg/m3 und eine Stärke von 19 mm.
Die Feuerfestigkeitsversuche bei leicht geschliffenen Oberflächen ermöglicht eine Klassifizierung dor Platte in die Kategorie M 1.
Beispiel 3
Man stellt eine Platte aus Holzteilchen in drei Schichten her. Bei diesem Beispiel werden die feuerhemmenden Mittel den Holzteilchen zur gleichen Zeit wie das Bindemittel zugegeben. Das Bindemittel enthält 50,5 Gew.-% Feststoff auf der Basis von Harnstoffformaldehydharz.
Die Zusammensetzung der verschiedenen Schichten ist folgende:
45 Zwischenschicht
Holzteilchen 100
Borsäure 10
Colemanit 2
Tonerdehydrat 0,6
trockenes Bindemittel 12
äußere Schichten
trockene Holzteilchen 100
Borsäure 12
Colemanit 3
Tonerdehydrat 0,8
chloriertes Paraffin mit 70% Chlor 6
Antimonoxid 4
trockenes Bindemittel 15
Die Feuerfestigkeitsversuche nach Schleifen der Oberflächen bis auf eine endgültige Stärke von 19 mm ergab eine Klassifizierung der Platte in die Kategorie Ml.
Beispiel 4
Man stellt eine Platte aus Holzteilchen in drei Schichten her. Wie in Beispiel 1 werden die feuerhemmenden Mittel den mit Bindemittel versehenen Holzteilchen zugesetzt Dar Bindemittel enthält 50 Gew.-% Feststoff auf Basis von Harnstoffformaldehyd.
Die Zusammensetzung der verschiedenen Schichten ist folgende:
35 Zwischenschicht
trockene Holzteilchen
Borsäure
trockenes Bindemittel
äußere Schichten
trockene Holzteilchen
Borsäure
Decabromdiphenyl
Antimonoxid
trockenes Bindemittel
50
55
60
Die Platte wird mit einem Verhältnis von Zwischenschicht/äußere Schichten von 68/32 hergestellt. Sie wird mit einer Behandlung von 7 min bei 1600C unter einem maximalen Druck von 35 bar hergestellt. Die erhaltene Platte besitzt ein Volumengewicht von 740 kg/m3 und eine Stärke von 20,6 mm.
100
12
10
100
13
10
Die Platte wird mit einem Verhältnis von Zwischenschicht/äußere Schichten von 60/40 hergestellt Sie wird einer 10-ininütigen Behandlung bei 150° C und einem maximalen Druck von 30 bar ausgesetzt. Die erhaltene Platte besitzt ein Volumengewicht von 740 kg/m3 und eine Stärke von 19 mm.
Die Feuerfestigkeitsversuche erlauben eine Klassifizierung der Platte in die Kategorie M 1.
Beispiel 5
Man stellt eine einschichtige Platte aus Flachschäben her. Wie in Beispiel 1 wird das feuerhemmende Mittel den mit Bindemittel versehenen Flachschäbenteilchen zugesetzt Das Bindemittel enthält 50Gew.-% Feststoffgehalt auf Basis von Harnstofformaldehyd.
Die Zusammensetzung der Schicht ist folgende:
trockene Flachschabselteilchen 100
Borsäure 12
chloriertes Paraffin mit 70% Chlor 6
Antimonoxid 5
trockenes Bindemittel 12
Die Platte wird 10 min bei 155°C unter einem maximalen Druck von 40 bar behandelt
Die erhaltene Platte besitzt ein Vclumengewicht von 560 kg/m3 und eine Stärke von 19 mm.
Die Feuerfestigkeitsversuche erlauben eine Klassifizierung dieser Platte in die Kategorie M 1.
Um die überlegene Wirkung des erfindungsgemäßen Mittels gegenüber der aus der DE-OS 22 59155 bekannten Ausrüstung zu zeigen, wurden Vergleichsversuche ausgeführt
Es wurden Holzspanplatten hergestellt, die Flammschutzmittel enthielten.
Das Verhältnis von Borsäure : Dicyandiamid betrug 50 :50 bis 75 :25. Die flammhemmenden Mischungen wurden in die äußeren Schichten bzw. in alle drei Schichten eingearbeitet. Der Gehalt an Flammschutzmitteln beträgt 20%.
Versuch A
X, X' hergestellt, die das Flammschutzmittel nur in den äußeren Schichten enthalten, sowie zwei Platten Y, Y', die das Flammschutzmittel in allen drei Schichten enthalten.
Die Zusammensetzung des Bindemittels ist:
Lignozelluloseteilchen (trocken) 100 100 100 100
Borsäure 10 7,5 15 11,25
Dicyanidiamid 10 7,5 5 3,75
chlorierter Paraffin - 5 - 5
Verhältnis Borsäure/Dicyandiamid 50/50 50/50 75/25 75/25
Gehalt auf 100 Teile Lignozelluloseteilchen 20 20 20 20
Harnstoff-Formaldehyd-Harz
Ammoniumchloridlösung, 20%
100
5
Schmiermittel (ivioibicer 72) 5
Wasser 10
Trockengehalt des Bindemittels = 56%
Die flammhemmenden und klebenden Mischungen wurden entsprechend der nachfolgenden Tabelle in üblicher Weise auf 19 mm Platten verteilt: Gewichtsverhältnis der inneren Schicht zu den äußeren Schichten von 70/30.
Versuch Y und Y'
innere Schicht äußere
Schicht
Versuch X und X'
innere
Schicht
äußere
Schicht
Lignozelluloseteilchen (trocken)
Flammschutzmischung
Gewicht des trockenen Bindemittels
100
20
14,4
100
100
20
14,4
Es wird eine beträchtliche Verlangsamung der Polymerisation des Harnstoff-Formaldehyd-Harzes infolge der Gegenwart des Dicyandiamide festgestellt Es ist daher erforderlich, zunächst Vorversuche durchzuführen, um die besten Parameter für die Herstellung fehlerfreier Platten zu ermitteln.
ßen Flammschutzmittels wurde ein Versuch mit nachfolgender Zusammensetzung gewählt:
Behandlungszeit:
Behandiungstemperatur:
Dekompressionszyklus:
15 Minuien
165°C
125 bar während 5 min
67,5 bar während 3 min
30 bar während 4 min
12,5bar während 1 min
Der mit der Behandlungszeit verknüpfte Dekompres-
jsinnsTvkln^ der wesentlich ΐΕΠσ£Γ a^c normal /5 min ilü Mittel) ist, erlaubt es, feste Platten mit einer Dicke von 18,8 mm zu erhalten, die jedoch bei normalen Behandlungszeiten weich und aufgebläht sind. In Anbetracht der Schwierigkeiten bei der Reaktion des Harnstoff-Formaldehyd-Harzes in Gegenwart von Dicyanidiamid wurden die Platten 3 Wochen bei Umgebungstemperatur und 65% relativer Feuchtigkeit stabilisiert, bevor sie nach den Normen NFP 92501 und 92 507 den Feuerfestigkeitsversuchen unterworfen wurden. In den genannten 4 Versuchen konnten alle Platten hinsichtlich der Feuerfestigkeit nur in die Kategorie M 3 eingeordnet werden.
Zur Prüfung der Wirksamkeit eines erSndungsgemä-
Zusammensetzung Erfindung I
gemäß äußere
innere Schicht S
Schicht 100 L
100 I
Lignozelluloseteilchen 6,28 1
(trocken) 10 7,84 i
Borsäure - 5 SS A
chloriertes Paraffin - 14'"" W
Sb2O3 11 20
Bindemittel (trocken) 10 ¥>
Gehalt Flammschutzmittel ύ
45
50
55 Mit 20 Teilen Flammschutzmittel wird eine Feuerfestigkeit erhalten, die nach den Normen NFP 92 501 und 92 507 eine Einordnung in die Kategorie M 1 ergibt
Die Vergleichsversuche zeigen, daß nur die erfindungsgemäßen Mischungen bei der Prüfung auf Feuerfestigkeit nach den Normen NFP 92 501 und 92 507 zu einer Einordnung in die Kategorie M 1 führen, während alle übrigen bekannten Mischungen lediglich den Anforderungen M 2 genügen.

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Feuerhemmendes Mittel für Bauteile aus lignozellulosehaltigen Teilchen auf der Basis von Borsäure und Antimontrioxid, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel aus 20 bis 75% Borsäure, 5 bis 45% Antimontrioxid und 15 bis 75% einer substituierten halogenierten organischen Verbindung besteht
2. Mittel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die substituierte halogenierte organische Verbindung unter chlorierten Paraffinen, Decabromdiphenyl, Decabromdiphenyläther, Bis-dibrompropylätheroctachlordiphenyl, 2,4,6-Tribromphenoxy-23-dibrompropan ausgewählt ist
3. Mittel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die chlorierten Paraffine 70% Chlor enthalten.
4. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es in einer Menge von 16 bis 40 Gew.-Teilen pro 100 Gew.-Teilen trockener Teilchen einsetzbar ist
5. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem feuerhemmenden Mittel Borderivate wie Borax, Borcalcit oder Colemanit zugesetzt werden.
6. Mittel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß dem feuerhemmenden Mittel mineralische Dispersionsmittel, vorzugsweise Silizium- oder Aluminiumoxid in Form von Hydraten zugesetzt wird.
7. Verwendung des feuerhemmenden Mittels nach einem der Ansprüche 1 bis 6 für die Lignozelluloseteilchen der Deckschichten von mehrschichtigen Platten.
DE2708124A 1976-02-27 1977-02-25 Feuerhemmendes Mittel für Bauteile aus lignizellulosehaltigen Teilchen und seine Verwendung Expired DE2708124C2 (de)

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