DE2850496C2

DE2850496C2 - Verfahren zur Herstellung eines fibrösen, flammensicheren, zellulosehaltigen Materials

Info

Publication number: DE2850496C2
Application number: DE2850496A
Authority: DE
Inventors: Mats-Olov Avesta Hedblom; Zoja Strömsnäsbruk Lindh-Nömm
Original assignee: ALBY KLORAT AVESTA SE AB; SOEDRA SKOGSAEGARNA VAEXJOE SE AB; Alby Klorat Avesta AB; Soedra Skogsaegarna Vaexjoe AB
Current assignee: Rottneros Bruk Rottneros Se AB
Priority date: 1977-11-29
Filing date: 1978-11-21
Publication date: 1982-07-01
Also published as: JPS5493078A; FI68099B; NO783951L; NO153065B; GB2010940B; FI783637A; FR2410016A1; NO153065C; GB2010940A; FR2410016B1; DE2850496A1; CA1134213A; FI68099C

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines fibrösen, flammensicheren, zellulosehaltigen Materials durch Imprägnieren mit einem feuersicher machenden chemischen Mittel, das in Wasser gelöst oder suspendiert ist, sie betrifft insbesondere ein Verfahren der vorgenannten Art, bei dem eine spezielle Trocknungstechnik angewendet wird, die zu einer verbesserten temporären oder permanenten Flammensicherheit von zellulosehaltigen Materialien führt.

Unter dem hier verwendeten Ausdruck »zellulosehaltiges Material« sind alle Typen von Halbstoffen von Holzschliff bis «Zellulose zu verstehen.

Der hier verwendete Ausdruck »permanent flammensicher« bedeutet, daß das so bezeichnete Material, nachdem es mindestens drei Stunden lang in Wasser im Überschuß getränkt und danach getrocknet worden ist. beim Einwirken der Flamme eines Bunsenbrenners auf (Jas Material die Flamme nicht unterhalt und auch nicht in unerwünschter Weise nachglüht.

Unter einem »temporär flammensicheren« Material ist hier zu verstehen, daß die Flammensicherheit des Materials dann verlorengeht, wenn das Material ausgelaugt wird und die oben angegebene Forderung auf permanente I lammensicherheit nicht mehr erfüllt.

Es sind bereiis Verfahren bekannt, hei denen zelluloschrtltige Materialien dadurch flammensicher gemacht werden, daß fertige, getrocknete Produkte in einem besonderen Schritt mit einem flammensicher machenden chemischen Mittel, das in Wasser gelöst oder suspendiert ist. imprägnier' und anschließend erneut L'i'trocknc' werden W»gcr hrctimm'rr f-ak!■. rcn. wie /.H. ilei i'Min. dci f)icbie μ ml ■!<"

Oberflächenbeschaffenheit der Produkte, ist es jedoch

mit großen Schwierigkeiten verbunden und unter bestimmten Umständen sogar praktisch unmöglich, eine hinreichend gleichmäßige Verteilung des flammensicher machenden chemischen Mittels innerhalb des damit behandelten Produktes zu erreichen. Auch bei der nachfolgenden Trocknung treten häufig aus den gleichen Gründen Probleme auf.

Aufgabe der Erfindung war es daher, ein Verfahren zu

ίο entwickeln, mit dessen Hilfe es möglich ist, ein fibröses zellulosehaltiges Material flammensicher zu machen, bei dem die vorstehend geschilderten Schwierigkeiten nicht auftreten, das insbesondere technisch einfach durchführbar ist und mit dessen Hilfe es möglich ist, ein zellulosehaltiges Material sowohl temporär als auch permanent flammensicher zu machen.

Es wurde nun gefunden, daß diese Aufgabe erfindungsgemäß bei einem Verfarn-rn der eingangs genannten Art dadurch gelöst werden kann, daß das flammensicher zu machende fibröse zellulosehaltige Material nach der Imprägnierung zerteilt und gegebenenfalls trocken zerfasert wird und daß das in dieser Weise erhaltene Material einer Trocknung, gegebenenfalls einer Härtung, in einem System mit einem warmen, vorzugsweise turbulenten Gasstrom unterzogen wird, der gleichzeitig das zellulosehaltige Material innerhalb desTrocknungs-(und Härtungs-)Systems befördert.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verwendet man als flammensicher zu machendes

JO fibröses zellulosehaltiges Material ein wasserhaltiges zellulosehaltiges Material. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird der im System gebildete Wasserstoff von dem zellulosehaltigen Material abgeschieden und aus dem System entfernt.

J5 Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das imprägnierte zellulosehaltige Material so zerteilt, daß es während des Trocknungs-(Härtungs-)Vorgangs hauptsächlich in Form gesonderter Fasern vorliegt.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird die Trocknung in einem Flockentrockner durchgeführt.

Die imprägnierung mit dem flammensicher machenden chemischen Mittel kann in bekannter Weise

'■> erfolgen, wobei wesentlich ist. daß die Imprägnierung in der Weise abläuft, daß das chemische Mittel im zellulosehaltigen Material gleichmäßig verteilt wird. Um das Durchtrittsvcrmögen des Imprägnierungsmittels zu erhöhen, können oberflächenaktive Stoffe

■vi zugesetzt werden. Das Imprägnierungsmittel d. h., das flammensicher machende chemische Mittel oder eine Kombination mehrerer verschiedener Chemikalien, liegt hierbei in Wasser gelöst oder suspendiert vor. Die Erfindung ist nicht auf irgendeinen besonderen Typ von

»ι flammensicher machenden Chemikalien beschränkt, selbstverständlich empfiehlt es sich aber, solche Chemikalien zu wählen, die bei der für die Trocknung und etwaige Härtung angewendeten Temperatur keine Störungen ergeben oder Umweltverunreinigungen

ho veranlassen. Beispiele von zweckmäßigen, flammensicher machenflen Chemikalien sind Phösphorsäuren. Amidophosphorsäuren. Ammoniumphosphate, Ammoniumsulfate, Ammoniumsulfamat. Ammoniumamido phosphate. Arnmoniumamidopolyphosphate. Animoni-

hi umpolyphosphate. Borsäure. Natriumborate. Aluminium hvdmxvd Amnioniumc'hlond Ammoniumbrorrvd KaiiumaluminiumsiiiiV. Antimorowd <·, K<i|!irnr. ι;"τ Ii Μ;ι|.,ιί :-. F'l-nsr··' ■■ -.i¹" "hnvih. .γ·,,·!η ■< ιι

Kombination mit Harnstoff. Die Konzentration des flammensicher machenden chemischen Mittels muß hinreichend sein, um ein flammensicheres Material zu ergeben, und die wirksame Menge des flammensicher machenden chemischen Mittels beträgt gewöhnlich etwa 5-60 Gewichts-%, auf den trockenen Stoff gerechnet.

Bevor das getränkte oder imprägnierte Material in das Trockensystem befördert wird, ist es von wesentlicher Bedeutung, daß das Material einer mechanischen Zerteilung, wie Stoffreißen und gegebenenfalls Trokkenzerfaserung, unterzogen wird, so daß es für die nachfolgende Behandlung im Trockensystem eine zweckdienliche Form erhält

Das imprägnierte und in geeignetem Grade feinverteilte, zellulosehaltige Material wird dann in das Trockensystem eingeführt, wo es einem warmen Gasstrom mit einer Strömungsgeschwindigkeit begegnet, die die des suspendierten Materials übersteigt. Es empfiehlt sich, eine turbulente Gasströmung im Trockensystem aufrechtzuerhalten und den Fasern des zellulosehaltigen Materials die Form von im wesentlichen gesonderten Fasern zu geben. Damit sich die Trocknung und etwaige Härtung führen und regeln läßt, empfiehlt es sich Heizglieder, wie ölbrenner, an einer 2i oder mehreren Stellen des Trockensystems anzuordnen sowie auch den bei der Erhitzung ais zellulosehaltigen Materials gebildeten Wasserdampf zu entfernen. Das Abscheiden des Wasserdampfs von dem zellulosehaltigen Fasermaterial kann vorzugsweise in Separatoren des Zyklonentyps erfolgen. Indem man in dieser Weise eine oder mehre;.: Trockenvorrichtungen und einen oder mehrere Separatoren im Troc'-.ensystem vorsieht, kann man den Temperatur-Trocknungs-(Härtungs-)verlauf im zellulosehaltigen Faserrnateri·! in einer vorteil- j-, haften Weise steuern und regeln und die Trocknung und Härtung dem verwendeten zellulosehaltigen Ausgangsmaterial, dem flammensicher machenden chemischen Mittel sowie der gewünschten endgültigen Anwendung des resultierenden Produktsanpassen. m

Eine Art von Trockenvorrichtung, die nach den angegebenen Grundsätzen arbeitet, ist der sog. Flockentrockner. Dieser Trockner wird zum Trocknen von Stoffen verschiedener Art verwendet, ist jedoch nie zum Trocknen von flammensicherem Zellulosematerial 4-, verwendet worden.

Bei dem erfindungsmäßigen Trockenverfahren bildet sich eine Kombination des flammensicher machenden Mittels und der Zellulosefasern und man erhält ein fibröses zellulosehaltiges Material, das flammensicher -,< > ist ohne permanent flammensicher zu sein, was für viele Zwecke völlig zufriedenstellend ist. Will man aber Material herstellen, das permanent flammensicher ist. so verwendet man gewisse flammensicher machende Mittel, wie Phosphorsäure oder Ammoniumphosphate γ, in Verbindung mit Harnstoff oder Ammoniumsalze von Amidophosphorsäuren oder Amodipolyphosphorsäuren gegebenenfalls in Kombination mit Harnstoff und arbeitet bei weiter erhöhter Temperatur in einem mit der F.ndphase des Trockenschrittes integrierten Härte- mi schritt zum Bewirken einer Reaktion, d. h, einer Härtung, zwischen den Fasern und dem flammensicher machenden Mittel. Die während der Trocknung und der etwaigen Härtung verwendeten Temperaturen wie auch die Aufenthaltszeit im Trockenwind Härte-)system (-■■· variieren selbstverständlich in Abhängigkeit von dem verwendeten zellulosehaltigen Ausgangsmaterial, dem flaminensicher machenden chemischen Mittel und dem gewünschten Endprodukt und können durch einfache Vorversuche für jeden einzelnen Fall festgelegt werden. Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Erfindung.

Beispiel 1

Einem Flockentrockner mit drei Trockenstufen wurde eine Bahn, bestehend aus vollgeble^:<:htem Kraftzellstoff in üblicher Weise zwecks Trocknens zugeführt Nachdem Entwässerungspressen, jedoch vor den Grobreiß- und Feinreißschritten_/ wurde die^~ Stoffbahn mit einer 50%igen Lösung aus Ammonium polyphosphat durch Besprühung imprägniert so daß die Stoffbahn etwa 25% (Trockengewicht), auf trockenen Stoff gerechnet, aufnahm. Etwa 1 Minute nach dem Zusatz des flammensicher machenden Mittels wurden dem austretenden getrockneten Stoff Proben entnommen, welche flammensicher waren. Es konnten keine Anomalien im Produktionsprozeß notiert werden.

Beispiel 2

Der Versuch in Beispiel I wurde wiederholt, jedoch betrug der Zusatz von flammensicher machendem Mittel etwa 15%.

Der entnommene S'.off erwies sich von zufriedenstellender Flammensichei-heit.

Beispiel 3

Der Versuch in Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch bestand der Zusatz aus etwa 20% Ammoniumsulfamat (Trockengewicht), auf trockenen Stoff gerechnet. Der entnommene Stoff erwies sich von zufriedenstellender Flammensicherheit.

Beispiel 4

Einem Auflösegefäß mit 60 Teilen Wasser wurden unter kräftiger Umrührung 20 Tcüe feinverteilter Borsäure und 20 Teile feinverteilten Borax zugesetzt. Das Gemisch wurde während zwei Stunden auf etwa 60⁰C erwärmt, wobei der größte Teil des zugesetzten Pulvers gelöst wurde.

In der gleichen Weise wie in Beispiel 1 wurde das Gemisch einer Stoffbahn zugesetzt, so daß die Bahn eine Menge von 20% (Trockengewicht), auf trockenen Stoff gerechnet, aufnahm.

Die entnommener Stoffproben zeigten eine gute Flammensicherheit.

Beispiel 5

Ein wasserfreies Reaktionsprodukt von NHj-P2O5 (hergestellt durch Brennung eines elementaren Phosphors mit Trockenluft zur Herstellung von im wesentlichen gasförmigem P2O5, das unmittelbar mit NHj in Überschuß im Verhältnis zu der mit P2O5 reagierenden Menge zur Reaktion gebracht worden war, und durch Separation des Reaktionsprodukts in der Form eines weißen Pulvers), das etwa 6,5% Amidstickstoff enthielt, wurde in Wasser zu einer Konzentration von 50% gelöst, wonach der pH-Wert durch Zusatz von Ammoniumhydroxidlösung auf etwa 6,5 eingestellt wurde. In der gleichen Weise wie in Beispiel I wurde die Lösung einer Stoffbahn zugesetzt, so daß die Bahn eine Menge von 20% (Trockengewicht), auf trockenen Stoff Berechnet, aufnahm.

5 6

Die entnommenen Stoffproben zeigten eine sehr gute wurden die folgenden Ausgangstemperaturen für das Flammensicherheit. Gas in den verschiedenen Trocknungsstufen gemessen:

Beispiel 6

Der Versuch wurde in der gleichen Weise wie in Beispiel 5 ausgeführt, jedoch mit dem Unterschied, daß die Temperaturen in den drei Trockenstufen des

Flockentrockners über die normale Temperatur erhöht Der entnommene Stoff zeigte permanente Flammenwurden. Bei den im übrigen angewendeten Bedingungen Sicherheitseigenschaften.

frockenstufe 1	etwa	too°c
Trockenstufe 2		140° C
Trockenstufe 3		180⁰C.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines fibrösen, flammensicheren, zellulosehaltigen Materials durch Imprägnieren mit einem feuersicher machenden chemischen Mittel, das in Wasser gelöst oder suspendiert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Material nach der Imprägnierung zerteilt und gegebenenfalls trocken zerfasert wird und daß das in dieser Weise erhaltene Material einer Trocknung, gegebenenfalls einer Härtung, in einem System mit einem warmen, vorzugsweise turbulenten Gasstrom unterzogen wird, der gleichzeitig das zellulosehaltige Material innerhalb des Trocknungsfund Härtungs-)Systems befördert.

2. Verfahren nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß ein wasserhaltiges zellulosehaltiges Material verwendet wird.

3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der im System gebildete Wasserdampf von dem zellulosehaltigen Material abgeschieden und aus dem System entfernt wird.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das imprägnierte zellulosehaltige Material so zerteilt wird, daß es während des Trocknungs-(und Härtungs-)-Vorganges hauptsächlich in Form gesonderter Fasern vorliegt.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trocknung in einem Flockentrockner durchgeführt wird.