DE2923587A1 - Verfahren, um ein zellulosematerial feuerbestaendig zu machen - Google Patents

Verfahren, um ein zellulosematerial feuerbestaendig zu machen

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Description

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vei'faliren ιπα ein ZcJ-luloGt-iaaterial f
ZU UfiCi'ttill
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, um ein Zellulosemai crial feuerbeständig zu machen, d.h. daß das Material feuerfest und praktisch unbrennbar ist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein Verfahren bei der Erzeugung von ZeI- luloseproduk-ten· insbesondere Spanplatten, um diese auf eine äußerst wirksame, jedoch wirtschaft Liehe Art feuerbeständig zu machen, wobei diese Art in bestehenden Anlagen und durch bestehende Einrichtungen, wie z.B. xn Spanplattenfabriken r leicht in die Praxis umgesetzt werden kann.
Main weiß schon lange, daß Zellulosematerialien durch Imprägnieren mit Ammonlumphosphat und Ammonxumsulphat flammwidrig gemacht werdui. können. So wird bereits in der SE-PS 8.690 aus dem »Jahre 189'; ein Verfahren beschrieben, durch welches Holz durch Imprägnieren mit Aminoriumphospiidt und Aiiimoniumsulphat fiammwidrig gemacht wird. Von anderen Patentschriften, die die Imprägnierung mit Amiiioniumphosphat und Ammoniumsulphat beschreiben, um Zellu-Josumatüriulien flammwidrig zu machen, soll die SE-?S 176.928 u.-id die US-PS 3, V ^1. 388 genannt werden.
Nach der ältestem dieser genannten Patentschriften, nämlich der SE-PS 8.690 auc üuin oanru 1897, wird das Holz zuerst durch Erhitzen im Vakuum zur Feuchtigxeitsentfernung getrocknet, worauf eine Lösung aus Λ. .i Jiiiumphosphat und Anunoniumsulphat zugeführt wird. Die Entwicklung bis zum heutigen Stand der Technik ging dahin, daß Zellulosematerialien in nassem Zustand mit Lösungen behandelt werden, weiche häufig Ammoniumphosohat und/oder Ammoniumsulphat enthalten. So wird den in der SE-PS 176.92b aus dem Jahre 1961 beschriebenen Beispielen gemäß das Material in Wasser oder einer wässerigen Lösung lange genug getränkt, um das Holz mit Feuchtigkeit zu versehen , weil man glaubt, daß dauurch das Holz geöffnet wird und für die Impregnationschemikalien aufnahmefähger gemacht wird, welche nach Sättigung des Holzes mit Feuchtigkeit dem Holz zugeführt werden. Das gleiche Prinzip wird in der US-PS 3,840.388 aus dem Jahre 1974 beschrieben, wobei vorausgesetzt wird, daß das Zellulosematerial .(dünne Holzlagen) einen Mindestfeuchtigkeitsgehalt von ca. 70 Prozent ofentrockenes Gewicht vor Eintauchen des Materials in eine Lösung eines feuer-
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hemmenden Mittels haben soll.
Die vorliegende Erfindung weicht von diesen "modernen" Prinzipien, die Tränken m Wasser als Vorstufe zum Verfahren lehren, insofern ab, als im Gegensatz dazu das Material vor der Imprägnierung mit den feuerschützenden Chemikalien vorzugsweise gut getrocknet wird. In dieser Hinsicht hält sich die Erfindung an die bereits im Jahre 1897 beschriebenen Prinzipien. Der Grund, warum diese erfindungsgemäßen Prinzipien derart wieder aufgegriffen werden können, daß sie einen hervorragenden Feuerschutz gewähren und beträchtliche wirtschaftliche Vorteile mit sich bringen, scheint darin zu liegen, daß das gutgetrocknete Zellulosematerial mit Phosphorsäure in Kombination mit zumindest einem Ammoniumsalz,, vorzugsweise Ammoniumsulphat und/oder Ammoniuinphosphat, in einer wässerigen Lösung versehen wird. Zusätzlich kann die Lösung auch eines oder mehrere der folgenden Agentien enthalten, nämlich Borax, Trinatriumphosphat, Ammoniak, Natriumkarbonat und Natriumchlorid.
Vor der Imprägnierung wird das Material getrocknet, so daß das ganze oder Teile desselben (tatsächlich jene Teile, die beim hergestellten Produkt die äußeren Schichten bilden) einen Feuchtigkeitsgehalt von maximal 10 %, vorzugsweise maximal 5 % und zweckmäßig ca. 3 % hat. Danach wird das getrocknete Material mit der wässerigen Lösung, die zumindest 2 % Phosphorsäure und zumindest 1 % teilweise oder vollständig durch eine Drittelmenge Ammoniumphosphat{im folgenden gl. Menge genannt) ersetzbares Ammoniumsulphat enthalten soll, imprägniert. Die Prozentangaben ö.n dieser und anderen Stellen der Beschreibung beziehen sich auf Gew.-%. Vorzugsweise enthält die wässerige Lösung zumindest 4 % Phosphorsäure und zumindest 2 % Ammoniumsulphat, welches teilweise oder vollkommen durch eine gl. Menge Ammoniumphosphat ersetzt werden kann. Eine bevorzugte Größenordnung 'für die Phosphorsäure ist 2 - 30 %, zweckmäßig 4 - 15 % und für das Ammoniumsulphat/ gl. Menge Ammoniumphosphat 1- 10 %, zweckmäßig 2 - 6 %.
Die Erfindung bietet weiters die Möglichkeit eines selektiven Feuerschutzes des Materials, zumindest bei der bevorzugten Anwendung der Erfindung, nämlich der Erzeugung von feuerbestän-
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digen Spanplatten. Jene 'P3ile des Materials, die am feuerbeständigsten sein sollen - in erster Linie jene Teile, die die Oberflächenschichten im Fertigprodukt darstellen sollen - werden somit mit einer zumindest 4 % und zweckmäßig zumindest 6 % Phosphorsäure und zumindest i e. vorzugsweise zumindest 2 % Ammoniumsulphat und/oder gl. Menge Animonxumphosphat enthaltenden wässerigen Lösung imprägniert. Aus Gründen der Wirtschaftlichkeit kann die Imprägnierung der inneren Teilt des Materials oft vollständig wegfallen, jda die Feuerbeständigkeit dennoch in vielen Fällen aufgrund des ausreichenden Schutzes der Oberflächenschichten vollkommen ausreicht. In den meisten Fällen wird das Material jedoch vollständig imprägniert, oder es werden als möglicher Kompromiß jene Teile des Fertigproduktes, welche die inneren Teile ausmachen, mit einer mehr verdünnten wässerigen Lösung imprägniert. Für die ver* dünnte Lösung können die oben angeführten Grenzwerte beispielsweise halbiert werden, χ)
In solchen Fällen, bei welchen auch andere Chemikalien neben Phosphorsäure und A-.-juoniumsulphat und/oder Ammoniumphosphat verwendet werden, um die Feuerbeständigkeit noch weiter zu erhöhen, können die folgenden Mengen gewählt werden:
0,5 - 5 %," zweckmäßig 1 - 3 % Borax, Na3B4O7-IO H3O
1-7%, " 1,5-5% Trinatriumphosphat,Na3P04«12H20 0,5-4%, " 1-3% Ammoniak, NH3 0,3-2%, " 0,5-1,5% Natriumkarbonat, Na3CO3 0,5-5%, " 1-3% Natriumchlorid, NaCl Die erfindungsgemäßen Prinzipien können für die Imprägnie-.rung von Bauholz, Zweckholz, Furnierholz, wie z.B. Furnierholz für Sperrholz, Verbundplatten und anderen Produkten' auf Holzfaserbasis, aber auch für die Imprägnierung anderer Zellulosematerialien, wie z.B. Baumwoll- und Leinengewebe, angewendet werden. In erster Linie ist die Erfindung jedoch für die Imprägnierung von Sägemehl und feinfaserigen Holzspänen (in der vorliegenden Beschreibung im allgemeinen Späne genannt) bei der Herstellung von Sxianp^atcen bestimmt, um dieselben feuerbeständig zu machen. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Späne zuerst getrocknet, bis sie den oben angeführten nied-
X) Vorziehungsweise solj. die Imprägnierungslösung ein pH~Wert Zwischen 5 und 7t meist geeignet ungefähr 6, haben, um auch eine gewünschte Härte zu erhalten·
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rigen Feuchtigkeitsgehalt erreichen, worauf sie dann mit der Phosphorsäure und zumindest ein Ammoniumsalz, vorzugsweise Ammoniumsulphat und/oder Ammoniumxihosphat, enthaltenden wässerigen Lösung innig gemischt werden, so daß eine "Pulpe" entsteht. Diese Mischung sollte 35 - 70 % wässerige Lösung, vorzugsweise 40 - 60 \, wässerige Lösung enthalten. Zweckmäßig enthält die Mischung annähernd gleiche Teile trockener Substanz und wässeriger Lösung. Um eine wirksame Behandlung zu gewährleisten, wird die Mischung auch vorzugsweise mechanisch gerührt, z.B. in einem Gefäß, wie es bei der Beimengung von Klebstoff bei der Herstellung von Spanplatten verwendet wird. Hat sich die wässerige Lösung gründlich in die Späne gesaugt, werden diese wieder getrocknet, so daß die Feuchtigkeit zu einem Großteil verschwindet, während die chemischen Stoffe in einem wirksamen Ausmaß bleiben. Zweckmäßig wird so viel Feuchtigkeit entzogen, daß die Späne im wesentliehen den gleichen geringen Feuchtigkeitsgehalt wie vor der Imprägnierung enthalten. Danach wird ein Klebstoff auf die Späne aufgetragen, worauf auf herkömmliche Weise Spanplatten geformt werden. Es ist möglich, daß nur jene Späne erfindungsgemäß behandelt wurden, die die äußeren Schichten der Spanplatten bilden, während jene Späne, die den Innenteil der Spanplatten bilden sollen, gegen Feuer überhaupt nicht imprägniert oder nur mit einer mehr verdünnten Lösung der oben beschriebenen Ausführungsform entsprechend behandelt werden.
Beispiel: Sägemehl der Art, wie es für die Herstellung von Spanplatten verwendet wird, wurde unter Hitze getrocknet, bis es einen Feuchtigkeitsgehalt von annähernd 3 % hatte. Für die Behandlung des Materials wurde eine Lösung aus den folgenden Bestandteilen bereitet:
0,3 kg ( 2,5 %) Ammoniumsulphat , (NH4J2SO4 0,1 kg ( 0,8 %) Ammoniumphosphat , NH4H2PO4 1,0 kg ( 8,2 %) Phosphorsäure , H3PO4
0,2 kg ( 1,6 %) Borax , Na2B4O7-IO H2O
0,3 kg ( 2,5 %) Trinatriumphospbat, Na3PO4 · 12 H2O
0,2 kg (0,8 %) Natriumchlorid , NaCl 10 kg (82,0 %) Wasser , H3O
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2,7 ky getrockneter Späne (Sägemehl) wurden in einen Mixer gegeben, und unyerähr 2,7 Liter der wässerigen Lösung wurden über das Sägemehl gesprüht. Die Mischung wurde gut gerührt, um ein ylciichinäßicji-4 Einsaugen der Flüssigkeit im Material zu fördern. Danach wurden die Späne (das Sägemehl) wieder unter Hitze auf einen KuucLtiykei tsyehalt von ca. 3 % getrocknet. Aus diesem Material vunjuii durch Zugabe von Klebstoff zum imprägnierten und yutrockni-'Lun Material und durch Pressen desselben, wie es bei der Herstellung von Spanplatten üblicn ist, Spanplattenproben erzeugt. Die Proben zeigten eine mit Gips vergleichbare, sehr hohe Feuerbeständigkeit.
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Claims (10)

Patentansprüche :
1. Verfahren um ein Zellulosematerial feuerbeständig zu luachen, dadurch gekennzeichnet, daß das Mat· rial mit e:.™er Phosphossäuro und zumindest ein Ammoniumsalz, vorzugsweise Ammoniumsulphate unu/oder Aiiunoniuiiipnosphate enthaltenden wässerigen Lösung imprägniert >;ird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material /.ui-rtiL auL einen Feuchtigkeitsgehalt von maximal 10 "έ, vorzugsweise maximal b t, zwecKmaßig ca. 3 '& getrocknet und danach mit der wässeriger rösung imprägniert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zellulosematerial aus Spanplatten besteht, wobei das feinfaserige, das Rohmaterial für die Erzeugung von Spanplatten darstellende Holz zuerst zur Erlangung des niedrigen Feuchtigkeitsgehaltes getrocknet, dann mit der wässerigen Lösung imprägniert wird, das imprägnierte Holz wieder auf einen Feuch-
■ tigkeitsgehalt von maximal 10 %, vorzugsweise maximal 5 % und zweckmäßig ca. 3 % getrocknet und schließlich zum imprägnierter» Holzmaterial Klebstofr gegeben wird, woraus Spanplatten geformt werden-.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadruch gekennzeichnet, daß nur jenes Material, welches die äußeren Schichten der Spanplatten darstellen soll, mit der Lösung imprägniert werden, während das übrige Holzmaterial nicht mit der Lösung oder mit einer mehr verdünnten Lösung behandelt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 - ,4, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit einer zumindest 2 % Phosphorsäure und zumindest 1 % Ammoniumsulphat, welches teilweise oder vollkommen durch eine dritte gleich große Menge Ammoniumphosphat ersetzt werden kann, enthaltenden wässerigen Lösung imprägniert wird. · .
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6. Vorfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung 2 - 30 %, vorzugsweise zumindest 4 % und zweckmäßig 4 - 15 % Phosphorsäure enthält.
7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung J. - IO % Ammoniumsulphat enthält, welche" teilweise oder vollkommen durch eine dritte gleich große Menge an Ammonj.umphciüphut. «jrsulzt werden kann, vorzugsweise 2 - υ "έ der Ammoniumsalze.
U. Verfahren nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß das zu imprägnierende Material mit einer Lüsungsmenge behandelt wird, die 35 - 70 %, vorzugsweise 40 - 60 '-ε des Gesamtgewichtes aus wässeriger Lösung und Zellulosematerial ausmacht.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Zellulosemateriai mit der wässerigen Lösung innig gemischt und mechanisch gerührt'wird, um ein gleichmäßiges Einsaugen der Lösung in das Zellulosematerial zu fördern.
10. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Lösung auch eines oder mehrere der folgenden Mittel enthält:
0,5 - 5 %, zweckmäßig 1 - 3 % Borax
1-7%, " 1,5-5% Trinatriumphosphat 0,5 - 5 '4, " 1-3% Ammoniak 0,3-2%, " 0,5-1,5% Natriumkarbonat 0,5-5%, " 1-3% Natriumchlorid.
909881/0672 BAt). ORIGINAL
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