EA009912B1 - Улучшенный антипирен - Google Patents

Abstract

Предлагаются улучшенные антипирены, содержащие фосфат гуанилмочевины [(HN-C(NH)-NH-C(O)-NH)∙HPO]∙(GUP) и борную кислоту, материалы, такие как древесина и композитные изделия из древесины, включающие такие антипирены, и способы получения и применения тех и других.

Description

В заявке на данное изобретение заявляется приоритет заявки на предварительный патент США № 60/272606, зарегистрированной 1 марта 2001 г.

Данное изобретение относится к области улучшенных антипиренов, включающих фосфат гуанилмочевины [(Н₂Ы-С(ПН)-ПН-С(О)-ПН₂)Н₃РО₄] (СИР) и борную кислоту, к материалам, содержащим такие антипирены, включая древесину и композитные изделия на основе древесины, к способам их изготовления и применению.

Изделия из древесины, особенно изделия из древесины, применяемые для производства строительных конструкций, обычно обрабатывают химическими антипиренами, которые понижают присущую древесине способность воспламеняться и гореть. Многие из таких антипиренов содержат кислотные компоненты, которые при нагревании до высоких температур активируют и катализируют дегидратацию целлюлозы. Указанная реакция превращает целлюлозу, входящую в состав древесины, в воду и древесный уголь и понижает способность древесины к продолжительному горению. Поскольку для предотвращения горения такие кислотно-основные антипирены разлагают древесину, важно предотвратить преждевременную активацию кислотных компонентов. Это особенно важно для строительных изделий, применяемых для кровельных конструкций, из-за экстремально высоких температур, которым такие материалы подвергаются.

В основе многих способов химической обработки древесины антипиренами лежат соединения фосфора и аминов.

Например, в патенте США № 2917408 СоИйеш с1 а1. описано получение древесины с антипиреном, основанном на сочетании дициандиамида (Н₂П-С(ПН)-ПН-СП) и фосфорной кислоты (Н₃РО₄). В патенте США № 3159503 Со1б81еш с1 а1. описано получение древесины с антипиреном, основанном на сочетании дициандиамида, фосфорной кислоты и очень небольших количеств формальдегида. Кроме того, в патенте США № 3832316 1ипе_)а приведено описание композиции для придания древесине огнестойкости, содержащей дициандиамид, меламин, формальдегид и фосфорную кислоту, и говорится о том, что некоторое количество фосфорной кислоты можно заместить незначительным количеством других материалов, таких как борная кислота. В канадском патенте № 917334 1ипе_)а описана композиция для обработки древесины для придания ей огнестойкости, которая содержит дициандиамид, мочевину, формальдегид и фосфорную кислоту. В патенте говорится, что часть фосфорной кислоты можно заместить незначительным количеством других материалов, таких как борная кислота. Другие подобные патенты включают патенты США № 2935471; 3137607; 3874990 и 4010296.

Несмотря на то что большинство описанных выше химических композиций, основанных на дициандиамиде, меламине, мочевине, формальдегиде и фосфорной кислоте, эффективны для придания древесине огнестойкости, они обладают одним или более недостатками. Композиции, содержащие в твердом виде приблизительно более 15% мочевины, делают древесину гигроскопичной. Кроме того, композиции, содержащие формальдегид, склонны к полимеризации, и чтобы полностью избавиться от полимера, требуются высокие температуры сушки, приблизительно 100-110°С, ухудшающие при этом прочность древесины.

В патенте США № 4373010 0Ьег1еу (патент [0ВЕВЬЕ¥&АР08;010]) сообщается, что вышеуказанные недостатки можно было бы устранить и получить антипирен более высокого качества при частичном взаимодействии воды, фосфорной кислоты, дициандиамида и борной кислоты. В патенте [0ВЕКЕЕУ&АР08;010] описано несколько жидких антипиренов, содержащих фосфат гуанилмочевины (СИР) и борную кислоту, и несколько способов получения антипиренов на основе смеси СИР/борная кислота. Антипирены предпочтительно содержат около 70 вес.ч. СИР и около 30 вес.ч. борной кислоты.

Дициандиамид и фосфорную кислоту для получения СИР смешивают в мольном соотношении 1:1.

В предпочтительном способе, описанном в патенте 0Ьег1еу'010, дициандиамид взаимодействует с фосфорной кислотой в течение 35-45 мин в воде с образованием фосфата гуанилмочевины (СИР) в растворе, содержащем 50-70% твердого вещества. Реакцию проводят до завершения только приблизительно на 80-95%, чтобы предотвратить образование нерастворимых осадков. Затем борную кислоту смешивают с раствором СИР, смесь охлаждают до температуры окружающей среды и разбавляют до 3-18% содержания твердых веществ.

В одном из примеров, описанных в патенте 0Ьег1еу'010, 15% водный раствор для обработки образуется из дициандиамида, фосфорной кислоты и борной кислоты (ДФБ), взятых в соотношении 70% объединенных вместе дициандиамида и фосфорной кислоты и 30% борной кислоты. Дициандиамид при перемешивании загружают в стеклянную реакционную колбу, потом добавляют воду и фосфорную кислоту. Затем смесь нагревают до 80°С в течение 20 мин и оставляют при данной температуре в течение 3,5 ч. Затем добавляют борную кислоту и охлаждают раствор до комнатной температуры в течение 30 мин. Полученный раствор содержит преимущественно фосфат гуанилмочевины, около 10% первоначального количества непрореагировавших дициандиамида и фосфорной кислоты, а также борную кислоту.

В другом способе, описанном в патенте 0Ьег1еу'010, дициандиамид, фосфорную кислоту и борную кислоту изначально нагревают вместе. В патенте не дается никаких дальнейших подробностей относительно такого процесса, кроме указания, что способ характеризуется склонностью к образованию водных смесей с нерастворимыми осадками, в частности, с высокими, от 50 до 80%, концентрациями твердых

- 1 009912 веществ.

Для получения коммерческого антипирена на основе смеси ОИР/борная кислота применяют по меньшей мере один из других способов, не описанных в патенте ОЬет1еу'010. Один из таких способов применяют для производства твердых антипиренов на основе смеси ОИР/борная кислота, которые упаковывают и продают в очень больших мешках для обработки изделий из древесины под давлением. При применении твердого материала в установках для обработки под давлением содержимое мешка высыпают в большую ванну с нагретым раствором для обработки под давлением и дают возможность твердым веществам раствориться перед использованием раствора в операции обработки под давлением.

Такие имеющиеся в продаже твердые антипирены на основе смеси ОИР/борная кислота продаются в очень больших мешках в виде кусков размером 0,5-1,5 дюйма. Твердые вещества, содержащие борную кислоту и ОИР, образуются в результате реакции с приблизительно 90% выходом и обычно имеются в продаже. Когда в установку для обработки древесины под давлением поступает очень большой мешок с твердым антипиреном на основе смеси ОИР/борная кислота, применяемым при обработке под давлением, содержимое мешка растворяется в воде.

Антипирены на основе смеси ОИР/борная кислота, описанные и применяемые ранее в данной области, обладают рядом недостатков. Во-первых, и прежде всего, при способе изготовления антипиренов теряется значительное количество исходных материалов. В обсуждаемом выше коммерческом способе теряются около 10% исходных дициандиамида и фосфорной кислоты, потому что реакция протекает приблизительно только на 90% от ее теоретически возможного выхода. В патенте [ОВЕКИЕУ&АРО8;010] преднамеренно теряется значительное количество исходных материалов при предотвращении более чем 80-95% образования ОИР в результате реакции дициандиамида и фосфорной кислоты. В результате при получении изделий из древесины, содержащих ОИР, работа установки для обработки под давлением ограничивается исходными материалами и промежуточными продуктами способа получения ОИР.

Антипирены на основе смеси ОИР/борная кислота, описанные ранее в данной области техники, также содержат нежелательные побочные продукты способа получения ОИР. Один из таких побочных продуктов обнаруживают при проведении потенциометрического титрования раствора антипирена, поскольку оно дает точку эквивалентности при рКа 3,2. Можно полагать, что таким побочным продуктом является соль дициандиамида и фосфорной кислоты.

С точки зрения качества было бы желательно получить более чистый продукт, не содержащий указанных побочных продуктов и непрореагировавших исходных материалов.

Поступающие в продажу твердые антипирены на основе смеси ОИР/борная кислота также обладают рядом определенных недостатков. Например, в настоящее время они продаются в очень больших мешках и при работе на установке для обработки древесины их трудно контролировать, поскольку они часто затвердевают во время транспортировки в мешках, и к раствору для обработки под давлением приходится добавлять полный мешок с материалом, чтобы обеспечить адекватное и пропорциональное смешивание ОИР и борной кислоты. Гомогенная смесь твердых веществ позволила бы в случае необходимости уменьшить упаковку, если заказчику нужна меньшая порция материала, чем находящаяся в большом мешке, поскольку гомогенная смесь позволила бы заказчикам применять только часть антипирена, упакованного в больших мешках (в противоположность необходимости растворять все содержимое большого мешка).

Аналогично жидкие антипирены, описанные в патенте 0Ьег1еу'010, обладают несколькими определенными недостатками, главным образом относящимися к транспортировке материалов. Для того чтобы предотвратить образование нежелательных осадков во время транспортировки, жидкие антипирены, описанные в патенте 0Ьег1еу'010, следует непрерывно нагревать во время транспортировки и/или разбавлять до неприемлемо низких уровней.

Антипирены на основе смеси ОИР/борная кислота, описанные и применяемые ранее в данной области, также не удовлетворяют потребности изготовителей в древесно-стружечных плитах из ориентированной стружки (О8В) и других композитных изделиях из древесины. Способы создания композитных изделий из древесины, таких как древесно-стружечные плиты из ориентированной стружки, известны. В общем случае частицы древесины различных размеров и геометрических конфигураций объединяются при нагревании и под давлением с помощью различных клеящих или связующих смесей, таких как изоцианатные, мочевиноформальдегидные, фенолоформальдегидные, меламиноформальдегидные, кислотные фенольные смолы и т.д. Типичные способы описаны в патенте США № 2642371, выданном 23 июня 1953 г. Еайтш, и патенте США № 2686143, выданном 10 августа 1954 г. Еайтш. Частицы из чипсов, стружки, волокон из древесины или другого материала на основе целлюлозы обычно упоминаются как наполнитель.

Существует несколько применяемых в настоящее время способов придания композитным изделиям из древесины огнестойкости. В патенте США № 4163820 сообщается (и затем осуществлено на практике), что большинство способов придания огнестойкости древесно-стружечным плитам включает обработку применяемой древесной стружки водным раствором антипирена с последующей сушкой стружки, заключительным склеиванием стружки и уплотнением древесно-стружечной плиты. В патенте также

- 2 009912 сообщается, что на практике осуществляются, хотя и менее активно, и другие способы, при которых стружка пересыпается добавкой твердого антипирена.

В патенте США № 4039645 сообщается, что, как известно в данной области техники, при производстве композитных изделий из древесины применяются бораты. Один из применяемых способов заключается в обработке сырой стружки Ыа₂В₈О₁₃-4Н₂О либо в виде раствора, либо в виде сухого порошка. Кроме того, в полимерную смесь принято добавлять измельченную в порошок борную кислоту Н₃ВО₃ до того, как применять полимерную смесь для уплотнения обработанной древесиной стружки. Добавление борной кислоты к связующей смеси необходимо, так как все бораты натрия, такие как Ыа₂В₈О₁₃-4Н₂О, обладают относительно высоким значением рН, которое препятствует связыванию полимера с древесной стружкой. Антипирены на основе растворов, такие как антипирены, описанные в патенте [ОВЕКИЕУ&АРО8;О1О], нельзя применять для обработки готовых композитных изделий из древесины, поскольку при контакте с водой качественные характеристики изделия становятся нестабильными. Раствор можно применять для обработки древесно-стружечных плит из ориентированной стружки только в том случае, если перед формованием плит обработать и высушить отдельные стружки. Однако такая обработка представляет собой дорогостоящую и длительную стадию. Было бы более эффективно, если бы антипирен можно было просто смешивать с наполнителем во время формования плит.

Коммерчески доступные твердые антипирены на основе смеси СИР/борная кислота можно применять для обработки композитных изделий из древесины также только в том случае, если они растворимы, и применять только для обработки отдельно древесной стружки перед формованием плит. Твердые вещества находятся в неподходящем виде, чтобы смешиваться с наполнителем, потому что, как отмечено выше, они обычно разделены на куски по 0,5-1,5 дюймов, которые не смешиваются с мелкозернистыми материалами, присутствующими в композитном наполнителе из древесины. Кроме того, твердые вещества, применяемые ранее в данной области, из-за их структуры и слипания обладают плохой сыпучестью и, таким образом, не могут смешиваться с материалами, такими как композитный наполнитель из древесины, с соблюдением какого бы то ни было уровня точности. Даже если они и могут хорошо смешиваться, сами по себе куски настолько негомогенны, что нельзя ожидать гомогенного распределения СИР и борной кислоты в наполнителе. Кроме того, частицы уже полученного СИР очень трудно довести до требуемого размера из-за его низкой точки плавления и тепла, выделяющегося во время операции измельчения или сортировки по размерам.

Таким образом, целью изобретения является получение улучшенных антипиренов.

Другой целью изобретения является получение антипирена очень высокого качества для древесины и других изделий на основе целлюлозы.

Еще одной целью изобретения является обеспечение улучшенных способов получения антипиренов.

Еще одной целью является получение новых антипиреновых композиций, которые можно применять для промышленного изготовления композитных изделий из древесины и для композитных изделий из древесины, производимых с такими композициями.

Получены композиции на основе смеси фосфат гуанилмочевины/борная кислота, которые обладают улучшенными характеристиками для обработки материала с целью придания ему огнестойкости.

Первым вариантом осуществления изобретения обеспечивается улучшенная композиция на основе смеси СИР/борная кислота, которая обладает по меньшей мере одной из следующих характеристик:

(ί) более чем 95, 96, 97, 98% степень чистоты и предпочтительно более чем 99% степень чистоты;

(ίί) гомогенное распределение СИР и борной кислоты в композиции;

(ίίί) по меньшей мере 70% растворимость в воде;

(ίν) содержание соли, такой как соль дициандиамида и фосфорной кислоты, менее чем 5%, 2%, предпочтительно 1%.

В соответствии с другим вариантом осуществления изобретения предлагается композиция на основе смеси СИР/борная кислота, обладающая по меньшей мере двумя, тремя или всеми четырьмя из указанных характеристик.

Такие антипирены на основе смеси СИР/борная кислота обладают очень высокой степенью чистоты, гомогенностью и высокими эксплуатационными характеристиками. Смесь СИР/борная кислота получают в значительной степени в чистом виде, т. е. свободной от нежелательных побочных продуктов и непрореагировавших исходных материалов более чем на 95%, и предпочтительно со степенью чистоты более чем 96, 97, 98 или 99%. СИР и борная кислота равномерно распределяются для придания антипирену очень высокого качества и долговечности, особенно при применении в условиях высокой опасности. Антипирены могут быть жидкими или твердыми. В твердом виде их можно применять в композитных изделиях из древесины и при промышленных способах изготовления композитных изделий из древесины, предназначенных для производства композитных изделий из древесины согласно настоящему изобретению.

Обнаружили, что при способе производства антипирена на основе смеси СИР/борная кислота в значительной степени увеличивается выход СИР и получается в значительной степени чистый антипирен на основе смеси СИР/борная кислота, который не содержит каких-либо значительных количеств не

- 3 009912 желательных побочных продуктов или непрореагировавших исходных материалов за счет того, что кинетическое уравнение реакции между дициандиамидом и фосфорной кислотой является линейным. Такие продукты более высокой степени чистоты требуются для получения очень высоких эксплуатационных характеристик и для более эффективного использования исходных материалов.

Кроме того, растворы, полученные согласно способу данного изобретения, можно переработать в твердые вещества, в которых СИР и борная кислота распределяются в значительной степени равномерно.

Неожиданно обнаружили, что твердые вещества более высокой степени чистоты, полученные в соответствии с настоящим изобретением, менее склонны слипаться во время хранения и обработки. Слипаемость полученных ранее в данной области твердых веществ, по-видимому, связана с гигроскопичностью побочных продуктов и непрореагировавших остатков, образующихся при ранее описанных в данной области способах производства СИР, и самого по себе СИР.

Поскольку СИР в соответствии с настоящим изобретением является более чистым, и поскольку каждая из частиц содержит в значительной степени более гомогенную композицию СИР и борной кислоты в соотношении 70:30, вещество становится менее липким, в результате чего можно получить твердые композиции антипиренов в виде частиц, которые обладают сыпучестью под действием гравитационных сил. Сыпучесть частиц представляет существенное преимущество, так как она позволяет равномерно смешивать и распределять СИР и борную кислоту во всем объеме композиции. Она также позволяет последовательно делить содержимое пакетов, не беспокоясь о гомогенности содержимого.

Сыпучесть также позволяет использовать частицы для ряда применений, недоступных для твердых веществ, описанных ранее в данной области, таких как промышленное изготовление композитных плит из древесины.

Также неожиданно обнаружили, что продукты более высокой степени чистоты согласно настоящему изобретению обладают повышенной растворимостью в воде. Изобретение обеспечивает жидкие композиции антипиренов на основе смеси СИР/борная кислота очень высокой чистоты (более чем 95, 96, 97, 98 и даже 99%), в которых все количество антипирена может находиться в растворенном состоянии даже при концентрациях твердого антипирена более чем 70%.

Таким образом, в одном из вариантов осуществления изобретения обеспечиваются твердые и жидкие антипиреновые композиции, содержащие СИР и борную кислоту, в которых количество непрореагировавших исходных материалов и нежелательных побочных продуктов реакции получения СИР составляет менее 5 мас.% от теоретического выхода СИР. Количество таких примесей предпочтительно составляет менее 4% от теоретического выхода СИР, и еще более предпочтительно составляет менее 3, 2 или 1%. Изобретение также обеспечивает изделия из древесины, содержащие антипирены высокой степени чистоты, и способы обработки изделий из древесины антипиренами высокой степени чистоты.

Способ получения композиций в соответствии с настоящим изобретением можно проиллюстрировать с помощью линейного графика кинетики реакции, представленного на фиг. 1. Такой характер кинетики реакции следует сопоставить с кинетикой реакции для описанных ранее в данной области способов, которая, как показано на фиг. 2, обладает асимптотическим характером, при этом достигаемый максимальный выход в значительной степени ниже теоретического выхода, которого можно достичь при взаимодействии дициандиамида и фосфорной кислоты. Настоящий способ обеспечивает намного более эффективное по стоимости использование исходных материалов при промышленном способе получения смеси СИР/борная кислота, чем достигнуто в ранее описанных в данной области техники способах, и обеспечивает намного более чистый продукт, чем продукты, полученные описанными ранее в данной области способами.

Таким образом, изобретение также обеспечивает способ получения фосфата гуанилмочевины путем взаимодействия дициандиамида и фосфорной кислоты при условиях, которые способствуют в значительной степени линейному характеру кинетики реакции. Предпочтительно реакцию проводят по меньшей мере до 95% завершения, более предпочтительно по меньшей мере до 96 или 97% завершения и еще более предпочтительно по меньшей мере до 98 или 99% завершения. Предпочтительно реакцию проводят в водной среде.

В одном из вариантов осуществления изобретения линейный характер кинетики реакции достигается путем в значительной степени одновременного растворения в воде дициандиамида, фосфорной кислоты и борной кислоты и взаимодействия по меньшей мере части дициандиамида и фосфорной кислоты с образованием фосфата гуанилмочевины, при этом образуется раствор продукта реакции, содержащий растворенный СИР и растворенную борную кислоту. Реакцию предпочтительно проводят при нагревании смеси сразу после смешения всех трех ингредиентов, но не допуская слишком сильного нагревания смеси, чтобы не вызвать экзотермического выделения тепла, которое может вызвать значительное испарение смеси и нежелательное осаждение твердых веществ.

Изобретение также обеспечивает твердые антипиреновые композиции, в которых СИР и борная кислота распределяются равномерно. В одном из вариантов осуществления изобретения твердая композиция представляет собой твердое вещество в виде частиц, содержащих как СИР, так и борную кислоту. В отличие от твердых композиций, имеющихся в продаже в данной области, в которых большие куски СИР механически добавляют к твердой борной кислоте в очень больших мешках, настоящее изобретение

- 4 009912 обеспечивает твердое вещество в виде отдельных твердых частиц, в которых СИР и борная кислота распределяются равномерно. Такие гомогенные твердые композиции, в частности, применимы для обработки изделий из древесины, особенно при получении Ο8Β и других композитных изделий из древесины, благодаря легкости, с которой их можно смешивать с композитным наполнителем на основе древесины, и гомогенности СИР и борной кислоты, которая создается внутри получаемого в конечном счете изделия из древесины. Их можно также подмешивать к адгезивному полимеру, применяемому для производства композитного изделия из древесины.

Таким образом, в другом варианте осуществления изобретения обеспечивается изделие из древесины, которое содержит СИР и борную кислоту более чем 95, 96, 97, 98 или 99% степени чистоты. При еще одном воплощении изобретение обеспечивает композитное изделие из древесины, такое как Ο8Β, содержащее СИР и борную кислоту. СИР и борная кислота представляют собой материал предпочтительно высокой степени чистоты, который обеспечивается при другом аспекте данного изобретения. При еще одном воплощении изобретение обеспечивает композитный наполнитель из древесины, такой как волокна или древесная стружка, или адгезивный полимер, применяемый для производства композитных изделий из древесины, которые содержат СИР и борную кислоту. Согласно еще одному варианту осуществления изобретения обеспечиваются способы создания огнестойких композитных изделий из древесины путем смешения антипиреновой композиции в виде частиц с наполнителем или адгезивным полимером в процессе производства композитов из древесины.

Изобретение также обеспечивает способы создания твердых антипиренов на основе смеси СИР/борная кислота с высокой степенью чистоты путем обезвоживания жидких композиций на основе смеси СИР/борная кислота настоящего изобретения. Раствор можно обезвоживать любым известным способом отделения растворителя от растворенного в нем вещества, включая распылительную сушку, сушку тонкой пленки и другие способы сушки, известные специалистам в области сушки растворов с высоким содержанием сухого остатка. Предпочтительным способом обезвоживания является распылительная сушка. Такой способ обеспечивает сухой продукт с частицами в виде сфер и в результате, очень сыпучий. Кроме того, продукт, полученный при распылительной сушке, однороден по составу и быстро растворяется при меньшем нагревании, чем обычные продукты. Однородные, небольшого размера частицы, полученные распылительной сушкой, также можно легко смешивать с адгезивами или другим исходным материалом наполнителя, применяемым при производстве композитных материалов, таких как Ο8Β. При распылительной сушке также получают частицы, которые не создают проблем, связанных с пылью, потому что количество пылевидных частиц при способе распылительной сушки минимально. Таким образом, можно получить легко сыпучий продукт, простой в обращении.

Следует заметить, что способ распылительной сушки можно применять также для промышленного производства частиц антипиренов из материалов, отличающихся от смеси СИР/борная кислота. Таким образом, несмотря на то, что распылительная сушка предпочтительно проводится для антипиренов на основе смеси СИР/борная кислота и еще более предпочтительно проводится для антипиренов высокой степенью чистоты на основе смеси СИР/борная кислота, получаемых в соответствии с данным изобретением, при другом воплощении изобретение обеспечивает антипиреновые частицы любой подходящей антипиреновой композиции, которые удовлетворяют одной или более из физических характеристик частиц, полученных с помощью способа распылительной сушки. Такие физические характеристики включают в себя:

(1) сферическую форму частицы, (2) однородность гранулометрического состава, (3) сыпучесть, (4) небольшой размер частиц (обычно менее 50 мкм) и (5) в значительной степени отсутствие пылевидных частиц.

Частицы предпочтительно удовлетворяют одному из сформулированных здесь предпочтительных ограничений.

Таким образом, в соответствии с другим вариантом осуществления изобретения обеспечивается антипиреновая композиция в виде твердых частиц, где композиция удовлетворяет одной или более из следующих характеристик:

a) композиция содержит множество сыпучих частиц;

b) композиция содержит множество сферических частиц;

c) композиция содержит множество частиц с узким в значительной степени гранулометрическим составом;

б) композиция содержит множество частиц со средним диаметром менее 50 мкм;

е) композиция содержит множество частиц в значительной степени при отсутствии пылевидных частиц.

Композиция предпочтительно содержит СИР и борную кислоту, и СИР и борная кислота распределяются предпочтительно равномерно во всем объеме или внутри частиц. Кроме того, можно также получить частицы других подходящих антипиренов, таких как композиции, применяемые для получения Ό-ΒΙαζο. РугоШЪ Κ.Ό., Ругодиагб, ЕпеРто и других имеющихся в продаже антипиренов.

- 5 009912

Антипирены предпочтительно включают фосфаты аммония, полифосфаты аммония, гуанидинфосфат, меламинфосфат, фосфаты мочевины, СИР, фосфорную кислоту, дициандиамид, сульфат аммония, бораты натрия, калия или аммония, мочевину, борную кислоту и формальдегид.

Таким образом, изобретение обеспечивает антипирен на основе смеси СИР/борная кислота с высокой концентрацией СИР и низкой концентрацией побочных продуктов и непрореагировавших остатков, образующихся в процессе производства СИР.

Изобретение также обеспечивает способ производства антипиренов на основе смеси СИР/борная кислота, в котором исходные материалы используются более эффективно, а выход СИР выше, чем в предшествующих промышленных способах, и меньше нежелательных побочных продуктов.

Изобретение также обеспечивает изделия из древесины, пропитанные антипиренами высокой степени чистоты на основе смеси СИР/борная кислота, которые содержат низкие или минимальные количества непрореагировавших исходных материалов и побочных продуктов, образующихся в процессе реакции получения СИР.

Изобретение также обеспечивает растворы антипирена на основе смеси СИР/борная кислота, содержащие высокие концентрации антипирена.

Изобретение также обеспечивает твердый антипирен на основе смеси СИР/борная кислота, предпочтительно с высокой степенью чистоты, в котором СИР и борная кислота распределяются в значительной степени равномерно.

Изобретение также обеспечивает твердые частицы смеси СИР/борная кислота низкой гигроскопичности, которые можно применять при физических способах обработки материалов, включающих изготовление композитных плит, при которых требуется сыпучесть антипирена.

Изобретение также обеспечивает композитные изделия из древесины и наполнитель, применяемый для изготовления композитных изделий из древесины, содержащие антипирены на основе смеси СИР/борная кислота, предпочтительно с высокой степенью чистоты.

Изобретение также обеспечивает способы промышленного получения антипиренов для применения в индустрии промышленного получения композитов из древесины, и обеспечивает антипирен в виде твердых частиц, который можно легко применять при промышленном изготовлении композитных изделий из древесины.

На фиг. 1 представлен неограничивающий пример в виде графика линейной кинетической прямой, которая достигается при создании композиций согласно настоящему изобретению.

На фиг. 2 представлен график асимптотической кинетической кривой, наблюдаемой при получении антипиренов на основе смеси СИР/борная кислота ранее описанными в данной области способами.

На фиг. 3Λ-3Ό представлены электронные сканирующие микрофотографии антипирена, полученного согласно одному из вариантов осуществления изобретения, полученные сканированием при различных увеличениях.

На фиг. 4Λ-4Ό представлены электронные микрофотографии антипирена, полученного согласно одному из вариантов осуществления изобретения, полученные сканированием при различных увеличениях.

На фиг. 5А и 5В представлены диаграммы, демонстрирующие результаты энергодисперсионного рентгеновского анализа, соответственно, объемного продукта и отдельных частиц антипирена, показанных на фиг. 3.

На фиг. 6А и 6В представлены диаграммы, демонстрирующие результаты энергодисперсионного рентгеновского анализа, соответственно, объемного продукта и отдельных частиц антипирена, показанных на фиг. 4.

Получены композиции на основе смеси фосфат гуанилмочевины/борная кислота, которые обладают улучшенными характеристиками для обработки материала для придания ему огнестойкости.

В одном из вариантов осуществления изобретения обеспечивается улучшенная композиция на основе смеси СИР/борная кислота, которая обладает по меньшей мере одной из следующих характеристик:

(ί) более чем 95, 96, 97, 98% степень чистоты и предпочтительно более чем 99% степень чистоты;

(ίί) гомогенное распределение СИР и борной кислоты в твердой композиции;

(ίίί) по меньшей мере 70% растворимость в воде;

(ίν) содержание соли, такой как соль дициандиамида и фосфорной кислоты, менее чем 5%, 2%, предпочтительно 1%.

В соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения композиция на основе смеси СИР/борная кислота обладает следующими характеристиками:

(ί) степень чистоты более 95, 96, 97, 98 и предпочтительно более 99%;

(ίί) гомогенное распределение СИР и борной кислоты в композиции.

В соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения композиция на основе смеси СИР/борная кислота обладает следующими характеристиками:

(ί) степень чистоты более 95, 96, 97, 98 и предпочтительно более 99%;

(ίί) растворимость в воде по меньшей мере 70%.

В соответствии с четвертым вариантом осуществления изобретения композиция на основе смеси

- 6 009912

СИР/борная кислота обладает следующими характеристиками:

(ί) степень чистоты более 95, 96, 97, 98 и предпочтительно более 99%;

(ίί) содержание соли, такой как соль дициандиамида и фосфорной кислоты, менее чем 5%, 2%, предпочтительно 1%.

В соответствии с пятым вариантом осуществления изобретения композиция на основе смеси СИР/борная кислота обладает следующими характеристиками:

(ί) гомогенное распределение СИР и борной кислоты в композиции;

(ίί) растворимость в воде по меньшей мере 70%.

В соответствии с шестым вариантом осуществления изобретения композиция на основе смеси СИР/борная кислота обладает следующими характеристиками:

(ί) гомогенное распределение СИР и борной кислоты в композиции;

(ίί) содержание соли, такой как соль дициандиамида и фосфорной кислоты, менее чем 5%, 2%, предпочтительно 1%.

В соответствии с седьмым вариантом осуществления изобретения композиция на основе смеси СИР/борная кислота обладает следующими характеристиками:

(ί) растворимость в воде по меньшей мере 70%;

(ίί) содержание соли, такой как соль дициандиамида и фосфорной кислоты, менее чем 5%, 2%, предпочтительно 1%.

В соответствии с восьмым вариантом осуществления изобретения композиция на основе смеси СИР/борная кислота обладает следующими характеристиками:

(ί) степень чистоты более чем 95, 96, 97, 98 и предпочтительно более чем 99%;

(ίί) гомогенное распределение СИР и борной кислоты в композиции;

(ίίί) растворимость в воде по меньшей мере 70%;

В соответствии с девятым вариантом осуществления изобретения композиция на основе смеси СИР/борная кислота обладает следующими характеристиками:

(ί) степень чистоты более 95, 96, 97, 98 и предпочтительно более 99%;

(ίί) растворимость в воде по меньшей мере 70%;

(ίίί) содержание соли, такой как соль дициандиамида и фосфорной кислоты, менее чем 5%, 2%, предпочтительно 1%.

В соответствии с десятым вариантом осуществления изобретения композиция на основе смеси СИР/борная кислота обладает следующими характеристиками:

(ί) гомогенное распределение СИР и борной кислоты в композиции;

(ίί) растворимость в воде по меньшей мере 70%;

(ίίί) содержание соли, такой как соль дициандиамида и фосфорной кислоты, менее чем 5%, 2%, предпочтительно 1%.

В соответствии с одиннадцатым вариантом осуществления изобретения композиция на основе смеси СИР/борная кислота обладает следующими характеристиками:

(ί) степень чистоты более 95, 96, 97, 98 и предпочтительно более 99%;

(ίί) гомогенное распределение СИР и борной кислоты в композиции;

(ίίί) растворимость в воде по меньшей мере 70%;

(ίν) содержание соли, такой как соль дициандиамида и фосфорной кислоты, менее чем 5%, 2%, предпочтительно 1%.

Такие требуемые характеристики можно получить в одном варианте осуществления изобретения путем достижения линейного характера кинетики реакции при процессе взаимодействия. Было обнаружено, что когда реакция протекает при условиях, позволяющих достичь линейного характера кинетики, в противоположность описанному ранее в данной области асимптотическому характеру кинетики, получается продукт с превосходными физическими характеристиками огнестойкости для широкого спектра материалов.

Изобретение обеспечивает в значительной степени чистый и гомогенный антипирен на основе смеси СИР/борная кислота, который не содержит значительного количества нежелательных побочных продуктов или непрореагировавших исходных материалов. Антипирены можно изготовить в виде сыпучих однородных частиц, которые можно использовать при промышленном изготовлении композитных изделий из древесины, таких как древесно-стружечные плиты из ориентированной стружки. Неожиданно обнаружили, что при достижении линейного характера кинетики реакции между дициандиамидом и фосфорной кислотой можно в значительной степени увеличить выходы СИР, подходящего для применения в способе производства антипирена на основе смеси СИР/борная кислота, и получить композиции на основе СИР и борной кислоты, в которых СИР и борная кислота распределяются в значительной степени равномерно. Изобретение можно применять для производства антипиренов высокой степени чистоты на основе смеси СИР/борная кислота, как в твердых, так и жидких средах. I. Антипирены на основе смеси СИР/борная кислота высокой степени чистоты

В соответствии с одним из вариантов изобретения обеспечиваются твердые и жидкие антипиреновые композиции, содержащие СИР и борную кислоту, где смесь СИР/борная кислота находится в значи

- 7 009912 тельной степени в чистом виде и таким образом содержит минимальные количества непрореагировавших исходных материалов и нежелательных побочных продуктов реакции образования СИР. При предпочтительном воплощении количество непрореагировавших исходных материалов и нежелательных побочных продуктов составляет менее 5 мас.% от теоретического выхода. При еще более предпочтительных воплощениях количество таких примесей составляет менее 4, 3, 2 или даже 1% от теоретического выхода.

Один из специфических побочных продуктов в ранее описанных в патенте ОЬет1еу'010 способах обнаружили, когда проводили потенциометрическое титрование раствора СИР/борная кислота, полученного согласно указанному способу, так как он обладает точкой эквивалентности при рКа приблизительно равным 3,2. Можно полагать, что указанная точка эквивалентности вызвана присутствием в конечном продукте соли дициандиамида/фосфорной кислоты. Также можно полагать, что указанная соль вносит вклад в гигроскопичность продукта, и, следовательно, его слипаемость. Продукты с более высокой степенью чистоты согласно настоящему изобретению не обладают указанной точкой эквивалентности рКа. Таким образом, при другом воплощении изобретение обеспечивает композиции на основе СИР и борной кислоты, которые не обладают точкой эквивалентности рКа приблизительно при 3,2. При еще одном воплощении изобретение обеспечивает антипирен на основе смеси СИР/борная кислота, в котором в значительной степени отсутствует соль дициандиамида/фосфорной кислоты.

Изобретение также обеспечивает антипирены, обладающие превосходной растворимостью. Как уже упоминалось, применяя способ в соответствии с настоящим изобретением, можно получать жидкие антипиреновые композиции на основе смеси СИР/борная кислота с исключительно высокой степенью чистоты (более 95%), в которых весь антипирен находится в растворе даже при концентрациях до 70% твердого антипирена.

Растворимость является очень важной характеристикой при общепринятых операциях обработки растворами, таких, как обработка под давлением, потому что при использовании более высоких концентраций твердых веществ требуется меньше времени и энергии для сушки обработанного изделия. Растворимость также важна, потому что она позволяет более легко обезвоживать жидкие растворы для получения твердых композиций на основе смеси СИР/борная кислота.

Таким образом, в одном из воплощений изобретение обеспечивает водный раствор СИР/борная кислота с концентрацией приблизительно более чем 70%, и даже 75%, твердых веществ без образования видимых осадков. При другом воплощении изобретение обеспечивает твердые композиции на основе смеси СИР/борная кислота, способные растворяться в водных растворах приблизительно до более чем 70%, и даже 75%, твердых веществ без образования видимых осадков. Процент твердых веществ относится к количеству твердых веществ, получаемому при выпаривании растворителя из раствора, выраженному как отношение массы таких твердых веществ к массе раствора перед выпариванием.

СИР и борная кислота могут присутствовать в композиции в любом соотношении, которое придает композиции свойства антипирена. В одном из воплощений композиция содержит приблизительно от 20 до 40 вес.ч. борной кислоты, и приблизительно от 60 до 80 вес.ч. продукта, получаемого при взаимодействии дициандиамида и фосфорной кислоты. При другом воплощении композиция содержит приблизительно от 25 до 35 вес.ч. борной кислоты, и приблизительно от 65 до 75 вес.ч. продукта, получаемого при взаимодействии дициандиамида и фосфорной кислоты. При еще одном воплощении композиция содержит приблизительно от 28 до 32 вес.ч. борной кислоты и приблизительно от 68 до 72 вес.ч. продукта, получаемого при взаимодействии дициандиамида и фосфорной кислоты, и предпочтительно приблизительно 30 вес.ч. борной кислоты и приблизительно 70 вес.ч. продукта, получаемого при взаимодействии дициандиамида и фосфорной кислоты.

В настоящем изобретении термин «антипирен» относится к композиции, которая в случае ее применения для пропитки изделий из древесины при обычно соблюдаемых в деревообрабатывающей промышленности уровнях придает изделию из древесины измеримый уровень огнестойкости. Таким образом, антипирены включают все соединения, при нанесении которых на целлюлозосодержащие материалы получают обработанные целлюлозосодержащие материалы, которые не будут гореть, или такие обработанные материалы, которые будут гореть в меньшей степени, чем необработанные материалы, или горение таких обработанных материалов будет ограничено меньшей площадью по сравнению с необработанными материалами. Далее в примере 4 приводится два способа оценки уровня огнестойкости, полученного с помощью композиции. При одном из воплощений композиция квалифицируется как антипирен, если она понижает потерю первоначального веса более чем на 10, 30 или 50%, установленную при анализе с помощью способа, указанного в примере 5. При другом воплощении композиция квалифицируется как антипирен, если она понижает площадь обугливания по сравнению с контрольным образцом более чем на 10, 30 или 50%, опять же определенную по способу примера 5.

Термин «процент от теоретического выхода» относится к количеству непрореагировавшего исходного материала и побочных продуктов реакции дициандиамид/фосфорная кислота, выраженному как процент от массы СИР, который получился бы при 100% теоретическом преобразовании дициандиамида и фосфорной кислоты в СИР. При вычислении процента любой избыток исходного материала против стехиометрии, который добавляется к реакционной смеси либо преднамеренно, либо непреднамеренно, исключается.

- 8 009912

Применяемый здесь термин «фосфорная кислота» включает все оксикислоты и ангидриды фосфора. Таким образом, термин «фосфорная кислота» включает такие формы как Н₃РО₄, Н₃РО₃, 2Н₃РО₄-Н₂О, Н₄Р₂О₇, Н₄Р₂О₆, НРО₃, Р₂О₃ и Р₂О₅ и их смеси.

Применяемый здесь термин «борная кислота» включает В(ОН)₃, НВО₂, НВО₃, Н₂В₄О₇, В₂О₃ и их смеси.

Дициандиамид относится к Н₂ИС(ИН)ИНСИ.

Фосфат гуанилмочевины или СИР относится к (Н₂Ы-С(ПН)-ПН-С(О)-ПН₂)-Н₃РО₄.

II. Твердые антипиреновые композиции и антипиреновые композиции в виде частиц.

Изобретение также обеспечивает твердые антипиреновые композиции в виде частиц, которые удовлетворяют одной или более из следующих физических характеристик:

(1) сферическая форма частиц, (2) однородность гранулометрического состава, (3) сыпучесть, (4) средний размер частиц менее 50 мкм, (5) в значительной степени отсутствие пылевидных частиц и (6) однородность композиции.

Такие частицы особенно хорошо адаптированы для пропитки целлюлозосодержащих материалов, включая промышленное изготовление композитных изделий из древесины.

Для изготовления антипиренов в виде частиц согласно настоящему изобретению можно применять антипиреновую композицию любого типа, включая борную кислоту, различные соли борной кислоты и фосфаты, сульфаты, полифосфаты, фосфониты и фосфонаты в виде солей и соответствующих кислот.

Еще один тип антипиренов включает дициандиамид, СИР, борную кислоту, мочевину и формальдегид. Однако при особенно предпочтительном воплощении антипирен представляет композицию на основе смеси СИР/борная кислота, которая удовлетворяет одному или более из обсуждаемых здесь требований, таких как степень чистоты, гомогенность и/или соотношение СИР/борная кислота.

При одном из воплощений изобретение обеспечивает твердые частицы антипирена в значительной степени с узким гранулометрическим составом. В одном из воплощений, по меньшей мере, приблизительно 50% частиц имеет размер в пределах 75% среднего размера частиц. В другом воплощении, по меньшей мере, приблизительно 50% частиц имеет размер в пределах 50% среднего размера частиц.

Другой аспект настоящего изобретения состоит в том, что частицы являются сыпучими. Например, когда твердые антипирены получают в виде частиц размером менее 150, 100, 75, 50, 40, 30 или 20 мкм, они легко сыплются относительно друг друга под действием сил гравитации. Таким образом, в одном из воплощений изобретение обеспечивает твердые антипирены на основе смеси СИР/борная кислота, которые не слипаются, и, следовательно, являются сыпучими, что определяется способностью их частиц легко сыпаться относительно друг друга, когда их получают в виде частиц.

Считается, что композиция в виде частиц легко сыпется или является сыпучей, если она сыпется без существенного встряхивания через круглое конусообразное отверстие всего 3, 1 или 1/2 дюйма в диаметре. Конусообразное отверстие должно иметь такую конфигурацию, чтобы образовывать круглую воронку под углом 90°.

Другой аспект состоит в том, что антипирены в виде частиц можно охарактеризовать посредством среднего диаметра их частиц. Таким образом, в одном из воплощений размер частиц составляет в среднем менее 75 мкм в диаметре, более предпочтительно менее 50 мкм в диаметре и еще более предпочтительно менее 40, 30, или 25 мкм в диаметре. Предпочтительно когда, по меньшей мере 50, 75 или 95% частиц имеет размер в пределах одного из указанных выше интервалов.

Как упомянуто выше, композиции согласно настоящему изобретению предпочтительно содержат СИР и борную кислоту. Твердые композиции, которые содержат СИР и борную кислоту, могут присутствовать в виде частиц или в виде других твердых форм (таких, как куски размером 0,5-1,5 дюйма, имеющиеся в продаже). Независимо от того, присутствуют ли твердые СИР/борная кислота в виде частиц или в виде другой твердой формы, при предпочтительном аспекте фосфат гуанилмочевины и борная кислота распределяются во всем объеме твердой композиции в значительной степени равномерно. Таким образом, при другом воплощении изобретение обеспечивает твердую антипиреновую композицию, содержащую фосфат гуанилмочевины и борную кислоту, где фосфат гуанилмочевины и борная кислота распределяются во всем объеме композиции в значительной степени равномерно.

Равномерное распределение фосфата гуанилмочевины и борной кислоты в композиции достигается, по меньшей мере, двумя путями. В одном из воплощений изобретение обеспечивает твердые частицы антипиренов, в которых дискретные частицы содержат как СИР, так и борную кислоту. Таким образом, в одном случае твердая композиция находится в виде дискретных частиц, а СИР и борная кислота распределяются в значительной степени равномерно внутри дискретной частицы.

При другом воплощении изобретение обеспечивает композиции из множества твердых частиц, в которых СИР и борная кислота распределяются в значительной степени равномерно среди множества частиц. Когда твердые вещества присутствуют в виде множества частиц, равномерное распределение в

- 9 009912 таком более большом масштабе достигается благодаря тому, что частицы способны сыпаться относительно друг друга и смешиваться до равномерного в значительной степени распределения СИР и борной кислоты. Таким образом, в другом случае твердая композиция согласно данному изобретению представляет множество частиц, которые, в целом, содержат как СИР, так и борную кислоту. Состав композиции из отдельных частиц может варьироваться, пока множество частиц не перемешается в значительной степени.

Однако при предпочтительном воплощении все частицы в значительной степени содержат как СИР, так и борную кислоту. При более предпочтительных воплощениях по меньшей мере 95, 96, 97, 98 или 99% частиц содержит как СИР, так и борную кислоту. При еще более предпочтительном воплощении количество указанных выше частиц, содержащих как СИР, так и борную кислоту, содержит СИР и борную кислоту в предпочтительных соотношениях, обсуждаемых здесь.

III. Способы изготовления композиций согласно настоящему изобретению.

Изобретение также обеспечивает способы получения антипиренов на основе смеси СИР/борная кислота. Некоторые из таких способов относятся к общепринятому изготовлению антипиренов в виде частиц, и такие способы не ограничиваются композициями на основе СИР и борной кислоты, а включают способы промышленного производства антипиренов в виде частиц из любой антипиреновой композиции.

При одном из воплощений изобретение обеспечивает способ производства фосфата гуанилмочевины путем взаимодействия дициандиамида и фосфорной кислоты при условиях, которые обеспечивают линейный характер кинетики реакции.

Предпочтительно реакцию проводят, по меньшей мере, до 95% завершения, более предпочтительно по меньшей мере до 96, 97 или 98% завершения и еще более предпочтительно по меньшей мере до 99% завершения.

В одном из воплощений линейный характер кинетики реакции достигается путем в значительной степени одновременного растворения в воде дициандиамида, фосфорной кислоты и борной кислоты и взаимодействия, по меньшей мере, части дициандиамида и фосфорной кислоты при повышенной температуре до образования фосфата гуанилмочевины, при этом получается раствор продукта реакции, содержащий растворенный СИР и растворенную борную кислоту. Применяемый здесь термин «в значительной степени одновременное» означает, что все компоненты добавляют, прежде чем любой из компонентов имеет возможность в значительной степени прореагировать. Более конкретно, дициандиамид, фосфорную кислоту и борную кислоту добавляют, прежде чем выдерживают смесь при повышенной температуре в течение времени, достаточного для взаимодействия любого существенного количества дициандиамида и фосфорной кислоты.

При осуществлении способа согласно изобретению раствор с продуктом реакции обычно получают путем смешения дициандиамида, фосфорной кислоты и борной кислоты в воде и нагревания смеси (обычно при перемешивании) до растворения. Мольное соотношение дициандиамида и фосфорной кислоты, при котором их добавляют к смеси, составляет обычно приблизительно от 0,8:1 до 1,3:1. Мольное соотношение борной кислоты и смеси (дициандиамид плюс фосфорная кислота), при котором ее добавляют к смеси, составляет обычно приблизительно от 0,2:1 до 1,5:1. Обычно раствор нагревают до температуры приблизительно от 45 до 100°С, в частности, приблизительно от 95 до 98°С в течение приблизительно 5 ч после растворения твердых веществ. Предпочтительно раствор нагревают достаточно для того, чтобы провести реакцию, но не так сильно, чтобы сделать реакцию в значительной степени экзотермической. В общем случае образующиеся растворы будут содержать приблизительно от 7 до 80 мас.% растворенных твердых веществ и, в частности, приблизительно от 40 до 60 мас.% растворенных твердых веществ.

При других воплощениях изобретение обеспечивает способы получения твердых антипиренов на основе смеси СИР/борная кислота путем обезвоживания жидких композиций на основе СИР и борной кислоты. Такой способ обладает существенным преимуществом при получении твердых антипиреновых композиций, содержащих как СИР, так и борную кислоту. Кроме того, СИР и борная кислота обычно равномерно распределяются по всему объему твердых веществ.

Таким образом, в одном из воплощений изобретение обеспечивает способ создания твердой антипиреновой композиции, включающий обезвоживание водного раствора СИР и борной кислоты. В одном из воплощений композиции для обезвоживания содержат СИР и борную кислоту и удовлетворяют условиям относительно смеси СИР/борная кислота, указанным выше. Например, количество непрореагировавших исходных материалов и нежелательных побочных продуктов реакции получения СИР составляет предпочтительно менее 5 мас.% от теоретического выхода. Однако необязательно, чтобы СИР имел такую высокую степень чистоты, а для получения начальных растворов для обезвоживания также можно применять жидкостные способы, такие как описанные в патенте 0Ьет1еу'010.

Обезвоживание можно проводить с помощью ряда известных способов разделения растворителя и растворенного вещества, таких как распылительная сушка, сушка тонкой пленки или с помощью других способов сушки, известных специалистам в области сушки растворов с высоким содержанием сухого остатка. Однако при предпочтительном воплощении жидкую композицию обезвоживают путем распылительной сушки. Такой способ позволяет получить очень сыпучий, сухой продукт, который однороден в композиции и быстро растворяется при меньшем нагревании, чем обычные продукты. Кроме того, од

- 10 009912 нородный, небольшой размер частиц, полученных с помощью распылительной сушки, позволяет применять их в композиционных материалах, таких как древесно-стружечные плиты из ориентированной стружки («Ο8Β»), причем нет необходимости растворять антипирен перед применением. Кроме того, такие частицы не создают проблем, связанных с образованием пыли, потому что количество пылевидных частиц при способе распылительной сушки можно контролировать. Такое возможно, в частичности, благодаря повышенному контролю над размером частиц, который обеспечивается при способе распылительной сушки.

То, что для получения сыпучего, однородного, гранулированного продукта можно успешно обезвоживать комбинацию СИР и борной кислоты, до некоторой степени удивительно ввиду трудности, с которой получают чистый СИР. Попытки получить чистый СИР при распылительной сушке были фактически довольно неудачны.

Когда СИР растворяли в воде, нагревали до 80°С и сушили распылением раствора, получали очень липкий продукт, образующий комки материала и прилипающий к стенкам сушилки. Можно полагать, что это связано, по меньшей мере, частично с низкой точкой плавления СИР. Добавление другого компонента, такого как борная кислота, к раствору, который сушат распылением, как можно было бы ожидать, должен усугубить указанную проблему, так как добавляемый компонент, как можно было бы ожидать, должен понизить точку плавления получаемой твердой смеси. Однако оказалось, что добавление борной кислоты фактически улучшает физические характеристики продукта.

При способе распылительной сушки раствор СИР/борная кислота распыляют в мелкие капельки при помощи распылителя и затем, обычно одновременно, вводят в поток горячего газа внутри сушильной камеры (часто цилиндрической). Под действием тепла от газа влага в капельках испаряется, удаляясь из высушенных частиц, которые можно выделить из газового потока. Полный цикл операции обычно занимает приблизительно менее 30 с.

Распылительная сушка особенно выгодна, так как обычно она приводит к образованию сферических частиц. Кроме того, так как гомогенность распределения твердых веществ в частицах обычно обусловлена гомогенностью раствора, при распылительной сушке получаются частицы, которые содержат однородную смесь требуемых компонентов. Кроме того, распылительная сушка обеспечивает более простой способ получения требуемой насыпной плотности, реологических характеристик и внешнего вида, чем получаются при других способах сушки. Поскольку время пребывания в сушилке очень короткое, термическая экспозиция ограничена, что приводит к уменьшению разложения чувствительных к нагреву материалов.

Раствор СИР/борная кислота обычно сушат распылением при введении раствора в распылительную сушилку при температуре на входе приблизительно от 200 до 300°С, и удалении частиц из распылительной сушилки при температуре приблизительно от 65 до 130°С. Для специалистов в области распылительной сушки очевидно, что для оптимизации способа распылительной сушки ряд операционных параметров могут и должны меняться, и что такие параметры в большой степени зависят от размера распылительной сушилки и размера требуемых частиц. Например, в распылительной сушилке большего диаметра при том же самом тепловом режиме работы в общем случае будут получаться более крупные частицы, так как капельки распыляемого раствора до соприкосновения с поверхностью сушилки в общем случае пройдут большее расстояние через горячие газы. В сушилках меньшего размера в общем случае потребуется более высокая температура на входе, чем в большой сушилке, чтобы получить частицы того же самого размера.

Как упоминалось выше, различные способы обезвоживания согласно настоящему изобретению, и особенно способ распылительной сушки, также можно применять для производства частиц антипиренов из материалов, отличающихся от смеси СЦР/борная кислота. Предпочтительные антипирены включают борную кислоту, различные соли борной кислоты и фосфаты, сульфаты, полифосфаты, фосфониты и фосфонаты в виде солей и соответствующих кислот. Другие антипирены еще могут включать дициандиамид, СИР, борную кислоту, мочевину и формальдегид. Однако при особенно предпочтительном воплощении антипирен представляет композицию на основе смеси СИР/борная кислота, которая удовлетворяет одному или более требований, обсуждаемых здесь, таким как степень чистоты, гомогенность и/или соотношение СИР/борная кислота.

IV. Способы применения композиций настоящего изобретения.

Антипирены настоящего изобретения можно легко упаковывать и отгружать на обрабатывающие или производственные фабрики для включения в состав композитных изделий из древесины, таких как Ο8Β и фанера, и в другие изделия из древесины. Когда антипирены применяются в изделиях из твердой (цельной) древесины, их включение в состав изделия можно осуществить путем общепринятых способов, таких как обработка под давлением, при которых продукт перед обработкой растворяют в воде. Когда антипирены применяют в композитных изделиях из древесины, частицы можно просто смешивать без растворения с листовым материалом, волокнами, чипсами или частицами, или с адгезивом, применяемым для формования композитного изделия из древесины, и полученную смесь можно обрабатывать как обычно при производстве композитных изделий из древесины.

- 11 009912

В общем случае обработка жидким антипиреном является предпочтительным способом обработки любого изделия из древесины, которое не разрушается при условиях обработки жидкостью. Такие изделия из древесины включают обработанный листовой материал из древесины, такой как фанера, структурные элементы, такие как 2x4 см, 2x6 см и 4x4 см, и однородные древесные стружки, применяемые для изготовления композитных изделий из древесины.

Таким образом, при одном из воплощений изобретение обеспечивает способ обработки изделий из древесины антипиренами, включающий контактирование изделия из древесины с жидким антипиреном, который содержит СИР и борную кислоту, где количество непрореагировавших исходных материалов и нежелательных побочных продуктов реакции получения СИР составляет менее 5 мас.% от теоретического выхода. При другом воплощении изобретение обеспечивает изделие из древесины, содержащее антипиреновую композицию, где антипирен содержит СИР и борную кислоту, и где количество непрореагировавших исходных материалов и нежелательных побочных продуктов реакции получения СИР составляет менее 5 мас.% от теоретического выхода. Как упоминалось выше, количество примесей реакции получения СИР составляет предпочтительно менее 4, 3, 2 или 1 мас.% от теоретического выхода.

Процентная концентрация твердых веществ в водном растворе, предназначенном для пропитки, в большой степени будет диктоваться применяемым способом обработки и заданной степенью огнестойкости. В общем случае древесину пропитывают антипиреном в количестве, приблизительно равном 5-15 мас.% от массы древесины, хотя точное количество зависит от применяемого антипирена и типа древесины или обрабатываемого изделия из древесины. После обработки водным раствором антипиренового препарата древесину сушат общепринятым способом, выдерживая при условиях окружающей среды или при нагревании до температуры приблизительно от 40 до 70°С.

Изделия из твердой (цельной) древесины можно обрабатывать с помощью одного из различных способов, известных в данной области. Примерами некоторых из таких способов являются пропитка, диффузия раствора в сырой древесине, пропитка в вакууме и компрессионная пропитка. Применение определенного способа определяется такими факторами, как тип обрабатываемой древесины, толщина древесины, заданная степень огнестойкости и конечное применение изделия из обработанной древесины.

Гомогенные твердые антипирены настоящего изобретения особенно применимы для получения композитных изделий из древесины, таких как древесно-стружечные плиты из ориентированной стружки, фанера, древесно-стружечные плиты из неупорядоченно расположенной стружки и древесностружечные плиты, которые содержат обработанные частицы древесины, стружки, волокна или листовой материал из древесины (наполнитель А/К/А), связанные с помощью подходящего адгезива.

Применяемый здесь термин «композитные изделия из древесины» относится к древесине, сконструированной таким образом, что такая конструкция упрочняет изделие из древесины путем связывания с помощью клея, необязательно под давлением или при нагревании, кусков деревьев, с которых сняли кору, сделали стружку или разрезали на части. В процессе производства дефекты, содержащиеся в кусочках древесины, можно удалить или рассредоточить, получая при этом конечное изделие, более прочное, чем исходное бревно. Предпочтительно древесина из композитов может выдерживать почти двойную нагрузку по сравнению с эквивалентным отпиленным куском древесины. Некоторыми неограничивающими примерами являются клеевая деревянная конструкция (дощатоклеенные элементы деревянных конструкций, изготовленные путем склеивания вместе горизонтальных слоев из кусков высокопрочных пиломатериалов определенного профиля), пиломатериал из параллельно расположенной стружки Р8Ь (изготовленный из древесной стружки, склеенной вместе в длинные, широкие элементы),

РАКАЕЬАМ^ (торговый знак Р8Ь), ламинированный пиломатериал на основе шпона ЬУЕ (изготовленный из слоистого композита на основе древесного шпона и адгезива таким образом, что волокно каждого куска функционирует в продольном направлении, таким образом, что он (ЬУЕ) является самым прочным, когда ребро располагается как опорная балка или наружная поверхность (облицовка) располагается как доска),

8КИСЬАМ (С), фанера (изготовленная из тонкого шпона, склеенного послойно, так что волокна в смежных слоях находятся под прямыми углами друг к другу, или изготовленная перекрестным ламинированием),

Ε-Ζ-образная конструкция (Еташеф, древесно-стружечная плита из ориентированной стружки Θ8Β (изготовленная из древесной стружки, где путем ориентированного направления стружки в различных слоях обеспечивается двусторонняя прочность и где вся стружка на облицовке ориентируется вдоль продольной оси, создавая упрочненную по длине панель),

НиЬет В1ие, краевая плита НиЬет (ускоренного изготовления), краевая плита Ε-Ζ-образной конструкции, вафельная плита (изготовленная из древесной стружки, где волокна пластин расположены неупорядоченно, создавая равную во всех направлениях панели прочность и жесткость), древесина, где I (I представляет вспомогательные перекрытия с определенным профилем) изготав

- 12 009912 ливают из фанеры или О8В, а более широкие, верхние и нижние части изготавливают из длинных отрезков ЬУЪ или пиломатериалов высокого качества), перекрытия (несущее перекрытие О I), фибровый картон средней плотности (МИР),

Мсбйс. Мебйаиб, древесно-стружечная плита, взаимоусиленная микрочастицами, микроволокнами, РР РШегСог, МиШИЬег, Р1аке Расе Νονορίν, МюгоРше Νονορίν, Иоуо8Йе1Г, ΝονοδΙορ, Иоуобеск, Νονονοοά, Азреийе, Азреийе Т&С, древесно-стружечная плита Р1акеЬоатб, ЭигаПаке, отбеленная древесно-стружечная плита с меламином, панельная плита, 1пби8!гарапе1, твердый картон, мазонит, смешанный мазонит, смешанная наборная панель, Эеа1ег ΗΒΌ, Р1Ьег Расе, РегГо-8циаге, РегГо-Яоиб, супердревесина, Ьюийе, РптеТпт и древесно-волокнистая плита Р1Ьег8!га!е.

Гомогенность и сыпучесть твердых веществ позволяет легко смешивать их с наполнителем или расплавом адгезива при производстве композитного изделия из древесины и получать композитные изделия из древесины, в которых СИР и борная кислота распределяются в значительной степени равномерно. Таким образом, при другом воплощении изобретение обеспечивает наполнитель или адгезивную композицию, содержащие СИР и борную кислоту. СИР и борную кислоту предпочтительно добавляют к наполнителю или адгезивному полимеру в виде гомогенной композиции, и в виде множества сыпучих частиц. При другом воплощении изобретение обеспечивает композитное изделие из древесины, содержащее СИР и борную кислоту.

Несмотря на то, что для удобства изобретение иллюстрируется примерами обработки древесины, с помощью композиций согласно изобретению можно сделать устойчивыми к огню и другие материалы на основе целлюлозы, включая бумагу, картон, вату, джут и пеньку. Изобретение можно более хорошо понять с помощью следующих примеров, которые не предназначены для того, чтобы каким-либо образом ограничить объем изобретения или прилагаемую формулу изобретения.

Примеры

Пример 1.

Дициандиамид, фосфорную кислоту и борную кислоту смешивают в мольном соотношении 1:1:1,42 с достаточным количеством воды, чтобы образовался раствор с 15% содержанием твердых веществ. Смесь нагревают приблизительно до 48°С для растворения всех твердых веществ и берут образец для анализа. Затем температуру раствора увеличивают и поддерживают между 70 и 90°С в течение 3,5 ч. Образцы раствора анализируют методом потенциометрического титрования каждый час и по окончании 3,5-часового периода реакции.

Образцы титруют раствором приблизительно 0,1н. ΝηΘΗ (стандартизированного по стандартному раствору кислого фталата калия от ΝΙ8Τ). Поскольку рКа СИР находится очень близко к рКа борной кислоты, каждый из образцов обрабатывают 10 г маннита, чтобы образовать сложный эфир борной кислоты с более низким значением рКа, которое более легко отличить от рКа СИР. Результаты представлены в табл. 1 и на фиг. 1.

Таблица 1

На фиг. 1 показано в значительной степени линейное увеличение выхода СИР со временем, так что выход СИР возможно продолжит увеличиваться с увеличением времени протекания реакции, как можно было бы ожидать, исходя из более значительных выходов, отмеченных в представленных ниже примерах. У образцов отмечены точки эквивалентности, относящиеся только к СИР (рКа 7,25) и к сложному эфиру борной кислоты и маннита (рКа 4,50).

Сравнительный пример 1 (сравнение с патентом ОВЕВЙЕУ&АРО8; 010).

Раствор, содержащий 15% твердых веществ, получают при смешивании в воде дициандиамида и фосфорной кислоты в мольном соотношении 1:1. Смесь нагревают до 80°С и поддерживают при такой температуре в течение 3,5 ч. После 3,5 ч добавляют борную кислоту в количестве, достаточном для получения мольного соотношения борная кислота:дициандиамид, равного 1,38:1. Для того чтобы контролировать концентрацию СИР во время реакции, берут образцы раствора в разные моменты времени. Ре- 13 009912 зультаты представлены в табл. 2.

Таблица 2

Как указано в табл. 2, концентрация СИР повышается до максимума 63,6 мас.% приблизительно через 2,75 ч, после чего реакция, по-видимому, прекращается. Такой асимптотический характер кинетики представлен на графике фиг. 2.

Сравнительный пример 2 (сравнение с патентом ОЬег1еу'010).

Дициандиамид и борную кислоту растворяют в воде при мольном соотношении 1:1,38 для образования раствора, содержащего 20% твердых веществ. Полученную смесь нагревают при перемешивании до 80°С и поддерживают при температуре между 70 и 90°С в течение 35 мин, затем добавляют фосфорную кислоту, в таком количестве, чтобы мольное соотношение дициандиамида, фосфорной кислоты и борной кислоты составляло 1:1:1,38. В растворе, который затем охлаждают до комнатной температуры, никаких твердых веществ не наблюдается. Осаждения не наблюдается даже при охлаждении. Раствор анализируют методом потенциометрического титрования, как описано выше. Выход СИР составляет 67,4%, и наблюдается третья точка эквивалентности при рКа 3,2.

Сравнительный пример 3 (сравнение с патентом ОЬег1еу 8ОЬО!).

Дициандиамид и фосфорную кислоту (85%) в мольном соотношении 1:1 смешивают с достаточным количеством воды для образования приблизительно 50% раствора твердых веществ. Затем полученную смесь нагревают при перемешивании до 80°С и поддерживают при температуре между 70 и 95°С в течение 35 мин. Затем добавляют борную кислоту (в мольном соотношении с дициандиамидом 1,38:1) до образования мутной смеси и охлаждают смесь до комнатной температуры. Затем смесь разбавляют приблизительно до 10%, чтобы дать твердым веществам раствориться более полно, и берут образцы для потенциометрического титрования. Титрование проводили, как описано в примере 1, при этом обнаружилось, что выход СИР в данном эксперименте составляет 91,2%.

Затем эксперимент повторяли, за исключением того, что после 35-минутного периода температуру увеличивали приблизительно до 98°С, чтобы растворить все твердые вещества, и поддерживали такую температуру после добавления борной кислоты. Образцы для анализа брали после завершения растворения дициандиамида и фосфорной кислоты, после 35-минутной продолжительности реакции и после добавления и растворения борной кислоты (приблизительно через 30 мин). Концентрации СИР в каждом образце, определенные методом потенциометрического титрования, представлены в табл. 3.

Таблица 3

Продолжительность реакции (мин)	Выход СиР (мас.%)
0 (добавление дициандиамида и фосфорной кислоты)	59, 6
35	90, 7
65 (растворение борной кислоты)	94, 9

При титровании смеси СИР/борная кислота обнаружили три точки эквивалентности, одна соответствовала СИР (рКа 7,25), другая сложному эфиру борной кислоты и маннита (рКа 4,50) и третью точку обнаружили приблизительно при рКа 3,20. Такое значение рКа слишком высоко, чтобы относиться к непрореагировавшей фосфорной кислоте (рКа-2,15) и, по-видимому, соответствует соли фосфорной кислоты и дициандиамида.

Пример 2.

Растворы СИР и борной кислоты получают при одновременном добавлении дициандиамида, фосфорной кислоты и борной кислоты к воде и нагревании до растворения. Первоначально полученные (при соответствующем мольном соотношении 1:1:1,42) растворы, содержащие приблизительно от 40 до 60% растворенных твердых веществ, из которых приблизительно 29,3% составляет дициандиамид, 34,1% составляет фосфорная кислота, и приблизительно 30,6% составляет борная кислота, нагревают при перемешивании приблизительно до 95-98°С до растворения твердых веществ. Принимают меры предосторожности, чтобы предотвратить экзотермическое выделение тепла при растворении.

После растворения твердых веществ растворы подают в 80 см экспериментальную распылительную сушилку с температурой на входе 200, 250 и 300°С и температурой на выходе приблизительно между 98

- 14 009912 и 127°С. Полученные продукты представляют сыпучие продукты без видимого разложения. Методом микроскопии с низким увеличением обнаружили сферические частицы с некоторой агломерацией, возможно, вследствие электростатического притяжения и небольшие размеры (менее 50 мкм) некоторых из полученных частиц.

Полученные выше сухие продукты анализировали методами сканирующей электронной микроскопии (СЭМ) и энергодисперсионного рентгеновского анализа (ЭДРА).

Микрофотографии СЭМ твердых веществ представлены на фиг. 3 и 4. Представленный на фиг. 3 продукт получали из 40% раствора твердых веществ при температуре на входе 300°С и температуре на выходе 119°С. Представленный на фиг. 4 продукт получали из 40% раствора твердых веществ при температуре на входе 300°С и температуре на выходе 124°С. Оба набора микрофотографий демонстрируют целые сферические частицы с размером частиц в некотором диапазоне. Размер большинства частиц находится приблизительно между 7 и 17 мкм; при этом частиц размером более 50 мкм не обнаружено. ЭДР-анализ, проведенный для объемного образца и для отдельных частиц, показал наличие фосфора и бора между частицами и внутри отдельных частиц.

Полученные выше композиции из каждой партии сухих продуктов также анализировали методом потенциометрического титрования. Приблизительно 0,1 г твердого продукта смешивали приблизительно с 10 г маннита и титровали 0,1н. ΝαΟΗ. Маннит добавляли для взаимодействия с борной кислотой с образованием сложного эфира борной кислоты, точка эквивалентности которого намного ниже, чем точка эквивалентности СИР. Титрование показало наличие в среднем в композиции твердых веществ в количестве 66,8% СИР и 33,2% борной кислоты, что очень близко к теоретическому выходу 70:30 смеси СИР/борная кислота. Потеря в выходе продукта связана с небольшой продолжительностью реакции, применяемой в данном примере. Впоследствии проводили анализ кинетики, с помощью которого определили, что увеличение выхода СИР можно получить, увеличивая продолжительность реакции, как указано в табл. 4.

Таблица 4

Измеряли объемную плотность полученных выше сухих продуктов и установили, что она составляет приблизительно 0,848 г/см³. Также в сухих продуктах, полученных из различных исходных растворов при различных температурах, измеряли влагосодержание. Результаты представлены в табл. 5.

Таблица 5

% твердых веществ в исходном растворе	Температура (°С) на входе	Температура (°С) на выходе	Влагосодержание (%)
60	199	103	1, 90
40	199	99	2, 61
40	250	103	3, 46
40	300	114	3,54
40	300	119	3,22
40	300	124	4,15

Несмотря на то что авторы не стремятся объяснить результат какой-либо теорией, можно полагать, что более высоким температурам отвечает более высокое влагосодержание получаемых на выходе быстрее высохших частиц, захватывающих внутрь большее количество влаги, так как при более высоких температурах частицы проводят меньше времени в сушильной камере. В результате можно полагать, что более низкие температуры или более продолжительное время пребывания, либо то и другое, привели бы к более однородному высыханию и более низкой влажности.

Растворимость полученных выше сухих продуктов оценивали при получении 15 и 20% по массе растворов в воде. Обнаружено, что 15% по массе раствор можно получить при комнатной температуре после перемешивания в течение 2,5-3 ч, получая при этом некоторые конгломераты частиц в воде. 20%ный по массе раствор можно получить при нагревании до 45°С.

- 15 009912

Также оценивали устойчивость при хранении, чтобы определить, не слеживаются ли твердые вещества при хранении или не образуют ли комков. Химический стакан с полученными выше сухими продуктами выдерживали в лаборатории при атмосферных условиях, а другой химический стакан с твердыми веществами помещали в эксикатор вместе с находящейся в химическом стакане водой, чтобы моделировать условия 100% влажности. Твердые вещества, выдерживаемые при 100% влажности, слеживались приблизительно через 24 ч, в то время как твердые вещества, выдерживаемые при атмосферных условиях, не слеживались и после приблизительно 3 недель.

Пример 3.

Воду и фосфорную кислоту отгоняют при нагревании в реакторе, пока медленно добавляют дициандиамид и борную кислоту в количествах, достаточных для получения 35-40% раствора твердых веществ. Температуру поддерживают приблизительно при 92°С и тщательно контролируют, чтобы предотвратить загустение материала в линиях откачки. После растворения твердых веществ раствор перекачивают в сушильную камеру распылительной сушки диаметром 9 фут. Температуры на входе и на выходе составляют 370 и 160°Б.

Микроскопическое исследование частиц указывает на присутствие как кристаллических, так и сферических частиц. Гранулометрический состав частиц представлен ниже в табл. 6. Можно полагать, что очень немногие частицы, если они есть, в действительности имеют размеры более 100 мкм и что небольшое количество частиц, попавших в представленный в табл. 6 диапазон размеров, в действительности представляют агломераты.

Таблица 6

Размер частиц (мкм)	Процент в образце
>150	1,96
150>106	4,46
106>75	13,9
75>53	48,7
53>45	11,2
45>	19,7

Титрование высушенного распылением продукта показало, что он содержит 68% СИР (представляющего 97% выход) и 32% борной кислоты. Данные такого анализа подтверждались методом 1СР (спектрофотометр с ионизацией образца в индуктивно-связанной плазме). Объемная плотность составляет 0,781 г/см³, влагосодержание 9,49%.

Пример 4.

Древесно-стружечную плиту с неупорядоченным распределением стружки, обработанную антипиреном(В8В), получали путем включения в состав наполнителя до формования плиты высушенных распылением твердых веществ, полученных по примеру 3. К.8В выбирали для таких испытаний охотнее, чем О8В, потому что она представляет собой хорошую лабораторную модель 08В, и результаты, полученные при испытаниях В8В, в общем случае хорошо коррелируют с результатами, которые можно было бы ожидать при испытаниях 08В.

Более конкретно, сначала к осиновым древесным стружкам добавляют воду, гач (продукт депарафинизации), ЬРБ (жидкий фенолформальдегид) для облицовки и полимеры для сердцевины. Затем к стружке в барабанном смесителе добавляют смесь твердых веществ СИР/борная кислота, высушенных распылением, в количестве, достаточном для формования плиты с 7,5 мас.% антипирена, и для равномерного распределения порошка обрабатывают смесь в барабане. Затем стружку укладывают и прессуют в 7/16 дюймовые номинальные плиты. Различные технические характеристики панелей приведены в табл. 7.

- 16 009912

Таблица 7

Толщина	0,437 дюйма
Плотность	40 фунт/фут^ (плюс добавленные химикалии)
Содержание полимера	3,9% в облицовке; 3,9% в сердцевине
Неупорядоченность устройства плиты	50/50
Содержание воска (гач)	1%
Стружка	коммерческого типа
Бла госодержа ние	7% в облицовке; 4% в сердцевине
Время прессования	195 сек.

Образцы обработанной и необработанной (контрольной) Κ5Β (полученной описанным выше способом, но без добавления смеси твердых веществ СИР/борная кислота) обжигают, применяя лабораторное испытание на горючесть в течение 5 мин в горизонтальном положении. Образцы площадью двенадцать кв. дюймов зажимают в горизонтальном положении на расстоянии 19,5 дюймов от расположенной напротив поверхности и проверяют с помощью уровня. Горелку Бунзена, работающую на пропане, калибруют для получения 11 дюймового пламени и размещают на 7,75 дюймов ниже центра подвергаемой испытанию поверхности образца. Зажигают огонь и держат его под образцом в течение 5 мин. После удаления огня определяют потерю веса и площадь обугливания.

Данные параметры указывают на эксплуатационные характеристики по отношению к распространению пламени, которыми изделие обладало бы при испытании большего масштаба, и применяются для того, чтобы определить, обладает ли специальная добавка каким-либо антипиреновым влиянием на подложку из древесины.

Горелку регулируют, следуя технологии, описанной в стандарте Л8ТМ Е69, которая заключается в следующем.

«Отрегулировать горелку до получения синего пламени приблизительно 11 дюймов в высоту с высоким, отчетливым внутренним конусом. Поместить горелку внутри пустой жаровой трубы так, чтобы верхняя часть горелки находилась на одном уровне с верхней частью отверстия в экранирующей секции. Затем отрегулировать пламя до получения температуры 356±9°Б в верхней части жаровой трубы. Для регулирования подачи газа применять манометр и поддерживать постоянную подачу газа в горелку после того, как пламя будет отрегулировано, если не используется соответственно газобалонный регулятор давления газа. Когда регулировка окончена, горящую горелку извлекают из жаровой трубы».

При лабораторном испытании на огнестойкость по окончании 5-минутного испытания необработанная (контрольная) Κ8Β из осины теряет 22,5% своего первоначального веса, как указано в табл. 8. Во время испытания пламя охватывало образец со всех сторон, и на верхней поверхности образца отмечали некоторое обугливание. После того как пламя удаляли, плита продолжала гореть, пока пламя не погасили. Обработанная Κ8Β, по контрасту, теряет только 5,5% своего первоначального веса. Кроме того, площадь обугливания уменьшается на 56,7% по сравнению с контрольным образцом.

Таблица 8

Образец	Потеря веса (%)	Площадь обугливания (дюйм2)
КЗВ из осины (необработанная)	22,5	125,2
КЗВ из осины (обработанная)	5, 5	54,2

Таким образом, дано описание изобретения и очевидно, что специалист в данной области может выполнить различные его модификации и вариации.

Claims (28)

1. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

   1. Композиция, обладающая огнезащитными свойствами, на основе смеси фосфат гуанилмочевины (СИР)/борная кислота со степенью чистоты более 97%.
2. 2. Композиция по п.1, где композицию получают (1) реакцией образования СИР и (2) количество не прореагировавших исходных материалов и нежелательных побочных продуктов реакции образования СИР составляет менее 2 мас.% от теоретического выхода СИР.
3. 3. Композиция по п.1, где композицию получают (1) реакцией образования СИР и (2) количество не прореагировавших исходных материалов и нежелательных побочных продуктов реакции образования СИР составляет менее 1 мас.% от теоретического выхода СИР.
4. 4. Композиция по п.1, где композиция не обладает точкой эквивалентности при рКа, равном приблизительно 3,2.

   - 17 009912
5. 5. Композиция по п.1, в которой, по существу, отсутствует соль дициандиамида/фосфорной кислоты.
6. 6. Композиция по п.1 в виде твердого вещества, где СИР и борная кислота равномерно распределены по всей композиции.
7. 7. Композиция по п.1 в виде твердых частиц, где СИР и борная кислота равномерно распределены по всей композиции.
8. 8. Композиция по п.1 в виде твердых сыпучих частиц.
9. 9. Композиция по п.1 в виде твердых сферических частиц.
10. 10. Композиция по п.1 в виде твердых частиц с узким распределением частиц по размеру.
11. 11. Композиция по п.1 в виде твердых частиц со средним диаметром менее 50 мкм.
12. 12. Композиция по п.1 в виде твердых частиц, по существу, при отсутствии пылевидных частиц.
13. 13. Композиция по п.4, кроме того, включающая целлюлозосодержащий материал.
14. 14. Композиция по п.7 в виде твердой антипиреновой композиции.
15. 15. Композиция по п.7, обладающая по меньшей мере 70% растворимостью в воде.
16. 16. Способ обработки целлюлозосодержащих материалов для придания им огнестойкости, включающий контактирование целлюлозосодержащего материала с композицией по п.1.
17. 17. Антипиреновая композиция в виде твердых сыпучих частиц, включающая композицию на основе смеси фосфат гуанилмочевины/борная кислота по п.1 или 2.
18. 18. Антипиреновая композиция по п.17 в виде твердых сферических частиц.
19. 19. Антипиреновая композиция по п.17 в виде твердых частиц с узким распределением частиц по размеру.
20. 20. Антипиреновая композиция по п.17 в виде твердых частиц со средним диаметром менее 50 мкм.
21. 21. Способ получения антипиренов на основе смеси СИР/борная кислота, включающий взаимодействие дициандиамида и фосфорной кислоты при условиях, которые обеспечивают линейный характер кинетики реакции.
22. 22. Способ по п.21, включающий одновременное растворение в воде дициандиамида, фосфорной кислоты и борной кислоты, в результате чего происходит взаимодействие по меньшей мере части дициандиамида и фосфорной кислоты с образованием фосфата гуанилмочевины.
23. 23. Способ по п.21, выполняемый при условиях, ингибирующих выделение тепла при взаимодействии.
24. 24. Способ по п.21, включающий:

    (a) обеспечение водного раствора;

    (b) добавление фосфорной кислоты к раствору;

    (c) добавление дициандиамида к раствору;

    (б) добавление борной кислоты к раствору;

    (е) нагревание раствора или выдерживание его до температуры, при которой не происходит значительного экзотермического выделения тепла;

    (ί) стадии (а)-(б) выполняются одновременно, последовательно или в любом порядке и стадия (с) осуществляется после стадий (а)-(б).
25. 25. Способ получения кислых твердых веществ на основе смеси ОИР/борная кислота со степенью чистоты 97%, включающий обезвоживание водного раствора, содержащего композицию на основе смеси СИР и борной кислоты по п.15.
26. 26. Способ по п.25, где обезвоживание осуществляют с помощью распылительной сушки.
27. 27. Комбинированные древесные материалы, содержащие композицию по любому из пп.1 или 17-20.
28. 28. Композиция по п.11 в виде гомогенной композиции и в виде множества сыпучих частиц для композитного наполнителя древесины.