FR2491810A1

FR2491810A1 - Retardateurs de combustion

Info

Publication number: FR2491810A1
Application number: FR8107089A
Authority: FR
Inventors: William John Oberley
Original assignee: Koppers Co Inc
Current assignee: Beazer East Inc
Priority date: 1980-10-14
Filing date: 1981-04-08
Publication date: 1982-04-16
Also published as: NL8101473A; NL177005C; SE8101402L; PH18248A; DK164087B; PT72933A; JPS61179242A; BE889550A; NO155998C; US4373010A; FI74040B; AT393474B; NO811124L; CA1151359A; NO155998B; JPH0138835B2; SE459241B; FR2491810B1; IT1137218B; FI810594L

Abstract

RETARDATEURS DE COMBUSTION, SYNERGIQUES, QUI SONT ESSENTIELLEMENT NON-HYGROSCOPIQUES ET QUI N'EXIGENT PAS DES TEMPERATURES DE DURCISSEMENT ELEVEES DANS LE MATERIAU TRAITE. ILS SONT FORMES DU PRODUIT DE REACTION PARTIELLE DE DICYANDIAMIDE, D'ACIDE PHOSPHORIQUE, D'ACIDE BORIQUE ET D'EAU, LE RAPPORT PONDERAL DU DICYANDIAMIDE ET DE L'ACIDE PHOSPHORIQUE COMBINES A L'ACIDE BORIQUE ETANT COMPRIS ENTRE ENVIRON 6040 ET 9010. APPLICATION AU TRAITEMENT DES BOIS ET AUTRES MATERIAUX CELLULOSIQUES.

Description

La présente invention-concerne le traitement chimi-

que du bois et d'autres matériaux cellulosiques, afin d'en

retarder la combustion. Plus précisément, l'invention concer-

ne des compositions synergiques, retardant la combustion, qui sont pratiquement non-hygroscopiques et consistent essentiel-

lement en le produit de la réaction partielle de dicyandiami-

de, d'acide phosphorique, d'acide borique et d'eau.

On a l'habitude, dans l'industrie de traitement du bois, de traiter le bois avec des composés chimiques dans un but de préservation du bois. Les produits chimiques proposés pour cet usage sont notamment le phosphate d'ammonium, le

chlorure d'ammonium, le sulfate d'ammonium, l'acide phospho-

rique, le chlorure de zinc et le chlorure de magnésium. Ces produits chimiques sont imprégnés sous forme de solutions dans le bois, o'ils se déposent dans les pores du bois lorsque la

solution s'évapore. Mais ces produits chimiques ne convien-

nent que pour le traitement du bois qui n'est pas soumis à l'effet de lixiviation (ou lessivage) de la pluie et/ou de l'eau souterraine.Ces produits chimiques ne conviennent pas

pour une construction extérieure et souterraine o des retar-

dateurs de combustion résistant à la lixiviation sont néces-

saires. De plus, certains de ces produits chimiques soulèvent des difficultés, car ils sont très corrosifs vis-à-vis de tout

métal qui peut se trouver en contact avec le bois traité. Cer-

tains de ces produits chimiques provoquent également une ré-

action résiduelle gênante avec le bois et nuisent à la résis-

tance structurale du bois traité. De plus, un grand nombre de ces produits chimiques sont hygroscopiques, ce qui entraîne une absorption d'humidité par le bois, d'o une efflorescence qui rend leur utilisation désavantageuse. Plus récemment, on

a eu tendance dans l'industrie de traitement du bois à s'ori-

enter vers des traitements chimiques retardant la combustion,

qui possèdent une faible hygroscopicité et résistent à la li-

xiviation et qui sont utilisables pour le bois situé en exté-

rieur. Un grand nombre de ces traitements chimiques retardant

la combustion pour le bois extérieur sont fondés sur des com-

posés de condensation d'amine-aldéhyde-phosphore. Conformé-

ment à la pratique générale, le bois est imprégné avec une

solution d'une composition d'amine-aldéhyde ayant partielle-

24918 10

2. ment réagi conjointement avec un oxy-acide de phosphore. Le

bois imprégné est alors séché et durci.

Par exemple, Goldstein et al dans le brevet US

2 917 408 décrivent la préparation d'un bois à combustion re-

tardée avec une combinaison de dicyandiamide et d'acide phos-

phorique, et Goldstein et al dans le brevet US 3 159 503 dé-

crivent la préparation d'un bois à combustion retardée avec une combinaison de dicyandiamide, d'acide phosphorique et de faibles quantités de formaldéhyde. De plus, Junega dans le brevet US 3 832 316 décrit une composition pour conférer au bois des propriétés de retard à la combustion, comprenant du dicyandiamide, de la mélamine, du formaldéhyde et de l'acide phosphorique, et propose de remplacer une partie de l'acide phosphorique par des quantités mineures d'autres matériaux, tels que l'acide borique, et le même Junega dans le brevet canadien 917 334 décrit une composition de traitement du bois pour lui conférer des propriétés de retard à la combustion, comprenant du dicyandiamide, de l'urée, du formaldéhyde et de

l'acide phosphorique et propose de remplacer une partie de 1'-

acide phosphorique par des quantités mineures d'autres maté-

riaux tels que l'acide borique. Comme autres brevets compor-

tant des enseignements semblables, on peut citer les brevets

US 2 935 471, 3 137 607, 3 874 990 et 4 010 296.

Bien que la plupart des compositions chimiques à base de dicyandiamide, de mélamine, d'urée, de formaldéhyde et d'acide phosphorique, décrites cidessus, soient efficaces

pour conférer au bois des propriétés de retard de la combus-

tion, elles souffrent d'un ou de plusieurs inconvénients. Les compositions contenant plus de 15 % environ d'urée dans les substances solides rendent le bois hygroscopique. De plus, les compositions qui contiennent du formaldéhyde ont tendance

à être résineuses et exigent des températures de séchage éle-

vées, d'environ 100 à 1109C, pour qu'on puisse polymériser to-

talement la résine, ce qui nuit à la résistance du bois.

On a maintenant découvert que les inconvénients ci-

dessus peuvent être évités et qu'on peut obtenir un retarda-

teur de combustion supérieur, formé du produit de réaction partielle d'eau, d'acide phosphorique, de dicyandiamide et dL

acide borique.

3.

La figure 1 des dessins annexésreprésente un dia-

gramme illustrant les différences des pertes de poids d'é-

chantillons de bois brûlés, traités avec de l'acide borique (H3B03), du phosphate de guanylurée (GUP) ou des compositions selon l'invention (DPB), les pertes de poids étant mesurées

dans des essais de combustion en tube. Dans cette figure, 1'-

abscisse inférieure représente la concentration en phosphore

en pour cent pour le GUP et le DPB, l'abscisse supérieure re-

présente la concentration en bore en pour cent pour l'acide borique, et l'ordonnée représente le pourcentage de perte de

poids dans le tube de combustion.

La figure 2 des dessins annexés représente un dia-

gramme illustrant les différences des pertes de poids mesu-

rées par analyse thermogravimétrique. Dans cette figure, 1'-

abscisse représente le pourcentage de (P ou B) ou de (P + B), tandis que l'ordonnée représente le pourcentage de réduction

de la perte de poids.

Les ingrédients eau, acide phosphorique, acide bo-

rique et dicyandiamide peuvent être chauffés sous agitation à une température comprise entre environ 70 et 900C, mais de préférence à une température de 800C environ, dans une cuve à

réaction inerte telle qu'une cuve en verre ou en acier inoxy-

dable. De préférence, on fait d'abord réagir le dicyandiamide avec l'acide phosphorique pendant de 35 à 45 minutes environ

pour former le phosphate de guanylurée (GUP) à une concentra-

tion de 50 à 70 % de solides, laissant entre 5 et 20 % envi-

ron de dicyandiamide et d'acide phosphorique n'ayant pas réa-

gi, ce qui réduit la possibilité d'une formation de produits insolubles. Puis on ajoute l'acide borique en agitant et on refroidit le mélange à la température ambiante avant de le

diluer jusqu'à 3 à 18 % de solides pour préparer une solu-

tion de traitement constituée principalement de phosphate de guanylurée, d'acide borique et de faibles quantités d'acide

phosphorique et de dicyandiamide. On ne cherche pas à récupé-

rer les matériaux n'ayant pas réagi ou les produits secondai-

res. Bien que cela soit moins souhaitable, on peut faire réa-

gir l'eau, le dicyandiamide et l'acide borique en agitant

pendant 35 à 45 minutes environ pour former un produit de ré-

action non-identifié qu'on suppose être du borate de guanylu-

4. rée, en une concentration d'environ 15 à 25 % en solides, difficilement soluble dans l'eau tant qu'on n'a pas ajouté l'acide phosphorique. On refroidit ensuite la réaction à la température ambiante et on dilue jusqu'à 3 à 18 % de solides pour préparer une solution de traitement. De préférence, en-

viron de 5 à 20 % de la quantité originale d'acide phosphori-

que et de dicyandiamide restent libres. Bien que des solu-

tions limpides soient parfois obtenues lorsque la totalité

des ingrédients sont initialement chauffés ensemble, la réac-

tion de l'acide phosphorique, du dicyandiamide et de l'eau, avant l'introduction de l'acide borique, donne des solutions qui sont généralement limpides aux températures de réaction,

même à des concentrations élevées d'environ 50 à 80 %. Au re-

froidissement, à ces concentrations il se forme une suspen-

sion ou une pâte épaisse. En conséquence, il est souhaitable de les diluer pour former des solutions de traitement dès que possible. En ce qui concerne ces réactions qui donnent une quantité modérée de précipités due à une réaction prolongée, on a trouvé qu'il est possible de solubiliser ces précipités en ajoutant à la solution une quantité mineure, mais efficace, d'un acide, par exemple de 0,10 à 0,35 % d'un acide tel que

H2S04, HC1, HBr, HN03 et NH2HSO3 ou de mélanges de ces acides.

Des solutions aqueuses et diluées pour le traite-

ment du bois, à environ 5 - 20 %, peuvent être commodément

préparées comme suit. On charge le dicyandiamide dans une cu-

ve à réaction inerte, telle qu'une cuve en acier inoxydable, en agitant, puis on ajoute l'eau et l'acide phosphorique. On

chauffe alors le mélange à 800C et on maintient à cette tem-

pérature pendant 3,5 heures environ au maximum, jusqu'à ce que la réaction soit pratiquement totale (c'est-à-dire que 80 à 95 % du dicyandiamide ont réagi), comme il est prouvé par des courbes de pH et de titrage. On ajoute ensuite l'acide borique et on refroidit la solution à la température ambiante;

elle est alors prête à remploi.

Bien que l'invention soit illustrée en référence au traitement du bois pour des raisons de commodités, d'autres

matériaux cellulosiques peuvent être rendus résistants à l'in-

flammation avec les compositions de l'invention, comme par e-

xemple le papier, le carton, le coton, le jute et le chanvre.

5. Pour la préparation des compositions retardant la

combustion selon l'invention, le rapport pondéral du dicyan-

diamide et de l'acide phosphorique (GUP) à l'acide borique

est compris entre environ 60 GUP pour 40 acide borique et en-

viron 90 GUP pour 10 acide borique. Une composition préféra- ble dans laquelle le phosphate de guanylurée formé est plus soluble, a un rapport pondéral compris entre environ 65/35

et 75/25. Une composition particulièrement préférée a un rap-

port pondérai d'environ 70/30. Le rapport molaire du dicyan-

diamide à l'acide phosphorique est d'environ 1,0 à 0,8-1,2 et le rapport molaire de l'acide borique au dicyandiamide et à

l'acide phosphorique combinés est d'environ 0,2-1,5 à 1,0.

Plus avantageusement, le premier rapport est d'environ 1 à 1

et le dernier rapport d'environ 1,0 à 1,35.

La teneur en solides de la solution de traitement pour retarder la combustion peut être comprise entre environ 3 et 18 %, avec une gamme préférée d'environ 5 à 15 % et une

gamme particulièrement préférée d'environ 7 à 11 %.

De façon surprenante, l'acide borique accroît la solubilité du phosphate de guanylurée. C'est ainsi qu'à 250C le phosphate de guanylurée n'est soluble dans l'eau qu'à 9 % et l'acide borique à 5 %, alors qu'un mélange de 70 % de

phosphate de guanylurée et de 30 % d'acide borique est solu-

ble dans l'eau à 18 %, soit une augmentation de 28 % par rap-

port aux solubilités des additifs. Des solutions à des con-

centrations élevées de 13 à 18 % sont souhaitables pour les bois durs et d'autres espèces à densité élevée o, si un chauffage est nécessaire pour solubiliser les ingrédients,

des sous-produits hygroscopiques indésirables se formeraient.

De plus, le produit de phosphate de guanylurée-acide borique est plus stable aux températures basses que le phosphate de guanylurée et également moins corrosif. De plus, le produit de

phosphate de guanylurée - acide borique résiste aux microor-

ganismes qui se développent normalement avec le phosphate de guanylurée, il engendre moins de fumée que les retardateurs

de combustion classiques, il est essentiellement non-hygrosco-

pique comme l'est le bois non-traité, et il peut être séché à

des températures plus basses de façon à ne pas nuire à la ré-

sistance du bois.

6. Le terme "acide phosphorique" tel qu'il est utilisé ici comprend tous les oxy-acides de phosphore. Le terme acide phosphorique comprend les formes telles que R3P04, H3P03,

2 H3P04.120, 4P207, H4P206, BPO3, les acides polyphosphori-

ques et des mélanges des acides ci-dessus. Le terme "acide borique" tel qu'utilisé ici comprend

B(OH)3, HBO2, HB03, H2B4079 B203 et les mélanges de ces aci-

des.

Le terme "produit de réaction partielle" tel qu'u-

tilisé ici, signifie qu'une quantité moindre que la quantité totale de chaque ingrédient subit un changement chimique mais qu'au moins 50 % et de préférence entre environ 80 et

% du dicyandiamide et de l'acide phosphorique réagissent.

Si on le juge utile, de faibles quantités d'autres

substances peuvent être ajoutées dans la mesure o elles n'-

affectent pas substantiellement les propriétés souhaitables du retardateur de combustion; c'est ainsi que l'urée en une quantité de 5 à 10 % environ en poids des solides totaux peut remplacer une partie du dicyandiamide, mais elle ne doit pas

être ajoutée en une quantité susceptible d'augmenter l'hygros-

copicité. De même, environ 1 % en poids de formaldéhyde par rapport au dicyandiamide peut être incorporé pour éviter la formation de boue. De faibles quantités d'acides retardant la

combustion, tels que HCl, H2504, NH2SO3H et HBr, à raison d'-

environ 5 à 10 % en poids de l'acide phosphorique, peuvent ê-

tre incorporées. D'autres additifs peuvent paraître utiles au

spécialiste, mais tout additif utilisé doit être matérielle-

ment sans effet sur la nature non-résineuse, non-hygroscopi-

que du retardateur de combustion ou sur ses propriétés de re-

tardement de la combustion.

Le bois peut être traité par l'une des nombreuses techniques bien connues dans la technique. Comme exemples de ces techniques, on peut citer le trempage, la diffusion dans le bois vert, l'imprégnation sous vide et sous pression et

l'imprégnation par compression. La technique particulière ap-

pliquée est déterminée par des facteurs tels que l'espèce de bois à traiter, l'épaisseur du bois, le degré de retardement de la combustion désiré et l'usage final du produit de bois traité. De plus, la concentration en solides, exprimée en 7. pourcentage de la solution aqueuse d'imprégnation, est dictée en grande partie par le procédé de traitement utilisé et par

le degré de retardement de la combustion désiré.

Après avoir traité le bois avec la solution aqueuse de produits chimiques retardant la combustion, on sèche ce- lui-ci d'une façon classique par exposition à des conditions ambiantes ou en le chauffant à une température comprise entre

environ 40 et 700C, jusqu'à une teneur en humidité relative-

ment faible d'environ 20 %. Etant donné que l'agent de pré-

servation du bois a une nature non-résineuse, un cycle de

durcissement n'est pas nécessaire. En conséquence, la résis-

tance du bois n'est pas altérée.

Les exemples suivants sont donnés à titre d'illus-

tration de l'invention. Toutes les indications de parties et

de pourcentages dans les exemples et dans le reste de la pré-

sente description s'entendent en poids, sauf mention contrai-

re.

EXEMPLE 1.

A partir de 505 g (6 moles) de dicyandiamide, 588 g

(6 moles) d'acide phosphorique, 515 g (8,3 moles) d'acide bo-

rique et 9832 g (546 moles) d'eau dont 108 g étaient de l'eau d'hydrolyse, on a préparé une solution de traitement aqueuse à 15 %, constituée de dicyandiamide, d'acide phosphorique et

d'acide borique (DPB) dans un rapport de 70 % de dicyandiami-

de et d'acide phosphorique combinés, pour 30 % d'acide bori-

que. Dans un ballon à réaction en verre, on a chargé en agi-

tant le dicyandiamide, puis l'eau et l'acide phosphorique. On a alors chauffé le mélange à 800C pendant une période de 20

minutes et on a maintenu à cette température pendant 3,5 heu-

res. On a ajouté l'acide borique et on a refroidi la solution

à la température ambiante (250C)en une période de 30 minutes.

La solution résultante comprenait principalement du phosphate de guanylurée, du dicyandiamide et de l'acide phosphorique

libres, soit environ 10 % de la quantité originale, et de 1'-

acide borique.

EXEMPLE 2.

On a dilué avec de l'eau une portion du retardateur de combustion suffisante pour immerger les éprouvettes à traiter, ce retardateur de combustion étant préparé selon le

procédé général de l'exemple 1, de façon à obtenir une solu-

tion à 7 % qu'on a utilisée pour imprégner sous pression cinq éprouvettes de pin Douglas pour des essais de combustion

en tube, de 9,5 x 19,0 x 1016 mm. On a immergé les éprouvet-

tes dans une cuve de traitement cylindrique conçue pour une imprégnation sous pression et on a appliqué un vide d'environ 101, 103 Pa pendant 30 minutes, suivi d'une imprégnation sous -pression pendant 3 heu-es à une pression d'environ 14.700 x

103 Pa. On a relâché la pression et on a retiré les éprouvet-

tes du cylindre et laissé sécher à l'air pendant une journée,

puis on a séché en étuve vers 50 C jusqu'à obtention d'un é-

quilibre à environ 5 % d'humidité.

EXEMPLE 3.

Selon le procédé de l'exemple 2, on a traité par imprégnation sous pression une éprouvette de pin ponderosa de ,8 x 101,6 mm avec une solution aqueuse de phosphate de guanylurée (GUP) à 12 %, préparée selon le procédé général de l'exemple 1 (sans acide borique). On a utilisé deux solutions de GUP identiques, si ce n'est qu'elles contenaient soit 0,6 % de sulfate de cuivre, soit 1 % d'acide borique, pour traiter des éprouvettes de pin ponderosa. On a maintenu l'éprouvette

traitée uniquement avec le GUP pendant 7 jours dans une en-

ceinte, d'une taille permettant d'y entrer, à 26,70C et 90 % d'humidité relative dans des conditions constantes, avec une

bonne circulation d'air. Pendant ce temps, ses surfaces se re-

couvraient d'une prolifération importante d'Aspergillus niger.

On a placé les éprouvettes contenant 0,6 % de sul-

fate de cuivre et 1 % d'acide borique et une éprouvette non-

traitée sur la prolifération recouvrant le GUP de 50,8 x 101,6 mm. Une prolifération apparaissait en quelques jours sur l'éprouvette non-traitée et sur l'éprouvette contenant du

sulfate de cuivre, mais il fallait 30 jours pour qu'une proli-

fération apparaisse sur le GUP contenant 1 % d'acide borique.

Les éprouvettes traitées avec une solution à 10 % de DPB (di-

cyandiamide-acide phosphorique-acide borique) dans un rapport pondéral de 70 % de GUP (dicyandiamide-acide phosphorique) à % de B (acide borique), demeuraient intactes, même après

plusieurs mois d'exposition.

EXEMPLE 4.

9. On a utilisé une solution à 10 % préparée par le procédé général de l'exemple 1 pour traiter des éprouvettes (3) de pin Ponderosa jusqu'à une rétention d'environ 20 % dans un dessiccateur à vide. On a immergé les éprouvettes dans la solution de traitement liquide et on a chassé l'air sous vide au moyen d'un aspirateur jusqu'à ce qu'aucune bulle ne s'échappe plus de la solution dans le bois. On a supprimé le vide et utilisé la pression atmosphérique pour injecter

totalement la solution dans l'éprouvette. On a séché les é-

prouvettes à O % d'humidité dans une étuve à 500C. On a en-

suite placé les éprouvettes, avec un témoin non-traité dans l'enceinte susdite d'une taille permettant d'y entrer, à 26,70C et 90 % d'humidité ambiante, pendant 30 jours, pour déterminer les propriétés d'hygroscopicité. Les résultats

sont les suivants.

TABLEAU I

Eprouvette no Gain d'humidité (%) l 19,3

2 19,8

3 22,6

Témoin 20,2 Les résultats prouvent que le bois traité au DPB

n'est pas plus hygroscopique que le bois non-traité.

EXEMPLE 5.

On a dilué des portions d'une solution à 15 % pré-

parée par le procédé général de l'exemple 1 avec de l'eau pour obtenir des solutions à 7 et 9 % qu'on a injectées dans des éprouvettes de bois selon le procédé de l'exemple 4, puis on a déterminé l'hygroscopicité des éprouvettes à 26,7 C et 90 %

d'humidité ambiante, par rapport à un témoin et à un retarda-

teur de combustion du commerce dénommé NON-COM E. Les résul-

tats sont les suivants:

TABLEAU II

Solution (%) Gain d'humidité (%)

7 DPB 19,8

9 DPB 20,2

Il NON-COM E 126,7 Témoin 20,2 Dans l'éprouvette traitée au NON-COM E, le degré de 10. saturation de la fibre était dépassé (elle devenait humide),

alors que les éprouvettes traitées au DPB et le témoin non-

traité restaient secs et bien en dessous du degré de satura-

tion de la fibre.

EXEMPLE 6.

Pour vérifier de façon comparative la propriété de retardement de la combustion, du GUP (phosphate de guanylurée),

du DPB ( produit de dicyandiamide, d'acide phosphorique, d'-

eau et d'acide borique) et du H3B03 (acide borique), on a im-

prégné des éprouvettes de bois par le procédé de l'exemple 4

avec l'un des produits ci-dessus. La perte de poids des éprou-

vettes a été déterminée à 1' aide de l'analyse thermogravimé-

trique (TGA) et de l'analyse par évolution thermique (TEA).

La contribution comme combustible (F.C.) exprimée en pourcen-

tage de la combustibilité d'un témoin non-traité a été déter-

minée par chauffage des éprouvettes à 480 et 500 C respecti-

vement avec une augmentation de 20 C par minute (sous azote)

dans un module DuPont modèle 916 TEA ou dans un système ther-

mogravimétrique Perkin Elmer TGS-2, pour mesurer respective-

ment la quantité de matières volatiles combustibles organiques

dégagées et la perte de poids. C'est ainsi que plus la F.C.

est faible, plus la combustion de l'éprouvette est retardée.

TABLEAU III.

Eprou-:Rétention: TGA: TEA vette: de eeDin

:'vette élément Perte Diminu-.Tempé-Perte.Diminu- Tempé-

* *::l pmide:tion de 'rature: de:tion de *rature * ' poidsla perte: ( C) poids:la perte: ( C) (%):de poids: (%):de poids: ::

(%): (%)

. : -. .:

GUP 2,02 P 56 31 * 475: 57: 31 39

DPB:1,38P+::: :::

:0,67B: 53: 35:475:52: 37: 31

HB32,05 B.65: 20: 475: 66 20: 65

3 3: ----

Témoin::- 81: -- 475 82: --:100

_.... . .... ..._:

== == _= = = = = = = = = = = = _ = = = = = = = = = = _ = = =

D'après les résultats, on peut voir que le DPB à une concentration analogue de l'élément retardant la combustion

est de 28 % plus efficace que le GUP et de 111 % plus effica-

ce que Véprouvette traitée à H3BO3, tel que mesuré par la con-

tribution comme combustible.

11.

EXEMPLE 7.

On a effectué des essais dans des tubes à combus-

tion selon la méthode générale ASTM E69-50, en chauffant des

éprouvettes de bois de 9,5 x 19,0 x 1016 mm avec le retarda-

teur de combustion selon le procédé général de l'exemple 4, puis on a séché dans un four, laissé l'équilibre s'établir

dans les conditions ambiantes (23,90C, 35 % d'humidité rela-

tive) et placé dans un tube métallique pourvu de trous d'aé-

ration. On a alors appliqué une flamme calibrée au bas de 1'-

éprouvette, la distance entre le sommet du brûleur et le bas de l'éprouvette étant de 25 mm. On a réglé le brûleur pour faire en sorte de fournir une hauteur de flamme de 279,4 mm

et une température au sommet du tube de combustion (en l'ab-

sence d'éprouvette) de 175 à 1800C. On a suspendu les éprou-

vettes traitées et les témoins non-traités au-dessus de la

flamme pendant 4 minutes. Dans le cas des éprouvettes trai-

tées à l'acide borique, la combustion se poursuivait après

qu'on avait retiré la flamme pilote, alors qu'elle s'arrê-

tait immédiatement dans le cas des autres éprouvettes trai-

tées. On a soustrait le poids de l'éprouvette non-consumée du

poids original pour déterminer la perte de poids, les résul-

tats étant rapportés sur la figure 1. Chaque point sur le dia-

gramme représente une moyenne de 2 ou 3 essais. D'après les données, on peut voir que les éprouvettes traitées à l'acide

borique ont peu d'effet de retardement de la combustion, a-

lors que le mélange de GUP et d'acide borique montre un effet de retardement de la combustion synergique par rapport aux

effets additifs du GUP et de l'acide borique.

EXEMPLE 8.

On a répété le procédé général de l'exemple 6 avec des compositions de DBP à 70/30 et 95/5 % en poids et on a comparé avec un bois traité avec leurs constituants séparés et avec un témoin non-traité, au moyen de la technique TGA (analyse thermogravimétrique). La diminution de la perte de poids est rapportée sur la figure 2. D'après les données, on peut voir que la combinaison d'acide borique et de phosphate

de guanylurée donne une diminution de la perte de poids subs-

tantiellement plus importante qu'une quantité équivalente de retardateur de combustion de B ou P dans l'acide borique ou

le phosphate de guanylurée lorsque l'un ou l'autre sont uti-

lisés seuls. Alors que le rapport pondéral 95/5 du GUP à l'a-

cide borique n'est plus efficace qu'à de faibles rétentions,

le mélange 70/30 se montre plus efficace sur une gamme éten-

due et son efficacité augmente avec la rétention. De plus, l'acide borique seul paraît être peu intéressant, même à de

fortes rétentions.

EXEMPLE 9.

On a déterminé la compatibilité de diverses subs-

tances de préservation du bois avec une solution aqueuse de

GUP à 9 %, en ajoutant à la solution diverses substances con-

nues pour la préservation du bois, afin de reproduire leurs concentrations commerciales. Les résultats sont rapportés dans le tableau suivant, o toutes les substances de préservation autres que l'acice borique sont incompatibles à l'exception du chromate acide de cuivre (ACC) qui n'a qu'un emploi limité, car il est inefficace contre les insectes et la plupart des champignons.

TABLEAU IV.

Préservatifs pour le bois < 2 < 2 2 % % de pentachlorophénol % de pentachlorophénol sodique de sulfate de cuivre 3X5 % de chlorure de zinc chromaté 2 % d'arséniate de cuivre chromaté 2 % d'arséniate de cuivre ammoniacal 3 % de chromate de cuivre acide

2 % de fluoxyde, chrome, arséniate-

dinitrophénol 1 à 50 % d'acide borique

EXEMPLE 10.

Solubilité insoluble formation d'un précipité après 1 jour après 1 jour après 6 jours il ft' après 6 jours

stable

formation d'un précipité après 1 jour

stable

On a répété plusieurs fois le procédé général de l'-

exemple 1, si ce n'est qu'on a ajouté l'acide borique après l'eau et l'acide phosphorique en arretant le chauffage, ou on a chauffé tous les ingrédients ensemble. On n'a obtenu que sporadiquement des solutions limpides, mais ces solutions

présentaient les propriétés synergiques de retard à la combus-

13.

tion des solutions préparées par le procédé de l'exemple 1. Les solutions qui ne sont pas limpides sont moins avantageu-

ses, car elles contiennent des substances insolubles, diffi-

ciles à imprégner dans certains matériaux cellulosiques.

Bien que l'invention ait été illustrée par l'utili-

sation de solutions aqueuses, on peut traiter certains maté-

riaux cellulosiques, tels que les éléments d'isolation en papier, par une poudre fluide selon l'invention en forçant la

poudre dans la matrice, par exemple par compression, martela-

ge et similaires. Dans d'autres applications, le matériau cellulosique, tel que des fragments, des particules ou des

copeaux de bois et similaires, peut être mélangé avec la pou-

dre de préservation fluide, puis avec un adhésif, et compacté

en vue de la préparation du produit.

14.

Claims

REVENDICATIONS

1. Composition retardant la combustion avec syner-

gie, utilisable pour traiter les matériaux cellulosiques, ca-

ractérisée en ce qu'elle est essentiellement le produit de réaction partielle de dicyandiamide, d'acide phosphorique,

d'acide borique et d'eau.

2. Composition selon la revendication 1, caractéri-

sée en ce que la teneur en solides est comprise entre 3 et

18 % environ.

3. Composition selon la revendication 1, caractéri-

sée en ce que la teneur en solides est comprise entre 5 et

% environ.

4. Composition selon la revendication 1, caractéri-

sée en ce que la teneur en solides est comprise entre 7 et

11 % environ.

5. Composition selon la revendication 1, caractéri-

sée en ce qu'avant la réaction le rapport pondéral du dicyan-

diamide et de l'acide phosphorique combinés, à l'acide bori-

que est compris entre environ 60/40 et 90/10.

6. Composition selon la revendication 1, caractéri-

sée en ce qu'avant la réaction le rapport pondéral du dicyan-

diamide et de l'acide phosphorique combinés, à l'acide borique

est compris entre environ 65/35 et 75/25.

7. Composition selon la revendication 1, caractéri-

sée en ce qu'avant la réaction le rapport pondéral du dicyan-

diamide et de l'acide phosphorique combinés, à l'acide bori-

que est de 70/30 environ.

8. Composition selon la revendication 1, caractéri-

sée en ce qu'avant la réaction le rapport molaire du dicyan-

diamide et l'acide phosphorique est de 1,0 à 0,8 - 1,2 envi-

ron et le rapport molaire de l'acide borique au dicyandiamide

et à l'acide phosphorique combinés est de 0,2 - 1,5 à 1,0.

9. Composition selon la revendication 1, caractéri-

sée en ce qu'avant la réaction le rapport molaire du dicyan-

diamide à l'acide phosphorique est d'environ 1 à 1 et le rap-

port molaire de l'acide borique au dicyandiamide et à l'acide

phosphorique combinés est d'environ 1,0 à 1,35.

10. Composition selon la revendication 1, caractéri-

sée en ce qu'environ 5 à 20 % de la quantité originale du 15.

dicyandiamide et de l'acide phosphorique restent à l'état li-

bre.

11. Procédé de traitement d'un matériau cellulosi-

que pour lui conférer des propriétés de retardement de la combustion, caractérisé en ce qu'il consiste à imprégner 1'- article avec une quantité de retardateur de combustion d'une composition retardant la combustion de façon synergique, constituée essentiellement du produit de réaction partielle de dicyandiamide, d'acide phosphorique, d'acide borique et

d'eau.

12. Procédé selon la revendication 11, caractérisé en ce que le matériau cellulosique est traité par environ de

3 à 18 % de la composition.

13. Procédé selon la revendication 11, caractérisé

en ce que le matériau cellulosique est le bois.

14. Procédé selon la revendication 11, caractérisé

en ce qu'avant la réaction le rapport pondéral du dicyandia-

mide et de l'acide phosphorique combinés, à l'acide borique

est compris entre environ 60/40 et 90/10.

15. Procédé selon la revendication 11, caractérisé

en ce qu avant la réaction, le rapport pondéral du dicyandi-

amide et de l'acide phosphorique combinés, à l'acide borique

est compris entre environ 65/35 et 75/25.

16. Procédé selon la revendication 11, caractérisé

en ce qu'avant la réaction le rapport pondéral du dicyandiami-

de et de l'acide phosphorique combinés, à l'acide borique est

d'environ 70/30.

17. Procédé selon la revendication 11, caractérisé

en ce qu'avant la réaction le rapport molaire du dicyandiami-

de à l'acide phosphorique est de 1,0 à environ 0,8 - 1,2 et le rapport molaire de l'acide borique au dicyandiamide et à

l'acide phosphorique combinés est d'environ 0,2 - 1,5 à 1,0.

18. Procédé selon la revendication 11, caractérisé

en ce qu'avant la réaction le rapport molaire du dicyandiami-

de à l'acide phosphorique est d'environ I à 1 et le rapport molaire de l'acide borique au dicyandiamide et à l'acide

phosphorique combinés est d'environ 1,0 à 1,35.

19. Procédé selon la revendication 11, caractérisé

en ce qu'environ 5 à 20 % de la quantité originale du dicyan-

16.

diamide restent à l'état libre.

20. Matériau cellulosique, caractérisé en ce qu'il est imprégné d'une quantité retardant la combustion d'une composition synergique retardant la combustion consistant essentiellement en le produit de la réaction partielle de

dicyandiamide, d'acide phosphorique, d'acide borique et d'-

eau.

21. Article selon la revendication 20, caractérisé

en ce que le matériau cellulosique est le bois.

22. Article selon la revendication 20, caractérisé

en ce qu'avant la réaction le rapport pondéral du dicyandia-

mide et de l'acide phosphorique combinés, à l'acide borique

est compris entre environ 60/40 et 90/10.

23. Article selon la revendication 20, caractérisé

en ce qu'avant la réaction le rapport pondéral du dicyandiami-

de et de l'acide phosphorique combinés, à l'acide borique est

compris entre environ 65/35 et 75/25.

24. Article selon la revendication 20, caractérisé

en ce qu'avant la réaction le rapport pondéral du dicyandia-

mide et de l'acide phosphorique combinés, à l'acide borique

est d'environ 70/30.

25. Article selon la revendication 20, caractérisé

en ce qu'avant la réaction le rapport molaire du dicyandiami-

l'acide phosphorique combinés est de 0,2 - 1,5 à 1,0.

26. Article selon la revendication 20, caractérisé

en ce qu'avant la réaction le rapport molaire du dicyandiami-

de à l'acide phosphorique est d'environ 1 à 1 et le rapport molaire de l'acide borique au dicyandiamide et à l'acide

phosphorique combinés est d'environ 1,0 à 1,35.

27. Article selon la revendication 20, caractérisé en ce que 5 à 20 % de la quantité originale de dicyandiamide

restent à l'état libre.

28. Procédé de formation d'une composition synergi-

que retardant la combustionconstituée essentiellement du produit de réaction partielle d'eau, d'acide phosphorique, d'acide borique et de dicyandiamide, caractérisé en ce qu'il

consiste à chauffer en agitant à une température comprise en-

17.

tre environ 70 et 90 C l'eau, l'acide phosphorique, et le di-

cyandiamide jusqu'à ce que 80 à 95 % environ du dicyandiamide

et de l'acide phosphorique aient réagi, puis à ajouter l'aci-

de borique et à refroidir la solution limpide résultante à la température ambiante, de l'eau étant utilisée comme solvant et le rapport molaire du dicyandiamide àl'acide phosphorique étant d'environ 1 à 0,8 - 1,2, tandis que le rapport molaire de l'acide borique au dicyandiamide et à l'acide phosphorique

combinés est d'environ 0,2 - 1,5 à 1.

29. Procédé selon la revendication 28, caractérisé

en ce que le chauffage est effectué à environ 80 C.

30. Procédé selon la revendication 28, caractérisé

en ce que le rapport molaire du dicyandiamide à l'acide phos-

phorique est d'environ l à 1 et le rapport molaire de l'acide borique au dicyandiamide et à l'acide phosphorique combinés

est d'environ 1 à 1,35.

31. Procédé de formation d'une composition synergi-

que retardant la combustion, constituée essentiellement du

produit de réaction d'eau, d'acide phosphorique, d'acide bo-

rique et de dicyandiamide, caractérisé en ce qu'il consiste

à chauffer en agitant à une température comprise entre envi-

ron 70 et 900 C, l'eau, l'acide borique, et le dicyandiamide

jusqu'à ce qu'environ 80 à 95 % du dicyandiamide et de l'aci-

de borique aient réagi, puis à ajouter l'acide phosphorique

et à refroidir la solution limpide résultante à la températu-

re ambiante, de l'eau étant utilisée comme solvant et le rap-

port molaire du dicyandiamide à l'acide phosphorique étant

d'environ 1 à 0,8 - 1,2, tandis que le rapport molaire de 1'-

acide borique au dicyandiamide et à l'acide phosphorique com-

binés est d'environ 0,2 - 1,5 à 1.

32. Procédé selon la revendication 31, caractérisé

en ce que le chauffage est effectué à environ 80 C.

33. Procédé selon la revendication 31, caractérisé

en ce que le rapport molaire du dicyandiamide à l'acide phos-

phorique est d'environ 1 à 1 et le rapport molaire de l'acide borique au dicyandiamide et à l'acide phosphorique combinés

est d'environ 1 à 1,35.

34. Composition selon la revendication 1, caracté-

risée en ce qdelle contient en plus une quantité solubilisan-

18.

te mineure, mais efficace, d'un acide.

35. Procédé de solubilisation des précipités formés

à partir de la réaction de dicyandiamide, d'acide phosphori-

que, d'acide borique et d'eau, caractérisé en ce qu'il con-

siste à ajouter une quantité mineure, mais efficace, d'un a- cide.