RU1829995C

RU1829995C - Состав дл обработки древесины дл придани ей огнестойкости

Info

Publication number: RU1829995C
Application number: SU884355395A
Authority: RU
Inventors: Майкл Смит Кевин; Генри Кондлифф Дэвид
Original assignee: Олбрайт энд Вильсон Лимитед
Priority date: 1987-01-30
Filing date: 1988-01-29
Publication date: 1993-07-23
Also published as: LTIP1817A; EP0278641B1; GR3005091T3; GB8702055D0; NO880402L; DE3870645D1; YU45486B; CN1016672B; LV11014B; EP0278641A1; ATE75650T1; FI94037C; CA1298942C; AU610117B2; LV11014A; FI880416A0; YU17688A; NO880402D0; UA18869A; US5094890A

Description

Дерев нный носитель, которому должна быть придана способность медленно возгоратьс , может быть отрублен или отпилен в виде бревен или строевого леса, в частности , м гка древесина, така как сосна, кипарис , красный кедр или пихта или тверда древесина, така как дуб, например, в виде столбиков дощечек, досок, брусьев или дранки, или может представл ть собой издели из дерева, производственные из них со значительной частью интактной волокнистой структуры исходной древесины, а также в виде жестких или полужестких досок из частиц, полученных прессованием (и возможно с покоытием смолой), таких как фанера , древес.ю-стружечна плита, твердый картон и куски досок, но не бумага или картон . При необходимости издели из дерева могут быть обработаны растворами согласно изобретению до прессовани . Дерев нный носитель может иметь толщину в 0,05-10 см, например, 0,2-10 см, но предпочтительно в 0,2-2 см.

Применение на древесину (включа издели , произведенные из нее) может осуществл тьс несколькими пут ми. Растворы согласно изобретению могут быть нанесены путем погружени или окрашивани древесины (или произведенного из нее издели ), котора должна подвергнутьс обработке в растворе до такого срока, пока не достигаетс достаточное поглощение. Однако, растворы предпочтительно с помощью технологии вакуумной пропитки и/или пропитки под давлением, предназначенной дл обеспечени того, чтобы растворы были полностью поглощены в носителе, Таким образом, целлюлозный носитель может быть введен в контакт с водным раствором, давление повышаетс выше атмосферного, при этом материал еще находитс в контакте с композицией, и давление возвращаетс к атмосферному, при этом величины давлени и врем , на которое сохран етс давление , вл ютс достаточными дл того, чтобы получить необходимое впитывание. Предпочтительно , древесина повергаетс воздействию давлени ниже атмосферного до или после введени в контакт с водным раствором или в обоих случа х. Например, носитель может быть помещен в камеру, давление в камере счижено, добавл етс пропиточный раствор, обычно при комнатной температуре, дл покрыти носител , давление повышаетс до давлени , превышающего атмосферное, поддерживаетс в таком состо нии и затем снижаетс до атмосферного и раствор сливаетс из камеры, за чем может следовать краткий период пониженного давлени . В качестве варианта,

начальное снижение давлени может не примен тьс .

Концентраци (ii) соединени триази- наО, соединени ТОО и мочевины в водной 5 системе, размер давлений, врем выдержки при давлени х выше и ниже атмосферного и природа древесного материала вли ет на впитывание в материал. Так, увеличение концентрации или давлени выше атмосферного , врем выдержки при давлени х выше атмосферного приводит к увеличению впитывани активных компонентов в материал . Смена носител на такой, который имеет повышенную способность поглоще5 ни , приводит к увеличению впитывани , как это бывает при обработке целлюлозного материала с малым поперечным сечением. Величины впитывани в носитель, выраженные в значени х веса общего количества

0 твердых веществ из раствора, впитываемого в один кубический метр носител , могут измен тьс от 10 до 2000 кг/м , в зависимости от носител и от степени требуемой огнестойкости .

5Обычно промежутки времени давлени

ниже атмосферного.от п ти могут до двух часов, обычно 5-30 или 12-30 минут, используютс с вакуумом ниже 0,5 бара (5000 кг/м2), например, 0,05-0,4 бара (500-4000

0 кг/м2). Давлени выше атмосферного от2 до 20 бар, например, 5-15 бар (20000-200000, например, от 50000 до 150000 кг/м2) дл промежутков времени от 10 часов до 5 минут , например, от 5 часовдо 10 или 20 минут,

5 например, пригодны промежутки от 2 часов до 30 минут, при этом более продолжительные промежутки времени примен ютс при использовании более низких давлений и более длительные промежутки времени требу0 ютс дл слабо поглощающей древесины, чем дл древесины с лучшим поглощением. Давление ниже атмосферного и используемые промежутки времени, если они примен ютс после давлений выше

5 атмосферного, наход тс в пределах, установленных дл применени до обработки под давлением выше атмосферного.

Когда носитель, то есть, древесина (или 0 производный из нее продукт) пропитывают раствором согласно изобретению, носитель обычно высушивают до того, чтобы содержание в нем влаги вернулось примерно к тому же, что и в необработанном носителе, напри- 5 мер, 2-25% содержани влаги. Сушка может быть проведена нагревом при 50-100°С и 25- 95%, например, 25-75% или 50-95% относительной влажности, предпочтительно до посто нного веса, хот сушка при 20-25°С, обычно при 20-60% относительной влажности может примен тьс , например, в течение 0,5-2 мес цев.

Предпочитают программируемую сушку , начинающуюс при 50-80°С и 50-95% относительной влажности. С целью лучшего установлени соединени ТОФ и соединени триазина и повышени стойкости к вы- щелачиванию обработанного дерева, высушенный носитель может быть отверж- ден, например, с помощью аммони или пропитывани водным раствором жидкого аммони , в частности, когда состав имеет рН 7-8, например, при использовании технологии пропитки, описанной выше, но необходимо остерегатьс того, чтобы выщелачивание пропитывающих химикатов обратно в аммоний было введено до минимума , что может снизить огнестойкость носител . Таким образом предпочтительно носитель находитс в контакте только с до- статочным количеством водного или жидкого аммони , которое будет им поглощено.

После или вместо режима сушки носитель может быть отвержден в гор чем состо- нии вместо отверждени аммонием путем нагрева до 100-180°С, например, от 100 до 150°С в течение от 10 минут до 2 часов, например , при 100-130°С в течение 15-70 минут . В течение отверждени нагревом относительна влажность должна сохран тьс при 50-95% с целью управлени градиентом влажности в древесине дл сведени до минимума искривлени , или древесина может быть подвергнута рекондиционированию после сушки или отверждени с целью сообщени ей исходного содержани влажности.

Отверждение при повышенной температуре предпочтительно осуществл етс без какой-либо добавки аммони или солей аммони или добавлени ускорителей дл отверждени меламин формальдегид ной смолы, таких как соли аммони или соли третичного амина или соли металлов, дающие растворы кислот в воде, такие как растворы двухвалентных металлов с сильными кислотами, например, нитрат цинка или хлорид магни . Предпочтительно сушку и отверждение при повышенной температуре осуществл ют вместе при 50-100°С и 25- 95% относительной влажности, как описано выше, в особенности при указанном режиме программируемой сушки.

Пропитанное отвержденное дерево имеет более высокую огнестойкость, чем не- обработанное дерево и может быть более стойко к воздействию разлагающих древесину грибков. По сравнению с древесиной, обработанной огнезащитным фосфатом аммони , обработанна древесина согласно изобретению подвергаетс намного меньшим потер м активности огнезащитного средства при продолжительном выщелачивании .

Изобретение иллюстрируетс следующими примерами.

Триазины А, С и Е были получены от фирмы Бритиш Индастриал Пластике, Бир- мингам, Англи , как вещества, обозначенные ВТ 336, 370 и 309. Триазины В и Д были получены от фирмы Сиба-Джейджи, Дакс- форд, Англи , как продукты, обозначенные hyofix CH и Cibanun ML1000 GB, соответственно .

Врем отверждени было определено при 70°С без регулировани рН, при этом исходное значение прозрачного раствора составл ет 5,8-6,2 дл триазина ABE, 4,8 дл триазина С и 5,6 дл триазина Д.

Свойства триазина представлены в табл.1.

Общее число оксиметильных и метокси- метильных групп вл етс производным от числа формальдегидных звеньев на молекулу триазина, используемую дл получени соединени , и оно (и разрыв между окси- и метоксиметильными группами) приводитс при допущении, что не имело место самоконденсирование .

П р и м е р 1 и сравнительный пример А. По отношению к каждому из триазинов А-Е два раствора 1 и 2 были приготовлены раздельно . Раствор 1 содержал 28 частей 80% водного раствора хлорида тетракисного соединени фосфони (ТОФ) (который имеет место рН примерно ниже 0), 20 частей воды и 12 частей триаэтаноламина.

Раствор 2 содержат 31,5 частей воды, 9 частей мочевины и 11,5 частей триазина. Растворы 1 и 2 были смешаны дл получени пропиточных растворов с рН 6,8, которые сохран лись при 25°С, и врем , вз тое дл них дл того, чтобы помутнеть, регистрировалось .

Результаты были следующие (см. табл. 2).

В дополнение к триазину С, только перемешивание растворов 1 и 2 привело к немедленному помутнению, что привело к созданию прозрачной жидкости над небольшим количеством белого осадка. Прозрачна жидкость затем оставалась прозрачной до начала посто нной мутности спуст 14 дней.

Примеры 5-9. Растворы, как и в примере 1, но с переменными количествами триатаноламина, были приготовлены и была определена их стабильность. В этих случа х растворы не хранились при посто нной температуре , а содержались вместе в лаборатории при окружающей температуре. Дл

каждой пропиточной жидкости рН измер лс и врем желатинизации определ лось.

Результаты были следующими.

Стабильность пропиточных растворов дана в табл. 3.

Примеры 10-12. растворы, как в примере 8, но с различными количествами мочевины были приготовлены и их стабильность определ лась при окружающей температуре , как в примере 8.

Результаты были следующими.

Стабильность пропиточных растворов дана в табл. 4.

Примеры 13-17. Были приготовлены растворы, в примере 8, но с переменными количест t-ами триазина А, и их рН и стабильность определ лась при окружающей температуре, как в примере 8.

Результаты были следующими (см. табл. 5).

П р и м е р 18. Было приготовлено и сохран лось при различной температуре 5 отдельных растворов, как в примере 1, с целью определени их стабильности при различных услови х.

Результаты были следующими (см. табл,

6).

Примеры 19-22. Было приготовлено три пропиточных раствора еще, как в примере 1, а затем они были разбавлены некоторыми количествами воды, которые составл ли соответственно одна треть, равное количество и тройное количество веса пропиточного раствора, чтобы получить растворы 20, 21 и 22 соответственно.

Все четыре раствора (пропиточный раствор 1 и растворы 20-22) с относительными концентраци ми 4:3:2:1, которые получены, были отдельно применены дл пропитки древесины и была определена огнестойкость древесины. Процесс был следующим. 100% клиновидных гранул древесины западного красного кедра, 100% дранки клинообразной формы из дра древесины размером 40х10-30х в среднем 0,5 см и содержание влаги 7% были подвергнуты технологии полной пропитки в камере путем вакуумировани дранки при 0,2 бар (2000 кг/м ) (то есть, разрежение 0,8 бар) на 15 мин, дранки были покрыты раствором, за чем следовал 1 час под давлением в 12 бар (120000 кг/м2), а затем удаление жидкости из дранки. Дранка затем была высушена на воздухе при 20-25°С и при 30-40% относительной влажности в течение 1 мес ца, после этого времени содержание в ней влаги возвратилось примерно к 7%. В зависимости от размеров дранки и их увеличени по весу, удержание химикатов из растворов было подсчитано дл каждой дранки. Дранка была также испытана на поверхностную огнестойкость согласно испытанию распространени пламени по поверхности малого масштаба, BS 476, часть 7 (1971 г). Результаты были следующими,

Свойства обработанной древесины даны в табл. 7.

Пример 23. Процесс по примеру 22 повтор лс в заменой технологии полной

0 пропитки в камере простым полным погружением дранки в пропиточный раствор 22 на 1,5 часа. Поглощение химикатов составило 17 кг/м3, и огнестойкость была 3 класса. Пример 24. Процесс по примеру 19

5 был повторен с заменой технологии полной пропитки в камере покрытием кистью с раствором 1 дранки до насыщени . Поглощение химикатов составило примерно 53 кг/м3, и огнестойкость была 2 Класса.

0 П р и м е р 25. Пропиточный раствор, как в примере 1, был приготовлен и разбавлен водой в соотношении 15 частей раствора из примера 1 на 85 частей воды. Процесс примера 19 был повторен с этим разбавлением

5 раствором и с программированным режимом сушки, при котором пропитанную дранку подвергают нагреву, начатому при 60°С с относительной влажностью 70% и заканчивающемус при 75°С и 30% относительной

0 влажности в течение 7 дней. Сушка также, как полагают, привела к некоторому схватыванию соединени ТОФ. Среднее поглощение химикатов составило 40 кг/м3, и обработанные ТОФ дранки были классифи5 цированы по классу 2 при испытании пламенем BS476, часть 7 (1971 г.) и по классу С при испытании пламенем, подобному стандартизованному испытанию на воспламенение США, ASTM 1.08/54.

0 По сравнению с необработанной дранкой , обработанна дранка имеет существенно такую же прочность на изгиб, ударную прочность и твердость, Драка, обработанна продаваемым огнезащитным средством

5 в виде фосфата аммони , после выщелачивани водой в аппарате Сокслета в течение 24 часов имеет 75% потерь в содержании фосфора (по сравнению с 16% потерь содержани фосфора, отмеченными при вышеука0 занной дранке, обработанной ТОФ).

Claims

Таким образом, изобретение позвол ет повысить стабильность состава, Формула изобретени 1. Состав дл обработки древесины дл

5 придани ей огнестойкости, включающий (Отетракисное соединение фосфони , мочевину и триэтаноламин, отличающийс тем, что, с целью повышени стабильности состава, он дополнительно содержит (соединение триазина в виде частично алкилированного метилолмеламина, имеющего от 3,5 до 6 гидроксиметиловых групп на дро триазина и врем отверждени не менее 50 мин при 70°6, при этом состав содержит 28 мае.ч. 80%-ного водного раствора тетракис- ного соединени фосфони , 3-15 мае.ч. триазина, 6- 12 мае.ч. мочевины и 3-15 мае.ч. триэтаноламина, а рН 50%-ного водного раствора состава составл ет 5,8-6,2.
2. Состав по п. 1,отличающийс тем, что в качестве тетракисного соедине0

ни фосфони используют индогидроксиме- тильный хлористый фосфоний при следующем соотношении компонентов, мае.ч.: гидроксиметильный хлористый фосфоний - 22, триэтаноламин - 9-15, мочевина - 6-12, (м)соединение триазина 6-12.
3. Состав по пп. 1 и 2, о т л и ч а ю щ и й- с тем, что соединение триазина используют с временем отверждени 40-140 мин, преимущественно 40-75 мин.

Свойства пропиточных растворов

15

Таблица 1

Таблица 2

Таблица 3

20

Таблица 4

Температура °С

40 25

окружающа комнатна

окружающа улична

/ летом /

15

Таблица 5

Таблица 6

врем желатинизации, дней

1,5 12 14

21 -25 40-42

Таблица 7