CH351746A - Procédé pour rendre difficilement inflammables des matériaux cellulosiques - Google Patents

Description

  Procédé pour rendre difficilement inflammables des matériaux cellulosiques    La présente invention concerne un procédé pour  rendre difficilement     inflammables    des matériaux cel  lulosiques tels que des bois de     charpente,    de cons  truction, d'ébénisterie, du bois reconstitué, des plis  de contreplaqué, des fibres ou éléments     lignocellu-          losiques    à l'exclusion des fibres textiles, ou des  agglomérés de tels fibres ou éléments     comme,    par  exemple, des panneaux isolants.  



  On sait que     certains    sels d'ammonium, notam  ment les phosphates d'ammonium, ont la propriété  de modifier     l'inflammabilité    des matières cellulosi  ques qui en sont imprégnées; de telles matières, sou  mises à l'action d'une température élevée, se carbo  nisent sans     flamme    et donnent donc une masse  charbonneuse sans inflammation des gaz produits,  évitant ainsi la naissance ou la propagation d'un  incendie.  



  On n'a cependant pas pu généraliser comme on  l'aurait désiré l'emploi de ces sels, des phosphates  d'ammonium notamment; en effet, les traitements  d'imprégnation actuels sont d'une application diffi  cile du fait qu'ils exigent soit un appareillage coûteux  d'imprégnation sous pression, soit une imprégnation  par immersion prolongée de très faible rendement  économique. A     ces    inconvénients de mise en     aeuvre     s'ajoute le fait inopportun que lesdits phosphates  d'ammonium constituent un     aliment    pour les micro  organismes attaquant le bois et qu'ils peuvent avoir  une action défavorable sur les     pièces        métalliques    ve  nant en contact avec le bois.  



  D'autre part, on a constaté que     certains    agglo  mérés     lignocellulosiques    hydrofugés peuvent, lors  qu'ils sont soumis à un traitement d'ignifugation,  devenir     inflammables    mais que, si l'on opère sans  précaution, ledit traitement modifie     certaines    autres    caractéristiques desdits agglomérés,     notamment    leur       sensibilité    à     l'humidité    qui est nettement accrue.  



  Pour permettre de profiter des propriétés d'igni  fugation     apportées    par les phosphates d'ammonium,  un procédé industriel d'ignifugation des matières cel  lulosiques ou     lignocellulosiques    doit donc, en tout  cas    a) faire pénétrer dans les matières ou agglomérés,  en un temps     admissible,    une quantité     suffisante.     de phosphate     d'ammonium    pour assurer l'igni  fugation ;  b) éviter de donner aux matières traitées une agres  sivité vis-à-vis des     pièces    métalliques implantées  ou en contact avec elles ;

    c) protéger les matières traitées contre le dévelop  pement des microorganismes favorisés par la  présence de phosphate d'ammonium éventuelle  ment ou donner à     ces    matériaux des propriétés       particulières,    complémentaires de leurs propriétés  ignifuges et/ou     hydrofuges    ;  d) ne pas modifier les propriétés mécaniques et de       surface    des matières traitées ;  e) ne pas faire perdre aux matières leurs propriétés  hydrofuges acquises ou à     acquérir.     



  La présente invention a pour but de satisfaire  aux conditions ci-dessus. Le procédé faisant l'objet  de l'invention est caractérisé par le fait que le ma  tériau est     imprégné    tout d'abord avec une solution       amirioniacale    à réaction fortement alcaline, puis avec  une solution contenant des ions phosphate et à réac  tion acide. Le résultat peut, dans     certains    cas, être  amélioré lorsque la matière à ignifuger présente une  humidité     suffisante    et plus     spécialement    lorsqu'elle  est soumise à un traitement de dilatation des fibres.      L'application des solutions peut être faite par  immersion, par aspersion, par pulvérisation, par as  piration dans des caisses à vide ou autrement.  



  L'imprégnation préalable avec la solution ammo  niacale a pour avantage de donner lieu à une dila  tation des canaux et cellules du bois sans en altérer  les fibres.  



  La solution     ammoniacale    peut présenter une       concentration        comprise        entre    3     %        et        10        %        environ     suivant l'essence de bois traitée.  



  La     seconde    solution, apportant les ions     PO,,,    est  de préférence constituée par une solution aqueuse de       phosphates    d'ammoniaque P04     (NH4)",H",    d'une       concentration        comprise        entre        10%        et        30'%        environ,     et dont le pH est supérieur à 3, de préférence com  pris entre 3,9 et 6,2 suivant les essences de bois.

   Le  pH de la solution de phosphate fixe celui des bois  ignifugés à la sortie du bain et, par     conséquent,    dé  termine l'activité ou la     neutralité,    c'est-à-dire l'agres  sivité du bois vis-à-vis des pièces     métalliques    qui  viendront en     contact    avec le bois. Les limites 3,9   6,2     indiquées    ci-dessus pour le pH de la solution de  phosphate correspondent, pour un bois     ignifugé    con  formément à     l'invention,    à des pH compris entre 6,3  et 7,4.

   Le bois ne sera pas agressif si son pH est au  moins égal à celui de la précipitation du phosphate  de fer, mais un pH trop élevé     entraîne    une disso  ciation du phosphate d'ammoniaque.  



  Lorsqu'il s'agit d'ignifuger des matières     ligno-          cellulosiques,    telles que des agglomérés ou leurs élé  ments, déjà hydrofugés ou destinés à être hydrofu  gés, on opère de manière à adapter les solutions     igni-          fugeantes    à l'agent d'hydrofugation compatible.  



  Comme agent     d'hydrofugation,    on emploie des  solutions ou émulsions hydrofugeantes, par exemple  de cires     microcristallines,    dont on provoque le dépôt  et la fixation sur les éléments constituant les agglo  mérés en développant à leur contact un pH corres  pondant à la     floculation    de ces émulsions ou au dé  pôt des éléments contenus dans la solution. Ce pH  est développé soit par les sels ignifugeants     eux-          mêmes,    soit par les solutions d'ignifugation.  



  Les concentrations de ces     dernières    sont telles  qu'elles conduisent à la présence<I>in situ</I> de quantités       de        P04Hs        comprises        environ        entre    5     et        15        %        de        la     matière     lignocellulosique    comptée sur sec.  



  Les teneurs -des solutions ou émulsions     hydrofu-          geantes        sont        telles        qu'elles        déposent        de        0,5        %    à 5     0/0     environ d'éléments     hydrofugeants    exprimés en sec,  par     rapport    au     support        lignocellulosique    compté éga  lement en sec.  



  Il peut être avantageux dans     certains    cas d'uti  liser des solutions et/ou émulsions     contenant    un  excès des produits à fixer finalement sur les agglo  mérés. On oblige ces solutions ou émulsions à tra  verser, par exemple par aspiration des caisses à vide,  par pulvérisation ou autrement, la totalité du maté  riau et on récupère l'excès non     fixé,    en vue d'une  réutilisation ultérieure éventuellement après     recom-          plètement    aux teneurs     nécessaires.    L'opération peut    être effectuée en une phase ou en plusieurs phases  successives, sur les matériaux bruts, ou en cours de  transformation ou de mise en forme, ou sur les  agglomérés finis.

   Les solutions et/ou émulsions peu  vent être additionnées de sels ou autres agents des  tinés à donner aux divers matériaux traités des pro  priétés ou des caractéristiques supplémentaires spé  ciales, par exemple     fongicides,    insecticides, couleurs,       et(,        On peut donc  1.

   Dans le cas des panneaux de fibres et plus spé  cialement de panneaux isolants  a) soit procéder à une hydrofugation préalable  de la fibre avant conformation en panneaux,  puis, après cette conformation, procéder à  l'ignifugation ;  b) soit conformer d'abord les panneaux, puis  les hydrofuger et les ignifuger, ces deux opé  rations ayant lieu d'une manière indépen  dante ;  c) soit conformer d'abord les panneaux, puis les  hydrofuger et les ignifuger simultanément  d) soit procéder à l'opération d'ignifugation sur  le panneau déjà fini, c'est-à-dire, conformé et  séché, préalablement hydrofugé ou non.  



  Si le panneau soumis au traitement d'ignifugation  n'a pas été préalablement hydrofugé, on peut incor  porer l'émulsion hydrofugeante simultanément ou in  dépendamment des solutions ignifugeantes. Le pan  neau doit subir ensuite un séchage final.  



  2. Dans le cas du traitement des particules  a) soit imprégner les particules à l'aide des solu  tions     ignifugeantes,    avant leur séchage et hy  drofuger par addition des éléments     hydrofu-          geants    dans la colle servant de liant ou im  prégner simultanément ou successivement  dans un ordre quelconque, les particules  avant leur séchage, des solutions ignifuges et  de l'émulsion hydrofuge. La qualité de la cire  doit être telle que l'encollage ultérieur par les  résines synthétiques et tout particulièrement  par les résines     urée-formol,    n'en soit pas  troublé.

   Dans ces deux cas, pour les pan  neaux à couches multiples, les particules de  chaque couche sont, de préférence, ignifugées  et hydrofugées si l'on veut obtenir un résultat  convenable, mais on peut évidemment utiliser  des proportions différentes de produits igni  fuges ou     hydrofruges    dans les différentes cou  ches ; on peut même supprimer ces produits  dans certaines couches lorsque,     pour    certaines  utilisations, des caractéristiques limitées sont  suffisantes.  



  b) Soit procéder comme il a été indiqué plus  haut à l'ignifugation des panneaux de parti  cules finis, séchés et qui ont été préalable  ment hydrofugés en cours de fabrication.  



  Un séchage complémentaire est également       nécessaire.         c) Soit procéder successivement, sur des pan  neaux terminés et séchés, à l'ignifugation et  à l'hydrofugation, comme il a été précisé  plus haut et dans un ordre respectant les  compatibilités requises.  



  Un séchage complémentaire est égale  ment nécessaire.  



  On a décrit ci-après divers exemples de réalisa  tion du procédé qui fait l'objet de l'invention.  <I>Exemple 1</I>  Des planches de sapin de 0;3 X 2,5 X 0,02 m  ont été immergées dans l'eau pendant 24 heures afin  de communiquer au bois la teneur en eau qu'il pré  sentait au moment de son débitage ;

   ces planches ont  ensuite été trempées pendant 12 heures dans une so  lution ammoniacale dont la température était de       15,)        C        et        la        teneur        en        ammoniaque        de    5     %.        Après     égouttage, les planches ont été immergées pendant  6 heures dans une solution de phosphates d'ammo  niaque à 20 0/0, de pH 5,95, dont la température a  été maintenue à 800 C pendant toute la durée de  l'immersion.  



  Après séchage par exposition à l'air, la déter  mination de la teneur en sel effectuée sur l'échantil  lon moyen constitué par les 80 prélèvements faits  à la vrille le long des deux diagonales et sur toute  l'épaisseur de la planche, a     indiqué    une teneur en  sels ignifuges de 8 0/0. Soumises aux tests d'inflam  mabilité, les planches ont été reconnues     difficilement     inflammables.  



  <I>Exemple 2</I>  Des plis d'Okoumé de 1 mm d'épaisseur ont été  immergés dans de l'eau pendant le temps nécessaire       pour        qu'ils        absorbent        80%        de        leur        poids        d'eau.        On     leur a fait immédiatement subir un     premier    trempage  de 10 minutes dans une solution d'ammoniaque à  5     %        et,        après        égouttage        sommaire,

          un        second        trem-          page    de même durée dans une solution de     phospha-          tes        d'ammoniaque        de        pH        3,9,        titrant        18        %        d'ions          P04,    et dont la température a été maintenue à 650 C.  Les plis ont ensuite été séchés par exposition dans  un sécheur où l'air est admis à une température com  prise entre 130 et 150  C.

   Après 15 minutes de sé  jour dans le sécheur, les bois ont accusé un taux  d'humidité de     1011/o.    Ils n'étaient pas     déformés    et  leur surface avait conservé l'aspect initial. La teneur       en        sels        ignifuges        de        ces        plis    a     atteint        12,2,%        et,     d'après la composition du sel qu'ils renfermaient, le  pH du bois était de 6,6.  



       Les    contreplaqués 3 plis obtenus par collage de  ces     plis    ont été soumis aux tests d'inflammabilité et  reconnus     ininflammables.     



  <I>Exemple 3</I>  A 10     m3    de pâte titrant 20     g/litre    de matière  sèche et dont on a porté le pH entre 8,5 et 9 par  addition ménagée d'une solution ammoniacale     dila-          tante,    on a mélangé intimement 8 kg d'une émulsion         renfermant        50'%        d'une        cire        microcristalline        anioni-          que    dont le dépôt sur la     fibre    est provoqué par addi  tion d'un acide minéral fort jusqu'à ce que le pH  de la masse soit au maximum de 5,5.  



  On a alors. envoyé la pâte à la conformation puis  on a     procédé    à l'imprégnation avec une solution de  phosphate : à     cet    effet, on a disposé le     panneau    ob  tenu par     conformation    sur la bande d'un filtre à  succion où on l'a arrosé avec une solution de phos  phate d'ammoniaque     renfermant    55     kg/m8    d'acide  phosphorique et ayant un pH compris entre 5,5 et 6.  



  Lorsque le volume de la solution phosphatante  qui a traversé le panneau a atteint le volume de la  pâte     initiale,    on a interrompu l'arrosage, effectué un  essorage rapide et séché les panneaux.  



  La solution     phosphatante    qui a traversé     les    pan  neaux a été     recueillie    et recyclée après avoir ramené  sa teneur en acide phosphorique et, éventuellement  son pH, aux valeurs indiquées plus haut.  



       Les    échantillons prélevés sur les     panneaux    ont  présenté un     coefficient    d'absorption acceptable. Sou  mis au test     d'ininflammabilité,    ces     panneaux    ont été  reconnus non inflammables.  



  <I>Exemple 4</I>  Dans un cylindre rotatif, 100 kg de déchets cellu  losiques de     lin    ont été successivement     imprégnés    par  pulvérisation de  1) 65 litres d'une solution     ammoniacale        dilatante,          titrant    50     g/litre    de     NH3.     



  2) 65     litres    d'une solution d'acide     orthophosphori-          que    titrant 102     g/litre    de     P04H3.     



  On a ensuite séché les déchets     imprégnés    puis  on les a encollés avec une résine synthétique conte  nant une quantité de cire     microcristalline    au     moins          égale    à 2     %        du        poids        des        déchets        ignifugés.     



  Après avoir été terminés suivant le processus     ha-          bituel,        les        panneaux        titraient        10'%        de        P04H3    à     l'état     de phosphate d'ammoniaque. Soumis aux tests offi  ciels, ils ont été reconnus     ininflammables.     



  Au lieu d'opérer en discontinu dans un     cylindre     rotatif, on peut également     utiliser,    pour travailler en       continu,    une encolleuse du type continu dont les pre  miers pulvérisateurs sont     alimentés    avec la solution       ammoniacale    et les suivants avec la solution phos  phorique, les différents débits étant réglés comme  dans l'opération discontinue.

Claims (1)

1. REVENDICATION Procédé pour rendre difficilement inflammables des matériaux cellulosiques, notamment le bois ou les fibres végétales, à l'exclusion des fibres textiles; caractérisé par le fait que le matériau est imprégné tout d'abord avec une solution ammoniacale à réac tion fortement alcaline, puis avec une solution con tenant des ions phosphate et à réaction acide. SOUS-REVENDICATIONS 1. Procédé suivant la revendication, caractérisé par le fait qu'il est mis en oeuvre en utilisant pour le deuxième traitement une solution aqueuse de phos phates d'ammonium P04 (NH4).H,, de pH égal ou supérieur à 3. 2.

   Procédé suivant la sous-revendication 1, ca ractérisé par le fait que le pH de la solution aqueuse de phosphate d'ammonium est compris entre 3,9 et 6,2. 3. Procédé suivant la revendication, dans lequel on rend de plus hydrophobes lesdits matériaux, ca ractérisé par le fait qu'on traite ces matériaux éga lement avec des solutions de cires hydrophobes mi crocristallines. 4. Procédé suivant la revendication, dans lequel on rend de plus hydrophobes lesdits matériaux, ca ractérisé par le fait qu'on traite ces matériaux éga- lement avec des émulsions de cires hydrophobes mi- crocristallines. 5.

   Procédé suivant la revendication, caractérisé par le fait que l'on opère avec un excès desdites so lutions, que l'on récupère pour un nouvel emploi. 6. Procédé suivant la revendication, caractérisé par le fait qu'on fait passer plusieurs fois les solu tions à travers les matériaux à traiter.