DE1091423B

DE1091423B - Verfahren zur Herstellung flammfest impraegnierter Hartfaserplatten unter Verwendung von Harnstoff und Ammonphosphat enthaltenden Impraegniermitteln

Info

Publication number: DE1091423B
Application number: DEA29704A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Nils Strandberg
Original assignee: Statens Skogsindustrier AB
Current assignee: Statens Skogsindustrier AB
Priority date: 1957-06-17
Filing date: 1958-06-11
Publication date: 1960-10-20
Also published as: FR1226429A; BE568610A

Description

Hartfaserplatten haben in den letzten Jahren eine immer größere Anwendung gefunden. Infolge der Brennbarkeit der Hartfaserplatten war die Möglichkeit ihrer Verwendung bisher nur auf bestimmte wenige Gebiete beschränkt. So wurden beispielsweise aus dem oben angegebenen Grund Hartfaserplatten als Verkleidungsmaterial nur in recht geringem Maße benutzt.

Man hat daher nach Wegen gesucht, die Hartfaserplatten auf eine geeignete Weise schwer entflammbar zu machen, wobei man die Platten mit einem Feuerschutzpräparat durchimprägniert oder mit einem Lack oder einer Farbe mit feuerhemmenden Eigenschaften behandelt hat. Die erstgenannte Methode ist ohne Zweifel als die beste anzusehen; sie hat sich aber auch als die am schwierigsten durchführbare erwiesen. Trotz vieljähriger Versuche ist es bisher nicht gelungen, eine vollständig feuerfeste Hartfaserplatte herzustellen.

Es ist bereits bekannt, Textilfasermaterial mit einem Gemisch von Harnstoff und Phosphorsäure oder einem Phosphat einer Feuerschutzimprägnierung zu unterziehen (J. of the Textile Inst., Vol. 40, Nr. 12, S. T 839, 1949). Gemäß diesem Verfahren erhitzt man das Textilmaterial nach dem Imprägnieren etwa 15 Minuten auf eine Temperatur von etwa 140° C, wobei wahrscheinlich eine Reaktion zwischen dem Phosphat und der Zellulose stattfindet und sich ein Phosphorsäureester der Zellulose bildet.

Versuche, dasselbe Verfahren zum Imprägnieren von Holzfaserplatten anzuwenden, sind bisher ganz mißlungen. Man hat dabei zwar eine feuerschützende Imprägnierung der Platte erhalten, die Platte als solche ist aber nicht brauchbar. Holzfaserplatten werden bekanntlich einer Wärmehärtung unterworfen, deren Aufgabe es ist, die Wasserresistenz und die Festigkeit der Platte zu erhöhen. Dies Härtungsverfahren bringt bedeutend höhere Beanspruchungen mit sich, als es bei der obengenannten Behandlung der Platte bei der Fixierung des Feuerschutzmittels auf der Faser der Fall ist, da diese Behandlung teils bei höherer Temperatur, teils während einer beträchtlich längeren Zeit ausgeführt wird. Die üblichen Härtungsbedingungen liegen bei etwa 155 bis 170° C während einer Zeitdauer von 5 bis 6 Stunden.

Ein derartiges Imprägnieren der Holzfaserplatten übt eine äußerst schädliche Wirkung auf die Qualität der Platten aus. Die Platten werden dabei äußerst spröde und nicht mehr bearbeitbar, was wohl darauf zurückzuführen ist, daß der Säuregrad in den Platten während der Wärmehärtung infolge der hinzugefügten Phosphorsäure so stafk zunimmt, daß die Fasern und damit auch die Platten verspröden.

Eine Sprödigkeit tritt auch ein, wenn man Harn-

Verfahren zur Herstellung

flammfest imprägnierter Hartfaserplatten unter Verwendung von Harnstoff

und Ammonphosphat enthaltenden

Imprägniermitteln

Anmelder:

Aktiebolaget Statens Skogsindustrier,
Stockholm

Vertreter:

Dr. A. Ullrich und Dr. T. Ullrich, Patentanwälte,
Heidelberg, Bismarckstr. 17

Beanspruchte Priorität:
Schweden vom 17. Juni 1957

Dipl.-Ing. Nils Strandberg, Stockholm,
ist als Erfinder genannt worden

Stoff und Phosphat in äquivalenten Mengen verwendet, selbst auch dann, wenn man durch Zusatz eines Überschusses von Harnstoff das Phosphat neutralisiert.

So erhält man z. B. bei Verwendung einer Mischung von Harnstoff und Phosphat im Molverhältnis 2,5 : 1 stets für jeden Verwendungszweck ungeeignete Platten.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung feuerschutzimprägnierter Hartfaserplatten, die für jeden Zweck verwendbar sind und eine Wärmehärtung ohne Nachteil ertragen. Das Verfahren besteht darin, daß man mit einer Harnstoff und Ammonphosphat im Molverhältnis 3:1 bis 10: 1 enthaltenden Lösung entweder die feuchten Faserstoffbahnen behandelt und die Bahnen dann in an sich bekannter Weise preßt und härtet oder aber die in üblicher Weise hergestellten gepreßten Platten mit dem Mittel nach an sich bekannten Verfahren imprägniert und die imprägnierten Platten dann auf bekannte Weise härtet.

Zweckmäßig führt man das Verfahren mit einem primäres Ammonphosphat und mit einem geringe Mengen Harnstoffkunstharz als Bindemittel enthaltendem Imprägniermittel durch.

Vorteilhafterweise kann man vor dem Imprägnieren die beiden Komponenten teilweise miteinander reagieren lassen, was durch Erhitzen der Lösung auf 80 bis

009 628/34

100° C während so langer Zeit geschieht, bis der p_H-Wert auf 5 bis 7 angestiegen ist. Man erhält dabei in der Lösung ein Gemisch von Harnstoff und Phosphat sowie eine Verbindung zwischen beiden Stoffen.

Die so behandelten Platten haben ausgezeichnete Eigenschaften. Wahrscheinlich übt der große Überschuß an Harnstoff während des Härteprozesses eine puffernde Wirkung aus und schützt dadurch die Faser gegen einen Abbau. Eine absolute Bedingung ist, daß das Molverhältnis Harnstoff zu Phosphat mindestens 3 : 1 beträgt. Mit steigendem Gehalt an Harnstoff wird ein immer besserer Schutz der Faser erreicht. Es hat sich erwiesen, daß die optimale Wirkung bei einem Molverhältnis von etwa 6 : 1 erzielt wird. Das Molverhältnis soll aber 10: 1 nicht übersteigen, da in einem solchen Fall der Harnstoff eine ungünstige Wirkung beim Härten ausübt.

Die Menge des zur Verwendung kommenden Imprägniermittels ist selbstverständlich von ausschlaggebender Bedeutung für den Feuerschutz der Platte. Es hat sich herausgestellt, daß zur Herstellung einer brauchbaren Platte eine Menge Phosphat erforderlich ist, die, als NH₄H₂PO₄ berechnet, mindestens 2,5% des Gewichtes der Platte ausmacht.

Gemäß einer Ausführungsform des ernndungsgemäßen Verfahrens kann man auch geringere Mengen eines Harnstoffharzes anwenden, wodurch nicht nur die mechanische Festigkeit der Platte erhöht, sondern auch die Bindung des Phosphats an die Faser erleichtert wird. Das Harnstoffharz kann entweder getrennt oder auch als Gemisch von Harnstoff und Phosphat angewandt werden, wobei man das Gemisch zusammen mit einer bestimmten Menge Formalin auf entsprechende Temperatur erhitzt. Man erhält dabei eine Imprägnierlösung, die eine Mischung von Harnstoff, Phosphat und einem Harnstoffharz enthält.

Das Imprägnieren kann in der Weise erfolgen, daß das Imprägniermittel vor dem Pressen der Faserbahn auf letztere aufgespritzt wird. Beim Pressen dringt das Imprägniermittel in die Platte ein, wodurch eine homogene Imprägnierung erreicht wird. Dieses Vorgehen ist jedoch mit dem Nachteil verbunden, daß das beim Pressen ablaufende Wasser Imprägnierlösung enthält, wodurch verhältnismäßig große Verluste an Imprägniermittel entstehen können.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann man die gepreßten Platten imprägnieren. Dabei ist es aber weit schwieriger, "ein ausreichendes Eindringen des Imprägniermittels in die Platten zu erreichen. Man muß dabei mit Hilfe von Vakuum das Eindringen in die Platte erleichtern. Ferner ist es auch zweckmäßig, durch Zusatz eines die Oberflächenspannung herabsetzenden Mittels, z. B. Äthanol, die Oberflächenspannung der Imprägnierlösung herabzusetzen. Ein gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung hergestelltes Produkt, das mit dem bei der Durchimprägnierung erzielten vergleichbar ist, muß außerdem nach dem Imprägnieren einer Wärmebehandlung zur Fixierung des Phosphats an die Zellulosefaser unterworfen werden.

Beispiele

1. 2 Mol primäres Ammonphosphat und 12 Mol Harnstoff werden in etwa 500 cm³ Wasser gelöst. Die Lösung wird dann mit Wasser auf ein Gesamtvolumen von 21 verdünnt. Diese Lösung wird auf einen Holzfaserbogen mit einem Trockengehalt von 25 bis 30% und einer Oberfläche von 1 m² gespritzt. Der Faserbogen wird alsdann bei 190° C und einem maximalen Druck von 35 kg/cm² gepreßt und darauf bei 155° C während 6 Stunden gehärtet. Die dabei gewonnenen imprägnierten Platten entsprechen, wie sich bei der Bestimmung der Feuerschutzwirkung erwies, den Normbedingungen.

2. 2 Mol primäres Ammonphosphat und 8 Mol Harnstoff werden in 330 cm³ Wasser gelöst und auf 90 bis 100° C erhitzt, bis der p_H-Wert auf etwa 6 gestiegen ist. Dann wird die Lösung gekühlt und Formalin, I Mol Formaldehyd entsprechend, zugesetzt, worauf die Lösung auf ein Volumen von 2 1 verdünnt wird.

Diese Lösung wird auf einen Faserbogen mit einer Oberfläche von etwa 1 m² gespritzt. Der Faserbogen wird bei 190° C und einem maximalen Druck von 35 kg/cm² gepreßt und alsdann bei 155° C während 6 Stunden gehärtet. Die gewonnenen Platten entsprechen den gestellten Normbedingungen.

3. Die im Beispiel 2 angegebene Lösung wird mit 10 bis 15% Äthanol verdünnt und die gewonnene Imprägnierflüssigkeit in einen mit Faserplatten bestückten Druckkessel eingeführt, und zwar derart, daß sie zunächst mit den Faserplatten nicht in Berührung kommt. Der Kessel wird dann auf einen Druck von unter 100 mm Hg evakuiert, worauf die Platten in die Flüssigkeit eingetaucht werden. Nach 5 Minuten wird das Vakuum durch Einlassen von Luft in den Kessel aufgehoben, und die Platten werden herausgenommen. Sie haben dann 25 bis 3O^e/o der Flüssigkeit, 3% Ammonphosphat entsprechend, absorbiert. Die auf diese Weise imprägnierten Platten werden getrocknet und alsdann während 6 Stunden bei 155° C gehärtet. Sie besitzen die gleichen Feuerschutzeigenschaften wie die gemäß Beispiel 2 hergestellten Platten.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung flammfestimprägnierter Hartfaserplatten unter Verwendung von Harnstoff und Ammonphosphat enthaltenden Imprägniermittellösungen, dadurch gekennzeichnet, daß man mit der Harnstoff und Ammonphosphat im Molverhältnis 3 : 1 bis 10:1 enthaltenden Lösung entweder die feuchten Faserstoffbahnen behandelt und die Bahnen dann in an sich bekannter Weise preßt und härtet oder aber die in üblicher Weise hergestellten gepreßten Platten mit dem Mittel nach an sich bekannten Verfahren imprägniert und die imprägnierten Platten dann auf bekannte Weise härtet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem primäres Ammonphosphat enthaltenden Mittel durchgeführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß es mit einem geringe Mengen Harnstoffkunstharz als Bindemittel enthaltenden Imprägniermittel durchgeführt wird.

β 009 628/34 10.60