PL174380B1 - Impregnat ognioochronny do drewna, materiałów drewnopochodnych i włókienniczych - Google Patents

Abstract

Impregnat ognioochronny do drewna, materiałów drewnopochodnych i włókienniczych, znamienny tym, że składa się z 45-125 części wagowych wody, 20-50 części wagowych soli metali alkalicznych i amonu kwasu polifosforowego zawierających 30±1% fosforanów w przeliczeniu na P2O5, w tym nie więcej niż 6,5% formy "orto", w postaci 35-45% wodnych roztworów, 1-15 części wagowych polifosforanów alkoholi wielowodorotlenowych - glikolu etylowego lub/i gliceryny lub/i pentaerytrytu, do 6 części wagowych biuretu lub/ipentaeryrytulub/i dwucyjanodwuamidu, 0,3-15 częściwagowych czteroboranu sodowego lub/i czteroboranu amonowego, do 10 części wagowych winianu antymonowego lub/i winianu antymonylo-amonowego lub potasowego lub/i winianu amonowego, 0,5-3,5 części wagowych fluoroboranu amonowego, 0,5-3 części wagowych kwasu orto-borowego, 0,05-2 części wagowych fluoroantymonianu amonowego, 0,8-17,5 części wagowych kationoczynnych syntetycznych żywic polikondensacyjnych, 0,05-2 części wagowych środków powierzchniowo-czynnych i do 4 części wagowych środków konserwujących (biocydów).

Description

Przedmiotem wynalazku jest impregnat ognioochronny do drewna, materiałów drewnopochodnych (np. sklejka, płyty wiórowe, płyty pilśniowe, papier, tektura) oraz wyrobów włókienniczych (np. wykładziny, dywany, chodniki, materiały tapicerskie i dekoracyjne, włókniny).

Znane środki zmniejszające palność stosowane prawie wyłącznie do drewna i materiałów drewnopochodnych stanowią roztwory wodne fizycznych mieszanin związków nieorganicznych lub/i organicznych o charakterze antypirenów. W polskim opisie patentowym nr 58438 do produkcji płyt wiórowych o zmniejszonej palności stosuje się mieszaninę wodnych roztworów siarczanu i fosforanu amonowego, podobnie jak w opisie USA nr 502867, a następnie w kolejnej operacji roztwory związków boru. Według polskiego opisu patentowego nr 87610 zmniejszenie palności płyt wiórowych polega na stosowaniu kleju mocznikowego zmieszanego z wodnym roztworem mieszaniny składającej się z fosforanu jednoamonowego, mocznika, wody amoniakalnej i formaliny technicznej. Środek do impregnacji ognioochronnej drewna znany z polskiego opisu patentowego nr 60535 stanowi kompozycję składającą się z rozpuszczalnych fosforanów, fluorków, soli chromowych i urotropiny, natomiast w innym polskim opisie nr 57360 stosuje się wodne roztwory soli amonowych, kwasu chloroligninosulfonowego, urotropiny oraz produktów kondensacji kwasu oleinowego z kwasami aminokarboksylowymi. Opis patentowy USA nr 358736 dotyczy kompozycji uodparniającej drewno na ogień w postaci roztworu wodnego soli boru, chlorków metali, chromianów, krzemianów i wodorotlenku glinu. W opisie patentowym francuskim nr 1572151 stosowany jest 37% wodny roztwór dyspersji aminowanego chlorku fosfonitrylu, zaś w opisie polskim nr 138899 kompozycja w postaci wodnego roztworu fosforanu jednoamonowego, fosforanu dwuamonowego, siarczanu dwuamonowego, fosforanu glinu lub/i żelaza, magnezu i wapnia, fluorokrzemianu dwuamonowego, siarczanu glinowego, kwasu mineralnego, żywic syntetycznych takich jak polichlorek winylu, polichlorek winylldenu, polioctan winylu, poliakrylany oraz żywicy formaldehydowomocznikowej. W opisie patentowym japońskim nr 7406081 sposób zabezpieczania drewna przed ogniem polega na napawaniu w środowisku kwaśnym 30% wodnym roztworem żywicy fenolowoformaldehydowej modyfikowanej polialkoholem winylowym i sześciometylenoczteroaminą

174 380 oraz utwardzaniu w podwyższonej temperaturze. W opisie patentowym brytyjskim nr 68714 i w szeregu opisów polskich nr nr 68615,64975,119208,157805 kompozycje uniepalniające do drewna bazują na fosforanach lub/i polifosforanach mocznika.

Szereg znanych i stosowanych dotychczas impregnatów do drewna posiada wiele wad wynikających z rodzaju i właściwości użytych związków chemicznych jako antypirenów. Należy do nich brak utrwalenia impregnacji wskutek czego zaimpregnowane drewno nie jest odporne na dużą wilgotność, która przyspiesza migrację do powierzchni zewnętrznych łatworozpuszczalnych w wodzie soli oraz powoduje ich hydrolizę i w związku z tym następuje stopniowa utrata odporności na działanie ognia. Stosowany w wielu przypadkach dla zwiększenia odporności ogniowej dodatek mocznika powoduje, że w trakcie suszenia i prasowania na gorąco drewna, a także w trakcie obróbki mechanicznej związanej z wydzielaniem się ciepła następuje sublimacja i częściowa resublimacja na powierzchniach, co jest przyczyną schładzanych powstawania nieestetycznych białych wykwitów, a także obniżenia zawartości tego związku w materiale drewnianym i tym samym zmniejszenia stopnia jego niepalności. Większość kompozycji ognioochronnych, będących wodnymi roztworami antypirenowych związków jest bezpieczna w stosowaniu. Jednakże w niektórych recepturach zawarty jest wolny amoniak i formaldehyd, które ulatniając się zanieczyszczają środowisko naturalne i są szkodliwe dla człowieka. Poszczególne środki ognioochronne różnią się między sobą skutecznością i trwałością działania oraz zdolnością do penetracji w głąb materiału drewnianego, jak również szybkością wchłaniania. Tylko niektóre ze znanych antypirenów do drewna zawierają związki o działaniu przeciwgrzybicznym. Brak jest skutecznych impregnatów ognioodpornych zawierających obok związków przeciwgnilnych preparaty przeciw szkodnikom drewna oraz przeciwdziałających zmianie jego barwy (np. ściemnieniu, czerwienieniu lub brunatnieniu).

Celem wynalazku jest opracowanie impregnatu ognioochronnego charakteryzującego się wysoką skutecznością i trwałością działania, łatwym i szybkim wchłanianiem, nieszkodliwością dla środowiska, bezwonnością po wysuszeniu, stabilnością, posiadaniem własności konserwujących, oraz niepowodującym zmiany barwy impregnowanego materiału.

Impregnat ognioochronny według wynalazku składa się z 45-125 części wagowych wody, 20-50 części wagowych soli metali alkalicznych i amonu kwasu polifosforowego zawierających 30±1% fosforanów w przeliczeniu na P2O 5, w tym nie więcej niż 6,5% formy orto, w postaci 35-45% wodnych roztworów, 1-15 części wagowych polifosforanów alkoholi wielowodorotlenowych - glikolu etylowego lub/i gliceryny lub/i pentaeiyttytu, do 6 części wagowych biuretu lub/i pentaeiyttytu lub/i dwucjanodwuamidu, 0,3-15 części wagowych czteroboranu sodowego lub/i czteroboranu amonowego, do 10 części wagowych winianu antymonowego lub/i winianu antymonylo-amonowego lub potasowego lub/i winianu amonowego, 0,5-3,5 części wagowych fluoroboranu amonowego, 0,5-3 części wagowych kwasu orto-borowego, 0,05-2 części wagowych fluoroantymonianu amonowego, 0,8-17,5 części wagowych kationoczynnych syntetycznych żywic polikondensacyjnych, 0,05-2 części wagowych środków powierzchniowo-czynnych i do 4 części wagowych środków konserwujących (biocydów).

Jako kationoczynne żywice polikondensacyjne stosuje się żywicę formaldehydowo-mocznikową eteryfikowaną metanolem, żywicę cykloetylenowomocznikowo-formaldehydową, żywicę melaminowo-formaldehydową modyfikowaną alkoholami alifatycznymi i oksyetylenowanymi aminami tłuszczowymi. Żywice te spełniają rolę utrwalającą impregnację, zapobiegając ewentualnej migracji łatworozpuszczalnych w wodzie związków. Bardzo istotne jest utrzymanie właściwego pH roztworu kompozycji uniepalniającej, najkorzystniej w granicach pH = 7, co można osiągnąć znanymi powszechnie sposobami.

Impregnację ognioochronną roztworu według wynalazku można prowadzić metodą kąpielową, natryskiem lub poprzez nanoszenie powierzchniowe pędzlem lub wałkiem. Stwierdzono, że najkorzystniejsze rezultaty występują dla stężeń roztworu w zakresie 15-30%. Impregnat ognioochronny według wynalazku jest nie tylko niezwykle skuteczny w przypadku drewna i materiałów drewnopochodnych, lecz także w odniesieniu do innych

174 380 chłonnych materiałów takich jak papier, tektura i materiały włókiennicze wykonane z wszelkiego rodzaju włókien. We wszystkich przypadkach możliwe było osiągnięcie co najmniej stopnia palności określonego jako trudnozapakiy, a w wielu niezapalny, co zostało potwierdzone badaniami atestowymi przeprowadzonymi w Zakładzie Badań Ogniowych Instytutu Techniki Budowlanej w Warszawie. Bardzo ważną cechą impregnatu jest to, że nie plami i nie zmienia koloru zabezpieczanych materiałów oraz nie usztywnia wyrobów włókienniczych i papieru jest bezwonny po wysuszeniu, posiada własności konserwujące oraz jest nieszkodliwy dla człowieka i środowiska.

Przykład I. Impregnat ognioochronny składa się z 50 kg wody, 45 kg polifosforanu amonowego w postaci 43 ± 1% roztworu wodnego, 1,5 kg polifosforanu glikolu etylenowego, 5 kg czteroboranu sodowego, 0,75 kg kwasu orto-borowego, 0,25 kg fluoroboranu amonowego, 0,15 kg fluoroantymonianu amonowego, 5 kg żywicy formaldehydowo-mocznikowej eteryfikowanej metanolem o zawartości 50% żywicy i 0,1 kg środka powierzchniowoczynnego. Impregnatem o powyższym składzie zabezpieczono metodą kąpielową tkaninę tapicerską stosowaną w samochodach FIAT uzyskując materiał trudnozapahiy.

Przykład II. Impregnat ognioochronny składa się z 63 kg wody, 32 kg polifosforanu amonowego w postaci 43 ± 1% roztworu wodnego, 3,5 kg polifosforanu glikolu etylenowego,

3.5 kg biuretu, 10 kg czteroboranu sodowego, 5 kg czteroboranu amonowego, 0,5 kg kwasu orto-borowego, 1 kg fluoroboranu amonowego, 0,3 kg fluoroantymonianu amonowego, 7,2 kg żywicy cylkoetylenomocznikowo-formaldehydowej o stężeniu ca 60% i 0,2 kg środka powierzchniowo-czynnego. Potraktowane impregnatem o powyższym składzie płyty dźwiękochłonne uformowane z włókniny POROSO poprzez napawanie w czasie 15-20 sek., uzyskały pozytywny atest Instytutu Techniki Budowlanej w Warszawie i stopień palności niezapalny.

Przykład III. Impregnat ognioochronny składa się z 85 kg wody, 25 kg polifosforanu amonowego w postaci 43 ± 1% roztworu wodnego, 2,5 kg polifosforanu glikolu etylenowego,

2.5 kg polifosforanu pentaerytrytu, 1 kg polifosforanu gliceryny, 1,5 biuretu, 2,5 kg pentaerytrytu, 1 kg dwucyjanodwuamidu, 1,5 kg czteroboranu amonowego, 0,75 kg fluoroboranu amonowego, 0,45 kg kwasu ortoborowego, 1,8 kg winianu antymonowego, 1 kg fluoroantymonianu amonowego, 8,5 kg żywicy formaldehydowo-mocznikowej eteryfikowanej metanolem o stężeniu ca 50%, 0,5 kg środka powierzchniowo-czynnego, 3 kg środków konserwujących (biocydów). Impregnat o powyższym składzie wykorzystano do powierzchniowego zabezpieczenia drewna sosnowego przed ogniem nakładając go 2-3 krotnie za pomocą pędzla. Kolejne nanoszenia stosowano po wyschnięciu wcześniej nałożonej warstwy. Tak zaimpregnowane drewno sosnowe poddane długotrwałemu działaniu płomienia palnika spirytusowego nie ulegało zapaleniu, zaś na jego powierzchni pod wpływem ognia wytworzyła się mikrokomórkowa, zwęglona i izolacyjna warstwa. W wyniku tego nie w^f^l^^ąpiło charakterystyczne spękanie powierzchni drewna pod wpływem ognia, jak w przypadku znanych preparatów, umożliwiające jego penetrację w głąb drewna i wydzielanie się łatwozapalnych gazowych produktów pyrolizy celulozy oraz substancji żywicznych przyczyniających się do coraz intensywniejszego i gwałtownego palenia surowego materiału drzewnego.

Przykład IV. Impregnat ognioochronny składa się z 100 kg wody, 20 kg polifosforanu amonowego w postaci 43 ±1% roztworu wodnego, 2 kg polifosforanu glikolu etylenowego, 0,3 kg czteroboranu amonowego, 6 kg winianu antymonowego, 3 kg winianu antymonylo-amonowego, 1,5 kg fluoroboranu amonowego, 0,5 kg kwasu ortoborowego, 2 kg fluoroantymonianu amonowego, 3,5 kg żywicy cykloetylenomocznikowo-formaldehydowej o stężeniu ca 60% i 0,05 kg środka powierzchniowo-czynnego. Impregnatem o powyższym składzie napawano papier przeznaczony do druku papierów wartościowych. W efekcie uzyskano całkowite uniepalnienie papieru, nie pogarszając jego pierwotnych własności.

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz

Cena 2,00 zł

Claims (1)

1. Zastrzeżenie patentowe

   Impregnat ognioochronny do drewna, materiałów drewnopochodnych i włókienniczych, znamienny tym, że składa się z 45-125 części wagowych wody, 20-50 części wagowych soli metali alkalicznych i amonu kwasu polifosforowego zawierających 30± 1% fosforanów w przeliczeniu na P2O5, w tym nie więcej niż 6,5% formy orto, w postaci 35-45% wodnych roztworów, 1-15 części wagowych polifosforanów alkoholi wielowodorotlenowych - glikolu etylowego lub/i gliceryny lub/i pentaerytrytu, do 6 części wagowych biuretu lub/i pentaerytiytu lub/i dwucyjanodwuamidu, 0,3-15 części wagowych czteroboranu sodowego lub/i czteroboranu amonowego, do 10 części wagowych winianu antymonowego lub/i winianu antymonylo-amonowego lub potasowego lub/i winianu amonowego, 0,5-3,5 części wagowych fluoroboranu amonowego, 0,5-3 części wagowych kwasu orto-borowego, 0,05-2 części wagowych fluoroantymonianu amonowego, 0,8-17,5 części wagowych kationoczynnych syntetycznych żywic polikondensacyjnych, 0,05-2 części wagowych środków powierzchniowo-czynnych i do 4 części wagowych środków konserwujących (biocydów).