[發明專利]阻燃性木質材料及其用途、賦予木質材料阻燃性的方法

無效

• 申請號: 201110262716.5
• 申請日: 2011-09-06
• 公開（公告）號: CN102431066A
• 公開（公告）日: 2012-05-02
• 發明（設計）人: 揚-格爾德·漢塞爾;海科·特比
• 申請（專利權）人: 朗盛德國有限責任公司
• 主分類號: B27K3/34
• 分類號: B27K3/34;C08L97/02;C08K5/521
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 張英;劉書芝

技術領域

本發明涉及通過使用不含鹵素的有機磷化合物而賦予了阻燃性的木質材料，涉及用于產生這些材料的手段和方法，并且涉及它們的用途。

背景技術

木材和木質材料必須符合多方面的阻燃性要求，正如對于其他建筑或構造的部件以及用于構造并且還有用于其他目的材料的情況。通過舉例，建筑和構造材料可根據DIN?4102分類，用于電設備的部件可以根據UL?94或IEC-60695-2來分類，用于軌道車輛的部件可以根據DIN?5510來分類，并且家具可以根據BS?5852來分類，并且這些可以被賦予如它們的應用所要求的阻燃劑。通過舉例對用于飛機(例如FAR?25.853)或船只(例如IMOA.652(16))的木質材料設定了具體的要求。通過舉例，Jürgen?Troitzsch在“Plastics?Flammability?Handbook”，2004，Carl?Hanser?Verlag，Munich中給出了多種測試和要求的綜述。

防火要求也是永遠更為嚴格的。通過舉例，旨在取代迄今為止可應用的國家試驗標準的新的歐洲標準包含了顯著更嚴格的防火要求。通過舉例，SBI測試(EN?13823)要求了不僅要關注著火性能還要關注煙氣密度。通過舉例，對于旨在用于一種軌道車輛的(prEN?45545)的新的標準考慮了煙氣密度和煙氣毒性。煙氣毒性通常是通過在煙氣中除其他之外測量鹵化氫的濃度來確定的，而關于煙氣毒性的要求可以，通過舉例，使之不可能使用成功的含鹵阻燃劑。優選不含鹵的阻燃劑的另一個原因是關于產品安全性以及環境保護，公眾對于它們更有信心。對于很多木材產品的應用部門，一種提供阻燃性的成功的并且有效的方法因此必須按照新的要求進行改進。

已知的是，通過用化學品處理可以向木質材料賦予阻燃性。最重要的處理方法是在壓力容器中浸漬以及涂覆。木材的阻燃劑涂層的一種相當重大的缺點是，當天然木材被用在建筑部門中或用作家具材料時，它失去了其典型的自然外觀。即使該涂層是透明的，對于木材表面外觀以及對于用于進一步加工的可能性的影響是不利的，并且這可能是不令人希望的。因此更頻繁地使用了在一個壓力容器中的浸漬，其中使木材與阻燃劑的一個主要水性的溶液進行接觸，并且使用合適的措施以實現足量的阻燃劑吸收到木材本體上，并且最后將其干燥。所使用的阻燃劑主要包括含磷、氮以及硼的物質。在此的實例是磷酸銨、脲以及四硼酸鈉。

通過浸漬在一個壓力容器中使用鹽型阻燃劑來向木材提供阻燃性是一種工業上確立的并且廉價的方法，但是具有許多缺點。例如在建筑的外層上直接對水的暴露使得阻燃劑從該材料中瀝出，并且阻燃性降低。特別用于外部應用的阻燃劑因此是固定在木材之內的并且不能由水瀝出的那些。在此的實例是阻燃劑與一種樹脂的組合，在浸漬在木材之內后該樹脂聚合至完全并且因此結合該阻燃劑，如描述于US-A?3,968,276中。作為一個替代方案，如在US-A?3,558,596中所披露的，可以將反應性阻燃劑引入木材中，這些阻燃劑通過與木材的反應被固定。

然而，當使用常規阻燃劑時，即使不存在與水直接接觸的風險，例如在建筑的內部，該木材可能預期變得吸濕，并且這意味著平衡濕度水平增加。它的結果可能是木材組件的受損的尺寸穩定性、釘子、螺絲以及配件的腐蝕、以及還有增加的對于微生物攻擊的易感性。通過舉例，Fire?and?Materials2001，25，95-104披露了，基于氫磷酸二銨或脲的阻燃劑因為它們是吸濕的并且還因為它們充當營養物從而可能促進使木材分解的霉菌的侵染。

木材的阻燃性改性還可能在木材的耐久性、膠料粘著以及可涂性方面具有伴隨的缺點。通過舉例，用于粘著或用于涂覆的基于反應性聚氨酯的系統不能完成它們的反應，或它們的反應不能完成到足夠的程度，如果該物質的pH被阻燃劑改變了時。阻燃劑改性還可能削弱機械穩定性。

對于木材建議了含鹵的阻燃劑從而符合嚴格的防火要求，同時使用的量可以是小的，實例是US-A?2,725,311中的鹵化的膦酸鹽以及US-A?3,285,774中的鹵化的亞磷酸鹽以及鹵化的磷酸鹽。鹵素成分提供了良好的效果。在火災事件中這些物質的缺點是高的煙氣密度以及煙氣毒性。此外，含鹵的阻燃劑目前不符合對于產品安全性和環境保護的社會要求。

基于磷酸的、多磷酸的或取代的膦酸的銨鹽的鹽型阻燃劑被頻繁用于木材的阻燃劑改性。這些的一個缺點是，它們可能不希望地改變木材表面的性質以及外觀，例如通過當濕度改變時可能發生的結晶的鹽沉淀物或通過變色。