[发明专利]阻燃性木质材料及其用途、赋予木质材料阻燃性的方法

说明书

技术领域

本发明涉及通过使用不含卤素的有机磷化合物而赋予了阻燃性的木质材料，涉及用于产生这些材料的手段和方法，并且涉及它们的用途。

背景技术

木材和木质材料必须符合多方面的阻燃性要求，正如对于其他建筑或构造的部件以及用于构造并且还有用于其他目的材料的情况。通过举例，建筑和构造材料可根据DIN 4102分类，用于电设备的部件可以根据UL 94或IEC-60695-2来分类，用于轨道车辆的部件可以根据DIN 5510来分类，并且家具可以根据BS 5852来分类，并且这些可以被赋予如它们的应用所要求的阻燃剂。通过举例对用于飞机(例如FAR 25.853)或船只(例如IMOA.652(16))的木质材料设定了具体的要求。通过举例，Jürgen Troitzsch在“Plastics Flammability Handbook”，2004，Carl Hanser Verlag，Munich中给出了多种测试和要求的综述。

防火要求也是永远更为严格的。通过举例，旨在取代迄今为止可应用的国家试验标准的新的欧洲标准包含了显著更严格的防火要求。通过举例，SBI测试(EN 13823)要求了不仅要关注着火性能还要关注烟气密度。通过举例，对于旨在用于一种轨道车辆的(prEN 45545)的新的标准考虑了烟气密度和烟气毒性。烟气毒性通常是通过在烟气中除其他之外测量卤化氢的浓度来确定的，而关于烟气毒性的要求可以，通过举例，使之不可能使用成功的含卤阻燃剂。优选不含卤的阻燃剂的另一个原因是关于产品安全性以及环境保护，公众对于它们更有信心。对于很多木材产品的应用部门，一种提供阻燃性的成功的并且有效的方法因此必须按照新的要求进行改进。

已知的是，通过用化学品处理可以向木质材料赋予阻燃性。最重要的处理方法是在压力容器中浸渍以及涂覆。木材的阻燃剂涂层的一种相当重大的缺点是，当天然木材被用在建筑部门中或用作家具材料时，它失去了其典型的自然外观。即使该涂层是透明的，对于木材表面外观以及对于用于进一步加工的可能性的影响是不利的，并且这可能是不令人希望的。因此更频繁地使用了在一个压力容器中的浸渍，其中使木材与阻燃剂的一个主要水性的溶液进行接触，并且使用合适的措施以实现足量的阻燃剂吸收到木材本体上，并且最后将其干燥。所使用的阻燃剂主要包括含磷、氮以及硼的物质。在此的实例是磷酸铵、脲以及四硼酸钠。

通过浸渍在一个压力容器中使用盐型阻燃剂来向木材提供阻燃性是一种工业上确立的并且廉价的方法，但是具有许多缺点。例如在建筑的外层上直接对水的暴露使得阻燃剂从该材料中沥出，并且阻燃性降低。特别用于外部应用的阻燃剂因此是固定在木材之内的并且不能由水沥出的那些。在此的实例是阻燃剂与一种树脂的组合，在浸渍在木材之内后该树脂聚合至完全并且因此结合该阻燃剂，如描述于US-A 3,968,276中。作为一个替代方案，如在US-A 3,558,596中所披露的，可以将反应性阻燃剂引入木材中，这些阻燃剂通过与木材的反应被固定。

然而，当使用常规阻燃剂时，即使不存在与水直接接触的风险，例如在建筑的内部，该木材可能预期变得吸湿，并且这意味着平衡湿度水平增加。它的结果可能是木材组件的受损的尺寸稳定性、钉子、螺丝以及配件的腐蚀、以及还有增加的对于微生物攻击的易感性。通过举例，Fire and Materials2001，25，95-104披露了，基于氢磷酸二铵或脲的阻燃剂因为它们是吸湿的并且还因为它们充当营养物从而可能促进使木材分解的霉菌的侵染。

木材的阻燃性改性还可能在木材的耐久性、胶料粘着以及可涂性方面具有伴随的缺点。通过举例，用于粘着或用于涂覆的基于反应性聚氨酯的系统不能完成它们的反应，或它们的反应不能完成到足够的程度，如果该物质的pH被阻燃剂改变了时。阻燃剂改性还可能削弱机械稳定性。

对于木材建议了含卤的阻燃剂从而符合严格的防火要求，同时使用的量可以是小的，实例是US-A 2,725,311中的卤化的膦酸盐以及US-A 3,285,774中的卤化的亚磷酸盐以及卤化的磷酸盐。卤素成分提供了良好的效果。在火灾事件中这些物质的缺点是高的烟气密度以及烟气毒性。此外，含卤的阻燃剂目前不符合对于产品安全性和环境保护的社会要求。

基于磷酸的、多磷酸的或取代的膦酸的铵盐的盐型阻燃剂被频繁用于木材的阻燃剂改性。这些的一个缺点是，它们可能不希望地改变木材表面的性质以及外观，例如通过当湿度改变时可能发生的结晶的盐沉淀物或通过变色。