CN100588537C - 防火型高强度绝热瓦楞纸蜂窝复合材料的生产工艺 - Google Patents

Abstract

防火型高强度绝热瓦楞纸蜂窝复合材料的生产工艺，其特征在于依次包括如下步骤：(1)单面瓦楞纸板浸渍或喷涂水基阻燃剂或水基阻燃防霉剂，干燥；(2)然后再通过浸渍或喷涂包覆防火胶粘剂；(3)经过上述处理的瓦楞纸板依次复合成多层瓦楞蜂窝复合材料。本发明得到的瓦楞纸板蜂窝复合材料具有强度高，防火性能好，绝热性能高，综合技术性能优良的特点，层间复合强度高，受环境变化影响小，从而不会产生层间分离现象。在一般要求防火、隔音、绝热的应用领域，可以替代劳动危害较大的岩矿棉及硅酸铝制品，属一种性能优良的无公害绿色环保材料。

Description

防火型高强度绝热瓦楞纸蜂窝复合材料的生产工艺

技术领域

本发明属于一种瓦楞纸板的多层复合体，特别涉及一种瓦楞纸复合板的防火增强处理工艺。

背景技术

纸质的蜂窝材料由于有其良好的力学结构特性，及节材质轻、环保的优点，广泛的用于包装板式结构的夹芯填充，在建材、家具、车船等领域中也得到很好的推广应用。

不管是六边形的蜂窝还是瓦楞横断面蜂窝，它们的绝热隔声性能主要是靠敷面板而产生。蜂窝芯材中间是通透的，是空气介质。纸质蜂窝材料可以通过浸泡、喷涂阻燃剂达到阻燃效果，或者使用预处理的阻燃纸形成具有阻燃功能的纸质蜂窝材料。阻燃粘合剂制作的阻燃纸蜂窝根据GB8624防火建材等级划分方法，为B1级难燃材料。但达不到不燃A级复合材料标准。由于一般使用浸喷金属盐、铵盐类阻燃剂，在使用中随着环境干湿度、温度的不断交替、变化，阻燃的金属盐、铵盐从纸纤维中逃逸、减少，因而阻燃性会随着时间延长而递减，在封闭性较差的高湿环境中更为突出。单一经过阻燃防火材料如氨基树脂、酚醛树脂、三聚氰胺树脂、硅酸钠等浸渍处理普通的纸质很难浸渍到内部纤维，一般包覆在外面，当遇火燃烧时，有一定的阻燃性，但内部纤维会燃放出大量一氧化碳及喷射性火焰等，对环境造成很大危害。

通常包装用的高强度瓦楞纸板(多层)垂直于瓦楞纸板表面的力学强度和防潮性上都不能满足工程材料的需要。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种能够满足一般工程材料所需的力学强度，而且防火、绝热的瓦楞纸蜂窝复合材料的生产工艺。

本发明防火型高强度绝热瓦楞纸蜂窝复合材料的生产工艺，其特征在于依次包括如下步骤：

(1)单面瓦楞纸板浸渍或喷涂水基阻燃剂，干燥；

(2)然后再通过浸渍或喷涂包覆防火胶粘剂；

(3)经过上述处理的瓦楞纸板依次复合成多层瓦楞蜂窝复合材料。

上述步骤(2)中包覆防火胶粘剂后的单面瓦楞纸板可以先进行干燥再多层通过粘合剂复合，也可以在湿的状态下直接依次复合。本发明优选包覆防火胶粘剂后的单面瓦楞纸板先干燥再涂覆粘合剂复合的方法。由于包覆防火胶粘剂后直接复合会受到干燥不均的影响，凝胶收缩应力不均，破坏每个单面瓦楞之间的复合强度而开裂变形因而最好采取再次涂胶复合的生产工艺。

本发明既可手工制作，又可机械化生产，尤其本发明可以很容易的实现连续自动化生产。

本发明主要的技术特点是经过二次处理瓦楞纸板，不但能提高力学强度，而且阻燃、防火性能优良。

所使用的水基阻燃剂，中华人民共和国公共安全行业标准《水基型阻燃处理剂通用技术条件》(GA 159-1997)规定的水基阻燃剂是以水为分散介质，采用喷涂或浸渍等方式使木材、织物或纸板等获得规定的燃烧性能的阻燃剂，公知技术中由若干这样的阻燃剂。如通常的水基阻燃剂由铵盐、硼酸、硼砂和水组成，铵盐可以是磷酸铵、硫酸铵、氯化铵、磷酸氢二铵、聚磷酸铵等。本发明水基阻燃剂优选采用水基阻燃防霉剂。

水基阻燃防霉剂为水溶性金属盐的复合配方，可以是硼酸及其盐如硼酸锌、硼酸钠、硼酸铵、二硼酸钡等，也可以选择磷酸盐、硫酸基、盐酸盐、铵盐或钼盐中的两种或两种以上，如磷酸铵、磷酸胍、磷酸二氢钡、聚磷酸铵、硫酸铵、氯化铵、双氰铵等。具体选择的组分可以是与下述防火胶粘剂的硅酸钠或氟硅酸钠发生交联的成分。

以下列举几种水基阻燃防霉剂的组成，但并不限于这些。

(1)按照重量百分数计包括硼酸锌3-8％、四硼酸钠5-8％、磷酸氢二钠3-5％及余量的水。

(2)按照重量百分数计包括硫酸铵5-8％、四硼酸钠5-6％、钼酸铵4-5％及余量的水。

(3)按照重量百分数计包括氯化铵3-6％、钼酸铵4-5％、聚磷酸铵4-8％、丙酸钙2-3％及余量的水。

所使用的防火胶粘剂主要为硅酸钠或硅酸钠与氟硅酸钠或淀粉衍生物的混合胶液。

以下列举几种，但并不限于这些：

(1)按照重量百分数计由波美度为35-60℃的硅酸钠80-90％、氟硅酸钠5-15％、聚乙烯醇2-5％和硬脂酸钠1-1.5％组成。

(2)按照重量百分数计由波美度为35-60℃的硅酸钠80-90％、淀粉衍生物5-15％、硬脂酸钠1-1.5％和乙二醇3-5％组成。

(3)按照重量百分数计由硅酸钠85-98％、丙三醇1-14％和硬脂酸钠1-1.5％组成。

硼酸及其盐类不仅有良好的阻燃性还有良好的防霉抑制微生物的作用，还是硅酸钠和淀粉胶的优良交联剂，对于二次包覆浸胶(防火胶粘剂)，对提高强度、防霉防潮性能有着良好作用，铵盐除有良好的阻燃性能外也是硅酸钠及淀粉胶的交联剂，同时减低了硅酸钠的PH值，减少了碱对二氧化硅的作用。二次浸渍的防火胶粘剂造价经济低廉防火性好，无公害，强度高，同时由于再湿还原性，制品可以保持100％的回收利用，是比较经济的环保节能的最佳材料。

本发明的二次浸渍防火处理工艺能产生良好的综合效能。经过第一次阻燃防霉剂处理后，由于水基阻燃防霉剂有良好的渗透性，能够均充的浸渍渗透到瓦楞纸的内外全部，从而弥补了防火阻燃粘度大、渗透性差、纸板内部纤维不易处理的缺点。阻燃防霉剂的金属盐或氧化物、铵盐与二次包覆浸渍的硅酸钠或氟硅酸钠、淀粉衍生物有良好的固化交联作用。对包覆胶料的防潮、早强和增加凝胶强度有显著的效果。包覆的凝胶层在阻燃防霉剂的界面部分及相互渗透部分得到了显著高于未交联单一硅酸钠的效果，同时早强有助于提高操作工效，由于二次的包覆凝胶后封闭了阻燃防霉剂，阻燃防霉剂不会受环境干湿度影响逃逸而降低阻燃防霉性能。本发明制品比传统的阻燃纸品其防火性能(单一的水基阻燃剂处理或单一的硅酸钠包覆处理)提高一个防火等级，根据GB8624防火建材等级划分方法达到复合A2级不燃材料标准。测得氧指数≥70，SDR烟密度等级≤2，平均燃烧剩余长度≥460mm，平均烟气峰值≤125℃，平均热值≤42MJ/kg，单位面积热释放量≤16.8MJ/m²，密度一般为20-200kg/m³，碳化长度≤15mm，烟气毒性LCO≥25mg/L。80mm的氧化镁覆面板，耐火极限≥1.2h(GB/T9978-99)，平压强度是同材质同重量瓦楞板的四倍以上高达5mpa，耐温性≥150℃，导热系数≤0.05w/M·K，隔音性Rw≥35dB，(GBJ75-84)，因此多层瓦楞结构有良好的热阻和声阻。

由于本发明防火胶粘剂中的硅酸钠属于强碱性组分，对接触物和被粘物有很强的腐蚀污染性以及再湿还原性。因此本发明得到的多层瓦楞纸蜂窝复合材料的敷面板层最好为纸塑或纸铝箔的复合层或者经防水材料处理过的防水纸。如淋塑纸，复塑膜纸，铝箔纸，涂蜡纸等等，以有效的防潮防水，使其绝热性、导热系数和强度处于稳定状态。

由于瓦楞蜂窝材料复合后形成了许多蜂窝孔，蜂窝孔形成了对流空间，以至降低复合体的绝热性能，也造成潮湿气体和水进入复合体蜂窝内部而导致强度和绝热综合性能降低。本发明可采用对瓦楞蜂窝复合材料的边缘蜂窝面喷涂有机泡沫类材料进行封闭措施，喷涂厚度一般为5～20mm。有机泡沫类材料，具有轻质、低导热率、节材的作用。例如在蜂窝面上喷涂酚醛树脂泡沫或三聚氰铵、聚氨酯等闭孔泡沫材料，这些材料都有良好的绝热性和极低的吸水性。

为了满足一些隔音绝热性能和防火性能要求更高的应用领域，本发明采用在其蜂窝复合体内灌注无机绝热隔音材料，边缘蜂窝面再喷涂有机泡沫类材料进行封闭的方法。具体制作工序可以是：将其中蜂窝的一面封闭后朝下相对的另一面蜂窝孔朝上，无机绝热隔音材料灌入，当灌入物达到5～20mm蜂窝上口边缘时，再喷涂有机泡沫材料以固定密闭灌装材料，如果是交叉瓦楞复合体则在横向和竖向两个面灌注和封闭。

在复合体内灌入的无机绝热材料可以是微珠玻璃、膨胀珍珠岩、硅蛭石粉、硅酸钙粉、轻质碳酸钙、轻质煤炭粉等，它们属于粒状、粉状材料，其含水率≤3％，粒度≤3mm。

本发明得到的瓦楞纸板蜂窝复合材料具有强度高，防火性能好，绝热性能高，综合技术性能优良的特点，层间复合强度高，受环境变化影响小，从而不会产生层间分离现象。在一般要求防火、隔音、绝热的应用领域，可以替代劳动危害较大的岩矿棉及硅酸铝制品，属一种性能优良的无公害绿色环保材料。将蜂窝复合材料置于相对湿度大于90％、温度25℃的环境中，30天后每克材料中的细菌总数不超过2个，防霉效果好。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明进行说明：

实施例1：制作流程为：

单面瓦楞纸板→阻燃防霉剂一次浸渍→干燥箱烘干→二次防火胶粘剂包覆浸渍→干燥箱→涂胶→定尺裁断→复合体干燥→复合体蜂窝内灌注无机材料→酚醛树脂泡沫封孔→成品

水基阻燃防霉剂按照重量百分数计由硼酸锌3-8％、四硼酸钠5-8％、磷酸氢二钠3-5％及余量的水组成。

防火胶粘剂按照重量百分数计由波美度为35-60℃的硅酸钠80-90％、氟硅酸钠5-15％、聚乙烯醇2-5％和硬脂酸钠1-1.5％组成。

复合体蜂窝内灌有微珠玻璃，复合体厚度为6cm，敷面为氧化镁板的复合墙板性能测试如下：

1、符合A级不燃材料GB8624

2、耐火极限≥1.2h(GB/T9978)

3、空气声计权隔声量R_W≥48dB(GBJ75-84)

4、热阻：0.812m²·k/w相当于650mm砖墙的热阻。

复合体内灌注有膨胀珍珠岩材料，其芯材(复合体)厚度为6cm得到的木质防火门指标如下：

耐火极限≥60mm  空气声计权隔声量R_W≥39dB

导热系数0.05w/m²·k/w密度：≤160kg/m³

实施例2：

水基阻燃防霉剂按照重量百分数计由硫酸铵5-8％、四硼酸钠5-6％、钼酸铵4-5％及余量的水组成。

防火胶粘剂按照重量百分数计由波美度为35-60℃的硅酸钠80-90％、淀粉衍生物5-15％、硬脂酸钠1-1.5％和乙二醇3-5％组成。

生产工序：使用1650型单面瓦楞生产设备，瓦楞模3.0mm，楞高5.0mm的A型瓦楞。使用平面底纸为幅宽1600mm，克重175克的C级箱板纸，150g的普通瓦楞纸做压楞层，使用聚乙烯醇做粘合剂，制得单面瓦楞纸板。裁成长×宽＝4000×1600(mm)。使用水基阻燃防霉剂喷涂、或浸涂单面瓦楞纸板后，经干燥至含水率＜20％时，再浸渍包覆防火胶粘剂，也可采用两面喷涂的方法，涂布量根据需要情况而定，一般在100-500克/m²之间。再经干燥至含水率≤8％时，经涂胶机楞面涂胶后依次复合，加压干燥。复合厚度根据需要而定。复合粘合剂胶采用通常公知产品。制得本发明制品，其厚度100mm，密度为200kg/m³。测试平面抗压强度3.1mpa，导热系数：0.055W/M·K，隔音性R_W≥36dB符合A级(夹芯)不燃材料GB8624标准。

实施例3：

由单面压楞机制得单面瓦楞纸板→浸涂、浸槽水基阻燃防霉剂→干燥烘箱脱水→二次包覆浸涂或喷涂防火凝胶硅酸钠→二次干燥烘箱脱水→再次瓦楞涂胶，裁断→收集复合→辊压下线→干燥熟化制品。

水基阻燃防霉剂按照重量百分数计由氯化铵3-6％、钼酸铵4-5％、聚磷酸铵4-8％、丙酸钙2-3％及余量的水组成。

防火胶粘剂按照重量百分数计由硅酸钠85-98％、丙三醇1-14％和硬脂酸钠1-1.5％组成。

利用本发明制品制得的木制防火门测得其厚度为50mm主要技术指标：耐火极限≥1.2h，复合材质为A2级(复合夹芯材料GB8624-97)，平压强度≥2.5mpa，导热系数：0.068W/M·K。

实施例4：

按照实施例1的方法，利用本发明夹芯复合体制得的内隔墙板，敷面为厚度10mm的氧化镁板，总厚度为100mm的隔板测得指标如下：

隔音性：R_W≥40dB，导热系数：0.07W/M·K，耐火板限≥1.5h(GB9978-99)抗弯荷载为板自重的12.5倍。单点吊挂力承重800N×24h，板面无破损裂缝，横向荷载4.26KN/m²。

实施例5：

按照实施例2的方法，利用本发明制品为夹芯复合体制得彩钢洁净工程复合板，夹芯复合体厚度50mm，敷面板为0.476mm的彩钢板。测得的主要技术指标：导热系数0.075W/M·K，防火性：复合A级(夹芯)不燃材料GB8624，氧指数≥70，烟密度等级SDR≤6，抗压强度：3.05mpa，芯材密度：160kg/m³。

实施例6：

按照实施例2的方法，采用水基阻燃剂以重量百分数计：磷酸铵或硫酸铵10％、硼酸2％、硼砂2％、水86％。制得本发明制品，其厚度100mm，密度为200kg/m3。测试平面抗压强度3.0mpa，导热系数：0.054W/M·K，隔音性R_W≥36dB符合A级(夹芯)不燃材料GB8624标准。

Claims (5)

1、一种防火型高强度绝热瓦楞纸蜂窝复合材料的生产工艺，其特征在于依次包括如下步骤：

(1)单面瓦楞纸板浸渍或喷涂水基阻燃剂，干燥；

(2)然后再通过浸渍或喷涂包覆防火胶粘剂；

(3)经过上述处理的瓦楞纸板依次复合成多层瓦楞蜂窝复合材料；

(4)瓦楞蜂窝复合材料的蜂窝内灌注无机绝热隔音材料，边缘蜂窝面再喷涂有机泡沫类材料进行封闭。

2、根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于包覆防火胶粘剂后的单面瓦楞纸板先进行干燥再通过粘合剂多层复合。

3、根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于所述步骤(1)的水基阻燃剂为水基阻燃防霉剂。

4、根据权利要求3所述的生产工艺，其特征在于所述水基阻燃防霉剂的组分选自硼酸或其盐、磷酸盐、硫酸盐、盐酸盐、铵盐或钼盐。

5、根据权利要求1所述的生产工艺，其特征在于所述防火胶粘剂为硅酸钠或硅酸钠与氟硅酸钠或淀粉衍生物的混合胶液。