CN103649406B - 形成耐火纤维素产品的方法及其相关设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种用于形成阻燃纤维素材料的方法。该方法包括加工纤维素纤维成纤维混合物，然后从纤维素混合物和阻燃溶液中形成湿润的混合物，所述湿润的混合物具有基本均匀和彻底分散其中的阻燃溶液的固体内容物。在一些方面，可从湿润混合物和结合剂形成粘合混合物，并且粘合混合物然后形成成形的纤维素产品。还提供了相关设备。

Description

形成耐火纤维素产品的方法及其相关设备
背景技术
技术领域
本发明的一些方面涉及形成耐火产品的方法，更具体地涉及形成耐火纤维素产品或任意其他抗引燃纤维素产品的方法，及其相关设备。
相关技术的描述
有时候可能希望特定的产品具有耐火性。例如，可能希望用于建筑结构的基于纤维素纤维的板产品具有一定程度的耐火性。在一些情况下，基于纤维素纤维的板产品可在形成之后施涂阻燃产品，为所述基于纤维素纤维的板产品提供一些耐火能力。也就是说，示例性的刚形成的基于纤维素纤维的板产品可经过表面处理，例如施涂液态阻燃剂，从而使经过处理的产品至少具有部分耐火性。但是，在此类情况下，在对刚形成的基于纤维素纤维的板产品进行耐火处理，特别是用液态阻燃剂进行处理的一个可能的限制在于对该产品实现均匀和一致的处理。更具体来说，涉及向刚形成的基于纤维素纤维的板产品施涂液态阻燃剂的一些阻燃处理的结果可能是相对于产品的不均匀或其他不一致的覆盖。在这些情况下，不均匀的处理可导致经处理的基于纤维素纤维的板产品耐火等级的改变，进而在产品旨在延缓或以其他方式提供一些耐火性的火灾中遭遇危险。另外，这类处理过程对于向基于纤维素纤维的板产品施涂阻燃剂可能不一定是高效的，可能不包括阻燃剂产品过量部分的捕获或回收的设备，并且可能不具有防止或限制阻燃剂的损失(例如蒸发过程)的能力。
因此，存在一种用于向纤维素产品(例如基于纤维素纤维的板产品)均匀并一致地施涂阻燃剂(特别是液态阻燃剂)的方法及其相关设备的需求。在一些情况下，可能希望形成相对于已经存在的产品具有增强的特性和物理性质，同时也提供增强的耐火水平的整体纤维素产品。可能也希望，在某些情况下，能有在后续纤维素产品生产循环中具有捕获过量阻燃剂和回收捕获的过量阻燃剂能力的纤维素纤维板形成工艺，无论捕获的过量的阻燃剂是液态或其他形式，如蒸气。
发明简述
本发明的一些方面满足了上述和其他需求，其中一个所述方面涉及耐火纤维素材料的形成方法。该方法包括加工纤维素纤维成纤维混合物，然后从纤维素混合物和阻燃溶液形成湿润的混合物，所述湿润的混合物具有基本均匀和彻底分散其中的阻燃溶液的固体内容物。在一些情况下，该方法可能进一步包括从湿润的混合物和结合剂形成粘合混合物，然后粘合混合物形成为成形的纤维素产品。在另外的情况下，形成粘合混合物可能基本与形成湿润混合物同时实施。在另一些情况下，该方法可能包括湿润混合物的去液化以形成干的阻燃纤维混合物，以至形成粘合混合物涉及从干的阻燃纤维混合物和结合剂形成粘合混合物。
本发明的另一个方面涉及用于形成耐火纤维素材料的设备。该设备包括用来加工纤维素纤维成纤维混合物的第一加工装置，和用来从纤维混合物和阻燃溶液中形成湿润的混合物的第一混合装置，其中所述湿润的混合物具有基本均匀和彻底分散其中的阻燃溶液的固体内容物。在一些情况下，该设备可能进一步包括用来从湿润的混合物和结合剂形成粘合混合物的第二加工装置，和用来使粘合混合物形成为成形的纤维素产品的形成装置。在另外的情况中，所述第一混合装置和第二混合装置用来基本同时形成湿润的混合物和形成粘合混合物。在另外的情况下，第二加工装置可能用来对湿润的混合物去液化以形成干的阻燃纤维混合物，其中第二混合装置用来从干的阻燃纤维混合物和结合剂形成粘合混合物。
在一些情况下，湿润混合物可能被维持至少一段预定的时间，以在对湿润的混合物去液化或形成粘合混合物之前使得阻燃溶液至少部分被纤维混合物中的纤维素纤维吸收。
在一些方面，阻燃溶液可以是阻燃水溶液。可能优选的阻燃溶液是无毒和／或具有中性pH和／或低变应原性和／或具有任意数量的其他所需性质。在一些方面，阻燃溶液可能包括含硼化合物、含磷化合物、含氯化合物、含氟化合物、含锑化合物、硼酸盐化合物、卤素化合物、硼酸、无机水合物、含溴化合物、氢氧化铝、氢氧化镁、水合菱镁矿、三氧化二锑、盐、磷酸铵、磷酸二铵、溴代甲烷、碘代甲烷、溴氯二氟甲烷、二溴四氟乙烷、二溴二氟甲烷、四氯化碳、尿素-碳酸氢钾或其各种组合中的任意一种。
在另外的方面，第一加工装置可被配置为分别将包含纤维素纤维的原木浆、棕榈树废料、废纤维、废纸和废板加工成纤维混合物。另外，第一混合装置可被配置为，例如，通过用含有第一浓度固体内容物的阻燃溶液基本饱和纤维混合物和／或从纤维混合物和阻燃溶液形成浆液以形成湿润的混合物。
在另外方面，第二加工装置可被配置为对湿润的混合物进行脱水并且干燥经脱水的湿润的混合物以形成干的阻燃纤维混合物。这样，也可加热湿润的混合物以促进干的阻燃纤维混合物的形成。另外，在一些情况下，可以向干的阻燃纤维混合物中加入水分，以至在形成粘合混合物之前干的阻燃纤维混合物具有约1％-约20％的水分含量。
在另外方面，设备也可包括回收装置，该回收装置被配置为在第二加工装置对湿润的混合物去液化以形成干的阻燃纤维混合物之后，从第二加工装置中回收过量的液态和蒸气中的一种形式的阻燃溶液。另外，回收装置可被配置为将回收的过量阻燃溶液导入第一混合装置，，加入到纤维混合物以形成湿润的混合物，例如，在闭合回路中，在阻燃溶液再循环过程中。
另外，在其他方面，第二加工装置可被配置为从干的阻燃纤维混合物和包括树脂材料和粘合材料中的一种的结合剂形成粘合混合物，并且成形装置可被配置为压制粘合混合物以形成致密的纤维素产品，挤出粘合混合物以形成成形的纤维素产品，或模塑粘合混合物以形成成形的纤维素产品。这样，粘合混合物可形成定向纤维板纤维素产品、中密度纤维板纤维素产品、刨花板(particleboard)纤维素产品和绝热板纤维素产品中的一种。
另外，在形成纤维素产品之后，能评估成形的纤维素产品的内部粘合强度并且与可接受的内部粘合强度进行比较。如果评估的内部粘合强度低于可接受的内部粘合强度，则可以稀释用于形成湿润混合物的阻燃溶液，或可以增加用于形成粘合混合物的结合剂的量。
因此，本发明的一些方面解决了所确定的需要并提供本文另有详细描述的其他优点。
附图说明
以上概括地描述了本发明，下面将结合附图进行描述，附图不一定按照比例绘制，其中：
图1显示根据本发明的一个方面，用于形成耐火纤维素产品的设备示意图；以及
图2显示根据本发明的一个方面，用于形成耐火纤维素产品的方法示意图。
具体实施方式
在此将参照附图更完整地描述本发明，它们显示了本发明的一些而非全部的方面。实际上，本发明可以以许多不同的形式实施，不应看作仅限于本发明所述方面；并且，这些方面用来使得本发明的揭示内容可以满足法律上的要求。通篇中同样的数字表示同样的元件。
本发明的一些方面一般地涉及用于形成耐火纤维素产品的设备和方法。如上所述，在对刚形成的纤维素产品(例如基于纤维素纤维的板产品)进行耐火处理，特别是用液态阻燃剂进行处理的一个可能的限制在于对该纤维素产品实现均匀和一致的处理。也就是说，一些耐火表面处理过程的结果可能是不均匀的，不均一或者以其它不一致或不完整的方式向纤维素产品施涂阻燃剂。在这些情况下，此类不均匀表面处理可能导致经处理的纤维素产品耐火等级的改变，进而在产品旨在延缓或以其他方式提供一些耐火性的火灾中遭遇危险。
因此，本发明的一个方面涉及用于形成耐火纤维素产品的设备，该设备在图1显示为元件100。该设备100可以包括，例如用来将来自纤维素纤维源150的纤维素纤维加工成纤维混合物225的第一加工装置200，用来从纤维混合物225和阻燃溶液250形成湿润的混合物275的第一混合装置300，其中所述湿润的混合物275具有基本均匀和彻底分散其中的阻燃溶液250的固体内容物。第二混合装置400被配置为从湿润的混合物275和结合剂325形成粘合混合物325，并且成形装置700被配置为从粘合混合物325形成成形的纤维素产品750。
第一加工装置200可被配置为将来自一种或多种来源的纤维素纤维150加工成纤维混合物225。也就是说，虽然本发明的这些方面考虑到纤维素产品可能由循环的纤维素纤维(即来自棕榈树废料、空水果束、蔗糖废弃物(sugarcanwaste)、渣、废纤维、废纸、废板、废纸板或任意其他合适的纤维素纤维的废物来源)构成，但是本领域技术人员会理解，原生、原始或其他新鲜的纤维素纤维(即原木浆)也可以额外使用，与循环/废弃纤维素纤维结合或替代使用。另外，在一些方面，来自全部或部分纤维源150的纤维素纤维不必要求不含污染物，只要这些污染物能与纤维素纤维一起处理形成纤维混合物。例如，纤维素纤维的来源包括废匹萨盒，为了通过第一加工装置200处理这些匹萨盒，这些废匹萨盒并非必须不含匹萨成分，如奶酪。这样，可不必考虑脱除污染物过程(例如，纤维素纤维和/或纤维混合物)，但是需要或希望不含污染物的纤维素产品时，可以包括这个过程。
另外，来自全部或部分纤维源150的纤维素不需要在通过第一加工装置200处理之前干燥。也就是说，纤维素纤维的废物来源可以是，在一些情况下，以大包的形式，其中所述大包在引入第一加工装置200之前可以经常暴露于要素中(例如，雨水或冷凝)。在其他情况下，纤维素纤维的废弃来源可以是，例如，从棕榈树中取出的空水果束并且可以在室外、在高湿度环境下，或在其他暴露于元素的地方保存。在这些情况下，本发明的一些方面，如第一加工装置200，也被配置为将“湿”来源纤维素纤维加工成纤维混合物。关于这一点，纤维素纤维可以通过第一加工装置200加工成纤维混合物，无论其中的水分含量如何。然而，在一些情况下，可以通过合适的水分降低装置125降低来源150中的水分水平来促进该加工。例如，在一些情况下，空水果束可包含约80％水平的水分含量，这可能使最初的操作变得困难。在这些情况下，可以以各种方式减少水分含量，或者任意其他方式对空水果束进行去液化，以促进材料的处理，但是水分含量可能不必要求减少到0％。另外，通过第一加工装置200的纤维素纤维的加工程度可能，例如，取决于最后纤维素产品750需要的精制的水平(例如，粗/细)而显著地变化。例如，纤维素纤维可以被分离、絮凝、碎裂、切碎、研磨、过滤、纤维化、颗粒化或其他经过第一加工装置200的加工，均匀或非均匀地形成纤维混合物225。这样，第一加工装置200可以是任意适于以上述方式解构纤维素纤维的机器，其中一种这样的示例性机器可以是德国克雷费尔德市的辛北尔康普公司(SiempelkampofKrefeld，Germany)制造的可加热的锤磨机。
一旦纤维素纤维通过第一加工装置200生产或其他加工成需要状态的纤维混合物225，然后纤维混合物225可以导向第一混合装置300，其中纤维混合物225与阻燃溶液250混合形成湿润的混合物275。第一混合装置300可以另外被配置为混合纤维混合物225和阻燃溶液250，以至阻燃溶液250基本均匀分布在纤维混合物225中。在一些情况下，阻燃溶液250可以具有特定固体含量，并且第一混合装置300可以另外被配置为混合纤维混合物和阻燃溶液250，以至湿润的混合物275具有基本均匀和彻底分散其中的阻燃溶液250的固体内容物。在形成湿润的混合物275中，第一混合装置300可以被配置为用阻燃溶液250使纤维混合物225基本饱和，其中阻燃溶液250具有第一浓度的特定固体含量，和/或第一混合装置300可以被配置为从纤维混合物225和阻燃溶液250形成浆液。在一些情况下，第一混合装置300也可以被配置为向纤维混合物225和阻燃溶液250添加水和/或其他合适的液体或化学物以形成浆液。
在一些具体的方面，阻燃溶液250可以是阻燃水溶液。阻燃溶液可优选是无毒和/或具有中性pH和/或低变应原性和/或具有任意数量的其他所需的影响人类/动物和/或环境安全的性质，同时在与热和/或火焰实施和接触之后维持所必需的功效。在一些方面，阻燃溶液250可以包括这样一种组分，当独立存在时，该组分可能不必展示一种或多种之前揭示的优选或需要的性质。然而，本领域技术人员会想到阻燃溶液250的其他不同组分可以与所提到的组分相互作用以中和、最小化、或其他方式消除，化学上的或其他的所提到的组分的非优选或不需要的性质，以至阻燃溶液250整体展现出一种或多种优选的或需要的性质。在一些其他方面，阻燃溶液250可包括含硼化合物、硼酸盐、无机水合物、含溴化合物、氢氧化铝、氢氧化镁、水合菱镁矿、三氧化二锑、盐、磷酸铵以及磷酸二铵中的任意一种，或者它们的各种组合。就此而言，本领域技术人员应理解，各种阻燃或耐火物质(无论是目前已知或者之后开发或发现的)都可用于本发明范围内的本文所揭示的方法和设备。
本领域技术人员会另外想到阻燃溶液250可通过如下方式形成：向液体(例如，水)或其他与纤维混合物混合的化学物中加入固体阻燃产品，所述固体阻燃产品形成具有包括纤维混合物225的浆液的液体或其他化学物的溶液。在其他情况下，从固体阻燃产品和液体或其他化学物形成的溶液可以用于形成具有纤维混合物225的湿润的混合物275。在一些方面，第一混合装置300可以被配置为搅拌浆液或湿润的混合物，以使其在阻燃溶液中基本均匀分布。在其他方面，第一混合装置300可以被配置为操控湿润的混合物275，以至阻燃溶液的固体内容物在湿润的混合物中基本均匀和彻底分散。第一混合装置300可以是任意适于从纤维混合物和阻燃溶液以所述各种方式形成湿润的混合物和/或浆液的机器，其中一种该示例性的机器可以是由德国克雷费尔德市的辛北尔康普公司(SiempelkampofKrefeld，Germany)制造。
在一些方面，一旦通过第一混合物设备300形成湿润的混合物275，第二混合装置400可以被配置为接收湿润的混合物275并且从湿润的混合物275和加入其中的结合剂260形成粘合混合物325。该结合剂260可以包括，例如，树脂材料或粘合材料。在一个特定的示例中，结合剂260可以包括亚甲基二苯基二异氰酸酯(MDI)。然而，本领域技术人员会想到结合剂260可能适当地显著变化，并且可能包括其他合适的材料，例如脲甲醛(UF)或苯酚甲醛(PF)。在一些情况下，第一混合装置300可以被配置为在第二混合装置400形成粘合混合物325之前形成湿润的混合物275。在其他情况下，第一和第二混合装置300，400可以被配置为基本同时形成湿润的混合物275和粘合混合物325(即向纤维混合物中基本同时加入阻燃溶液和结合剂)。
在一些特定方面，第二加工装置500可被提供用于去液化湿润的混合物275，以在第二混合装置400中形成粘合混合物325之前形成干的阻燃纤维混合物。在这种情况下，如前所述，第二混合装置400可被配置为从干的阻燃纤维混合物和结合剂260形成粘合混合物325。第二加工装置500，如干燥器，可能根据需要提供，并且会被本领域技术人员想到，加工湿润的混合物275以形成干的阻燃纤维混合物。第二加工装置500可以被配置为例如通过加热的空气(即用燃烧天然气或其他合适的能源加热的空气)，或通过任意多种加热/干燥方法，例如，本领域技术人员会想到的微波或红外干燥技术，来向湿润的混合物275提供热量。
在第一混合装置300被配置为从纤维混合物和阻燃溶液形成浆液的情况下，第二加工装置500可以被配置为对浆液进行脱水，之后使脱水的浆液干燥以形成干的阻燃纤维混合物。该脱水过程可以通过，例如，合适的改良的长网造纸机型机器，或其他本领域技术人员会想到的合适的工艺完成。浆液也可以被脱水，例如，使用双丝形成部分(twinwireformingsection)和/或合适的网印装置(screeningdevices)。另外，如前所述，为了干燥脱水的浆液，第二加工装置500可以被配置为，例如通过加热的空气(即用燃烧天然气或其他合适的能源加热的空气)，或通过任意多种加热/干燥方法，例如，本领域技术人员会想到的微波或红外干燥技术向湿润的混合物提供热量。本领域技术人员也会想到第二加工装置500可以许多不同的方式使用。例如，适当配制的网印装置可被配置为接受浆液，其中所述网印装置可能包括一定数量的穿孔。一旦在网印装置中沉积，浆液可能通过相背的压板接合，其也可以是穿孔的。穿孔可用于浆液的脱水，而压板和/或网印装置可以被加热以提供脱水浆液的干燥。
在其他方面，设备100也可包括回收装置600，其被配置成在第二加工装置500去液化湿润的混合物275之后，回收液态或蒸气形式之一的过量的阻燃溶液。在一些情况下，回收装置600也可被配置为接合第一混合装置300，以完成过量阻燃溶液的回收。也就是说，回收装置600可以被配置在润湿的混合物被第二加工装置500脱水之后，将从中去除的回收的过量阻燃溶液导向混合装置300，例如在闭合回路中，在阻燃溶液再循环过程中。通过回收装置600回收包括液体和蒸气的过量部分之后，回收的过量阻燃溶液可以经过净化、过滤或其他方式纯化，然后重新引入第一混合装置300以形成湿润的混合物275的后续部分，从而基本或完全防止阻燃溶液作为废弃产物离开装置100。
在一些方面，第二加工装置500可以被配置为去液化湿润的混合物275以至水分含量基本为0％。然而，在暴露于空气中之后，现在干的阻燃纤维混合物可能从大气湿度中吸收水分。这样，干的阻燃纤维混合物可能通常展示出一些水分含量(例如，约1％-约3％)。关于这一点，一些结合剂，如MDI，可能需要存在特定量的湿度以启动或其他方式增强其结合性质。如此，在第二混合装置400形成粘合混合物之前，第二混合装置400和／或第二加工装置500可被配置为向干的阻燃纤维混合物添加水分。根据需要或希望，向干的阻燃纤维混合物加入足够的水分，以至在干的阻燃纤维混合物中的总水分含量在约1％-约2％。在一些方面，添加的水分含量可能代替纤维素纤维或与之相关的室的表面的至少部分阻燃溶液的固体含量，从而促进和增强结合剂和纤维素纤维和／或相关室的表面之间的相互作用。
在其他方面，可以提供调节装置700，其中该调节装置700可被配置为接收湿润的混合物275并且至少在一段预定的时间内保持湿润的混合物，为了实现在第二混合装置400形成粘合混合物325之前，或第二加工装置500去液化湿润的混合物275之前，阻燃溶液至少部分被纤维混合物中的纤维素纤维吸收。在一些情况下，第一混合装置300和／或第二混合装置400根据需要或需求可以用作调节装置700。在一些方面，保持湿润的混合物275一段预定的时间，例如，约1分钟、或1小时或更长，可能允许更多的阻燃溶液的固体内容物被纤维素纤维吸收，从而增强其阻燃性质。另外，增加的纤维丝纤维对阻燃溶液的固体内容物的吸收可能导致较少的固体内容物残留在纤维素纤维的表面，并且进而可能促进或增强结合剂和纤维素纤维表面之间的相互作用。
一旦粘合混合物325形成，可能采用成形装置800以从粘合混合物形成成形的纤维素产品750。例如，成形装置800可以被配置为通过如下方法从粘合混合物325形成成形的纤维素产品750：通过压制粘合混合物以形成致密的纤维素产品，挤出粘合混合物以形成成形的纤维素产品，和／或模塑粘合混合物以形成成形的纤维素产品。所述成形的纤维素产品750可以，在一些情况下，表征为，例如，定向纤维板纤维素产品，中密度纤维板纤维素产品、刨花板纤维素产品、和／或绝热板纤维素产品。
在一些方面，纤维素产品750可形成具有所希望的长度、宽度和厚度的片；或者稍后再细分成所希望的长度的区段的连续片。在一些情况下，成形装置800可被配置为使纤维素产品与阴模和阳模中的一种接合，从而形成一种纤维素产品，该纤维素产品的表面被所述阴模和阳模中的一种的负压痕所限定。也就是说，例如，可以用凸起和／或下凹的图案来使压盘适当地图案化，从而使得形成的纤维素产品会具有被该图案的负压痕所限定的相应表面。本领域技术人员还应理解，在这种方式下处理粘合混合物的能力表明纤维素产品的最终形式不一定必须是平面形式的，而是可以具有除了本文所公开之外的许多不同的形状、轮廓和尺寸。
在另一方面，能够评价成形的纤维素产品以确定或监测其特征可能是一种优势，使得成形过程能够根据需要改变，以提供根据需要或需求的特定成形的纤维素产品。例如，在一个情况下，设备100可能还包括评价装置900，其被配置为评价成形的纤维素产品的内部结合强度。本领域技术人员会想到该评价装置900可包括拉伸强度测试装置或其他合适的具有附着于成形的纤维素产品750的测试样的背面的能力的装置，其中测试样在拉伸中的失效值提供了成形的纤维素产品的内部结合强度的指示。在这种情况下，比较装置950可以被配置为比较评价的内部结合强度与成形的纤维素产品的可接受的内部结合强度，其中所述可接受的内部结合强度可以根据需要或需求改变。如果评价的内部结合强度低于可接受的内部结合强度，一个可能的解决方案可能涉及，例如，实施稀释装置1000以将第一混合装置300形成湿润的混合物所使用的阻燃溶液250稀释至第二浓度的固体内容物，所述第二浓度小于第一浓度，以增强成形的纤维素产品750的内部结合强度。以这种方式稀释阻燃溶液可能，在一些情况下，促进或任意其他方式推动固体内容物在湿润的混合物中均匀和彻底的分散、纤维素纤维对固体内容物的吸收、和／或减少纤维素纤维表面的固体内容物。在其他方面，如果评价的内部结合强度小于可接受的背部结合强度，另一个可能的解决方案可能涉及，例如，使用结合剂调节装置1050，其被配置为增加形成粘合混合物325的结合剂的用量。增加结合剂的量因此可增加粘合混合物中纤维素纤维的内聚性，并且从而增强形成的纤维素产品的内部结合强度。
关于这一点，其他因素，例如，在去液化湿润的混合物或形成粘合混合物之前保持湿润的混合物一段特定的时间，以及在形成粘合混合物之前使干的阻燃纤维混合物湿润，也可能促进成形的纤维素产品的内部结合强度的增强。在一些情况下，内部结和强度的任意增强也可能反映在成形纤维素产品的其他特性中。例如，内部结合强度(IB)的增强也可伴随密度、断裂强度模量(MOR)、和／或弹性模量(MOE)的增强。
在一个特定的示例中，成形的纤维素产品，以纤维板的形式，从空水果束纤维形成，空水果束首先在加热的锤磨机中松散并且干燥至水分含量为约10％。所得纤维混合物然后用包括磷酸氢二铵作为活性成分的阻燃溶液润湿。然后湿润的纤维混合物在与异氰酸酯结合剂(MDI)谐振(resonated)之前保持约1小时的时间，然后纤维再次在未加热的锤磨机中松散。然后粘合混合物在压制成包括成形的纤维素产品的纤维板之前用水润湿。粘合混合物的特征是具有约10％的阻燃溶液和约18％的结合剂(MDI)。所得纤维板展示密度为905kg／m3、MOR为34.3N／mm2、MOE为3341N／mm2、IB为3.03N／mm2，以及膨胀厚度(暴露于水之后)为5.9％。相比较而言，在干燥条件下使用的典型MDF类型通用板(MDFtypegeneralpurposeboard)要求具有IB为0.55N／mm2、MOR为20N／mm2、MOE为2200N／mm2以及膨胀厚度小于12％。在进一步比较中，用于潮湿条件的重型承载应用的等级4的OSB型板(Class4OSBtypeboard)要求具有IB为0.45N／mm2、MOR在15N／mm2和28N／mm2之间(平均为21.5N／mm2)、MOE在1900N／mm2和4800N／mm2之间(平均为3350N／mm2)以及膨胀厚度小于12％。
另外，在一些情况下，按照本发明的方面形成的纤维素产品，如前述的空水果束纤维板产品，可能展现其他超过常规纤维板产品的所希望的和增强的性质。例如，此类当用阻燃溶液处理后，纤维素产品可具有“零点燃”和／或“零火焰蔓延”(例如，在用阻燃剂对产品进行表面处理的情况下，不仅仅是控制了火焰蔓延)。在另一个示例中，用阻燃溶液处理纤维混合物，可使阻燃溶液更均匀和彻底地分散和分布在成形的纤维素产品中，从而增强耐火性(火焰蔓延)以及隔热性(耐热性／绝热)和／或其他特性。
通过以上描述和相关图所示内容，本发明相关领域技术人员可以想到本发明的许多改良和其它的方法。例如，如图2所示，本领域技术人员应理解本文所揭示的设备可容易地用于形成耐火纤维素产品的相关工艺和方法。更具体地，该方法可包括将纤维素纤维加工成纤维混合物(方框1100)，并且从纤维混合物和阻燃溶液形成湿润的混合物，其中浆液具有基本均匀分布其中的阻燃溶液(方框1200)，从湿润的混合物和结合剂形成粘合混合物(方框1300)，然后粘合混合物形成纤维素产品(方框1400)。
此外，在一些情况下，可以进一步加工刚形成的纤维素产品，例如，对其特定表面平面化处理，或去除“破裂”或者以其它方式对纤维素产品边缘进行平面化处理。在此类情况下，设备100还可包含收集装置(未示出)，其中，该收集装置可被配置为捕获来自纤维素产品的成形后加工的固体废料。在这些情况下，捕获的固体废料可以结合到其他产品中(即，吹入绝热(blown-ininsulation))，同时为那些产品提供耐火性，或通过纳入形成纤维混合物的纤维素纤维中进行再循环。
另外，在一些情况下，第一混合装置300可以被配置为添加和／或接收除了纤维混合物之外的其他合适的物质／材料／化学物。例如，第一混合装置300可以被配置为接收防霉剂、拒水剂、防水剂，或其他耐水性物质；和／或虫类抑制素如玻璃颗粒、玻璃纤维、玻璃裂片、玻璃碎片或者任意其他合适的玻璃元素的形式，和／或硼酸盐物质，从而提供抑制白蚁的作用。在任意情况下，可优选纤维混合物中接收到的任意额外的物质是适合用第一混合装置300进行加工的，从而基本均匀和彻底分散在纤维混合物中。
另外，本领域技术人员会想到，在一些情况下，粘合混合物可能通常地制备，并且然后能够成形、模塑、或其他操作产生各种最终产品，如，例如，板、复合屋顶瓦、复合屋顶板、复合侧墙瓦、复合西班牙型“红粘土”型屋瓦、电源插座套、门、内墙板材、外罩、家具芯、碗橱、橱门面板、地板、强化地板或者单板复合地板等。但是，本文所列出的示例性终端产品并非以任意方式限制各种预期终端产品。因此，通用粘合材料的概念可以延伸为可用许多不同方式，例如塑模、挤出、压制、压印或者任意其他合适的生产方法生产终端产品的情况。
而且，在前述例子中的强化地板和家具芯所示，通用粘合材料可以作为进一步终端组件中的部件或者其他部分提供。因而本领域技术人员应理解，可以生产根据本发明方面的成形的纤维素产品，使得其即使不是均匀和一致地分散有阻燃溶液的话，至少部分分散有阻燃溶液。因此，相比于简单表面处理(该表面处理可能易于去除、洗掉或者随时间发生降解)，包含阻燃纤维素产品的终端组件的部件可能是整体耐火的和/或不能在更持久的基础上点燃(即，由于阻燃溶液是有效地结合到纤维素产品中)。
因此，应当理解，本发明不仅限于本发明所述的具体方面，以上各种改良和其它的方面也包括在所附权利要求书限定的范围之内。尽管在本发明中使用了具体的术语，但是这些术语仅以通用和描述性意义使用，而不用于对本发明构成限制。

Claims (36)

1.一种形成阻燃纤维素材料的方法，所述方法包括：
纤维素纤维加工成解构的纤维混合物；
从解构的纤维混合物和阻燃溶液形成湿润的混合物，所述湿润的混合物具有基本均匀和彻底分散其中的阻燃溶液的固体内容物；
对湿润的混合物去液化以形成水分含量为0％-3％的干的阻燃解构纤维混合物；
在干的阻燃解构纤维混合物中使用结合剂；以及
对使用了结合剂的干的阻燃解构纤维混合物进行压制以形成固态成形的纤维素产品。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括在形成湿润的混合物之前，对纤维素纤维和解构纤维混合物中的一种去液化。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，加工纤维素纤维和形成湿润的混合物还包括在没有对纤维素纤维和解构纤维混合物之一进行脱污染物的情况下，加工纤维素纤维和形成湿润的混合物。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括保持湿润的混合物至少一段预定的时间，从而允许在对湿润的混合物去液化之前，阻燃溶液至少部分被解构纤维混合物中的纤维素纤维吸收。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括向干的阻燃解构纤维混合物中加入水分，以至在对干的阻燃解构纤维混合物使用结合剂之前，干的阻燃解构纤维混合物具有1％-20％的水分含量。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，纤维素纤维加工成解构纤维混合物还包括将分别包含纤维素纤维的原木浆、棕榈树废料、甘蔗废渣、废纤维、废纸和废板中的一种加工成解构纤维混合物。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成湿润的混合物还包括用具有第一浓度固体内容物的阻燃溶液基本饱和解构纤维混合物和从解构纤维混合物和阻燃溶液形成浆液中的一种。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成湿润的混合物还包括从解构纤维混合物和阻燃溶液形成湿润的混合物，所述阻燃溶液包括含硼化合物、含磷化合物、含氯化合物、含氟化合物、含锑化合物、无机水合物、含溴化合物及其组合中的一种。
9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成湿润的混合物还包括从解构纤维混合物和阻燃溶液形成湿润的混合物，所述阻燃溶液包括硼酸盐化合物、硼酸、氢氧化铝、氢氧化镁、水合菱镁矿、三氧化二锑、盐、磷酸铵、磷酸二铵、溴代甲烷、碘代甲烷、溴氯二氟甲烷、二溴四氟乙烷、二溴二氟甲烷、四氯化碳、尿素-碳酸氢钠及其组合中的一种。
10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对湿润的混合物去液化以形成干的阻燃解构纤维混合物还包括：
对湿润的混合物进行脱水；以及
干燥经脱水的湿润的混合物，以形成水分含量0％-3％的干的阻燃解构纤维混合物。
11.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对湿润的混合物去液化以形成干的阻燃解构纤维混合物还包括加热湿润的混合物以形成干的阻燃解构纤维混合物。
12.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
对第一部分的湿润的混合物去液化以形成干的阻燃解构纤维混合物之后，回收过量的液态或蒸气形式之一的阻燃溶液；以及
向后续部分的解构纤维混合物加入回收的过量阻燃溶液以形成后续部分的湿润的混合物。
13.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成湿润的混合物还包括从解构纤维混合物和阻燃水溶液形成湿润的混合物。
14.如权利要求1所述的方法，其特征在于，形成湿润的混合物还包括从解构纤维混合物以及无毒液态阻燃溶液和中性pH液态阻燃溶液中的一种形成湿润的混合物。
15.如权利要求1所述的方法，其特征在于，向干的阻燃解构纤维混合物使用结合剂还包括向干的阻燃解构纤维混合物使用包括树脂材料和粘合剂材料之一的结合剂。
16.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对使用了结合剂的干的阻燃解构纤维混合物进行压制以形成固态成形的纤维素产品还包括：对使用了结合剂的干的阻燃解构纤维混合物施加压力以形成包括定向纤维板纤维素产品、中密度纤维板纤维素产品、刨花板纤维素产品和绝热板纤维素产品之一的固态成形的纤维素产品。
17.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
用拉伸强度测试装置评价固态成形的纤维素产品的内部结合强度；
比较固态成形的纤维素产品的评价的内部纤维素结合强度与可接受的内部结合强度；以及
如果评价的内部结合强度小于可接受的内部结合强度，则稀释用于形成后续部分的湿润的混合物的阻燃溶液，使得阻燃溶液包含第二浓度的固体内容物，所述第二浓度低于固体内容物的第一浓度。
18.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
用拉伸强度测试装置评价固态成形的纤维素产品的内部结合强度；
比较固态成形的纤维素产品的评价的内部结合强度与可接受的内部结合强度；以及
如果评价的内部结合强度低于可接受的内部结合强度，则增加用于后续部分的干的阻燃解构纤维混合物的结合剂的量。
19.一种形成阻燃纤维素材料的设备，所述设备包括：
配置为加工纤维素纤维形成解构纤维混合物的第一加工装置；
配置为从解构纤维混合物和阻燃溶液形成湿润的混合物的第一混合装置，所述湿润的混合物具有基本均匀和彻底分散其中的阻燃溶液的固体内容物；
配置为对湿润的混合物去液化以形成水分含量0％-3％的干的阻燃解构纤维混合物的第二加工装置；
配置为对干的阻燃解构纤维混合物使用结合剂的第二混合装置；以及
成形装置，其配置为对使用了结合剂的干的阻燃解构纤维混合物进行压制以形成固态成形的纤维素产品。
20.如权利要求19所述的设备，其特征在于，第一加工装置和第一混合装置中的一个被配置为在第一混合装置形成湿润的混合物之前，对纤维素纤维和解构纤维混合物中的一种去液化。
21.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述第一加工装置和第一混合装置分别被配制为在没有对纤维素纤维和解构纤维混合物中的一种进行脱污染物的情况下，加工纤维素纤维和形成湿润的混合物。
22.如权利要求19所述的设备，其特征在于，第二加工装置和第二混合装置中的一个被配置为向干的阻燃解构纤维混合物添加水分，以至在第二混合装置对干的阻燃解构纤维混合物施加结合剂之前，使得干的阻燃解构纤维混合物具有1％-20％的水分含量。
23.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述设备还包括调节装置，其被配置为接收湿润的混合物和保持湿润的混合物至少一段预定的时间，从而允许在第二加工装置对湿润的混合物去液化之前，使得阻燃溶液至少部分被解构纤维混合物中的纤维素纤维吸收。
24.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述第一加工装置被配置为将分别包含纤维素纤维的原木浆、棕榈树废料、甘蔗废渣、废纤维、废纸和废板中的一种加工成解构纤维混合物。
25.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述第一混合装置被配置为通过用具有第一浓度固体内容物的阻燃溶液基本饱和解构纤维混合物和从解构纤维混合物和阻燃溶液形成浆液之一来形成湿润的混合物。
26.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述第一混合装置被配置为从解构纤维混合物和阻燃溶液形成湿润的混合物，所述阻燃溶液包括含硼化合物、含磷化合物、含氯化合物、含氟化合物、含锑化合物、无机水合物、含溴化合物及其组合中的一种。
27.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述第一混合装置被配置为从解构纤维混合物和阻燃溶液形成湿润的混合物，所述阻燃溶液包括硼酸盐化合物、硼酸、氢氧化铝、氢氧化镁、水合菱镁矿、三氧化二锑、盐、磷酸铵、磷酸二铵、溴代甲烷、碘代甲烷、溴氯二氟甲烷、二溴四氟乙烷、二溴二氟甲烷、四氯化碳、尿素-碳酸氢钠及其组合中的一种。
28.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述第二加工装置被配置为对湿润的混合物进行脱水并且干燥经脱水的湿润的混合物，以形成水分含量为0％-3％的干的阻燃解构纤维混合物。
29.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述第二加工装置被配置为加热湿润的混合物，以形成干的阻燃解构纤维混合物。
30.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述设备还包括被配置为在第二加工装置对第一部分的湿润的混合物去液化以形成干的阻燃解构纤维混合物之后，回收过量的液态或蒸气的形式之一的阻燃溶液，并且向后续部分的解构纤维混合物中加入回收的过量阻燃溶液以形成湿润的混合物的回收装置。
31.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述第一混合装置被配置为从解构纤维混合物和阻燃水溶液形成湿润的混合物。
32.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述第一混合装置被配置为从解构纤维混合物以及无毒液态阻燃溶液和中性pH液态阻燃溶液中的一种形成湿润的混合物。
33.如权利要求19所述的设备，其特征在于，第二混合装置被配置为向干的阻燃解构纤维混合物使用包括树脂材料和粘合剂材料之一的结合剂。
34.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述成形装置被配置为对使用了结合剂的干的阻燃解构纤维混合物进行压制以从使用了结合剂的干的阻燃解构纤维混合物形成定向纤维板纤维素产品、中密度纤维板纤维素产品、刨花板纤维素产品、和绝热板纤维素产品中的一种。
35.如权利要求25所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
配置为评价固态成形的纤维素产品的内部结合强度拉伸强度测试装置；
配置为比较固态成形的纤维素产品的评价的内部纤维素结合强度与可接受的内部结合强度的比较装置；以及
稀释装置，如果评价的内部结合强度小于可接受的内部结合强度，则该稀释装置配置为稀释用于形成后续部分的湿润的混合物的阻燃溶液，使得所述阻燃溶液包含第二浓度的固体内容物，所述第二浓度低于固体内容物的第一浓度。
36.如权利要求19所述的设备，其特征在于，所述设备还包括：
配置为评价固态成形的纤维素产品的内部结合强度拉伸强度测试装置；
配置为比较固态成形的纤维素产品的评价的内部纤维素结合强度与可接受的内部结合强度的比较装置；以及
结合剂调节装置，如果评价的内部结合强度低于可接受的内部结合强度，则该结合剂调节装置配置为增加用于后续部分的干的阻燃解构纤维混合物的结合剂的量。
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