CN103963132A

CN103963132A - 一种硼类阻燃定向刨花板及其制备方法

Info

Publication number: CN103963132A
Application number: CN201310037456.0A
Authority: CN
Inventors: 王明枝; 曹金珍; 张宇
Original assignee: Beijing Forestry University
Current assignee: Beijing Forestry University
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2014-08-06

Abstract

本发明公开了一种阻燃定向刨花板的制备方法及其产品。该阻燃定向刨花板的制备过程采用价格低廉的速生材木刨花为原料、采用阻燃性能好、低毒和抑烟效果好的硼酸/硼砂为阻燃剂和具有的两性离子化合物的特性的十二烷基二甲基甜菜碱为助剂。本发明生产工艺简单，生产成本低，污染小，制备的阻燃定向刨花板各项性能都达到国标，尤其是内结合强度及阻燃性提高幅度很大，适用范围广。

Description

一种硼类阻燃定向刨花板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种功能性人造板性能改良的方法及其产品，特别是一种由定向刨花构成的阻燃人造板内结合强度的提高方法及其产品。

背景技术

随着我国天然林资源不断减少，速生林不断增加和国家出台的禁伐天然林，限伐大径材的政策的实施，使以人工速生林和小径材为原料，具有抗弯强度高，线膨胀系数小，稳定性好、握钉力强，耗胶量低、价格适中，原料来源广等特点的定向刨花板(OSB)得到了大力地发展。与此同时，由于刨花板具有易燃性，使其在许多领域的应用上受到了限制，为了克服这个缺点，授权公开号为CN1935477发明专利采用膨胀蛭石对刨花板进行阻燃处理，制造出质轻，环境污染小，生产成本较低的刨花板。授权公开号为CN1053386发明专利采用树脂型磷酸双氰胺阻燃剂进行阻燃处理，其产品难燃性好、强度高、重量轻、耐水，同时生产周期短，不需养护，耗能小，无污染，设备投资低。但是众多研究表明，随着阻燃剂的增加，定向刨花板的静曲强度和内结合强度都相应降低，胶合性能下降，比如硼类化合物能够降低木质复合材料的胶合强度8-20％。为了提高刨花板的力学性能，授权公开号为CN202439079U的实用新型专利和授权公开号为CN102528887A的发明专利采用多层结构阻燃刨花板，阻燃效果好、力学性能强且成本低。但是这种方法工艺复杂，生产成本高。本专利拟采用具有的两性离子化合物的特性烷基甜菜碱为改性剂，使其能够包住不利于胶粘剂固化的小分子阻燃剂，有效地减少阻燃剂对木质复合材料物理力学性能的负面影响。

发明内容

本发明针对现有阻燃定向刨花板的问题，提供一种改善硼类阻燃定向刨花板内结合强度的方法及其产品，这种定向刨花板以硼酸/硼砂作为阻燃剂，以十二烷基二甲基甜菜碱作为助剂，有效改善现有定向刨花板阻燃剂对内结合强度降低的影响。

本发明的目的可以通过下述实施方案来实现：

一种具有较高内结合强度的阻燃定向刨花板，单层结构，原料包括速生杨木旋切单板制得的木刨花、酚醛树脂胶粘剂、阻燃剂硼酸/硼砂以及助剂十二烷基二甲基甜菜碱。

其中，木刨花重量与阻燃剂硼酸/硼砂重量之比为100∶9～15，优选为100∶12。木刨花重量与助剂十二烷基二甲基甜菜碱重量之比为100∶0.6～1.8，优选为100∶1.2木刨花重量与胶粘剂重量之比为100∶4～12，优选为100∶9。

所述木刨花的含水率为3～5％，阻燃剂硼酸/硼砂的质量比为1∶1。

一种制备上述阻燃定向刨花板刨花板的方法，包括以下步骤：

1)备料：选择速生杨木旋切单板，厚度在0.4～0.6mm；

2)铡切：用铡刀将单板加工成顺纹长60～80mm，宽20～25mm的木刨花；

3)干燥：将木刨花通过烘箱进行干燥，干燥温度为103℃，干燥后木刨花的含水率为3～5％；

4)添加阻燃剂和助剂：将木刨花放进搅拌器，将复配好的硼酸/硼砂和十二烷基二甲基甜菜碱的水溶液均匀喷到刨花上，复合水溶液的组成为：硼酸6份、硼砂6份、十二烷基二甲基甜菜碱1份、水7份；

5)再次干燥：对添加过阻燃剂和助剂的刨花进行干燥，干燥后木刨花的含水率为3～5％；

6)施胶：将木刨花再次放进搅拌器，酚醛树脂胶粘剂喷到刨花上；

7)铺装：将木刨花均匀定向铺装成板坯；

8)热压：热压温度为180℃，热压时间为4.8sec/mm，热压压力为3MPa；

9)裁边：板坯经热压后冷却，再进行锯边；

10)砂光：对板材进行砂光制成阻燃定向刨花板。

本发明的优点在于：

1、本发明中使用价格便宜的十二烷基二甲基甜菜碱作为助剂，烷基甜菜碱具有的两性离子化合物的特性使其能够包住不利于胶粘剂固化的小分子硼类化合物，有效地提高了板材的内结合强度，生产成本低。

2、本发明方法生产的定向刨花板阻燃性能高，十二烷基二甲基甜菜碱的添加在提高板材内结合强度的同时，并未影响板材的阻燃性能。

3、本发明方法采用硼酸/硼砂作为阻燃剂，硼类化合物兼具有防腐和抗白蚁的作用，可以同时达到阻燃和防腐的作用。

4、采用本发明方法制备的具有阻燃性能的定向刨花板的内结合强度高，虽然与不含阻燃剂的内结合强度相比，内结合强度稍有下降，但是并不降低定向刨花板的等级，本发明方法制备的具有阻燃性能的定向刨花板达到行业标准LY/T1580-2010中定向刨花板在干燥状态下使用的承重板材要求。

5、采用本发明方法制备的具有阻燃性能的定向刨花板的的弹性模量和静曲强度达到行业标准LY/T1580-2010《定向刨花板》第5部分：在潮湿状态下使用的承重板材要求(OSB/4型)。

为达到上述目的，本发明提供如下的技术方案

具体实施方式

本发明所述的本发明实施例中使用的水溶性酚醛树脂胶粘剂的质量指标如下：

本发明使用的水溶性酚醛树脂胶粘剂不限于上述酚醛树脂，工厂普遍采用的各种普通酚醛树脂和改性酚醛树脂也都适用。

本发明实施例中使用的木材刨花为速生杨木刨花，其他任何木材刨花、木材纤维均适用与本发明，例如：柳木刨花、松木刨花、杉木刨花、桦木刨花、椴木刨花；杨木纤维、柳木纤维、松木纤维、杉木纤维、桦木纤维、椴木纤维等。

实施例1

1、干燥

将铡切后的木刨花置于干燥箱内进行干燥，使木刨花的含水率为3～5％；

2、喷施阻燃剂

将复配好的硼酸/硼酸以及十二烷基二甲基甜菜碱喷到拌胶机内，均匀搅拌，制得阻燃木刨花，其中，加入的硼酸的重量、硼砂的重量、十二烷基二甲基甜菜碱的重量与木刨花的重量(绝干)之比为6∶6∶1.2∶100；

3、再次干燥

将施过阻燃剂的木刨花置于干燥箱内进行干燥，使木刨花的含水率为3～5％；

4、施胶

首先将再次干燥木刨花加入拌胶机内，然后喷施酚醛树脂胶粘剂，并搅拌均匀，制得施胶木刨花，其中，酚醛树脂胶粘剂与木刨花的总重量(绝干)之比为9∶100；

5、铺装

将施胶后的木刨花均匀定向铺装，制成板坯；

6、热压成型

对板坯进行热压，热压温度为180℃，热压时间为4.8s/mm，热压压力为3MPa，制成10mm厚的定向刨花板，经过裁切砂光后，得到本发明产品。

按GB/T17657-1999《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》检测刨花板理化性能，结果见表1。

对照例1

除了不喷施助剂十二烷基二甲基甜菜碱之外，其余与实施例1相同。

对照例2

除了不喷施阻燃剂硼酸/硼酸和助剂十二烷基二甲基甜菜碱之外，其余与实施例1相同。

表1十二烷基二甲基甜菜碱改性硼类阻燃定向刨花板物理力学性能

检测结果表明：本发明方法制备的定向刨花板，板材的内结合强度有明显的提高，相对于对照例而言，制备的定向刨花板的内结合强度稍有下降，但对定向刨花板的内结合强度影响不大，不降低定向刨花板的等级，达到行业标准LY/T1580-2010《定向刨花板》第5部分：在潮湿状态下使用的承重板材要求(OSB/4型)。

试验例1阻燃性试验

按照ISO5660-1：2002《对火反应实验热释放、烟产量及质量损失率第一部分：热释放速率(锥形量热仪法)》规定的方法进行试验，试验所使用的设备为中国林业科学院的锥形量热仪。

分别取实施例1、对照例1制备的具有阻燃功能的定向刨花板试件制成尺寸大小为50×50×10mm的试样，按照ISO5660-1：2002规定的方法进行阻燃试验。

试验结果如表2所示。

实验结果表明：本发明方法制备的定向刨花板的阻燃性能高，试板与对照例2相比，其释热峰值、平均释热速率和释热总量得到明显抑制。平均有效燃烧热和有所下降，平均比消光面积下降非常明显，平均质量损失速率下降幅度也比较大。试板对照例1相比，各项性能在一定程度上都有所下降，阻燃性能更好一些。

表2十二烷基二甲基甜菜碱改性硼类阻燃定向刨花板阻燃性能

Claims

1.一种内结合强度高的阻燃定向刨花板，其原料包括木刨花、胶粘剂、阻燃剂硼酸/硼砂和助剂十二烷基二甲基甜菜碱。

2.根据权利要求1所述的阻燃定向刨花板，其特征是木刨花的重量、所述阻燃剂硼酸/硼砂的重量和助剂十二烷基二甲基甜菜碱的重量之比为100∶(9～15)∶(0.6～1.8)。

3.根据权利要求1或2所述的定向刨花板，其特征是木刨花重量与胶粘剂的重量之比为100∶(4～12)。

4.一种制备根据前述任一项权利要求：1)将木刨花、阻燃剂硼酸/硼砂和助剂十二烷基二甲基甜菜碱混合均匀；2)将木刨花上施加胶粘剂获得坯料；3)铺装板坯：将木刨花进行均匀定向铺装；4)对所述铺装的板坯进行热压制成板材。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是所述步骤1)、2)包括如下顺序进行的步骤：

A)干燥：将木刨花通过烘箱进行干燥，干燥温度为103℃，干燥后木刨花的含水率为3～5％；

B)添加阻燃剂和助剂：将木刨花放进搅拌器，将复配好的硼酸/硼砂和十二烷基二甲基甜菜碱的水溶液均匀喷到刨花上，复合水溶液的组成为：硼酸5份、硼砂5份、十二烷基二甲基甜菜碱1份、水6份；

C)再次干燥：对添加过阻燃剂和助剂的刨花进行干燥，干燥后木刨花的含水率为3～5％；

D)施胶：将木刨花再次放进搅拌器，酚醛树脂胶粘剂喷到刨花上。

6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征是所述阻燃定向刨花板的含水率为6～8％。

7.根据权利要求4或5所述的方法，其特征是步骤4)中所述热压温度为180℃，热压压力为3MPa，热压时间是48sec/mm。