CN103980660B

CN103980660B - 一种eps阻燃防火板及其生产工艺

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Publication number: CN103980660B
Application number: CN201410182710.0A
Authority: CN
Inventors: 王贵然
Original assignee: Individual
Current assignee: Zhongyan Xinyuan Beijing Energy Saving Technology Co ltd
Priority date: 2014-05-04
Filing date: 2014-05-04
Publication date: 2016-08-31
Anticipated expiration: 2034-05-04
Also published as: CN103980660A

Abstract

本发明涉及一种EPS阻燃防火板及其生产工艺，该EPS阻燃防火板，以EPS颗粒、三聚氰胺树脂、氢氧化铝和硼砂为原料，按照一定的重量配比混合，经搅拌混合、压模成型、拆模存放、切割、打包而成。本发明的有益效果是：利用废旧泡沫做骨料，消除了白色污染，不需要安装蒸汽锅炉，没有污染排放，节能环保；变废为宝，工序少，降低了生产成本；不含甲醛和有机溶剂，无毒，无放射性物质，对环境和人的身心健康无任何影响；代替了传统的热塑性成型工艺和热固性成型工艺，是保温制造行业的一次革命性变革。

Description

一种EPS阻燃防火板及其生产工艺

（一）技术领域

本发明属于高阻燃防火、保温、隔热、环保技术领域，特别涉及一种适用于建筑物的墙体保温、军工制造、火车轮船、冷库、飞机航天等的EPS阻燃防火板及其生产工艺，可起到安全防火、保温节能的目的。

（二）背景技术

现有的EPS保温板成型技术是以热塑性工艺模塑而成，其产品难以达到国家防火等级标准要求，只能达到防火等级中的B₂、B₃级，很难达到B₁级要求，而被国家限制使用。

近几年从国外引进的一项热固成型技术由于成型困难、成型设备投资高、这项技术一直由国外所垄断（其中包括原材料），在中国得不到大面积推广使用，从而又制约了我国保温行业的发展。

对于以上两种成型工艺技术，因为都离不开热能源，所以要用到工业蒸汽锅炉，对于安全生产、环境友好保护、雾霾天气的造成以及人们身心健康都有严重影响。

这项从国外所引进的技术，所用的合成树脂是酚醛树脂，而酚醛树脂的合成原料是由苯酚和甲醛合成的聚合物，是全世界公认的含有大量的放射和释放性气体物质，对生产工人的身心健康和环境破坏是不言而喻的。

另外一种现有成型工艺是采用EPS发泡颗粒和菱镁水泥包裹技术生产的保温材料，虽防火等级达到A₂级别但其立方密度为180-230kg。而这种成型工艺采用辊压成型、常温固化设备。而现有技术无法降低其立方容重，造成导热系数偏高，丧失其保温性能。综合技术指标很难达到国家节能标准要求，而相关专家已指出该产品含有大量氯化镁有反卤现象，无法从根本上解决技术瓶颈。不能用于永久性建筑和外墙保温，对于产品的发展前景大打折扣！

对于这项成型技术后改用了普通硅酸盐水泥包裹，虽解决了产品中的反卤现象但其立方容重远在200kg才能达到国家标准要求强度，而造成了导热系数严重偏高很难到达国家75%的节能标准。

因采用了普通硅酸盐水泥包裹，自燃固化成型，固化时间周期较长，一般在一周到10天才可以拆模、切割，产品周转周期太长和产能较低，固不利于规模化生产和大面积推广。

（三）发明内容

本发明为了弥补现有技术的不足，提供了一种生产成本低、节能环保、生产效率高、工艺简单、防火级别高的EPS阻燃防火板及其生产工艺。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种EPS阻燃防火板，其特征是：是由以下重量份数的原料制成：EPS颗粒30～35份，三聚氰胺树脂76～85份，氢氧化铝42～48份，硼砂4.5～5份。

优选的，是由以下重量份数的原料制成的：EPS颗粒32份，三聚氰胺树脂80份，氢氧化铝45份，硼砂4.8份。

一种EPS阻燃防火板的生产工艺，其特征是：包括以下步骤：

（1）、混合：在搅拌着的三聚氰胺树脂中加入氢氧化铝，搅拌均匀，然后加入硼砂制成溶液，将混合好的溶液与EPS颗粒混合搅拌均匀后出料；

（2）、成型：将搅拌均匀的物料放入成型模箱内刮平，送入压力成型机平台采用上下油缸双顶出，以对压的形式对其进行压缩，然后锁模退缸压制完成；

（3）、拆模养护：将压制成型后的模箱转移到养护室，静置后拆模放入养护位置，进行常温养护；

（4）、切割：首先进行水平切割，然后，分解成所需尺寸的保温板材包装入库。

优选的，步骤（1）中，混合好的溶液与EPS颗粒混合时，EPS颗粒在搅拌机中搅拌，溶液以喷雾状的形式喷入搅拌着的EPS颗粒中。

优选的，步骤（1）中，EPS颗粒的搅拌速度为100转/分钟，混合好的溶液在3分钟内喷完，喷完后，搅拌2分钟。

优选的，步骤（2）中，压缩时，采用的压缩比为1:2，压缩行程为20秒/次。

优选的，步骤（3）中，模箱静置的时间为0.5小时，养护的时间为12小时。

本发明的有益效果是：利用废旧泡沫做骨料，消除了白色污染，不需要安装蒸汽锅炉，没有污染排放，节能环保；变废为宝，工序少，降低了生产成本；不含甲醛和有机溶剂，无毒，无放射性物质，对环境和人的身心健康无任何影响；代替了传统的热塑性成型工艺和热固性成型工艺，是保温制造行业的一次革命性变革。

（四）具体实施方式

实施例1：

原料配比：EPS颗粒30份，三聚氰胺树脂76份，氢氧化铝42份，硼砂4.5份。

制备方法：

1、混合：按配方量的三聚氰胺树脂秤好，在搅拌下加入配方量的氢氧化铝，搅拌均匀，然后，依次加入配方量的固化剂硼砂备用。向搅拌机内加入配方量的EPS颗粒，以100转/分钟的搅拌速度，在搅拌情况下以喷雾状的形式将备制好的阻燃性树脂溶液在三分钟内喷完，然后，继续搅拌两分钟，搅拌均匀出料。

2、成型：将搅拌均匀的物料放入成型模箱内刮平，送入压力成型机平台采用上下油缸双顶出，以对压的形式采用1:2的压缩比，压缩行程20秒/次,然后锁模退缸压制完成。

3、拆模养护：将压制成型后的模箱，采用轨道滑动式或采用行吊移动式或采用叉车移动式，将模箱转移到养护室，静置半小时后拆模放入养护位置，将成型的EPS立方体防火板常温养护12小时进行切割。

4、切割：将以养护好的EPS防火板，采用龙门卧式带锯机先进行水平切割，然后，分解成所需大小尺寸的保温板材包装入库。

实施例2：

原料配比：EPS颗粒35份，三聚氰胺树脂85份，氢氧化铝48份，硼砂5份。

制备方法同实施例1。

实施例3：

原料配比：EPS颗粒32份，三聚氰胺树脂80份，氢氧化铝45份，硼砂4.8份。

制备方法同实施例1。

本发明采用冷压大模成型工艺，将长3m、宽1.2m、高1m，采用1:2压缩比成型的块状立方体，根据需要切割所需尺寸的一种成型工艺。不需要安装蒸汽锅炉没有污染排放，节能环保。

本发明属国内首创，是国内保温制造行业一次革命性变化。代替了传统的热塑性成型工艺，同时，也取代了从国外引进的热固成型工艺。

本发明利用废旧泡沫做骨料，消除白色污染，废物利用、变废为宝、利国利民、可直接降低生产成本。这是热塑和热固性成型工艺可望而不可即的。从而实现了真正意义上的可循环经济，适用于大面积推广。

本发明所用的粘合剂树脂是三聚氰胺树脂采用导热油加热合成工艺制作而成，不含甲醛和有机溶剂，无毒、无放射性物质。由EPS泡沫颗粒为骨料采用喷雾搅拌装置，使颗粒包裹均匀、经过压制成型工艺而成型，然后，采用水平切割成所需尺寸产品。

本发明所使用设备由原来九个工艺流程变为现有三个成型系统，设备投入是进口的设备价格的1/5，是国内设备的1/3.用电量功率是它们的1/5，生产用工是它们的1/3。日产量增加了3倍。所生产产品的立方密度50kg，防火级别达到A₂级，导热系数W(m·K)0.044左右。

三聚氰胺: 化学式：(C₃H₆N₆），俗称密胺、蛋白精，是一种三嗪类含氮杂环有机化合物，被用作化工原料。

物理性质:

三聚氰胺结构式

外观与性状：白色、单斜晶体。

熔点(℃)：>300（升华）

相对密度（水=1）：1.573

相对蒸气密度（空气=1）：4.34

饱和蒸气压(kPa)：6.66

水中溶解度(20℃)：0.33g

溶解性：不溶于冷水，溶于热水，微溶于乙二醇、甘油、乙醇，不溶于乙醚、苯、四氯化碳。

化学性质:

不可燃，在常温下性质稳定。水溶液呈弱碱性（pH值=8），与盐酸、硫酸、硝酸、乙酸、草酸等都能形成三聚氰胺盐。在中性或微碱性情况下，与甲醛缩合而成各种羟甲基三聚氰胺，但在微酸性中（pH值5.5～6.5）与羟甲基的衍生物进行缩聚反应而生成树脂产物。遇强酸或强碱水溶液水解，胺基逐步被羟基取代，先生成三聚氰酸二酰胺，进一步水解生成三聚氰酸一酰胺，最后生成三聚氰酸。

氢氧化铝又称水合氧化铝、三羟基铝，简称ATH，化学式Al(OH)₃，是铝的氢氧化物,也是典型的两性化合物。白色结晶粉末，无臭、无味。

物理性质：

氢氧化铝是白色胶状物质，不溶于水，有强的吸附性，可以吸附水中的悬浮物和各种色素。（与氢氧化铁类似，易形成胶体溶液）

化学性质：

不稳定性：氧化铝不稳定，受热易分解。

2Al(OH)₃=Al₂O₃+2H₂O 这是工业制取纯净氧化铝的方法。

氢氧化铝有结晶型和无定型，常使用的主要是单斜晶系的α－Al(OH)₃。氢氧化铝是一种添加型阻燃剂，参考用量40～140份，适用于环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、丙稀酸树脂、聚氨酯、聚氯乙稀、聚丁橡胶等；亦可用于催化剂载体。它在200℃时分解放出结晶水：2Al(OH)₃ ---- Al₂O₃+ 3H₂O；分解时吸收热量1.96kj/g,可降低燃烧表面的温度，起到阻燃作用;生成的水蒸气，会稀释可燃性气体，能捕捉有害气体，减少烟雾和毒气，具有抑烟作用。氢氧化铝分解时不产生有毒气体，也不产生腐蚀性燃烧产物，阻燃效果好，可达到UL94 V-0级标准，因此氢氧化铝是一种高效价廉无公害的无机阻燃剂。

硼砂也叫粗硼砂，是一种既软又轻的无色结晶物质。通常为白色或微带浅灰、浅黄、浅蓝或浅绿色。硼砂酸化可得到硼酸，硼的其他化合物也可由硼砂作原料制。

近年来新型阻燃剂不断涌现，同时对阻燃剂自身与使用过程中的环保问题也提出更为严格的要求。阻燃剂的无卤化、无毒化、复合化和无烟化已成为2l世纪阻燃剂的发展趋势。硼化合物是一种常用的无机阻燃剂，主要包括有五硼酸铵、偏硼酸钠、氟硼酸铵、偏硼酸钡和硼酸锌等。

作为新型阻燃添加剂，硼酸锌具有以下优点:(1)阻燃增效，在大多含卤环氧树脂和一些不饱和聚酯体系中，硼酸锌与氧化锑、氢氧化铝等具有协同效应，在不降低材料的阻燃等级条件下，能有效地降低材料成本、生烟量。(2)促进碳层生成，硼酸锌有助于在材料燃烧时生成多孔碳层，且此碳层能为三氧化二硼所稳定，在高聚物燃烧温度下硼酸锌还可与氢氧化铝生成类似玻璃、陶瓷的硬质多孔残渣，有利于隔热和阻止空气扩散进入材料内部。(3)防止生成熔滴，在阻燃树脂的同时，并可减少高温熔滴，因而减少由于熔滴而引发的二次火灾。

阻燃机理：其主要作用机理为：生产粘稠玻璃状物质---物理覆盖作用；凝聚相促进成炭作用；分解脱水，吸热；气相阻燃（三卤化硼）。硼阻燃剂主要在凝相中发挥阻燃作用，在气相中仅对某些化学反应和卤化物才表现出阻燃作用。

主要包括以下几个方面：

⑴硼酸盐熔化、封闭燃烧物表面，形成玻璃体覆盖层，起隔绝作用；

⑵在燃烧温度下放出结合水，起冷却、吸热作用；

⑶改变某些可燃物的热分解途径，抑制可燃性气体生成。

EPS颗粒：是聚苯乙烯（PS）的一个品种，是在普通聚苯乙烯中浸渍低沸点的物理发泡剂制成，加工过程中受热发泡，专用于制作泡沫塑料产品。具有质轻、价廉、导热率低、吸水性小、电绝缘性能好、隔音、防震、防潮、成型工艺简单等优点，被广泛应用于建筑、船舶、冷藏、冷冻化工设备的高温隔热材料和家用电器、仪器仪表、玻璃制品的包装材料等。

EPS泡沫是一种热塑性材料，每立方米体积内含有300-600万个独立密闭气泡，内含空气的体积为98%以上，由于空气的热传导性很小，且又被封闭于泡沫塑料中而不能对流，所以EPS是一种隔热保温性能非常优良的材料。

冷压成型EPS阻燃防火板，是以EPS发泡颗粒为骨料，通过加入三聚氰胺改性树脂为粘结剂、硼砂为阻燃剂，氢氧化铝为阻燃材料，经压制成型工艺而成型后，采用水平切割，所得到一种具有极强的研发和创新能力的高阻燃、防火、保温、隔热、节能、环保的EPS高阻燃防火板。其优越的阻燃性能是源于其在受热和受火焰攻击时产生的致密的热解和膨胀阻燃层，有效地起到隔热、隔氧熔融的作用，从根本上杜绝了火焰的蔓延。

本技术采用废旧泡沫回收及再利用，从根本上降低原料的成本，避免造成环境污染；使用的三聚氰胺改性树脂、硼砂，氢氧化铝、也是一种高效价廉、无放射性和无毒的无机阻燃剂。

表1：热固性改性EPS生产设备组成

1、发泡系统	140型自动称重发泡机34.9kw
		2、覆膜烘干	电机7.5kw 树脂计量泵3kw
3、烘干机	烘干7.5kw 鼓风机11kw
		4、混料系统	搅拌轴电机22kw 入料鼓风机4kw 回收高压引风机3kw
5、筛选机	电机1.1kw 高压引风机7.5kw
		6、熟化仓
7、成型系统	真空系统电机11×2kw 液压站7.5kw 上料高压风机5.5kw
		8、切割系统	反转输送机1.5kw
9、切割机	输送电机功率1.1kw 切割电机功率1.5kw×2=3kw
		合计：	142.1kw

表 2菱镁水泥和普通硅酸盐水泥包裹程序

1、搅拌混合系统	主机18.5kw 上料4kw 泵水1.5kw
		2、辊压成型系统	4×1.5kw=6kw
3、单双工位接板系统	1.1×2kw=2.2kw
		4、养护拆模系统（清洗模板泵）	1.5×2只=3kw
5、清洗模板系统	1.5×2=3kw
		6、干燥切割系统	5只×4kw=20kw
7、砂光化平流	7.5kw
		8、烘烤除尘系统	35kw
9、包装系统	25kw
		10、模板整理系统
合计：	125kw

这项成型工艺，所用模板投入是设备的两倍。

表3冷压成型工艺

1、搅拌混合系统	18.5kw 树脂泵1.5kw 风机1.5kw
		2、成型系统	主机2只×3kw=6kw
3、切割系统	主机15kw 升降1.1kw 行程1.5kw
		合计：	45kw

表4 冷压型EPS高阻燃防火板与其他保温材料性能比较

材料	表观密度/（kg/m³）	导热系数/（W/m·K）	抗压强度/(Mpa)
				EPS高阻燃防火板	40-60	0.045-0.050	0.2-1.5
聚苯乙烯泡沫	20-60	0.038-0.045	0.1-0.3
				泡沫玻璃	180-250	0.075-0.139	0.5-2.5
硬质矿棉板	300-400	0.081-0.093	0.15
				加气混凝土	400-800	0.16-0.26	0.6-2.5

表5 冷压型EPS高阻燃防火板与其他保温材料市场价格比较

材料	市场价格（元/m³）
		EPS高阻燃防火板	850-1200
聚苯乙烯泡沫	340
		聚氨脂泡沫	680
阻燃级聚苯乙烯泡沫	440
		阻燃级聚氨脂泡沫	850
泡沫玻璃	1500

冷压成型EPS阻燃防火板工艺：所使用的技术设备通过表1、表2与表3比较，由原来的九个成型系统变为现在的三个成型系统，从而降低工序、人力、电力以及成本的投入和使用。表4与表5比较，EPS高阻燃防火板无论从材料性能、还是市场价格，该产品与同类产品相比，保温和阻燃特性优异，售价定位于中端，具有广泛的市场应用前景、发展空间和很高的经济实用价值。

本发明在实际应用中，可以响应近年来随着新的环保要求和法规的不断提出，高阻燃EPS防火板以其优良的阻燃、低毒和抑烟特性正越来越多地引起人们的关注。发明遵从“创新，环保，持续发展”为核心，履行“以高科技提升人类生活品质”的使命，践行安全，环保的社会责任为长期的发展目标！

EPS颗粒要求立方密度为8kg、颗粒直径??2㎜。

本发明加工生产设备：采用容积为4立方，双轴、双浆叶、双卧、全密封、强制式、放料采用大开口搅拌机，转速100转/分钟，可调速电机。树脂溶液采用计量泵、喷雾式加入方式。

成型设备：采用压力成型机，四缸双顶出(4×60t) , 模箱（长2.4m，宽1.2m，高1.2m）采用钢模板活扣件组成，便于拆卸。采用1:2压缩比，成型后的阻燃EPS立方体尺寸（长2.4m,宽1.2m,厚0.6m）。

切割：先采用水平锯分层切割，然后，用立式切割方式切割成（长1.2m,宽0.6m,厚0.06m）国家要求的标准尺寸。

由以上实例可获得稳定性优异的高阻燃EPS防火板，立方密度80kg,防火级别达到A2级的防火保温板。

Claims

1.一种EPS阻燃防火板，其特征是：是由以下重量份数的原料制成：EPS颗粒30～35份，三聚氰胺树脂76～85份，氢氧化铝42～48份，硼砂4.5～5份；

其生产工艺，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种EPS阻燃防火板，其特征是：是由以下重量份数的原料制成的：EPS颗粒32份，三聚氰胺树脂80份，氢氧化铝45份，硼砂4.8份。

3.根据权利要求1所述的一种EPS阻燃防火板，其特征是：步骤（1）中，混合好的溶液与EPS颗粒混合时，EPS颗粒在搅拌机中搅拌，溶液以喷雾状的形式喷入搅拌着的EPS颗粒中。

4.根据权利要求3所述的一种EPS阻燃防火板，其特征是：步骤（1）中，EPS颗粒的搅拌速度为100转/分钟，混合好的溶液在3分钟内喷完，喷完后，搅拌2分钟。

5.根据权利要求1所述的一种EPS阻燃防火板，其特征是：步骤（2）中，压缩时，采用的压缩比为1:2，压缩行程为20秒/次。

6.根据权利要求1所述的一种EPS阻燃防火板，其特征是：步骤（3）中，模箱静置的时间为0.5小时，养护的时间为12小时。