CN104962099A - 一种无机粘结剂耐火人造板材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无机粘结剂耐火人造板材料及其制备方法。本发明的无机粘结剂耐火人造板材料包括木制组分和对环境无污染的水玻璃粘结剂，其中，所述水玻璃粘结剂的模数为1.5～3.0。本发明的无机粘结剂耐火人造板材料的制备方法步骤包括将木制组分与水玻璃粘结剂混合搅拌均匀，将得到的混合料放入模具中压制成型并加热，加热固化后脱模即得到无机粘结剂耐火人造板。通过本发明，能够制得具备无甲醛释放、良好的静曲强度、弹性模量、抗吸湿性、热稳定性和耐火性的无机粘结剂耐火人造板，并且原料来源广，价格低。

Description

一种无机粘结剂耐火人造板材料及其制备方法

技术领域

本发明属于木材工业领域，尤其涉及一种绿色环保无机粘结剂耐火人造板材料及其制备方法。

背景技术

随着木材工业的不断发展，人造板应用范围也在持续扩大，越来越多的实木制品由人造板替代，其制品也为消费者广泛接受。现在的人造板主要有胶合板、刨花板、纤维板等。由于人造板优良的性能，产品主要用于家居行业、建筑行业、交通运输业等。人造板主要通过粘结剂与木屑混合后进行压制成型。

目前，人造板工业粘结剂以脲醛树脂、酚醛树脂、聚氰胺-甲醛树脂等有机粘结剂的应用最为广泛，这些粘结剂大都采用甲醛为合成原料。然而甲醛被视为室内空气污染的主要源头之一，污染周期长，难以根本去除,当前国际上已把甲醛列入到致癌物质的范畴，因此使人造板行业的发展受到限制。随着当前人民生活水平的不断提高，人们对环境是否有利于人们的身体健康有了越来越多的关注，尤其关心的是内部装修的过程中所使用的木质人造板是否存在甲醛超标的情况，因此人们对于人造板材的甲醛释放量有了更多的关注。近年来，研究者对人造板用粘结剂进行了较多的研究，以求降低甲醛的释放量获得对环境友好的人造板。

CN101934548A公开了一种人造板的制备方法，主要步骤有原料预蒸煮软化、脱水处理、爆破处理、压搓处理、施胶、干燥、定向组坯后在120℃～160℃下进行热压成型并保压15min～20min。人造板的制备过程较繁琐使得生产效率较低，并且人造板粘结剂体系仍以三醛粘结剂或其改性粘结剂为主，仅仅是降低了甲醛的释放量。

CN102632535A公开了一种生物酶技术预处理木质原料结合环境友好型无醛胶粘剂生产人造板的方法。工艺酶处理的过程较繁琐并且使用的无醛粘结剂为淀粉基胶粘剂、木质素基胶粘剂、单宁基胶粘剂、蛋白基胶粘剂等有机粘结剂，价格较高，增加了生产成本。

CN103465339A公开了一种高强度无甲醛的环保型纤维板的生产方法。以造纸废木素为胶黏剂，采用热压成型，热压压力为3Mpa～7Mpa，保压3min～10min，但制备过程中需要使用脱氢聚合物DHP，DHP的制备过程复杂且周期较长。

US8466247B2公开了一种用于生产木质产品的无甲醛粘结剂，其中粘结剂主要为不饱和烯单体，羧酸及其衍生物等有机物，虽无甲醛释放但粘结剂的选择应用存在着一些不足，制取过程较复杂且成本较高。

因此，研究开发一种可用于生产人造板的低廉的绿色环保无机粘结剂材料及其制备方法具有重要的现实意义。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种新型无机粘结剂耐火人造板材料及其制备方法，采用水玻璃粘结剂与木制组分相结合制备无甲醛释放的耐火人造板材料，由此解决了污染环境、制备复杂、成本高、耐火性和热稳定性不够的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种无机粘结剂耐火人造板材料，该材料包括木制组分和水玻璃粘结剂，其中，所述的水玻璃粘结剂的模数为1.5～3.0，所述的水玻璃粘结剂选自钠水玻璃和/或钾水玻璃。

优选地，木制组分与水玻璃粘结剂的质量比为1:0.5～1:3。

优选地，所述的木制组分选自木片、木纤、锯木、木屑、锯木、木丝中的一种或多种。

优选地，本发明的材料中还包括添加剂，添加剂的加入量占粘结剂和添加剂总量的0wt％～50wt％，其中，添加剂选自硅溶胶、有机酯、氟硅酸钠、聚乙烯醇、有机硅油、二氧化硅粉末、白刚玉粉末中的一种或多种。

按照本发明的另一方面，还提供了一种无机粘结剂耐火人造板材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将木制组分与水玻璃粘结剂混合搅拌均匀，由此得到混合料木屑；

(2)将得到的混合料木屑放入模具中压制成型并加热，加热固化后脱模即得到无机粘结剂耐火人造板；

优选地，在步骤(1)中，木制组分与水玻璃粘结剂的质量比为1:0.5～1:3，水玻璃粘结剂的模数为1.5～3.0。

优选地，在步骤(2)中，所述的压制压力为4MPa～20MPa。

优选地，还包括步骤(3)，在环境湿度较大的情况下,对(2)中得到的无机粘结剂耐火人造板进行防湿处理；所述的防湿处理包括在混合料木制组分中添加抗湿性改性剂或在无机粘结剂耐火人造板表面涂刷疏水性的物质。

总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)通过采用无甲醛等毒性物质释放的水玻璃无机耐火粘结剂与木制组分相结合，使得本发明的耐火人造板在满足耐火材料性能的同时也能满足绿色环保的要求。本发明的耐火人造板的耐火程度可达到B1级。

(2)通过对水玻璃粘结剂的模数、木制组分与这类特定的水玻璃粘结剂的含量进行优化和设计，使得含有该类水玻璃粘结剂和木屑组分的人造板具有更加稳定的性能，与其他材料相比，具有更好的耐火性能、静曲强度以及抗吸湿性，强度更好。

(3)本发明的耐火人造板材料制备工艺简单，原料价格低，有望实现工业化生产。

附图说明

图1是本发明的无机粘结剂耐火人造板的制备工艺流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明的一个方面，提供了一种无机粘结剂耐火人造板材料，该材料包括木制组分和水玻璃粘结剂。其中，所述的水玻璃粘结剂的模数为1.5～3.0；所述的水玻璃粘结剂优选钠水玻璃和/或钾水玻璃。

其中，所述的木制组分选自木片、木纤、锯木、木屑、锯木、木丝中的一种或多种；本发明的实施例中以木屑为例。

其中，木制组分与水玻璃粘结剂的质量比为1:0.5～1:3。

其中，本发明的材料中还包括添加剂，添加剂的加入量占粘结剂和添加剂总量的0wt％～50wt％，其中，添加剂包括增强剂和抗湿剂。增强剂选自二氧化硅粉末、白刚玉粉末等可提高无机粘结剂人造板的静曲强度的物质，抗湿剂选自硅溶胶、有机酯、氟硅酸钠、聚乙烯醇、有机硅油等可提高无机粘结剂耐火人造板的抗吸湿性的物质。抗湿剂的加入量优选为10wt％～30wt％，更优选为20wt％；增强剂的加入量优选20wt％～40wt％，更优选为30wt％。添加剂的种类优选为硅溶胶与其它抗湿剂或增强剂的组合。

按照本发明的另一方面，还提供了一种无机粘结剂耐火人造板材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)在常温下将木制组分与水玻璃粘结剂混合搅拌均匀，由此得到混合料木屑；

(2)将得到的混合料木屑放入模具中压制成型并加热，加热固化后脱模即得到无机粘结剂耐火人造板；

(3)在环境湿度较大的情况下,对(2)中得到的无机粘结剂耐火人造板进行防湿处理。

在步骤(1)中，木制组分与水玻璃粘结剂的质量比为1:0.5～1:3，水玻璃粘结剂的模数为1.5～3.0。

在步骤(2)中，所述的压制压力为4MPa～20MPa。

在步骤(3)中，所述的防湿处理包括在混合料木制组分中添加抗湿性改性剂或在无机粘结剂耐火人造板表面涂刷疏水性的物质。疏水性的物质为本领域中常用的疏水性物质，如桐油、防水漆、硅溶胶、石蜡等等。

本发明的无机粘结剂耐火人造板的静曲强度大于等于9MPa，优选大于等于13MPa，耐火性能好，无甲醛等有害物质释放，对环境无污染，绿色环保。

以下为实施例

实施例1：

无机粘结剂耐火人造板材料准备：木屑50份，钾水玻璃(模数约为3.0)150份。

常温下将木屑加入到搅拌机中，随后加入无机粘结剂混合均匀得到混合料木屑；然后将混合料木屑铺装在模具中在4MPa压力下压制成型并加热，加热固化后脱模冷却即得到无机粘结剂耐火人造板。

按照GB/T 17657—2013规定的三点弯曲法测得本实例得到的无机粘结剂耐火人造板的静曲强度为13MPa～15MPa。

实施例2：

按照实施例1的方法制造无机粘结剂耐火人造板，不同的是在混合料木屑中额外加入3份的有机酯。

按照GB/T 17657—2013规定的三点弯曲法测得本实例得到的无机粘结剂耐火人造板的静曲强度为12MPa～14MPa，相比实例1无机粘结剂耐火人造板的吸湿率降低3％～5％。

实验例3：

无机粘结剂耐火人造板材料准备：木屑50份，钠水玻璃(模数约为3.0)25份。

常温下将木屑加入到搅拌机中，随后加入无机粘结剂混合均匀得到混合料木屑；然后将混合料木屑铺装在模具中在20MPa压力下压制成型并加热，加热固化后脱模冷却即得到无机粘结剂耐火人造板。

按照GB/T 17657—2013规定的三点弯曲法测得本实例得到的无机粘结剂耐火人造板的静曲强度为9MPa～12MPa。

实施例4：

无机粘结剂耐火人造板材料准备：木屑50份，钠水玻璃(模数约为1.5)50份。

常温下将木屑加入到搅拌机中，随后加入无机粘结剂混合均匀得到混合料木屑；然后将混合料木屑铺装在模具中在10MPa压力下压制成型并加热，加热固化后脱模冷却即得到无机粘结剂耐火人造板。

按照GB/T 17657—2013规定的三点弯曲法测得本实例得到的无机粘结剂耐火人造板的静曲强度为14MPa～16MPa。

实施例5：

按照实施例3的方法制造无机粘结剂耐火人造板，不同的是在混合料木屑中额外加入12.5份的硅溶胶。

按照GB/T 17657—2013规定的三点弯曲法测得本实例得到的无机粘结剂耐火人造板的静曲强度为15MPa～17MPa，相比实例3无机粘结剂耐火人造板的吸湿率降低2％～4％。

实施例6：

无机粘结剂耐火人造板材料准备：木屑50份、钠水玻璃(模数约为2.3)64份，硅溶胶16份。

常温下将木屑加入到搅拌机中，随后加入无机粘结剂混合均匀得到混合料木屑；然后将混合料木屑铺装在模具中在6MPa压力下压制成型并加热，加热固化后脱模冷却即得到无机粘结剂耐火人造板。

按照GB/T 17657—2013规定的三点弯曲法测得本实例得到的无机粘结剂耐火人造板的静曲强度为18MPa～20MPa。

实施例7：

按照实施例6的方法制造无机粘结剂耐火人造板，不同的是在无机粘结剂耐火人造板表面涂刷疏水物质后在相对湿度70％～80％的环境中存放一段时间后强度仍可以达到14MPa～16MPa，疏水物质为桐油、防水漆、硅溶胶、和/或石蜡。相比实例6无机粘结剂耐火人造板的吸湿率降低4％～6％。

实施例8：

按照实施例6的方法制造无机粘结剂耐火人造板，不同的是在混合料木屑中额外加入10份的氟硅酸钠。

按照GB/T 17657—2013规定的三点弯曲法测得本实例得到的无机粘结剂耐火人造板的静曲强度为17MPa～19MPa，相比实例6无机粘结剂耐火人造板的吸湿率降低2％～5％。

实施例9：

按照实施例6的方法制造无机粘结剂耐火人造板，不同的是在混合料木屑中额外加入5份的聚乙烯醇和5份的有机硅油。

按照GB/T 17657—2013规定的三点弯曲法测得本实例得到的无机粘结剂耐火人造板的静曲强度为14MPa～17MPa，相比实例6无机粘结剂人造板的吸湿率降低2％～4％。

实施例10：

按照实施例6的方法制造无机粘结剂耐火人造板，不同的是在混合料木屑中额外加入25份二氧化硅粉末和25份白刚玉粉末。

按照GB/T 17657—2013规定的三点弯曲法测得本实例得到的无机粘结剂耐火人造板的静曲强度为25MPa～30MPa。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种无机粘结剂耐火人造板材料，其特征在于，该材料包括木制组分和水玻璃粘结剂，其中，所述的水玻璃粘结剂的模数为1.5～3.0，所述的水玻璃选自钠水玻璃和/或钾水玻璃。

2.如权利要求1所述的材料，其特征在于，木制组分与水玻璃粘结剂的质量比为1:0.5～1:3。

3.如权利要求1所述的材料，其特征在于，所述的木制组分选自木片、木纤、锯木、木屑、锯木、木丝中的一种或多种。

4.如权利要求1-3中任一项所述的材料，其特征在于，还包括添加剂，添加剂的加入量占粘结剂和添加剂总量的0wt％～50wt％，其中，添加剂选自硅溶胶、有机酯、氟硅酸钠、聚乙烯醇、有机硅油、二氧化硅粉末、白刚玉粉末中的一种或多种。

5.如权利要求1-4中任一项所述的材料，其特征在于，所述无机粘结剂人造板材料表面涂刷有疏水性的物质。

6.一种如权利要求1-5中任一项无机粘结剂耐火人造板材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将木制组分与水玻璃粘结剂混合搅拌均匀，由此得到混合料；

(2)将得到的混合料放入模具中压制成型并加热，加热固化后脱模即得到无机粘结剂耐火人造板。

7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，木制组分与水玻璃粘结剂的质量比为1:0.5～1:3。

8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在步骤(1)中，还包括添加剂，将添加剂与木制组分和粘结剂一起混合均匀；其中，添加剂的加入量占粘结剂和添加剂总量的0wt％～50wt％。

9.如权利要求6的制备方法，其特征在于，在步骤(2)中，所述的压制压力为4MPa～20MPa。

10.如权利要求6的制备方法，其特征在于，还包括步骤(3)，在环境湿度较大的情况下，对(2)中得到的无机粘结剂耐火人造板进行防湿处理；所述的防湿处理包括在混合料木制组分中添加抗湿性改性剂或在无机粘结剂耐火人造板表面涂刷疏水性的物质。