CN105437352B

CN105437352B - 一种防火中密度纤维板及其制备方法

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Publication number: CN105437352B
Application number: CN201410465252.1A
Authority: CN
Inventors: 罗文圣
Original assignee: BEIJING SHENGDA HUAYUAN TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: BEIJING SHENGDA HUAYUAN TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2014-09-12
Filing date: 2014-09-12
Publication date: 2017-12-15
Anticipated expiration: 2034-09-12
Also published as: CN105437352A

Abstract

本发明公开了一种防火中密度纤维板，包括植物纤维、阻燃剂和胶粘剂，其中植物纤维︰阻燃剂ZR‑AP︰胶粘剂的绝干质量比为100︰5～45︰6～30。本发明还公开了该防火中密度纤维板的制备方法，包括如下步骤：制备阻燃剂ZR‑AP，对植物纤维喷涂阻燃剂ZR‑AP、胶粘剂及其他辅料，经干燥、铺装、热压、砂光等工序。本发明制得的防火中密度纤维板不仅能够显著提高阻燃纤维板的力学性能，其燃烧性能符合GB8624的A级或B1级规定，并且能够降低甲醛释放量、产烟量、烟毒性，是一种质优价廉的防火中密度纤维板，可广泛应用于建筑内装修、阻燃家具及阻燃地板生产、木质防火门的生产、船舶和车辆内装修等方面，具有良好的经济和社会效益。

Description

一种防火中密度纤维板及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种纤维板及其制备方法，更具体地，涉及一种防火中密度纤维板及其制备方法。

背景技术

公安部和建设部于1992年颁布实施了《建筑内部装修设计防火规范》，国家质量监督检验检疫总局于2006发布了GB8624-2006《建筑材料及制品燃烧性能分级》、GB/T20284-2006《建筑材料或制品的单体燃烧试验》、GB/T20285-2006《材料产烟毒性危险分级》及GB20286-2006《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求及标识》等五项强制性标准，对建筑装饰装修材料、家具的阻燃性能做了具体规定，要求应用于公共建筑和高层民用建筑的材料燃烧性能不低于GB8624-2012的B1级，重要场所及吊顶等重要部位所使用的材料燃烧性能应为A级不燃材料。

中密度纤维板是以植物纤维为原材料，添加胶粘剂和防水剂，经干燥、铺装、热压、砂光等工序制成。以其良好的物理力学性能和加工性能，广泛用于建筑装饰装修、家具生产、木质门的生产、地板生产、船舶和车辆内装修。纤维板与其他木质材料的相同，具有较高的燃烧热值、较低的起火燃烧温度以及很快的火焰传播速度，属于可燃性材料。

CN101905475A公开了一种高强度环保阻燃纤维板及其制备方法，包括植物纤维、阻燃剂、胶粘剂和防水剂，其制得的阻燃纤维板能够显著提高阻燃纤维板的力学性能,其燃烧性能符合GB8624的B级或C级的规定，能够降低甲醛释放量、产烟量、烟毒性，是一种质优价廉的高强度环保阻燃纤维板。CN101716793A公开了一种氢氧化铝复合阻燃密度纤维板及其制备方法，发明所提供的复合阻燃剂，成本低、无析出、环保无毒,应用在密度纤维板中具有良好的阻燃效果，氧指数达36％，垂直燃烧等级为UL-94V-0级。CN101786287A公开了一种环保型阻燃中、高密度纤维板制造方法，应用膨胀型氮磷系阻燃剂进行阻燃处理，施加脲醛树脂、防水剂和固化剂，其生产工艺简单，成本较低，纤维板具有良好的物理力学性能，并兼具阻燃和环保两种特性。

综上所述，使用现有工艺及阻燃剂制备的阻燃纤维板，燃烧性能符合GB8624-2012B级或C级规定。但是，现有技术材料还不能应用于建筑构件及材料燃烧性能要求为A级或B1级难燃材料的场合，即甲醛释放量、吸水厚度膨胀率、产烟量和烟毒性还不能达到A级或B1级相应的要求。

发明内容

本发明要解决的第一技术问题是提供一种防火中密度纤维板；该阻燃纤维板具有良好的力学性能，能降低甲醛释放量、吸水厚度膨胀率、产烟量和烟毒性，燃烧性能符合GB8624的A级不燃材料或B1级难燃材料的规定，物理力学性能符合GB/T18958优等品的规定；产品可广泛应用于建筑内装修、阻燃家具生产、木质防火门的生产、阻燃地板生产、船舶和车辆内装修等方面，具有良好的经济效益和社会效益。

本发明要解决的第二个技术问题是提供一种防火中密度纤维板的制备方法。

为解决上述第一个技术问题，本发明一种防火中密度纤维板，包括植物纤维、阻燃剂ZR-AP和胶粘剂；所述植物纤维︰阻燃剂ZR-AP︰胶粘剂的绝干质量比为100︰5～45︰6～30。当每100份绝干植物纤维中阻燃剂ZR-AP的绝干质量小于5份时，由于阻燃剂ZR-AP的添加量不足，防火中密度纤维板的燃烧性能仅能达到GB8624规定的可燃材料(D级)规定；当每100份绝干植物纤维中阻燃剂ZR-AP的绝干质量大于5份时，随着阻燃剂ZR-AP的添加量增加，防火中密度纤维板的阻燃性能增加，依次达到GB8624规定的难燃材料(B1级)、不燃材料(A级)规定；当每100份绝干植物纤维中阻燃剂ZR-AP的绝干质量大于45份时，会严重产品的强度和加工性能。当每100份绝干植物纤维中胶粘剂的绝干质量小于6份时，由于胶粘剂的添加量不足，防火中密度纤维板的理化性能难于达到相关标准的规定；当每100份绝干木质单板中胶粘剂的绝干质量大于6份时，随着胶粘剂添加量的增加，产品的理化性能和阻燃性能提高，达到30份时完全符合相关用途产品优等品的规定；当每100份绝干木质单板中胶粘剂的绝干质量大于30份时，防火中密度纤维板的硬度过大、加工性能差、成本提高。

所述中密度纤维板的密度为450～880kg/m³，厚度为2～30mm。

进一步地，所述阻燃剂ZR-AP是由第一原料、第二原料和第三原料制成；所述第一原料为磷酸；所述第二原料选自氢氧化铝或/和氧化铝；所述第三原选自氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠、硅酸钾和磷酸钠中的一种或多种；制备方法是：将第一原料和第二原料在120～200℃下反应5～300min，冷却至90℃以下加入第三原料，在25～90℃下反应5～120min，制得阻燃剂ZR-AP；所述第一原料︰第二原料︰第三原料的质量比为100︰5～260︰0.5～150。其中，对于每100份第一原料，第二原料的质量为5～260，第三原料的质量为0.5～150时，合成阻燃剂ZR-AP的条件容易控制，使用该阻燃剂生产的防火中密度纤维板的阻燃性能和理化性能最佳。

进一步地，所述胶粘剂是脲醛树脂胶粘剂、三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂、三聚氰胺甲醛树脂胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂、苯酚-尿素-甲醛树脂胶粘剂、苯酚-尿素-三聚氰胺-甲醛树脂胶粘剂、间苯二酚树脂胶粘剂、异氰酸树脂胶粘剂、氨基树脂胶粘剂中的一种或两种以上任意比例的混合物。此类胶粘剂成本较低、储存稳定性好、与阻燃剂ZR-AP之间存在协效作用，可提高产品的阻燃性能。

植物纤维指采用木本植物木材和草本植物麦秸、稻草、甘蔗等制成的纤维。

在防火中密度纤维板生产中，由于木材已被制成纤维状，尺寸很小，阻燃剂很容易进入到木材细胞腔中，对植物纤维的含水率没有特殊要求。

为解决上述第二个技术问题，本发明一种防火中密度纤维板的制备方法，包括如下步骤：

1)将阻燃剂ZR-AP配制成阻燃剂水溶液；

2)按比例在施胶管道中喷入计量好的步骤1)制得的阻燃剂水溶液以及胶粘剂；

3)对步骤2)施胶处理后的纤维板在干燥管中进行干燥；

4)对步骤3)干燥处理后的纤维板进行铺装、预压、热压、齐边、砂光等工序。

进一步地，所述步骤1)中阻燃剂ZR-AP是由第一原料、第二原料和第三原料制成；所述第一原料为磷酸；所述第二原料选自氢氧化铝或/和氧化铝；所述第三原选自氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠、硅酸钾和磷酸钠中的一种或多种；制备方法是：将第一原料和第二原料在120～200℃下反应5～300min，冷却至90℃以下加入第三原料，在25～90℃下反应5～120min，制得阻燃剂ZR-AP；所述第一原料︰第二原料︰第三原料的质量比为100︰5～260︰0.5～150。

所述步骤2)中在施胶管道中喷入阻燃剂水溶液以及胶粘剂的具体方法是：将从热磨机中排出的纤维依靠蒸汽的压力喷射到一根直径为100～200mm的管道中，该管道在距离热磨机出料口3m左右的位置装打了4～6个直径为15mm左右的孔，胶黏剂、固化剂、染色剂、阻燃剂等各种添加料在外力的作用下注入管道中，与纤维混合。

所述步骤2)中将阻燃剂ZR-AP配制成阻燃剂水溶液可使其在纤维输送过程中渗透到纤维的细胞腔内。

进一步地，所述步骤2)中胶粘剂是脲醛树脂胶粘剂、三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂、三聚氰胺甲醛树脂胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂、苯酚-尿素-甲醛树脂胶粘剂、苯酚-尿素-三聚氰胺-甲醛树脂胶粘剂、间苯二酚树脂胶粘剂、异氰酸树脂胶粘剂、氨基树脂胶粘剂中的一种或两种以上任意比例的混合物。

进一步地，所述步骤2)中植物纤维︰阻燃剂ZR-AP︰胶粘剂的绝干质量比为100︰5～45︰6～30。

进一步地，所述步骤2)还可喷涂其他辅料。

进一步地，所述步骤3)纤维板干燥的温度为110～200℃。利用干燥管110～200℃的干燥温度，阻燃剂ZR-AP进一步聚合、变为不溶于水的磷酸盐，固定在纤维细胞壁和细胞腔中；同时阻燃剂ZR-AP与木材主成分发生化学反应，减少木材中燃烧时能够释放大量热能的基团数量。该温度范围是中密度纤维板生产工艺中纤维干燥的温度，而此温度与阻燃剂ZR-AP进一步聚合、变为不溶于水的磷酸盐的温度重合。

进一步地，所述步骤3)中设定干燥管的进口温度为155～185℃，出口温度为65～85℃；以使添加阻燃剂和胶粘剂的纤维经过干燥后含水率为7.0～12.0％。纤维含水率小于7.0％时，热压中板坯的热传导过慢，影响产品的理化性能；含水率大于12.0％时，热压过程中板坯产生较大的蒸汽压力，卸压时容易造成分层放炮。

本发明具有如下有益效果：

1、本发明中阻燃剂ZR-AP的配制方法可使不溶于水的氢氧化铝和氧化铝变为可溶于水的盐；将阻燃剂ZR-AP配制成阻燃剂水溶液可使其在纤维输送过程中渗透到纤维的细胞腔内；同时阻燃剂ZR-AP与木材主成分发生化学反应，减少木材中燃烧时能够释放大量热能的基团数量。

2、本发明提供的制备方法生产出的防火中密度纤维板，在不改变人造板的生产工艺和装备的情况下，碳化速度小于0.5mm/min、物理力学性能符合中密度纤维板规定、燃烧性能和烟气毒性符合GB8624-2012A级或B1级建筑材料规定、甲醛释放量小于0.5mg/L。

3、本发明提供的防火中密度纤维板可广泛应用于建筑内装修、建筑隔断、阻燃家具生产、建筑结构、木质防火门的生产、阻燃地板生产、船舶和车辆内装修等方面，具有良好的经济效益和社会效益。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例对本发明做进一步的说明。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

实施例1

一种防火中密度纤维板的制造方法，包括如下步骤：

1)在反应釜中加入含量为85％的磷酸800份，加热至130℃～135℃；搅拌的同时加入氧化铝粉末102份，保持反应10min；将反应液冷却至95℃，加入水693份；搅拌的同时加入含量为50％的氢氧化钠溶液68份，继续搅拌反应10min；得到阻燃剂ZR-AP的水溶液1520份；

磷酸︰氧化铝︰氢氧化钠的质量比为100︰15︰5；

阻燃剂ZR-AP水溶液中阻燃剂ZR-AP的含量为50.0wt％；

2)按照100kg绝干植物纤维施加18kg阻燃剂ZR-AP、12kg脲醛树脂的比例，在施胶管道中喷入计量好的阻燃剂和胶粘剂；

3)设定干燥管进口温度为175℃，出口温度为85℃，使添加阻燃剂和胶粘剂的纤维经过干燥后含水率为7.0～12.0％；

4)经过铺装、预压、热压、齐边、砂光等工序，生产出防火中密度纤维板。

5)性能检测结果：

(1)燃烧性能：依据ISO5660－1：2002《对火反应试验、热释放、产烟量及质量损失速率第一部分：热释放速率(锥形量热仪)》进行检测。

根据日本的分级标准，材料的燃烧性能分级如下：

(2)产品的静曲强度为32.1MPa、内结合强度为1.3MPa、吸水厚度膨胀率为8.3％，符合中密度纤维板产品优等品的规定。

实施例2

一种防火中密度纤维板的制造方法，包括如下步骤：

1)在反应釜中加入含量为85％的磷酸332.5份、水167.5份、搅拌的同时加入氢氧化铝粉末150份；继续搅拌15min～20min，以2.0℃/min的升温速度使反应液升温至120℃～125℃，保持20min；将反应液冷却至95℃，加入水450份；搅拌的同时加入含量为30％的硅酸钠溶液72份，继续搅拌反应20min；得到阻燃剂ZR-AP的水溶液880份；

磷酸︰氢氧化铝︰硅酸钠的质量比为100.0︰53.0︰7.6；

阻燃剂ZR-AP水溶液中阻燃剂ZR-AP的含量为40.0wt％；

2)按照100kg绝干植物纤维施加12kg阻燃剂ZR-AP、11kg脲醛树脂的比例，在施胶管道中喷入计量好的阻燃剂和胶粘剂；

3)设定干燥管进口温度为185℃，出口温度为65℃，使添加阻燃剂和胶粘剂的纤维经过干燥后含水率为7.0～12.0％；

5)性能检测结果：

(1)燃烧性能：总发热量5.1MJ/m²；没有贯穿至背部的裂纹、孔隙；热释放速率峰值72.0kW/m²，结论为不燃材料。

(2)产品的静曲强度为35.3MPa、内结合强度为1.8MPa、吸水厚度膨胀率为7.9％，符合中密度纤维板产品优等品的规定。

实施例3

一种防火中密度纤维板的制造方法，包括如下步骤：

1)在反应釜中加入含量为85％的磷酸514份、水186份、搅拌同时加入氢氧化铝粉末70份、氧化铝粉末30份；继续搅拌15min～20min，以2.0℃/min的升温速度使反应液升温至120℃～125℃，保持65min；将反应液冷却至90℃以下，加入水450份；搅拌的同时加入含量为40％的氢氧化钾溶液30份，继续搅拌反应20min；得到阻燃剂ZR-AP的水溶液1000份；

磷酸︰(氢氧化铝+氧化铝)︰氢氧化钾的质量比为100.0︰22.9︰2.7；

阻燃剂ZR-AP水溶液中阻燃剂ZR-AP的含量为48.0wt％。

2)按照100kg绝干植物纤维施加23kg阻燃剂ZR-AP、9kg三聚氰胺改性脲醛树脂的比例，在施胶管道中喷入计量好的阻燃剂和胶粘剂；

3)设定干燥管进口温度为155℃，出口温度为70℃，使添加阻燃剂和胶粘剂的纤维经过干燥后含水率为7.0～12.0％；

5)性能检测结果：

(1)燃烧性能：总发热量2.3MJ/m²；没有贯穿至背部的裂纹、孔隙；热释放速率峰值35.0kW/m²，结论为不燃材料。

(2)产品的静曲强度为27.5MPa、内结合强度为1.1MPa、吸水厚度膨胀率为9.4％，符合中密度纤维板产品优等品的规定。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。

Claims

1.一种防火中密度纤维板的制备方法，所述防火中密度纤维板包括植物纤维、阻燃剂ZR-AP和胶粘剂，其特征在于，包括如下步骤：

1）将阻燃剂ZR-AP配制成阻燃剂水溶液；

2）按比例在施胶管道中喷入计量好的步骤1）制得的阻燃剂水溶液以及胶粘剂；所述植物纤维︰阻燃剂ZR-AP︰胶粘剂的绝干质量比为100︰5～45︰6～30；

3）对步骤2）施胶处理后的纤维板在干燥管中进行干燥；

4) 对步骤3）干燥处理后的纤维板进行铺装、预压、热压、齐边和砂光工序；

所述阻燃剂ZR-AP是由第一原料、第二原料和第三原料制成；所述第一原料为磷酸；所述第二原料选自氢氧化铝或/和氧化铝；所述第三原选自氢氧化钠、氢氧化钾、硅酸钠、硅酸钾和磷酸钠中的一种或多种；制备方法是：将第一原料和第二原料在120～200℃下反应5～300min，冷却至90℃以下加入第三原料，在25～90℃下反应5～120min，制得阻燃剂ZR-AP；所述第一原料︰第二原料︰第三原料的质量比为100︰5～260︰0.5～150。

2.根据权利要求1所述防火中密度纤维板的制备方法，其特征在于：所述步骤1）将阻燃剂ZR-AP配制成40wt%～50wt%的阻燃剂水溶液。

3.根据权利要求1所述防火中密度纤维板的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中纤维板的干燥温度为110～200℃。

4.根据权利要求1所述防火中密度纤维板的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中设定干燥管的进口温度为155～185℃，出口温度为65～85℃。

5.一种防火中密度纤维板，其特征在于，所述防火中密度纤维板由权利要求1-4任一所述制备方法制备得到。

6.根据权利要求5所述防火中密度纤维板，其特征在于：所述胶粘剂是脲醛树脂胶粘剂、三聚氰胺改性脲醛树脂胶粘剂、三聚氰胺甲醛树脂胶粘剂、酚醛树脂胶粘剂、苯酚-尿素-甲醛树脂胶粘剂、苯酚-尿素-三聚氰胺-甲醛树脂胶粘剂、间苯二酚树脂胶粘剂、异氰酸树脂胶粘剂、氨基树脂胶粘剂中的一种或两种以上任意比例的混合物。