CN106514800A

CN106514800A - 不含甲醛的阻燃型木屋专用复合板材及其制作方法

Info

Publication number: CN106514800A
Application number: CN201611002149.9A
Authority: CN
Inventors: 王云; 田世华; 赵倩; 张大宽; 张薇; 丁涛
Original assignee: 王云
Current assignee: Zhengzhou Yian Waterborne Polymer Material Co., Ltd.
Priority date: 2016-11-15
Filing date: 2016-11-15
Publication date: 2017-03-22
Anticipated expiration: 2036-11-15
Also published as: CN106514800B

Abstract

本发明涉及一种采用植物纤维进行粉碎并与相变材料一起加工成木屋专用板材的不含甲醛的阻燃型木屋专用复合板材及其制作方法，包括阻燃防水相变储能功能的芯层、通过压力复合在芯层上的实木层，芯层由膨胀珍珠岩或海泡石30—80份、以石蜡、正十八烷、十八醇、十六醇、十四醇、十二醇、正癸醇、硬脂酸、甘油硬脂酸酯、棕榈酸、肉豆蔻酸、月桂酸、正辛酸和硬脂酸丁脂中的任意一种相变材料30—40份、席夫碱凝胶因子5—10份、石墨10—20份、硅溶胶溶液20—40份、植物纤维20—40份、淀粉10—20份、双氧水0.5—5份、玻璃纤维5—10份、碳酸钙2—10份、渗透剂0.5—5份、阻燃剂8—35份、防水剂2—8份的各原料按重量份数制备而成，具有节省大量木材、调节室内温度的优点。

Description

不含甲醛的阻燃型木屋专用复合板材及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种采用各种庄稼秸秆、植物茎秆、碎木等植物纤维进行粉碎并与相变材料一起加工成木屋专用板材，达到节省大量木材、调节室内温度的不含甲醛的阻燃型木屋专用复合板材及其制作方法。

背景技术

目前在很多旅游区以及郊外休闲处都建设由很多木屋，木屋需要大量的木材，而目前木材的采伐量因环境保护问题又受到限制，在市场上出现了很多人造板材，这些人造板材与木屋使用的原木又非常不接近。在户外因环境条件的恶劣，居住地室内的温度控制直接影响着人们的生活，如何解决野外昼夜温差变化以及保持环保，节约能源是一项课题。而目前随着能源新技术的发展，植物秸秆是一种可以综合利用的重要生物资源，在建筑保温材料上，利用废物秸秆资源，变废为宝，实现节能降耗，也是一项利国利民的有效途径之一。市场上陆续出现了具有良好的储能特性，并能有效改善环境温度的相变储能保温材料，将其与废弃的植物秸秆结合起来，变废为宝，这也是节能降耗研究的方向及新课题。但是这些相变储能材料存在着相变材料容易泄露，造成相变板材变形，相变温度不稳定等问题，有许多技术方案采用的是膨胀珍珠岩与相变材料的结合，相变材料进入到膨胀珍珠岩的空隙中，随着温度变化吸收和释放能量，但是这种结合结构在随着温度变化时，相变材料在膨胀珍珠岩中也存在泄露的问题，如何适应野外恶劣环境下相变材料的性能稳定并发挥更好的吸收和释放能量的作用，是急待解决的技术问题。同时这些板材在加工过程中需要使用大量的胶粘剂用于产品加工，其在制作工艺中都加了含甲醛的脲醛胶（UF）、三聚氰胺-甲醛胶（MF）、改性脲醛胶和酚醛胶（PF）等，由于这些胶均使用了醛类化合物，由其制成的成品都会产生挥发性甲醛，会对人体危害极大而且污染环境。世界卫生组织（WHO）确认甲醛对人具有毒害、致癌、致畸形等危害，并且这些胶特别是脲醛胶生产的家具和地板，可持续释放甲醛5-15年，同时，传统胶在生产过程中消耗大量的石油产品，石油的储量也必然是有限的，因此现有技术远远满足不了人们对绿色环保的要求。同时加工出来的木材离原木的材质及外形也相差太远，远远达不到人们对野外原生态环境的要求，尤其是这些板材的甲醛超标问题，使大家难以接受。

发明内容

本发明的目的在于份服现有技术中存在的不足而提供一种可以保持节能减排效果，解决现有板材加工过程中胶黏剂甲醛超标问题，板材与原木外观不接近，不能保持原生态问题的不含甲醛的阻燃型木屋专用复合板材及其制作方法。

本发明的目的是这样实现的：

一种不含甲醛的阻燃型木屋专用复合板材，包括具有阻燃防水相变储能功能的芯层、通过压力复合在芯层上的实木层，其特征在于：

所述芯层由下列各原料按重量份数制备而成：膨胀珍珠岩或海泡石30—80份、以石蜡、正十八烷、十八醇、十六醇、十四醇、十二醇、正癸醇、硬脂酸、甘油硬脂酸酯、棕榈酸、肉豆蔻酸、月桂酸、正辛酸和硬脂酸丁脂中的任意一种相变材料30—40份、席夫碱凝胶因子5—10份、石墨10—20份、硅溶胶溶液20—40份、植物纤维20—40份、淀粉10—20份、双氧水0.5—5份、玻璃纤维5—10份、碳酸钙2—10份、渗透剂0.5—5份、阻燃剂8—35份、防水剂2—8份，具体制作步骤如下：

步骤1）、将重量份数三分之二的相变材料和席夫碱凝胶因子充分搅拌加热，冷却后获得相变混合物；然后将相变混合物、石墨与膨胀珍珠岩或海泡石充分混合，将混合后的吸附有相变混合物和石墨的膨胀珍珠岩投入到重量份数三分之二的硅溶胶溶液中，浸泡1～2小时后，捞出后离心甩干压制成板材，得到相变芯层材料；

步骤2）、将植物纤维进行烘干粉碎，将粉碎后的植物纤维在高压釜中加温至110-140℃,在2-3个大气压下进行蒸煮软化，将软化后的植物纤维与淀粉和双氧水进行搅拌混合后，使相变材料熔化浸入到发泡植物纤维中后，送入到膨化装置中进行膨化发泡，得到发泡植物纤维；将重量份数三分之一的相变材料和发泡植物纤维充分搅拌加热，投入到重量份数三分之一的硅溶胶溶液中，浸泡1～2小时后，捞出后离心甩干，得到相变发泡植物纤维；将相变发泡植物纤维与玻璃纤维、碳酸钙、渗透剂、阻燃剂、防水剂均匀搅拌后铺料，在铺料上铺设有无纺布，再经滚压机滚压后成为阻燃防水相变发泡植物纤维储能层；

步骤3）、在步骤1）制备的相变芯层材料的上下两个表面上涂抹无甲醛阻燃型水性胶黏剂后，将两块阻燃防水相变发泡植物纤维储能层分别放到相变芯层材料上，再次经滚压机滚压后成为具有阻燃防水相变储能功能的芯层；

步骤4）、将实木层板材放到预压机工作台面上，将实木层和具有阻燃防水相变储能功能的芯层叠加预压缩处理后，使实木层紧贴具有阻燃防水相变储能功能的芯层，然后推进热压机进行热压，即成不含甲醛的木屋专用复合板材。

所述的无甲醛阻燃型水性胶黏剂由下列各原料按照重量份数制备而成：双组分水性聚氨酯木材胶10—20份、木质素胶10—20份、水溶性松香胶10—20份、骨胶20—30份、氢氧化钠4—6份、淀粉10—20份、消泡剂2—6份、合成植物酯增塑剂4—6份、水120—140份、碳酸钙20—30份。所述消泡剂的型号为FBX-02的消泡剂。

所述骨胶是由动物的皮或骨中提取的蛋白质，无色到淡黄色秀明或半透明薄片或粉粒。

所述的渗透剂选用型号为JFC-2的渗透剂。

所述的阻燃剂选用型号是FR-2的阻燃剂，学名：反丁烯二酸双脂。

所述的防水剂选用油脂、石蜡、明胶、硅油、含金硅油、表面活性剂之一。

一种所述的不含甲醛的阻燃型木屋专用复合板材的制作方法，其特征在于：制作步骤如下：

步骤2）、将植物纤维进行烘干粉碎，将粉碎后的植物纤维在高压釜中加温至110-140℃,在2-3个大气压下进行蒸煮软化，将软化后的植物纤维与淀粉和双氧水进行搅拌混合后，送入到膨化装置中进行膨化发泡，得到发泡植物纤维；将重量份数三分之一的相变材料和发泡植物纤维充分搅拌加热，使相变材料熔化浸入到发泡植物纤维中后，投入到重量份数三分之一的硅溶胶溶液中，浸泡1～2小时后，捞出后离心甩干，得到相变发泡植物纤维；将相变发泡植物纤维与玻璃纤维、碳酸钙、渗透剂、阻燃剂、防水剂均匀搅拌后铺料，在铺料上铺设有无纺布，再经滚压机滚压后成为阻燃防水相变发泡植物纤维储能层；

推进热压机进行热压时，热压温度为105℃---115℃，热压时间为6---15分钟，压力为0.8mpa---1.2mpa，再经过冷却、修边、截边、砂光、分类后即成成品。

本发明具有如下积极效果：

1、本发明采用了三层相变结构，其中芯层相变结构采用相变材料和席夫碱凝胶因子充分搅拌加热，冷却后获得相变混合物；将相变混合物、石墨与膨胀珍珠岩或海泡石充分混合得到相变芯层材料；席夫碱凝胶因子在膨胀珍珠岩或海泡石与相变材料之间起到了加固的作用，使相变材料不易泄漏。利用席夫碱凝胶因子自组装网状结构固定相变材料，使相变材料更加安全可靠发挥作用。

2、本发明利用农作物秸秆等植物纤维变废为宝，可以将农作物秸秆等废弃物进行综合利用，该板材的当量导热系数小于聚苯板的导热系数，与聚苯板相比承载力大，且与结构层结合紧密，不易发生龟裂现象，而且强度好、自重轻、环保性能好，尤其是与相变材料结合后其节能效果是聚苯板的1.3倍，能有效的避免在使用过程中的开裂、脱落现象，有效防止安全事故发生。采用植物纤维发泡技术使相变材料发挥到最佳作用，成为为绿色节能环保建材，无毒、无害、无污染，原料成本投入低，成本低廉，制作工序简单，市场需求广泛，应用面广。

3、本发明选用了天然的生物质胶：木质素胶、水溶性松香胶、骨胶，其中木质素胶、水溶性松香胶是植物胶黏剂，植物胶粘剂是以植物中的植物蛋白、纤维素、木质素、葡萄糖衍生物等为基体的胶黏剂的总称，属天然胶黏剂；原料易得，价格低廉，使用方便，生产工艺简单。本发明对木质素胶进行改性后可以取代酚醛树脂，单一的木质素胶其耐水性和强度均较低，而水溶性松香胶由碱液将松香碱化后制得。碱化的方法，有在碱液中直接加入松香，在熔融的松香中加入碱液，以及碱过量加入乳化剂等多种。水溶性松香胶具有更高的胶接强度，而且成本低廉，适宜于大量应用。采用水溶性松香胶与木质素胶相结合可以明显提高整个胶体的强度和粘性。骨胶也属于天然生物蛋白质，骨胶是一种使用最为广泛的动物类黏结材料，因其外观为珠状也称作珠状骨胶，其特点是：黏结性能好，强度高，水分少，干燥快，黏结定型好，且价格低廉、使用方便，特别适合黏结和糊制精装书封壳，可得到良好的效果。三种胶集合在一起可以取长补短，降低整个胶体的成本。但是上述三种胶都需要进行改性，以使整个胶体符合粘接要求。骨胶、淀粉与双氧水进行氧化改性：可以将骨胶的磷酸三钙分子和淀粉里的羟基（OH）经过氧化为碳酸羟基，加入碳酸钙,搅拌后加入尿素,具有防腐功能,碳酸羟基对木质具有增强粘黏的功能。由于骨胶、淀粉属于天然生然生物蛋白质，具有复杂的分子结构，无味、无毒，在冷水中吸水膨胀，溶于热温水，不溶于有机溶剂，如乙醇和乙醚，在干燥情况下，可以长期贮存。所述的碳酸钙为白色晶体或粉末，超细碳酸钙料径0.01微米之间,天然产的矿石,经二氧化碳通过水与碳酸钠溶液作用下制得。水溶液的糊化、消泡剂的醚化改性。在反应釜中加水，将水温升至80℃--100℃，加入骨胶、碳酸钙，然后将温度降低，加入氧化剂，将形成一种衍生物，进行接枝起化学反应后，形成不稳定的活性团基即：酚式羟基-OH，硫醇基-SH、醛基-CHO还原作用下形成微黄色液体，加入消泡剂和合成植物酯增塑剂，醚化成一种衍生物，形成高聚物，搅拌30秒后冷却到30℃以下，形成强度，对胶液粘度起到一定辅助作用。所述生物质高分子进行接枝聚合化学反应后，形成稳定的活性团基即：酚式羟基-OH，硫醇基-SH、醛基-CHO还原作用下形成，是经过聚合高分子在高压反应釜中相互作用，制作出最环保天然防水无甲醛的水性胶黏剂。上述生物质高分子无甲醛胶黏剂粘接所有人造板、胶合板、密度板、细木工板、刨花板及各种木材和家俱木制品制造专用粘黏剂,具有粘接强度高、不含甲醛、无苯、无胺类有害物质、成本低廉的优点。

4、采用石墨使整个相变材料热传导性能得到提高，使的相变芯层材料的能量及时释放出来，保证木屋内的温度恒定。

具体实施方式

实施例1：一种不含甲醛的阻燃型木屋专用复合板材，包括具有阻燃防水相变储能功能的芯层、通过压力复合在芯层上的实木层，其特征在于：

所述芯层由下列各原料按重量千克数制备而成：膨胀珍珠岩或海泡石30—80千克、以石蜡、正十八烷、十八醇、十六醇、十四醇、十二醇、正癸醇、硬脂酸、甘油硬脂酸酯、棕榈酸、肉豆蔻酸、月桂酸、正辛酸和硬脂酸丁脂中的任意一种相变材料30—40千克、席夫碱凝胶因子5—10千克、石墨10—20千克、硅溶胶溶液30—50千克、植物纤维20—50千克、淀粉10—20千克、双氧水0.5—5千克、玻璃纤维5—10千克、碳酸钙2—10千克、渗透剂0.5—5千克、阻燃剂8—35千克、防水剂2—8千克，其它实施例的取值范围是在上述范围内取一个原料的最大值，然后取另外各个原料的最小值均组成本发明的一组实施例，同时上述范围内取一个原料的最小值，然后取另外各个原料的最大值均组成本发明的另外一组实施例，不在累述。

具体制作步骤如下：

步骤1）、将重量千克数三分之二的相变材料和席夫碱凝胶因子充分搅拌加热，冷却后获得相变混合物；然后将相变混合物、石墨与膨胀珍珠岩或海泡石充分混合，将混合后的吸附有相变混合物和石墨的膨胀珍珠岩投入到重量千克数三分之二的硅溶胶溶液中，浸泡1～2小时后，捞出后离心甩干压制成板材，得到相变芯层材料；

步骤2）、将植物纤维进行烘干粉碎，将粉碎后的植物纤维在高压釜中加温至110-140℃,在2-3个大气压下进行蒸煮软化，将软化后的植物纤维与淀粉和双氧水进行搅拌混合后，送入到膨化装置中进行膨化发泡，得到发泡植物纤维；将重量千克数三分之一的相变材料和发泡植物纤维充分搅拌加热，使相变材料熔化浸入到发泡植物纤维中后，投入到重量千克数三分之一的硅溶胶溶液中，浸泡1～2小时后，捞出后离心甩干，得到相变发泡植物纤维；将相变发泡植物纤维与玻璃纤维、碳酸钙、渗透剂、阻燃剂、防水剂均匀搅拌后铺料，在铺料上铺设有无纺布，再经滚压机滚压后成为阻燃防水相变发泡植物纤维储能层；

所述的无甲醛阻燃型水性胶黏剂由下列各原料按照重量千克数制备而成：双组分水性聚氨酯木材胶10—20千克、木质素胶10—20千克、水溶性松香胶10—20千克、骨胶20—30千克、氢氧化钠4—6千克、淀粉10—20千克、消泡剂2—6千克、合成植物酯增塑剂4—6千克、水120—140千克、碳酸钙20—30千克。

所述的渗透剂选用型号为JFC-2的渗透剂。

所述的消泡剂的型号为FBX-02的消泡剂。

所述的骨胶是由动物的皮或骨中提取的蛋白质，无色到淡黄色秀明或半透明薄片或粉粒。

Claims

1.一种不含甲醛的阻燃型木屋专用复合板材，包括具有阻燃防水相变储能功能的芯层、通过压力复合在芯层上的实木层，其特征在于：

所述芯层由下列各原料按重量份数制备而成：膨胀珍珠岩或海泡石30—80份、以石蜡、正十八烷、十八醇、十六醇、十四醇、十二醇、正癸醇、硬脂酸、甘油硬脂酸酯、棕榈酸、肉豆蔻酸、月桂酸、正辛酸和硬脂酸丁脂中的任意一种相变材料30—40份、席夫碱凝胶因子5—10份、石墨10—20份、硅溶胶溶液30—50份、植物纤维20—50份、淀粉10—20份、双氧水0.5—5份、玻璃纤维5—10份、碳酸钙2—10份、渗透剂0.5—5份、阻燃剂8—35份、防水剂2—8份，具体制作步骤如下：

2.根据权利要求1所述的不含甲醛的阻燃型木屋专用复合板材，其特征在于：所述的无甲醛阻燃型水性胶黏剂由下列各原料按照重量份数制备而成：双组分水性聚氨酯木材胶10—20份、木质素胶10—20份、水溶性松香胶10—20份、骨胶20—30份、氢氧化钠4—6份、淀粉10—20份、消泡剂2—6份、合成植物酯增塑剂4—6份、水120—140份、碳酸钙20—30份。

3.根据权利要求1所述的不含甲醛的阻燃型木屋专用复合板材，其特征在于：所述的渗透剂选用型号为JFC-2的渗透剂。

4.根据权利要求1所述的不含甲醛的阻燃型木屋专用复合板材，其特征在于：所述的阻燃剂选用型号是FR-2的阻燃剂，学名：反丁烯二酸双脂。

5.根据权利要求1所述的不含甲醛的阻燃型木屋专用复合板材，其特征在于：所述的防水剂选用油脂、石蜡、明胶、硅油、含金硅油、表面活性剂之一。

6.根据权利要求2所述的不含甲醛的阻燃型木屋专用复合板材，其特征在于：所述的消泡剂的型号为FBX-02的消泡剂。

7.根据权利要求2所述的不含甲醛的阻燃型木屋专用复合板材，其特征在于：所述的骨胶是由动物的皮或骨中提取的蛋白质，无色到淡黄色秀明或半透明薄片或粉粒。

8.一种如权利要求1所述的不含甲醛的阻燃型木屋专用复合板材的制作方法，其特征在于：制作步骤如下：

9.根据权利要求8所述的不含甲醛的阻燃型木屋专用复合板材的制作方法，其特征在于：推进热压机进行热压时，热压温度为105℃---115℃，热压时间为6---15分钟，压力为0.8mpa---1.2mpa，再经过冷却、修边、截边、砂光、分类后即成成品。