CN108130808B - 一种具有阻燃作用的贴面装饰纸及采用该装饰纸的阻燃贴面人造板 - Google Patents

一种具有阻燃作用的贴面装饰纸及采用该装饰纸的阻燃贴面人造板 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种具有阻燃作用的贴面装饰纸及采用该装饰纸的阻燃贴面人造板，该贴面装饰纸是由以下方法制备的：1)取针叶木浆与阔叶木浆分别打浆后混合并疏解，加入钛白粉分散液、助留剂、湿强剂和改性淀粉糊，制备原纸；2)采用硅溶胶对所得原纸进行双面涂布得改性纸A；3)采用硼砂溶液对改性纸A进行浸渍处理得改性纸B；4)采用大豆蛋白胶液对改性纸B进行双面涂布施胶，施胶量为12‑15g/m2，后采用压光机进行压光即得。所得贴面装饰纸采用硅溶胶涂覆和硼砂溶液浸渍将阻燃剂加入纸张，提高了装饰纸的极限氧指数及贴面人造板的点燃时间，具有良好的阻止火势扩大和蔓延的作用；该装饰纸不含甲醛，大大降低了贴面人造板的甲醛释放量，适合推广使用。

Description

一种具有阻燃作用的贴面装饰纸及采用该装饰纸的阻燃贴面 人造板
技术领域
本发明属于人造板贴面装饰纸技术领域，具体涉及一种具有阻燃作用的贴面装饰纸，同时还涉及一种采用该装饰纸的阻燃贴面人造板。
背景技术
阻燃贴面人造板是以阻燃人造板或普通人造板为基材，在表面覆贴具有阻燃作用的贴面装饰纸，采用低压短周期热压工艺制备得到的具有阻燃性能等级的贴面板材，具有花纹颜色变化丰富、价格低廉、具有一定阻燃作用等优点，广泛应用于居室桌柜家具、厨房橱柜、公共场所装饰装修墙板、挂板、天花板、隔板等。
由于贴面人造板的主要原料为木质品或木质纤维，均为极其易燃的材料，其阻燃特性对于其使用性能尤为重要。以阻燃人造板为基材的阻燃贴面人造板，基材通常是阻燃刨花板或阻燃纤维板；阻燃刨花板或阻燃纤维板的制备，是在刨花、纤维施胶阶段引入阻燃剂，阻燃剂在材料中过度分散而使阻燃效力降低，一般只能通过增加阻燃剂用量来保证阻燃效果，但是引入大量阻燃剂一方面增加成本，另一方面对板材的物理力学性能有较大的负面影响，整体使用效果不理想。
贴面装饰纸是贴于人造板基材表面，主要起提供花纹图案的装饰作用和防止底层胶液渗现的覆盖作用。贴面装饰纸在制备过程中，需要浸渍树脂以获得较好的使用性能；而氨基树脂如三聚氰胺树脂本身具有大量的叔氨结构，是膨胀型阻燃体系中性能优异的大分子阻燃剂。因此，现有的贴面装饰纸多通过在浸胶阶段浸渍三聚氰胺甲醛树脂或三聚氰胺改性脲醛树脂以获得较好的阻燃作用。
但是，大部分通过浸渍三聚氰胺树脂制得的贴面装饰纸，在制备过程中为了提高胶合强度和储存期，生产者会增大甲醛与尿素、三聚氰胺的用量比，使得浸渍胶液获得的装饰纸中游离甲醛含量偏高。装饰纸及人造板中甲醛的释放周期长，贴面装饰纸虽然能较好地封闭人造板基材内部的甲醛释放，但是其自身又会释放出甲醛和VOCs，贴面后板材仍会出现甲醛释放量偏高，甚至超标的现象，影响室内空气质量和人们的健康。
因此，如何获得一种具有阻燃作用的贴面装饰纸，使得采用该装饰纸的贴面人造板不仅具有良好的阻燃性能，并且甲醛释放量低，满足健康与环保的要求，是亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有阻燃作用的贴面装饰纸，零甲醛释放并兼具良好的阻燃性能。
本发明的第二个目的是提供一种采用上述装饰纸的阻燃贴面人造板。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：
一种具有阻燃作用的贴面装饰纸，由包括以下步骤的方法制备而成：
1)按照针叶木浆与阔叶木浆的质量比为(3-4):(6-7)的比例，取针叶木浆与阔叶木浆分别打浆后混合并疏解，加入钛白粉分散液、助留剂、湿强剂和改性淀粉糊，使得改性淀粉的用量为绝干浆质量的1.0％-1.5％，用pH调节剂调至中性，得浆料；所得浆料依次进行抄片、压榨和熟化，得定量为75-80g/m2的原纸；
2)采用固含量为10％-15％的硅溶胶对步骤1)所得原纸进行双面涂布，后在102-108℃干燥，得改性纸A，使得改性纸A相对于原纸的增重为3-4g/m2；
3)采用质量浓度为5％-8％的硼砂溶液对步骤2)所得改性纸A进行浸渍处理，取出后在102-108℃干燥，得改性纸B，使得改性纸B相对于原纸的增重为8-10g/m2；
4)取固含量为12％-15％的大豆蛋白胶液，置于涂布机的料槽中，对步骤3)所得改性纸B进行双面涂布施胶，施胶量为12-15g/m2，施胶辊压力为200-300N，计量辊压力为5-10N，施胶速度为5-9m/min，热风干燥温度为100-105℃，干燥时间为50-80s；涂布完成后采用压光机进行压光，即得。
步骤1)中，所述钛白粉分散液的质量浓度为1.0％-1.5％，是由以下方法制备的：取钛白粉加入水中，加入吐温-80作为分散剂，分散剂的用量为钛白粉质量的0.5％，剪切乳化使钛白粉分散均匀，即得。
步骤1)中，所述钛白粉分散液的用量为使钛白粉加入量为绝干浆质量的20％-25％。
步骤1)中，所述助留剂为质量浓度为6％-8％的聚丙烯酰胺溶液，用量为绝干浆质量的0.8％-1.2％；所述湿强剂为质量浓度为8％-10％的聚酰胺环氧氯丙烷溶液，用量为绝干浆质量的0.8％-1.2％；pH调节剂为质量浓度为1％-2％的硫酸铝溶液。
步骤1)中，所述改性淀粉糊是由以下方法制备的：取磷酸酯型两性淀粉加入水中，制成质量浓度为1％-1.5％的淀粉分散液，水浴加热至85-90℃保温15-30min充分糊化，冷却得改性淀粉糊。
步骤1)中，所述熟化的温度为102-108℃，熟化时间为30-40min。
步骤2)与步骤3)中，所述干燥是指干燥至纸张含水量不超过8％。
步骤4)中，所述压光的技术参数为：压光压力为30N，压光温度为60-70℃，压光速度为5-10m/min。
一种采用上述的贴面装饰纸的阻燃贴面人造板。本发明的阻燃贴面人造板采用上述所得具有阻燃作用的贴面装饰纸，贴面方法采用低压短周期热压贴面工艺。
本发明的具有阻燃作用的贴面装饰纸，在传统针阔叶木浆制备原纸的基础上，通过浆内添加改性淀粉糊维持纸张的结构稳定性；采用硅溶胶涂覆和硼砂溶液浸渍的方法将阻燃剂添加入纸张，经过阻燃处理的纸张中，硅凝胶及纳米TiO2填充在表层纤维之间的空隙中，硼砂覆盖在其表层，使得纸张在遇热时，硼砂在低温下发生脱水反应及水的蒸发均吸收大量的热，其冷却、吸热的作用，从而阻止纸张或材料温度的进一步升高；产生的水蒸气稀释了附近可燃/助燃气体的浓度并降低了附近可燃/助燃气体的温度，阻止燃烧；当温度进一步升高时，硼酸钠熔化，与通过硅溶胶加入的二氧化硅及纸张中的二氧化钛等遇热结合生成玻璃状的保护膜，覆盖在纤维层或木材表面，隔离火源、温度与可燃、助燃气体，阻碍从而阻止燃烧的继续进行。硅溶胶中的二氧化硅具有巨大的比表面积，通过溶胶凝胶形式涂覆在原纸上，能形成多孔结构，除在纸张表面形成有效隔热层阻碍热量和可燃气体扩散外，多孔结构具有较强的吸附性，能吸附燃烧产生的挥发物，具有抑烟减毒的作用；硼酸钠还能促使乙醇脱水，当硼酸钠与纤维素一起热分散时，会产生大量的炭，较好的成炭作用能促进燃烧的终止，防止火势扩大与蔓延，具有良好的阻燃作用。
本发明的具有阻燃作用的贴面装饰纸，在原纸进行阻燃处理之后，采用大豆蛋白胶作为表面施胶剂对原纸进行双面施胶处理，在保证所得贴面装饰纸基本强度和吸水性的基础上，还将阻燃剂牢牢的封存在纸张内，使其阻燃作用更稳定；摒弃了传统的脲醛树脂和三聚氰胺甲醛树脂的使用，胶剂中不含甲醛、施胶及后续使用过程中也不产生和释放甲醛，同时所得装饰纸通过热压贴合在人造板基材上，还对基材内部的甲醛起到封闭的作用，极大的减少了基材内部甲醛的释放。
采用本发明的具有阻燃作用的贴面装饰纸的贴面人造板，与人造板基材(纤维板)相比，点燃时间大大延长，具有良好的阻燃及防止火势扩大和蔓延的作用；同时甲醛释放量也大大降低，说明本发明的贴面装饰纸可很好的封闭基材中的甲醛，又由于该贴面装饰纸本身不会释放甲醛，不存在甲醛叠加释放的问题，因此甲醛释放量大大减少，符合室内装饰装修的环保要求及阻燃要求，适合推广使用。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步的说明。
具体实施方式中，所用磷酸酯型两性淀粉是由阳离子淀粉磷酸酯化制备的，阳离子取代度为0.041，阴离子取代度为0.012。所用木浆为市售漂白硫酸盐木浆；所用钛白粉为市售金红石型钛白粉，平均粒径为0.25μm。
所用钛白粉分散液是由以下方法制备的：取钛白粉加入水中，加入吐温-80作为分散剂，分散剂的用量为钛白粉质量的0.5％，高速剪切乳化20min使钛白粉分散均匀，制成质量浓度为1.5％的钛白粉分散液。
所述助留剂为质量浓度为6％的聚丙烯酰胺溶液；所述湿强剂为质量浓度为9％的聚酰胺环氧氯丙烷溶液；pH调节剂为质量浓度为1％的硫酸铝溶液。
具体实施方式中，所用硅溶胶为市售固含量为15％的成品硅溶胶，粒径2-5nm，Na2O含量小于0.5％，pH值为9-10。
所用大豆蛋白胶是由以下方法制备的：取大豆豆粕粉碎后，按照豆粕与水的质量比为1:4的比例混合，加入豆粕质量0.1％的纤维素酶(EC3.2.1.4，酶活为40U/g)，在50℃、pH为5.5的条件下保温酶解8h，灭酶活后，在酶解产物中加入豆粕质量0.2％的NaOH，50℃保温反应40min，冷却得大豆蛋白胶；使用时稀释成要求固含量的大豆蛋白胶液。
实施例1
本实施例的具有阻燃作用的贴面装饰纸，由以下方法制备而成：
1)制备改性淀粉糊：取磷酸酯型两性淀粉加入水中，制成质量浓度为1％的淀粉分散液，水浴加热至85℃保温30min充分糊化，冷却得改性淀粉糊；
按照针叶木浆与阔叶木浆的质量比为3:7的比例，取针叶木浆与阔叶木浆分别打浆后混合并疏解，加入钛白粉分散液、助留剂、湿强剂和改性淀粉糊混合均匀，使得钛白粉加入量为绝干浆质量的20％、助留剂用量为绝干浆质量的0.8％、湿强剂用量为绝干浆质量的1.2％、改性淀粉的用量为绝干浆质量的1.0％，用pH调节剂调至中性，得浆料；所得浆料依次进行抄片、压榨，105℃条件下熟化30min，得定量为75g/m2的原纸；
2)采用硅溶胶对步骤1)所得原纸进行双面涂布，后在105℃干燥至含水量不超过8％，得改性纸A，使得改性纸A相对于原纸的增重为4g/m2；
3)采用质量浓度为8％的硼砂溶液对步骤2)所得改性纸A进行浸渍处理，取出后在105℃干燥至含水量不超过8％，得改性纸B，使得改性纸B相对于原纸的增重为10g/m2；
4)取固含量为15％的大豆蛋白胶液，置于涂布机的料槽中，对步骤3)所得改性纸B进行双面涂布施胶，施胶量为15g/m2，施胶辊压力为250N，计量辊压力为8N，施胶速度为5m/min，热风干燥温度为105℃，干燥时间为80s；涂布完成后采用压光机进行压光，压光压力为30N，压光温度为70℃，压光速度为10m/min，即得所述具有阻燃作用的贴面装饰纸。
本实施例的阻燃贴面人造板采用上述所得具有阻燃作用的贴面装饰纸，贴面方法采用低压短周期热压贴面工艺，热压压力为3MPa，热压温度为180℃，保压时间为30s；其中，人造板基材为E2级中密度纤维板(厚度12mm，密度0.7g/cm3)。
实施例2
本实施例的具有阻燃作用的贴面装饰纸，由以下方法制备而成：
1)制备改性淀粉糊：取磷酸酯型两性淀粉加入水中，制成质量浓度为1.2％的淀粉分散液，水浴加热至90℃保温15min充分糊化，冷却得改性淀粉糊；
按照针叶木浆与阔叶木浆的质量比为4:6的比例，取针叶木浆与阔叶木浆分别打浆后混合并疏解，加入钛白粉分散液、助留剂、湿强剂和改性淀粉糊混合均匀，使得钛白粉加入量为绝干浆质量的22％、助留剂用量为绝干浆质量的1.0％、湿强剂用量为绝干浆质量的0.8％、改性淀粉的用量为绝干浆质量的1.2％，用pH调节剂调至中性，得浆料；所得浆料依次进行抄片、压榨，105℃条件下熟化30min，得定量为78g/m2的原纸；
2)采用硅溶胶对步骤1)所得原纸进行双面涂布，后在105℃干燥至含水量不超过8％，得改性纸A，使得改性纸A相对于原纸的增重为3.5g/m2；
3)采用质量浓度为6％的硼砂溶液对步骤2)所得改性纸A进行浸渍处理，取出后在105℃干燥至含水量不超过8％，得改性纸B，使得改性纸B相对于原纸的增重为9g/m2；
4)取固含量为13％的大豆蛋白胶液，置于涂布机的料槽中，对步骤3)所得改性纸B进行双面涂布施胶，施胶量为13g/m2，施胶辊压力为300N，计量辊压力为10N，施胶速度为6m/min，热风干燥温度为105℃，干燥时间为60s；涂布完成后采用压光机进行压光，压光压力为30N，压光温度为65℃，压光速度为8m/min，即得所述具有阻燃作用的贴面装饰纸。
本实施例的阻燃贴面人造板采用上述所得具有阻燃作用的贴面装饰纸，贴面方法同实施例1。
实施例3
本实施例的具有阻燃作用的贴面装饰纸，由以下方法制备而成：
1)制备改性淀粉糊：取磷酸酯型两性淀粉加入水中，制成质量浓度为1.5％的淀粉分散液，水浴加热至90℃保温25min充分糊化，冷却得改性淀粉糊；
按照针叶木浆与阔叶木浆的质量比为3.5:6.5的比例，取针叶木浆与阔叶木浆分别打浆后混合并疏解，加入钛白粉分散液、助留剂、湿强剂和改性淀粉糊混合均匀，使得钛白粉加入量为绝干浆质量的25％、助留剂用量为绝干浆质量的1.2％、湿强剂用量为绝干浆质量的1.0％、改性淀粉的用量为绝干浆质量的1.5％，用pH调节剂调至中性，得浆料；所得浆料依次进行抄片、压榨，105℃条件下熟化30min，得定量为80g/m2的原纸；
2)采用硅溶胶对步骤1)所得原纸进行双面涂布，后在105℃干燥至含水量不超过8％，得改性纸A，使得改性纸A相对于原纸的增重为3g/m2；
3)采用质量浓度为5％的硼砂溶液对步骤2)所得改性纸A进行浸渍处理，取出后在105℃干燥至含水量不超过8％，得改性纸B，使得改性纸B相对于原纸的增重为8g/m2；
4)取固含量为12％的大豆蛋白胶液，置于涂布机的料槽中，对步骤3)所得改性纸B进行双面涂布施胶，施胶量为12g/m2，施胶辊压力为200N，计量辊压力为5N，施胶速度为9m/min，热风干燥温度为105℃，干燥时间为50s；涂布完成后采用压光机进行压光，压光压力为30N，压光温度为60℃，压光速度为5m/min，即得所述具有阻燃作用的贴面装饰纸。
本实施例的阻燃贴面人造板采用上述所得具有阻燃作用的贴面装饰纸，贴面方法同实施例1。
实验例1
本实验例对实施例1-3所得具有阻燃作用的贴面装饰纸的基本性能进行检测，结果如表1所示。其中，对比例为市售装饰纸，以针阔叶木浆、钛白粉、湿强剂、阳离子助留剂为原料制备原纸，再依次经脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂二次浸胶工艺制成的。
表1实施例1-3所得贴面装饰纸的性能检测结果
项目 对比例 实施例1 实施例2 实施例3 检测方法
定量(克重)，g/m<sup>2</sup> 100 100 100 100 GB/T 451.2-2002
干抗张强度，KN/m 1.86 3.01 2.95 2.87 GB/T12914-91
湿抗张强度，KN/m 0.40 0.62 0.59 0.55 GB/T465.2-1989
吸水性，mm/10min 25 36 37 41 GB/T461.1-2002
透气度，um/Pa·s 3.02 3.25 3.36 3.40 GB/T458.3-2002
从表1可以看出，实施例1-3所得贴面装饰纸的干抗张强度达到2.87KN/m以上、湿抗张强度达到0.55KN/m以上，吸水性达到36mm/10min以上，与市售同样定量的装饰纸相比，均有显著的提高；同时透气度不低于3.25um/Pa·s，满足贴面装饰纸的使用要求。
实验例2
本实验例对实施例1-3所得贴面装饰纸及采用该贴面装饰纸的阻燃贴面人造板的甲醛释放量进行检测。其中，甲醛释放量检测方法及限量标准按照GB18580-2001室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量标准。
具体检测方法为(40L干燥器法)：试样被测表面积为450cm2，密封于乙烯树脂袋中，置于20℃的恒温箱中24h；其中，人造板基材(纤维板)至少陈放14天之后再贴面或检测，人造板基材和人造板试样(双面贴面)四边事先用不含甲醛的铝胶带密封。甲醛的收集采用蒸馏水吸收从试样释放的甲醛，收集水为待测液；甲醛浓度的测定采用分光光度计法，412nm。每个样品做三个平行实验，取平均值。
检测结果如表2所示。其中，对比例同实验例1。
表2实施例1-3所得贴面装饰纸及阻燃贴面人造板的甲醛释放量检测结果
甲醛释放量，mg/L 贴面装饰纸 人造板基材 阻燃贴面人造板
实施例1 未检出 10.64 0.15
实施例2 未检出 10.64 0.18
实施例3 未检出 10.64 0.16
对比例 0.42 10.64 0.77
从表2可以看出，实施例1-3所得贴面装饰纸未检出甲醛释放量，这是因为本发明的贴面装饰纸的制备原料及所用的胶料均不含甲醛，制备过程及使用过程中也不会产生甲醛，相对于对比例更加安全环保。实施例1-3所得阻燃贴面人造板的甲醛释放量相对于对比例也大大降低，这是因为贴面装饰纸对人造板基材中的游离甲醛具有封堵效应；本发明的贴面装饰纸本身不含甲醛，不会与基材中的游离甲醛形成叠加效应，同时对基材中游离甲醛的封堵能力强，使得贴面人造板的甲醛释放量大大降低。
实验例3
本实验例对实施例1-3所得贴面装饰纸及阻燃贴面人造板的阻燃性能进行检测，结果如表3所示。表3中的对比例同实验例1，对比原纸为对比例未浸胶之前的原纸。用于极限氧指数测试和燃烧性能测试的样品，长120mm，宽13mm。
表3实施例1-3所得贴面装饰纸的阻燃性能检测结果
Figure BDA0001512540050000071
Figure BDA0001512540050000081
从表3可以看出，实施例1-3所得贴面装饰纸的极限氧指数达到31以上，属于难燃或不燃的级别，续焰时间与灼烧时间均为0，具有良好的阻燃作用；采用本发明的贴面装饰纸贴面的人造板，点燃时间从现有的85s延长至187s以上，很难点燃，对于抑制火灾的发生及火势的扩大具有重要作用，适合推广使用。

Claims (7)

1.一种具有阻燃作用的贴面装饰纸，其特征在于：由包括以下步骤的方法制备而成：
1)按照针叶木浆与阔叶木浆的质量比为(3-4):(6-7)的比例，取针叶木浆与阔叶木浆分别打浆后混合并疏解，加入钛白粉分散液、助留剂、湿强剂和改性淀粉糊，使得改性淀粉的用量为绝干浆质量的1.0％-1.5％，用pH调节剂调至中性，得浆料；所得浆料依次进行抄片、压榨和熟化，得定量为75-80g/m2的原纸；
所述钛白粉分散液的用量为使钛白粉加入量为绝干浆质量的20％-25％；
所述熟化的温度为102-108℃，熟化时间为30-40min；
2)采用固含量为10％-15％的硅溶胶对步骤1)所得原纸进行双面涂布，后在102-108℃干燥，得改性纸A，使得改性纸A相对于原纸的增重为3-4g/m2；
3)采用质量浓度为5％-8％的硼砂溶液对步骤2)所得改性纸A进行浸渍处理，取出后在102-108℃干燥，得改性纸B，使得改性纸B相对于原纸的增重为8-10g/m2；
4)取固含量为12％-15％的大豆蛋白胶液，置于涂布机的料槽中，对步骤3)所得改性纸B进行双面涂布施胶，施胶量为12-15g/m2，施胶辊压力为200-300N，计量辊压力为5-10N，施胶速度为5-9m/min，热风干燥温度为100-105℃，干燥时间为50-80s；涂布完成后采用压光机进行压光，即得。
2.根据权利要求1所述的具有阻燃作用的贴面装饰纸，其特征在于：步骤1)中，所述钛白粉分散液的质量浓度为1.0％-1.5％，是由以下方法制备的：取钛白粉加入水中，加入吐温-80作为分散剂，分散剂的用量为钛白粉质量的0.5％，剪切乳化使钛白粉分散均匀，即得。
3.根据权利要求1所述的具有阻燃作用的贴面装饰纸，其特征在于：步骤1)中，所述助留剂为质量浓度为6％-8％的聚丙烯酰胺溶液，用量为绝干浆质量的0.8％-1.2％；所述湿强剂为质量浓度为8％-10％的聚酰胺环氧氯丙烷溶液，用量为绝干浆质量的0.8％-1.2％；pH调节剂为质量浓度为1％-2％的硫酸铝溶液。
4.根据权利要求1所述的具有阻燃作用的贴面装饰纸，其特征在于：步骤1)中，所述改性淀粉糊是由以下方法制备的：取磷酸酯型两性淀粉加入水中，制成质量浓度为1％-1.5％的淀粉分散液，水浴加热至85-90℃保温15-30min充分糊化，冷却得改性淀粉糊。
5.根据权利要求1所述的具有阻燃作用的贴面装饰纸，其特征在于：步骤2)与步骤3)中，所述干燥是指干燥至纸张含水量不超过8％。
6.根据权利要求1所述的具有阻燃作用的贴面装饰纸，其特征在于：步骤4)中，所述压光的技术参数为：压光压力为30N，压光温度为60-70℃，压光速度为5-10m/min。
7.一种采用如权利要求1所述的贴面装饰纸的阻燃贴面人造板。
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