CN112079610A - 一种发泡保温板的制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种发泡保温板的制作工艺，包括以下步骤：以重量计，将包括硅质物50‑80份、粘结剂13‑19份、聚苯乙烯颗粒5‑8份和水20‑40份的原料组合物混合均匀，得拌合物，将所述拌合物在模具中热压即可，其中所述聚苯乙烯颗粒为经过预发泡的聚苯乙烯颗粒，所述聚苯乙烯颗粒的密度为6‑12g/L。本发明的发泡保温板的制作工艺在保持保温板较低导热系数的前提下，显著减少原料的用量。

Description

一种发泡保温板的制作工艺
技术领域
本发明涉及建筑材料领域，特别涉及一种发泡保温板的制作工艺。
背景技术
目前现有技术中有两种聚苯乙烯改性的保温板，一种是采用发泡酚醛树脂作为连续相混合物和作为分散相的发泡聚苯乙烯颗粒混合，采用加温、加压、发泡、固化后再切割而成，这类板材根据DG/TJ08-2212-2016《热固改性聚苯板保温系统应用技术规程》中的要求，密度要求为35～55kg/m3，导热系数要求小于0.039W/(m·K)，但是其燃烧性只能达到B级(难燃)；另一种保温板采用无机胶凝材料、发泡聚苯乙烯颗粒以及多种添加剂通过混合搅拌、灌模加压成型、自然养护或蒸汽养护等工艺，经切割制成的保温板。根据《无机改性不燃保温板外墙保温系统应用技术标准》其密度要求小于 170kg/m3，导热系数小于0.052W/(m·K)，燃烧性能达到A2级，目前此类板均能达到标准要求，但是在保证同样的导热系数的情况下，其无机材料仍然用量较大，这不仅难以降低保温板的密度，而且难以降低整个保温板的成本。
因此需要在保证保温板导热系数达标的情况下，尽量降低保温板的无机材料的用量。
现有技术中对此进行了很多尝试，大多数努力的方向是在制作保温板的原料组合物中增大发泡聚苯乙烯颗粒的用量，但是这样仍然提高了制作保温板的成本，并且对于导热系数并没有明显的优化。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中在同样的导热系数情况下无机材料用量较大的缺陷，提供一种发泡保温板的制作工艺，所制成的保温板需要满足保温板的各项指标，即抗拉强度在0.2MPa以上，抗压强度0.3MPa以上，弯曲变形4mm以上，兼具有良好保温性能(导热系数在25℃下0.055W/(m·K)以下)，产品的体积吸水率在5.5％以下，防火等级为不燃(不低于A2级)。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题：
一种发泡保温板的制作工艺，包括以下步骤：以重量计，将包括硅质物 50-80份、粘结剂13-19份、聚苯乙烯颗粒5-8份和水20-40份的原料组合物混合均匀，得拌合物，将所述拌合物在模具中热压即可，其中所述聚苯乙烯颗粒为经过预发泡的聚苯乙烯颗粒，所述聚苯乙烯颗粒的密度为6-12g/L。
在上述发泡保温板的制作工艺中，硅质物的作用是提供骨架，使保温板达到一定的力学性能。粘结剂的作用是将硅质物形成一体，包覆在聚苯乙烯颗粒的表面。聚苯乙烯颗粒在保温板中占有绝大部分体积，其作用是提供保温性能，使保温板具有较低的导热系数。水的作用是将各原料组合物拌合，使原料组合物呈凝胶状，便于输入模具。热压的作用是让硅质物和粘结剂更紧密地结合，达到一定强度，同时在热压中聚苯乙烯颗粒经过再次发泡，使得聚苯乙烯颗粒、硅质物和粘结剂的结合更加致密。在上述发泡保温板的制作工艺中，特别选择在预发泡这一步骤中控制聚苯乙烯颗粒的密度，达到显著低于常规聚苯乙烯颗粒的密度，从而在不影响保温板力学性能的前提下，降低保温板的导热系数，降低原料的用量。
优选地，所述聚苯乙烯颗粒的重量份数为5-6份。
进一步优选地，所述聚苯乙烯颗粒的密度为6-7g/L。采用较小重量份数的聚苯乙烯颗粒时，可以选用较小密度的聚苯乙烯颗粒，从而保持聚苯乙烯颗粒的体积不变，根据各组分一定的重量比，可以适当减少各原料的用量，达到节省原料的效果。
优选地，所述聚苯乙烯颗粒的重量份数为7-8份。
进一步优选地，所述聚苯乙烯颗粒的密度为6-10g/L。采用较大重量份数的聚苯乙烯颗粒时，可以保持聚苯乙烯颗粒的重量不变，减小聚苯乙烯颗粒的密度，从而得到更大体积的聚苯乙烯颗粒。由于聚苯乙烯颗粒的体积变大，导热系数得到优化。
优选地，所述粘结剂为氧化钙。氧化钙在水的作用下能够发热，从而有助于热压，并且氧化钙粘结的硬度较高。
优选地，所述硅质物为微硅粉。微硅粉作为骨料能够承受较大的力，保证保温板的优良的力学性能，并且氧化钙与微硅粉的配合能够更加优化粘结强度，使聚苯乙烯颗粒与无机原料更充分地结合。
优选地，所述原料组合物中还包括0.2-0.4份纤维素醚和1-1.5份减水剂。例如纤维素醚0.21份。纤维素醚能够增强保温板材料的韧性，优化力学性能。减水剂能够改善原料组合物形成的拌合物的流动性，更加有利于输入模具。
进一步优选地，所述聚苯乙烯颗粒、所述纤维素醚和所述减水剂作为A 物料，所述硅质物和所述粘结剂作为B物料，所述A物料与所述B物料的比值为1:10-1:11。A与B的比值实际上是有机物料与无机物料的比值，保持稳定的有机无机比，有利于保持恒定的A2级别燃烧等级。
优选地，通过在所述预发泡中调整所述聚苯乙烯颗粒的发泡倍率来调整所述聚苯乙烯颗粒的密度。在预发泡的步骤中调整聚苯乙烯颗粒的密度能够降低对保温板最终的力学性能的不利影响。调整聚苯乙烯颗粒的物理性能参数，可以是聚苯乙烯颗粒的用量和密度，其中聚苯乙烯颗粒的密度的调节在预发泡步骤中更为方便，不会对后续热压过程造成不利影响。聚苯乙烯颗粒的重量用量需要和无机原料的比例保持稳定，因此调整聚苯乙烯颗粒的密度是更佳的工艺选择。
所述硅质物的用量可以为74.4份、68份、59.5份以及51份；优选地，所述硅质物的用量为70～75份，例如74.4份。
所述粘结剂的用量可以为18.6份、17.4份、15.3份以及13.1份；优选地，所述粘结剂的用量为18～19份，例如18.6份。
所述聚苯乙烯颗粒的用量可以为7.25份、6.8份、5.95份以及5.1份；优选地，所述聚苯乙烯颗粒的用量为7～7.5份，例如7.25份；
所述水的用量可以为37份、33.9份、31.8份、27.8份以及23.8份；优选地，所述水的用量为20～30份，例如27.8份或23.8份。
优选地，以重量计，所述硅质物为70-80份、粘结剂18-19份、聚苯乙烯颗粒7-8份和水30-40份，所述聚苯乙烯颗粒的密度为6-7g/L。
优选地，以重量计，所述硅质物为74.4份、粘结剂18.6份、聚苯乙烯颗粒7.25份和水37份，所述聚苯乙烯颗粒的密度为6g/L。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：本发明的发泡保温板的制作工艺能够保证保温板产品的抗拉强度在0.2MPa以上，抗压强度0.3MPa以上，弯曲变形 4mm以上，兼具有良好保温性能(导热系数在25℃下0.055W/(m·K)以下)，产品的体积吸水率在5.5％以下，防火等级为不燃(不低于A2级)，并且在保持较低导热系数的前提下，显著减少原料的用量。
具体实施方式
下面通过实施例的方式进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规方法和条件，或按照商品说明书选择。
本发明各个实施例和对比例可以使用的材料具体说明如下：
微硅粉：1250目(又称硅灰)，购自上海维特锐实业发展有限公司
减水剂：HF缓凝高效减水剂，购自上海东大化工有限公司
纤维素醚：购自欧锦化工
氧化钙：又称生石灰，购自太仓市东方冶金石灰制品厂
聚苯乙烯颗粒：购自无锡兴达泡塑新材料股份有限公司
实施例1-10的保温板的原料组合物及用量见下表1。
表1 实施例1-10的保温板的原料组合物及用量
Figure RE-GDA0002158537170000041
Figure RE-GDA0002158537170000051
注：表1中的数据全都除以10即得份数值，其中每一份代表10g，表1仅仅为具体的实施例，本领域技术人员可以根据实际情况适当选择每一份数代表的重量值。
从表1可以看出，如果A是指的聚苯乙烯颗粒、纤维素醚和减水剂的用量，B是指的微硅粉、氧化钙的用量；C是指氧化钙的用量，D是指微硅粉的用量那么实施例1-10的A：B均为1:10.33，C：D均为0.25。
对比例1-4的保温板的原料组合物及用量见下表2。
表2 对比例1-4的保温板的原料组合物及用量
Figure RE-GDA0002158537170000052
实施例1-10和对比例1-4的保温板的制备方法如下。
首先，通过加热，使聚苯乙烯颗粒膨胀体积增加，得预发泡的聚苯乙烯颗粒。通过设定蒸汽压力，使其密度发生相应的变化，从而达到所需密度要求，使聚苯乙烯颗粒的密度达到6-12g/L之间。蒸汽压力设定为0.2MPa，温度设定100℃，时间设定为30秒，保压10秒，减压3秒。
然后，在10-30℃下将水、微硅粉、氧化钙、纤维素醚以及减水剂混合搅拌均匀(搅拌时间根据温度变化进行相应调整，搅拌机转速设定为300转 /分钟)，使其全部搅拌均匀成为预拌胶凝材料。
接着，在搅拌缸中加入预发泡的聚苯乙烯颗粒，开动搅拌机后放入预拌凝胶材料进行混合搅拌，充分使其均匀混合。经过多次反复试验，搅拌转速需设定在100转/分钟，搅拌5分钟，转速过快或搅拌时间过长会使聚苯乙烯颗粒收缩、变形。另可根据客户需求的容重调整所加入的聚苯乙烯材料容重。
再将搅拌后的混合物(含有一次发泡的聚苯乙烯颗粒)输入模具内(模具垂直高度可在施压状态下调节，直到达到设定的高度，模具内垫1mm厚玻璃纸，便于后期脱模)，由于材料加热加压后会产生一定比例收缩，经过多次试验后发现，按产品厚度5cm为例，料位计的高度需调整到6-9cm，收缩比例为10-45％。原料组合物内部压力维持在0.3MPa以上。且为保证混合物输入模具过程中避免不均匀现象产生，传动速度应设定在1分钟1m的比例为最佳。
当模具进入压平台前，将油温机温度设定为100-150℃之间进行压平台预热。当温度达到设定值后将模具推入，加压35分钟以上成型后让其自然冷却出模。在加温加压过程中，聚苯乙烯颗粒在模具中进行二次发泡，使得密实度进一步提高，抗拉强度也得到提高。
最后，对出模后的产品进行养护室养护，养护室需干燥、通风，养护时间一般在5-10天左右，根据温度、湿度而定。
效果实施例
针对上述实施例1-10和对比例1-4制得的样品进行性能检测。检测标准如下：根据GB/T 5486—2008《无机硬质绝热制品试验方法》测试抗压强度，根据GB/T 29906-2013《模塑聚苯板薄抹灰外墙外保温系统材料》测试垂直于板面的抗拉强度，根据GB 8624-2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》测试燃烧性能级别，根据GB/T 10801.1《绝热用模塑聚苯乙烯泡沫塑料》测试弯曲变形，根据GB/T 1034-2008《塑料吸水性的测定》测试体积吸水率。实施例1-10的检测结果见下表3，对比例1-4的检测结果见下表4。
表3 实施例1-10的检测结果
Figure RE-GDA0002158537170000071
表4 对比例1-4的检测结果
Figure RE-GDA0002158537170000072
Figure RE-GDA0002158537170000081
从上面的表3和表4可以看出，在预发泡过程中调整聚苯乙烯颗粒的发泡倍率，得到比对比例1(14g/L)更小的密度(6-12g/L)取得了显著的效果。对比例1为现有技术中正在采用的技术方案，聚苯乙烯颗粒的密度通常为14g/L以上。对于采用更小密度的聚苯乙烯颗粒的技术方案，有两种选择，第一种是保持聚苯乙烯颗粒在原料组合物中的重量不变，从而得到更大体积的聚苯乙烯颗粒；第二种是保持聚苯乙烯颗粒在原料组合物中的体积不变，从而得到更小重量的聚苯乙烯颗粒。
对于保持聚苯乙烯颗粒在原料组合物中的重量不变，从而得到更大体积的聚苯乙烯颗粒的技术方案，由于整个保温板中聚苯乙烯颗粒的体积变大，导热性能得到优化，实施例5、6和7的导热系数可以达到10％左右的优化。然而由于聚苯乙烯颗粒体积变大，表面积变大，摊薄了表面包覆的无机材料的量，强度(抗拉、抗压、弯曲变形)数值变差。当聚苯乙烯颗粒的密度为 6-12g/L时，能够满足保温板的力学标准，当聚苯乙烯颗粒的密度小于6g/L时，无法满足保温板的力学标准。从优化保温板的导热系数的角度来看，实施例3、4、5、6和7所支持的聚苯乙烯颗粒的密度为6-10g/L的技术方案是效果能够达到更佳的范围，实施例5、6和7所支持的聚苯乙烯颗粒的密度为6-8g/L的技术方案是效果能够进一步达到更佳的范围。
对于保持聚苯乙烯颗粒在原料组合物中的体积不变，从而得到更小重量的聚苯乙烯颗粒的技术方案，在保持符合标准的导热系数和力学性能的前提下，减少了原料用量。并且聚苯乙烯颗粒的密度越小，原料用量越少，当聚苯乙烯颗粒的密度小于6g/L时，无法满足保温板的力学标准。从减少原料用量的角度来看，实施例8、9和10所支持的聚苯乙烯颗粒的密度为6-8g/L 的技术方案是效果能够达到更佳的范围，原料用量可减少6.2％-29.69％。实施例9和10所支持的聚苯乙烯颗粒的密度为6-7g/L的技术方案是效果能够进一步达到更佳的范围，原料用量可减少17.95％-29.69％。
表1中如果A是指的聚苯乙烯颗粒、纤维素醚和减水剂的用量，B是指的微硅粉、氧化钙的用量，则A：B可以看做是有机原料的用量与无机原料的用量之比。由于在各个实施例中，有机无机原料比未发生变化，从而燃烧等级在上述实验数据中没有发生变化，始终保持A2级燃烧等级。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种发泡保温板的制作工艺，其特征在于，包括以下步骤：以重量计，将包括硅质物50-80份、粘结剂13-19份、聚苯乙烯颗粒5-8份和水20-40份的原料组合物混合均匀，得拌合物，将所述拌合物在模具中热压即可，其中所述聚苯乙烯颗粒为经过预发泡的聚苯乙烯颗粒，所述聚苯乙烯颗粒的密度为6-12g/L。
2.如权利要求1所述的发泡保温板的制作工艺，其特征在于，所述聚苯乙烯颗粒的重量份数为5-6份。
3.如权利要求2所述的发泡保温板的制作工艺，其特征在于，所述聚苯乙烯颗粒的密度为6-7g/L。
4.如权利要求1所述的发泡保温板的制作工艺，其特征在于，所述聚苯乙烯颗粒的重量份数为7-8份。
5.如权利要求4所述的发泡保温板的制作工艺，其特征在于，所述聚苯乙烯颗粒的密度为6-10g/L。
6.如权利要求1所述的发泡保温板的制作工艺，其特征在于，所述粘结剂为氧化钙。
7.如权利要求1所述的发泡保温板的制作工艺，其特征在于，所述硅质物为微硅粉。
8.如权利要求1所述的发泡保温板的制作工艺，其特征在于，所述原料组合物中还包括0.2-0.4份纤维素醚和1-1.5份减水剂。
9.如权利要求8所述的发泡保温板的制作工艺，其特征在于，所述聚苯乙烯颗粒、所述纤维素醚和所述减水剂作为A物料，所述硅质物和所述粘结剂作为B物料，所述A物料与所述B物料的比值为1:10-1:11。
10.如权利要求1至9中任意一项所述的发泡保温板的制作工艺，其特征在于，通过在所述预发泡中调整所述聚苯乙烯颗粒的发泡倍率来调整所述聚苯乙烯颗粒的密度。
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