CN113061013A - 一种阻燃无甲醛植岩板及其生产方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阻燃无甲醛植岩板及其生产方法，属于人造板技术领域。该植岩板包括板底层、板中间层和板表层，其中板底层和板表层由生物质、无机阻燃剂、粘合剂、惰性剂、稳定剂、增温剂组成，生物质与无机阻燃剂、粘合剂、惰性剂、增温剂、稳定剂的混合物的质量比为6‑7:3‑4；板中间层由生物质、陶粒、无机阻燃剂、粘合剂、惰性剂、稳定剂、增温剂组成，生物质与陶粒的质量比为0.5‑1.5：0.5‑1.5，生物质和陶粒与无机阻燃剂、粘合剂、惰性剂、增温剂、稳定剂的混合物的质量比为6‑8:2‑4；板底层、板中间层和板表层中无机阻燃剂、粘合剂、惰性剂、稳定剂、增温剂的质量比例3‑4：2‑4：2‑3：2‑3：1‑2。

Description

一种阻燃无甲醛植岩板及其生产方法
技术领域
本发明属于人造板技术领域，尤其涉及一种阻燃无甲醛植岩板及其生产方法。
背景技术
棉柴和芦苇等生物质传统利用方式无法满足社会经济发展的需要，在我国森林资源严重缺乏的背景下，将棉柴、芦苇及薪林废弃物、各种秸秆等生物质加工成可再生的板代替木材，具有广阔的发展前景和巨大的环境效益、经济效益。然而，利用普通粘合剂阻燃剂进行热压生产的纤维板易变形、甲醛污染、粘合稳定性差、阻燃级别低、强度低，受潮吸水后，隔热差、力学强度会大幅下降。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明目的之一在于提供一种阻燃无甲醛植岩板，该植岩板包括板底层、板中间层和板表层，其中板底层和板表层由生物质、无机阻燃剂、粘合剂、惰性剂、稳定剂、增温剂组成，所述生物质与无机阻燃剂、粘合剂、惰性剂、增温剂、稳定剂的混合物的质量比为6-7:3-4；板中间层由生物质、陶粒、无机阻燃剂、粘合剂、惰性剂、稳定剂、增温剂组成，所述生物质与陶粒的质量比为0.5-1.5：0.5-1.5，所述生物质和陶粒与无机阻燃剂、粘合剂、惰性剂、增温剂、稳定剂的混合物的质量比为6-8:2-4；所述板底层、板中间层和板表层中无机阻燃剂、粘合剂、惰性剂、稳定剂、增温剂的质量比例3-4：2-4：2-3：2-3：1-2。
进一步的，所述生物质为棉柴、芦苇、秸秆、林业废弃物中的至少一种。
进一步的，所述陶粒为粒径5-10mm的页岩或黏土陶粒。
进一步的，所述无机阻燃剂为硫氧镁。
进一步的，所述粘合剂为硅酸钠；
进一步的，所述惰性剂为云母粉或磷酸三钾。
进一步的，所述稳定剂为酒石酸和石蜡的混合物；
进一步的，所述增温剂为氧化钙或氢氧化钠。
本发明的目的之二在于提供上述阻燃无甲醛植岩板的生产方法，步骤如下：
(1)制备碎料
将生物质切成150-250mm的长度后，一部分经搓揉加工为丝缕纤维料，另一部分加工成长1-5mm、宽1-4mm的细料，丝缕纤维料和细料质量比为2-4:6-8，纤维料和细料混合后进行干燥；
(2)施胶和搅拌
混合物1：将干燥后的碎料与无机阻燃剂、惰性剂、增温剂、稳定剂、粘合剂的混合物进行喷施搅拌，直至混合均匀，制得碎料混合物1；
混合物2：将碎料和陶粒的混合物与无机阻燃胶黏剂、惰性剂、增温剂、稳定剂、粘合剂的混合物进行喷施搅拌，直至混合均匀，制得碎料混合物2；
(3)机械铺装
①将混合物1经传送带运送至机械铺装机，铺装机将生物质碎料混合物1均匀的铺装在钢垫板上，形成板底层；
②将混合物2经传送带运送至机械铺装机，铺装机将混合物2均匀的铺装在钢垫板上，形成板中间层；
③将混合物1经传送带运送至机械铺装机，铺装机将生物质碎料混合物1均匀的铺装在中间层上，形成板表层，经三级铺装后形成板坯；
(4)预压
利用压力机对板坯进行预压成型，预压压力为2.5-6MPa，预压时间为40-80s；
(5)冷压锁模
将预压成型的板坯连同钢垫板堆垛后进行冷压锁模，锁模压力为2.5-4MPa；
(6)板材物料反应
将锁模后的板材放置于封闭的仓库内进行反应，仓库气温保持28-32度，压力3-5Mpa，时间45-50小时；
(7)养护
在固化室进行成型养护，固化温度为10-40℃，养护70-75小时，压力3-5Mpa；在常温下堆垛再自然养护110-130小时，3-5Mpa，然后拆除锁模钢垫，即制得植岩板。
进一步的，所述步骤(3)中铺装混合物2时，加装圆形模具，形成空腔。
进一步的，所述步骤(4)中压力机为高频加热振动压力机。
进一步的，所述步骤(6)中温度为30度。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明通过高温汽爆和压密，极大增强了生物质纤维间及与陶粒的粘结连接度，惰性剂、稳定剂等和生物质纤维充分混合反应，使生物质纤维发生形变和质变，形成具有阻燃、轻质、耐水的无机新材料，同时植岩板无甲醛添加，比市场类似产品更环保。
附图说明
图1为实施例1中轻质板1的结构示意图。
图2为实施例1中轻质板2的结构示意图。
具体实施方式
实施例1
一种阻燃无甲醛植岩板的生产方法包括如下步骤：
(1)制备碎料
利用铡草机将棉柴、芦苇等生物质切成150-250mm的长度后，一部分经搓揉加工为丝缕纤维料，起到搭桥连接和加强筋的作用，增强板材的结合强度和韧性。另一部分送至粉碎机中加工成长1-5mm、宽1-4mm的细料，纤维料和细料质量比为3:7，然后将全部碎料送至干燥机中干燥至含水率为12％。
(2)施胶和搅拌
混合物1：将干燥后的碎料输送至搅拌机，在搅拌机内将碎料与无机阻燃剂、粘合剂、惰性剂、增温剂、稳定剂的混合物(无机阻燃剂、粘合剂、惰性剂、增温剂、稳定剂质量比为3.5：3：2.5：1.3：2.7)，按重量比6.5:3.5喷施搅拌，直至混合均匀，制得碎料混合物1；
混合物2：在搅拌机内将碎料和陶粒(陶粒与碎料的添加比例为1:1)的混合物与无机阻燃胶黏剂、粘合剂、惰性剂、增温剂、稳定剂(无机阻燃胶黏剂、粘合剂、惰性剂、增温剂、稳定剂质量比为3.5：3：2.5：1.3：2.7)的混合物按质量比7:3进行喷施搅拌，直至混合均匀，制得碎料混合物2；
其中，无机阻燃剂为硫氧镁，其包括氧化镁、硫酸镁、氯化镁和水，混合搅拌均匀，质量比例为1：2：0.2：6.8；粘合剂为硅酸钠；惰性剂为磷酸三钾；增温剂为氧化钙；稳定剂为酒石酸和石蜡各50％(质量比)；陶粒为粒径5-10mm的页岩或黏土陶粒，可承受6MPa压力不破碎。
(3)机械铺装
①将混合物1经传送带运送至机械铺装机，铺装机将生物质碎料混合物1均匀的铺装在钢垫板上，形成板底层，厚度为5mm；
②将混合物2经传送带运送至机械铺装机，铺装机将混合物2均匀的铺装在钢垫板上，形成板中间层，厚度为20mm；
③将混合物1经传送带运送至机械铺装机，铺装机将生物质碎料混合物1均匀的铺装在中间层上，形成板表层，厚度为5mm；经三级铺装后形成板坯，即轻质板1(参见图1)。
轻质板1可广泛应用于装饰装修、门、家具等领域，具有阻燃防火、无甲醛添加环保生态、易加工、经济等优良性能。
如果做成非承重装配式隔断墙(砖)，混合物2间加装圆形模具，形成空腔，可减轻自重，即轻质板2(参见图2)。
轻质板2应用于建筑物内部作为非承重装配式隔断墙，具有保温隔热、隔音、节省空间、施工快捷、防震、阻燃防火、环保生态等优良性能。
(4)预压：将板坯经传送带运送至预压机进行预压成型，预压压力为6MPa，预压时间为60s；压力机为高频加热振动压力机，压力机利用高周波效应，对生物质进行短时高频加热，将生物质孔状结构内的水分快速加热成蒸汽，产生汽爆。汽爆破坏了生物质结构，木质素、纤维素、半纤维素在汽爆过程中产生水解，破坏木质素对纤维素和半纤维素的包裹，生物质的孔隙率和内表面增大。木质素部分醚键断裂，反应活性增强。汽爆可使生物质与阻燃剂、粘合剂等更充分的反应，生成新的稳定物质。
(5)冷压锁模：将多张预压成型的板坯连同钢垫板堆垛后置于锁模夹中，并送入冷压机冷压锁模，锁模压力达到4MPa。
(6)板材物料反应
将锁模后的板材放置于封闭的仓库内进行反应，仓库气温保持30度左右，压力4Mpa，时间48小时。板材内的粘结剂与阻燃剂等继续进行反应，内部温度75度，可破坏表层蜡质和二氧化硅，使生物质颗粒间进行有效结合，极大增加粘合力。
冷压锁模以及板材物料反应可促进生物质颗粒间以及阻燃剂的热合。在高温高压下，木质素、纤维素软化，粘合剂、阻燃剂、惰性剂等成分更容易进入生物质纤维孔状结构内部，更易粘合桥接。同时生物质内部的孔状结构被破坏，体积缩小，密度提高，具有憎水性、纤维矿化，形成新的化学键，并且不可逆。将有机的生物质改性为无机阻燃绝缘的材料，接近岩石材质，耐磨牢固，表面细密，不用涂抹腻子，可以直接喷漆、UV紫外光固化、免烧釉、真石漆等，或直接贴三聚氰胺、纸皮、木皮、PVC等。
(8)养护：先将锁模夹堆垛送至固化室进行成型养护，固化温度为20℃，时间为72小时，压力为4Mpa，后在常温下堆垛再自然养护120小时，压力4Mpa，将锁模夹送解锁，拆除锁模钢垫，制得植岩板；
(9)生物质植岩板的干燥：植岩板送至干燥机进行干燥，干燥温度为120℃，干燥至含水率为12％；
(10)生物质植岩板板的齐边与砂光：先将干燥后的植岩板1(对应轻质板1)送至纵横齐边锯进行纵横向预截边，然后送至砂光机进行双面定厚砂光；
植岩板2(对应轻质板2)无需再加工，可直接使用。
(11)成品制备：将砂光后的生物质植岩板码平包装，制成成品。
本实施例制备的植岩板1(厚度30mm)按GB11718-2009《中密度纤维板》标准检测静曲强度为22MPa，弹性模量可达3600MPa，内结合强度0.8MPa，吸水厚度膨胀率2％，无甲醛添加可达E0级、可在潮湿性环境使用，按GB20286-2006《公共场所阻燃制品及组件燃烧性能要求和标识》标准检测阻燃A级、按HG2949-1999《电绝缘橡胶板》标准检测可耐30KV高压、耐水久煮不膨胀变形、韧性强、耐磨、不霉变等特点，完全达到或超过了GB11718-2009中密度纤维板标准，是一种新的多功能板材。
对比例1
本对比例提供了一种植岩板的生产方法，该方法在实施例1的基础上，将步骤(4)中的高频加热振动压力机更换为普通液压机，其余操作步骤以及原料都不变。
本对比例中由于没有采用实施例1中的高频加热振动压力机，造成了生物质内部的孔状结构未被有效破坏，粘合剂、阻燃剂、惰性剂等成分进入量少，反应不充分，影响效果。
本对比例制备的植岩板各项性能的检测标准与实施例1相同，检测结果为：静曲强度20MPa，弹性模量2000MPa，内结合强度0.50MPa，吸水膨胀率4％，阻燃为B级，其各项性能也能达到国家相关标准，但效果不如实施例1采用高频压力机制备出的植岩板。
对比例2
本对比例提供一种植岩板的生产方法，该方法在实施例1的基础上，省略陶粒，其余原料以及操作步骤均与实施例1相同。
在不添加陶粒的情况下，植岩板密度不低于750kg/立方米，无法实现轻量化。如果降低压力机和锁模压力，密度虽然降低了，但板材不易成型，韧性、强度等方面也不能达到相关标准和使用要求。
实施例2
本实施例提供了一种植岩板的生产方法，该方法在实施例1的基础上，将步骤(2)中的氧化钙更换为氢氧化钙，其余操作步骤以及原料都不变。
本实施例制备的植岩板各项性能的检测标准与实施例1相同，检测结果为：静曲强度18MPa，弹性模量1700MPa，内结合强度0.42MPa，吸水膨胀率3％，阻燃为B级，效果不如实施例1采用氧化钙制备出的植岩板。
实施例3
本实施例提供一种阻燃无甲醛植岩板的生产方法，步骤同实施例1，其中以云母代替磷酸三钾，无机阻燃剂、粘合剂、云母、稳定剂、增温剂质量比为3.5：3：2.5：1.3：2.7。
本实施例制备的植岩板各项性能的检测标准与实施例1相同，检测结果为：内结合强度0.5Mpa，弹性模量3000Mpa。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

Claims (10)

1.一种阻燃无甲醛植岩板，其特征在于，所述植岩板包括板底层、板中间层和板表层，其中板底层和板表层由生物质、无机阻燃剂、粘合剂、惰性剂、稳定剂、增温剂组成，所述生物质与无机阻燃剂、粘合剂、惰性剂、增温剂、稳定剂的混合物的质量比为6-7:3-4；板中间层由生物质、陶粒、无机阻燃剂、粘合剂、惰性剂、稳定剂、增温剂组成，所述生物质与陶粒的质量比为0.5-1.5：0.5-1.5，所述生物质和陶粒与无机阻燃剂、粘合剂、惰性剂、增温剂、稳定剂的混合物的质量比为6-8:2-4；所述板底层、板中间层和板表层中无机阻燃剂、粘合剂、惰性剂、稳定剂、增温剂的质量比例3-4：2-4：2-3：2-3：1-2。
2.根据权利要求1所述的阻燃无甲醛植岩板，其特征在于，所述生物质为棉柴、芦苇、秸秆、林业废弃物中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的阻燃无甲醛植岩板，其特征在于，所述陶粒为粒径5-10mm的页岩或黏土陶粒。
4.根据权利要求1所述的阻燃无甲醛植岩板，其特征在于，所述无机阻燃剂为氧硫镁。
5.根据权利要求1所述的阻燃无甲醛植岩板，其特征在于，所述粘合剂为硅酸钠；所述惰性剂为云母粉或磷酸三钾。
6.根据权利要求1所述的阻燃无甲醛植岩板，其特征在于，所述稳定剂为酒石酸和石蜡的混合物；所述增温剂为氧化钙或氢氧化钠。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的阻燃无甲醛植岩板的生产方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)制备碎料
将生物质切成150-250mm的长度后，一部分经搓揉加工为丝缕纤维料，另一部分加工成长1-5mm、宽1-4mm的细料，丝缕纤维料和细料质量比为2-4:6-8，纤维料和细料混合后进行干燥；
(2)施胶和搅拌
混合物1：将干燥后的碎料与无机阻燃剂、惰性剂、增温剂、稳定剂、粘合剂的混合物进行喷施搅拌，直至混合均匀，制得碎料混合物1；
混合物2：将碎料和陶粒的混合物与无机阻燃胶黏剂、惰性剂、增温剂、稳定剂、粘合剂的混合物进行喷施搅拌，直至混合均匀，制得碎料混合物2；
(3)机械铺装
①将混合物1经传送带运送至机械铺装机，铺装机将生物质碎料混合物1均匀的铺装在钢垫板上，形成板底层；
②将混合物2经传送带运送至机械铺装机，铺装机将混合物2均匀的铺装在钢垫板上，形成板中间层；
③将混合物1经传送带运送至机械铺装机，铺装机将生物质碎料混合物1均匀的铺装在中间层上，形成板表层，经三级铺装后形成板坯；
(4)预压
利用压力机对板坯进行预压成型，预压压力为2.5-6MPa，预压时间为40-80s；
(5)冷压锁模
将预压成型的板坯连同钢垫板堆垛后进行冷压锁模，锁模压力为2.5-4MPa；
(6)板材物料反应
将锁模后的板材放置于封闭空间内进行反应，气温保持28-32度，压力3-5Mpa，时间45-50小时；
(7)养护
在固化室进行成型养护，固化温度为10-40℃，养护70-75小时，压力3-5Mpa；在常温下堆垛再自然养护110-130小时，3-5Mpa，然后拆除锁模钢垫，即制得植岩板。
8.根据权利要求7所述的阻燃无甲醛植岩板的生产方法，其特征在于，所述步骤(3)中铺装混合物2时，加装圆形模具，形成空腔。
9.根据权利要求7所述的阻燃无甲醛植岩板的生产方法，其特征在于，所述步骤(4)中压力机为高频加热振动压力机。
10.根据权利要求7所述的阻燃无甲醛植岩板的生产方法，其特征在于，所述步骤(6)中温度为30度。
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