CN113103381A - 一种无醛阻燃胶合板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种无醛阻燃胶合板及其制备方法，将一组单板矿化预处理后，涂布地聚合物基胶凝材料制成板坯，通过冷压或热压工艺，经后期加工和处理即得。本发明产品胶合强度可达1.0MPa，满足GB/T 9846‑2015《普通胶合板》Ⅱ类胶合板强度使用要求，并且无甲醛释放，阻燃等级达到B1级。本发明产品兼具强度高、环境友好、防火阻燃叠加优势，可作为室内墙体等装饰材料和室外建筑材料的基材，应用潜能巨大。

Description

一种无醛阻燃胶合板及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种人造板及其制备方法，特别涉及一种无醛阻燃胶合板及其制备方法，属于胶合板的制备领域。
背景技术
目前，胶合板工业胶黏剂仍以脲醛树脂、酚醛树脂、三聚氰胺改性脲醛树脂等醛类胶黏剂的应用最为广泛。2017年我国颁布实施了GB 18580-2017《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》强制性标准，据测定，国产胶合板的游离甲醛穿孔值一般较难达到E1级要求。另一方面，国家已经规定应用于建筑和室内装修的人造板都必须进行阻燃处理，达到难燃B1级的要求。随着人们的环保、安全意识不断增强，一般醛基树脂生产的板材在使用过程中游离甲醛释放危害、防火性能不足等问题引起人们的日益重视，人们对无醛且阻燃人造板的需求日渐增强。有学者提出，硅酸盐水泥、氯氧镁水泥、地聚合物等无机胶凝材料具备天然无甲醛释放、防火阻燃特性，在人造板无醛环保胶黏剂应用方面具备产业化应用潜能。而现有技术中还没有在胶合板中直接使用地聚合物作为胶黏剂并成功制备出胶合板产品的例子。基于无机胶凝材料在人造板行业上的应用设想，本发明提供一种行之有效、成本低廉的地聚合物基无醛阻燃胶合板及其制备方法，旨在通过简易办法赋予胶合板的一项或几项优异使用性能，具有良好的经济、社会和生态效益。
发明内容
本发明在传统胶合板制备工艺基础上，提供一种地聚合物基无醛阻燃胶合板的制备方法及由该方法制备的无醛阻燃胶合板材。本发明中地聚合物基材料具备无甲醛、不燃烧、低能耗制备等优良性能。本发明通过对单板进行预处理工序，使用地聚合物无机胶作为板材胶黏剂，制备出一种兼具无醛、防火性能的地聚合物基胶合板材。
为实现本发明的目的，本发明一方面提供一种无醛阻燃胶合板的制备方法，包括以下步骤：
第一步：将单板进行矿化工序预处理。
第二步：配制地聚合物基胶黏剂。按质量份数配比将活性基体原料100份、碱激发液50-300份、增韧材料0-10份混合搅拌均匀后得到地聚合物基胶黏剂。
第三步：施胶、组坯工序。施胶后单板相邻层组成若干层交叉结构或平行结构制成板坯。
第四步：通过冷压或热压工艺，再进行后期加工处理，即得。
其中，所述单板为杨木、桉木、桦木或杉木单板，优选为杨木单板。
特别是，所述矿化工序预处理步骤为：金属阳离子溶液浸泡、涂刷或雾化喷淋单板，干燥后控制含水率在30％以下，得到预处理单板。所述金属阳离子溶液为含钙离子溶液、含锶离子溶液、含钡离子溶液，优选为氯化钙溶液。
其中，所述氯化钙溶液浓度为0.1-3.0mol/L，单板经浸泡、涂刷或雾化喷淋后干燥，含水率控制优选为5-12％。
特别是，所述地聚合物基胶黏剂组成为活性基体原料、碱激发液，添加或不加增韧材料。
其中，所述地聚合物基胶黏剂各组分按质量份数配比为：活性基体原料100份、碱激发液50-300份、增韧材料0-10份，优选为活性基体原料100份、碱激发液140-200份、增韧材料1-5份。
尤其是，所述活性基体原料选择偏高岭土、粉煤灰、矿渣、稻壳灰中的一种或几种，优选为偏高岭土。
特别是，所述碱激发液由下述重量份的原料混合均匀制得：硅酸盐溶液50-300份、碱性溶液0-300份，优选为硅酸盐溶液100-200份、碱性溶液20-50份。优选地，硅酸盐溶液为硅酸钠或硅酸钾中的一种或二者混合液，进一步优选为硅酸钠溶液；碱性溶液选择选择氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、氢氧化锂溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钾溶液中的一种或几种，进一步优选为氢氧化钠溶液。
其中，所述硅酸钠溶液模数为1-3.5，优选为1.2-2.0；所述氢氧化钠溶液浓度浓度为1-30mol/L，优选为8-12mol/L。
尤其是，增韧材料包括但不局限于纤维、粉末或溶液。优选地，所述纤维为生物质纤维、涤纶、玄武岩纤维中的一种或几种混合物，所述生物质纤维优选为红麻纤维、木纤维；所述粉末为二氧化硅、稻壳灰中的一种或二者混合物；所述溶液为水性聚氨酯、环氧树脂、苯丙乳液中的一种或几种混合物。
其中，所述施胶工序为辊筒涂胶、淋胶、挤胶或喷胶，单面施胶量为150-450g/m2，施胶工序优选为辊筒涂胶，单面施胶量优选为200-300g/m2。
特别是，所述冷压工艺为冷压压力0.5-5MPa，优选为1.0-1.5MPa，冷压温度为室温，冷压时间为6-72小时，优选为6-24小时。
其中，所述热压工艺为热压压力0.5-5MPa，优选为1.0-1.5MPa；热压温度80-180℃，优选为100-130℃；热压时间为0.2-2.0分钟/毫米，优选为0.5-1.0分钟/毫米。
特别是，所述后期处理包括冷却、裁边、砂光，即得。
其中，所述冷却为将板材散置于大气中自然降温，实现板表芯层温湿度平衡。所述裁边为将胶合板四个边的疏松部分去除，保证板材长宽对面平行。所述砂光为采用砂带对板胚进行定厚，确保板面平整。
本发明再一方面提供一种按照上述方法制备而成的无醛阻燃胶合板。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
1、本发明制备的无醛阻燃胶合板，所用胶黏剂为地聚合物，力学性能优良，无甲醛释放，环境友好；胶层为密实层状结构，是不燃性无机材料，因此所得产品具备良好的防火阻燃性能。
2、本发明制备方法中所使用的地聚合物基胶黏剂固化后可以稳定的存在于大部分酸性溶液、碱性溶液和有机溶剂中，因此本发明方法制备的无醛阻燃胶合板具备良好的抗腐蚀性能。
3、本发明制备的无醛阻燃胶合板，其胶黏剂在室温条件下即发生聚合固化，可采用冷压工艺成型，节能减排，成本低廉，对我国可持续发展生产具有重要意义。
具体实施方式
下面具体实施方式对本发明作进一步详细的描述，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。在不偏离本发明实质的基础上，可以对本发明技术方案进行各种变型、组合或润饰，但这些变型、组合或润饰均属于本发明要求保护的范围。
下述实施例中所用的材料、设备、仪器等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。本发明实施例中单板以杨木单板为例进行说明，其他木质单板均适用于本发明，如桉木、桦木、杉木等。
实施例1
第一步：将单板进行矿化工序预处理。配制1.0mol/L氯化钙溶液，均匀涂刷于杨木单板两面，经加热干燥控制单板含水率为5-12％。
第二步：配制地聚合物基胶黏剂。按质量份数配比将偏高岭土100份、碱激发液150份、红麻纤维1份混合搅拌均匀后得到地聚合物基胶黏剂。其中，碱激发液成分为硅酸钠溶液100份，模数为1.4；氢氧化钠溶液50份，浓度为8mol/L。
第三步：施胶、组坯工序。采用辊筒涂胶法对单板进行施胶，单面施胶量为300g/m2，单板相邻层组3层交叉结构制成板坯。
第四步：通过冷压工艺，冷压压力1.2MPa，冷压温度为室温，冷压时间为24小时。再进行裁边、砂光，即得。
根据GBT 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》测试胶合板试件的胶合强度和甲醛释放量，根据GBT 20284-2006《建筑材料或制品的单体燃烧试验》测试胶合板试件的燃烧性能。本实施例制备的无醛阻燃胶合板胶合强度达0.75MPa，满足国家标准Ⅱ类胶合板强度使用要求，无甲醛释放，燃烧增长率指数(FIGRA0.2MJ)为211.2W/s，总热释放量(THR600s)为8.2MJ，达到B1级阻燃级别。
实施例2
第一步：将单板进行矿化工序预处理。配制2.0mol/L氯化钙溶液，均匀涂刷于杨木单板两面，经加热干燥控制单板含水率为5-12％。
第二步：配制地聚合物基胶黏剂。按质量份数配比将偏高岭土100份、碱激发液150份混合搅拌均匀后得到地聚合物基胶黏剂。其中，碱激发液成分为硅酸钠溶液100份，模数为1.6；氢氧化钠溶液50份，浓度为8mol/L。
第三步：施胶、组坯工序。采用辊筒涂胶法对单板进行施胶，单面施胶量为300g/m2，单板相邻层组3层交叉结构制成板坯。
第四步：通过热压工艺，热压压力2.0MPa，热压温度为120℃，热压时间1分钟/毫米。再进行裁边、砂光，即得。
根据GBT 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》测试胶合板试件的胶合强度和甲醛释放量，根据GBT 20284-2006《建筑材料或制品的单体燃烧试验》测试胶合板试件的燃烧性能。本实施例制备的无醛阻燃胶合板胶合强度达0.82MPa，满足国家标准Ⅱ类胶合板强度使用要求，无甲醛释放，燃烧增长率指数(FIGRA0.2MJ)为200.7W/s，总热释放量(THR600s)为7.9MJ，达到B1级阻燃级别。
实施例3
第一步：将单板进行矿化工序预处理。配制2.0mol/L氯化钙溶液，均匀涂刷于杨木单板两面，经加热干燥控制单板含水率为5-12％。
第二步：配制地聚合物基胶黏剂。按质量份数配比将偏高岭土100份、碱激发液160份、红麻纤维1份混合搅拌均匀后得到地聚合物基胶黏剂。其中，碱激发液成分为硅酸钠溶液120份，模数为1.8；氢氧化钠溶液40份，浓度为8mol/L。
第三步：施胶、组坯工序。采用辊筒涂胶法对单板进行施胶，单面施胶量为300g/m2，单板相邻层组3层交叉结构制成板坯。
第四步：通过热压工艺，热压压力1.0MPa，热压温度为120℃，热压时间1分钟/毫米。再进行裁边、砂光，即得。
根据GBT 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》测试胶合板试件的胶合强度和甲醛释放量，根据GBT 20284-2006《建筑材料或制品的单体燃烧试验》测试胶合板试件的燃烧性能。本实施例制备的无醛阻燃胶合板胶合强度达1.0MPa，满足国家标准Ⅱ类胶合板强度使用要求，无甲醛释放，燃烧增长率指数(FIGRA0.2MJ)为205.7W/s，总热释放量(THR600s)为7.3MJ，达到B1级阻燃级别。
对照例
第一步：取一组杨木单板，调节其含水率为5-12％。
第二步：施胶、组坯工序。采用辊筒涂胶法对单板进行施胶，单面施胶量为200g/m2，单板相邻层组3层交叉结构制成板坯。其中，胶黏剂为工业脲醛树脂，固含量50％。
第三步：通过热压工艺，热压压力1.0MPa，热压温度为120℃，热压时间1分钟/毫米。再进行裁边、砂光，即得。
根据GBT 17657-2013《人造板及饰面人造板理化性能试验方法》测试胶合板试件的胶合强度和甲醛释放量，根据GBT 20284-2006《建筑材料或制品的单体燃烧试验》测试胶合板试件的燃烧性能。本对照例制备的胶合板胶合强度为1.0MPa，满足国家标准Ⅱ类胶合板强度使用要求；甲醛释放量为0.202mg/m3，未满足GB 18580-2017《室内装饰装修材料人造板及其制品中甲醛释放限量》强制性标准。

Claims (9)

1.一种无醛阻燃胶合板的制备方法，其特征在于步骤为：
第一步：将单板进行矿化工序预处理；
第二步：配制地聚合物基胶黏剂，按质量份数配比将活性基体原料100份、碱激发液50-300份、增韧材料0-10份混合搅拌均匀后得到地聚合物基胶黏剂；
第三步：施胶、组坯工序，施胶后单板相邻层组成若干层交叉结构或平行结构制成板坯；
第四步：通过冷压或热压工艺，再进行后期加工处理，即得。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述矿化工序预处理步骤为：金属阳离子溶液浸泡、涂刷或雾化喷淋单板，干燥后控制含水率在30％以下，得到预处理单板，所述金属阳离子溶液为含钙离子溶液、含锶离子溶液、含钡离子溶液，优选为氯化钙溶液。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述活性基体原料为偏高岭土、粉煤灰、矿渣、稻壳灰中的一种或几种混合物。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碱激发液由下述重量份的原料混合均匀制得：硅酸盐溶液50-300份、碱性溶液0-300份；优选地，硅酸盐溶液为硅酸钠或硅酸钾中的一种或二者混合液；碱性溶液选择选择氢氧化钠溶液、碳酸钠溶液、氢氧化锂溶液、氢氧化钾溶液、碳酸钾溶液中的一种或几种混合液。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，增韧材料包括但不局限于纤维、粉末或溶液；优选地，所述纤维为生物质纤维、涤纶、玄武岩纤维中的一种或几种混合物；所述粉末为二氧化硅、稻壳灰中的一种或二者混合物；所述溶液为水性聚氨酯、环氧树脂、苯丙乳液中的一种或几种混合物。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述施胶工序为辊筒涂胶、淋胶、挤胶或喷胶，单面施胶量为150-450g/m2。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冷压工艺为冷压压力0.5-5MPa，冷压温度为室温，冷压时间为6-72小时。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述热压工艺为热压压力0.5-5MPa，热压温度80-180℃，热压时间为0.2-2.0分钟/毫米。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述后期加工处理包括冷却、裁边、砂光。
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