CN114290471A - 一种轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板及其制备方法，包括以下制备步骤：S1、制备高比例三聚氰胺的三聚氰胺甲醛树脂；用烃类发泡剂在微波设备中发泡制成阻燃泡沫塑料；S2、把阻燃泡沫塑料切割成方形或不规则形状的颗粒；S3、将木屑与阻燃泡沫塑料颗粒置于搅拌仓内，所用泡沫塑料质量为木屑质量的43‑82％，开动搅拌器，边搅拌边加入胶水，胶水质量为泡沫塑料与木屑总质量的40％到60％的；S4、把混合好的预压料摊平输送到钢带加压机中，进行加压热缩，得到板材。本发明提供一种轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板及其制备方法，制造了低密度、具有优异阻燃性能的板材，弥补了现有阻燃板材的缺陷，满足多种场合的使用需要。
Description
技术领域
本发明属于复合板材技术领域，具体涉及一种轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板及其制备方法。
技术背景
随着生产生活水平的提高，安全方面的要求也越来越高，装饰装修甚至办公桌椅都要求有阻止火灾的功能，一是生命财产不受损失，二是要符合国家推荐性标准以及强制性标准的要求。现有的高密度板、刨花板、木屑板、玻镁板、匀质板、隔墙板、贴木纹纸的地板、装饰板、办公桌椅等板材发展迅速，其生产设备从原始的敷设、冷压、热压、贴面等工艺已经发展为大型连续化生产线，但这些板材的阻燃性能并不理想，有些板材贴上三聚氰胺木纹纸后只能使表面有一定的阻燃性，在实际使用过程中，一旦有火灾险情，很可能会完全付之火海，甚至会起到助燃的作用。
另一问题是，目前高层建筑装修装饰需要轻量化，现有板材密度大都在600 公斤/立方米以上，难以满足高层装饰装修的需要，因此，需要在强度不减的前提下减小板材密度，使其能有更广泛的应用范围。
总的来说，如何制造出一种阻燃性能优异的轻质板材是亟待解决的问题。
发明内容
针对现有技术问题，本发明提供一种轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板及其制备方法，制造了低密度、具有优异阻燃性能的板材，满足多种场合的使用需要。
一种轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板的制备方法，包括以下制备步骤：
S1、制备高比例三聚氰胺的三聚氰胺甲醛树脂；用烃类发泡剂在微波设备中发泡制成阻燃泡沫塑料；
S2、把阻燃泡沫塑料切割成方形或不规则形状的颗粒；
S3、将木屑与阻燃泡沫塑料颗粒置于搅拌仓内，所用泡沫塑料质量为木屑质量的43-82％，开动搅拌器，边搅拌边加入胶水，胶水质量为泡沫塑料与木屑总质量的40％到60％的；
S4、把混合好的预压料摊平输送到钢带加压机中，进行加压热缩，得到板材。
进一步地，所述高比例三聚氰胺的三聚氰胺甲醛树脂由如下方法制备：
称取三聚氰胺、甲醛、增粘剂和催化剂进行回流反应，反应温度为90-110℃，反应60-80分钟，后降温至80-85℃，在搅拌下再加入三聚氰胺粉末，并保持20-40 分钟，然后降温至30-50℃待用；所述增粘剂包括亚硫酸钠和聚乙烯醇种中的一种或多种，所述催化剂包括邻苯二甲酸酐、氯化镁和镍氧化铝中的一种或多种。
称取烃类发泡剂、固化剂和表面活性剂，高速搅拌混合均匀并静止消泡，得到助剂待用；
助剂的制备中，所述烃类发泡剂包括环戊烷、己烷、甲酸和200号溶剂汽油中的一种或多种；固化剂包括氯化铵、邻苯二甲酸酐、十二烷基磺酸钠、磷酸、硫酸、乙酸中的一种或多种；表面活性剂包括甘油、硬脂酸甘油酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或多种；
按照树脂与助剂之间重量比例为100:(28-32)，充分混合后进行发泡，采用2450MHz微波系统，根据进料量设定微波功率，使每公斤物料分配40-60kw的功率，发泡3-4分钟后得到三聚氰胺甲醛树脂泡沫塑料。
进一步地，所述高比例三聚氰胺的三聚氰胺甲醛树脂，其中包含过量的三聚氰胺，属于三聚氰胺和三聚氰胺甲醛树脂的混合物，是在三聚氰胺甲醛树脂合成结束前额外添加三聚氰胺制备而成的，额外添加的三聚氰胺与三聚氰胺甲醛树脂的摩尔比不低于1:1。此目的是增加树脂的阻燃性，多余的三聚氰胺以游离状态充当阻燃剂，这种高分子树脂比普通的三聚氰胺甲醛树脂的阻燃性有大幅提高。
进一步地，所述步骤S2中，将阻燃泡沫塑料切割成粒径为10-30mm的颗粒，切割过程中将浸润助剂喷淋于泡沫塑料颗粒表面，所述浸润助剂的成分包括树脂和表面活性剂，树脂占比50％到55％，表面活性剂占比45％到50％。
进一步地，所述浸润助剂中树脂包括低分子聚氨酯树脂，表面活性剂包括甘油、硬脂酸甘油酯、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的一种或多种，浸润助剂经喷雾设施喷淋微量粘附于泡沫塑料颗粒表面，能使泡沫塑料与木屑混合均匀，否则搅拌过程中木屑总是下沉到搅拌仓底部，不能和泡沫塑料混合形成均匀的粘接体。木屑需要筛选除去大的和长的木块、黏土砂石粉尘、铁屑等杂质，避免杂质影响粘接质量。
进一步地，所述步骤S3搅拌混合过程中，胶水加入时间控制在12-18分钟，搅拌速度控制在25-35rpm，总的搅拌混合时间为20-25分钟；此步骤胶水加入的时间过短会导致浸润粘接不均匀，时间过长会导致混合物一定程度地固化，影响粘接强度，搅拌混合过程在常温(车间温度)下进行即可。
进一步地，所述胶水选用聚氨酯树脂、不饱和聚酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、聚乙烯醇树脂、C4石油树脂中的一种或几种，胶水品种和种类数量本着不影响产品的阻燃性为原则。
进一步地，所述步骤S4中，热压前，将钢带加压机预热到110-130℃。
进一步地，所述步骤S4中，随着钢带加压机的输送，混合物料输送通道逐渐被缩小，在通道最窄处物料所受压力不低于150KPa，物料受压时间不低于12 分钟。
本发明还提供一种轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板，是由上述的轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板的制备方法所制得，其密度为200kg/m3-350kg/m3。
与现有技术相比，本发明提供了一种轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板及其制备方法，制造了低密度、具有优异阻燃功能的板材。
根据实验，普通木屑板耐火时间是3.1分钟左右即可引燃，三聚氰胺木纹纸的木板3.5到4.2分钟即引燃，而本发明提供的轻质阻燃泡沫木屑板经15分钟仍未能引燃。
本发明方案中，泡沫塑料颗粒属软质泡沫塑料，可以被挤压收缩但又具有反弹性，与木屑一起固化交联形成具有化学键连接的体形粘接体，避免只用泡沫塑料造成的密度偏小，也避免只用木屑造成的密度太大，用本方案制备出的轻质阻燃泡沫木屑板的密度为200kg/m3到350kg/m3，比木屑板、刨花板(密度 600kg/m3以上)轻很多，并且具有阻燃特性，适合于需要轻量化的家具和装饰行业。
总的来说，本发明方法制备的泡沫木屑板，兼具优良的阻燃性能和较低的密度，满足多种场合的使用需要，弥补了现有阻燃板材的缺陷，具有更广泛的用途。
附图说明
图1为本发明实施例中泡沫塑料切割设备示意图；
图2为本发明实施例中泡沫塑料切割设备对刃切片刀示意图；
图3为本发明实施例中泡沫塑料切割设备旋刀示意图；
图4为本发明实施例中钢带加压机加压输送示意图。
符号说明：1-第一对刃切片刀，2-第二对刃切片刀，3-旋刀，4-进料口，5- 料粒，6-对刃切片刀片，7-进料缝隙，8-齿轮，9-轴承，10-待压料，11-进料平台，12-钢带加压机，13-阻燃板。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
准备三聚氰胺甲醛树脂胶黏剂(自制胶水)：称取三聚氰胺12kg，37％甲醛 24kg，邻苯二甲酸酐30g，硫酸钠20g，脱盐水65kg，入搅拌的合成反应釜中，沸腾状态下常压回流3小时，用冷却水降温至45°，调PH值至6至7包装入桶备用。
准备阻燃泡沫塑料：称取三聚氰胺10kg，37％甲醛21kg，亚硫酸钠2kg，邻苯二甲酸酐600g，在90℃下进行回流反应，1.2小时后降温至85℃，搅拌下加入三聚氰胺15kg并保持搅拌40分钟然后降温至40℃待用。称取己烷10kg，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1.5kg，乙二醇2kg，85％磷酸550g，70％硫酸330g高速搅拌混合均匀并静止消泡，得到助剂待用。按照树脂与助剂之间重量比例为 100:30，送入微波发泡炉，启动微波系统，按照每公斤物料分配60kw微波设定功率，发泡3分钟，生产出厚度100mm的阻燃泡沫塑料备用。
泡沫塑料切粒：用泡沫塑料切粒机将阻燃泡沫塑料切成10mm见方的泡沫塑料颗粒备，切割过程中经喷雾设施喷淋浸润助剂，使泡沫塑料表面形成痕量易粘接木屑的浸润助剂层；浸润助剂的成分包括树脂和表面活性剂，树脂占比 55％，表面活性剂占比45％，树脂包括低分子聚氨酯树脂，表面活性剂包括甘油。
本实施例使用自制的上下分层、纵向切条、旋刀横向截断的多功能切割机进行切粒，该多功能切割机包括第一对刃切片刀、第二对刃切片刀和旋刀，对刃切片刀上下分层设置，中间为进料缝隙，可通过齿轮调节对刃切片刀的刀片的间隙，以适应切割不同大小的颗粒，具体结构如图1-3所示，泡沫塑料被第一对刃切片刀切成片状，再由第二对刃切片刀切成条状，最后通过旋刀切为颗粒；也可选用市面上其他泡沫塑料切粒机进行切割。
在卧式搅拌仓内称量加入阻燃泡沫塑料颗粒30kg，碎木屑40kg，加入时间为15分钟，开动搅拌混合2分钟，然后边搅拌边喷射三聚氰胺树脂胶黏剂(胶水)40kg，再充分搅拌混合8分钟，拌速度控制在30rpm，然后待压料通过进料平台加入预热成120℃的连续钢带加压机中压制11分钟后出模，加热压缩过程中胶黏剂固化交联，泡沫颗粒和木屑牢固粘接在一起，输出的阻燃板经传动出料平台输出，获得密度180kg/m3的阻燃树脂泡沫塑料木屑板，具体尺寸根据要求可调整。
实施例2
准备脲醛树脂胶黏剂(自制胶水)：称取三聚氰胺5kg，尿素10kg，37％甲醛 24kg，邻苯二甲酸酐30g，硫酸钠20g，脱盐水70kg，入搅拌的合成反应釜中，沸腾状态下常压回流3小时，用冷却水降温至45°，调PH值至6至7包装入桶备用。
准备阻燃泡沫塑料：称取三聚氰胺10kg，37％甲醛20kg，固体多聚甲醛3kg，亚硫酸钠2kg，稀硫酸330g，在90℃下进行回流反应，1.2小时后降温至80℃，搅拌加入三聚氰胺15kg并保持搅拌20分钟然后降温至40℃待用。称取环戊烷 12kg，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1.5kg，乙二醇2kg，70％甲酸550g，70％硫酸 330g高速搅拌混合均匀并静止消泡，得到助剂待用。按照树脂与助剂之间重量比例为100:28，送入微波发泡炉，启动微波系统，按照每公斤物料分配50kw微波设定功率，发泡4分钟，生产出厚度100mm的阻燃泡沫塑料备用。
泡沫塑料切粒：用泡沫塑料切粒机将阻燃泡沫塑料切成15mm见方的泡沫塑料颗粒备用，切割过程中经喷雾设施喷淋浸润助剂，使泡沫塑料表面形成痕量易粘接木屑的浸润助剂层；浸润助剂的成分包括树脂和表面活性剂，树脂占比52％，表面活性剂占比48％，树脂包括低分子聚氨酯树脂，表面活性剂包括硬脂酸甘油酯和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。
本实施例使用自制的上下分层、纵向切条、旋刀横向截断的多功能切割机进行切粒，该多功能切割机包括第一对刃切片刀、第二对刃切片刀和旋刀，对刃切片刀上下分层设置，中间为进料缝隙，可通过齿轮调节对刃切片刀的刀片的间隙，以适应切割不同大小的颗粒，具体结构如图1-3所示，泡沫塑料被第一对刃切片刀切成片状，再由第二对刃切片刀切成条状，最后通过旋刀切为颗粒；也可选用市面上其他泡沫塑料切粒机进行切割。
在卧式搅拌仓内称量加入阻燃泡沫塑料颗粒40kg，碎木屑40kg，开动搅拌混合2分钟，然后边搅拌边喷射脲醛树脂胶黏剂(胶水)40kg，加入时间为12分钟，再充分搅拌混合11分钟，拌速度控制在25rpm，然后待压料通过进料平台加入预热成110℃的连续钢带加压机中压制11分钟后出模获得密度180kg/m3的阻燃树脂泡沫塑料木屑板，加热压缩过程中胶黏剂固化交联，泡沫颗粒和木屑牢固粘接在一起，输出的阻燃板经传动出料平台输出，如图4所示，经同步运行的刀锯按所需要求的长度截断，具体尺寸可根据要求调整。
实施例3
准备脲醛树脂胶黏剂(自制胶水)：称取三聚氰胺5kg，尿素10kg，37％甲醛 24kg，邻苯二甲酸酐30g，硫酸钠20g，脱盐水70kg，入搅拌的合成反应釜中，沸腾状态下常压回流3小时，用冷却水降温至45°，调PH值至6至7包装入桶备用。
准备阻燃泡沫塑料：称取三聚氰胺10kg，37％甲醛20kg，固体多聚甲醛3kg，亚硫酸钠2kg，稀硫酸330g，在90℃下进行回流反应，1.2小时后降温至83℃，搅拌加入三聚氰胺15kg并保持搅拌30分钟然后降温至40℃待用。称取环戊烷 12kg，脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1.5kg，乙二醇2kg，70％甲酸550g，70％硫酸 330g高速搅拌混合均匀并静止消泡，得到助剂待用。按照树脂与助剂之间重量比例为100:32，送入微波发泡炉，按照每公斤物料分配40kw微波设定功率，生产出100mm的阻燃泡沫塑料备用。
泡沫塑料切粒：用泡沫塑料切粒机将阻燃泡沫塑料切成20mm见方的泡沫塑料颗粒备用，切割过程中经喷雾设施喷淋浸润助剂，使泡沫塑料表面形成痕量易粘接木屑的浸润助剂层；浸润助剂的成分包括树脂和表面活性剂，树脂占比50％，表面活性剂占比50％，树脂包括低分子聚氨酯树脂，表面活性剂包括甘油和硬脂酸甘油酯。
本实施例使用自制的上下分层、纵向切条、旋刀横向截断的多功能切割机进行切粒，该多功能切割机包括第一对刃切片刀、第二对刃切片刀和旋刀，对刃切片刀上下分层设置，中间为进料缝隙，可通过齿轮调节对刃切片刀的刀片的间隙，以适应切割不同大小的颗粒，具体结构如图1-3所示，泡沫塑料被第一对刃切片刀切成片状，再由第二对刃切片刀切成条状，最后通过旋刀切为颗粒；也可选用市面上其他泡沫塑料切粒机进行切割。
在卧式搅拌仓内称量加入阻燃泡沫塑料颗粒40kg，碎木屑40kg，开动搅拌混合3分钟，然后边搅拌边喷射脲醛树脂胶黏剂(胶水)40kg，加入时间为12分钟，再充分搅拌混合10分钟，拌速度控制在35rpm，然后待压料通过进料平台加入预热成130°的连续钢带加压机中压制11分钟后出模获得密度180kg/m3的阻燃树脂泡沫塑料木屑板，加热压缩过程中胶黏剂固化交联，泡沫颗粒和木屑牢固粘接在一起，输出的阻燃板经传动出料平台输出，如图4所示，再经同步运行的刀锯按所需要求的长度截断，具体尺寸可根据要求调整。
根据实验，普通木屑板耐火时间是3.1分钟左右即可引燃，三聚氰胺木纹纸的木板3.5到4.2分钟即引燃，而本发明实施例制备的轻质阻燃泡沫木屑板经15 分钟仍未能引燃。可以看出，相比于现有技术，本发明制备的木屑板具有优异的阻燃性能，大幅提高了木屑板的使用安全性，具有广阔的应用场景。
Claims (10)
1.一种轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
S1、制备高比例三聚氰胺的三聚氰胺甲醛树脂；用烃类发泡剂在微波设备中发泡制成阻燃泡沫塑料；
S2、把阻燃泡沫塑料切割成方形或不规则形状的颗粒；
S3、将木屑与阻燃泡沫塑料颗粒置于搅拌仓内，所用泡沫塑料质量为木屑质量的43-82％，开动搅拌器，边搅拌边加入胶水，胶水质量为泡沫塑料与木屑总质量40％到60％；
S4、把混合好的预压料摊平输送到钢带加压机中，进行加压热缩，得到板材。
2.根据权利要求1所述的一种轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板的制备方法，其特征在于，所述高比例三聚氰胺的三聚氰胺甲醛树脂由如下方法制备：
称取三聚氰胺、甲醛、增粘剂和催化剂入反应釜进行回流反应，反应温度约为90-110℃，反应60-80分钟后，降温至80-85℃，在搅拌下加入三聚氰胺粉末，并保持搅拌20-40分钟，然后降温至30-50°待用；
称取烃类发泡剂、固化剂和表面活性剂，高速搅拌混合均匀并静止消泡，得到助剂待用；
按照树脂与助剂之间重量比例为100:(28-32)，充分混合后进行微波动力发泡，采用2450MHz微波系统，根据进料量设定微波功率，使每公斤物料分配40-60kw的功率，发泡3-4分钟后得到三聚氰胺甲醛树脂泡沫塑料。
3.根据权利要求1所述的一种轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板的制备方法，其特征在于，所述高比例三聚氰胺的三聚氰胺甲醛树脂，是三聚氰胺和三聚氰胺甲醛树脂的混合物，是在三聚氰胺甲醛树脂合成结束前额外添加三聚氰胺制备而成的，额外添加的三聚氰胺与三聚氰胺甲醛树脂的摩尔比不低于1:1。
4.根据权利要求1所述的一种轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，将阻燃泡沫塑料切割成粒径为10-30mm的颗粒，切割过程中将浸润助剂喷淋于泡沫塑料颗粒表面，所述浸润助剂的成分包括树脂和表面活性剂，树脂占比50％到55％，表面活性剂占比45％到50％。
5.根据权利要求3所述的一种轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板的制备方法，其特征在于，所述浸润助剂中树脂包括低分子聚氨酯树脂，表面活性剂包括甘油、硬脂酸甘油酯、脂肪醇聚氧乙烯醚和硫酸钠中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的一种轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板的制备方法，其特征在于，所述步骤S3搅拌混合过程中，胶水加入时间控制在12-18分钟，搅拌速度控制在25-35rpm，总的搅拌混合时间为20-25分钟。
7.根据权利要求1所述的一种轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板的制备方法，其特征在于，所述胶水选用聚氨酯树脂、不饱和聚酯树脂、三聚氰胺甲醛树脂、环氧树脂、脲醛树脂、聚乙烯醇树脂和C4石油树脂中的一种或几种。
8.根据权利要求1所述的一种轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，热压前，将连续钢带加压机预热到110-130℃。
9.根据权利要求1所述的一种轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，随着钢带加压机的输送，混合物料输送通道逐渐被缩小，在通道最窄处物料所受压力不低于150KPa，物料受压总时间不低于12分钟。
10.一种轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板，其特征在于，是由权利要求1-9任一项所述的轻质蜜胺级阻燃泡沫木屑板的制备方法所制得，其密度为200kg/m3-350kg/m3。
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