阅读说明：本技术 一种阻燃无醛密度板的制造工艺 (Manufacturing process of flame-retardant formaldehyde-free density board ) 是由 仲维龙 肖锋 腾辉 刘丛飞 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公布了一种阻燃无醛密度板的制造工艺,杨树木在温度为170～180℃,蒸煮压力为9.5±0.5bar,蒸煮时间为3.5±0.3min的条件下,经蒸汽软化后被热磨机碾磨成所述木质纤维,该木质纤维须包括以下三种尺寸规格及其占比：长度2mm～5.4mm且长宽比为63～110的木质纤维占比10％～20％,长度0.125～2mm且长宽比为35～63的木质纤维占比70％～90％,剩余木质纤维的长度0.06～0.125mm且长宽比20～35；异氰酸酯40±5kg/m3,石蜡5.5±0.5kg/m3,磷系列阻燃剂57±4kg/m3,染料1.8±0.6kg/m3,混合后的物料经干燥后须使得纤维水分为7±0.5％；混合后的物料最后在热压机中依次经过五个温度区后被压制成型。本发明提供的工艺制造出来的密度板实现了内结合强度、甲醛释放量和阻燃性三方面性能的同时提升。(The invention discloses a manufacturing process of a flame-retardant formaldehyde-free density board, which is characterized in that poplar is softened by steam and ground into wood fibers by a hot grinding machine under the conditions that the temperature is 170-180 ℃, the cooking pressure is 9.5 +/-0.5 bar and the cooking time is 3.5 +/-0.3 min, wherein the wood fibers comprise the following three dimensions and proportions: 10-20% of wood fibers with the length of 2-5.4 mm and the length-width ratio of 63-110, 70-90% of wood fibers with the length of 0.125-2 mm and the length-width ratio of 35-63, and 20-35% of the rest wood fibers with the length of 0.06-0.125 mm; 40 plus or minus 5kg/m3 of isocyanate, 5.5 plus or minus 0.5kg/m3 of paraffin, 57 plus or minus 4kg/m3 of phosphorus series flame retardant and 1.8 plus or minus 0.6kg/m3 of dye, and the mixed materials are dried to ensure that the fiber moisture is 7 plus or minus 0.5 percent; and finally, the mixed materials are pressed and molded in a hot press after sequentially passing through five temperature zones. The density board manufactured by the process provided by the invention realizes the simultaneous improvement of the performances of internal bonding strength, formaldehyde release amount and flame retardance in three aspects.)

一种阻燃无醛密度板的制造工艺

技术领域

本发明属于密度板技术领域，尤其涉及一种阻燃无醛密度板的制造工艺。

背景技术

目前的木料板材市场，主要有胶合板、生态板、多层板、颗粒板和密度板，这几种板材虽然都为人造的非天然木板，但是其在结构上具有本质的区别，尤其是胶合板、生态板、和多层板，其本身是由成块的或厚或薄的实木板叠放压制而成，而密度板则是以木质纤维或其他植物纤维为原料，经纤维制备，并施加合成树脂，在加热加压的条件下，压制成的板材，在结构上与之具有本质区别。相对而言，颗粒板与密度板在结构上稍微有相似之处，那就是二者都不是采用成块的木板压制，其中，颗粒板是采用的木材或其他木质纤维素材料制成的碎料，主要原料实际上是不规则的碎屑、碎料，在施加胶粘剂后在热力和压力作用下胶合成的人造板，这与密度板直接用纤维压制不同，颗粒板的生产制备如果是采用纤维素材料，还需要将纤维素制成上述碎屑、碎料来实现压制成型。因此，密度板的综合性能介于胶合板、生态板、多层板和颗粒板之间。

作为目前最主要的家装板材之一，密度板本身在制作上工艺基本都相同，即将木材或者其它植物首先制成纤维，再经过热压成型，变成相应的板材，目前市面上各大厂家均遵循此法生产，但是生产出来的密度板却强度不一，或者综合性能较差，不能多个性能兼顾。现有密度板只有单纯无醛板或单纯的阻燃板两类，目前，市场还没有无醛、阻燃的密度板，能有无甲醛(此处的无甲醛只是相对甲醛含量极低，绝对无甲醛的人造板材是不存在的)且阻燃性能好的板材只有前述的胶合板，然而胶合板成本太高，对木材消耗大，在很多装修等使用场合显得既不经济也不适用。而密度板易于二次加工，尺寸稳定，若是能够达到无甲醛、阻燃性好而强度高这样的优良综合性能，无疑可以在人造板材领域实现一次技术突破，彻底改变目前装修板材领域的使用格局甚至整个产业格局，例如，对于汽车内饰，高端室内及公共场合(学校，医院，KTV等)装修等领域来说，产品需求量非常之大，因此，若是能实现密度板在强度、甲醛释放量以及阻燃性三方面综合性能的兼容、提升，无疑是密度板技术领域的一次巨大飞跃，可大大促进该行业的发展。

现有市面上的部分甲醛量释放较低的密度板或者强度较好的密度板，有通过植物原料制成的纤维来制备，其强度实际远远不够，更无法实现强度和阻燃性兼顾的要求，而木质纤维制备时，不少密度板又添加了双组分豆粕胶粘剂、体酚醛树脂、脲醛树脂作为辅助胶黏剂，并还额外添加了诸如稻草、改性大豆蛋白大分子、防腐抗菌剂、沙生灌木、甲基纤维素等多种原材料来进行一系列的新型工艺的制备，但所得到的密度板在阻燃性和甲醛释放量以及强度方面依然难以并举，亟待改进。

发明内容

本发明的目的在于解决上述技术问题，提供一种阻燃无醛密度板的制造工艺，该阻燃无醛密度板的制造工艺能较好地解决现有密度板内结合强度、甲醛释放量和阻燃性较差的技术问题，并实现内结合强度、甲醛释放量和阻燃性三方面性能的同时提升。

本发明的技术方案如下：一种阻燃无醛密度板的制造工艺，包括以下步骤：

(1)将木材经高温高压制备成木质纤维；

(2)在木质纤维中加入胶黏剂和石蜡以及阻燃剂、染料后干燥；

(3)热压机将混合后的木质纤维固化成型；

其中，在步骤(1)中，所述木材为杨树木，杨树木在温度为170～180℃，蒸煮压力为9.5±0.5bar，蒸煮时间为3.5±0.3min的条件下，经蒸汽软化后被热磨机碾磨成所述木质纤维，该木质纤维须包括以下三种尺寸规格及其占比：长度2mm～5.4mm且长宽比为63～110的木质纤维占比10％～20％，长度0.125～2mm且长宽比为35～63的木质纤维占比70％～90％，剩余木质纤维的长度0.06～0.125mm且长宽比20～35；

步骤(2)中，加入的胶黏剂为异氰酸酯，阻燃剂为磷系列阻燃剂，且各种物料加入混合后须满足：异氰酸酯40±5kg/m³，石蜡5.5±0.5kg/m³，磷系列阻燃剂57±4kg/m³，染料1.8±0.6kg/m³，混合后的物料经干燥后须使得纤维水分为7±0.5％；

步骤(3)中，所述热压机的温度依次为240±5℃、255±5℃、240±5℃、210±5℃、140±8℃且对应的时长依次为25±2s、21±2s、23±2s、28±3s、35±1s；热压机的高压区和中压区压力分别为4.5±0.5N/mm²和1±0.2N/mm²。且高压区停留的时间不少于总热压时间的三分之二，且宜占据热压机总热压时间的2/3～5/6。

本发明的有益效果：本发明立足于传统工艺的三步法，从传统工序的原料选材(主要是定向性地选择杨树木，本发明若采用其余的木材则难以在相同条件下获得相同性能的密度板)，组分配比以及工艺参数上进行改进，并未对工艺的整体框架进行改变，因此，技术升级的成本几乎并未发生变化，但是，按本工艺制备的密度板相对于现有密度板而言其内结合强度、甲醛释放量和阻燃性却均有较大提升，且最关键的效果是，还实现了内结合强度、甲醛释放量和阻燃性三方面综合性能的兼得，同时集成了这三项主要的优异性能，这在现有的密度板生产制造技术中是不能轻易达到，尤其是在不改变传统工艺框架基础上，仅以改变原料种类(指定杨树木)、组分配比和工艺参数的这种廉价方式获得综合性能优良的密度板则更是堪称技术上的一次巨大突破。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明：

一种阻燃无醛密度板的制造工艺，其主要包括以下步骤：(1)将木材经高温高压制备成木质纤维；(2)在木质纤维中加入胶黏剂和石蜡以及阻燃剂、染料后干燥；(3)热压机将混合后的木质纤维固化成型。其中，在步骤(1)中，所述木材为杨树木，杨树木在温度为170～180℃，蒸煮压力为9.5±0.5bar，蒸煮时间为3.5±0.3min的条件下，经蒸汽软化后被热磨机碾磨成所述木质纤维，该木质纤维须包括以下三种尺寸规格及其占比：长度2mm～5.4mm且长宽比为63～110的木质纤维占比10％～20％，长度0.125～2mm且长宽比为35～63的木质纤维占比70％～90％，剩余木质纤维的长度为0.06～0.125mm且长宽比20～35。

在前述的步骤(2)中，目前可以选择的胶黏剂和阻燃剂种类繁多，但是，此处，本发明定向选用加入的胶黏剂为异氰酸酯，阻燃剂为磷系列阻燃剂。在以上各自物料选定后，其加入量须满足：异氰酸酯40±5kg/m³，石蜡5.5±0.5kg/m³，磷系列阻燃剂57±4kg/m³，染料1.8±0.6kg/m³，混合后的物料经干燥后须使得纤维水分为7±0.5％。而在前述的步骤(3)中，热压机的温度依次为240±5℃、255±5℃、240±5℃、210±5℃、140±8℃且对应的时长依次为25±2s、21±2s、23±2s、28±3s、35±1s；热压机在上述依次变化的温度区域条件下，依次历经高压区和中压区，其中高压区和中压区的压力分别为4.5±0.5N/mm²和1±0.2N/mm²，其时间可以根据上述个温度区域历经时间之和来进行分配，须使得高压区停留的时间不少于总热压时间的三分之二，且宜占据热压机总热压时间的2/3～5/6。

以下给出了按上述工艺方法制备的若干组密度板的配比、工艺参数表，本领域技术人员可以按照下表的物料配比及相应工艺参数进行密度板的制备，以获得本发明的阻燃无醛板。

表1

对上述表1中实施例1～8所制造出的阻燃无醛板分别进行内结合强度、甲醛释放量、阻燃性三种性能的测试，其测试结果见下表；为了进行性能对比分析，还随机选取市面上的8种现有的密度板在同样试验条件下进行内结合强度、甲醛释放量、阻燃性三种性能的测试，其结果统计亦见下表：

表2

对于上述表2，需要说明的是，以上试验中，按本工艺所制备的密度板的板厚和所选取的现有市面上常见几种密度板样板(样板A—H)的板厚均为6mm。表格中的“强度”是指的密度板的内结合强度，而阻燃性的测试则是参照GB/T20284和GB/T8626在点火时间为30s时进行的测试，其具体实验数据的解释例如实施例1，其阻燃性试验数据中，“97W/s”是指的燃烧增长速率指数FIGRA0.2MJ的值为97W/s；“未达长翼边缘”是指的该密度板燃烧试验时，其火焰横向蔓延程度未到达试样长翼边缘处；“5.9MJ”是指600s的总放热量THR600s为5.9MJ；“132mm”是指60s内焰尖高度Fa为132mm，“无引燃”指的则是在60s内无燃烧滴落物引燃滤纸现象出现。

根据上述表2的试验数据可知，按本发明所提供的方法制造的密度板，其内结合强度值为2.2～2.6Mpa，甲醛释放量为0.01～0.016mg/m³，其阻燃性参数中，FIGRA0.2MJ为97～118W/s，火焰横向蔓延程度除了实施例8意外其余均未到达试样长翼边缘处，THR600s为5.9～7.9MJ，也仅实施例8的THR600s值高于了7.5MJ,其余均处于5.9～7.2MJ的范围内，即其中6个实施例中的密度板的THR600s＜7.5MJ的。而60s内焰尖高度Fa为132～143mm，亦即全部小于150mm。在8个实施例制备出的密度板中，仅仅实施例2在试验时出现了其燃烧滴落物引燃了滤纸的现象，其余均为未有引燃的安全状态。

而在随机选取的市面上8种密度板样本于同样条件下进行的试验中，其内结合强度值为1.7～2.3Mpa，相比于本发明提供的密度板2.2～2.6Mpa的内结合强度值，其强度明显要低，且现有的几种密度板中仅样板F的内结合强度时大于了2MPa而达到了本发明密度板的水平的，其余均为2MPa以下，本发明的密度板的强度明显优于现有的密度板。而对于甲醛释放量，现有的几种密度板为0.015～0.052mg/m³，其相对于本发明密度板的0.01～0.016mg/m³的甲醛释放量，更是显得高出很多，远不如本发明的密度板，也仅有样板A的甲醛释放量(0.015mg/m³)勉强可以与本发明的密度板相比，然而观其内结合强度却太低，仅为1.7MPa。现有密度板的阻燃性参数中，燃烧增长速率指数FIGRA0.2MJ为127～165W/s，相比于本发明的密度板的97～118W/s同样高出不少，且现有市面上的密度板呈现出燃烧增长速率指数分布极为不均的现象，大多数的燃烧增长速率指数其实都处于150W/s左右，阻燃性明显较差。而现有密度板的火焰横向蔓延程度除了样板E其余均蔓延至了长翼边缘处，也说明了其阻燃性劣于本发明所制备的密度板。现有密度板的THR600s为7.9～10.3MJ，而本发明的密度板为5.9～7.9MJ，二者同样差距较大。而现有几种密度板的60s内焰尖高度Fa为156～180mm，大于本发明密度板的132～143mm，同样体现出本发明的8个实施例中的密度板阻燃性能优于该现有的8种密度板样本；并且在8个实施例制备出的密度板中，仅仅实施例2在试验时出现了其燃烧滴落物引燃了滤纸的现象，其余均为未有引燃的安全状态，反观现有的8种密度板样本，仅实施例5未被引燃。

综上可知，按本发明提供的工艺所制备的每一个实施例中的密度板，无论从内结合强度、甲醛释放量还是阻燃性来说，均优于现有的绝大多数密度板，而从整体性能观察来看，本发明提供的工艺制备出来的密度板明显优于现有的密度板，现有密度板中虽然有个别板材的内结合强度、甲醛释放量和阻燃性较好，甚至部分性能可以与本发明的密度板相比拟，但是其综合性能却不尽人意，例如现有密度板中的样板E，其具有较好的阻燃性，但是其甲醛释放量和内结合强度均远远劣于本发明的密度板，而样板F的内结合强度高达2.3MPa，但是其余的性能也同样较差，很难做到内结合强度、甲醛释放量、阻燃性这三项性能兼得，其某方面性能优良的原因很可能是以牺牲其余性能参数的基础上实现的，然而本发明的工艺制备出来的密度板具有内结合强度、甲醛释放量以及阻燃性能兼备的优异综合性能。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。