一种零甲醛环保发泡阻燃板材及其制造方法技术

本发明专利技术公开一种零甲醛环保发泡阻燃板材及其制造方法，通过动态气体喷射式成型与阻燃新技术理论与装备，以木质或非木质纤维、颗粒、粉末及刨花等为原材料，以清洁的高速高压热气体为介质，促使功能微粒在多孔性结构板材模板的孔隙流道中快速流动，并加速组成单元之间化学键合、整体发泡反应和阻燃聚合物在板材的组成单元表面的化学沉积，制造零甲醛释放的绿色环保发泡阻燃板材，可实现不同密度(80～1000kg/m3)和厚度为(5mm～1000mm)系列板材的制造，具有优异的保温、吸声降噪、阻燃、吸附室内有害气体、温湿度调节和机械加工等性能，可替代传统发泡保温塑料板、无机纤维保温板、传统含甲醛人造板在家具、建筑等领域广泛应用，具有巨大的市场价值。

Zero formaldehyde environment-friendly foaming flame retardant sheet and manufacturing method thereof

The invention discloses a zero-formaldehyde environment-friendly foamed flame-retardant board and its manufacturing method. Through dynamic gas injection molding and new flame-retardant technology theory and equipment, wood or non-wood fibers, particles, powders and shavings are used as raw materials, and clean high-speed and high-pressure hot gas is used as medium to promote the porous structure of functional particles. The rapid flow in the pore channel of the plate formwork accelerates the chemical bonding between the components, the whole foaming reaction and the chemical deposition of flame retardant polymers on the surface of the components of the plate. The green foamed flame retardant sheets with zero formaldehyde emission can be manufactured. The series of flame retardant sheets with different densities (80-1000kg/m3) and thickness (5mm-1000mm) can be realized. The manufacture of sheet metal has excellent properties of heat preservation, sound absorption and noise reduction, flame retardancy, adsorbing harmful gases in the room, temperature and humidity regulation and mechanical processing. It can replace the traditional foamed insulation plastic board, inorganic fiber insulation board, traditional formaldehyde-containing wood-based board in furniture, construction and other fields, and has great market value.

【技术实现步骤摘要】
一种零甲醛环保发泡阻燃板材及其制造方法
本专利技术涉及的零甲醛环保发泡阻燃板材，特别是涉及绿色环保工装、家装、建筑材料的功能性材料，该材料可在现代建筑、家具、家庭装饰、工业装修领域广泛使用。
技术介绍
当前我国建筑、家具和装饰领域大多数使用的板材主要包括有机合成发泡板、无机纤维矿物板和传统含甲醛人造板等品种，上述板材虽然具有诸多优点，如成本低、尺寸稳定好和吸水率小等特点，但该种材料在生产、制造和使用过程中存在严重的环境污染问题。例如：玻璃、硅酸铝等无机纤维在实际生产和使用中对人体皮肤的强烈刺激及其“致癌可能”，造成行业形成“既恨之又爱之”的尴尬局面。目前建筑领域大规模使用的聚苯乙烯等保温板所产生的巨大安全风险(如上海“11.15事件”)时时给安全生产敲响警钟。传统人造板大规模在家具和建筑领域的应用造成人居环境的严重甲醛污染，至今仍影响千家万户的健康安全,仍不能从根源上很好解决。节能环保板材作为应用范围广、附加值高、市场竞争力强、创新程度高，未来十年内仅国内市场规模将达万亿之巨。开发新型的绿色环保型的功能性隔热吸声材料已成为当前社会共同关注的课题，许多新型的隔热吸声材料相继得到快速发展，特别是对其在环保型提出了更高的要求，要求该种材料在满足保温、吸声降噪、装饰功能的同时，还具有舒适、绿色环保、贴近自然的感觉。本专利技术专利技术制造超低、中和高密度三种零甲醛阻燃发泡板材系列产品，可分别替代传统发泡塑料板、无机纤维保温板、传统人造板在家具、建筑节能环保及高级装饰等领域广泛应用。本专利技术发展的绿色板材也符合国家绿色建筑和整体装配式建筑发展战略需求。与目前零甲醛板材技术相比，本专利技术专利具有突出的实质性进步与技术优势。例如，目前行业中主要采用简单的异氰酸酯树脂、不饱和聚酯树脂、木素、低分子木素脱氢聚合物替代传统脲醛树脂或酚醛树脂和基本一致的生产工艺制造零甲醛板材(如专利文书CN201410462072.8、专利文书CN201610283240.6、专利文书ZL201310435998.3)，虽能实现板材的零甲醛释放，但其生产成本昂贵、板材密度单一(中、高密度板材)、板材易燃且生产工序复杂，造成难以大规模化生产与应用。而专利技术专利文书ZL200710028546.8和ZL200810026535.0提出的蒸汽发泡溶剂型异氰酸酯树脂和植物纤维技术制备超低密度的板材技术，因其仅仅能够制造超低密度纤维板材，且需要大量蒸汽和难以实现同时防腐、阻燃等板材功能等缺陷，造成其面临仍难以大规模化制造的现实。专利技术专利ZL201110214458.3提出采用蒸汽发泡溶剂型聚氨酯树脂并制造绿色环保缓冲包装纤维材料的制造方法，虽然提出在树脂改性过程中加入阻燃剂、防腐剂及防水剂，但其仍使用溶剂型聚氨酯树脂及采用蒸汽发泡的方式，大大增加整个生产能耗、纤维表面添加剂易被蒸汽冲洗流失、发泡率低及使用有机溶剂的环境污染等重要问题，其材料的性能无法达到工业或家用板材的使用要求。本专利技术专利提供新的制造技术可实现较宽域的密度范围内(50～1000kg/m3)的零甲醛环保发泡阻燃板材的快速制造，并颠覆传统喷射蒸汽热压的方式，以效率更高且易加工的高速高压热气体为介质，并一次性将阻燃剂、防腐剂及防水剂加工成高速流动和雾化的功能微粒分散体，在流动过程中以超高接触反应面积的环境下促使雾化功能微粒与纤维、颗粒、粉末及刨花等组成单元之间快速化学键合、整体发泡反应，使得整个反应更加完整、快速、涉及反应面广，且整个过程中无需使用对环境污染的有机溶剂及其溶剂型发泡树脂，清洁制造零甲醛释放的绿色环保发泡阻燃板材，利用这项新技术可实现不同密度(50～1000kg/m3)和厚度为(5mm～1000mm)系列板材的制造，可替代传统发泡保温塑料板、无机纤维保温板、传统含甲醛人造板在家具、建筑、家具装饰、火车、船舰、飞机等领域广泛应用。附图说明图1板材成型器结构简图。图2板材成型器的上喷射孔板结构图(备注：孔板的孔结构为直筒穿孔型，激光打孔、内壁做防锈、惰性处理；板孔为可拆卸式，便于清洗)。图3板材成型器的下喷射孔板结构图(备注：孔板的孔结构为直筒穿孔型，激光打孔、内壁做防锈、惰性处理；板孔为可拆卸式，便于清洗)。
技术实现思路
本专利技术专利的主要目的在于克服现有板材生产技术中的不足或缺陷，提供一种零甲醛环保发泡阻燃板材及其制造方法。本专利技术原理：将生物质微粒(包括纤维、刨花、颗粒、粉末)在高速分散中与树脂化合物及助剂均匀混合，完成改性过程，通过高速高压高热气体将阻燃剂、防腐、防水处理液雾化成高速分散的高温水性功能微粒，将改性后的生物质微粒通过不断挤压方式喂入成型器成型区后，并将高速雾化的高温水性功能微粒快速穿透成型区，在压力、温度的作用下，树脂端基高度活性基团与生物质微粒表面的-OH、-COOH或酚羟基等基团进行交联固化和发泡反应，与此同时，阻燃剂、防腐、防水化合物在高速气流作用下深度分布于生物质微粒表面及各微孔道中，整个成型期间滞留在板坯中的水分均由高压高热气体进行干燥并随高压气流带走，在物理化学反应的同时实现板材的干燥，通过压制干燥器将板坯制造具有不同密度(50～1000kg/m3)和厚度为(5mm～1000mm)系列板材的制造，具有优异的保温、吸声降噪、阻燃、吸附室内有害气体、温湿度调节和机械加工等性能，具有易机械加工、抗菌性能好、成本低、尺寸稳定性好、抗湿性强的新型板材。本专利技术的目的通过如下技术方案实现：首先根据产品的厚度与密度的制造要求，将一定量生物质微粒(包括纤维、刨花、颗粒、粉末)气流干燥，将纤维含水率降低至5％；取一定量树脂对生物质微粒进行高速均匀混合，达到改性的目的；将将改性后的生物质微粒通过不断挤压方式喂入成型器成型区后，通过高速高压高热气流进行预干燥，并通过高压高热气体将阻燃剂、防腐、防水处理液雾化成高速分散的高温水性功能微粒，并将其通过成型器板孔高速注入成型器成型区，瞬间将板材升温和加速各项反应的推进，在完成各项反应后，采用高压高热气体进行预干燥，再将板材板坯推入压制干燥区域，通过调节其压力与温度改变板材的密度与厚度，根据最终产品的形状需要，通过锯、切割的形式将产品切成所需形状的最终产品。该专利技术产品与目前的隔热吸声材料相比，具有如下优点：1.通过自主研发的动态气体喷射式成型与阻燃新技术理论与装备，以清洁的高速高压热气体为介质，可成功制造宽密度、厚度范围的零甲醛释放的绿色环保发泡阻燃板材，孔隙率在99％以上。产品显自然色，贴近自然，给人以轻松的感觉，质软且富有弹性，无任何甲醛等有毒气体释放；2.制造密度(50～1000kg/m3)和厚度为(5mm～1000mm)系列板材，所需生产周期极短，约为1～2min/m3，为传统热模压法生产周期的1/20～1/80，与生产发泡塑料时间相当；3.在制造过程中以清洁的高温高热气体为加工介质，整个生产过程不会产生对周边环境产生影响的噪声、大气和水污染，属于真正意义上的清洁生产；4.板材同时具有防腐、防水和阻燃的功能，可在建筑、家具及装饰领域广泛应用；5.板材具有优异的吸声降躁、保温功能；6.材料的抗湿性能好，在温度(20–35℃)和湿度(32％-95％)的室内存放24h后吸湿度<8％，并在以后的长期存放过程中保持吸湿本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种零甲醛环保发泡阻燃板材及其制造方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件：（1）原材料干燥工艺：将一定重量的板材用原材料（包括木质或非木质纤维、颗粒、粉末及刨花）在90～105℃条件气流干燥至含水率低于5%；（2）阻燃剂配置：将占绝干原材料重量5～35％的阻燃剂按照配比在20～100℃分散于水中，并充分搅拌直至溶解，形成阻燃剂质量分数0.1～70%水溶液;（3）防腐剂及防水剂的配置：将占绝干原材料重量0.01～5％的防腐剂在20～100℃溶解于分散于水中，并充分搅拌直至溶解，并随后将占绝干原材料重量2～40％的防水剂加入并充分混合搅拌，形成阻燃剂质量分数0.1～70%水溶液;（4）原材料改性加工：将步骤（1）干燥好的原材料置于密闭混合器内，同时将占绝干原材料重量2～40％的发泡性混合树脂，通过高速气流干燥的方式进入到密闭混合器，在高压高速气流作用下均匀混合，得到树脂改性的原材料;（5）将步骤（2）和（3）分别得到的阻燃剂水溶液和防腐、防水处理液分别置于2个存储箱中，分别为A箱和B箱，由管道将A箱和B箱与高速气体喷射器连接，当温度为100～300℃的高速热空气气流通过喷嘴喷出时产生负压，将分别置于A箱和B箱的阻燃剂水溶液和防腐、防水处理液高速吸入，并随热空气气流高速喷射并形成高度雾化的功能微粒分散体;（6）板材成型：将步骤（4）改性后的板材用原材料通过螺旋喂料器送料，并通过连续挤压的方式喂料入成型器成型区后，在成型器上喷射板快速通入高压高热气体对预板坯进行预干燥，使其含水率快速降低至20～40%，并随即启动步骤（5）将高度雾化的功能微粒分散体随高压高热气体在高气压下（10～100 kgf）由上喷射板快速穿透成型区，并由下抽吸板回收高热气体及其功能微粒分散体，从下抽吸板抽吸时间为1秒～100秒，达到目标时间后，停止高压喷射后，再在成型器上喷射板快速通入高压高热气体对预板坯进行预干燥，使其含水率快速降低至5‑20%，将发泡成型的板材板坯在主成形器内停留近1秒～20min的时间，自动推出成型器;（7）板材压制干燥工艺：将步骤（6）成型的板材板坯自动推进压力干燥区，通过调整压力板的压力与温度，根据将板坯压制到目标密度与厚度;（8）板材裁剪与入库：将步骤（7）得到的干燥后的零甲醛环保发泡阻燃板材经普通裁切成符合市场需求的目标尺寸，打包后入库。...

【技术特征摘要】
1.一种零甲醛环保发泡阻燃板材及其制造方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件：（1）原材料干燥工艺：将一定重量的板材用原材料（包括木质或非木质纤维、颗粒、粉末及刨花）在90～105℃条件气流干燥至含水率低于5%；（2）阻燃剂配置：将占绝干原材料重量5～35％的阻燃剂按照配比在20～100℃分散于水中，并充分搅拌直至溶解，形成阻燃剂质量分数0.1～70%水溶液;（3）防腐剂及防水剂的配置：将占绝干原材料重量0.01～5％的防腐剂在20～100℃溶解于分散于水中，并充分搅拌直至溶解，并随后将占绝干原材料重量2～40％的防水剂加入并充分混合搅拌，形成阻燃剂质量分数0.1～70%水溶液;（4）原材料改性加工：将步骤（1）干燥好的原材料置于密闭混合器内，同时将占绝干原材料重量2～40％的发泡性混合树脂，通过高速气流干燥的方式进入到密闭混合器，在高压高速气流作用下均匀混合，得到树脂改性的原材料;（5）将步骤（2）和（3）分别得到的阻燃剂水溶液和防腐、防水处理液分别置于2个存储箱中，分别为A箱和B箱，由管道将A箱和B箱与高速气体喷射器连接，当温度为100～300℃的高速热空气气流通过喷嘴喷出时产生负压，将分别置于A箱和B箱的阻燃剂水溶液和防腐、防水处理液高速吸入，并随热空气气流高速喷射并形成高度雾化的功能微粒分散体;（6）板材成型：将步骤（4）改性后的板材用原材料通过螺旋喂料器送料，并通过连续挤压的方式喂料入成型器成型区后，在成型器上喷射板快速通入高压高热气体对预板坯进行预干燥，使其含水率快速降低至20～40%，并随即启动步骤（5）将高度雾化的功能微粒分散体随高压高热气体在高气压下（10～100kgf）由上喷射板快速穿透成型区，并由下抽吸板回收高热气体及其功能微粒分散体，从下抽吸板抽吸时间为1秒～100秒，达到目标时间后，停止高压喷射后，再在成型器上喷射板快速通入高压高热气体对预板坯进行预干燥，使其含水率快速降低至5-20%，将发泡成型的板材板坯在主成形器内停留近1秒～20min的时间，自动推出成型器;（7）板材压制干燥工艺：将步骤（6）成型的板材板坯自动推进压力干燥区，通过调整压力板的压力与温度，根据将板坯压制到目标密度与厚度;（8）板材裁剪与入库：将步骤（7）得到的干燥后的零甲醛环保发泡阻燃板材经普通裁切成符合市场需求的目标尺寸，打包后入库。2.根据权利要求1所述的一种零甲醛环保发泡阻燃板材及其制造方法，其特征在于所述的原材料或或构造单元为工业用和废弃的木质或非木质纤维...

【专利技术属性】
技术研发人员：程凡，黄小芸，
申请(专利权)人：广州木森态新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44