非木質纖維阻燃人造板及其制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種人造板及其制造方法，尤其涉及一種利用秸桿作為主要原料的非木質纖維阻燃人造板及其制造方法。
【背景技術】
[0002]我國是一個森林資源嚴重匱乏的國家，但同時又是人造板生產大國，2014年我國人造板產量突破2.7億立方米，僅人造板制造就消耗林木資源超4億立方米，林木資源的巨大需求與資源匱乏的矛盾成為了制約國家經濟發(fā)展的重要因素。另一方面，我國每年產生植物秸桿類剩余物達9億噸以上，這是一個巨大的可再生資源。
[0003]非木質纖維阻燃人造板主要是利用植物秸桿制造的，可以解決上述問題。但是，雖然目前市面上已有了的植物秸桿板材產品，由于易燃冒煙、不防水、不防蟲、室外耐候性差、易開裂、成本高、設備復雜和資源綜合利用程度不高，存在安全隱患、健康環(huán)保和產品附加值不高等方面的問題。

【發(fā)明內容】

[0004]鑒于此，確有必要提供一種非木質纖維阻燃人造板及其制造方法以克服上述技術冋題。
[0005]一種非木質纖維阻燃人造板，包括下述重量份的原料:植物秸桿顆粒65?98.5份、粘結劑3?10份和阻燃劑3?10份。本文中所述非木質纖維阻燃人造板的各組分均以重量份計算。
[0006]所述植物秸桿顆粒的粒徑大約0.5?90毫米。優(yōu)選地，所述植物秸桿顆粒的粒徑為0.5?45毫米。所述植物秸桿主要包括麥秸、稻草、玉米秸、棉花秸、麻桿、大豆秸、蘆葦、花生殼、紫莖澤蘭等大宗農業(yè)固體廢棄物及野生草本植物等非木質纖維材料。優(yōu)選地，在所述非木質纖維阻燃人造板中，所述植物秸桿顆粒為80份。其中，本文所謂的“粒徑”是指植物秸桿顆粒的有效直徑或長度。
[0007]所述粘結劑主要是用來將所述植物秸桿顆粒粘結成為一連續(xù)結構的。所述粘結劑可以為酚醛樹脂膠、美國紅魔膠或無機膠。優(yōu)選地，所述粘結劑為具有阻燃功能的粘結劑。所述無機膠可以為硅酸鹽類、磷酸鹽類、或膠體氧化鋁，所述無機膠可以為粘土或水玻璃等。優(yōu)選地，在所述非木質纖維阻燃人造板的原料中，所述粘結劑為8份。
[0008]所述阻燃劑主要是用于阻止或減緩所述植物秸桿顆粒燃燒的，其原料包括氧化鎂、硫酸鈣、氫氧化鋁、水鎂石和硼酸鋅等。其中，在該阻燃劑的原料中，各組分的作用如下:氧化鎂在所述阻燃劑中主要用于粘結和阻燃，氧化鎂作為粘結劑具有吸碘值高、分散性好、含鐵量低等優(yōu)點，與樹脂類粘合劑結合可以有效防止膠液分層和沉淀，可使膠液透明度提高和耐熱，提高其穩(wěn)定性；氧化鎂作為阻燃劑可以達到防火防腐的目的；硫酸鈣在所述阻燃劑中主要起到硬化的作用，同時也可以起到干燥和填充作用；氫氧化鋁是一種無機阻燃劑，其在所述阻燃劑中主要是阻燃、防止發(fā)煙、不產生燃燒滴落物、不產生有毒氣體；水鎂石是一種高級耐火材料，其在所述阻燃劑中主要起阻燃粘結和隔熱的作用；硼酸鋅在所述阻燃劑中的作用主要是制作阻燃劑和消煙劑，硼酸鋅與氧化鎂、氫氧化鋁等具有協同效應，有利于在本發(fā)明提供的非木質纖維阻燃人造板中形成無機阻燃體系，不會降低所述非木質纖維阻燃人造板的阻燃等級，但可降低非木質纖維阻燃人造板的成本、生煙量和毒性；此外，硼酸鋅還有助于在所述非木質纖維阻燃人造板燃燒時生成多孔炭層，從而抑制阻燃，并可減少高溫溶滴，因而減少高溫溶滴的危險引燃源。所述阻燃劑還可以進一步包括用于防止所述非木質纖維阻燃人造板腐朽的鉬酸鋅，提高所述非木質纖維阻燃人造板的使用壽命。
[0009]優(yōu)選地，所述阻燃劑包括以下重量份的原料:氧化鎂1.8?2.5份、硫酸鈣2.2?2.5份、氫氧化鋁2.5?3.0份、水鎂石0.5?1.0份、鉬酸鋅0.3?0.5份和硼酸鋅1.2?
1.5份。更優(yōu)選地，所述阻燃劑包括以下重量份的原料:氧化鎂2.5份、硫酸鈣2.2份、氫氧化鋁3.0份、水鎂石0.9份、鉬酸鋅0.4份和硼酸鋅1.4份。所述非木質纖維阻燃人造板優(yōu)選地包括下述重量份的原料:植物秸桿顆粒80份、粘結劑8份和阻燃劑8份，其中，所述阻燃劑由以下重量份的原料組成:氧化鎂2.5份、硫酸鈣2.2份、氫氧化鋁3.0份、水鎂石0.9份、鉬酸鋅0.4份和硼酸鋅1.4份。
所述非木質纖維阻燃人造板的厚度通常為6?90毫米；優(yōu)選地，所述非木質纖維阻燃人造板的厚度通常為6?45毫米。按照GB/T 17657-2013規(guī)定的方法測得:所述非木質纖維阻燃人造板的密度大于等于800kg/m3，優(yōu)選地，大于等于900kg/m3;所述非木質纖維阻燃人造板在正常狀態(tài)下的靜曲強度多13兆帕/毫米，彈性模量多1600兆帕/毫米，內結合強度多0.35兆帕/毫米，吸水厚度膨脹率為2小時< 6.0%。
[0010]按照GB/T 5464-2010和GB/T 14402-2007規(guī)定的方法對所述非木質纖維阻燃人造板進行燃燒試驗，可達到B級及其以上標準，尤其是當所述粘結劑具有阻燃性能時，所以所述非木質纖維阻燃人造板具有較好的阻燃性能。
[0011]所述非木質纖維阻燃人造板按照GB 18580-2001《室內裝飾裝修材料人造板及其制品中甲醛釋放限量》所規(guī)定的干燥器法及氣候箱法測定，可以達El級及其以上標準，尤其是當所述粘結劑為無機膠時，故，所述非木質纖維阻燃人造板具有良好的環(huán)保性能。
[0012]一種上述非木質纖維阻燃人造板的制造方法，包括以下步驟:
(一)將所述植物秸桿顆粒、所述粘結劑以及所述阻燃劑按照￠5?98.5): (3?10): (3?10)的質量比混合，形成混合料；
(二)對所述混合料進行預壓成型處理，得到非木質纖維預制板坯；
(三)對所述非木質纖維預制板坯進行冷壓定型處理，得到非木質纖維定型板坯；
(四)干燥所述非木質纖維定型板坯，形成所述非木質纖維阻燃人造板。
[0013]其中，所述步驟(一)包括以下步驟:粉碎植物秸桿，得到所述植物秸桿顆粒，其中，所述植物秸桿顆粒的粒徑大約0.5?45毫米；將所述植物秸桿顆粒裝入攪拌機中；向裝有所述植物秸桿顆粒的攪拌機中施加所述粘結劑和所述阻燃劑，并攪拌使所述植物秸桿顆粒、所述粘結劑以及所述阻燃劑充分、均勻混合，得到所述混合料，其中，在該混合料中，所述植物秸桿顆粒、所述粘結劑以及所述阻燃劑按照(65?98.5): (3?10): (3?10)的質量比混合。如，所述植物秸桿顆粒、所述粘結劑以及所述阻燃劑按照10:1:1的質量比均勻混合。
[0014]所述步驟(二)包括:將所述混合料平鋪于墊板上，并在常溫下施加的壓力小于8X 15牛頓，使所述墊板上的混合料的高度按照(5?6):1的比例壓縮，形成所述非木質纖維預制板坯。
[0015]具體地，稱取預定質量的所述混合料，并將該稱好的混合料平鋪在所述墊板上；然后，在常溫以及露點溫度為65?98攝氏度的濕度下，對墊板上的混合料施加小于8 X 15牛頓的壓力，然后預壓一段時間，使所述墊板上的混合料的高度按照(5?6):1的比例壓縮，形成所述非木質纖維預制板坯。其中，該預壓成型過程中，對所述混合料施加的壓力可以為I X 15牛頓?8X10 5牛頓，優(yōu)選為0.9 X 10 5?3 X 10 5牛頓，也可以為5 X 10 5?8 X 10 5牛頓。具體地，對所述混合料施加的壓力可以為0.9X 15牛頓、I X 10 5牛頓、1.5X10 5牛頓、2X 15牛頓、2.5X10 5牛頓、3X10 5牛頓、5X10 5牛頓、5.5X 10 5牛頓、6X 10 5牛頓、6.5X10 5牛頓、7X 15牛頓、7.5X10 5牛頓等，該壓力與所述非木質纖維預制板坯的密度有關，具體的依據實際需求而定；所述升壓時間可以小于20秒，具體地，可以為5?20秒，如8秒、10秒、12秒、13秒、15秒等，所述升壓時間優(yōu)選為8?15秒；所述預壓時間大約2?18秒，優(yōu)選為3?15秒，如，3秒、5秒、8秒、10秒、15秒等；所述常溫是指5?45攝氏度；所述混合料在施加壓力前后的高度壓縮比可以為5:1、5.4:1、5.5:1、5.8:1、6:1等。
[0016]所述步驟(三)包括:在常溫下，將30?80張所述非木質纖維預制板坯層連同所述墊板疊放入鎖模機構中，并施加0.9 X 17?1.8 X 107牛頓的壓力，恒壓一段時間，使層疊設置的30?80張所述非木質纖維預制板坯的高度按照(5?7):1的比例壓縮，形成預定高度的非木質纖維坯；鎖定所述鎖模機構，并對置于所述鎖模機構中的所述預定高度的非木質纖維坯施加0.8 X 17?1.6 X 107牛頓的壓力進行固化，固化一段時間后形成所述非木質纖維定型板坯；依次解除所述鎖模機構、所述墊板，得到所述非木質纖維定型板坯。
[0017]其中，形成所述預定高度的非木質纖維坯的過程中所施加的壓力優(yōu)選IX 17?
1.7X 17牛頓，如 IX 17牛頓、1.2X 17牛頓、1.3X 17牛頓、1.4X 17牛頓、1.6X 17牛頓、
1.7X 17牛頓等。所述恒壓時間大約為5?30分鐘，如5分鐘、10分鐘、15分鐘、20分鐘、25分鐘、30分鐘等；所述鎖模固化過程中所施加的壓力與產品密度有關，固化所施加的壓力越大，產品的密度也就越大；固化所施加的壓力越小，產品的密度就越小；優(yōu)選地，固化所施加的壓力為0.9X 17?1.5X10 7牛頓，如0.9X 10 7牛頓、I X 10 7牛頓、1.2X10 7牛頓、
1.3X 17牛頓、1.5X10 7牛頓等。當固化所施加的壓力大約為0.9X10 7牛頓時，所得最終產品為中低密度的產品；當固化所施加的壓力大約為1.56X 17牛頓時，所得最終產品為高密度的產品。所述固化時間大約為12?18小時，具體地根據所述非木質纖維定型板坯的厚度的不同而不同，如，當所述非木質纖維定型板坯的厚度為6毫米時，固化大約12小時；當所述非木質纖維定型板坯的厚度為60毫米時，固化時間大約為18小時。
[0018]所述步驟(四)包括:采用紅外循環(huán)干燥法對所述非木質纖維定型板坯進行干燥處理；對干燥后的所述非木質纖維定型板坯進行切邊、定厚砂光處理，形成所述非木質纖維阻燃人造板。優(yōu)選地，在紅外波段I?3微米時，所述非木質纖維定型板坯干燥10~30秒，就可以使其含水率就可以從進料的30%降低到10%。所述非木質纖維阻燃人造板一般采用砂光機進行定厚處理，使所述非木質纖維阻燃人造板的厚度達到要求的標準，再進行拋光，使其表面比較光滑，厚度比較均勻。
[0019]所述非木質纖維阻燃人造板的制造方法除了包括上述步驟外，還包括鋸邊、成品