CN104343346B - 一种新型白杨实木门结构及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种新型白杨实木门的制备方法，所述方法采用在门芯夹缝中浇注改性酚醛泡沫形成的发泡保温材料，使门的结构层次发生变化，所述实木门的表面用水性木器漆；所述实木门的结构从内至外依次是改性酚醛泡沫层、钢骨架层、白杨木层以及水性木器漆层。本发明用于实际的过程中，打开了历史性环保新局面，并达到了有机溶剂及重金属的零释放、零污染。

Description

一种新型白杨实木门结构及其制备方法

技术领域

本发明属于建筑装修行业中，具体涉及一种采用改性酚醛发泡技术制造阻燃、节能、静音、环保白杨实木门，可用于各种防盗门、内外门、豪华门等实木门的升级转型和推广应用。

技术背景

近年来，随着全球森林结构逐步变化，保护天然林、发展人工林已是必然趋势，在我国东北地区的大小兴安岭及长白山的林海中，小叶杨(白杨，杨木)BolsamPoplar是杨柳科中快生丰产的广泛树种。其性能是纹理直、结构细、材质均匀轻软、干缩小，但由于白杨木强度低、易扭曲、加工时易起毛，限制了它的应用领域：白杨木仅定位于制造纸浆、包装木箱、日用杂品及胶合板等。

随着天然林资源的匮乏，挖掘人工林中的白杨木的应用已迫在眉睫，做实木家具和门类已成为木业深化工业改革的核心。在实木门的生产过程中，正反两面门板之间必须填充保温材料进行隔热，在现有技术中多采用易燃的聚氨酯(PU)发泡胶粘结蜂窝纸做门芯隔热的填充，但由于聚氨酯不阻燃，并在燃烧时散发出有毒烟气，在出口门中禁止使用；因此研制有毒的聚氨酯的替代品势在必行。

几年来我国城乡新建房屋建筑面积已近20亿平方米以上，门类的需求量可想而知，当前我国已成为世界上家具及门类第一生产大国、第一出口大国和第一消费大国，实木门的生产和出口逐年递增，国内市场需求潜力巨大。因此，本发明势在必行意义深远。

发明内容：

本发明为了代替PU发泡在实木门中应用，提出一种改用A级阻燃的酚醛发泡技术，不但消除火灾隐患同时改变了实木门的层次结构，达到了绝热、保温节能效果。

酚醛发泡的绝热材料因其导热系数小、阻热效率高、保温效果好，用于门芯夹缝的填充是理想选择，满足了实木门的出口阻燃、节能、静音、环保的多功能要求，同时具有改性酚醛树脂浇注发泡易、固化速度快、室温发泡操作简便、黏结牢固、比重轻、成本低等使用价值。

本发明提供的技术方案是：

本发明提供一种新型白杨实木门的制备方法，所述方法采用在门芯夹缝中浇注改性酚醛泡沫形成的发泡保温材料，使门的结构层次发生变化，所述实木门的表面用水性木器漆；

进一步地，所述实木门的结构从内至外依次是改性酚醛泡沫层、钢骨架层、白杨木层以及水性木器漆层；

进一步地，改性酚醛泡沫是以酚醛树脂为主体，加入固化剂、发泡剂、均泡剂、泡沫调节剂等配制而成，所述制备方法包括的工艺配方有：

1)酚醛树脂的合成：采用多聚甲醛、苯酚及三聚氰胺为原料，氢氧化钠为催化剂，在80℃条件下缩聚反应，生成改性酚醛树脂，作为发泡体的高分子物；

2)发泡体系的组合：其中固化剂为苯甲磺酸C₇H₈O₃S、磷酸H₃PO₄；均泡剂和乳化剂为吐温80；发泡剂为正戊烷C₅H₁₂；泡沫调节剂为硬脂酸钙C₃₆H₇₀CaO₄白色粉末或者硬脂酸锌C₃₆H₇₀O₄Zn白色粉末；

3)双组份有机硅改性聚氨酯水性漆：其中甲组份为采用聚氨酯乳液为主剂，再用有机硅树脂改性，其余为表面活性剂、乙二醇、甘油、气相二氧化硅以及色精；乙组份为水性异氰酸酯；根据改性酚醛泡沫体的容重调节乙组份的用量，其中甲与乙的重量比为0.3-0.45。

本发明的技术创新点：

1.改变白杨木门的层次结构，达到阻燃、节能、静音、环保多功能，满足实木门业产品出口标准的要求。

2.发泡用酚醛树脂的合成：多年来，发泡用的酚醛树脂，多用37％的甲醛水溶液和苯酚为原料生产过程中产生大量废水。本发明中采用多聚甲醛(白色粉末)代替甲醛水溶液，消除了废水的环境污染。

3.酚醛树脂发泡用的发泡剂多需加热(40℃-60℃)，为防止实木门在该温度下的收缩变形，必须研制常温条件下的发泡剂和固化剂。

4.白杨实木门的表面装饰涂层，由传统的油性聚酯漆，改为双组份聚氨酯水性木器漆。及水性色精，提高门类产品的无毒无味及低碳环保。

通过以上四点技术创新及关键技术问题的突破，使我省资源丰富的白杨木在“浸渍干燥改性”技术处理后还更有利地扩大了应用领域，用于实际的过程中，打开了历史性环保新局面，并达到了有机溶剂及重金属的零释放、零污染。

附图说明：

图1为本发明现有技术中普通实木门的结构示意图；

图2为本发明的酚醛发泡专利白杨实木门的结构示意图。

具体实施方式

为实现上述目的，本发明的实施方案具体说明如下：

在现有技术中，参见图1，在白杨实木门的生产中，白杨实木门板的内外两面，采用的是传统的油性聚酯漆，中间采用的是蜂窝纸发泡胶。

在本发明中，参见图2.白杨实木门板的内外两面都有水性木器漆的装饰层，中间含有钢骨架增强，门芯夹缝中浇注酚醛发泡保温材料，使门的结构层次发生了变化。水性漆厚度0.1mm左右、钢骨架和白杨木板厚为12mm左右、聚氨酯发泡胶的厚度为28mm左右。

改性酚醛发泡材料配方及工艺的研发，提高了发泡倍率，给新型的静音实木门带来了功不可没的市场空间，静音功效可通过三个方面实现：一是材料静音(白杨木及酚醛发泡)；二是超厚静音(灌注改性酚醛泡沫可增厚)；三是结构静音，上述七层结构的实木门中填充了共振消声的改性酚醛发泡阻尼材料；技术含量高，综合效果好。

改性酚醛泡沫是以酚醛树脂为主体，加入发泡剂、均泡剂、稳泡剂、固化剂、表面活性剂等配制而成。

1.酚醛树脂的合成：采用多聚甲醛、苯酚及三聚氰胺为原料，三聚氰胺有突出的阻燃性，氢氧化钠为催化剂，在80℃条件下缩聚反应，生成改性酚醛树脂，做为发泡体的高分子物。

A、原料：

(1)、苯酚C₆H₅OH，无色或白色晶体。在空气中及光线下变为粉红色。熔点40.6℃。工业级

(2)、多聚甲醛HO-(CH2O)_n-H,n＝10-100，低分子量的为白色结晶粉末，熔点：120～170℃。工业级

(3)、氢氧化钠NaOH强碱性白色固体。工业级

(4)、三聚氰胺C₃H₆N₆白色粉末。工业级

B、配方：

序号	名称	单位	数量	备注
					1	苯酚	Kg	310	熔为液体添加
2	多聚甲醛	Kg	120
					3	三聚氰胺	Kg	5
4	氢氧化钠	Kg	2	溶于40KG水中

C、配制方法：

(1)把1T的不锈钢反应釜清洗干净，将在熔酚池中熔化好的苯酚310kg，打入反应釜中，开动搅拌，在釜的夹套中通入热水加热至60℃，在60转/分搅拌的条件下，慢慢加入氢氧化钠水溶液，边搅拌边加入多聚甲醛120Kg及三聚氰胺5Kg，使高分子缩聚反应逐步进行；

(2)在反应釜中自动控制反应温度，平稳升温至80～85℃，使多聚甲醛、苯酚及三聚氰胺均匀地进行链增长，反应时间在1.5到2小时之间；

(3)在反应过程中，釜内渐渐呈现浅黄色透明状粘稠液体，树脂粘度逐步增加，此时严格注意反应放热，防止高分子物的爆聚；

(4)反应进行到一定程度后，釜内温度降低至70～75℃，约1.5个小时进行后处理，使甲醛充分反应完全，无游离醛为止；

(5)反应终点的控制，采用旋转粘度计或4#涂料杯测定树脂粘度，控制反应终点；其中常用的4#涂料杯测得粘度约在30～50秒左右；

(6)反应釜边搅拌边降温，缓慢冷却至30～40℃后，从釜底阀门将制好的树脂放入储藏器中备用。

D、改性酚醛树脂质量标准如下：

(1)固含量：50±1％

(2)游离酚：≤1.2％

(3)游离醛：≤0.1％

(4)粘度：4#涂料杯测定25℃，30-50秒

2、发泡体系的组合：

A、原料：

(1)固化剂：

苯甲磺酸C₇H₈O₃S，白色针状或粉末状结晶，易溶于水；

磷酸H₃PO₄，无色粘稠液体。

(2)均泡剂、乳化剂：

吐温80(聚氧乙烯脱水山梨醇单油酸酯)，C₂₄H₄₄O₆，无色粘稠液体。

(3)发泡剂：正戊烷C₅H₁₂，沸点36.1℃，无色透明液体；

(4)泡沫调节剂：硬脂酸钙C₃₆H₇₀CaO₄白色粉末或者硬脂酸锌C₃₆H₇₀O₄Zn白色粉末

B、配方：

序号	名称	单位	数量	备注
					1	改性酚醛树脂	Kg	50-60	甲组份
2	吐温80	Kg	2-2.2	甲组份
					3	硬脂酸钙	Kg	0.85-0.90	乙组份
4	正戊烷	Kg	4.50-4.82	乙组份
					5	苯甲磺酸	Kg	3.5-3.7	乙组份
6	磷酸	Kg	2.0-2.1	乙组份

配方说明：A、甲、乙两组份在常温下分别搅拌均匀，甲乙两组份分别包装。

B,此配方可按季节的温度变化微量调整。

C，甲、乙两组份的应用比例大约为甲：乙＝1：0.5可按泡沫容重调整。

C、配制方法：

在改性酚醛树脂中加入具有乳化和均泡功能的吐温80后，由于非离子表面活性剂中含有亲水和疏水集团，可以降低树脂的表面张力而使配方中的各个组份乳化成均匀体系，使改性酚醛树脂平衡地、微细地进行发泡，形成微细多泡的闭孔体系并可缩短固化时间。

发泡剂是发泡成型中的发泡动力的来源，现采用有机发泡剂，低沸点的正戊烷，在常温下即可实施发泡功能，并可增加发泡倍率效果良好。

固化剂选用有机的苯甲磺酸与无机的磷酸复合使用，有利地促进了树脂分子间的固化反应，反应中发出的热量促使发泡剂气化，乳化后的树脂混合体迅速膨起，使发泡与固化同时并举。固化时间短，闭孔率高。

基于上述的理论依据，配成双组份发泡体系：甲组份为改性酚醛树脂及部分助剂，乙组份为发泡剂等其他助剂的混合体。发泡时采用专业的浇注设备(泵)，将甲、乙两组份按比例浇注于门芯的夹缝中，室温发泡快速固化调整泵的空气压力实现浇注的速度和甲、乙两组份的配比。

D、酚醛发泡的技术性能：

导热系数≤0.035W/(mk)

防火性能：难燃A级

压缩强度≥0.10Mpa

尺寸稳定性≤0.45％

闭孔率≥95％

容重≤25kg/m3

3、白杨实木门表面用水性木器漆及色精

为了达到阻燃、节能、静音、环保效果，适用于居室、办公间、电影院、会议室、高级酒店、图书馆、书房、卧室等的要求，门的表面除电子刻花外，尚需高档木器漆的表面涂饰。传统用的非环保型的油性木器漆，因含有苯、酮、酯等有机溶剂，挥发出的大量有毒气体，不但污染了环境而且有损于人体健康，现改用的双组份有机硅改性聚氨酯水性漆与油性漆的对比如下：

聚氨酯树脂是指在树脂分子中含有氨基甲酸酯基团—OCONH—的树脂总称，由低分子量的多元醇提供羟基，由异氰酸酯提供异氰酸酯基—NCO,反应生产氨基甲酸酯集团经交联而成高分子化合物，高分子物的聚氨酯乳液是重要的主剂，再用有机硅树脂改性，使漆膜性能更加坚固耐磨、耐划伤、硬度高、耐水耐候、漆膜表面丰满。甲组份：常温下混合均匀配方如下，见下表：

乙组份：专用进口固化剂(水性异氰酸酯)

根据门的种类(室内外用)、使用温度、喷涂工艺漆面的干燥方式等因素随时可调整配方及甲、乙双组份使用比例，甲：乙＝0.3-0.45，根据泡沫体的容重调节乙组份的用量，现用现配，允许在8小时内用完。

水性木器漆在有色门类的应用中需适量加入特殊制造的水性色精进行调色。如紫檀色门类需用红、黄、黑配色。

自制的专用色精(着色剂)的配方：

序号	名称	单位	重量	备注
					1	乙基纤维素	Kg	2-2.5
2	有机染料	Kg	3-3.8	红、黄、白、蓝、黑
					3	醇类溶剂	Kg	43-45	甲醇或乙醇
4	水	Kg	45-49

将计量好的乙基纤维素加入乙醇中搅拌均匀，然后用卧式精细研磨机，研磨成细度为10个μ以下的水性色精待用。

4、白杨实木门的生产工艺流程如下：

原白杨木板→浸渍干燥改性处理→单片锯改料→压刨整形→拼板胶拼板→裁板锯开料→砂光机砂光→电子雕刻→钢骨架承装→浇注酚醛泡沫→泡沫常温固化封边→水性木器漆喷涂→干燥整理→成品验收→包装

其中步骤浸渍干燥改性处理技术为现有技术。

综上所述，本发明通过以上制作的科学配方、生产工艺、操作方法及专用设备的统一配合，研发出的采用改性酚醛发泡技术制作阻燃、节能、静音、环保白杨木实木门，现已形成，研发、生产、销售的生产链，是发明人经过多年无数次的反复试验和实践经验的积累。该发明主要适用于白杨实木业(以及其他木材)的制造以及高档实木门业的大型化、自动化、连续化的生产线，并可使门业生产跨入低碳环保、无毒无烟、绝热节能、阻燃静音的新兴时代。推动了经济全球化的历史进程。

Claims (7)

1.一种新型白杨实木门的制备方法，其特征在于，所述方法采用在门芯夹缝中浇注改性酚醛泡沫形成的发泡保温材料，使门的结构层次发生变化，所述实木门的表面用水性木器漆；

所述改性酚醛泡沫是以酚醛树脂为主体，加入固化剂、发泡剂、均泡剂、泡沫调节剂配制而成，所述改性酚醛泡沫的制备方法包括的工艺配方有：

1)酚醛树脂的合成：采用多聚甲醛、苯酚及三聚氰胺为原料，氢氧化钠为催化剂，在80℃条件下缩聚反应，生成改性酚醛树脂，作为发泡体的高分子物；

2)发泡体系的组合：其中固化剂为苯甲磺酸C₇H₈O₃S、磷酸H₃PO₄；

均泡剂和乳化剂为吐温80；发泡剂为正戊烷C₅H₁₂；泡沫调节剂为硬脂酸钙C₃₆H₇₀CaO₄白色粉末或者硬脂酸锌C₃₆H₇₀O₄Zn白色粉末；

3)双组份有机硅改性聚氨酯水性漆：其中甲组份为采用聚氨酯乳液为主剂，再用有机硅树脂改性，其余为表面活性剂、乙二醇、甘油、气相二氧化硅以及色精；乙组份为水性异氰酸酯；根据改性酚醛泡沫体的容重调节乙组份的用量，其中甲与乙的重量比为0.3-0.45。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述实木门的结构从内至外依次是改性酚醛泡沫层、钢骨架层、白杨木层以及水性木器漆层。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述苯酚、多聚甲醛、三聚氰胺和氢氧化钠的质量配比是310Kg:120Kg:5Kg:2Kg。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，酚醛树脂的制备步骤如下：

(1)把1T的不锈钢反应釜清洗干净，将在熔酚池中熔化好的苯酚310kg，打入反应釜中，开动搅拌，在釜的夹套中通入热水加热至60℃，在60转/分搅拌的条件下，慢慢加入氢氧化钠水溶液，边搅拌边加入多聚甲醛120Kg及三聚氰胺5Kg，使高分子缩聚反应逐步进行；

(2)在反应釜中自动控制反应温度，平稳升温至80-85℃，使多聚甲醛、苯酚及三聚氰胺均匀地进行链增长，反应时间在1.5到2小时之间；

(3)在反应过程中，釜内渐渐呈现浅黄色透明状粘稠液体，树脂粘度逐步增加，此时严格注意反应放热，防止高分子物的爆聚；

(4)反应进行到一定程度后，釜内温度降低至70-75℃，1.5个小时进行后处理，使甲醛充分反应完全，无游离醛为止；

(5)反应终点的控制，采用旋转粘度计或4#涂料杯测定树脂粘度，控制反应终点；其中4#涂料杯测得粘度在30-50秒；

(6)反应釜边搅拌边降温，缓慢冷却至30-40℃后，从釜底阀门将制好的酚醛树脂放入储藏器中备用。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述发泡体系的为双组份发泡体系，其中甲组份是改性酚醛树脂中加入具有乳化和均泡功能的吐温80，其中两者的配比是：改性酚醛树脂质量是50-60Kg，吐温80是2-2.2Kg；乙组份是包括硬脂酸钙、正戊烷、苯甲磺酸和磷酸的混合体，其中质量配比是：硬脂酸钙0.85-0.90Kg，正戊烷4.50-4.82Kg，苯甲磺酸3.5-3.7Kg，磷酸2.0-2.1Kg；甲、乙两组份在常温下分别搅拌均匀，分别包装；质量配比按季节的温度变化微量调整。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，甲、乙两组份的比例为1：0.5。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，其中所述色精包括乙基纤维素、有机染料、醇类溶剂及水，其中乙基纤维素质量份是2-2.5Kg，有机染料的质量份是3-3.8Kg，醇类溶剂是43-45Kg，水是45-49Kg。