CN109551603A - 一种超低密度硅酸铝纤维复合板及其制造方法 - Google Patents

一种超低密度硅酸铝纤维复合板及其制造方法 Download PDF

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李志慧
王保文
陈勇花
习丹丹
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Abstract

本发明公开了一种超低密度硅酸铝纤维复合板及其制造方法，所述复合板的原料组分及其质量份数为：硅酸铝纤维4~8份，木纤维80~100份，偶联剂1~2份，胶黏剂8~13份。所述复合板的制造方法为：对干燥后的木纤维用硅烷偶联剂进行表面处理，得到的木纤维与硅酸铝纤维按比例混合，并将胶黏剂喷洒在上面，所得物料搅拌均匀后进行组坯成型，再进行预压，最后热压得到超低密度硅酸铝纤维复合板。与普通超低密度纤维板相比，本发明制造的超低密度硅酸铝纤维复合板物理力学性能优越，无需添加阻燃剂但具有一定的阻燃性能，可广泛应用于墙体材料，家具制造及包装材料等。

Description

一种超低密度硅酸铝纤维复合板及其制造方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，具体涉及一种超低密度硅酸铝纤维复合板及其制造方法。
背景技术
近年来，在建筑、家装、家具等各个领域中，实木的使用正在逐渐减少，而更多的是以木材为原料加工为人造板进行使用，其中人造板中的纤维板的使用量逐年提高。纵观国内外纤维板的研发与应用需求，纤维板的开发不再只是简单的优化其工艺，而是探索各种不同的方法方式，更多转向多功能化、轻质化的发展，从而提升了纤维板的功能和性能，进一步实现纤维板工业的可持续发展。
LY/T1718-2017规定了超低密度纤维板的密度小于0.55g/cm3，低密度纤维板的密度大于等于0.55g/cm3至0.65g/cm3之间。材料学科领域的科技工作者对纤维板的轻质化已开始关注，特别是对低密度纤维板的研发已进行生产性试验，如：福建省永安林业(集团)股份有限公司生产了0.56g/cm3低密度纤维板产品，而超低密度纤维板的研发鲜有报道。
公开号为“102020862A”的发明公开了一种轻质木塑复合材料及其制造方法，采用可发性聚苯乙烯、木纤维为主要原料并加入适当的表面处理剂混合后制造出轻质木塑复合材料，但该发明制造的产品不具备阻燃性能。
发明内容
本发明的目的在于针对现有普通超低密度纤维板防火性能差和硅酸铝纤维板密度较高、力学性能较差等问题，提供一种超低密度硅酸铝纤维复合板及其制造方法。本发明的原料配方成本低、稳定性能好、密度低、有一定的阻燃性能。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种超低密度硅酸铝纤维复合板，其原料组分及质量份数为：硅酸铝4~8份，木纤维80~100份，偶联剂1~2份，胶黏剂8~13份。
所述的木纤维为中密度纤维板生产中所使用的未施过胶的木纤维，其含水率为8%~10%，木纤维的长度为0.8~1.0mm，直径为27.5~29.5μm，打浆度为8~10°SR。
所述的偶联剂为硅烷偶联剂，双-[γ-(三乙氧基硅)丙基]四硫化物（代号：Si-69）或乙烯基三甲氧基硅烷（代号：VTMS）。
所述的胶黏剂为脲醛树脂胶黏剂，其固含量为50%~60%。
进一步，所述超低密度硅酸铝纤维复合板的原料组分还包括防水剂1~2份，所述防水剂为石蜡、松香、沥青、合成树脂、干性油、硅树脂的任意一种或多种。
本发明还提供了所述的超低密度硅酸铝纤维复合板的制造方法，其具体步骤为：
1）将木纤维干燥至含水率为8%~10%；
2）将偶联剂通过压缩空气雾化的方式均匀喷洒于木纤维表面，得到物料A；
3）将物料A与硅酸铝纤维按比例混合均匀得到物料B，并将胶黏剂均匀喷洒在物料B表面，得到混合料；
此外，为了提高防水性能，该步骤可以适量添加防水剂，具体步骤为：将物料A与硅酸铝纤维按比例混合均匀得到物料B，所得物料B与1~2份防水剂混合均匀后，再将胶黏剂均匀喷洒在物料B表面，得到混合料；
4) 将上述混合料搅拌均匀后进行组坯成型，再进行预压，最后热压得到超低密度硅酸铝纤维复合板。
步骤4）中，所述预压的压力为0.5~0.8MPa，热压过程中单位压力为0.7~2MPa，温度为170~190℃，热压时间20s/mm~25s/mm。
本发明所得超低密度硅酸铝纤维复合板的厚度为10±2mm。
本发明的超低密度硅酸铝纤维复合板是以木纤维为主要原料、硅酸铝纤维为增强材料，脲醛树脂为胶黏剂经过施胶、预压成型、热压以及养护制备而成，产品具有良好的防火阻燃，隔音隔热以及防水等性能，可用作防火板、室内隔音板、不需要承重的墙板等。
本发明的优点为：
（1）本发明所制得的超低密度硅酸铝纤维复合板，质轻，强度好，防水性能优良，阻燃性能优于普通纤维板，可广泛用作家具，室内装饰装修材料。
（2）本发明所制得的超低密度硅酸铝纤维复合板，厚度为10mm左右，其密度为0.50g/cm3~0.54g/cm3，含水率为5.5~10.5%、吸水厚度膨胀率（24h）小于16%，静曲强度大于18.5MPa，内结合强度大于0.41 MPa，导热系数为0.0653 W/m·K，氧指数OI大于30%，达到LY/T 1718-2017规定的要求，与纯木纤维超低密度纤维板相比，各项性能均有不同程度的提高。
（3）本发明还可以通过以下措施完善：所制得的超低密度硅酸铝纤维复合板，可以进行双面饰面处理，提高产品使用的装饰效果。
具体实施方式
一种超低密度硅酸铝纤维复合板，其原料组分及质量份数为：硅酸铝4~8份，木纤维80~100份，偶联剂1~2份，胶黏剂8~13份。
所述的木纤维为中密度纤维板生产中所使用的未施过胶的木纤维，其含水率为8%~10%，木纤维的长度为0.8~1.0mm，直径为27.5~29.5μm，打浆度为8~10°SR。
所述的偶联剂为硅烷偶联剂（Si-69或VTMS）。所述的胶黏剂为脲醛树脂胶黏剂（UF胶），其固含量为50%~60%。
所述的超低密度硅酸铝纤维复合板的制造方法，其具体步骤为：
1）将木纤维干燥至含水率为8%~10%；
2）将偶联剂通过压缩空气雾化的方式均匀喷洒于木纤维表面，得到物料A；
3）将物料A与硅酸铝纤维按比例混合均匀得到物料B，并将胶黏剂均匀喷洒在物料B表面，得到混合料；
此外，为了提高防水性能，该步骤可以适量添加防水剂1~2份，所述防水剂为石蜡、松香、沥青、合成树脂、干性油、硅树脂的任意一种或多种，具体步骤为：将物料A与硅酸铝纤维按比例混合均匀得到物料B，所得物料B与1~2份防水剂混合均匀后，再将胶黏剂均匀喷洒在物料B表面，得到混合料；
4) 将上述混合料搅拌均匀后进行组坯成型，再进行预压，最后热压得到超低密度硅酸铝纤维复合板，其中，预压的压力为0.5~0.8MPa，热压过程中单位压力为0.7~2MPa，温度为170~190℃，热压时间20s/mm~25s/mm。
实施例1
①将木纤维干燥至含水率为8%，并取100份；②将1.8份硅烷偶联剂通过压缩空气雾化均匀喷洒到木纤维表面；③将步骤②得到的木纤维与硅酸铝纤维4份混合，并将10份UF胶黏剂均匀喷洒在上面；④然后搅拌均匀后进行组坯成型，再进行预压，预压的压力为0.5MPa，预压时间1min；⑤最后进行热压，单位压力为1.5MPa、时间3.5min，温度为180℃的条件下热压得到厚度为10mm厚的超低密度硅酸铝纤维复合板。
实施例2
①将木纤维干燥至含水率为9%，并取92份；②将1份硅烷偶联剂通过压缩空气雾化均匀喷洒到木纤维表面；③将步骤②得到的木纤维与硅酸铝纤维6份混合，并将11份UF胶黏剂均匀喷洒在上面；④然后搅拌均匀后进行组坯成型，再进行预压，预压的压力为0.8MPa，预压时间1.5min；⑤最后进行热压，单位压力为1.3MPa、时间4.0min，温度为180℃的条件下热压得到厚度为10mm厚的超低密度硅酸铝纤维复合板。
实施例3
①将木纤维干燥至含水率为10%，并取80份；②将1.2份硅烷偶联剂通过压缩空气雾化均匀喷洒到木纤维表面；③将步骤②得到的木纤维与硅酸铝纤维8份混合，并将9份UF胶黏剂均匀喷洒在上面；④然后搅拌均匀后进行组坯成型，再进行预压，预压的压力为0.6MPa，预压时间2.0min；⑤最后进行热压，单位压力为2.0MPa、时间4.5min，温度为185℃的条件下热压得到厚度为10mm厚的超低密度硅酸铝纤维复合板。
实施例4
①将木纤维干燥至含水率为10%，并取100份；②将2份硅烷偶联剂通过压缩空气雾化均匀喷洒到木纤维表面；③将步骤②得到的木纤维与硅酸铝纤维5份混合，并将11份UF胶黏剂均匀喷洒在上面；④然后搅拌均匀后进行组坯成型，再进行预压，预压的压力为0.6MPa，预压时间1.2min；⑤最后进行热压，单位压力为1.8MPa、时间5.0min，温度为175℃的条件下热压得到厚度为10mm厚的超低密度硅酸铝纤维复合板。
实施例5
①将木纤维干燥至含水率为9%，并取95份；②将1.5份硅烷偶联剂通过压缩空气雾化均匀喷洒到木纤维表面；③将步骤②得到的木纤维与硅酸铝纤维8份混合，并将13份UF胶黏剂均匀喷洒在上面；④然后搅拌均匀后进行组坯成型，再进行预压，预压的压力为0.5MPa，预压时间1.3min；⑤最后进行热压，单位压力为1.5MPa、时间5.0min，温度为190℃的条件下热压得到厚度为10mm厚的超低密度硅酸铝纤维复合板。
实施例6
①将木纤维干燥至含水率为10%，并取85份；②将1.3份硅烷偶联剂通过压缩空气雾化均匀喷洒到木纤维表面；③将步骤②得到的木纤维与硅酸铝纤维6份混合，并将10份UF胶黏剂均匀喷洒在上面；④然后搅拌均匀后进行组坯成型，再进行预压，预压的压力为0.5MPa，预压时间1.8min；⑤最后进行热压，单位压力为1.5MPa、时间5.0min，温度为180℃的条件下热压得到厚度为10mm厚的超低密度硅酸铝纤维复合板。
实施例7
①将木纤维干燥至含水率为8%，并取98份；②将1.6份硅烷偶联剂通过压缩空气雾化均匀喷洒到木纤维表面；③将步骤②得到的木纤维与硅酸铝纤维7份混合，并将8份UF胶黏剂均匀喷洒在上面；④然后搅拌均匀后进行组坯成型，再进行预压，预压的压力为0.6MPa，预压时间1.0min；⑤最后进行热压，单位压力为2.0MPa、时间5.0min，温度为180℃的条件下热压得到厚度为10mm厚的超低密度硅酸铝纤维复合板。
实施例8
①将木纤维干燥至含水率为9%，并取95份；②将1.3份硅烷偶联剂通过压缩空气雾化均匀喷洒到木纤维表面；③将步骤②得到的木纤维与硅酸铝纤维6份混合，并将9份UF胶黏剂均匀喷洒在上面；④然后搅拌均匀后进行组坯成型，再进行预压，预压的压力为0.7MPa，预压时间1.0min；⑤最后进行热压，单位压力为1.6MPa、时间5.0min，温度为185℃的条件下热压得到厚度为10mm厚的超低密度硅酸铝纤维复合板。
实施例9
①将木纤维干燥至含水率为9.5%，并取100份；②将1.3份硅烷偶联剂通过压缩空气雾化均匀喷洒到木纤维表面；③将步骤②得到的木纤维与硅酸铝纤维6份、防水剂石蜡1份混合，并将10份UF胶黏剂均匀喷洒在上面；④然后搅拌均匀后进行组坯成型，再进行预压，预压的压力为0.8MPa，预压时间1.0min；⑤最后进行热压，单位压力为1.6MPa、时间5.0min，温度为185℃的条件下热压得到厚度为10mm厚的超低密度硅酸铝纤维复合板。
需要说明的是：（1）为了提高防水性能，可适量添加防水剂；（2）可通过厚度规进一步控制热压后产品的厚度；（3）通过以上实施方案所得到的超低密度硅酸铝纤维复合板，可用装饰单板、高压装饰板等装饰材料对其表面或者双面饰面。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属于本发明的涵盖范围。

Claims (10)

1.一种超低密度硅酸铝纤维复合板，其特征在于：其原料组分及质量份数为：硅酸铝4~8份，木纤维80~100份，偶联剂1~2份，胶黏剂8~13份。
2.根据权利要求1所述的超低密度硅酸铝纤维复合板，其特征在于：所述的木纤维为中密度纤维板生产中所使用的未施过胶的木纤维，其含水率为8%~10%，木纤维的长度为0.8~1.0mm，直径为27.5~29.5μm，打浆度为8~10°SR。
3.根据权利要求1所述的超低密度硅酸铝纤维复合板，其特征在于：所述的偶联剂为硅烷偶联剂。
4.根据权利要求1所述的超低密度硅酸铝纤维复合板，其特征在于：所述的胶黏剂为脲醛树脂胶黏剂，其固含量为50%~60%。
5.根据权利要求1所述的超低密度硅酸铝纤维复合板，其特征在于：其原料组分还包括防水剂1~2份。
6.根据权利要求5所述的超低密度硅酸铝纤维复合板，其特征在于：所述防水剂为石蜡、松香、沥青、合成树脂、干性油、硅树脂的任意一种或多种。
7.如权利要求1所述的超低密度硅酸铝纤维复合板的制造方法，其特征在于：其具体步骤为：
1）将木纤维干燥至含水率为8%~10%；
2）将偶联剂通过压缩空气雾化的方式喷洒于木纤维表面，得到物料A；
3）将物料A与硅酸铝纤维按比例混合均匀得到物料B，并将胶黏剂喷洒在物料B表面，得到混合料；
4) 将上述混合料搅拌均匀后进行组坯成型，再进行预压，最后热压得到超低密度硅酸铝纤维复合板。
8.根据权利要求7所述的超低密度硅酸铝纤维复合板的制造方法，其特征在于：步骤3）中，所得物料B与1~2份防水剂混合均匀后，再将胶黏剂喷洒在物料B表面，得到混合料。
9.根据权利要求7或8所述的超低密度硅酸铝纤维复合板的制造方法，其特征在于：所述预压的压力为0.5~0.8MPa，热压过程中单位压力为0.7~2MPa，温度为170~190℃，热压时间20s/mm~25s/mm。
10.根据权利要求7或8所述的超低密度硅酸铝纤维复合板的制造方法，其特征在于：所得超低密度硅酸铝纤维复合板的厚度为10±2mm。
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