杨木防火胶合板的生产技术.doc

杨木防火胶合板的生产技术Production Techniques of Poplar Fire Retardant Plywood王 军1 印胜和2Wang-jun Yin-shenghe（1.宿迁市林业局，江苏省 宿迁市 223800；2.宿迁新缘林木业有限公司，江苏省 泗阳县 223700）(1. Suqian Forestry Bureau, Jiangsu, Suqian, 223800; 2. Suqian Xinyuanlin Wood Industry Company, Jiangsu, Siyang, 223700)摘要：本文介绍了杨木防火胶合板生产中所用的阻燃剂、单板阻燃处理工艺以及杨木防火胶合板的胶合性能和阻燃性能。所用阻燃剂配方为硫酸铵：磷酸二氢铵：硼酸=1:8:1，杨木单板用浓度为25%的阻燃液进行常压浸渍处理，结合在脲醛树脂胶粘剂中添加30%的三聚氰胺胶粘剂，生产的杨木防火胶合板的胶合性能达到类胶合板的要求，阻燃性能达到难燃B1级。关键词：杨木；防火胶合板；生产技术1. 前言随着天然林资源的日渐枯竭，人工速生林的种植面积逐步扩大，我国杨树人工林总面积700多万公顷, 蓄积量4.29亿m3，杨木已成为人造板工业的主要使用材种之一。杨木胶合板生产技术逐渐成熟，并得到广泛推广应用1、2。根据消防安全的要求，目前在高层建筑、百货商场、宾馆，娱乐场所等人气集中而又需要装修的地方，已经广泛采用防火胶合板3、4。为了不断提升杨木产品的附加值，扩大杨木胶合板的使用的范围、提高其使用安全性，减少和预防火灾危害，保障人民生命财产安全，加强杨木防火胶合板的研究与开发势在必行。本文结合生产实际，对杨木防火胶合板生产中所用的阻燃剂、单板阻燃处理工艺以及杨木防火胶合板的胶合性能和阻燃性能进行介绍。2. 木材阻燃剂的选择木材阻燃剂是一类能赋予木质材料难燃性质的化学物质。木材阻燃剂的种类多种多样，按化合物的类型可分为：有机阻燃剂和无机阻燃剂；按所含元素可分为：磷系阻燃剂、卤素阻燃剂、硼系阻燃剂以及金属氢氧化物等。选择阻燃剂时不仅注重阻燃效率，还要考虑其环保性能和阻燃的持久性37。收稿日期：2010-08-*基金项目：江苏省科技厅课题（BN2008248）第一作者简介：王军（1977-），男，宿迁市林业局工程师通过分析对比，在生产中选择磷-氮系阻燃剂。磷系阻燃剂能在材料表面形成具有隔热和吸热作用的碳化层，阻止火焰蔓延。磷类化合物与硼类化合物并用，可抑制材料的表面燃烧；与氮类化合物使用，能使阻燃性能具有相乘效果。这类阻燃剂主要是磷酸盐和聚磷酸盐，如磷酸铵、磷酸氢二铵、磷酸二氢铵(MAP)、聚磷酸铵(NH4)n+2PnO3n+1等。其中，磷酸二氢铵(MAP)是用的最多的磷-氮阻燃剂。生产中选择的阻燃剂配方为硫酸铵：磷酸二氢铵：硼酸=1:8:1。3. 杨木防火胶合板的生产工艺防火胶合板的生产工艺可分为两大类：一是先对单板进行阻燃处理后再胶合，二是对成品胶合板进行阻燃处理3、4、5。由于对成品胶合板进行阻燃处理容易使板材产生翘曲变形和脱胶现象，而且阻燃效果也不理想，生产中已很少采用。目前主要选择先对单板进行阻燃处理然后再胶合方法。该生产工艺可以在普通胶合板生产工艺和设备的基础上通过增设单板阻燃处理工序和设施进行，使生产线既可以生产普通胶合板又可以生产防火胶合板。此外，防火胶合板与普通胶合板所用的胶粘剂也有所区别。具体工艺流程如图1所示。单板单板阻燃处理干燥涂胶组坯热压锯边砂光阻燃液配制胶粘剂配制成品图1 防火胶合板生产工艺流程4单板阻燃处理工艺6、7由于单板厚度小，同时杨木密度较低，容易吸收阻燃剂，所以采用常压浸渍方法对单板进行阻燃处理，以降低生产成本。常压浸渍方法是将木材浸渍在一定浓度的阻燃液中，使木材润胀，阻燃剂随水分渗透到内层细胞腔和细胞壁中，从而达到阻燃的目的。吸收的阻燃剂越多，阻燃效果越好。常压浸渍阻燃处理设备简单，主要设施包括阻燃池、吊笼、加热装置等，投资成本较低。单板阻燃处理过程中，应注意待阻燃处理单板的含水率、阻燃液的浓度和温度、阻燃处理时间、单板在阻燃池中的放置方向等因素对阻燃效率的影响。待阻燃处理单板的含水率是影响单板吸收阻燃剂的一个重要因素，单板吸收阻燃剂的量又直接影响防火胶合板的阻燃质量。因此，在对单板进行浸渍阻燃处理前，应先将单板干燥到含水率为10%15%左右。干燥单板容易吸收阻燃液，而且吸收速度较快，单板吸收阻燃剂越多，防火胶合板的阻燃效果越好。所选择的阻燃剂均为晶体或粉状，使用时应先将其配置成阻燃液，其浓度应恰当。阻燃液浓度太低，自然单板吸收的阻燃剂就少，但也不是浓度越高越好，浓度太高，反而会影响阻燃剂的渗透，因为浓度过高不能使木材充分润胀，阻燃剂分子不易进入木材细胞腔中。根据实验和生产经验的积累，在配置阻燃液时，将硫酸铵、磷酸二氢铵、硼酸按1：8：1的配比调制成浓度为25%的阻燃液。此外，为加强阻燃剂的渗透效果，增加木材对阻燃剂的吸收量，提高阻燃效果，在阻燃剂添加5%的三乙醇胺作为渗透剂。为了加速阻燃剂的溶解和单板对阻燃液的吸收，配置时阻燃液的温度应达到80。为了便于单板的放入与取出，应先将单板放进吊笼，然后再将装满单板的吊笼放入阻燃池。由于阻燃液浮力的作用，单板会上浮，需要在吊笼上放置压块，使单板完全浸入到阻燃液中，并沉入池底。随着单板对阻燃液的吸收，阻燃液的液位会逐渐下降，为保证单板始终能浸入在阻燃液中，开始时阻燃液的液面高度应高于单板上部30cm左右，或者在浸渍过程中适时添加阻燃液。单板在阻燃池中的放置方向也会影响阻燃效果，单板应竖向放置，而不应该层叠平放。单板应竖向放置时，即纤维方向竖直，单板与单板之间就会存在间隙，不会影响阻燃液的流动，使单板的各个表面都处于阻燃液的包围中，阻燃液很容易从单板厚度方向渗透到木材内部。而如果单板层叠平放时，由于浮力的作用，单板与单板之间紧密贴合在一起，阻燃液难以从厚度方向进行渗透，严重影响阻燃效果。阻燃浸渍处理过程中，阻燃液温度的变化由高逐渐变低，最后以常温出料。主要是因为木材在由热变凉的过程中，木材内部还没有充分吸收到阻燃液的细胞腔因热胀冷缩而产生一定的负压，在负压的作用下进一步吸收阻燃液，从而提高阻燃剂的吸收量。由于阻燃处理是在常压状态下进给的，因此单板浸渍处理时间需要长一些，对于厚度为13mm的杨木单板，一般以5小时为宜。时间短了，木材润胀不充分，影响阻燃剂吸收；时间再延长，也没有效果，因为此时木材已经充分润胀，不可能在吸收水分和阻燃剂了。每批单板浸渍处理结束从阻燃池中取出后，应向池中添加配置好的浓度为25%阻燃液，同时将阻燃液加热到80左右，再进行下一批单板的浸渍阻燃处理。从阻燃池取出的单板应先淋干和自然干燥，然后再采用滚筒单板干燥机进行干燥，干燥后单板的含水率为8%。经过常压浸渍处理后，杨木单板对阻燃剂的吸收量能达到14%17%。5. 胶粘剂配制由于单板采用常压浸渍阻燃处理，单板干燥后表面会产生阻燃剂的结晶现象，这将影响到防火胶合板的胶合强度。为了保证防火胶合板的胶合强度和进一步加强其阻燃性能，在常用的脲醛树脂胶粘剂中添加30%的三聚氰胺胶粘剂，因为三聚氰胺胶粘剂不但胶合性能好，而且还具有阻燃性能。杨木防火胶合板生产的其它工序与普通胶合板一样，这里不再累述。6. 杨木防火胶合板的性能按照上述工艺生产的杨木防火胶合板，按照GB/T9846.1-9846.8-2004标准中类胶合板的要求进行检测，甲醛释放量（9-11L）为0.1mg/L、含水率为10.2%、胶合强度为0.72-1.35MPa，均符合标准要求。氧指数达到60%。按照GB8624-1997、GB/T8625-2005、GB/T8626-1988、GB/T8627-1999，对难燃性能、可燃性能、烟密度等级（SDR）进行检验，所检项目符合标准要求，达到难燃B1级。7. 结语将硫酸铵、磷酸二氢铵、硼酸按1：8：1的配比施加80热水调制成浓度为25%的阻燃液，采用常压浸渍的方法将1-3mm厚的杨木单板阻燃液浸泡5小时左右，单板对阻燃剂的吸收量可达到14%17%。在脲醛树脂胶粘剂中添加30%的三聚氰胺胶粘剂，用于防火胶合板的生产，可保证胶合强度的要求。生产的杨木防火胶合板的胶合性能达到类胶合板的要求，阻燃性能达到难燃B1级。该生产技术可以在普通胶合板生产工艺和设备的基础上通过增设单板阻燃处理工序和设施进行，方法简单，设备投资低。参考文献：1 郑睿贤. 杨木胶合板生产技术研究J. 林产工业 , 1995,(03) ,16-17.2 陈桂华, 余运通. 杨木胶合板模板工艺研究J. 林产工业 , 2002,(03) ,18-20.3 罗文圣, 王凤茹, 赵英奎. 胶合板阻燃处理新方法J. 林产工业 , 1995,(01) ,26-27.4 张文标, 陆肖宝, 柳献义, 周卫青, 余肖红. 阻燃胶合板研究的现状和对策J. 浙江林学院学报,2000, 17