摘要：研究了環(huán)保防潮阻燃密度板的生產(chǎn)技術與設備。研究結(jié)果表明：以三聚氰胺和ZQZHJ-05助劑 對尿醛樹脂膠進行改性，并在密度板生產(chǎn)過程中通過專門研制的投料裝置向纖維中添加適量的納米 微膠囊防水劑和粉末阻燃劑，可使密度板同時獲得良好的防水性能和阻燃性能。采用上述技術及設 備制造環(huán)保防潮阻燃密度板，具有較好的工藝性和實用性，不但技術可靠，而且方法簡單，容易實 施，經(jīng)濟效益好。

密度板作為重要的工程材料，越來越廣泛地應用 于建筑裝飾裝修、家具生產(chǎn)、地板生產(chǎn)、船舶和車輛內(nèi) 裝修等領域，為國民經(jīng)濟建設發(fā)揮了重要作用。然而， 與其它木質(zhì)材料一樣，密度板具有較高的吸濕性和可燃性，因此，以密度板為材料制造的家具及室內(nèi)外裝 修工程如遇潮濕環(huán)境，容易使板材構件產(chǎn)生吸濕膨脹 變形，嚴重影響家具等的使用性能和使用壽命[1]。此 外，以密度板為材料制造的家具及室內(nèi)外裝修工程一 旦遇到火災，火勢蔓延速度很快，很易造成人員及財 產(chǎn)損失。隨著國民對家居安全意識的增強，市場熱切 需要具有環(huán)保及多功能的人造板材[2]。然而，目前我國 市面上的功能性密度板材多只具有單一功能，要么只 防潮，要么只阻燃，不能滿足市場對多功能密度板的 要求。將防潮功能和阻燃功能合為一體，研發(fā)高品質(zhì)的環(huán)保型防潮阻燃密度板，順應社會及市場需求，符 合國家建材發(fā)展戰(zhàn)略及環(huán)保政策，利國利民，同時也 對改善人造板企業(yè)產(chǎn)品結(jié)構，增強企業(yè)市場競爭力起 到重要的促進作用。

1 密度板防潮與阻燃技術

1.1 需要解決的技術問題

近年來我國林業(yè)大專院校學者及業(yè)內(nèi)專家對阻燃 及防潮技術在密度板中的應用進行了大量的卓有成效 的研究，并取得了許多研究成果[3～9]。但總的來說，目 前在防潮和阻燃及多功能性密度板研究方面，多僅限 于單一功能問題的研究，即密度板單一的防潮和單一 阻燃功能的研究。而對于如何使密度板同時具備防潮 和阻燃功能問題的研究則鮮見于報端。為了迎合市場 需要，本課題組在吸收業(yè)內(nèi)同行成功經(jīng)驗與技術的基 礎上，開展了防潮阻燃密度板的研究。研發(fā)同時具備 防潮和阻燃功能的密度板，需著重解決以下幾個技術 問題：

1）防水劑和阻燃劑的選型及配置問題；

2）脲醛膠的防水改性問題；

3）防水劑、阻燃劑及染色劑的添加方式問題；

4）熱壓工藝問題。

1.2 密度板的防潮技術

在密度板的防潮處理技術方面，本課題主要采取 以下兩大措施：1）對脲醛樹脂膠進行改性處理。即在脲 醛樹脂膠生產(chǎn)過程中加入適量三聚氰胺和ZQZHJ-05 助劑，以盡可能降低脲醛樹脂膠的親水性，提高膠水的 防水性能；2）添加專用防水劑。即在密度板生產(chǎn)過程中 添加適量的納米微膠囊防水劑以代替石蠟。

1.3 密度板的阻燃技術

在密度板的阻燃處理技術方面，本課題主要采用 干粉阻燃劑在密度板生產(chǎn)過程中對纖維進行阻燃處 理，使密度板獲得阻燃功能。即利用纖維干燥后二次風 送管道中的負壓，在管道開口處使用葉片式下料轉(zhuǎn)閥連 續(xù)定量向纖維中添加阻燃劑，并通過變頻調(diào)速電機控 制阻燃劑的添加量。本阻燃處理方法不但使密度板獲 得較好的阻燃效果，且抗流失性能好，耐久性好。

2 原材料配置

2.1 木材原料配置

本課題根據(jù)企業(yè)實際生產(chǎn)情況，將現(xiàn)有木材原料按桉木梢∶松木∶硬雜木∶廢單板=1∶0.2∶0.3∶0.2的 比例進行下料，該木材原料配比充分考慮了各類木材 纖維優(yōu)勢的互補性，使纖維綜合性能較佳。另外，為減 少熱磨動力消耗和獲得良好的纖維質(zhì)量，應在熱磨的 前兩天對木片進行含水率調(diào)整，使木片含水率均勻且 達到40～50%左右為宜。

2.2 防水尿醛樹脂膠的制備

本課題采用自制的加強型防水脲醛樹脂膠作為膠 黏劑，該加強型防水脲醛樹脂膠制備方法如下： 將主要制膠原料甲醛、尿素和三聚氰胺等按甲 醛∶尿素∶三聚氰胺=1∶0.7∶0.2的比例在制膠反應釜 中進行制備。膠水具體制備過程中，將甲醛按其總量 分二次加注，尿素按其總量分四次投入，三聚氰胺按 其總量分二次投入。期間分別用氫氧化鈉和硫酸銨 調(diào)節(jié)酸堿度。制膠反應終點粘度控制在17.5～18.5秒/ 涂-4杯之間，反應終點溫度控制在40℃。在脲醛膠的 制備過程中還加入適量ZQZHJ-05助劑，以降低脲醛 膠和密度板產(chǎn)品中的甲醛釋放量，使其達到國家環(huán)保 要求，同時還可提高密度板的力學強度。在防水脲醛 膠的制備過程中使用ZQZHJ-05助劑，其防水作用是 三聚氰胺的3～5倍，而且防水效果比單獨使用三聚氰 胺要好，有利于降低生產(chǎn)成本。

2.3 防水劑

為提高密度板的防水性能，本課題采用納米微膠 囊防水劑代替石蠟，該納米微膠囊防水劑具有以下重 要性能：

1）防水劑采用物理包覆技術，沒有刺激性等異 味、憎水性強，防水效果好，且不影響成品板強度。

2）防水劑顆粒納米化，分散性好，比表面積大， 覆蓋性好，用量少，可降低防水成本。

3）防水劑顆粒度小，穩(wěn)定性好，儲存期長。

2.4 阻燃劑制備

為提高密度板的阻燃性能，本課題采用自行研 制的NPB復合粉末阻燃劑作為阻燃材料，其制備方法 如下：

將主要化工原料硫酸銨、磷酸氫二銨、硼酸、 脫模劑等按∶硫酸銨∶磷酸氫二銨∶硼酸∶脫模劑 =6∶2∶1∶0.01的比例混合均勻，再加入適量氫氧化 鈉，然后用研磨機將混合物研磨成粒度為200～300目 的粉劑。

2.5 染色劑

為便于市場用戶區(qū)分特殊功能密度板的不同功 能，本課題研發(fā)的環(huán)保防潮阻燃密度板采用墨綠色液 體工業(yè)染色劑對密度板進行染色。

3 防潮阻燃密度板生產(chǎn)工藝

3.1 工藝技術路線

本環(huán)保防潮阻燃密度板采用制造工藝如下（圖 1）：

3.2 主要工藝技術參數(shù)

1）防水劑添加量：7.0～7.5kg/m3；

2）阻燃劑添加量：38～4 8k g/m 3（防火等級C 級）；

3）施防水膠量：200～210kg/m3；

4）固化劑添加量：先按固化劑∶水=1∶6～9加熱溶 解，再按膠黏劑的0.5%～0.8%添加；

5）染色劑添加量：2.0kg/m3；

6）木纖維含水率：8～10%；

7）熱壓壓力：1.9～2.2MPa；

8）熱壓溫度：185～210℃；

9）熱壓時間：290～310s/車；

10）生產(chǎn)速度：15～18m/min。

4 主要關鍵工藝設備

4.1 防水劑施加裝置

防水劑施加裝置是給熱磨纖維添加防水劑的設 備，該裝置示意圖如圖2所示。主要由電機、水泵、防水 劑貯存罐、攪拌器、高壓定量齒輪泵及防水劑噴頭等 組成。為能根據(jù)工藝要求定量、精準、均勻地添加防水 劑，要求驅(qū)動高壓定量齒輪泵的電機轉(zhuǎn)速可調(diào)，相關 參數(shù)由熱磨工段主控系統(tǒng)根據(jù)熱磨纖維噴管的實時 流量自動調(diào)整。

如圖2所示，本防水劑施加裝置首先將貯運罐1中 的防水劑通過水泵3抽注到貯存罐8中，貯存罐內(nèi)設有 攪拌器7對防水劑進行攪拌，防止防水劑液面結(jié)膜。然 后通過高壓定量齒輪泵11將貯存罐8中的防水劑經(jīng)防水劑噴頭15注入到熱磨纖維噴管14中，在高壓霧化作 用下，使防水劑與纖維在熱磨纖維噴管中混合均勻， 較后進入纖維干燥管16中進行干燥。與其它液體注入 技術相比，本防水劑注入裝置可靠性較高。采用閉環(huán) 控制系統(tǒng)，能根據(jù)熱磨纖維噴管的實時流量自動調(diào)整 高壓定量齒輪泵的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)按配方比控制納米微膠 囊防水劑的施加量。此外，本防水劑注入裝置結(jié)構簡 單，易于制造，維護簡單。

4.2 染色劑添加裝置

染色劑添加裝置的主要作用是使纖維均勻著色。 染色劑添加方法與防水劑添加方法基本相同，也是將 染色劑直接注入到熱磨機纖維噴管中。不同的是染色 劑添加裝置只需要一級泵給即可，而且不需要設置攪 拌裝置。本研發(fā)的染色劑添加裝置主要由染料貯罐、 電機、高壓定量齒輪泵、染色劑噴頭等組成。為了能根 據(jù)工藝配方定量、精準、均勻地添加染色劑，亦要求驅(qū) 動高壓定量齒輪泵的電機轉(zhuǎn)速可調(diào)，顏色深淺可由熱 磨主控系統(tǒng)自動調(diào)節(jié)。

4.3 阻燃劑投料裝置

本研究采用的阻燃劑投料裝置如圖3所示。其主 要作用是將阻燃劑粉末按工藝要求精準、定量地投入 纖維輸送管道中，使阻燃劑粉末與纖維均勻混合。該 裝置主要由阻燃劑料倉、投料電機、阻燃劑下料轉(zhuǎn)閥、 變頻調(diào)速器等組成。為了使阻燃劑投放時能根據(jù)工藝要求定量可調(diào)，本阻燃劑投料裝置采用變頻調(diào)速器對 投料電機進行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)，并可通過中控室工業(yè)PLC進 行控制。

與螺旋式機械定量阻燃劑投料裝置相比，本阻 燃劑投料裝置具有以下優(yōu)點：

1）定量精確。本阻燃劑投料裝置采用容積恒定的 葉片式下料轉(zhuǎn)閥，同時采用變頻器對投料電機轉(zhuǎn)速進 行精準調(diào)控，故可準確定量投料。

2）結(jié)構簡單，容易實施。本阻燃劑投料裝置所需 零部件大多為定型產(chǎn)品，只需根據(jù)實際需要選購即可， 因此易于制造，成本低。

5 技術應用與分析

5.1 應用實例

1）生產(chǎn)線：上海板機廠10萬立方米全套生產(chǎn)線；

2）產(chǎn)品名稱：E1環(huán)保防潮阻燃密度板；

3）產(chǎn)品規(guī)格：2440mm×1220mm×15mm；

4）主要工藝參數(shù)：

①防水劑添加量：7.2kg/m3；

②阻燃劑添加量：45kg/m3；

③施膠量：210kg/m3；

④固化劑添加量：按固化劑∶水=1∶7配制固化 劑溶液，按膠黏劑的0.8%添加；

⑤染色劑添加量：2.0kg/m3；

⑥木纖維含水率：8.5%；

⑦熱壓壓力：2.1MPa；

⑧熱壓溫度：190℃；

⑨熱壓時間：360s/車；

⑩生產(chǎn)速度：13.0m/min。

產(chǎn)品的質(zhì)量檢測指標見表1。

5.2 技術分析

對本實施例產(chǎn)品質(zhì)量檢測結(jié)果表明：吸水厚度 膨脹率5.6%＜9.0%，達到國標防潮性能要求；氧指數(shù) 36～37%＞33%，達到國標C級阻燃性能要求；甲醛釋 放量4.2mg/100g＜8.0mg/100g，達到國標E1級環(huán)保 性能要求；其它物理力學性能指標亦均達到或優(yōu)于國 家標準。說明本研發(fā)的環(huán)保防潮阻燃密度板原料配置 合理，工藝參數(shù)正確，技術方案可行，產(chǎn)品質(zhì)量達到預 期目標。由于目前市場上關于防潮功能板的質(zhì)量判定， 在其它性能達標的前提下，主要看板的密度和吸水厚 度膨脹率指標，所以該兩指標可根據(jù)客戶要求進行調(diào) 整，可獲得不同級別的防潮阻燃功能板。

本研發(fā)的環(huán)保防潮阻燃密度板及制造技術具有 以下特點：

1）采用普通密度板生產(chǎn)線進行生產(chǎn)，原生產(chǎn)工藝 路線不變，只需在原生產(chǎn)線外局部增加防水劑、阻燃 劑和染色劑投料裝置即可進行生產(chǎn)，容易實施。

2）與目前同類產(chǎn)品的制造方法相比，具有生產(chǎn)工 藝簡單、技術參數(shù)精確、工藝可靠性強、產(chǎn)品防潮和 阻燃性能好、物理力學性能優(yōu)越、生產(chǎn)速度接近或等 于普通密度板生產(chǎn)線、生產(chǎn)效率高、經(jīng)濟效益好的特 點。

3）采用的防水劑和阻燃劑無毒、無污染，所采用 的防水膠黏劑甲醛釋放量達到國家E1級環(huán)保質(zhì)量標 準，確保了本產(chǎn)品的高環(huán)保品質(zhì)。

4）用本制造方法可生產(chǎn)不同規(guī)格、不同密度的環(huán) 保防潮阻燃密度板。

6 結(jié)束語

本項目屬新產(chǎn)品開發(fā)生產(chǎn)性試驗項目，是在公司前期已成功開發(fā)防潮密度板和阻燃密度板的基礎上 進行技術整合開發(fā)的新功能產(chǎn)品，以獲得防潮阻燃綜 合功能的新型密度板產(chǎn)品為目的。由于生產(chǎn)應用性試 驗成本較高，動輒幾十萬上百萬，所以不能像在實驗室 里那樣設置若干個變量進行參數(shù)優(yōu)選，更不能做多因 素正交實驗，只能以技術合并加生產(chǎn)經(jīng)驗的辦法來形 成技術方案，以實用為目的，以確保成功為目標。盡管 如此，之前也曾遭受過數(shù)次試驗的失敗，主要是產(chǎn)品 的防潮性能（濕水厚度膨脹率）和環(huán)保性能（甲醛釋放 量）達不到技術要求，幾經(jīng)技術方案和參數(shù)調(diào)整方得 今日之成功，特借此平臺將經(jīng)驗與同行分享，以達到相 互切磋、提高的目的。