矿物纤维板的制造方法技术

一种制造矿物纤维板的方法，该方法包括将矿物纤维（６０ｗｔ％至９０ｗｔ％、有机粘接剂（２ｗｔ％至１９ｗｔ％）、无机微纤维（１ｗｔ％至２０ｗｔ％）、絮凝剂（０．５ｗｔ％至３ｗｔ％）、热膨胀树脂细颗粒（０．５ｗｔ％至１０ｗｔ％）作为配方的组分均匀地分散在水中，制备成淤浆，然后淤浆用湿法成型并干燥。其中，热膨胀树脂细颗粒膨胀后的颗粒直径不小于０．０３ｍｍ但小于３．０ｍｍ，上述直径的膨胀度至少是３倍，而且该热膨胀树脂细颗粒的膨胀温度介于５０℃至１０５℃之间。上述生产工艺能够提高生产率，并且用该工艺获得的矿物纤维板重量轻、且具有极好的吸音性能和耐火性能。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制造矿物纤维板的方法，该纤维板的主要成分包括矿渣棉等矿物纤维。这种矿物纤维板重量轻，且具有极好的吸音性能、耐火性能以及极好的生产效率。用矿渣棉作为主要原料采用湿法或半湿法生产工艺制造的矿物纤维板已经被用作建筑物天花板的主要的内装修材料。对这种材料的性能要求主要是耐火性能和吸音性能。但是，潜在的问题包括提高制作效率、进一步提高吸音性能、从经济角度降低运输成本、降低原材料成本以及提高生产率。作为满足这些要求的一种方法，可以考虑减轻材料的重量。现在生产的矿物纤维板的密度通常是大约400kg/m3；但在打算降低密度(比如说，把密度降低到200 kg/cm3至300 kg/cm3作为减轻重量解决上述问题的尺度)时，可以考虑高比例地混入重量轻的成分，如多孔的珍珠岩、shirasuballoon等。高比例掺混重量轻的组分(如多孔的珍珠岩、shirasuballoon等)可以减轻重量并且对吸音性能也略有改进，但是，湿法成形后包含在材料中的水分将急剧上升，因此干燥用的能量急剧上升。此外，由于生产速度急剧下降，造成成本增加，从而抵消了减轻重量的大部分价值。除了上述的混入重量轻的材料之外，还可以考虑高比例地混入具有良好的恢复性能的矿物纤维；但是具有良好的恢复性能的矿物纤维在水中的分散性差，而且板的各部分之间的密度差别大，因此没有获得在外观上和物理性能上都令人满意的矿物纤维板。此外，按照湿法成形工艺，在模塑板上产生图案的常规方法包括纹辊压花、辊压裂隙(roll fissure)、辊压、立体喷沙加工等，但是所有的方法都需要机械设备，因此产生图案造型的步骤变成控制生产速度的步骤。由于采用机械生产，图案造型规整，不自然，缺乏天然质感。再就是，用辊压或喷沙制作的图案造型仅存在于表面层，因此，在采用立体加工时，不可能保留凹陷部分的图案。事实上，在湿法生产工艺中已经不可能在完整的原材料层上保留图案。此外，产生吸音性能的常规方法由于需要添加细孔隙等而存在着增加生产步骤和破坏图案造型的问题。为了解决上述的潜在问题，本专利技术第一个目的是提供一种制作重量轻、吸音性能好、耐火性能好的矿物纤维板的高生产率的生产工艺，尤其是减轻矿物纤维板的重量，以致其密度降低到200kg/m3至300kg/m3，较好的情况大约介于140kg/m3至160kg/m3之间(如上所述，目前生产的矿物纤维板的密度通常是大约400kg/m3)。本专利技术第二个目的是赋予矿物纤维板以天然的凹凸图案，该图案因为没有采用机械加工所以不同于机械加工的常规图案。这就是说，本专利技术的要点是一种生产矿物纤维板的工艺，该工艺的特征是将矿物纤维(60wt％至90wt％)、有机粘接剂(2wt％至19wt％)、无机微纤维(1wt％至20wt％)、絮凝剂(0.5wt％至3wt％)、热膨胀树脂细颗粒(0.5wt％至10wt％)作为配方的组分均匀地分散在水中，制备成淤浆，然后淤浆用湿法成形并干燥。其中，热膨胀树脂细颗粒膨胀后的颗粒直径不小于0.03mm且不大于3.0mm，上述直径的膨胀度至少是3倍，而且该热膨胀树脂细颗粒的膨胀温度介于50℃至105℃之间。本专利技术中使用的矿物纤维是矿渣棉、矿棉等，其用量为60wt％至90wt％。当用量低于60wt％时，有机成分相应地增加，因此在耐火性能方面出现问题。当用量高于90wt％时，有机成分相应地减少，因此强度不足。特别是，在目标是减轻矿物纤维板的重量，以使其密度变成大约是140kg/m3至160kg/m3时，矿物纤维的用量必须控制在70wt％至90wt％之间。当用量低于70wt％时，有机成分相应地增加，因此在耐火性能方面出现问题。当用量高于90wt％时，有机成分相应地减少，因此强度不足。在本专利技术中，用于粘接如矿物纤维等成分的有机粘接剂是树脂、淀粉、搅打后的纸浆等，其用量为2wt％至19wt％。当用量低于2wt％时，有机粘接剂将矿物纤维粘接的粘接力不足，于是在保持矿物纤维板强度方面出现问题。当用量超过19wt％时，在耐火性能方面准不燃性不明显，以致有机成分用量上限为19wt％。具体地说，在目标是减轻矿物纤维板的重量，以使其密度变成大约是140kg/m3至160kg/m3时，必须使用搅打后的纸浆(0.5wt％至5wt％)和完全皂化的聚乙烯醇(1.5wt％至8wt％)作为有机粘接剂。搅打后的纸浆作为一种使淤浆分散体均化的物质，并且起滞留物质和粘接物质的作用。当用量低于0.5wt％时，不发挥上述作用，当用量高于5wt％时，抑制了热膨胀的树脂细颗粒的膨胀，导致耐火性能恶化。完全皂化的聚乙烯醇主要起粘接材料的作用，当它的用量低于1.5wt％时，强度不足；当其用量高于8wt％时，耐火性能恶化而且准不燃性不可能明显。采用完全皂化的聚乙烯醇的理由是为了阻止群集与粘滞现象。完全皂化的聚乙烯醇在热水中经过溶涨和溶解转变成透明的液体；但是，从湿法成形制作的湿毛坯的含水量考虑，完全皂化的聚乙烯醇应以相应的水溶液状态存在，其浓度至少是10wt％。但完全皂化的聚乙烯醇与相同浓度的淀粉浆相比，前者具有充分的流动性，因此不妨碍热膨胀树脂细颗粒的膨胀，因此膨胀更充分，以致与常规的淀粉基粘接剂相比能够降低密度。在本专利技术中使用的无机微纤维包括海泡石、硅镁土等，它作为促进有机粘接剂和热膨胀树脂细颗粒滞留的物质发挥作用，并且本身作为固定剂对提高强度特性作出贡献。无机微纤维的用量是1wt％至20wt％。当它的用量低于1wt％时，不能充分地提高滞留作用和强度特性；当其用量高于20wt％时，于是作为主要原料的矿物纤维含量降低，密度增大，以致由于在湿法成形阶段排水困难而降低生产速度，所以也不符合需要。具体地说，在目标是减轻矿物纤维板的重量，以使其密度变成大约是140kg/m3至160kg/m3时，无机微纤维的用量在1wt％至10wt％之间。当用量超过10wt％时，热膨胀树脂细颗粒的膨胀受到抑制，此外，当用量超过20wt％时，在湿法成形阶段排水困难变得相当显著，而且矿物纤维的比例相对减少，因此，密度有增大的趋势。在本专利技术中使用的絮凝剂包括聚丙烯酰胺、改性聚丙烯酰胺、硫酸铝等，其用量介于0.5wt％至3wt％。当它的用量低于0.5wt％时，没有获得足够的絮凝作用，并且即使将用量增加的3wt％以上也见不到絮凝作用的增强。本专利技术使用的热膨胀树脂细颗粒是至少含有一种发泡剂的树脂细颗粒，其中所用发泡剂诸如丙烷、丁烷、戊烷、异丁烷等；所用树脂诸如聚苯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、丙烯腈与偏二氯乙烯的共聚物、乙烯与醋酸乙烯酯的共聚物等。在上述的热膨胀树脂细颗粒当中那些膨胀后直径介于0.0 3mm至3.0mm之间的、且该直径的膨胀度至少是3倍的、且膨胀起始温度介于50℃至105℃的细颗粒才被选用。为什么膨胀后直径要介于0.03mm至3.0mm之间，这是因为当该直径小于0.3mm时，树脂细颗粒保留在主要由矿物纤维组成的结构空穴中，因此不表现出增加矿物纤维板厚度的效果。当上述直径超过3.0mm时，板的结构变得粗糙并且矿物纤维板的强度和硬度都不足。特别是，当目标是不用机械加工产生天然的凹凸图案时，膨胀后的直径必须调整到1.0mm至3.0mm之间。当膨胀后的直径小于1.0mm时，不足以形成有弯曲线条的图案，由这种弯曲线本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造矿物纤维板的方法，包括将以下组合物组分： 矿物纤维６０ｗｔ％至９０ｗｔ％； 有机粘接剂２ｗｔ％至１９ｗｔ％； 无机微纤维１ｗｔ％至２０ｗｔ％； 絮凝剂０．５ｗｔ％至３ｗｔ％； 热膨胀树脂细颗粒０．５ｗｔ％至１０ｗｔ％，其膨胀温度介于５０℃至１０５℃之间，膨胀后颗粒直径不小于０．０３ｍｍ但小于３．０ｍｍ，上述直径的膨胀度至少是３倍， 均匀地分散在水中，制备成淤浆，然后淤浆用湿法成形并干燥。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：小池一功，小岛英俊，
申请(专利权)人：日东纺绩株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]