本发明涉及木材的加工领域，特别是涉及一种低voc难燃纤维板及其制备方法。
背景技术：
voc即挥发性有机化合物，在一般的室内环境中存在100种以上，其中常见的有甲醛、苯、甲苯、二甲苯、对-二氯苯等，对人体健康有巨大影响。当居室中的voc达到一定浓度时，短时间内人们会感到头痛、恶心、呕吐、乏力等，严重时会出现抽搐、昏迷，并会伤害到人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统，造成记忆力减退等严重后果。
人造板作为室内装修的主要材料，是室内voc的一个主要来源。人造板是以木材、木屑、碎料、刨花及其加工剩余物为原料，经加工而成的人造板材。人造板在加工处理、堆放及其使用过程中都会不同程度的释放voc。使用创新材料，从源头控制，是减少voc释放的根本办法。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是提供一种制备工艺简单的，以木质纤维和竹质纤维为原料的低voc难燃纤维板及其制备方法。
本发明的低voc难燃纤维板的制备方法，包括：
将木片与竹纤维混合，竹纤维与木片的质量比为在0.05：1至0.3：1范围内，然后进行蒸煮，蒸煮压力保持0.60～0.90mpa，蒸煮时间5～8分钟；
蒸煮后木片与竹纤维进入热磨机解纤，得到混合纤维，磨室的压力低于蒸煮缸的压力0.05-0.1mpa；
研磨后的混合纤维施加c树脂，在干燥时施加阻燃树脂a组分和增强剂b组分；
所述阻燃树脂a组分的施加量占干燥处理后的混合纤维的质量百分比15～30％，所述增强剂b组分的加入量占干燥处理后的混合纤维的质量百分比15～30％，c树脂的加入量占干燥处理后的混合纤维的质量百分比10～20％；
60～120℃鼓风干燥并保持其含水率在14～20％，进行铺装成型，热压成纤维板；所述热压时的热压温度为160～200℃，热压压力1.5～4.0mpa，热压周期10～30s/mm。
本发明的低voc难燃纤维板的制备方法，其中，阻燃树脂a组分的合成方法为：将三聚氰胺一次加入质量浓度为40％的乙二醛溶液，用质量浓度为30％氢氧化钠调节ph＝6.5～8.5，在75～85℃下保温0.5～2.5小时，保温结束后第一次加入磷酸铵和双氰胺，保温1.0～2.0小时，降温至55～65℃加入剩余磷酸铵和质量浓度为28％的氨水，保温30～60分钟后降温，降至40℃通过减压喷雾干燥装置制粉，物质的量比乙二醛：三聚氰胺：双氰胺：磷酸铵：氨水＝3.0～3.5：1.5～2.0：0.3～0.8：1.0～1.5：0.1～0.5，第一次加入的磷酸铵占磷酸铵总量的质量比50～70％。
本发明的低voc难燃纤维板的制备方法，其中，所述增强剂b组分的制备方法为：依次将蒙脱土、乌洛托品、凹凸棒粉、珍珠岩粉、氯化镁粉、氧化镁粉、硫酸镁粉、硫酸钙粉、轻质钙粉加入密闭的螺旋混合器中，搅拌20～50分钟，所述蒙脱土、乌洛托品、凹凸棒粉、珍珠岩粉、氯化镁粉、氧化镁粉、硫酸镁粉、硫酸钙粉、轻质钙粉的质量比为：10～30：10～30：10～30：10～60：0～60：0～60：0～60：0～60：0～60。
本发明的低voc难燃纤维板的制备方法，其中，所述c树脂的制备方法为：依次将硫脲、过硫酸钠、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠加入至水中，升温至60～90℃，反应1～3小时，通冷却水降温，降至35℃以下，硫脲、过硫酸钠、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、水的质量比为：15～30：1～10：0.5～10：1～10：60～80。
本发明的低voc难燃纤维板，包括：
混合纤维，包括竹纤维和木纤维；
阻燃树脂a组分；
增强剂b组分；
c树脂；
所述阻燃树脂a组分的量占混合纤维的质量百分比15～30％，所述增强剂b组分的加入量占干燥处理后的混合纤维的质量百分比15～30％，c树脂的加入量占干燥处理后的混合纤维的质量百分比10～20％。
本发明的技术方案通过竹纤维的添加，显著提高了防潮性能，而新型多相复合树脂的运用则有效的降低了voc的释放，并达到了良好的阻燃效果。
具体实施方式
本发明的低voc难燃纤维板的制备方法，包括：
将木片与竹纤维混合，竹纤维与木片的质量比为在0.05：1至0.3：1范围内，然后进行蒸煮，蒸煮压力保持0.60～0.90mpa，蒸煮时间5～8分钟；
蒸煮后木片与竹纤维进入热磨机解纤，得到混合纤维，磨室的压力低于蒸煮缸的压力0.05-0.1mpa；
研磨后的混合纤维施加c树脂，在干燥时施加阻燃树脂a组分和增强剂b组分；
所述阻燃树脂a组分的施加量占干燥处理后的混合纤维的质量百分比15～30％，所述增强剂b组分的加入量占干燥处理后的混合纤维的质量百分比15～30％，c树脂的加入量占干燥处理后的混合纤维的质量百分比10～20％；
60～120℃鼓风干燥并保持其含水率在14～20％，进行铺装成型，热压成纤维板；所述热压时的热压温度为160～200℃，热压压力1.5～4.0mpa，热压周期10～30s/mm。
本发明的低voc难燃纤维板的制备方法，其中，阻燃树脂a组分的合成方法为：将三聚氰胺一次加入质量浓度为40％的乙二醛溶液，用质量浓度为30％氢氧化钠调节ph＝6.5～8.5，在75～85℃下保温0.5～2.5小时，保温结束后第一次加入磷酸铵和双氰胺，保温1.0～2.0小时，降温至55～65℃加入剩余磷酸铵和质量浓度为28％的氨水，保温30～60分钟后降温，降至40℃通过减压喷雾干燥装置制粉，物质的量比乙二醛：三聚氰胺：双氰胺：磷酸铵：氨水＝3.0～3.5：1.5～2.0：0.3～0.8：1.0～1.5：0.1～0.5，第一次加入的磷酸铵占磷酸铵总量的质量比50～70％。
本发明的低voc难燃纤维板的制备方法，其中，所述增强剂b组分的制备方法为：依次将蒙脱土、乌洛托品、凹凸棒粉、珍珠岩粉、氯化镁粉、氧化镁粉、硫酸镁粉、硫酸钙粉、轻质钙粉加入密闭的螺旋混合器中，搅拌20～50分钟，所述蒙脱土、乌洛托品、凹凸棒粉、珍珠岩粉、氯化镁粉、氧化镁粉、硫酸镁粉、硫酸钙粉、轻质钙粉的质量比为：10～30：10～30：10～30：10～60：0～60：0～60：0～60：0～60：0～60。
本发明的低voc难燃纤维板的制备方法，其中，所述c树脂的制备方法为：依次将硫脲、过硫酸钠、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠加入至水中，升温至60～90℃，反应1～3小时，通冷却水降温，降至35℃以下，硫脲、过硫酸钠、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、水的质量比为：15～30：1～10：0.5～10：1～10：60～80。
本发明的低voc难燃纤维板，包括：
混合纤维，包括竹纤维和木纤维；
阻燃树脂a组分；
增强剂b组分；
c树脂；
所述阻燃树脂a组分的量占混合纤维的质量百分比15～30％，所述增强剂b组分的加入量占干燥处理后的混合纤维的质量百分比15～30％，c树脂的加入量占干燥处理后的混合纤维的质量百分比10～20％。
本发明的低voc难燃纤维板选用桉木片或杨木片做为主要原料，并加入竹纤维取代一部分木片，经蒸煮处理后热磨解纤，施加新型多相复合树脂做胶黏剂，采用60～120℃鼓风干燥，铺装成型后热压而成。本发明的低voc难燃纤维板tvoc气体含量达到环境标准hj571-2010《环境标志产品认证技术要求人造板及其制品》0.5mg/(m2*h)以下要求，同时还具有优异的防潮、耐火性能，具有极大的商业价值。
本发明的低voc难燃纤维板的制备方法，包括：
(1)对木片进行水洗，去除表面杂质；
(2)将木片与竹纤维混合，其中竹纤维重量占木片干重的5～30％，然后通过皮带输送到蒸煮缸蒸煮，缸内蒸汽压力为0.60～0.90mpa，蒸煮时间5～8分钟；
(3)充分蒸煮后进入热磨机解纤，磨室的压力低于蒸煮缸的压力0.05-0.1mpa，通过压差提高纤维的研磨质量；
(4)研磨后的纤维施加c树脂，在干燥管道1/2～2/3处施加阻燃树脂a组分和增强剂b组分；
所述阻燃树脂a组分的施加量以固体含量占绝干木纤维和竹纤维总量的15～30％，所述增强剂b组分的加入量占绝干木纤维和竹纤维总量的15～30％，c树脂的加入量占绝干木纤维和竹纤维总量的10～20％；
60～120℃鼓风干燥并保持其含水率在14～20％，进行铺装成型，热压成纤维板；所述热压时的热压温度为160～200℃，热压压力1.5～4.0mpa，热压周期10～30s/mm。
本发明的低voc难燃纤维板的制备方法，其中，所述步骤(4)中阻燃树脂a组分的合成方法为：依次将计量的40％乙二醛溶液、三聚氰胺一次加入，用30％氢氧化钠调节ph＝6.5～8.5，在75～85℃下保温0.5～2.5小时，保温结束后加入第一次磷酸铵(占总量的50～70％)和双氰胺，保温1.0～2.0小时，降温至55～65℃加入剩余磷酸铵和28％含量氨水，保温30～60分钟后降温，降至40℃通过减压喷雾干燥装置制粉。物质的量比乙二醛：三聚氰胺：双氰胺：磷酸铵：氨水＝3.0～3.5：1.5～2.0：0.3～0.8：1.0～1.5：0.1～0.5。
本发明的低voc难燃纤维板的制备方法，其中，上步骤(4)增强剂b组分的制备方法为：依次将蒙脱土、乌洛托品、凹凸棒粉、珍珠岩粉、氯化镁粉、氧化镁粉、硫酸镁粉、硫酸钙粉、轻质钙粉中的几种组合加入密闭的螺旋混合器中，搅拌20～50分钟后放料，上述原料的质量比为：10～30：10～30：10～30：10～60：0～60：0～60：0～60：0～60：0～60。
本发明的低voc难燃纤维板的制备方法，其中，所述步骤(4)c树脂的制备方法为：依次将硫脲、过硫酸钠、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠加入至计量的水中，升温至60～90℃，反应1～3小时，迅速通冷却水降温，降至35℃以下放料，硫脲、过硫酸钠、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、水的质量比为：15～30：1～10：0.5～10：1～10：60～80。
本发明制备工艺简单，以木质纤维和竹质纤维为原料，施加新型多相复合树脂制备超低voc释放的难燃纤维板。通过竹纤维的添加，显著提高了防潮性能，而新型多相复合树脂的运用则有效的降低了voc的释放，并达到了良好的阻燃效果。
本发明的技术方案包括以下步骤：
(1)对木片进行水洗，去除表面杂质；
(2)将木片与竹纤维混合，其中竹纤维重量占木片干重的5～30％，然后通过皮带输送到蒸煮缸蒸煮，缸内蒸汽压力为0.60～0.90mpa，蒸煮时间5～8分钟；
(3)充分蒸煮后进入热磨机解纤，磨室的压力低于蒸煮缸的压力0.05-0.1mpa，通过压差提高纤维的研磨质量；
(4)研磨后的纤维施加c树脂，在干燥管道1/2～2/3处施加阻燃树脂a组分和增强剂b组分；
所述阻燃树脂a组分的施加量以固体含量占绝干木纤维和竹纤维总量的15～30％，所述增强剂b组分的加入量占绝干木纤维和竹纤维总量的15～30％，c树脂的加入量占绝干木纤维和竹纤维总量的10～20％；
60～120℃鼓风干燥并保持其含水率在14～20％，进行铺装成型，热压成纤维板；所述热压时的热压温度为160～200℃，热压压力1.5～4.0mpa，热压周期10～30s/mm。
为了达到更好的技术效果，上述方案进一步优选为：
所述步骤(1)中选用桉木、杨木或二者的混合物进行削片制得原料木片。
所述阻燃树脂a组分的合成方法为：依次将计量的40％乙二醛溶液、三聚氰胺一次加入，用30％氢氧化钠调节ph＝6.5～8.5，在75～85℃下保温0.5～2.5小时，保温结束后加入第一次磷酸铵(占总量的50～70％)和双氰胺，保温1.0～2.0小时，降温至55～65℃加入剩余磷酸铵和28％含量氨水，保温30～60分钟后降温，降至40℃通过减压喷雾干燥装置制粉。物质的量比乙二醛：三聚氰胺：双氰胺：磷酸铵：氨水＝3.0～3.5：1.5～2.0：0.3～0.8：1.0～1.5：0.1～0.5。
所述增强剂b组分的制备方法为：依次将蒙脱土、凹凸棒粉、珍珠岩粉、氯化镁粉、氧化镁粉、硫酸镁粉、硫酸钙粉、轻质钙粉中的几种组合加入密闭的螺旋混合器中，搅拌20～50分钟后放料。上述原料的质量比为：10～30：10～30：10～60：0～60：0～60：0～60：0～60：0～60。
所述c树脂的制备方法为：依次将硫脲、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠加入至计量的水中，升温至60～90℃，反应1～3小时，迅速通冷却水降温，降至35℃以下放料。硫脲、过硫酸钠、聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、水的质量比为：15～30：0.5～10：1～10：60～80。
相比于现有技术，本发明具有以下特性：
1、本产品tvoc气体含量达到环境标准hj571-2010《环境标志产品认证技术要求人造板及其制品》0.5mg/(m2*h)以下要求。
2、本产品添加一定量的竹纤维以提高防潮效果，具有绿色环保的特点。
3、本产品使用自主研发的新型多相复合树脂作为胶粘剂，从源头杜绝了voc，并给予板材良好的阻燃效果。
4、本产品制备工艺简单，与传统纤维板相比不需添加脱模剂。
5、本产品鼓风干燥温度60～120℃，比传统纤维板干燥温度120～180℃低，降低干燥能耗，符合清洁生产的要求。
实施例1
一种超低voc难燃纤维板，压制厚度2.7mm，密度800kg/m3，采取以下步骤制备：
(1)对木片进行水洗，去除表面杂质；
(2)将木片与竹纤维混合，其中竹纤维重量占木片干重的30％，然后通过皮带输送到蒸煮缸蒸煮，缸内蒸汽压力为0.7mpa，蒸煮时间8分钟；
(3)充分蒸煮后进入热磨机解纤，磨室的压力低于蒸煮缸的压力0.08mpa，通过压差提高纤维的研磨质量；
(4)研磨后的纤维施加c树脂，在干燥管道1/2～2/3处施加阻燃树脂a组分和增强剂b组分；
所述阻燃树脂a组分(物质的量比乙二醛：三聚氰胺：双氰胺：磷酸铵：氨水＝3.5：1.8：0.6：1.3：0.4)的施加量以固体含量占绝干木纤维和竹纤维总量的20％，所述增强剂b组分(质量比蒙脱土、凹凸棒粉、珍珠岩粉、氯化镁粉、氧化镁粉、硫酸镁粉、硫酸钙粉＝5：5：20：20：20：20：10)的加入量占绝干木纤维和竹纤维总量的20％，c树脂(质量比硫脲：过硫酸钠：聚乙烯醇：羧甲基纤维素钠：水＝20：2：3：5：70)的加入量占绝干木纤维和竹纤维总量的15％；
100℃鼓风干燥并保持其含水率在16％左右，进行铺装成型，热压成纤维板；所述热压时的热压温度为180℃，热压压力3.5mpa，热压周期50s。
比较例1
一种异氰酸酯制造的无醛纤维板，压制厚度2.7mm，密度800kg/m3，采取以下步骤制备：
(1)将长40～60mm，宽15～30mm，厚2～6mm的原木净片进行水洗，除去木片表面的泥沙等杂质。水洗后的木片通过木片泵输送到预蒸煮缸进行初步软化，然后再通过木塞螺旋送至蒸煮缸里蒸煮，进一步软化。蒸煮缸内的蒸汽压力为0.70mpa，蒸煮时间4分钟。
(2)木片蒸煮充分后进入热磨机的磨室解纤，同时往磨室中加入1.2％的防水剂。磨室的压力低于蒸煮缸的压力约0.01mpa，通过压差提高纤维的研磨质量。
(3)纤维施加10％的异氰酸酯胶黏剂(e-mdi)，同时加入与异氰酸酯胶黏剂(e-mdi)同等量的内脱模剂，干燥并保持其含水率在10％左右，进行铺装成型。经预压进入热压机热压，板坯热压形成纤维板。
对实施例1和比较例1制得的纤维板进行性能评价测试，结果列于表1。
表1实施例1和比较例1纤维板性能指标比较
注：按gb/t11718-2009和hj571-2010的要求。
由表1可看出实施例1的纤维板各项理化性能指标均达到国标要求，吸水厚度膨胀同比较例1的无醛纤维板相比有显著减少，防潮性能提升明显；甲醛、tvoc释放量达到甚至远低于标准要求，具有超低voc释放的优良性能，是良好的环保材料。
本发明突破传统纤维板的生产工艺，采用新型多相复合树脂胶粘剂代替原有胶粘剂，有效的降低了voc释放；由于竹纤维的引入，纤维板的防潮性能也得到显著提高。
实施例2
一种超低voc难燃纤维板，压制厚度7.8mm，密度780kg/m3，采取以下步骤制备：
(1)对木片进行水洗，去除表面杂质；
(2)将木片与竹纤维混合，其中竹纤维重量占木片干重的10％，然后通过皮带输送到蒸煮缸蒸煮，缸内蒸汽压力为0.60mpa，蒸煮时间5分钟；
(3)充分蒸煮后进入热磨机解纤，磨室的压力低于蒸煮缸的压力0.05mpa，通过压差提高纤维的研磨质量；
(4)研磨后的纤维施加c树脂，在干燥管道1/2～2/3处施加阻燃树脂a组分和增强剂b组分，因为热磨解纤后，纤维的含水率很高，此时如果直接加入阻燃树脂a组分和增强剂b组分粉剂，很可能与纤维结团，不利于各组分的混合均匀，所以研磨后的纤维经过一段时间的干燥后，纤维含水率达到适宜数值20～35％开始施加施加阻燃树脂a组分和增强剂b组分，所述阻燃树脂a组分(物质的量比乙二醛：三聚氰胺：双氰胺：磷酸铵：氨水＝3：1.5：0.6：1.2：0.5)的施加量以固体含量占绝干木纤维和竹纤维总量的25％，所述增强剂b组分(质量比蒙脱土、凹凸棒粉、氯化镁粉、氧化镁粉、硫酸镁粉、硫酸钙粉＝10：15：20：20：20：15)的加入量占绝干木纤维和竹纤维总量的20％，c树脂(质量比硫脲：过硫酸钠：聚乙烯醇：羧甲基纤维素钠：水＝20：2：3：3：72)的加入量占绝干木纤维和竹纤维总量的10％；
110℃鼓风干燥并保持其含水率在17％左右，进行铺装成型，热压成纤维板；所述热压时的热压温度为200℃，热压压力3.3mpa，热压周期90s。
比较例2
一种脲醛胶纤维板，压制厚度7.8mm，密度780kg/m3，采取以下步骤制备：
(1)将长40-60mm，宽15-30mm，厚2-6mm的原木净片进行水洗，除去木片表面的泥沙等杂质。水洗后的木片通过木片泵输送到预蒸煮缸进行初步软化，然后再通过木塞螺旋送至蒸煮缸里蒸煮，进一步软化。蒸煮缸内的蒸汽压力为0.75mpa，蒸煮时间4分钟。
(2)木片蒸煮充分后进入热磨机的磨室解纤，同时往磨室中加入1％的防水剂。磨室的压力低于蒸煮缸的压力约0.01mpa，通过压差提高纤维的研磨质量。
(3)纤维施加11％的脲醛胶，同时加入与脲醛胶同等量的内脱模剂，干燥并保持其含水率在11％左右，进行铺装成型。经预压进入热压机热压，板坯热压形成纤维板。
对实施例2和比较例2制得的纤维板进行性能评价测试，结果列于表2。
表2实施例2和比较例2纤维板性能指标比较
注：按gb/t11718-2009和hj571-2010的要求。
由表2可看出实施例2的纤维板各项理化性能指标均达到国标要求，吸水厚度膨胀同比较例2的纤维板相比有显著减少，防潮性能提升明显；甲醛、tvoc释放量达到甚至远低于标准要求，具有超低voc释放的优良性能，是良好的环保材料。
本发明突破传统纤维板的生产工艺，采用新型多相复合树脂胶粘剂代替原有胶粘剂，有效的降低了voc释放；由于竹纤维的引入，纤维板的防潮性能也得到显著提高。
实施例3
一种超低voc难燃纤维板，压制厚度12mm，密度720kg/m3，采取以下步骤制备：
(1)对木片进行水洗，去除表面杂质；
(2)将木片与竹纤维混合，其中竹纤维重量占木片干重的20％，然后通过皮带输送到蒸煮缸蒸煮，缸内蒸汽压力为0.7mpa，蒸煮时间7分钟；
(3)充分蒸煮后进入热磨机解纤，磨室的压力低于蒸煮缸的压力0.07mpa，通过压差提高纤维的研磨质量；
(4)研磨后的纤维施加c树脂，在干燥管道1/2～2/3处施加阻燃树脂a组分和增强剂b组分；
所述阻燃树脂a组分(物质的量比乙二醛：三聚氰胺：双氰胺：磷酸铵：氨水＝3.4：1.8：0.6：1.1：0.3)的施加量以固体含量占绝干木纤维和竹纤维总量的30％，所述增强剂b组分(质量比蒙脱土：珍珠岩粉：氯化镁粉：氧化镁粉：硫酸镁粉：硫酸钙粉：轻质钙粉＝5：20：20：20：20：10：5)的加入量占绝干木纤维和竹纤维总量的15％，c树脂(质量比硫脲：过硫酸钠：聚乙烯醇：羧甲基纤维素钠：水＝22：2：2：4：70)的加入量占绝干木纤维和竹纤维总量的15％；
110℃鼓风干燥并保持其含水率在16％左右，进行铺装成型，热压成纤维板；所述热压时的热压温度为190℃，热压压力3.2mpa，热压周期150s。
比较例3
一种阻燃纤维板，压制厚度12mm，密度720kg/m3，采取以下步骤制备：
(1)将长40～60mm，宽15～30mm，厚2～6mm的原木净片进行水洗，除去木片表面的泥沙等杂质。水洗后的木片通过木片泵输送到预蒸煮缸进行初步软化，然后再通过木塞螺旋送至蒸煮缸里蒸煮，进一步软化。蒸煮缸内的蒸汽压力为0.80mpa，蒸煮时间3分钟。
(2)木片蒸煮充分后进入热磨机的磨室解纤，同时往磨室中加入1.4％的防水剂。磨室的压力低于蒸煮缸的压力约0.02mpa，通过压差提高纤维的研磨质量。
(3)纤维施加12％的脲醛胶黏剂，同时加入7％的聚磷酸铵阻燃剂，干燥并保持其含水率在9％左右，进行铺装成型。经预压进入热压机热压，板坯热压形成纤维板。
对实施例3和比较例3制得的纤维板进行性能评价测试，结果列于表3。
表3实施例3和比较例3纤维板性能指标比较
注：按gb/t11718-2009和hj571-2010的要求。
由表3可看出实施例3的纤维板各项理化性能指标均达到国标要求，吸水厚度膨胀同比较例3的阻燃纤维板相比有显著减少，防潮性能提升明显；甲醛、tvoc释放量达到甚至远低于标准要求，具有超低voc释放的优良性能，是良好的环保材料。
本发明突破传统纤维板的生产工艺，采用新型多相复合树脂胶粘剂代替原有胶粘剂，有效的降低了voc释放，在不需额外添加外脱模剂的同时，大大提高了阻燃性能；由于竹纤维的引入，纤维板的防潮性能也得到显著提高。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。